Kontrol Valf Titremesinin Sırrı

Kimya endüstrisinde kontrol vanaları yaygın olarak kullanılmaktadır ve kontrol vanası titreşimi konusunda bazı arkadaşlar pek bilgi sahibi değildir.

Kontrol vanası titreşimi, çalışma sırasında vananın hızlı bir şekilde kapanıp açılması olgusunu ifade eder ve bu, kontrol vanasının istenen proses koşullarını korumak için uygun bir konumda sabit kalamadığını gösterir.

Bu durum, kapalı döngü sistemindeki proses değişkeninin ayar noktasının etrafında dalgalanmasına neden olur.

• Kontrolör sorunları:Yanlış ayarlanmış bir kontrolör veya dahili bileşenlerinin arızalanması, kontrol vanasının titreşmesine neden olabilecek kararsız bir kontrol sinyaliyle sonuçlanabilir.
• Kontrol vanası bileşenlerinin arızası:Vanadaki belirli bileşenlerin (örneğin, makaralar, yuvalar veya aktüatörler) aşınması veya hasar görmesi de titreşim fenomenine yol açabilir.
• Çalışma yönteminin etkisi:Bazen, donanımın kendisi kusurlu olmasa bile, uygunsuz bir çalışma yöntemi veya proses tasarımı titreşimi tetikleyebilir.

Devam eden vana titreşimi sadece salmastra contasının performansını bozmakla kalmaz, aynı zamanda istenen ayar noktasından önemli sapmalara yol açarak üretkenliği ve ürün kalitesini etkileyebilir. Bu nedenle, titreşim sorununu çözmek ve kontrol döngüsünün genel performansını iyileştirmek için gerekli düzeltici eylemleri uygulamak amacıyla titreşimin temel nedenini doğru bir şekilde belirlemek kritik öneme sahiptir.

Bu makale, okuyucuların bu yaygın ancak karmaşık endüstriyel kontrol zorluğunu daha iyi anlamalarına ve bununla başa çıkmalarına yardımcı olmak amacıyla, vana titreşimine neden olan çeşitli potansiyel faktörleri ve bunların nasıl teşhis edildiğini inceleyecektir. Bu bilgileri anlayarak, mühendisler ve teknisyenler, üretim süreçlerinin sorunsuz çalışmasını sağlamak için kontrol sistemlerini daha etkili bir şekilde koruyabilir ve optimize edebilirler.

1. Kontrol döngüsü sorunu

   Kontrolör modunu otomatikten manuele değiştirin ve sorunun döngü içinde olup olmadığını belirlemek için her zamanki gibi yanıtı değerlendirin.

   Salınım durursa, döngü hatalıdır. Bu sorunlar genellikle doğrusal olmayan süreçlerde ortaya çıkar. Histerezis etkileri nedeniyle, "avlanma" da meydana gelebilir. Sonuç olarak, proses döngüsü yavaş hareket eder.

   Kontrolör, bu mekanik sorunu çözmek için yapılandırılmamıştır. Döngü sorunlarından kaynaklanan sıkışmış kontrol vanaları, kontrolörün uygun şekilde ayarlanmasıyla çözülebilir. Bu, kılavuzda belirtilmemişse, proses değişkenlerindeki gerçek farklılıklar, vana boyutlandırması vb. gibi başka nedenlerden kaynaklanıyor olabilir.

2. Kontrol vanası boyutu

   Vanaların kontrol edilebilirliği, kontrol vanasının boyutundan büyük ölçüde etkilenir. Akış katsayısı (Cv kısaltması), 600°F'de 1 psi'lik bir basınç düşüşü ile tamamen açık bir vanadan geçebilen su miktarıdır.

