วาล์วควบคุมทํางานอย่างไร

วาล์วควบคุมทำงานอย่างไร?

บทนำ: บทบาทสำคัญของวาล์วควบคุมในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม

คำจำกัดความของวาล์วควบคุม: มากกว่าแค่เปิด/ปิด

วาล์วควบคุมเป็นอุปกรณ์ที่ดำเนินการโดยใช้พลังงานที่ขาดไม่ได้ในสาขาระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมโดยฟังก์ชั่นหลักของพวกเขาคือการควบคุมที่แม่นยำหรือการจัดการการไหลของของไหล (เช่นก๊าซน้ำมันน้ำและไอน้ำ) ภายในท่อและอุปกรณ์กระบวนการ ซึ่งแตกต่างจากวาล์วเปิด/ปิดอย่างง่ายวาล์วควบคุมสามารถควบคุมการควบคุมปริมาณอย่างแม่นยำเพื่อให้ได้อัตราการไหลที่ต้องการ ในคำศัพท์การควบคุมอัตโนมัติวาล์วควบคุมมักจะเรียกว่า "องค์ประกอบการควบคุมขั้นสุดท้าย"

คำว่า "องค์ประกอบการควบคุมขั้นสุดท้าย" ไม่ได้เป็นเพียงการประชุมการตั้งชื่อโดยบังเอิญ มันเผยให้เห็นตำแหน่งที่ไม่ซ้ำกันของวาล์วควบคุมภายในวงควบคุมทั้งหมด คอนโทรลเลอร์ (เช่นตัวควบคุมตรรกะที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLCs) หรือระบบควบคุมแบบกระจาย (DCSS)) กำหนดการดำเนินการที่จะดำเนินการ (เช่น“ เพิ่มการไหลโดย 10%") ในขณะที่วาล์วควบคุมเป็นองค์ประกอบทางกายภาพเพียงอย่างเดียวที่สามารถดำเนินการคำสั่งดังกล่าวได้จริง พวกเขาทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างตรรกะการควบคุมนามธรรมและโลกกระบวนการทางกายภาพ ดังนั้นความน่าเชื่อถือความแม่นยำและความเร็วในการตอบสนองของวาล์วควบคุมจะกำหนดประสิทธิภาพโดยรวมความเสถียรและประสิทธิภาพของระบบควบคุมทั้งหมดซึ่งส่งผลกระทบต่อคุณภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์หรือกระบวนการขั้นสุดท้าย คอนโทรลเลอร์ที่ได้รับการปรับแต่งอย่างสมบูรณ์จะมีเอฟเฟกต์น้อยที่สุดโดยไม่ต้องมีองค์ประกอบการควบคุมขั้นสุดท้ายที่“ มีประสิทธิภาพดี” สิ่งนี้ตอกย้ำความสำคัญพื้นฐานของการทำความเข้าใจว่าวาล์วควบคุมทำงานอย่างไรเนื่องจากเป็นรากฐานที่สำคัญของระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมที่ประสบความสำเร็จ

เหตุใดวาล์วควบคุมจึงขาดไม่ได้: ควบคุมตัวแปรกระบวนการ

วาล์วควบคุมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาเงื่อนไขกระบวนการที่ต้องการบรรลุเป้าหมายนี้โดยการควบคุมพารามิเตอร์โดยตรงเช่นการไหลความดันอุณหภูมิและระดับ ความสามารถในการควบคุมการไหลของของไหลช่วยให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพความปลอดภัยและประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ แม้เมื่อเผชิญกับการรบกวนการโหลดวาล์วควบคุมตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของตัวแปรกระบวนการอย่างแข็งขันเพื่อรักษา setpoint

ภาพรวมขององค์ประกอบสำคัญ

โดยทั่วไปแล้วชุดวาล์วควบคุมอัตโนมัติประกอบด้วยสามส่วนหลัก: ตัววาล์วตัวแอคทูเอเตอร์วาล์วและตัววาล์วตำแหน่งซึ่งมักจะรวมอยู่ด้วย ส่วนประกอบเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อแปลงสัญญาณควบคุมเป็นการปรับการไหลของของไหลอย่างแม่นยำ

