Chapitre 8 - Installation et maintenance
8.5 Maintenance de l'actionneur
8.5.6 Course de la vanne
La course adéquate de la vanne est essentielle pour obtenir les performances voulues de la vanne de régulation. Une course insuffisante peut porter la vanne à ne pas atteindre le débit voulu. Une course excessive peut réduire l'effort sur le siège de l'actionneur, ce qui influe sur la fermeture et endommage l'équipement interne. La course excessive peut également engendrer un autre
problème : le clapet peut entrer au contact du chapeau, ce qui pousse la tige hors du clapet.
La course de vanne à tige montante est plus critique que la course d'une vanne rotative.
C'est pourquoi il est crucial d'accorder une grande attention au réglage de la course de la vanne à tige montante. Pour la procédure de réglage de la course de la vanne, consulter le manuel d'instructions du fabricant.
Chapitre 9
Normes et agréments
9.1 Normes pertinentes aux vannes de régulation
De nombreuses normes sont applicables aux vannes de régulation. Les normes
internationales et globales gagnent en importance pour les entreprises qui évoluent sur le marché global. Voici une liste des codes et normes qui ont été ou seront importantes dans la conception et l'application des vannes de régulation.
9.1.1 American Petroleum Institute (API)
Spec 6D, Specification for Pipeline Valves (Gate, Plug, Ball, and Check Valves)
598, Valve Inspection and Testing
607, Fire Test for Soft-Seated Quarter-Turn Valves
609, Lug- and Wafer-Type Butterfly Valves 9.1.2 American Society of Mechanical Engineers (ASME)
B16.1, Cast Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings
B16.4, Gray Iron Threaded Fittings
B16.5, Pipe Flanges and Flanged Fittings (for steel, nickel-based alloys, and other alloys)
B16.10, Face-to-Face and End-to-End Dimensions of Valves (see ISA standards for dimensions for most control valves)
B16.24, Cast Copper Alloy Pipe Flanges and Flanged Fittings
B16.25, Butt Welded Ends
B16.34, Valves - Flanged, Threaded, and Welding End
B16.42, Ductile Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings
B16.47, Large Diameter Steel Flanges (NPS 26 through NPS 60)
9.1.3 Comité Européen de Normalisation (CEN)
9.1.3.1 Normes européennes concernant les vannes industrielles
EN 19, Marking
EN 558-1, Face-to-Face and Center-to-Face Dimensions of Metal Valves for Use in Flanged Pipe Systems - Part 1:
PN-Designated Valves
EN 558-2, Face-to-Face and Center-to-Face Dimensions of Metal Valves for Use in Flanged Pipe Systems - Part 2:
Class-Designated Valves
EN 593, Butterfly valves
EN 736-1, Terminology - Part 1: Definition of Types of Valves
EN 736-2, Terminology - Part 2: Definition of Components of Valves
EN 736-3 Terminology - Part 3: Definition of Terms
EN 1349, Industrial Process Control Valves
EN 12266-1,Testing of Valves - Part 1:
Tests, Test Procedures and Acceptance Criteria
EN 12516-1, Shell Design Strength - Part 1: Tabulation Method for Steel Valves
EN 12516-2, Shell Design Strength - Part 2: Calculation Method for Steel Valves
EN 12516-3, Shell Design Strength - Part 3: Experimental Method
EN 12627, Butt Weld-End Design
EN 12760, Socket Weld-End Design
EN 12982, End-to-End Dimensions for Butt Weld-End Valves
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 9 : Normes et homologations
170
9.1.3.2 Normes européennes concernant les matériaux
EN 10213-1, Technical conditions of delivery of steel castings for pressure purposes - Part 1: Généralités
