Utilisation de vannes d'étranglement pour la purge et d'autres applications de centrale électrique

Comprendre quelle vanne utiliser dans quelle application est essentiel pour exploiter une centrale à vapeur de la manière la plus efficace et la plus rentable possible. Par exemple, une étape critique dans la production d’énergie à vapeur est la purge, la modulation ou « l’étranglement » du débit d’eau transformée en vapeur. Traditionnellement, de nombreux prescripteurs et exploitants de centrales électriques utilisent des vannes à soupape standard pour réaliser cette action d'étranglement, mais la réalité est que les vannes à soupape standard ne sont pas conçues et fabriquées pour gérer les rigueurs extrêmes de l'étranglement.

1. Groovy, mais pas dans le bon sens. Au fil du temps, la vitesse élevée à travers le siège crée des rainures sur les robinets à soupape standard appelées « tréfilage », un terme dérivé du fait qu'elles ressemblent à des fils. En raison du tréfilage, les robinets à soupape ne fermeront pas hermétiquement une fois fermés, provoquant des fuites. Avec l'aimable autorisation de : Conval

Plus l'écart entre le siège et le disque est petit, plus l'usure est rapide. Au fil du temps, la vitesse élevée à travers le siège crée des rainures appelées « tréfilage », terme dérivé du fait qu'elles ressemblent à des fils (Figure 1). En raison du tréfilage, le robinet à soupape ne fermera pas hermétiquement une fois fermé, provoquant des fuites. Poussé à l'extrême, le tréfilage peut en fait ronger le disque comme une langue fourchue, et causer des dommages encore plus importants et des problèmes de contrôle du débit (Figure 2).

2. Problématique. Poussé à l'extrême, le tréfilage peut en fait ronger le disque, provoquant des dommages encore plus importants et des problèmes de contrôle du débit. Avec l'aimable autorisation de : Conval

Pour tenter de compenser les limites des robinets à soupape standard, certains exploitants d'usines installeront deux robinets à soupape ou un robinet à tournant sphérique et un robinet à soupape en ligne, dont l'un assure une isolation positive tandis que l'autre agit comme une vanne d'étranglement « sacrificielle » ( Figure 3). Cependant, cette approche constitue une manière délicate et coûteuse d'essayer d'obtenir un étranglement avec des vannes à soupape standard. Il s’agit d’une solution improvisée qui nécessite plus de matériaux, plus de soudage, plus de réparations, plus de remplacements et plus de dépenses que nécessaire.

3. Encombrant et coûteux. L'installation de deux vannes à soupape en ligne, dont l'une assure une isolation positive tandis que l'autre agit comme une vanne d'étranglement « sacrificielle », est un moyen coûteux d'essayer d'obtenir une limitation avec des vannes à soupape standard. Avec l'aimable autorisation de : Conval

Avec les vannes à soupape standard, si les conditions réelles sont mal calculées ou changent, la vanne ne peut pas être redimensionnée. En revanche, une vanne d'étranglement est spécialement conçue et fabriquée pour gérer les rigueurs extrêmes du processus d'étranglement, offrant ainsi un contrôle de débit reproductible et une fermeture fiable (Figure 4). La conception unique du disque à aiguille garantit que l'enceinte de pression est scellée au plus petit diamètre possible pour garantir une capacité d'étanchéité maximale.

4. Fonctionnement interne. À gauche se trouve une vanne d'étranglement haute performance Conval. À droite se trouve un schéma en coupe de la vanne, montrant ses composants internes. Avec l'aimable autorisation de : Conval

L'orifice est dimensionné pour maintenir la vitesse du fluide à travers le siège en dessous des niveaux dommageables. En conséquence, le siège est beaucoup moins susceptible de s’user ; si et quand c'est le cas, il peut être facilement remplacé. Le tréfilage est éliminé de manière plus efficace. L'ensemble tige est accouplé à l'orifice pour un contrôle approprié. L'angle de l'orifice de sortie est conçu pour minimiser l'érosion et le bruit des canalisations en aval. Si les conditions réelles sont mal calculées ou changent, l'ensemble venturi et tige du papillon des gaz peut être redimensionné pour correspondre à la nouvelle condition.

Généralement, les vannes d'étranglement sont disponibles en acier au carbone SA 105, en acier allié forgé SA 182-F22, SA 182-F91 et F92, SA 182-F316 et dans d'autres matériaux, dans les classes de pression ASME 900 à 4500. Les vannes d'étranglement automatisées peuvent être pneumatique, moteur ou hydraulique.

Les progrès récents dans la chimie de l'eau d'alimentation mettent en évidence la durée de vie en service à valeur ajoutée avec une option de redimensionnement de l'orifice de venturi remplaçable. De manière générale, si une vanne de purge fonctionne à moins de 30 % d'ouverture, l'orifice peut être redimensionné pour prolonger la durée de vie de la vanne.

Le concept à double orifice et les matériaux utilisés dans la construction rendent le papillon des gaz presque indestructible, même dans les conditions les plus difficiles. Le nez de dosage du disque reste dans la cartouche à siège à orifice remplaçable et bloque les flux destructeurs à grande vitesse jusqu'à ce que la vanne soit suffisamment ouverte pour que les vitesses n'endommagent pas la surface du siège. Par conséquent, les vannes d'étranglement sont de plus en plus spécifiées et installées dans de nombreux types de centrales électriques à vapeur, du nucléaire au charbon et au gaz naturel, en passant par les centrales de production de vapeur à cycle combiné de récupération de chaleur. En plus de la purge, d'autres applications courantes suivent.