역압 조절기 설정:샘플링 시스템 엔지니어를 위한 팁

배압 조절기 설정:샘플링 시스템 엔지니어를 위한 팁

Jon Kestner, 제품 관리자

배압 조절기는 많은 산업 시설에서 사용되는 샘플링 시스템에서 상류 압력을 유지하고 민감한 장비를 보호하는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 배압 조절기를 적절하게 사용하려면 샘플링 시스템 엔지니어가 몇 가지 일반적인 샘플링 시스템 설계 실수에 주의해야 합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 상류 흐름 제한 장치의 중요성 간과
• 분석기를 통해 너무 많은 흐름 허용
• 두 장치 사이에 흐름 저항이 없는 배압 조절기와 직렬로 감압 조절기를 배치

이 블로그 게시물에서는 배압 조절기를 사용하여 샘플링 시스템을 설계 및 구성하는 모범 사례와 이러한 일반적인 설계 실수를 피하는 방법에 대해 설명합니다.

배압 조절기 설정

감압 레귤레이터와 달리 배압 레귤레이터는 입구 압력(상류 압력)을 제어하며 일반적으로 라인 끝에 설치됩니다. 반면에 감압 레귤레이터는 출구 압력(하류 압력)을 제어하며 일반적으로 라인의 시작 부분에 설치됩니다. 두 가지 유형의 레귤레이터는 시스템 압력으로 인한 힘과 설정 압력을 설정할 때 생성되는 스프링의 하중의 균형을 맞추도록 작동합니다.

외부 압력의 증가 또는 감소로 인해 이 균형이 무너지면 레귤레이터의 밸브 또는 포핏이 시트에 더 가깝거나 멀어지게 됩니다. 밸브 움직임의 특성에 따라 조절기가 균형을 다시 설정할 때까지 조절기의 오리피스를 통해 흐름이 더 쉽게 또는 덜 쉽게 이동할 수 있습니다.

그림 1은 분석 샘플링 시스템의 일반적인 배압 조절기 설정을 보여줍니다. 분석기에서 사용하지 않는 흐름이 있는 경우(그림 1의 A 참조) 조절기의 역할은 해당 흐름을 바이패스로 전환하는 것입니다. 소스 압력이 변경되면 조절기는 전환된 흐름의 양도 변경하여 조절기 입구에서 일정한 압력이 유지되고 따라서 일관된 흐름이 분석기에 도달하도록 합니다.

역압 조절기는 입구 압력을 관리하는 데 도움이 되도록 일부 흐름 제한(일반적으로 니들 밸브) 업스트림이 필요합니다(그림 1의 R1 참조). 배압 조절기와 시스템 사이에 제한이 없는 경우(긴 길이의 튜브라도 가스 시스템 내에서 최소한의 압력 강하를 가질 수 있음), 배압 조절기는 상류로 떨어뜨리기에 충분한 가스를 이동시키기 위해 넓게 열립니다. 압력. 이것은 효과적이지 않을 것입니다. 그러나 제한이 있는 경우 증가된 유속은 해당 제한을 초과하는 압력 강하를 증가시켜 다운스트림 압력을 낮추는 데 도움이 됩니다.

샘플링 시스템 설계자가 자주 범하는 실수 중 하나는 배압 조절기가 상류 압력을 직접 제어할 수 있다고 생각하여 유량 제한기를 생략하는 것입니다. 그러나 제한 장치가 없으면 시스템 흐름이 변경될 때 압력의 변화가 거의 또는 전혀 없습니다. 조절기는 제어하려는 입구 압력이 어떠한 변화도 나타내지 않을 것이기 때문에 유량을 증가시키기 위해 계속해서 공정 유체를 낭비합니다. 이로 인해 레귤레이터가 활짝 열릴 수 있습니다.

분석기 제한 장치(그림 1의 R2 참조)를 통해 많은 흐름을 허용하는 것은 조절기의 입구 압력이 설정 압력 아래로 떨어질 수 있기 때문에 또 다른 설계 오류입니다. 이로 인해 레귤레이터가 완전히 차단되어 벤트 흐름이 제한될 수 있습니다. 더 나은 제어를 위해 업스트림 유량 제한기(R1)는 최대 분석기 유량에서도 일부 유량이 조절기를 통과할 수 있도록 크기를 조정해야 합니다.

