आनुपातिक नियंत्रण वाल्व बनाम पारंपरिक वाल्व

कई कमीशनिंग रूम में, बहस उसी तरह शुरू होती है: एक पंक्ति जो "स्थिर होनी चाहिए" नहीं है। ऑपरेटर सेटपॉइंट के चारों ओर दबाव ट्रेस को डगमगाते हुए देखता है, और एक्चुएटर ऐसा लगता है जैसे यह लगातार सही हो रहा है। इस बीच, पाइपिंग रैक पर, वाल्व बॉडी छोटे उद्घाटन पर थोड़ा "जीवित" महसूस करती है - एक अस्थिर कंपन जो केवल तभी दिखाई देता है जब प्रवाह कम होता है और ΔP अधिक होता है। साइट पर इंजीनियर शुरुआती लक्षणों को तेजी से देखते हैं: अंतर दबाव में उतार-चढ़ाव, छोटे-प्रवाह बकबक, बढ़ते एक्ट्यूएटर टॉर्क, और, कुछ महीनों के बाद, स्टेम पैकिंग या सीट पर हल्के रोने के रूप में सील उम्र बढ़ने का पहला संकेत।

यह वह जगह है जहां एक आनुपातिक नियंत्रण वाल्व अपनी प्रतिष्ठा अर्जित करता है। इसलिए नहीं कि यह अधिक "उन्नत" है, बल्कि इसलिए कि यह लूप को बीच का रास्ता देता है। पूरी तरह से खुले और पूरी तरह से बंद के बीच पटकने के बजाय, आप छोटे, दोहराने योग्य वेतन वृद्धि में प्रवाह को मीटर कर सकते हैं - और यह सिस्टम के पूरे यांत्रिक तनाव प्रोफ़ाइल को बदल देता है।

परिचय

जब खरीदार पूछते हैं, "क्या आनुपातिक नियंत्रण वाल्व पारंपरिक वाल्वों से बेहतर है?", व्यावहारिक उत्तर है: यह इस बात पर निर्भर करता है कि प्रक्रिया क्या दंडित करती है।

यदि आपकी प्रक्रिया चर जल्दी से प्रतिक्रिया करता है - दबाव, बल, प्रवाह, या सिलेंडर की स्थिति-ऑन/ऑफ नियंत्रण एक दोहराए जाने वाले चक्र (ओपन हार्ड → ओवरशूट → हार्ड → अंडरशूट को बंद करें)। यहां तक कि बुनियादी नियंत्रण सिद्धांत नोट्स ऑन-ऑफ कंट्रोल तेजी से प्रतिक्रिया देने वाली प्रणालियों में अस्थिर हो सकता है क्योंकि यह सुधार को स्केल करने के बजाय टॉगल करता है।

यदि आपकी प्रक्रिया धीमी और क्षमाशील है - सरल अलगाव, बैच स्थानांतरण, आपातकालीन शटऑफ - पारंपरिक वाल्व सही इंजीनियरिंग विकल्प बने हुए हैं। वे बनाए रखने में आसान होते हैं, समस्या निवारण में आसान होते हैं, और अक्सर एक पौधे में मानकीकृत करने के लिए सस्ते होते हैं।

आनुपातिक वाल्व नियंत्रकों का तंत्र

आनुपातिक वाल्व नियंत्रकों का कार्य सिद्धांत

एक आनुपातिक वाल्व को डिज़ाइन किया गया है ताकि छोटे विद्युत परिवर्तन छोटे, अनुमानित प्रवाह-क्षेत्र परिवर्तनों में तब्दील हो जाएं। कई आनुपातिक वायवीय / हाइड्रोलिक डिजाइनों में, स्पूल और पैमाइश किनारों को पायदान या प्रोफाइलिंग के साथ इंजीनियर किया जाता है, इसलिए एक "मिनट शिफ्ट" एक कदम परिवर्तन के बजाय एक नियंत्रित थ्रॉटल प्रवाह पैदा करता है।

यही वह जगह है जहां आनुपातिक वाल्व नियंत्रक मायने रखता है। यह सिर्फ एक "खुला" या "बंद" संकेत नहीं भेजता है - यह एक सेटपॉइंट के आधार पर नियंत्रित तरीके से कॉइल करंट (या मोटर स्थिति) चलाता है, और बंद-लूप आर्किटेक्चर में यह त्रुटि को आसानी से कम करने के लिए फीडबैक का भी उपयोग करता है। एक नियंत्रक डेटाशीट वास्तविकता खरीदारों की परवाह करता है: कमांड और फीडबैक को 0-10 वी या 4-20 एमए के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, जबकि नियंत्रक वाल्व को आनुपातिक वर्तमान ड्राइव प्रदान करता है।

