วาล์วควบคุมเทียบกับตัวปรับแรงดัน: ข้อแตกต่างและคำแนะนำในการเลือก

เครื่องปรับแรงดันและวาล์วควบคุมสามารถจ่ายน้ำมันเค้นและเปลี่ยนแรงดันได้ จากภายนอกพวกเขาอาจดูเหมือนทำงานเดียวกันด้วยซ้ำ สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามทั่วไปเกี่ยวกับการจัดซื้อจัดจ้าง:

โครงการควรใช้เครื่องปรับความดันหรือวาล์วควบคุมหรือไม่?

คำตอบที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับตัววาล์วไม่มากนัก แต่จะขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมการควบคุมมากกว่า ตัวควบคุมมักจะตรวจจับแรงกดทางกลไกหรือผ่านนักบิน และจะปรับตัวเองโดยไม่มีตัวควบคุมแยกต่างหาก วาล์วควบคุมได้รับคำสั่งจากระบบควบคุมภายนอกและสามารถตอบสนองต่อความดัน การไหล อุณหภูมิ ระดับ หรือตัวแปรที่วัดได้อื่นๆ

คู่มือนี้จะเปรียบเทียบ วาล์วควบคุมเทียบกับตัวควบคุมความดัน ตามหลักการปฏิบัติงาน ความแม่นยำ การตอบสนองโหลด ยูทิลิตี้ ระบบอัตโนมัติ การดำเนินการเมื่อเกิดข้อผิดพลาด การบำรุงรักษา และความเสี่ยงในการใช้งาน

ความแตกต่างในหนึ่งตาราง

เครื่องควบคุมแรงดันทำงานอย่างไร

เครื่องปรับแรงดันจะปรับสมดุลแรงในการเคลื่อนย้ายองค์ประกอบวาล์วภายใน ขึ้นอยู่กับการออกแบบ สปริงหรือแรงดันโหลดจะกระทำต่อแรงดันที่รับรู้โดยไดอะแฟรม ลูกสูบ หรือเครื่องสูบลม

ตัวควบคุมจะเปิดหรือปิดโดยอัตโนมัติตามความต้องการและแรงดันที่เปลี่ยนแปลง โดยปกติแล้วจะไม่รอให้ตัวควบคุมแยกต่างหากคำนวณสัญญาณเอาท์พุต

เครื่องปรับความดันลด

เครื่องปรับลดแรงดันจะควบคุมแรงดันดาวน์สตรีม เมื่อความต้องการดาวน์สตรีมเพิ่มขึ้นและแรงกดดันเริ่มลดลง ตัวควบคุมจะเปิดเพิ่มเติม เมื่อความต้องการดาวน์สตรีมลดลงและแรงกดดันเพิ่มขึ้น ตัวควบคุมจะเคลื่อนไปยังตำแหน่งปิด

การใช้งานทั่วไปได้แก่:

• การจำหน่ายก๊าซธรรมชาติ
• ระบบเครื่องมือแก๊ส
• ลดแรงดันไอน้ำ
• การควบคุมแรงดันน้ำและสาธารณูปโภค
• ระบบถังแก๊สและระบบวิเคราะห์
• อุปกรณ์ควบคุมแรงดันขาเข้า

เครื่องควบคุมแรงดันย้อนกลับ

เครื่องปรับแรงดันย้อนกลับจะควบคุมแรงดันต้นน้ำของเครื่องควบคุม โดยจะเปิดขึ้นเมื่อแรงดันต้นน้ำสูงกว่าสภาวะที่ตั้งไว้ และคันเร่งเพื่อรักษาแรงดันต้นน้ำที่ต้องการ

สิ่งนี้แตกต่างจากวาล์วระบายแรงดัน เครื่องปรับแรงดันย้อนกลับเป็นอุปกรณ์ควบคุมกระบวนการที่มีไว้สำหรับการควบคุมแรงดันแบบต่อเนื่องหรือแบบมอดูเลต วาล์วระบายหรือวาล์วนิรภัยเป็นอุปกรณ์ป้องกันที่ถูกเลือกเพื่อระบายแรงดันส่วนเกินภายใต้สภาวะแรงดันเกินที่กำหนด

สำหรับพื้นฐานการป้องกันแรงดันเกิน โปรดดูที่ คู่มือวาล์วระบายแรงดัน.

