مبانی پوزیشنر های کنترل ولو

پوزیشنر کنترل ولو یک دستگاه میدانی است که برای افزایش یا کاهش فشار بار هوای ابزار که اکچویتور شیر کنترل ولو را هدایت می کند، استفاده می شود. تا زمانی که استم کنترل ولو حرکت کند و طبق دستور کنترلر فرآیند به موقعیت متعادل برسد. به طور کلی برای کنترل استم لغزشی خطی، پوزیشنرهای پنوماتیکی روی محفظه بالایی یا یوک کناری اکچویتور پنوماتیکی نصب می شوند.

🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل

برای کنترل ولوهای دوار، پوزیشنرهای پنوماتیکی در نزدیکی انتهای شفت نصب می شوند.

در نوع طراحی اولیه، پوزیشنر کنترل ولو به میل شیر به صورت مکانیکی متصل می شود.

موقعیت میل شیر یا شفت شیر با موقعیتی که توسط کنترلر نشان داده شده است مقایسه می شود.

این پیوند بازخورد مکانیکی متصل به شیر به گونه‌ای عمل می‌کند که کنترلر فرآیند به پوزیشنر شیر دستور می‌دهد تا موقعیت را تغییر دهد.

اتصال بازخورد به پوزیشنر شیر تأیید می شود تا تأیید شود که موقعیت میل شیر تغییر کرده است و میزان تغییر در موقعیت میل شیر را ارائه می دهد.

برای کنترل کل حرکت شیر در صورت کنترل مداوم، پوزیشنر شیر باید سیگنال دریافتی توسط کنترلر را دنبال کند.

اما در سیستم های کنترل حلقه بسته که از کنترل بازخورد استفاده می کنند. در اینجا سیگنال بازخورد از فرآیند سریعتر است و باز شدن شیر متناسب با آن است.

شیر مستقیماً با تغییر نیروی اکچویتور آن از طریق کنترلر هدایت می شود و پوزیشنر نیازی به بازخورد موقعیت ندارد.

دلایل اصلی استفاده از پوزیشنرهای شیر چیست؟

دلایل استفاده از پوزیشنر شیر در زیر نشان داده شده است:

1. برای افزایش وضوح سیستم کنترل یعنی کنترل خوب.
2. برای صاف کردن عملکرد زمانی که محدوده تنظیم روی bench-set اکچویتور بیشتر از 15psig باشد.
3. امکان استفاده از بادامک های مشخصه در شیرهای دوار.
4. برای به حداقل رساندن اثرات اصطکاک پکینگ استم شیر.
5. برای به حداقل رساندن اثرات پسماند، معمولا برای مواد بسته بندی با دمای بالاتر مانند گرافیت.
6. برای خنثی کردن واکنش های ناشی از جریان به افت فشار بالاتر. یعنی برای جبران عدم تعادل نیروی داخلی.
7. برای امکان بارگذاری و تخلیه سریعتر برای افزایش سرعت پاسخ به تغییر در فرآیند.
8. برای اجازه دادن به محدوده تقسیم، یعنی فقط یک کنترلر برای دو شیر.
9. برای از بین بردن یا کاهش اصطکاک seat در شیرهای دوار.
10. برای ایجاد فاصله بین کنترلر و کنترل ولو.
11. اجازه دادن به طیف وسیعی از تغییرات جریان. یعنی در شرایط عادی، کمتر از 10 درصد حرکت شیر کار می کند.
12. برای اجازه استفاده بیشتر از سیگنال الکترونیکی 4 میلی آمپر تا 20 میلی آمپر.
13. برای اجازه استفاده از اکچویتور های پیستونی با فشار بیشتر هوای ابزار.

انواع اصلی پوزیشنرهای شیر چیست؟

پوزیشنرهای شیر در سه پیکربندی اصلی موجود هستند.

پوزیشنر های پنوماتیکی :

پوزیشنر شیر پنوماتیک سیگنال پنوماتیک دریافتی 3 -15 PSI را به موقعیت شیر متناسب ترجمه می کند.

پوزیشنر شیر پنوماتیک فشار هوای مورد نیاز را به اکچویتور شیر تامین می کند تا میل شیر را به موقعیت مورد نظر منتقل کند.

 پوزیشنر های I/P آنالوگ :

این پوزیشنر I/P آنالوگ عملکردی مشابه یک پوزیشنراز نوع پنوماتیکی را اجرا می‌کند، اما این پوزیشنر I/P از جریان الکتریکی 4-20 میلی آمپر به جای هوای ابزار به عنوان سیگنال ورودی استفاده می‌کند.

پوزیشنر های هوشمند یا دیجیتال :

پوزیشنر هوشمند یا دیجیتال مانند پوزیشنر I/P آنالوگ همانطور که در بالا گفته شد عمل می‌کند، اما این پوزیشنر های هوشمند یا دیجیتال متفاوت هستند، که در آن تبدیل سیگنال الکترونیکی یا دیجیتال یا آنالوگ است.

در اینجا پوزیشنر های دیجیتال شامل سه دسته می شوند.

