رگلاتورفشار چیست؟
رگولاتور فشار در بسیاری از کاربردهای رایج خانگی و صنعتی استفاده می شوند.
به عنوان مثال، رگلاتورهای فشار در کوره های گاز برای تنظیم پروپان، در کوره های گرمایش خانگی برای تنظیم گازهای طبیعی، در تجهیزات پزشکی و دندانپزشکی برای تنظیم اکسیژن و گازهای بیهوشی، در سیستم های اتوماسیون پنوماتیک برای تنظیم هوای فشرده، در موتورها برای تنظیم سوخت و در پیل های سوختی برای تنظیم هیدروژن کاربرد دارد.
کاربردهای متعددی برای رگلاتورها وجود دارد، اما در هر یک از آنها، تنظیم کننده فشار همان عملکرد را ارائه می دهد.
هنگام انتخاب یک تنظیم کننده فشار باید عوامل زیادی را در نظر گرفت. عواملی مانند:
- محدوده فشار عملیاتی برای ورودی و خروجی
- جریان مورد نیاز، سیال (سیال شامل گاز، مایع)
- محدوده دمای عملیاتی مورد انتظار
- انتخاب مواد برای اجزای تنظیم کننده از جمله مهر و موم و همچنین به عنوان محدودیت های اندازه و وزن.
مواد مورد استفاده در رگولاتورهای فشار
طیف گسترده ای از مواد برای مدیریت سیالات مختلف و محیط های عملیاتی موجود است.
مواد تشکیل دهنده متداول تنظیم کننده شامل : برنج، پلاستیک و آلومینیوم است.
انواع مختلفی از فولاد ضد زنگ (مانند ۳۰۳، ۳۰۴ و ۳۱۶) نیز موجود است.
فنرهای مورد استفاده در داخل رگلاتور معمولاً از سیم موزیک (فولاد کربن) یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند.
برنج برای اکثر کاربردهای رایج مناسب است و معمولاً مقرون به صرفه است.
از آلومینیوم اغلب زمانی استفاده می شود که وزن زیادو قابل توجه باشد.
متریال پلاستیک را زمانی استفاده می کنیم که که هزینه پایین در اولین اولیت ما قرار گرفته باشد.
فولادهای ضد زنگ اغلب برای استفاده با سیالات خورنده و استفاده در محیط های خورنده، زمانی که تمیزی سیال در اولیت است یا زمانی که دمای عملیاتی بالا باشد، انتخاب می شوند.
انتخاب متریال مناسب و سازگار با سیال و محدوده عملیاتی در رگلاتور های فشار بسیار حائز اهمیت است.
سیال های قابل استفاده (گاز، مایع، سمی یا قابل اشتعال)
قبل از تعیین بهترین مواد برای کاربرد شما، باید خواص شیمیایی سیال در نظر گرفته شود.
هر سیال ویژگی های منحصر به فرد خود را دارد، بنابراین باید دقت کرد که بدنه و مواد آب بندی مناسبی که در تماس با سیال قرار می گیرند درست انتخاب شود.
قطعات تنظیم کننده در تماس با سیال به عنوان اجزای “خیس” شناخته می شوند.
همچنین مهم است که مشخص شود مایع قابل اشتعال، سمی، انفجاری یا خطرناک است.
یک رگولاتور غیر تسکین دهنده برای استفاده در سیال هایی همچون گازهای خطرناک، انفجاری یا گران ترجیح داده می شود زیرا این کاهنده، فشار بیش از حد پایین دست را به جو تخلیه نمی کند.
بر خلاف یک تنظیم کننده غیر تسکین دهنده، یک تنظیم کننده تسکین دهنده (که به عنوان خود تسکین دهنده نیز شناخته می شود) برای تخلیه فشار اضافی پایین دست به جو طراحی شده است.
به طور معمول یک سوراخ دریچه ای در کنار بدنه تنظیم کننده برای این منظور وجود دارد.
در برخی از طرح‌های خاص، می‌توان دریچه هواکش را رزوه‌ای کرد و هرگونه فشار اضافی را می‌توان از بدنه رگلاتور از طریق لوله خارج کرد و در یک منطقه امن تخلیه کرد.
اگر این نوع طراحی انتخاب شود، مایع اضافی باید به طور مناسب و مطابق با تمام مقررات ایمنی تخلیه شود.
