バルブポジショナの選び方？バルブポジショナ選定ガイド

現代の工業生産の複雑なシステムでは,制御バルブは,プロセス自動化を達成し,プロセス安定性を維持するための重要なアクチュエーターとして広く認識されています.これらのバルブは,流量などの重要なプロセスパラメータを正確に制御します.液体 (ガス,蒸気,水,または様々な化学混合物を含む) の圧力,温度,液体レベルは,生産プロセスが事前に定義されたパラメータ内でスムーズに動作することを保証します.

バルブ位置装置自動制御回路全体の"脳"の役割を担っています.制御システムからコマンド信号を受信し,それを真時対比 バルブ幹またはバルブシャフトの実際の位置偏差を検知すると定位装置は,制御システムの要求に正確に応えるように,弁のアクチュエータに供給される空気圧または電気信号を迅速に調整します.このプロセスは,制御バルブが動作中に遭遇する摩擦,遅延,死亡ゾーンなどの非線形問題を効果的に克服します.精密な制御とバルブの迅速な応答を達成する.

バルブ位置付け器の機能は,従来の"制御"から近代的な"最適化"へと,著しく進化しています.制御信号に対する精密なバルブ応答を保証するツールとして見られていた.バルブに固有の機械的欠陥,例えばパッキング摩擦や遅延現象に対処する.しかし,産業4.0とスマート製造の台頭により,単にバルブ位置制御の範囲をはるかに超えた現在では"スマートアセット"として認識されており,リアルタイムで豊富な診断データを提供し,予測的なメンテナンス分析を行い,計画外のダウンタイムを効果的に削減できます.エネルギー消費を最適化する生産品の質を大幅に向上させ,最終的には工場全体の運用効率と収益性を向上させる.

この機能的変革は,いくつかの高度な技術進歩の必然的な結果です.ハール効果センサーなどの非接触位置フィードバック技術の適用は,機械的な磨きを削減しながら位置測定の正確性と信頼性を大幅に改善しましたさらに,組み込みマイクロプロセッサと高度な制御アルゴリズムの統合により,ポジショナーには強力なデータ処理能力が備わっています.HART のようなデジタル通信プロトコルの普及FOUNDATION Fieldbus と PROFIBUS は,定位装置が制御システムと双方向で高速なデータ交換を行うことができます.これらの技術が連携して機能し,バルブを正確に制御できるだけでなく,積極的に 自身の健康状態を報告し,潜在的な故障を予測することもできます..

基本流量制御の要件を満たすだけでなく,全体的な効率,信頼性,生産過程の安全性インテリジェントの位置付け装置は 制御バルブを 命令を実行する受動装置から プロセス最適化における 積極的な参加者と 重要なデータの提供者に変えることができます企業のデジタル変革の堅牢な基盤を確立する.

このレポートは,読者にバルブ位置付け装置の選択に関する包括的で詳細なガイドを提供することを目的としています.このレポートでは,国際的に有名なブランド,例えばフィッシャーなどの詳細な分析が行われる., Masoneilan,Flowserve,Samson,Neles,それぞれの製品特性,主要な技術的利点,価格設定戦略を詳細に説明しています.異なる産業における特殊な応用分野.

報告書はまず,基本の作業原理と,バルブ位置付け装置の主要なタイプから始まります.異なるタイプのポジショナーと適用可能なシナリオの利点とデメリットを分析するその後,この報告書は,性能と精度要件を含む,バルブ位置付け機を選択する際の考慮すべき重要な要因を詳しく説明します.運用環境と安全性国際的に知られる様々なブランドの包括的な分析を行った後,報告書は,読者がプロセス要件に基づいて最も適切なブランドとモデルを決定するための特定の選択戦略を提供します.バルブ業界への貢献を紹介する. バルブ業界は,

A valve positioner is a precision motion control device whose core function is to ensure that the actuator of a control valve can precisely position the valve stem or valve shaft to the setpoint required by the control system制御システムからのコマンド信号 (すなわち設定点) を継続的に受信し,それらをリアルタイムで高精度で,バルブ幹またはバルブシャフトの実際の位置と比較します (i.e2つの間の偏差が検出されると,定位装置は,バルブアクチュエータに供給される空気圧または電気信号を,バルブが正確に望ましい位置に到達するまですぐに調整します..

この位置付け器のコア機能は,バルブの正確な位置付けに影響を与える可能性がある様々な要因を克服するように設計されています.これらの要因には,バルブ幹のパッケージングによる摩擦が含まれます.動作装置の固有ヒステレシス制御バランスが安定して,正確に,制御バランスを制御できるようにします. 制御バランスは,制御バランスを制御する制御信号に迅速に対応する物理的な設置に関しては,ポジショナーは通常,技巧的にアクチュエータのヨークまたは上部ホイスに設置されます.機械的なリンクまたはより高度な非接触センサーを介してバルブ幹またはバルブシャフトに接続, バルブから正確な位置フィードバックをリアルタイムで取得することができます.