غیر ارتباطی دیجیتال :

در این نوع پوزیشنر دیجیتال غیر ارتباطی، سیگنال جریان 4-20 میلی آمپر به پوزیشنر شیر داده می شود که هم الکترونیک را تغذیه می کند و هم سیگنال خروجی را کنترل می کند.

HART :

این شبیه به یک پوزیشنر دیجیتال غیر ارتباطی است.

برای سیگنال آنالوگ، پوزیشنر HART برای ارتباطات دیجیتالی دو طرفه یا ارتباط نوع دوبلکس از طریق یک سیم یا کابل منفرد مناسب است.

فیلدباس :

پوزیشنر نوع فیلدباس وسیله ای است که شیر را با استفاده از سیگنال های دیجیتال از طریق مدارهای الکترونیکی دیجیتال متصل به تجهیزات مکانیکی موقعیت یابی می کند.

در فیلد باس، سیگنال های کنترل تمام آنالوگ با سیگنال های کنترل دیجیتال جایگزین می شوند. علاوه بر این، سیستم ارتباط دیجیتال دو طرفه از طریق کابل های مشابه امکان پذیر است.

مزایا فیلدباس :

1. این معماری کنترل شده را بهبود می بخشد.
2. توانایی محصول را بهبود می بخشد.
3. سیم کشی را کاهش می دهد.

 پیکربندی کنترل ولو معمولی بدون پوزیشنر

1. نمودار نشان داده شده در بالا نشان دهنده یک کنترل ولو استم کشویی خطی بدون پوزیشنر است.
2. کنترل ولو دارای یک bench set اکچویتور از 5 psig تا 13 psig است.
3. پیکربندی کنترل ولو از نوع هوا برای باز کردن، بسته شدن شکست (ATO –FC) است.
4. در اینجا کنترلر پنوماتیک (PIC) یک سیگنال کنترلی به نام SIG تعیین شده را همانطور که در نمودار بالا نشان داده شده است ارسال می کند.
5. سیگنال روی اکچویتور دیافراگم به عنوان تغییر فشار بار برای شیر و در نتیجه حرکت میل شیر عمل می کند.
6. نمودار فشار دیافراگم در برابر درصد حرکت شیر نشان داده شده در بالا نشان می دهد که پسماند قابل توجهی در سرتاسر حرکت کنترل ولو وجود دارد که عمدتاً به دلیل نیروهای اینرسی و اصطکاک در کنترل ولو است.
7. سیگنال کنترلر SIG و فشار LOAD روی اکچویتور شیر جریان جریان یکسانی دارند.
8. هوای اکچویتور از طریق لوله های به هم پیوسته و کنترلر پنوماتیک جریان می یابد، در نهایت از طریق کنترلر هوای ابزار به بیرون تخلیه می شود.
9. به دلیل عدم وجود پوزیشنر شیر ، بازخورد موقعیت استم وجود ندارد.

پیکربندی کنترل ولو معمولی با پوزیشنر

1. نمودار نشان داده شده در بالا نشان دهنده یک کنترل ولو استم کشویی خطی با پوزیشنر است.
2. این شیر دارای یک bench set اکچویتور از 5psig تا 13psig است.
3. پیکربندی کنترل ولو از نوع هوا برای باز کردن، بسته شدن شکست (ATO –FC) است.
4. در این پیکربندی، پیوند بازخورد مکانیکی بین میل شیر و پوزیشنر ایجاد می شود تا بازخورد موقعیت استم را به پوزیشنر شیر ارائه دهد.
5. همانطور که در بالا مشاهده می شود، کنترلر پنوماتیک سیگنالی به نام SIG را به پوزیشنر شیر ارسال می کند.
6. اما در این پیکربندی، سیگنال کنترلر SIG و فشار LOAD روی اکچویتور شیر دارای جریان مجزای جریان است.
7. هوای اکچویتور از طریق لوله های به هم پیوسته و کنترلر پنوماتیک و اتصال دهنده لوله و پوزیشنر جریان می یابد که به لوله SIG معروف است.
8. پوزیشنر شیر اکنون سیگنال بازخورد موقعیت استم را به حلقه کنترل فعال می‌کند، به طوری که تغییر در خروجی SIG کنترل‌کننده، تغییر در LOAD پوزیشنر را که نشان‌دهنده حرکت استم شیر است، مجبور می‌کند.
9. سپس پیوند بازخورد مکانیکی تأیید می کند که حرکت شیر اتفاق افتاده است.
10. تا زمانی که حرکت استم تایید نشود، خروجی پوزیشنر تغییر خواهد کرد.
11. نمودار خروجی پوزیشنر (LOAD) در مقابل درصد حرکت شیر نشان می دهد که پسماند در مقایسه با کنترل ولو بدون پوزیشنر شیر بسیار کوچک است.
12. به طور کلی، هیسترزیس شیر با پوزیشنرها حدود 5 درصد از ضربه شیر است.

برای سفارش و یا خرید انواع محصولات ابزار دقیق و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

منبع:

www.automationforum.co