رگلاتور چیست؟

رگلاتور گاز، یک دستگاه مکانیکی است که به صورت یک شیر کنترل عمل می کند و فشار گاز خروجی از یک مخزن یا خط لوله را کنترل و مدیریت می نماید. در حقیقت وظیفۀ رگلاتور کاهش فشار ورودی از سمت مخزن یا خط لولۀ جریان گاز است. زیرا میزان فشار گاز در خط های لوله یا مخازن بسیار بالاست و به صورت مستقیم قابل استفاده نیست. به همین خاطر لازم است از یک شیر فشار شکن استفاده شود. رگلاتورها فشار ورودی جریان گاز را به تناسب کاهش داده، طبق میزان مشخصی که برای فشار خروجی تنظیم شده است، اجازۀ خروج جریان گاز را صادر می کند. در این مقاله رگلاتور چیست قصد داریم دربارۀ این دستگاه صحبت کنیم. سپس به سراغ نحوۀ عملکرد آن ها برویم و در پایان با انواع رگلاتور های گاز آشنا شویم.

انواع رگلاتور

آشنایی با رگلاتور گاز

زمانی که شما قصد دارید از یک مخزن نگهداری گاز استفاده کنید و یا از یک خط لولۀ گاز (مثل گاز شهری) بهره ببرید، لازم است از یک دستگاه فشارشکن کمک بگیرید. زیرا فشار گاز موجود در مخازن ذخیره سازی بسیار بالاست و قابل استفاده مستقیم نیست. در خطوط لوله مثل گاز شهری نیز باز همین قضیه برخوردار است و نیاز است از یک تنظیم کنندۀ فشار کمک گرفت تا در شرایطی بهینه از جریان گاز استفاده کرد. سیستم کلی رگلاتورها مبنی بر کاهش فشار سیال موجود فعالیت می کند. بخش های اصلی یک فشارشکن به طور کلی به قرار زیر است:

  • بخش بارگزاری (Loading)
  • بخش اندازه گیری (Measuring)
  • بخش عملگر یا عمل کننده (Ristractor)

طراحی رگلاتورها بر مبنای اندازه گیری و مقایسۀ فشار گاز صورت می گیرد. به این شکل که در ساختمان رگلاتور فشار گاز ورودی مشخص شده، میزان فشار گاز مورد نیاز در خروجی دستگاه مشخص می شود. سپس زمانی که شیر فشارشکن باز می شود، سیستم به نحوی عمل می کند که فشار گاز ورودی را کاهش می دهد تا به میزان مورد نظر در خروجی آن برسد. سپس به آن اجازۀ خروج می دهد. این عمل به کمک اجزاء شیرهای تنظیم کنندۀ فشار انجام می شود. ساختمان کلی انواع رگلاتورها به دو صورت تک مرحله ای و دو مرحله ای طراحی می شود. در ادامه نحوۀ عملکرد هر دسته را بررسی خواهیم کرد.

آشنایی با اجزاء یک رگلاتور

در ابتدا اجازه دهید با اجزاء سازندۀ یک فشارشکن گاز آشنا شویم. اگر یک شیر آن را برش دهید، مشاهده می کنید که اجزاء آن از بالا به پایین شامل موارد زیر است:

  • بدنه (Bonnet) : در زمان طراحی رگلاتورها جنس بدنه اهمیت بالایی دارد. زمانی که بخواهید از گازهای آزمایشگاهی و خورنده استفاده کنید، باید بدنۀ فشارشکن از فلزی غیرخورنده و مقاوم در برابر واکنش های شیمیایی احتمالی ساخته شود. همچنین جنس بدنه باید ضد انفجار باشد. بدنۀ رگلاتورهای معمولی و صنعتی اغلب از جنس برنج است. رگلاتورهای آزمایشگاهی اما انواع متفاوتی دارند که می تواند از جنس برنج با روکش ضد خوردگی، استیل ضد زنگ و حتی دیگر آلیاژهای گران قیمت ساخته شود.
  • دستۀ کنترل (Control knob) : بخشی از رگلاتور که کاربر به طور مستقیم با آن در ارتباط است، دستۀ کنترل است. در حقیقت این کاربر است که به فشارشکن گاز دستور می دهد چه فشاری را در اختیارش قرار دهد. گاهی رگلاتورها به دستگاه های فشار سنج نیز مجهز می شوند که این موضوع به تصمیم گیری کاربر کمک می کند. اما در رگلاتورهای معمولی (مثل فشارشکن کپسول های LPG) اغلب خبری از فشارسنج نیست و تنظیم فشار خروجی به صورت چشمی صورت می گیرد.
  • فنر (Spring) : فنر فشارشکن بین دیافراگم و دستۀ کنترل قرار می گیرد. کار اندازه گیری و مقایسۀ فشار ورودی و خروجی به کمک ضریب فشردگی فنر انجام می شود. در واقع این فنر است که دریچۀ ورود و خروج دیافراگم شیر فشارشکن را تنظیم می کند.
  • دیافراگم (Diaphragm) : دیافراگم فشارشکن به صورت پوسته ای پلاستیکی یا فلزی قابل انعطاف ساخته می شود و وظیفۀ آن مسدود کردن جریان گاز ورودی به فشارشکن و تنظیم فشار گاز خروجی از آن است.
  • ولو (Valve) : زمانی که شما دستۀ کنترل رگلاتور را می چرخانید، در حقیقت دارید موقعیت دیافراگم و ولو فشارشکن را جا به جا می کنید. که در نتیجه فشار گاز خروجی از فشارشکن کم یا زیاد می شود.
  • محل ورود گاز (Inlet) : محل ورود گاز فشارشکن به صورت مستقیم به مخزن گاز یا خط لوله متصل می شود.
  • محل خروج گاز (Outlet) : محل خروج گاز در سمت دیگر فشارشکن و معمولاً روبروی محول ورود گاز قرار دارد. گاز وارد شده به فشارشکن پس از اینکه از فشارش کاسته شد، از محل خروج خارج می گردد.