अच्छी तरह से एकीकृत नियंत्रण प्रणालियों में, नियंत्रक रणनीति और वाल्व डिज़ाइन को जोड़ा जाता है। कुछ आनुपातिक प्रवाह नियंत्रण वाल्व उत्पाद भी सेंसर को एकीकृत करते हैं और सीधे वाल्व में इलेक्ट्रॉनिक्स को नियंत्रित करते हैं, इसलिए प्रवाह विनियमन दबाव स्विंग या डाउनस्ट्रीम प्रतिरोध परिवर्तनों की आपूर्ति के प्रति कम संवेदनशील होता है - जिससे क्षेत्र में "स्थिर प्रवाह" अधिक यथार्थवादी हो जाता है।

चालू/बंद नियंत्रण प्रणालियों के साथ तुलना

चालू/बंद नियंत्रण सरल है: यह या तो प्रवाह को पार कर रहा है या इसे अवरुद्ध कर रहा है। वह सादगी सुरक्षा और अलगाव के लिए मूल्यवान है। लेकिन जब प्रक्रिया को ठीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, तो चालू/बंद सीमा चक्र बनाता है: सिस्टम सेटपॉइंट पर उछलता रहता है क्योंकि एकमात्र उपलब्ध सुधार एक चरम सुधार है।

इसके विपरीत, आनुपातिक नियंत्रण सुधार के आयाम को कम करता है। हार्डवेयर कम दबाव स्पाइक्स, कम कंपन और कम बार-बार शॉक लोडिंग का अनुभव करता है। और वह यांत्रिक अंतर समय के साथ विश्वसनीयता और रखरखाव अंतर बन जाता है।

आनुपातिक नियंत्रण वाल्व का उपयोग करने के लाभ

एकीकृत नियंत्रण प्रणालियों में लाभ

साइट पर काम करने वाले इंजीनियरों के लिए, आनुपातिक नियंत्रण की "जीत" शांत रुझानों और कम यांत्रिक आश्चर्य के रूप में दिखाई देती है।

प्रभाव श्रृंखला → परिणाम → एक विशिष्ट कारण इस तरह दिखता है:

तेज गतिशीलता के तहत चालू / बंद साइकिल चलाना → बार-बार दबाव स्पाइक्स और सूक्ष्म कंपन → त्वरित सीट / स्पूल पहनने → धीमी प्रतिक्रिया और उच्च स्क्रैप दर और डाउनटाइम → अधिक शिकार होता है।

सर्वो-वायवीय प्रणालियों में, आनुपातिक दिशात्मक वाल्व स्पष्ट रूप से अपरिहार्य अंतिम नियंत्रण तत्वों के रूप में तैनात होते हैं क्योंकि वे असतत टॉगलिंग के बजाय नियंत्रित, निरंतर समायोजन की अनुमति देते हैं।

आप "वाल्व + पोजिशनर" आर्किटेक्चर के माध्यम से आनुपातिक व्यवहार तक भी पहुंच सकते हैं। एक इलेक्ट्रो-वायवीय कनवर्टर बुलेटिन वर्णन करता है कि कैसे एक मिलीएम्प डीसी इनपुट को नोजल / फ्लैपर व्यवस्था के माध्यम से आनुपातिक वायवीय आउटपुट में परिवर्तित किया जा सकता है - अनिवार्य रूप से एक इलेक्ट्रॉनिक कमांड को आनुपातिक वायवीय क्रिया में अनुवाद करना जो वाल्व को स्थिति देता है।

यह दृष्टिकोण अनुशंसित साइट पर उत्पाद स्टैक के लिए अच्छी तरह से मैप करता है। उदाहरण के लिए, YNTO YT1000 इलेक्ट्रो-वायवीय पोजिशनर को एनालॉग DC 4-20 mA नियंत्रक आउटपुट का उपयोग करके वायवीय रोटरी एक्ट्यूएटर्स के संचालन के लिए निर्दिष्ट किया गया है।

विभिन्न उद्योगों में अनुप्रयोग

आनुपातिक वाल्व पैकेज कहीं भी दोहराव मामलों में आम हैं: परीक्षण बेंच, पैकेजिंग स्वचालन, नियंत्रित गैस खुराक, सर्वो-वायवीय और गति / बल नियंत्रण कार्य।

एक उच्च गति आनुपातिक दिशात्मक वाल्व डेटाशीट पीएलसी या गति नियंत्रकों के लिए सीधे इंटरफेसिंग पर जोर देती है और रैखिक आनुपातिक नियंत्रण प्रदर्शन के लिए इस वाल्व वर्ग को स्थिति देती है।

पारंपरिक वाल्व: फायदे और नुकसान

पारंपरिक वाल्वों का उपयोग कब करें

पारंपरिक वाल्व अभी भी इन वास्तविक दुनिया की स्थितियों में जीतते हैं:

यदि आपकी प्राथमिक आवश्यकता अलगाव, स्पष्ट विफल स्थिति और कम जटिलता है, तो चालू/बंद वाल्व अक्सर सबसे उपयुक्त होते हैं। असतत वायवीय सर्किट और पायलट फ़ंक्शन भी क्लासिक सोलनॉइड क्षेत्र बने हुए हैं।

एक व्यावहारिक वाल्व सूची बनाने वाले खरीदारों के लिए, एक सामान्य लेआउट है: असतत तर्क और पायलटों के लिए चालू / बंद सोलनॉइड, और नियंत्रण वाल्व (वायवीय या इलेक्ट्रिक) जब आपको वास्तव में स्थिर थ्रॉटलिंग की आवश्यकता होती है।

अनुशंसित साइट पर, ये "बिल्डिंग ब्लॉक्स" स्पष्ट रूप से व्यवस्थित हैं: उनकी सोलनॉइड श्रेणी असतत कार्यों के लिए सीधा रास्ता है।
उनका नियंत्रण वाल्व कैटलॉग विनियमित-प्रवाह पक्ष प्रदान करता है।

पारंपरिक वाल्व सिस्टम की कमियां

पारंपरिक वाल्व एक समस्या बन जाते हैं जब उन्हें आनुपातिक उपकरणों की तरह व्यवहार करने के लिए कहा जाता है। लूप शिकार करता है, प्रक्रिया दोलन करती है, और यांत्रिक प्रणाली को दंडित किया जाता है।

प्रभाव श्रृंखला → परिणाम → दूसरा कारण अक्सर इस तरह दिखता है:

दबाव में उतार-चढ़ाव + कम उद्घाटन पर थ्रॉटलिंग → सूक्ष्म कंपन → दीर्घकालिक पहनने → देरी से प्रतिक्रिया और अधिक ऑपरेटर हस्तक्षेप → बढ़ा हुआ डेडबैंड/स्टिक्शन ट्रिम करता है।

यही कारण है कि "टाइट शटऑफ" और सत्यापित रिसाव व्यवहार मायने रखता है - विशेष रूप से नियंत्रण वाल्वों में जहां सीट रिसाव स्थिरता और ऊर्जा उपयोग को प्रभावित करता है।

मामले का अध्ययन

आनुपातिक नियंत्रण वाल्वों का सफल कार्यान्वयन

क्षेत्र में एक सामान्य सफलता पैटर्न सर्वो-वायवीय स्थिति है: एक ऑन/ऑफ आर्किटेक्चर दोलन के बिना स्थिर मध्यवर्ती राज्यों को पकड़ नहीं सकता है, जबकि आनुपातिक दिशात्मक वाल्व कर सकते हैं। 

एक अन्य सफलता पैटर्न "एक समर्पित आनुपातिक वाल्व के बिना आनुपातिक" है, जिसमें एक नियंत्रण वाल्व प्लस इलेक्ट्रो-वायवीय पोजिशनर का उपयोग किया जाता है जो 4-20 एमए द्वारा खिलाया जाता है। अनुशंसित साइट के उत्पाद पृष्ठ दोनों टुकड़ों का वर्णन करते हैं: एक पोजिशनर जो वायवीय एक्ट्यूएटर्स को संचालित करने के लिए 4-20 एमए इनपुट का उपयोग करता है, और सटीक प्रवाह/दबाव नियंत्रण के लिए डिज़ाइन किए गए आस्तीन-निर्देशित नियंत्रण वाल्व।

पारंपरिक वाल्व उपयोग से सीखे गए सबक

कई समस्या निवारण लॉग में, सबक "पारंपरिक वाल्व खराब हैं" नहीं है। यह "पारंपरिक वाल्व अक्सर उनके आराम क्षेत्र के बाहर उपयोग किए जाते हैं।

यदि प्रक्रिया को आनुपातिक व्यवहार की आवश्यकता होती है और संयंत्र एक चालू/बंद समाधान को मजबूर करता है, तो नियंत्रण लूप अभी भी अपना काम करने का प्रयास करेगा - अधिक बार साइकिल चलाकर। पौधा घिसाव, अस्थिरता और अंततः रिसाव के माध्यम से भुगतान करता है।

यही कारण है कि सफल टीमें दो चीजें जल्दी करती हैं: वे स्वीकृति मानदंड (रिसाव वर्ग, प्रतिक्रिया बैंड, स्वीकार्य दोलन) को परिभाषित करते हैं, और वे मान्यताओं के बजाय मान्यता प्राप्त मानकों के माध्यम से अनुपालन को सत्यापित करते हैं।

