Comment choisir un positionneur de vanne？ Guide de sélection des positionneurs de vanne

Dans les systèmes complexes de la production industrielle moderne, les vannes de commande sont largement reconnues comme les principaux actionneurs pour réaliser l'automatisation des processus et maintenir la stabilité des processus.Ces vannes régulent avec précision les paramètres critiques du processus tels que le débit, la pression, la température et le niveau liquide des fluides (y compris les gaz, la vapeur, l'eau ou divers mélanges chimiques), assurant le bon fonctionnement des processus de production dans des paramètres prédéfinis.

Appareils de positionnement des soupapes, en tant qu'accessoires indispensables pour les vannes de commande, jouent le rôle de "cerveau" de toute la boucle de commande automatisée.Leur fonction principale est de recevoir les signaux de commande du système de commande et de les comparer en temps réel avec la position réelle de la tige ou de l'arbre de vanneÀ la détection d'un écart,le positionneur ajuste rapidement la pression d'air ou le signal électrique fourni à l'actionneur de vanne pour s'assurer que la position de la vanne répond exactement aux exigences du système de commande;Ce processus permet de surmonter efficacement les problèmes non linéaires tels que le frottement, le retard et les zones mortes que les vannes de commande peuvent rencontrer pendant le fonctionnement.ce qui permet un contrôle précis et une réponse rapide de la vanne.

De la "contrôle" traditionnelle à l'"optimisation" moderne, la fonctionnalité des positionneurs de vannes est en pleine évolution.Les positionneurs étaient principalement considérés comme des outils pour assurer une réponse précise des vannes aux signaux de commande., en s'attaquant aux défauts mécaniques inhérents aux soupapes, tels que les phénomènes de frottement et de retard d'emballage.Le rôle des positionneurs a largement dépassé celui du simple contrôle de la position des vannes.Ils sont désormais considérés comme des "actifs intelligents" capables de fournir de riches données diagnostiques en temps réel et de réaliser des analyses prédictives de maintenance, réduisant ainsi efficacement les temps d'arrêt non planifiés.optimisation de la consommation d'énergie, améliorant considérablement la qualité des produits et, en fin de compte, améliorant l'efficacité opérationnelle et la rentabilité de l'ensemble de l'usine.

Cette transformation fonctionnelle est le résultat inévitable de plusieurs progrès technologiques avancés.l'application de technologies de rétroaction de position sans contact telles que les capteurs à effet Hall a considérablement amélioré la précision et la fiabilité de la mesure de la position tout en réduisant l'usure mécaniqueEn outre, l'intégration de microprocesseurs intégrés et d'algorithmes de commande avancés a doté les positionneurs de puissantes capacités de traitement des données.l'adoption généralisée de protocoles de communication numérique tels que HART, FOUNDATION Fieldbus et PROFIBUS permet aux positionneurs d'échanger des données bidirectionnelles et à grande vitesse avec les systèmes de commande.Ces technologies fonctionnent en tandem pour s'assurer que les vannes peuvent non seulement être contrôlées avec précision, mais aussi “déclarer” activement leur propre état de santé et même “prédire” les défaillances potentielles.

Par conséquent, la sélection des positionneurs de vannes n'est plus seulement une question de satisfaction des exigences de base en matière de contrôle du débit, mais elle est devenue un investissement stratégique dans l'efficacité globale, la fiabilité,et la sécurité du processus de productionLes positionneurs intelligents peuvent transformer les vannes de commande de dispositifs passifs qui exécutent des commandes en participants actifs à l'optimisation des processus et fournisseurs de données critiques.établir des bases solides pour la transformation numérique d'une entreprise.

Le présent rapport vise à fournir aux lecteurs un guide complet et approfondi sur le choix des positionneurs de vannes.Le rapport effectuera une analyse approfondie des marques de renommée internationale telles que Fisher, Masoneilan, Flowserve, Samson et Neles, détaillant leurs caractéristiques de produit respectives, leurs principaux avantages technologiques, leurs stratégies de prix,et des domaines d'application spécialisés dans différentes industries.

Le rapport commencera d'abord par les principes de fonctionnement de base et les principaux types de positionneurs de vannes,analyse des avantages et des inconvénients des différents types de positionnateurs et de leurs scénarios applicablesPar la suite, le rapport se penchera sur les facteurs clés à prendre en considération lors du choix d'un positionneur de vanne, y compris les exigences de performance et de précision,considérations d'environnement opérationnel et de sécurité, la compatibilité et l'intégration avec les systèmes de contrôle, et l'analyse coûts-avantages.le rapport fournira des stratégies de sélection spécifiques pour guider les lecteurs dans la prise de décisions de marque et de modèle les plus appropriées en fonction de leurs besoins de processusEnfin, le rapport présentera la société Xiangjing et ses contributions au secteur des vannes.

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 systemIl reçoit continuellement des signaux de commande (c'est-à-dire des points de réglage) du système de commande et les compare en temps réel et avec une grande précision à la position réelle de la tige de vanne ou de l'arbre de vanne (c'est-à-direeUne fois qu'un écart est détecté entre les deux,le positionneur ajuste immédiatement la pression d'air ou le signal électrique fourni à l'actionneur de la vanne jusqu'à ce que la vanne atteigne précisément la position souhaitée;.