ตัวควบคุมที่ดำเนินการโดยตรง

ตัวควบคุมที่ดำเนินการโดยตรงจะเชื่อมต่อองค์ประกอบการตรวจจับเข้ากับกลไกวาล์วภายในโดยตรง มันค่อนข้างเรียบง่าย กะทัดรัด และประหยัด

ความเหมาะสมขึ้นอยู่กับความแปรผันของแรงดันที่ยอมรับได้ตลอดช่วงการไหลที่ต้องการ การเปลี่ยนแปลงอุปสงค์ครั้งใหญ่สามารถสร้างการตอบสนองตามสัดส่วนที่กว้างกว่าหรือลดลงเกินกว่าที่กระบวนการจะอนุญาต

เครื่องควบคุมที่ดำเนินการโดยนักบิน

ตัวควบคุมที่ควบคุมโดยนำร่องใช้ระบบนำร่องที่มีขนาดเล็กกว่าในการควบคุมวาล์วหลัก นักบินรับรู้ถึงแรงกดและใช้ของเหลวในกระบวนการหรือแรงดันในการโหลดเพื่อวางตำแหน่งวาล์วหลัก

การออกแบบที่ควบคุมโดยนำร่องอาจให้ความจุที่สูงกว่า แถบสัดส่วนที่แคบกว่า หรือการควบคุมแรงดันที่ดีกว่าความต้องการที่เปลี่ยนแปลงมากกว่าตัวควบคุมที่ดำเนินการโดยตรงขั้นพื้นฐาน โดยปกติแล้วยังคงถือว่าดำเนินการด้วยตนเองเมื่อแรงดันในกระบวนการจ่ายพลังงานในการดำเนินงาน และไม่จำเป็นต้องมีสาธารณูปโภคในโรงงานแยกต่างหาก

วาล์วควบคุมทำงานอย่างไร

โดยปกติแล้ววาล์วควบคุมจะเป็นส่วนหนึ่งของระบบป้อนกลับหรือคำสั่งที่สมบูรณ์

วงจรควบคุมแรงดันทั่วไปประกอบด้วย:

1. เครื่องส่งสัญญาณความดันจะวัดความดันในกระบวนการ
2. ตัวควบคุมจะเปรียบเทียบการวัดกับค่าที่ตั้งไว้ที่ต้องการ
3. ตัวควบคุมจะส่งคำสั่งไปยังตัวกำหนดตำแหน่งวาล์วหรือแอคทูเอเตอร์
4. แอคทูเอเตอร์จะเคลื่อนขอบวาล์ว
5. การไหลที่เปลี่ยนแปลงจะปรับเปลี่ยนความดันในกระบวนการ

ตัวแปรควบคุมไม่จำเป็นต้องมีแรงดัน สามารถเลือกแพ็คเกจวาล์วเดียวกันสำหรับการไหล อุณหภูมิ ระดับ องค์ประกอบ หรือข้อกำหนดของกระบวนการอื่นได้ เมื่อใช้เซ็นเซอร์และตรรกะการควบคุมที่ถูกต้อง

แพ็คเกจวาล์วควบคุมที่สมบูรณ์อาจรวมถึง:

• ตัววาล์วลูกโลก มุม โรตารี่ ผีเสื้อหรือปลั๊กประหลาด
• ตัวกระตุ้นแบบนิวแมติกไฟฟ้าหรือไฮดรอลิก
• ตัวกำหนดตำแหน่งแบบดิจิตอลหรือแบบไฟฟ้านิวแมติก
• ตัวควบคุมตัวกรองอากาศ
• โซลินอยด์วาล์ว
• ลิมิตสวิตช์หรือตัวส่งสัญญาณตำแหน่ง
• อุปกรณ์เพิ่มระดับเสียงหรืออุปกรณ์ควบคุมความเร็ว
• PLC, DCS หรืออินเทอร์เฟซคอนโทรลเลอร์แบบสแตนด์อโลน

สำหรับเส้นทางการตัดสินใจทั้งตัววาล์วและส่วนทริม ให้ใช้ คู่มือการเลือกวาล์วควบคุม.