โครงสร้างวาล์วควบคุม: ส่วนประกอบหลักและฟังก์ชั่นของพวกเขา

ร่างกายวาล์วและส่วนประกอบภายใน: แนวทางและการควบคุมการไหล

ตัววาล์วเป็นส่วนประกอบที่มีแรงดันของวาล์วซึ่งมีพอร์ตทางเข้าและทางออกและช่องทางภายในหรือช่องเปิดที่ของเหลวควบคุมไหล มันกำหนดเส้นทางของเหลวและจะต้องมีความสามารถในการทนต่อความดันและอุณหภูมิของของเหลวกระบวนการ

วาล์วภายในเป็นส่วนประกอบภายในที่โต้ตอบโดยตรงกับของเหลวเพื่อควบคุมการไหลของมัน โดยทั่วไปแล้วจะประกอบด้วยปลั๊กวาล์ว (หรือดิสก์วาล์ว) ที่นั่งวาล์วและก้านวาล์ว การเคลื่อนที่ของปลั๊กวาล์วเทียบกับที่นั่งวาล์วจะเปลี่ยนขนาดของทางผ่านของเหลวซึ่งจะควบคุมการไหล การออกแบบภายในวาล์วที่แตกต่างกัน (เช่น V-port, ลูกบอลแบ่งส่วน) สามารถให้ลักษณะการไหลที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้ได้การควบคุมที่แม่นยำ

แอคทูเอเตอร์วาล์ว: "กล้ามเนื้อ" ของวาล์วควบคุม

วัตถุประสงค์: แอคทูเอเตอร์เป็นกลไกที่แปลงสัญญาณควบคุม (ไฟฟ้า, นิวเมติกหรือไฮดรอลิก) เป็นการเคลื่อนไหวเชิงกลเพื่อเปิดปิดหรือควบคุมองค์ประกอบการควบคุมของวาล์ว สิ่งนี้ช่วยให้วาล์วทำงานได้จากระยะไกลและโดยอัตโนมัติโดยเฉพาะในสถานการณ์ที่การดำเนินการด้วยตนเองไม่สามารถทำได้หรือไม่ปลอดภัยเช่นในสภาพแวดล้อมขนาดใหญ่ระยะไกลหรืออันตราย

ประเภทแอคทูเอเตอร์และหลักการปฏิบัติการของพวกเขา

• แอคทูเอเตอร์นิวเมติก:แอคทูเอเตอร์เหล่านี้ใช้อากาศหรือก๊าซบีบอัดเป็นแหล่งพลังงาน
1. หลักการปฏิบัติการ:ความดันอากาศถูกนำไปใช้กับไดอะแฟรมหรือลูกสูบสร้างแรงที่ทำให้ก้านวาล์วเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง (ไดอะแฟรม, แอคทูเอเตอร์ลูกสูบ) หรือหมุนเพลา (แร็คเกียร์, แอคชูเอเตอร์แบบส้อม)
2. การกำหนดค่า:พวกเขาสามารถจำแนกได้ว่าเป็นการออกฤทธิ์เดี่ยว (อากาศเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว, ฤดูใบไม้ผลิกลับ) หรือการออกฤทธิ์สองครั้ง (อากาศเคลื่อนที่ทั้งสองทิศทาง)
• แอคทูเอเตอร์ไฮดรอลิก:เช่นเดียวกับแอคทูเอเตอร์นิวเมติก แต่พวกเขาจะแปลงของเหลวแรงดัน (โดยทั่วไปคือน้ำมันหรือน้ำ) เป็นการเคลื่อนไหว
1. หลักการทำงาน:ความดันของเหลวทำหน้าที่บนลูกสูบสร้างแรงและแรงบิดสูงเหมาะสำหรับการใช้งานหนัก
• แอคทูเอเตอร์ไฟฟ้า:แอคทูเอเตอร์เหล่านี้ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวที่จำเป็นในการใช้งานวาล์ว
1. หลักการทำงาน:การหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นหรือการหมุนผ่านเกียร์หรือสกรูตะกั่วเพื่อขับก้านวาล์ว
2. แบบฟอร์ม:แอคทูเอเตอร์หลายเทิร์นสำหรับวาล์วเชิงเส้น (วาล์วประตูวาล์วลูกโลก) และแอคทูเอเตอร์แบบหมุนรอบสำหรับวาล์วโรตารี่ (วาล์วบอล, วาล์วผีเสื้อ)
• แอคทูเอเตอร์ไฟฟ้าไฮดรอลิก:แอคทูเอเตอร์เหล่านี้รวมมอเตอร์ไฟฟ้าเข้ากับหน่วยพลังงานไฮดรอลิกใช้ประโยชน์จากกำลังสูงของระบบไฮดรอลิกที่มีข้อได้เปรียบในการควบคุมที่แม่นยำของแอคทูเอเตอร์ไฟฟ้า