Cette fonction de base du positionneur est conçue pour surmonter divers facteurs pouvant affecter le positionnement précis de la vanne.hystérésis inhérente à l'actionneurEn compensant activement ces perturbations, le positionneur assure que la vanne de commande peut, de façon fiable et précise,et répondre rapidement aux signaux de contrôleEn termes d'installation physique, le positionneur est généralement ingénieusement monté sur le joug ou le boîtier supérieur de l'actionneur.Il se connecte à la tige ou à l'arbre de la vanne par des liaisons mécaniques ou des capteurs sans contact plus avancés, permettant l'acquisition en temps réel d'une rétroaction de position précise de la vanne.

Dans les usines modernes, où des réseaux de centaines ou de milliers de boucles de contrôle complexes sont déployés,les soupapes de commande servent d'éléments de commande finaux régulant les variables critiques du processus telles que le débit de fluideCes boucles de commande sont conçues pour assurer que toutes les variables de processus importantes restent dans la plage de fonctionnement requise,garantissant ainsi la qualité du produit et la stabilité du processus.

Les positionneurs de vannes réduisent considérablement la variabilité du processus, améliorent la qualité du produit,et assurer la stabilité du système face aux perturbations internes et externes (telles que les changements de charge) en fournissant un contrôle précis de la position de la vanneIl fonctionne essentiellement comme un système de contrôle intégré.- l'utilisation du signal de sortie du contrôleur de processus principal comme point de réglage et l'ajustement précis de la pression de l'actionneur en fonction de la rétroaction de la position réelle de la vanneCette structure de système de commande en cascade permet à la vanne d'obtenir des réponses plus précises et plus rapides, améliorant ainsi les performances de l'ensemble de la boucle de commande.

Les positionneurs de vannes jouent un rôle essentiel pour relever les défis de contrôle du "dernier kilomètre" dans le contrôle de processus.l'actionneur de vanne lui-même peut avoir des problèmes inhérents tels que la non-linéaritéLes effets de l'effet de serrure sur la position actuelle de la soupape et sur la position souhaitée du contrôleur peuvent être détectés par la friction et les zones mortes, ce qui affecte la précision du contrôle et la stabilité du système.Le positionneur comble cette lacune entre le régulateur et l'actionneur de vanne grâce à ses mécanismes internes de rétroaction en temps réel et de réglage local, assurant que les signaux de commande sont convertis avec précision en actions physiques de la vanne.la traduction des commandes de contrôle au niveau macro en exécution précise au niveau micro.

sans positionneur, lorsque le contrôleur actionne directement l'actionneur, en raison des caractéristiques mécaniques inhérentes à l'actionneur (telles que le frottement dû à l'emballage de la souche de soupape ou au décalage de l'actionneur),la soupape peut ne pas atteindre précisément la position spécifiée ou connaître des temps de réponse significativement ralentisLe positionneur, à travers sa boucle de rétroaction interne et son amplificateur à gain élevé, entraîne activement et avec force la vanne à la position spécifiée,même en présence de perturbations externes telles que des forces déséquilibrées causées par des changements de pression du fluideCette capacité améliore directement les performances globales et la stabilité de la boucle de commande, en veillant à ce que la variable de processus reste aussi proche que possible du point de référence.

Par conséquent, le positionneur sert d'assurance de précision dans le contrôle de processus, en particulier dans les applications nécessitant une régulation du throttling, il assure un contrôle précis du débit de fluide,qui est essentiel au maintien de la qualité du produitEn fournissant ce contrôle de position de soupape de haute précision, le système de contrôle de la pression de l'air est en mesure d'optimiser la consommation d'énergie et d'assurer la sécurité du processus.le positionneur permet à l'ensemble du système de processus de fonctionner de manière plus stable et efficace.

Les positionneurs de vannes sont principalement classés en trois types principaux en fonction de leurs principes de fonctionnement et des types de signaux qu'ils utilisent: positionneurs pneumatiques, positionneurs électro-pneumatiques (I/P),avec une puissance de sortie de moins de 50 WChaque type a ses mécanismes de fonctionnement, ses avantages et ses inconvénients, ainsi que des scénarios industriels applicables.

Les positionneurs pneumatiques sont le type de positionneurs de vannes le plus traditionnel et le plus ancien,dont le fonctionnement dépend entièrement de l'air comprimé comme moyen de transmission du signal et d'exécution de la puissance.

Les positionneurs pneumatiques reçoivent des signaux d'entrée pneumatiques des dispositifs de commande, qui sont généralement exprimés dans des plages de pression standard telles que 3-15 psi (0,2-1,0 bar) ou 6-30 psi (0,4-2,0 bar).Leur fonctionnement interne est basé sur le principe de l'équilibre des forces.Lorsque la pression du signal d'entrée change, une série de leviers mécaniques et de soufflets interagissent pour régler l'espace entre la buse et la plaque,en régulant ainsi la pression d'air fournie à l'actionneur de la vanne de commandeCette réglementation permet de faire correspondre la position de la tige ou de l'arbre de la vanne au signal d'entrée de façon exacte et proportionnelle.

