Bazele regulatorului de presiune
Regulatoarele de presiune se găsesc în multe aplicații comune casnice și industriale. De exemplu, regulatoarele de presiune sunt folosite în grătarele cu gaz pentru reglarea propanului, în cuptoarele de încălzire a locuințelor pentru reglarea gazelor naturale, în echipamentele medicale și dentare pentru reglarea oxigenului și a gazelor de anestezie, în sistemele de automatizare pneumatică pentru reglarea aerului comprimat, în motoare pentru reglarea combustibilului și în celulele de combustie pentru reglarea hidrogenului. După cum demonstrează această listă parțială, există numeroase aplicații pentru regulatoare, totuși, în fiecare dintre ele, regulatorul de presiune oferă aceeași funcție. Regulatoarele de presiune reduc o presiune de alimentare (sau de intrare) la o presiune de ieșire mai mică și lucrează pentru a menține această presiune de ieșire în ciuda fluctuațiilor presiunii de intrare. Reducerea presiunii de intrare la o presiune de ieșire mai mică este caracteristica cheie a regulatoarelor de presiune.
Atunci când alegeți un regulator de presiune, trebuie luați în considerare mulți factori. Considerațiile importante includ: intervalele de presiune de funcționare pentru intrare și ieșire, cerințele de debit, fluidul (este un gaz, un lichid, toxic sau inflamabil?), intervalul de temperatură de funcționare așteptat, selecția materialului pentru componentele regulatorului, inclusiv etanșările, precum și constrângerile de dimensiune și greutate.
Materiale utilizate în regulatoarele de presiune
Sunt disponibile o gamă largă de materiale pentru a gestiona diverse fluide și medii de operare. Materialele componente comune ale regulatorului includ alama, plasticul și aluminiul. Sunt disponibile și diferite clase de oțel inoxidabil (cum ar fi 303, 304 și 316). Arcurile utilizate în interiorul regulatorului sunt de obicei realizate din fire muzicale (oțel carbon) sau oțel inoxidabil.
Alama este potrivită pentru cele mai comune aplicații și este de obicei economică. Aluminiul este adesea specificat atunci când greutatea este o considerație. Plasticul este luat în considerare atunci când costul scăzut este în primul rând preocupare sau este necesar un articol de aruncat. Oțelurile inoxidabile sunt adesea alese pentru utilizarea cu fluide corozive, utilizarea în medii corozive, atunci când curățarea fluidului este o considerație sau când temperaturile de funcționare vor fi ridicate.
La fel de importantă este compatibilitatea materialului de etanșare cu fluidul și cu domeniul de temperatură de funcționare. Buna-n este un material tipic de etanșare. Sigilii opționale sunt oferite de unii producători și acestea includ: fluorocarbon, EPDM, silicon și perfluoroelastomer.
Fluid utilizat (gaz, lichid, toxic sau inflamabil)
Proprietățile chimice ale fluidului trebuie luate în considerare înainte de a determina cele mai bune materiale pentru aplicația dvs. Fiecare fluid va avea propriile sale caracteristici unice, așa că trebuie avut grijă să selectați materialele adecvate pentru corp și etanșare care vor intra în contact cu fluidul. Părțile regulatorului în contact cu fluidul sunt cunoscute sub denumirea de componente „umede”.
De asemenea, este important să se determine dacă fluidul este de natură inflamabilă, toxică, explozivă sau periculoasă. Un regulator fără eliberare este de preferat pentru utilizarea cu gaze periculoase, explozive sau scumpe, deoarece proiectarea nu evacuează presiunea excesivă în aval în atmosferă. Spre deosebire de un regulator fără eliberare, un regulator de eliberare (cunoscut și ca auto-eliberare) este proiectat pentru a evacua excesul de presiune din aval în atmosferă. De obicei, există un orificiu de aerisire în partea laterală a corpului regulatorului în acest scop. În unele modele speciale, orificiul de aerisire poate fi filetat și orice exces de presiune poate fi evacuat din corpul regulatorului prin tuburi și evacuat într-o zonă sigură. Dacă se alege acest tip de design, excesul de lichid trebuie evacuat corespunzător și în conformitate cu toate reglementările de siguranță.
Temperatura
Materialele selectate pentru regulatorul de presiune nu numai că trebuie să fie compatibile cu fluidul, ci și să poată funcționa corespunzător la temperatura de funcționare așteptată. Preocuparea principală este dacă elastomerul ales va funcționa corect sau nu în intervalul de temperatură așteptat. În plus, temperatura de funcționare poate afecta capacitatea de curgere și/sau rata arcului în aplicații extreme.
Presiuni de operare
Presiunile la intrare și la ieșire sunt factori importanți de luat în considerare înainte de a alege cel mai bun regulator. Întrebările importante la care trebuie să răspundeți sunt: Care este intervalul de fluctuație a presiunii de intrare? Care este presiunea de ieșire necesară? Care este variația admisă a presiunii de ieșire?
