Applications de régulation de température

La régulation de température du procédé peut être réalisée à l’aide de régulations électriques, pneumatiques, électropneumatiques et auto-actionnées. Ce Module détaille certaines applications courantes, notamment les récipients de procédé, les échangeurs de chaleur et la régulation de sécurité en cas de surchauffe.

Il existe un certain nombre de raisons d’utiliser des régulations de température automatiques pour les applications à vapeur :

1. Pour certains processus, il est nécessaire de réguler la température du produit dans des limites assez serrées pour éviter que le produit ou le matériau traité ne soit détérioré.
2. Le flash de vapeur provenant des cuves d’ébullition est une nuisance qui produit non seulement des conditions environnementales désagréables, mais peut également endommager la structure du bâtiment. Les régulations de température automatiques peuvent maintenir les cuves chaudes juste en dessous de la température d’ébullition.
3. Économie.
4. Qualité et constance de la production.
5. Économie de main-d’oeuvre.
6. Régulation du confort, pour le chauffage des locaux.
7. Sécurité.
8. Pour optimiser les taux de production dans les processus industriels. Le système de régulation de température employé doit être adapté au système, et capable de répondre aux changements de charge thermique. Par exemple :

Régulation de température auto-actionnée à actionnement direct

Description Le type de régulation de température auto-actionnée à actionnement direct utilise la dilatation d’un liquide dans un capteur et un tube capillaire pour modifier la position de la vanne. Avantages :

1. Peu coûteux.
2. Petit.
3. Facile à installer et à mettre en service.
4. Installation par un seul corps de métier.
5. Très robuste et extrêmement fiable.
6. Tolérant aux conditions de vapeur imparfaites et au surdimensionnement.
7. Le principe auto-actionné signifie qu’aucune puissance externe n’est requise.
8. Simple à dimensionner et à sélectionner.
9. De nombreuses options sont disponibles, telles que différentes longueurs de capillaire et plages de températures. Inconvénients :
10. La régulation est « autonome », et ne peut pas communiquer avec un contrôleur distant ou un PLC (automate programmable), bien qu’une coupure de sécurité haute température puisse signaler la fermeture via un commutateur.
11. Tailles limitées.
12. Pressions nominales limitées.
13. Modulation limitée.
14. Les capteurs ont tendance à être beaucoup plus grands que les équivalents pneumatiques et électroniques et aussi beaucoup plus lents à réagir. Applications : Les applications incluraient celles avec des débits de fonctionnement faibles et constants :
15. Petites poêles à double enveloppe.
16. Lignes de traçage.
17. Repasseuses.
18. Petites cuves.
19. Bains d’acide.
20. Petits calorifères de stockage.
21. Petites batteries de chauffage.
22. Aérothermes unitaires. Point à noter : La bande proportionnelle est influencée par la taille de la vanne.

Description Le type de régulateur de température auto-actionné à pilote utilise la dilatation d’un liquide dans un capteur et un tube capillaire pour actionner une vanne pilote, qui à son tour modifie la position de la vanne principale. Avantages :

1. Facile à installer et à mettre en service.
2. Installation par un seul corps de métier.
3. Très robuste.
4. Le principe auto-actionné signifie qu’aucune puissance externe n’est requise.
5. Simple à dimensionner et à sélectionner.
6. Ajustement à distance (option).
7. Peut être activé et désactivé (option).
8. Double consigne (option). Inconvénients :
9. La régulation est « autonome », et ne peut pas communiquer avec un PLC.
10. Des jeux réduits dans le corps de la vanne signifient que la vapeur doit être propre et sèche pour garantir la longévité, mais cela peut facilement être réalisé en installant un séparateur et un filtre avant la vanne.
11. Régulation uniquement proportionnelle, cependant, l’offset proportionnel est beaucoup plus faible que pour les régulations auto-actionnées à actionnement direct. Application :
12. Poêles à double enveloppe.
13. Lignes de traçage.
14. Cuves.
15. Bains d’acide.
16. Calorifères de stockage d’eau chaude.
17. Batteries de chauffage.
18. Aérothermes unitaires. Point à noter :
19. Les plages de température des contrôleurs ont tendance à être plus étroites que celles des régulations auto-actionnées à actionnement direct.
20. L’installation doit comprendre un filtre et un séparateur.