Les avantages:

• Structure simple et entretien facile: Les appareils pneumatiques sont généralement simples dans leur structure, légers et relativement faciles à installer et à entretenir.
• Environnemental et économique: le milieu de travail est l'air, qui est facile à évacuer et ne pollue pas l'environnement, et l'air lui-même est bon marché.
• Caractéristiques intrinsèques de résistance à l'explosion: étant donné qu'aucun composant électrique ou aucune étincelle n'est impliqué, les positionneurs pneumatiques présentent des caractéristiques intrinsèques de résistance à l'explosion.ce qui les rend très adaptés aux environnements dangereux tels que le pétrole, du gaz naturel et des industries chimiques où des substances inflammables et explosives sont présentes.
• Haute fiabilité et longue durée de vie: Les composants pneumatiques peuvent résister à des millions de cycles de fonctionnement efficaces, offrant généralement une grande fiabilité et une longue durée de vie.
• Fonctionnement en toute sécurité: lorsqu'ils sont utilisés avec des actionneurs à ressort, les positionneurs pneumatiques assurent un fonctionnement fiable en toute sécurité en cas de panne de l'alimentation en air.conduire la vanne à une position de sécurité prédéfinie (entièrement ouverte ou complètement fermée).

Les inconvénients:

• Affecté par les changements de charge: en raison de la compressibilité de l'air, la vitesse de fonctionnement des cylindres est facilement affectée par les changements de charge, ce qui peut entraîner une diminution de la précision du contrôle.
• Stabilité insuffisante à basse vitesse: pendant le mouvement à basse vitesse, en raison de la proportion relativement élevée de force de frottement dans la poussée,la stabilité des cylindres à basse vitesse est inférieure à celle des cylindres hydrauliques.
• Force de sortie limitée: bien que la force de sortie des bouteilles puisse répondre aux exigences de nombreuses applications,il est généralement inférieur à celui des bouteilles hydrauliques et ne convient pas aux tâches lourdes.
• Vitesse de transmission du signal lente: la vitesse de transmission des signaux pneumatiques est nettement plus lente que celle des signaux électriques, avec des retards et des distorsions importants,les rendant impropres aux systèmes de commande complexes nécessitant une transmission de signal à grande vitesse.
• Exigences élevées en matière de qualité de l'air des instruments: pour assurer un fonctionnement stable à long terme, les positionneurs pneumatiques ont des exigences strictes en matière de qualité de l'approvisionnement en air des instruments, exigeant un air propre, sec,air comprimé sans huile pour éviter la contamination et l'usure des composants de précision internes.

Les positionneurs électro-pneumatiques sont un type largement utilisé dans l'industrie moderne, combinant efficacement les avantages de la transmission du signal électrique avec les caractéristiques de puissance des actionneurs pneumatiques.

Les positionneurs électro-pneumatiques reçoivent des signaux électriques du système de commande, généralement des signaux de courant continu standard de 4 à 20 mA ou des signaux de tension continue de 0 à 10 V.Leur composant principal est le convertisseur I/P (courant-pneumatique), qui convertit avec précision les signaux électriques reçus en signaux de pression pneumatique proportionnels. Ces signaux pneumatiques sont ensuite transmis à la section pneumatique du positionneur,conduire l'actionneur de vanne pour obtenir une régulation précise de la position de la vanneCette conception permet aux positionneurs électro-pneumatiques de servir de pont entre les systèmes de contrôle du signal électrique et les actionneurs pneumatiques.

Les avantages:

• Compatibilité élevée: il peut traiter directement les signaux électriques et est bien compatible avec les systèmes modernes DCS (système de contrôle distribué) et PLC (contrôleur logique programmable),faciliter l'intégration dans les architectures de contrôle existantes.
• Amélioration de la précision et de la résolution: comparativement aux positionnateurs pneumatiques purs, les positionnateurs électro-pneumatiques offrent généralement une précision et une résolution plus élevées, ce qui permet un contrôle plus précis de la position des vannes.
• Forte résistance aux interférences: les signaux électriques ont une résistance plus forte aux interférences électromagnétiques lors de la transmission à longue distance et sont moins sujets à l'atténuation,assurer l'intégrité et la fiabilité du signal.

Les inconvénients:

• Complexité de la conception: comparativement aux positionneurs purement pneumatiques, les positionneurs électro-pneumatiques ont des conceptions et des structures plus complexes, incorporant à la fois des composants électriques et pneumatiques.
• Coût plus élevé: en raison de leur complexité et de leurs convertisseurs I/P intégrés, les positionneurs électro-pneumatiques coûtent généralement plus cher que les positionneurs purement pneumatiques.
• Considérations relatives à l'installation d'un convertisseur I/P: les convertisseurs I/P peuvent être intégrés à des positionneurs, mais ils ne sont pas intégrés à des appareils de positionnement.certaines installations de production peuvent préférer installer des convertisseurs I/P à distance en raison de problèmes tels que les vibrations sur place, des fluctuations de température ou des contraintes d'espace, ce qui augmente la complexité du câblage et de l'installation.

Les positionneurs numériques (intelligents) représentent le dernier développement de la technologie des positionneurs de vannes.capacités de diagnostic, et les fonctions de communication.

Les positionneurs numériques reçoivent des signaux électriques numériques, tels que le protocole HART, le bus de terrain FOUNDATION ou les protocoles de communication numériques PROFIBUS PA® entièrement superposés sur un signal analogique de 4 à 20 mA.Leur noyau réside dans le microprocesseur intégré, qui exécute le contrôle de la position de la vanne à travers des algorithmes numériques complexes, en remplaçant les liaisons mécaniques, les cames ou les ensembles d'emboutissage / clapet trouvés dans les actionneurs pneumatiques et électriques traditionnels.En plus, les positionneurs numériques utilisent généralement une technologie de rétroaction de position sans contact et sans lien, comme les capteurs à effet Hall, pour mesurer la position de la tige de soupape.Cette conception élimine fondamentalement les effets de l'usure mécanique, relâchement, corrosion et vibrations sur les performances, améliorant considérablement la fiabilité et la durée de vie du produit.

