Limitation d'un débit en fonction de la pression différentielle

[bratak]

Bonjour,

Je souhaiterai savoir si il existe un système permettant de limiter un débit, mais que cette limitation soit fonction de la pression différentielle au bornes de l'organe en question.

Je vous expose le sujet.

J'ai un réseau d'air comprimé qui comporte deux sous réseaux:
Réseau 1 devant être maintenu en pression dans toutes les situations
Réseau 2 pouvant être délesté.

En régime nominal les deux réseau sont alimentés par mon compresseur.
Par contre, si la consommation d'air comprimé des deux réseaux combinés augmente jusqu'à ne plus permettre au compresseur de maintenir une certaine pression, le réseau 2 est délesté (isolement par vanne motorisée) de manière à remonter le réseau 1 en pression.

Lorsque la consommation diminue, le réseau 2 peut être ré-ouvert.

Problème : si la ré-ouverture est trop rapide, il se peut que la pression dans le réseau 1 s'écroule en raison de l'augmentation du volume du réseau total et de l'homogénéisation de la pression dans celui-ci.
Or je souhaite éviter cela.

J'ai bien pensé à ajouter une vanne motorisée sur le réseau 2 de manière à limiter la vitesse d'ouverture du réseau 2 en fonction de la pression dans le réseau 1. Mais je me demande si il n'existerait pas un autre moyen de gérer ce problème (dispositif passif de préférence).
Il ne faut cependant pas que le système perturbe le réseau 2 lorsqu'il est en régime nominal (pression régulée grâce à la production du compresseur au vu de la consommation sur le réseau).

Avez vous une idée sur le sujet?

Je vous remercie par avance pour le partage de votre savoir!

Bratak
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[Teknic]

Bonjour,

même si ça parait simple il est toujours mieux ici de fournir un schéma explicatif de ce que tu souhaites faire, nous ne sommes pas dans ta tête.

Il y a un point que je ne comprends pas: tu ne veux pas que la pression dans le réseau 1 chute quand il vient alimenter le réseau 2, hors il aura forcément une baisse de pression à ce moment là.

[Kissagogo27]

Bonjour, en fait lorsque le débit consommateurs dépasse le débit du compresseur , on a perte de pression ... je ne sais pas si un limiteur de débit pourrait aider dans votre cas ..

[trebor]

Bonjour à tous,

Pour mieux cerner le problème, il serait bon de donner des valeurs de pression et de débit des deux réseaux ainsi que pour le compresseur, longueur des canalisations et leurs diamètres pour la perte de charge.
Bonne suite pour une solution.

[A voir en vidéo sur Futura]

[le_STI]

Salut.

Ce ne serait pas un peu le principe d'un détendeur?

[bratak]

Bonjour et merci pour vos réponses.

Alors voici un schéma:

Sans titre.png

L'électrovanne du réseau 2 se ferme lorsque la pression dans les réservoirs est inférieure à un seuil donné.
A ce moment là, seul le réseau 1 est ouvert.
La vanne d'isolement situé en aval de l'électrovanne est fermée manuellement.

Lorsque la pression remonte (quand la consommation diminue par exemple) l'électrovanne du réseau 2 se ré-ouvre.
La vanne d'isolement située en aval de cette électrovanne est alors ouverte manuellement pour remettre en charge le réseau 2.

Or, malgré une ouverture lente, la mise en charge du réseau 2 a tendance à faire chuter considérablement la pression dans le réseau 1.


Pour le moment j'ai pensé à ces solutions:

- Ajouter un réducteur sur la vanne d'isolement manuelle de manière à gagner en finesse sur la vitesse d'ouverture de celle-ci
- Ajouter une servomoteur qui ouvrirait la vanne en plusieurs minutes (ouverture lente donc)
- Ajouter une servomoteur programmable qui permette de programmer une rampe d'ouverture (ouverture très lente pour les premiers degrés d'ouverture de la vanne, puis plus rapide une fois que la vanne est ouverte de plusieurs degrés)


Le problème du détendeur est qu'il va changer la pression dans le réseau 2. Or je souhaite que le réseau 2 puisse fonctionner sans restriction de débit ou de pression lorsqu'il est en charge.
La vanne d'isolement est donc un bon moyen puisque lorsqu'elle est pleinement ouverte, elle ne crée aucune perturbation.

