پوزیشنر چیست؟ معرفی انواع پوزیشنر و کاربرد آن در صنعت

پوزیشنر یکی از تجهیزات مهم در حلقه کنترل فرایند است که برای قرار دادن دقیق ساقه یا محور شیر کنترلی در موقعیت مورد نظر استفاده می شود. اگر بخواهیم ساده بگوییم پوزیشنر چیست، این تجهیز فرمان دریافتی از سیستم کنترل را با موقعیت واقعی شیر مقایسه می کند و در صورت وجود اختلاف، فشار لازم را به اکچویتور می فرستد تا شیر به موقعیت صحیح برسد. چنین عملکردی باعث می شود کنترل دبی، فشار، سطح یا دما با دقت بیشتری انجام شود و اثر عواملی مانند اصطکاک شیر، تغییرات بار و نوسان فشار هوای ابزار دقیق کاهش پیدا کند. در بسیاری از واحدهای صنعتی، هزینه تجهیزات و حتی شاخص هایی مانند قیمت آهن در برآورد سرمایه گذاری پروژه اهمیت دارند، اما برای انتخاب تجهیزات کنترلی باید علاوه بر هزینه، دقت، سازگاری با اکچویتور و شرایط فرایندی نیز بررسی شود.

پوزیشنر معمولا روی مجموعه شیر و اکچویتور نصب می شود و بسته به فناوری خود می تواند پنوماتیکی، الکتروپنوماتیکی یا دیجیتال باشد. این تجهیز به ویژه زمانی اهمیت پیدا می کند که شیر باید به جای باز یا بسته شدن کامل، در موقعیت های میانی مشخص قرار گیرد و جریان سیال را به صورت پیوسته تنظیم کند. به همین دلیل نباید پوزیشنر را با اکچویتور یکسان دانست؛ اکچویتور نیروی لازم برای حرکت شیر را تامین می کند، در حالی که پوزیشنر موقعیت مورد نیاز را تعیین و اصلاح می کند. در انتخاب میان شیرهای کنترلی و انواع شیر گازی نیز باید نوع سرویس و هدف کنترلی مشخص باشد، زیرا همه شیرها الزاما به پوزیشنر نیاز ندارند. در ادامه مقاله مرکزآهن بررسی می کنیم که پوزیشنر چیست و با سازوکار عملکرد، اجزای اصلی، انواع پوزیشنر و کاربرد آن در صنایع مختلف آشنا می شویم.

پوزیشنر چیست؟

در پاسخ به سوال پوزیشنر چیست باید گفت پوزیشنر تجهیزی است که موقعیت واقعی شیر کنترلی را با فرمان دریافتی از سیستم کنترل مقایسه می کند و در صورت وجود اختلاف، فشار مناسب را به اکچویتور می فرستد تا ساقه یا محور شیر به موقعیت مورد نظر برسد. به بیان دقیق تر، این تجهیز یک حلقه کنترل محلی برای موقعیت شیر ایجاد می کند و کمک می کند فرمان صادر شده با حرکت واقعی شیر تطابق بیشتری داشته باشد. در مجموعه تجهیزات اتوماسیون صنعتی، پوزیشنر معمولا در کنار شیر کنترلی و اکچویتور قرار می گیرد و زمانی اهمیت بیشتری پیدا می کند که کنترل پیوسته جریان، فشار، دما یا سطح مورد نیاز باشد. اگر عبارت پوزیشنر به انگلیسی را جستجو کنید، واژه Positioner و در کاربرد تخصصی تر Valve Positioner برای این تجهیز به کار می رود. Emerson نیز وظیفه اصلی آن را رساندن ساقه یا محور شیر به موقعیتی متناسب با نقطه تنظیم سیستم کنترل تعریف می کند.

