制御バルブのハンチングは、必要な動作点付近で繰り返し動作することですが、必ずしもバルブが根本原因であるとは限りません。 PID 設定を変更する前に、コントローラーのコマンド、実際のバルブ移動量、およびプロセス変数のトレンドを分離してください。不規則な移動を伴う安定したコマンドは、スティクション、デッドバンド、空気供給制限、リンケージまたはポジショナの問題を示しています。正確な移動量を伴うサイクリング コマンドは、ループ調整、センサー遅延、プロセスの相互作用、または過剰な取り付けバルブ ゲインを示す可能性があります。機械的故障を修復し、最終要素が正しく応答した後にのみループを調整し、サイジングまたはトリム アーキテクチャが根本的に間違っている場合はバルブを再選択します。
フィールド診断シナリオ
プロセス変数は設定値を超えたり下回ったりします。コントローラーの出力は変化し続けます。アクチュエータは数秒ごとに方向を反転します。 PID を再調整したり、バルブを交換したりする前に、チームはループのどの部分が実際にサイクルを作成しているかを判断する必要があります。
診断スナップショット: バルブを開く前にパターンを読み取る
コマンドは安定しています
実際の移動のジャンプまたはサイクル。
バルブの摩擦、スティクション、リンケージの遊び、アクチュエーターの圧力、ポジショナーの校正、フィードバックの精度から始めます。
コマンドサイクル
実際の移動は正確に追従します。
コントローラーの調整、センサーの遅延、プロセスのデッドタイム、相互作用するループ、取り付けられている過剰なバルブ ゲインを確認します。
コマンドの変更
旅行は反応が遅く、すぐに動きます。
スティクション、デッドバンド、パッキンの摩擦、低い空気圧、過小なチューブ、制限された排気、または弱いポジショナーの応答の疑いがあります。
旅行は安定しているようです
プロセス変数はまだ振動しています。
プロセス、センサーの位置、送信機の減衰、上流の外乱、熱交換器の失速、または制御ループの相互作用を調査します。
まず、コマンド、アクチュエータの移動、プロセスの応答が連動して動いているかどうかを証明します。
コントロールバルブのハンティングが実際に意味するもの
制御弁のハンチングは、安定した位置ではなく、動作点の周りで繰り返される動きです。周期はゆっくりと規則的な場合もあれば、速くて騒がしい場合もあれば、不規則で動きがない期間の後に突然ジャンプする場合もあります。
この用語は多くの場合、曖昧に使用されます。バルブが動いていても、バルブが振動を引き起こしたことは証明されません。このサイクルは、プロセス コントローラー、測定システム、バルブ アクチュエーター アセンブリ、またはプロセス自体で開始されます。
反転動作を頻繁に行うと、パッキン、ガイド、リンケージ、アクチュエータ シール、ポジショナ リレー、トリムの摩耗が加速する可能性があります。また、製品の品質の低下、圧力や温度の不安定、過度の用途の使用、シートの早期損傷を引き起こす可能性があります。
一緒にトレンドを示す 3 つのシグナル
- コントローラ出力または位置指令
- 実際のバルブトラベルまたは位置フィードバック
- プロセス変数と設定値
3 つすべてが欠けていると、チームは制御ループの問題と機械的なバルブの故障を混同する可能性があります。
6 段階の診断ラダー
証拠から介入まで取り組みます。次の調整が行われる前に、各ステップで制御ループの 1 つの層を削除する必要があります。
ステップ01
サイクルが本物であることを確認する
トレンドの分解能、送信機のダンピング、サンプルレート、信号のスケーリング、アラームのフィルタリングを確認します。トレンドが粗かったり遅れたりすると、安定したバルブが不安定に見えたり、急速な動きが見えなくなったりすることがあります。
ステップ02
コマンドと実際の移動量を比較
指令が変化しても誤差が大きくなるまでトラベルが動かない場合は、不感帯、スティクション、パッキン摩擦、リンケージのバックラッシ、アクチュエータの出力不足などを調査してください。実際の移動量がコマンドに厳密に従っている場合、バルブはサイクリング コントローラーに正しく応答している可能性があります。
ステップ03
小規模な双方向ステップ テストを適用する
操作手順が許容する場合は、開閉方向のコマンドを少し変更してください。動作が開始されるコマンド、移動遅延、オーバーシュート、整定時間、および開閉応答間の差異を記録します。
ステップ04
エア、アクチュエーター、機械の動きをチェックする
バルブが停止しているときだけでなく、バルブが動いているときにも空気供給圧力を測定します。フィルターレギュレーター、チューブ、フィッティング、ポジショナー出力、アクチュエーターシール、ステムアライメント、カップリング、トラベルストップ、パッキン調整、機械ガイドを検査します。
ステップ05
