Обзор возможных отклонений в работе механических регуляторов давления

Принцип работы регулятора давления, описанный в предыдущей статье, обуславливает возникновение в процессе эксплуатации различных эффектов, которые негативно влияют на получении точного значения давления.
Теперь рассмотрим подробнее возникающие эффекты. Лучше всего это сделать с помощью кривой расхода.

1. Lock Up. Увеличение давления на выходе по сравнению с установочным при замыкании системы (расход равен 0). Нормально для регуляторов давления. Специальных методов предотвращения не требует.
2. Hysteresis. Разница между изменением давления, когда расход увеличивается (Droop) и когда уменьшается (Lock Up)
3. Initial droop. Падение давления на выходе в тот момент, когда система становится открытой и в ней появляется ток.
4. Optimal flow range. Оптимальный диапазон, как не трудно догадаться из названия, является наилучшим для работы регулятора. То есть там, где он выполняет именно свою основную функцию — регулирует давление.
5. Choke flow range. Диапазон работы регулятора, когда клапан всегда открыт и регулирования давления практически не происходит.
6. Также можно заметить, что при увеличении расхода и последующем уменьшении всегда будет присутствовать гистерезис

То есть оптимально, чтобы регулятор работал именно в своем диапазоне от 20% до 80%. Тогда не будет нареканий от клиента, и Tescom продемонстрирует свои лучшие стороны.

Регулятор давления, как правило, используется не в статических условиях: зачастую меняется входное давление, расход, температура и, само собой, выходное давление.

Рассмотрим возникающие эффекты при изменении данных параметров

1. Изменяется давление на входе.

   Этот эффект называется «supply pressure effect», а численная характеристика «decaying inlet characteristic».

   То есть при падении давления на входе, если не изменять нагрузку на регулятор, то давление на выходе станет расти. Это характерно для любых регуляторов с любыми типами нагрузки.

   

   Но численная характеристика этого эффекта сильно зависит от конструкции регулятора.

   Особенно характерно проявление данного эффекта при использовании регулятора для непосредственного редуцирования газа с баллона.

   Во многих случаях пользователь, выбирая регулятор, не учитывает возможное изменение давления на входе и при условиях, когда расхода нет, думает, что регулятор имеет внутреннюю утечку (так как давление на выходе растет). Всегда следует предусматривать возможное изменение давления на входе, чтобы избежать срабатывания предохранительного клапана или просто непредвиденного изменения давления.

   Также, если в системе большое изменение не допустимо, то следует использовать двухстадийные регуляторы (для малых и средних расходов), регуляторы со сбалансированным клапаном (для больших расходов) или два регулятора в ряд (независимо от величины расхода).

   Величины изменения давления для некоторых регуляторов:

   Регулятор	Тип	Сv	Значение decaying inlet characteristic
   44-2200	Одностадийный, диафрагменный	0,06	0,05 бар/6,9 бар
   BB-1	Одностадийный, поршневой	0,06	0,28 бар/6,9 бар
   44-3400	Двухстадийный, диафрагменный	0,05	0,04 бар/6,9 бар
   44-1300	Одностадийный, поршневой со сбалансированным клапаном	0,8 : 2,0	0,007 бар/6,9 бар

2. Изменяется расход

   Как было описано выше, в случае увеличения расхода, давление на выходе начнет падать. Величина падения давления определяется в характеристиках расхода и называется Droop.

3. Изменяется температура

   В общем случае колебания температуры не влияют на показания, но в соответствии с законом Менделеева-Клайперона, в случае изохорического процесса, когда объем постоянен, при росте температуры будет расти давление (и обратно), что вызовет отклонения в работе регулятора.

   Суточные же колебания температуры могут оказать влияние только на поршневые регуляторы с маленьким поршнем. В таком случае из-за сил трения и недостаточности площади поршня, а также от расширения-сжатия пружины, будут замечены колебания давления на выходе. Решением проблемы является использование диафрагменных регуляторов, регуляторов с большой шириной поршня, а также регулятор с купольной нагрузкой или нагрузкой пневмоприводом, где не применяются пружины.

Возможные неисправности, а также принципы предотвращения и ремонта

Регулятор давления, как и любой механический прибор, может повредиться и начать плохо выполнять свою функцию, а то и вовсе перестать работать.

Рассмотрим стандартные типы отказов:

Самое фатальное, что может произойти с регулятором — его возгорание. Это происходит в среде кислорода, при резком повышении температуры или попадании возгорающихся материалов.

Чтобы предотвратить возможное возгорание, нужно обеспечить отсутствие масла и прочих легковоспламенимых материалов, обеспечить отсутствие резких скачков давления кислорода, которые приводят к ударному возгоранию, а также использовать материал корпуса редуктора из латуни (она, в отличие от стали, не даёт искр при трении).
Кроме того следует выполнять требования безопасности при работе с кислородом.

Существует 3 возможных типа отказа:

• Внутренняя утечк
• Внешняя утечка
• Осциляции

Отказ	Эффект	Причина	Решение	Иллюстрация
Внутренняя утечка	Увеличение выходного давления до входного	Повреждение седла стружкой, тефлоновая лента, износ седла	Замена седла*
Внешняя утечка	Среда будет протекать в окружающую среду, давление будет падать до 0 (в зависимости от расхода и размера утечки)	Повреждение диафрагмы или уплотнительного кольца (для поршневых регуляторов)	Замена диафрагмы или уплотнительного кольца (колец)
Осцилляции	Скрип регулятора и повреждение внутренних частей регулятора	Быстрое срабатывание соленоидного клапана Гидравлический удар Падение давления на входе, вызванное фильтром	Замена поврежденных соединений

Не всегда внутренняя утечка является отказом. Для регуляторов с металлическим седлом определённый уровень утечки допускается. И в случае с текучей средой (воздух, гелий и т. д.) будет наблюдаться внутренняя утечка. И как следствие, в случае уплотнения металл-металл замена седла не поможет.

Таким образом, можно сказать, что в большинстве случаев некорректная работа вовсе таковой не является, а происходит из-за некорректного выбора регулятора или же неправильного обслуживания и использования.

Чтобы правильно подобрать регулятор давления под Ваши задачи, получите консультацию у технического специалиста НТА-Пром. Присылайте запросы на info@nta-prom.ru или звоните нам +7 (495) 363-63-00.