Les soupapes de décharge jouent un rôle crucial dans la sécurité et le bon fonctionnement des systèmes de compresseurs d'air et autres équipements sous pression. Elles contrôlent et limitent la montée en pression, protégeant ainsi les équipements et les personnes contre les risques liés à une pression excessive. Cet article explore le fonctionnement des soupapes de décharge conformes à la norme ASME VIII, leurs différents types, et les procédures de maintenance et de test.
Fonctionnement d'une Soupape de Décharge
Une soupape de décharge fonctionne comme un régulateur automatique qui décharge l’excès de pression en fonction de la pression statique à l’entrée de la soupape. Dans des conditions normales, un pressostat ou un transducteur contrôle la pression de l'air dans un compresseur. Lorsque le pressostat atteint la pression de consigne de coupure, le compresseur arrête de comprimer l'air jusqu'à ce qu'il atteigne la pression de consigne d'enclenchement et recommence à comprimer l'air.
Une soupape de décharge ou soupape de sécurité sert de sauvegarde au pressostat et au pressostat haute pression en cas de défaillance de l'un ou de l'autre lorsque le compresseur est en marche. La soupape de décharge du compresseur d'air est placée au-dessus du pressostat haute pression et est généralement réglée à la pression maximale de fonctionnement de l'appareil ou à un niveau inférieur.
Les soupapes de sûreté s'ouvrent proportionnellement à l'augmentation de la pression au-dessus du point de consigne et se ferment progressivement. Les soupapes de sécurité s'ouvrent et se purgent immédiatement lorsque la pression du système atteint le point de consigne. Les soupapes de sûreté des compresseurs d'air contiennent des mécanismes à ressort. La pression exercée par la tension du ressort maintient la soupape fermée dans des conditions normales. Au fur et à mesure que la pression augmente dans les réservoirs sous pression, par exemple un réservoir d'air, elle finit par dépasser la pression nominale de la soupape de sûreté, ce qui entraîne l'ouverture de la soupape et l'évacuation de la pression excédentaire dans l'atmosphère.
Selon les normes de l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) relatives aux soupapes de sûreté, la soupape atteint sa capacité de décharge totale lorsque la pression du système ne dépasse pas de plus de 10 % la pression de tarage de la soupape. L'arrêt complet est nécessaire si la pression du système tombe en dessous de la valeur de pression réglée, généralement à 90 %.
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Types de Soupapes de Sûreté
Il existe différents types de soupapes de sûreté, chacun ayant des caractéristiques spécifiques :
- Soupape de sûreté à ouverture totale instantanée: Elle se caractérise par son ouverture totale instantanée.
- Soupape de sûreté à ouverture normale: Fonctionne comme un régulateur automatique qui décharge l’excès de pression en fonction de la pression statique à l’entrée de la soupape.
- Soupape de sûreté à ouverture progressive: Fonctionne comme un régulateur automatique qui décharge l’excès de pression en fonction de la pression statique à l’entrée de la soupape.
Défaillances et Solutions
Défaillance avec la soupape de décharge ouverte
Si une soupape de sûreté reste bloquée en position ouverte, l'air s'échappe continuellement dans l'atmosphère, empêchant l'air du système d'atteindre la pression maximale. Une soupape de sûreté ouverte peut entraîner une perte de production et un danger pour le personnel en raison du flux d'air à haute pression accompagné de débris volants et d'un niveau sonore dangereux. Arrêtez le compresseur d'air et remplacez la soupape de décharge avant de le redémarrer.
Défaillance avec la soupape de décharge fermée
Si la soupape de décharge reste bloquée en position fermée, elle ne pourra pas évacuer la pression excessive afin de maintenir une pression d'air optimale dans les réservoirs sous pression du compresseur. La pression à l'intérieur du compresseur continue d'augmenter, ce qui peut entraîner la rupture du réservoir de stockage, endommager le compresseur, voire blesser des personnes et endommager les biens situés à proximité.
Ouverture de la soupape de décharge du compresseur d'air
La soupape de décharge d'un compresseur d'air s'ouvre lorsqu'une pression excessive s'accumule à l'intérieur du compresseur, ou lorsque la soupape est défectueuse.
Si la soupape de décharge s'ouvre lorsque la pression du compresseur dépasse le point de consigne de la soupape, cela indique qu'elle fonctionne correctement. Mais elle indique également que le compresseur a dépassé sa pression maximale de service ; il est donc nécessaire de diagnostiquer et de rectifier la condition qui a causé la pression excessive.
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Si la pression excessive du compresseur n'a pas provoqué l'ouverture de la soupape de décharge, celle-ci est probablement bloquée en position ouverte. Cela se produit principalement en raison de dommages mécaniques internes au fil du temps, ce qui signifie que la soupape fonctionne à une pression inférieure à ce qu'elle devrait être parce que son ressort fournit moins de contre-pression.
Maintenance et Tests
Il est nécessaire d'inspecter le système du compresseur d'air lorsque la soupape de décharge s'ouvre. Il faut d'abord déterminer si la soupape est ouverte en raison d'une pression de compression excessive ou d'une défaillance de la soupape. Remplacer la valve si elle ne fonctionne pas correctement.
Note: Ne jamais faire fonctionner le compresseur après l'ouverture de la soupape de décharge sans en avoir diagnostiqué la cause, car cela pourrait endommager les biens et mettre en danger la vie des personnes.
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Sélection d'une Soupape de Décharge
Une soupape de décharge peut ne pas être fournie avec un réservoir sous pression acheté séparément du compresseur d'air. Il est essentiel d'ajouter une soupape de sécurité pour garantir un fonctionnement sûr. Choisissez une soupape de décharge dont le point de consigne est égal ou inférieur à la pression de service maximale admissible (PSMA) de l'appareil.
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Exemple: Considérons deux compresseurs d'une capacité de 600 et 850 cfm (16,8 et 21m3/min, respectivement) avec un réservoir sous pression ayant une pression de service maximale de 300 psi (20,7 bar).
Tableau Récapitulatif des Soupapes de Sécurité
| Type de Soupape | Fonctionnement | Applications |
|---|---|---|
| Ouverture Totale Instantanée | Ouverture complète et immédiate | Systèmes nécessitant une décharge rapide |
| Ouverture Normale | Régulation automatique en fonction de la pression | Compresseurs d'air, systèmes de pression standards |
| Ouverture Progressive | Ouverture graduelle en fonction de la pression | Systèmes sensibles aux variations de pression |
FAQ
Qu'est-ce qu'une soupape de sécurité pour compresseur d'air ?
Les soupapes de sécurité ou les soupapes de sûreté d'un compresseur d'air contrôlent et limitent l'augmentation de la pression dans le système.
Comment tester la soupape de sécurité d'un compresseur d'air ?
Mettez le compresseur d'air en marche et réglez-le pour qu'il fonctionne à sa pression de service. Tirez sur l'anneau de la soupape de décharge ou de sécurité pour dépressuriser le système.
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