پوزیشنر چیست؟
جهت معرفی پوزیشنر (Positioner) می توان گفت، پوزیشنر یا موقعیت یاب از جمله دستگاه ابزار دقیق است که برای قرار دادن شیر در موقعیت (Positioner) صحیح از آن استفاده میشود. پوزیشنر این عمل را با کاهش یا افزایش فشار (معمولا هوا) بر روی محرک یا عملگر (اکچویتور) انجام میدهد. درواقع به جای اینکه کنترلر، سیگنال کنترلی را مستقیما به اکچویتور بفرستد تا اکچویتور شیر (Valve) را جا به جا کند، آن را به پوزیشنر فرستاده تا پس از ارسال سیگنال از پوزیشنر Positioner به عملگر تغییرات دقیق تر اعمال شود.
محل قرار گیری پوزیشنرها
پوزیشنرها (Positioner)، معمولا روی یوک یا بالای پوشش رویی عملگرهای پنوماتیک (برای شیرهای خطی) یا نزدیک انتهای شافت (برای شیرهای دوار) نصب میشوند. برای تنظیمات، پوزیشنر به لحاظ مکانیکی به شفت ولو متصل میشود.
معرفی انواع پوزیشنر
چهار دسته عمده برای پوزیشنر ها داریم:
- پوزیشنر پنوماتیک
- پوزیشنر الکترونیکی
- پوزیشنر الکتروپنوماتیک
- پوزیشنر دیجیتال
فیلم اموزشی درباره پوزیشنر
زمان مناسب نصب پوزیشنر
یک پوزیشنر کنترل ولو باید در شرایط زیر در نظر گرفته شود:
- در صورت نیاز به موقعیت دقیق شیر کنترلی ؛
- برای سرعت بخشیدن به پاسخ شیر. پوزیشنر از فشار بالاتر و جریان هوای بیشتر برای تنظیم موقعیت شیر استفاده می کند.
- برای افزایش فشاری که یک اکچویتور و شیر کنترلی خاص (برای عملکرد به عنوان تقویت کننده)
- هنگامی که فشار شیر در حداکثر دبی کاری افت می کند ، برای شیرهای سینگل سیت (Single Seat) از 5 بار یا برای شیرهای دبل سیت (Double Seat) از 10 بار عبور می کند.
- برای خطی کردن یک اکچویتور غیر خطی ؛
- در مواردی که اختلاف فشار های مختلف درون مایع باعث تغییر موقعیت پلاگین می شود.
- هنگامی کنترل با محدوده وسیع گاز
- هنگامی که شیر های کنترلی در حال تعلیق با لجن یا مواد جامد هستند.
برای اطمینان از اینکه اختلاف فشار کامل شیر را می توان پذیرفت، مهم است که تنظیم صفر موقعیت ساز را طوری تنظیم کنید که فشار هوا در هنگام نشستن شیر با نیروی فنر مخالفت نکند.
پوزیشنر پنوماتیکی
پوزیشنر پنوماتیکی چیست؟
دستگاه های پنوماتیک سیگنال های پنوماتیک را ارسال و دریافت می کنند. آنها ذاتاً ایمن هستند و می توانند مقدار زیادی نیرو برای بستن دریچه (ولو) ایجاد کنند. پوزشنر های پنوماتیک ( Pneumatic Positioner ) در ورودی خود سیگنال هایی بین 3 الی 15 PSI را دریافت کرده و متناسب با آن موقعیت عملگر را تنظیم میکنند. با تعیین موقعیت اکچویتور نیز ولو به موقعیت مورد نظر می رسد.
چرا از پوزیشنر در خط فرمان و کنترل ولوها استفاده می شود؟
پوزیشنر واسطه ای بین سیستم کنترلی و ولو است و معمولا در قسمت بالای عملگر پنوماتیک نصب می شود و موقعیت اکچویتور را بر اساس سیگنال کنترلی دریافت شده با ساقه ولو ( Stem ) چک نموده و با ارسال سیگنال مناسب به اکچویتور موقعیت ولو را تنظیم می کند. در واقع درصورتیکه پوزیشنر در یک سیستم نباشد، سیگنال کنترلی مستقیما به عملگر می رود، اما با نصب پوزیشنر سیگنال کنترلی در ابتدا وارد پوزیشنر می شود و سپس با توجه به نیاز سیستم سیگنال مناسب به عملگر ارسال می گردد.
مزیت های استفاده از پوزیشنرهای پنوماتیک ( موقعیتیاب ) کدامند؟
پوزیشنر پنوماتیکی ( Pneumatic Positioner ) به صورت ذاتی ایمن هستند و توانایی تامین نیروهای بزرگ برای بستن شیر را نیز دارند. پوزیشنر باعث بهبود اصطکاک سیستم و کاهش چشمگیر حرکت غیر خطی و خطاهای سیستم و هیسترزیس ( Hysteresis ) آن می شود.
نکات نصب و راه اندازی پوزیشنرهای پنوماتیکی:
هنگام خرید پوزینشر های پنوماتیکی باید به چخه مواردی دقت کنیم؟
- نوع جریان سیال
- کلاس بندی محیطی
- دمای کاری
- سیگنال ورودی
- فشار کاری
- پروتکل ارتباطی
- ابعاد و وزن
برندهای معتبر پوزیشنر پنوماتیکی در بازار
-
- فیشر ( Fisher )
برند فیشر یکی از نام های معتبر و معروف در زمینه کنترل ولو ها و عملگر ها می باشد که زیر نظر هلدینگ امرسون ( Emerson ) فعالیت می کند. این شرکت آمریکایی انواع کنترل ولو ها، عملگرها و پوزیشنرها را تولید می کند.
