اساس کار رگولاتور:

هرگاه جریان گاز وارد سطح مقطع کوچکتری شود سرعت آن زیاد شده و در نتیجه انرژی آن زیاد می‌شود. طبق قانون برنولی که در سیالات بصورت زیر بیان می‌شود:

                                       ←   قانون برنولی درسیالات

که در آن:

      W: وزن مخصوص گاز

     : فشار گاز در سطح مقطع اول                           : فشار گاز در سطح مقطع دوم

     : سرعت گاز در سطح مقطع اول                        : سرعت گاز در سطح مقطع دوم

می‌باشند. چون سرعت، افزایش یافته است در نتیجه فشار آن کاهش می‌یابد. این اساس کار رگولاتورها می‌باشد و ساختمان آنها بر این اساس ساخته می‌شود.

به عبارت دیگر اگر در لوله‌ای به سطح مقطع  جریان گازی به اندازه Q عبور کند و در مسیر عبور جریان گاز مانعی به سطح مقطع  قرار گیرد، تا زمانی‌که مصرف گاز به اندازه  Qباشد فشار گاز از  به  کاهش می‌یابد و اگر مصرف کاهش یابد به ناچار  افزایش می‌یابد و اگر بتوانیم سطح مقطع  را طوری کاهش دهیم فشار  ثابت بماند در واقع یک رگولاتور ساخته‌ایم.

رگولاتور:

رگولاتور دستگاهی است که با تغییر میزان جریان گاز (فلوی عبوری)میزان فشار آن را در حد تعیین شده کنترل می‌نماید.

هر رگولاتور از سه قسمت اصلی تشکیل یافته است:

1-قسمت LOADING  (فنر– فشار گاز)

2-قسمت مقایسه‌گر و اندازه‌گیر MEASURING  (دیافراگم)

3-قسمت عمل کننده

     بر آیند نیروی حاصل از فشار فنر و فشار گاز که بر دو طرف دیافراگم وارد می‌شود باعث حرکت عمل‌کننده به سمت بالا یا پایین شده و نهایتا مجرای عبور گاز باز یا بسته می شود.

ابتدا فشار وارده از طرف نیروی فنر باعث باز شدن مجرای عبور گاز شده و هر گاه فشار گاز در طرف خروجی از فشار فنر بیشتر شود مجرای عبور گاز بسته می‌شود تا نهایتا در اثر مصرف،‌ فشار خروجی کاهش یابد که در این صورت مجددا مجرا باز شده و مجددا فشار افزایش می‌یابد. این عمل متناوبا تکرار می‌شود.

اگر فلو مصرفی تا حد معینی ثابت باشد این عمل باعث می‌شود که نهایتا فاصله در پوش از روزنه در حد معینی که بتواند فشارP2  را تامین نماید ثابت بماند. اگر تغییری در میزان مصرف رخ دهد مجددا باعث تکرار این عملیات و تغییر وضعیت درپوش و روزنه می‌شود و این اساس کار رگولاتورهای فنری می‌باشد.

از عمده مشکلاتی که هنگام کار با رگولاتورهای فنری با آن مواجه می‌شویم این است که اگر رگولاتوری را به ازای مصرف معینی در فشار خاصی تنظیم نماییم در صورتی‌که میزان مصرف افزایش یابد و به حداکثر ظرفیت رگولاتور نزدیک شود فشار خروجی آن کاهش می‌یابد. این میزان کاهش را DROOP رگولاتور گویند. که این افت فشار در اثر اجزای تشکیل دهنده هر رگولاتور فنری (فنر- دیافراگم- شیرمانع)به وجود می‌آید.

          ذیلا چگونگی اثرات هر کدام تشریح می‌گردد:

الف: اثر فنر

رگولاتوری را در نظر بگیرید که سطح دیافراگم آن A و نیروی فنر آنF  باشد داریم            

به ازای حداقل مصرف خواهیم داشت:  و X=X1-X2∆

حال اگر به میزان مصرف رگولاتور افزوده شود فاصله درپوش از روزنه بیشتر می‌شود و در حداکثر مصرف میزان این فاصله به حداکثر می‌رسد. در صورت تداوم این امر از میزان فشردگی فنر کاسته شده ودر نتیجه مقدار X=X1-X2∆ کمتر می‌شود و این کاهش سبب کاهش مقدار P2 می‌شود.

 ب: اثر دیافراگم

تغییر سطح موثر دیافراگم در حین عمل رگولاتور عامل ایجاد DROOP  در رگولاتور می‌باشد

همانطوریکه از شکلهای زیر مشاهده می‌گردد با حداقل میزان فلوی عبوری سطح کمتری از دیافراگم تحت تاثیر برایند نیروها قرار گرفته در حالیکه با عبور حداکثر میزان فلو سطحی که تحت تاثیر برایند نیروهها قرار می‌گیرد بیشتر خواهد بود. داریم:     و     

اگرA2>A1← P′2

همانگونه که می‌بینیم فشار خروجی در حالتی که رگولاتور با حداکثر فلو کار می‌کند کاهش می‌یابد. میزان DROOP  ناشی از دیافراگم کمتر ازDROOP  ناشی از فنر می‌باشد.

ج: اثر عملگر رگولاتور

میزان حداکثر حرکت عملگر، نسبت به روزنه مقداری ثابت می‌باشد. لذا هر چقدر این میزان کاهش یابد تاثیر فنر در DROOP کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر DROOP ناشی از فنر تا حدی وابسته به میزان حرکت عملگر نسبت به روزنه می‌باشد.

جهت کاهش میزانDROOP  در رگولاتور راه‌های ذیل به نظر می‌رسد:

1-انتخاب فنر با ضریب ثابت (K)کوچک

2-بزرگ انتخاب نمودن سطح دیافراگم

3-محدود نمودن حرکت شیر

که عملا هیچکدام کارساز نمی‌باشد. زیرا مثلا اگر سطح دیافراگم را بزرگ انتخاب کنیم فنر آن نیز باید قویتر (Kبزرکتر)انتخاب شود که با مورد یک منافات دارد و یا اگر بخواهیم میزان حرکت شیر را محدود بکنیم ظرفیت رگولاتور کاهش می‌یابد. لذا چاره دیگری اندیشیده و آن استفاده از رگولاتورهای پایلوت‌دار می‌باشد.