پوزیشنر می تواند روی اکچویتورهای خطی یا دورانی نصب شود و بسته به مدل، سیگنال ورودی پنوماتیکی، الکتریکی یا دیجیتال دریافت کند. در ساختار اتوماسیون صنعتی، کنترلر مرکزی مقدار مورد نیاز را مشخص می کند، اما پوزیشنر با استفاده از بازخورد موقعیت بررسی می کند که شیر واقعا به همان نقطه رسیده است یا خیر. اگر اصطکاک مکانیکی، تغییر فشار هوا یا بار فرایندی باعث ایجاد اختلاف شود، تجهیز خروجی خود را اصلاح می کند. همین ویژگی سبب می شود پوزیشنر با یک مبدل ساده سیگنال تفاوت داشته باشد. همچنین تفاوت اکچویتور و پوزیشنر در وظیفه آنهاست؛ اکچویتور نیروی حرکت را تامین می کند، اما پوزیشنر این حرکت را هدایت و تصحیح می کند. Siemens نیز پوزیشنرهای خود را برای کنترل اکچویتورهای پنوماتیکی خطی و دورانی معرفی می کند.

پوزیشنر چگونه کار می کند؟

برای درک دقیق اینکه پوزیشنر چیست و چگونه عمل می کند، باید مسیر فرمان از سیستم کنترل تا حرکت واقعی شیر را دنبال کرد. کنترلر ابتدا مقدار مطلوب بازشدگی شیر را براساس متغیر فرایندی تعیین می کند و این فرمان را به پوزیشنر می فرستد. پوزیشنر هم زمان موقعیت واقعی ساقه یا محور شیر را از طریق مکانیزم بازخورد یا حسگر موقعیت دریافت می کند و مقدار واقعی را با نقطه تنظیم مقایسه می کند. اگر میان این دو اختلاف وجود داشته باشد، تجهیز فشار هوای خروجی به اکچویتور را افزایش یا کاهش می دهد تا شیر به موقعیت مورد نظر برسد. در یک پوزیشنر الکتروپنوماتیکی، سیگنال الکتریکی مانند 4 تا 20 میلی آمپر به فرمان پنوماتیکی تبدیل می شود و با تغییر فشار در محفظه اکچویتور، حرکت خطی یا دورانی شیر اصلاح می شود. این چرخه تا زمانی ادامه پیدا می کند که خطای موقعیت به محدوده مجاز برسد.

وجود بازخورد موقعیت پوزیشنر را از یک مبدل ساده سیگنال متمایز می کند. اگر اصطکاک پکینگ، نیروی سیال، تغییر فشار هوای تغذیه یا لقی مکانیکی باعث شود شیر کمتر یا بیشتر از مقدار فرمان حرکت کند، پوزیشنر اختلاف ایجاد شده را تشخیص می دهد و خروجی را تصحیح می کند. در مدل های دیجیتال، یک ریزپردازنده این مقایسه و اصلاح را انجام می دهد و می تواند امکاناتی مانند کالیبراسیون خودکار، ثبت وضعیت و عیب یابی را نیز فراهم کند. طبق مستندات Siemens، پوزیشنر و اکچویتور یک حلقه کنترل تشکیل می دهند که در آن موقعیت واقعی به عنوان بازخورد به دستگاه برمی گردد و فشار اکچویتور تا کاهش خطای کنترل تنظیم می شود. این سازوکار به کنترل پایدارتر و دقیق تر شیر در فرایندهای صنعتی کمک می کند.

اجزای اصلی پوزیشنر

اجزای اصلی پوزیشنر بسته به نوع پنوماتیکی، الکتروپنوماتیکی یا دیجیتال متفاوت است، اما همه مدل ها چند بخش مشترک برای دریافت فرمان، تشخیص موقعیت و اصلاح حرکت شیر دارند. نخستین بخش، ورودی سیگنال است که می تواند پنوماتیکی، الکتریکی یا دیجیتال باشد. در مدل های الکتروپنوماتیکی، سیگنال الکتریکی توسط مبدل داخلی به فشار یا فرمان پنوماتیکی تبدیل می شود. بخش مهم بعدی مکانیزم بازخورد موقعیت است که وضعیت واقعی ساقه یا محور شیر را به پوزیشنر منتقل می کند. این بازخورد ممکن است مکانیکی یا مبتنی بر حسگرهای الکترونیکی باشد. واحد مقایسه نیز اختلاف میان مقدار فرمان و موقعیت واقعی را تشخیص می دهد و براساس این خطا، خروجی مناسب را برای اکچویتور تعیین می کند.