เหตุใดแรงดันตัวควบคุมจึงไม่คงที่อย่างสมบูรณ์

ไม่ควรตีความค่าเซ็ตพอยต์ของตัวควบคุมว่าเป็นแรงดันทางออกคงที่อย่างสมบูรณ์แบบภายใต้ทุกสภาวะการไหลและทางเข้า

เสียกำลังใจ

Droop คือการเปลี่ยนแปลงของแรงดันที่ควบคุมตามการเปลี่ยนแปลงของการไหล ในตัวควบคุมการลดแรงดัน แรงดันปลายน้ำมักจะลดลงเมื่อความต้องการการไหลเพิ่มขึ้น

ดังนั้นการเลือกตัวควบคุมจึงควรใช้กราฟการไหลของผู้ผลิตที่แรงดันขาเข้า แรงดันทางออก ตัวกลาง และช่วงการไหลที่คาดหวัง พื้นที่ปฏิบัติงานที่เป็นประโยชน์มีความสำคัญมากกว่าค่าความดันชุดแค็ตตาล็อกหนึ่งค่า

ล็อคอัพ

การล็อคคือแรงดันที่เพิ่มขึ้นที่จำเป็นสำหรับตัวควบคุมเพื่อย้ายจากสภาวะการไหลไปสู่สภาวะปิดสนิท ความดันไม่ไหลจึงอาจสูงกว่าความดันที่สังเกตได้ในขณะที่ของไหลไหล

ผลกระทบของแรงดันอุปทาน

ผลกระทบของแรงดันจ่ายจะอธิบายว่าการเปลี่ยนแปลงของแรงดันขาเข้าส่งผลต่อแรงดันทางออกที่ควบคุมอย่างไร ทิศทางและขนาดขึ้นอยู่กับการออกแบบตัวควบคุม

องค์ประกอบวาล์วที่สมดุล ระบบนำร่อง หรือการจัดเตรียมแบบหลายขั้นตอนสามารถลดผลกระทบได้ แต่ผู้ซื้อควรยังคงยืนยันประสิทธิภาพที่เผยแพร่ของผู้ผลิต

คืบคลาน

การคืบคลานคือความกดดันด้านท้ายน้ำที่เพิ่มขึ้นทีละน้อยหลังจากที่ตัวควบคุมควรปิดลง โดยอาจบ่งบอกถึงการปนเปื้อน ความเสียหายของเบาะนั่ง การประกอบที่ไม่เหมาะสม หรือปัญหาการปิดผนึกอื่นๆ

เมื่อเครื่องควบคุมแรงดันมักเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า

เครื่องปรับแรงดันอาจเป็นทางเลือกที่เหมาะสมกว่าเมื่อตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้

หน้าที่เป็นของท้องถิ่นและอิงจากความกดดัน

อุปกรณ์จำเป็นต้องรักษาแรงดันต้นน้ำหรือปลายน้ำไว้ที่ตำแหน่งเดียวเท่านั้น กระบวนการนี้ไม่ต้องการอุณหภูมิ การไหล ระดับ หรือการควบคุมหลายตัวแปรที่มีการประสานงาน

ยูทิลิตี้ภายนอกไม่พร้อมใช้งานหรือไม่พึงประสงค์

ตัวควบคุมที่ดำเนินการเองสามารถทำงานได้ต่อไปโดยไม่ต้องใช้อากาศของอุปกรณ์ พลังงานไฟฟ้า เอาต์พุตของตัวควบคุม หรือโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสาร

ความเรียบง่ายมีความสำคัญมากกว่าระบบอัตโนมัติขั้นสูง

เครื่องปรับลมสามารถลดจำนวนอุปกรณ์ สายเคเบิล การเดินท่อ แผงควบคุม และฟังก์ชันซอฟต์แวร์ที่จำเป็นสำหรับสถานีควบคุมแรงดันแบบธรรมดา

