La vanne de régulation à pourcentage égal et linéaire décrit la caractéristique de débit inhérente d'une vanne de régulation sous une chute de pression constante. La caractéristique installée peut être différente car la chute de pression disponible à travers la vanne change avec le débit du système. Sélectionnez la caractéristique à partir du système de traitement complet, de la plage de débit requise, du rapport de perte de charge de la vanne et de la course prévue, et non à partir de la seule variable contrôlée. La plage de réglage de la vanne est une caractéristique testée de la vanne, tandis que la plage de réglage de l'application est la plage de débit que le processus installé doit réellement contrôler.
Deux vannes de régulation peuvent avoir la même taille nominale, la même classe de pression et le même Cv nominal, tout en produisant un comportement de processus très différent.
Une vanne peut réagir presque proportionnellement à la course de la tige lors d'un test de capacité en laboratoire. Un autre peut augmenter la capacité lentement à faible course et beaucoup plus rapidement près de l'extrémité supérieure de la course. Cependant, après l'installation, les deux réponses peuvent être modifiées par la courbe de la pompe, les pertes dans la tuyauterie, la résistance de l'équipement et la variation de la chute de pression à travers la vanne.
C'est pourquoi la sélection d'un vanne de régulation à pourcentage égal ou linéaire il ne s’agit pas simplement de choisir la caractéristique traditionnellement associée à une application particulière. L'ingénieur doit distinguer les caractéristiques inhérentes des caractéristiques installées, puis confirmer si la vanne sélectionnée offre une course utile et un gain de processus stable du débit de fonctionnement minimum au maximum.
Vanne de régulation à pourcentage égal ou linéaire : la décision dans un seul tableau
| Condition de sélection | Une caractéristique linéaire peut être prise en compte | Une caractéristique à pourcentage égal peut être prise en compte |
|---|---|---|
| Chute de pression de la vanne | Reste relativement stable dans la plage de débit requise | Diminue considérablement à mesure que le débit du système augmente |
| Plage de débit requise | Plage modérée avec réponse prévisible du processus | Large plage de fonctionnement avec contrôle de charge faible et élevée |
| Réponse à faible débattement | La capacité augmente plus directement avec les déplacements | La capacité augmente plus progressivement avec un déplacement inférieur |
| Réponse en course supérieure | La capacité continue d’augmenter à un rythme inhérent similaire | La capacité augmente plus rapidement pour des déplacements plus nombreux |
Ce tableau est un point de départ et non un remplacement du dimensionnement installé. La caractéristique correcte doit être vérifiée à l'aide des cas de processus minimum, normaux et maximum réels.
Caractéristique de débit inhérente : la vanne testée par elle-même
La caractéristique de débit inhérente est la relation entre la course de la vanne et le coefficient de débit lorsque la chute de pression à travers la vanne d'essai est maintenue à une valeur constante.
Il décrit comment la vanne et les éléments internes sont conçus pour modifier la capacité. Cela n'inclut pas la résistance changeante du système de processus connecté.
Caractéristique inhérente linéaire
Avec une caractéristique inhérente linéaire idéale, des incréments égaux de course de la vanne produisent des incréments approximativement égaux du coefficient de débit tandis que la chute de pression de la vanne reste constante.
Caractéristique inhérente à pourcentage égal
Avec une caractéristique idéale à pourcentage égal, des incréments de déplacement égaux produisent des variations en pourcentage à peu près égales du coefficient de débit existant.
La capacité augmente donc relativement lentement à une course inférieure et plus rapidement vers la partie supérieure de la course. Cela peut prendre en charge une contrôlabilité à faible charge tout en préservant une capacité plus élevée à proximité de la course complète.
Caractéristique d'ouverture rapide
Une caractéristique d'ouverture rapide fournit une grande partie de la capacité nominale au début de la course. Il est normalement associé à des tâches tout ou rien, de secours ou de séquençage spécial plutôt qu'à une modulation continue précise.
Caractéristique installée : ce que le processus voit réellement
La caractéristique de débit installée est la relation entre la course de la vanne et le débit du processus une fois la vanne installée dans le système complet.
Elle peut différer de la caractéristique inhérente car la chute de pression disponible à travers la vanne change généralement avec le débit.