در مسیر خروجی، رله پنوماتیکی یا واحد تقویت فشار وظیفه تنظیم هوای ورودی به اکچویتور را بر عهده دارد تا شیر به موقعیت مورد نظر برسد. در مدل های دیجیتال، ریزپردازنده بخش اصلی پردازش است و علاوه بر کنترل موقعیت، می تواند کالیبراسیون، ثبت داده های عملکردی و تشخیص برخی خطاها را انجام دهد. نمایشگر، کلیدهای تنظیم محلی و ماژول ارتباطی نیز در بسیاری از مدل های هوشمند وجود دارند. بدنه، اتصالات هوای ابزار دقیق، پورت های الکتریکی و تجهیزات آب بندی از دیگر اجزای مهم هستند که باید با شرایط محیطی و کلاس حفاظتی تجهیز سازگار باشند. در مجموع، عملکرد دقیق پوزیشنر نتیجه هماهنگی همین اجزاست؛ به طوری که کوچک ترین اختلال در بازخورد، هوای تغذیه یا واحد خروجی می تواند دقت کنترل شیر را کاهش دهد.

انواع پوزیشنر

انواع پوزیشنر را می توان براساس نوع سیگنال ورودی، روش پردازش فرمان و سطح قابلیت های کنترلی به سه گروه اصلی پنوماتیکی، الکتروپنوماتیکی و دیجیتال تقسیم کرد. پوزیشنر پنوماتیکی فرمان را به صورت فشار هوا دریافت می کند و بیشتر در سامانه های قدیمی یا فرایندهایی به کار می رود که زیرساخت کنترل آنها بر پایه سیگنال پنوماتیکی است. پوزیشنر الکتروپنوماتیکی سیگنال الکتریکی، معمولا جریان 4 تا 20 میلی آمپر، را دریافت کرده و آن را به فرمان پنوماتیکی مناسب برای اکچویتور تبدیل می کند. این مدل در بسیاری از واحدهای صنعتی رایج است، زیرا امکان اتصال مستقیم تر به سیستم های کنترل الکترونیکی را فراهم می کند. Emerson نیز پوزیشنرهای پنوماتیکی و آنالوگ I/P را به عنوان دو گروه متداول برای کنترل موقعیت شیر معرفی می کند.

پوزیشنر دیجیتال یا هوشمند نسل پیشرفته تر این تجهیزات محسوب می شود و علاوه بر کنترل موقعیت شیر، قابلیت پردازش اطلاعات، کالیبراسیون خودکار، ارتباط دوطرفه و عیب یابی را نیز ارائه می دهد. در این مدل ها، ریزپردازنده وظیفه تحلیل سیگنال ورودی و بازخورد موقعیت را بر عهده دارد و بسته به طراحی می توان از پروتکل هایی مانند HART، FOUNDATION Fieldbus یا PROFIBUS استفاده کرد. انتخاب میان این سه نوع به معماری سیستم کنترل، نوع اکچویتور، سطح دقت مورد نیاز، شرایط محیطی، امکانات تعمیر و نگهداری و نیاز به دریافت اطلاعات تشخیصی بستگی دارد. بنابراین جدیدتر بودن فناوری به تنهایی معیار کافی برای انتخاب نیست و پوزیشنر باید با ساختار واقعی حلقه کنترل و نیاز عملیاتی شیر سازگار باشد.