ช่วงการไหลและความดันที่ต้องการเหมาะกับเส้นโค้งตัวควบคุม

ตัวควบคุมที่เลือกจะต้องรักษาแรงดันภายในแถบที่อนุญาตตลอดแรงดันขาเข้าและช่วงการไหลที่คาดไว้ ไม่ควรเลือกเฉพาะจุดใช้งานปกติเท่านั้น

การตอบสนองทางกลไกภายในที่รวดเร็วเป็นประโยชน์

เนื่องจากตัวควบคุมรับรู้แรงกดดันภายในเครื่อง จึงสามารถตอบสนองได้โดยไม่ต้องรอเครื่องส่งสัญญาณระยะไกล การคำนวณตัวควบคุม และเส้นทางคำสั่ง ประสิทธิภาพไดนามิกที่แท้จริงยังคงขึ้นอยู่กับขนาดของตัวควบคุม การจัดเรียงการตรวจจับ ปริมาตร และความเสถียรของระบบ

เมื่อวาล์วควบคุมมักเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า

Setpoint ต้องเปลี่ยนจากระยะไกล

วาล์วควบคุมสามารถรับค่าที่เปลี่ยนแปลงได้จาก DCS, PLC หรือระบบการควบคุมดูแล สิ่งนี้มีประโยชน์สำหรับกระบวนการเป็นชุด ระบบตามโหลด การเปลี่ยนแปลงสูตร และการเพิ่มประสิทธิภาพทั่วทั้งโรงงาน

ตัวแปรที่ถูกควบคุมไม่ใช่แค่ความดันเท่านั้น

วาล์วควบคุมสามารถควบคุม:

• ไหล
• อุณหภูมิ
• ระดับ
• ความดันแตกต่าง
• อัตราส่วนผสม
• สภาพไอน้ำ
• ตัวแปรกระบวนการที่มีการประสานงานหลายตัว

กระบวนการนี้ต้องใช้ตรรกะการควบคุมขั้นสูง

วาล์วควบคุมสามารถมีส่วนร่วมใน:

• การควบคุมน้ำตก
• การควบคุมอัตราส่วน
• การควบคุมแบบแยกช่วง
• แทนที่การควบคุม
• การควบคุมการป้อนกลับ
• การปิดระบบระยะไกลหรือตรรกะที่เชื่อมต่อกัน

จำเป็นต้องมีการวินิจฉัยและคำติชมตำแหน่ง

ตัวกำหนดตำแหน่งแบบดิจิทัลสามารถรายงานการเดินทาง การเบี่ยงเบนคำสั่ง สภาพการจ่ายอากาศ ตัวบ่งชี้แรงเสียดทาน และข้อมูลการวินิจฉัยอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์และระบบการสื่อสารที่เลือก

การดำเนินการที่ล้มเหลวจะต้องได้รับการออกแบบอย่างอิสระ

ชุดวาล์วควบคุมสามารถออกแบบให้เปิดไม่ได้ ปิดไม่สำเร็จ หรือพังผ่านการทำงานของสปริง พลังงานที่กักเก็บ ระบบล็อค หรือสถาปัตยกรรมการควบคุมเฉพาะโครงการ

วาล์วต้องจัดการสภาวะแรงดันตกอย่างรุนแรง

วาล์วควบคุมสามารถจัดเตรียมด้วยส่วนทริมที่ลดลง โครงที่มีเสียงรบกวนต่ำ ขอบป้องกันการเกิดโพรงอากาศ การลดแรงดันแบบหลายขั้นตอน ส่วนประกอบที่แข็งตัว หรือรูปแบบตัวถังแบบพิเศษ

เมื่อเกิดการเกิดโพรงอากาศ การกะพริบ หรือมีเสียงรบกวนตามหลักอากาศพลศาสตร์สูง ให้ตรวจสอบ ตัวเลือกการตัดวาล์วควบคุมสำหรับการเกิดโพรงอากาศและลดเสียงรบกวน.