EN 10213-2, Technical conditions of delivery of steel castings for pressure purposes - Part 2: Steel grades for use at room temperature and elevated temperatures
EN 10213-3, Technical conditions of delivery of steel castings for pressure purposes - Part 3: Steel grades for use at low temperatures
EN 10213-4, Technical conditions of delivery of steel castings for pressure purposes - Part 4: Austenitic and austeno-ferritic steel grades
EN 10222-2, Technical conditions of delivery of steel forgings for pressure purposes - Part 2: Ferritic and martensitic steels for use at elevated temperatures
EN 10222-3, Technical conditions of delivery of steel forgings for pressure purposes - Part 3: Nickel steel for low temperature
EN 10222-4, Technical conditions of delivery of steel forgings for pressure purposes - Part 4: Fine grain steel
EN 10222-5, Technical conditions of delivery of steel forgings for pressure purposes - Part 5: Austenitic martensitic and austeno-ferritic stainless steel 9.1.3.3 Normes européennes concernant les brides
EN 1092-1, Part 1: Steel flanges PN designated
EN 1092-2, Part 2: Cast iron flanges PN designated
EN 1759-1, Part 1: Steel flanges Class designated
9.1.4 Fluid Controls Institute (FCI)
70-2, Control Valve Seat Leakage
9.1.5 Instrument Society of America (ISA)
S51.1, Process Instrumentation Terminology
75.01.01, Flow Equations for Sizing Control Valves
75.02.01, Control Valve Capacity Test Procedures
75.05.01, Terminology
75.07, Laboratory Measurement of Aerodynamic Noise Generated by Control Valves
75.08.01, Face-to-Face Dimensions for Integral Flanged Globe-Style Control Valve Bodies (ANSI Classes 125, 150, 250, 300, and 600)
75.08.02, Face-to-Face Dimensions for Flangeless Control Valves (ANSI Classes 150, 300, and 600)
75.08.03, Face-to-Face Dimensions for Socket Weld End and Screwed-End Globe-Style Control Valves (Classes 150, 300, 600, 900, 1500, and 2500)
75.08.04, Face-to-Face Dimensions for Butt Weld-End Globe-Style Control Valves (Class 4500)
75.08.05, Face-to-Face Dimensions for Butt Weld-End Globe-Style Control Valves (ANSI Classes 150, 300, 600, 900, 1500, and 2500)
75.08.06, Face-to-Face Dimensions for Flanged Globe-Style Control Valve Bodies (ANSI Classes 900, 1500, and 2500)
75.08.07, Face-to-Face Dimensions for Separable Flanged Globe-Style Control Valves (Classes 150, 300, and 600)
75.08.08, Face-to-Centerline Dimensions for Flanged Globe-Style Angle Control Valve Bodies (Classes 150, 300, and 600)
75.08.09, Face-to-Face Dimensions for Sliding-Stem Flangeless Control Valves (Classes 150, 300, and 600)
75.11.01, Inherent Flow Characteristic and Rangeability of Control Valves
75.13.01, Method of Evaluating the Performance of Positioners with Analog Input Signals
75.17, Control Valve Aerodynamic Noise Prediction
75.19.01, Hydrostatic Testing of Control Valves
75.26.01, Control Valve Diagnostic Data Acquisition and Reporting
RP75.23, Considerations for Evaluating Control Valve Cavitation
9.1.6 Commission Électrotechnique Internationale (CI)
La majorité des normes de la Commission Électrotechnique Internationale (CEI) pour les vannes de régulation, dont plusieurs sont basées sur les normes ISA, ont été
nouvellement publiées sous forme de normes EN et reportent donc le préfixe EN. La CEI encourage les comités nationaux à les adopter et à éliminer toute norme nationale correspondante. Les normes CEI sont de plus en plus utilisées par les fabricants et les acheteurs. Voici une liste des normes CEI sur les vannes de régulation du procédé industrielles (série 60534).
