圧力調整器はどのように機能しますか?シングルステージと 2 ステージの説明

ガスクロマトグラフに直接接続された 200 バールの窒素ボンベは、読み取り値が不安定になり、危険な過圧が発生する原因となります。圧力調整器は供給とプロセスの間に設置され、高い入口圧力を安定した低い出口圧力に下げます。これは、調整可能なスプリングの力と、ダイヤフラムまたはピストンの下流側の圧力によって生じる力のバランスを取ることにより、電気を使わずに自動的に行われます。

圧力調整器の実際の働き

圧力レギュレータは、下流圧力をフィードバック信号として使用する内蔵型制御バルブです。すべての直動型レギュレータには、次の 3 つの機能要素があります。

• 負荷要素 (通常はスプリングに作用する調整ノブ) が、目的の出口圧力を設定します。
• 感知要素（通常はダイヤフラムまたはピストン）は、レギュレーター出口付近の下流側の圧力を感知します。
• 弁座とポペットで構成される減速要素が流路を開閉して、ガスの流れを追加または停止します。

出口圧力が低下すると、感知要素がポペットを開きます。出口圧力が上昇すると、感知要素がポペットを閉じます。レギュレーターは流量を継続的に調整して設定値を維持します。

動作原理: ばねの力と圧力

レギュレーターを理解する最良の方法は、レギュレーターを力の平衡としてモデル化することです。調整ノブはスプリングを圧縮してダイヤフラムを押し下げます。下流のガス圧力が同じダイヤフラムを押し上げます。これら 2 つの力の差によってポペットの位置が制御されます。

段階的な操作

1. 調整ノブを回してスプリングを圧縮し、ダイヤフラムにかかる力を希望の値に設定します。
2. 下流側の要求がない場合、ポペットはバルブシートに着座し、ロックアップと呼ばれる設定値をわずかに上回る圧力で流れが停止します。
3. 下流のバルブが開くと、出口圧力がわずかに低下します。バネの力がダイヤフラムの上向きの力よりも大きくなるため、ポペットが持ち上がります。
4. ガスは、下流の圧力が設定値に戻るまで、バルブシートを通って流れます。
5. 需要が減少すると、出口圧力がわずかに上昇し、ダイヤフラムが上方に移動し、ポペットが絞り戻ります。
6. レギュレータは、バネ力と圧力が等しい安定した平衡状態に達しますが、ポペットは流量要求に合わせてわずかに開いたままになります。

これが比例制御です。ロックアップ時以外はポペットが全開または全閉になっていません。下流圧力を選択した値に保つのにちょうど十分な流量を供給する絞り位置を保持します。

1 段レギュレータと 2 段レギュレータの比較

シングルステージレギュレータは、減圧全体を 1 ステップで実行します。出口圧力は適度に安定していますが、入口圧力が変化すると変化する可能性があり、これを供給圧力効果と呼びます。 2 段階レギュレーターは、第 1 段階でシリンダー圧力を中間レベルまで下げ、次に第 2 段階で最終調整を実行します。これにより、出口圧力がシリンダー圧力からほぼ独立し、敏感な機器や高圧シリンダーに役立ちます。

多くのステンレス鋼パネル システムでは、 R57シリーズ中型ステンレス製圧力調整器 流量と制御の実用的なバランスを提供します。

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プロセスに 2 段階の安定性と視覚的なフロー表示が必要な場合、 R19Tシリーズ 流量計式二段レギュレータ 最終減圧と流量計を 1 つのユニットに組み合わせたものです。

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背圧レギュレーターとその他のバリエーション

減圧レギュレータは下流側の圧力を制御します。背圧レギュレータは、入口圧力が設定値を超えたときにリリーフ経路を開いて上流圧力を制御します。背圧レギュレーターは、バルブやフィルターの前で一定の圧力を維持する必要があるガス混合システム、化学薬品の蒸気の供給、およびスパージングの用途で使用されます。

ステンレス鋼のガス システムでは、次のような専用のステンレス鋼背圧調整器が必要です。 SR7シリーズ ステンレス製背圧調整器 同じ力の平衡原理を逆に適用します。上流の圧力がそれに勝つまで、スプリングがバルブを閉じた状態に保ちます。

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非常に大規模なプロセス流量の場合、パイロット操作レギュレータは小型のパイロット レギュレータを使用して感知信号を増幅します。コンパクトな計装チューブではあまり一般的ではありませんが、必要な流量が増加すると価値が高まります。

ガスシステム用のレギュレータの選択

まずは流体、圧力範囲、流量から始めます。腐食性、高純度、または水素のサービスでは、316L ステンレス鋼が堅牢なデフォルトです。入口圧力定格、出口圧力範囲、および動作設定値での流量容量を確認してください。また、圧縮チューブ継手、VCR 面シール、溶接端などの接続タイプも考慮してください。ステンレス製圧力調整器の全製品ラインについては、 NB-KSL ステンレス鋼製圧力調整器シリーズ .

最も重要な 2 つのパフォーマンス数値は、ドループとロックアップです。ドループとは、流量が増加するにつれて出口圧力が低下することです。ロックアップとは、流れが停止したときに設定値を超える上昇のことです。適切に設計されたレギュレーターは両方を小型に保ち、通常、入口圧力が大きく変化する場合は 2 段階設計の方が優れたパフォーマンスを発揮します。

共通の選択基準

• 最大入口圧力と出口圧力範囲
• 使用圧力における必要流量
• ダイヤフラム、シート、ボディ材質との流体適合性
• 使用温度範囲と周囲条件
• 接続形式とチューブまたは配管サイズ
• 許容可能なドループとロックアップを含む必要な精度

新しく設置する場合は、流れ方向の矢印に従って入口チューブを固定し、レギュレーターを強い振動の近くに設置しないようにしてください。 NB-KSL インストール手順 トルク、アライメント、リークテストの推奨事項について詳しく説明します。

圧力調整器がどのように機能するかを理解するには、主に力のバランスを理解する必要があります。ダイアフラムの力に対するスプリングの力を追跡できれば、レギュレーターが要求に応じて開き、行き止まりで閉じ、1 段構成と 2 段構成で異なる動作をする理由を予測できます。適切な材料と接続タイプを選択し、流量制限を遵守すれば、レギュレーターがガス システムを静かに制御します。