Régulation de température pneumatique

Description Ces systèmes de régulation peuvent inclure :

• Des fonctions P + I + D pour améliorer la précision dans des conditions de charge variable.
• Des consignes pouvant être ajustées à distance. Avantages :

1. Très précis et flexible.
2. Pas de limite de taille de vanne dans les limites de la gamme de vannes.
3. Excellent taux de modulation.
4. Adapté aux environnements dangereux.
5. Aucune alimentation électrique requise.
6. Un fonctionnement rapide signifie qu’ils répondent bien aux changements rapides de demande.
7. Très puissant, et peut gérer des pressions différentielles élevées. Inconvénients :
8. Plus coûteux que les régulations à actionnement direct.
9. Plus complexe que les régulations à actionnement direct. Application :
10. Qui nécessitent une régulation de température précise et constante.
11. Avec des débits variables et élevés, et/ou une pression amont variable.
12. Qui nécessitent une sécurité intrinsèque. Point à noter :
13. Une alimentation en air propre et sec est requise.
14. Un positionneur de vanne est généralement requis sauf pour les applications les plus petites et les plus simples. L’air est continuellement évacué du positionneur et du contrôleur, et il est nécessaire de s’assurer que ce débit d’air au repos est acceptable pour l’environnement.
15. Une main-d’oeuvre qualifiée est requise pour installer l’équipement, et du personnel d’instrumentation pour l’étalonnage et la mise en service.
16. La régulation est « autonome », et ne peut pas communiquer directement avec un PLC.
17. Le mode de défaillance doit toujours être considéré. Par exemple, un ressort de fermeture en cas de coupure d’air est normal sur les systèmes de chauffage à vapeur, un ressort d’ouverture est normal sur les systèmes de refroidissement.

Régulation de température électropneumatique

Description Ces systèmes de régulation peuvent inclure :

• Des fonctions P + I + D pour améliorer la précision dans des conditions de charge variable.
• Des consignes pouvant être ajustées à distance, avec la possibilité de rampes entre les consignes. Avantages :

1. ****Très précis et flexible.
2. Ajustement et lecture à distance.
3. Pas de limite de taille de vanne dans les limites de la gamme de vannes.
4. Excellent taux de modulation.
5. Un fonctionnement rapide signifie qu’ils répondent bien aux changements rapides de demande.
6. Très puissant, et peut gérer des pressions différentielles élevées. Inconvénients :
7. Plus coûteux que les régulations auto-actionnées ou pneumatiques.
8. Plus complexe que les régulations auto-actionnées ou pneumatiques.
9. Alimentation électrique requise. Application :
10. Qui nécessitent une régulation de température précise et constante.
11. Avec des débits variables et élevés, et/ou une pression amont variable. Point à noter :
12. ****Une alimentation en air propre et sec est requise.
13. Une main-d’oeuvre qualifiée est requise pour installer l’équipement, du personnel électrique est requis pour les alimentations, et du personnel d’instrumentation pour étalonner et mettre en service.
14. Peut faire partie d’un système de régulation sophistiqué impliquant des PLC, des enregistreurs graphiques et des systèmes SCADA.
15. Le mode de défaillance doit toujours être considéré. Par exemple, un ressort de fermeture en cas de coupure d’air est normal sur les systèmes de chauffage à vapeur, un ressort d’ouverture est normal sur les systèmes de refroidissement.
16. Probablement le système de régulation le plus courant - il a la sophistication de l’électronique avec la vitesse/puissance de la pneumatique.

