Regulátory nebo regulační ventily: co je lepší?
Regulátory a regulační ventily se liší svým účelem a principem činnosti v několika ohledech. Konstrukce konvenční zpětnovazební regulační smyčky umožňuje ventilu, který je v ní obsažen, řídit různé procesní parametry v závislosti na tom, který z nich je monitorován. Může například regulovat průtok, hladinu, teplotu nebo tlak. Požadovaný procesní parametr je měřen senzorem, data jsou přenášena do hlavního řídicího systému, obvykle distribuovaného řídicího systému (DCS). DCS určuje, jak by měl ventil fungovat v reakci na odchylku od předem nastavené požadované hodnoty (řízení odchylky), a informuje řídicí jednotku DCS o tom, o kolik by se měl ventil otevřít nebo zavřít, aby se obnovila nastavená hodnota parametru. Po přijetí těchto dat řídicí jednotka DCS odešle odpovídající signál do polohovacího regulátoru ventilu, který jej převede z elektronické do pneumatické formy a změní polohu řídicího prvku předepsaným způsobem.
Z hlediska principu fungování spočívá hlavní rozdíl mezi regulátorem a regulačním ventilem v tom, že na rozdíl od výše popsaného systému zpětné vazby regulátor využívá energii média, aniž by vyžadoval externí zdroj energie a pneumatické ovládání.
Jakákoli změna tlaku regulovaného média způsobí pohyb pístu, což změní hodnotu průtokové plochy regulátoru, a tím i průtok. Regulátor je schopen regulovat přesně jeden parametr: tlak pracovního média, proto jej lze porovnat pouze s ventilem, který reguluje tlak.
Když se změní průtok regulátorem, musí se změnit i samotný regulovaný tlak. Jako příklad si uveďme regulátor tlaku, který reguluje přívod plynného paliva do motoru kompresoru. Pokud motor začne spotřebovávat více paliva, tlak plynu mezi regulátorem a kompresorem klesne. Snížení tlaku na píst způsobí částečné uvolnění pružiny, která jej vyvažuje. A dokud přetrvává zvýšený průtok, regulátor bude udržovat tlak za sebou na určité úrovni, která bude o něco nižší než nastavená hodnota.
Další rozdíl se týká návrhového tlaku v tělese regulátoru. Pokud regulační ventil může pracovat se stejným tlakem na vstupu i výstupu, pak může mít regulátor na regulační straně nižší tlak než na neregulované straně. Důvodem je, že tlak pracovního média působí přímo na vnitřní části komory. Je to, jako by na aktuátor regulačního ventilu působil přímo tlak pracovního média, nikoli například stlačený vzduch. Z tohoto pravidla však existují určité výjimky u vysokotlakých regulátorů, nepřímo působících regulátorů (s pulzním “pilotním” zařízením), takže při výběru regulátoru je nutné zohlednit návrhový tlak na vstupu i výstupu.
Dalším rozdílem je, že rychlost odezvy regulátorů je vyšší než u regulačních ventilů. Regulátory reagují okamžitě na jakoukoli změnu regulovaného tlaku. Regulátory se snáze udržují a jejich konstrukce neobsahuje ucpávku, což znamená, že nedochází k žádným emisím do životního prostředí.
Porovnání dvou typů ovládacích zařízení
Výhody regulačních ventilů
— Velké průtokové úseky
— Lze vyrobit pro tlakové třídy ANSI 900 a vyšší
– Žádné emise do ovzduší (bez ucpávky)
— K dispozici jsou varianty provedení sestavy ventilů pro vysoké zatížení
— Rozmanitost prostředí
— Vzdálená zpětná vazba
— Diagnostické možnosti
– Využívejte vnější energii
Výhody regulátorů:
– Samostatná práce
– Vyšší rychlost odezvy
— Jednoduchý design
— Nízké náklady na instalaci
– Snadná údržba
– Žádné emise do ovzduší (bez ucpávky)
Nepřímo působící regulátory dosahují vysoké přesnosti díky vestavěnému pomocnému (pilotnímu) přímo působícímu regulátoru, který přenáší sílu do systému a zvyšuje citlivost na změny regulovaného tlaku.
Mimochodem, nepřímo působící regulátory mají velké průtokové úseky, což znamená výhodu oproti přímo působícím regulátorům nejen v přesnosti regulace, ale i v propustnosti.
Další kritéria výběru
Při výběru mezi regulátorem tlaku a regulačním ventilem je důležité zvážit kromě specifické funkčnosti i celkové konstrukční vlastnosti. Pokud je například vyžadováno diagnostické monitorování nebo zpětná vazba pro preventivní údržbu, jsou vhodné pouze regulační ventily, které dokáží shromažďovat a přenášet diagnostická data do řídicího systému. Na druhou stranu, pokud je pro zařízení kritický spolehlivý provoz, měl by být upřednostněn regulátor, protože nevyžaduje externí zdroj energie. I když jsou celkové náklady na údržbu a instalaci regulátoru nižší, může být regulační ventil zahrnut do konstrukční specifikace nebo standardních požadavků. A ještě jedna věc: za určitých podmínek lze hovořit o určitých technických výhodách regulačního ventilu oproti regulátoru nebo naopak regulátoru oproti ventilu, ale existují i podmínky, kdy je použití jednoho z nich zcela nepřijatelné.