درجه حرارت در رگلاتور های فشار
مواد انتخاب شده برای تنظیم کننده فشار نه تنها باید با سیال سازگار باشند، بلکه باید بتوانند در دمای عملیاتی مورد انتظار به درستی عمل کنند.
دمای عملیاتی ممکن است بر ظرفیت جریان و یا نرخ فنر در کاربردهای شدید تأثیر بگذارد.
فشارعملیاتی در رگلاتور ها
فشار ورودی و خروجی فاکتورهای مهمی هستند که باید قبل از انتخاب بهترین رگلاتور در نظر گرفته شوند.
سوالات مهمی که باید به آنها پاسخ داد عبارتند از:
محدوده نوسان فشار ورودی چقدر است؟
فشار خروجی مورد نیاز چقدر است؟
تغییر فشار خروجی مجاز چقدر است؟
الزامات جریان در رگلاتور فشار
سوالات مهم در الزامات جریان که باید جواب آنهارا قبل از انتخاب انتخاب رگلاتور بدانید:
حداکثر دبی مورد نیاز برنامه چقدر است؟
میزان جریان چقدر متفاوت است؟
الزامات حمل و نقل نیز یک ملاحظه مهم است.
اندازه و وزن
در بسیاری از کاربردهای فناوری پیشرفته فضا محدود است و ابعاد و وزن دستگاه یک عامل با اهمیت است.
انتخاب مواد، به ویژه اجزای بدنه تنظیم کننده، بر وزن تأثیر می گذارد.
همچنین اندازه پورت (رشته)، سبک‌های تنظیم و گزینه‌های نصب را به دقت در نظر بگیرید زیرا این موارد بر اندازه و وزن تأثیر می‌گذارند.
عملکرد رگلاتورهای فشار در عملیات
- یک تنظیم کننده فشار از سه عنصر کاربردی تشکیل شده است
- یک عنصر کاهنده یا محدود کننده فشارکه اغلب یک دریچه پاپت فنری است.
- یک عنصر حس کننده که معمولا یک دیافراگم یا پیستون.
- عنصر نیروی محرک که اکثرا فنر است.
در حین کار، نیروی مرجع تولید شده توسط فنر، دریچه را باز می کند.
دهانه شیر به عنصر حسگر فشار وارد می کند که به نوبه خود شیر را می بندد تا زمانی که به اندازه کافی باز شود تا فشار تنظیم شده حفظ شود.
عنصر کاهنده یا محدود کننده فشار poppet
معمولاً رگولاتورها از یک شیر “poppet” با فنر به عنوان یک عنصر محدود کننده استفاده می کنند.
پاپپت شامل یک مهر و موم الاستومری یا در برخی از طرح های فشار بالا یک مهر و موم ترموپلاستیک است که برای ساختن مهر و موم روی نشیمنگاه سوپاپ طراحی شده است.
هنگامی که نیروی فنر مهر و موم را از نشیمنگاه سوپاپ دور می کند، سیال اجازه می دهد تا از ورودی رگولاتور به خروجی جریان یابد.
با افزایش فشار خروجی، نیروی تولید شده توسط عنصر حسگر در برابر نیروی فنر مقاومت می کند و دریچه بسته می شود.
این دو نیرو در نقطه تنظیم فشار تنظیم کننده به یک نقطه تعادل می رسند. هنگامی که فشار پایین دست از نقطه تنظیم پایین می‌آید، فنر پاپپت را از صندلی سوپاپ دور می‌کند و سیال اضافی اجازه می‌دهد تا زمانی که تعادل نیرو برقرار شود، از ورودی به خروجی جریان یابد.
عنصر حسگر پیستون یا دیافراگم
طرح‌های سبک پیستونی اغلب زمانی استفاده می‌شوند که فشار خروجی بالاتری مورد نیاز است.
زمانی که ناهمواری یک نگرانی است یا زمانی که فشار خروجی لازم نیست تا حد تحمل محدود نگه داشته شود.
طرح های پیستون در مقایسه با طرح های دیافراگمی، به دلیل اصطکاک بین مهر و موم پیستون و بدنه تنظیم کننده، کند هستند.
در کاربردهای فشار کم، یا زمانی که دقت بالا مورد نیاز است، استفاده از دیافراگم ترجیح داده می شود.
تنظیم کننده های دیافراگم از یک عنصر نازک دیسکی شکل استفاده می کنند که برای حس کردن تغییرات فشار استفاده می شود.
