Den richtigen Regler finden

Der richtige Regler für Ihr Fluidsystem

Wouter Pronk, Senior Field Engineer, Swagelok

Druckregler sind in vielen industriellen Fluid- und Analysesystemen ein wichtiger Baustein. Sie tragen bei Veränderungen im System dazu bei, dass immer der richtige Druck bzw. der benötigte Durchfluss herrscht. Damit ein System wie vorgesehen und einwandfrei funktioniert, kommt es auf die Wahl des geeigneten Reglers an. Der falsche Regler kann zu Ineffizienzen, einer ungenügenden Leistung, häufigen Ausfällen und potenziellen Sicherheitsrisiken führen.

Für die Entscheidung, welcher der richtige Regler für Ihr System ist, muss Ihnen bekannt sein, welche unterschiedlichen Arten von Reglern es gibt, deren Funktionsweise und ihre Anwendung, damit die Anforderungen Ihres Systems erfüllt sind. Erfahren Sie mehr über Druckregler, wie sie funktionieren und auf welcher Grundlage Sie den geeigneten Regler für Ihr System finden.

Was ist ein Druckregler?

Einfach ausgedrückt ist ein Druckregler eine mechanische Vorrichtung, die dafür ausgelegt ist, den Druck stromaufwärts bzw. -abwärts zu regulieren und dabei auf Veränderungen im System zu reagieren. Dazu gehören Schwankungen des Durchflusses, des Drucks, der Temperatur oder andere Faktoren, die im Normalbetrieb des Systems auftreten können. Die Aufgabe des Reglers besteht darin, den Systemdruck konstant zu halten. Es ist zu beachten, dass Regler und Ventile nicht dasselbe sind. Letztere kontrollieren die Durchflussrate und passen sich nicht von selbst an. Regler sind für die Regulierung des Drucks, nicht der Durchflussrate zuständig und sie regulieren sich selbst.

Arten von Reglern

Es gibt zwei Hauptarten von Reglern: Druckminderer und Vordruckregler.

• Druckminderer regulieren den Prozessdruck, indem sie den Ausgangsdruck erfassen und den Druck stromabwärts regulieren
• Vordruckregler regulieren den Prozessdruck, indem sie den Eingangsdruck erfassen und den Druck stromaufwärts regulieren

Die Wahl des für Sie idealen Reglers basiert auf Ihren Prozessanforderungen. Wenn Sie beispielsweise den Druck einer Quelle, die hohe Drücke erzeugt, reduzieren müssen, bevor das Prozessmedium den Hauptprozess erreicht, ist hierfür ein Druckminderer bestens geeignet. Vordruckregler hingegen helfen dabei, den Druck stromaufwärts aufrechtzuerhalten und zu regulieren. Dazu wird überschüssiger Druck abgebaut, wenn der Druck aufgrund von Systembedingungen zu sehr steigt. Im geeigneten Kontext richtig eingesetzte Regler tragen dazu bei, den gewünschten Druck in Ihrem System aufrechtzuerhalten.

Funktionsweise eines Reglers

Druckregler verfügen über drei wichtige Komponenten für die Druckregulierung:

• Ein Kontrollelement, bestehend aus Reglersitz und Reglerkegel. Der Reglersitz trägt dazu bei, den Druck aufrechtzuerhalten, und verhindert, dass das Fluid bei gesperrtem Durchfluss am Regler vorbei gelangt. Im Zusammenspiel mit dem Reglersitz vervollständigt der Reglerkegel diesen Abdichtungsprozess im Durchfluss.
• Ein Sensorelement, normalerweise eine Membran oder ein Kolben. Mithilfe des Sensorelements hebt sich der Ventilkegel vom Ventilsitz bzw. senkt sich auf diesen ab. Dadurch wird der Ausgangs- beziehungsweise Eingangsdruck reguliert.
• Ein Steuerungselement. Regler können federbelastet oder dombelastet sein, je nach Anwendung. Das Steuerungselement übt eine nach unten gerichtete, ausgleichende Kraft auf die Membran aus.

Durch die Zusammenarbeit dieser Elemente wird der gewünschte Druck aufrechterhalten. Der Kolben oder die Membran erfasst den Druck stromaufwärts (Eingangsdruck) und stromabwärts (Ausgangsdruck). Das Sensorelement versucht anschließend, die Kraft des Steuerungselements auszugleichen. Das Steuerungselement kann vom Nutzer von außen mithilfe eines Handrads oder eines anderen Drehmechanismus eingestellt werden. Abhängig vom Sensorelement hebt sich der Reglerkegel vom Reglersitz bzw. senkt sich auf diesen ab. Durch die Zusammenarbeit der einzelnen Elemente entsteht ein Gleichgewicht und der benötigte Druck wird aufrechterhalten. Ändert sich eins der Elemente, müssen andere Faktoren nachziehen, damit alles im Gleichgewicht bleibt.

Bei Druckminderern muss ein Gleichgewicht zwischen vier unterschiedlichen Faktoren herrschen (siehe Abbildung 1). Hierzu gehören:Belastungskraft (F1), Federkraft am Eingang (F2), Druckkraft am Ausgang (F3) und Druckkraft am Eingang (F4). Die Belastungskraft muss der Kombination von Federkraft am Eingang und Druckkraft am Ausgang, sowie am Eingang entsprechen.

