インテリジェントバルブポジショナーによる調整バルブの調整の問題と解決策

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インテリジェントバルブポジショナによる制御バルブの調整問題とインテリジェント処理は、産業用制御とオートメーションの現在および将来の開発方向の 1 つです。これは、産業およびオートメーション分野におけるさまざまな新技術、新手法、新製品の開発トレンドおよび重要なシンボルとなっています。インテリジェントバルブポジショナは、従来のバルブポジショナに比べ、制御精度、環境適応性、試運転、保守、運用コストの面で優れているため、実用化が進んでおり、現場調整時のトラブルも増加し始めています。これらの問題にどのように対処し、インテリジェント バルブ ポジショナをより適切に適用するかは、当社のオンサイト設置およびデバッグ担当者が直面しなければならない問題です。 1 インテリジェントバルブポジショナの動作原理 インテリジェントバルブポジショナは一般にモジュラー設計を採用しており、内部に独立したモジュールベースがあり、現場でワイヤや導管を取り外すことなく、現場でサブモジュールを簡単に交換できます。このモジュールベースには複数のサブモジュールを取り付けることができます：I/P コンバータ、電子およびマイクロプロセッサ ユニット コンポーネント、空圧リレー、バルブ位置センサー、圧力インジケーターなど。圧力インジケーターなどの一部のサブモジュールはオプションです。内部構造図を図1に示します。： 図1 インテリジェントバルブポジショナの内部構造図 インテリジェントバルブポジショナには高度に統合されたマイクロコントローラが搭載されており、従来の力平衡原理に代わる電気的平衡（デジタルバランス）原理を使用しています。制御システムからの入力信号は、マイクロプロセッサと I/P コンバータを通じて空気圧位置決めインクリメンタル信号に変換されます。バルブ位置制御では、デジタルの開閉信号を使用して空気圧アクチュエータの動作を駆動します。バルブ位置フィードバック信号は、高精度位置センサーを介して直接デジタル信号に変換され、マイクロプロセッサーに入力されてフィードバック比較され、電気/空圧変換機能とバルブの正確な位置決めを実現します。インテリジェントバルブポジショナーに統合された圧力センサーは、バルブポジショナーからバルブアクチュエーターに出力される空気源圧力信号を収集するために使用されます。これは、バルブの位置決め精度をさらに向上させ、インテリジェントポジショナーの自己診断の基礎を提供するために使用されます。インテリジェントバルブポジショナの電気的平衡原理を図 2 に示します。： 図2 電気バランス原理2 インテリジェントバルブポジショナの主な特長 (1) 高い出力力と動作速度； (2) 高い調整精度(最小ストローク分解能±0.05%)で正確な位置決めを実現； (3) 簡単な設置と高度な自動調整； (4) ほぼメンテナンスフリーのため、時間の節約と簡単な施工が可能； (5) ゼロ位置と移動範囲による手動および自動校正機能； (6) オプションまたはプログラム可能な出力特性付き； (7) 強力な自己診断機能を持っています； (8) 空気消費量は従来のバルブポジショナに比べて大幅に少なくなります。； (9) 設定値と制御量制限値を選択して設定可能； (10) 調整弁の不感帯を設定可能； (11) オンライン適応プログラムにより、過酷な環境条件下でも高品質な制御を実現； (12) インテリジェントバルブポジショナで固定化された暗黙的なパラメータにより、多くの機能を提供できます； (13) バルブ特性、ストロークリミット、スプリットレンジ動作など、ポジショナを柔軟かつ簡単に設定できます。； (14) 温度と圧縮空気圧力の変化は、インテリジェント バルブ ポジショナにほとんど影響を与えず、ほとんど無視できます。 3 デバッグプロセス中に発生する問題と解決策。過去数年間のデバッグとインテリジェント バルブ ポジショナの使用で、いくつかの問題や障害が発生しました。よくある問題に対処するための次の方法をまとめました。： 3.1 スマート バルブ ポジショナーは自動校正を完了できません。通常、スマートバルブポジショナーを校正するときは、ハンドヘルドコミュニケータの自動校正機能を直接使用して、制御バルブの校正を完了します。ただし、場合によっては自動キャリブレーションが失敗することがあります。この場合、ハンドヘルドコミュニケータの手動校正機能を使用できます。手動キャリブレーションに合格したら、通常は自動キャリブレーションで問題ありません。 3.2 インテリジェントバルブポジショナーは自動および手動校正を完了できません。インテリジェント ポジショナーの自動および手動キャリブレーションが失敗した場合は、次の手順に従う必要があります。： (1) エア経路に問題がなく、バルブポジショナのエア経路が閉塞されていないことを確認してください。 (2) バルブの取り付け等の問題により、切換時にバルブが固着していないか確認してください。； (3) インテリジェントポジショナに設定されているバルブのパラメータが正しいか確認してください。バルブのモデルやサイズなどのパラメータは実際のものと一致する必要があります。バルブのモデルにはメーカーによるバルブの暗黙的な設定パラメータが多数含まれているため、バルブのモデルが実際の使用と一致している必要があるという事実に特別な注意を払う必要があります。