Как выбрать регулятор

Как выбрать регулятор, подходящий для вашей жидкостной или газовой системы

Воутер Пронк (Wouter Pronk), старший инженер технического отдела Swagelok

Регуляторы давления играют важную роль во многих промышленных жидкостных, газовых и контрольно-измерительных системах, помогая поддерживать или регулировать желаемое давление и расход в ответ на изменения в системе. Для безопасной и надлежащей работы системы важно выбрать подходящий регулятор, поскольку неправильный выбор может привести к неэффективной работе, ухудшению эксплуатационных характеристик, частому возникновению проблем и потенциальным угрозам безопасности.

Чтобы понять, как выбрать подходящий регулятор, нужно знать, какие бывают типы регуляторов, как они работают и как их применять в соответствии с требованиями вашей системы. Далее вы узнаете о регуляторах давления, принципах их работы и о том, как выбрать оптимальный вариант для вашей системы.

Что представляет собой регулятор давления?

Говоря простыми словами, регулятор давления — это механическое устройство, предназначенное для регулирования давления на входе или на выходе в ответ на изменения в системе. К таким изменениям относятся колебания расхода, давления, температуры или другие факторы, которые могут присутствовать во время нормальной работы системы. Назначение регулятора — поддерживать желаемое давление в системе. Помните, что регуляторы отличаются от клапанов, которые управляют расходом в системе и не являются саморегулируемыми. Регуляторы управляют давлением, а не расходом, и являются саморегулируемыми.

Типы регуляторов

Есть два основных типа регуляторов: редукторы давления и регуляторы обратного давления.

• Редукторы давления определяют выходное давление и регулируют давление после регулятора.
• Регуляторы обратного давления определяют входное давление и регулируют давление перед регулятором

Выбор оптимального регулятора зависит от требований вашей системы. Например, если нужно снизить давление от источника высокого давления, прежде чем рабочая среда достигнет основной системы, подойдет редуктор давления. Регуляторы обратного давления, напротив, помогают контролировать и поддерживать давление на входе путем сброса избыточного давления, если условия в системе приводят к его чрезмерному повышению. При использовании в подходящей ситуации регуляторы каждого типа помогут вам поддерживать желаемое давление во всей системе.

Принцип работы регулятора

Регуляторы давления включают в себя три важных компонента, помогающих регулировать давление.

• Регулирующий элемент, в том числе седло и золотник. Седло помогает ограничить давление и предотвращает утечку среды на противоположную сторону регулятора при перекрытии потока. В сочетании с седлом золотник обеспечивает герметичность при движении среды в системе.
• Чувствительный элемент, как правило, представляет собой мембрану или поршень. Чувствительный элемент позволяет золотнику подниматься и опускаться, регулируя давление на входе или выходе.
• Нагрузочный элемент. Регуляторы могут быть подпружиненными или куполовидными в зависимости от области применения. Нагрузочный элемент прилагает к верхней части мембраны нисходящую уравновешивающую силу.

Вместе эти элементы обеспечивают требуемое регулирование давления. Поршень или мембрана определяет давление на входе и выходе. Затем чувствительный элемент пытается уравновесить заданную силу, приложенную со стороны нагрузочного элемента, которая регулируется пользователем с помощью рукоятки или другого поворотного механизма. Чувствительный элемент позволяет золотнику открываться или закрываться. Вместе эти элементы поддерживают баланс и обеспечивают достижение заданного давления. В случае изменения одной из сил другая сила также должна измениться для восстановления баланса.

В редукторах давления должны уравновешиваться четыре разные силы, как показано на рисунке 1. Это сила нагрузки (F1), сила сжатия пружины на входе (F2), сила давления на выходе (F3) и сила давления на входе (F4). Общая сила нагрузки должна быть равна сочетанию силы сжатия пружины на входе, силы давления на выходе и силы давления на входе.