-
- ماسونیلان ( Masoneilan )
برند ماسونیلان یکی از برند های زیر مجموعه بیکر هیوز ( Baker Hughes ) می باشد. این شرکت آمریکایی طیف گسترده ای از انواع کنترل ولوها، عملگرها و پوزیشنرها را تولید می کند که در صنایع مختلفی نظیر هوافضا، نفت، گاز، شیمیایی، پتروشیمی، تولید توان، پالایشگاهی و … مورد استفاده قرار می گیرند.
-
- پروال ( Proval )
شرکت پروال یک شرکت ترکیه ای است که در تولید ولو ها و تجهیزات ابزار دقیق از جمله پوزیشنر ها و اکچویتورها فعالیت می کند.
-
- سامسون ( Samson )
شرکت سامسون ( Samaon ) یک شرکت آلمانی تولید کننده انواع کنترل ولو، اکچویتور، و سیستم های اندازه گیری کنترلی و ابزار دقیق است. این برند از معتبر ترین برند ها در زمینه ی کنترل ولو و پوزیشنر می باشد.
-
- متسو ( Metso )
متسو یک شرکت فنلاندی است که ماشین آلات صنعتی، و تجهیزات اتوماسیون صنعتی از جمله کنترل ولو ها را تولید می کند. محصولات متسو در صنایع مختلفی نظیر انرژی، استخراج معادن، تولید برق، نفت و گاز و پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند.
-
- اس ام سی ( SMC )
شرکت اس ام سی SMC یک شرکت ژاپنی است که در حوزه تجهیزات پنوماتیک و هیدرولیک یک برند شناخته شده و معتبر می باشد. از جمله محصولات این شرکت می توان به پوزیشنر ها و عملگرهای آن اشاره کرد.
شکل زیر نمای داخلی یک پوزیشنر پنوماتیکی را نمایش میدهد:
پوزیشنر الکتریکی
پوزیشنر یا موقعیتیاب از جمله دستگاههای ابزاردقیق است که برای قرار دادن شیر در موقعیت صحیح از آن استفاده میشود. پوزیشنرها بر اساس عامل تحریک عملگر به چهار دسته تقسیم میشوند که در این بخش به نوع الکتریکی آن یعنی پوزیشنر الکتریکی ( Electric Positioner ) میپردازیم.
پوزیشنر الکتریکی چیست؟
پوزیشنرهای الکتریکی سیگنالهای الکتریکی را ارسال و دریافت می کنند. سه نوع تحریک الکتریکی وجود دارد:
- ولتاژ جریان متناوب تک فاز
- ولتاژ جریان متناوب سه فاز
- جریان مستقیم
در واقع پوزیشنر، سیگنال الکتریکی بین ۴ تا ۲۰ میلی آمپر را از کنترلر دریافت نموده و به جای فشار پنوماتیک از سیگنال الکتریکی آنالوگ به عنوان ورودی استفاده می کند و سیگنال آنالوگ را به عنوان خروجی به اکچویتور می فرستد. هدف استفاده از پوزیشنرها اطمینان از مطابقت وضعیت شیر مکانیکی با سیگنال فرمان در همه زمانها میباشد بنابراین یک پوزیشنر در واقع در نوع خود یک سیستم کنترل حلقه بسته به شمار می آید. پوزیشنر های مکانیکی برای دستیابی به اهداف کنترلی از اهرم، بادامک و سایر اجزای فیزیکی استفاده میکنند. اما پوزیشنر های الکریکی از سنسورهای الکترونیکی برای تشخیص موقعیت ساقه ولو استفاده میکنند. سیگنالهای دریافتی و خروجی پوزیشنرهای الکتریکی به صورت الکرتیکی و جریان ۴ الی۲۰ میلی آمپر میباشد.
کاربردهای پوزیشنر الکتریکی
- صنایع نفت و گاز
- صنایع مهندسی شیمی
- کاغذ و خمیر کاغذ
- صنایع مواد غذایی
- تولید دارو
- فلزات و مواد معدنی
- آب و فاضلاب
هنگام خرید پوزینشرهای الکتریکی باید به چه مواردی دقت کنیم؟
- دمای کاری پوزیشنر
- فشار کاری پوزیشنر
- نوع سیگنال ورودی ( DC یا AC )
- نوع سیگنال خروجی ( DC یا AC )
- حدود سیگنالهای ورودی و خروجی
- پروتکل ارتباطی
- ابعاد و وزن
پوزیشنر الکتروپنوماتیکی
امروزه پوزیشنرهای الکترونیکی نوع دیگری از پوزیشنر های ولو هستند که امکان مقایسه الکترونیکی بازخورد تراول و سیگنال فرمان را فراهم میکنند. یک بلوک دیاگرام که عملکرد پوزیشنر الکترونیکی را نشان می دهد به شرح زیر است:
پوزیشنر یا موقعیتیاب از جمله دستگاههای ابزاردقیق است که برای قرار دادن شیر در موقعیت صحیح از آن استفاده میشود. پوزیشنرها بر اساس عامل تحریک عملگر به چهار دسته تقسیم میشوند که در این بخش به نوع الکتروپنوماتیکی آن یعنی پوزیشنر الکتروپنوماتیکی ( Electro-Pneumatic Positioners ) میپردازیم.
پوزیشنر الکتروپنوماتیکی چیست؟
پوزیشنرهای الکتروپنوماتیکی عملکردی مانند پوزیشنرهای پنوماتیک دارند با این تفاوت که قابلیت دریافت سیگنالهای الکتریکی را دارند. آن ها سیگنالهای الکتریکی را از کنترل کننده در قالب یک جریان الکتریکی ۴ الی ۲۰ میلی آمپر دریافت میکنند و سیگنال فرمان را به صورت یک سیگنال پنوماتیک از جنس هوای فشرده به کمک منبع تغذیه هوا به اکچویتور میفرستند. در واقع پوزیشنر الکتروپنوماتیکی به پوزیشنرهای ” آی تو پی” ( I/P ) معروف هستند که نقش یک مترجم بین کنترلکننده و محرک را بازی میکنند.