Les avantages:

• Extrêmement haute précision et résolution: les positionneurs numériques atteignent une très haute précision et résolution de positionnement,supportant des motifs de mouvement complexes et des tâches de positionnement de haute précision pour assurer la précision du contrôle du fluideLa technologie des capteurs à effet Hall, en particulier, permet une mesure précise sans contact, ce qui améliore considérablement la précision globale.
• Des capacités de diagnostic et de communication solides: c'est l'un des principaux avantages des positionneurs numériques.maintenance prédictive, et le support de la configuration et de l'étalonnage à distance.
• Faible entretien et longue durée de vie: en raison du nombre réduit de composants et de l'absence d'interaction avec les systèmes de fluides (comme les actionneurs hydrauliques ou pneumatiques),Les actionneurs linéaires électriques (actuateurs) ont des besoins en maintenance extrêmement faiblesLes positionneurs numériques ont considérablement prolongé leur durée de vie en raison de l'absence d'usure mécanique et des capacités avancées d'auto-diagnostic.
• Faible consommation d'énergie: comparativement aux actionneurs hydrauliques ou pneumatiques, les actionneurs électriques consomment moins d'énergie en cas de charge statique.la consommation d'air en état d'équilibre des positionneurs numériques est négligeable, réduisant considérablement la consommation d'énergie.

Les inconvénients:

• Coût le plus élevé: les positionneurs numériques ont généralement le coût initial d'approvisionnement le plus élevé de tous les types.
• Complexité du système de contrôle: Leurs systèmes de contrôle sont plus complexes, nécessitant des connaissances et des compétences spécialisées pour l'installation, la mise en service et la maintenance.
• Considérations relatives à la certification à l'épreuve des explosions: bien que de nombreux positionneurs numériques aient une certification à l'épreuve des explosions,une certification supplémentaire ou une conception spéciale peut être requise dans le cadre d'exigences extrêmes en matière de résistance à l'explosion pour assurer un fonctionnement sûr dans des environnements explosifs;.

Pour les appareils à combustion

L'évolution des positionneurs de soupape, du pur pneumatique au fonctionnement électrique, puis à l'intelligence numérique, reflète clairement la recherche continue de la précision, de l'efficacité, de l'efficacité et de la précision.et la connectivité dans le domaine du contrôle industrielCette avancée technologique n'est pas une simple relation de remplacement mais plutôt une coexistence et un développement basés sur des exigences d'application et une rentabilité différentes.

Les positionneurs purement pneumatiques, avec leurs caractéristiques d'épreuve d'explosion inhérentes, leur structure simple et leurs avantages à faible coût,possèdent toujours une valeur et une applicabilité uniques dans certaines zones dangereuses où les exigences de précision sont relativement faiblesIls restent un choix fiable et économique dans les environnements où l'énergie n'est pas disponible ou où les risques d'étincelle sont élevés.

Les positionneurs électropneumatiques servent de pont entre les signaux analogiques traditionnels et les actionneurs pneumatiques, restant le choix courant dans de nombreux systèmes de contrôle industriels existants.Ils combinent les avantages de transmission des signaux électriques (comme la résistance aux interférences à longue distance) avec les caractéristiques de puissance des actionneurs pneumatiques, ce qui les rend adaptés à des environnements industriels nécessitant une haute précision et un contrôle du signal électrique.car il améliore les performances de contrôle sans altérer complètement l'architecture existante.

Les positionneurs numériques représentent la tendance future de la technologie des positionneurs de soupapes. Leurs capacités de diagnostic et de communication robustes en font une technologie clé permettant de réaliser l'Industrie 4.0 et maintenance prédictiveGrâce à des microprocesseurs intégrés et à une technologie de rétroaction sans contact, les positionneurs numériques fournissent une précision exceptionnelle et des informations complètes sur l'état des vannes.permettant une maintenance basée sur les conditions et une maintenance prédictiveCela signifie que les entreprises peuvent planifier l'entretien en fonction de l'état de fonctionnement réel de l'équipement plutôt que d'un calendrier fixe,en réduisant au minimum les temps d'arrêt et en optimisant les ressources de maintenance.

Cette évolution n'est pas un simple remplacement, mais plutôt le résultat d'une compréhension approfondie des différentes exigences d'application et d'un équilibre de rentabilité.avec leurs caractéristiques de faible coût et de résistance à l'explosion, ont encore un marché dans les applications simples où l'alimentation électrique n'est pas disponible ou où le risque d'étincelles est élevé.répondre au défi de combiner les avantages de la transmission à longue distance de signaux électriques avec des actionneurs pneumatiquesLes positionneurs numériques, équipés de microprocesseurs et d'une rétroaction sans contact, permettent d'améliorer les performances des systèmes DCS traditionnels.ont des capacités de précision et de diagnostic nettement améliorées, permettant une maintenance basée sur les conditions et une maintenance prédictive.Cette expansion fonctionnelle transforme les positionneurs de vannes de simples actionneurs en appareils intelligents capables de fournir des données opérationnelles critiques.

