تنظیم کننده فشار و تفاوت بین انواع مختلف چیست؟

تنظیم کننده های فشار انواع مختلفی دارند. دقت و پایداری فشار تنظیم شده به دست آمده می تواند با نوع و طراحی هر کدام بسیار متفاوت باشد. هنگامی که به دنبال تنظیم کننده مناسب برای یک برنامه خاص هستید ، باید فرم، دقت و پایداری را در نظر گرفت. در زیر توضیح کوتاهی در مورد اینکه رگولاتورهای فشار چیست و چگونه از نظر پیچیدگی با هم تفاوت دارند توضیح داده شده است. 

تنظیم کننده فشار چیست؟

رگولاتورهای فشار،  شیرهای مکانیکی هستند که از بازخورد برای کنترل فشار در هر دو سیستم پنوماتیک و هیدرولیک استفاده می کنند. اساساً دو نوع رگلاتور وجود دارد: یکی فشار بالادست (تنظیم کننده های فشار برگشتی) و دیگری فشار پایین دست (تنظیم کننده های کاهش فشار). فشار معمولاً در سیستمی وجود دارد که در آن سیال از یک مکان به مکان دیگر از طریق لوله ها به مخازن ذخیره یا مخازن تحت فشار جریان می یابد. رگولاتور برای تنظیم فشار بالادست یا پایین دست از نقطه ای که رگلاتور در داخل سیستم قرار داده شده است استفاده می شود.

آنها می توانند به سادگی یک شیر کنترل دستی برای یک سیستم دقیق پیچیده و خودکار با یک عنصر حسگر فشار در یک حلقه بازخورد باشند. بازخورد از فشاری است که تنظیم می شود و این بازخورد خروجی رگلاتور را چه به صورت مکانیکی یا الکترونیکی کنترل می کند. بازخورد مکانیکی با استفاده از یک دیافراگم، دم یا پیستون با فنر یا فشار کنترل شده انجام می شود، که شیری را کنترل می کند که بر اساس فشار تنظیم شده، جریان را از طریق رگولاتور افزایش یا کاهش می دهد. این تنظیم مکانیکی جریان برای کنترل فشار عمل می کند. در یک رگولاتور الکترونیکی، ورودی یک فرستنده فشار برای تنظیم یک شیر یا شیرهایی که فشار را کنترل می کنند، استفاده می شود.   

برای هدف این پست، ما بر روی تنظیم کننده های کاهش فشار تمرکز می کنیم. این رگولاتورها فشار ورودی نسبتاً بالا را به فشار خروجی کمتر کاهش می دهند تا از اجزای حساس پایین دست محافظت کنند یا به طور دقیق یک فرآیند یا اندازه گیری حساس به فشار را کنترل کنند. دینامیک سیالات موضوع پیچیده ای است و به ما می گوید که سیالی که از یک محدودیت عبور می کند انرژی خود را از دست می دهد. رگولاتورهای کاهش فشار از این خاصیت برای تنظیم فشار استفاده می کنند. فشار در هر سیستم به عنوان نیرو در واحد سطح در آن سیستم محصور تعریف می شود. فشار تحت تأثیر کمیت سیال موجود (تعداد مولکول ها)، حجمی که در آن قرار دارد و دمای سیال است. اکثر تنظیم کننده های فشار برای کنترل تعداد مولکول هایی که اجازه ورود (یا خروج) به سیستم را دارند و در نتیجه فشار سیستم را کنترل می کنند. نوع دیگری که در زیر به اختصار مورد بحث قرار می گیرد، رگولاتوری است که با افزایش نیروی اعمال شده به یک سیستم بسته، فشار را کنترل می کند. 

انواع مختلف رگولاتور فشار چیست؟

در طبقه بندی و درک انواع رگولاتورها می توان بین “تنظیم کننده های صنعتی” مکانیکی و “تنظیم کننده های فشار دقیق” الکترونیکی که “کنترل کننده های فشار دقیق” نیز نامیده می شوند، تمایز قائل شد. دومی معمولاً در کالیبراتورهای فشار دقیق استفاده می شود . در هر صورت، هدف یکسان تنظیم فشار محقق می شود و تنها تفاوت در درجه دقت و پایداری  به دست آمده است. برای این بحث، این تمایز را به شرح زیر انجام می دهیم: 