Si vous avez d'autres idées, je suis preneur. Autrement je partirais sur l'une des trois idées citées ci-dessus.

Merci à vous et bonne journée!

Bratak

[albi69]

Bonjour
Un schéma joint.
A déjà fonctionné sur une installation.

[bratak]

Bonjour Albi69,

Merci pour votre retour, c'est je pense le type de système que je recherche.

Si je comprends bien, le piston combat la force générée (et pré-réglée) par le ressort.
Le piston voit sa force varier en fonction de la pression dans le réseau, et ferme plus ou moins la vanne 1/4 de tour pour réguler.
Intelligent en effet!

J'ai plusieurs questions cependant:
Quelle type de vanne a t'il été utilisé pour ce montage?
Ayant contacté plusieurs fournisseurs, certains m'indiquent qu'il est déconseillé de faire de la régulation avec des vannes papillon ou à boisseau sphérique (car elles sont peu adaptées à la régulation et tendent justement à générer des instabilités).
On m'a conseillé les robinet à membrane

Robinet à membrane.JPG

ou à soufflet

Robinet à soupape.png.

Par ailleurs, est-ce un montage maison ou bien réalisé par une entreprise?
Dans ce second cas, avec vous le nom ou bien un contact?

Merci pour ces compléments d'information!

Cordialement,

Bratak

[albi69]

Bonjour
Réalisation maison avec vanne 1/4 detour en 3/4 ".
Le vérin doit être beaucoup plus fort que la vanne pour annuler les efforts de frottement.
Si pas stable, étrangleurs sur commande du vérin.
Pour vous aider plus, il faudrait plus de details sur l application.
Debits et pressions.

[Touche-à-tout]

Bonjour Bratak,

Une question: quelle est la consommation sur la ligne principale ?
Si cette valeur, ajoutée à celle de la ligne 2 est supérieure à ce que le compresseur peut fournir, celui-ci est sous-dimensionné. Mais peu importe puisque le délestage est prévu.

Pour limiter la baisse de pression dans la ligne 1 pendant l'équilibrage de la ligne 2, un clapet anti-retour évitera déjà de siphonner la ligne pendant que le réservoir répond à la demande. D'autre part, comme c'est justement le réservoir qui doit alimenter les lignes, il est préférable qu'elles aient chacune leur piquage et ne communiquent pas entre elles. La tuyauterie qui raccorde les deux lignes juste avant les vanne d'isolement agit comme un court-circuit.
Installez-y une vanne d'isolement. Elle devrait rester fermée en fonctionnement normal puisque les réservoirs ont déjà une interconnexion. La vanne ne sera ouverte que pour permettre d'alimenter les deux lignes sur un seul réservoir si besoin (il faut ajouter d'autres vannes pour cela). Simple et cela ne change rien à votre utilisation habituelle.
En mettant des deux réservoirs en parallèle, on se constitue une capacité d'expansion plus importante pour répondre à une demande plus importante. L'interconnexion doit être d'une section plus grande que les piquages de sortie pour éviter une restriction de débit entre les réservoirs qui annulerait tout bénéfice de cette disposition.

Je ne sais pas si mon explication est claire, j'espère que vous visualisez la chose. En tout cas, cela me semble être au moins une première étape avant d'employer de la régulation active.

Cordialement,
Nicolas.

[Touche-à-tout]

Re,

J'ajoute:

Il y aura toujours une baisse résiduelle de la pression dans la ligne 1 à la réouverture de la ligne 2, l'équilibrage tirant bien sur la source commune. La seule façon de la réduire très fortement aurait été d'avoir un détendeur en tête de chaque ligne. Celui de la ligne 1 continuerait à fournir son débit en s'ouvrant plus grand pour compenser la pression amont plus faible, mais l'aval ne bougerait pas. Côté ligne 2, la montée en pression serait limitée par le débit du détendeur et tirerait d'autant moins sur le réservoir. Mais ça, c'est sur le papier, et comme ce n'est pas prévu en l'état des choses il ne vous reste qu'à fermer le by-pass et à ajouter un clapet anti-retour sur L1.

Nicolas.

