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Wie wählt man einen Stellungsregler aus? Auswahlhilfe für Stellungsregler

August 14, 2025

Neueste Unternehmensnachrichten über Wie wählt man einen Stellungsregler aus? Auswahlhilfe für Stellungsregler
Leitfaden für die Auswahl von Ventilpositionierern: eingehende Analyse und Anwendungsstrategien für international bekannte Marken
I. Einleitung
A. Die zentrale Rolle der Ventilpositionierer in der industriellen Automatisierung

In den komplexen Systemen der modernen industriellen Produktion sind Steuerventile allgemein als die wichtigsten Aktoren für die Automatisierung der Prozesse und die Aufrechterhaltung der Prozessstabilität anerkannt.Diese Ventile regulieren kritische Prozessparameter wie Durchfluss, Druck, Temperatur und Flüssigkeitsgehalt von Flüssigkeiten (einschließlich Gase, Dampf, Wasser oder verschiedene chemische Gemische), um sicherzustellen, dass die Produktionsprozesse reibungslos innerhalb vordefinierter Parameter laufen.

mit einer Leistung von mehr als 1000 W, als unverzichtbares Zubehör für Steuerventile, die Rolle des "Gehirns" in der gesamten automatisierten Steuerungsschleife spielen.Ihre Kernfunktion besteht darin, Befehlssignale vom Steuerungssystem zu empfangen und sie in Echtzeit mit der tatsächlichen Position des Ventilstamms oder der Ventilwelle zu vergleichenBei Erkennung einer AbweichungDer Positionierer passt den Luftdruck oder das elektrische Signal, das an den Ventilbetreiber geleitet wird, schnell an, um sicherzustellen, dass die Ventilposition genau auf die Anforderungen des Steuerungssystems entspricht.Dieser Prozeß überwindet wirksam nichtlineare Probleme wie Reibung, Verzögerung und tote Zonen, auf die Steuerventile während des Betriebs stoßen können.Damit wird eine präzise Steuerung und eine schnelle Reaktion des Ventils erreicht.

Die Funktionalität der Ventilpositionierer entwickelt sich von der traditionellen “Steuerung” bis zur modernen “Optimierung” erheblich.Positioner wurden in erster Linie als Werkzeuge angesehen, um eine präzise Ventilantwort auf Steuersignale zu gewährleisten, die mechanischen Mängel der Ventile, wie z. B. Reibung und Verzögerung, beheben.Die Rolle der Positionierer hat den Umfang der einfachen Ventilpositionskontrolle weit überschritten.Sie gelten heute als "intelligente Assets", die in der Lage sind, umfangreiche Echtzeit-Diagnosedaten bereitzustellen und vorausschauende Wartungsanalysen durchzuführen, wodurch ungeplante Ausfallzeiten effektiv reduziert werden.Optimierung des Energieverbrauchs, wodurch die Produktqualität erheblich verbessert und letztendlich die Betriebseffizienz und Rentabilität der gesamten Anlage gesteigert werden.

Diese Funktionsumwandlung ist das unvermeidliche Ergebnis mehrerer fortschrittlicher technologischer Fortschritte.Die Anwendung berührungsloser Positionsrückkopplungstechnologien wie Hall-Effekt-Sensoren hat die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Positionsmessung erheblich verbessert und gleichzeitig den mechanischen Verschleiß verringertDie Integration von eingebauten Mikroprozessoren und fortschrittlichen Steuerungsalgorithmen hat den Positionierern außerdem leistungsstarke Datenverarbeitungsfähigkeiten verschafft.die weit verbreitete Einführung digitaler Kommunikationsprotokolle wie HART, FOUNDATION Fieldbus und PROFIBUS ermöglicht es Positionierern, einen bidirektionalen, schnellen Datenaustausch mit Steuerungssystemen durchzuführen.Diese Technologien arbeiten zusammen, um sicherzustellen, dass die Ventile nicht nur präzise gesteuert, sondern auch aktiv über ihren eigenen Gesundheitszustand berichtet und sogar mögliche Ausfälle vorhergesagt werden können..

Die Auswahl der Ventilpositionierer ist daher nicht mehr nur auf die Erfüllung der grundlegenden Anforderungen an die Durchflusssteuerung ausgerichtet, sondern hat sich zu einer strategischen Investition in die allgemeine Effizienz, Zuverlässigkeit,und Sicherheit des ProduktionsprozessesIntelligente Positionierer können Steuerventile von passiven Geräten, die Befehle ausführen, in aktive Teilnehmer der Prozessoptimierung und Anbieter kritischer Daten verwandeln.Festlegung eines soliden Fundaments für die digitale Transformation eines Unternehmens.

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B. Zweck und Struktur dieses Berichts

Dieser Bericht soll den Lesern einen umfassenden und eingehenden Leitfaden zur Auswahl von Ventilpositionierern bieten.Der Bericht wird eine eingehende Analyse international bekannter Marken wie Fischer,, Masoneilan, Flowserve, Samson und Neles, die ihre jeweiligen Produktmerkmale, technologischen Kernvorteile, Preisstrategien,und spezialisierte Anwendungsbereiche in verschiedenen Branchen.

Der Bericht beginnt zunächst mit den grundlegenden Arbeitsprinzipien und den wichtigsten Arten von Ventilpositionierern.Analyse der Vor- und Nachteile verschiedener Arten von Positionierungsgeräten und ihrer anwendbaren SzenarienDer Bericht wird anschließend die wichtigsten Faktoren untersuchen, die bei der Auswahl eines Ventilpositionierers zu berücksichtigen sind, einschließlich der Leistungs- und Präzisionsanforderungen,Betriebsumfeld und SicherheitsaspekteNach einer umfassenden Analyse verschiedener international anerkannter Marken hat die Kommission die Ergebnisse der Studie für dieDer Bericht enthält spezifische Auswahlstrategien, die die Leser bei der Entscheidung für die am besten geeignete Marke und das am besten geeignete Modell anhand ihrer Prozessanforderungen unterstützen.Der Bericht wird schließlich die Xiangjing Company und ihre Beiträge zur Ventilindustrie vorstellen.

II. Grundlagen der Ventilpositionierer: Arbeitsprinzipien und -arten
A. Was ist ein Ventilpositionierer?
1Definition und Grundfunktionen

A valve positioner is a precision motion control device whose core function is to ensure that the actuator of a control valve can precisely position the valve stem or valve shaft to the setpoint required by the control systemEs empfängt kontinuierlich Befehlssignale (d. h. Setpoints) vom Steuerungssystem und vergleicht sie in Echtzeit und mit hoher Präzision mit der tatsächlichen Position des Ventilstamms oder der Ventilwelle (d. h.E., Rückkopplungssignale). Sobald eine Abweichung zwischen den beiden festgestellt wird, wird dieDer Positionierer passt sofort den Luftdruck oder das elektrische Signal an, das an den Ventilbetreiber geleitet wird, bis das Ventil die gewünschte Position genau erreicht hat..

Diese Kernfunktion des Positionierers ist darauf ausgelegt, verschiedene Faktoren zu überwinden, die die genaue Positionierung des Ventils beeinflussen können.Inherente Hysterese im AktorDurch den aktiven Ausgleich dieser Störungen sorgt der Positionierer dafür, daß das Steuerventil zuverlässig, genau,und reagieren schnell auf SteuersignaleDer Positionierer wird in der Regel auf dem Joch oder dem oberen Gehäuse des Aktoransatzes auf genialem Wege montiert.Es wird mit dem Ventilstamm oder der Ventilwelle über mechanische Verbindungen oder fortschrittlichere berührungslose Sensoren verbunden, so daß in Echtzeit ein präzises Positionsfeedback aus dem Ventil erfasst werden kann.