複雑な制御回路からなるネットワークが 展開されている場合制御バルブは,流体流量などの重要なプロセス変数を調節する最終制御要素として機能します.これらの制御ループは,すべての重要なプロセス変数が必要な動作範囲内に保たれるように設計されています.製品品質とプロセス安定性を保証する.

バルブポジショナーにより プロセスの変動性が著しく減少し 製品の質が向上します内部および外部の障害 (負荷変化など) に直面するシステム安定性を確保し,精密なバルブ位置制御を提供します.基本的には 組み込み制御システムとして機能します主プロセスコントローラーからの出力信号を設定点として使用し,バランの実際の位置フィードバックに基づいてアクチュエータの圧力を正確に調整しますこの制御システム構造により,バルブがより正確で迅速な応答を達成し,制御ループ全体の性能を向上させることができます.

プロセスの制御における"最後のマイル"制御の課題に対処する上で重要な役割を担っています. 制御器が信号を出している間,バルブアクチュエータ自体は非線形性などの固有の問題がある可能性がありますこの現象は制御の精度とシステムの安定性に影響を与えます.定位器は,内部リアルタイムフィードバックとローカル調整メカニズムを通じて,制御器とバルブアクチュエータとの間にこのギャップを橋渡す制御信号が精密なサーボシステムに類似した バルブの物理的な動作に正確に変換されることを保証しますマクロレベルの制御コマンドをマイクロレベルの正確な実行に変換する.

制御装置が直接アクチュエータを動かすとき,アクチュエータ固有の機械特性 (バルブ幹のパッキングによる摩擦やアクチュエータ遅延など) によって,ポジショナーなしで,バルブが指定された位置に正確に到達できず,反応時間が著しく遅くなる可能性があります.位置付け器は,内部フィードバックループと高増幅増幅器を通じて,積極的に強烈に指定された位置にバルブを駆動します.液体圧の変化による不均衡の力などの外部の障害がある場合でもこの能力は制御ループの全体的な性能と安定性を直接向上させ,プロセス変数が設定点にできるだけ近い状態を維持することを保証します.

定位器は,プロセス制御における"最後のマイル"の精度保証として機能します.特にスロットリング規制を必要とするアプリケーションでは,流体流量の精度制御を保証します.製品品質を維持するために重要なものですこの高精度のバルブ位置制御により, 効率的な制御が可能になります.ポジショナーにより,プロセスシステム全体がより安定して効率的に動作できます..

バルブポジショナーは主に,その動作原理と使用する信号の種類に基づいて3つの主要タイプに分類されます. 氣動式ポジショナー,電動気圧式 (I/P) ポジショナー,デジタル (インテリジェント) ポジショナー各型には独自の動作メカニズム,メリットとデメリット,適用可能な産業シナリオがあります.

パネウマティック位置付け機は,最も伝統的で,最も長く存在しているタイプのバルブ位置付け機です.信号伝達と電源処理のための媒介として圧縮空気を完全に依存する動作.

パネウマティックポジショナーは,通常3-15psi (0.2-1.0bar) または6-30psi (0.4-2.0bar) などの標準圧力範囲で表現される制御装置からパネウマティック入力信号を受け取ります.内部操作は 力のバランスの原則に基づいています入力信号の圧力が変化すると,一連の機械的なレバーとバローが相互作用し,ノズルとプレートの間の隙間を調整します.制御バルブアクチュエータに供給される空気圧を調節するこの規則により,バルブ幹またはバルブシャフトの位置は,入力信号に正確に比例して対応できます.

利点:

• シンプルな構造と容易な保守: 氣動装置は通常,構造がシンプルで軽量で,設置と保守が比較的簡単です.
• 環境 に 配慮 し て 費用 を 節約 する: 作業 介質 は 空気 で,空気 は 簡単に 排出 さ れ,環境 を 汚染 し て い ませ ん.空気 の 値段 も 安い.
• 内在的な爆発性特性:電気部品や火花が使用されていないため,空気型位置付け機は内在的な爆発性特性を持っています.石油などの危険な環境に適しています燃やし易い物質や爆発物がある場合
• 高い信頼性と長寿命: 肺動力部品は数百万回の有効な動作サイクルに耐えることができ,通常高い信頼性と長寿命を提供します.
• 防災操作:スプリング・リターン・アクチュエータで使用すると,空気供給が故障した場合に,気圧定位装置は信頼性の高い防災操作を提供します.バルブを事前に設定された安全位置 (完全に開いたか完全に閉ざされた) に移動させる.

