Regulator de presiune

butelii de oxigen și gaz MAPP cu regulatoare de presiune în două trepte

diagrama schematică a regulatorului de reducere a presiunii (a) și a regulatorului de contrapresiune (b). Diagramele superioare arată starea normală a supapelor, care este în mod normal deschisă pentru reductoarele de presiune și închisă în mod normal pentru supapele de contrapresiune.

• 1. Șurub de reglare a presiunii
• 2. Primăvară
• 3. Actuator
• 4. Orificiu de admisie (presiune înaltă)
• 5. Orificiu de evacuare(presiune joasă)
• 6. Corpul supapei
• 7. Coroana și scaunul supapei

Simboluri diagramă pentru reducerea presiunii și regulatoare de contrapresiune. Diferența conceptuală este în principal în ce parte este luată feedback-ul.

un regulator de presiune este o supapă care controlează presiunea unui fluid sau gaz la o valoare dorită, folosind feedback negativ de la presiunea controlată. Regulatoarele sunt utilizate pentru gaze și lichide și pot fi un dispozitiv integral cu o reglare a presiunii, un restrictor și un senzor toate într-un singur corp sau constau dintr-un senzor de presiune separat, controler și supapă de debit.

se găsesc două tipuri: regulatorul de reducere a presiunii și regulatorul de contrapresiune.

• un regulator de reducere a presiunii este o supapă de control care reduce presiunea de intrare a unui fluid sau gaz la o valoare dorită la ieșirea sa. Este o supapă normal deschisă și este instalată în amonte de echipamentele sensibile la presiune.
• un regulator de contrapresiune, supapă de contrapresiune, supapă de susținere a presiunii sau regulator de susținere a presiunii este o supapă de control care menține presiunea setată la partea de intrare prin deschidere pentru a permite curgerea atunci când presiunea de intrare depășește valoarea setată. Diferă de o supapă de suprapresiune prin faptul că supapa de suprapresiune este destinată să se deschidă numai atunci când presiunea conținută este excesivă și nu este necesară menținerea constantă a presiunii în amonte. Acestea diferă de regulatoarele de reducere a presiunii prin faptul că regulatorul de reducere a presiunii controlează presiunea din aval și este insensibil la presiunea din amonte. Este o supapă normal închisă care poate fi instalată în paralel cu echipamentul sensibil sau după echipamentul sensibil pentru a asigura o obstrucție a fluxului și, prin urmare, pentru a menține presiunea în amonte.

ambele tipuri de regulator folosesc feedback-ul presiunii reglate ca intrare la mecanismul de control și sunt acționate în mod obișnuit de o diafragmă sau un piston încărcat cu arc care reacționează la modificările presiunii de feedback pentru a controla deschiderea supapei și, în ambele cazuri, supapa trebuie deschisă suficient pentru a menține presiunea reglată setată. Mecanismul real poate fi foarte similar din toate punctele de vedere, cu excepția amplasării robinetului de presiune de reacție. Ca și în alte mecanisme de control al feedback-ului, nivelul de amortizare este important pentru a obține un echilibru între răspunsul rapid la o schimbare a presiunii măsurate și stabilitatea ieșirii. Amortizarea insuficientă poate duce la oscilația de vânătoare a presiunii controlate, în timp ce frecarea excesivă a pieselor în mișcare poate provoca Histerezis.

regulator de reducere a presiunii

funcționare

funcția principală a unui regulator de reducere a presiunii este de a potrivi fluxul de gaz prin regulator cu cererea de gaz plasată pe acesta, menținând în același timp o presiune de ieșire suficient de constantă. Dacă debitul de sarcină scade, atunci debitul regulatorului trebuie să scadă și el. Dacă debitul de sarcină crește, atunci debitul regulatorului trebuie să crească pentru a împiedica scăderea presiunii controlate din cauza lipsei de gaz în sistemul de presiune. Este de dorit ca presiunea controlată să nu varieze foarte mult de la punctul de setare pentru o gamă largă de debite, dar este de asemenea de dorit ca debitul prin regulator să fie stabil și presiunea reglată să nu fie supusă unei oscilații excesive.

un regulator de presiune include un element de restricționare, un element de încărcare și un element de măsurare:

• elementul de restricționare este o supapă care poate oferi o restricție variabilă a debitului, cum ar fi o supapă glob, supapă fluture, supapă poppet etc.
• elementul de încărcare este o parte care poate aplica forța necesară elementului de restricționare. Această încărcare poate fi asigurată de o greutate, un arc, un actuator cu piston sau un actuator cu diafragmă în combinație cu un arc.
• elementul de măsurare funcționează pentru a determina când debitul de intrare este egal cu debitul de ieșire. Diafragma în sine este adesea folosită ca element de măsurare, poate servi ca element combinat.

