스마트 밸브 포지셔너가 장착된 조절밸브의 조정 문제 및 대처 방법

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스마트 밸브 포지셔너가 장착된 조절밸브의 조정 문제와 그 해결 방안 스마트화는 산업 제어 및 자동화 분야에서 현재와 미래에 지속적으로 발전해 나갈 방향 중 하나입니다. 이는 산업 및 자동화 분야에서 새로운 기술, 새로운 방법, 새로운 제품들이 개발되는 추세이자 그 명확한 지표가 되고 있습니다.스마트 밸브 포지셔너는 제어 정밀도, 환경 적응성, 가동 및 유지보수 비용 등의 측면에서 일반적인 밸브 포지셔너보다 우수하기 때문에 그 실제 활용이 점점 더 넓어지고 있습니다. 하지만 현장에서의 조정 과정에서 발생하는 문제들도 점차 증가하고 있습니다.이러한 문제들을 어떻게 해결하여 스마트 밸브 포지셔너를 더 효과적으로 활용할 수 있을지는, 현장에서 설치 및 조정 작업을 하는 사람들이 반드시 직면해야 하는 문제입니다. 1 스마트 밸브 포지셔너의 작동 원리
스마트 밸브 포지셔너는 일반적으로 모듈식 설계를 채택하고 있습니다. 내부에는 독립적인 모듈 베이스가 있어, 현장에서 와이어나 배관을 분리할 필요 없이 손쉽게 서브모듈을 교체할 수 있습니다.이 모듈 베이스에는 I/P 변환기, 전자 및 마이크로프로세서 유닛 구성품, 공압 릴레이, 밸브 위치 센서, 압력 게이지 등과 같은 여러 서브모듈을 장착할 수 있습니다. 그중 압력 게이지와 같은 일부 서브모듈은 선택 사양입니다.그 내부 구조는 그림 1에 나와 있습니다: 그림 1 스마트 밸브 포지셔너의 내부 구조도. 스마트 밸브 포지셔너에는 고도로 통합된 마이크로컨트롤러가 내장되어 있으며, 기존의 힘의 균형 원리 대신 전기적 균형(디지털 균형) 원리가 사용됩니다. 제어 시스템에서 오는 입력 신호는 마이크로프로세서와 I/P 변환기를 통해 공압식 포지셔닝 신호로 변환되어 밸브의 위치를 제어합니다. 또한, 디지털 방식의 시작/정지/닫힘 신호를 이용하여 공압식 액추에이터를 작동시킵니다. 밸브의 위치 피드백 신호는 고정밀도의 위치 센서를 통해 디지털 신호로 변환된 후 마이크로프로세서에 전송되어 비교가 이루어집니다. 이를 통해 전기/공압 변환 기능과 밸브의 정확한 위치 제어 기능이 실현됩니다.스마트 밸브 포지셔너에 내장된 압력 센서는, 밸브 포지셔너가 밸브 액추에이터로 보내는 공기압 신호를 측정하는 데 사용됩니다. 이를 통해 밸브의 위치 정확도를 더욱 향상시키고, 스마트 포지셔너의 자가 진단을 위한 근거를 제공합니다.스마트 밸브 포지셔너의 전기적 평형 원리는 그림 2에 나와 있습니다: 그림 2 전기적 평형 원리 2 스마트 밸브 포지셔너의 주요 특징 (1) 높은 출력력과 빠른 작동 속도； (2) 조절 정밀도가 높아(최소 스트로크 해상도는 0.05%에 달함), 정확한 위치 결정이 가능함； (3) 설치가 간단하며, 고도로 자동화된 조정 기능을 갖춤； (4) 거의 유지보수가 필요 없어 시간을 절약하고 사용이 편리합니다； (5) 제로점 및 이동 범위를 갖춘 수동/자동 보정 기능； (6) 선택 가능하거나 프로그래밍 가능한 출력 특성을 가짐； (7) 매우 강력한 자가 진단 기능을 가지고 있음； (8) 기체 소비량이 기존의 밸브 포지셔너에 비해 훨씬 적음； (9) 설정값과 제어 변수의 한계값은 선택하여 설정할 수 있습니다； (10) 조절밸브의 데드존 설정이 가능함； (11) 온라인 자동 적응 프로그램이란, 열악한 환경 조건에서도 고품질의 제어를 실현할 수 있다는 것을 의미합니다； (12) 스마트 밸브 포지셔너에 내장된 암묵적 파라미터들은 다양한 기능을 제공할 수 있습니다； (13) 위치 센서는 밸브의 특성, 스트로크 제한 또는 다단계 작동과 같이 유연하고 간단하게 설정할 수 있습니다； (14) 온도와 압축 공기의 압력 변화는 스마트 밸브 위치 조절기에 미치는 영향이 극히 적어, 거의 무시할 수 있습니다. 3. 디버깅 과정에서 발생하는 문제와 그 해결 방법