   Cv, vana tasarımı tarafından belirlenir ve sabit kalır. Aynı boyuttaki kontrol vanaları bile, gövde stili veya vana iç parçaları farklıysa farklı Cv değerlerine sahip olabilir. Kontrol vanası boyutlandırma sorunu, toplam proses kazancı düşük veya çok yüksek olduğunda belirginleşir. Kontrol vanası boyutları genellikle gelecekteki akış artışlarına duyulan ihtiyaç temelinde seçilir, bu da seçilen vana boyutunun mevcut uygulama gereksinimlerinden biraz daha büyük olmasına neden olabilir, bu da kontrol doğruluğunu etkileyebilir.

   Çok büyük olan vanalar, aşırı açılıp kapanmaya neden olarak sıkışmaya, ambalaj hasarına ve hatalı kontrole yol açabilir. Tersine, çok küçük olan vanalar, uygun akışı korumak için büyük bir basınç düşüşü gerektirir ve gerekli kapasiteden yoksun olabilir, bu da pompa basıncını artırır ve kavitasyon riskini yükseltir. Kavitasyon ve flaşlama, kontrol vanasının iç parçalarına zarar veren ve bunun da proses kontrolünde dalgalanmalara yol açan ana sorunlardır.

3. Kontrol vanası pozisyoneri

   Proses değişkenlerini kontrol etmek için gereken denge konumunda kontrol vanası aktüatörünü tutmak için, vana pozisyoneri hava basıncını düzenleyerek gerçekleştirilir.

   Hava akışını kontrol etmek için bir makaraya sahiptir, ancak uzun süreli kullanım veya havadaki toz parçacıkları makaranın aşınmasına neden olarak belirli bir konumda sıkışmasına ve anormal derecede yüksek bir hava basıncına neden olabilir. Hava basıncı yükseldiğinde, makara sıkışmış konumdan kurtulur ve kararsız bir vana konumuna, vananın etkili kontrolünün kaybına ve sapmaya yol açan bir aşım tetikler.

   Vana pozisyoneri, çevredeki proses tanklarından gelen radyasyon ısısı nedeniyle yüksek sıcaklıklara maruz kalabilir, bu da pozisyonerin kontrol vanasının durmasına neden olan bir faktör olabilir ve potansiyel olarak pozisyoner contalarına ve borularına zarar verebilir. Pozisyoner, çıkışı ayarlamak için vananın gerçek konumunu tespit etmek için bir geri besleme bağlantısı kullanır.

   Geri besleme bağlantısı, örneğin sıvı kuvvetleri veya sürtünme nedeniyle arızalanırsa, vana doğru çalışmayabilir. Modern akıllı pozisyonerler, bu tür sapmaları tanıma yeteneğine sahiptir.

4. Vana hareketi sırasında statik sürtünme

   Bir vana statik sürtünmeyle (yani, durma) karşılaştığında, belirli bir konumda hareket etmeyi durdurur ve yeniden başlamak için ek kuvvet gerektirir. Bu olgunun nedeni, sertleşmiş salmastra ambalajı veya makara içindeki viskoz akış olabilir.

   Uygulanan kuvvet, durma noktasının üstesinden gelmek için yeterli olduğunda, vana aşım konumuna hareket eder ve proses değişkeninin ayar noktasını aşmasına neden olur. Bu durma, kontrolör çıkışı ile proses değişkeni arasındaki ilişki izlenerek gözlemlenebilir.

   Durmayı önlemek için vana aktüatörü uygun şekilde boyutlandırılmalı ve salmastra contasındaki tork kabul edilebilir sınırlar içinde olmalıdır.

5. Donanım kusurları

   Ek olarak, makara içindeki aşınma, vananın durmasına neden olarak vananın tamamen kapanmasını engelleyebilir. Makaraya zarar gelmesi, bir kontrol vanasının yüksek çalışma aralığında kontrolü kaybetmesine neden olabilir.