în regulatorul cu o singură treaptă din imagine, un echilibru de forță este utilizat pe diafragmă pentru a controla o supapă de tip poppet pentru a regla presiunea. Fără presiune de intrare, Arcul de deasupra diafragmei îl împinge în jos pe supapa poppet, ținându-l deschis. Odată introdusă presiunea de intrare, poppetul deschis permite curgerea către diafragmă și presiunea din camera superioară crește, până când diafragma este împinsă în sus împotriva arcului, determinând poppetul să reducă debitul, oprind în cele din urmă creșterea suplimentară a presiunii. Prin reglarea șurubului superior, presiunea descendentă pe diafragmă poate fi mărită, necesitând mai multă presiune în camera superioară pentru a menține echilibrul. În acest fel, presiunea de ieșire a regulatorului este controlată.

F = ( P I − P O ) s + P O S + f {\displaystyle F=(P_{i}-p_{o})s+p_{o}s+f=(p_ {i}-p_{o}) s+p_{o} s+f}

F : forța arcului diafragmei {\displaystyle F: {\text {forța arcului diafragmei}}}

f : forța arcului poppet {\displaystyle f:{\text{ forța arcului poppet}}}
P I : presiunea de intrare {\displaystyle P_{i}:{\text{ presiunea de intrare}}}
p o : presiunea de ieșire {\displaystyle P_{o}: {\Text{ presiunea de ieșire}}}
s: zona poppet {\displaystyle s: {\text{ Zona poppet}}}

S: zona diafragmei {\displaystyle S: {\text{ zona diafragmei}}}

regulator cu o singură etapă

regulator de presiune cu o singură treaptă

gazul de înaltă presiune din alimentare intră în regulator prin orificiul de intrare. Manometrul de intrare va indica această presiune. Gazul trece apoi prin orificiul supapei de reglare a presiunii normal deschis și presiunea din aval crește până când diafragma de acționare a supapei este deviată suficient pentru a închide supapa, împiedicând orice gaz să intre în partea de joasă presiune până când presiunea scade din nou. Manometrul de ieșire va indica această presiune.

presiunea de ieșire de pe diafragmă și presiunea de intrare și forța arcului clapetei de pe partea din amonte a supapei mențin ansamblul diafragmei/clapetei în poziția închisă împotriva forței arcului de încărcare a diafragmei. Dacă presiunea de alimentare scade, forța de închidere datorată presiunii de alimentare este redusă, iar presiunea din aval va crește ușor pentru a compensa. Astfel, dacă presiunea de alimentare scade, presiunea de ieșire va crește, cu condiția ca presiunea de ieșire să rămână sub presiunea de alimentare care se încadrează. Aceasta este cauza haldei de capăt a rezervorului în care alimentarea este asigurată de un rezervor de gaz sub presiune. Operatorul poate compensa acest efect prin reglarea sarcinii arcului prin rotirea butonului pentru a restabili presiunea de ieșire la nivelul dorit. Cu un regulator cu o singură etapă, atunci când presiunea de alimentare scade, presiunea de intrare mai mică determină creșterea presiunii de ieșire. Dacă compresia arcului de încărcare a diafragmei nu este reglată pentru a compensa, păpușa poate rămâne deschisă și permite rezervorului să-și arunce rapid conținutul rămas.

regulator cu două trepte

regulator de presiune în două etape

regulatoarele în două etape sunt două regulatoare în serie în aceeași carcasă care funcționează pentru a reduce presiunea progresiv în două etape în loc de una. Prima etapă, care este presetată, reduce presiunea gazului de alimentare la o etapă intermediară; gazul la acea presiune trece în a doua etapă. Gazul iese din a doua etapă la o presiune (presiune de lucru) setată de utilizator prin reglarea butonului de control al presiunii la Arcul de încărcare a diafragmei. Regulatoarele cu două trepte pot avea două supape de siguranță, astfel încât, dacă există o presiune în exces între trepte din cauza unei scurgeri la scaunul supapei din prima etapă, presiunea în creștere nu va supraîncărca structura și nu va provoca o explozie.