デメリット:

• 負荷変化による影響:空気圧縮性により,シリンダーの動作速度は負荷変化によって容易に影響され,制御精度が低下する可能性があります.
• 低速で安定性が不十分である.低速で動くとき,推力における摩擦力の比率が比較的高いため,低速シリンダーの安定性は,水力シリンダーの安定性に劣る..
• 限られた出力:シリンダの出力により多くのアプリケーションの要求を満たすことができるが,通常は水力シリンダーより低く,重作業には適さない..
• 信号伝送速度が遅い: 空気信号の伝送速度は,電気信号よりも著しく遅い.高速信号伝送を必要とする複雑な制御システムに適さない.
• 計器用空気質に対する高い要求: 長期にわたる安定した動作を確保するために,気圧定位装置は,計器用空気供給の品質に厳格な要求事項があり,清潔で乾燥した,油のない圧縮空気,内部精密部品の汚染や磨きを防止する.

電動気圧定位器は,電気信号伝送の利点と気圧駆動器の電力特性を効果的に組み合わせ,現代産業で広く使用されているタイプです.

電動気圧定位器は,制御システムから電気信号を受け取り,通常は標準的な4-20mADC電流信号または0-10VDC電圧信号.そのコアコンポーネントは,I/P (電流-気圧) 変換器です, 受信した電気信号を比例した気圧信号に正確に変換します.これらの気圧信号は,位置付け器の気圧部分に送信されます.精密なバルブ位置調節を達成するためにバルブアクチュエータを動かすこの設計により,電動気圧定位装置は,電気信号制御システムと空気力駆動装置との間の橋渡しとして機能します.

利点:

• 高互換性:電気信号を直接処理することができ,現代のDCS (分散制御システム) とPLC (プログラム可能な論理制御システム) と良好な互換性があります.既存の制御アーキテクチャへの統合を容易にする.
• 精度と解像度向上: 純粋な気圧定位器と比較して,電気気圧定位器は通常より高い精度と解像度を提供し,より正確なバルブ位置制御を可能にします.
• 強い干渉耐性:電気信号は,長距離伝送中に電磁干渉に強い耐性があり,弱くなる傾向が低い.信号の完整性と信頼性を確保する.

デメリット:

• 設計の複雑性: 純粋に気圧装置と比較して,電気気圧装置は,電気的および気圧的部品の両方を組み込み,より複雑な設計と構造を持っています.
• 高コスト:複雑性と内蔵 I/P 変換機により,電動気圧定位機は,通常,純気圧定位機よりも高い費用をかかります.
• I/P変換器の設置の考慮事項: I/P変換器は位置付け器に組み込めるが,ある生産施設では,現場の振動などの問題により,I/P変換機を遠隔で設置することを好む場合もあります.温度変動や空間不足により 配線や設置が複雑になります

デジタル (インテリジェント) ポジショナーとは,バルブポジショナー技術の最新開発です.マイクロプロセッサをベースにした高度な機器で,前例のない制御精度を提供します.診断能力コミュニケーション機能

デジタルポジショナーは,HART プロトコル,FOUNDATION フィールドバス,または PROFIBUS PA 完全デジタル通信プロトコルなどのデジタル電気信号を4-20mA アナログ信号の上に重ねて受信する.組み込みマイクロプロセッサーに内蔵されています複雑なデジタルアルゴリズムを用いてバルブ位置制御を実行し,従来の気力および電気アクチュエータに存在する機械的なリンク,カム,またはノズル/フラップ組を置き換える.さらにデジタルポジショナーでは,通常,ハール効果センサーなどの非接触式,リンクフリー位置フィードバック技術を使用して,バルブ幹の位置を測定します.このデザインは,基本的に機械的な磨きの影響を取り除く性能に対する緩み,腐食,振動により,製品の信頼性と使用寿命が著しく向上します.

利点:

• 極めて高い精度と解像度: デジタル位置位置計は非常に高い位置位置精度と解像度を達成する.複雑な動きパターンと高精度位置位置付けの作業をサポートし,流体制御の精度を保証する特にホール効果センサー技術により,接触のない精度の測定が可能になり,全体的な精度は著しく向上します.
• 強力な診断と通信能力: これはデジタル位置付け機の主要な利点です.彼らはオンラインモニタリング,障害診断,予測的な保守これは,計画外のダウンタイムと保守コストを削減するのに役立ちます.
• 低保守要求と長い使用寿命: 部品が少なく,流体システム (水力または空気力駆動装置など) が使用されないため,電動線形アクチュエーター (アクチュエーター) は,保守の要求が非常に低い機械的な磨きがなく,自己診断能力が向上したため,デジタル位置付け装置は運用寿命を大幅に延長しました.
• 低エネルギー消費: 電気アクチュエータは,静的負荷のアプリケーションで,水力または空気力アクチュエータと比較して,エネルギー消費量が少ない.デジタルの定位装置の静止状態の空気消費量は無視できますエネルギー消費を大幅に削減する.