그림 1과 같은 기능 시스템을 설정하려면 시스템 설계자는 먼저 R2를 닫고 원하는 분석 응답 시간 동안 바이패스 흐름을 충분히 허용하도록 R1을 조정한 다음 원하는 분석기 흐름에 대해 R2를 미세 조정해야 합니다. 우회 유량은 자동으로 같은 양만큼 감소해야 합니다. 필요한 경우 바이패스 흐름이 최소한 분석기 배출 흐름만큼 빨라질 때까지 R1을 천천히 엽니다. 이렇게 하면 소스 압력이 변경될 때 레귤레이터가 입구 압력을 제어할 수 있습니다. 소스 압력이 크게 변할 것으로 예상되는 경우 예상되는 최저 소스 압력에서 소량의 바이패스 흐름을 생성하도록 R1을 조정합니다.

유량 제한기 R1 및 R2와 함께 배압 조절기에 의해 제어되는 압력을 사용하여 분석기 및 벤트 라인으로의 유량을 제어할 수 있습니다.

이 세 가지 구성 요소가 분석기로의 흐름과 바이패스 흐름을 제어하기 때문에 바이패스 벤트 라인에 니들 밸브 또는 기타 제한 장치가 필요하지 않습니다. 그러나 니들 밸브가 없는 바이패스 유량계는 레귤레이터가 일부 유량을 통과하고 입구 압력을 제어하고 있는지 확인하는 데 유용합니다.

감압 및 배압 조절기 직렬 사용

그림 2와 같이 감압 레귤레이터 바로 뒤에 배압 레귤레이터를 배치하면 또 다른 설계 오류가 발생합니다. 두 개의 조절기가 동일한 압력을 제어할 수 없기 때문에 그 중 하나는 손실되어야 합니다.

이 손실을 설명하기 위해 두 가지 상황을 고려하십시오. 첫째, 배압 레귤레이터의 설정점이 업스트림 레귤레이터에서 들어오는 압력보다 높으면 시트에서 배압 포핏을 들어 올려 흐름을 허용하기에 충분한 힘이 없기 때문에 닫힌 상태를 유지합니다. 배압 조절기. 이 시나리오에서는 배압 조절기가 닫힌 상태로 유지되므로 바이패스 흐름이 없습니다.

두 번째 상황에서는 배압 조절기의 설정점이 더 낮습니다. 이제 유량이 증가하기 때문에 감압 레귤레이터의 전달 압력은 상류 레귤레이터의 드룹 곡선 비율로 감소합니다. 유속이 급격히 증가하여 배압 레귤레이터를 축적 곡선 위로 밀어 입구 압력을 높입니다.

이 증가의 결과는 두 조절기의 설정에 따라 다릅니다.

• 두 설정이 가까우면 첫 번째 레귤레이터의 드룹 압력이 두 번째 레귤레이터의 축적 압력과 일치할 때까지 유량이 상승합니다. 그러나 이로 인해 매우 높은 유속이 발생합니다.
• 두 설정이 더 멀리 떨어져 있으면 해당 조절기가 더 이상 제어할 수 없을 때까지 유량이 증가합니다. 하나의 조절기는 압력을 제어하고 다른 하나는 유량 제한기가 됩니다.

우회 유량은 두 설정점의 차이에 따라 다릅니다. 규제 당국이 "휴전을 선언"할 때까지 증가합니다. 업스트림 압력이 변하거나 분석기로의 흐름이 변할 때 두 조절기는 설정점 사이에서 중간 압력을 유지하려고 하지만 결과는 불확실합니다. 이것은 그림 3에 나와 있습니다.

이것은 두 개의 조절기가 직렬로 기능할 수 없다는 것을 의미하지는 않지만 이것이 성공적으로 발생하는 유일한 방법은 그들 사이에 흐름 제한기를 갖는 것입니다. 그림 4는 올바른 설정에서 두 조절기가 제대로 작동하고 압력이 두 제한기의 양쪽 끝에서 일정하게 유지되는 이 시나리오를 보여줍니다. 이 압력의 일관성은 흐름을 안정되게 하고 소스 및 벤트 압력의 변화로부터 분석기를 보호합니다.

적절하게 작동하는 시스템

배압 조절기의 적절한 기능을 보장하려면 조절기가 압력을 제어할 때 제대로 작동하는지 확인하기 위해 샘플링 시스템을 신중하게 설계해야 합니다. 압력이 너무 높거나 낮으면 시스템이 손상되거나 지연될 수 있습니다.

샘플링 시스템에 조절기를 설정할 때 질문이 있는 경우 도움을 드릴 수 있습니다. Swagelok 현장 엔지니어가 귀사의 시설을 방문하여 샘플링 시스템을 평가하고 설계에 대한 조언을 하거나 문제를 해결할 수 있습니다. 또는 프로세스 분석기 샘플링 시스템(PASS) 또는 샘플링 시스템 문제 해결 및 유지보수(SSM) 교육 과정을 통해 샘플링 시스템 설계 및 사용에 대한 모든 것을 배울 수 있습니다.