un regulator dezechilibrat cu o singură treaptă poate necesita ajustări frecvente. Pe măsură ce presiunea de alimentare scade, presiunea de ieșire se poate schimba, necesitând reglare. În regulatorul în două etape, există o compensare îmbunătățită pentru orice scădere a presiunii de alimentare.

Aplicații

regulatoare de reducere a presiunii

compresoare de aer

compresoarele de aer sunt utilizate în medii industriale, comerciale și de atelier de acasă pentru a efectua o serie de lucrări, inclusiv suflarea lucrurilor curate; rularea instrumentelor alimentate cu aer; și umflarea lucrurilor precum anvelopele, bilele etc. Regulatoarele sunt adesea folosite pentru a regla presiunea care iese dintr-un receptor de aer (rezervor) pentru a se potrivi cu ceea ce este necesar pentru sarcină. Adesea, atunci când un compresor mare este utilizat pentru a furniza aer comprimat pentru utilizări multiple (adesea denumit „aer de magazin” dacă este construit ca o instalare permanentă a țevilor în întreaga clădire), vor fi utilizate regulatoare suplimentare pentru a se asigura că fiecare unealtă sau funcție separată primește presiunea de care are nevoie. Acest lucru este important deoarece unele instrumente de aer, sau utilizări pentru aer comprimat, necesită presiuni care pot provoca deteriorarea altor instrumente sau materiale.

aeronavele

regulatoarele de presiune se găsesc în presurizarea cabinei aeronavei, controlul presiunii sigiliului baldachinului, sistemele de apă potabilă și presurizarea ghidului de undă.

Aerospace

regulatoarele de presiune aerospațială au aplicații în controlul presurantului de propulsie pentru sistemele de control al reacției (RCS) și sistemele de Control al atitudinii (ACS), unde sunt prezente vibrații ridicate, temperaturi extreme mari și fluide corozive.

gătit

vasele sub presiune pot fi folosite pentru a găti mâncarea mult mai rapid decât la presiunea atmosferică, deoarece presiunea mai mare crește punctul de fierbere al conținutului. Toate aragazele sub presiune moderne vor avea o supapă de reglare a presiunii și o supapă de reducere a presiunii ca mecanism de siguranță pentru a preveni explozia în cazul în care supapa regulatorului de presiune nu eliberează în mod adecvat presiunea. Unele modele mai vechi nu au o supapă de eliberare de siguranță. Cele mai multe modele de gătit acasă sunt construite pentru a menține o setare de joasă și înaltă presiune. Aceste setări sunt de obicei de 7 până la 15 kilograme pe inch pătrat (0,48 până la 1,03 bar). Aproape toate unitățile de gătit la domiciliu vor folosi un regulator de presiune foarte simplu într-o singură etapă. Modelele mai vechi vor folosi pur și simplu o greutate mică deasupra unei deschideri care va fi ridicată de o presiune excesivă pentru a permite evacuarea excesului de abur. Modelele mai noi încorporează de obicei o supapă cu arc care se ridică și permite scăparea presiunii pe măsură ce presiunea din vas crește. Unele mașini de gătit sub presiune vor avea o setare de eliberare rapidă pe supapa regulatorului de presiune care, în esență, va reduce tensiunea arcului pentru a permite presiunii să scape la o rată rapidă, dar totuși sigură. Bucătăriile comerciale folosesc, de asemenea, aragazuri sub presiune, în unele cazuri folosind aragazuri sub presiune pe bază de ulei pentru a prăji rapid mâncarea rapidă. Vasele sub presiune de acest fel pot fi, de asemenea, utilizate ca autoclave pentru sterilizarea loturilor mici de echipamente și în operațiunile de conservare la domiciliu.

reducerea presiunii apei

regulator de presiune pentru alimentarea cu apă menajeră. Presiunea de ieșire este setată cu roata de mână albastră și este afișată pe scara verticală.