60534-1, Part 1: Control valve terminology and general considerations
60534-2-1, Part 2: Flow capacity - Section One: Sizing equations for incompressible fluid flow under installed conditions
60534-2-3, Part 2-3: Flow capacity - Section Three: Test procedures
60534-2-4, Part 2-4: Flow capacity - Section Four: Inherent flow characteristics and rangeability 60534-4, Part 4: Inspection and routine testing
60534-5, Part 5: Marquage
60534-6-1, Part 6: Mounting details for attachment of positioners to control valve actuators - Section 1: Positioner
mounting on linear actuators
60534-6-2, Part 6-2: Mounting details for attachment of positioners to control valve actuators - Section 2: Positioner
mounting on rotary actuators
60534-7, Part 7: Control valve data sheet
60534-8-1, Part 8-1: Noise considerations - Section One: Laboratory measurement of noise generated by aerodynamic flow through control valves
60534-8-2, Part 8-2: Noise considerations - Section Two: Laboratory measurement of noise generated by hydrodynamic flow through control valves
60534-8-3, Part 8-3: Noise considerations - Section Three: Control valve
aerodynamic noise prediction method
60534-8-4, Part 8-4: Noise considerations - Section Four: Prediction of noise generated by hydrodynamic flow 9.1.7 Manufacturers Standardization Society (MSS)
SP-6, Standard Finishes for Contact Faces of Pipe Flanges and Connecting End Flanges of Valves and Fittings
SP-25, Standard Marking System for Valves, Fittings, Flanges and Unions
SP-44, Steel Pipe Line Flanges
SP-67, Butterfly Valves
SP-68, High-Pressure Butterfly Valves with Offset Design
SP-147, Quality Standard for Steel Castings used in Standard Class Steel Valves
9.1.8 NACE International
NACE MR0175/ISO 15156, Petroleum and Natural Gas Industries − Materials for Use in H2S-Containing Environments in Oil and Gas Production
NACE MR0175-2002, Sulfide Stress Corrosion Cracking-Resistant Metallic Materials for Oil Field Equipment
NACE MR0103/ISO 17945, Petroleum, Petrochemical and Natural Gas
Industries–Metallic Materials Resistant to Sulfide Stress Cracking in Corrosive Petroleum Refining Environments
NACE MR0103, Materials Resistant to Sulfide Stress Cracking in Corrosive Petroleum Refining Environments
NACE RP0472, Methods and Controls to Prevent In-Service Environmental Cracking of Carbon Steel Weldments in Corrosive Petroleum Refining Environments
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 9 : Normes et homologations
172
9.2 Homologations des produits pour les
environements (classés) dangereux
AVIS DE NON-RESPONSABILITÉ : Les informations contenues dans les paragraphes suivants fournissent une présentation générale du classement des zones dangereuses, des types de techniques de protection utilisées et des valeurs des cloisons. Ces informations ont un seul but instructif et elles ne doivent en aucun cas être utilisées en lieu et place d'autres sources ou documents applicables.
9.2.1 Homologations et définitions des emplacements dangereux
Lorsque l'équipement des vannes de régulation, qu'il soit mécanique ou électrique, doit être utilisé dans une atmosphère riche en gaz explosif, ou en présence de poussière explosive, il est essentiel de procéder à l'évaluation du risque d'inflammation.
L'évaluation identifie les sources d'inflammation potentielle qui seront présentes ou activées par l'équipement durant sa durée de vie attendue. Il est crucial de connaître les sources d'inflammation pour minimiser le risque d'explosion ou d'incendie qu'elles engendrent.
Atmosphère riche en gaz explosifs : dans les conditions atmosphériques, le mélange d'air et de substances inflammables sous forme gazeuse ou vaporeuse peut prendre feu, s'auto-alimenter et se propager.
Atmosphère riche en poussière explosive : dans les conditions atmosphériques, le mélange d'air et de substances inflammables sous forme de poussière, de fibres ou de composants volatiles peut prendre feu, s'auto-alimenter et se propager.
Emplacement (ou zone) dangereux : zone dans laquelle une atmosphère riche en gaz explosif ou poussière explosive (ou les deux) peut être présente en quantités qui justifient l'adoption de précautions spéciales pour la construction, l'installation et l'utilisation de l'équipement.