پوزیشنر پنوماتیکی

پوزیشنر پنوماتیکی یکی از کاربردی ترین انواع پوزیشنر است که فرمان کنترلی را به صورت فشار هوا دریافت می کند و بدون نیاز به سیگنال الکتریکی اصلی، موقعیت شیر را تنظیم می کند. در بسیاری از سامانه های کلاسیک، سیگنال ورودی این تجهیز در بازه 3 تا 15 psi قرار دارد. پوزیشنر این فشار را با موقعیت واقعی ساقه یا محور شیر مقایسه می کند و اگر میان فرمان و موقعیت واقعی اختلافی وجود داشته باشد، فشار خروجی به اکچویتور را تغییر می دهد. با افزایش یا کاهش فشار در محفظه اکچویتور، شیر تا نقطه مورد نظر حرکت می کند. در مدل های مکانیکی، اجزایی مانند دیافراگم، فنر محدوده، اهرم بازخورد و تقویت کننده پنوماتیکی در ایجاد این تعادل نقش دارند. مستندات Fisher نیز نشان می دهد که پوزیشنر پنوماتیکی معمولا سیگنال 3 تا 15 psig را دریافت کرده و فشار لازم برای رساندن شیر به موقعیت مورد نظر را در اختیار اکچویتور قرار می دهد.

مهم ترین مزیت این نوع، سادگی ساختار و امکان کار در سامانه هایی است که کنترل آنها بر پایه هوای ابزار دقیق انجام می شود. عملکرد صحیح آن به کیفیت و پایداری هوای تغذیه وابسته است؛ وجود رطوبت یا ذرات در هوای ابزار دقیق می تواند بر اجزای داخلی اثر منفی بگذارد. پوزیشنر پنوماتیکی معمولا برای شیرهای کنترلی با اکچویتور پنوماتیکی خطی یا دورانی مناسب است و می تواند به صورت مستقیم یا معکوس تنظیم شود. در زمان انتخاب باید دامنه سیگنال ورودی، فشار هوای تامین، کورس یا زاویه حرکت شیر، نوع اکچویتور و روش نصب با مشخصات تجهیز تطبیق داده شود. این مدل زمانی مناسب است که زیرساخت پنوماتیکی پایدار وجود داشته باشد و امکانات ارتباطی پیشرفته در اولویت نباشد.

پوزیشنر الکتروپنوماتیکی

پوزیشنر الکتروپنوماتیکی برای دریافت فرمان الکتریکی و تبدیل آن به فشار پنوماتیکی مورد نیاز اکچویتور طراحی شده است. در بسیاری از کاربردهای صنعتی، سیگنال ورودی استاندارد 4 تا 20 میلی آمپر از کنترلر، PLC یا DCS به پوزیشنر ارسال می شود. تجهیز سپس با استفاده از یک مبدل جریان به فشار، فرمان الکتریکی را به سیگنال پنوماتیکی تبدیل می کند و هم زمان موقعیت واقعی شیر را از طریق مکانیزم بازخورد بررسی می کند. اگر موقعیت واقعی با مقدار درخواستی برابر نباشد، فشار خروجی به اکچویتور تغییر می کند تا ساقه یا محور شیر به موقعیت صحیح برسد. این ساختار باعث می شود سیستم کنترل الکترونیکی بدون حذف اکچویتور پنوماتیکی بتواند موقعیت شیر را دقیق تنظیم کند. Emerson در پوزیشنرهای الکتروپنوماتیکی Fisher نیز از ترکیب سیگنال الکتریکی ورودی، واحد I/P و بازخورد مکانیکی یا الکترونیکی برای کنترل موقعیت شیر استفاده می کند.