o supapă de reglare a presiunii apei limitează intrarea prin schimbarea dinamică a deschiderii supapei, astfel încât atunci când presiunea este mai mică pe partea exterioară, supapa se deschide complet, iar presiunea prea mare pe partea exterioară determină închiderea supapei. Într-o situație fără presiune, în care apa ar putea curge înapoi, nu va fi împiedicată. O supapă de reglare a presiunii apei nu funcționează ca o supapă de reținere.

sunt utilizate în aplicații în care presiunea apei este prea mare la capătul liniei pentru a evita deteriorarea aparatelor sau conductelor.

sudarea și tăierea

procesele de sudare și tăiere cu oxi-combustibil necesită gaze la presiuni specifice, iar regulatoarele vor fi utilizate în general pentru a reduce presiunile ridicate ale Cilindrilor de stocare la cele utilizabile pentru tăiere și sudare. Regulatoarele de oxigen și gaz combustibil au de obicei două etape: Prima etapă a regulatorului eliberează gazul la o presiune constantă din cilindru, în ciuda presiunii din cilindru care devine mai mică pe măsură ce gazul este eliberat. A doua etapă a regulatorului controlează reducerea presiunii de la presiunea intermediară la presiunea scăzută. Debitul final poate fi reglat la torță. Ansamblul regulatorului are de obicei două manometre, unul indicând presiunea cilindrului, celălalt indicând presiunea de livrare. Sudarea cu arc ecranat cu gaz Inert utilizează, de asemenea, gaz stocat la presiune ridicată furnizată printr-un regulator. Poate exista un indicator de debit calibrat la gazul specific.

propan/gaz LP

toate aplicațiile de propan și gaz LP necesită utilizarea unui regulator. Deoarece presiunile din rezervoarele de propan pot fluctua semnificativ cu temperatura, regulatoarele trebuie să fie prezente pentru a furniza o presiune constantă aparatelor din aval. Aceste regulatoare compensează în mod normal presiunile rezervorului între 30-200 de lire sterline pe inch pătrat (2,1–13,8 bar) și livrează în mod obișnuit coloană de apă de 11 inci 0,4 lire sterline pe inch pătrat (28 mbar) pentru aplicații rezidențiale și 35 inci de coloană de apă 1.3 lire sterline pe inch pătrat (90 mbar) pentru aplicații industriale. Regulatoarele de propan diferă ca mărime și formă, presiune de livrare și reglabilitate, dar sunt uniforme în scopul lor de a furniza o presiune de ieșire constantă pentru cerințele din aval. Setările internaționale comune pentru regulatoarele interne de gaz LP sunt 28 mbar pentru Butan și 37 mbar pentru propan.

vehicule alimentate cu gaz

toate motoarele vehiculelor care funcționează pe gaz comprimat drept combustibil (motor cu combustie internă sau grup de propulsie electrică cu pilă de combustie) necesită un regulator de presiune pentru a reduce presiunea gazului stocat (GNC sau hidrogen} de la 700, 500, 350 sau 200 bar (sau 70, 50, 35 și 20 MPa) la presiunea de funcționare.)

vehicule de agrement

pentru vehiculele de agrement cu instalații sanitare, este necesar un regulator de presiune pentru a reduce presiunea unei surse externe de apă conectate la instalațiile sanitare ale vehiculului, deoarece alimentarea poate fi o altitudine mult mai mare decât terenul de campare, iar presiunea apei depinde de înălțimea coloanei de apă. Fără un regulator de presiune, presiunea intensă întâlnită la unele campinguri din zonele montane poate fi suficientă pentru a sparge conductele de apă ale camperului sau pentru a desface îmbinările sanitare, provocând inundații. Regulatoarele de presiune în acest scop sunt de obicei vândute ca accesorii mici cu șurub care se potrivesc în linie cu furtunurile utilizate pentru conectarea unui RV la alimentarea cu apă, care sunt aproape întotdeauna compatibile cu filetul cu șurub cu furtunul comun de grădină.

