Asas Pengatur Tekanan
Pengatur Tekanan terdapat dalam banyak aplikasi rumah dan industri biasa. Sebagai contoh, pengawal selia tekanan digunakan dalam gril gas untuk mengawal propana, dalam relau pemanasan rumah untuk mengawal gas asli, dalam peralatan perubatan dan pergigian untuk mengawal gas oksigen dan anestesia, dalam sistem automasi pneumatik untuk mengawal udara termampat, dalam enjin untuk mengawal bahan api dan dalam sel bahan api untuk mengawal hidrogen. Oleh kerana senarai separa ini menunjukkan terdapat banyak aplikasi untuk pengawal selia, dalam setiap satu daripadanya, pengawal selia tekanan menyediakan fungsi yang sama. Pengawal selia tekanan mengurangkan tekanan bekalan (atau salur masuk) kepada tekanan salur keluar yang lebih rendah dan berfungsi untuk mengekalkan tekanan salur keluar ini walaupun terdapat turun naik dalam tekanan salur masuk. Pengurangan tekanan masuk ke tekanan keluar yang lebih rendah adalah ciri utama pengawal selia tekanan.
Apabila memilih pengatur tekanan banyak faktor mesti dipertimbangkan. Pertimbangan penting termasuk: julat tekanan operasi untuk salur masuk dan keluar, keperluan aliran, bendalir (Adakah ia gas, cecair, toksik, atau mudah terbakar?), julat suhu operasi yang dijangka, pemilihan bahan untuk komponen pengawal selia termasuk pengedap, serta kekangan saiz dan berat.
Bahan yang digunakan dalam pengawal selia tekanan
Pelbagai bahan tersedia untuk mengendalikan pelbagai cecair dan persekitaran operasi. Bahan komponen pengawal selia biasa termasuk loyang, plastik dan aluminium. Pelbagai gred keluli tahan karat (seperti 303, 304, dan 316) juga tersedia. Spring yang digunakan di dalam pengawal selia biasanya diperbuat daripada dawai muzik (keluli karbon) atau keluli tahan karat.
Loyang sesuai untuk kebanyakan aplikasi biasa dan biasanya menjimatkan. Aluminium sering dinyatakan apabila berat menjadi pertimbangan. Plastik dipertimbangkan apabila kos rendah menjadi kebimbangan utama atau barang buang diperlukan. Keluli Tahan Karat sering dipilih untuk digunakan dengan cecair yang menghakis, digunakan dalam persekitaran yang menghakis, apabila kebersihan bendalir menjadi pertimbangan atau apabila suhu operasi akan menjadi tinggi.
Sama pentingnya ialah keserasian bahan pengedap dengan bendalir dan dengan julat suhu operasi. Buna-n ialah bahan meterai biasa. Pengedap pilihan ditawarkan oleh sesetengah pengeluar dan ini termasuk: Fluorocarbon, EPDM, Silikon dan Perfluoroelastomer.
Cecair Digunakan (gas, cecair, toksik, atau mudah terbakar)
Sifat kimia bendalir harus dipertimbangkan sebelum menentukan bahan terbaik untuk aplikasi anda. Setiap bendalir akan mempunyai ciri uniknya sendiri jadi berhati-hati mesti diambil untuk memilih badan yang sesuai dan bahan pengedap yang akan bersentuhan dengan cecair. Bahagian pengawal selia yang bersentuhan dengan bendalir dikenali sebagai komponen "dibasahi".
Ia juga penting untuk menentukan sama ada bendalir itu mudah terbakar, toksik, mudah meletup atau berbahaya. Pengawal selia yang tidak melegakan lebih disukai untuk digunakan dengan gas berbahaya, meletup atau mahal kerana reka bentuk tidak melepaskan tekanan hiliran yang berlebihan ke atmosfera. Berbeza dengan pengawal selia yang tidak melegakan, pengawal selia yang melegakan (juga dikenali sebagai melegakan diri) direka untuk melepaskan tekanan hiliran yang berlebihan ke atmosfera. Biasanya terdapat lubang bolong di sisi badan pengawal selia untuk tujuan ini. Dalam beberapa reka bentuk khas, port bolong boleh disambungkan dan sebarang tekanan berlebihan boleh dialihkan dari badan pengawal selia melalui tiub dan habis di kawasan yang selamat. Jika reka bentuk jenis ini dipilih, cecair yang berlebihan hendaklah dibuang dengan sewajarnya dan mengikut semua peraturan keselamatan.