수년에 걸쳐 스마트 밸브 위치 센서를 사용하면서 여러 가지 문제와 오류가 발생했습니다. 그 중에서도 자주 발생하는 문제들에 대한 해결 방법을 정리해 보았습니다:

3.1 스마트 밸브 위치 센서가 자동 보정을 수행하지 못할 때
일반적으로 스마트 밸브 위치 센서를 보정할 때는 리모컨의 자동 보정 기능을 사용하면 됩니다. 하지만 때때로 자동 보정이 실패할 수도 있습니다. 이럴 경우에는 리모컨의 수동 보정 기능을 사용해 보세요. 수동 보정이 성공적으로 완료된 후에 다시 자동 보정을 시도하면 문제가 없습니다. 3.2 스마트 밸브 포지셔너는 자동 및 수동 보정을 수행할 수 없습니다. 스마트 포지셔너의 자동 및 수동 보정 모두 실패할 경우, 다음 단계에 따라 점검하고 처리해야 합니다: (1) 가스 공급 라인에 문제가 없는지 확인하고, 밸브 포지셔너의 가스 공급 라인이 막혀 있지 않은지 확인합니다. (2) 설치 등의 문제로 인해 밸브가 열리거나 닫힐 때 막히는 현상이 있는지 확인합니다； (3) 스마트 포지셔너에 설정된 밸브의 파라미터가 올바른지 확인해야 합니다. 밸브의 모델과 크기와 같은 파라미터들은 실제 상황과 일치해야 합니다. 특히 주의해야 할 점은 밸브의 모델이 실제로 사용되는 모델과 일치해야 한다는 것입니다. 왜냐하면 밸브의 모델에는 제조업체가 그 밸브에 대해 설정한 여러 가지 내부 파라미터들이 포함되어 있기 때문입니다. 만약 핸드헬드 장비에서 잘못된 밸브 모델을 선택하면 예상치 못한 오류가 발생할 수 있습니다； (4) 밸브 포지셔너의 피드백 로드가 적절한 위치에 설치되지 않으면, 스마트 포지셔너가 자동 및 수동 보정을 수행할 수 없게 됩니다.보통 운송이나 기타 이유로 인해 스마트 포지셔너의 피드백 로드에 있는 잠금 너트가 느슨해지면, 밸브 포지셔너의 피드백 로드가 원래의 설치 위치에서 벗어나게 됩니다. 이럴 때는 피드백 로드의 설치 위치를 다시 조정해 주어야 합니다.일반적인 지능형 조절 밸브에는 전용의 피드백 로드 위치 결정용 구멍이 있습니다. 조절 밸브의 공기 공급을 차단한 다음, 이 피드백 로드 위치 결정용 구멍을 통해 피드백 로드의 위치를 직접 확인하면 됩니다.스마트 밸브 포지셔너는 적응력이 매우 뛰어나기 때문에, 피드백 로드의 설치 위치가 약간 어긋나더라도 스마트 포지셔너에 문제가 생기지는 않습니다. 하지만 그 편차가 너무 크면 밸브 포지셔너가 자동 및 수동 보정을 수행할 수 없게 됩니다； 3.3 조절밸브의 누수량이 많으며, 조정한 후에도 문제가 계속됨. 조절밸브는 출하되기 전에 제조업체에서 엄격한 조정 및 테스트 과정을 거칩니다. 현장에 설치된 후에는 공정 파이프라인이 깨끗한 상태이고, 밸브 내부 부품에 이상이 없는지 확인한 다음, 스마트 포지셔너를 이용해 한 번 더 자동으로 조정하면, 일반적으로 큰 누수가 발생하지 않습니다.밸브가 자동 보정 후에도 문제가 계속된다면, 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다: (1) 공기로 작동하는 밸브의 경우, 먼저 20mA의 신호를 입력하여 밸브를 완전히 닫은 상태로 만든 다음, 밸브 스템에 있는 두 개의 잠금 너트를 이용해 밸브 스템을 조절하여, 더 이상 아래로 내려갈 수 없을 때까지 움직입니다.