規制当局の選び方

流体システムのニーズを満たすレギュレーターの選択方法

Swagelok シニアフィールドエンジニア、Wouter Pronk

圧力調整器は、多くの工業用流体および計装システムで重要な役割を果たし、システムの変化に応じて必要な圧力と流量を維持または制御するのに役立ちます。システムを安全に意図したとおりに動作させるには、適切なレギュレータを選択することが重要です。選択を誤ると、非効率、パフォーマンスの低下、頻繁なトラブルシューティング、および潜在的な安全上の問題につながる可能性があります。

適切なレギュレーターを選択する方法を知るには、さまざまなタイプのレギュレーター、それらがどのように機能するか、およびシステムのニーズを満たすためにそれらをどのように適用できるかを理解する必要があります。圧力調整器、その機能、およびシステムのニーズに最適なオプションを決定する方法について詳しく学びましょう。

圧力調整器とは?

最も基本的な圧力調整器は、システムの変化に応じて上流または下流の圧力を制御するように設計された機械装置です。 .これらの変化には、流量、圧力、温度、または通常のシステム操作中に発生する可能性のあるその他の要因の変動が含まれる場合があります。レギュレーターの仕事は、希望するシステム圧力を維持することです。重要なことに、レギュレーターは、システムの流量を制御し、自己調整しないバルブとは異なります。レギュレーターは、流量ではなく圧力を制御し、自己調整します。

レギュレーターの種類

レギュレーターには、主に減圧レギュレーターと背圧レギュレーターの 2 種類があります。

減圧レギュレーター 出口圧力を感知し、独自の下流圧力を制御することにより、プロセスへの圧力を制御します
背圧レギュレータ 入口圧力を感知し、上流から圧力を制御することにより、プロセスから圧力を制御

レギュレーターの理想的な選択は、プロセス要件によって異なります。たとえば、システムメディアがメインプロセスに到達する前に高圧源からの圧力を下げる必要がある場合、減圧レギュレーターがその役割を果たします。対照的に、背圧レギュレータは、システムの状態によってレベルが必要以上に高くなった場合に、過剰な圧力を解放することで上流の圧力を制御および維持するのに役立ちます。それぞれのタイプを適切な状況で使用すると、システム全体で望ましい圧力を維持するのに役立ちます。

レギュレーターの仕組み

圧力調整器には、圧力を調整するのに役立つ 3 つの重要なコンポーネントが含まれています。

制御要素 、シートとポペットを含む。シートは圧力を抑えるのに役立ち、流れが閉じているときにレギュレータの反対側に液体が漏れるのを防ぎます。シートと一緒に、ポペットはシステムが流れている間にシールプロセスを完了します。
感知要素 、通常はダイヤフラムまたはピストンです。検出要素により、ポペットはシート内で上昇および下降し、入口または出口の圧力を制御できます。
読み込み要素 .レギュレーターは、アプリケーションに応じて、バネ式またはドーム式の場合があります。ローディング要素は、ダイアフラムの上部に下向きのバランス力を加えます。

これらの要素が連携して、目的の圧力制御を作成します。ピストンまたはダイアフラムは、上流 (入口) の圧力と下流 (出口) の圧力を感知します。次に、感知要素は、負荷要素から設定された力とのバランスを見つけようとします。負荷要素は、ユーザーがハンドルまたはその他の回転機構を介して調整します。感知要素により、ポペットはシートから開閉できます。これらの要素が連携してバランスを保ち、設定された圧力を達成します。 1 つが変化した場合、他の力も変化してバランスを回復する必要があります。

減圧レギュレーターでは、図 1 に示すように、4 つの異なる力のバランスをとる必要があります。これらには、負荷力 (F1)、入口ばね力 (F2)、出口圧力 (F3)、 が含まれます。および入口圧力 (F4) .総負荷力は、入口スプリング力、出口圧力力、および入口圧力力の組み合わせに等しくなければなりません。

背圧レギュレーターも同様に機能します。 ばね力 (F1)、入口圧力 (F2)、 のバランスを取る必要があります。および出口圧力 (F3) 、図 2 に示すように。ここで、ばね力は入口圧力と出口圧力を合わせた力と等しくなければなりません。