Cerințe de debit
Care este debitul maxim pe care îl necesită aplicația? Cât de mult variază debitul? Cerințele de portare sunt, de asemenea, un aspect important.
Dimensiune și greutate
În multe aplicații de înaltă tehnologie, spațiul este limitat și greutatea este un factor. Unii producători sunt specializați în componente miniaturale și ar trebui consultați dacă dimensiunea și greutatea totală sunt critice. Selectarea materialului, în special a componentelor corpului regulatorului, va afecta greutatea. De asemenea, luați în considerare cu atenție dimensiunile portului (filet), stilurile de ajustare și opțiunile de montare, deoarece acestea vor influența dimensiunea și greutatea.
Regulatoare de presiune în funcțiune
Un regulator de presiune este compus din trei elemente funcționale
* Un element reducător sau restrictiv de presiune. Adesea, aceasta este o supapă cu clapetă cu arc.
* Un element sensibil. De obicei, o diafragmă sau un piston.
*Un element de forță de referință. Cel mai frecvent un izvor.
În funcționare, forța de referință generată de arc deschide supapa. Deschiderea supapei aplică presiune asupra elementului de detectare care, la rândul său, închide supapa până când este deschisă suficient pentru a menține presiunea stabilită. Schema simplificată „Schema regulatorului de presiune” ilustrează acest aranjament de echilibrare a forțelor.
(1) Element de reducere a presiunii (supapă cu valvă)
Cel mai frecvent, regulatoarele folosesc o supapă „popetă” cu arc, ca element restrictiv. Poppa include o etanșare elastomerică sau, în unele modele de înaltă presiune, o etanșare termoplastică, care este configurată pentru a face o etanșare pe un scaun de supapă. Când forța arcului îndepărtează etanșarea de scaunul supapei, fluidul este lăsat să curgă de la intrarea regulatorului la ieșire. Pe măsură ce presiunea de ieșire crește, forța generată de elementul senzor rezistă forței arcului și supapa este închisă. Aceste două forțe ating un punct de echilibru la punctul de referință al regulatorului de presiune. Când presiunea din aval scade sub punctul de referință, arcul împinge clapeta departe de scaunul supapei și fluidul suplimentar este lăsat să curgă de la intrare la ieșire până când echilibrul de forță este restabilit.
(2) Element de detectare (piston sau diafragmă)
Modelele de tip piston sunt adesea folosite atunci când sunt necesare presiuni mai mari de ieșire, când robustețea este o problemă sau când presiunea de ieșire nu trebuie să fie menținută la o toleranță strânsă. Modelele pistonului tind să fie lente, în comparație cu modelele cu diafragmă, din cauza frecării dintre etanșarea pistonului și corpul regulatorului.
În aplicații cu presiune joasă sau când este necesară o precizie ridicată, se preferă stilul cu diafragmă. Regulatoarele cu diafragmă utilizează un element subțire în formă de disc care este utilizat pentru a detecta schimbările de presiune. Ele sunt de obicei realizate dintr-un elastomer, cu toate acestea, metalul subțire contort este utilizat în aplicații speciale. Diafragmele elimină, în esență, frecarea inerentă design-urilor cu piston. În plus, pentru o anumită dimensiune a regulatorului, este adesea posibil să se asigure o zonă de detectare mai mare cu un design cu diafragmă decât ar fi fezabil dacă s-ar folosi un design în stil piston.
(3) Elementul forță de referință (arcuri)
Elementul de forță de referință este de obicei un arc mecanic. Acest arc exercită o forță asupra elementului senzor și acționează pentru a deschide supapa. Majoritatea regulatoarelor sunt proiectate cu o reglare care permite utilizatorului să ajusteze valoarea de referință a presiunii de ieșire prin modificarea forței exercitate de arcul de referință.
Precizia și capacitatea regulatorului
Precizia unui regulator de presiune este determinată prin graficarea presiunii de ieșire în funcție de debitul. Graficul rezultat arată scăderea presiunii la ieșire pe măsură ce debitul crește. Acest fenomen este cunoscut sub numele de droop. Precizia regulatorului de presiune este definită ca cadență pe care dispozitivul prezintă un interval de debite; mai puțină cădere înseamnă o precizie mai mare. Curbele presiune versus debit furnizate în graficul „Harta de funcționare a regulatorului de presiune cu acțiune directă”, indică capacitatea de reglare utilă a regulatorului. Atunci când selectează un regulator, inginerii ar trebui să examineze curbele presiune versus debit pentru a se asigura că regulatorul poate îndeplini cerințele de performanță necesare pentru aplicația propusă.