2. Bedeutung in der Steuerungsschleife

In modernen Fabriken, in denen Netzwerke aus Hunderten oder Tausenden komplexer Steuerungsschleifen eingesetzt werden,Steuerventile dienen als Endsteuerungselemente, die kritische Prozessvariablen wie den Flüssigkeitsfluss regulierenDiese Kontrollschleifen sind so konzipiert, daß alle wichtigen Prozessvariablen im erforderlichen Betriebsbereich bleiben.Damit die Produktqualität und die Prozessstabilität gewährleistet werden.

Ventilpositionierer reduzieren die Prozessvariabilität erheblich, verbessern die Produktqualität,und gewährleisten die Systemstabilität bei internen und externen Störungen (z. B. Laständerungen) durch präzise Steuerung der VentilpositionIm Wesentlichen fungiert es als eingebettetes Steuerungssystem.- die Verwendung des Ausgangssignals des Hauptprozessreglerns als Einstellpunkt und die präzise Anpassung des Drucks des Aktors anhand der Rückkopplung der tatsächlichen Position des VentilsDiese kaskadierte Steuerungsstruktur ermöglicht es dem Ventil, präzisere und schnellere Reaktionen zu erzielen und somit die Leistung der gesamten Steuerungsschleife zu verbessern.

Die Ventilpositionierer spielen eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung der "letzten Meile"-Kontrollprobleme in der Prozesssteuerung.Der Ventilantrieb selbst kann inhärente Probleme wie Nichtlinearität haben.Die Anwendungsbedingungen für die Steuerung der Ventile sind in der Regel sehr unterschiedlich, wobei die Anwendungsbedingungen für die Ventile und die Ventile in der Ventile und in der Ventile in der Ventile unterschiedlich sind.Der Positionierer überbrückt diese Lücke zwischen Steuerung und Ventilantrieb durch seine internen Echtzeit-Feedback- und lokalen Anpassungsmechanismen, um sicherzustellen, dass die Steuersignale genau in physikalische Aktionen des Ventils umgewandelt werden.Übersetzung von Steuerbefehlen auf Makroebene in präzise Ausführung auf Mikroebene.

ohne Positionierer, wenn die Steuerung aufgrund der mechanischen Eigenschaften der Aktoren (z. B. Reibung durch Ventilstielverpackung oder Aktorenverzögerung) den Aktoren direkt antreibt,das Ventil kann die angegebene Position nicht genau erreichen oder die Reaktionszeiten erheblich verlangsamen.Der Positionierer treibt durch seine interne Rückkopplungsschleife und einen Hochgewinnverstärker das Ventil aktiv und kraftvoll in die angegebene Position.auch bei äußeren Störungen wie Ungleichgewichtskräften, die durch Veränderungen des Flüssigkeitsdrucks verursacht werdenDiese Fähigkeit verbessert unmittelbar die Gesamtleistung und Stabilität der Steuerschleife und sorgt dafür, daß die Prozessvariable so nah wie möglich an dem Setpoint bleibt.

Der Positionierer dient daher als "letzte Meile" für die Präzisionssicherung bei der Prozesssteuerung, insbesondere bei Anwendungen, bei denen eine Drosselungsregelung erforderlich ist.die für die Aufrechterhaltung der Produktqualität entscheidend istDurch die Bereitstellung dieser hochpräzisen Ventilpositionssteuerung wird dieDer Positionierer ermöglicht es dem gesamten Prozesssystem, stabiler und effizienter zu arbeiten..

B. Haupttypen von Ventilpositionierern

Ventilpositionierer werden in erster Linie in drei Haupttypen aufgeteilt, basierend auf ihren Betriebsprinzipien und den verwendeten Signaltypen: pneumatische Positionierer, elektropneumatische (I/P) Positionierer,mit einer Leistung von mehr als 50 W undJeder Typ hat seine eigenen Betriebsmechanismen, Vor- und Nachteile sowie anwendbare industrielle Szenarien.

1Pneumatische Positionierer

Pneumatische Positionierer sind die traditionellsten und am längsten bestehenden Ventilpositionierer.mit einem Betrieb, der vollständig von Druckluft als Medium für die Signalübertragung und Leistungsausführung abhängt.

a. Arbeitsprinzip und Merkmale:

Pneumatische Positionierer empfangen pneumatische Eingangssignale von Steuergeräten, die typischerweise in Standarddruckbereichen wie 3-15 psi (0,2-1,0 bar) oder 6-30 psi (0,4-2,0 bar) ausgedrückt werden.Ihr innerer Betrieb basiert auf dem Prinzip des Kräftegleichgewichts.Wenn sich der Eingangsdruck des Signals ändert, wechseln eine Reihe mechanischer Hebel und Blasen miteinander, um den Abstand zwischen Düse und Platte anzupassen.so wird der Luftdruck, der dem Steuerventilantrieb zugeführt wird, reguliertDiese Regelung ermöglicht es, die Position des Ventilstamms oder der Ventilwelle proportional genau mit dem Eingangssignal zu vergleichen.

Vor- und Nachteilanalyse:

Vorteile:

  • Einfache Struktur und einfache Wartung: Pneumatische Geräte sind in der Regel einfach in der Struktur, leicht und relativ einfach zu installieren und zu warten.
  • Umweltfreundlich und kostengünstig: Das Arbeitsmedium ist Luft, die leicht ausgestoßen und die Umwelt nicht verschmutzt wird, und die Luft selbst ist preiswert.
  • Explosionssichere Eigenschaften: Da keine elektrischen Komponenten oder Funken beteiligt sind, weisen pneumatische Positionierer explosionssichere Eigenschaften auf.Sie sind daher für gefährliche Umgebungen wie Öl sehr geeignet., Erdgas und chemische Industrie, in denen brennbare und explosive Stoffe vorhanden sind.
  • Hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer: Pneumatische Komponenten können Millionen von effektiven Betriebszyklen standhalten und bieten in der Regel eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer.
  • Ausfallsicherheit: Bei Verwendung mit Federrückführungsantrieben bieten pneumatische Positionierer einen zuverlässigen Ausfallsicherheitsbetrieb bei Ausfall der Luftzufuhr.das Ventil in eine vorgegebene sichere Position (vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen) zu bringen.

