Cara Meratakan Kurva Aliran Regulator untuk Mengurangi Penurunan

Cara Meratakan Kurva Aliran Regulator untuk Mengurangi Penurunan

Jon Kestner

Kontrol tekanan yang konsisten sangat penting untuk operasi yang aman dari sistem cairan industri. Mempertahankan tekanan hilir yang andal dengan regulator dapat membantu meminimalkan perubahan laju aliran, terutama dalam sistem aliran tinggi. Namun, untuk mempertahankan kontrol tekanan dan meminimalkan penurunan, komponen eksternal mungkin perlu ditambahkan ke sistem cairan Anda.

Apa itu Terkulai?

Droop didefinisikan sebagai penurunan tekanan outlet saat aliran hilir meningkat. Bagan yang ditunjukkan di atas (Gambar 1) adalah contoh kurva aliran. Kurva aliran adalah alat yang berguna yang digunakan untuk menetapkan kisaran tekanan keluar yang akan dipertahankan regulator berdasarkan berbagai laju aliran sistem. Kurva aliran dibuat melalui pengujian produk dan mewakili kinerja nyata regulator untuk serangkaian parameter sistem tertentu.

Sumbu vertikal menampilkan tekanan outlet dengan sumbu horizontal menunjukkan laju aliran hilir. Bagian kurva yang paling datar, atau paling horizontal, menunjukkan di mana regulator akan mempertahankan tekanan yang konsisten—bahkan dengan perubahan aliran yang substansial. Paling kanan kurva menunjukkan di mana regulator akan terbuka penuh dan tidak mampu mempertahankan tekanan yang konsisten. Di dalam area ini—di antara tekanan mulai menurun dengan cepat hingga mendekati nol—poppet mencapai batas pukulannya yang mengakibatkan hilangnya kendali. Pada titik ini, regulator bertindak kurang seperti perangkat kontrol tekanan dan lebih seperti lubang pembatas.

Sementara setiap regulator penurun tekanan akan menunjukkan beberapa penurunan, Anda dapat mengambil langkah-langkah untuk meminimalkan fenomena ini. Kurva aliran yang lebih datar dapat dicapai dengan memilih konfigurasi regulator yang tepat untuk sistem Anda. Empat opsi berbeda untuk mengurangi droop dijelaskan di bawah ini.

Opsi A:Regulator Bermuatan Pegas Sederhana

Jenis regulator penurun tekanan yang paling umum adalah regulator pegas. Dalam desain ini, pegas menerapkan gaya pada elemen penginderaan — baik diafragma atau piston — yang menggerakkan poppet lebih dekat atau lebih jauh dari lubang, mengendalikan tekanan hilir. Kami akan menggunakan regulator pegas sebagai dasar kami.

Regulator pengurang tekanan pegas menawarkan kinerja yang dapat diterima untuk aplikasi umum dalam hal mengurangi penurunan. Dalam konfigurasi ini, saat permintaan aliran sistem meningkat, poppet regulator bergerak menjauh dari dudukan untuk memungkinkan aliran tambahan yang, pada gilirannya, memungkinkan pegas pemuatan rileks, menurunkan gaya pemuatan dan titik setel regulator. Saat tuntutan aliran berubah, jumlah droop bergantung pada laju pegas pemuatan dan, dalam beberapa kasus, mungkin memerlukan penyesuaian manual yang sering kembali ke tekanan yang disetel yang diinginkan jika diperlukan tingkat akurasi yang tinggi.

Pilihan yang lebih efektif untuk meningkatkan kurva aliran yang terkulai dan rata adalah regulator pengurang tekanan dengan beban kubah. Gaya pemuatan dalam jenis regulator ini tidak dikendalikan oleh pegas, tetapi oleh gas bertekanan yang ditempatkan di ruang kubah. Gas melenturkan diafragma, yang menggerakkan poppet menjauh dari lubang dan mengontrol tekanan hilir. Opsi lainnya di bawah ini akan mengeksplorasi bagaimana regulator dengan muatan kubah, bila digabungkan dengan berbagai komponen dan modifikasi desain, dapat memberikan peningkatan kinerja dengan meminimalkan penurunan.

Opsi B:Regulator Bermuatan Dome dengan Regulator Pilot

Opsi B memasangkan regulator pengurang tekanan bermuatan kubah dengan regulator pilot. Dalam konfigurasi ini, regulator bermuatan kubah merespons perubahan tekanan dengan mempertahankan tekanan konstan di ruang kubah. Regulator pilot digunakan untuk mengontrol pasokan gas ke ruang kubah regulator yang dimuat kubah. Seperti ditunjukkan di atas pada Gambar 2, setiap tekanan kubah berlebih dilepaskan melalui loop outlet.