[Forthman]

Une simple vanne alimentant la partie du réseau pouvant être délesté ?
Régler la vanne pour que le débit soit inférieur au débit du compresseur.
et au pire ajouter une cuve sur la deuxième partie du réseau

[albi69]

Bonjour
Il est évident que le compresseur est sous dimensionné.
Pour conserver ce compresseur, il n y a qu une solution, c est la regulation.

[bratak]

Bonjour a tous.
Mes retours ci-dessous pour vos différentes questions ou remarques.
Je viens de noter que j'ai inversé les noms des réseaux.
Le réseau sur lequel est installée l'électrovanne est celui qu'il est possible d'isoler (de délester) de manière à ce que la pression dans l'autre réseau reste stable.
Donc sur le schéma modifié d'Albi69, le système doit être installé sur l'autre réseau. Mais qu'importe le principe reste le même : 1 réseau prioritaire devant être maintenu dans une plage de pression donnée + un réseau qui peut être délesté et sur lequel je souhaite installer un système permettant de limiter la chute de pression induite sur le réseau prioritaire lorsque le réseau délesté est remis en charge.

Bonjour
Réalisation maison avec vanne 1/4 detour en 3/4 ".
Le vérin doit être beaucoup plus fort que la vanne pour annuler les efforts de frottement.
Si pas stable, étrangleurs sur commande du vérin.
Pour vous aider plus, il faudrait plus de details sur l application.
Debits et pressions.

Merci pour les informations. Je réalise cependant que ce système aura tendance à diminuer le débit du réseau 2 lorsque celui-ci sera utilisé normalement.
Pour rappel, en régime normal, le réseau 1 comme le réseau 2 ne doivent pas être limités en débit.
En cas de chute de pression dans les réservoir (en raison d'une consommation supérieure à ce que peuvent produire les compresseurs), on déleste le réseau 2 pour favoriser le réseau 1.
Lorsque la pression est redevenue suffisante, on rouvre le réseau 1 pour que les consommateurs qui y sont raccordé puissent être alimentés.
Le réseau 1 est un réseau de régulation qui nécessite d'avoir une pression maintenue entre 3 bars et 9 bars en toute situation.
Le réseau 2 est un réseau sur lequel on peut raccorder des outillages quelconques (disqueuse pneumatique par exemple).

Re,

J'ajoute:

Il y aura toujours une baisse résiduelle de la pression dans la ligne 1 à la réouverture de la ligne 2, l'équilibrage tirant bien sur la source commune. La seule façon de la réduire très fortement aurait été d'avoir un détendeur en tête de chaque ligne. Celui de la ligne 1 continuerait à fournir son débit en s'ouvrant plus grand pour compenser la pression amont plus faible, mais l'aval ne bougerait pas. Côté ligne 2, la montée en pression serait limitée par le débit du détendeur et tirerait d'autant moins sur le réservoir. Mais ça, c'est sur le papier, et comme ce n'est pas prévu en l'état des choses il ne vous reste qu'à fermer le by-pass et à ajouter un clapet anti-retour sur L1.

Nicolas.

J'en suis bien conscient. L'objectif ici étant de trouver un moyen de réduire au maximum cette baisse de pression.
C'est pourquoi j’envisageais d'ouvrir le plus lentement possible le réseau 2 lors de sa remise en charge. Ainsi la pression ne baisserait que peu dans le réseau 1.
Le principe des détendeurs pourrait en effet fonctionner pour éviter l'écroulement de pression dans le réseau 1.
Par contre comme dit plus haut, il limiterai le débit du réseau 2 dans les phases où celui-ci devrait être totalement ouvert à la consommation d'air comprimé.

La liaison entre les deux réservoirs sur laquelle j'ai représenté la mesure de pression qui asservi l'électrovanne servant actuellement a isoler le réseau pouvant être délesté n'est qu'une ligne équipression.
Elle comporte plusieurs mesures de pression qui servent a définir les seuils de déclenchement ou d'arrêt des compresseurs.
1 compresseur en est en fonctionnement normal, le second est en secours en cas de forte consommation.
Si malgré tout la production des deux compresseurs ne suffit plus (en cas de consommation exceptionnellement haute), on en arrive à isoler le réseau pouvant être délesté.
Cet isolement est réalisé par l'électrovanne qui se ferme sur seuil de pression bas dans les réservoirs (7 bars).
On vient ensuite fermer manuellement la vanne d'isolement située en amont de l'électrovanne de manière à ce que la réouverture rapide de l'électrovanne n'occasionne pas de chute de pression trop importante dans le réseau prioritaire.
Ensuite, lorsque la pression dans les réservoirs est remontée et stable, on rouvre le plus doucement possible la vanne d'isolement manuel précédemment fermée, pour remettre en charge le réseau pouvant être délesté en essayant de ne pas écrouler la pression dans le réseau prioritaire.
Or manuellement les opérateurs n'y arrivent à priori pas vu que la pression s'écroule régulièrement.