Nachteile:

  • Durch Laständerungen beeinflusst: Aufgrund der Kompressibilität der Luft wird die Betriebsgeschwindigkeit der Zylinder leicht durch Laständerungen beeinflusst, was zu einer geringeren Steuergenauigkeit führen kann.
  • Unzureichende Stabilität bei niedrigen Geschwindigkeiten: Bei niedrigen Geschwindigkeiten wird aufgrund des relativ hohen Anteils der Reibungskraft am Schubdie Stabilität der Zylinder bei niedrigen Drehzahlen ist schlechter als die der Hydraulikzylinder.
  • Begrenzte Ausgangskraft: Obwohl die Ausgangskraft von Zylindern den Anforderungen vieler Anwendungen gerecht werden kann,Es ist im Allgemeinen niedriger als bei hydraulischen Zylindern und nicht für schwere Aufgaben geeignet..
  • langsame Signalübertragungsgeschwindigkeit: Die Übertragungsgeschwindigkeit pneumatischer Signale ist deutlich langsamer als die elektrischer Signale, mit erheblichen Verzögerungen und Verzerrungen,sie für komplexe Steuerungssysteme, die eine Hochgeschwindigkeitssignalübertragung erfordern, ungeeignet machen.
  • Hohe Anforderungen an die Luftqualität der Geräte: Um einen langfristigen stabilen Betrieb zu gewährleisten, gelten strenge Anforderungen an die Qualität der Geräteluftversorgung an pneumatische Positionierer, die eine saubere, trockene,Ölfreie Druckluft zur Verhinderung von Verunreinigungen und Verschleiß von internen Präzisionskomponenten.
2Elektropneumatische Positionierer (I/P)

Elektropneumatische Positionierer sind ein in der modernen Industrie weit verbreiteter Typ, der die Vorteile der elektrischen Signalübertragung effektiv mit den Leistungsmerkmalen von pneumatischen Aktoren verbindet.

a. Funktionsprinzip und Merkmale:

Elektropneumatische Positionierer empfangen elektrische Signale vom Steuerungssystem, typischerweise 4-20mA Gleichstromsignale oder 0-10V Gleichspannungssignale.Ihr Kernbestandteil ist der I/P-Wandler (Strom-Pneumatik), die die empfangenen elektrischen Signale präzise in proportionale pneumatische Drucksignale umwandelt, die anschließend an den pneumatischen Bereich des Positionierers übertragen werden,Antrieb des Ventilantriebs zur präzisen VentilpositionseinstellungDiese Konstruktion ermöglicht es elektropneumatischen Positionierern, als Brücke zwischen elektrischen Signalsteuerungssystemen und pneumatischen Aktoren zu dienen.

Vor- und Nachteilanalyse:

Vorteile:

  • Hohe Kompatibilität: Es kann elektrische Signale direkt verarbeiten und ist gut kompatibel mit modernen DCS- (Distributed Control System) und PLC- (Programmable Logic Controller) -Systemen.Einfach in bestehende Steuerungsarchitekturen zu integrieren.
  • Verbesserte Genauigkeit und Auflösung: Im Vergleich zu reinen pneumatischen Positionierern bieten elektropneumatische Positionierer typischerweise eine höhere Genauigkeit und Auflösung und ermöglichen eine genauere Steuerung der Ventilposition.
  • Starke Störwiderstandsfähigkeit: Elektrische Signale haben eine stärkere Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen während der Fernübertragung und sind weniger anfällig für Dämpfung.Sicherstellung der Signalintegrität und -zuverlässigkeit.

Nachteile:

  • Konstruktionskomplexität: Im Vergleich zu rein pneumatischen Positionierer haben elektropneumatische Positionierer komplexere Konstruktionen und Strukturen, die sowohl elektrische als auch pneumatische Komponenten enthalten.
  • Höhere Kosten: Aufgrund ihrer Komplexität und integrierter I/P-Wandler kosten elektropneumatische Positionierer in der Regel mehr als rein pneumatische Positionierer.
  • Anwendungsbereiche für die Installation eines I/P-Wandlers: Während I/P-Wandler in Positionierer eingebaut werden können,Einige Produktionsanlagen möchten aufgrund von Problemen wie Vibrationen vor Ort möglicherweise I/O-Wandler aus der Ferne installieren., Temperaturschwankungen oder Platzbeschränkungen, was die Komplexität der Verkabelung und Installation erhöht.
3. Digitale (intelligente) Positionierer

Digitale (intelligente) Positionierer stellen die neueste Entwicklung in der Ventilpositionierungstechnologie dar.diagnostische Fähigkeiten, und Kommunikationsfunktionen.

a. Arbeitsprinzip und Merkmale:

Digitale Positionierer empfangen digitale elektrische Signale, wie z. B. HART-Protokoll, FOUNDATION Fieldbus oder PROFIBUS PA – vollständig digitale Kommunikationsprotokolle, die auf einem analogen Signal von 4-20mA überlagert sind.Ihr Kern liegt im eingebauten Mikroprozessor, die die Steuerung der Ventilposition mittels komplexer digitaler Algorithmen durchführt und die mechanischen Verbindungen, Kammen oder Düsen-/Klappenbaugruppen in herkömmlichen pneumatischen und elektrischen Aktoren ersetzt.Zusätzlich, digitale Positionierer verwenden typischerweise berührungslose, verknüpfungsfreie Positionsrückkopplungstechnologie, wie Hall-Effektsensoren, um die Position des Ventilstammes zu messen.Dieses Design eliminiert grundsätzlich die Auswirkungen von mechanischem Verschleiß, Lockerung, Korrosion und Vibrationen bei der Leistung, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Produkts erheblich erhöht.

Vor- und Nachteilanalyse:

Vorteile:

  • Extrem hohe Präzision und Auflösung: Digitale Positionierer erreichen eine extrem hohe Positionierungspräzision und Auflösung,Unterstützung von komplexen Bewegungsmustern und hochpräzisen Positionierungsaufgaben zur Gewährleistung der Genauigkeit der FluidsteuerungInsbesondere die Hall-Effekt-Sensortechnologie ermöglicht eine berührungsfreie präzise Messung, wodurch die Gesamtgenauigkeit erheblich verbessert wird.
  • Robuste Diagnose- und Kommunikationsfähigkeiten: Dies ist ein wesentlicher Vorteil digitaler Positionierer, die umfangreiche Diagnosefunktionen haben, die Online-Überwachung, Fehlerdiagnose,Vorhersagende Wartung, und Unterstützung für die Remote-Konfiguration und Kalibrierung.
  • Niedrige Wartungsbedürfnisse und lange Lebensdauer: Aufgrund wenigerer Komponenten und fehlender Einbindung von Flüssigkeitssystemen (wie hydraulische oder pneumatische Aktoren)Elektrische lineare Aktoren (Aktoren) haben extrem geringe WartungsbedarfDigitale Positionierer verlängern ihre Betriebsdauer erheblich, da sie nicht mechanisch abgenutzt werden und über fortschrittliche Selbstdiagnostik verfügen.
  • Niedriger Energieverbrauch: Im Vergleich zu hydraulischen oder pneumatischen Aktoren verbrauchen elektrische Aktoren bei statischer Belastung weniger Energie.Der Luftverbrauch von digitalen Positioniergeräten im Steady State ist vernachlässigbar., wodurch der Energieverbrauch erheblich reduziert wird.

Nachteil:

  • Höchste Kosten: Digitale Positionierer haben typischerweise die höchsten Erstbeschaffungskosten unter allen Arten.
  • Komplexität der Steuerungssysteme: Ihre Steuerungssysteme sind komplexer und erfordern spezielle Kenntnisse und Fähigkeiten für die Installation, Inbetriebnahme und Wartung.
  • Explosionssichere Zertifizierung: Während viele digitale Positionierer explosionssichere Zertifizierung haben, sind dieZusätzliche Zertifizierung oder spezielle Konstruktion kann unter extremen explosionssicheren Anforderungen erforderlich sein, um einen sicheren Betrieb in explosionsgefährdeten Umgebungen zu gewährleisten.
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Fischer 3620J

C. Vergleich von Anwendungsszenarien für verschiedene Arten von Positionierern

Die Entwicklung der Ventilpositionierer von rein pneumatischen zu elektrisch betriebenen und anschließend zu digitalen intelligenten Systemen spiegelt eindeutig das anhaltende Streben nachund Konnektivität im Bereich der industriellen SteuerungDieser technologische Fortschritt ist kein einfaches Ersatzverhältnis, sondern ein Zusammenleben und eine Entwicklung, die auf unterschiedlichen Anwendungsbedürfnissen und Kosteneffizienz beruhen.