Definiție Drop
Termenul „scădere” este folosit pentru a descrie scăderea presiunii de ieșire, sub punctul de referință inițial, pe măsură ce debitul crește. Scăderea poate fi cauzată și de modificări semnificative ale presiunii de intrare (de la valoarea la care a fost setată ieșirea regulatorului). Pe măsură ce presiunea de intrare crește de la setarea inițială, presiunea de ieșire scade. În schimb, pe măsură ce presiunea de intrare scade, presiunea de ieșire crește. După cum se vede în graficul „Harta de funcționare a regulatorului de presiune cu acțiune directă”, acest efect este important pentru un utilizator deoarece arată capacitatea de reglare utilă a unui regulator.
Dimensiunea Orifice
Mărirea orificiului supapei poate crește capacitatea de curgere a regulatorului. Acest lucru poate fi benefic dacă designul dvs. poate găzdui un regulator mai mare, dar aveți grijă să nu specificați prea mult. Un regulator cu o supapă supradimensionată, pentru condițiile aplicației vizate, va avea ca rezultat o sensibilitate mai mare la fluctuațiile presiunilor de intrare și poate provoca o cădere excesivă.
Presiunea de blocare
„Presiunea de blocare” este presiunea deasupra punctului de referință care este necesară pentru a închide complet supapa regulatorului și pentru a se asigura că nu există debit.
Histerezis
Histerezisul poate apărea în sistemele mecanice, cum ar fi regulatoarele de presiune, din cauza forțelor de frecare cauzate de arcuri și etanșări. Uitați-vă la grafic și veți observa, pentru un debit dat, că presiunea de ieșire va fi mai mare cu debitul în scădere decât va fi cu debitul în creștere.
Regulator cu o singură treaptă
Regulatoarele cu o singură treaptă sunt o alegere excelentă pentru reduceri relativ mici ale presiunii. De exemplu, compresoarele de aer utilizate în majoritatea fabricilor generează presiuni maxime în intervalul 100 până la 150 psi. Această presiune este transmisă prin fabrică, dar este adesea redusă cu un regulator cu o singură treaptă la presiuni mai scăzute (10 psi, 50 psi, 80 psi etc.) pentru a opera mașini automate, standuri de testare, mașini-unelte, echipamente de testare a scurgerilor, actuatoare liniare și alte dispozitive. Regulatoarele de presiune cu o singură etapă de obicei nu funcționează bine cu variații mari ale presiunii de intrare și/sau ale debitului.
Regulator cu două trepte (duble trepte).
Un regulator de presiune în două trepte este ideal pentru aplicații cu variații mari ale debitului, fluctuații semnificative ale presiunii de intrare sau scăderea presiunii de intrare, cum se întâmplă cu gazul furnizat dintr-un rezervor de stocare mic sau dintr-un cilindru de gaz.
Cu majoritatea regulatoarelor cu o singură treaptă, cu excepția celor care utilizează un design cu presiune compensată, o scădere mare a presiunii de intrare va determina o ușoară creștere a presiunii de ieșire. Acest lucru se întâmplă deoarece forțele care acționează asupra supapei se modifică, din cauza scăderii mari a presiunii, de când a fost reglată inițial presiunea de ieșire. Într-un proiect în două etape, a doua etapă nu va fi supusă acestor schimbări mari ale presiunii de intrare, ci doar o ușoară modificare de la ieșirea primei etape. Acest aranjament are ca rezultat o presiune de ieșire stabilă din a doua etapă, în ciuda modificărilor semnificative ale presiunii furnizate primei trepte.
Regulator în trei trepte
Un regulator cu trei trepte asigură o presiune de ieșire stabilă, similară unui regulator cu două trepte, dar cu capacitatea suplimentară de a gestiona o presiune maximă de intrare semnificativ mai mare. De exemplu, regulatorul în trei trepte din seria Beswick PRD4HP este evaluat pentru a gestiona o presiune de intrare de până la 3,000 psi și va oferi o presiune de ieșire stabilă (în intervalul 0 până la 30 psi) în ciuda modificărilor presiunii de alimentare. Un regulator de presiune mic și ușor, care poate menține o presiune de ieșire scăzută stabilă, în ciuda presiunii de intrare care va scădea în timp de la o presiune ridicată, este o componentă critică în multe modele. Exemplele includ instrumente analitice portabile, celule de combustie cu hidrogen, UAV-uri și dispozitive medicale alimentate cu gaz de înaltă presiune furnizat dintr-un cartuş de gaz sau un cilindru de stocare.
Acum că ați ales regulatorul care se potrivește cel mai bine aplicației dvs., este important ca regulatorul să fie instalat și reglat corespunzător pentru a vă asigura că funcționează conform intenției.
