Points clés de la conception et du choix des vannes à régulation électrique
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Le choix et la conception de la vanne de régulation électrique sont très importants ; un choix correct ou non aura un impact sur les résultats de la régulation du système. De plus, pour faire face au problème d’une pression trop élevée sur le régulateur électrique lors de son utilisation, on peut connecter en série un régulateur manuel ou une vanne de contrôle de différence de pression afin de réduire la chute de pression de fonctionnement du régulateur électrique et de préserver ses performances de régulation. I. Paramètres techniques de la vanne de régulation électrique1) Capacité de débit
La capacité de débit d’une vanne de régulation électrique reflète sa capacité à laisser passer un fluide. Elle est définie comme le débit qui peut passer à travers la vanne lorsque la différence de pression aux deux extrémités est de 1 bar, et est généralement exprimée en Kv, où Kv = Q/ΔP. Ici, Q représente le débit qui traverse la vanne de régulation, avec pour unité m³/h ； ΔP désigne la différence de pression avant et après la vanne de régulation, exprimée en bar. Lorsque la vanne est complètement ouverte, la capacité de flux est maximale, la valeur Kv est maximale et est appelée Kvs ； Lorsque la vanne est fermée, la capacité de flux est nulle. (II) Courbe de caractéristiques de débit La courbe de caractéristiques de débit d’une vanne de régulation électrique montre la relation entre le débit qui traverse la vanne et le pourcentage de course nominale, lorsque cette dernière varie de 0 à 100 %. Elle indique également la relation entre le débit relatif et l’ouverture relative de la vanne de régulation. Lorsque la perte de pression de la vanne reste constante, les caractéristiques de débit à travers la vanne sont dites être des caractéristiques de débit idéales ； Lorsque la perte de pression de la vanne varie, les caractéristiques de débit à travers la vanne sont appelées caractéristiques de débit en service. (III) Rapport de contrôle du valve Le rapport de contrôle d’une vanne de régulation électrique correspond au rapport entre la chute de pression aux deux extrémités de la vanne lorsque celle-ci est entièrement ouverte, et la chute de pression aux deux extrémités du système de régulation lorsque la vanne est entièrement fermée. La grandeur du coefficient de commande de la vanne à régulation électrique influence la capacité de régulation du système. Plus le degré de contrôle de la vanne est faible, plus la capacité de régulation du système est médiocre ； Inversement, c’est mieux. (IV) Rapport de régulation et différence de pression de fermeture Le rapport de régulation d’une vanne à commande électrique correspond au rapport entre le débit maximal et le débit minimal que l’on peut contrôler. En fonctionnement, les variations de débit doivent rester dans la plage de contrôle de la vanne de régulation. La différence de pression de fermeture est la différence de pression maximale aux deux extrémités de la vanne lorsque celle-ci est complètement fermée. Si cette différence de pression dépasse la plage autorisée, des mesures doivent être prises immédiatement (comme l’utilisation d’une vanne de contrôle de différence de pression en série) pour la ramener dans les limites normales. II. Conception et sélection des vannes de régulation électriques (I) Paramètres de conception et de sélection Lors de la conception et de la sélection d’une vanne de régulation électrique, il convient de prendre en compte des paramètres tels que le débit, la pression avant la vanne, la différence de pression, la pression après la vanne et la température. Tout d’abord, la superficie à chauffer dans la zone desservie par la station de chauffage, les propriétés d’isolation des bâtiments, le type de radiateurs, ainsi que la température de chauffage des pièces déterminent la charge de chauffage de la station ； Deuxièmement, la température de l’eau d’alimentation et de retour dans le réseau principal permet de déterminer le débit du côté primaire de la station thermique, ce qui permet ensuite de déterminer le débit de la vanne de régulation ； Enfin, la pression avant la vanne, la différence de pression ou la pression après la vanne du régulateur de débit peuvent être déterminées à partir du diagramme de pression du réseau principal du système de chauffage et des pertes de charge de la station de chaleur, en fonction des conditions réelles du système de chauffage. (II) Principes de sélection du design Le meilleur principe pour réguler un système de chauffage est que la variation de l’ouverture de la vanne de régulation soit en relation linéaire avec la variation de la quantité de chaleur échangée par le échangeur thermique. Les caractéristiques de transfert thermique du échangeur eau-eau de la station thermique suivent une courbe en forme de parabole ascendante, il convient donc de choisir des vannes de régulation à caractéristique de débit proportionnel. De plus, afin d’assurer des performances de régulation dans les conditions réelles, le coefficient de commande de la vanne de régulation ne doit pas être inférieur à 0,25~0,3. Le diamètre du corps de la vanne à régulation électrique doit être choisi en fonction de la capacité de débit Kvs, et le choix de l’actionneur doit répondre aux exigences de la plus grande différence de pression de fermeture. (III) Calcul de la sélection du design Calcul du débit de la vanne de régulation électrique en fonction de la charge de chauffage de la station thermique et des températures d’eau d’alimentation et de retour du côté primaire ； Déterminer la perte de pression de la vanne de régulation électrique en fonction du diagramme de pression du réseau, de la résistance de la station thermique et du coefficient de la vanne ； Calculer la valeur Kv requise ； Trouver le catalogue de sélection des vannes de régulation électriques, choisir une valeur Kv supérieure à la valeur Kv donnée et appartenant à la même catégorie, puis sélectionner le diamètre de la vanne de régulation ； Calculer la perte de pression lorsque la vanne de régulation est complètement ouverte, puis calculer le coefficient de réglage réel, qui ne doit pas être inférieur à 0,25~0,3 ； Vérifier la différence de pression autorisée et la température autorisée dans les exemples de sélection, puis choisir le type de valve ； Selon l’échantillon de sélection, choisir un actionneur compatible avec le corps de la vanne et répondant aux exigences de différence de pression de fermeture, puis déterminer le type de signal de commande. III. Mesures correctives pour un débit excessif (1) Vannes de régulation manuelle en série La vanne de régulation manuelle est un élément de résistance ; son rôle est de compenser le débit excessif fourni par le système de chauffage, permettant ainsi à la vanne de régulation électrique de fonctionner sous une différence de pression adéquate. Cela garantit que le rapport entre la chute de pression au niveau de l’orifice de la vanne et la différence de pression de fonctionnement soit supérieur à 0,25–0,3, améliorant ainsi les performances de régulation. En termes stricts, la vanne de régulation manuelle en série ne modifie pas le degré de contrôle de la vanne de régulation ; elle change simplement l’ouverture relative de la vanne de régulation électrique pendant le processus de régulation, afin qu’elle puisse fonctionner dans une plage d’ouverture appropriée. Lorsque le débit du côté primaire de la station thermique diminue, il est nécessaire de régler la vanne de régulation manuelle afin de réduire la chute de pression au niveau de la vanne lorsque celle-ci fonctionne, permettant ainsi de maintenir son ouverture dans les limites autorisées. (II) Vanne de contrôle de différence de pression en série Si la tête de pression disponible dans la station thermique est trop élevée, on peut également utiliser une vanne de contrôle de différence de pression en série pour fournir une différence de pression constante à la vanne de régulation électrique. La vanne de régulation par différence de pression peut absorber une pression supplémentaire, permettant à la vanne de régulation électrique de fonctionner dans des conditions stables, indépendamment des variations de la pression fournie par le système de chauffage ainsi que des ajustements effectués par d’autres stations thermiques. Comme les vannes de contrôle de différence de pression en série présentent de nombreux avantages, il convient d’installer des vannes de régulation électriques du côté primaire de la station thermique, en parallèle avec des vannes de contrôle de différence de pression en série.