Regulator de presiune
Un regulator de presiune este o supapă care controlează presiunea unui fluid la o valoare dorită, folosind feedback negativ de la presiunea controlată. Regulatoarele sunt utilizate pentru gaze și lichide și pot fi un dispozitiv integral cu o setare a presiunii, un restrictor și un senzor, toate într-un singur corp, sau pot consta dintr-un senzor de presiune, un controler și o supapă de debit separat.
Se găsesc două tipuri: regulatorul de reducere a presiunii și regulatorul de contrapresiune.
Un regulator de reducere a presiunii este o supapă de control care reduce presiunea de intrare a unui fluid la o valoare dorită la ieșire. Este o supapă normal deschisă și este instalată în amonte de echipamentele sensibile la presiune.
Un regulator de contrapresiune, o supapă de contrapresiune, o supapă de susținere a presiunii sau un regulator de susținere a presiunii este o supapă de control care menține presiunea stabilită pe partea de intrare prin deschidere pentru a permite curgerea atunci când presiunea de intrare depășește valoarea setată. Diferă de o supapă de suprapresiune prin aceea că supapa de suprapresiune este destinată să se deschidă numai atunci când presiunea conținută este excesivă și nu este necesară menținerea constantă a presiunii din amonte. Ele diferă de regulatoarele de reducere a presiunii prin faptul că regulatorul de reducere a presiunii controlează presiunea din aval și este insensibil la presiunea din amonte.[2] Este o supapă normal închisă care poate fi instalată în paralel cu echipamentul sensibil sau după echipamentul sensibil pentru a împiedica curgerea și, prin urmare, a menține presiunea în amonte.
Ambele tipuri de regulator utilizează feedback-ul presiunii reglate ca intrare în mecanismul de control și sunt de obicei acționate de o diafragmă sau un piston cu arc care reacționează la modificările presiunii de feedback pentru a controla deschiderea supapei și, în ambele cazuri, supapa trebuie deschisă doar suficient pentru a menține presiunea reglată setată. Mecanismul real poate fi foarte asemănător din toate punctele de vedere, cu excepția plasării robinetului de presiune de feedback. Ca și în alte mecanisme de control al feedback-ului, nivelul de amortizare este important pentru a obține un echilibru între răspunsul rapid la o modificare a presiunii măsurate și stabilitatea ieșirii. O amortizare insuficientă poate duce la oscilația presiunii controlate, în timp ce frecarea excesivă a pieselor în mișcare poate provoca histerezis.
Regulator de reducere a presiunii
Funcția principală a unui regulator de reducere a presiunii este de a potrivi fluxul de gaz prin regulator cu cererea de fluid plasată pe acesta, menținând în același timp o presiune de ieșire suficient de constantă. Dacă debitul de sarcină scade, atunci debitul regulatorului trebuie să scadă și el. Dacă debitul de sarcină crește, atunci debitul regulatorului trebuie să crească pentru a împiedica scăderea presiunii controlate din cauza lipsei de fluid în sistemul de presiune. Este de dorit ca presiunea controlată să nu varieze foarte mult de la punctul de referință pentru o gamă largă de debite, dar este de asemenea de dorit ca fluxul prin regulator să fie stabil și presiunea reglată să nu fie supusă oscilațiilor excesive.
Un regulator de presiune include un element de restricție, un element de încărcare și un element de măsurare:
Elementul de restricție este o supapă care poate oferi o restricție variabilă a fluxului, cum ar fi o supapă cu glob, o supapă fluture, o supapă cu clapetă etc.
Elementul de încărcare este o parte care poate aplica forța necesară elementului de restricție. Această încărcare poate fi asigurată de o greutate, un arc, un actuator cu piston sau un actuator cu diafragmă în combinație cu un arc.
Elementul de măsurare funcționează pentru a determina când debitul de intrare este egal cu debitul de ieșire. Diafragma în sine este adesea folosită ca element de măsurare; poate servi ca element combinat.
În regulatorul cu o singură treaptă din imagine, un echilibru de forță este utilizat pe diafragmă pentru a controla o supapă cu clapetă pentru a regla presiunea. Fără presiune de admisie, arcul de deasupra diafragmei îl împinge în jos pe supapa clapetă, ținând-o deschisă. Odată ce presiunea de intrare este introdusă, poppa deschisă permite fluxul către diafragmă, iar presiunea în camera superioară crește, până când diafragma este împinsă în sus împotriva arcului, determinând poppa să reducă debitul, oprind în final creșterea suplimentară a presiunii. Prin reglarea șurubului superior, presiunea în jos asupra diafragmei poate fi crescută, necesitând mai multă presiune în camera superioară pentru a menține echilibrul. În acest fel, presiunea de ieșire a regulatorului este controlată.
Regulator de presiune cu o singură treaptă
Gazul de înaltă presiune de la alimentare intră în regulator prin orificiul de admisie. Manometrul de intrare va indica această presiune. Apoi, gazul trece prin orificiul supapei de reglare a presiunii normal deschis și presiunea din aval crește până când diafragma de acţionare a supapei este deviată suficient pentru a închide supapa, împiedicând orice mai mult gaz să intre pe partea de joasă presiune până când presiunea scade din nou. Manometrul de ieșire va indica această presiune.