Saat permintaan aliran sistem meningkat, si kecil akan menjauh dari kursi untuk memungkinkan aliran tambahan. Namun, tidak seperti regulator pegas, tidak ada pegas pemuatan yang dapat bersantai. Sebaliknya, diafragma melentur ke bawah, memperluas ruang kubah, sedikit menurunkan tekanan kubah. Regulator pilot merasakan penurunan tekanan kubah dan merespons dengan membuka untuk memungkinkan gas tambahan masuk ke kubah dan mempertahankan tekanan yang ditetapkan. Jika permintaan aliran sistem hilir menurun, poppet akan naik lebih dekat ke kursi, mendorong diafragma ke atas ke dalam kubah dan sedikit meningkatkan tekanan di kubah. Tekanan berlebih ini dibiarkan mengalir ke sisi hilir regulator melalui loop outlet kontrol dinamis.

Gambar 2:Konfigurasi Opsi B menampilkan regulator bermuatan kubah dengan regulator pilot dan loop outlet kontrol dinamis untuk mengontrol tekanan kubah.

Jika kita merujuk kembali ke Gambar 1, konfigurasi ini direpresentasikan sebagai kurva aliran berjudul “Opsi B.” Dibandingkan dengan Opsi A, kurva regulator beban pegas dasar, regulator beban kubah dan konfigurasi regulator pilot menawarkan kontrol tekanan yang lebih dinamis. Meskipun masih ada beberapa droop, kurva aliran lebih datar— yang mewakili regulator yang dapat lebih akurat menahan tekanan yang disetel pada rentang aliran yang luas. Regulator bermuatan kubah standar dapat digunakan pada banyak sistem tanpa khawatir akan penurunan tekanan outlet yang signifikan. Namun, droop dapat dikurangi lebih lanjut menggunakan konfigurasi lain yang dijelaskan di bawah ini.

Opsi C:Saluran Umpan Balik Eksternal Terhubung ke Regulator Bermuatan Kubah

Akurasi tambahan dapat dicapai dengan menambahkan umpan balik eksternal ke regulator yang dimuati kubah. Umpan balik eksternal dikirim ke regulator dengan menghubungkan tabung dari jalur proses hilir kembali ke area penginderaan regulator bermuatan kubah.

Saluran umpan balik eksternal mengarahkan tekanan dari titik di sistem hilir regulator ke area penginderaan regulator. Hal ini memungkinkan regulator untuk bereaksi terhadap perubahan tekanan pada titik tersebut dalam sistem daripada hanya perubahan tekanan di dalam regulator seperti halnya desain regulator standar dengan beban kubah.

Jika kita merujuk kembali ke Gambar 1, Opsi C direpresentasikan sebagai kurva aliran ketiga. Laju aliran operasi mengembang sebelum mencapai titik kritis kritis. Meskipun kurva aliran ini lebih datar dari dua opsi sebelumnya, kurva ini masih menunjukkan beberapa penurunan.

Opsi D:Saluran Umpan Balik Eksternal Terhubung ke Regulator Pilot

Opsi terakhir kami menyajikan konfigurasi terbaik untuk meratakan kurva aliran. Seperti ditunjukkan di atas pada Gambar 4, saluran umpan balik eksternal terhubung langsung ke regulator pilot alih-alih regulator bermuatan kubah. Hal ini memungkinkan regulator pilot untuk membuat penyesuaian yang sangat akurat terhadap tekanan di ruang regulator yang memuat kubah berdasarkan tekanan hilir yang sebenarnya, memungkinkan regulator yang dimuat dengan kubah untuk mengkompensasi dengan mengubah tekanan outletnya.

Saat tuntutan aliran sistem meningkat, tekanan yang lebih rendah diarahkan kembali ke regulator pilot melalui saluran umpan balik tambahan. Pilot bereaksi terhadap perubahan tekanan ini dengan meningkatkan tekanan di regulator yang dimuati kubah, menghasilkan set tekanan hilir yang tepat. Dalam konfigurasi ini, loop umpan balik memungkinkan penyesuaian otomatis yang berkelanjutan untuk menstabilkan sistem demi kinerja yang dioptimalkan. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 1 sebagai kurva aliran akhir dengan penurunan samar dan rentang aliran yang luas.

Semua regulator akan menunjukkan beberapa penurunan. Tergantung pada sistem Anda, droop mungkin dapat diterima. Tetapi ketika sangat penting untuk menjaga tekanan tetap konstan saat aliran berubah, konfigurasi regulator yang tepat dapat membantu. Untuk informasi lebih lanjut tentang cara memilih konfigurasi regulator penurun tekanan yang tepat untuk sistem cairan Anda, hubungi pusat layanan dan penjualan Swagelok setempat untuk evaluasi ahli.