Les principales vannes d'isolement de vapeur dans les centrales électriques doivent être sélectionnées en fonction de la fonction d'isolation réelle, de la pression et de la température de la vapeur, du cycle thermique, du comportement d'arrêt requis, du raccordement de la conduite, de la pression différentielle de fonctionnement, de la fréquence de fonctionnement des vannes et de toute exigence de fermeture automatique spécifiée. Les robinets-vannes sont généralement envisagés pour une isolation à passage intégral car ils offrent une faible résistance à l'écoulement en position complètement ouverte, mais la conception finale peut utiliser une construction à joint sous pression ou à chapeau boulonné, une fermeture à coin flexible ou à glissière parallèle, des extrémités soudées bout à bout ou à brides et un fonctionnement manuel, à engrenages ou actionné selon le projet. L'isolation principale de la vapeur n'est pas une fonction d'étranglement, et une vanne de régulation ne doit pas remplacer une vanne d'isolation simplement parce que les deux gèrent de la vapeur.
Alimentation et vapeur · Carte de sélection des conduites de vapeur principales
Sélection de vannes d'isolement de vapeur principales pour les centrales électriques
L'isolation principale de la vapeur est une fonction d'arrêt à haute énergie. La question technique n’est pas simplement « Quelle vanne peut supporter la pression ? » mais si la vanne complète, la conception de la fermeture, le joint du chapeau, le raccordement d'extrémité, l'opérateur et la disposition de la tuyauterie peuvent isoler la conduite de vapeur de manière fiable au démarrage, en fonctionnement normal, à l'arrêt et dans des conditions transitoires crédibles.
Carte de sélection de la ligne de vapeur principale
Joint à pression ou chapeau boulonné
Cale flexible ou coulisse parallèle
Soudé bout à bout ou à bride
Manuel, à engrenage ou actionneur
1. Définir le devoir d'isolement avant de sélectionner la vanne
Isolation normale des processus
La vanne est utilisée pour isoler une chaudière, un collecteur ou une section de vapeur en aval pour le démarrage, l'arrêt, la maintenance ou la séparation des équipements. Le projet doit définir la pression différentielle maximale à laquelle la vanne peut devoir s'ouvrir ou se fermer.
Isolation protectrice ou automatique
Si la vanne est créditée dans le cadre d'une fonction de déclenchement automatique ou d'isolement de protection, l'acheteur doit définir la logique d'actionnement requise, le temps de fermeture, le comportement en cas de panne, la source d'alimentation, l'instrumentation et la classification de sécurité applicable. Ces exigences ne doivent pas être déduites des seuls mots « vanne d'isolement de vapeur principale ».
Remarque sur la portée : Cet article traite de l'isolation générale de la vapeur des centrales thermiques, à cycle combiné et industrielles. Les applications MSIV de classe de sûreté nucléaire peuvent impliquer des exigences supplémentaires en matière de code, de qualification et de test et doivent être traitées dans le cadre des spécifications nucléaires spécifiques au projet.
2. Pourquoi les vannes à vanne sont généralement envisagées pour l'isolation principale de la vapeur
Un robinet-vanne fournit un chemin d'écoulement relativement direct lorsqu'il est complètement ouvert et est fondamentalement destiné à une isolation marche/arrêt plutôt qu'à un étranglement continu. Cela en fait un candidat logique pour une conduite de vapeur principale où une faible perte de charge en position ouverte et une isolation positive sont importantes.
Utilisez le robinet-vanne complètement ouvert ou complètement fermé.
Ne traitez pas un robinet-vanne principal d’isolation de vapeur comme une vanne de régulation. Faire fonctionner une porte pour un étranglement soutenu peut exposer la porte et les sièges à de la vapeur à grande vitesse, à des vibrations et à une érosion localisée.
Ne sélectionnez pas uniquement en fonction de la taille de la ligne.
La taille nominale du tuyau de vapeur n'est qu'une entrée. La pression nominale, l'alésage requis, la géométrie de la vanne, le raccordement d'extrémité, la conception de la fermeture, la force de l'actionneur et la norme du projet font tous partie de la sélection.
