LES SYSTÈMES DE MANŒUVRE

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1 FONDAMENTAUX DE LA ROBINETTERIE INDUSTRIELLE

2 TECHNIQUES FONDAMENTALES Un organe de manoeuvre est un dispositif permettant de manoeuvrer un robinet ou une vanne (ouvrir/ fermer/régler). Tous les robinets fonctionnent dans des conditions de services propres au procédé. Il est important que l organe de manoeuvre (actionneur) soit adéquatement dimensionné et adapté au milieu dans lequel il va fonctionner (encombrement maximum, énergie disponible sur site ). Le dimensionnement d un actionneur doit principalement tenir compte des efforts à développer pour : Assurer la pression de contact d étanchéité Vaincre les frottements du presse-étoupe Vaincre la différence de pression entre l amont et l aval (ΔP) COMMANDE MANUELLE Un robinet à commande manuelle est équipé d un volant ou d un leviermanivelle. Pour les robinets quart de tour (voir chapitre «Les technologies»), un levier permet de manoeuvrer l appareil rapidement. Les robinets à manoeuvre multitours sont équipés d un volant ou d une manivelle qui permet de les manoeuvrer plus rapidement. Parmi les organes de manoeuvre manuels multitours, nous distinguons deux types de système : Levier pour manoeuvre quart de tour Le système «tournant non-montant» : en tournant le volant, une noix filetée (écrou de manoeuvre) entraine le filetage de la tige de manoeuvre. Le volant est fixe et la tige est montante par le centre du volant. Le système «volant montant» : le volant est fixé sur la tige de manoeuvre et agit directement sur celle-ci. Lors de la manoeuvre la tige tourne en même temps que le volant, le volant se déplace linéairement avec la tige de manoeuvre. Les commandes manuelles sont adaptées aux appareils facilement accessibles et à faible fréquence de manoeuvre. Ce système est peu couteux mais nécessite l intervention d un opérateur. En option, les commandes manuelles de secours (CMS) se substituent aux commandes «motorisées» et permettent de manoeuvrer la vanne en cas de panne de l actionneur principal ou de sa source d énergie. "Volant montant" Volant " tournant non-montant" Renvoi d angle Commande décalée Réducteur (démultiplication des efforts, adapté aux couples de manoeuvre élevés) Système de verrouillage du volant (enveloppe, serrure, cadenas, chaîne etc.) Rallonge pour commande à distance Sécurité «homme mort» (la vanne se ferme sans intervention manuelle) Volant à chaîne (adapté pour vanne en hauteur ou difficile d accès) Embase ISO pour adaptation ultérieure d une motorisation Réducteur/ Renvoi d angle 2

3 COMMANDE PNEUMATIQUE VÉRIN PNEUMATIQUE LINÉAIRE SIMPLE ET DOUBLE EFFET Les vérins pneumatiques linéaires peuvent être à piston ou à membrane. Un vérin simple effet reviendra automatiquement dans sa position initiale (rappel par ressort), tandis qu un vérin double effet reste à sa position en l absence d effort. TECHNIQUES FONDAMENTALES Vérin double effet à piston : Alimentation en 1 + event en 2 = Sortie de tige event en 1 + Alimentation en 2 = Rentrée de tige Vérin simple effet : Alimentation en 1 + event en 2 = Sortie de tige event en 1 + event en 2 = Rentrée de tige (rappel ressort) Vérin à piston Ressort de rappel Piston Les vérins à membrane sont réputés pour leur maintenance aisée (changement rapide de la membrane) et leur prix attractif. Néanmoins, ils sont peu adaptés aux fréquences de manoeuvre élevées et aux courses longues. Les vérins à piston ont un coût plus élevé mais auront une durée de vie plus longue qu un vérin à membrane et ne sont pas limités par une longueur de course. En fonction de l effort à développer pour manoeuvrer le robinet, l encombrement peut rapidement devenir très important. Il est alors possible d opter pour une conception de vérin à double étage. Commande décalée Conception sur mesure (gamme de vérin Guichon Valves) Système de sécurité anti-manoeuvre (clapet anti-retour verrouillable ) Montage avec différents accessoires pneumatiques (électrovannes, distributeurs ) pour automatisation de la manoeuvre Possibilité d une commande manuelle de secours en aval du vérin pneumatique Amortisseurs (pour freiner le vérin à l approche de la fermeture) Vérin rotatif (pignon-crémaillère) pour robinet quart de tour Vérin à piston simple effet 3 Vérin à membrane

