Penyiapan Regulator Tekanan Balik:Kiat untuk Teknisi Sistem Pengambilan Sampel

Pengaturan Regulator Tekanan Balik:Kiat untuk Teknisi Sistem Pengambilan Sampel

Jon Kestner, Manajer Produk

Regulator tekanan balik memainkan peran penting dalam menjaga tekanan hulu dan melindungi peralatan sensitif dalam sistem pengambilan sampel yang digunakan di banyak fasilitas industri. Namun, untuk menggunakan regulator tekanan balik dengan benar, insinyur sistem pengambilan sampel harus waspada terhadap beberapa kesalahan desain sistem pengambilan sampel yang umum. Ini termasuk:

• Mengabaikan pentingnya perangkat pembatas aliran hulu
• Membiarkan terlalu banyak aliran melalui penganalisis
• Menempatkan regulator penurun tekanan secara seri dengan regulator tekanan balik tanpa hambatan aliran di antara kedua perangkat

Dalam postingan blog ini, kita akan membahas praktik terbaik untuk merancang dan membangun sistem pengambilan sampel menggunakan regulator tekanan balik dan cara menghindari kesalahan desain umum ini.

Menyiapkan regulator tekanan balik

Tidak seperti regulator penurun tekanan, regulator tekanan balik mengontrol tekanan masuk (tekanan hulu) dan biasanya dipasang di ujung saluran. Di sisi lain, regulator penurun tekanan mengontrol tekanan outlet (tekanan hilir) dan biasanya dipasang di awal saluran. Kedua jenis regulator bekerja untuk menyeimbangkan gaya yang dihasilkan dari tekanan sistem dengan gaya pembebanan di pegas yang dibuat saat menetapkan tekanan yang disetel.

Jika keseimbangan ini terganggu karena peningkatan atau penurunan tekanan eksternal, katup atau poppet regulator akan bergerak lebih dekat atau lebih jauh dari dudukan. Bergantung pada sifat gerakan katup, ini akan memungkinkan aliran mengalir melalui lubang regulator dengan lebih mudah atau lebih mudah hingga regulator kembali seimbang.

Gambar 1 menunjukkan pengaturan regulator tekanan balik yang khas untuk sistem pengambilan sampel analitik. Ketika ada aliran yang tidak digunakan oleh penganalisis (lihat A pada gambar 1), tugas regulator adalah mengalihkan aliran itu ke bypass. Saat tekanan sumber berubah, regulator kemudian juga mengubah jumlah aliran yang dialihkan untuk memastikan bahwa tekanan konstan dipertahankan di saluran masuk regulator dan oleh karena itu aliran yang konsisten mencapai penganalisis.

Regulator tekanan balik memerlukan beberapa pembatasan aliran (biasanya katup jarum) ke hulu untuk membantu mengatur tekanan masuk (lihat R1 pada gambar 1). Jika tidak ada batasan antara regulator tekanan balik dan sistem (bahkan pipa yang panjang mungkin memiliki penurunan tekanan minimal dalam sistem gas), regulator tekanan balik akan terbuka lebar dalam upaya untuk memindahkan cukup gas untuk menjatuhkan hulu. tekanan. Ini tidak akan efektif. Namun, dengan adanya pembatasan, peningkatan laju aliran akan menghasilkan penurunan tekanan yang meningkat di atas pembatasan itu, membantu menurunkan tekanan ke hilir.

Satu kesalahan yang sering dilakukan oleh perancang sistem pengambilan sampel adalah menghilangkan pembatas aliran, berpikir bahwa pengatur tekanan balik dapat mengontrol tekanan hulu secara langsung. Tetapi tanpa pembatas, ketika aliran sistem berubah, akan ada sedikit atau tidak ada perubahan tekanan. Regulator akan terus membuang cairan proses dalam upaya meningkatkan aliran karena tekanan masuk yang coba dikontrol tidak akan menunjukkan perubahan apa pun. Hal ini dapat mengakibatkan regulator terbuka lebar.

Membiarkan banyak aliran melalui pembatas penganalisis (lihat R2 pada gambar 1) adalah kesalahan desain lainnya karena dapat menyebabkan tekanan masuk regulator turun di bawah tekanan yang disetel. Hal ini dapat mengakibatkan regulator menutup sepenuhnya, membatasi aliran ventilasi. Untuk kontrol yang lebih baik, pembatas aliran hulu (R1) harus berukuran untuk memungkinkan beberapa aliran melewati regulator bahkan pada laju aliran penganalisis maksimum.

