Positioner 원리 - Positioner wonli

밸브 포지셔너는 가장 광범위하게 사용되는 것 중 하나입니다. 컨트롤 밸브 다양한 산업 분야의 액세서리.

가스 및 액체 흐름의 속도를 조절하기 위해 많은 수의 밸브가 오일 및 화학 공장뿐만 아니라 식품, 제약, 철강 공장에서 사용됩니다. 각 밸브는 제어 시스템의 명령에 따라 밸브의 위치를 ​​제어하는 ​​포지셔너와 연결되어 있습니다.

밸브 포지셔너란 무엇입니까?

밸브 포지셔너(Valve Positioner)는 유량을 정확하고 신속하게 제어하기 위해 제어 밸브가 설치된 장치로, 압력 변동에도 마찰 효과를 줄이고 밸브 위치를 일정하게 유지합니다.

밸브 포지셔너, 이미지 출처 : 계단식 자동화

밸브 포지셔너 사용 컨트롤 밸브 히스테리시스가 없는 정확하고 빠른 제어를 위해서는 필수적입니다. 컨트롤러는 액추에이터 대신 포지셔너에 직접 입력 신호를 보냅니다. 포지셔너에 인가된 제어 신호는 플래퍼 노즐 메커니즘을 통해 액추에이터 스템을 작동합니다.

밸브 포지셔너, 이미지 출처: 화학 공학 세계

밸브는 가스 및 액체의 유속을 제어하기 위해 파이프에 설치되는 모든 산업의 중요한 부분입니다. 플랜트 용량에 따라 수백 수천 개의 밸브가 필요합니다. 이러한 밸브의 개폐를 적절하게 제어하고 개방도를 조정하는 것이 필수적입니다. 제어 시스템에 의해 설정된 정확한 스템 또는 샤프트 위치를 얻기 위해 밸브 포지셔너가 널리 사용되어 컨트롤러의 입력에 따라 액추에이터 다이어프램에 대한 공기 압력을 조정하여 밸브의 올바른 스템 위치를 유지할 수 있습니다.

밸브 포지셔너는 어디에 있습니까?

밸브 포지셔너는 유량, 압력 또는 온도와 같은 프로세스 변수에 대해 미리 결정된 데이터에 따라 밸브의 위치를 ​​조절하는 제어 밸브와 함께 설치됩니다.

밸브 액츄에이터의 종류에 따라 밸브 포지셔너의 위치가 결정됩니다. 일반적으로 리니어 컨트롤 밸브용 공압식 액츄에이터의 경우 포지셔너의 위치는 노른자위 또는 탑케이싱입니다. 로터리 제어 밸브에서 포지셔너는 샤프트 끝 부분에 가깝습니다.

회전식이든 선형이든, 두 가지 유형 모두에서 컨트롤 밸브, 포지셔너는 밸브 스템과 함께 앉아서 이동합니다. 리니어 밸브의 경우 이동 거리와 로터리 밸브의 회전도를 측정하여 컨트롤러가 설정한 포인트에 따라 밸브를 제어합니다.

밸브 포지셔너의 위치, 이미지 출처: 계측도구

밸브 포지셔너의 필요성은 무엇입니까?

밸브 포지셔너는 제어 밸브가 프로세스 변수의 변화에 ​​따라 신속하게 반응하도록 도와줍니다. 변동이 효율성과 품질의 주요 장애물인 시스템에 유리합니다.

밸브 포지셔너의 필요성은 다음과 같습니다.

• 속도: 밸브 포지셔너는 설정점 이상 또는 이하에서 작동하든 시스템의 응답 시간을 최소화합니다.
• 정확도: 포지셔너는 액추에이터가 자체적으로 제공할 수 있는 것보다 더 나은 해상도와 정밀도를 제공합니다. 컨트롤러는 밸브 포지셔너에 직접 입력 신호를 보냅니다. 포지셔너에 제공된 피드백 메커니즘을 통해 밸브 위치를 교차 점검하고 컨트롤러에서 제공한 신호에 따라 스템의 위치를 ​​조정하기 위해 공기 요구량/압력을 재조정할 수 있습니다. 마찰 감소: 밸브 스템 패킹의 마찰 효과를 감소시키며 흑연과 같은 고온 패킹 재료에 특히 유용합니다.
• 범위: 밸브 포지셔너는 또한 넓은 조절 범위를 제어하는 ​​데 도움이 됩니다.
• 분할 범위: 밸브 포지셔너를 사용하여 하나의 컨트롤러(4-12mA 및 12-20mA)로 두 개의 밸브를 오류 없이 사용할 수 있습니다.
• 안착 마찰: 로터리 밸브의 경우 안착 마찰을 줄이는 데 도움이 됩니다.
• 유연성 향상: 밸브 포지셔너를 사용하여 액추에이터는 높은 장치 공기 공급 압력에 직면할 수 있습니다.
• 유연한 구성: 포지셔너를 사용하면 제어 신호가 전자적으로 전송되고 포지셔너의 입력 지점에서 공압 신호로 변환될 수 있으므로 컨트롤러와 제어 밸브 사이의 거리 제한이 없습니다. 반면에 액츄에이터가 장거리에서 공압으로 작동되면 제어가 불규칙해집니다.