バルブのサイズと取り付けられたゲインを確認する
オーバーサイズのバルブは、シートの近くで通常の流れを通過させる可能性があり、小さな移動量の変化によって大きな流量変化が生じます。必要な Cv または Kv、予測される移動量、および最小、通常、最大の条件での設置特性を確認します。
ステップ06
最後にプロセス ループを調整する
コントローラの調整は、バルブ アセンブリがスムーズかつ繰り返し応答した後にのみ行ってください。調整では、機械的なバックラッシュ、スティクション、空気制限、不適切なトリム容量、または間違った場所に取り付けられたプロセス センサーを取り除くことはできません。
トレンドの特徴: さまざまなサイクルが通常何を示唆しているか
パターンA
スティック・スリップ動作
傾向: コマンドは徐々に変化し、移動は静止したままになり、要求された位置を超えてジャンプします。
可能性のある層: パッキンの摩擦、ステムの堆積物、ガイドの摩耗、シートの荷重、リンクの応力、またはアクチュエータの力の制限。
最初のアクション: 開閉ステップ応答を比較します。摩擦と機械的なアライメントを検査します。
パターンB
ポジショナまたはエア供給サイクル
傾向: トラベルはコマンドの周囲で急速に振動し、場合によってはアクチュエータ圧力の変化に伴います。
可能性のある層: ポジショナーの調整、ブースターのバイパス、リレーの不安定、供給の制限、水または油の汚染、アクチュエーターの漏れ。
最初のアクション: トレンドの供給とアクチュエーター圧力。エアセットを検査し、ポジショナーの構成を確認します。
パターンC
高い取り付けバルブゲイン
傾向: 小さな移動量の変化は、特に低開度付近で、大きなプロセス変数の動きを引き起こします。
可能性のある層: 過大なバルブ、不適切な特性、過度の圧力降下の割り当て、または通常のトラベル量が低い。
最初のアクション: サイズ、旅行、そして 設置流量特性.
パターンD
プロセスまたはコントローラーの発振
傾向: コマンドが最初にサイクルされ、実際の移動量が正確に追従します。
可能性のある層: 積極的なチューニング、プロセスのデッドタイム、ループの相互作用、送信機の遅延、熱交換器の停止、または負荷の変化。
最初のアクション: バルブの応答を確認した後、プロセスダイナミクスと調整を確認します。
機械的および空気圧的な原因
ステムまたはシャフトのスティクション
スティクションは、アクチュエータの力が離脱要件を超えるまで静止摩擦によって動きが妨げられるときに発生します。その後、バルブが突然動き、オーバーシュートし、方向が逆になることがあります。
考えられる原因としては、過剰なパッキンの圧縮、パッキンの損傷、腐食、スケール、結晶化、ステムの曲がり、ガイドの摩耗、熱歪み、アクチュエータの位置ずれによる側面荷重などが挙げられます。
デッドバンドとバックラッシュ
デッドバンドとは、出力が期待どおりに応答しない入力範囲です。カップリング、リンケージ、シャフト、またはロータリードライブトレインの機械的なバックラッシュは、特に方向が反転する場合にロストモーションの原因となる可能性があります。
装置の空気が不十分または不安定である
静的なゲージの測定値は、移動中に適切な空気が供給されていることを証明するものではありません。圧力は、過小なチューブ、フィルターの詰まり、制限的なレギュレーター、ソレノイドバルブの容量、長いチューブの配線、または供給需要の共有により低下する可能性があります。
ポジショナーとブースターの構成
ポジショナはコマンドとアクチュエータの位置の関係を改善しますが、誤ったチューニングや不適切に調整されたボリュームブースターバイパスにより、急速なサイクルが発生する可能性があります。より優れたポジショナーでは、大きすぎるバルブ、損傷したリンケージ、または不適切なトリムを修正することはできません。
バルブの機械的には正常でも制御が難しい場合
オーバーサイズバルブ
通常の流れはシート付近で発生し、使用可能な移動量がほとんどなくなり、プロセスゲインが高くなります。
レビュー: 必要な Cv/Kv、通常のトラベル、トリムの縮小、またはボディの小型化。
間違った流量特性
システムの圧力損失が変化すると、設置された応答が積極的すぎるか、平坦すぎるようになります。
レビュー: 線形対等パーセンテージおよび実際に設置された特性。
深刻なサービスの不安定性
キャビテーション、フラッシング、チョークフロー、高速度、騒音などにより、振動や動作が不安定になることがあります。
レビュー: 圧力降下、トリム構造、出口の状態と材質。
使用する コントロールバルブのサイズを決める方法 容量と旅行のレビューについては、 コントロールバルブセレクションガイド ボディスタイル、トリム、またはアクチュエーターのアーキテクチャを再検討する必要がある場合。
修復、調整、または再選択しますか?