C'est pourquoi j'avais pensé à une ouverture avec servomoteur programmable (une rampe d'ouverture très lente pour les premiers degrés d'ouverture, puis un peu plus rapide par la suite).
Mais ce n'est que difficilement réalisable car la vanne actuellement en place est un robinet a membrane sur lequel il sera difficile d'installer un servomoteur.
Même en changeant le robinet, c'est complexe car l'ensemble des robinet n'est pas vraiment prévu pour être couplé à un servomoteur.
Les vannes papillon ou boisseau sphérique 1/4 de tours m'ont été déconseillés par les fournisseurs en raison de leur imprécision. A priori, on ne ferait qu’aggraver le problème car la mise en charge du réseau serait plus brutale qu'avec un robinet à membrane.

Bonjour Bratak,

Une question: quelle est la consommation sur la ligne principale ?
Si cette valeur, ajoutée à celle de la ligne 2 est supérieure à ce que le compresseur peut fournir, celui-ci est sous-dimensionné. Mais peu importe puisque le délestage est prévu.

Pour limiter la baisse de pression dans la ligne 1 pendant l'équilibrage de la ligne 2, un clapet anti-retour évitera déjà de siphonner la ligne pendant que le réservoir répond à la demande. D'autre part, comme c'est justement le réservoir qui doit alimenter les lignes, il est préférable qu'elles aient chacune leur piquage et ne communiquent pas entre elles. La tuyauterie qui raccorde les deux lignes juste avant les vanne d'isolement agit comme un court-circuit.
Installez-y une vanne d'isolement. Elle devrait rester fermée en fonctionnement normal puisque les réservoirs ont déjà une interconnexion. La vanne ne sera ouverte que pour permettre d'alimenter les deux lignes sur un seul réservoir si besoin (il faut ajouter d'autres vannes pour cela). Simple et cela ne change rien à votre utilisation habituelle.
En mettant des deux réservoirs en parallèle, on se constitue une capacité d'expansion plus importante pour répondre à une demande plus importante. L'interconnexion doit être d'une section plus grande que les piquages de sortie pour éviter une restriction de débit entre les réservoirs qui annulerait tout bénéfice de cette disposition.

Je ne sais pas si mon explication est claire, j'espère que vous visualisez la chose. En tout cas, cela me semble être au moins une première étape avant d'employer de la régulation active.

Cordialement,
Nicolas.

Je ne connais pas la consommation de chaque ligne car les débitmètres qui y sont installés sont défaillants. Il vont être retirés.
Je sans que la consommation totale en fonctionnement normal (les eux réseau alimentés avec une consommation standard) tourne autour de 200 m3/h.

Une simple vanne alimentant la partie du réseau pouvant être délesté ?
Régler la vanne pour que le débit soit inférieur au débit du compresseur.
et au pire ajouter une cuve sur la deuxième partie du réseau

Ce n'est pas envisageable car en régime de fonctionnement nominal, la consommation sur les deux réseaux doit pouvoir être libre (pas d'organe de limitation donc).
C'est la toute la difficulté je pense.

Bonjour
Il est évident que le compresseur est sous dimensionné.
Pour conserver ce compresseur, il n y a qu une solution, c est la regulation.

Je ne pense pas non. Car l'isolement du réseau pouvant être délesté n'est réalisé qu'occasionnellement lors de pics de consommation exceptionnels.
En temps normal, un seul compresseur suffit.
Et quand bien même la consommation augmenterait, le second compresseur aide le premier à remonter la pression dans les réservoirs, puis il se met en attente lorsque son seuil haut de pression est atteint.
Il ne se déclenche que lorsque son seuil bas de pression dans les réservoirs est atteint.