نحوۀ عملکرد رگلاتور های گاز تک مرحله ای

حال که با اجزاء کلی یک فشارشکن آشنایی داریم، می توانیم به سراغ نحوۀ عملکرد رگلاتورهای گازی برویم. برای این کار مسیر جریان گاز را از مخزن گاز بررسی می کنیم. گازی که از درون مخزن یا خط لوله خارج می شود، اغلب فشار بسیار بالایی دارد و به صورت مستقیم قابل استفاده نیست. این گاز از دریچۀ ورود گاز وارد ساختمان فشارشکن گاز می شود. اگر محل ورود فشارشکن به فشارسنج مجهز باشد، می توانید میزان فشار ورودی را رصد کنید. گازی که وارد رگلاتور می گردد، پشت دریچۀ دیافراگم جمع شده، اصطلاحاً محفظۀ فشارشکن را پر می کند. اما چون شیر فشارشکن بسته است، اجازۀ خروج پیدا نمی کند.

با چرخاندن دستۀ کنترل، کاربر میزان فشار مورد نیاز خود را تعیین می کند. سپس مطابق این میزان مشخص شده، دیافراگم فشارشکن شروع به حرکت می نماید و فشار گاز پشت محفظه بر نیروی فشردگی فنر غلبه کرده، باعث می شود که با بالا رفتن دیافراگم، سوپاپ شیر باز شده، مسیر جریان گاز تا حد مشخصی باز شود. در اینجا گاز وارد محفظۀ دوم فشارشکن می شود. این محفظه محل جمع شدن گاز و سپس خروج آن از سمت خروجی است. زمانی که این جریان برقرار می شود، یک تقابل بین نیروهای وارد بر صفحۀ دیافراگم شکل می گیرد. گاز ورودی به فشارشکن از پایین به سمت بالا نیرویی را به دیافراگم وارد می کند و در جهت مخالف این فنر است که به خاطر فشردگی نیرویی را از بالا به سمت پایین روی دیافراگم وارد می نماید. این تقابل نیروها تا جایی ادامه پیدا می کند که تعادل بین دو نیرو برقرار شود. زمانی که تعادل صفحۀ دیافراگم برقرار شد، جریان گاز از سمت خروجی به بیرون هدایت می شود و مورد استفاده قرار می گیرد.

نکته اینجاست که با کم شدن حجم گاز درون مخزن، تراکم گاز کاهش یافته، فشار ورودی به فشارشکن به مرور زمان کم و کمتر می شود. در این حالت، همچنان فشارشکن باید فشار تعیین شده در خروجی را در حد معین شده حفظ کند. به این صورت که با کم شدن فشار گاز ورودی، صفحۀ دیافراگم مجدداً به سمت پایین حرکت می کند و در نتیجه مسیر جریان گاز بازتر می شود. به این شکل کسری فشار گاز در خروجی جبران می شود.