آنها معمولاً از یک الاستومر ساخته می شوند، با این حال، فلز پیچیده نازک در کاربردهای خاص استفاده می شود.
دیافراگم ها اساسا اصطکاک موجود در طرح های سبک پیستونی را از بین می برند.
علاوه بر این، برای یک اندازه تنظیم کننده خاص، اغلب می توان ناحیه حسگر بیشتری را با طراحی دیافراگم نسبت به آنچه که در صورت استفاده از طرح سبک پیستونی امکان پذیر بود، فراهم کرد.
عنصر نیروی مرجع یا فنر
عنصر نیروی محرک که اکثرا فنر است.
این فنر به عنصر حسگر نیرو وارد می کند و برای باز کردن دریچه کاربرد دارد.
اکثر رگلاتورها با تنظیمی طراحی شده اند که به کاربر اجازه می دهد با تغییر نیروی اعمال شده توسط فنر مرجع، نقطه تنظیم فشار خروجی را تنظیم کند.
دقت و ظرفیت تنظیم کننده
دقت تنظیم کننده فشار با نمودار فشار خروجی در مقابل دبی تعیین می شود.
نمودار حاصل افت فشار خروجی را با افزایش دبی نشان می دهد.
این پدیده به افتادگی معروف است. دقت تنظیم کننده فشار به این صورت تعریف می شود که دستگاه در محدوده ای از جریان ها چقدر افت می کند.
افتادگی کمتر برابر با دقت بیشتر است. منحنی های فشار در مقابل جریان ارائه شده در نمودار “نقشه عملیاتی رگولاتور فشار مستقیم”، ظرفیت تنظیم کننده مفید رگولاتور را نشان می دهد.
هنگام انتخاب یک رگولاتورفشار، مهندسان باید منحنی‌های فشار در مقابل جریان را بررسی کنند تا اطمینان حاصل شود که تنظیم‌کننده می‌تواند الزامات عملکرد لازم برای کاربرد پیشنهادی را برآورده کند.
در موارد زیر به نکات مهم رگلاتور فشار می پردازیم
تعریف Droop
اصطلاح “افتادگی” برای توصیف افت فشار خروجی، زیر نقطه تنظیم اولیه، با افزایش جریان استفاده می شود.
افتادگی همچنین می تواند به دلیل تغییرات قابل توجه در فشار ورودی (از مقدار زمانی که خروجی رگولاتور تنظیم شده است) ایجاد می شود.
و با افزایش فشار ورودی از تنظیم اولیه، فشار خروجی کاهش می یابد.
برعکس، با کاهش فشار ورودی، فشار خروجی افزایش می یابد. همانطور که در نمودار “نقشه عملکرد مستقیم تنظیم کننده فشار” مشاهده می شود، این اثر برای کاربر مهم است زیرا ظرفیت تنظیم کننده مفید یک رگولاتور را نشان می دهد.
اندازه روزنه
افزایش دهانه شیر می تواند ظرفیت جریان رگولاتور را افزایش دهد.
این ممکن است مفید باشد اگر طرح شما بتواند تنظیم کننده بزرگتری را در خود جای دهد، اما مراقب باشید که اندازه روزنه را بیش از حد تنظیم نکنید.
یک رگولاتور با یک شیر بزرگ، برای شرایط مورد نظر، حساسیت بیشتری نسبت به فشارهای ورودی نوسان دارد و ممکن است باعث افتادگی بیش از حد شود.
فشار قفل کردن
فشار قفل، فشار بالاتر از نقطه تنظیم است که برای بسته شدن کامل شیر تنظیم کننده و اطمینان از عدم وجود جریان لازم است.
هیسترزیس
هیسترزیس می تواند در سیستم های مکانیکی مانند تنظیم کننده های فشار به دلیل نیروهای اصطکاک ناشی از فنرها و آب بندی ها رخ دهد.
به نمودار نگاهی بیندازید متوجه خواهید شد، برای یک نرخ جریان معین، فشار خروجی با کاهش جریان بیشتر از افزایش جریان خواهد بود.
تنظیم کننده تک مرحله ای
رگولاتورهای تک مرحله ای یک انتخاب عالی برای کاهش نسبتاً کوچک فشار هستند.
به عنوان مثال، کمپرسورهای هوای مورد استفاده در اکثر کارخانه ها حداکثر فشار را در محدوده ۱۰۰ تا ۱۵۰ psi ایجاد می کنند.