همانطور که گفته شد سیگنالهای الکتریکی دریافتی از کنترلکننده به پوزیشنر، در نهایت به سیگنال پنوماتیک تبدیل میشود. در پوزیشنرها یک واحد تحت عنوان مبدل I/P ( آی تو پی ) این وظیفه را انجام میدهد. همچنین جهت اینکه فشار هوای ایجاد شده توسط I/P بتواند باعث حرکت محرک شود، سیگنال تولیدی از I to P را به واحد تقویت کننده فشار میفرستیم تا سیگنال آماده ارسال به محرک شود.
همان طور که در شکل ساختار یک پوزیشنر الکتروپنوماتیک نمایش داده شده است، علاوه بر سیگنالهای ورودی از کنترلکننده و منبع تغذیه هوا، یک فیدبک از طرف ساقه شیر نیز جهت کنترل دقیق تر وارد پوزیشنر میشود. در واقع پوزیشنر موقعیت اکچویتور را بر اساس سیگنال کنترلی دریافت شده با موقعیت فعلی ساقه ولو ( Stem ) چک نموده و با ارسال سیگنال مناسب به اکچویتور موقعیت ولو را تنظیم میکند. درصورتیکه پوزیشنر در سیستم استفاده نشده باشد، سیگنال کنترلی مستقیما به اکچویتور میرود، اما با نصب پوزیشنر سیگنال کنترلی در ابتدا وارد پوزیشنر میشود و سپس با توجه به نیاز سیستم سیگنال مناسب به عملگر ارسال میگردد.
کاربردهای پوزیشنر الکتروپنوماتیکی
- صنایع نفت و گاز
- صنایع مهندسی شیمی
- کاغذ و خمیر کاغذ
- صنایع مواد غذایی
- تولید دارو
- فلزات و مواد معدنی
- آب و فاضلاب
نکات کلیدی برای خرید بهترین پوزینشرهای الکتروپنوماتیکی
- نوع جریان سیال
- کلاسبندی محیطی
- دمای کاری
- نوع سیگنال ورودی ( AC یا DC )
- حدود سیگنال ورودی ( میلی آمپر )
- حدود سیگنال خروجی ( PSI )
- فشار کاری
- پروتکل ارتباطی
- ابعاد و وزن
پوزیشنر دیجیتال
پوزیشنر یا موقعیت یاب از جمله دستگاه های ابزاردقیق است که برای قرار دادن شیر در موقعیت ( Position ) صحیح از آن استفاده میشود. پوزیشنر ها بر اساس عامل تحریک عملگر به چهار دسته تقسیم میشوند که در این بخش یه نوع دیجیتالی آن یعنی پوزیشنر دیجیتال ( Digital Positioner ) میپردازیم.
پوزیشنر دیجیتال چیست؟
پوزشنر دیجیتالی عملکردی مانند پوزیشنر های الکتروپنوماتیکی دارند با این تفاوت که از یک پردازنده میکروکنترلری برای کنترل دقیقتر فرآیند در درون خود استفاده میکنند. همان طور که در شکل میبنید، سیگنال الکتریکیای که از کنترل کننده از طریق پروتکلی مثل پروفی باس دریافت میشود، مستقیما وارد پردازنده میشود. همچنین یک فیدبک از ساقه شیر کنترل که توسط سنسور اندازه گیری میشود و در ادامه به صورت یک سیگنال الکتریکی تبدیل میشود نیز وارد پردازنده میشود تا با توجه به سیگنال اصلی و اندازهگیری شده مقدار خطا توسط پردازنده محاسبه شود و دستور لازم برای از بین بردن خطا صادر شود.
همچنین یک منبع تغذیه هوا جهت افزایش قدرت پوزیشنر برای به حرکت در آوردن محرک نیاز داریم. سیگنال خروجی پردازنده وارد واحد I/P میشود و در نهایت به کمک تقویتکننده فشار و منبع تغذیه هوا، سیگنال مناسب جهت به حرکت در آوردن محرک به آن اسال میشود.
چرا باید از پوزیشنرهای دیجیتال استفاده کنیم؟
پوزیشنرهای دیجیتال حدود ۲۰ سال پیش به صحنه آمدند اما امروزه در صنعت محبوبیت زیادی پیدا کردهاند. دلیل اصلی محبوبیت پوزیشنرهای دیجیتال این است که آنها میتوانند کارهایی فراتر از کنترل موقعیت شیر داشته باشند. همچنین جدیدترین پوزیشنرهای موجود در بازار میتوانند با جمع آوری اطلاعات مربوط به شیر، به طور خودکار در مورد نحوه عملکرد ولو و مونتاژ آن به کاربران هشدار دهند و حتی به تشخیص و نگهداری کمک کنند. از آنجا که پوزیشنر های دیجیتال قطعات متحرک مکانیکی کمتری دارند، عمر طولانیتری نسبت به نمونههای پنوماتیک و آنالوگ سنتی خود دارند. بعلاوه، آنها در حالی که شیر در حالت استراحت است هیچ هوایی را ارسال نمیکنند و این باعث کاهش مصرف انرژی می شود.
مزیت های پوزیشنرهای دیجیتالی چیست؟
هنگام خرید پوزینشرهای دیجیتال باید به چه مواردی دقت کنیم؟
- طبقه بندی منطقههای قابل استفاده
- پروتکل های ارتباطی پوزیشنر
- رابط دادهها ( Interface )
- قابلیت عیبیابی
- نوع سیگنال ورودی و بازه آن
- ماکسیمم فشاری خروجی
- نحوه نصب
- دمای کاری
- نوع پارامتر قابل کنترل ( جریان، فشار و غیره )
- منبع تغذیه
- ابعاد و وزن دستگاه
- نوع مواد و سیالی که میشود از آنها استفاده کرد ( هوا، گاز طبیعی یا نیتروژن و غیره )
علت تقسیم بندی فوق استفاده پوزیشنر (Positioner) از هوا یا برق برای حرکت محرک است.