Organisme d'homologation : organisme, société ou bureau qui a l'autorité de garantir, autoriser ou attester certains faits,
généralement sous forme de certificat.
Schémas de certification : groupe d'organismes d'homologation ou consensus entre celles-ci qui vise à travailler selon un système unique de règles et règlementations.
L'Union Européenne, l'Union Économique Eurasiatique, le schéma IECEx, l'Organisation des États du Golfe en sont des exemples.
9.3 Systèmes de classement
Deux systèmes de classement sont appliqués pour classer les zones dangereuses, le système de classe/division et le système de zone. Le système de classe/division est généralement utilisé aux États-Unis et au Canada, mais les nouvelles installations peuvent utiliser le système de zone. Le reste du monde utilise généralement le système par zone.
9.3.1 Système de classe/division Les emplacements (ou zones) dangereux du système de classe/division sont classés par classe, division et groupe.
Classe : la classe définit la nature générale du matériau dangereux dans l'atmosphère qui l'entoure.
Classe I : les emplacements dans lesquels les gaz et vapeurs inflammables sont, ou peuvent être, présents dans l'air en quantités suffisantes pour produire des mélanges explosifs ou inflammables.
Classe II : les emplacements qui sont dangereux parce qu'ils contiennent des poussières combustibles.
Classe III : les emplacement qui peuvent contenir des fibres ou éléments volatiles inflammables, mais qui ne sont pas susceptibles d'être présents en suspension dans l'air en quantités suffisantes à produire des mélanges inflammables.
Division : la division définit la probabilité que du matériau dangereux soit présent selon une concentration inflammable dans
l'atmosphère environnante.
Division I : les emplacements dans lesquels les concentrations inflammables de matériel dangereux existent dans les conditions de travail normales (continues, intermittentes ou périodiques) ou fréquemment sous l'effet de réparations, opérations de maintenance, ou en présence de fuites. Une haute probabilité.
Division 2 : emplacements qui sont présumés dangereux uniquement dans une situation anormale. Une faible probabilité.
Groupe : Le groupe définit la caractéristique explosive des mélanges d'air et de gaz, vapeurs ou poussières du matériaux concerné. Les groupes A, B, C et D s'appliquent à la Classe I, tandis que les groupes E, F et G sont applicables à la Classe II.
Groupe A : l'acétylène.
Groupe B : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental maximum (maximum experimental safe gap, MESG) est inférieure ou égale à 0,45mm ou dont le taux courant d'inflammabilité minimum (minimum igniting current ratio, MIC ratio) est inférieur ou égal à 0,40. L'hydrogène, le butadiène, l'oxyde d'éthylène, l'acroléine et le formaldéhyde à l'état gazeux en sont des exemples.
Groupe C : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental (MESG) est supérieure à 0,45mm mais inférieure ou égale à 0,75mm ou dont le taux de courant d'inflammabilité minimum (MIC ratio) est supérieur à 0,40 mais inférieur ou égal à 0,80. L'éthylène, l'éther diéthylique, l'oxyde de méthyle, l'oxyde de propyle, le nitrométhane et l'hydrazine en sont des exemples.
Groupe D : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental maximum (maximum experimental safe gap, MESG) est inférieure ou égale à 0,45mm ou dont le taux courant d'inflammabilité minimum (minimum igniting current ratio, MIC ratio) est inférieur ou égal à 0,80. Le propane, le gaz naturel, le méthane, l'ammoniac, le benzène, l'acétone et le butane en sont des exemples.
Groupe E : les atmosphères qui contiennent des poussières métalliques combustibles telles que l'aluminium, le magnésium et d'autres alliages commerciaux.
Groupe F : les atmosphères qui contiennent des poussières de charbon avec 8% ou plus de volatiles piégés, comme le noir de carbone, le charbon ou la poussière de coke.