การวิเคราะห์เปรียบเทียบ: ข้อดีข้อเสียและแอปพลิเคชันทั่วไป

การเลือกแอคทูเอเตอร์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพเพียงอย่างเดียว แต่เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนที่ซับซ้อนระหว่างสภาพแวดล้อม (อันตรายเทียบกับที่ไม่เป็นอันตราย) กฎระเบียบด้านความปลอดภัยโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่นในโรงกลั่นความปลอดภัยโดยธรรมชาติของแอคทูเอเตอร์นิวเมติก (ปราศจากประกาย) อาจมีค่าเกินความแม่นยำหรือข้อได้เปรียบในการควบคุมระยะไกลของแอคทูเอเตอร์ไฟฟ้าหรือการออกแบบไฟฟ้าที่ป้องกันการระเบิดได้ ในทางกลับกันในโรงงานเภสัชกรรมความสะอาดและความแม่นยำของแอคทูเอเตอร์ไฟฟ้าอาจได้รับการจัดลำดับความสำคัญ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการเลือกวาล์วควบคุมเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่สำคัญส่งผลกระทบโดยตรงต่อความปลอดภัยของกระบวนการประสิทธิภาพการดำเนินงานและค่าใช้จ่ายในการเป็นเจ้าของระยะยาว ต้องใช้มุมมองแบบองค์รวมนอกเหนือจากข้อกำหนดทางเทคนิคการรวมการประเมินความเสี่ยงการปฏิบัติตามกฎระเบียบและความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ การใช้งานที่ไม่เหมาะสมอาจนำไปสู่“ ความล้มเหลวอย่างรุนแรง” ตอกย้ำความเสี่ยงที่สำคัญที่เกี่ยวข้อง

ตารางด้านล่างให้การเปรียบเทียบรายละเอียดของแอคทูเอเตอร์วาล์วประเภทต่าง ๆ :

กลไกที่ไม่ปลอดภัยล้มเหลว: สร้างความมั่นใจในความปลอดภัยในการดำเนินงาน

โดยทั่วไปแล้ววาล์วควบคุมจะได้รับการออกแบบด้วยโหมดไม่ปลอดภัย (ล้มเหลว-เปิด, ล้มเหลวอย่างไม่หยุดยั้งหรือล้มเหลวในการวางตำแหน่ง) เพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาเข้าสู่สถานะที่ปลอดภัยที่กำหนดไว้ล่วงหน้าในกรณีของการสูญเสียพลังงานหรือสัญญาณควบคุม โดยทั่วไปจะทำได้ผ่านสปริงภายในซึ่งให้แรงกู้คืนเพื่อย้ายวาล์วไปยังตำแหน่งเริ่มต้นเมื่อแรงกระตุ้นหรือแรงกระตุ้นไฟฟ้าหายไป ตัวอย่างเช่นแอคทูเอเตอร์นิวเมติกที่ออกฤทธิ์เดี่ยวใช้กลไกฤดูใบไม้ผลิ

Valve Positioners: "สมอง" เพื่อการควบคุมที่แม่นยำ

วัตถุประสงค์: ตำแหน่งเป็นอุปกรณ์ควบคุมการเคลื่อนไหวที่สำคัญที่ช่วยเพิ่มความแม่นยำความเร็วและความเสถียรของวาล์วควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ พวกเขาทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างระบบควบคุมและแอคชูเอเตอร์วาล์ว

