1. Principe de fonctionnement de la vanne à bouchon DBB
La vanne à bouchon DBB est une vanne à double blocage et purge : une vanne monobloc dotée de deux surfaces d'étanchéité de siège qui, lorsqu'elle est en position fermée, bloque simultanément la pression du fluide provenant des extrémités amont et aval de la vanne, et est serrée entre les surfaces d'étanchéité de siège. Le fluide circulant dans la cavité du corps de la vanne possède un canal de décharge.
La structure de la vanne à bouchon DBB est divisée en cinq parties : le chapeau supérieur, le bouchon, le siège de la bague d’étanchéité, le corps de la vanne et le chapeau inférieur.
Le corps du clapet de la vanne DBB est composé d'un clapet conique et de deux disques de clapet, formant ainsi un corps cylindrique. Les disques latéraux sont munis de surfaces d'étanchéité en caoutchouc, tandis que le clapet central est un coin conique. À l'ouverture de la vanne, le mécanisme de transmission soulève le clapet et ferme les disques latéraux, séparant ainsi le joint du corps de la vanne. Le corps du clapet pivote ensuite de 90° pour ouvrir complètement la vanne. À la fermeture, le mécanisme de transmission fait pivoter le clapet de 90° pour le fermer, puis le repousse vers le bas. Les disques latéraux entrent en contact avec le fond du corps et s'immobilisent, tandis que le clapet central continue sa descente. Les disques latéraux, poussés par le plan incliné, viennent se plaquer contre la surface d'étanchéité du corps de la vanne, assurant ainsi l'étanchéité. Le frottement ainsi généré garantit la durée de vie du joint du disque.
2. Les avantages de la vanne à bouchon DBB
Les vannes à boisseau DBB offrent une étanchéité exceptionnelle. Grâce à leur conception unique, avec un robinet en forme de coin, une rainure en L et un mécanisme de commande spécifique, le joint du disque et la surface d'étanchéité du corps de vanne restent isolés pendant la manœuvre, évitant ainsi les frottements, l'usure du joint et prolongeant la durée de vie de la vanne. Cette longévité accrue améliore la fiabilité de la vanne. Par ailleurs, le système de décharge thermique intégré garantit la sécurité et la facilité d'utilisation de la vanne avec une fermeture absolue, tout en permettant une vérification en temps réel de son étanchéité.
Six caractéristiques de la vanne à bouchon DBB
1) La vanne est une vanne à étanchéité active, qui adopte une conception de robinet conique, ne dépend pas de la pression du fluide de la canalisation et de la force de précontrainte du ressort, adopte une structure à double étanchéité et forme un joint d'étanchéité indépendant sans fuite pour l'amont et l'aval, et la vanne a une fiabilité élevée.
2) La conception unique du dispositif de commande et du rail de guidage en forme de L isole complètement le joint du disque de la vanne de la surface d'étanchéité du corps de vanne pendant son fonctionnement, éliminant ainsi l'usure du joint. Le couple de manœuvre est faible, ce qui rend la vanne adaptée aux utilisations fréquentes et lui confère une longue durée de vie.
3) La maintenance en ligne de la vanne est simple et rapide. La vanne DBB, de conception simple, peut être réparée sans être démontée. Le couvercle inférieur permet d'accéder au tiroir par le bas, et le couvercle de la vanne par le haut. La vanne DBB est relativement compacte, légère et facile à démonter et à entretenir. Son installation est simple et rapide, et ne nécessite pas d'équipement de levage lourd.
4) Le système de décharge thermique standard de la vanne à bouchon DBB libère automatiquement la pression de la cavité de la vanne en cas de surpression, permettant une inspection et une vérification en ligne en temps réel de l'étanchéité de la vanne.
5) Indication en temps réel de la position de la vanne, et l'aiguille indicatrice sur la tige de la vanne peut renvoyer l'état en temps réel de la vanne.
6) La sortie d'eaux usées inférieure peut évacuer les impuretés et peut évacuer l'eau de la cavité de la vanne en hiver pour éviter que le corps de la vanne ne soit endommagé en raison de la dilatation du volume lorsque l'eau gèle.
3. Analyse des défaillances de la vanne à bouchon DBB
1) La goupille de guidage est cassée. Cette goupille est fixée sur le support de palier de la tige de soupape, et son autre extrémité est insérée dans la rainure de guidage en forme de L du manchon de la tige de soupape. Lorsque la tige de soupape s'ouvre et se ferme sous l'action de l'actionneur, la goupille de guidage est bloquée par la rainure, ce qui forme la soupape. À l'ouverture de la soupape, le piston est soulevé puis pivoté de 90°, et à la fermeture, il pivote de 90° puis est abaissé.
L'action de la tige de soupape, sous l'effet de la goupille de guidage, se décompose en une rotation horizontale et un mouvement vertical (de haut en bas). À l'ouverture de la soupape, la tige entraîne la rainure en L vers le haut jusqu'à ce que la goupille de guidage atteigne la position d'arrêt de cette rainure. La vitesse verticale s'annule alors, tandis que la rotation horizontale s'accélère. À la fermeture de la soupape, la tige entraîne la rotation horizontale de la rainure en L jusqu'à ce que la goupille de guidage atteigne la position d'arrêt de cette rainure. La décélération horizontale s'annule alors, tandis que la rotation verticale s'accélère et exerce une pression vers le bas. Par conséquent, la goupille de guidage est soumise à la force maximale lors de la rotation de la rainure en L et est également la plus susceptible de recevoir simultanément des forces d'impact horizontales et verticales. Des goupilles de guidage cassées peuvent alors se rompre.