Rein pneumatische Positionierer, mit ihren inhärenten explosionssicheren Eigenschaften, einfacher Struktur und günstigen Vorteilen,noch immer einen einzigartigen Wert und eine einzigartige Anwendbarkeit in bestimmten Gefahrenbereichen aufweisen, in denen die Präzisionsanforderungen relativ gering sindSie bleiben eine zuverlässige und wirtschaftliche Wahl in Umgebungen, in denen Strom nicht verfügbar ist oder die Funkenrisiken hoch sind.

Elektropneumatische Positionierer dienen als Brücke zwischen herkömmlichen analogen Signalen und pneumatischen Aktoren und bleiben die Hauptwahl in vielen bestehenden industriellen Steuerungssystemen.Sie kombinieren die Übertragungsvorteile elektrischer Signale (z. B. Langstreckenstörungswiderstand) mit den Leistungsmerkmalen von pneumatischen Aktoren, so dass sie für industrielle Anwendungen geeignet sind, die eine hohe Präzision und elektrische Signalsteuerung erfordern.Da es die Steuerungsleistung verbessert, ohne die bestehende Architektur vollständig zu verändern.

Digitale Positionierer stellen den zukünftigen Trend in der Ventilpositioniertechnologie dar.0 und vorausschauende WartungDurch integrierte Mikroprozessoren und berührungslose Rückkopplungstechnologie liefern digitale Positionierer außergewöhnliche Präzision und umfassende Informationen über den Zustand der Ventile.Ermöglicht “Bedingungsorientierte Instandhaltung” und “vorhersagungsorientierte Instandhaltung”. ∆ Dies bedeutet, dass Unternehmen die Wartung anhand des tatsächlichen Betriebszustands der Ausrüstung statt eines festen Zeitplans planen können,Auf diese Weise werden Ausfallzeiten minimiert und die Wartungsressourcen optimiert..

Diese Entwicklung ist nicht ein einfacher Ersatz, sondern vielmehr das Ergebnis eines tiefen Verständnisses der unterschiedlichen Anwendungsbedürfnisse und einer ausgewogenen Kostenwirksamkeit.mit ihren “einfachen, kostengünstigen” und “intrinsisch explosionssicheren” Eigenschaften, haben immer noch einen Markt für einfache Anwendungen, bei denen keine Stromversorgung verfügbar ist oder ein hohes Funkenrisiko besteht.die Herausforderung der Kombination der Vorteile der Fernübertragung elektrischer Signale mit pneumatischen Aktoren zu bewältigen, so daß sie eine natürliche Wahl für die Modernisierung traditioneller DCS-Systeme sind.die Präzision und die diagnostischen Fähigkeiten erheblich verbessert haben, die “Zustandsabhängige Instandhaltung” und “vorhersagungsfähige Instandhaltung” ermöglicht.Diese Funktionserweiterung verwandelt Ventilpositionierer von einfachen Aktoren in intelligente Geräte, die kritische Betriebsdaten liefern können.

Daher müssen Unternehmen bei der Auswahl eines Positionierers die Vorteile des technologischen Fortschritts (z. B. reduzierte Ausfallzeiten, verbesserte Produktqualität,und optimierter Energieverbrauch) gegenüber der Komplexität der anfänglichen Investition und Wartung. beispielsweise für nicht kritische Ein-/Aus-Ventile kann ein einfacher pneumatischer Positionierer ausreichen; für hochwertige, risikoreiche Drosselungsregelungsschleifendie zusätzliche Investition in einen digitalen intelligenten Positionierer lohnt sichDie Entscheidungsträger sollten nicht blind nach der höchsten Technologie streben, sondern eine umfassende Lebenszykluskostenanalyse durchführen.,unter Berücksichtigung der ersten Beschaffung, der Installation, des Betriebsenergieverbrauchs, der Wartungskosten sowie der möglichen Produktionsverluste und Sicherheitsrisiken.

Die nachstehende Tabelle enthält einen umfassenden Vergleich der verschiedenen Arten von Ventilpositionierern, um den Lesern ein besseres Verständnis ihrer jeweiligen Eigenschaften und Anwendungsbereiche zu ermöglichen:

Tabelle 1: Vergleich der Arten von Ventilpositionierern

Typ des Positionierers Arbeitsprinzip Vorteile Nachteile Typische Anwendungen
Pneumatischer Positionierer Rein pneumatisches Signal, Kraftgleichgewichtsprinzip, reguliert den Druck der Luftquelle, um den Aktor zu antreiben Einfache Struktur, geringe Kosten, Explosionssicherheit, hohe Zuverlässigkeit, einfache Wartung Anfällig für Belastungseffekte, schlechte Niedriggeschwindigkeitsstabilität, begrenzte Leistungskraft, langsame Signalübertragung, hohe Anforderungen an die Luftqualität Einfache Ein-/Aussteuerung, gefährliche Umgebungen, kostensensible Anwendungen
Elektropneumatischer Positionierer (I/P) Elektrisches Signal (4-20mA), das über einen I/O-Wandler zur pneumatischen Steuerung in pneumatisches Signal umgewandelt wird Kompatibel mit elektrischen Signalen, höhere Präzision und Auflösung, starke Interferenzbeständigkeit Komplexe Struktur, höhere Kosten, I/O-Wandler erfordern möglicherweise eine Ferninstallation Herkömmliche DCS/PLC-Systeme, industrielle Umgebungen, die eine hohe Präzision und elektrische Signalsteuerung erfordern
Digitale (intelligente) Positionierer Mikroprozessor verarbeitet digitale Signale, berührungsloses Feedback, fortschrittliche Algorithmensteuerung Extrem hohe Präzision, fortschrittliche Diagnostik, Fernbedienung, geringe Wartung, geringer Energieverbrauch, lange Lebensdauer Höchste Kosten, komplexes Steuerungssystem, Installation und Wartung erfordern Fachkenntnisse Hochgenaue Prozesse, Automatisierung, Datenerfassung, IoT, vorausschauende Wartung
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III. Wichtige Erwägungen bei der Auswahl eines Ventilpositionierers

Die Auswahl des geeigneten Ventilpositionierers ist ein mehrdimensionaler, systematischer Entscheidungsprozess, der eine umfassende Berücksichtigung mehrerer Schlüsselfaktoren erfordert.einschließlich Leistungsanforderungen, Betriebsumfeld, Systemkompatibilität und Wirtschaftlichkeit.

A. Leistungs- und Genauigkeitsanforderungen

Die Leistung eines Ventilpositionierers bestimmt unmittelbar die Genauigkeit und Stabilität der Steuerschleife.Leistungs- und Präzisionsanforderungen sind bei der Auswahl die wichtigsten Überlegungen.

1. Positionierungsgenauigkeit und Wiederholbarkeit

Die Positionsgenauigkeit bezieht sich auf den Grad der Nähe zwischen der tatsächlichen Position des Ventils und der gewünschten Position.während sich die Wiederholbarkeit auf die Fähigkeit des Ventils bezieht, jedes Mal unter dem gleichen Signal die gleiche Position zu erreichenEine präzise und wiederholbare Positionierung ist ein wesentlicher Vorteil von elektrischen linearen Aktoren (als Teil des Aktorsystems) und digitalen Positionierern.mit integrierten Mikroprozessoren und fortschrittlichen Steuerungsalgorithmen, können höhere Positionierungsgenauigkeit und geringere Fehlerraten erzielen als herkömmliche Positionierer.Kontaktlose Rückkopplungstechnologien wie Hall-Effektsensoren ermöglichen eine präzise Messung ohne körperlichen Kontakt, was die allgemeine Kontrollgenauigkeit und -zuverlässigkeit erheblich verbessert.