Untuk menyiapkan sistem fungsional seperti yang ditunjukkan pada gambar 1, perancang sistem harus memulai dengan menutup R2, menyesuaikan R1 agar cukup memungkinkan aliran bypass untuk waktu respons analisis yang diinginkan, dan kemudian menyempurnakan R2 untuk aliran penganalisis yang diinginkan. Aliran bypass akan turun secara otomatis dengan jumlah yang sama. Jika perlu, buka R1 secara perlahan hingga aliran bypass setidaknya secepat aliran ventilasi analyzer. Ini akan memungkinkan regulator untuk mengontrol tekanan saluran masuknya ketika tekanan sumber berubah. Jika Anda berharap bahwa tekanan sumber akan berubah secara luas, sesuaikan R1 untuk menghasilkan sejumlah kecil aliran bypass pada tekanan sumber yang diantisipasi terendah.

Dengan tekanan yang dikendalikan oleh regulator tekanan balik yang dikombinasikan dengan pembatas aliran R1 dan R2, kita dapat mengontrol aliran ke penganalisis dan ke saluran ventilasi.

Karena ketiga komponen ini mengendalikan aliran ke penganalisis dan aliran bypass, katup jarum atau perangkat pembatas lainnya di saluran ventilasi bypass tidak diperlukan. Namun, pengukur aliran bypass tanpa katup jarum berguna untuk memastikan bahwa regulator melewatkan beberapa aliran dan mengendalikan tekanan saluran masuknya.

Menggunakan regulator penurun tekanan dan tekanan balik secara seri

Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2, kesalahan desain lain terjadi ketika regulator tekanan balik ditempatkan segera setelah regulator penurun tekanan. Karena dua regulator tidak dapat mengontrol tekanan yang sama – salah satunya harus hilang.

Untuk menunjukkan kehilangan ini, pertimbangkan dua situasi. Pertama, jika titik setel regulator tekanan balik lebih tinggi dari tekanan yang masuk ke dalamnya dari regulator hulu, itu akan tetap tertutup karena tidak ada kekuatan yang cukup untuk mengangkat poppet tekanan balik dari dudukan dan memungkinkan aliran melalui pengatur tekanan balik. Dalam skenario ini, tidak akan ada aliran bypass, karena regulator tekanan balik akan tetap tertutup.

Dalam situasi kedua, titik setel regulator tekanan balik lebih rendah. Karena aliran sekarang meningkat, tekanan pengiriman dari regulator penurun tekanan akan menurun pada tingkat kurva droop regulator hulu. Laju aliran meningkat secara drastis, mendorong regulator tekanan balik ke atas kurva akumulasinya dan meningkatkan tekanan masuknya.

Hasil peningkatan ini tergantung pada pengaturan kedua regulator:

• Jika kedua pengaturan dekat, laju aliran akan naik sampai tekanan droop keluar dari regulator pertama sesuai dengan tekanan akumulasi ke yang kedua. Tapi ini menghasilkan laju aliran yang sangat tinggi.
• Jika kedua setelan terpisah lebih jauh, laju aliran akan naik hingga regulator tidak lagi terkendali. Satu regulator akan mengontrol tekanan dan yang lainnya akan menjadi pembatas aliran.

Laju aliran bypass tergantung pada perbedaan antara dua set point. Itu meningkat sampai regulator "menyatakan gencatan senjata." Ketika perubahan tekanan hulu atau aliran ke penganalisis bervariasi, kedua regulator mencoba untuk menahan tekanan menengah di antara titik setelnya, tetapi dengan hasil yang tidak pasti. Hal ini diilustrasikan pada gambar 3.

Ini tidak berarti bahwa kedua regulator tidak dapat berfungsi secara berurutan, tetapi satu-satunya cara agar hal ini berhasil adalah dengan memiliki pembatas aliran di antara keduanya. Gambar 4 menunjukkan skenario ini di mana di bawah pengaturan yang benar, kedua regulator beroperasi sebagaimana mestinya, dan tekanan konstan di setiap ujung kedua pembatas. Konsistensi tekanan ini memungkinkan aliran menjadi stabil dan melindungi penganalisis dari variasi tekanan sumber dan ventilasi.

Sistem yang berfungsi dengan baik

Untuk menjamin berfungsinya regulator tekanan balik, sistem pengambilan sampel harus dirancang dengan hati-hati untuk memastikan bahwa regulator melakukan tugasnya dalam mengontrol tekanan. Tekanan yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat menyebabkan kerusakan atau penundaan pada sistem.

Jika Anda memiliki pertanyaan saat menyiapkan regulator di sistem pengambilan sampel Anda, kami dapat membantu. Insinyur lapangan Swagelok dapat mengunjungi fasilitas Anda untuk mengevaluasi sistem pengambilan sampel Anda, memberi saran tentang desain, atau memecahkan masalah. Atau, Anda dapat mempelajari semua tentang desain dan penggunaan sistem pengambilan sampel melalui kursus pelatihan Process Analyzer Sampling System (PASS) atau Sampling System Problem Solving and Maintenance (SSM).