Регуляторы или регулирующие клапаны: что лучше?

Отличия

По своему назначению и принципу работы регуляторы и регулирующие клапаны различаются в нескольких аспектах. Конструкция обычного регулирующего контура с обратной связью позволяет включенному в него клапану управлять различными параметрами технологического процесса в зависимости от того, какой из них контролируется. К примеру, он может управлять расходом, уровнем, температурой или давлением. Требуемый параметр технологического процесса измеряется датчиком, данные передаются в основную систему управления обычно это распределенная система (РСУ). РСУ определяет, каким образом должен сработать клапан в ответ на отклонение от заранее установленного заданного значения (регулирование по отклонению), и сообщает контроллеру РСУ величину, на которую нужно открыть или закрыть клапан, чтобы восстановить заданное значение параметра. Получив эти данные, контроллер РСУ посылает соответствующий сигнал позиционеру клапана, который преобразует его из электронной формы в пневматическую, изменяя предписанным образом положение регулирующего элемента.

С точки зрения принципа работы главное различие между регулятором и регулирующим клапаном в том, что, в отличие от системы управления с обратной связью, описанной выше, регулятор использует энергию среды, не требуя внешнего источника энергии и пневматического управления.

Любое изменение давления регулируемой среды заставит поршень сдвинуться, что повлечет изменение величины проходного сечения регулятора, и, стало быть, расхода. Регулятор способен управлять ровно одним параметром: давлением рабочей среды, поэтому и сопоставлять его можно только с клапаном, регулирующим давление.

При изменении расхода через регулятор должно измениться само регулируемое давление. В качестве примера рассмотрим регулятор давления, регулирующий подачу газообразного топлива в двигатель компрессора. Если двигатель начнет потреблять больше топлива, давление газа между регулятором и компрессором упадет. Снижение давления на поршне приведет к тому, что уравновешивающая его пружина частично разожмется. И до тех пор, пока сохраняется повышенный расход, регулятор будет удерживать давление после себя на определенном уровне, который окажется немного ниже установочного.

Другое отличие касается расчетного давления корпуса регулятора. Если регулирующий клапан может работать при одинаковом давлении на входе и на выходе, то у регулятора давление на стороне регулирования может быть ниже, чем на нерегулируемой. Причина в том, что давление рабочей среды воздействует непосредственно на внутренние детали камеры. Это как если бы на привод регулирующего клапана воздействовало непосредственно давление рабочей среды взамен, например, сжатого воздуха. Но есть и некоторые исключения из данного правила для регуляторов высокого давления, регуляторов непрямого действия (с импульсным «пилотным» устройством), так что при выборе регулятора необходимо учитывать расчетное давление как на входе, так и на выходе.

Еще одно отличие в том, что скорость срабатывания регуляторов выше, чем регулирующих клапанов. Регуляторы незамедлительно реагируют на любое изменение регулируемого давления. Техническое обслуживание регуляторов проще, в конструкции отсутствует сальник, значит, нет выбросов во внешнюю среду.

Сопоставление двух разновидностей регулирующих устройств

Преимущества регулирующих клапанов

— Большие проходные сечения
— Могут выпускаться на классы давления ANSI 900 и выше
— Отсутствуют выбросы в атмосферу (нет сальниковой набивки)
— Имеются варианты конструкции узлов затворов для тяжелых условий эксплуатации
— Разнообразие сред
— Дистанционная обратная связь
— Диагностические возможности
— Используют внешнюю энергию

Преимущества регуляторов:

— Автономная работа
— Более высокая скорость срабатывания
— Простая конструкция
— Невысокая стоимость монтажа
— Простое техническое обслуживание
— Отсутствуют выбросы в атмосферу (нет сальниковой набивки)


Регуляторы непрямого действия достигают высокой точности за счет встроенного вспомогательного (пилотного) регулятора прямого действия, который передает усилие системе и увеличивает чувствительность к изменению регулируемого давления.

Кстати, регуляторы непрямого действия отличаются большими проходными сечениями, что означает преимущество перед регуляторами прямого действия не только в точности регулирования, но и в пропускной способности.

Другие критерии выбора

Выбирая между регулятором давления и регулирующим клапаном, следует наряду с конкретной функциональностью учитывать и общие особенности конструкции. Например, если требуется диагностический контроль или обратная связь для предупредительного ремонта, годятся только регулирующие клапаны, способные снять и передать в систему управления данные диагностики. С другой стороны, если для предприятия критически важна надежность срабатывания, предпочтение следует отдать регулятору, поскольку ему не нужен внешний источник энергии. Хотя совокупные затраты на техническое обслуживание и установку регулятора ниже, в проектной спецификации или требованиях стандартов может значиться регулирующий клапан. И еще: в определенных условиях можно говорить о тех или иных технических преимуществах регулирующего клапана перед регулятором или, наоборот, регулятора перед клапаном, но есть и такие условия, когда применение кого-то из них вообще недопустимо.

Оригинальная статья была опубликована в журнале Valve Magazine, Winter, 2015, c. 20, издаваемом Американской Ассоциацией Арматуростроителей (www.vma.org). Перевод Т. Скляровой.