वाल्व एक्ट्यूएटर कैसे काम करता है?

एक रासायनिक संयंत्र के अंदर, मोटी दीवार वाले भाप पाइप झिलमिलाती गर्मी की लहरों को विकीर्ण करते हैं। इंजीनियर ली मिंग गर्मी-इन्सुलेट दस्ताने पहनते हैं और ध्यान से एक महत्वपूर्ण वाल्व के पास पहुंचते हैं। भाप की रेखा गुनगुनाती है, और वह वाल्व पर एक बेहोश फुफकार सुनता है - एक अंतराल के माध्यम से फिसलने वाली उच्च तापमान वाली भाप की आवाज। वह पास के गेज को देखता है: इसकी सुई थोड़ी कांपती रहती है, भले ही नियंत्रण प्रणाली कहती है कि वाल्व बंद है। कार्यशाला के शोर के बीच इस तरह की विसंगतियाँ मुश्किल से पंजीकृत होती हैं, फिर भी एक अनुभवी इंजीनियर जानता है कि वे परेशानी का संकेत देते हैं: वाल्व पूरी तरह से बंद नहीं हो सकता है, और इसकी सील विफल हो सकती है। उच्च तापमान, उच्च दबाव वाली भाप प्रणाली में, यहां तक कि एक छोटा रिसाव या सुस्त प्रतिक्रिया भी अधिक गंभीर खतरों का पूर्वाभास दे सकती है।

यह विशेष वाल्व एक रिएक्टर में भाप के प्रवाह को नियंत्रित करता है। हाल ही में ऑपरेटरों ने देखा है कि वाल्व को बंद करने में अधिक बल लगता है, और इसके इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर के धीमा होने की आवाज कम हो गई है और बाहर निकल गई है, जैसे कि यह तने को मोड़ने के लिए तनाव कर रहा हो। जब एक शट कमांड जारी किया जाता है, तो भाप प्रवाह को कम होने में अक्सर कई अतिरिक्त सेकंड लगते हैं। स्थिति संकेतक कहता है कि वाल्व बंद है, फिर भी शरीर के पास पीली भाप के बहाव के टुकड़े - एक सीट का एक स्पष्ट संकेत है जो लीक हो जाता है क्योंकि इसकी सील पुरानी हो गई है। संतृप्त भाप ले जाने वाली लाइन में, रिसाव ऊर्जा बर्बाद करता है और इसका मतलब है कि उपकरण असामान्य तनाव में है। एक्चुएटर अनिच्छुक क्यों हो गया है? उस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, हमें पहले यह समझना होगा कि वाल्व एक्ट्यूएटर क्या करता है।

वाल्व एक्ट्यूएटर का कार्य सिद्धांत

एक इंजीनियर के दृष्टिकोण से एक वाल्व एक्ट्यूएटर वाल्व की मांसपेशियों के रूप में कार्य करता है: यह एक नियंत्रण संकेत को यांत्रिक गति में अनुवाद करता है जो वाल्व प्लग या डिस्क को खुला और बंद करता है।  एक्चुएटर्स के तीन सामान्य प्रकार हैं:

इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर रोटेशन उत्पन्न करने के लिए मोटर का उपयोग करते हैं, अक्सर वर्म-एंड-गियर रिडक्शन सिस्टम के माध्यम से। वे कम गति पर उच्च टोक़ प्रदान करते हैं। डिजाइन के आधार पर वे गेंद या तितली वाल्व या गेट या ग्लोब वाल्व के लिए मल्टी-टर्न यात्रा के लिए 90 ° क्वार्टर-टर्न गति प्रदान कर सकते हैं। जब कोई नियंत्रण प्रणाली एक खुला या बंद आदेश भेजती है, तो मोटर तुरंत शुरू हो जाती है, गियर टॉर्क को गुणा करते हैं, और प्रवाह मार्ग को समायोजित करने के लिए स्टेम घूमता है या यात्रा करता है। आधुनिक इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स में लिमिट स्विच या ट्रैवल सेंसर और टॉर्क ओवरलोड प्रोटेक्शन शामिल होते हैं ताकि वे सही स्थिति में रुक जाएं और वाल्व को नुकसान पहुंचाने से बचें।

