Bejegyzések

,

Miért nem stimmel a nyomás? Droop, és annak megoldása

Azt a jelenséget, hogy nagy átáramlás esetén a nyomásszabályzó alvíz (tehát szabályozott, alacsonyabb nyomású) oldalán a nyomás esni kezd, az angol szaknyelvben droop néven ismerik. Frappáns, egyszavas magyar megfelelője nincs, pedig, ha megjelenik egy rendszerben, akkor több szakterületre is hatással lehet.

A gázipari, áramlástechnikai, hidraulikával foglalkozó szakemberek leginkább „kilépő oldali nyomásesésként” írják le, ami végül is pontos, bár félreérthető. Aki a szabályozástechnika felől közelíti meg a problémát, az egyfajta maradó hibaként, szabályozási eltérésként hivatkozik rá.

Márpedig a droop nem hibás szabályozás, még csak nem is hibás választás vagy specifikáció miatt alakul ki. Az áramlástan alapvető összefüggései hívják életre.

Nagy térfogatáram, pontatlan szabályzás?

Akkor tehát ennyi? El kell fogadnunk, hogy a nyomásszabályzóink a kapacitásuk közelében egyszerűen pontatlanul fognak szabályozni Netán próba-szerencse alapon addig kell állítgatnunk az előfeszítést, míg egy bizonyos offsettel kiküszöböljük a statikus hibát? De mi történik, ha a kívánt nyomásszint gyakran változik?

A droop ráadásul különösen hangsúlyosan jelentkezik nagy átömlésű szabályzók esetében (3-as Cv érték fölött mindenképpen számítsunk rá), amelyek sokszor rendkívül precíz szabályzást igénylő területeken kerülnek beépítésre (például rakétatechnológiában).

Természetesen ilyenkor sem kell lemondanunk a pontos szabályzásról. A Pressure Tech szabályzóiban a rugót, dugattyút vagy membránt eleve úgy alakítják ki, hogy az ezekből adódó szabályzási hiba minél kisebb legyen. A gázdinamika (vagy hidrodinamika) alaptörvényeit azonban nem lehet megkerülni: de a hatásukat az elhanyagolható szintig lehet mérsékelni.

Megoldások droop kezelésére

A droop jelenség csökkentésére, vagy gyakorlatilag teljes megszüntetésére direkt rugóterhelésű szabályzóról át kell térnünk valamilyen kifinomultabb szabályzási megoldásra, jelesül:

  • Membrános, vagy pilot szeleppel szerelt nyomásszabályzót kell használnunk, vagy
  • Zárt, visszacsatoláson alapuló szabályozási kört kell kiépítenünk.

Az alábbi ábrán látható, hogy ezekkel a megoldásokkal a nyomásszabályzás hibája mintegy harmadára csökkenthető, vagy gyakorlatilag megszüntethető:

Droop mértéke különböző szabályzási módok esetén

Droop mértéke direkt rugóterhelésű, pilot-szelepes és elektronikus szabályzású reduktor esetén (a kép forrása: Pressure Tech)

Természetesen ezen megoldásoknak ára van, egyrészt szó szerinti értelemben is, hiszen a bekerülési költség jelentősen növekszik, másrészt a komplexebb elemek és rendszer miatt a kiépítés, beüzemelés, üzemeltetés több képzettséget és munkát kíván. A droop kezelésének ezen költségeit a lenti táblázat foglalja össze.

 

Direkt rugóterhelésű

Elővezérelt

Elővezérlés PID-vel

Doop a munkapontban:

15-25%

3-8%

0.1-0.5%

Válaszidő:

Azonnali

Gyors (az elővezérlés késése minimális)

Rendszerfüggő, túllövés lehetséges

Költség:

1x

2x

2.5-3x

Működéshez szükséges:

–

Tiszta gáz a pilot-hoz

Tiszta gáz, elektromos áram, vezérlőjel

ATEX:

Kialakításból adódóan teljesül

Kialakításból adódóan teljesül

ATEX / IECEx tanúsítvány szükséges

Beüzemeléshez szükséges:

Kézikerék beállítása

Pilot beállítása

PID finomhangolás, rendszer kalibrálása

 

Mindebből látható, hogy a droop csökkentésének módszerei rendelkezésre állnak, de nem feltétlenül érhetőek el minden esetben és alkalmazási környezetben.

Ha a Pressure Tech szabályzóit választja projektjéhez, biztos lehet benne, hogy a gyár és a viszonteladó valamennyi technikai tudása az Ön rendelkezésére áll, hogy a megfelelő szabályzót és szabályozási módot válasszuk ki és konfiguráljuk az Ön alkalmazásához, legyen az akár rakétahajtómű, akár gázpalack. Várjuk megkeresését!

,

Droop: miért esik a kilépő oldali nyomás?

Lemar Wright videósorozata a nyomáshatárolókról: 5. rész

A Pressure Tech megoldásainak bemutatása a droop elkerülésére.

A Pressure Tech mérnöke, Lemar Wright (angol nyelvű) videósorozatban magyarázza el a nyomásszabályzók működését, tisztán és közérthetően, az egyszerű megértésért.

A sorozat korábbi részeiben megismerhettük a nyomáshatárolókkal kapcsolatos alapfogalmakat, segítséget kaptunk a megfelelő szelep kiválasztásához és méretezéshez.

A sorozat ötödik részében az alvíz oldali nyomás nemkívánt változásával, azaz angol szakszóval a “droop”-pal foglalkozik, és felsorakozatt néhány lehetséges megoldást, hogyan tartható a kívánt nyomásérték változó térfogatáramok esetén is.

Mi a „droop” jelenség egy nyomásszabályzó esetében?

Mi a „droop” jelenség egy nyomásszabályzó esetében?

A „droop” elterjedten használt fogalom az iparban, de mit is jelent pontosan, és mi a jelenség magyarázata?

Droopnak azt szokás nevezni, mikor a kilépő oldali nyomás a térfogatáram növekedésével csökken. A legjelentősebb hatással a nyomászszabályozó terhelési mechanizmusa van rá. Mint tudjuk, a terhelő erő a rugó előfeszítésével változtatható, azonban az érzékelőelem és a fő szelep mozgásával a rugó hossza is változik, és így a rugóerő is ingadozik.

Csökkentésére ezért alkalmazhatunk például pneumatikus szabályzót. Itt egy rögzített mennyiségű levegő-térfogat biztosítja az állandó terhelő-erőt, a belső alkatrészek mozgásától függetlenül. Egy másik lehetséges megoldás egy érzékelő-furat kialakítása, mellyel az alvíz oldalon kialakult nyomást az érzékelő-elemhez vezethetjük vissza. Ez gyorsabb választ eredményez, és különösen magas térfogatáramok esetén hasznos.

Ha többet szeretne megtudni a droop jelenségről, és arról, hogy milyen egyedi megoldásokkal tudunk segíteni a csökkentésében, kiküszöbölésében, lépjen kapcsolatba velünk!