2. Reaktionsgeschwindigkeit und Stabilität

Die Reaktionsgeschwindigkeit bezieht sich auf die Zeit, die benötigt wird, bis das Ventil nach Erhalt des Steuersignals seine neue Position erreicht hat.Positionierer können die Reaktionsgeschwindigkeit des Ventils erheblich beschleunigen und die Reaktionszeit verkürzen, indem sie einen höheren Luftstrom und einen höheren Druck bietenDies ist für Systeme von entscheidender Bedeutung, die rasche Anpassungen benötigen, um auf Prozessänderungen zu reagieren, z. B. in schnell wechselnden Durchfluss- oder Druckregelungsschleifen.durch kontinuierliche Überwachung und Anpassung der Ventilposition, hilft der Positionierer effektiv, die Stabilität des Prozesses aufrechtzuerhalten, Schwankungen oder Schwankungen zu unterdrücken und sicherzustellen, dass Prozessvariablen nahe dem Setpoint reibungslos funktionieren.

3. Beseitigung von Hysterese und Deadband

Hysterese bezieht sich auf das Phänomen, bei dem die Ausgangsresonanz des Ventils bei einer Änderung der Richtung des Eingangssignals hinter der Eingangsresonanz zurückbleibt.Der Deadband bezieht sich auf den Bereich, in dem die Ventilleistung nicht auf Änderungen des Eingangssignals reagiert.Diese nichtlinearen Eigenschaften verringern die Genauigkeit der Steuerung. Positionierer können Hysterese und Totband, die durch Reibung der Ventilstammverpackung verursacht werden, effektiv kompensieren und beseitigen.Sicherstellung einer präzisen und empfindlichen Reaktion des Ventils auf Steuersignale in seiner gesamten ReichweiteDies ist von entscheidender Bedeutung, um eine hochpräzise Regulierung zu erreichen und Abweichungen aus dem Prozess zu vermeiden, insbesondere bei Drosselungssteuerungsanwendungen, die häufige kleine Anpassungen erfordern.

Bei der Auswahl eines Ventilpositionierers besteht ein wichtiges Gleichgewicht zwischen Präzision und Kosten.Ihre ersten Beschaffungskosten sind in der Regel höherBei Anwendungen mit relativ weniger hohen Präzisionsanforderungen, die jedoch kostensensitiv sind, ist eine so hohe Anfangsinvestition nicht für alle industriellen Anwendungen möglich oder erforderlich.Pneumatische oder elektromechanische Positionierer können eine bessere Wirtschaftlichkeit bietenDiese Wahl ist ein Kompromiss, der auf der Grundlage der Präzisionsanforderungen des spezifischen Prozesses, der potenziellen Verluste durch ungeplante Ausfallzeiten und der verfügbaren Budgetbeschränkungen ermittelt werden muss.

Hohe Präzision kommt häufig mit komplexeren Sensorik (z.B. berührungslose Hall-Effekt-Sensoren), leistungsfähigeren Datenverarbeitungskapazitäten (z.B. eingebaute Mikroprozessoren),und präzisere Fertigungsprozesse, die alle unmittelbar zu höheren Produktionskosten beitragen.Die Vorteile einer verbesserten Kontrollgenauigkeit können die anfänglichen Investitionen weit überwiegenIn der Feinchemieindustrie kann beispielsweise eine präzise Durchflussregelung kostspielige Nebenwirkungen oder Produktschrott wirksam verhindern und damit den Wert von hochpräzisen Positioniergeräten rechtfertigen.

Die Entscheidungsträger sollten daher nicht blind nach der höchsten Technologie streben, sondern eine umfassende Lebenszykluskostenanalyse (LCC) durchführen.Einschließlich der Anfangskosten für die Beschaffung, Installations- und Inbetriebnahmeaufwendungen, täglicher Betriebsenergieverbrauch, Wartungskosten, Lagerbestandskosten für Ersatzteile,und potenzielle Produktionsverluste und Sicherheitsrisiken durch Ausfall der AnlagenDurch diese umfassende Bewertung können Unternehmen feststellen, welche zusätzlichen Investitionen in Präzision und Funktionalität in spezifischen Anwendungsszenarien die größten langfristigen Renditen erzielen..

B. Betriebsumfeld und Sicherheitsaspekte

Die Ventilpositionierer sind in der Regel in industriellen Umgebungen in rauen Betriebsumgebungen zu finden, und die Sicherheitsleistung ist eine grundlegende Anforderung für jede industrielle Ausrüstung.bei der Auswahl eines Ventilpositionierers, ist es unerlässlich, eine umfassende Bewertung der Betriebsumgebung und der Sicherheitsanforderungen durchzuführen.

1. Anpassungsfähigkeit an die Umwelt (Temperatur, Vibrationen, Korrosion)

Die Ventilpositionierer müssen in der Lage sein, langfristig stabil in verschiedenen rauen industriellen Umgebungen zu arbeiten, einschließlich extremer Temperaturen (sowohl hohe als auch niedrige), hoher mechanischer Vibrationen,und Umgebungen mit ätzenden GasenDie Hersteller investieren erhebliche Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen, um robuste und langlebige Produkte zu entwickeln.Verwendung korrosionsbeständiger Materialien (z. B. Edelstahlgehäuse), um korrosive Stoffe zu widerstehen, und bietet eine breite Temperaturpalette an (z. B. unterstützen bestimmte Modelle extreme Temperaturen von -55°C bis +85°C).Einige hochentwickelte Positionierer sind schwingungsbeständig, wie z. B. das stangelose, berührungslose Positionsrückkopplungssystem des Fisher DVC6200, das mechanischen Verschleiß effektiv eliminiert und zu einer höheren Zuverlässigkeit in vibrierenden und korrosiven Umgebungen führt.Der breite Temperaturbereich des Masoneilan SVI3 und die eingekapselten elektronischen Komponenten zeigen auch seine Anpassungsfähigkeit an raue Umgebungen..

Die Komplexität der industriellen Umgebung setzt strenge Anforderungen an die Konstruktion der Positionierer.fortgeschrittene VerpackungstechnologienDie Schwierigkeiten, die sich aus der Anwendung der neuen Technik ergeben, lassen sich durch eine Reihe von Faktoren ausmachen.Hersteller müssen langlebige Materialien entwickeln, mehr versiegelte Verpackungen und schwingungsbeständigere Strukturen.Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen erhöht..

Die Anpassungsfähigkeit an die Umwelt beeinflusst unmittelbar die Lebenszykluskosten der Anlagen und die Betriebssicherheit der Anlagen.Man sollte sich nicht nur auf die Steuerungsleistung konzentrieren, sondern auch die langfristige Zuverlässigkeit in bestimmten Betriebsumgebungen bewerten.- Produkte mit höherer Umweltausfallfähigkeit können zwar höhere Anfangsinvestitionskosten mit sich bringen,Sie können die Wartungskosten und das Risiko von ungeplanten Ausfallzeiten aufgrund von Umweltfaktoren erheblich reduzieren., was den Unternehmen insgesamt größere Vorteile bringt.