یکی از مهم ترین مزایای این مدل، سازگاری مناسب با سیستم های کنترل مدرن و در عین حال استفاده از نیروی مطمئن اکچویتور پنوماتیکی است. این پوزیشنرها در پالایشگاه ها، واحدهای شیمیایی، صنایع فولاد و بسیاری از خطوط فرایندی که سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر استاندارد است کاربرد گسترده دارند. عملکرد درست آنها به کیفیت هوای ابزار دقیق، ولتاژ و جریان صحیح سیگنال، تنظیم مناسب صفر و اسپن و نصب دقیق مکانیزم بازخورد وابسته است. همچنین در محیط های مستعد گاز یا بخار قابل اشتعال باید نوع تاییدیه حفاظتی تجهیز با طبقه بندی ناحیه هماهنگ باشد. هنگام انتخاب، نوع اکچویتور، کورس یا زاویه شیر، فشار هوای تامین، محدوده سیگنال و الزامات ایمنی باید هم زمان بررسی شوند.

پوزیشنر دیجیتال یا هوشمند

پوزیشنر دیجیتال یا هوشمند نسخه پیشرفته تری از پوزیشنرهای معمولی است که علاوه بر تنظیم موقعیت شیر، از پردازشگر داخلی برای تحلیل فرمان، بازخورد و وضعیت عملکرد تجهیز استفاده می کند. این مدل معمولا سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر را دریافت می کند و در بسیاری از نمونه ها امکان ارتباط دیجیتال از طریق پروتکل هایی مانند HART، FOUNDATION Fieldbus یا PROFIBUS نیز وجود دارد. پوزیشنر هوشمند با استفاده از حسگر موقعیت، مقدار واقعی حرکت ساقه یا محور شیر را اندازه گیری و با مقدار فرمان مقایسه می کند. سپس ریزپردازنده براساس اختلاف ایجاد شده، فشار خروجی به اکچویتور را اصلاح می کند. این فرایند می تواند با دقت بالاتر، پاسخ سریع تر و قابلیت تنظیم نرم افزاری همراه باشد. برخی مدل ها امکان راه اندازی خودکار، تعیین محدوده حرکت و تنظیم پارامترهای کنترلی را نیز فراهم می کنند.

مزیت مهم پوزیشنر دیجیتال، دسترسی به اطلاعات تشخیصی است. این تجهیز می تواند داده هایی مانند تعداد سیکل های حرکت، اصطکاک احتمالی، تغییرات عملکرد شیر یا وضعیت پاسخ دهی اکچویتور را ثبت یا برای سیستم نگهداری ارسال کند. چنین قابلیت هایی در برنامه های نگهداری پیش بینانه ارزش زیادی دارند، زیرا مشکلات احتمالی پیش از توقف کامل تجهیز شناسایی می شوند. برندهایی مانند Emerson، Siemens و ABB پوزیشنرهای هوشمند را با قابلیت کالیبراسیون خودکار و ارتباط دیجیتال برای شیرهای خطی و دورانی ارائه می کنند. با این حال، انتخاب این مدل زمانی توجیه بیشتری دارد که زیرساخت ارتباطی، نیروی متخصص و نیاز واقعی به داده های تشخیصی وجود داشته باشد. در محیط های ساده، استفاده از پوزیشنر دیجیتال بدون بهره گیری از این قابلیت ها می تواند هزینه اضافی ایجاد کند.

کاربرد پوزیشنر در صنعت

کاربرد پوزیشنر در صنعت زمانی اهمیت پیدا می کند که یک شیر کنترلی باید متناسب با فرمان سیستم کنترل در موقعیت دقیق قرار گیرد و جریان سیال را به صورت پیوسته تنظیم کند. این تجهیز در فرایندهایی که کنترل دبی، فشار، دما یا سطح اهمیت دارد، موقعیت شیر را براساس فرمان دریافتی اصلاح می کند و اجازه می دهد اکچویتور حرکت مورد نیاز را با دقت بیشتری انجام دهد. به همین دلیل پوزیشنر در واحدهای فرایندی مانند پالایشگاه ها، صنایع پتروشیمی، نفت و گاز، نیروگاه ها، کارخانه های شیمیایی، صنایع آب و فاضلاب و بسیاری از خطوط تولید استفاده می شود. Siemens نیز پوزیشنرهای الکتروپنوماتیکی خود را برای کاربرد در صنایع شیمیایی، پتروشیمی، نفت و گاز، تولید انرژی، آب و فاضلاب و صنایع فرایندی معرفی کرده است. نوع پوزیشنر مورد استفاده در هر مجموعه به نوع شیر، اکچویتور، سیگنال کنترلی و شرایط محیط وابسته است.