Par conséquent, lors du choix d'un positionneur, les entreprises doivent équilibrer les avantages de l'avancement technologique (tels que la réduction des temps d'arrêt, l'amélioration de la qualité du produit,Les investissements dans les installations de production et de maintenance doivent être réalisés en tenant compte de la complexité de l'investissement initial et de la complexité de la maintenance.Par exemple, pour les soupapes d'allumage/d'arrêt non critiques, un simple positionneur pneumatique peut suffire; cependant, pour les boucles de contrôle d'accélération à haute valeur et à haut risque, un simple positionneur pneumatique peut suffire.l'investissement supplémentaire dans un positionneur numérique intelligent en vaut la peineLes décideurs ne devraient pas rechercher aveuglément la technologie la plus avancée, mais mener une analyse complète des coûts du cycle de vie.,en tenant compte des achats initiaux, de l'installation, de la consommation d'énergie opérationnelle, des coûts de maintenance, ainsi que des pertes de production potentielles et des risques pour la sécurité.

Le tableau ci-dessous fournit une comparaison complète des différents types de positionneurs de vannes pour aider les lecteurs à mieux comprendre leurs caractéristiques respectives et leurs gammes d'applications:

Tableau 1: Comparaison des types de positionneurs de vannes

Fisher DPC2K

La sélection du positionneur de soupape approprié est un processus décisionnel multidimensionnel et systématique qui nécessite une prise en compte complète de plusieurs facteurs clés,y compris les exigences de performance, l'environnement d'exploitation, la compatibilité des systèmes et le rapport coût/efficacité.

Les performances d'un positionneur de soupape déterminent directement la précision et la stabilité de la boucle de commande.Les performances et les exigences de précision sont les principales considérations lors de la sélection.

La précision de positionnement désigne le degré de proximité entre la position réelle de la vanne et la position souhaitée,tandis que la répétabilité fait référence à la capacité de la vanne à atteindre la même position à chaque fois sous le même signalLe positionnement précis et répétable est l'un des principaux avantages des actionneurs linéaires électriques (qui font partie du système d'actionnement) et des positionneurs numériques.équipés de microprocesseurs intégrés et d'algorithmes de commande avancés, peut atteindre une précision de positionnement plus élevée et des taux d'erreur plus faibles que les positionneurs traditionnels.les technologies de rétroaction sans contact telles que les capteurs à effet Hall permettent une mesure précise sans contact physique, améliorant considérablement la précision et la fiabilité globales du contrôle.

La vitesse de réponse est le temps nécessaire pour que la vanne atteigne sa nouvelle position après avoir reçu le signal de commande.Les positionneurs peuvent accélérer considérablement la vitesse de réponse de la vanne et réduire le temps de réponse en fournissant un débit d'air et une pression plus élevés. Ceci est essentiel pour les systèmes qui nécessitent des ajustements rapides pour répondre aux changements de processus, tels que dans les boucles de contrôle du débit ou de la pression qui changent rapidement.en surveillant et en ajustant en permanence la position de la vanne, le positionneur aide efficacement à maintenir la stabilité du processus, à supprimer les oscillations ou les fluctuations et à assurer que les variables du processus fonctionnent sans heurts près du point de réglage.

L'hystérésis se réfère au phénomène où la réponse de sortie de la vanne est en retard par rapport au changement d'entrée lorsque la direction du signal d'entrée change;La bande morte désigne la plage dans laquelle la sortie de la vanne ne répond pas aux changements du signal d'entréeCes caractéristiques non linéaires réduisent la précision du contrôle. Les positionneurs peuvent efficacement compenser et éliminer l'hystérésis et les bandes mortes causées par le frottement de l'emballage de la soupape,s'assurer que la soupape réagit avec précision et sensibilité aux signaux de commande sur toute sa portéeCeci est essentiel pour atteindre une régulation de haute précision et éviter les écarts de processus, en particulier dans les applications de contrôle de throttling nécessitant de fréquents petits ajustements.

Dans la sélection d'un positionneur de soupape, il existe un équilibre important entre précision et coût.leurs coûts d'approvisionnement initiaux sont généralement plus élevésPour les applications aux exigences de précision relativement moins strictes, mais qui présentent une sensibilité au coût, il est nécessaire d'établir des normes de précision suffisantes.Les positionneurs pneumatiques ou électromécaniques peuvent offrir une meilleure rentabilitéCe choix est un compromis qui doit être déterminé en fonction des exigences de précision du processus spécifique, des pertes potentielles dues à des temps d'arrêt non planifiés et des contraintes budgétaires disponibles.

La haute précision est souvent assortie d'une technologie de détection plus complexe (par exemple, les capteurs à effet Hall sans contact), de capacités de traitement de données plus puissantes (par exemple, les microprocesseurs intégrés),et des procédés de fabrication plus précisCependant, dans certains procédés à haute valeur ajoutée, à risque élevé ou critiques en termes de qualité, les coûts de production sont plus élevés que dans d'autres.Les avantages d'une précision accrue du contrôle peuvent largement dépasser l'investissement initialPar exemple, dans l'industrie des produits chimiques fines, un contrôle précis du débit peut prévenir efficacement des réactions secondaires coûteuses ou des déchets de produits, justifiant ainsi la valeur des positionneurs de haute précision.