เพิ่มความแม่นยำและการเอาชนะการรบกวน

ผู้จัดตำแหน่งมีความจำเป็นสำหรับการเอาชนะปัญหาต่าง ๆ เช่นการบรรจุแรงเสียดทานแอคทูเอเตอร์ล่าช้าและกองกำลังที่ไม่สมดุลของปลั๊กวาล์วซึ่งอาจนำไปสู่การวางตำแหน่งวาล์วที่ไม่ถูกต้อง โดยการเปรียบเทียบตำแหน่งที่ต้องการอย่างต่อเนื่องกับตำแหน่งวาล์วจริงและทำการปรับเปลี่ยนพวกเขามั่นใจได้ว่าวาล์วจะเข้าถึงได้อย่างแม่นยำและรักษาช่องเปิดที่ได้รับคำสั่ง

หากแอคทูเอเตอร์เปลี่ยนสัญญาณให้มีผลบังคับใช้เหตุใดผู้จัดตำแหน่งจึงจำเป็น ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าสำหรับแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมจำนวนมากแอคทูเอเตอร์เพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอในแง่ของความแม่นยำ ปัจจัยต่าง ๆ เช่นแรงเสียดทานจากการบรรจุก้านวาล์วความไม่สมดุลของแรงภายในและความล่าช้าของแอคทูเอเตอร์แนะนำความไม่เชิงเส้นและความไม่ถูกต้อง บทบาทของผู้จัดตำแหน่งไม่เพียง แต่จะ“ ขยาย” สัญญาณ แต่เพื่อสร้างลูปตอบรับท้องถิ่นที่“ ต่อต้าน” ข้อบกพร่องทางกลเหล่านี้อย่างแข็งขัน มันวัดตำแหน่งที่แท้จริงของวาล์วอย่างต่อเนื่องและปรับเอาต์พุตของแอคชูเอเตอร์จนกว่าจะตรงกับตำแหน่งที่ต้องการโดยไม่คำนึงถึงการรบกวนภายนอก การออกแบบนี้เผยให้เห็นหลักการออกแบบพื้นฐานในระบบควบคุม: การควบคุมลำดับชั้นเพื่อจัดการกับความท้าทายที่เฉพาะเจาะจง คอนโทรลเลอร์กระบวนการหลักจัดการตัวแปรกระบวนการโดยรวม (เช่นอุณหภูมิ) ในขณะที่ผู้วางตำแหน่งจัดการการควบคุมย่อยของตำแหน่งทางกายภาพของวาล์ว “ การควบคุมแบบเรียงซ้อน” นี้สามารถควบคุมการควบคุมที่มีความแม่นยำสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุผลในการเชื่อมต่อแอคทูเอเตอร์กับคอนโทรลเลอร์ที่ง่ายกว่า มันเน้นว่าการควบคุมอุตสาหกรรมมักเกี่ยวข้องกับลูปซ้อนที่ซับซ้อนเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ต้องการ

เวลาตอบสนองที่เร็วขึ้น

ผู้วางตำแหน่งปรับปรุงเวลาตอบสนองของวาล์วควบคุมเพื่อการเปลี่ยนแปลงตัวแปรกระบวนการทำให้สามารถโหลดและระบายอากาศได้เร็วขึ้นและลดเวลาที่ใช้ในการทำงานนอกจุดที่ตั้งไว้ พวกเขายังสามารถทำหน้าที่เป็น boosters จัดหาและหมดอากาศไหลสูงไปยังแอคทูเอเตอร์