3. Joint sous pression ou chapeau boulonné ?
Le choix du capot doit suivre l'enveloppe de conception du projet plutôt qu'un seul seuil de pression. La construction à joint sous pression est largement utilisée dans les applications électriques à haute pression et haute température, car le joint corps-chapeau utilise la pression interne pour augmenter la charge du joint. Les conceptions à chapeau boulonné restent valables dans de nombreux services de vapeur lorsque la conception sélectionnée, la pression-température nominale et les spécifications du projet le permettent.
| Question de sélection | Direction de l'ingénierie |
|---|---|
| Vapeur principale HP/HT à haute énergie ? | Le chapeau à joint sous pression mérite un examen spécifique en raison de son joint corps-chapeau compact assisté par pression. |
| Pression modérée dans une conception à chapeau boulonné approuvée ? | Le chapeau boulonné peut rester adapté lorsque les exigences de pression-température et les exigences du projet sont satisfaites. |
| Des transitoires thermiques fréquents ? | Examinez le comportement du joint du chapeau, le système de joints, la charge vive si proposée et les conseils de maintenance du fabricant. |
| La norme d'usine spécifie déjà la construction du capot ? | Suivez les spécifications du projet approuvées, sauf si un écart technique est accepté. |
Pour plus de détails sur la construction et la sélection au niveau du produit, consultez le Vanne à vanne à joint de pression page plutôt que de répéter ici le mécanisme de joint à pression.
4. Cale flexible ou glissière parallèle ?
OPTIONA
Cale flexible
Une cale flexible est placée par couple entre les sièges inclinés. La géométrie du coin est conçue pour s'adapter à une certaine distorsion du siège et à un mouvement thermique tout en maintenant la fermeture.
Révision : risque de liaison thermique, comportement de fermeture/refroidissement à chaud, rechargement dur du siège et de la cale, couple requis, charge de la tige et dimensionnement de l'opérateur.
OPTIONB
Glissière parallèle
Une conception à coulisse parallèle utilise des éléments de fermeture parallèles plutôt qu'une action en coin. La pression du système contribue à l'étanchéité du siège en aval et la conception peut réduire la sensibilité à la liaison thermique en service à haute température.
Révision : comportement de fermeture à faible pression différentielle, usure des disques et des sièges, gestion de la pression dans la cavité, dispositif de dérivation/égalisation et force de l'opérateur.
Il n’y a pas de gagnant universel. Le type de fermeture doit être déterminé par la fonction du projet, les transitoires de température, le comportement d'arrêt requis, la philosophie de maintenance et la conception approuvée du fabricant.
5. Extrémités soudées bout à bout ou à bride ?
Extrémités soudées bout à bout
Les extrémités à souder bout à bout sont généralement envisagées dans les canalisations de vapeur à haute énergie car elles suppriment un grand joint de bride de ligne et créent une enveloppe de pression soudée continue. Leur utilisation nécessite une procédure de soudage correcte, des matériaux de tuyaux et de vannes compatibles, un traitement thermique le cas échéant, une NDE et un espace d'installation suffisant pour la fabrication sur site.
Extrémités à bride
Les raccords à bride peuvent simplifier le retrait ou le remplacement, mais le système de bride, de joint et de boulonnage devient une autre enveloppe de pression à haute température qui doit satisfaire à la pression-température réelle et aux spécifications de tuyauterie.
N’indiquez pas que chaque vanne principale d’isolement de vapeur doit être soudée bout à bout. La classe de tuyauterie du projet et la philosophie de maintenance de l'usine déterminent la connexion.
6. Sélection des matériaux : utilisez l'enveloppe pression-température réelle
La température de la vapeur principale peut placer la vanne dans des régimes de matériaux où la résistance aux températures élevées, le comportement au fluage, la dilatation thermique, la compatibilité au soudage et les performances du siège à long terme sont importants. L'acier au carbone, les aciers alliés au chrome-molybdène et les nuances d'alliages à haute température peuvent tous apparaître dans les projets électriques, mais l'article ou le fournisseur ne doit pas attribuer une nuance de carrosserie universelle sans les conditions réelles du projet.
| Carrosserie / capot | Confirmer l'indice pression-température, la résistance aux températures élevées, les spécifications de moulage ou de forgeage et la compatibilité des matériaux de tuyauterie. |
| Portail / disques et sièges | Examinez le rechargement dur, la résistance à l’érosion, le grippage, la dureté à chaud et la compatibilité avec les cycles thermiques. |
| Tige | Vérifiez la solidité, la résistance à la corrosion, le risque de grippage, la conception du filetage/écrou de tige et la charge de fonctionnement. |
| Emballage/joint | Sélectionnez la construction de la vanne, la température maximale, les exigences en matière d'émissions et la philosophie de maintenance. |
Pour le cadre plus large de pression-température et de matériau, utilisez le Guide d'évaluation de la pression et de la température des vannes et Guide des vannes haute pression haute température.