Vordruckregler funktionieren ähnlich. Bei ihnen muss ein Gleichgewicht zwischen Federkraft (F1), Druckkraft am Eingang (F2) und Druckkraft am Ausgang (F3) bestehen, wie in Abbildung 2 dargestellt. Hier muss die Federkraft der Kombination aus der Druckkraft am Eingang und der Druckkraft am Ausgang entsprechen.

Die Wahl des richtigen Reglers

Wenn Sie verstehen, wie Regler funktionieren, können Sie einfacher beurteilen, welche Reglereigenschaften am besten zu Ihrem System passen. Zu den wichtigsten Eigenschaften gehören unter anderem:

Durchflussrate

Um den gewünschten Druck aufrechtzuerhalten, ist es wichtig, einen Regler in der richtigen Größe zu installieren. Die richtige Größe wird im Allgemeinen vom Durchfluss in Ihrem System bestimmt. Größere Regler sind auf höhere Durchflussraten ausgelegt und können den Druck trotzdem effektiv kontrollieren, während kleinere Regler besser für Systeme mit einer niedrigeren Durchflussrate geeignet sind. Auch die Größe der Reglerkomponenten spielt eine Rolle. So ist beispielsweise die Druckregulierung in Systemen mit niedrigem Druck mit einem größeren Kolben bzw. einer größeren Membran erheblich einfacher. Die Größe aller Komponenten sollte auf die Anforderungen Ihres Systems abgestimmt sein.

Systemdruck

Da die Hauptfunktion des Reglers darin besteht, den Systemdruck stabil zu halten, muss der von Ihnen ausgewählte Regler unbedingt für den Mindest- und Maximaldruck sowie für den Betriebsdruck Ihres Systems ausgelegt sein. Die hierfür benötigten Angaben sind meistens in den Produktspezifikationen der Regler deutlich ausgewiesen, denn für die Wahl des geeigneten Reglers sind sie ausschlaggebend.

Systemtemperatur

Industrielle Prozesse weisen unterschiedliche Temperaturen auf, die bei der Wahl der Regler berücksichtigt werden müssen. Hierbei sind sowohl Umweltfaktoren, Fluidtemperaturen als auch andere Faktoren wie der Joule-Thomson-Effekt, bei dem es durch Druckabfall zu einer raschen Abkühlung kommt, von Bedeutung.

Prozessempfindlichkeit

Die Prozessempfindlichkeit spielt in die Wahl der Regler und die Art, wie diese den Druck regulieren, hinein. Wie bereits erwähnt, sind die meisten Regler entweder feder- oder dombelastet. Federbelastete Regler werden von einem Bediener durch einen externen Griff oder Knopf bedient. So wird die Federkraft auf dem Sensorelement reguliert. Dombelastete Regler hingegen nutzen den Fluiddruck innerhalb des Systems, um den Druck auf das Sensorelement zu erzeugen. Federbelastete Regler sind zwar weiter verbreitet und Bedienern ist diese Art von Reglern vertrauter, doch dombelastete Regler können die Präzision erhöhen und bringen besonders für automatisierte Anwendungen Vorteile mit sich.

Prozessmedium

Um die Lebensdauer von Komponenten zu erhöhen und Ausfallzeiten so gering wie möglich zu halten, sollten zudem alle Komponenten des Reglers und die Prozessmedien kompatibel sein. Ein natürlicher Verschleiß von Gummi- und Elastomerkomponenten ist nie auszuschließen, doch bestimmte Prozessmedien begünstigen Verschleiß und ein verfrühtes Versagen der Regler. Lernen Sie mehr über die chemische Beständigkeit von Elastomerdichtungen und anderen Reglerkomponenten und nehmen Sie an unseren Schulungen zum Thema Materialwissenschaften teil.

Mit umfassendem Wissen über die verschiedenen Arten von Reglern und ihre Funktionsweise sind Sie besser gerüstet, eine fundierte Entscheidung zu treffen. Ihr Regler-Lieferant sollte in der Lage sein, Sie über verschiedene Größen, Druck- und Durchflussanforderungen, Temperaturspannen und die richtige Art der Druckregulierung, abgestimmt auf Ihre Systemanforderungen, zu informieren. Beginnen Sie Ihren Auswahlprozess, indem Sie unterschiedliche Regler in verschiedenen Anwendungen mithilfe unseres Regulator Flow Curve Generators vergleichen. Lassen Sie sich anschließend von einem lokalen Experten auf dem Gebiet der Druckregulierung unterstützen.

Die speziellen Anforderungen Ihres Systems gehen jedoch weit über das hinaus, was dieser Artikel Ihnen an Informationen bietet. Schulungen können Fluidsystem-Betreibern dabei helfen, noch genauer zu verstehen, wie die richtigen Regler die Sicherheit des Systems verbessern und gleichzeitig dessen Effizienz erhöhen.

Zusätzlich dazu sollte Ihr Lieferant in der Lage sein, Sie bei der richtigen Wahl zu unterstützen und Ihre Systemanforderungen zu verstehen. Unsere erfahrenen Experten bieten Ihnen genau diese Unterstützung und greifen hierbei auf umfassendes Know-how und Fachwissen zurück, um Ihnen die bestmögliche Lösung für Ihr System zu bieten. Wenn Sie daran interessiert sind, die Leistung Ihrer Regler zu verbessern, kontaktieren Sie unsere Experten für Druckregulierung.

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