デメリット:

• 最も高いコスト:デジタルポジショナーは,通常,すべてのタイプの中で最も高い初期調達コストを持っています.
• 制御システムの複雑さ: 制御システムはより複雑で,設置,稼働,保守のための専門知識とスキルが必要です.
• 防爆認証の考慮: 多くのデジタル位置付け機は防爆認証を持っていますが,爆発性の高い環境での安全運転を保証するために,爆発性の高い条件下で,追加の認証または特別な設計が必要となる場合があります..

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バルブ位置付け装置の進化は,純粋に気圧操作から電気操作,そしてデジタルインテリジェントシステムへの進化は,産業制御分野における接続性この技術的進歩は,単なる代替関係ではなく,異なるアプリケーションの要求とコスト効率に基づいた共存と開発です.

純粋に気圧的な位置付け機で 爆発防止の特性,シンプルな構造,低コストの利点精度要求が比較的低い特定の危険領域では,まだユニークな価値と適用性を保持しています.シンプルなオン/オフ制御やコストに敏感なアプリケーションなど.電力が利用できない環境や火花のリスクが高い環境では,信頼性と経済性が高い選択肢です.

電子気圧定位装置は,従来のアナログ信号と気圧駆動装置との間の橋渡しとして機能し,既存の多くの産業制御システムで主流の選択となっています.電気信号の伝送利点 (長距離干渉抵抗など) と気力駆動器の電源特性を組み合わせますこのタイプは,従来のDCSシステムをアップグレードまたは改装するための自然な選択です.既存のアーキテクチャを完全に変更することなく制御性能を向上させるため.

デジタル位置付け装置は,バルブ位置付け装置技術の未来のトレンドを表しています.その強力な診断と通信能力は,産業4を達成するための重要な技術となっています.0 予知的なメンテナンスデジタル位置計は,組み込みマイクロプロセッサと非接触フィードバック技術により,例外的な精度と包括的なバルブ状態情報を提供します.条件に基づくメンテナンスと予測的なメンテナンス固定スケジュールではなく,機器の実際の運用状態に基づいて メンテナンスをスケジュールできるということです.ダウンタイムを最小限に抑え,メンテナンスリソースを最適化.

この進化は,単純な代替ではなく,異なるアプリケーションの要件とコスト効率のバランスの深い理解の結果です.シンプルで低コストで 内部的に爆発性があるI/Pコンバータによる電圧式位置付け機,電気信号の長距離伝送の利点を気力駆動装置と組み合わせる課題に取り組むデジタルポジショナーにはマイクロプロセッサと非接触フィードバックが搭載されている.精度と診断能力が著しく向上した条件に基づく保守と予測的な保守を可能にします.機能の拡大により,シンプルなアクチュエータから重要な運用データを提供できるインテリジェントデバイスに変容される.

したがって,ポジショナーを選択する際には,企業は技術進歩の利点 (ダウンタイムが短く,製品の品質が向上し,初期投資と保守の複雑さに対して例えば,非重要なオン/オフバルブでは,シンプルな空気式位置付け器が十分である.しかし,高価で高リスクのスロットリング制御ループでは,デジタル・インテリジェント・ポジショナーへの追加投資は価値ある意思決定者は,盲目的に最高技術を追求すべきではなく,包括的なライフサイクルコスト分析を行うべきです.,初期調達,設置,運用エネルギー消費,維持費,および潜在的な生産損失および安全リスクを考慮し

下の表は,読者がそれぞれの特性と用途範囲をよりよく理解できるように,さまざまなタイプのバルブ位置付け器の包括的な比較を提供します.

表 1 バルブ位置付け装置の比較

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適切なバルブポジショナーを選択することは 多次元的で体系的な意思決定プロセスであり,複数の重要な要因を包括的に考慮する必要があります.性能要件を含むシステム互換性,コスト効率性

制御ループの精度と安定性を直接決定する.したがって,性能と精度要件は選択の際に主要な考慮事項です.

位置付け精度は,バランブの実際の位置と望ましい位置との間の接近度を表す.繰り返し性は,同じ信号の下で毎回同じ位置を達成するバルブの能力を指します.正確で繰り返す位置付けは,電気線形アクチュエータ (アクチュエータシステムの一部として) とデジタルポジショナーの主な利点です.組み込みマイクロプロセッサと高度な制御アルゴリズムを備えた定位装置は,従来の定位装置よりも高い位置付け精度と誤差率を達成できます.ハール効果センサーなどの非接触フィードバック技術により,物理的な接触なしに正確な測定が可能になります制御の正確性と信頼性を大幅に向上させる.

応答速度は,制御信号を受信した後にバルブが新しい位置に到達するのに必要な時間を指します.位置付け器は,より高い空気流と圧力を提供することで,バルブ応答速度を大幅に加速し,応答時間を短縮することができます流量や圧力制御ループの急速な変化など,プロセスの変化に対応するために迅速な調整を必要とするシステムにとって,これは極めて重要です.バルブ位置を継続的に監視し調整することで定位器は,効率的にプロセスの安定性を維持し,振動や変動を抑制し,セットポイントの近くでプロセスの変数がスムーズに動作することを保証します.