2. Ausfallsichere Modi

Die Ausfallsicherheit ist ein kritisches Merkmal der Steuerventile und ihrer Aktoren.bezieht sich auf die automatische Bewegung des Durchflussregelelements des Ventils in eine vorgegebene Position, wenn die Antriebsenergie (z. B. Instrumentenluft oder Stromversorgung) unterbrochen wirdZu den auf der Prozesssicherheitsanforderung basierenden gemeinsamen Ausfallsicherheitsmodi gehören:

  • a.Ausfallschließung (FC): Bei Verlust der Antriebsenergie bewegt sich das Durchflussbegrenzungselement des Ventils automatisch in die geschlossene Position.Dieser Modus wird üblicherweise in Situationen verwendet, in denen die Flüssigkeitszufuhr unterbrochen werden muss, um gefährliche Situationen zu vermeiden., z. B. Sicherheitsverschlussventile in Brennstoffgasleitungen, die bei Stromausfall automatisch geschlossen werden, um zu verhindern, dass Brennstoff in die Verbrennungskammer gelangt und dadurch Brände oder Explosionen vermieden werden.
  • b.Nicht geöffnet (FO): Bei Verlust der Antriebsenergie bewegt sich das Durchflussbegrenzungselement des Ventils automatisch in die offene Position.Dieser Modus eignet sich für Szenarien, bei denen eine kontinuierliche Flüssigkeitszufuhr erforderlich ist, um einen sicheren Zustand aufrechtzuerhalten., wie z. B. in Kühlwasseranlagen, bei denen ausfallsichere Ventile sicherstellen, dass das Kühlwasser während eines Ausfalls weiterhin geliefert wird, wodurch eine Überhitzung des Reaktors oder ein Kontrollverlust verhindert wird.
  • c.Ausfall-Last (FL): Bei einem Stromausfall oder einem Signalverlust bleibt das Ventil in der Position, in der es zu seiner letzten Aktion stand, ob vollständig geöffnet, vollständig geschlossen oder in einer Zwischenposition.Dieser Modus erfordert in der Regel zusätzliche Komponenten, wie z. B. ein Positionierer mit Sperrmechanismus, um die Ventilposition durch Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsdrucks innerhalb des Aktoren während Luft- oder Stromversorgungsausfällen zu erhalten.
  • d. Aktoren und Ausfallsicherungsmechanismen:
    1. Pneumatische Aktoren: Einfachwirkende pneumatische Aktoren sind eine gängige Wahl für die Erreichung der inhärenten Ausfallsicherheitsmodi.die Entfernung der Luftzufuhr zum Aktor ermöglicht es der Rückkehrkraft der Feder, das Ventil in eine vorgegebene sichere Position zu bringen (vollständig offen oder vollständig geschlossen). Doppelwirksame pneumatische Aktoren haben in der Regel keine eingebauten Federn, so dass für eine ausfallsichere Funktionalität ein externer Luftbehälter zur Sicherung einer Ersatzluftzufuhr verwendet werden muss,oder ein Verschlussventil muss verwendet werden, um das Ventil in seiner letzten Position zu halten oder es in eine sichere Position zu bringen..
    2. Hydraulische Antriebe: Hydraulische Antriebe können auch Feder-Rückkehr-Konfigurationen verwenden, um eine ausfallsichere Funktionalität zu erreichen.Hydraulische Aktoren sind bekannt für ihr hohes Drehmoment/Druck und ihre schnelle Reaktion, so dass sie besonders für kritische Anwendungen wie ESD (Emergency Shutdown System) geeignet sind, bei denen ein schnelles Handeln zur Gewährleistung der Systemsicherheit erforderlich ist.
    3. Elektrische Aktoren: Elektrische Aktoren bleiben bei einem Stromausfall in der Regel in ihrer letzten Position.eine zusätzliche Ersatzteilstromquelle (z. B. Batterie) oder eine spezielle Federreserve-Version erforderlich ist, um das Ventil im Falle eines Stromausfalls in eine sichere Position zu bringen.

In der folgenden Tabelle sind die verschiedenen Ausfallsicherheitsmodi und ihre Korrelation mit den Eigenschaften der Aktoren zusammengefasst:

Tabelle 2: Ausfallsicherheitsmodi und Eigenschaften der Aktoren

Ausfallsicherheitsmodus Beschreibung Typischer Aktormechanismus Anwendbare Szenarien
Ausfallschließung (FC) Ventil schließt, wenn Antriebsenergie verloren geht Elektrische Antriebe mit Rückwärtsstromversorgung Brennstoffunterbrechung, Stopp der Reaktionsmittelversorgung, Überlaufverhütung
Nicht geöffnet (FO) Ventil öffnet sich, wenn die Antriebsleistung verloren geht Elektrische Antriebe mit Rückwärtsstromversorgung Kühlwasserversorgung, Notlüftung, Aufrechterhaltung des Mindestflusses
Ausfallhalt (FL) Das Ventil bleibt in seiner letzten Position, wenn die Antriebskraft verloren geht mit einer Leistung von mehr als 100 W und einer Leistung von mehr als 1000 W Es ist ein manuelles Eingreifen erforderlich, um einen bekannten sicheren Zustand bis zur Reparatur aufrechtzuerhalten

Strenge Sicherheitsvorschriften (wie die IEC 61508) beeinflussen unmittelbar die Nachfrage nach Geräten mit höheren SIL- (Safety Integrity Level) -Einstufungen.Die Hersteller müssen Positionierer entwickeln, die im Falle eines Ausfalls eine sichere Position halten und Online-Diagnostik durchführen können.Diese Nachfrage hat auch die Anwendung der berührungslosen Rückkopplungstechnologie angetrieben, da sie mechanischen Verschleiß reduziert und so das mögliche Ausfallrisiko senkt.Die Sicherheit ist ein unverzichtbarer Eckpfeiler in industriellen AnwendungenDie Auswahl von Positionierern, die den einschlägigen Sicherheitsstandards und Zertifizierungen entsprechen, ist nicht nur eine Compliance-Anforderung, sondern auch eine Verantwortung gegenüber Personal, Ausrüstung und Umwelt.Vor allem bei Prozessen mit hochwertigen oder gefährlichen Medien, sollten Sicherheitsleistungen Kostenvorteile überwiegen.

3. Explosionssicherheit und grundsätzlich sichere Zertifizierung

In gefährlichen Bereichen, in denen brennbare und explosive Stoffe vorhanden sind, wie in der Erdöl-, Erdgas-, Chemie- und Pharmaindustrie,Ventilpositionierer müssen strenge explosionssichere Normen und Zertifizierungen erfüllen, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten.Zu den gemeinsamen internationalen Explosionssicherheitszertifizierungen gehören ATEX (Europäische Union), IECEx (Internationale Elektrotechnische Kommission), FM (Factory Mutual Insurance Company),CSA (Kanadische Normungsorganisation), und NEPSI (National Explosion-Proof Electrical Product Quality Supervision and Inspection Center of China), unter anderem.

Zu den wichtigsten explosionssicheren Typen gehören:

  • Eigentlich sicher (Ex i): Durch die Einschränkung der Energie im Stromkreis wird sichergestellt, daß unter fehlerhaften Bedingungen keine Funken oder thermischen Effekte entstehen, die eine explosive Mischung entzünden können.
  • Flamm- und Explosionssicherheit (Ex d): Umschließende Bauteile, die Funken, Bögen, or dangerous temperatures within a robust housing capable of withstanding the pressure generated by an internal explosion of an explosive mixture and preventing flame propagation to the external explosive environment.
  • Erhöhte Sicherheit (Ex e): Es werden Maßnahmen ergriffen, um Funken, Bogen und Überhitzung innerhalb und außerhalb des Geräts zu verhindern und so die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Geräts zu erhöhen.