[Touche-à-tout]

Bonjour,

Sur les détendeurs:
S'ils sont correctement dimensionnés, il doivent pouvoir fournir le débit voulu. Leur rôle est surtout de disposer d'une marge de manœuvre supérieure dans les réservoirs. Mon propos supposait donc une pression dans les réservoirs supérieure à celle du réseau, ce qui n'est pas le cas ici semble-t-il, c'est pourquoi je n'ai pas développé plus avant.

La ligne d'équipression:
C'est bien là qu'est votre problème !
Un, elle ne sert pas à grand chose dans la mesure où vos réservoirs sont déjà reliés entre eux.
Deux, elle fausse vos indicateurs de pression puisque son volume est sensible aux variations de pression liées à la consommation. En clair, l'effet de court-circuit génère un pression différentielle plus importante dans cette canalisation du fait de sa section restreinte. Les mêmes instrument placés sur les réservoirs ne verraient certainement pas la même chose car le volume de détente compense plus facilement.
Drôle de régulation qui gère les déclenchements de compresseurs autrement que sur les réservoirs, une canalisation est trop sujette à des variations pour être représentative de la réserve disponible.

Mais passons... une solution simple pour ne pas trop faire de modifs est de monter un bypass sur la vanne d'isolement du réseau à délester. Avec une vanne de petit diamètre, le remplissage se fera bien plus lentement, et quand la pression atteint la valeur nominale, la vanne d'isolement principale peut être réouverte (et le bypass refermé). A noter que cette config permet un isolement complet ou une simple restriction de débit pour garder la possibilité d'utiliser des appareils si besoin, on ne sait jamais...
Pour l'opérateur, très peu de changement, la formation ne devrait pas être trop longue

Cordialement,
Nicolas.

[nicoso]

Bonjour
Si j'ai bien compris, tu veux maintenir sur le réseau 1 une pression constante ( par exemple 6 bar) et si tu as du rab alimenter le réseau 2
Pourquoi ne pas utiliser une soupape de surpression tarée à 6 bar pour alimenter le réseau 2 , dès que la pression général baisse en dessous de 6 bar la soupape se ferme

[bratak]

Bonjour,

Cette dernière solution semble parfaite!
Honnêtement, je me sens bien bête de ne pas y avoir pensé dès le début.
Je suis pourtant bien habitué des systèmes de bypass...
Je vais regarder si c'est envisageable physiquement au vu de l'espace disponible.

Merci beaucoup!
J'ai beaucoup appris grâce à vous sur les détendeurs et les soupapes de par votre expérience.

Bratak

[Touche-à-tout]

Bonjour,

@nicoso:
Une soupape de sécurité n'est pas adaptée à cet usage. Elle cause des pertes de charge en pagaille puisque l'aval est canalisé pour utilisation (c'est moins grave pour un échappement à l'atmosphère), et le clapet n'est pas configuré pour un débit permanent.
Par contre, il en existe une variation, la soupape de décharge, qui laisse passer tout ce qui excède la valeur de consigne. Mais à la différence de la soupape de sécurité, c'est vraiment prévu pour débiter en quasi-permanence. C'est un fonctionnement qui ressemble à celui d'un détendeur, sauf qu'il ne s'agit pas d'une régulation de pression mais de débit. Effectivement, on aurait fermeture et ouvertures progressives, mais je ne sais pas si on pourrait obtenir une fermeture fiable, en particulier en cas de soutirage sur la ligne d'air moteur (la DeltaP ouvrirait le clapet). Le cas de Bratak est bien une question de consigne sur la pression.
Un détendeur ne ferait pas mieux, il ne gère la pression aval mais ne peut couper l'alimentation selon la pression amont (sinon il deviendrait une vanne de décharge). Cela requiert une action manuelle ou automatique (vanne de réglage pilotée et tout le système qui va avec, ou simple bypass).

Cordialement,
Nicolas.

[albi69]

Bonjour
@ bratak
Je crois que vous n avez pas bien compris mon schéma.
Quand la vanne est ouverte en grand,elle laisse passer tout le débit désiré.
Le système peut aussi être modifié pour fonctionner par seuil.
Il peut aussi être mixte.
Il peut aussi y avoir une combinaison de ressorts.
Il est aussi possible d'ajouter des butées.
La seule limite du procédé reste votre imagination.
Quant à l adaptation mécanique c est toujours possible.