वायवीय एक्ट्यूएटर संपीड़ित हवा पर भरोसा करते हैं, जो रैखिक या रोटरी गति बनाने के लिए पिस्टन या डायाफ्राम को धक्का देते हैं। यदि हवा की आपूर्ति खो जाती है तो वे तेज़ और असफल-सुरक्षित होते हैं लेकिन स्वच्छ, स्थिर हवा की आवश्यकता होती है।

हाइड्रोलिक एक्ट्यूएटर बहुत अधिक बल उत्पन्न करने के लिए हाइड्रोलिक तेल का उपयोग करते हैं और बड़े-व्यास या उच्च दबाव वाले वाल्वों के लिए उपयोग किए जाते हैं लेकिन हाइड्रोलिक पावर यूनिट की आवश्यकता होती है।

हमारे परिदृश्य में, मुख्य घटक एक इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर है। आम तौर पर, जब नियंत्रण प्रणाली एक समापन संकेत भेजती है, तो इसकी मोटर को गियर ट्रेन चलानी चाहिए, स्टेम को घुमाना चाहिए, प्लग को सीट पर कसकर दबाना चाहिए और एक तंग शट-ऑफ प्राप्त करना चाहिए। हाल ही में, हालांकि, बंद करना धीमा और श्रमसाध्य हो गया है। ट्रांसमिशन में कुछ के कारण एक्चुएटर में तनाव हो रहा है। मूल कारण यह है कि लंबे समय तक परिचालन स्थितियों ने वाल्व को कैसे प्रभावित किया है।

सामान्य मुद्दे और उनके कारण

अनुभवी इंजीनियर मानते हैं कि धीमी गति और रिसाव रातोंरात नहीं होता है; वे महीनों या वर्षों में स्थितियों की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप होते हैं। यहां कई कारण-प्रभाव श्रृंखलाएं काम कर रही हैं।

सबसे पहले मुहरों पर थर्मल तनाव है। भाप लाइनों को अक्सर शुरू और बंद कर दिया जाता है, जिससे सील को बार-बार गर्म करने और ठंडा करने के अधीन किया जाता है। इलास्टोमेरिक या नरम-धातु सील इस साइकिल चलाने के तहत थकान होती है: वे कठोर हो जाते हैं और लोच खो देते हैं, सूक्ष्म दरारें बन जाती हैं, और वे अब पूरी तरह से सीट के अनुरूप नहीं होते हैं। सीधे शब्दों में कहें, हिंसक तापमान चक्रण → सीलिंग सामग्री की त्वरित थकान → अप्रत्याशित छोटे लीक। सीट पर वह बेहोश फुफकार एक सीधा परिणाम है।

दूसरा दबाव में उतार-चढ़ाव है। जब अपस्ट्रीम दबाव बढ़ता और गिरता है, तो वाल्व प्लग सीट के खिलाफ सूक्ष्मता से कंपन करता है। प्रत्येक सूक्ष्म कंपन दो सतहों को रगड़ने वाले महीन सैंडपेपर की तरह है। समय के साथ यह घिसाव की ओर जाता है: सीट अंडाकार हो जाती है, और प्लग अब समान रूप से दबाता नहीं है। श्रृंखला इस प्रकार है: दबाव दोलनों → छोटे वाल्व-प्लग दोलनों → धीरे-धीरे सीट पहनने → देरी से प्रतिक्रिया और अपूर्ण शट-ऑफ के लिए उच्च एक्ट्यूएटर टोक़ की आवश्यकता होती है। बंद होने के बाद गेज पर कांपती हुई सुई इन दोलनों पर संकेत देती है।