Darüber hinaus bieten viele digitale Positionierer eine SIL-Zertifizierung (Safety Integrity Level) an, z. B. SIL2 oder SIL3 Capable.Dies bedeutet, dass sie für sicherheitsinstrumentalisierte Systeme (SIS) geeignet sind und die für bestimmte Sicherheitsfunktionen erforderlichen Zuverlässigkeitsniveaus erfüllen können.Die Auswahl von Positionierern mit der entsprechenden SIL-Zertifizierung ist entscheidend für den Aufbau hochzuverlässiger Sicherheitssysteme.

Die Anforderungen an die Sicherheit in gefährlichen Umgebungen sind keine Hindernisse für die technologische Entwicklung, sondern treiben Innovationen bei Positioniergeräten im Hinblick auf Explosionsschutz, innere Sicherheit,und SIL-ZertifizierungEinige Positionierer verwenden beispielsweise magnetische Steuerknöpfe, die Betriebssignale durch externe Magnete auf dem Gehäuse und den internen magnetischen Sensoren übertragen.Betrieb ohne Beeinträchtigung der Dichtheit des GehäusesDie SIL-Zertifizierung erfordert eine hohe Zuverlässigkeit der Systeme und eine hohe Fähigkeit zur Fehlererkennung.Anforderung an intelligente Positioniergeräte, komplexere Selbstdiagnosefunktionen zu integrieren, um eine rechtzeitige Erkennung und Umsetzung von Sicherheitsmaßnahmen bei einem Fehler zu gewährleisten.

Strenge Sicherheitsvorschriften (z. B. IEC 61508) beeinflussen unmittelbar die Nachfrage nach Geräten mit höheren SIL-Klassifikationen.Hersteller müssen Positionierer entwickeln, die im Falle eines Fehlers eine sichere Position halten und Online-Diagnostik durchführen können.Diese Nachfrage hat auch zur Einführung der berührungslosen Rückkopplungstechnologie geführt, da sie mechanischen Verschleiß reduziert und so das Risiko potenzieller Ausfälle senkt.Die Sicherheit ist ein unverzichtbarer Eckpfeiler in industriellen AnwendungenDie Auswahl von Positionierern, die den einschlägigen Sicherheitsstandards und Zertifizierungen entsprechen, ist nicht nur eine Compliance-Anforderung, sondern auch eine Verantwortung gegenüber Personal, Ausrüstung und Umwelt.Vor allem bei Prozessen mit hochwertigen oder gefährlichen Medien, sollten Sicherheitsleistungen Kostenvorteile überwiegen.

4. Anforderungen an die Luftqualität der Geräte

Bei pneumatischen und elektropneumatischen Positioniergeräten ist die Qualität der Instrumentenluftversorgung ein entscheidender Faktor für den langfristigen stabilen Betrieb.Diese Positionierer setzen auf Druckluft als ArbeitsmediumDie Luftversorgung muss also sauber, trocken und ölfrei sein, um Verunreinigung, Verschleiß und Ausfall interner Präzisionskomponenten zu verhindern.die Norm ISO 8573-1 wird üblicherweise zur Bewertung der Qualitätsstufe der Instrumentenluftversorgung verwendet,, in dem spezifische Anforderungen an den Gehalt an festen Partikeln, Feuchtigkeit und Öl in der Luft festgelegt werden.

Obwohl die Probleme mit der Luftzufuhr von Instrumenten gering erscheinen mögen, stellen sie eine erhebliche Bedrohung für die langfristige Zuverlässigkeit von pneumatischen und elektropneumatischen Positioniergeräten dar.und Ölverschmutzung in Luftquellen schlechter Qualität können Verstopfungen verursachenDiese mechanischen Verschleiß- und Blockaden führen direkt zu instabilen Positionsausgängen,Dies ist eine schwierige Aufgabe, da die Anwendungsdauer der Anlagen verringert wird und letztendlich die Leistung der Steuerventile und die Stabilität der Steuerschleifen stark beeinträchtigt wird.Dies erhöht nicht nur die Wartungshäufigkeit und -kosten, sondern kann auch zu ungeplanten Ausfallzeiten führen, was zu Produktionsverlusten führt.

Um den langfristigen stabilen Betrieb von Positioniermaschinen zu gewährleisten, müssen Unternehmen daher in hochwertige Luftfilter- und Trocknungssysteme investieren.Es reduziert langfristig erheblich die Betriebs- und Wartungskosten, die durch Luftversorgungsprobleme entstehen.Bei der Durchführung einer Kosten-Nutzen-AnalyseEs sollte nicht nur die Beschaffungskosten des Positionierers selbst berücksichtigt werden, sondern auch die Investitions- und Betriebskosten des Instrumentenluftversorgungssystems- für Standorte, an denen die Luftqualität für die Messgeräte nur schwer zu gewährleisten ist,Es kann notwendig sein, die Verwendung elektrischer Aktoren oder die Auswahl von Positioniergeräten mit eingebauten Luftfilterungs-/Trocknungsfunktionen in Betracht zu ziehen, um die Zuverlässigkeit des gesamten Steuerungssystems zu gewährleisten..

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Masoneilan SVI2

C. Kompatibilität und Integration mit Steuerungssystemen

Als kritische Komponente in der Steuerungsschleife sind die Kompatibilität und Integrationsfähigkeit des Ventilpositionierers mit höheren Steuerungssystemen (wie DCS, PLC) von größter Bedeutung.Dies wirkt sich direkt auf die Effizienz der Datenübertragung aus., die Betriebsfähigkeit des Systems und die Realisierung fortschrittlicher Funktionalitäten.

1. Signaltypen (4-20mA, HART, Feldbus, Profibus)

Moderne industrielle Steuerungssysteme verwenden häufig 4-20mA Gleichstromsignale zur Regulierung von Steuerventilen.Dieses analoge Signal wird in der Industrie aufgrund seiner ausgezeichneten Lärmbeständigkeit und seiner geringen Signaldämpfung über große Entfernungen weit verbreitet..

Mit technologischen Fortschritten unterstützen digitale Positionierer jetzt mehrere digitale Kommunikationsprotokolle,vollständig digitale Kommunikation mit Steuerungssystemen und erweiterte FunktionalitätenUnter ihnen: the HART (Highway Addressable Remote Transducer) communication protocol achieves bidirectional communication between devices and control systems by overlaying digital signals on traditional 4-20mA analog signalsDer Feldbus und der PROFIBUS PA sind volldigitale Feldbusprotokolle, die höhere Geschwindigkeiten und umfangreichere Datenübertragungsmöglichkeiten bieten.Unterstützung komplexerer Steuerungsstrategien und Geräteverwaltungsfunktionen.

The transition from analog signals to digital communication protocols is not merely a change in signal transmission methods but also reflects the transformation of industrial control systems from “control-centric” to “data-driven operationsDie traditionellen 4-20mA-Signale sind einseitig und können nur Steuerwerte übertragen und keine Echtzeitstatus- oder Diagnoseinformationen über Ventile liefern.Digitale Kommunikationsprotokolle, wie z. B. HART, einen bidirektionale Datenfluss zwischen Ventilpositionierer und Steuerungssystemen erreichen, indem sie digitale Informationen auf analoge Signale überlagern oder vollständig digitale Signale verwenden (z. B. Fieldbus).Dieser Datenfluss ermöglicht Ferndiagnostik, Parameterkonfiguration und Leistungsüberwachung, wodurch manuelle Eingriffe vor Ort verringert und die Betriebseffizienz und -sicherheit verbessert werden.