Presiunea de ieșire de pe diafragmă și presiunea de intrare și forța arcului clapete de pe partea din amonte a supapei țin ansamblul diafragmă/popetă în poziția închisă împotriva forței arcului de încărcare a diafragmei. Dacă presiunea de alimentare scade, forța de închidere datorată presiunii de alimentare este redusă, iar presiunea din aval va crește ușor pentru a compensa. Astfel, dacă presiunea de alimentare scade, presiunea de ieșire va crește, cu condiția ca presiunea de ieșire să rămână sub presiunea de alimentare în scădere. Aceasta este cauza deversării la capătul rezervorului, unde alimentarea este asigurată de un rezervor de gaz presurizat. [necesită citare] Operatorul poate compensa acest efect prin ajustarea sarcinii arcului rotind butonul pentru a restabili presiunea de ieșire la nivelul dorit. Cu un regulator cu o singură treaptă, atunci când presiunea de alimentare scade, presiunea de intrare mai scăzută face ca presiunea de ieșire să crească. Dacă compresia arcului de încărcare a diafragmei nu este reglată pentru a compensa, poppa poate rămâne deschisă și permite rezervorului să-și arunce rapid conținutul rămas.
Regulator de presiune în două trepte
Regulatoarele cu două trepte sunt două regulatoare în serie în aceeași carcasă care funcționează pentru a reduce presiunea progresiv în două trepte în loc de una. Prima treaptă, care este prestabilită, reduce presiunea gazului de alimentare la o treaptă intermediară; gazul la acea presiune trece în a doua etapă. Gazul iese din a doua treaptă la o presiune (presiune de lucru) stabilită de utilizator prin reglarea butonului de control al presiunii de la arcul de încărcare a diafragmei. Regulatoarele cu două trepte pot avea două supape de siguranță, astfel încât, dacă există o presiune în exces între trepte din cauza unei scurgeri la scaunul supapei din prima etapă, creșterea presiunii nu va supraîncărca structura și va provoca o explozie.
Un regulator dezechilibrat cu o singură treaptă poate necesita reglaje frecvente. Pe măsură ce presiunea de alimentare scade, presiunea de ieșire se poate modifica, necesitând o ajustare. În regulatorul cu două trepte, există o compensare îmbunătățită pentru orice scădere a presiunii de alimentare.
Aplicații ale regulatorului de presiune
Compresoare de aer
Compresoarele de aer sunt folosite în medii industriale, comerciale și de atelier acasă pentru a efectua o varietate de lucrări, inclusiv curățarea lucrurilor; unelte cu aer de rulare; și umflarea lucruri precum anvelopele, bile etc. Regulatoarele sunt adesea folosite pentru a regla presiunea care iese dintr-un rezervor de aer (rezervor) pentru a se potrivi cu ceea ce este necesar pentru sarcină. Adesea, atunci când un compresor mare este utilizat pentru a furniza aer comprimat pentru utilizări multiple (deseori denumit „aer de magazin” dacă este construit ca o instalație permanentă de țevi în întreaga clădire), se vor folosi regulatoare suplimentare pentru a se asigura că fiecare unealtă sau funcție separată primește presiunea de care are nevoie. Acest lucru este important deoarece unele unelte pneumatice sau utilizări pentru aer comprimat necesită presiuni care pot cauza deteriorarea altor instrumente sau materiale.
Avioane
Regulatoarele de presiune se găsesc în presurizarea cabinei aeronavei, controlul presiunii de etanșare a baldachinului, sistemele de apă potabilă și presurizarea ghidului de undă.
Industria aerospațială
Regulatoarele de presiune aerospațiale au aplicații în controlul presiunii de propulsie pentru sistemele de control al reacției (RCS) și sistemele de control al atitudinii (ACS), unde sunt prezente vibrații ridicate, temperaturi extreme mari și fluide corozive.
Sudarea și tăierea
Procesele de sudare și tăiere cu oxi-combustibil necesită gaze la presiuni specifice, iar regulatoarele vor fi, în general, utilizate pentru a reduce presiunile mari ale cilindrilor de stocare la cele utilizabile pentru tăiere și sudare. Regulatoarele de oxigen și gaz combustibil au de obicei două etape: prima etapă a regulatorului eliberează gazul la o presiune constantă din cilindru, în ciuda faptului că presiunea din butelie scade pe măsură ce gazul este eliberat. A doua etapă a regulatorului controlează reducerea presiunii de la presiunea intermediară la presiunea joasă. Debitul final poate fi reglat la lanternă. Ansamblul regulatorului are de obicei două manometre, unul indicând presiunea cilindrului, celălalt indicând presiunea de livrare. Sudarea cu arc protejat cu gaz inert utilizează, de asemenea, gaz stocat la presiune ridicată furnizat printr-un regulator. Poate exista un debitmetru calibrat pentru gazul specific.
Gaz propan/LP
Toate aplicațiile cu gaz propan și LP necesită utilizarea unui regulator. Deoarece presiunile din rezervoarele de propan pot fluctua semnificativ cu temperatura, trebuie să existe regulatoare pentru a furniza o presiune constantă la aparatele din aval. Aceste regulatoare compensează în mod normal presiunile rezervorului între 30–200 de lire pe inch pătrat (2.1–13.8 bar) și furnizează în mod obișnuit 11 inchi coloană de apă 0.4 lire pe inch pătrat (28 mbar) pentru aplicații rezidențiale și 35 inchi de coloană de apă 1.3 lire pe inch pătrat (90 mbar) pentru aplicații industriale. Regulatoarele de propan diferă în mărime și formă, presiune de livrare și ajustabilitate, dar sunt uniforme în scopul lor de a furniza o presiune constantă la ieșire pentru cerințele din aval. Setările internaționale comune pentru regulatoarele interne de gaz PL sunt 28 mbar pentru butan și 37 mbar pentru propan.
Vehicule alimentate cu gaz
Toate motoarele de vehicule care funcționează cu gaz comprimat ca combustibil (motor cu ardere internă sau motor electric cu celule de combustibil) necesită un regulator de presiune pentru a reduce presiunea gazului stocat (GNC sau hidrogen) de la 700, 500, 350 sau 200 bar (sau 70, 50, 35 și 20 MPa) la presiunea de funcționare.