-
پوزیشنرهای پنوماتیک
سیگنالهای پنوماتیک را ارسال و دریافت میکنند. آنها ذاتاً ایمن هستند و میتوانند مقدار زیادی نیرو برای بستن دریچه (شیر) ایجاد کنند. پوزیشنرهای پنوماتیک سیگنال 3 الی psig 15 را از کنترلر دریافت نموده و موقعیت عملگر را با سیگنال فشار دریافتی تنظیم میکند تا ولو را به موقعیت مورد نظر برسانند.
-
موقعیت یابهای پنوماتیک تک کاره یا سه طرفه:
- هوا را فقط از یک طرف پوزیشنر (Positioner) به یک طرف محرک (عملگر یا اکچویتور) منتقل میکنند و آن تخلیه را به کمک فنر انجام میدهد.
- پوزیشنرهای پنوماتیک دو کاره یا چهار طرفه،
- هوا را از دو طرف محرک میفرستند و تخلیه میکنند.
-
پوزیشنرهای الکتریکی
سیگنالهای الکتریکی را ارسال و دریافت میکنند. سه نوع تحریک الکتریکی وجود دارد: ولتاژ جریان متناوب تک فاز، ولتاژ جریان متناوب سه فاز و جریان مستقیم. در واقع سیگنال الکتریکی بین 4 تا 20 میلی آمپر را از کنترلر دریافت نموده و به جای فشار پنوماتیک از سیگنال الکتریکی آنالوگ به عنوان ورودی استفاده میکند و سیگنال آنالوگ را به عنوان خروجی به عملگر یا اکچویتور میفرستد
-
پوزیشنرهای الکتروپنوماتیک
سیگنالهای کنترل جریان را به سیگنالهای پنوماتیک معادل تبدیل میکنند. آنها از مخلوط برق و هوا استفاده میکنند.
-
پوزیشنر دیجیتالی
دستگاههای دیجیتال یا “هوشمند” از یک ریز پردازنده (میکروکنترلر) برای قرار دادن محرک ولو و نظارت و ضبط دادهها استفاده میکنند. آنها بسیار دقیق هستند، از هوای کمتری نسبت به موقعیتهای آنالوگ استفاده میکنند و امکان تشخیص دیجیتال آنلاین را فراهم میکنند.
چرا باید از پوزیشنرها استفاده کنیم؟
در این قسمت ما 5 دلیل به شما میگوییم که چرا باید از پوزیشنر استفاده کنیم:
-
کنترل دقیق تر:
از آنجا که پوزیشنر ها موقعیت دقیق ولو را میدانند، کنترل دقیق تری از آنچه توسط محرک (عملگر یا اکچویتور) به خودی خود حاصل میشود، فراهم میکنند.
-
کنترل سریعتر:
پوزیشنر ها به شیرهای کنترل کمک میکنند تا سریعتر به تغییرات متغیر فرآیند واکنش نشان دهند و مدت زمان کارکرد سیستم در بالا یا پایین نقطه تنظیم را به حداقل برسانند.
-
موقعیت ولو ثابت:
متفاوت بودن فشار دیفرانسیل روی شیر (ولو) میتواند نشان دهنده عدم ثبات در حلقه کنترل باشد. پوزیشنر (Positioner) یکی از راه حلها برای کمک به تثبیت موقعیت شیر است.
-
تنظیمات و عملکردهای انعطاف پذیرتر:
یک پوزیشنر به شما امکان میدهد بین کنترلر و کنترل ولو (شیر کنترل) فاصله بگذارید.
-
اثرات اصطکاک را به حداقل برسانید:
اثرات اصطکاک در شفت ولوها، هیسترزیس (پسماند) و ناحیه مرده را می توان با کمک پوزیشنر (Positioner) کاهش داده و بهره وری را افزایش داد.
یک مثال از نحوه عملکرد پوزیشنر در سیستم کنترلی
تفاوت انواع پوزیشنر
- پوزیشنر های پنوماتیکی سیگنال های پنوماتیکی را ارسال و دریافت می کنند. آنها ذاتاً ایمن هستند و می توانند مقدار زیادی نیرو برای بستن شیر ایجاد کنند.
- پوزیشنر های شیر الکتریکی سیگنال های الکتریکی را ارسال و دریافت می کنند. سه نوع تحریک الکتریکی وجود دارد: ولتاژ جریان متناوب تک فاز، ولتاژ جریان متناوب سه فاز (AC) و جریان مستقیم (DC).
- پوزیشنر های شیر الکترو پنوماتیکی سیگنال های کنترل جریان را به سیگنال های پنوماتیکی معادل تبدیل می کنند. آنها از تلفیق برق و هوا استفاده می کنند.
- پوزیشنر های دیجیتال یا “هوشمند” از یک ریز پردازنده برای تحریک محرک شیر و نظارت و ضبط داده ها استفاده می کنند. آنها بسیار دقیق هستند ، از هوای کمتری نسبت به پوزیشنر های آنالوگ استفاده می کنند و امکان تشخیص دیجیتال آنلاین را فراهم می کنند.