suhu
Bahan yang dipilih untuk pengatur tekanan bukan sahaja perlu serasi dengan bendalir tetapi juga mesti dapat berfungsi dengan baik pada suhu operasi yang dijangkakan. Kebimbangan utama ialah sama ada elastomer yang dipilih akan berfungsi dengan baik sepanjang julat suhu yang dijangkakan. Selain itu, suhu operasi boleh menjejaskan kapasiti aliran dan/atau kadar spring dalam aplikasi yang melampau.
Tekanan Operasi
Tekanan masuk dan keluar adalah faktor penting untuk dipertimbangkan sebelum memilih pengawal selia terbaik. Soalan penting untuk dijawab ialah: Apakah julat turun naik dalam tekanan masuk? Apakah tekanan alur keluar yang diperlukan? Apakah variasi yang dibenarkan dalam tekanan alur keluar?
Keperluan Aliran
Apakah kadar aliran maksimum yang diperlukan oleh aplikasi? Berapakah perbezaan kadar aliran? Keperluan porting juga merupakan pertimbangan penting.
Saiz & Berat
Dalam kebanyakan aplikasi teknologi tinggi ruang adalah terhad dan berat adalah faktor. Sesetengah pengeluar mengkhususkan diri dalam komponen kecil dan harus dirujuk jika saiz dan berat keseluruhan adalah kritikal. Pemilihan bahan, terutamanya komponen badan pengawal selia, akan memberi kesan kepada berat. Pertimbangkan juga dengan teliti saiz port (benang), gaya pelarasan dan pilihan pelekap kerana ini akan mempengaruhi saiz dan berat.
Pengatur Tekanan dalam Operasi
Pengatur tekanan terdiri daripada tiga elemen berfungsi
* Unsur pengurangan tekanan atau pengehad. Selalunya ini adalah injap poppet bermuatan spring.
* Unsur penderiaan. Biasanya diafragma atau omboh.
*Elemen daya rujukan. Selalunya musim bunga.
Dalam operasi, daya rujukan yang dihasilkan oleh spring membuka injap. Pembukaan injap memberi tekanan kepada elemen penderiaan yang seterusnya menutup injap sehingga ia terbuka cukup untuk mengekalkan tekanan yang ditetapkan. Skema yang dipermudahkan "Skema Pengatur Tekanan" menggambarkan susunan keseimbangan daya ini.
(1) Elemen Pengurangan Tekanan (injap poppet)
Selalunya, pengawal selia menggunakan injap "poppet" bermuatan spring sebagai elemen sekatan. Poppet termasuk pengedap elastomer atau, dalam sesetengah reka bentuk tekanan tinggi, meterai termoplastik, yang dikonfigurasikan untuk membuat pengedap pada tempat duduk injap. Apabila daya spring mengalihkan meterai dari tempat duduk injap, bendalir dibenarkan mengalir dari salur masuk pengatur ke salur keluar. Apabila tekanan alur keluar meningkat, daya yang dihasilkan oleh elemen penderiaan menentang daya spring dan injap ditutup. Kedua-dua daya ini mencapai titik keseimbangan pada titik set pengatur tekanan. Apabila tekanan hiliran menurun di bawah titik set, spring menolak poppet dari tempat duduk injap dan cecair tambahan dibenarkan mengalir dari salur masuk ke salur keluar sehingga keseimbangan daya dipulihkan.
(2) Elemen Penderiaan (omboh atau diafragma)
Reka bentuk gaya omboh sering digunakan apabila tekanan alur keluar yang lebih tinggi diperlukan, apabila kekasaran menjadi kebimbangan atau apabila tekanan alur keluar tidak perlu ditahan pada toleransi yang ketat. Reka bentuk omboh cenderung menjadi lembap, berbanding dengan reka bentuk diafragma, kerana geseran antara pengedap omboh dan badan pengawal selia.