ヒステレシスは,入力信号の方向が変化するときに,バルブの出力応答が入力変化に遅れる現象を指します.デッドバンドは,入力信号の変化に弁出力が反応しない範囲を指します.これらの非線形特性は制御精度を低下させる.位置付け機は,バルブ幹パッキング摩擦によるヒステレスとデッドバンドを効果的に補償し,排除することができます.バルブが制御信号に正確に敏感に反応することを確保するこれは,高精度な調節を達成し,特に頻繁な小調整を必要とするスロッティング制御アプリケーションでは,プロセス偏差を回避するために重要です.

バルブ位置付け装置の選択には,精度とコストの間のバランスが重要です.デジタル位置付け装置は例外的な位置付け精度と強力な診断機能を提供します.初期調達コストは通常より高い比較的厳格な精度要求が少ないが,コスト感度が高いアプリケーションでは,パンネマティックまたは電気機械的な位置付け機は,よりコスト効率が良い可能性があります.この選択は,特定のプロセスの精度要求,計画外のダウンタイムによる潜在的な損失,および利用可能な予算の制約に基づいて決定されなければならないトレードオフです.

高精度は,より複雑なセンサー技術 (例えば,非接触ホール効果センサー),より強力なデータ処理能力 (例えば,組み込みマイクロプロセッサ),より正確な製造プロセスしかし,高価値,高リスク,または質に重要な特定のプロセスでは,制御の精度が向上すれば 初期投資をはるかに上回る例えば,精密化学物質産業では,精密な流量制御により,高価な副作用や製品廃棄を効果的に防ぐことができ,高精密の位置付け器の価値が正当化されます.

したがって,意思決定者は盲目的に最先端技術を追求するのではなく,包括的なライフサイクルコスト (LCC) 分析を行うべきです.この分析では,すべての関連要因を考慮する必要があります.初期調達費用を含む設置・運用費,日々の運用エネルギー消費,維持費,スペアパーツの在庫費設備の故障による生産損失や安全リスクこの包括的な評価を通じて,企業は,特定のアプリケーションシナリオにおいて,精度と機能性に対する追加投資が最も長期的に利益をもたらすことを特定することができます..

バルブ位置装置は,通常,工業環境での厳しい作業環境に直面し,安全性能は,あらゆる産業機器の基本的な要件です.バルブポジショナーを選択する際運用環境と安全要件の包括的な評価を行うことが不可欠です.

バルブ定位装置は,極端な温度 (高低の両方),高い機械的振動を含む様々な厳しい産業環境で長期にわたって安定した動作が可能でなければならない.腐食性ガスが含まれる環境製造者は,堅固で耐久性の高い製品を設計するために研究開発にかなりの努力を費やします.一般的な解決策は,湿気や塵の侵入に抵抗するために完全に密封された電子部品を使用することです.腐食性物質に耐えるため,腐食性材料 (不?? 鋼の蓋など) を使用する温度範囲が広い (例えば,一部のモデルでは -55°Cから+85°Cまでの極端な温度に対応する).振動に耐える優れた設計があります.,例えばフィッシャーDVC6200の棒なし,接触のない位置フィードバックシステム,機械的な磨きを効果的に排除し,振動や腐食的な環境でのより高い信頼性をもたらします.マソネイラン SVI3の広範囲の温度範囲と封筒化された電子部品は,厳しい環境への適応性を証明しています.

工業環境の複雑さは,ポジショナー設計に厳格な要求を課しています.製造者は,材料科学の進歩によって環境適応性を向上させています.先進的な包装技術耐久性,耐久性,耐久性,耐久性,耐久性,耐久性,耐久性,耐久性,耐久性,耐久性,耐久性,耐久性などに製造業者は より耐久性のある材料を開発しなければなりません例えば,磁気ホール効果センサーは,物理的な接触を避けることで,基本的に機械的な磨損問題を解決します.厳しい環境での信頼性を向上させる.

環境への適応性は,機器のライフサイクルコストと設備の運用安全に直接影響します.制御性能だけでなく,特定の操作環境における長期的信頼性を評価すべきです優れた環境適応性が高い製品には,より高い初期投資コストが伴いますが,環境因子による 計画外の停電のリスクや 維持費を大幅に削減できる企業にとってより大きな全体的な利益をもたらします.

制御バルブとそのアクチュエータの欠陥防止は重要な特徴である.装置の動力 (例えば計測器用空気または電源) が切断されたとき,弁の流量制御要素を事前に定められた位置に自動的に移動することを表す.プロセスの安全性要件に基づいた一般的な防災モードには,以下のものがある.