عملیات نصب، نگهداری و تعویض پوزیشنر کنترل ولو
یک ابزار زمانی میتواند کارآیی خود را به نحو مطلوب انجام دهد که عملیات نصب، نگهداری و تعویض یا تعمیر آن در صورت خرابی به درستی و مرتب انجام شود. مراحل نصب یک پوزیشنر عبارتند از:
در صورتی که عملیات نصب پوزیشنر به درستی انجام شود به ندرت نیاز خواهد شد تا کاربر برای عملیات نگهداری آن اقدام کند. با این وجود اقدمات کلی نگهداری پوزیشنر کنترل ولو شامل روانکاری اتصالات و بررسی عملکرد فیدبک محرک یا عملگر میباشد. در صورتی که عملکرد پوزیشنر کنترل ولو با اختلال روبرو شود یکی از اقدامات رایجی که صورت میگیرد این است که عملکرد کلی سیستم با و بدون پوزیشنر بررسی شود تا از خرابی پوزیشنر کنترل ولو اطمینان حاصل شده و سپس برای تعمیر و یا تعویض آن اقدام شود.
نحوه کالیبره کردن پوزیشنر شیر کنترلی
تنظیم محدوده ی اندازه گیری
این کالیبراسیون قبل از نصب انجام می شود. با این کالیبراسیون ، عملکرد محرک، اکچویتور مناسب با فشار هوا حاصل می شود. این کالیبراسیون برای عملکرد Air to open و Air to fail valves شیر ها بسیار مهم است.
ترازبندی Linkage و cam
این کالیبراسیون برای اطمینان از مطابقت zero و span موقعیت مکانیسم بازخورد با موقعیت حرکت شیر که در حالت کاملاً باز و کاملاً بسته قرار دارد است.در این کالیبراسیون تأیید نصب انجام می شود ، نصب پوزیشنر و اتصالات بررسی می شود ، نصب میله سربی بررسی می شود.
تنظیم مقدار zero و span
این کالیبراسیون انجام می شود تا بتوان موقعیت شیر را با توجه به تقاضای پوزیشنر هماهنگ کرد.
کالیبراسیون Inline و Online
این کالیبراسیون فقط برای پوزیشنر های هوشمند یا دیجیتال است ، این کالیبراسیون در خود فیلد انجام می شود.
توضیحات تکمیلی در مورد نحوه عملکرد پوزیشنر
عکس زیر یک پوزیشنر پنوماتیکی فیشر مدل 3582 را نشان میدهد که روی شیر کنترلی نصب شده است. پوزیشنر در این عکس جعبه ای به رنگ خاکستری است که در سمت راست آن سه گیج فشار وجود دارد.
در سمت چپ این پوزیشنر ممکن است بخشی از مکانیسم فیدبک دیده شود که شامل یک براکت فلزی که به اتصال ساقه شیر پیچ میشود و به بازویی که از سمت پوزیشنر خارج میشود متصل میشود.
برای تعیین موقعیت ساقهی شیر، هر پوزیشنر شیر کنترلی باید به برخی از وسایل مجهز باشد ، در غیر این صورت پوزیشنر نمیتواند موقعیت ساقهی شیر را با سیگنال فرمان مقایسه کند.
یک پوزیشنر مدرنتر در عکس بعدی، Fisher DVC6000 است. در عکس زیر مشاهده میشود.
مانند پوزیشنر قدیمیتر مدل 3582، این مدل DVC6000 از یک اتصال فیدبک در سمت چپ برای درک موقعیت ساقه شیر استفاده می کند. حتی در مدل جدیدتر DVC6200 از حسگر اثر مغناطیسی Hall Effect برای درک موقعیت بهتر ساقه شیر استفاده میکند.
این طراحی فیدبک موقعیت غیرمکانیکی ، واکنش ، سایش ، تداخل و سایر مشکلات بالقوه مرتبط با پیوندهای مکانیکی را از بین میبرد. فیدبک بهتر برای موقعیت بهتر شیر ضروری است.
پوزیشنرهای شیر کنترلی به طور معمول به گونهای ساخته میشوند که سرعت جریان بالای هوا را تأمین و تخلیه کنند ، این عملکرد پوزیشنر به گونهای است که خاصیت یک تقویتکننده حجم را نیز برآورده میکند.
بنابراین یک پوزیشنر نه تنها موقعیت دقیق شیر را تضمین میکند، بلکه سرعت ساقه سریعتر (و تاخیرهای کوتاه مدت) در صورتیکه نسبت به محرک، اکچویتور شیر مستقیماً توسط یک مبدل I / P “تأمین میشود” تضمین میکند.
این نکته به این معنی نیست که پوزیشنرهای شیر نیازی به تقویت کننده های حجم خارجی ندارند، فقط ظرفیت جریان هوای فعالکننده یک پوزیشنر معمولی بسیار بیشتر از ظرفیت جریان هوای یک مبدل I / P (آی تو پی) معمولی است.
یکی دیگر از مزایای افزودن پوزیشنر به شیر کنترلی پنوماتیک ، نشست کامل Seat و آب بند آن در شیر است.
هر کسی که قبلا دستگیره شیر یک شلنگ آب پاش را محکم کرده است ، این اصل را درک می کند: مقدار مشخصی از نیروی اتصال بین plug و seat لازم است تا کمی تغییر شکل داده و در نتیجه قالب آن دو قطعه را کاملاً در حالت مایع قرار دهد.
اصطلاح فنی این نیاز مکانیکی بار seat است. تصور کنید که اگر شیر کنترلی با استفاده از حرکت دیافراگم ، حرکت کشویی ساقه، توسط هوا منجر به باز شدن با محدوده تنظیم پلاگ با فشار 3 تا 15 PSI دارید.
در یک فشار 3 PSI به محرک، اکچویتور اعمال شده ، دیافراگم فقط نیروی کافی تولید میکند تا دقیقاً بر نیروی پیش بارگذاری فنر محرک، اکچویتور غلبه کند ، اما نیروی کافی برای حرکت دادن plug از seat را ندارد.
به عبارت دیگر، در فشار 3 PSI به دیافراگم محرک،Actuator پلاگ در حال لمس بر روی seat و یا نشیمنگاه است. اما با نیروی کم یا بدون فشار می تواند یک حالت قطع محکم را فراهم کند.