เมทริกซ์การตัดสินใจตามความต้องการของโครงการ

ความแม่นยำในการควบคุม: หลีกเลี่ยงการอ้างสิทธิ์สากลข้อเดียว

ไม่ถูกต้องทางเทคนิคที่จะระบุว่าวาล์วควบคุมทุกตัวมีความแม่นยำมากกว่าตัวควบคุมทุกตัว

ตัวควบคุมที่ควบคุมโดยนำร่องสามารถให้การควบคุมแรงดันที่แน่นหนาและทำซ้ำได้ในหน้าที่ที่เลือกอย่างเหมาะสม วาล์วควบคุมที่มีขนาดไม่ดีซึ่งมีเดดแบนด์มากเกินไป การปรับจูนไม่ถูกต้อง หรือตัวส่งสัญญาณที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ทำงานได้แย่ลง

การเปรียบเทียบควรใช้เกณฑ์โครงการจริง:

• การเปลี่ยนแปลงความดันที่อนุญาต
• การไหลขั้นต่ำ ปกติ และสูงสุด
• แรงดันขาเข้าขั้นต่ำและสูงสุด
• เวลาตอบสนองที่ต้องการ
• ความถี่ในการเปลี่ยนแปลงเซ็ตพอยต์
• ปริมาณกระบวนการและไดนามิกของท่อ
• ความแม่นยำในการวัด
• เทิร์นดาวน์ที่จำเป็น
• ความพร้อมด้านสาธารณูปโภคและการบำรุงรักษา

ตัวควบคุมได้รับการประเมินเป็นส่วนใหญ่ผ่านประสิทธิภาพการไหลของแรงดันที่เผยแพร่และขีดจำกัดการปฏิบัติงาน วาล์วควบคุมได้รับการประเมินผ่านการปรับขนาดวาล์ว การเดินทางที่คาดการณ์ คุณลักษณะการติดตั้ง การตอบสนองของแอคชูเอเตอร์ คุณภาพการวัด และการปรับลูป

สำหรับข้อกำหนด Cv, Kv และการคาดการณ์การเดินทาง โปรดอ่าน วิธีการปรับขนาดวาล์วควบคุม.

โหมดความล้มเหลวและพฤติกรรมความปลอดภัย

ข้อพิจารณาเกี่ยวกับความล้มเหลวของตัวควบคุม

ปัญหาด้านกฎระเบียบที่เป็นไปได้ ได้แก่ :

• การปนเปื้อนของเบาะนั่งและแรงดันปลายน้ำคืบคลาน
• ไดอะแฟรม เครื่องเป่าลม หรือนักบินเสียหาย
• สายการตรวจจับที่ถูกบล็อก
• ช่วงสปริงไม่ถูกต้อง
• ความไม่เสถียรเกิดจากการวางท่อขนาดใหญ่เกินไปหรือไม่ดี
• การแช่แข็ง การควบแน่น หรือความเย็นของจูล-ทอมสันในบริการแก๊ส
• ผลกระทบจากการตกหรือแรงดันอุปทานนอกแถบกระบวนการที่อนุญาต

ผลลัพธ์ของไดอะแฟรมหรือความล้มเหลวของไพล็อตขึ้นอยู่กับการออกแบบตัวควบคุม ผู้ซื้อควรร้องขอพฤติกรรมความล้มเหลวที่บันทึกไว้ แทนที่จะคิดว่าหน่วยงานกำกับดูแลจะปิดตัวลงเสมอ

ข้อควรพิจารณาความล้มเหลวของวาล์วควบคุม

ปัญหาวาล์วควบคุมที่เป็นไปได้ ได้แก่:

• การสูญเสียอากาศหรือพลังงานไฟฟ้าของเครื่องมือ
• Positioner หรือสัญญาณขัดข้อง
• แอคชูเอเตอร์ลดขนาดลง
• อุปกรณ์เสริมการดำเนินการล้มเหลวไม่ถูกต้อง
• แรงเสียดทานของก้านหรือเพลา
• ตัดการกัดเซาะ การเกิดโพรงอากาศ หรือการเสียบปลั๊ก
• การสูญเสียสัญญาณเครื่องส่งหรือเอาต์พุตตัวควบคุม

การตอบสนองเมื่อเกิดความล้มเหลว การปิดเมื่อเกิดข้อผิดพลาด หรือความล้มเหลวในตำแหน่งที่สมบูรณ์จะต้องได้รับการทดสอบเป็นแพ็คเกจที่ประกอบกัน

สำหรับการเลือกแอคชูเอเตอร์ ให้ใช้ คู่มือการเลือกตัวกระตุ้นวาล์ว.