レギュレーターの正しい選択

レギュレーターがどのように機能するかを理解すると、さまざまなレギュレーターの特性をシステムのニーズに合わせる方法をより適切に評価できます。考慮すべき最も重要な特性には次のようなものがあります:

システムの流れ

適切なサイズのレギュレーターを取り付けることは、希望の圧力を維持するための鍵です。適切なサイズは、通常、システムの流量によって決まります。大きなレギュレータは、効果的に圧力を制御しながらより高い流量を処理できますが、小さなレギュレータは、より低い流速に効果的です。レギュレータコンポーネントのサイジングも重要です。たとえば、より大きなダイヤフラムまたはピストンを使用して低圧アプリケーションを制御する方が効果的です。すべてのコンポーネントは、システムの要件に基づいて適切なサイズにする必要があります。

システム圧力

レギュレーターの主な機能はシステム圧力を管理することであるため、選択が最大、最小、およびオペレーティングシステムの圧力に対して適切に評価されていることを確認することが重要です。圧力制御範囲は、適切なレギュレーターを選択する上で重要であるため、通常、レギュレーターの製品仕様で目立つように取り上げられています。

システム温度

産業プロセスは温度範囲が異なる可能性があり、選択したレギュレーターが通常の予想される動作条件に耐えられることを確信する必要があります。環境要因だけでなく、流体温度や、圧力低下による急激な冷却を引き起こすジュールトムソン効果などの要因も考慮されます。

プロセス感度

プロセスの感度は、レギュレーターで選択する最適な制御モードを決定する際に重要な役割を果たします。前述のように、ほとんどのレギュレーターはバネ式またはドーム式です。スプリング式レギュレーターは、オペレーターが外部ノブを回して制御し、センサーエレメントに対するスプリングの力を制御します。対照的に、ドーム型レギュレーターは、システム内からの流体圧力を使用して、検出エレメントに設定圧力を提供します。スプリング式レギュレーターはより一般的で、オペレーターにとってより馴染み深い傾向がありますが、ドーム式レギュレーターは、それを必要とするアプリケーションの精度を向上させるのに役立ち、自動化されたアプリケーションに利益をもたらす可能性があります。

システムメディア

レギュレーターのすべての要素とシステムメディア間の材料の互換性は、コンポーネントの寿命を延ばし、ダウンタイムを回避するために重要です。ゴムおよびエラストマーコンポーネントの自然な劣化が予想されますが、特定のシステム媒体は、劣化を加速させ、レギュレーターの早期故障に寄与する可能性があります。材料科学トレーニングコースでは、エラストマーシールやその他のレギュレータコンポーネントの化学的適合性について詳しく学ぶことができます。

レギュレーターの選択について詳しくは、以下のビデオをご覧ください。

利用可能な圧力調整器の種類とその機能についてのより深い実務知識があれば、適切な選択を行うためのより良い準備が整います。レギュレータのサプライヤは、サイジング情報、圧力と流量の要件、温度範囲、およびシステムのニーズに合った正しい制御モードを提供できるはずです。さまざまなアプリケーションのさまざまなレギュレーターを当社のレギュレーターフローカーブジェネレーターで比較することから選択プロセスを開始できます。その後、地域の圧力制御の専門家にフォローアップして詳細を確認してください。

ただし、システムの特定のニーズは、このブログの内容をはるかに超えています。利用可能なトレーニングの機会は、流体システムの専門家が、適切なレギュレーターが効率を改善しながら安全性を高める方法をより完全に理解するのに役立ちます。

さらに、レギュレータのサプライヤは、システム要件を理解するよう努めることで、正しい選択を導く手助けをしてくれるはずです。当社の経験豊富なスペシャリストは、豊富なアプリケーション知識とエンジニアリングサポートを利用して、お客様のシステムに適切な選択に到達するためのガイダンスを提供できます。レギュレーターのパフォーマンスの最適化に関心がある場合は、当社の圧力制御スペシャリストチームに連絡して会話を始めてください。