제어 밸브 설치된 게인 계산 사용

제어 밸브 설치 게인을 계산하는 워크시트는 모든 제어 밸브 선택 프로세스의 일부일 수 있습니다. 이 기사는 원래 InTech 매거진 2021년 12월호에 게재되었습니다.

수년 동안 저자는 제어 밸브 선택 프로세스의 일부로 제어 밸브 설치된 유량 및 이득 그래프를 사용하고 장려해 왔습니다(참고 자료 1-3). 수년 동안 저자는 설치된 유량 및 이득 그래프 기능이 포함된 공개적으로 사용 가능한 제어 밸브 크기 조정 응용 프로그램을 갖춘 밸브 제조업체와 연결되는 이점을 누려왔습니다. 다른 브랜드의 제어 밸브를 선호하고 해당 제조업체의 제어 밸브 크기 조정 응용 프로그램을 선호하는 사용자는 그래프 기능을 활용하기 위해 새로운 응용 프로그램을 사용하는 방법을 배우는 것을 주저했습니다. 최근 저자는 구성에 대한 자세한 지침이 포함된 기사를 발표했습니다. 밸브 크기 조정 응용 프로그램을 사용하여 수행한 밸브 크기 계산과 함께 설치된 흐름 및 이득 그래프를 생성하는 Microsoft Excel 워크시트입니다. 이는 누구나 설치된 유량 및 이득을 그래프로 표시하여 밸브 선택 프로세스에 통합하는 것을 실용적으로 만듭니다(참조 4). 이 문서에서는 제어 밸브 설치 게인 계산을 사용하는 방법을 설명합니다.

이득이 매우 낮다는 것은 바람직하지 않습니다. 이득이 낮다는 것은 밸브가 움직일 때 유량이 크게 변하지 않음을 의미하기 때문입니다. 높은 이득이 바람직하지 않은 이유는 분명하지 않을 수 있습니다. 이득이 높은 오디오 증폭기가 바람직할 수 있습니다. 그러나 제어 밸브는 기계 장치이므로 서로 접촉하면서 움직이는 부품은 움직이지 않을 때 들러붙는 경향이 있습니다. 밸브가 움직이지 않을 때 달라붙는 경향이 있기 때문에 원하는 위치의 2% 내에만 위치할 수 있고 게인이 4인 경우 유량은 8% 단계 내에서만 조정될 수 있으므로 바람직하지 않을 수 있습니다. 필요한 유량 범위 내에서 게인 변경을 2:1로 제한하는 이유는 필요한 유량 범위 전체에서 안정적이고 빠른 응답을 위해 컨트롤러를 더 쉽게 조정할 수 있기 때문입니다. 참조 4를 사용하여 설치된 유량과 게인을 계산하고 그래프로 표시합니다. 워크시트, 프로세스 모델 및 워크시트에는 프로세스에 대한 다음 정보가 필요합니다.

최소 및 최대 설계 흐름에서 P1 및 P2 값은 제어 밸브의 상류 및 하류 시스템에서 마찰 압력 손실 및 정압 변화를 분석하여 얻어야 합니다(참고 자료 5-6). 참고 자료 4는 여러 가지를 유발했습니다. 설치된 흐름 및 이득 그래프 분석을 위한 후보가 될 응용 프로그램에 대해 문의합니다. 다음은 가장 일반적인 것 중 일부입니다.

그림 2는 사용자의 Excel 제어 밸브 크기 조정 워크시트를 보여줍니다. 계산된 CV 범위는 6인치 세그먼트 볼 제어 밸브가 최소 설계 유량에서 최대 설계 유량까지 약 20%~78% 개방 상태에서 작동하는 것으로 나타납니다. 설치된 흐름 및 이득 계산에서 놀라운 결과가 나왔습니다(그림 3).

설치된 흐름 그래프는 20% 상대 이동에서 설치된 흐름 그래프와 교차하는 최소 지정 흐름을 표시하고, 80% 상대 이동에서 약간 아래에 설치된 흐름 그래프와 교차하는 최대 설계 흐름을 표시하며 이는 사용자 계산과 일치합니다. 사용자 계산에서 표시되지 않은 것은 밸브의 완전 개방 흐름의 95%가 최대 설계 흐름에 있고 최고 설계 흐름에 안전계수가 없다는 것입니다. 약 60% 이동(상대 이동 0.6)에서 설치된 흐름 그래프가 반올림되기 시작합니다. 훨씬 더 얕은 경사면으로 이동합니다. 이 사실은 설치된 게인이 0.5 미만으로 떨어지는 설치 게인 그래프에서 확인되며, 이는 밸브 위치의 변화가 시스템의 유량에 작은 영향만 미친다는 사실을 강조합니다. 최대 설계 유량(Q/Qmax)과 그래프상의 최대 게인에 따른 게인 변화가 4:1보다 커서 빠르고 안정적인 제어를 위한 컨트롤러 튜닝이 어렵습니다. 문제는 사용자의 펌프 선택에 있다는 것이 밝혀졌습니다.

참고문헌 4에는 P1과 P2에 무슨 일이 일어나고 있는지, 그리고 밸브에 사용 가능한 압력 차이를 그래프로 표시하는 기능이 포함되어 있지 않습니다. 그러나 참조 4 워크시트에는 P1과 P2의 표가 있으므로 상대 밸브 이동에 대한 P1과 P2의 그래프를 구성하는 것은 간단했습니다. 설치된 압력 수준 그래프에서 밸브 상대 이동 거리가 0.8(80% 밸브 이동 거리)에 가까워질수록 밸브에 적용 가능한 압력 강하는 급격히 감소합니다.