그런 다음 12mA 정도의 신호를 입력하고, 밸브 스틱에 있는 두 개의 잠금 너트를 사용하여 밸브 스틱이 4분의 1바퀴만큼 아래로 내려가도록 조절합니다. (2) 공기 작동식 밸브의 경우, 먼저 4mA의 신호를 입력하여 밸브를 완전히 닫은 상태로 만든 다음, 밸브 스템에 있는 두 개의 잠금 너트를 사용하여 밸브 스템을 조절합니다. 이때 밸브 스템이 더 이상 아래로 내려가지 않을 때까지 조절합니다.그런 다음 12mA 정도의 신호를 입력하고, 밸브 스틱에 있는 두 개의 잠금 너트를 사용하여 밸브 스틱이 4분의 1바퀴만큼 아래로 내려가도록 조절합니다. 위의 방법은 여러 상황에서 효과적으로 활용되어, 조절 밸브의 누수가 심해 제어 회로를 사용할 수 없는 문제를 해결했습니다. 또한 이 조정 방법은 비스마트 밸브 포지셔너가 장착된 조절 밸브에도 동일하게 적용될 수 있습니다. 3.4 밸브 포지셔너의 진동 3.4.1 조절밸브 설치 문제 (1) 밸브 설치 문제로 인해 밸브 스티브가 막힘.조절밸브가 수직으로 설치되지 않아 밸브 스틱이 끼는 현상이 발생하며, 이로 인해 조절밸브가 진동할 수 있습니다. (2) 가스 라인 연결이 잘못되었습니다.대구경 스마트 조절 밸브에서는 밸브 포지셔너의 공기 공급원 앞에 공기 공급 증폭기가 있습니다. 설치 설명서가 없어서, 설치 시에 스마트 포지셔너의 공기 공급 입력 단자를 실수로 공기 공급 증폭기의 배기구에 연결해 버렸습니다. 공기 공급 증폭기의 배기구에서 공급되는 공기량이 밸브가 움직일 때 충분하지 않아, 밸브가 조절되는 과정에서 진동이 발생하게 되었습니다. 3.4.2 공정 파이프라인 관련 문제 공정 파이프라인에 유체의 흐름을 변동시킬 수 있는 커패시티 앰프와 같은 장비가 있는지 확인해야 합니다. 만약 그러한 장비가 있다면, 먼저 그 장비들을 적절히 조정한 후에 비로소 조절 밸브를 교정해야 합니다. 그렇지 않으면 조절 밸브에 진동이 발생할 수 있습니다. 3.4.3 스마트 포지셔너의 민감도 조정 마지막으로, 핸드휠을 사용하여 밸브 포지셔너 내의 밸브 반응 민감도, 밸브의 데드존, 그리고 밸브 게인에 관한 설정 값을 조정함으로써 밸브 포지셔너의 진동 문제를 해결할 수 있습니다.물론, 많은 경우에 설치나 공정 파이프라인에 문제가 있더라도, 밸브 위치 조절기 내의 밸브 반응 민감도, 밸브의 데드존, 그리고 밸브 게인과 같은 파라미터를 직접 수정함으로써 밸브의 진동 문제를 해결할 수 있습니다. 하지만 이런 방법을 사용하면 밸브는 사용할 수는 있겠지만, 장기적으로는 밸브 자체에 큰 손상을 입히게 되어 밸브의 수명에 영향을 미칩니다. 또한, 밸브 포지셔너 내부의 공기 통로가 막히면 포지셔너가 보정을 완료할 수 없거나 진동하는 현상이 발생하므로, 문제를 해결하기 전에 먼저 이를 해소해야 합니다. 4 결론 스마트 밸브 포지셔너는 마이크로프로세서가 내장된, 전기적 균형 원리를 적용한 차세대 밸브 포지셔너입니다.시간이 지나고 기술이 발전함에 따라, 그 활용 범위는 점점 더 넓어질 것입니다.강력한 자가 진단 기능을 가지고 있기 때문에 문제가 발생하면 일반적으로 스마트 위치 결정기의 특정 부품에 고장이 있음을 알려주지만, 때로는 이러한 알림들이 우리를 오도하기도 합니다.스마트 밸브 포지셔너와 관련된 문제를 처리할 때, 먼저 스마트 밸브 포지셔너 자체의 고장률은 매우 낮다는 점을 고려해야 합니다. 대개는 다른 부분에서 발생하는 문제들이 밸브 포지셔너에도 영향을 미치는 것입니다. 따라서 전체 시스템의 관점에서 문제를 해결해야 합니다. 많은 경우, 일반적인 밸브 포지셔너의 고장 처리 방법도 마찬가지로 적용됩니다.