修理
バルブのコンセプトが正しい場合に使用してください
- エアフィルターの汚れまたはチューブの制限
- ポジショナ校正シフト
- ルーズカップリングまたは移動されたトラベルストップ
- 交換可能なパッキン、シール、またはガイドの摩耗
- アクチュエータの軽微な漏れ
必要な証拠: 補正後のスムーズな双方向応答。
チューン
機械的応答が証明された後に使用する
- バルブはコマンドに正確に従う
- ポジショナーの応答が安定している
- プロセスサイクルはコントローラーのダイナミクスに由来する
- センサーと送信機の動作が検証されています
- 相互作用するループを理解する
必要な証拠: バルブを過度に動かすことなく、プロセスサイクルを短縮します。
再選択
アーキテクチャが間違っている場合に使用する
- 座席付近は通常動作のまま
- 最大流量に到達できない
- 間違った固有またはインストールされた特性
- 再発するキャビテーション、侵食、または詰まり
- アクチュエータが力、速度、またはデューティに応じられない
必要な証拠: 実際のプロセスケースを使用した新しいサイジングとパッケージのレビュー。
サポートをリクエストする前に記録するフィールド データ
プロセス
設定値、プロセス変数、流量、P1、P2、温度、媒体、外乱タイミング。
制御
コントローラーの出力、モード、PID 設定、送信機の範囲、ダンピング、およびサンプル間隔。
バルブ
ボディタイプ、サイズ、トリム、定格 Cv/Kv、特性、実際の移動量、および漏れの要件。
アクチュエーター
タイプ、故障動作、供給圧力、ポジショナ モデル、アクチュエータ圧力、移動時間。
「バルブが不安定です」などの説明よりも、同期した傾向の方が役に立ちます。可能な限り、コマンド、実際の位置、プロセス変数、および設定値を複数の完全なサイクルにわたってエクスポートします。
バルブを交換する前にトレンドを送信する
プロセス条件、バルブ データシート、アクチュエータとポジショナの詳細、計器空気圧、コマンド信号、実際の移動量、およびプロセス変数の傾向を提供します。 Vcore Valve は、修理の問題を調整の問題や不適切なバルブの選択から分離するのに役立ちます。
関連する技術リソース
技術参考資料
よくある質問
コントロールバルブがハンチングする原因は何ですか?
考えられる原因としては、積極的なコントローラーのチューニング、プロセスのデッドタイム、バルブのスティクション、デッドバンド、リンケージのバックラッシュ、不安定な機器の空気、不適切なポジショナーの設定、過大なサイズ、過剰な取り付けゲイン、プロセス ループの相互作用などが挙げられます。
バルブまたはコントローラーが発振の原因となっているかどうかを確認するにはどうすればよいですか?
トレンド コントローラーの出力、実際のバルブ移動量、およびプロセス変数を組み合わせたもの。不規則な移動を伴う安定したコマンドは、バルブまたはアクチュエータの方向を指します。正確なバルブ移動量を伴うサイクリング コマンドは、コントローラーまたはプロセス ダイナミクスをより強く指向します。
PID チューニングでバルブのスティクションを修正できますか?
いいえ、調整によってサイクルの外観が変わる可能性はありますが、パッキンの摩擦、機械的結合、バックラッシュ、アクチュエーターの力の低下、または空気供給の制限は除去されません。ループを調整する前に機械的応答を修正してください。
調節弁が大きすぎるとなぜハンチングが起こるのでしょうか？
特大のバルブはシートの近くで動作する場合があり、その場合、移動量のわずかな変化によって流量に大きな変化が生じます。この高いゲインの設置により、安定した制御が困難になり、通常の負荷で使用可能な移動量が不十分になる可能性があります。
ハンチングコントロールバルブはいつ交換する必要がありますか?
バルブが根本的に大きすぎる、またはサイズが小さい場合、間違った流量特性を使用している場合、使用中に繰り返し重大な損傷を受けた場合、または修理後に必要なアクチュエータおよび制御義務を満たせない場合には、交換または再選択が適切です。