ประเภทของตำแหน่งและหลักการปฏิบัติการของพวกเขา

• ตำแหน่งนิวเมติก:นี่คือประเภทที่เก่าแก่ที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดรับและส่งสัญญาณนิวเมติก
1. หลักการปฏิบัติการ (ความสมดุลของแรง): พวกเขาดำเนินการตามหลักการของความสมดุลของกำลัง สัญญาณควบคุมนิวเมติก (เช่น 3-15 psi) ใช้แรงดันกับไดอะแฟรม แรงนี้มีความสมดุลโดยแรงตอบกลับจากตำแหน่งจริงของก้านวาล์ว (ผ่านลูกเบี้ยวและช่วงสปริง) ความไม่สมดุลใด ๆ ทำให้ระบบไดอะแฟรม-นูนในการจัดหาหรือระบายอากาศไอเสียให้กับแอคชูเอเตอร์จนกว่าจะมียอดคงเหลือใหม่ได้อย่างแม่นยำจึงวางตำแหน่งก้านวาล์วอย่างแม่นยำ
• Electro-Pneumatic (EP) ตำแหน่ง:อุปกรณ์ไฮบริดเหล่านี้แปลงสัญญาณควบคุมไฟฟ้า (โดยทั่วไป 4-20 mA หรือ 0-10 VDC) เป็นสัญญาณเอาต์พุตนิวเมติกเพื่อควบคุมแอคชูเอเตอร์วาล์ว
1. หลักการการทำงาน: พวกเขามีตัวแปลงแรงดันต่อแรงดัน (I/P) ที่แปลงอินพุตไฟฟ้าเป็นสัญญาณนิวเมติกสัดส่วนและการทำงานของพวกเขาคล้ายกับกลไกการปรับสมดุลแรงของตำแหน่งนิวเมติก
• ตำแหน่งดิจิตอล/อัจฉริยะ:สิ่งเหล่านี้เป็นตัวแทนของประเภทที่ทันสมัยที่สุดโดยใช้ไมโครโปรเซสเซอร์และเทคโนโลยีดิจิตอลเพื่อควบคุมแอคทูเอเตอร์วาล์ว
1. หลักการทำงาน: ไมโครโปรเซสเซอร์อ่านสัญญาณควบคุมไฟฟ้าแบบดิจิตอลหรือแบบอะนาล็อก (เช่น 4-20 Ma, Hart, Foundation Fieldbus, Profibus) ประมวลผลโดยใช้อัลกอริทึมดิจิตอลและแปลงเป็นไดรฟ์ปัจจุบันสำหรับตัวแปลง I/P แรงดันนิวเมติกที่เกิดขึ้นจะถูกส่งไปยังแอมพลิฟายเออร์นิวเมติกซึ่งจะปรับแอคทูเอเตอร์ ข้อเสนอแนะตำแหน่งวาล์วจะถูกป้อนกลับไปยังไมโครโปรเซสเซอร์อย่างต่อเนื่องเพื่อการควบคุมที่แม่นยำ

Fisher DVC6200SIS Valve Positioner

การวิเคราะห์เปรียบเทียบ: ข้อดีข้อเสียและความเหมาะสมของการใช้งาน

วิวัฒนาการของผู้จัดตำแหน่งจากนิวเมติกถึงไฟฟ้าและจากนั้นไปยังตำแหน่งดิจิตอล/อัจฉริยะสะท้อนให้เห็นถึงแนวโน้มที่กว้างขึ้นในการทำงานอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมที่มีต่อการทำให้เป็นดิจิตอลการตัดสินใจที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลและการบำรุงรักษาทำนาย ตำแหน่งนิวเมติกมีชื่อเสียงในด้านความทนทานและความปลอดภัยภายใน ผู้ให้ตำแหน่งทางไฟฟ้าแนะนำความเข้ากันได้ของสัญญาณไฟฟ้าและความแม่นยำที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตามตำแหน่งดิจิตอลเป็นตัวแทนของการเปลี่ยนกระบวนทัศน์: พวกเขารวมไมโครโปรเซสเซอร์เปิดใช้งานฟังก์ชั่นการวินิจฉัยขั้นสูงการสอบเทียบด้วยตนเองและโปรโตคอลการสื่อสารดิจิตอล (ฮาร์ต, ฟิลด์บัส, Profibus) ทิศทางนี้หมายถึงการเปลี่ยนแปลงกลยุทธ์การบำรุงรักษาจากการบำรุงรักษาแบบพาสซีฟอย่างหมดจดหรือตามเวลาไปสู่การบำรุงรักษาตามเงื่อนไขและการทำนาย ผู้วางตำแหน่งอัจฉริยะทำหน้าที่เป็นโหนดข้อมูลให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับสุขภาพวาล์วและประสิทธิภาพซึ่งจะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและเพิ่มประสิทธิภาพของโรงงานโดยรวม สิ่งนี้เป็นการรวบรวมหลักการของอุตสาหกรรม 4.0 ในระดับองค์ประกอบโดยเน้นการรวมการรวมตัวของไอทีและ OT (เทคโนโลยีการดำเนินงาน)

