Bộ điều chỉnh áp suất vận hành bằng thí điểm và vận hành trực tiếp

Bộ điều chỉnh áp suất được sử dụng rộng rãi để duy trì áp suất hạ lưu cần thiết trong các hệ thống khí, hơi nước và chất lỏng. Tuy nhiên, không phải tất cả các bộ điều chỉnh đều phản ứng với sự thay đổi áp suất theo cùng một cách.

Hai thiết kế phổ biến là bộ điều chỉnh áp suất hoạt động trực tiếp và hoạt động bằng bộ điều khiển phụ. Cả hai đều điều chỉnh áp suất mà không nhất thiết yêu cầu vòng điều khiển điện tử bên ngoài, nhưng chúng khác nhau ở cách tạo ra lực cần thiết để di chuyển bộ phận điều chỉnh chính.

Hiểu rõ những khác biệt này giúp các kỹ sư lựa chọn bộ điều chỉnh phù hợp với công suất dòng chảy yêu cầu, điều kiện áp suất, đặc tính phản ứng và nhu cầu bảo trì.

Bộ điều chỉnh hoạt động trực tiếp sử dụng áp suất hạ lưu tác động lên một bộ phận cảm biến, chẳng hạn như màng hoặc piston, để cân bằng lực lò xo có thể điều chỉnh.

Khi áp suất hạ lưu thay đổi, bộ phận cảm biến di chuyển và điều chỉnh khe hở van chính. Do đó, bộ điều chỉnh phản ứng trực tiếp với áp suất mà nó được thiết kế để kiểm soát.

Cấu hình tương đối đơn giản này có thể cung cấp một giải pháp nhỏ gọn với ít bộ phận hơn so với nhiều thiết kế hoạt động bằng bộ điều khiển phụ.

Bộ điều chỉnh hoạt động trực tiếp thường phù hợp với các ứng dụng có yêu cầu lưu lượng vừa phải, yêu cầu công suất ít khắt khe hơn hoặc các lắp đặt ưu tiên sự đơn giản. Hiệu suất của chúng vẫn phụ thuộc vào thiết kế bộ điều chỉnh, dải áp suất, nhu cầu lưu lượng và điều kiện hoạt động.

Một đặc điểm cần xem xét là sụt áp: áp suất hạ lưu có thể thay đổi khi nhu cầu lưu lượng tăng hoặc giảm. Mức độ sụt áp phụ thuộc vào thiết kế bộ điều chỉnh và các điều kiện mà nó hoạt động.

Bộ điều chỉnh hoạt động bằng bộ điều khiển phụ sử dụng một bộ điều chỉnh phụ nhỏ hơn để kiểm soát áp suất tác động lên bộ phận điều chỉnh chính.

Bộ điều khiển phụ cảm nhận sự thay đổi áp suất và điều chỉnh áp suất điều khiển được cung cấp cho bộ truyền động van chính hoặc buồng màng. Điều này cho phép bộ điều khiển phụ điều chỉnh hoạt động của van chính lớn hơn mà không chỉ dựa vào lực trực tiếp do bộ phận cảm biến hạ lưu tạo ra.

Tùy thuộc vào thiết kế, hoạt động bằng bộ điều khiển phụ có thể hỗ trợ công suất dòng chảy cao hơn và điều chỉnh áp suất chặt chẽ hơn trên dải nhu cầu rộng hơn so với thiết kế hoạt động trực tiếp tương đương.

Tuy nhiên, bộ điều chỉnh hoạt động bằng bộ điều khiển phụ thường có nhiều bộ phận hơn và các đường dẫn cảm biến hoặc điều khiển bổ sung. Hiệu suất của chúng có thể bị ảnh hưởng bởi các hạn chế của đường ống phụ, nhiễm bẩn, điều chỉnh sai hoặc lắp đặt không phù hợp.

Không phải bộ điều chỉnh hoạt động bằng bộ điều khiển phụ nào cũng có kiến trúc giống nhau. Một số thiết kế sử dụng các đường dẫn áp suất bên trong, trong khi các thiết kế khác yêu cầu kết nối cảm biến hoặc điều khiển bên ngoài. Tài liệu của nhà sản xuất nên được tham khảo trước khi lắp đặt hoặc bảo trì.

Sự khác biệt chính liên quan đến cơ chế lực, độ phức tạp của hệ thống và yêu cầu hoạt động.

Đây là xu hướng thiết kế chung, không phải là xếp hạng hiệu suất được đảm bảo. Một bộ điều chỉnh hoạt động trực tiếp được định cỡ phù hợp có thể hoạt động tốt hơn một bộ điều chỉnh hoạt động bằng bộ điều khiển phụ không phù hợp trong một ứng dụng cụ thể.

4. Khi nào Bộ điều chỉnh hoạt động trực tiếp là lựa chọn tốt hơn?

Bộ điều chỉnh hoạt động trực tiếp đáng được xem xét khi ứng dụng không yêu cầu công suất bổ sung hoặc đặc tính điều chỉnh của thiết kế hoạt động bằng bộ điều khiển phụ.

Các yếu tố xem xét điển hình bao gồm:

• Nhu cầu lưu lượng vừa phải và tương đối có thể dự đoán được.

• Ưu tiên lắp đặt đơn giản hơn.

• Nguồn lực bảo trì hạn chế.

• Điều kiện áp suất thượng nguồn và hạ lưu phù hợp.

• Kích thước bộ điều chỉnh đáp ứng công suất yêu cầu mà không hoạt động ngoài phạm vi dự kiến.