ハンドヘルドオペレータの設定で間違ったモデルのバルブを選択すると、予期せぬエラーが発生することがあります。； (4) バルブ ポジショナのフィードバック ロッドの取り付け位置が不適切な場合も、インテリジェント ポジショナが自動および手動校正を完了できなくなります。通常、輸送やその他の理由により、インテリジェント ポジショナのフィードバック ロッドのロック ナットが緩み、バルブ ポジショナのフィードバック ロッドが元の取り付け位置からずれることがあります。このとき、フィードバックロッドの取り付け位置を再調整する必要があります。一般に、インテリジェント制御バルブには特別なフィードバック ロッド位置決め穴があります。コントロールバルブのエア源をオフにし、フィードバックロッド位置決め穴を通して直接フィードバックロッドの位置を決定するだけです。スマート バルブ ポジショナは高い適応性を備えているため、一般にフィードバック ロッドの取り付け位置がわずかにずれてもスマート ポジショナが誤動作することはありません。ただし、偏差が大きすぎると、バルブポジショナーは自動および手動校正を完了できなくなります。； 3.3 コントロールバルブの漏れが大きいが、調整後も問題が残る。コントロールバルブは、工場から出荷される前にメーカーによって厳密な調整とテストを受けています。現場に設置した後、プロセスパイプラインが比較的きれいで、バルブの内部部品が詰まったり損傷していないことを確認した後、インテリジェントポジショナーの自動校正後、通常、大きな漏れは発生しません。自動校正後もバルブに問題がある場合は、次の方法を使用できます。： (1) エアオフバルブの場合、20mA の信号を入力してバルブを完全に閉じた後、バルブステムの 2 つのロックナットを使用して、バルブステムが下に動かなくなるまでバルブステムを調整します。次に、約 12mA の信号を入力し、バルブステムの 2 つのロックナットを使用して、バルブステムが 4 分の 1 回転下方向に移動するように調整します。 (2) 大気開放バルブの場合は、4mA 信号を入力してバルブを完全に閉じた後、バルブステムの 2 つのロックナットを使用して、バルブステムが下に動かなくなるまでバルブステムが下に動くように調整します。次に、約 12mA の信号を入力し、バルブステムの 2 つのロックナットを使用して、バルブステムが 4 分の 1 回転下方向に移動するように調整します。 上記の方法は多くの場面でうまく適用され、制御弁の漏れが大きいために制御ループが使用できないという問題を解決しました。さらに、この調整方法は、非インテリジェントバルブポジショナを使用する制御バルブにも使用できます。 3.4 バルブポジショナの振動 3.4.1 コントロールバルブの取り付け不良 (1) バルブの取り付け不良により、バルブステムが固着します。調整弁が垂直に取り付けられていないため、弁棒が引っかかり、調整弁が振動する可能性があります。 (2) ガスラインの接続が間違っている。大口径インテリジェント調整弁では、バルブポジショナの空気源の前に空気源アンプがあります。設置図が無いため、設置時に誤ってインテリジェントポジショナの空気源入力を空気源アンプの排気口に接続してしまいました。バルブ動作時のエア源アンプ排気口のエア供給量不足により、調整中にバルブが発振してしまいました。 3.4.2 プロセス パイプラインの問題: プロセス パイプラインには、流体の脈動流を引き起こす容量増幅器やその他の機器がありますか?このような機器がある場合は、調整弁を校正する前にまず調整する必要があります。そうしないと、調整弁が発振する原因になります。 3.4.3 インテリジェント ポジショナの感度を調整する 最後に、バルブ ポジショナの振動問題は、ハンドヘルド オペレータを介してバルブ ポジショナのバルブ応答感度、バルブ デッド ゾーン、およびバルブ ゲイン設定パラメータを調整することで解決できます。もちろん、多くの場合、設置やプロセスのパイプラインに問題がある場合でも、バルブポジショナーのバルブ応答感度、バルブデッドゾーン、バルブゲインパラメーターを直接変更することで、バルブの発振の問題に対処することもできます。しかしながら、このようにバルブを使用することはできますが、長期間使用するとバルブ自体の損傷が大きくなり、バルブの寿命に影響を与えることは避けられません。 さらに、バルブポジショナー内の空気経路の遮断により、ポジショナーが校正を完了できなかったり、バルブポジショナーが振動したりする可能性もあります。トラブルシューティングを行う前に、まずこれを解決する必要があります。 4 結論 インテリジェントバルブポジショナは、マイクロプロセッサを統合し、電気的バランスの原理を採用した新世代のバルブポジショナです。時代の発展とテクノロジーの進歩に伴い、その応用はますます広範囲に及ぶでしょう。強力な自己診断機能を備えているため、問題が発生すると、通常、スマート ロケーターの特定のコンポーネントに障害があるというプロンプトが表示されますが、場合によっては、これらのプロンプトが私たちを誤解させることもあります。インテリジェント バルブ ポジショナーに関連する問題に対処するときは、まずインテリジェント バルブ ポジショナー自体の故障率は非常に低く、通常は他の部品の問題であることを考慮する必要があります。しかし、これらの問題はバルブポジショナに集中しているため、システム全体の観点から問題に対処する必要があります。多くの場合、従来のバルブポジショナのトラブルシューティング方法も適用できます。