ตารางต่อไปนี้เปรียบเทียบประเภทของวาล์วที่แตกต่างกัน:

ความสำคัญของการสอบเทียบและการวินิจฉัย

การติดตั้งและการสอบเทียบที่เหมาะสม (การปรับค่าศูนย์และช่วง) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำให้มั่นใจว่าตำแหน่งทำงานได้อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพ ผู้จัดตำแหน่งดิจิตอลนำเสนอความสามารถในการวินิจฉัยขั้นสูงที่สามารถตรวจจับความผิดปกติของวาล์วสัญญาณของการเสื่อมสภาพ (เช่นการเสื่อมสภาพของซีลการบรรจุ, ปัญหาการจัดหาอากาศ) และปัญหาตำแหน่งภายในระหว่างการดำเนินการ สิ่งนี้ช่วยให้การบำรุงรักษาเปลี่ยนจากเวลาเป็นตามเงื่อนไขซึ่งจะช่วยลดค่าใช้จ่ายและการหยุดทำงาน

การควบคุมลูป: วาล์วควบคุมรวมและตอบสนองอย่างไร

สัญญาณระบบควบคุม: การแปลผลลัพธ์ที่ต้องการ

วาล์วควบคุมจะได้รับสัญญาณจากระบบควบคุมกระบวนการ (เช่น PLCs หรือ DCS) ที่แสดงถึงจุดตั้งค่าที่ต้องการสำหรับตัวแปรกระบวนการ สัญญาณควบคุมอุตสาหกรรมทั่วไป ได้แก่ สัญญาณนิวเมติก (แบบดั้งเดิม 3-15 psi หรือ 0.2-1.0 แท่ง) และสัญญาณไฟฟ้า (โดยทั่วไป 4-20 mA dc หรือ 0-10 VDC) สำหรับสัญญาณไฟฟ้าตัวแปลง I/P (ปัจจุบันเป็นแรงดัน) โดยทั่วไปจะใช้ในการแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณนิวเมติกเพื่อใช้งานโดยแอคชูเอเตอร์นิวเมติก/ตำแหน่ง ผู้วางตำแหน่งบางคนมีตัวแปลง I/P ในตัว (เช่นตัวแปลงสัญญาณอิเล็กโทรนิวเมติก)

ทางเลือกของลูปปัจจุบัน (4-20 mA) ผ่านสัญญาณแรงดันไฟฟ้า (เช่น 0-10 V) เป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่ได้รับการพิจารณาอย่างดีขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมในโลกแห่งความเป็นจริง สัญญาณปัจจุบันมีความต้านทานต่อการส่งสายเคเบิลทางไกลและสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (เสียงรบกวน) ซึ่งเป็นความท้าทายที่พบบ่อยในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ “ จุด Zero Live Zero” (4 mA แสดงถึงเอาต์พุต 0% มากกว่า 0 mA) เป็นคุณสมบัติการออกแบบที่ชาญฉลาดสำหรับการตรวจจับความผิดพลาด: หากสายไฟหรือพลังงานหายไปสัญญาณจะลดลงถึง 0 mA ซึ่งแสดงถึงความผิดพลาดทันที ตัวเลือกมาตรฐานและการออกแบบนี้ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและการบำรุงรักษาของระบบควบคุมอุตสาหกรรมอย่างมีนัยสำคัญ มันทำให้การแก้ไขปัญหาง่ายขึ้นลดการหยุดทำงานโดยการระบุความผิดพลาดในการสื่อสารอย่างรวดเร็วและทำให้มั่นใจได้ว่าการส่งสัญญาณที่แข็งแกร่งในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังทางไฟฟ้า รายละเอียดทางเทคนิคเล็กน้อยนี้ดูเหมือนจะส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อความสมบูรณ์ของการดำเนินงานของโรงงานทั้งหมด