7. Liaison thermique, verrouillage par pression et surpression de la cavité
Les vannes à haute température peuvent rencontrer plusieurs problèmes de fonctionnement qui sont souvent mal regroupés. Le système de vannes et de tuyauterie doit être examiné chaque mécanisme séparément.
Une ligne de contournement ou d'égalisation ne doit pas être ajoutée par habitude. Sa direction, sa disposition et sa procédure de fonctionnement doivent correspondre à la conception réelle de la vanne et à la relation entre la pression du système.
8. Sélectionnez l'opérateur dans le pire cas d'exploitation requis
L’opérateur doit surmonter la charge ou le couple requis sur la tige de la vanne sous la pression différentielle d’ouverture et de fermeture spécifiée, le frottement de la garniture, la charge sur le siège et toute exigence dynamique. L'opérateur n'est pas sélectionné uniquement en fonction de la taille de la vanne.
| Opérateur | Raison typique à considérer | Vérification du projet |
|---|---|---|
| Volant | Vannes plus petites ou rarement actionnées où la force manuelle reste pratique. | Traction maximale de la jante/force de fonctionnement, pression différentielle d'accès et d'ouverture. |
| Opérateur d'engrenages | Vannes plus grandes où un avantage mécanique est requis mais un fonctionnement motorisé n'est pas nécessaire. | Rapport de démultiplication, charge sur tige, tours, accès et entretien. |
| Actionneur électrique | Fonctionnement à distance, séquençage ou isolation automatique lorsqu'un actionnement électrique est spécifié. | Poussée/couple, cycle de service, puissance, commandes, interrupteurs de fin de course/couple et temps de fermeture requis. |
| Actionneur pneumatique/hydraulique | Isolation rapide ou protectrice spécifique au projet là où la philosophie de l'installation l'exige. | Alimentation disponible, action en cas de panne, énergie stockée, profil de fermeture et charge dynamique de la vanne. |
9. Données de demande de prix sur la vanne d'isolement de vapeur principale
Pour un devis, les informations minimales de grande valeur sont : taille, pression de conception, température de conception, exigences en matière de matériau, connexion d'extrémité, classe de pression/norme et exigence de l'opérateur. Si la vanne doit s'ouvrir ou se fermer contre une pression différentielle définie ou respecter un temps de fermeture automatique, fournissez également ces conditions.
10. Inspection, tests et documentation
Les spécifications d'achat doivent définir la norme de vanne applicable, la norme de test de pression, la documentation sur les matériaux, les NDE, les tests d'actionneurs et toutes les exigences d'inspection spécifiques au projet. ASME B16.34 couvre les valeurs pression-température, les matériaux, les dimensions/tolérances, l'examen non destructif, les tests et le marquage pour les constructions de vannes applicables, mais les spécifications d'achat complètes peuvent inclure des normes supplémentaires et des exigences EPC.
| Vérification | Objectif |
|---|---|
| Documentation matérielle | Confirmez les matériaux spécifiés contenant la pression, les garnitures et les boulons, si nécessaire. |
| Contrôle dimensionnel | Vérifiez la préparation des extrémités, face à face/bout à bout, la disposition tige/étrier et les dimensions approuvées du dessin. |
| Test coque/limite de pression | Vérifier l’intégrité sous pression selon la procédure de test applicable. |
| Test d'étanchéité du siège | Vérifiez les performances d'arrêt selon la norme de vanne/test spécifiée. |
| Test fonctionnel opérateur | Vérifiez la course complète, les limites, les réglages de couple/poussée et la fonction automatique lorsqu'ils sont inclus dans la livraison. |
| Protection finale | Protégez les extrémités soudées bout à bout ou les faces des brides, la tige, la zone du siège, l'opérateur et les accessoires pendant le transport et le stockage. |
Liste de contrôle de sélection de la vanne d'isolement de vapeur principale
- Définissez si la vanne est à isolation normale, à isolation de maintenance ou à dispositif d'isolation automatique de protection.