Dalam aplikasi tekanan rendah, atau apabila ketepatan tinggi diperlukan, gaya diafragma lebih diutamakan. Pengawal selia diafragma menggunakan elemen berbentuk cakera nipis yang digunakan untuk mengesan perubahan tekanan. Mereka biasanya diperbuat daripada elastomer, bagaimanapun, logam berbelit nipis digunakan dalam aplikasi khas. Diafragma pada asasnya menghilangkan geseran yang wujud dengan reka bentuk gaya omboh. Selain itu, untuk saiz pengawal selia tertentu, selalunya mungkin untuk menyediakan kawasan penderiaan yang lebih besar dengan reka bentuk diafragma daripada yang boleh dilaksanakan jika reka bentuk gaya omboh digunakan.
(3) Elemen Daya Rujukan (spring)
Unsur daya rujukan biasanya spring mekanikal. Spring ini mengenakan daya pada elemen penderiaan dan bertindak membuka injap. Kebanyakan pengawal selia direka bentuk dengan pelarasan yang membolehkan pengguna melaraskan titik set tekanan alur keluar dengan menukar daya yang dikenakan oleh spring rujukan.
Ketepatan dan Kapasiti Pengawal Selia
Ketepatan pengawal selia tekanan ditentukan dengan mencatatkan tekanan alur keluar berbanding kadar aliran. Graf yang terhasil menunjukkan penurunan tekanan alur keluar apabila kadar aliran meningkat. Fenomena ini dikenali sebagai droop. Ketepatan pengawal selia tekanan ditakrifkan sebagai berapa banyak penurunan yang ditunjukkan oleh peranti dalam julat aliran; kurang meleleh bersamaan dengan ketepatan yang lebih besar. Lengkung tekanan berbanding aliran yang disediakan dalam graf "Peta Operasi Pengawal Selia Tekanan Bertindak Terus", menunjukkan kapasiti pengawalseliaan yang berguna bagi pengawal selia. Apabila memilih pengawal selia, jurutera harus memeriksa tekanan berbanding keluk aliran untuk memastikan pengawal selia dapat memenuhi keperluan prestasi yang diperlukan untuk aplikasi yang dicadangkan.
Takrif Terkulai
Istilah "droop" digunakan untuk menggambarkan penurunan tekanan alur keluar, di bawah titik set asal, apabila aliran meningkat. Droop juga boleh disebabkan oleh perubahan ketara dalam tekanan masuk (daripada nilai apabila output pengawal selia ditetapkan). Apabila tekanan masuk meningkat dari tetapan awal, tekanan keluar akan turun. Sebaliknya, apabila tekanan masuk jatuh, tekanan keluar meningkat. Seperti yang dilihat dalam graf "Peta Operasi Pengawal Selia Tekanan Bertindak Terus", kesan ini penting kepada pengguna kerana ia menunjukkan kapasiti pengawalseliaan yang berguna bagi pengawal selia.
Saiz Orifis
Meningkatkan orifis injap boleh meningkatkan kapasiti aliran pengawal selia. Ini mungkin berfaedah jika reka bentuk anda boleh memuatkan pengawal selia yang lebih besar namun berhati-hati untuk tidak terlalu menentukan. Pengawal selia dengan injap bersaiz besar, untuk syarat penggunaan yang dimaksudkan, akan menghasilkan kepekaan yang lebih besar terhadap tekanan masuk yang turun naik, dan boleh menyebabkan kejatuhan yang berlebihan.
Tekanan Lock Up
"Tekanan lokap" ialah tekanan di atas titik set yang diperlukan untuk menutup sepenuhnya injap pengawal selia dan memastikan tiada aliran.
Hysteresis
Histeresis boleh berlaku dalam sistem mekanikal, seperti pengawal selia tekanan, disebabkan oleh daya geseran yang disebabkan oleh spring dan pengedap. Lihat graf dan anda akan perasan, untuk kadar aliran tertentu, tekanan alir keluar akan menjadi lebih tinggi dengan aliran menurun berbanding dengan aliran meningkat.
Pengawal Selia Satu Peringkat
Pengawal selia satu peringkat adalah pilihan yang sangat baik untuk pengurangan tekanan yang agak kecil. Sebagai contoh, pemampat udara yang digunakan di kebanyakan kilang menjana tekanan maksimum dalam julat 100 hingga 150 psi. Tekanan ini disalurkan melalui kilang tetapi sering dikurangkan dengan pengawal selia satu peringkat untuk menurunkan tekanan (10 psi, 50 psi, 80 psi dll.) untuk mengendalikan mesin automatik, dirian ujian, alatan mesin, peralatan ujian kebocoran, penggerak linear dan peranti lain. Pengawal selia tekanan satu peringkat biasanya tidak berfungsi dengan baik dengan perubahan besar dalam tekanan masuk dan/atau kadar aliran.