این فشار از طریق کارخانه لوله تولید می شود، اما اغلب با یک رگولاتور تک مرحله ای به فشارهای کمتر (۱۰ psi، ۵۰ psi، ۸۰ psi و غیره) کاهش می یابد.
تا ماشین آلات خودکار، ایستگاه های آزمایش، ماشین ابزار، تجهیزات تست نشت، محرک های خطی، و دستگاه های دیگر رگولاتورهای فشار تک مرحله ای معمولاً با نوسانات زیاد در فشار ورودی و/یا نرخ جریان خوب عمل نمی کنند.
تنظیم کننده دو مرحله ای
یک تنظیم کننده فشار دو مرحله ای برای کاربردهایی با تغییرات زیاد در نرخ جریان، نوسانات قابل توجه در فشار ورودی، یا کاهش فشار ورودی مانند گازی که از مخزن ذخیره سازی کوچک یا سیلندر گاز تامین می شود، ایده آل است.
در اکثر رگولاتورها، رگولاتور تک مرحله ای، به جز آنهایی که از طراحی جبران فشار استفاده می کنند، افت زیاد فشار ورودی باعث افزایش جزئی فشار خروجی می شود.
این به این دلیل اتفاق می افتد که نیروهای وارد بر شیر به دلیل افت زیاد فشار از زمانی که فشار خروجی در ابتدا تنظیم شده بود تغییر می کند.
در طراحی دو مرحله ای، مرحله دوم تحت این تغییرات بزرگ در فشار ورودی قرار نمی گیرد، فقط تغییر جزئی نسبت به خروجی مرحله اول ایجاد می کند. این آرایش منجر به یک فشار خروجی پایدار از مرحله دوم با وجود تغییرات قابل توجه فشار وارد شده به مرحله اول می شود.
تنظیم کننده سه مرحله ای
یک رگولاتور سه مرحله‌ای فشار خروجی پایداری مشابه یک رگولاتور دو مرحله‌ای را فراهم می‌کند اما با توانایی اضافی برای کنترل حداکثر فشار ورودی به میزان قابل توجهی بالاتر را داراست.
به عنوان مثال می‌توان به ابزارهای تحلیلی قابل حمل، سلول‌های سوختی هیدروژنی، پهپادها و دستگاه‌های پزشکی مجهز به گاز فشار بالا که از یک کارتریج گاز یا سیلندر ذخیره می‌شود، اشاره کرد.
حالا که موارد مهم در انتخاب رگلاتور را بررسی کردیم. در ادامه به بررسی نصب و تنظیم رگلاتور فشار می پردازیم:
اکثر سازندگان نصب فیلتر در بالادست رگولاتور را توصیه می کنند (برخی رگلاتورها دارای فیلتر داخلی هستند) تا از آلودگی و آلودگی نشیمنگاه سوپاپ جلوگیری شود.
در صورتی که نشیمنگاه سوپاپ به خاک یا مواد خارجی آلوده شده باشد، عملکرد رگولاتور بدون فیلتر می تواند منجر به نشتی به درگاه خروجی شود.
گازهای تنظیم شده باید عاری از روغن ها، گریس ها و سایر آلاینده هایی باشند که می توانند اجزای شیر را آلوده یا آسیب ببینند یا به مهر و موم های تنظیم کننده حمله کنند.
بسیاری از کاربران نمی‌دانند که گازهای عرضه شده در سیلندرها و کارتریج‌های گاز کوچک می‌توانند حاوی آثاری از روغن‌های حاصل از فرآیند تولید باشند.
وجود روغن در گاز اغلب برای کاربر آشکار نیست و بنابراین این موضوع باید قبل از انتخاب مواد مهر و موم برای تنظیم کننده خود با تامین کننده گاز شما در میان گذاشته شود.
علاوه بر این، گازها باید عاری از رطوبت بیش از حد باشند. در کاربردهای با سرعت جریان بالا، در صورت وجود رطوبت، یخ زدن رگولاتور ممکن است رخ دهد.
اگر تنظیم کننده فشار با اکسیژن استفاده می شود، توجه داشته باشید که آن اکسیژن برای طراحی ایمن سیستم به دانش تخصصی نیاز دارد
. روان کننده های سازگار با اکسیژن باید مشخص شوند و تمیز کردن اضافی، برای حذف آثار روغن های برش مبتنی بر نفت، معمولا مشخص می شود.