तीसरा, उच्च तापमान एक्चुएटर पर ही हमला करता है। भाप का तापमान अक्सर 180 °C से अधिक हो जाता है, जिससे एक्चुएटर के गियर के अंदर ग्रीस पतला हो जाता है और अंततः कार्बोनाइज हो जाता है। एक बार जब स्नेहन बिगड़ जाता है, तो गियर और स्टेम पैकिंग के बीच घर्षण काफी बढ़ जाता है। पर्याप्त स्नेहक के बिना, मोटर को गियर को चालू करने के लिए बहुत अधिक मेहनत करनी चाहिए; इसका परिचालन शोर गहरा हो जाता है और इसकी प्रतिक्रिया धीमी हो जाती है। लंबे समय तक तनाव वर्म गियर, बेवल गियर, कपलिंग या यहां तक कि वाल्व स्टेम जैसे घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है। यहां श्रृंखला है: गर्मी → स्नेहक टूटना → गियर ट्रेन और स्टेम पैकिंग में घर्षण बढ़ जाता है → मोटर संघर्ष करती है, वाल्व को खोलने या बंद करने में अधिक समय लगता है।

अंत में, बाहरी वातावरण एक भूमिका निभाता है। उच्च आर्द्रता या संघनित भाप खराब सीलबंद आवासों में प्रवेश कर सकती है, विद्युत संपर्कों को खराब कर सकती है और अनियमित संकेतों को ट्रिगर कर सकती है। यदि एक्चुएटर को पर्याप्त रूप से सील नहीं किया गया है, तो नमी घुसपैठ कर सकती है, विशेष रूप से प्रक्रिया संयंत्रों के विशिष्ट वॉश-डाउन क्षेत्रों में। जंग या शॉर्ट सर्किट नकली संचालन या बिल्कुल भी सक्रिय होने में विफलता का कारण बन सकता है।

एक इंजीनियर के दृष्टिकोण से तकनीकी समाधान

एक बार जब अंतर्निहित कारणों को समझ में आ जाता है, तो ली जैसा एक व्यवस्थित इंजीनियर लक्षित उपचार तैयार करता है।

पहला उपाय उच्च टॉर्क मार्जिन वाले प्रतिस्थापन एक्ट्यूएटर का चयन करना है। मौजूदा एक्चुएटर संभवतः अपनी सीमा के पास काम कर रहा है। इंजीनियरिंग अभ्यास में, घर्षण और परिचालन स्थितियों में परिवर्तन को समायोजित करने के लिए वाल्व की अधिकतम आवश्यकता से परे लगभग 25 % अतिरिक्त टोक़ के साथ एक नए एक्ट्यूएटर का आकार होता है। ली एक उन्नत इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर चुनता है जिसकी मोटर उच्च टोक़ प्रदान करती है और इसे बिना रुके अतिरिक्त भार को संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके अलावा, वह ब्रशलेस मोटर का विकल्प चुनता है क्योंकि ब्रशलेस डिज़ाइन अधिक कुशल होते हैं, कम गर्मी पैदा करते हैं और ब्रश किए गए मोटर्स की तुलना में लंबे जीवन का आनंद लेते हैं। भाप-गर्म परिस्थितियों में भी, टोक़ स्थिर रहता है, और ओवरहीटिंग पर मोटर के ट्रिप होने की संभावना कम होती है।

