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Comment isoler les lignes d’un système fluide industriel avec des vannes d’arrêt

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Comment isoler les lignes d’un système fluide industriel avec des vannes d’arrêt

27 novembre 2018 | Joe Bush, responsable produit, vannes

Lorsque vous effectuez la maintenance d’un système fluide industriel, la sécurité est primordiale. La pression ou le débit du fluide dans une seule ligne peuvent faire courir des risques aux techniciens chargés de changer un manomètre ou un appareil de mesure. C’est pourquoi les responsables des risques insistent sur la nécessité d’isoler toute ligne nécessitant une intervention avant de procéder à une quelconque opération de maintenance.

Il est devenu la norme dans le secteur de prévoir dès la conception l’installation de deux vannes d’arrêt montées en série pour pouvoir purger en toute sécurité un tronçon sous pression dans un système fluide. Ce montage est l’un des moyens les plus sûrs pour ramener la pression et le débit à zéro.

Deux méthodes sont généralement adoptées par des ingénieurs souhaitant isoler des systèmes fluides avec des vannes d’arrêt. Dans la première méthode, ils ajoutent une troisième vanne entre les deux vannes d’arrêt pour évacuer ou purger tout fluide encore sous pression qui aurait pu fuir au niveau de la première vanne d’arrêt. Une autre possibilité consiste à faire en sorte que la troisième vanne dévie l’écoulement dans une boucle de dérivation qui va contourner le tronçon concerné par les opérations de maintenance. Ces configurations, qui permettent toutes deux d’isoler et d’entretenir un système en toute sécurité, sont schématisées ci-dessous.

Principaux emplacements de ces configurations dans une installation

Dans une usine ou une installation industrielle, les techniciens doivent avoir les moyens d’isoler toute ligne d’un système fluide nécessitant une opération de maintenance. Les situations particulières suivantes exigent un tel dispositif d’isolement :

  1. Tout appareil ou composant pouvant nécessiter un entretien régulier, comme un filtre, une vanne ou un transmetteur. 
  2. Une ligne, un système ou un skid, quels qu’ils soient, qui doivent être reconfigurés, réparés ou remplacés.
  3. Toute section de la conduite principale du process susceptible de nécessiter des réparations ou des opérations de maintenance. 
  4. Toute ligne d’instrumentation partant de la ligne de process (p. ex. une station d’échantillonnage instantané, un système d’échantillonnage ou un appareil de mesure de la pression, de température ou du débit).
  5. Les lignes acheminant les fluides d’étalonnage dans les systèmes d’échantillonnage, ainsi que toute ligne d’échantillonnage activée ou non.

Les options pour configurer un dispositif d’isolement

La norme dans ce domaine veut que l’on évite tout montage ne comportant qu’une vanne d’arrêt ou aucun dispositif de secours. La moindre fuite au niveau du siège de l’unique vanne d’arrêt peut entraîner une lente augmentation de la pression dans la ligne en cours de maintenance, d’où un risque pour la sécurité du personnel. Il est donc fortement conseillé d’isoler la ligne concernée en optant pour l’une des configurations suivantes :

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Configuration double arrêt et purge (DAP)

Une configuration « double arrêt et purge » ou DAP est le moyen le plus simple pour isoler un système fluide. Cette configuration est couramment utilisée pour faire passer le fluide de la ligne de process dans une ligne d’instrumentation au moyen d’une vanne d’interface, ou sur une ligne menant à un instrument ou à un dispositif comme un transmetteur. Les trois vannes peuvent être configurées séparément ou comme un manifold unique.

 

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2. Boucle de dérivation

Une boucle de dérivation est une configuration légèrement plus complexe qui permet d’isoler la ligne en cours de maintenance tout en redirigeant l’écoulement, de sorte que le système continue à fonctionner pendant les opérations de maintenance.

On pourra par exemple utiliser une vanne d’arrêt à trois voies à l’entrée de la boucle pour dévier l’écoulement du tronçon nécessitant une intervention. Le filtre peut alors être changé sans avoir à mettre l’ensemble du système à l’arrêt. Une boucle de dérivation a également pour avantage d’éviter les chocs hydrauliques ou « coups de bélier » provoqués par un arrêt soudain de l’écoulement.