निष्कर्ष

सर्वोत्तम प्रथाओं के लिए सिफारिशें

आनुपातिक नियंत्रण वाल्व और पारंपरिक वाल्वों के बीच निर्णय लेते समय, सबसे साफ खरीद दृष्टिकोण लूप आवश्यकता से शुरू करना है, फिर हार्डवेयर और सत्यापन का मिलान करना है।

सुरक्षा और अनुपालन के दृष्टिकोण से, वाल्व प्रकार की परवाह किए बिना दबाव सीमा अखंडता और परीक्षण अनुशासन मायने रखता है। ASME B16.34 को दबाव-तापमान रेटिंग, सामग्री, NDE आवश्यकताओं, परीक्षण और सामान्य वाल्व निर्माणों के लिए अंकन को कवर करने के रूप में वर्णित करता है। एपीआई 598 में निरीक्षण और दबाव परीक्षण आवश्यकताएं शामिल हैं और कुछ सील कॉन्फ़िगरेशन के लिए परीक्षण के दौरान रिसाव स्वीकृति अपेक्षाओं को परिभाषित करता है। आईएसओ 5208 दबाव सीमा अखंडता और बंद जकड़न स्थापित करने के लिए परीक्षाओं और परीक्षणों को निर्दिष्ट करता है। डीआईएन/एन वातावरण में उत्पादन दबाव परीक्षण के लिए, एन 12266-1 औद्योगिक धातु वाल्वों के लिए परीक्षण प्रक्रियाएं और स्वीकृति मानदंड प्रदान करता है।

नियंत्रण-वाल्व शटऑफ अपेक्षाओं के लिए, एएनएसआई/एफसीआई 70-2 सीट रिसाव वर्ग एक व्यावहारिक खरीद भाषा है; एक उद्योग सारांश नोट करता है कि यह छह रिसाव वर्गीकरण और परीक्षण प्रक्रियाओं/अधिकतम स्वीकार्य रिसाव को परिभाषित करता है।

सामग्री का चयन विफलता मोड से जुड़ा होना चाहिए, आदत से नहीं। 316/316L स्टेनलेस का व्यापक रूप से संक्षारण प्रतिरोध के लिए उपयोग किया जाता है (मोलिब्डेनम क्लोराइड वातावरण में गड्ढे/दरार प्रतिरोध में सुधार के साथ)। डुप्लेक्स ग्रेड क्लोराइड तनाव जंग क्रैकिंग के लिए उच्च प्रतिरोध प्रदान करते हैं और आम ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स की ताकत से लगभग दोगुना होता है, जो तब मायने रखता है जब जंग और यांत्रिक मार्जिन दोनों खेल में होते हैं। सीलिंग के लिए, ईपीडीएम/एफकेएम प्रदर्शन तापमान और एकाग्रता पर दृढ़ता से निर्भर करता है, और अनुकूलता को इंजीनियरिंग जांच के रूप में माना जाना चाहिए, अनुमान के रूप में नहीं। पीटीएफई-आधारित मुहरों को आमतौर पर उच्च रासायनिक प्रतिरोध के लिए तैनात किया जाता है, यही वजह है कि पीटीएफई गंभीर या आक्रामक सेवा सीलिंग चयन में बार-बार दिखाई देता है।

अंत में, यदि आप अनुशंसित साइट पर एक व्यावहारिक खरीद पथ चाहते हैं, तो ये आंतरिक उत्पाद पृष्ठ सबसे आम "खरीदार इरादे" मार्गों से मेल खाते हैं:

आप कर्तव्यों को विनियमित करने के लिए समग्र नियंत्रण वाल्व परिवार से शुरुआत कर सकते हैं।
जब आपको इलेक्ट्रिक मॉड्यूलेशन की आवश्यकता होती है, तो इलेक्ट्रिक कंट्रोल वाल्व लाइन और इलेक्ट्रिक सिंगल सीट कंट्रोल वाल्व लगभग 4-20 एमए-आधारित विनियमन के आसपास होते हैं।
वायवीय विनियमन के लिए (विशेष रूप से जहां स्थिरता और कम कंपन मायने रखता है), वायवीय आस्तीन नियंत्रण वाल्व पृष्ठ कल्पना दिशा और संकेत विकल्प देता है।
वायवीय एक्चुएटर्स के लिए इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण आउटपुट को पाटने के लिए, YT1000 इलेक्ट्रो-वायवीय पोजिशनर सीधा लिंक है।
एक्चुएशन प्लेटफ़ॉर्म मानकीकरण के लिए, इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर श्रेणी एक्ट्यूएटर परिवार दृश्य प्रदान करती है।
और असतत पायलट/तर्क क्रियाओं के लिए, सोलनॉइड वाल्व श्रेणी एक मुख्य बिल्डिंग ब्लॉक बनी हुई है।