Регуляторы обратного давления работают схожим образом. Они должны уравновешивать силу сжатия пружины (F1), силу давления на входе (F2) и силу давления на выходе (F3), как показано на рисунке 2. В данном случае сила сжатия пружины должна быть равна сочетанию силы давления на входе и силы давления на выходе.

Как правильно выбрать регулятор

Понимание принципа работы регулятора поможет вам подобрать регулятор с характеристиками, подходящими для вашей системы. Ниже перечислены самые важные характеристики.

Расход в системе

Установка регулятора надлежащего размера — это ключ к поддержанию требуемого уровня давления. Подходящий размер, как правило, зависит от расхода в вашей системе: регуляторы большого размера эффективны при высоком расходе, а регуляторы малого размера — при низком расходе. Размеры компонентов регулятора также важны. Например, большая мембрана или поршень лучше подходит для систем с пониженным давлением. Размеры всех компонентов должны соответствовать требованиям вашей системы.

Давление в системе

Поскольку основная функция регулятора — управление давлением в системе, важно убедиться, что выбранный вами регулятор имеет надлежащее максимальное, минимальное и рабочее давление. Диапазон регулирования давления, как правило, четко указан в технических характеристиках продукта, учитывая его важность для правильного выбора регулятора.

Температура в системе

Температура в промышленных системах может различаться, и вы должны быть уверены, что выбранный вами регулятор может выдержать предполагаемые типовые условия эксплуатации. Следует учитывать факторы окружающей среды, а также температуру технологической среды и такие факторы, как эффект Джоуля–Томсона, который вызывает быстрое охлаждение в связи с падением давления.

Чувствительность системы

При определении оптимального режима регулирования следует учитывать чувствительность вашей системы. Как уже было сказано, большинство регуляторов имеют куполовидную или подпружиненную конструкцию. Подпружиненные регуляторы управляются оператором путем поворота внешней рукоятки, регулирующей силу сжатия пружины на чувствительном элементе. Куполовидные регуляторы, напротив, используют давление технологической среды внутри системы, чтобы обеспечить заданное давление на чувствительный элемент. Подпружиненные регуляторы более широко распространены и лучше знакомы операторам, но куполовидные регуляторы могут обеспечить более высокую точность регулирования давления в системах, где это требуется, в частности, в автоматизированных системах.

Среда системы

Совместимость материалов всех элементов вашего регулятора со средой системы имеет важное значение для продления срока службы компонентов и предотвращения простоев. Естественный износ резиновых и эластомерных компонентов неизбежен, но определенная среда системы может вызвать ускоренный износ и преждевременный отказ регулятора. Вы можете узнать больше о химической совместимости эластомерных уплотнений и других компонентов регулятора на наших учебных курсах по материаловедению.

Углубленное знание типов регуляторов давления и принципов их работы позволит вам лучше подготовиться к выбору регулятора. Поставщик регулятора должен предоставить вам информацию о размерах, требуемом давлении и расходе, диапазоне температур, а также правильном режиме регулирования для вашей системы. Для начала сравните разные регуляторы в разных системах с помощью нашего калькулятора для расчета параметров расхода регулятора, а затем обратитесь за дополнительной информацией к специалисту по регулированию давления в вашем регионе.

Однако в этом блоге описаны далеко не все требования вашей системы. Предлагаемые учебные курсы помогут специалистам по жидкостным и газовым системам лучше понять, как подходящий регулятор может повысить уровень безопасности и эффективность работы.

Кроме того, поставщик регулятора должен помочь вам сделать правильный выбор, ознакомившись с требованиями вашей системы. Наши опытные специалисты помогут сделать правильный выбор для вашей системы, основываясь на обширных практических знаниях и поддержке технических специалистов. Если вы хотите оптимизировать характеристики регулятора, свяжитесь с нашей командой специалистов по регулированию давления, чтобы обсудить этот вопрос.

Обсудить выбор регулятора со специалистами Swagelok