Par conséquent, les décideurs ne devraient pas rechercher aveuglément la technologie la plus avancée, mais procéder à une analyse complète des coûts du cycle de vie.y compris les coûts initiaux d'approvisionnement, frais d'installation et de mise en service, consommation d'énergie opérationnelle quotidienne, coûts de maintenance, coûts d'inventaire de pièces de rechange,et les pertes de production potentielles et les risques de sécurité causés par des pannes d'équipementGrâce à cette évaluation complète, les entreprises peuvent déterminer quels investissements supplémentaires en précision et en fonctionnalité produiront les plus grands rendements à long terme dans des scénarios d'application spécifiques..

Les positionneurs de vannes sont généralement confrontés à des environnements d'exploitation difficiles dans des environnements industriels et les performances de sécurité sont une exigence fondamentale pour tout équipement industriel.lors de la sélection d'un positionneur de vanne, il est essentiel de procéder à une évaluation complète de l'environnement d'exploitation et des exigences de sécurité.

Les positionneurs de vannes doivent être capables d'un fonctionnement stable à long terme dans divers environnements industriels difficiles, y compris des températures extrêmes (à haute et à basse température), des vibrations mécaniques élevées,et environnements avec des gaz corrosifsLes fabricants investissent des efforts considérables en R & D pour concevoir des produits robustes et durables.utilisant des matériaux résistants à la corrosion (tels que des boîtiers en acier inoxydable) pour résister aux milieux corrosifs, et offrant une large gamme de températures (par exemple, certains modèles supportent des températures extrêmes de -55°C à +85°C).certains positionneurs avancés sont dotés de conceptions résistantes aux vibrations supérieures, comme le système de rétroaction de position sans barre et sans contact du Fisher DVC6200, qui élimine efficacement l'usure mécanique, ce qui se traduit par une plus grande fiabilité dans les environnements vibrants et corrosifs.La large plage de température du Masoneilan SVI3 et les composants électroniques encapsulés démontrent également sa capacité d'adaptation aux environnements difficiles.

La complexité des environnements industriels impose des exigences strictes à la conception des positionneurs.technologies d'emballage avancéesLes environnements difficiles peuvent provoquer l'usure, la corrosion et la défaillance des composants mécaniques traditionnels.les fabricants doivent développer des matériaux plus durablesPar exemple, les capteurs d'effet Hall magnétiques résolvent fondamentalement les problèmes d'usure mécanique en évitant le contact physique,améliorer ainsi la fiabilité dans des environnements difficiles.

L'adaptabilité environnementale a une incidence directe sur les coûts du cycle de vie de l'équipement et sur la sécurité opérationnelle de l'usine.Il ne faut pas se concentrer uniquement sur ses performances de contrôle, mais aussi sur sa fiabilité à long terme dans des environnements de fonctionnement spécifiques.Bien que les produits ayant une adaptabilité environnementale supérieure puissent entraîner des coûts d'investissement initiaux plus élevés,ils peuvent réduire de manière significative les coûts de maintenance et le risque de temps d'arrêt imprévu causé par des facteurs environnementaux, offrant ainsi des avantages globaux plus importants aux entreprises.

La sécurité contre les pannes est une caractéristique essentielle des vannes de commande et de leurs actionneurs.désigne le mouvement automatique de l'élément de régulation du débit de la vanne vers une position prédéterminée lorsque l'énergie d'entraînement (comme l'air d'instrument ou l'alimentation électrique) est interrompue;, protégeant ainsi la sécurité du procédé et de l'équipement.

• a. les produits de baseÉchec de fermeture (FC): Lorsque l'énergie d'entraînement est perdue, l'élément limitant le débit de la vanne passe automatiquement à la position fermée.Ce mode est couramment utilisé dans les scénarios où l'approvisionnement en liquide doit être interrompu pour éviter les situations dangereuses, tels que les vannes d'arrêt de sécurité des conduites de carburant, qui se ferment automatiquement en cas de panne de courant pour empêcher le carburant d'entrer dans la chambre de combustion, évitant ainsi les incendies ou les explosions.
• b. Les produitsÉchec-ouverture (FO): Lorsque l'énergie d'entraînement est perdue, l'élément limitant le débit de la vanne se déplace automatiquement à la position ouverte.Ce mode est adapté aux scénarios où une alimentation en fluide continue est nécessaire pour maintenir un état de sécurité., par exemple dans les systèmes d'eau de refroidissement, où les vannes ouvertes en cas de panne assurent que l'eau de refroidissement continue d'être fournie pendant une panne, empêchant ainsi le réacteur de surchauffer ou de perdre le contrôle.
• c.Résistance à l'échec (FL): En cas de perte de puissance ou de signal, la vanne reste dans la position où elle était lors de sa dernière action, qu'elle soit complètement ouverte, complètement fermée ou dans une position intermédiaire.Ce mode nécessite généralement des composants supplémentaires, comme un positionneur avec un mécanisme de verrouillage, pour maintenir la position de la vanne en maintenant la pression du fluide dans l'actionneur en cas de panne d'air ou d'alimentation.
• d. Actuateurs et mécanismes de sécurité:
  1. Actuateurs pneumatiques: Les actionneurs pneumatiques à action simple à retour de ressort sont un choix courant pour atteindre des modes de sécurité inhérents.le retrait de l'alimentation en air de l'actionneur permet à la force de retour du ressort de conduire la vanne à une position sûre prédéfinie (entièrement ouverte ou complètement fermée)Les actionneurs pneumatiques à double action n'ont généralement pas de ressorts intégrés, de sorte que pour obtenir une fonctionnalité sûre contre les pannes, un réservoir d'air externe doit être utilisé pour fournir une alimentation en air de secours,ou une soupape de verrouillage doit être utilisée pour maintenir la soupape à sa dernière position ou pour l'amener à une position sûre.
  2. Les actionneurs hydrauliques: Les actionneurs hydrauliques peuvent également utiliser des configurations de ressort-retour pour atteindre une fonctionnalité sûre.Les actionneurs hydrauliques sont réputés pour leur couple/poussée élevée et leur réponse rapide, ce qui les rend particulièrement adaptés aux applications critiques telles que l'ESD (Système d'arrêt d'urgence) où une action rapide est nécessaire pour assurer la sécurité du système.
  3. Actuateurs électriques: les actuateurs électriques restent généralement dans leur dernière position lors d'une panne de courant.une source d'alimentation de secours supplémentaire (comme une batterie) ou une version spéciale de ressort de réserve est nécessaire pour conduire la vanne à une position sûre en cas de panne de courant.