• a.失敗で閉じる (FC): 駆動エネルギーが失われると,弁の流量制限要素は自動的に閉ざされた位置に移動します.このモードは,危険な状況を防ぐために液体供給を中断しなければならないシナリオで一般的に使用されます.燃料ガスパイプラインの安全シャットオフバルブなどで,燃料が燃焼室に入るのを防ぐために電源が切れたときに自動的に閉まる.
• (b)障害開き (FO): 駆動エネルギーが失われると,弁の流量制限要素は自動的に開いた位置に移動します.このモードは,安全な状態を維持するために継続的な流体供給が必要とされるシナリオに適しています.,例えば冷却水システムでは,故障開いたバルブが故障時に冷却水供給を継続することを確保し,原子炉の過熱や制御喪失を防ぐ.
• (c)失敗後 (FL): 電源や信号が切れたとき,バルブは,完全に開いた,完全に閉じた,または中間位置にある状態で,最後の動作時の位置のままです.このモードには通常,追加のコンポーネントが必要です.固定装置を備えた位置付け装置など,空気または電源供給の故障時にアクチュエータ内の流体圧を維持することによってバルブ位置を維持する.
• d.アクチュエータと故障防止装置:
  1. パネウマティック・アクチュエータ: 春回り単奏型パネウマティック・アクチュエータは,固有の防災モードを達成するための一般的な選択です. 緊急時,アクチュエータへの空気供給を取り除くことで,スプリングの反発力がバルブを事前に設定された安全な位置 (完全に開いたか完全に閉ざされた) に駆動することができます.双作用気圧駆動器には通常,内蔵のスプリングがないため,故障防止機能を達成するには,バックアップ空気供給のために外部空気タンクを使用する必要があります.バルブを最後の位置に置くため,または安全な位置へと動かすため,ロック・イン・バルブを使用しなければならない..
  2. 水力駆動装置:水力駆動装置は,故障防止機能を達成するために,スプリング・リターン配置も使用できます.ハイドロリックアクチュエータは,高いトルク/推力出力と迅速な応答で有名です緊急シャットダウンシステム (ESD) のような,システムの安全を確保するために迅速な対応が必要である.
  3. 電気アクチュエータ:電気アクチュエータは,通常,停電時に最後の位置にとどまります. プロセスに障害開けまたは障害閉じる機能が必要な場合は,追加のバックアップ電源 (バッテリーパックなど) または特殊なスプリング予備版が必要で,電源故障の場合,安全位置にバルブを動かします..

次の表では,異なる防災モードと,その動作装置の特性との相関を要約しています.

表 2: 障害防止モードとアクチュエータ特性

厳格な安全規制 (IEC 61508など) は,より高いSIL (Safety Integrity Level) 評価を持つ機器の需要を直接推進する.製造者は,故障した場合に安全な位置を維持できる位置付け装置を開発し,オンライン診断を行う必要があります.この需要は,非接触フィードバック技術の適用も促進しており,機械的磨損を軽減し,故障の可能性を低下させます.産業用アプリケーションにおける安全は不可欠な礎石です関連する安全基準と認証に準拠するポジショナーを選択することは,準拠の要件であるだけでなく,職員,設備,環境に対する責任でもあります.特に高価値または危険性のあるメディアを含むプロセスでは費用の考慮よりも安全性能が優先されるべきです

燃やし易い物質や爆発物がある危険な地域,例えば石油,天然ガス,化学,製薬業界ではバルブ位置装置は 厳格な防爆基準と認証を遵守し 運用安全を確保しなければならない共通国際爆発防止認証には,ATEX (欧州連合),IECEx (国際電気技術委員会),FM (工場相互保険会社),CSA (カナダ標準協会),NEPSI (中国国家防爆電気製品品質監督・検査センター) など.

主な防爆タイプは以下の通りである.

• 本質的に安全 (Ex i):電路内のエネルギーを制限することで,いかなる故障条件でも爆発性混合物を発火させるような火花や熱効果が発生しないようにします.
• 防火/防爆 (Ex d): スパーク,アーチを生成する部品を包み込む or dangerous temperatures within a robust housing capable of withstanding the pressure generated by an internal explosion of an explosive mixture and preventing flame propagation to the external explosive environment.
• 安全性の向上 (Ex e): 装置内外で火花や弧や過熱を防止する措置が講じられ,それによって装置の安全性と信頼性が向上します.

さらに,多くのデジタルポジショナーはSIL (Safety Integrity Level) 認証,例えばSIL2またはSIL3 Capableを提供しています.これは,安全機器システム (SIS) に適し,特定の安全機能に必要な信頼性レベルを満たすことができることを示します.適切なSIL認証を持つポジショナーを選択することは,高度に信頼性の高い安全システムを構築するために重要です.

危険な環境における安全要件は,技術開発に障害ではなく,爆発防護,本質的な安全性,SIL 認証例えば,いくつかの位置付け装置は,外部の磁石や内部磁気センサーを通して操作信号を送信する磁気制御ボタンを使用します.蓋の密封の整合性を損なうことなく動作できるようにするSIL認証は,システムが高い信頼性と故障検出能力を有することを要求します.スマートポジショニング装置がより複雑な自己診断機能を統合し,故障時の安全対策の及時検出と実施を保証する.