نحوۀ عملرد رگلاتور های گاز دو مرحله ای

در رگلاتورهای دو مرحله ای درست همان اتفاقی رخ می دهد که در رگلاتور های تک مرحله ای رخ می دهد. با این تفاوت که در اینجا از دو محفظۀ فشار و دو سیستم دیافراگم و فنر استفاده می شود. به این شکل که یک بار تنظیم فشار در ورودی انجام می گیرد و یک بار نیز در سمت خروجی این کار صورت می گیرد. سیستم کنترل فشار در ورودی و خروجی درست مانند هم بوده و از همان سیستمی طبعیت می کند که در رگلاتورهای تک مرحله ای انجام می شد. معمولاً از رگلاتورهای دو مرحله ای در مواقعی استفاده می شود که تنظیم فشار گاز خروجی اهمیت بالایی داشته باشد. برای مثال در رگلاتورهای آزمایشگاهی اغلب از طراحی دو مرحله ای استفاده می شود.

آشنایی با انواع رگلاتور ها

دسته بندی انواع رگلاتور ها را می توان بر اساس نوع استفاده، جنس بدنه و نوع گاز آن صورت می گیرد. البته جنس بدنۀ فشارشکن و نحوۀ تنظیم فشار در آن بستگی به نوع گاز و کاربرد آن دارد.

رگلاتورهای صنعتی

یکی از انواع های معمول رگلاتور ها، رگلاتورهای صنعتی است. اغلب رگلاتورهایی که از آن ها استفاده می کنیم، در همین دسته قرار می گیرند. جنس بدنۀ رگلاتورهای صنعتی اغلب از آلیاژ برنج است. فشاری که یک فشارشکن صنعتی باید کنترل کند، بین دویست تا سیصد بار است. که این فشار باید در خروجی فشارشکن به حدود چهارده بار کاهش داده شود. از رگلاتورهای صنعتی برای مخازن گازی LPG ، CNG، گاز آرگون، دی اکسید کربن، نیتروژن و … استفاده می شود. دلیل اینکه می توان از آلیاژهای برنجی در رگلاتورهای صنعی بهره برد، به درصد خلوص این گازها بر می گردد. درصد خلوص گازهای صنعتی معمولاً پایین است و خیلی حساسی خاصی روی آن نیست.

رگلاتورهای آزمایشگاهی

زمانی که بخواهید از گازهای با درصد خلوص بالا استفاده کنید، لازم است از انواع رگلاتور هایی کمک بگیرید که ویژگی های خاصی داشته باشند. از جمله اینکه جنس بدنۀ فشارشکن باید به نوعی باشد که با گاز مورد نظر وارد واکنش شیمیای نشود. همچنین نباید بدنۀ فشارشکن یا اجزای آن دچار خوردگی شود. جنس بدنۀ فشارشکن معمولاً آلیاژ برنج با روکش های کروم یا استینلس استیل است. گاهی نیز ممکن است از آلیاژهای دیگری استفاده شود. جنس دیافراگم نیز اهمیت زیادی دارد. معمولاً جنس دیافراگم از آلیاژ استینلس استیل تهیه می گردد. در مواقعی که حساسیت آزمایشگاهی خیلی بالا باشد از آلیاژهای ویژه تری مثل هستلوی بهره می برند.

محل نصب رگلاتور ها

رگلاتورها را در مکان های متفاوت و بر حسب نوع کاربرد می توان به کار برد. مهم ترین مکان هایی که از نصب رگلاتورها بهره می برند موارد زیر است:

  • مخزنی و سر سیلندری : رگلاتورهایی که روی مخازن و سیلندرهای ذخیره سازی نصب می شوند.
  • بین خطی : رگلاتورهایی که بین خطوط لوله نصب می شود.
  • نقطه مصرف : در خطوط لوله گاز مثل لوله های خانگی از رگلاتور های نقصه مصرف استفاده می شود.
  • پانل های کنترل کننده : برای کنترل فشار گاز که می تواند به صورت دستی، نیمه اتوماتیک و یا تمام اتوماتیک طراحی شود.

جمع بندی

فشارشکن گاز، دستگاهی است که به عنوان کنترل کنندۀ فشار گاز طراحی می شود و از آن ها برای کنترل و کاهش فشار گاز خروجی از مخازن ذخیره سازی یا خطوط جریان گازی استفاده می شود. رگلاتورها به مانند یک شیر فشارشکن عمل می کند و از ساختمان ساده ای بهره می برد. انواع رگلاتور ها به طور کلی در دو دستۀ رگلاتورهای آزمایشگاهی و رگلاتورهای صنعتی طراحی می شوند. جنس بدنه و دیافراگم رگلاتورهای صنعتی اغلب از آلیاژ برنجی است. اما زمانی که بحث خلوص گاز مطرح می شود و می خواهید از یک رگلاتور آزمایشگاهی استفاده کنید، باید از آلیاژهای ضد خورندده و مقاوم استفاده شود. روکش کروم یا استینلس استیل معمول ترین روکش در طراحی رگلاتورهای آزمایشگاهی است.

دیدگاه‌ها 0

*
*

همین الان با مشاوران ما تماس بگیرید