Isoler et dépressuriser

La première étape d’une opération de maintenance sur un système de fluide est la dépressurisation. Pour ce faire, une bonne pratique consiste à monter deux vannes d’arrêt en série pour se prémunir contre toute remontée de pression dans le tronçon concerné par les opérations de maintenance. Une vanne de qualité ne devrait pas fuir au niveau du siège, mais cela peut arriver. Par exemple, l’exposition au soleil d’une ligne installée à l’extérieur peut faire augmenter la pression du fluide au-delà des caractéristiques nominales de la vanne. Parmi les autres scénarios possibles, on peut citer une vanne mal entretenue ou une vanne mal choisie et inapte à assurer une fermeture positive. Pour se prémunir contre les fuites que ces situations, entre autres, peuvent engendrer, il est nécessaire d’installer une deuxième vanne d’arrêt ainsi qu’une vanne de purge ou un purgeur. Par ailleurs, dans les cas où il est impossible d’arrêter le système, une boucle de dérivation reproduisant la fonction de la ligne concernée par les opérations de maintenance est un excellent choix.

Choisir la bonne vanne d’arrêt

Les deux types de vanne les plus couramment utilisés dans des lignes d’instrumentation sont les vannes à boisseau sphérique et les vannes à pointeau. Il est impératif que les techniciens de maintenance vérifient les spécifications du système pour savoir quel type de vanne utiliser.

Vannes à boisseau sphérique : les vannes à boisseau sphérique permettent une fermeture rapide avec des débits élevés. De plus, leurs poignées indiquent le sens de l’écoulement ou la position fermée de la vanne. Toutefois, avec des liquides, une vanne à boisseau sphérique peut générer un choc hydraulique ou « coup de bélier » lors de sa fermeture à cause de l’arrêt soudain de l’écoulement, ce qui peut endommager les indicateurs de pression, les débitmètres ou d’autres composants installés en amont de la vanne. Il existe d’autres moyens pour éviter les chocs hydrauliques. L’un deux consiste à incorporer une boucle de dérivation dans le circuit. Avant de fermer la première vanne à boisseau sphérique, on ouvre la boucle de dérivation afin que le fluide puisse continuer à s’écouler, ce qui évite un arrêt soudain de l’écoulement et les brusques variations de pression qui en résultent. La deuxième possibilité consiste à utiliser des vannes à pointeau à la place des vannes à boisseau sphérique.

 

Vannes à pointeau : même si les vannes à pointeau sont principalement conçues pour réguler un débit et effectuer des réglages fins, de nombreuses vannes à pointeau sont efficaces comme vannes d’arrêt. Par ailleurs, la fermeture d’une vanne à pointeau étant progressive, cela permet d’éviter les chocs hydrauliques. Si elle est utilisée comme vanne d’arrêt, une vanne à pointeau devra être conçue dans ce but précis et posséder un embout de tige tournant ou doux. Certains points devront être pris en compte lors de la conception pour éviter des fuites si une vanne à pointeau est utilisée. Par exemple, un embout de tige métallique en V peut rayer un siège en métal lors de la fermeture.

 

 

 

Vanne DAP intégrée : Swagelok propose une configuration double arrêt et purge (DAP) intégrée pour plus de fiabilité. Cette solution compacte et légère, facile à installer et qui diminue le nombre de points de fuite potentiels, permet de simplifier encore davantage le système.

 

 

Veillez à ne pas utiliser par inadvertance un composant inadapté dans un dispositif d’isolement. Les vannes à boisseau sphérique et certaines vannes à pointeau offrent une fermeture positive, ce qui n’est pas le cas de la plupart des régulateurs de pression – bien qu’il soit possible de configurer la plupart des régulateurs pour qu’ils bloquent la plus grande partie du fluide. Si vous devez bloquer l’écoulement à proximité d’un régulateur, il sera plus sûr d’installer une vanne à boisseau sphérique en amont de celui-ci.

En plus de bien choisir les vannes d’arrêt, il est conseillé d’installer un indicateur de pression en aval de la deuxième vanne constituant le dispositif d’isolement. La pression pourra ainsi être surveillée pendant les opérations de maintenance.

Prendre le temps d’équiper de vannes d’isolement les lignes de votre système fluide permettra non seulement de sécuriser davantage les activités de maintenance, mais aussi d’accroître le temps de fonctionnement et la rentabilité des installations. Pour apprendre comment configurer des systèmes fluides sûrs pour votre usine et former votre équipe aux meilleures pratiques, inscrivez-vous à l’une des formations de base sur les systèmes fluides proposées par Swagelok ou contactez votre point de vente et centre de services agréé.

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