壓力調節器基礎知識
壓力調節器廣泛應用於許多常見的家庭和工業應用。例如，壓力調節器用於燃氣烤爐中調節丙烷、用於家庭暖氣爐中調節天然氣、用於醫療和牙科設備中調節氧氣和麻醉氣體、用於氣動自動化系統中調節壓縮空氣、用於發動機中調節燃料以及用於燃料電池中調節氫氣。如此部分清單顯示，調節器有許多應用，但在每種應用中，壓力調節器都提供相同的功能。壓力調節器將供給（或入口）壓力降低至較低的出口壓力，儘管入口壓力波動，仍能維持此出口壓力。將入口壓力降低至較低的出口壓力是壓力調節器的主要特性。
選擇壓力調節器時必須考慮許多因素。重要的考慮因素包括：入口和出口的工作壓力範圍、流量要求、流體（氣體、液體、有毒還是易燃？）、預期工作溫度範圍、調節器組件（包括密封件）的材料選擇，以及尺寸和重量限制。
壓力調節器所用的材料
有多種材料可用於處理各種流體和操作環境。常見的調節器組件材料包括黃銅、塑膠和鋁。也提供各種等級的不銹鋼（例如 303、304 和 316）。調節器內部使用的彈簧通常由琴絲（碳鋼）或不銹鋼製成。
黃銅適合大多數常見的應用並且通常很經濟。當考慮重量時通常會指定鋁。當主要考慮低成本或需要一次性物品時，就會考慮使用塑膠。當需要考慮流體的清潔度或工作溫度較高時，通常選擇不銹鋼來與腐蝕性流體一起使用，在腐蝕性環境中使用。
同樣重要的是密封材料與流體以及工作溫度範圍的兼容性。 Buna-n 是典型的密封材料。一些製造商提供可選密封件，包括：氟碳、EPDM、矽膠和全氟彈性體。
所用流體（氣體、液體、有毒或易燃）
在確定最適合您應用的材料之前，應考慮流體的化學性質。每種流體都有其獨特的特性，因此必須小心選擇與流體接觸的適當的閥體和密封材料。調節器與流體接觸的部件稱為「濕潤」部件。
確定流體是否易燃、有毒、爆炸或危險性也很重要。非洩壓調節器適用於危險、爆炸性或昂貴氣體，因為這種設計不會將過多的下游壓力排放到大氣中。與非洩壓調節器相比，洩壓（也稱為自洩壓）調節器旨在將多餘的下游壓力排放到大氣中。通常，調節器主體的側面有一個通風孔，用於此目的。在一些特殊設計中，排氣口可以採用螺紋連接，任何多餘的壓力都可以透過管道從調節器體排出，並在安全區域排出。如果選擇這種類型的設計，則應根據所有安全規定適當排出多餘的液體。
溫度因素
壓力調節器所選用的材料不僅需要與流體相容，還必須能夠在預期的工作溫度下正常運作。主要關注的是所選彈性體是否能在預期的溫度範圍內正常發揮作用。此外，在極端應用中，工作溫度可能會影響流量容量和/或彈簧剛度。
工作壓力
在選擇最佳調節器之前，入口和出口壓力是需要考慮的重要因素。需要回答的重要問題是：入口壓力的波動範圍是多少？所需的出口壓力是多少？允許的出口壓力變化是多少？
流量需求
應用程式所需的最大流速是多少？流量變化量是多少？移植要求也是一個重要的考慮因素。
尺寸和重量
在許多高科技應用中，空間有限，重量也是一個因素。一些製造商專門生產微型組件，如果整體尺寸和重量很重要，則應諮詢他們。材質選擇，特別是調節器主體零件，會影響重量。也要仔細考慮連接埠（螺紋）的尺寸、調整樣式和安裝選項，因為這些都會影響尺寸和重量。
壓力調節器運行
壓力調節器由三個功能元件組成
* 減壓或限制壓力的元件。通常這是一個彈簧加載的提升閥。
* 一個感測元件。通常是隔膜或活塞。
*參考力元素。最常見的是彈簧。
在操作時，彈簧產生的參考力打開閥門。閥門的開啟會向感測元件施加壓力，感測元件進而關閉閥門，直到閥門開啟到剛好維持設定壓力的程度。簡化的示意圖「壓力調節器示意圖」說明了這種力平衡裝置。
（1）減壓元件（提升閥）
