Pilotdruck: Alicat-Geräte in Kombination mit Domdruckreglern

Der Vorsteuerdruck bezeichnet das pneumatische Steuersignal, das den Sollwert eines Druckreglers festlegt. In Druckregelsystemen, die mit kuppelbelasteten Druckreglern arbeiten, wird dieses Vorsteuersignal von einem separaten Vorsteuergerät erzeugt und bestimmt direkt, wie sich der Regler öffnet und schließt, um den gewünschten Prozessdruck aufrechtzuerhalten. In Anwendungen mit extremen Temperaturen und Drücken, aggressiven Chemikalien, gemischten Flüssigkeitsphasen oder anderen anspruchsvollen Betriebsbedingungen ist ein kuppelbelasteter Druckregler (DLPR) oft die bevorzugte Lösung. Im Gegensatz zu herkömmlichen federbelasteten Reglern nutzen kuppelbelastete Ausführungen eine flexible Membran und einen von außen angelegten Steuerdruck, um den Prozessdruck auszugleichen. Dieses Funktionsprinzip ermöglicht es ihnen, große Druckdifferenzen zu bewältigen und gleichzeitig eine stabile, wiederholbare Regelung über einen weiten Durchflussbereich hinweg aufrechtzuerhalten. Zu den typischen Einsatzbedingungen, unter denen DLPR-Ventile ihre Stärken ausspielen, gehören:

• Betriebsdrücke über 1000 PSI, bei denen federbasierte Regler mit Stabilität und Hysterese zu kämpfen haben
• Extreme Prozesstemperaturen, einschließlich Umgebungen, die Elastomere oder mechanische Federn zersetzen
• Hohe Durchflussraten mit großen Regelbereichen
• Korrosive oder reaktive Materialien, bei denen die Isolierung der Steuervorrichtung vom Prozess entscheidend ist

Da ein Domdruckregler keinen eigenen Sollwert erzeugen kann, wird seine Leistung weitgehend von dem Gerät bestimmt, das den Dom mit Vorsteuerdruck versorgt. In einfachen Systemen kann dieser Vorsteuerdruck durch einen manuellen Regler oder eine feste Druckquelle bereitgestellt werden. Für Anwendungen, die dynamisch einstellbare Sollwerte, enge Drucktoleranzen oder die Integration in automatisierte Steuerungssysteme erfordern, ist häufig eine elektronische Vorsteuerdruckregelung erforderlich, um die Präzision, Reaktionsfähigkeit und Wiederholbarkeit des Reglers voll auszuschöpfen.

Für Anwendungen mit extremen Drücken, Temperaturen, gemischten Phasenflüssigkeiten und ASME BPE-Hygieneanforderungen, Alicat^® Durchfluss- und Druckmessgeräte profitieren von der Kombination mit Equilibar^® Regler und Ventile. Die Gegendruckregler (BPRs) und Durchflussregelventile (FCVs) von Equilibar bieten eine stabile Regelung über einen extrem breiten Durchflussbereich hinweg, wobei einige Modelle eine Regelung des Ventil-Durchflusskoeffizienten (Cv) bis hinunter zu 1e-9 ermöglichen. Equilibar-Ventile sind zudem in Ausführungen mit chemischer Beständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit bis zu 450 °C erhältlich. Die kuppelbelastete Konstruktion mit mehreren Durchlässen bietet eine sofortige Regelung und außergewöhnliche Präzision für die komplexesten Anwendungen. Durch die Verwendung einer flexiblen mechanischen Membran als einziges bewegliches Teil, die für einen reibungslosen und stabilen Betrieb sorgt, bieten Equilibar-Ventile überragende Präzision und Wiederholgenauigkeit, insbesondere bei niedrigen Durchflussraten, Phasenmischungen, korrosiven Medien sowie extremen Temperaturen und Drücken. Equilibar-Ventile und Alicat-Präzisionsinstrumente ergänzen sich bei gemeinsamer Verwendung. Beide verfügen über eine extrem hohe Auflösung, sodass jedes Gerät von der hochpräzisen Regelung des anderen profitieren kann.

Alicat PCD-Serie Druckregler mit zwei Ventilen kann den Druck für geschlossene Volumina bis zu 3000 PSI, Dadurch eignen sie sich gut als elektronische Vorsteuerdruckquellen für dombelastete Gegendruckregler. Die hohe Auflösung des PCD ermöglicht eine echte 1:1-Regelung des Domdrucks, wodurch in Kombination mit einem dombelasteten Regler wie dem Equilibar BPR eine Druckregelung bis auf Hundertstel PSI möglich ist.