4 TECHNIQUES FONDAMENTALES MOTEUR PNEUMATIQUE À PALETTES Les moteurs pneumatiques à palettes se composent d un cylindre et d un rotor. Le rotor cylindrique est équipé de fentes radiales dans lesquelles coulissent librement les palettes. Il est excentré dans un cylindre de diamètre plus grand où frottent les palettes plaquées par la force centrifuge. L excentration engendre par la pression d air sur les palettes un couple qui entraîne le rotor. Ce principe de construction des moteurs pneumatiques à palettes permet l inversion du sens de rotation, simplement en inversant l admission et l échappement d air. pneumatique Les moteurs pneumatiques ont de nombreux avantages. Etant donné leur encombrement réduit il est possible de les monter sur les installations où l espace est restreint. L installation d un moteur pneumatique est simple et ne nécessite aucune habilitation «électrique». Il en est de même pour les opérations de maintenance. Etant donné que le moteur est alimenté uniquement par de l air, il ne produit pas d étincelle, ce qui permet son utilisation en milieux explosifs. En revanche, les temps de manoeuvres sont plus longs qu un vérin pneumatique, les couples de manoeuvres sont limités et la consommation en air du moteur pneumatique est particulièrement élevée. Orifices entrée/sortie Réducteur/Renvoi d angle pneumatique Rotor Palettes Corps du moteur (Stator) Commande de secours pneumatique Réducteur Conception sur mesure Système de sécurité anti-manoeuvre (verrouillage par serrure, cadenas etc.) Montage avec différents accessoires pneumatiques (électrovannes, distributeurs ) pour automatisation de la manoeuvre Limiteur de couple Possibilité d une commande manuelle de secours en aval du moteur pneumatique Alimentation par capacité d air annexe + détendeur en cas de secours (attention à la consommation d air importante sur ce type d actionneur) 4

5 COMMANDE HYDRAULIQUE Les vérins hydrauliques ont la particularité de pouvoir générer un effort de manoeuvre très important pour un encombrement réduit (pression d alimentation pouvant atteindre 350 bars). Simple ou double effet, ces vérins sont silencieux en fonctionnement mais nécessitent l utilisation d une centrale hydraulique pour leur alimentation. Ils seront donc choisis sur des vannes avec des couples pression / diamètre nominal élevés. Commande décalée Système de sécurité anti-manoeuvre (clapet anti-retour verrouillable etc) Montage avec différents accessoires hydrauliques (distributeurs ) pour automatisation de la manoeuvre Possibilité d une commande manuelle de secours en aval du vérin hydraulique Conception ATEX Vérin hydraulique rotatif (pour les robinets quart de tour) TECHNIQUES FONDAMENTALES COMMANDE ÉLECTRIQUE Les moteurs électriques sont de bon rapport équipement/prix. Ils sont équipés en standard d une commande manuelle de secours et de moyens de détection intégrés directement dans le «groupe motorisé». Cette technologie reste néanmoins relativement encombrante et nécessite une habilitation électrique pour son installation sur site. En fonction des technologies de motorisation électrique utilisées, les moteurs électriques sont d une fiabilité exemplaire et réclament très peu de maintenance. Pour une longueur de course courte et un temps de manoeuvre très réduit, les vérins électromécaniques sont parfaitement adaptés. Les vérins électriques sont aussi réputés pour leur précision et leur répétabilité. Le système de vis à billes présent dans les vérins électriques linéaires permet de réduire l encombrement de l actionneur, et de les rendre performant en régulation. Néanmoins les installations électriques pour faire fonctionner ces actionneurs linéaires peuvent être complexes et conséquentes. Renvoi d angle / Réducteur Système de sécurité anti-manoeuvre (serrure, cadenas etc.) Limiteur de couple Possibilité d une commande manuelle de secours en aval du moteur électrique Conception ATEX, ADF ou autre (voir chapitre «Normes») Recopie de position Positionneur Télécommande multitours 5 électrique linéaire

6 TECHNIQUES FONDAMENTALES CRITÈRES DE SÉLECTION : DIAGRAMME GÉNÉRAL D ORIENTATION Type d'organe de manoeuvre Manuelle Pneumatique Hydraulique Electrique Critères Linéaire 1/4 de tour Verin (linéaire) (multitour) Verin (linéaire) (multitour) Verin (linéaire) (multitour) Manoeuvre rapide Encombrement réduit Maintenance facile Effort de manoeuvre important Fréquence de manoeuvre Adapté à la régulation Conception ATEX Prix modéré Bien adapté Modérément adapté Peu adapté 6