Le tableau suivant résume les différents modes de sécurité et leur corrélation avec les caractéristiques de l'actionneur:

Tableau 2: Les modes de sécurité et les caractéristiques de l'actionneur

Des réglementations de sécurité strictes (telles que la CEI 61508) stimulent directement la demande d'équipements ayant des notes SIL (Safety Integrity Level) plus élevées.les fabricants doivent développer des positionneurs capables de maintenir une position sûre en cas de panne et effectuer des diagnostics en ligneCette demande a également conduit à l'application de la technologie de rétroaction sans contact, car elle réduit l'usure mécanique, réduisant ainsi le risque potentiel de défaillance.La sécurité est une pierre angulaire indispensable dans les applications industriellesLa sélection de positionneurs conformes aux normes et certifications de sécurité pertinentes est non seulement une exigence de conformité, mais aussi une responsabilité envers le personnel, l'équipement et l'environnement.Surtout dans les procédés impliquant des supports de haute valeur ou dangereux, la performance en matière de sécurité devrait avoir la priorité sur les considérations de coût.

Dans les zones dangereuses où des substances inflammables et explosives sont présentes, comme dans les industries pétrolière, gazière, chimique et pharmaceutique,Les positionneurs de vannes doivent respecter des normes et des certifications strictes en matière de résistance à l'explosion afin d'assurer la sécurité opérationnelle.Les certifications internationales communes de résistance aux explosions comprennent ATEX (Union européenne), IECEx (Commission électrotechnique internationale), FM (Factory Mutual Insurance Company),L'Agence canadienne de normalisation, et NEPSI (Centre national de supervision et d'inspection de la qualité des produits électriques résistants aux explosions de Chine), entre autres.

Les principaux types à l'épreuve des explosions sont les suivants:

• Sécurité intrinsèque (Ex i): En limitant l'énergie dans le circuit, il veille à ce qu'aucune étincelle ou effet thermique susceptible d'enflammer un mélange explosif ne se produise en cas de défaillance.
• Résistant à la flamme/à l'explosion (Ex d): composants qui peuvent générer des étincelles, des arcs, 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.
• Amélioration de la sécurité (Ex e): Des mesures sont prises pour prévenir les étincelles, les arcs et la surchauffe à l'intérieur et à l'extérieur de l'équipement, améliorant ainsi la sécurité et la fiabilité de l'équipement.

En outre, de nombreux positionneurs numériques offrent une certification SIL (Safety Integrity Level), telle que SIL2 ou SIL3 Capable.Cela indique qu'ils sont adaptés aux systèmes de sécurité instrumentés (SIS) et peuvent répondre aux niveaux de fiabilité requis pour des fonctions de sécurité spécifiques.La sélection des positionneurs avec la certification SIL appropriée est essentielle pour construire des systèmes de sécurité hautement fiables.

Les exigences en matière de sécurité dans les environnements dangereux ne sont pas des obstacles au développement technologique, mais stimulent plutôt l'innovation dans le domaine des positionneurs en ce qui concerne la protection contre les explosions, la sécurité intrinsèque,et certification SILPar exemple, certains positionneurs utilisent des boutons de commande magnétiques qui transmettent des signaux opérationnels par des aimants externes sur le boîtier et des capteurs magnétiques internes,permettant le fonctionnement sans compromettre l'intégrité de l'étanchéité du boîtierLa certification SIL exige que les systèmes aient une fiabilité et des capacités de détection de défauts élevées,inciter les positionneurs intelligents à intégrer des fonctions d'autodiagnostic plus complexes afin d'assurer la détection et la mise en œuvre en temps opportun des mesures de sécurité en cas de défaillance.

Des réglementations de sécurité strictes (telles que la CEI 61508) stimulent directement la demande d'équipements dotés de qualifications SIL plus élevées.les fabricants doivent développer des positionneurs capables de maintenir une position sûre en cas de panne et d'effectuer des diagnostics en ligneCette demande a également conduit à l'adoption de la technologie de rétroaction sans contact, car elle réduit l'usure mécanique, réduisant ainsi le risque de défaillances potentielles.La sécurité est une pierre angulaire indispensable dans les applications industriellesLa sélection de positionneurs conformes aux normes et certifications de sécurité pertinentes est non seulement une exigence de conformité, mais aussi une responsabilité envers le personnel, l'équipement et l'environnement.Surtout dans les procédés impliquant des supports de haute valeur ou dangereux, la performance en matière de sécurité devrait avoir la priorité sur les considérations de coût.

