Regolatori Airset per applicazioni con valvole On/Off

1 novembre 2020 | Di Jeff Welch

I regolatori Airset sono dispositivi apparentemente semplici, ma è necessario prestare attenzione per garantire che siano specificati i dispositivi giusti, in particolare nei sistemi strumentati di sicurezza

Gli impianti chimici e altri impianti industriali pesanti contengono tipicamente numerose valvole, attuatori e strumenti a comando pneumatico. I dispositivi Airset sono comunemente utilizzati per regolare la fornitura di pressione dell'aria a questi componenti. Un airset è un tipo specifico di regolatore di riduzione della pressione ad azionamento diretto con un filtro integrato. Viene spesso trascurato nella progettazione, ma è necessaria una selezione adeguata per un funzionamento sicuro ed efficace, il che è fondamentale, poiché questi dispositivi vengono spesso utilizzati negli arresti di emergenza e in altre impegnative applicazioni con valvole di intercettazione.

Come nel caso di qualsiasi regolatore ad azionamento diretto, un set di aria rileva e mantiene la pressione a valle al punto di regolazione richiesto. Nella Figura 1, la pressione di uscita (regione blu) viene rilevata sul lato inferiore del diaframma e il regolatore dell'airset utilizza questa pressione per generare forza e contrastare la forza della molla sul lato superiore del diaframma. L'involucro della molla (nell'area gialla) viene scaricato nell'atmosfera.

Figura 1. Qui viene mostrato un tipico regolatore dell'aria con filtro integrale e scarico interno. La pressione di uscita (regione blu) viene rilevata sul lato inferiore del diaframma e il regolatore del set dell'aria utilizza questa pressione per generare forza e contrastare la forza della molla sul lato superiore del diaframma. L'involucro della molla (nell'area gialla) viene scaricato nell'atmosfera

Quando la richiesta d'aria a valle aumenta, la pressione in uscita inizia a diminuire, provocando una corrispondente diminuzione della forza esercitata sulla parte inferiore della membrana. La molla reagisce decomprimendosi fino a raggiungere la forza esercitata dalla membrana. Poiché la molla è ancorata tramite una vite di regolazione, l'unico modo in cui la molla può decomprimersi è nella direzione del diaframma.

Il diaframma è collegato all'otturatore della valvola, pertanto l'otturatore viene allontanato dalla sede, aumentando il flusso d'aria dalla regione di ingresso (area rossa) al sistema a valle (area blu). Quando la richiesta di flusso è soddisfatta, la pressione sotto la membrana aumenta fino al punto di regolazione del regolatore dell'aria, la molla si comprime e l'otturatore della valvola viene spinto verso la sede per interrompere il flusso.

Il regolatore viene impostato regolando la tensione della molla. Più stretta è la molla, maggiore è la pressione di uscita del regolatore. Durante il funzionamento il regolatore si aprirà quanto necessario per mantenere la pressione a valle. Le forze del diaframma e della molla dovrebbero essere in equilibrio quando il regolatore dell'aria è in modalità di funzionamento stabile.

I regolatori Airset sono in genere il tipo più comune di regolatore di pressione utilizzato negli impianti chimici e nelle raffinerie di petrolio. In particolare, possono essere trovati collegati alle valvole di controllo, dove il regolatore dell'aria viene utilizzato per ridurre la pressione dell'aria del sistema a un livello operativo sicuro per il funzionamento della valvola. Un posizionatore/controllore può quindi inviare la pressione appropriata all'attuatore in base al segnale di setpoint, generalmente ricevuto dal sistema di automazione. L'uscita si traduce in una corsa controllabile della valvola per regolare il flusso di processo.

Molte applicazioni non utilizzano un posizionatore/controllore per regolare la corsa della valvola e quindi il flusso di processo, ma richiedono invece che la valvola sia completamente aperta o chiusa. Queste vengono spesso definite valvole on-off automatizzate, in cui la pressione dell'aria dello strumento viene ridotta da un set di aria e un solenoide a valle del regolatore controlla la pressione che agisce sull'attuatore della valvola. Il solenoide può rilasciare questa pressione dell'aria nell'atmosfera nel caso in cui sia necessario che la valvola sia a prova di guasto, generalmente portata in questa posizione da una molla.

La Figura 2 mostra un esempio di un regolatore dell'aria utilizzato in un'applicazione on/off. La pressione di alimentazione dell'aria principale all'attuatore è controllata al setpoint desiderato dal set aria (3). L'aria a pressione più bassa passa quindi attraverso l'elettrovalvola (2) e viene applicata all'attuatore (1).