इसके बाद, ली सील और सामग्री को संबोधित करता है। वह वाल्व को ओवरहाल करने का निर्णय लेता है: सीट और स्टेम पैकिंग को सेवा के लिए बेहतर अनुकूल सामग्रियों से बदलना। सीट के लिए वह एक नरम PTFE सील से एक धातु समर्थन के साथ एक प्रबलित ग्रेफाइट समग्र में स्विच करता है। ग्रेफाइट उच्च तापमान का सामना करता है और लोड के तहत रेंगने का प्रतिरोध करता है, जबकि धातु से बैठा वाल्व उच्च तापमान पर शून्य रिसाव प्रदान करता है। स्टेम पैकिंग के लिए वह एफकेएम (फ्लोरो-रबर) और लाइव-लोडेड ग्रेफाइट पैकिंग का चयन करता है, जो दोनों 200 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान को संभालते हैं और सामान्य रबर की तुलना में अधिक समय तक लोच बनाए रखते हैं। वह वाल्व बॉडी और सीट को 316 एल स्टेनलेस स्टील में अपग्रेड करता है, जो गीली भाप द्वारा जंग का प्रतिरोध करता है; जहां जंग गंभीर है, डुप्लेक्स या सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का उपयोग किया जा सकता है। स्टेम के लिए वह पहनने के प्रतिरोध में सुधार के लिए एक कठोर-लेपित सतह के साथ टेम्पर्ड मिश्र धातु इस्पात चुनता है। इन सामग्रियों - 316L, FKM और प्रबलित ग्रेफाइट - को मिलाकर वाल्व तापमान चक्र, दबाव में उतार-चढ़ाव और संक्षारक घनीभूत को सहन कर सकता है।

नियंत्रण पक्ष पर, नया एक्चुएटर एक स्मार्ट नियंत्रण मॉड्यूल के साथ आता है। जब वाल्व अपनी पूरी तरह से बंद स्थिति के करीब पहुंचता है तो यह स्वचालित रूप से गति कम कर देता है, जिससे प्लग को सीट में हथौड़े से टकराने से रोका जा सकता है। यह वास्तविक समय में टोक़ को मापता है और मोटर को रोक देगा और यदि प्रतिरोध अचानक बढ़ जाता है तो अलार्म बजा देगा - जो मलबे, जंग या अन्य अवरोधों का संकेत देता है। कमीशनिंग के दौरान, ली आधारभूत टोक़ मूल्यों को स्थापित करने के लिए ठंडे और गर्म दोनों परिचालन स्थितियों में एक्ट्यूएटर का परीक्षण करता है। ये बेंचमार्क बन जाते हैं: यदि सेवा में टॉर्क काफी बढ़ जाता है, तो विफलता होने से पहले रखरखाव चालू हो जाता है। इस तरह की पूर्वानुमानित निगरानी उपकरण के जीवन को बढ़ाती है और अनियोजित शटडाउन को कम करती है।

ली उपकरणों के पर्यावरण संरक्षण में भी सुधार करता है। प्रतिस्थापन एक्ट्यूएटर की IP67 संलग्नक रेटिंग है, जिसका अर्थ है कि यह धूल-रोधी है और विसर्जन का सामना कर सकता है। यह सुनिश्चित करता है कि संघनित भाप, सफाई तरल पदार्थ या छींटे वाले रसायन आवास में प्रवेश नहीं कर सकते हैं। चूंकि संयंत्र के कुछ क्षेत्र ज्वलनशील गैसों को संभालते हैं, इसलिए वह ATEX और IECEx मानकों के लिए प्रमाणित एक विस्फोट-प्रूफ एक्ट्यूएटर का चयन करता है। अतिरिक्त सुरक्षा खतरनाक वातावरण को प्रज्वलित करने वाली चिंगारी के जोखिम को समाप्त करती है। सभी वायरिंग और नाली को सील कर दिया गया है, और एक्चुएटर की केबल ग्रंथियों को समान सुरक्षा स्तर के लिए रेट किया गया है।

