پوزیشنر چیست؟

پوزیشنر چیست؟

شیرهای کنترلی یکی از تجهیزات مهمی در فرآیندهای کنترلی و صنعتی میباشند که به کمک  پوزیشنر متغیرها یی از جمله دما، فشار و دبی سیال را کنترل می کنند. به عبارت دیگر Positioner روی شیرهای کنترل ی نصب می شود و محدوده تغییرات شیر کنترلی با توجه به تغییرات سیگنال های ارسالی توسط آن تنظیم می گردد. به عنوان مثال پوزیشنر مشخص می کند که در ازای بالاتر رفتن دمای سیال عبوری از عدد مشخصی، شیر کنترلی باز یا بسته شود.

پروسه کنترل فلوی عبوری توسط کنترل ولو به این صورت است که فرمان کنترلی با توجه بهSet Point  مورد نظر (یا به صورت دستی)، به پوزیشنر نصب شده روی کنترل ولو اعمال می گردد که منجر به تغییر موقعیت Stem کنترل ولو می گردد، با توجه به موقعیت حال حاضر، پوزیشنر یک سیگنال فیدبک به اتاق کنترل ارسال می نماید و موقعیت جدید شیر کنترل را اعلام می نماید تا کاربر اتاق کنترل اطمینان پیدا کند که شیر به اندازه سیگنال ارسال شده باز یا بسته شده است.

در واقع این دستگاه از سیستم کنترل اصلی فرآیند، یک نقطه تنظیم موقعیت ساقه‌ی شیر دریافت می‌کند. می توانیم بگوییم که سیستم کنترل فرآیند در این حالت کنترل کننده اصلی یا Master است، در حالی که ‍‍پوزیشنر شیر یک کنترل‌کننده ثانویه یا تحت فرمان است. همچنین در صورتیکه اختلافی بین وضعیت واقعی شیر کنترلی و وضعیتی که توسط کنترلر فرمان داده شده وجود داشته باشد ، این اختلاف را از بین برده تا شیر در وضعیت صحیح فرمان داده شده قرار گیرد.

 بخش های  اصلی پوزیشنر  

بخش ورودی

بخش ورودی شامل سیگنال ورودی 4 تا 20 میلی آمپر در پوزیشنر های اسمارت و الکتروپنوماتیک و یا سیگنال 3 تا 15psi  در پوزیشنر های پنوماتیک و تغذیه هوای ابزار دقیق می باشد.

بخش خروجی 

بخش خروجی شامل مبدل I/P یا مبدل P/P و board main و یک سری رله ها و فلاپر نازل که سیگنال خروجی هوا را به سمت اکچویتور هدایت می کنند.

بخش فیدبک 

این قسمت فرمانی که پوزیشنر به ولو میدهد را تصحیح میکند یعنی فرمان ارسالی از آن با موقعیت فعلی ولو را مقایسه میکند و به پوزیشنر گزارش میدهد.

انواع پوزیشنر

پوزیشنر پنوماتیکی

این نوع پوزیشنر ها قدیمی بوده که از سیستم فلاپر نازل استفاده کرده و سیگنال ورودی آنها 15-3psi می باشد. در شیر کنترلی زیر که سیگنال آن نیوماتیکی می باشد، بیلوز در بخش ورودی است و ساختار رله در بخش خروجی و بادامک و اتصال فیدبک در بخش فیدبک است، فرض کنید که سیگنال نیوماتیکی از کنترل کننده به بیلوز افزایش یابد .بیلوز منبسط شده و فلاپر را به طرف نازل حرکت میدهد این سبب می شود فشار پشت نازل افزایش یابد که این موضوع باعث میشود ساختار دیافراگم رله، شیر تغذیه را باز نماید.
سپس فشار خروجی به اکچویتور، افزایش یافته، سبب حرکت میله اکچویتور به سمت پایین میگردد. مادامی که آن به سمت پایین حرکت میکند، اتصال فیدبک را حرکت داده و آن بادامک را در جهتی می چرخاند که باعث میشود فلاپر از نازل دور گردد .در این حالت، فشار پشت نازل کاهش یافته و بنابراین شیر تغذیه رله بسته میشود و حرکت اکچویتور متوقف میگردد.