厳格な安全規制 (IEC 61508など) は,より高いSIL評価を持つ機器の需要を直接推進する.これらの要件を満たすために,製造者は,故障の場合には安全な位置を維持し,オンライン診断を行うことができる位置付け装置を開発しなければならない.この需要は,非接触フィードバック技術の採用を促し,機械的磨損を軽減し,潜在的な故障のリスクを低下させています.産業用アプリケーションにおける安全は不可欠な礎石です関連する安全基準と認証に準拠するポジショナーを選択することは,準拠の要件であるだけでなく,職員,設備,環境に対する責任でもあります.特に高価値または危険性のあるメディアを含むプロセスでは費用の考慮よりも安全性能が優先されるべきです

パンネマティックおよび電圧パンネマティック位置付け装置では,計測器の空気供給の質は,長期にわたる安定した動作を保証する重要な要因である.これらのポジショナーは,作業媒体として圧縮空気を頼りに内部精密コンポーネントの汚染や磨きや故障を防ぐために,空気供給は清潔で乾燥し,油のないものでなければなりません.ISO 8573-1規格は,計器用空気供給の品質グレードを評価するために一般的に使用されています.固体粒子,湿度,および空気中の油含有量に関する特別な要件を指定する.

計器用空気供給の質の問題が些細に見えるかもしれませんが,実際は,気圧および電圧気圧定位装置の長期的信頼性に対する重大な脅威です.低品質の空気の源で油汚染が原因で ブロックが起こる可能性があります位置付け器内の精密部品,例えばノズル,ダムパー,空気通路,シール.これらの機械的着用と阻塞は,直接不安定な位置付け器出力につながります.,制御バルブの性能と制御ループの安定性に大きな影響を与える.整備 頻度 や 費用 を 増やす だけ で なく,計画 さ れ ない 停車 時間 も 引き起こし ます.生産損失を引き起こした.

そのため,定位機の長期的に安定した運用を確保するために,企業は高品質の空気過濾と乾燥システムに投資する必要があります.長期的には空気供給問題による運用・維持コストを大幅に削減する費用と利益の分析を行うとき,定位装置そのものの調達コストだけでなく,計器用空気供給処理システムの投資と運用コストも考慮する必要があります計測器用空気の質を保証するのが難しい場所では,制御システム全体の信頼性を確保するために,電動アクチュエータを使用するか,空気の過濾/乾燥機能が組み込まれている位置付け装置を選択することを検討する必要がある場合があります..

マソネイラン SVI2

制御回路の重要な要素として,高レベルの制御システム (DCS,PLCなど) とのバルブポジショナーの互換性と統合能力は極めて重要です.これはデータ送信効率に直接影響しますシステム操作性,そして高度な機能の実現.

現代の産業制御システムは,制御バルブを調節するために4-20mADC信号を広く使用しています.このアナログ信号は,優れたノイズ抵抗と長距離での最小の信号衰弱により,産業で広く採用されています..

デジタル通信プロトコルをサポートしています デジタル通信プロトコルは制御システムとの完全なデジタル通信を可能にし,より高度な機能を実現するその中でも the HART (Highway Addressable Remote Transducer) communication protocol achieves bidirectional communication between devices and control systems by overlaying digital signals on traditional 4-20mA analog signalsFOUNDATION フィールドバスとプロフィバスPAは,より高速で豊富なデータ転送能力を提供する完全デジタルフィールドバスプロトコルです.より複雑な制御戦略とデバイス管理機能のサポート.

The transition from analog signals to digital communication protocols is not merely a change in signal transmission methods but also reflects the transformation of industrial control systems from “control-centric” to “data-driven operations. 伝統的な4~20mA信号は片方向で,制御値を送信するしかなく,真時状態やバルブに関する診断情報を提供できない.デジタル通信プロトコルHART のように,デジタル情報をアナログ信号に重ねたり,完全にデジタル信号 (フィールドバスなど) を使用することによって,バルブポジショナーと制御システム間の二方向データフローを実現する.このデータフローは遠隔診断を可能にしますパラメータの設定とパフォーマンスモニタリングにより,現場での手動的な介入を削減し,運用効率と安全性を向上させる.

先進的な通信プロトコルを サポートするポジショナーを選択することは 未来のスマートファクトリーを 構築する上で 重要なステップです個々の制御ループのパフォーマンスを最適化するだけでなく,制御バルブをより広範な資産管理とビッグデータ分析フレームワークに統合しますこれらの高度な通信機能を統合することで,企業はより精密なプロセス制御を達成できます.より効率的な設備管理よりスマートな運用決定を行う.