اگر این شیر کنترلی مستقیماً توسط یک مبدل I / P (آی تو پی) با دامنه کالیبره شده 3-15 PSI تغذیه شود ، به این معنی است که شیر به سختی در مقدار 0٪ سیگنال (3 PSI) بسته می شود تا اینکه کاملاً قطع شود.
به منظور مجبور کردن برای قرار گرفتن پلاگ کامل شیر بر روی نشیمنگاه seat شیر و برای رسیدن به یک آب بند محکم ، باید کلیه فشار هوا را از دیافراگم خارج کرد تا هیچ نیروی دیافراگمی مخالف فنر نباشد. این امر با مبدل I / P با دامنه کالیبره شده 3-15 PSI غیرممکن است.
حال تصور کنید که همان شیر دقیقاً مجهز به یک Positioner باشد ، سیگنال PSI 3-15 را از مبدل I / P گرفته و از آن به عنوان دستور (نقطه تنظیم) برای موقعیت Stem شیر استفاده کند، سپس این پوزیشتر می تواند به همان اندازه که لازم است به دیافراگم فشار وارد کند تا به موقعیت ساقه دلخواه برسد.
کالیبراسیون مناسب پوزیشنر به گونه ای است که تا زمانی که سیگنال کمی از 0٪ بالا نرود ،plug شیر شروع به بلند شدن نمیکند، این بدان معنی است که در 0٪ (4 میلی آمپر) پوزیشنر سعی میکند شیر را به موقعیت منفی و کمی منفی برساند.
در تلاش برای رسیدن به این امر کاملا غیرممکن، خروجی پوزیشنر اشباع میشود و هیچ فشاری به دیافراگم محرک، اکچویتور وارد نمی کند، در نتیجه نیروی فنر کامل توسط پلاگ بهseat وارد میشود.
در حالی که پوزیشنرها برای محرکهای، Actuator شیر مجهز به فنر مفید هستند اما برای برخی از انواع دیگر محرکها، اکچویتورها کاملاً ضروری هستند.
محرک پیستونی پنوماتیک دو عملگر زیر را در نظر بگیرید که فاقد فنر است:
بدون وجود فنر نیروی مهارکنندهای برای بازگشت شیر به موقعیت “ایمن از کار افتادگی” فراهم میشود ، هیچ رابطه هوکی بین فشار هوای اعمال شده و موقعیت ساقه وجود ندارد. یک پوزیشنر باید به طور متناوب فشار هوا را به هر دو سطح پیستون وارد کند تا ساقه ی شیر را بالا و پایین کند.
محرکهای، اکچویتور شیر کنترلی الکتریکی دسته دیگری از انواع محرکها، Actuator هستند که کاملاً به نوعی از سیستم پوزیشنر Positioner نیاز دارند ، زیرا یک موتور الکتریکی از موقعیت شافت خود “مطلع” نیست تا بتواند دقیقاً یک شیر کنترلی را حرکت دهد.
بنابراین مدار پوزیشنر با استفاده از پتانسیومتر یا سنسور LVDT / RVDT برای تشخیص موقعیت ساقه شیر و مجموعهای از خروجیهای ترانزیستوری برای هدایت موتور لازم است تا یک محرک، اکچویتور الکتریکی به سیگنال کنترل آنالوگ پاسخ دهد.
مبانی پوزیشنر کنترل ولو
یک پوزیشنر شیر به عنوان یک مفسر بین مجموعه کنترل ولو و سیستم کنترل عمل می کند. وظیفه آن ترجمه سیگنال های خروجی از سیستم کنترل و تنظیم هوا به اکچویتوری است که شیر را به موقعیت مورد نظر حرکت می دهد. پوزیشنر همچنین ممکن است فیدبک موقعیت را از میل/شفت شیر بگیرد و آن را به سیستم کنترل بازگرداند.
تکامل طراحی
فناوری کنترل ولو به سرعت سایر بخشهای اتوماسیون تغییر نمیکند. در عوض، محصولات شیر به تدریج در طول زمان تکامل می یابند تا همگام با تغییر الزامات کاربر و استانداردهای صنعت باشند.
برای مثال، در حالی که اکثر پوزیشنر های شیر بهصورت جانبی نصب میشوند، طراحیهای جدید در بالا از اتصال خطی استفاده میکنند که با بازگرداندن موقعیت واقعی اکچویتور به شیوهای سریعتر و سازگارتر، پسماند بین پوزیشنر و اکچویتور را کاهش میدهد. این رویکرد کنترل جریان را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.
دیگر پیشرفتهای اخیر، پوزیشنر های دیجیتالی هوشمند را قادر میسازد تا دادههای مربوط به ضربه و رانش شیر، فشار خروجی به اکچویتور، دمای پوزیشنر، سایش seat/plug، اصطکاک بالا/کم و عملکرد شیر را ارائه دهند.
در حال حاضر بسیاری از کاربران خواستار آن هستند که پوزیشنر های شیر، تشخیصهای پیشبینیکننده ارائه کنند. زیرا پیشبینی خرابیها در شیر، سیگنال کنترل و پوزیشنرقبل از اینکه مانع از عملکرد شوند، بسیار مهم است. بهبود در تشخیص نقش مهمی را با امکان حرکت از تعمیر و نگهداری اصلاحی سنتی به نگهداری پیش بینی ایفا می کند. عیبیابی با پوزیشنر های شیر، توانایی تست شیرها را برای تعیین نیاز به تعمیر یا تعویض ارائه میدهد.
سازندگان تجهیزات شیر، فناوری پوزیشنر را توسعه داده اند که آمار عملکرد در زمان واقعی را ارائه می دهد. هدف آنها پشتیبانی از روش هایی برای ارزیابی سلامت، عملکرد و پیکربندی شیر است. این قابلیت ها به نوبه خود امکان تعمیر و نگهداری پیش بینی، مدیریت زنگ هوشمند، نظارت بر خود مطابق با توصیه های NAMUR NE107 و مدیریت خدمات را فراهم می کند.