اطمینان حاصل کنید که به تامین کننده خود اطلاع دهید که قصد دارید در چه کاربردی برا مثال در یک برنامه اکسژن از رگولاتورها استفاده کنید .
رگولاتورها را به منبع تغذیه با حداکثر فشار بیشتر از فشار نامی ورودی رگولاتور وصل نکنید.
تنظیم کننده های فشار برای استفاده به عنوان دستگاه خاموش کننده در نظر گرفته نشده اند.
هنگامی که رگولاتور استفاده نمی شود، فشار تغذیه باید خاموش شود.
نصب و راه اندازی رگلاتور های فشار
مرحله ۱
با اتصال منبع فشار به درگاه ورودی و خط فشار تنظیم شده به درگاه خروجی شروع کنید.
اگر درگاه‌ها علامت‌گذاری نشده‌اند، برای جلوگیری از اتصالات نادرست، با سازنده تماس بگیرید.
در برخی از طرح ها، اگر فشار تغذیه به اشتباه به درگاه خروجی وارد شود، ممکن است به اجزای داخلی آسیب وارد شود.
مرحله ۲
قبل از روشن کردن فشار تغذیه به رگولاتور، دکمه کنترل تنظیم را خاموش کنید تا جریان از طریق رگولاتور محدود شود.
به تدریج فشار منبع را روشن کنید تا با هجوم ناگهانی مایع تحت فشار به تنظیم کننده شوک وارد نشود.
نکته: از چرخاندن پیچ تنظیم تا انتها به داخل رگلاتور خودداری کنید زیرا در برخی از طرح های رگلاتور فشار کامل منبع تغذیه به درگاه خروجی وارد می شود.
مرحله ۳
تنظیم کننده فشار را روی فشار خروجی دلخواه تنظیم کنید.
اگر رگولاتور تسکین ندهد، تنظیم فشار خروجی در صورت جریان یافتن سیال به جای “بن بست” (بدون جریان) آسان تر خواهد بود.
اگر فشار خروجی اندازه گیری شده از فشار خروجی مورد نظر بیشتر شد، سیال را از سمت پایین دست رگلاتور تخلیه کنید و با چرخاندن دکمه تنظیم فشار خروجی را کاهش دهید.
هرگز مایع را با شل کردن اتصالات تخلیه نکنید، زیرا ممکن است صدمه ببیند.
با یک رگولاتور سبک تسکین دهنده، فشار اضافی به طور خودکار از سمت پایین دست رگولاتور به اتمسفر تخلیه می شود زمانی که دستگیره برای پایین آوردن تنظیمات خروجی چرخانده می شود.
به همین دلیل از تنظیم کننده های سبک تسکین دهنده با مایعات قابل اشتعال یا خطرناک استفاده نکنید.
مطمئن شوید که مایع اضافی به طور ایمن و مطابق با تمام مقررات محلی، ایالتی تخلیه شود.
مرحله ۴
برای به دست آوردن فشار خروجی مورد نظر، تنظیمات نهایی را با افزایش آهسته فشار از زیر نقطه تنظیم مورد نظر انجام دهید.
اگر هنگام تنظیم، رگلاتور فشار از نقطه تنظیم فراتر رفتید، فشار تنظیم شده را به نقطه ای کمتر از نقطه تنظیم شده برگردانید. سپس دوباره به تدریج فشار را تا نقطه تنظیم مورد نظر افزایش دهید.
مرحله ۵
فشار منبع را چندین بار روشن و خاموش کنید و فشار خروجی را زیر نظر بگیرید تا اطمینان حاصل کنید که تنظیم کننده به طور مداوم به نقطه تنظیم باز می گردد.
علاوه بر این، فشار خروجی نیز باید روشن و خاموش شود تا اطمینان حاصل شود که تنظیم کننده فشار به نقطه تنظیم مورد نظر باز می گردد.
اگر فشار خروجی به تنظیمات دلخواه برنگردد، ترتیب تنظیم فشار را تکرار کنید.
شهباز صنعت تولید و تامین کننده انواع رگلاتور، رگلاتور سامسون و…است.
همچنین شما می توانید انواع کنترل ولو سامسون، شیرپنوماتیک سامسون، شیر سه راهه سامسون ، شیر فشار شکن سامسون، شیر ترموستاتیک سامسون ، ترانسمیتر فشار، فشار سنج، پرشر گیج ، تله بخار اسپیراکس سارکو را از ما تهیه نمایید.