Groupe G : les atmosphères qui contiennent des poussières combustibles autres que celles des groupes E ou F. Les poussières type sont la farine, l'amidon, le grain, le bois, le plastique et les produits chimiques.
Tout l'équipement électrique doit être testé, marqué et homologué pour l'emplacement dangereux dans lequel il sera amené à être utilisé, comme la classe, la division et le groupe dans le système par classe/division. Il existe certaines exceptions à cette règle ; elles sont énoncées dans les pratiques de câblage du Code électrique national (National Electric Code, NEC) ou le Code électrique canadien (Canadian Electric Code, CEC).
9.3.2 Système par zone
Les emplacements dangereux du Système par zone sont classés en fonction de la fréquence de survenue et de la durée d'une atmosphère explosive. Les zones 0, 1 et 2 font référence aux atmosphères contenant des gaz explosifs, tandis que les zones 20, 21 et 22 définissent les atmosphères riches en poussières explosives.
Zone 0 : une atmosphère contenant du gaz explosif qui est présente de manière constante, ou pendant des périodes prolongées, ou fréquemment.
Zone 1 : une atmosphère contenant du gaz explosif qui est susceptible de se produire périodiquement ou occasionnellement durant le fonctionnement normal.
Zone 2 : une atmosphère contenant du gaz explosif qui n'est pas susceptible de se produire durant le fonctionnement normal mais, si cela se produisait, elle ne serait présente que durant une courte période.
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 9 : Normes et homologations
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Zone 20 : une atmosphère contenant de la poussière explosive qui est présente de manière constante, ou pendant des périodes prolongées, ou fréquemment.
Zone 21 : une atmosphère contenant de la poussière explosive qui est susceptible de se produire périodiquement ou occasionnellement durant le fonctionnement normal.
Zone 22 : une atmosphère contenant de la poussière explosive qui n'est pas susceptible de se produire durant le fonctionnement normal mais, si cela se produisait, elle ne serait présente que durant une courte période.
Il est important de remarquer que
l'attribution d'un chiffre de classement d'une zone ne tient compte que de la probabilité d'un environnement explosif. Il ne spécifie par la nature explosive des caractéristiques matérielles des gaz, vapeurs et poussières spécifiques concernés. Idéalement, tout l'équipement serait placé en-dehors de ces zones, mais cela n'est pas réalisable. C'est pourquoi l'équipement conçu pour être utilisé dans ces zones est testé, marqué et
homologué de façon à ce que la nature explosive et les caractéristiques du matériau soient pris en compte dans leur ensemble.
Cela porte à répartir l'équipement en groupes, sous-groupes, type de protection utilisée, niveau de protection utilisé, attribution d'un niveau de protection de l'équipement (equipment protection level, EPL), d'un code de température, présentés ci-après.
9.3.3 Groupes d'équipement
L'équipement est organisé selon les groupes suivants et les définitions suivantes.
Groupe I : équipement conçu pour être utilisé dans les exploitations minières exposées au risque de grisou.
Groupe II : équipement conçu pour être utilisé dans des atmosphères contenant du gaz explosif autres que les
exploitations minières.
Groupe III : équipement conçu pour être utilisé dans les atmosphères contenant de la poussière explosive.
9.3.4 Sous-groupes d'équipement Le groupe d'équipement I ne comprend aucun sous-groupe. Seul l'équipement faisant partie des groupes II et III est réparti de manière plus spécifique en fonction de la nature explosive de l'atmosphère contenant du gaz ou de la poussière, respectivement, dans laquelle il est amené à être utilisé. Le numéro du groupe est suivi des lettres A, B ou C en fonction des définitions ci-dessous.
9.3.4.1 Groupe II (communément désigné par
« groupe gaz »)
IIA : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental maximum (maximum experimental safe gap, MESG) est supérieure ou égale à 0,9mm ou dont le taux courant d'inflammabilité minimum (minimum igniting current ratio, MIC ratio) est inférieur ou égal à 0,80. Le propane en est un exemple.