برخی از پوزیشنرهای دیجیتال با نرم افزار تشخیص شیر به عنوان مدیر نوع دستگاه (DTM) برای ادغام در سیستم های کنترل مبتنی بر فناوری Field Device Tool عرضه می شوند. پوزیشنر DTM کاربر را قادر میسازد تا یک گزارش سلامت کامل روی شیر را با تمام دادههای پیکربندی و تشخیص ویرایش کند. علاوه بر این، میتواند تست ضربهای جزئی را کنترل کند که به اپراتورها ابزاری برای بررسی عملکرد بدون مشکل شیر های خاموش کردن اضطراری ارائه میدهد.
خروج زودگذز
کارخانه ها تلاش می کنند تا خروج مایعات خود را به حداقل برسانند تا کارکنان و جوامع را ایمن نگه دارند، اثرات زیست محیطی را کاهش دهند، از مقررات سختگیرانه کیفیت هوا پیروی کنند، مصرف انرژی را بهینه کنند و بازده عملیاتی را به حداکثر برسانند. تشخیص زودهنگام انتشار گازهای گلخانهای خروجی از طریق نظارت بر نشت، تأسیسات را قادر میسازد تا به سرعت تعمیر و نگهداری را برای مهار آلودگی احتمالی هوا و اجتناب از جریمه برنامهریزی کنند.
هیچ نشانه روشنی از اینکه چقدر کنترل ولو ها در نشت گاز و بخار نقش دارند وجود ندارد. با این وجود، نظارت بر شیر های خروجی گازهای گلخانهای مطمئناً محتاطانه است. خوشبختانه برخی از پوزیشنر های دیجیتال برای شیر هایی که بهصورت پنوماتیکی فعال میشوند، دارای ابزارهای تشخیصی جامعی هستند که به طور مداوم برای انتشار گازهای گلخانهای بررسی میکنند تا به کارخانههای پردازش کمک کنند تا استاندارد ANSI/FCI 91-1 را رعایت کنند و با دستورالعملهای انتشار تنظیمکنندهها مطابقت داشته باشند. این دستگاهها که به ارتباطات شبکه یکپارچه مجهز شدهاند و از گیجهای مخصوص بستهبندی شیر و سوئیچ فشار استفاده میکنند.در صورت نشتی یک زنگ هشدار فوری ایجاد میکنند و سیستم هشدار را از طریق یک پروتکل استاندارد ارتباطات صنعتی مانند Profibus PA، Foundation Fieldbus یا HART از طریق راهاندازی میکنند. خروجی های گسسته معمولی؛ چنین پوزیشنرهایی را می توان طوری پیکربندی کرد که بدون هیچ گونه ارتباط خارجی، شیر را ببندد.
انتخاب مناسب
کنترل ولو ها می توانند نقش بزرگی در کمک به یک کارخانه فرآیندی برای بهبود بهره وری و کارایی داشته باشند. در بیشتر موارد، اطمینان از یک عملیات کارآمد و موفقیت آمیز مانند بچینگ (شکل 1) به ترکیبی دقیق از شیرها، مترها، سنسورها و سایر تجهیزات نیاز دارد.
برای انتخاب پوزیشنر صحیح شیر باید چندین جنبه ضروری را در نظر بگیرید:
- فن آوری را درک کنید.
پوزیشنر شیر هوشمند به استاندارد در کارخانه های فرآیند تبدیل شده است. با این حال، بسیاری از کاربران نهایی از عملکرد آن استفاده کامل نمیکنند. انجام این کار مزایای عملیاتی مهمی را ارائه می دهد که می تواند به یک مرکز کمک کند تا با بودجه محدود کارهای بیشتری انجام دهد.
استفاده از پوزیشنر هوشمند در کنترل ولو ها با اکچویتور های دوار یا خطی، کارخانه را قادر می سازد:
- اجرای کنترل دقیق بر عملیات.
- افزایش سرعت پاسخ به تغییرات در فرآیند.
- اصطکاک بسته بندی ساقه شیر و هیسترزیس ناشی از آن را به حداقل برسانید.
- واکنش های ناشی از جریان به افت فشار بالاتر را نفی کنید.
- عدم تعادل نیروی داخلی را جبران کنید.
اولین گام در استفاده از قابلیتهای پوزیشنر شیر دیجیتال، درک نحوه اجرای مؤثرترین آنها در یک عملیات فرآیندی است. سرمایهگذاری در ابزارهایی مانند نرمافزار مدیریت داراییهای کارخانه ای و برنامههای خود تشخیصی شیر، که میتوانند اطلاعات را در قالبی عملی جمعآوری، تجمیع و ارائه کنند، ضروری است.
بهعلاوه طراحان تجهیزات نیاز به دستگاههای دستی برای پیکربندی شیر را از بین میبرند و به کاربران امکان میدهند دستگاه را با استفاده از کنترلهای دکمه فشاری در خود پوزیشنر راهاندازی کنند. یک روش استارت خودکار ثابت، برشها، دستاوردها و غیره را در تنظیمات بهینه برای کنترل و سرعت حفظ میکند. شیر را از شلیک بیش از حد محافظت می کند. و از مشکل رایج “حالت پچ پچ” جلوگیری می کند.
- جایگزین ها را مقایسه کنید.
هنگام فکر کردن به حرکت از پوزیشنرهای آنالوگ به شیرهای دیجیتال هوشمند، به خاطر داشته باشید که پوزیشنرهای هوشمند در واقع می توانند ارزان تر از همتایان آنالوگ قدیمی خود باشند. در واقع، با توجه به تمام لوازم جانبی آنالوگ ساخته شده در دستگاه های هوشمند، صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ممکن است.