La pression totale du système est consommée par la tuyauterie, les raccords, les échangeurs de chaleur, les filtres, les buses, l'élévation statique et d'autres équipements de traitement. Dans les systèmes entraînés par pompe, la pression différentielle disponible peut également changer en fonction de la courbe de la pompe et du point de fonctionnement.
Un trim étiqueté « linéaire » ne garantit pas une relation linéaire entre le signal de l'actionneur et le flux de processus installé. De même, une garniture à pourcentage égal ne garantit pas que le système installé restera à pourcentage égal.
Autorité de la vanne et partage de chute de pression
Lorsque la vanne conserve une part substantielle et relativement stable de la chute de pression du système, ses caractéristiques installées restent plus proches de ses caractéristiques inhérentes.
Lorsque la vanne ne reçoit qu'une petite partie de la chute de pression totale du système à haut débit, les caractéristiques installées peuvent être fortement déformées.
Trois scénarios de processus
Scénario A : Chute de pression de vanne relativement constante
Si la chute de pression de la vanne est presque constante et que le gain du procédé est prévisible, un trim linéaire peut fournir une réponse installée utile.
Scénario B : Système pompé avec perte de tuyauterie croissante
Dans un système de recirculation d'eau ou de produits chimiques, les pertes dans les canalisations et les équipements peuvent augmenter considérablement à mesure que le débit augmente. Une caractéristique à pourcentage égal peut compenser cette chute de pression.
Scénario C : Large plage de charge
Les systèmes de vapeur, de gaz combustible, d'eau d'alimentation, d'eau de refroidissement et de traitement peuvent fonctionner sur une large plage de charges. Un pourcentage égal est souvent évalué, mais le style du corps de vanne, l'équipement réduit, la stratégie à plage divisée ou les vannes parallèles peuvent être plus importants que la caractéristique seule.
La rangeabilité n'est pas la même chose que le ralentissement du processus
Plage de réglage des vannes
La rangeabilité inhérente décrit le rapport entre les coefficients de débit contrôlables maximum et minimum dans des conditions de test de vanne définies.
Une plage de variation publiée telle que 50:1, 100:1 ou 300:1 ne garantit pas que le processus installé puisse contrôler avec précision le même rapport de débit.
Refus de candidature
Le taux de réponse d'une application est le rapport entre les débits de processus les plus élevés et les plus faibles que la boucle de contrôle installée doit réguler de manière fiable.
La réduction réelle peut être limitée par la course minimale contrôlable de la vanne, le dimensionnement, le gain installé, la friction du siège et de la garniture, la résolution de l'actionneur et du positionneur, la précision du débitmètre, le bruit du capteur, le réglage du contrôleur, les fuites, la cavitation, le clignotement et le débit étouffé.
Comment la caractéristique de débit affecte la course de la vanne
Le même Cv requis peut correspondre à une course de vanne différente en fonction de la caractéristique et de la courbe d'ajustement sélectionnées.
Utilisez toujours la courbe capacité/déplacement exacte du fabricant et le résultat du dimensionnement installé. Pour la séquence de tailles complète, voir Comment dimensionner une vanne de régulation.
Pourcentage égal vs linéaire par application
| Demande | Point de départ | Ce qui doit être vérifié |
|---|---|---|
| Décharge de pression avec des pressions stables | Linéaire peut être évalué | Variation de pression, débit étouffé, bruit et poussée de l'actionneur |
| Eau pompée ou boucle chimique | Un pourcentage égal est souvent évalué | Courbe de pompe, pertes dans la tuyauterie, débit minimum et autorité des vannes |
| Contrôle de la charge de vapeur | Un pourcentage égal est communément considéré | Plage de charge, pression, débit étouffé et bruit |
| Contrôle du niveau du réservoir | Dépend de la géométrie du processus et de la stratégie de contrôle | Hauteur statique, comportement de la pompe et gain du procédé |
La sélection des caractéristiques ne peut pas corriger la mauvaise vanne
Passer d'un pourcentage linéaire à un pourcentage égal ne corrigera pas tous les problèmes de contrôle.
