کاهنده فشار / Regulator

رگولاتور فشار ( Pressure Regulator ) نقش مهمی در سیالات صنعتی و ابزار دقیق ایفا میکند و در پاسخ به تغییرات سیستم به حفظ و کنترل سیال کمک می نماید.

با توجه به اهمیت رگولاتور ها در سیستم انتخاب مناسب و ایمن بسیار حائز اهمیت میباشد و در صورت انتخاب اشتباه ناکارآمدی ، ضعف در کنترل سیال ، نیاز به عیب یابی مکرر و در نتیجه خطرات ایمنی ناشی از این انتخاب را به همراه خواهد داشت.

لازمه انتخاب یک رگولاتور فشار مناسب درک و شناخت کامل از نحوه کارکرد و نحوه استفاده در سیستم مد نظر میباشد ، که در ادامه به این موارد خواهیم پرداخت.

رگولاتور فشار ( Pressure Regulator ) چیست؟

به زبان ساده ، تنظیم کننده فشار یک دستگاه مکانیکی هست که وظیفه تعدیل و کنترل فشار بالا دست و پایین دست را در پاسخ به تغییرات سیستم دارند .

تغییرات سیستم میتواند ناشی از نوسان جریان ، فشار ، دما و عوال دیگر در طول عملکرد منظم سیستم باشد ؛ رگولاتورها با قرار گرفتن در این شرایط وظیفه حفظ فشار  سیستم را برعهده دارند.

انواع رگولاتور

به طور کلی تعدیل کننده های فشار به دو دسته 

  1. Pressure Reducing Regulator
  2. Back Pressure Regulator

گروه بندی میگردند و در ادامه به تشریح هر یک خواهیم پرداخت.

  • Pressure Reducing Regulator ( رگولاتور کاهنده فشار )

در این سری رگولاتورها ، فشار سیستم یا فرآیند به وسیله سنجش فشار خروجی رگولاتور ( Outlet ) و کنترل فشار پایین دست ( Downstream Pressure )  ، فشار به فرآیند را کنترل نمایند.

  • Back Pressure Regulator ( رگولاتور های فشار برگشتی ) 

با سنجش فشار ورودی ( Inlet Pressure ) به رگولاتور و کنترل فشار بالادست ( Upstream Pressure ) ، فشار به فرآیند را کنترل مینمایند.

اما بهترین انتخاب ما کدام مدل باید باشد؟ پاسخ به این پرسش در نحوه کارکرد و آنچه سیستم ما نیاز دارد نهفته است.

به عنوان مثال ، اگر سیال قبل از رسیدن به فرآیند نیاز به کاهش فشار سیالی که از منبع پرفشار تغذیه میکند، داشته باشد باید از یک رگولاتور کاهنده فشار ( Pressure Reducing Regulator ) استفاده نماییم.

در مقابل ما جهت تثبیت فشار بالا دست و عدم تغییر آن از Back Pressure Regulator استفاده میکنیم.

به وسیله Back Pressure Regulator فشار اضافی سیستم تخلیه و فشار فرآیند به مقدار مد نظر تثبیت و کنترل میگردد.

نحوه کارکرد رگولاتورها 

بطور کلی ، رگولاتور فشار از سه جز اصلی تشکیل شده است.

  • جز کنترلی رگولاتور / Control Element

جز کنترلی رگولاتور ( Control Element ) که معمولا شامل Poppet و Seat می باشند.

سیت ( Seat ) به کنترل و ثبات فشار کمک میکند و از نشتی سیال به طرف مقابل رگولاتور هنگامی که مسیر جریان بسته شده است جلوگیری مینماید.

در کنار Seat ، پاپت ( Poppet ) وظیفه آببندی را در حالی که سیال در جریان هست را کامل میکند و در کنار یکدیگر از بروز نشتی جلوگیری به عمل می آورند.

  • المان Sensing 

المانی که وظیفه Sensing را برعهده دارد ، معمولا یک دیافراگم ( Diaphragm ) و یا پیستون ( Piston ) هستند.