در واحدهایی که تغییر کوچک موقعیت شیر می تواند بر پایداری فرایند اثر بگذارد، دقت و تکرارپذیری پوزیشنر اهمیت بیشتری پیدا می کند. برای مثال می توان از آن روی شیرهای کنترل بخار، آب تغذیه، سوخت، گازهای فرایندی، مواد شیمیایی یا خطوط انتقال سیالات استفاده کرد. در محیط های مستعد انفجار نیز پوزیشنر باید دارای تاییدیه مناسب برای ناحیه خطرناک باشد و جنس بدنه، درجه حفاظت و شرایط دمایی آن با محل نصب هماهنگ شود. مدل های هوشمند علاوه بر کنترل موقعیت، اطلاعات تشخیصی درباره وضعیت شیر و عملکرد اکچویتور ارائه می دهند و می توانند به برنامه های نگهداری پیشگیرانه و پیش بینانه کمک کنند. بنابراین کاربرد پوزیشنر تنها به حرکت دادن شیر محدود نیست و در بسیاری از فرایندها بخشی از کنترل دقیق و قابل پایش حلقه کنترلی محسوب می شود.

پالایشگاه و پتروشیمی

در پالایشگاه و پتروشیمی، پوزیشنر برای کنترل دقیق شیرهایی استفاده می شود که وظیفه تنظیم جریان، فشار، سطح یا دمای سیالات فرایندی را بر عهده دارند. این شیرها در بخش هایی مانند برج های تقطیر، واحدهای تبدیل، مبدل های حرارتی، خطوط بخار، سامانه های سوخت و تجهیزات جداسازی به کار می روند. پوزیشنر با بررسی موقعیت واقعی شیر و مقایسه آن با فرمان سیستم کنترل، کمک می کند شیر در نقطه مورد نیاز قرار گیرد؛ موضوعی که در فرایندهای پیوسته و حساس اهمیت زیادی دارد. Emerson نیز استفاده از فناوری های کنترل نهایی و پوزیشنرهای دیجیتال را در واحدهای پالایشی و پتروشیمی برای کنترل دقیق تر فرایندها و پایش وضعیت شیرها مطرح می کند.

شرایط کاری این صنایع معمولا شامل فشار و دمای بالا، سیالات خورنده، هیدروکربن ها و نواحی مستعد انفجار است؛ بنابراین پوزیشنر باید از نظر جنس بدنه، درجه حفاظت و تاییدیه ناحیه خطرناک با محل نصب سازگار باشد. مدل های هوشمند همچنین می توانند اطلاعات تشخیصی شیر را در اختیار واحد تعمیرات قرار دهند و به شناسایی زودهنگام مشکلات عملکردی کمک کنند. Siemens نیز پوزیشنرهای SIPART PS2 را برای صنایع پتروشیمی و کاربردهای مناطق خطرناک عرضه می کند.

صنایع نفت و گاز

در صنایع نفت و گاز، پوزیشنر روی شیرهای کنترلی خطوط فرایندی، واحدهای جداسازی، ایستگاه های تقویت فشار و خطوط انتقال نصب می شود تا موقعیت شیر متناسب با فرمان کنترلی تنظیم شود. در این محیط ها تغییر دقیق بازشدگی شیر بر دبی، فشار و پایداری فرایند اثر مستقیم دارد، بنابراین دقت بازخورد و واکنش مناسب اکچویتور اهمیت زیادی دارد. پوزیشنرهای هوشمند علاوه بر کنترل موقعیت، امکان پایش وضعیت شیر و ثبت داده های تشخیصی را نیز فراهم می کنند و برای نگهداری پیش بینانه مفید هستند.