밸브 포지셔너 유형

밸브 포지셔너는 전기 신호와 공압 신호를 모두 수신하거나 전송할 수 있습니다. 밸브 포지셔너의 분류는 수신 및 송신할 수 있는 신호 유형 또는 둘의 조합을 기반으로 합니다. 

다른 유형의 밸브 포지셔너는 다음과 같습니다.

• 공압 밸브 포지셔너: 이 유형의 포지셔너는 컨트롤러에서 공압 신호를 받고 공압 신호도 액추에이터에 전송합니다. 액추에이터의 위치를 ​​변경하기 위해 높은 공기압을 제공하며 사용하기에 매우 안전합니다.
• 전기 밸브 포지셔너: 전기 신호를 전송 및 수신합니다.
• 전기 공압식 밸브 포지셔너: 수신된 전기 입력이 아날로그 신호의 형태이기 때문에 "아날로그 포지셔너"라고도 합니다. 전기 신호는 컨트롤러에서 공급되지만 그 대가로 포지셔너는 해당 공압 신호를 공압 밸브 액추에이터에 전달합니다.
• 디지털 또는 "스마트" 밸브 포지셔너: 일반적으로 "스마트 밸브 포지셔너"로 알려져 있습니다. 이 유형의 포지셔너는 마이크로프로세서를 사용하여 밸브 액추에이터를 제어하고 데이터를 기록 및 모니터링합니다. 전기 입력은 디지털 신호의 형태이며 해당 출력은 공압 신호입니다.

밸브 포지셔너 작동 원리

공압식 밸브 포지셔너는 제어 밸브의 스템 움직임을 미세 조정하는 데 사용되는 기계 장치입니다.

공압식 포지셔너에는 피드백 메커니즘이 제공되어 정확하게 식별합니다. 컨트롤 밸브 스템 위치를 찾아 입력 신호와 비교합니다. 피드백 신호를 기반으로 포지셔너는 컨트롤러에서 포지셔너로 전송된 신호에 의해 지시된 위치로 스템을 가져오기 위해 액추에이터 스템에 대한 공기 공급을 변경합니다. 

포지셔너가 구현되는 방식에는 두 가지 철학이 있습니다. 하나는 공기가 밸브 스템을 여는 데 사용되는 곳이고 다른 하나는 밸브 스템을 닫는 데 사용되는 공기를 사용할 때입니다. 아래에 설명된 메커니즘에 대한 설명은 두 번째 경우에 대한 것입니다. 즉, 밸브 스템을 닫는 데 공기가 사용됩니다. 이것은 직동 밸브 포지셔너라고도 합니다.

직접 작동 밸브 포지셔너, 이미지 제공: 계측도구

포지셔너는 일반적으로 액추에이터의 노른자 또는 기둥에 장착됩니다. 3-15psi(0.2bar ~ 1.1bar)의 입력 공기 압력으로 작동됩니다. 밸브 스템을 열기 위해 컨트롤러에서 신호가 제공되면 입력 기기에 대한 입력 공기 압력이 증가합니다. 입력 압력은 입력 신호 다이어프램에 작용하여 플래퍼 연결 스템과 함께 다이어프램을 구동합니다. 플래퍼 연결 스템은 공급 플래퍼를 열어 공급 공기가 액추에이터 스템 다이어프램에 작용하도록 합니다.

이 시간 동안 플래퍼 연결 축이 오른쪽으로 편향됨에 따라 배기 플래퍼는 닫힌 위치에 있습니다. 공기압이 증가함에 따라 밸브 스템이 아래로 내려갑니다. 위 그림과 같이 밸브 스템이 내려가면서 포지셔너 레버가 시계 방향으로 움직입니다.

이 포지셔너 레버의 시계 방향 회전으로 인해 레인지 스프링은 캠을 통해 압축됩니다. 밸브 스템이 컨트롤러가 제공한 설정점에 따라 위치에 도달하자마자 레인지 스프링은 균형 잡힌 힘을 가하여 배기 플래퍼와 공급 플래퍼를 모두 닫고 원하는 제어 조치를 얻습니다.

반면에 컨트롤러가 밸브를 열라는 신호를 보내면 신호 압력이 감소합니다. 신호 압력이 감소하면 레인지 스프링의 힘이 플래퍼 연결 스템을 왼쪽 방향으로 밉니다. 결과적으로 배기 플래퍼가 열립니다. 액추에이터 다이어프램에 작용하는 힘도 감소하여 힘 균형의 평형이 달성될 때까지 밸브 스템이 위쪽으로 이동합니다.

산게타 다스

저는 Sangeeta Das입니다. IC 엔진 및 자동차를 전문으로 하는 기계 공학 석사 과정을 마쳤습니다. 저는 산업과 학계를 아우르는 약 57233년의 경험을 가지고 있습니다. 제 관심 분야에는 IC 엔진, 공기 역학 및 유체 역학이 있습니다. //www.linkedin.com/in/sangeeta-das-203aXNUMX/에서 저에게 연락할 수 있습니다.

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