   Kontrol vanalarında, proses ortamının vana gövdesinden sızmasını önlemek için salmastra ambalajı kullanılır. Hasar görmesi durumunda, kapakta sızıntıya yol açarak çalışma ortamının güvenliğini tehdit edebilir. Vana aktüatöründeki sızıntılar, vananın "avlanmasına" yol açan bir başka faktördür.

   Vana mili başlangıçta vana pozisyoneri tarafından hassas bir şekilde konumlandırılır, ancak sızıntı nedeniyle mil hareket etmeye devam edecek ve pozisyoneri çıkışı tekrar tekrar ayarlamaya zorlayarak mil konumu için sonsuz bir arama yapacaktır. Bu, kararlı durum kontrol sinyalleri altında kontrol vanaları için yaygın bir kuyruk olgusudur.

Döngü sorunları veya diğer etkiler, kontrol vanalarının salınmasına neden olabilir. Kontrolörü manuel moda geçirerek ve salınımın durup durmadığını izleyerek sorunun kaynağını belirleyin. Salınım durursa, bu, sorunun döngünün kendisinde bir sorun olduğunu ve uygun ayarlamalarla çözülebileceğini gösterir.

Dahili salınımlar, uygunsuz ayarlama veya makine arızasından kaynaklanabilir. Vana manuel modda hala düzensiz davranış sergiliyorsa, sorun hasarlı bir vana tertibatından veya proses parametrelerindeki bir değişiklikten kaynaklanıyor olabilir.

Yapışma ve pozisyoner aşımı, kontrol vanası yapışmasının en yaygın nedenleridir. Yapışma olgusunun varlığında vananın çıkış tepkisi, bir grafik aracılığıyla açıkça gösterilebilir.

Kontrol vanası yapışmasının, kontrolörün uygunsuz ayarlanmasından mı yoksa kontrol vanasının mekanik arızasından mı kaynaklandığını belirlemek için, kontrolör çıkışının geçici olarak baypas edilmesi, kontrol vanası aktüatörüne sabit basınç uygulanması ve çıkış tepkisinin gözlemlenmesi önerilir.

Mil hareketini tespit etmek için lineer potansiyometreler (konum vericiler) kullanılırken, pozisyonerin çıkış basıncını ölçmek için basınç transdüserleri (akıllı pozisyonerler) kullanılır. Bu sensörleri bir veri toplama sistemine bağlayarak ve bu verileri izleme yazılımı (Labview gibi) kullanarak, mil hareketi ile kontrolör çıkışı arasındaki bir grafik oluşturulabilir.

Mikrodenetleyici, kontrolör ayar noktasından ve basınç sensörlerinden gelen giriş sinyallerini alır. Ayar noktasından bir basınç sapması fark edildiğinde, bu sapma beşten fazla meydana gelirse "avlanma" davranışı olarak kabul edilir. Bu durumda, kontrolörün çıkışı izole edilir ve akım-basınç dönüştürücü (I-P dönüştürücü) otomatik olarak ayar noktasına karşılık gelen bir basınç üretir ve bunu kontrol vanası pozisyonerine girdi olarak sağlar. Birkaç saniye sonra sapmayı tekrar kontrol edin.

Sapmanın azaldığı tespit edilirse, kontrol vanası ve aksesuarları arızalı değildir.

Bu nedenle, kontrolör devresinin özel bir ayarı gereklidir. Ancak, vana hala arızalıysa, iç parçalar salmastra contası nedeniyle hasar görmüş veya sıkışmış olabilir. Ölü bölgeleri olan bir grafik yardımıyla, yapışmanın tam konumu kolayca bulunabilir.

Devam eden vurma durumunda ancak ölü bölgeye dair bir kanıt yoksa, titreşimin büyük olasılıkla makara gibi bir bileşene zarar gelmesinden kaynaklandığı görülür. Bu yöntem, ayrıca, yakalama olgusunun tüm kontrol aralığında mı yoksa belirli çalışma aralıklarıyla mı sınırlı olduğunu belirlemeye yardımcı olabilir.