در تاسیسات نفت و گاز، انتخاب پوزیشنر باید با طبقه بندی ناحیه خطرناک، نوع اکچویتور، فشار هوای ابزار دقیق و شرایط محیطی هماهنگ باشد. Siemens استفاده از SIPART PS2 را در بخش نفت و گاز و نسخه های دارای حفاظت انفجاری برای نواحی خطرناک ذکر کرده است. برخی مدل ها قابلیت کار با گاز طبیعی به عنوان محیط محرک را نیز دارند، اما برای این حالت الزامات مشخصی درباره نوع حفاظت، تهویه و نگهداری تعریف شده است. بنابراین این کاربرد باید دقیقا مطابق گواهی و دستورالعمل سازنده انجام شود.

کاربرد پوزیشنر در صنایع فولاد

در صنایع فولاد، پوزیشنر در نقاطی به کار می رود که کنترل دقیق جریان هوا، گاز، بخار، آب یا سایر سیالات فرایندی اهمیت دارد. شیرهای کنترلی واحدهای کوره، خطوط گاز، سامانه های خنک کاری، تاسیسات آب صنعتی و تجهیزات جانبی می توانند با اکچویتور پنوماتیکی و پوزیشنر کنترل شوند. این تجهیز با اصلاح موقعیت شیر کمک می کند مقدار سیال متناسب با فرمان سیستم کنترل تنظیم شود و تغییرات ناخواسته ناشی از اصطکاک، بار یا نوسان فشار هوای ابزار دقیق کاهش یابد. Emerson نیز پوزیشنرهای صنعتی را برای کاربردهای دشوار از جمله کارخانه های فولاد معرفی کرده است.

شرایط کارخانه فولاد معمولا شامل گرد و غبار، ارتعاش، دمای محیطی متغیر و تجهیزات سنگین است؛ بنابراین مقاومت بدنه، درجه حفاظت و پایداری عملکرد اهمیت زیادی دارد. در مدل های هوشمند، قابلیت هایی مانند تشخیص اصطکاک، شمارش سیکل حرکت و پایش وضعیت شیر می توانند به برنامه ریزی تعمیرات کمک کنند. برخی پوزیشنرهای صنعتی نیز با بدنه مقاوم و حفاظت IP66 برای شرایط سخت محیطی عرضه می شوند.

کاربرد پوزیشنر در نیروگاه ها

در نیروگاه ها، پوزیشنر برای کنترل دقیق شیرهایی به کار می رود که جریان بخار، آب تغذیه، سوخت، هوای احتراق و سایر سیالات فرایندی را تنظیم می کنند. در واحدهای بخار، سیکل ترکیبی و برخی سامانه های تولید انرژی، تغییر موقعیت یک شیر می تواند مستقیما بر فشار، دما یا دبی فرایند اثر بگذارد؛ بنابراین پاسخ دقیق و قابل تکرار اهمیت بالایی دارد. پوزیشنر با دریافت فرمان از سیستم کنترل و مقایسه آن با موقعیت واقعی شیر، فشار لازم را به اکچویتور اعمال می کند تا شیر به نقطه مورد نظر برسد. این عملکرد در حلقه های کنترلی حساس مانند کنترل بخار، آب بویلر و سوخت می تواند به پایداری بهتر فرایند کمک کند.

