オン/オフバルブアプリケーション用エアセットレギュレーター

2020年11月1日 | ジェフ・ウェルチ著

エアセットレギュレータは一見単純なデバイスですが、特に安全計装システムでは、適切なデバイスが指定されていることを確認するように注意する必要があります。

化学プラントやその他の重工業施設には、通常、空気圧で制御されるバルブ、アクチュエーター、機器が多数含まれています。 エアセット デバイスは、これらのコンポーネントへの空気圧の供給を調整するために一般的に使用されます。 エアセットは、一体型フィルタを備えた特定のタイプの直接操作式減圧レギュレータです。 設計では見落とされがちですが、安全で効果的な動作のためには適切な選択が必要であり、これらのデバイスは緊急停止やその他の要求の厳しいオン/オフバルブ用途で使用されることが多いため、これは重要です。

直接操作のレギュレーターの場合と同様、エアセットは下流側の圧力を感知し、必要な設定値に維持します。 図 1 では、出口圧力 (青色の領域) がダイヤフラムの下側で感知され、エアセット レギュレータはこの圧力を使用して力を生成し、ダイヤフラムの上側のバネ力に対抗します。 スプリング ケーシング (黄色の領域) は大気に通気されます。

図 1. 一体型フィルタと内部リリーフを備えた一般的なエアセット レギュレータをここに示します。 出口圧力 (青色の領域) はダイヤフラムの下側で感知され、エアセット レギュレーターはこの圧力を使用して力を生成し、ダイヤフラムの上側のバネ力に対抗します。 スプリング ケーシング (黄色の部分) は大気に通気されています。

下流側の空気需要が増加すると、出口圧力が減少し始め、それに応じてダイヤフラムの下側にかかる力も減少します。 スプリングは、ダイアフラムによって加えられる力と一致するまで減圧することによって反応します。 スプリングは調整ネジで固定されているため、スプリングが圧縮を解除できるのはダイアフラムの方向のみです。

ダイアフラムはバルブ プラグに取り付けられているため、プラグはシートから遠ざけられ、入口領域 (赤い領域) から下流システム (青い領域) への空気の流れが増加します。 流量要求が満たされると、ダイアフラム下の圧力がエアセット レギュレータの設定値まで増加し、スプリングが圧縮され、バルブ プラグがシートに向かって駆動されて流れが遮断されます。

レギュレーターはスプリングの張力を調整することで設定されます。 スプリングがきつくなるほど、レギュレーターの出口圧力は高くなります。 動作中、レギュレーターは下流側の圧力を維持するために必要なだけ開きます。 エアセットレギュレータが安定した動作モードにあるとき、ダイヤフラムとスプリングの力は平衡状態にある必要があります。

エアセット レギュレータは、通常、化学プラントや石油精製所で使用される最も一般的なタイプの圧力レギュレータです。 最も注目に値するのは、制御バルブに取り付けられているのが見られることです。エアセット レギュレーターは、システムの空気圧をバルブ動作の安全な動作レベルまで下げるために使用されます。 次に、ポジショナー/コントローラーは、通常は自動化システムから受信する設定値信号に基づいて、適切な圧力をアクチュエーターに送信できます。 出力により、バルブの移動量が制御可能になり、プロセスの流れが調整されます。

多くのアプリケーションでは、バルブの移動量を調整するためのポジショナー/コントローラーを使用せず、したがってプロセスの流れを制御するのではなく、バルブを完全に開くか完全に閉じる必要があります。 これらは自動オンオフバルブと呼ばれることが多く、機器の空気圧がエアセットによって減圧され、レギュレーターの下流のソレノイドがバルブアクチュエーターに作用する圧力を制御します。 ソレノイドは、バルブのフェイルセーフが必要な場合にこの空気圧を大気中に放出でき、通常はスプリングによってこの位置に駆動されます。

図 2 は、オン/オフ アプリケーションで使用されるエアセット レギュレータの例を示しています。 アクチュエータへの主空気供給圧力は、エアセット (3) によって所望の設定値に制御されます。 この低圧空気は電磁弁 (2) を通過し、アクチュエータ (1) に加えられます。