Majoritatea producătorilor recomandă instalarea unui filtru în amonte de regulator (unele regulatoare au un filtru încorporat) pentru a preveni murdăria și particulele să contamineze scaunul supapei. Funcționarea unui regulator fără filtru poate duce la o scurgere la orificiul de evacuare dacă scaunul supapei este contaminat cu murdărie sau materiale străine. Gazele reglate trebuie să fie lipsite de uleiuri, grăsimi și alți contaminanți care ar putea murdări sau deteriora componentele supapei sau să atace garniturile regulatorului. Mulți utilizatori nu știu că gazele furnizate în butelii și cartușe mici de gaz pot conține urme de uleiuri din procesul de fabricație. Prezența uleiului în gaz nu este adesea evidentă pentru utilizator și, prin urmare, acest subiect ar trebui discutat cu furnizorul dumneavoastră de gaz înainte de a selecta materialele de etanșare pentru regulatorul dumneavoastră. În plus, gazele ar trebui să fie lipsite de umiditate excesivă. În aplicațiile cu debit mare, înghețarea regulatorului poate apărea dacă este prezentă umiditate.
Dacă regulatorul de presiune va fi utilizat cu oxigen, rețineți că oxigenul respectiv necesită cunoștințe specializate pentru proiectarea în siguranță a sistemului. Lubrifianții compatibili cu oxigen trebuie să fie specificați, iar curățarea suplimentară, pentru a îndepărta urmele de uleiuri de tăiere pe bază de petrol, este de obicei specificată. Asigurați-vă că informați furnizorul de regulator că intenționați să utilizați regulatorul într-o aplicație de oxigen.
Nu conectați regulatoarele la o sursă de alimentare cu o presiune maximă mai mare decât presiunea nominală de intrare a regulatorului. Regulatoarele de presiune nu sunt destinate a fi utilizate ca dispozitive de închidere. Când regulatorul nu este utilizat, presiunea de alimentare trebuie oprită.
Instalare
PASUL 1
Începeți prin a conecta sursa de presiune la orificiul de intrare și linia de presiune reglată la orificiul de ieșire. Dacă porturile nu sunt marcate, consultați producătorul pentru a evita conexiunile incorecte. În unele modele, componentele interne pot apărea deteriorări dacă presiunea de alimentare este furnizată greșit la portul de ieșire.
PASUL 2
Înainte de a porni presiunea de alimentare către regulator, opriți butonul de reglare pentru a restricționa fluxul prin regulator. Porniți treptat presiunea de alimentare pentru a nu „șoca” regulatorul cu un flux brusc de lichid sub presiune. NOTĂ: Evitați să rotiți șurubul de reglare până la capăt în regulator deoarece, în unele modele de regulator, presiunea de alimentare completă va fi livrată la portul de ieșire.
PASUL 3
Setați regulatorul de presiune la presiunea de ieșire dorită. Dacă regulatorul nu eliberează, va fi mai ușor să reglați presiunea de ieșire dacă fluidul curge, mai degrabă decât „în capăt” (fără debit). Dacă presiunea măsurată la ieșire depășește presiunea dorită la ieșire, evacuați fluidul din partea din aval a regulatorului și reduceți presiunea la ieșire rotind butonul de reglare. Nu evacuați niciodată lichidul prin slăbirea fitingurilor, deoarece se pot răni.
Cu un regulator de tip eliberare, presiunea în exces va fi evacuată automat în atmosferă din partea din aval a regulatorului atunci când butonul este rotit pentru a reduce setarea de ieșire. Din acest motiv, nu utilizați regulatoare de stil de eliberare cu fluide inflamabile sau periculoase. Asigurați-vă că excesul de lichid este evacuat în siguranță și în conformitate cu toate reglementările locale, statale și federale.
PASUL 4
Pentru a obține presiunea dorită la ieșire, efectuați ajustările finale crescând încet presiunea de sub punctul de referință dorit. Setarea presiunii de sub setarea dorită este de preferată setarea acesteia de deasupra setării dorite. Dacă depășiți punctul de referință în timp ce setați regulatorul de presiune, reduceți presiunea setată la un punct sub punctul de referință. Apoi, din nou, creșteți treptat presiunea până la punctul de referință dorit.
PASUL 5
Porniți și opriți presiunea de alimentare de mai multe ori în timp ce monitorizați presiunea de ieșire pentru a confirma că regulatorul revine constant la punctul de referință. În plus, presiunea de ieșire ar trebui, de asemenea, activată și oprită pentru a se asigura că regulatorul de presiune revine la punctul de referință dorit. Repetați secvența de setare a presiunii dacă presiunea de ieșire nu revine la setarea dorită.
Jeellok este specializată în fitinguri miniaturale pentru lichide și pneumatice, deconectare rapidă, supape și regulatoare. Avem o echipă de ingineri de aplicații diplomați gata să vă ajute cu întrebările dumneavoastră. Modelele personalizate sunt disponibile la cerere.