علاوه بر این پوزیشنرهای دیجیتال هوشمند جدیدتر قابل اعتمادتر هستند و گزینه های نصب بیشتری نسبت به پوزیشنرهای آنالوگ دارند. آنها مبتنی بر ریزپردازنده هستند و می توانند ارتباطات فیلدباس و اطلاعات تشخیصی ارزشمندی را ارائه دهند.
پوزیشنرهای دیجیتال همچنین دارای مزیت قابل توجهی هستند زیرا قطعات متحرک کمتری نسبت به پوزیشنرهای آنالوگ دارند و برای کالیبراسیون خودکار طراحی شده اند. آنها متغیرهای حیاتی مانند حرکت و رانش شیر، فشار هوا، دما و اصطکاک شیر را کنترل میکنند و دادههای بیدرنگ را ارائه میکنند تا کاربران بتوانند هرگونه مشکل عملکرد را قبل از تبدیل شدن به شرایط اضطراری شناسایی و برطرف کنند.
در نهایت، راهاندازی و نصب پوزیشنر های دیجیتالی شیر بسیار سادهتر از آنالوگها است، زیرا دستگاههای دیجیتال را میتوان به صورت الکترونیکی کالیبره و پیکربندی کرد (شکل 2). این نه تنها به این معنی است که حلقههای کنترل میتوانند در طول فرآیند راهاندازی سریعتر راهاندازی و اجرا شوند، بلکه خطر خطای انسانی را نیز بسیار کاهش میدهد.
- با کارشناسان مشورت کنید.
امروزه تعداد کمی از شرکت های عامل دارای متخصصانی هستند که در مورد جدیدترین طرح ها و ویژگی های فناوری شیرآلات آگاه و به روز باشند. بنابراین برای انجام بهترین انتخاب فنی و اقتصادی، از بیرون کمک بگیرید، به ویژه از کارشناسان فروشندگان، آنها عواملی را که برای انتخاب پوزیشنرها مهم هستند را می شناسند و می توانند راهنمایی برای انتخاب پوزیشنر مناسب برای یک برنامه و محیط خاص ارائه دهند. علاوه بر این، اکثر تولیدکنندگان پوزیشنر های شیر، آموزشهایی را برای کمک به کاربران نهایی ارائه میدهند تا نحوه نصب و راهاندازی یک پوزیشنر دیجیتال و راهاندازی و عیبیابی را بیاموزند.
- همه ملاحظات را مرور کنید
همه ملاحظات را مرور کنیدهر فناوری، از جمله نوع فعلی پوزیشنر های کنترل ولو هوشمند، مزایا و محدودیتهای بالقوه را نادیده گرفته است.
اکثر کارخانه های فرآیند از چندین قابلیت پوزیشنر دیجیتالی استفاده نمی کنند. به عنوان مثال انتخاب یک نوع دستگاه هوشمند برای هر دو شیر خطی و چرخشی می تواند زمان، تلاش و هزینه را برای آموزش تکنسین های ابزار دقیق و سایر پرسنل کاهش دهد. ظهور تشخیص های پیشرفته همچنین یک ابزار ارزیابی بلادرنگ برای پارامترهای عملکرد و سلامت شیر فراهم می کند. به مدیریت رفاه کلی دارایی های تجهیزات حیاتی و خود کارخانه کمک می کند.
پوزیشنرهای دیجیتال مدرن دارای چند اشکال قابل توجه هستند و همیشه راه حل بهینه برای یک برنامه یا محیط خاص نیستند. این مورد برای برنامه هایی است که فاقد سیگنال یا برق کنترل دیجیتال هستند. همچنین، هنگامی که هیچ منبع هوا یا گاز فشرده ای وجود ندارد و در محیط هایی با دمای بیش از حد بالا (بالاتر از 212 درجه فارنهایت) یا پایین (زیر 40- درجه فارنهایت) وجود ندارد، از پوزیشنرهای دیجیتال خودداری کنید.
علاوه بر این کاربران با برنامه های ساده تر ممکن است با انتخاب پنوماتیک خالص (3 تا 15 psi) یا مبدل جریان به فشار (I/P) در هزینه خود صرفه جویی کنند. هیسترزیس نیز با برخی از کیت های پیوند امکان پذیر است.
برخی از مسائلی که کمتر مورد توجه قرار می گیرند و می توانند اجرای موفقیت آمیز پوزیشنر دیجیتال را پیچیده کنند عبارتند از کیت های نصب نادرست، اتصالات سست و فرسوده و فشار ناکافی از منبع هوای فشرده، لرزش بیش از حد در پوزیشنرهای نصب شده یکپارچه می تواند نیاز به استفاده از پوزیشنر نصب شده از راه دور داشته باشد.
علاوه بر این پرسنل نیروگاهی که پوزیشنر های هوشمند را به کار میگیرند، باید با محیط دیجیتال آشنا شوند و در صورت لزوم، نرمافزار و مهارتهای رایانهای بیشتری کسب کنند. راه اندازی و راه اندازی یک پوزیشنر دیجیتال به طور قابل توجهی با دستگاه آنالوگ یا هیبریدی آشنا متفاوت است زیرا کاربر با پارامترها و انتخاب های بسیار بیشتری روبرو می شود.
درک این نکته مهم است که فناوری پوزیشنر دیجیتال نمیتواند همه مسائل مربوط به انواع سنتی پوزیشنر را حل کند. بنابراین، بررسی لازم را انجام دهید تا تأیید کنید که گزینه انتخابی واقعاً مزایای ذکر شده را ارائه می دهد و به ویژه برای اطمینان از اینکه دارای قابلیت های تشخیصی صحیح برای هشدار دادن به اپراتورها از مشکلات احتمالی است.
اموزش کامل و جامعی بود ممنون دست شما درد نکنه