بنابراین تغییر سیگنال ورودی، یک تغییر در موقعیت اکچویتور ایجاد میکند .پوزیشنر، دوباره با فشار سیگنال بزرگتر، موقعیت جدید اکچویتور و اختلاف کمی در موقعیت فلاپر متعادل می گردد. با کاهش سیگنال کنترل کننده، بیلوز منقبض شده به کمک محدوده فنر و فلاپر شروع به دورشدن از نازل میکند .فشار پشت نازل کاهش مییابد و بنابراین فشارهای اکچویتور در داخل رله بر نیرو های فشار نازل غلبه میکنند و دیافراگم رله را حرکت میدهند بطوریکه پورت تخلیه باز میشود .همانطوریکه فشار اکچویتور به هوا تخلیه میگردد، فنر اکچویتور، اکچویتور را به سمت بالا حرکت می دهد و اتصال فیدبک، بادامک را طوری میچرخاند که آن فلاپر را به عقب به سمت نازل حرکت می دهد، بنابراین فشار پشت نازل بالا می رود و سبب بستن شیر تخلیه میگردد.

شکل زیر نمای داخلی یک پوزیشنر پنوماتیکی را نمایش میدهد:

پوزیشنر الکترو پنوماتیک

پوزیشنر هایی که سیگنال ورودی آنها4 تا 20 میلی آمپر بوده و برد الکترونیکی خاصی ندارند و به جای بیلوز در پوزیشنر قبلی دارای یک بوبین بوده که با ایجاد میدان مغناطیسی توسط این سیگنال، هسته ی آن جابجا شده و فاصله ی فلاپر نازل را کم یا زیاد میکند. که باعث تحریک پایلوت پوزیشنر میگردد و سیگنال تقویت شده از طریق پایلوت به سمت اکچویتور می رود . کالیبره آنها باید بصورت دستی انجام گیرد.

پوزیشنر دیجیتال یا اسمارت  Digital positioner

این پوزیشنر ها به عنوان پوزیشنر هوشمند (SMART) نیز نامیده می شود و برای انجام موقعیت یابی مناسب از سنسورها و ریز پردازنده ها استفاده شده است. این پوزیشنر ها موقعیت شیر را بررسی می کنند و این جزئیات را به سیگنال دیجیتال تبدیل می کنند. پوزیشنر های دیجیتال از دقت تشخیص موقعیت شیر بالایی برخوردار هستند ، در صورت لزوم می توان وضعیت شیر کنترلی را تنظیم کرد ، تنظیمات آسان و کالیبراسیون از قابلیت های این دسته از پوزیشنر ها می باشند. این پوزیشنر شیر امکان کنترل دقیق تری بر متغیرهای فرآیند را با افزایش سرعت و دقت پاسخ محرک، اکچویتور فراهم می کند.
این نوع پوزیشنر ها شامل board main ، مبدلI/P  ، پتانسیومتر ، پایلوت ولو (رله تقویت هوا ) و مابقی متعلقات می باشد که مجموعه کنترل ولو خود به تنهایی یک لوپ کنترلی حلقه بسته میباشد که در زیر به آن اشاره می کنیم.

علاوه بر گزینه های ورودی آسان ، هر پوزیشنر هوشمند یا پوزیشنر دیجیتال باید یک حالت خود کالیبراسیون داشته باشد که گاهی اوقات به عنوان تنظیم خودکار یا عملکرد تنظیم خودکار شناخته می شود. در طراحی پوزیشنر می توان از قابلیت تنظیم خودکار یا کالیبراسیون خودکار بسیار اساسی یا حتی پیشرفته استفاده کرد ، اما این فاکتور مهمی در سازگاری است که پوزیشنر می تواند به درستی با مجموعه شیر تنظیم شود.

 مزایای پوزیشنرها 

اندازه گیری دقیق متغیرهای مختلف دما، فشار و دبی سیال

عملکرد بی نظیر در شرایط تغییرات اندک یا زیاد

سرعت عملکرد بالا

کاهش اثر اصطکاک بین شیر کنترل کننده و سیال

قابلیت کنترل شیر از راه دور (ویژه Positioner دیجیتالی)