IIB : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental (MESG) est supérieure à 0,5mm mais inférieure ou égale à 0,9mm ou dont le taux de courant d'inflammabilité minimum (MIC ratio) est supérieur à 0,45 mais inférieur ou égal à 0,80. L'éthylène en est un exemple.
IIC : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental (experimental safe gap, MESG) est inférieure ou égale à 0,5mm ou dont le taux courant d'inflammabilité minimum (minimum igniting current ratio, MIC ratio) est inférieur ou égal à 0,45.
L'hydrogène en est un exemple.
9.3.4.2 Groupe III (communément désigné par « groupe poussière »)
IIIA : les atmosphères qui contiennent des éléments volatiles ou des fibres
combustibles, y compris des particules solides, dont la taille nominale est généralement supérieure à 500um. Le rayon, le coton, le sisal, la jute, le chanvre, la fibre de cacao en sont des exemples.
IIIB : les atmosphères contenant de la poussière non conductrice dont la résistivité électrique est supérieure à 103 Ωm. Le nylon, la farine de blé, le charbon (actif), le charbon, le coke, la glisonite en sont des exemples.
IIIC : les atmosphères contenant de la poussière non conductrice dont la résistivité électrique est inférieure ou égale à 103 Ωm. L'aluminium et le magnésium en sont des exemples.
L'équipement marqué IIB est adapté pour les applications qui nécessitent l'utilisation d'équipement de Groupe IIA. De même, l'équipement marqué IIC est adapté pour les applications qui nécessitent l'utilisation d'équipement de groupe IIB ou IIA. De la même manière, l'équipement marqué IIIB est adapté pour les applications qui nécessitent l'utilisation d'équipement de Groupe IIIA. De même, l'équipement marqué IIIC est adapté pour les applications qui nécessitent l'utilisation d'équipement de groupe IIIB ou IIIA. Voir la Figure 9.1.
Groupe
d’équipements Compatible Applications
Gaz
IIC IIC, IIB, IIA
IIB IIB, IIA
IIA IIA
Pous-sière
IIC IIC, IIB, IIA
IIB IIB, IIA
IIA IIA
Figure 9.1 Groupes d'équipements
9.3.5 Type de protection 9.3.5.1 Équipement électrique
Nombreuses sont les techniques et méthodes qui peuvent être appliquées à l'équipement électrique pour éviter que l'atmosphère explosive environnante ne prenne feu.
Presque toutes ces techniques et méthodes ont un nom spécifique et une lettre
minuscule qui indique son type de protection et sa plaque de marquage. Il est important de noter que tous les types de protections ne sont pas adaptés aux atmosphères gazeuses et poussiéreuses. Le type de techniques et méthodes de protection, par nom et lettre attribuée, ainsi que l'atmosphère explosive dans laquelle elles peuvent être utilisées (indiquée entre parenthèses) sont les suivants :
Sécurité intrinsèque – Ex i (gaz et poussière) : type de protection basé sur la restriction de l'énergie électrique à l'intérieur de l'équipement et du câblage d'interconnexion exposé à l'atmosphère explosive (gazeuse ou poussiéreuse) à un niveau inférieur à celui qui peut provoquer l'inflammation sous l'effet d'une étincelle ou de la température élevée. L'équipement est construit de telle manière que les circuits sans sécurité intrinsèque ne puissent pas exercer d'effet
Sécurité intrinsèque – Ex i (gaz et poussière) : type de protection basé sur la restriction de l'énergie électrique à l'intérieur de l'équipement et du câblage d'interconnexion exposé à l'atmosphère explosive (gazeuse ou poussiéreuse) à un niveau inférieur à celui qui peut provoquer l'inflammation sous l'effet d'une étincelle ou de la température élevée. L'équipement est construit de telle manière que les circuits sans sécurité intrinsèque ne puissent pas exercer d'effet