تنظیم فشار صنعتی 

یک رگولاتور صنعتی کاهنده فشار دارای دریچه ای است که توسط یک دیافراگم فنری، دم یا پیستون کنترل می شود. فشار پایین دست برای فشار دادن دیافراگم یا پیستون به گونه ای عمل می کند که جریان را از طریق شیر از بالادست به سمت پایین دست شیر ​​مجاز یا محدود می کند. کشش فنر را می توان تنظیم کرد تا فشار پایین دست یک فشار تنظیم شده از پیش تعیین شده را حفظ کند. تغییرات در فشار پایین دست به طور خودکار شیر را تنظیم می کند تا جریان سیال را برای رسیدن به نقطه تنظیم مجاز یا محدود کند. این رگولاتورهای فشار صنعتی بسته به سازنده، دارای پیکربندی های مختلفی هستند. آنها انتخاب ارجح در تنظیمات صنعتی هستند زیرا قوی و خودتنظیم هستند که از فشار سیستم بدون نیاز به ورودی برق یا عناصر حسگر خارجی استفاده می کنند. آنها را می توان تنظیم کرد، به حال خود رها کرد و دقت کنترل فشار برای اکثر کاربردها کافی است. تغییرات در این طراحی می تواند از دو شیر برای اطمینان از تنظیم مناسب در همه شرایط استفاده کند.  

تنظیم فشار دقیق 

رگولاتورهای شیر برقی 

روش دیگری برای تنظیم فشار که اغلب در کنترل کننده های فشار دقیق استفاده می شوددر آزمایشگاه های کالیبراسیون، از شیرهای برقی ورودی (الکترومکانیکی) استفاده کنید که به فشار منبع اجازه می دهد تا وارد سیستم شود و شیرهای برقی خروجی تا فشار اتمسفر یا خلاء تخلیه شوند. بخش پایین دست یک سیستم با افزودن یا تفریق مولکول های گاز کنترل می شود. بازخورد از یک سنسور فشار پایین دست با استفاده از یک الگوریتم کنترلی که دریچه های برقی را باز و بسته می کند اندازه گیری و پردازش می شود تا نقطه تنظیم فشار مورد نظر در پایین دست شیرها ایجاد شود. برای دستیابی به فشار کنترل شده بسیار دقیق، می توان از چندین شیر ورودی/خروجی به صورت پشت سر هم استفاده کرد که دارای روزنه های ریز تا درشت هستند که بسته به تفاوت بین نقطه تنظیم و فشار پایین دست و/یا نرخ فشار، می توانند باز یا بسته شوند. به نقطه تنظیم نزدیک می شود. در این نوع رگلاتور، فشار بسیار دقیقی را می توان به دست آورد. طول عمر این شیرهای برقی تحت تأثیر اختلاف فشار اعمال شده در سراسر شیر است. به همین دلیل است که از یک سیستم اختصاصی استفاده می کند که یک دیفرانسیل اسمی را در بین این شیرها حفظ می کند تا طول عمر آنها را افزایش دهد. هر دو منسورCPC4000 و CPC6050 از این فناوری استفاده می کنند تا سال ها کارکرد با کمترین خرابی شیر برقی را ارائه دهند. شیرهای برقی در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند و  در  سیستم های کنترل دقیق  رایج هستند . آنها همچنین نسبتاً  ارزان تر  از همتای شیر سوزنی خود هستند. 

تنظیم کننده های سوپاپ سوزنی 

روش دیگر تنظیم از دو شیر سوزنی دقیقاً ماشین‌کاری شده استفاده می‌کند که از یک ماده سرامیکی بادوام با استفاده از یک پورت کوچک و یک پیستون سوزن رزوه‌دار ساخته شده‌اند. یک سوپاپ فشار را تامین می کند و دیگری فشار را از سیستم کنترل شده پایین دست تخلیه می کند. سوپاپ ها برای دستیابی به کنترل سریع و کنترل دقیق طراحی شده اند. مدولاسیون سوپاپ با استفاده از الگوریتمی کنترل می شود که به طور مداوم تفاوت بین فشار پایین دست، نقطه تنظیم و نرخ نزدیک شدن فشار به نقطه تنظیم را کنترل می کند. این الگوریتم شیرهای سوزنی را برای دستیابی به یک سطح شیب دار دقیق در نقطه تنظیم و پایداری ثابت کنترل می کند. این نوع رگلاتور به درجه بالایی از ثبات در فشار خروجی دست می یابد که می تواند تحت تأثیر تغییرات دما در سیستم یا هر گونه نوسان در پایین دست قرار گیرد. منسور CPC8000از این روش استفاده می کند که محصول را قادر می سازد تا کنترل دقیق و پایداری را در فشارهای تا 6000 psi ارائه دهد. 

رگولاتورهای فعال پیستونی 

معمولاً در سیستم‌های هیدرولیک استفاده می‌شود، تنظیم‌کننده‌های پیستونی با اعمال نیرویی بر سطح مقطع پیستون در داخل سیلندر، مشابه آزمایش‌کنندگان وزن مرده عمل می‌کنند. فشار برابر است با نیروی تقسیم بر مساحت پیستون که تعریف فشار P =F/A است. هر چه نیروی اعمال شده بیشتر باشد، فشار بیشتر است.