レギュレータのドループとは

圧力レギュレータでよく見られる現象であるドループは、これらのデバイスの性能と効率を決定する上で重要な役割を果たします。この包括的な記事では、ドループの概念、その影響要因、およびレギュレータの性能への影響を最小限に抑えるさまざまな手法について詳しく説明します。

レギュレータのドループとは

ドループとは、レギュレータを通過する流量が増加したときにレギュレータの出口圧力が低下することを指します。これは、ほとんどの自動操作式およびパイロット操作式の圧力レギュレータに固有の特性です。下流の流量が増加すると、出口圧力が設定値以下に低下し、目的の圧力から逸脱することになります。

ドロップに影響を与える要因

圧力調整器のドループの発生と大きさに影響する主な要因は 3 つあります。

1. 横隔膜面積: ダイヤフラムのサイズは、流量の変化に対するレギュレータの感度に直接影響します。ダイヤフラムの面積が大きいほど、圧力降下を打ち消す力が大きくなり、ドループが減少します。
2. バルブストローク長: 動作中にバルブが移動する距離は、レギュレータが一定の圧力を維持する能力に影響します。ストローク長が長いほど、流量の変化に対応するためにバルブをより遠くまで移動する必要があるため、ドループが増加する傾向があります。
3. スプリングレート: 負荷スプリングの剛性によって、圧力変化に対するレギュレータの応答が決まります。スプリング レートが高いほど、スプリングがバルブの動きに対してより大きな抵抗を与えるため、垂下量が少なくなります。

さまざまなレギュレータ設計におけるドループ

ドループの程度は、レギュレータの設計によって異なります。

• 自主規制機関: これらのレギュレータは通常、10% から 30% の範囲のドループ レベルを示します。ドループは主に、ダイヤフラムの面積、バルブのストロークの長さ、およびスプリング レートによって影響を受けます。
• パイロット操作レギュレータ: パイロット バルブを追加することで、これらのレギュレータは、通常 5% ～ 10% の範囲で精度が向上し、ドループが減少します。パイロット バルブは、レギュレータの応答を継続的に調整することで、より安定した出口圧力を維持するのに役立ちます。
• ドームロードバルブ: ドームロード式レギュレータは、2% ～ 5% という低いドループ レベルを実現し、非常に高い精度を実現します。スプリングをなくし、外部から加える圧力 (ドーム圧力) を利用することで、正確な制御と最小限のドループを実現しています。

垂れ下がりを最小限に抑える方法

ドループを最小限に抑え、レギュレータのパフォーマンスを向上させるために、いくつかの戦略を採用できます。

1. 入口圧力に適合したレギュレータの選択: 入口圧力が実際のシステム圧力とほぼ一致するレギュレータを選択すると、ドループを減らすのに役立ちます。これにより、レギュレータが最適な範囲内で動作し、バルブ全体の圧力降下が最小限に抑えられます。
2. 横隔膜面積の拡大: ダイヤフラム面積が大きいほど、圧力変化に対抗する力が大きくなり、ドループが減少します。ただし、この方法では、レギュレータ本体が大きくなり、設置スペースが大きくなる可能性があります。
3. スプリングレートとバルブストローク長の減少: スプリング レートまたはバルブのストローク長を短くすると、ドループを最小限に抑えることができます。スプリングが柔らかいと、バルブは圧力の変化にすばやく反応し、ストローク長が短いと、バルブの移動距離が短くなります。
4. 高精度アプリケーション向けのパイロット操作または外部負荷レギュレータの使用: 精密な圧力制御が必要な用途には、パイロット操作式または外部負荷式レギュレータが適しています。これらの設計では、自己操作式レギュレータに比べて精度が向上し、ドループが減少します。
5. 外部圧力フィードバック制御の実装: 外部フィードバック ループを組み込むことで、レギュレータは下流圧力を継続的に監視し、それに応じて応答を調整できます。この閉ループ制御システムは、より安定した出口圧力を維持し、ドループを最小限に抑えるのに役立ちます。
6. レギュレータの流路における摩擦損失と圧力降下を最小限に抑える: レギュレータの流路内の摩擦損失と圧力降下を減らすことで、性能を向上させ、ドループを最小限に抑えることができます。これは、最適化されたバルブとシートの設計、および特定のアプリケーションに対するレギュレータの適切なサイズ設定によって実現できます。
7. 適切な規制機関の選択: 特定のアプリケーションに適切なレギュレータを選択すると、ドループを最小限に抑えることもできます。

よくある質問

レギュレータはポンプで何をするのでしょうか

ポンプのレギュレータは、流量や入口圧力の変化に関係なく、一定の出力圧力を維持するように設計されています。下流のコンポーネントを過剰な圧力から保護し、ポンプ システムの一貫したパフォーマンスを確保するのに役立ちます。

減圧レギュレータの役割

減圧レギュレータは、高い入口圧力を、より低く安定した出口圧力に下げる装置です。上流圧力や流量の変動に関係なく、下流圧力を所定の設定値に維持します。減圧レギュレータは、高圧源の下流でより低く一定の圧力が必要な用途でよく使用されます。

結論

ドループは、圧力レギュレータの選択と適用において重要な考慮事項です。ドループに影響を与える要因を理解し、その影響を最小限に抑える適切な戦略を採用することで、ユーザーはレギュレータのパフォーマンスを最適化し、システム内の一貫した圧力制御を確保できます。