- Confirmer la pression et la température de fonctionnement et de conception.
- Confirmez l’exigence d’isolation d’ouverture/fermeture totale ainsi que tout critère de fuite du siège.
- Sélectionnez la conception du robinet-vanne parent et la norme applicable.
- Évaluez la construction à joint sous pression par rapport à la construction à chapeau boulonné.
- Évaluez la fermeture à coin flexible par rapport à la fermeture à glissière parallèle.
- Confirmez les extrémités soudées bout à bout ou à brides de la classe de tuyauterie.
- Vérifiez les scénarios de liaison thermique, de verrouillage par pression et de surpression de la cavité.
- Dimensionnez le volant, la boîte de vitesses ou l'actionneur en fonction de la pire pression différentielle de fonctionnement requise.
- Définir les tests de pression, les enregistrements de matériaux, les NDE et la documentation du projet avant l'achat.
Ressources techniques associées
Références techniques
Foire aux questions
Quelle vanne est couramment utilisée pour l’isolation de la vapeur principale ?
Les robinets-vannes sont généralement envisagés car ils sont destinés à une isolation complètement ouverte/fermée et fournissent un chemin d'écoulement relativement droit lorsqu'ils sont ouverts. La conception finale de la vanne dépend toujours de la pression, de la température, des exigences d'arrêt, du cycle thermique, du raccordement, de l'opérateur et des spécifications du projet.
Une vanne principale d'isolement de vapeur nécessite-t-elle toujours un chapeau étanche à la pression ?
La construction à joint de pression est largement utilisée dans les applications électriques à haute pression et haute température, mais la construction du chapeau doit être sélectionnée à partir de l'enveloppe pression-température réelle et des spécifications du projet plutôt que du seul nom du service.
Un robinet-vanne à tiroir parallèle est-il meilleur qu'un robinet-vanne à coin flexible pour la vapeur principale ?
Pas universellement. Les conceptions à glissière parallèle réduisent les problèmes de liaison thermique liés aux cales, tandis que les conceptions à cales flexibles peuvent s'adapter à une certaine distorsion du siège et fournir un mécanisme d'arrêt différent. Le choix correct dépend du service de vapeur spécifique et de la conception de vanne approuvée.
Une vanne d'isolement de vapeur principale doit-elle utiliser des extrémités soudées bout à bout ?
Les extrémités soudées bout à bout sont courantes dans les canalisations de vapeur à haute énergie car elles éliminent un grand joint de bride de ligne, mais elles ne sont pas obligatoires pour chaque projet. La classe de tuyauterie, la conception de la vanne, les exigences de soudage et la philosophie de maintenance doivent déterminer le raccordement.
Un robinet-vanne de vapeur principal peut-il être utilisé pour l'étranglement ?
Les robinets-vannes sont généralement destinés à l'isolement. Un étranglement continu peut exposer la porte et les sièges à de la vapeur à grande vitesse et à une usure localisée. Un robinet à soupape ou une vanne de régulation doit être évalué pour ses fonctions de régulation.
Quelles informations sont nécessaires pour proposer une vanne principale d’isolement de vapeur ?
Au minimum, indiquez la taille de la vanne, la pression de conception, la température de conception, les exigences en matière de matériau du corps, la classe de pression ou la norme de conception, le raccordement d'extrémité et les exigences de l'opérateur. Indiquez également la pression différentielle de fonctionnement maximale et le temps de fermeture requis si ceux-ci affectent le fonctionnement ou le dimensionnement de l'actionneur.
Chaque vanne d'isolement de vapeur principale est-elle un MSIV nucléaire ?
Le terme peut être utilisé au sens large pour les principales tâches d'isolation de la vapeur, mais les applications MSIV de classe de sûreté nucléaire peuvent avoir des exigences supplémentaires en matière de code, de qualification, d'essai et de sécurité. Ces exigences doivent provenir du cahier des charges nucléaire spécifique au projet.