بسته به Sensing انجام گرفته ، اجازه بالا و پایین رفتن Poppet و در نتیجه کنترل سیال ورودی و خروجی را میدهد.

  • المان Loading

بخش Loading ( بارگزاری ) که بسته به کاربرد رگولاتور دارای دو نوع مکانیزم شامل Spring Loaded و Dome loaded میباشد.

فشاری که این المان وارد می نماید ، معمولا بر بالای دیافراگم توسط این المان وارد میگردد.

المانهای فوق الذکر در کنار یگدیگر موجب تثبیت و رسیدن به نقطه فشار مورد نظر سیستم میگردند.

در ادامه باید گفت ، diaphragm و Piston فشار بالا دست یا ورودی ( Upstream Or Inlet ) و فشار پایین دست یا خروجی ( Downstream Or Inlet ) را Sense میکند .

سپس المان حسگر سعی بر حفظ تعادل نیروی تنظیم شده از بخش Loading که توسط کاربر و از طریق دسته و یا هر مکانیزم گردشی صورت پذیرفته ، میگردد.

المان Sensing ، به پاپت این امکان را میدهد که از روی Seat باز و بسته گردد. این عناصر برای حفظ تعادل و رسیدن به فشار تنظیم شده بایکدیگر عمل میکنند.

در صورتی که نیروی یکی از عناصر تغییر کند باید نیروی دیگر جهت حفظ تعادل سیستم دچار تغییر گردد و بالانس نیرو صورت بپذیرد.

بررسی نیروهای وارده به یک Pressure Reducing Regulator

بطور کلی در یکی رگولاتور کاهنده فشار جهت عملکرد ، باید چهار نیروی مختلف در تعادل قرار بگیرند.

تعادل  نیرو به گونه ایست که در صورت تغییر در یک نیرو باید مابقی نیروها دچار تغییر گردند.

همانگونه که در عکس زیر مشاهده میفرمایید ، نیروهای تاثیر گذار در عملکرد یک رگولاتور کاهنده فشار به شرح زیر میباشد.

  • F1: loading Force
  •  F2: Inlet Spring Force
  • F3: Outlet Pressure Force
  • F4: Inlet Pressure Force

 

      و اما Back Pressure Regulator ها با اینکه شباهت بسیاری دارند اما رابطه تعادل فشار کمی متفاوت هستند.  

    • F1: Spring Force
    •  F2: Inlet Pressure Force
    • F3: Outlet  Pressure Force

      حال پس از شناخت عملکرد و مکانیزم رگولاتورها ، میتوان بسته به نیاز بهترین گزینه را انتخاب نماییم ، شایان ذکر است ، چندین المان جهت این انتخاب وجود دارد و باید مورد بررسی قرار گیرند.

    • جریان سیستم / System Flow

    استفاده و نصب یک رگولاتور با سایز مناسب یک اصل اساسی در حفظ فشار مطلوب میباشد. به طور کلی جریان عبوری سیستم با سایز رگولاتور رابطه مستقیم دارند به گونه ای که رگولاتورهای بزرگتر وجریان بیشتر و رگولاتورهای کوچکتر جریان کمتر تامین میکنند.

    اندازه اجزای کنترل کننده رگولاتور در عبور جریان حائز اهمیت میباشد ؛ به عنوان مثال ، در سیستمهای کم فشار با پیستون و یا دیافراگم بزرگتر جریان بیشتر و موثری را فراهم می آورد.

    در نتیجه باید تمام اجزای یک رگولاتور بر حسب نیاز سیستم اندازه های مناسبی داشته باشند ، تا بالاترین پرفورمنس را بنوان از آنها دریافت نمود.

    فشار سیستم / System Pressure

    یکی از مهمترین المانهای یک رگولاتور رنج فشار آن میباشد، به نحوی که بازه کمترین و بیشتری فشار ورودی و خروجی به آن در گستره فشار مورد تقاضای سیستم و سرویس باشند.

