Notice Technique Réducteur de pression – Fonctionnement
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Notice Technique Réducteur de pression – Fonctionnement
Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches Société Suisse de l’Industrie du Gaz et des Eaux Società Svizzera dell’Industria del Gas e delle Acque Swiss Gas and Water Industry Association W10 024 f SVGW SSIGE SSIGA SGWA Édition avril 2015 IN FOR M ATION Notice Technique Réducteur de pression – Fonctionnement SSIGE, Grütlistrasse 44, Case postale 2110, 8027 Zurich Téléphone 044 288 33 33, Fax 044 202 16 33, www.ssige.ch Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches Société Suisse de l’Industrie du Gaz et des Eaux Società Svizzera dell’Industria del Gas e delle Acque Swiss Gas and Water Industry Association W10 024 f SVGW SSIGE SSIGA SGWA Édition avril 2015 IN FOR M ATION Notice Technique Réducteur de pression – Fonctionnement Copyright by SVGW, Zürich Composition: Multicolor Print AG, Baar Édition avril 2015 Reproduction interdite En vente à l’administration de la SSIGE ([email protected]) SSIGE, Grütlistrasse 44, Case postale 2110, 8027 Zurich Téléphone 044 288 33 33, Fax 044 202 16 33, www.ssige.ch SOMMAIRE 1Introduction 5 2 But et champ d’application 5 3 Force et constante du ressort 5 4 Réducteur de pression en cas de débit nul 6 5 Réducteur de pression à l’état d’écoulement 6 6 Écart de réglage du régulateur proportionnel 7 7 Pression de sortie constante 8 8 Pression de réglage 8 9 Contrôle et maintenance 8 W10 024 f, Édition avril 2015 3/8 zurück Inhaltsverzeichnis zurück Inhaltsverzeichnis 1Introduction Selon la Directive SSIGE W3, la pression statique maximale au point d’extraction s’élève à 500 kPa. Dans les réseaux de distribution d’eau avec des rapports de pression élevés, la pression doit être par conséquent réduite. Les réducteurs de pression sont appelés des régulateurs proportionnels, c’est-à-dire que plus le ressort est précontraint lors du réglage, plus la pression de sortie augmente après la vanne. En outre, la force d’ouverture du ressort reste en interaction constante avec la force de fermeture, ce qui résulte dans le produit de la pression de sortie x la surface de membrane. 2 But et champ d’application La présente Notice technique sert à expliquer le fonctionnement des réducteurs de pression et est particulièrement destinée à tous les professionnels de la branche sanitaire. 3 Force et constante du ressort Un paramètre essentiel pour la sélection des ressorts de pression ou de traction est la constante de ressort. En outre, les ressorts en acier sont soumis à une tension ou une compression avec des forces différentes, et les changements de longueur respectifs dans le ressort sont mesurés. Transposée dans un diagramme, la force exercée est représentée par le changement de longueur d’une ligne droite. Plus le ressort est fort, plus il faut exercer de force pour le même changement de longueur et plus l’inclinaison est raide. Le rapport entre la force et le changement de longueur est appelé la constante de ressort (fig. 1). Constante de ressort (k) = Force du ressort (FRessort) = Force du ressort (FRessort) Changement de longueur (ΔL) Changement de longueur (ΔL) x Constante de ressort (k) Federkonstante (k)(k) Constante de ressort 120 Ressort Feder 11 110 100 Ressort Feder 22 Force in enNewton Newton Kraft 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Längenänderung in mm Allongement en mm Fig. 1 Diagramme de constante de ressort W10 024 f, Édition avril 2015 5/8 zurück 4 Inhaltsverzeichnis Réducteur de pression en cas de débit nul Au cours de la mise en service ou du remplissage du réducteur de pression, il ne s’écoule dans la zone de sortie que la quantité d’eau nécessaire pour que le produit de la pression de sortie x la surface de membrane soit équivalente à la force d’ouverture du ressort. Lorsque cet état est atteint, le réducteur de pression en cas de débit nul et avec un système hermétique se referme. F Feder Feder Ressort A FRessort p1 p2 A1 A2 CL Force d’ouverture du ressort résultant en la multipli- cation de la précharge par la constante de ressort Pression d’entrée Pression de sortie Surface de vanne Surface de membrane Course de vanne 2 2 p A p 2 2 1 1 1 1 ΔL CL Pression d'ouverture Öffnungsdruck FF Feder Ressort Pression de fermeture Schliessdruck p xA = p22 x A22 Fig. 2 Réducteur de pression fermé en cas de débit nul 5 Réducteur de pression en condition de débit Si un robinet de puisage s’ouvre après le réducteur de pression, la pression de sortie p2 diminue et la vanne s’ouvre. Plus le débit augmente du côté de la sortie, plus la vanne s’ouvre (course de vanne). Pour ce faire, la pression de sortie p2 en condition de débit doit être inférieure à la pression de sortie p2 