กลไกข้อเสนอแนะ: สร้างความมั่นใจในการวางตำแหน่งวาล์วที่แม่นยำ

สิ่งสำคัญของการทำงานของวาล์วควบคุมโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ตำแหน่งเป็นกลไกการตอบรับ ผู้จัดตำแหน่งวัดตำแหน่งที่แท้จริงของก้านวาล์วหรือแอคทูเอเตอร์อย่างต่อเนื่องผ่านโพเทนชิออมิเตอร์เซ็นเซอร์ตำแหน่งหรือการเชื่อมโยงเชิงกล (ระบบลูกเบี้ยวและคันโยก)

ตำแหน่งจริงถูกเปรียบเทียบกับตำแหน่งที่ต้องการ (มาจากสัญญาณควบคุม) การเบี่ยงเบนใด ๆ (สัญญาณข้อผิดพลาด) ทำให้ผู้จัดตำแหน่งปรับเอาท์พุทนิวเมติกหรือไฟฟ้าที่ใช้กับแอคทูเอเตอร์จนกว่าวาล์วจะมาถึงตำแหน่งที่ได้รับคำสั่ง สิ่งนี้เป็นระบบควบคุมวงปิดภายในชุดวาล์ว

การกำหนดค่านี้อธิบายระบบควบคุมแบบเรียงซ้อน ตัวควบคุมหลักจัดการตัวแปรกระบวนการโดยรวม (เช่นระดับถัง) และส่ง setpoint ไปยังคอนโทรลเลอร์รอง (ตำแหน่ง) บทบาทของผู้จัดตำแหน่งคือเพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งทางกายภาพของวาล์วติดตามการตั้งค่าอย่างถูกต้องชดเชยการรบกวนในท้องถิ่น (แรงเสียดทานการเปลี่ยนแปลงความดัน) ที่คอนโทรลเลอร์หลักอาจไม่สามารถจัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือแม้กระทั่ง "ดู" โดยตรง การออกแบบนี้จะแยกแยะพฤติกรรมเชิงกลของวาล์วจากการควบคุมกระบวนการโดยรวมทำให้ระบบมีความแข็งแกร่งและปรับแต่งได้ง่ายขึ้น วิธีการแบบลำดับชั้นนี้ช่วยปรับปรุงความมั่นคงและความแม่นยำของกระบวนการอย่างมีนัยสำคัญ หากไม่มีตำแหน่งผู้ควบคุมหลักจะต้องจัดการกับความไม่เชิงเส้นและการรบกวนของวาล์วโดยตรงซึ่งนำไปสู่การแกว่งเวลาตอบสนองที่ช้าลงและประสิทธิภาพการควบคุมที่ไม่ดี โครงสร้างน้ำตกช่วยให้สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงได้เร็วขึ้นและการปราบปรามการรบกวนที่ดีขึ้นในที่สุดการปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพของกระบวนการ

การควบคุมการไหล: บรรลุการควบคุมตามสัดส่วน

วาล์วควบคุมได้รับการออกแบบมาสำหรับการควบคุมตามสัดส่วนซึ่งหมายความว่าสามารถตั้งค่าเป็นตำแหน่งใด ๆ ระหว่างการเปิดและปิดสนิทอย่างเต็มที่ทำให้การไหลผ่านบางส่วนผ่าน การเปิดวาล์วเป็นสัดส่วนกับสัญญาณควบคุมที่ได้รับ ตัวอย่างเช่นสัญญาณ 4ma อาจปิดวาล์วอย่างเต็มที่สัญญาณ 20ma เปิดได้เต็มที่และสัญญาณ 12ma วางตำแหน่งที่เปิด 50% การควบคุมสัดส่วนนี้มีความสำคัญต่อการรักษาตัวแปรกระบวนการที่แม่นยำ (เช่นอุณหภูมิหรือความดัน) โดยการปรับการไหลอย่างต่อเนื่อง