अंत में, ली प्रासंगिक उद्योग मानकों का पालन करता है। वाल्व और एक्चुएटर असेंबली को एएनएसआई/एएसएमई क्लास 300  दबाव रेटिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि वे अधिकतम दबाव और तापमान को सुरक्षित रूप से संभाल सकें। वाल्व और सीट की जकड़न का परीक्षण एपीआई 598 रिसाव-परीक्षण प्रक्रियाओं के अनुसार किया जाता है ताकि निम्न और उच्च दोनों दबावों पर शून्य रिसाव को सत्यापित किया जा सके। एक्चुएटर और वाल्व के बीच माउंटिंग फ्लैंज आईएसओ 5211 का अनुपालन करता है, जो विभिन्न निर्माताओं के बीच विनिमेयता की गारंटी देता है। जहां भी आयाम, सहिष्णुता या निरीक्षण नियम लागू होते हैं, वह यह सुनिश्चित करने के लिए डीआईएन और आईएसओ मानकों का संदर्भ देता है कि उपकरण वैश्विक अच्छे अभ्यास के साथ संरेखित हो। ये मानक केवल कागजी कार्रवाई नहीं हैं: वे विश्वास प्रदान करते हैं कि डिजाइन, सामग्री और विनिर्माण एक सुरक्षित और विश्वसनीय उत्पाद प्राप्त करेंगे।

बेशक, यांत्रिक मुद्दों को हल करने का मतलब रखरखाव के दौरान सुरक्षा प्रोटोकॉल का पालन करना भी है। एक्चुएटर और सील को बदलने से पहले, ली लाइन को डिप्रेसुराइज़ करता है और अवशिष्ट भाप को वेंट करता है। उसके बाद ही वह पुराने एक्चुएटर और सीट को हटाता है। सभी कर्मचारी गर्मी प्रतिरोधी सुरक्षात्मक कपड़े पहनते हैं, और वाल्व के आसपास के क्षेत्र को घेर लिया जाता है। लॉक-आउट-टैग-आउट जैसे सुरक्षा उपकरण लगाए जाते हैं ताकि रखरखाव के दौरान कोई भी गलती से स्टीम लाइन को न खोल सके। उच्च दबाव, उच्च तापमान सेवा में लोड के तहत या लाइव भाप के साथ काम करना खतरनाक है; संयंत्र के सुरक्षा नियम ऐसी प्रथाओं को प्रतिबंधित करते हैं।

परिणाम और प्रतिबिंब

ली द्वारा इन सुधारों को पूरा करने के बाद, वाल्व सुचारू, भरोसेमंद सेवा में वापस आ जाता है। जब भाप को फिर से रिएक्टर में पहुंचाया जाता है, तो एक्चुएटर चुपचाप और आत्मविश्वास से काम करता है; वाल्व बिना किसी श्रव्य फुफकार के मजबूती से बंद हो जाता है, और गेज सुई स्थिर रहती है। अपने नियमित निरीक्षण दौर में, ली इन सूक्ष्म संकेतों को नोटिस करता है: लीक की अनुपस्थिति, एक्चुएटर मोटर का समान स्वर, नियंत्रण संकेतों के लिए सटीक प्रतिक्रिया। प्रत्येक एक आश्वस्त करने वाला संकेत है कि पहले के लक्षणों का समाधान हो गया है।

यह प्रकरण प्रक्रिया इंजीनियरों के लिए एक महत्वपूर्ण बिंदु को रेखांकित करता है: आपको सतह से परे देखना चाहिए। एक सुस्त एक्ट्यूएटर और बेहोश रिसाव तापमान, दबाव, सामग्री और यांत्रिक डिजाइन के बीच गहरी बातचीत का संकेत देता है। उन कारण-प्रभाव श्रृंखलाओं को समझने से इंजीनियरों को ठोस समाधान प्रस्तावित करने की अनुमति मिलती है: बेहतर सामग्री, उचित एक्ट्यूएटर आकार, बेहतर सीलिंग और नियंत्रण रणनीतियाँ, और मानकों का पालन। केवल तकनीकी ज्ञान को अवलोकन के साथ जोड़कर ही कोई विश्वसनीय और टिकाऊ वाल्व स्वचालन प्रणाली बना सकता है। अनुभवी वाल्व इंजीनियरों के लिए, क्षेत्र में हर चुनौती विशेषज्ञता की परीक्षा और भविष्य के डिजाइनों को परिष्कृत करने का अवसर दोनों है।