Après la rupture de la goupille de guidage, la vanne se trouve dans une position où le clapet est soulevé mais non tourné, et son diamètre est perpendiculaire à celui du corps de la vanne. Le passage du fluide permet de déterminer si la goupille de guidage est rompue. Une autre méthode consiste à observer si le témoin lumineux situé à l'extrémité de la tige de la vanne est ouvert lors de la manœuvre de rotation.
2) Dépôt d'impuretés. Du fait du grand jeu entre le clapet et la cavité de la vanne, et de la profondeur verticale de cette dernière inférieure à celle de la canalisation, des impuretés se déposent au fond de la cavité lors du passage du fluide. À la fermeture de la vanne, le clapet est comprimé et les impuretés sont évacuées. Celles-ci s'aplatissent au fond de la cavité, formant, après plusieurs dépôts successifs, une couche d'impuretés semblable à une roche sédimentaire. Lorsque l'épaisseur de cette couche dépasse le jeu entre le clapet et son siège, et que la compression devient impossible, elle entrave la course du clapet. Il en résulte une fermeture incomplète ou un serrage excessif de la vanne.
(3) Fuite interne de la vanne. Une fuite interne constitue un défaut majeur de la vanne d'arrêt. Plus la fuite est importante, plus la fiabilité de la vanne diminue. Une fuite interne de la vanne de commutation de pétrole peut entraîner de graves incidents liés à la qualité du pétrole. Le choix de cette vanne doit donc être mûrement réfléchi, notamment en tenant compte de sa fonction de détection des fuites internes et de la facilité de leur réparation. La vanne à bouchon DBB offre une fonction de détection des fuites internes simple et aisée, ainsi qu'une méthode de réparation efficace. De plus, sa structure à double étanchéité lui confère une fonction d'arrêt fiable, ce qui explique l'utilisation majoritaire de la vanne à bouchon DBB dans les oléoducs de raffinage.
Méthode de détection des fuites internes des vannes à boisseau sphérique DBB : ouvrir la soupape de décharge thermique. Si un fluide s'écoule, puis cesse de s'écouler, cela prouve l'absence de fuite interne et indique que le fluide s'échappe par la soupape de décharge de pression située dans la cavité du boisseau. En revanche, un écoulement continu de fluide prouve la présence d'une fuite interne, mais il est impossible de déterminer de quel côté de la vanne elle provient. Seul un démontage de la vanne permet de localiser précisément la fuite. Cette méthode de détection des fuites internes des vannes DBB permet un contrôle rapide sur site et peut détecter les fuites internes lors du passage d'un procédé de traitement de produits pétroliers à un autre, prévenant ainsi les incidents liés à la qualité des produits.
4. Démontage et inspection de la vanne à bouchon DBB
L'inspection et la maintenance comprennent l'inspection en ligne et l'inspection hors ligne. Lors de la maintenance en ligne, le corps et la bride de la vanne restent en place sur la canalisation, et l'opération de maintenance est réalisée par le démontage des composants de la vanne.
Le démontage et l'inspection de la vanne à boisseau sphérique DBB se divisent en deux méthodes : le démontage par le haut et le démontage par le bas. La méthode par le haut vise principalement à résoudre les problèmes situés dans la partie supérieure du corps de la vanne, tels que la tige, le couvercle supérieur, l'actionneur et le boisseau. La méthode par le bas vise principalement à résoudre les problèmes situés dans la partie inférieure, notamment au niveau des joints, des disques, des couvercles inférieurs et des vannes d'eaux usées.
La méthode de démontage par le haut consiste à retirer successivement l'actionneur, le manchon de la tige de soupape, le presse-étoupe et le couvercle supérieur du corps de soupape, puis à extraire la tige et le clapet de soupape. La méthode par le haut, quant à elle, ne permet pas la réutilisation de la tige de soupape, car celle-ci est endommagée par la découpe et le pressage du joint d'étanchéité lors de l'installation, ainsi que par l'usure due aux cycles d'ouverture et de fermeture. Il est donc conseillé d'ouvrir complètement la soupape au préalable afin d'éviter que le clapet ne soit retiré trop facilement lors de la compression des disques de soupape.
La méthode de démontage nécessite uniquement le retrait du couvercle inférieur pour la révision des pièces correspondantes. Lors du contrôle du disque de soupape par cette méthode, il est impératif de ne pas fermer complètement la soupape afin d'éviter tout blocage du disque lors de son extraction. Du fait de la liaison mobile entre le disque et le piston de soupape via la rainure en queue d'aronde, le couvercle inférieur ne peut être retiré simultanément au couvercle inférieur, ce qui prévient tout risque d'endommagement de la surface d'étanchéité par la chute du disque.
Les méthodes de démontage par le haut et par le bas de la vanne DBB ne nécessitent pas le déplacement du corps de vanne, permettant ainsi une maintenance en ligne. Le système de dissipation thermique étant intégré au corps de vanne, son démontage n'est pas nécessaire, quelle que soit la méthode choisie, ce qui simplifie la procédure de maintenance et en améliore l'efficacité. Le démontage et l'inspection n'impliquent pas le corps principal de la vanne, mais celle-ci doit être complètement fermée afin d'éviter tout débordement du fluide.
5. Conclusion
Le diagnostic des pannes des vannes à boisseau sphérique DBB est prévisible et périodique. Grâce à sa fonction de détection des fuites internes, les défauts de fuite interne peuvent être rapidement diagnostiqués, et la simplicité d'utilisation des opérations d'inspection et de maintenance permet une maintenance périodique. Par conséquent, le système d'inspection et de maintenance des vannes à boisseau sphérique DBB a évolué, passant d'une maintenance post-défaillance traditionnelle à un système multidirectionnel combinant maintenance préventive, maintenance corrective et maintenance régulière.
Date de publication : 22 décembre 2022