ทำความเข้าใจกับการควบคุมการดำเนินการ: ปิดนิวเมติก/ไฟฟ้าและปิดระบบนิวเมติก/ไฟฟ้า

วาล์วควบคุมสามารถกำหนดค่าได้ด้วยการดำเนินการควบคุมที่แตกต่างกันตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและความต้องการกระบวนการ:

• “ ลม/ไฟฟ้าเปิด” (ปิดล้มลง): เมื่อค่าสัญญาณควบคุมเพิ่มขึ้นข้อ จำกัด การไหลจะลดลง (วาล์วเปิด) หากสัญญาณล้มเหลววาล์วจะปิด
• “ ปิดปาก/ไฟฟ้าปิด” (Fail-Open): เมื่อค่าสัญญาณควบคุมเพิ่มขึ้นข้อ จำกัด การไหลจะเพิ่มขึ้น (วาล์วปิด) หากสัญญาณล้มเหลววาล์วจะเปิดขึ้น

การเลือกโหมดความล้มเหลวที่ไม่ปลอดภัยนั้นมีความสำคัญต่อความปลอดภัยของกระบวนการเพื่อให้มั่นใจว่าระบบเริ่มต้นไปสู่สถานะที่ปลอดภัยในกรณีที่กำลังไฟหรือการสูญเสียสัญญาณ

การใช้งานอุตสาหกรรม: พื้นที่ที่วาล์วควบคุมมีบทบาท

ผลกระทบข้ามอุตสาหกรรม

วาล์วควบคุมเป็นที่แพร่หลายในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่ทันสมัยมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการไหลของของไหลอย่างแม่นยำในการใช้งานที่หลากหลาย

ตัวอย่างเฉพาะของการปรับใช้วาล์วควบคุม

• อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ:ใช้ในท่อ, แพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง, โรงกลั่นและระบบควบคุม Wellhead เพื่อควบคุมการไหลของน้ำมันดิบก๊าซธรรมชาติและของเหลวอื่น ๆ พวกเขาจัดการกระบวนการที่ซับซ้อนเช่นการควบคุมการควบคุมปริมาณการควบคุมความดันและการปิดระบบฉุกเฉินโดยทั่วไปจะทำงานภายใต้ความดันที่รุนแรงและเงื่อนไขการกัดกร่อน ตำแหน่งนิวเมติกได้รับการสนับสนุนเป็นพิเศษเพื่อความปลอดภัยภายในของพวกเขาในสภาพแวดล้อมที่ระเบิดได้
• โรงบำบัดน้ำ:สำคัญสำหรับการควบคุมระดับน้ำการใช้สารเคมีและความดันในระหว่างกระบวนการบำบัดน้ำ พวกเขามั่นใจว่ากระบวนการบำบัดที่ดีที่สุดและป้องกันของเสียหรือการปนเปื้อน
• การประมวลผลทางเคมี:สำคัญสำหรับการควบคุมการไหลของสารเคมีระเหยอย่างแม่นยำรักษาเสถียรภาพของกระบวนการและสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย
• การผลิตพลังงาน:ใช้ในการควบคุมการไหลของไอน้ำน้ำระบายความร้อนการจัดหาเชื้อเพลิงและพารามิเตอร์ที่สำคัญอื่น ๆ ในโรงไฟฟ้าช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัย
• การผลิตยา:ทำให้มั่นใจได้ว่าการควบคุมการไหลของของเหลวในแอปพลิเคชันที่แม่นยำและทำซ้ำได้ตั้งแต่การผสมส่วนผสมไปจนถึงการควบคุมสภาพปฏิกิริยาและการเติมผลิตภัณฑ์
• อุตสาหกรรมการขุดและนิวเคลียร์:นำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่หลากหลายซึ่งต้องการการไหลและการควบคุมความดันที่แม่นยำ
• โรงงานแปรรูปอาหาร:ใช้ในการควบคุมการไหลข