Pengawal Selia Dua Peringkat (Dua Peringkat).
Pengatur tekanan dua peringkat sesuai untuk aplikasi dengan variasi besar dalam kadar aliran, turun naik yang ketara dalam tekanan masuk, atau tekanan masuk yang berkurangan seperti berlaku dengan gas yang dibekalkan daripada tangki simpanan kecil atau silinder gas.
Dengan kebanyakan pengawal selia satu peringkat, kecuali yang menggunakan reka bentuk pampasan tekanan, penurunan besar dalam tekanan masuk akan menyebabkan sedikit peningkatan dalam tekanan alur keluar. Ini berlaku kerana daya yang bertindak pada injap berubah, disebabkan oleh penurunan tekanan yang besar, dari semasa tekanan alur keluar pada mulanya ditetapkan. Dalam reka bentuk dua peringkat peringkat kedua tidak akan tertakluk kepada perubahan besar dalam tekanan masuk ini, hanya sedikit perubahan dari alur keluar peringkat pertama. Susunan ini menghasilkan tekanan alur keluar yang stabil dari peringkat kedua walaupun terdapat perubahan ketara dalam tekanan yang dibekalkan ke peringkat pertama.
Pengawal Selia Tiga Peringkat
Pengawal selia tiga peringkat menyediakan tekanan alur keluar yang stabil serupa dengan pengawal selia dua peringkat tetapi dengan keupayaan tambahan untuk mengendalikan tekanan masuk maksimum yang jauh lebih tinggi. Sebagai contoh, pengatur tiga peringkat siri Beswick PRD4HP dinilai untuk mengendalikan tekanan masuk setinggi 3,000 psi dan ia akan memberikan tekanan alur keluar yang stabil (dalam julat 0 hingga 30 psi) walaupun terdapat perubahan pada tekanan bekalan. Pengawal selia tekanan yang kecil dan ringan yang boleh mengekalkan tekanan keluaran rendah yang stabil walaupun tekanan salur masuk yang akan berkurangan dari semasa ke semasa daripada tekanan tinggi merupakan komponen penting dalam banyak reka bentuk. Contohnya termasuk instrumen analisis mudah alih, sel bahan api hidrogen, UAV dan peranti perubatan yang dikuasakan oleh gas tekanan tinggi yang dibekalkan daripada kartrij gas atau silinder storan.
Memandangkan anda telah memilih pengawal selia yang paling sesuai dengan aplikasi anda, adalah penting bahawa pengawal selia dipasang dan dilaraskan dengan betul untuk memastikan ia berfungsi seperti yang dimaksudkan.
Kebanyakan pengeluar mengesyorkan pemasangan penapis di hulu pengawal selia (sesetengah pengawal selia mempunyai penapis terbina dalam) untuk mengelakkan kotoran dan zarah daripada mencemari tempat duduk injap. Pengendalian pengawal selia tanpa penapis boleh mengakibatkan kebocoran ke port alur keluar jika tempat duduk injap tercemar dengan kotoran atau bahan asing. Gas terkawal hendaklah bebas daripada minyak, gris dan bahan cemar lain yang boleh mengotorkan atau merosakkan komponen injap atau menyerang pengedap pengawal selia. Ramai pengguna tidak menyedari bahawa gas yang dibekalkan dalam silinder dan kartrij gas kecil boleh mengandungi kesan minyak daripada proses pembuatan. Kehadiran minyak dalam gas selalunya tidak jelas kepada pengguna dan oleh itu topik ini harus dibincangkan dengan pembekal gas anda sebelum anda memilih bahan pengedap untuk pengawal selia anda. Selain itu, gas harus bebas daripada kelembapan berlebihan. Dalam aplikasi kadar aliran tinggi, aising pengawal selia boleh berlaku jika terdapat lembapan.
