Dépannage des problèmes et élimination des maux de tête liés aux vannes de régulation

Une vanne de régulation oscillante peut sembler être la source d’une instabilité de régulation et les efforts de réparation se concentrent généralement uniquement là-dessus. Lorsque cela ne parvient pas à résoudre le problème, une enquête plus approfondie prouve souvent que le comportement de la vanne n'était que le symptôme d'une autre condition. Cet article traite des techniques de dépannage pour aider le personnel de l'usine à dépasser l'évidence et à découvrir la véritable cause des problèmes de contrôle.

« Cette nouvelle vanne de régulation fait encore des siennes ! » Des propos similaires ont été prononcés par des milliers d’opérateurs de salles de contrôle partout dans le monde. L'usine ne fonctionne pas bien et les opérateurs identifient rapidement le coupable : une vanne de régulation récemment installée et qui fonctionne mal. Cela peut être du vélo, cela peut être un cri, cela peut donner l'impression que des pierres le traversent, mais c'est certainement la cause.

Ou est-ce? Lors du dépannage de problèmes de contrôle, il est important de garder l’esprit ouvert et de regarder au-delà de l’évidence. Il est dans la nature humaine de blâmer la « dernière chose qui a changé » pour tout nouveau problème qui survient. Bien que le comportement irrégulier des vannes de régulation puisse être la source apparente de préoccupation, la véritable cause se situe généralement ailleurs.

Les exemples d’application suivants illustrent ce point.

Soupape de contrôle hurlante. Une valve de pulvérisation haute pression grinçait après quelques mois de service. La valve a été retirée, vérifiée et semble fonctionner normalement. Lors de la remise en service, les grincements ont repris et l'usine a exigé le remplacement de la « vanne défectueuse ».

Le vendeur a été appelé pour enquêter. Une petite vérification a indiqué que la vanne était ouverte par le système de contrôle entre 0 % et 10 % à un rythme de 250 000 fois par an. Le taux de cycle très élevé avec des débits aussi faibles et une chute de pression élevée était à l'origine du problème. L'ajustement du réglage de la boucle et l'application d'une petite contre-pression sur la valve ont arrêté le cycle et éliminé les grincements.

1. La vanne de recyclage d'une pompe à eau d'alimentation de chaudière saute de 15 % à 20 % (indiqué par la ligne verte) lors de sa première ouverture. Cela a créé des problèmes de contrôle majeurs en raison de l’augmentation des flux. Avec l'aimable autorisation : Emerson

Réponse de la valve nerveuse. Une vanne de recyclage de la pompe d'alimentation en eau de la chaudière était coincée dans le siège au démarrage. Lorsque la vanne se détachait pour la première fois du siège, elle s'ouvrait brusquement, créant des perturbations du contrôle dues à un débit incontrôlé (Figure 1).

Le vendeur de la vanne a été appelé pour diagnostiquer la vanne. Des diagnostics ont été effectués et la pression d'alimentation en air s'est avérée bien supérieure aux spécifications et quatre fois supérieure à celle requise pour un siège adéquat. Lorsque la vanne a été retirée pour inspection, les techniciens ont découvert des dommages sur le siège et les anneaux de siège en raison de la force excessive de l'actionneur, ce qui a provoqué le blocage du clapet de la vanne. Ces composants ont été remplacés, la pression d’alimentation en air a été réduite et la vanne a été remise en service où elle a fonctionné comme prévu.

2. La vanne de régulation du niveau de la chaudière/de l'eau d'alimentation oscillait constamment. Dans cette capture d'écran, la ligne orange représente le niveau de la chaudière, la magenta indique le débit de l'eau d'alimentation, la verte est le point de consigne de l'eau d'alimentation et la bleue indique le signal de la vanne d'eau d'alimentation. Avec l'aimable autorisation : Emerson

Niveau de chaudière mécontent. Un système de contrôle de chaudière avait été récemment amélioré. Après une courte période de service, le contrôle de niveau est devenu de plus en plus irrégulier (Figure 2). L'intégrateur système a été appelé pour réajuster le contrôleur de niveau de la chaudière.

L'oscillation répétitive du débit d'eau alimentaire suggérait fortement que la vanne d'eau alimentaire collait. L'ingénieur a donc suggéré à l'usine de vérifier la vanne de régulation de l'eau alimentaire. La vanne a été mise en dérivation, caressée et testée, mais aucun grippage n'a été trouvé. L'automaticien et le technicien sont repartis et ont retesté la vanne, en la caressant très lentement. La tige de valve est restée suspendue pendant quelques pour cent, puis a soudainement sauté. En fin de compte, la cause du cycle s’est avérée être un composant usé du positionneur. Le contrôle initial n'a pas réussi à trouver la cause car la vanne a été déplacée par incréments de 10 %.

Comportement étrange de la vanne de régulation. Une nouvelle vanne de régulation agirait de manière erratique pendant son fonctionnement, avec des débits croissants et la vanne oscillant énormément en réponse. Des diagnostics en ligne ont été exécutés sur la vanne et des ajustements ont été apportés au réglage du positionneur, à la pression d'air d'alimentation et aux relais pneumatiques. Ces corrections ont aidé, mais les balancements des soupapes sont restés.