Régulation de température électrique

Description Ces systèmes de régulation peuvent inclure :

• Des fonctions P + I + D pour améliorer la précision dans des conditions de charge variable.
• Des consignes pouvant être ajustées à distance. Avantages :

1. Le contrôleur et l’actionneur de la vanne peuvent tous deux communiquer avec un PLC.
2. Aucune alimentation en air comprimé n’est requise. Inconvénients : La vitesse d’actionneur relativement lente signifie qu’ils ne conviennent qu’aux applications où la charge change lentement. Application : Chauffage de grands volumes. Par exemple : entrepôts, ateliers, hangars d’avions, etc. Point à noter :
3. Sécurité : Si l’alimentation électrique est perdue, la position de la vanne ne changera pas sauf si un actionneur à ressort de rappel est utilisé.
4. Les actionneurs à ressort de rappel sont coûteux, encombrants et ne peuvent fermer que contre une pression limitée.

Régulation de température (autres possibilités) - Station de régulation de température en parallèle

Description Un arrangement, comme montré dans la Figure 8.2.6, peut être utilisé lorsque le rapport entre les débits maximum et minimum (le taux de modulation du débit) est supérieur au maximum autorisé pour la vanne de régulation de température individuelle. Par exemple, si une application spécifique doit être amenée à la température de fonctionnement très rapidement, mais que la charge de fonctionnement est faible, et que les conditions de l’installation imposent l’utilisation de régulations auto-actionnées. Pour satisfaire l’application :

1. Une vanne et un contrôleur, qui pourraient satisfaire la charge de fonctionnement, seraient d’abord sélectionnés, et réglés à la température requise.
2. Une deuxième vanne et un contrôleur, capables de fournir la charge supplémentaire pour la mise en température seraient sélectionnés, et réglés à quelques degrés en dessous de la vanne de « charge de fonctionnement ». Cette vanne sera probablement plus grande que la vanne de charge de fonctionnement. Avec cette configuration :
3. Lorsque le procédé est à froid, les deux vannes de régulation sont ouvertes, permettant à suffisamment de vapeur de passer pour élever la température du produit dans la période requise.
4. À mesure que le procédé approche la température requise, la vanne de « mise en température » se modulera vers la position fermée, laissant la vanne de « charge de fonctionnement » moduler et maintenir la température.

Régulation de sécurité en cas de surchauffe

Description Il existe de nombreuses applications où un dispositif de coupure de limite haute totalement indépendant est soit souhaitable, soit même une exigence légale. Options :

1. Une régulation auto-actionnée, où la dilatation du fluide libère un ressort comprimé dans une unité de coupure, et ferme brusquement la vanne d’isolement si la température de limite haute prédéfinie est dépassée. Ce type particulier de régulation auto-actionnée a des avantages supplémentaires : a. Il peut intégrer un micro-commutateur pour l’indication à distance du fonctionnement. b. Il est préférable qu’il doive être réinitialisé manuellement, nécessitant une visite du personnel sur l’application pour déterminer la cause du problème.
2. Actionneur électrique à ressort de fermeture où un signal de surtempérature interrompt l’alimentation électrique et la vanne se ferme. Cela peut être accompagné d’une alarme.
3. Actionneurs pneumatiques à ressort de fermeture où un signal de surtempérature provoque la libération de l’air de commande de l’actionneur. Cela peut être accompagné d’une alarme. Application : Services d’eau chaude sanitaire (ECS) fournissant de l’eau chaude à usage général aux utilisateurs tels que les hôpitaux, les prisons et les écoles. Point à noter :
4. Il peut y avoir une exigence légale que la coupure de température haute soit totalement indépendante. Cela signifiera que le dispositif de coupure de température haute doit fonctionner sur une vanne séparée.
5. En général, la vanne de coupure de température haute sera de diamètre de canalisation, car une faible perte de pression est requise à travers la vanne lorsqu’elle est ouverte.