Jika pengatur tekanan akan digunakan dengan oksigen, ketahui bahawa oksigen memerlukan pengetahuan khusus untuk reka bentuk sistem yang selamat. Pelincir serasi oksigen mesti dinyatakan dan pembersihan tambahan, untuk menghilangkan kesan minyak pemotongan berasaskan petroleum, biasanya ditentukan. Pastikan anda memaklumkan pembekal pengawal selia anda bahawa anda merancang untuk menggunakan pengawal selia dalam aplikasi oksigen.
Jangan sambungkan pengawal selia kepada sumber bekalan dengan tekanan maksimum lebih besar daripada tekanan masuk terkadar pengawal selia. Pengawal selia tekanan tidak bertujuan untuk digunakan sebagai peranti tutup. Apabila pengawal selia tidak digunakan, tekanan bekalan hendaklah dimatikan.
Pemasangan
LANGKAH
Mulakan dengan menyambungkan sumber tekanan ke port masuk dan garis tekanan terkawal ke port keluar. Jika port tidak ditanda, semak dengan pengilang untuk mengelakkan sambungan yang salah. Dalam sesetengah reka bentuk, kerosakan boleh berlaku pada komponen dalaman jika tekanan bekalan tersilap dibekalkan ke port alur keluar.
LANGKAH
Sebelum menghidupkan tekanan bekalan kepada pengawal selia, lepaskan tombol kawalan pelarasan untuk menyekat aliran melalui pengawal selia. Hidupkan tekanan bekalan secara beransur-ansur supaya tidak "mengejutkan" pengawal selia dengan tergesa-gesa cecair bertekanan secara tiba-tiba. NOTA: Elakkan memutar skru pelarasan sepenuhnya ke dalam pengawal selia kerana, dalam sesetengah reka bentuk pengawal selia, tekanan bekalan penuh akan dihantar ke port alur keluar.
LANGKAH
Tetapkan pengatur tekanan kepada tekanan alur keluar yang dikehendaki. Jika pengawal selia tidak melegakan, lebih mudah untuk melaraskan tekanan alur keluar jika bendalir mengalir daripada "mati" (tiada aliran). Jika tekanan alur keluar yang diukur melebihi tekanan alur keluar yang diingini, bolongkan bendalir dari bahagian hilir pengawal selia dan turunkan tekanan alur keluar dengan memutar tombol pelarasan. Jangan sekali-kali mengeluarkan cecair dengan melonggarkan kelengkapan, kerana kecederaan mungkin berlaku.
Dengan pengatur gaya melegakan, tekanan berlebihan akan dialihkan secara automatik ke atmosfera dari bahagian hilir pengatur apabila tombol diputar untuk merendahkan tetapan output. Atas sebab ini, jangan gunakan pengawal selia gaya pelepasan dengan cecair mudah terbakar atau berbahaya. Pastikan cecair yang berlebihan dikeluarkan dengan selamat dan mengikut semua peraturan tempatan, negeri dan persekutuan.
LANGKAH
Untuk mendapatkan tekanan alur keluar yang diingini, buat pelarasan akhir dengan meningkatkan tekanan secara perlahan dari bawah titik set yang dikehendaki. Menetapkan tekanan dari bawah tetapan yang dikehendaki adalah lebih disukai daripada menetapkannya dari atas tetapan yang dikehendaki. Jika anda melampaui titik set semasa menetapkan pengatur tekanan, undurkan tekanan yang ditetapkan ke titik di bawah titik set. Kemudian, sekali lagi, tingkatkan tekanan secara beransur-ansur ke titik set yang dikehendaki.
LANGKAH
Hidupkan dan matikan tekanan bekalan beberapa kali sambil memantau tekanan alur keluar untuk mengesahkan pengawal selia secara konsisten kembali ke titik set. Selain itu, tekanan alur keluar juga harus dikitar dan dimatikan untuk memastikan pengatur tekanan kembali ke titik set yang dikehendaki. Ulangi urutan tetapan tekanan jika tekanan alur keluar tidak kembali ke tetapan yang dikehendaki.
Jewellok pakar dalam kelengkapan cecair dan pneumatik kecil, cabut cepat, injap dan pengawal selia. Kami mempunyai pasukan Jurutera Aplikasi bergelar bersedia untuk membantu anda dengan soalan anda. Reka bentuk tersuai disediakan atas permintaan.