Как работает регулятор расхода

  Как работает регулятор расхода газа.   

Для соответствия современному мировому уровню производства в технологических процессах дозированной подачи газа на сегодняшний день необходим переход от ручного регулирования расхода газа оператором с помощью вентиля или крана к автоматическому поддержанию нужного уровня потока газа днем и ночью по заданной уставке (расходу). Для этого служат регуляторы расхода газа. Суть регулятора состоит в объединении измерителя расхода или расходомера с исполнительным элементом - клапаном, который увеличивая или уменьшая зазор между плунжером и седлом, изменяет расход газа, идущий через прибор.

Измерители расхода различаются по принципу действия: турбинные, термомассовые, вихревые, кориолисовы, электромагнитные, перепада давления и др. Клапаны бывают встроенные или отдельно стоящие, с линейной и нелинейной характеристикой, электромагнитные и пневматические. Выбор типов расходомера и клапана обусловлен техническими условиями эксплуатации: характеристиками рабочей  среды, величиной расхода, давлением и перепадом давления на входе и выходе, температурой, временем отклика регулятора и др. Покажем процесс регулирования расхода газа на примере регулятора теплового принципа действия.

На входе в измеритель расположен ламинарный элемент, который убирает неоднородности и турбулентность потока, а также обеспечивают линейность характеристик сенсора. Это в конечном итоге и определяет точность и повторяемость работы сенсора, а значит его качество.  

При поступлении газа в расходомер небольшая разность давлений на входе и выходе ламинарного элемента P1 и P2 заставляет часть газового потока m ответвляться через капилляр m1, оставшаяся часть потока m2 проходит через ламинарный элемент. Благодаря конструкции сенсора в виде капилляра эти расходомеры иногда называют капиллярными, а иногда научными. Геометрия прибора такова, что на сенсор поступает строго определенная доля общего потока.

На капилляр расходомера намотаны две терморезистентные катушки, которые подводят тепло к капилляру и измеряют ее температуру. Если поток через расходомер равен нулю, температуры на входе и выходе сенсора равны, профиль температур симметричен и выглядит так:

При подаче газа в расходомер или регулятор расхода молекулы газа, проходя через капилляр нагреваются и "сносят" тепло по направлению потока, от верхней катушки к нижней. Профиль температур становится несимметричным и выглядит, как показано ниже.

Сопротивление катушек меняется, и по разнице их значений с помощью микроэлектроники, встроенной в прибор, определяется расход газа. 

Если прибор снабжен встроенным регулирующим клапаном, то, как было сказано ранее, он представляет собой регулятор расхода. Клапан представляет собой систему из седла и плунжера, который по сигналу с измерителя расхода осуществляет движение в вертикальном направении, увеличивая или уменьшая зазор (орифайс) между плунжером и седлом, а следовательно и величину расхода газа, проходящего через регулятор расхода.

Таким образом, независимо от того, что происходит на входе в регулятор расхода, на выходе  всегда будет поддерживаться заданный расход.