デジタルポジショナーは 診断と通信能力に優れています 強力なマイクロプロセッサとセンサーを搭載し 豊富なバルブ状態とパフォーマンスデータを提供していますこれらの診断機能には:

• バルブシグネチャー: 機械的状態を分析するために,バルブ全体の移動範囲にわたる力の移動関係を記録する.
• 動的エラー帯:動的応答中に弁の制御精度を評価する.
• ステップ応答: ステップ信号の変化に対する弁の応答速度と安定性を測定する.
• ストロークチェック: バルブが完全に開いた位置と完全に閉じた位置に到達できるか確認する.
• 摩擦モニタリング: バルブ・スタム・パックまたは他の動く部品の摩擦力の変化を検知し,粘着または磨きの可能性を示します.
• 空気回路診断: 位置付け器の内部空気回路を,油,水蓄積,または漏れを検査する.
• アクチュエータスプリングの異常検出: アクチュエータースプリングの老化や損傷を診断する.
• パッキング・ウェア・診断: バルブ・スタム・パッキングの磨損程度を評価する.

この豊富な診断データには HART ハンドヘルド通信機 ValveLink ソフトウェアFDT/DTM (Field Device Tool/Device Type Manager) 技術をベースにした他のソフトウェアこれらのツールは,状態に基づくメンテナンスと予測メンテナンスをサポートし,企業が障害が発生する前に問題を特定し,メンテナンスをスケジュールできるようにします.計画外のダウンタイムを大幅に削減し メンテナンスコストを最適化.

スマートポジショナーによる診断能力は 保守のパラダイムを 伝統的な"修理"から"予測"へと 移行させているのですバルブ の 伝統的な メンテナンス に は,通常,故障 の 後に 計画 的 に 検査 や 修理 が 必要 です.スマートポジショニング装置は 先進的な診断能力で条件に基づく保守と予測的な保守を可能にすることでこのパラダイムを変えていますバルブ状態と性能の傾向を継続的に監視することで,企業は障害が発生する前に問題を特定し,メンテナンスをスケジュールすることができます.ダウンタイムを最小限に抑え,メンテナンスリソースを最適化.

プレッシャーセンサーと 先進的なオンライン診断アルゴリズムは 予測的なメンテナンスを実現する鍵ですこれらの診断機能は,弁内の異常を検出することができます (摩擦の増加など)デジタル通信プロトコル (HART など) を通して制御システムや資産管理ソフトウェア (Masoneilan の ValVue など) に送信します.この能力により,メンテナンススタッフは問題を正確に特定し,実際の状況に基づいてメンテナンス計画を策定することができます.

この保守戦略の変更は 重要な経済的利益をもたらします 計画外のダウンタイムを回避することで 企業は生産損失を削減し 部品の在庫を最適化し設備の寿命も延長しますこれはスマートポジショナーを 工場の全体的な運用効率と収益性を向上させる重要な投資にします

保守と診断において前代未聞の便利さと知性を提供します設備の信頼性と設備の運用効率を大幅に向上させる.

インテリジェント ポジショナーは,機器の自己診断を行い,動作中のバルブの健康状態を継続的に監視することができます.アズビルの700シリーズのインテリジェントバルブポジショナーは,ポジショナー内の油と水分の蓄積を検出することができますこの診断機能により,重大な障害に発展する前に潜在的な問題を特定できます.マソネイラン SVI3 デジタル位置付け器はさらに進みます19つのオンライン診断機能と 1年までの診断データを保存する機能を提供し,ユーザーに包括的なバルブ健康プロファイルを提供します.この継続的な健康モニタリングにより,企業は従来の計画的なメンテナンスから 状態に基づく予測的なメンテナンスに移行できますメンテナンス資源の配分を最適化し,不要なダウンタイムを削減します.

デジタル位置計のもう一つの重要な利点は,リモート設定,校正,パラメータ調整のサポートです.これは,エンジニアや技術者が 工事現場を訪れず,危険地帯に入る必要もなく 制御室のコンピュータや携帯機器から 複雑な稼働と保守作業を 実行できるということです例えば,フィッシャー DVC6200 は HART 通信をサポートし,ユーザーはループの任意の地点でデバイス情報にアクセスすることができ,それによって危険環境への従業員の曝露を軽減します.マソネイラン SVI3の"ボタンの設定と校正機能"SMART CAL"は,現場での操作を大幅に簡素化し,稼働効率を向上させる..

リモート設定と診断機能は,デジタル位置付け器の重要な利点であり,工場の操作の柔軟性と安全性を大幅に向上させます.エンジニア は,機器 に 物理 的 に 接触 し なかっ て も,複雑な 校正 や 問題 解決 を 行なう こと が でき ます高温,高圧,有毒,爆発性環境では特に重要です.従来の位置付け装置の稼働と診断は,しばしば現場でのゼロポイントと範囲の手動調整を必要とする.温度や振動などの環境変化の影響を受けることがあります.デジタル位置付け器は,