自己制御計装機器の設計：制御システムにおける電気－空気変換器と電気－空気バルブ位置決め器の役割

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この投稿は、2019年4月11日21時45分にlilyqiuによって最終編集されました。知識共有：制御システムにおける電気-空気変換器および電気-空気バルブポジショナーの役割 プロセス制御システムにおいては、調節器は通常電動式が用いられ、一方でアクチュエータ（調節弁）は空気圧式が用いられることが多いため、電気信号を空気信号に変換する必要があります。そうすることで初めて、空気圧式アクチュエータと連携させることが可能になります。電気・空気変換器は、電気信号を対応する空気信号に変換する装置の一種です。制御システムにおいて、使用するコントローラーが電気式の場合、その出力信号は0～10mA DCまたは4～20mA DCとなります。一方、選択されるアクチュエータが空気圧式の場合、その入力信号は一般的に20～100kPaです。このような場合、電気-空気変換器を使用して、まずコントローラーの出力信号を対応する空気圧信号に変換する必要があります。そうすることで、空気圧式アクチュエータがその信号を受け取ることができるのです。 しかし、実際の応用においては、電気－空気変換器の信号出力が直接空気式アクチュエータを介して調節弁を制御することはほとんどない。なぜなら、電気－空気変換器には位置決め機能がなく、配管内の圧力がバルブコアに作用してバルブステムを押し上げると、電気－空気変換器ではその配管圧力に抗することができず、調節弁が制御すべき位置から外れてしまうからである。本文は微信公衆号「自制学堂」に初めて掲載されました。例えば：電気-空気変換器が空気圧アクチュエータに50％の信号を出力した場合、空気圧アクチュエータはストロークの50％の位置にあるべきです。しかし、配管内圧力を克服できないため、空気圧アクチュエータはストローク50％からずれてしまい、調節弁の誤差が大きくなり、調節精度が低下します。特定の場所において、電気・空気変換器と空気圧式バルブポジショナーを併用することで、空気圧アクチュエータの制御が可能となる。電気・空気式バルブポジショナーは、電気信号を空気信号に変換する機能に加えて、バルブストロークが入力信号の大きさと線形な関係を保つようにし、つまりコントローラからの入力信号とバルブの位置との関係を正確に位置決めする機能も持っています。電気的変換機能とバルブの位置決め機能を一体化したため、電気・空気式バルブポジショナーと呼ばれ、実際の工業分野でも広く利用されています。