In dieser Konfiguration fungiert der Alicat PCD als elektronischer Pilotdruckregler innerhalb eines Geschlossenes System mit dem Equilibar BPR, wobei die Kommunikation über eine SPS, einen PID-Regler oder eine Computerschnittstelle erfolgt. Durch die aktive Steuerung des auf den Dom des Reglers ausgeübten Drucks legt das PCD den Betriebssollwert des Reglers fest und ermöglicht eine dynamische und wiederholgenaue Druckeinstellung, selbst in Prozessen mit großen Druckdifferenzen oder sich schnell ändernden Bedingungen. In Anwendungen, in denen das Steuer- oder Gegendruckgas ungiftig ist, wie beispielsweise Luft oder Inertgase, ermöglicht dieser Ansatz zudem die sichere Ableitung des Steuerdrucks in die Atmosphäre, was die Systemauslegung vereinfacht. Da das PCD sowohl Einlass- als auch Auslassregelventile umfasst, kann es den Steuerdruck je nach Bedarf aktiv erhöhen oder abbauen, um den vorgegebenen Sollwert aufrechtzuerhalten. In Verbindung mit Überdruckventilen und anderen Druckschutzvorrichtungen auf Systemebene verbessert diese kontrollierte Entlüftung das Ansprechverhalten des Systems, minimiert das Überschwingen und trägt zur Druckstabilisierung bei Sollwertänderungen oder transienten Zuständen bei. Durch die aktive Steuerung des Vorsteuerdrucks anstelle der alleinigen Nutzung passiver Elemente ermöglicht das PCD eine gleichmäßigere und besser vorhersehbare Regelung von Domdruckreglern in anspruchsvollen Anwendungen.

Bei Prozessen mit brennbaren Gasen, gefährlichen Dämpfen oder klassifizierten Umgebungen kann die Entlüftung in die Atmosphäre eingeschränkt oder gänzlich untersagt sein. In diesen Fällen muss die Pilotdruckregelung so ausgelegt sein, dass sie den Anforderungen der Gefahrenklasse 1, Division 1 oder Division 2 entspricht und gleichzeitig die von Domdruckreglern geforderte Präzision und Reaktionsfähigkeit bietet. Die eigensichere Serie elektronischer Druckregler von Alicat sind für den Einsatz in klassifizierten Umgebungen konzipiert, in denen herkömmliche Gehäuse oder Spülsysteme möglicherweise nicht praktikabel sind. Diese Regler bieten eine elektronische Druckregelung im geschlossenen Regelkreis und erfüllen gleichzeitig die geltenden Anforderungen für explosionsgefährdete Bereiche, wodurch eine präzise Regelung ohne Zündgefahr ermöglicht wird. In einer Anwendung, Ein nordamerikanisches Gasunternehmen, das ein Druckregelsystem für Druckbehälter entwickelt. verwendete einen IS-Pro™ PCD zur Steuerung eines Domdruckreglers. Durch proportionale Anpassung des Steuerdrucks ermöglichte der ISPCD eine hochauflösende Regelung des DLPR, sodass der Behälterdruck in einem explosionsgefährdeten Bereich der Klasse I, Division 1 automatisch geregelt werden konnte. Das System wurde so konfiguriert, dass der Behälterdruck zwischen 0 und 100 PSIG (0 bis ~6,9 bar) gehalten wurde, bei einem Eingangsdruck zwischen 120 und 150 PSIG (8,3 bis 10,3 bar). Die Pilotabgase wurden in die Atmosphäre abgeleitet, und das System arbeitete in einem Umgebungstemperaturbereich von 20 bis 115 °F (−6,7 bis 46,1 °C).

Betriebsabläufe mit Domdruckreglern profitieren von einer elektronischen Vorsteuerung, die eine präzise und stabile Durchflussregelung sowie eine genaue Sollwertsteuerung auch bei sich ändernden Bedingungen nachgeschalteter Systeme ermöglicht. Für diese Anwendungen, Alicat Scientific Druckregler bieten nicht nur außergewöhnliche Genauigkeit und Wiederholbarkeit, sondern auch eine verbesserte Datentransparenz und schnelle Steuerungsreaktion für eine präzisere und zuverlässigere Leistung.