การเปรียบเทียบการบำรุงรักษาและอายุการใช้งาน

ข้อมูลที่จำเป็นก่อนใบเสนอราคา

สำหรับเครื่องควบคุมแรงดัน

• หน้าที่ลดแรงดันหรือแรงดันย้อนกลับ
• องค์ประกอบปานกลางและทางเคมี
• แรงดันขาเข้าขั้นต่ำและสูงสุด
• แรงดันควบคุมที่ต้องการและความแปรผันที่อนุญาต
• การไหลขั้นต่ำ ปกติ และสูงสุด
• อุณหภูมิการทำงานและการออกแบบ
• ขนาดการเชื่อมต่อและมาตรฐาน
• ข้อกำหนดด้านวัสดุตัวถัง ขอบตกแต่ง ไดอะแฟรม และเบาะนั่ง
• การตั้งค่าที่ดำเนินการโดยตรง ดำเนินการนำร่อง หรือโหลดจากระยะไกล
• คาดว่าจะมีสภาวะไม่มีการไหลและข้อกำหนดในการล็อค
• ความเสี่ยงด้านเสียง การแช่แข็ง การควบแน่น หรือการปนเปื้อน
• เกจวัดแรงดัน ตัวกรอง อุปกรณ์ป้องกันการผ่อนปรน และเอกสารประกอบที่จำเป็น

สำหรับวาล์วควบคุม

• ตัวแปรควบคุมและปรัชญาการควบคุม
• กรณีกระบวนการขั้นต่ำ ปกติ และสูงสุด
• แรงดันขาเข้าและทางออกสำหรับทุกกรณี
• คุณสมบัติและอุณหภูมิของของไหล
• Cv หรือ Kv ที่จำเป็นและคาดการณ์การเดินทาง
• การตั้งค่าตัววาล์วและส่วนตัดแต่ง หากระบุไว้
• มาตรฐานการรั่วไหลและระดับ
• ประเภทแอคชูเอเตอร์และการจ่ายสาธารณูปโภคขั้นต่ำ
• ข้อกำหนดในการเปิดล้มเหลว ปิดล้มเหลว หรือล้มเหลวในตำแหน่ง
• สัญญาณควบคุม การตอบสนอง และโปรโตคอลการสื่อสาร
• พื้นที่อันตราย สิ่งล้อมรอบ และสภาวะแวดล้อม
• ข้อกำหนดในการตรวจสอบ การสอบเทียบ และเอกสารประกอบ

รายการตรวจสอบการตัดสินใจจัดซื้อจัดจ้าง

ทรัพยากรทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง

• คู่มือการเลือกวาล์วควบคุม
• วิธีการปรับขนาดวาล์วควบคุม
• เปอร์เซ็นต์ที่เท่ากันเทียบกับวาล์วควบคุมเชิงเส้น
• ระดับการรั่วไหลของวาล์วควบคุม
• คู่มือการเลือกตัวกระตุ้นวาล์ว
• ตัวเลือกการตัดวาล์วควบคุมสำหรับการเกิดโพรงอากาศและลดเสียงรบกวน
• คู่มือวาล์วระบายแรงดัน
• ผลิตภัณฑ์วาล์วควบคุมอุตสาหกรรม

ข้อมูลอ้างอิงทางเทคนิค

• Emerson — อุปกรณ์ควบคุมการลดแรงดัน
• Spirax Sarco — การใช้งานควบคุมแรงดัน
• Swagelok - การจัดการผลกระทบด้านแรงดันอุปทานในหน่วยงานกำกับดูแล
• คู่มือวาล์วควบคุมของ Emerson