最常見的是，調節器採用彈簧加載的「提升閥」作為限制元件。閥芯包括彈性密封件，或在某些高壓設計中包括熱塑性密封件，其配置為在閥座上形成密封。當彈簧力將密封件移離閥座時，流體就可以從調節器的入口流向出口。當出口壓力上升時，感測元件產生的力道抵抗彈簧的力，閥門關閉。這兩種力在壓力調節器的設定點達到平衡點。當下游壓力降至設定點以下時，彈簧將閥芯推離閥座，並允許額外的流體從入口流到出口，直到恢復力平衡。
（2）感測元件（活塞或隔膜）
當需要更高的出口壓力、當需要考慮堅固性或當出口壓力不需要保持在嚴格的公差範圍內時，通常會使用活塞式設計。與隔膜設計相比，活塞設計往往比較遲緩，這是因為活塞密封和調節器本體之間存在摩擦。
在低壓應用或需要高精度時，最好採用隔膜式。隔膜調節器採用薄盤狀元件來感知壓力變化。它們通常由彈性體製成，但在特殊應用中會使用薄捲曲金屬。隔膜從根本上消除了活塞式設計所固有的摩擦。此外，對於特定的調節器尺寸，採用隔膜設計往往可以提供比採用活塞式設計更大的感測面積。
（3）參考力元件（彈簧）
參考力元件通常是機械彈簧。此彈簧對感測元件施加力並起到打開閥門的作用。大多數調節器都設計有調節裝置，允許使用者透過改變參考彈簧施加的力來調節出口壓力設定點。
調壓器精度和容量
壓力調節器的精度是透過繪製出口壓力與流量的關係圖來確定的。最終的圖表顯示，隨著流速的增加，出口壓力下降。這種現象稱為下降。壓力調節器精度定義為設備在一定流量範圍內所表現出的下降量；下降越少，準確度越高。 「直接作用式壓力調節器工作圖」圖中提供的壓力與流量曲線顯示了調節器的有用調節能力。在選擇調節器時，工程師應檢查壓力與流量曲線，以確保調節器能夠滿足建議應用所需的性能要求。
下垂定義
術語「下降」用於描述隨著流量的增加，出口壓力下降到原始設定點以下。入口壓力的顯著變化（相對於調節器輸出設定時的值）也可能導致下降。隨著入口壓力從初始設定值上升，出口壓力下降。相反，隨著入口壓力下降，出口壓力上升。如「直接作用式壓力調節器操作圖」圖所示，這種效果對使用者很重要，因為它顯示了調節器的有用調節能力。
孔口尺寸
增大閥門通口可以增加調節器的流通能力。如果您的設計可以容納更大的調節器，這可能會有所幫助，但請注意不要過度指定。對於預期應用條件而言，具有過大閥門的調節器將對波動的入口壓力產生更大的敏感性，並且可能導致過度下降。
鎖定壓力
「鎖定壓力」是完全關閉調節閥並確保沒有流量所需的高於設定點的壓力。
滯後
由於彈簧和密封件產生的摩擦力，壓力調節器等機械系統可能會出現滯後現象。查看圖表您會注意到，對於給定的流速，出口壓力隨流量的減少而升高，並隨流量的增加而降低。
單級調節器
對於相對較小的壓力降低來說，單級調節器是一個很好的選擇。例如，大多數工廠使用的空氣壓縮機產生的最大壓力在 100 到 150 psi 範圍內。此壓力透過工廠管道輸送，但通常以單級調節器降低到較低的壓力（10 psi、50 psi、80 psi 等），以操作自動化機械、試驗台、工具機、洩漏測試設備、線性執行器和其他設備。單級壓力調節器通常在入口壓力和/或流速大幅波動的情況下表現不佳。
雙級調節器
兩級壓力調節器非常適合流量變化較大、入口壓力波動較大或入口壓力下降的應用，例如由小型儲槽或氣瓶供應的氣體。
對於大多數單級調壓器來說，除了採用壓力補償設計的調壓器外，入口壓力的大幅下降都會導致出口壓力略微上升。發生這種情況的原因是，由於壓力與最初設定出口壓力時相比大幅下降，作用於閥門的力發生了變化。在雙級設計中，第二級不會受到入口壓力的這些大的變化的影響，而僅會受到第一級出口壓力的微小變化的影響。儘管第一級的壓力發生很大變化，但這種佈置仍能確保第二級的出口壓力保持穩定。