définie en cas de débit nul. Plus la vanne s’ouvre, plus le ressort se détend, tandis que la force de précontrainte du ressort est déduite du produit, course de la vanne x la constante de ressort équilibrée à la pression de fermeture. FRessort – (ΔL x k) = p2 x A2 Druckminderung durch Druckminderung durch Réduction de la pression due à la précontrainte du ressort Federvorspannung Federvorspannung Perte dedurch pression due à l’écart de réglage du régulateur Druckverlust Regelabweichung des P-Reglers Druckverlust durch Regelabweichung des P-Reglers p p1 p p2 p1 Betriebsdruckkurve Courbe de Betriebsdruckkurve pression de fonctionnement p2 Fig. 3 Évolution de la pression sur l’ensemble de réducteur de pression 6/8 W10 024 f, Édition avril 2015 zurück Inhaltsverzeichnis Cet état d’équilibre est considéré comme un écart de réglage du régulateur proportionnel. Plus la constante de ressort est petite, plus l’écart de la pression de sortie est petit en cas de débit spécifique. Si la vanne est entièrement ouverte et que la vitesse d’écoulement augmente encore, la pression de sortie p2 diminue davantage en raison de pertes de pression à travers la vanne, ce qui est de nouveau causé par les forces de friction internes (frottement entre les différentes couches d’eau) et les forces de friction externes (frottement de l’eau à la paroi intérieure de la robinetterie). La figure 3 illustre l’ensemble de l’évolution de la pression dans le réducteur de pression. 6 Écart de réglage du régulateur proportionnel Les mesures en laboratoire effectuées à la SSIGE selon la norme de produit SN EN 1567 montrent, en cas de pression d’entrée constante, que la pression de sortie diminue de plus en plus avec l’augmentation du débit (Fig. 4). La différence entre la pression de sortie en cas de débit nul et la pression de sortie en cas de débit respectif correspond à l’écart de réglage du régulateur proportionnel. Idéalement, cet écart de réglage est faible, autrement dit la courbe est plate. Le mode de construction du réducteur de pression influence l’écart de réglage. Les régulateurs proportionnels de par leur conception ne sont pas créés de manière à pouvoir maintenir une pression de sortie constante. Pour ce faire, une vanne doit être construite en tant que régulateur PI ou régulateur PID. Dans la documentation du fabricant, la chute de pression est représentée sous la forme de diagrammes de perte de pression, tandis que le réglage de la vanne est facilement reconnaissable dans le diagramme logarithmique double par une ligne courbe (Fig. 5). Ce n’est que lorsque la vanne est complètement ouverte que la courbe devient une ligne droite. Écart de régulation régulateur P Pression de sortie bar Pression de sortie à 8 bar de pression amont Débit l/s Fig. 4 Chute de pression dans la zone de sortie, en cas de débit croissant W10 024 f, Édition avril 2015 7/8 zurück Inhaltsverzeichnis m3/h Perte de pression Druckverlust [ bar] (bar) Druckverlust [ kPa](kPa) Perte de pression h l/s l/ s l/min l/mi n Débit Durchfluss Fig. 5 Diagramme de perte de pression du fabricant 7 Pression constante de sortie Le terme «pression constante de sortie du réducteur» souvent mentionné dans la documentation du fabricant ne se réfère donc pas à la pression de sortie en condition d’écoulement (qui exigerait que la vanne soit construit comme un régulateur PI ou PID), mais à une pression constante de sortie pour un débit nul. Cette «pression constante de sortie» empêche une augmentation de la pression de sortie p2, par exemple lors du démarrage de pompes d’alimentation. La «pression constante de sortie» en cas de débit nul est de par sa conception si détendue dans la figure 2 que la pression d’entrée p1 s’exerce aussi bien sur le joint de vanne supérieur que sur l’inférieur avec la même taille de surface A1 et ainsi les forces s’annulent mutuellement. 8 Pression de réglage Pour le bon fonctionnement du réducteur de pression, la différence de pression entre la pression d’alimentation et la pression constante de sortie définie doit être de min. 50 kPa. Si la pression d’alimentation est inférieure à la pression d’ouverture définie du ressort, la vanne se met en position ouverte et n’a dans cet état plus aucune propriété de régulation. Afin de s’assurer que les vannes de sécurité se ferment correctement, les réducteurs de pression sont réglés en usine à une pression initiale de 400 à 450 kPa. 9 Contrôle et maintenance Les particules de poussière et les dépôts sur le siège de vanne altèrent la fonction d’un réducteur de pression, ce qui résulte une augmentation de la pression de sortie jusqu’à la pression du réseau d’approvisionnement en eau. Le contrôle et la maintenance doivent être effectués selon la Directive SSIGE W3 / Complément 2. 8/8 W10 024 f, Édition avril 2015