alimentarea cu gaz de respirație

regulatoarele de presiune sunt utilizate cu cilindri de scufundare pentru scufundări. Rezervorul poate conține presiuni de peste 3.000 de lire sterline pe inch pătrat (210 bar), ceea ce ar putea provoca o vătămare fatală a barotraumei unei persoane care o respiră direct. Un regulator controlat de cerere asigură un flux de gaz de respirație la presiunea ambiantă (care variază în funcție de adâncimea în apă). Regulatoarele de reducere a presiunii sunt, de asemenea, utilizate pentru a furniza gaze de respirație scafandrilor furnizați la suprafață și persoanelor care folosesc aparate de respirație autonome pentru salvare și hazmat lucrează pe uscat. Oxigenul suplimentar pentru zborul la mare altitudine în aeronavele nepresurizate și gazele medicale sunt, de asemenea, distribuite prin regulatoare de reducere a presiunii din stocarea la înaltă presiune.

industria minieră

pe măsură ce presiunea crește rapid în raport cu adâncimea, operațiunile miniere subterane necesită un sistem de apă destul de complex, cu supape de reducere a presiunii. Aceste dispozitive trebuie instalate la un anumit interval de distanță, de obicei 600 de picioare (180 m). Fără astfel de supape, țevile s-ar sparge cu ușurință, iar presiunea ar fi prea mare pentru funcționarea echipamentului.

industria gazelor naturale

regulatoarele de presiune sunt utilizate pe scară largă în industria gazelor naturale. Gazul Natural este comprimat la presiuni ridicate pentru a fi distribuit în toată țara prin conducte mari de transport. Presiunea de transmisie poate fi de peste 1.000 de lire sterline pe inch pătrat (69 bar) și trebuie redusă prin diferite etape la o presiune utilizabilă pentru aplicații industriale, comerciale și rezidențiale. Există trei locații principale de reducere a presiunii în acest sistem de distribuție. Prima reducere este situată la poarta orașului, în timp ce presiunea de transmisie este scăzută la o presiune de distribuție pentru a se alimenta în tot orașul. Aceasta este, de asemenea, locația în care gazul natural inodor este odorizat cu mercaptan. Presiunea de distribuție este redusă în continuare la o stație de reglementare a districtului, situată în diferite puncte ale orașului, la Sub 60 psig. Reducerea finală ar avea loc la locația utilizatorilor finali. În general, reducerea utilizatorului final este luată la presiuni scăzute cuprinse între 0,25 psig și 5 psig. Unele aplicații industriale pot necesita o presiune mai mare.

regulatoare de contrapresiune

• mențineți controlul presiunii în amonte în sistemele analitice sau de proces
• protejați echipamentele sensibile de deteriorarea suprapresiunii
• reduceți diferența de presiune pe o componentă care nu este tolerantă la diferențe mari de presiune.
• linii de vânzare a gazelor
• nave de producție (de ex., Separatoare, tratatoare de încălzire sau eliminări de apă libere)
• linii de aerisire sau flare

camere hiperbare

unde căderea de presiune pe un sistem de evacuare a sistemului de respirație încorporat este prea mare, de obicei în sistemele de saturație, un regulator de contrapresiune poate fi utilizat pentru a reduce căderea de presiune a gazelor de eșapament la o presiune mai sigură și mai ușor de gestionat.

recuperați căștile de scufundare

adâncimea la care sunt utilizate majoritatea amestecurilor de respirație heliox în scufundările furnizate la suprafață este în general de cel puțin 5 bari deasupra presiunii atmosferice de suprafață, iar gazele de eșapament de la scafandru trebuie să treacă printr-o supapă de recuperare, care este o supapă de contrapresiune controlată de cerere activată de creșterea presiunii în casca scafandrului cauzată de expirarea scafandrului. Furtunul de gaz de recuperare care transportă gazul expirat înapoi la suprafață pentru reciclare nu trebuie să aibă o diferență de presiune prea mare față de presiunea ambiantă la scafandru. Un regulator suplimentar de contrapresiune în această linie permite reglarea mai fină a supapei de recuperare pentru o muncă mai mică de respirație la adâncimi variabile.

a se vedea, de asemenea,

• sistem de respirație încorporat-sistem pentru furnizarea de gaze respiratorii la cerere într-un spațiu închis
• supapă de Control-Dispozitiv de control al debitului
• feedback negativ-sistem de Control utilizat pentru a reduce excursiile de la valoarea dorită

• animații de presiune

Wikimedia Commons conține materiale multimedia legate de regulatoarele de presiune.