Ví dụ, bộ điều chỉnh áp suất hoạt động trực tiếp có thể phù hợp để kiểm soát áp suất khí cục bộ hoặc các hệ thống tiện ích nơi công suất và hiệu suất kiểm soát áp suất của nó đáp ứng yêu cầu quy trình.

Trước khi chọn mẫu, các kỹ sư nên xem xét áp suất đầu vào, áp suất đầu ra, lưu lượng tối thiểu và tối đa, tính chất của khí hoặc chất lỏng và hậu quả của việc bộ điều chỉnh bị lỗi.

Thiết kế hoạt động bằng bộ điều khiển phụ thường được xem xét khi nhu cầu lưu lượng cao hoặc áp suất hạ lưu phải tương đối ổn định trên một phạm vi hoạt động rộng.

Chúng có thể phù hợp cho các hệ thống phân phối khí lớn, trạm giảm áp công nghiệp hoặc các ứng dụng khác nơi van chính yêu cầu điều khiển bằng bộ điều khiển phụ.

Ví dụ, bộ điều chỉnh áp suất Fisher 1098-EGR được liên kết với điều chỉnh áp suất hoạt động bằng bộ điều khiển phụ trong các ứng dụng khí phù hợp. Cấu hình chính xác phải được chọn theo áp suất đầu vào và đầu ra yêu cầu, công suất và điều kiện dịch vụ.

Thiết kế hoạt động bằng bộ điều khiển phụ cũng có thể yêu cầu sự chú ý nhiều hơn đến các đường dẫn phụ, đường cảm biến, lọc và chi tiết lắp đặt. Nếu môi chất quy trình chứa các chất gây ô nhiễm, ảnh hưởng đến bộ điều khiển phụ và các hạn chế liên quan nên được đánh giá.

Để so sánh chính xác các thiết kế bộ điều chỉnh, hãy thu thập thông tin sau:

1. Áp suất đầu vào: Áp suất cung cấp tối thiểu, bình thường và tối đa.

2. Áp suất đầu ra yêu cầu: Áp suất mục tiêu và độ lệch cho phép.

3. Nhu cầu lưu lượng: Lưu lượng tối thiểu, bình thường và tối đa.

4. Môi chất quy trình: Khí, hơi nước hoặc chất lỏng, bao gồm các tính chất chất lỏng liên quan.

5. Nhiệt độ: Điều kiện hoạt động bình thường và cực đoan.

6. Chênh lệch áp suất: Giảm áp suất có sẵn trên bộ điều chỉnh.

7. Yêu cầu lắp đặt: Kích thước ống, kết nối, đường cảm biến và không gian có sẵn.

8. Yêu cầu an toàn: Phản ứng yêu cầu đối với lỗi bộ điều chỉnh và bất kỳ bảo vệ quá áp nào áp dụng.

Đối với dịch vụ khí, công suất dòng chảy và điều chỉnh áp suất nên được đánh giá bằng phương pháp định cỡ của nhà sản xuất. Đối với dịch vụ hơi nước hoặc chất lỏng, các tính chất chất lỏng liên quan và các giới hạn hoạt động có thể xảy ra cũng phải được xem xét.

Không nên chọn bộ điều chỉnh chỉ dựa trên kích thước ống danh nghĩa.

Chọn chỉ dựa trên lưu lượng tối đa: Bộ điều chỉnh cũng phải hoạt động thỏa đáng ở nhu cầu tối thiểu và bình thường.

Bỏ qua sự thay đổi áp suất: Sự thay đổi áp suất đầu vào có thể ảnh hưởng đến hiệu suất bộ điều chỉnh, vì vậy phạm vi hoạt động đầy đủ nên được xem xét.

Bỏ qua các vấn đề về đường ống phụ: Một đường cảm biến bị hạn chế hoặc một đường dẫn phụ bị nhiễm bẩn có thể gây ra điều chỉnh không ổn định hoặc phản ứng chậm.

Giả định tất cả các mẫu hoạt động bằng bộ điều khiển phụ đều giống nhau: Các thiết kế khác nhau có các cách bố trí cảm biến, yêu cầu hoạt động và đặc tính lỗi khác nhau.

Bỏ qua bảo vệ quá áp: Các chế độ lỗi của bộ điều chỉnh và các thiết bị bảo vệ yêu cầu của hệ thống phải được đánh giá riêng. Bộ điều chỉnh áp suất không nên được coi là vật thay thế cho thiết bị giảm áp an toàn.

Bộ điều chỉnh áp suất hoạt động trực tiếp và hoạt động bằng bộ điều khiển phụ phục vụ các mục đích tương tự nhưng sử dụng các cơ chế khác nhau để kiểm soát áp suất hạ lưu. Thiết kế hoạt động trực tiếp thường mang lại sự đơn giản, trong khi thiết kế hoạt động bằng bộ điều khiển phụ có thể cung cấp công suất cao hơn hoặc điều chỉnh áp suất chặt chẽ hơn trong các ứng dụng phù hợp.

Lựa chọn tốt nhất phụ thuộc vào điều kiện áp suất, nhu cầu lưu lượng, hiệu suất điều chỉnh yêu cầu, môi chất quy trình và khả năng bảo trì. Xem xét các yếu tố này trước khi mua giúp tránh kiểm soát áp suất kém và các vấn đề vận hành không cần thiết.

Cần trợ giúp chọn bộ điều chỉnh áp suất? Cung cấp áp suất đầu vào, áp suất đầu ra, môi chất quy trình và yêu cầu lưu lượng tối thiểu, bình thường và tối đa để đánh giá tập trung hơn.