공압식 아날로그 디지털 올바른 밸브 포지셔너 선택

산업 자동화 영역에서 제어 밸브 포지셔너는 작동 시스템의 중요한 구성 요소 역할을 하며 정밀도가 공정 안정성과 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 정확한 밸브 제어를 가능하게 하는 핵심 요소로서 포지셔너의 적절한 선택과 적용이 무엇보다 중요합니다. 시장에 나와 있는 다양한 공압식, 아날로그(전기 공압식) 및 디지털 밸브 포지셔너에 직면한 엔지니어는 어떻게 정보에 입각한 결정을 내려야 합니까? 이 기사에서는 이러한 세 가지 주류 포지셔너 유형에 대한 심층 분석을 제공하고 기술 원리, 적용 시나리오 및 비교 이점을 검토하여 전문적인 선택 지침을 제공합니다.

제어 밸브 포지셔너의 주요 기능은 컨트롤러의 설정점 신호에 따라 밸브 위치를 정밀하게 조정하여 프로세스 변수(예: 압력, 온도 또는 유량)가 원하는 값을 유지하도록 하는 것입니다. 작동 순서는 다음과 같이 구성됩니다.

• 신호 수신:포지셔너는 목표 밸브 위치를 나타내는 전기 또는 공압 신호를 수신합니다.
• 위치 피드백:기계적 연결(예: 선형 밸브 스템 또는 회전 밸브 샤프트에 대한 연결)을 통해 포지셔너는 정밀 제어를 위한 중요한 피드백 메커니즘인 실제 밸브 위치를 지속적으로 모니터링합니다.
• 오류 비교:포지셔너는 설정점 신호와 실제 위치 신호 간의 편차를 계산합니다.
• 공압 출력:오류 크기와 방향에 따라 포지셔너는 공압 액추에이터에 대한 공기 압력을 조절하여 밸브 조정을 구동합니다.
• 위치 조정:밸브 이동은 프로세스 변수를 변경하여 변수가 목표 값에 도달할 때까지 폐쇄 루프 제어 사이클을 생성합니다.

설치 구성은 액추에이터 유형에 따라 다릅니다. 선형 제어 밸브는 일반적으로 요크 어셈블리 또는 상단 케이싱에 포지셔너를 장착하는 반면, 로터리 밸브는 상단 또는 측면에서 액추에이터 스템과 동축으로 위치를 지정합니다. 올바르게 장착하면 포지셔너가 컨트롤러 입력에 따라 밸브 위치를 조정하여 스템 이동(선형) 또는 회전 각도(회전)를 정확하게 측정할 수 있습니다.

시장에는 주로 공압식, 전기 공압식(EP) 및 디지털 밸브 포지셔너의 세 가지 포지셔너 카테고리가 있으며 각 카테고리는 신호 유형, 제어 방법 및 기능적 특성으로 구분됩니다.

가장 먼저 개발된 유형인 공압식 포지셔너는 간단하고 안정적인 메커니즘을 통해 작동합니다. 공압 제어 신호(일반적으로 3~15psi 또는 6~30psi)를 수신하고 정확한 스템/샤프트 위치 지정을 위해 비례적인 공기 압력을 액추에이터에 전달합니다.

운영 원리:내부 노즐 플래퍼 메커니즘은 입력 압력 신호를 공압 릴레이를 구동하는 배압 변화로 변환하여 액추에이터 압력을 조절합니다. 위치 피드백은 캠 또는 레버 시스템을 통해 발생합니다.

장점:간단한 구조, 높은 신뢰성, 저렴한 비용, 비정밀 응용 분야 및 폭발성 환경에 대한 적합성.

제한사항:보통의 정확도, 느린 응답, 제한된 고급 기능, 원격 모니터링/진단 기능 없음.

신청:고정밀도가 중요하지 않고 방폭이 필요한 기존 석유화학 시스템.

흔히 "아날로그 포지셔너"라고 불리는 EP 모델은 전기 컨트롤러 신호(일반적으로 4~20mA 또는 0~10VDC)를 비례 공압 출력으로 변환합니다.

운영 원리:코어 I/P(전류-압력) 변환기는 전기 입력을 공압 신호로 변환하고 증폭하여 액추에이터를 구동합니다. 피드백 메커니즘은 캠이나 레버를 사용하는 공압식 포지셔너와 유사합니다.