- Corps de vanne surdimensionné
- Cv maximum insuffisant
- Style de vanne incorrect
- Garniture bloquée ou érosive
- Cavitation, clignotement ou bruit aérodynamique important
- Poussée ou couple de l'actionneur insuffisant
- Zone morte du positionneur, friction ou jeu mécanique
Voir le Guide de sélection des vannes de régulation lorsque l'examen des caractéristiques indique que le concept de carrosserie, de garniture ou d'actionneur doit être modifié.
Pourquoi la caractérisation du positionneur n'est pas un substitut universel
Les positionneurs et systèmes de contrôle numériques peuvent modifier la relation entre le signal de commande et la course de la vanne, mais ils ne peuvent pas modifier le Cv nominal maximal de la vanne, la géométrie physique de l'équilibre, la résolution mécanique, les limites de service sévère ou la force de l'actionneur.
Feuille de travail de sélection des caractéristiques de l'acheteur
- Définir l'objectif du contrôle.
- Fournit un débit minimum, normal et maximum avec les pressions et températures correspondantes.
- Calculez le Cv ou le Kv installé.
- Comparez la part de chute de pression des vannes dans la plage de fonctionnement.
- Examinez les déplacements prévus dans tous les cas d’opération.
- Définir le refus de candidature requis.
- Vérifiez l’adéquation du corps de vanne et des éléments internes.
- Vérifiez la cavitation, le clignotement, l'écoulement étouffé, le bruit, la vitesse et l'érosion.
- Confirmez la poussée ou le couple de l'actionneur, l'action en cas d'échec et la résolution du positionneur.
- Demandez la courbe exacte de capacité en fonction du déplacement pour la version sélectionnée.
Ce que le fournisseur doit fournir
- Désignation du corps de vanne et des éléments internes sélectionnés
- Caractéristique inhérente
- Cv nominal ou Kv
- Rangeabilité inhérente publiée pour la garniture exacte sélectionnée
- Cv ou Kv requis pour chaque cas de processus
- Déplacement prévu aux débits minimum, normal et maximum
- Caractéristique installée ou examen si nécessaire
- Résultats de cavitation, de flash, d'écoulement étranglé, de bruit et de vitesse
- Dimensionnement de l'actionneur et hypothèses d'utilité minimale
- Configuration du positionneur et caractérisation du signal
Demander un examen des caractéristiques de débit
Envoyez à Vcore Valve les cas de débit minimum, normal et maximum, les pressions correspondantes, les propriétés du fluide, le réglage requis, le type de vanne, le signal de l'actionneur et la position de défaillance.
Ressources techniques associées
- Comment dimensionner une vanne de régulation
- Guide de sélection des vannes de régulation
- Produits de vannes de régulation industrielles
- Options de garniture de vanne de régulation pour la cavitation et la réduction du bruit
- Guide de sélection des actionneurs de vanne
Foire aux questions
Quelle est la différence entre une vanne de régulation linéaire et une vanne de régulation à pourcentage égal ?
Une caractéristique linéaire inhérente fournit des incréments approximativement égaux de coefficient de débit pour des incréments de course égaux sous une chute de pression constante de la vanne. Un pourcentage égal fournit des variations en pourcentage approximativement égales du coefficient de débit existant.
Qu'est-ce qu'une caractéristique d'une vanne de régulation installée ?
Il s'agit de la relation réelle entre la course de la vanne et le débit du processus une fois la vanne installée dans le système de tuyauterie.
Quand faut-il choisir une vanne de régulation à pourcentage égal ?
Elle est souvent évaluée lorsque la plage de débit requise est large ou lorsque la chute de pression disponible à travers la vanne diminue considérablement à mesure que le débit augmente.
Quand choisir une vanne de régulation linéaire ?
Cela peut être envisagé lorsque la chute de pression à travers la vanne reste relativement stable et que le processus prend en charge une relation plus directe entre la course et la capacité.
La plage de réglage des vannes est-elle la même que la plage de réglage du processus ?
Non. La plage de réglage inhérente est une caractéristique testée de la vanne. Le taux de réponse de l'application est le rapport de débit de processus maximum/minimum réel que la boucle installée doit contrôler.
Un positionneur numérique peut-il transformer une vanne linéaire en pourcentage égal ?
Il peut modifier la relation entre le signal de commande et la course, mais il ne peut pas modifier le trim physique, le Cv nominal, la force de l'actionneur ou les limites de service sévère.