در چنین محیط هایی، انتخاب پوزیشنر باید با شرایط دمایی، فشار فرایند، نوع اکچویتور و الزامات ایمنی نیروگاه هماهنگ باشد. مدل های دیجیتال می توانند علاوه بر کنترل موقعیت، اطلاعات تشخیصی درباره وضعیت شیر، اصطکاک یا عملکرد اکچویتور ارائه دهند و به برنامه های نگهداری پیش بینانه کمک کنند. Siemens نیز پوزیشنرهای SIPART PS2 را برای صنایع تولید انرژی و کاربردهای نیروگاهی معرفی می کند.

هنگام انتخاب پوزیشنر به چه نکاتی توجه کنیم؟

برای انتخاب پوزیشنر مناسب، ابتدا باید نوع اکچویتور مشخص شود؛ زیرا مدل مورد نظر باید با اکچویتور خطی یا دورانی، تک اثره یا دو اثره سازگار باشد. محدوده کورس شیر یا زاویه چرخش نیز اهمیت دارد و مکانیزم بازخورد باید بتواند این حرکت را با دقت مناسب اندازه گیری کند. Siemens برای SIPART PS2 تنظیمات متفاوتی برای اکچویتورهای خطی و دورانی و محدوده های مختلف کورس در نظر گرفته است، بنابراین بررسی مشخصات مکانیکی قبل از خرید ضروری است. نوع سیگنال ورودی نیز باید با سیستم کنترل هماهنگ باشد؛ برای مثال ممکن است پروژه به سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر، HART یا یک شبکه صنعتی نیاز داشته باشد. همچنین فشار هوای ابزار دقیق، ظرفیت خروجی پنوماتیکی و سرعت مورد انتظار از حرکت شیر باید با نیاز اکچویتور تطبیق داده شوند.

شرایط محیط نصب نیز نباید نادیده گرفته شود. اگر تجهیز در پالایشگاه، واحد گاز یا محیط مستعد انفجار نصب می شود، نوع حفاظت و گواهی ناحیه خطرناک باید مطابق طبقه بندی محل انتخاب شود؛ برخی پوزیشنرها با حفاظت هایی مانند Intrinsic Safety یا Flameproof عرضه می شوند. درجه حفاظت بدنه، دمای محیط، رطوبت، گرد و غبار، ارتعاش و احتمال خوردگی نیز بر انتخاب جنس بدنه و روش نصب اثر دارند. در کاربردهای دارای ارتعاش زیاد می توان از حسگر موقعیت غیرتماسی یا نصب راه دور بخش الکترونیکی استفاده کرد. در نهایت قابلیت کالیبراسیون، امکانات عیب یابی، تامین قطعات یدکی و مهارت تیم تعمیرات نیز باید در تصمیم نهایی لحاظ شوند.

پوزیشنر یکی از تجهیزات کلیدی برای کنترل دقیق موقعیت شیر در فرایندهای صنعتی است و با مقایسه فرمان کنترلی با موقعیت واقعی شیر، خروجی مناسب را برای اکچویتور تنظیم می کند. اگر بخواهیم در یک جمله بگوییم پوزیشنر چیست، می توان آن را حلقه واسطی دانست که کمک می کند شیر کنترلی دقیقا مطابق فرمان سیستم حرکت کند. مدل های پنوماتیکی برای سامانه های مبتنی بر هوای ابزار دقیق مناسب هستند، مدل های الکتروپنوماتیکی امکان دریافت سیگنال الکتریکی و کنترل اکچویتور پنوماتیکی را فراهم می کنند و پوزیشنرهای دیجیتال علاوه بر کنترل موقعیت، قابلیت هایی مانند کالیبراسیون و عیب یابی دارند. انتخاب مناسب این تجهیز باید براساس نوع اکچویتور، سیگنال ورودی، شرایط محیطی، نیازهای ارتباطی و الزامات ایمنی انجام شود. درک تفاوت اکچویتور و پوزیشنر نیز اهمیت دارد؛ اکچویتور نیروی حرکت را تامین می کند و پوزیشنر وظیفه هدایت و اصلاح این حرکت را بر عهده دارد.

سوالات متداول