    فشار ورود و خروج معمولا بر روی رگولاتورها توسط تولید کننده مارک میگردند که بدین ترتیب بسیار ساده میتوان به این اطلاعات دست پیدا نمود.

    دمای سیستم / System Temprature

    فرآیندهای صنعتی میتواند در دماهای مختلف صورت پذیرد. اما نکته مهم و قابل تامل این هستش که رگولاتور انتخابی ما قابلیت تحمل و سازگاری با حداقل و حداکثر دمای سیستم را داشته باشند.

    ضنکته حائز اهمیت و قابل توجه ؛ عوامل محیطی از قبیل دمای محیط ، دمای سیال و عواملی مانند اثر Joule-Thomson که در اثر آن با افت فشار سیستم ، سرد شدن سریع سیال صورت می پذیرد.

    حساسیت فرآیند / Process sensitivity

    حساسیت فرآیند سیستم در انتخاب بهترین نحوه عملکرد رگولاتور تاثیر گذار هستند.

    همانگونه که در بخش نحوه کارکرد رگولاتورها بیان شد، بیشتر رگولاتور ها دارای مکانیزم Spring Loaded یا Dome Loaded هستند.

    رگولاتورهای Spring Loaded معمولا توسط دسته قابل تنظیم آنها و توسط یک اپراتور کنترل و تغییرات را ایجاد مینمایند. مکانیزم به گونه ایست ، که با چرخش دسته نیروی فنر  دچار تغییرات و بسته به جهت گردش نیروی آن بیشتر و کمتر میگردد.

    حال نیروی متفاوتی از قبل بر روی Sensing Part ( دیافراگم یا پیستون ) اعمال مینماید و آنرا کنترل مینماید.

    Dome Loaded

    رگولاتورهای Dome Loaded دارای مکانیزم متفاوت هستند؛ از فشار سیال سیستم برای تامین فشار تنظیم شده روی Sensing-Part استفاده می کنند.

    Spring Loaded

    Spring Loaded Regulator ها مرسوم تر و معمولا برای اپراتورها آشنا هستند ، اما Dome Loaded Regulator ها میتوانند در سرویسهایی که نیاز به دقت بیشتر دارند و یا در کاربردهای خودکار ( Automated Applications ) مفید  واقع شوند.

    سیال در پروسه / System Media

    سازگاری متریال قطعات تشکیل دهند رگولاتور و سیال در پروسه در طول عمر و جلوگیری از خرابی آن مهم میباشد. برخی از خرابیها به طور طبیعی در اجزای رگولاتور با متریال لاستیکی و الاستومری صورت میگیرد.

    برخی از سیالات با درجه خوردگی بیشتر ممکن است موجب تسریع در این خرابی میگردند.

    برای رفع این مشکل باید رگولاتوری را انتخاب نماییم ، که سازگاری بیشتری با آببندهای الاستومری ( elastomer Seal ) و دیگر بخشهای داخلی به ویژه قطعات در تماس باسیال ( Wet Part ) داشته باشند.

      تامین کننده رگولاتور باید بتواند اطلاعات اندازه ، فشار و جریان مورد نیاز، محدوده دما و حالت صحیح کنترل را برای نیازهای سیستم به شما ارائه دهد و ما در مجموعه مرکز استیل به کمک تیم مهندسی خود سعی بر به روزآوری اطلاعات و مشاوره با مشتریان خود را داریم.

    برخی از برندهای تولید کننده این محصول به شرح زیر میباشند

     

    • جهت دسترسی به اطلاعات محصولات به صفحه کاتالوگ ها مراجعه فرمایید.
    • جهت استعلام قیمت با ما در تماس باشید.
    • برای دسترسی به محصولات به فروشگاه اینترنتی مراجعه بفرمایید
    • دسترسی به مقالات و ویدئو های بیشتر به بخش مقالات مراجعه بفرمایید.