주요 구성 요소:I/P 변환기(힘 균형 또는 이동 코일 유형)는 신호 변환을 위해 전자기 원리를 활용합니다.

장점:공압 모델에 비해 향상된 정밀도와 더 빠른 반응; 뛰어난 잡음 내성으로 더 긴 신호 전송 거리를 제공합니다.

제한사항:공압 버전보다 복잡성과 비용이 더 높습니다. 전원 공급 장치가 필요합니다. 강한 EMI에 취약합니다.

신청:정밀 화학, 의약품, 식품/음료 생산을 포함하여 더 높은 정확도와 원격 자동화가 요구되는 프로세스.

이러한 고급 포지셔너는 디지털 입력(HART, PROFIBUS 또는 Foundation Fieldbus 프로토콜의 경우 4~20mA)을 수용하고 신호 처리 및 위치 제어를 위해 기계식 구성 요소가 아닌 마이크로프로세서를 사용합니다.

운영 원리:통합 마이크로프로세서는 D/A 및 I/P 단계를 통해 공압 출력으로 변환된 디지털 신호에 대해 PID 알고리즘을 실행합니다. 고해상도 위치 센서(전위차계/홀 효과)가 피드백을 제공합니다.

스마트 기능:

• 산업용 프로토콜을 통한 원격 모니터링/구성
• 밸브 상태 평가(이동, 마찰, 누출)를 위한 자가 진단
• 최적화된 PID 매개변수를 위한 자동 튜닝

장점:최고의 정밀도와 속도; 포괄적인 자동화 통합; 예측 유지 관리 기능.

제한사항:복잡성/비용이 가장 높습니다. 안정적인 전력/네트워크 인프라가 필요합니다. 전문 기술자가 필요합니다.

신청:미션 크리티컬 프로세스(핵, 항공우주, 대규모 화학 플랜트) 및 완전 자동화 시스템.

최적의 포지셔너 선택에는 다차원 평가가 포함됩니다.

• 제어 정밀도:고정확도 요구를 위한 디지털/EP; 기본 제어를 위한 공압식.
• 응답 속도:빠른 역동성을 위한 디지털/EP.
• 환경:온도, 습도, 부식성, 폭발 위험을 고려하십시오.
• 의사소통:시스템 통합을 위한 프로토콜 호환성(HART/PROFIBUS/Fieldbus)
• 유지:제한된 기술 지원을 위한 더욱 단순한 디자인.
• 예산:기술 요구 사항 내에서 비용 대비 성능이 균형을 이룹니다.

디지털 포지셔너는 핵심 정제 공정에서 반응기 온도/압력을 정밀하게 제어하고 스마트 기능을 통해 수율과 제품 품질을 최적화합니다.

EP 포지셔너는 분리 공정에서 에너지 소비를 줄이면서 제품 순도를 유지합니다.

공압식 포지셔너의 신뢰성과 방폭 기능은 용존 산소 수준을 조절해야 하는 열악한 환경에 적합합니다.

Industry 4.0은 다음을 향한 포지셔너 혁신을 주도합니다.

• 향상된 지능:예측 유지 관리, 적응형 제어, 무선 연결
• 시스템 통합:포지셔너, 액추에이터 및 센서를 결합한 스마트 밸브 어셈블리
• 네트워크 융합:포괄적인 데이터 공유를 위한 산업용 이더넷 통합
• 소형화:공간이 제한된 설치를 위한 컴팩트한 디자인
• 지속 가능성:저전력 전자 장치 및 에어리스 기술을 사용한 에너지 효율적인 설계

제어 밸브 포지셔너는 정밀한 유량 제어를 위해 반드시 필요합니다. 선택에는 기술 요구 사항, 환경 요인 및 경제적 제약을 균형 있게 고려해야 합니다. 공압 모델은 기본 애플리케이션을 제공하고, EP 포지셔너는 중간 요구 사항을 해결하며, 디지털 솔루션은 중요한 자동화 시스템에 탁월합니다. 지속적인 발전을 통해 진화하는 산업 요구 사항을 충족할 수 있는 더욱 스마트하고 통합된 포지셔너 기술을 약속합니다.