三級調節器
三級調節器提供與兩級調節器類似的穩定出口壓力，但具有處理明顯更高的最大入口壓力的能力。例如，Beswick PRD4HP 系列三級調節器額定可處理高達 3,000 psi 的入口壓力，即使供應壓力發生變化，它也能提供穩定的出口壓力（在 0 到 30 psi 範圍內）。 小型輕量的壓力調節器是許多設計中的關鍵部件，它能夠維持穩定的低輸出壓力，儘管入口壓力會隨著時間的推移而從高壓下降。例子包括便攜式分析儀器、氫燃料電池、無人機和由氣瓶或儲氣瓶供應的高壓氣體驅動的醫療設備。
現在您已經選擇了最適合您應用的調節器，重要的是正確安裝和調整調節器以確保其按預期運作。
大多數製造商建議在調節器上游安裝過濾器（某些調節器具有內建過濾器），以防止污垢和微粒污染閥座。如果閥座被污垢或異物污染，則運行不含過濾器的調節器可能會導致出口洩漏。 調節氣體應不含油、油脂和其他污染物，這些物質可能會污染或損壞閥門組件或侵蝕調節器密封。 許多用戶沒有意識到，氣瓶和小型氣筒中供應的氣體可能含有製造過程中產生的油痕量。 使用者通常不會注意到氣體中是否有油，因此在選擇調節器的密封材料之前，應該與氣體供應商討論這個問題。 此外，氣體中不應含有過多的水分。在高流量應用中，如果存在濕氣，調節器可能會結冰。
如果壓力調節器將與氧氣一起使用，請注意氧氣需要專業知識才能進行安全的系統設計。必須指定與氧氣相容的潤滑劑，並且通常指定額外的清潔以去除石油基切削油的痕跡。 請務必告知您的調節器供應商您計劃在氧氣應用中使用該調節器。
請勿將調節器連接到最大壓力大於調節器額定入口壓力的供給源。壓力調節器不宜用作關閉裝置。當調節器不使用時，應關閉供給壓力。
安裝
步驟1
首先將壓力源連接到入口端口，並將調節壓力管線連接到出口端口。如果連接埠沒有標記，請諮詢製造商以避免錯誤連接。在某些設計中，如果錯誤地將供給壓力供應到出口端口，則內部組件可能會損壞。
步驟2
在打開調節器的供給壓力之前，請先關閉調節控制旋鈕以限制流過調節器的流量。逐漸打開供給壓力，以免加壓流體突然湧入「衝擊」調節器。注意：避免將調節螺絲完全旋入調節器，因為在某些調節器設計中，全部供給壓力將被輸送到出口端口。
步驟3
將壓力調節器設定為所需的出口壓力。如果調節器是非洩壓式的，則在流體流動而不是「死胡同」（無流動）時調節出口壓力會更容易。如果測得的出口壓力超過所需的出口壓力，則從調節器的下游側排出流體，然後轉動調節旋鈕降低出口壓力。切勿鬆開配件來排出液體，否則可能會造成傷害。
對於洩壓式調節器，當旋轉旋鈕降低輸出設定時，過大的壓力將自動從調節器的下游側排放到大氣中。因此，請勿將洩壓式調節器與易燃或危險流體一起使用。確保多餘的液體安全排出並符合所有地方、州和聯邦法規。
步驟4
為了獲得所需的出口壓力，請透過從所需設定點以下緩慢增加壓力來進行最後的調整。將壓力設定為低於所需設定的值優於將壓力設定為高於所需設定的值。如果在設定壓力調節器時超過設定點，則將設定壓力降低至低於設定點的點。然後，再次逐漸將壓力增加至所需的設定點。
步驟5
重複開啟和關閉供給壓力幾次，同時監測出口壓力，以確認調節器始終返回設定點。此外，還應循環開啟和關閉出口壓力，以確保壓力調節器返回到所需的設定點。如果出口壓力沒有恢復到所需設置，請重複壓力設定順序。
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