Pour les positionneurs pneumatiques et électropneumatiques, la qualité de l'alimentation en air de l'instrument est un facteur essentiel pour assurer leur fonctionnement stable à long terme.Ces positionneurs reposent sur l'air comprimé comme support de travail, l'alimentation en air doit donc être propre, sèche et exempte d'huile pour éviter la contamination, l'usure et la défaillance des composants internes de précision.la norme ISO 8573-1 est couramment utilisée pour évaluer le niveau de qualité de l'alimentation en air des instruments, qui spécifie des exigences spécifiques pour les particules solides, l'humidité et la teneur en huile de l'air.

Bien que les problèmes liés à la qualité de l'alimentation en air des instruments puissent sembler mineurs, ils constituent en réalité une menace importante pour la fiabilité à long terme des positionneurs pneumatiques et électropneumatiques.et la contamination par l'huile dans les sources d'air de mauvaise qualité peuvent provoquer des blocagesL'usure et la corrosion des composants de précision à l'intérieur du positionneur, tels que les buses, les amortisseurs, les conduits d'air et les joints, conduisent directement à une sortie instable du positionneur.,Les temps de réaction sont ralentis et, en fin de compte, affectent gravement les performances des vannes de commande et la stabilité des boucles de commande.Cela augmente non seulement la fréquence et les coûts de maintenance, mais peut également entraîner des temps d'arrêt imprévus, entraînant des pertes de production.

Par conséquent, pour assurer le fonctionnement stable à long terme des positionneurs, les entreprises doivent investir dans des systèmes de filtration et de séchage d'air de haute qualité.il réduit considérablement les coûts d'exploitation et de maintenance causés par les problèmes d'approvisionnement en air à long terme. Lors de la réalisation d'une analyse coûts-avantages,On ne doit pas seulement considérer le coût d'approvisionnement du positionneur lui-même, mais aussi les coûts d'investissement et d'exploitation du système de traitement de l'alimentation en air des instruments- pour les sites où la qualité de l'air est difficile à garantir,il peut être nécessaire d'envisager d'utiliser des actionneurs électriques ou de sélectionner des positionneurs dotés de fonctions de filtration/séchage d'air intégrées afin d'assurer la fiabilité de l'ensemble du système de commande.

Le groupe SVI2

En tant que composant essentiel de la boucle de commande, les capacités de compatibilité et d'intégration du positionneur de vanne avec les systèmes de commande de niveau supérieur (tels que DCS, PLC) sont d'une importance capitale.Cela a une incidence directe sur l'efficacité de la transmission des données, la fonctionnalité du système et la réalisation de fonctionnalités avancées.

Les systèmes de contrôle industriels modernes utilisent largement des signaux CC de 4 à 20 mA pour réguler les vannes de contrôle.Ce signal analogique est largement adopté dans l'industrie en raison de son excellente résistance au bruit et de l'atténuation minimale du signal sur de longues distances.

Avec les progrès technologiques, les positionneurs numériques prennent désormais en charge plusieurs protocoles de communication numérique,permettre une communication entièrement numérique avec les systèmes de contrôle et des fonctionnalités plus avancéesParmi ceux-ci, 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 signals, tout en conservant les avantages des signaux analogiques. FOUNDATION Fieldbus et PROFIBUS PA sont des protocoles de bus de champ entièrement numériques qui offrent des capacités de transmission de données plus rapides et plus riches,le soutien de stratégies de contrôle plus complexes et de fonctions de gestion des dispositifs.

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 operationsLes signaux traditionnels de 4 à 20 mA sont unidirectionnels, capables seulement de transmettre des valeurs de contrôle et incapables de fournir des informations d'état ou de diagnostic en temps réel sur les vannes.Protocoles de communication numérique, comme le HART, réalisent un flux de données bidirectionnel entre les positionneurs de vannes et les systèmes de commande en superposant des informations numériques sur des signaux analogiques ou en utilisant des signaux entièrement numériques (comme Fieldbus).Ce flux de données permet le diagnostic à distance, la configuration des paramètres et la surveillance des performances, réduisant ainsi l'intervention manuelle sur place et améliorant l'efficacité et la sécurité opérationnelles.

Sélectionner un positionneur prenant en charge des protocoles de communication avancés est une étape cruciale dans la construction de futures usines intelligentes.Il n'optimise pas seulement les performances des circuits de contrôle individuels, mais intègre également les vannes de contrôle dans des cadres de gestion d'actifs et d'analyse de données volumineuses plus largesEn intégrant ces capacités de communication avancées, les entreprises peuvent obtenir un contrôle des processus plus précis,une gestion plus efficace des équipements, et une prise de décision opérationnelle plus intelligente.

Les positionneurs numériques excellent dans les capacités de diagnostic et de communication, avec des microprocesseurs et des capteurs puissants qui fournissent des données riches sur l'état et les performances des vannes.Ces caractéristiques diagnostiques comprennent::

• Signature de la vanne: enregistre la relation force-déplacement de la vanne sur toute sa portée de déplacement pour analyser l'état mécanique.
• bande d'erreur dynamique: Évalue la précision de commande de la vanne pendant la réponse dynamique.
• Réponse d'étape: mesure la vitesse de réponse et la stabilité de la vanne aux changements de signal d'étape.
• Vérification du coup: vérifie si la vanne peut atteindre les positions complètement ouvertes et complètemen