Die Auswahl eines Positioniers, der fortschrittliche Kommunikationsprotokolle unterstützt, ist ein entscheidender Schritt beim Aufbau zukünftiger intelligenter Fabriken.Es optimiert nicht nur die Leistung einzelner Steuerungsschleifen, sondern integriert auch Steuerventile in breitere Asset-Management- und Big-Data-Analyse-FrameworksDurch die Integration dieser fortschrittlichen Kommunikationsfähigkeiten können Unternehmen eine genauere Prozesssteuerung erreichen,effizienteres Management der Ausrüstung, und eine intelligentere operative Entscheidung.

2. Diagnostik- und Kommunikationsfähigkeiten

Digitale Positionierer zeichnen sich durch ihre diagnostischen und kommunikativen Fähigkeiten aus und verfügen über leistungsfähige Mikroprozessoren und Sensoren, die umfangreiche Daten über den Zustand und die Leistung der Ventile liefern.Diese diagnostischen Merkmale umfassen:

  • Ventilsignatur: Erfasst die Kraft-Verlagerungs-Beziehung des Ventils über seinen gesamten Fahrbereich zur Analyse des mechanischen Zustands.
  • Dynamisches Fehlerband: Bewertet die Steuergenauigkeit des Ventils während der dynamischen Reaktion.
  • Schrittreaktivität: Messen der Reaktionsgeschwindigkeit und Stabilität des Ventils auf Schrittsignaländerungen.
  • Schlagprüfung: Überprüfung, ob das Ventil die vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Positionen erreichen kann.
  • Reibungsüberwachung: Erkennt Veränderungen der Reibungskraft der Ventilstielverpackung oder anderer beweglicher Teile, die auf mögliche Klebungen oder Verschleiß hinweisen.
  • Luftkreislaufdiagnostik: Überwacht den internen Luftkreislauf des Positionierers auf Öl, Wasseransammlungen oder Lecks.
  • Anomalie der Aktorenfeder: Diagnose von Alterung oder Beschädigung der Aktorenfeder.
  • Verpackungsverschleißdiagnostik: Bewertet den Verschleißgrad der Ventilstammverpackung.

Diese reichhaltigen diagnostischen Daten können mittels verschiedener Methoden aufgerufen und analysiert werden, z. B. HART-Handkommunikatoren, ValveLink-Software,oder andere Software, die auf der FDT/DTM-Technologie (Field Device Tool/Device Type Manager) basiertDiese Tools unterstützen zustandsbasierte Wartung und vorausschauende Wartung und ermöglichen es Unternehmen, Probleme zu erkennen und Wartung zu planen, bevor Fehler auftreten.Damit werden ungeplante Ausfallzeiten erheblich reduziert und die Wartungskosten optimiert..

Die diagnostischen Fähigkeiten von intelligenten Positionierern führen zu einer Verschiebung der Wartungs-Paradigmen von traditioneller “Reparatur” zu “Predictivität”. Bei der traditionellen Wartung von Ventilen werden in der Regel planmäßige Inspektionen oder Reparaturen nach Ausfällen durchgeführt.Intelligente Positionierer, mit ihren fortschrittlichen Diagnosekapazitäten, sind in der Regel ineffizient und neigen dazu, ungeplante Ausfallzeiten zu verursachen.Die neuen Technologien verändern dieses Paradigma, indem sie “Bedingungsbasierte Instandhaltung” und “vorhersagungsorientierte Instandhaltung” ermöglichen.Durch die kontinuierliche Überwachung des Zustands und der Leistung der Ventile können Unternehmen Probleme erkennen und Wartungsarbeiten planen, bevor Störungen auftreten.Auf diese Weise werden Ausfallzeiten minimiert und die Wartungsressourcen optimiert..

Eingebettete Drucksensoren und fortschrittliche Online-Diagnosekalgorithmen sind der Schlüssel zur vorausschauenden Wartung.Diese diagnostischen Fähigkeiten können Anomalien innerhalb des Ventils erkennen (z. B. erhöhte Reibung), pneumatische Probleme, Verpackungsabbau und diese Informationen über digitale Kommunikationsprotokolle (wie HART) an Steuerungssysteme oder Anlagemanagementsoftware (wie Masoneilans ValVue) übertragen.Diese Fähigkeit ermöglicht es dem Wartungspersonal, Probleme genau zu identifizieren und Wartungspläne basierend auf den tatsächlichen Bedingungen zu entwickeln.

Diese Änderung der Wartungsstrategie bringt erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich: Durch die Vermeidung ungeplanter Ausfallzeiten können Unternehmen Produktionsverluste reduzieren, Ersatzteilbestände optimieren,und verlängern die Lebensdauer der GeräteDies macht intelligente Positionierer zu einer entscheidenden Investition für die Verbesserung der Gesamtbetriebseffizienz und Rentabilität der Anlage.

D. Wartungs- und Diagnosefunktionen

Moderne Ventilpositionierer, insbesondere digitale intelligente Typen, bieten beispiellose Bequemlichkeit und Intelligenz bei Wartung und Diagnose.erhebliche Verbesserung der Zuverlässigkeit der Ausrüstung und der Betriebseffizienz der Anlage.

1Selbstdiagnose und Online-Überwachung

Intelligente Positionierer können eine Selbstdiagnose der Anlage durchführen und den Zustand des Ventils während des Betriebs kontinuierlich überwachen.Die intelligenten Ventilpositionierer der 700-Serie von Azbil können die Anhäufung von Öl und Feuchtigkeit im Positionierer erkennenDiese diagnostischen Funktionen ermöglichen es, mögliche Probleme zu erkennen, bevor sie zu schweren Ausfällen führen.Der Masoneilan SVI3 Digital Positioner geht noch weiter, mit bis zu 19 Online-Diagnostikfunktionen und der Möglichkeit, diagnostische Daten für bis zu ein Jahr zu speichern, wodurch Benutzern ein umfassendes Ventil-Gesundheitsprofil zur Verfügung gestellt wird.Diese kontinuierliche Gesundheitsüberwachung ermöglicht es den Unternehmen, von der traditionellen planmäßigen Wartung zu einer bedingungsbasierten vorausschauenden Wartung zu wechseln., wodurch die Zuweisung der Wartungsressourcen optimiert und unnötige Ausfallzeiten verringert werden.

2Fernkonfiguration und Kalibrierung

Ein weiterer wesentlicher Vorteil digitaler Positionierer ist ihre Unterstützung für die Remote-Konfiguration, Kalibrierung und Parameteranpassung.Dies bedeutet, dass Ingenieure und Techniker komplexe Inbetriebnahme- und Wartungsaufgaben von einem Computer oder einem tragbaren Gerät ausführen können, ohne die Baustelle besuchen oder Gefahrengebiete betreten zu müssen.Der Fisher DVC6200 unterstützt beispielsweise die HART-Kommunikation und ermöglicht es Benutzern, an jedem beliebigen Punkt der Schleife auf Geräteinformationen zuzugreifen, wodurch die Exposition des Personals gegenüber gefährlichen Umgebungen verringert wird.Die “SMART CAL”-Einstellungs- und Kalibrierfunktion mit einer Taste des Masoneilan SVI3 vereinfacht ebenfalls erheblich den Betrieb vor Ort und verbessert die Inbetriebnahmeeffizienz.

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