پوزیشنر

ابزار دقیق، مجموعه‌ای از ابزارها و سیستم‌هایی است که برای اندازه‌گیری، کنترل و ثبت پارامترهای مختلف فیزیکی مانند دما، فشار، جریان، سطح، سرعت و… به کار می‌رود. این علم نقش حیاتی در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، فولاد، برق، آب و فاضلاب، داروسازی، غذایی و… ایفا می‌کند. پوزیشنر نیز نوعی ابزار دقیق است که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.

پوزیشنر چیست؟

ابزار دقیق پوزیشنر (Positioner) دستگاهی است که بر روی محرک (اکچویتور) شیرهای کنترل نصب می‌شود و با افزایش یا کاهش فشار هوا بر روی محرک، موقعیت دقیق شیر را مطابق با سیگنال دریافتی از کنترلر تنظیم می‌کند.

به عبارت دیگر، پوزیشنر واسطه‌ای بین کنترلر و اکچویتر عمل می‌کند و دقت و سرعت عملکرد شیر کنترل را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

کاربردهای پوزیشنر

پوزیشنرها در طیف گسترده‌ای از کاربردها، از جمله موارد زیر، استفاده می‌شوند:

• صنایع فرآیندی: در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، داروسازی، غذایی و… برای کنترل دقیق جریان سیالات، دما، فشار و سایر پارامترهای فرآیند.
• صنعت نیرو: در نیروگاه‌ها برای کنترل جریان بخار، آب و…
• تهویه مطبوع: برای کنترل دما و رطوبت در ساختمان‌ها
• آب و فاضلاب: برای کنترل جریان آب و فاضلاب

مزایای استفاده از پوزیشنر

استفاده از پوزیشنر در سیستم‌های کنترل شیر مزایای متعددی به همراه دارد، از جمله:

• افزایش دقت: پوزیشنرها با غلبه بر اصطکاک و سایر عوامل غیرخطی، دقت عملکرد شیر کنترل را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند.
• افزایش سرعت: این دستگاه با تقویت سیگنال کنترلر، سرعت پاسخگویی شیر را افزایش داده و از نوسانات و ناپایداری در سیستم کنترل جلوگیری می‌کنند.
• کاهش افت فشار: با بهینه‌سازی مصرف هوا، افت فشار در سیستم را کاهش می‌دهند.
• افزایش عمر شیر: با حرکت دقیق و کنترل‌شده شیر، پوزیشنرها از سایش و پارگی شیر جلوگیری می‌کنند و عمر مفید آن را افزایش می‌دهند.
• کاهش هزینه‌ها: با افزایش دقت و کارایی سیستم کنترل، پوزیشنرها می‌توانند در درازمدت به صرفه‌جویی در هزینه‌ها منجر شوند.

انواع پوزیشنر

پوزیشنرها در انواع مختلفی به تولید می‌رسند.

• پوزیشنرهای پنوماتیکی: از هوای فشرده برای تقویت سیگنال کنترلر و حرکت محرک شیر استفاده می‌کنند.
• پوزیشنرهای الکتروپنوماتیکی: از سیگنال الکتریکی برای کنترل شیر و از هوای فشرده برای تقویت حرکت محرک بهره می‌برند.
• پوزیشنرهای الکتریکی: سیگنال الکتریکی را برای کنترل مستقیم شیر مورد استفاده قرار می‌دهند.
• پوزیشنرهای دیجیتال: از میکروکنترلرها برای کنترل دقیق و هوشمندانه شیر استفاده می‌کنند.

انتخاب نوع پوزیشنر مناسب به عوامل مختلفی از جمله نوع شیر، نوع سیگنال کنترلر، شرایط محیطی و نیازهای خاص سیستم کنترل بستگی دارد.

نحوه عملکرد پوزیشنر

عملکرد پوزیشنر را می‌توان به طور خلاصه در مراحل زیر شرح داد:

1- دریافت سیگنال کنترلر: پوزیشنر سیگنال کنترلر را که نشان‌دهنده موقعیت مطلوب شیر است، دریافت می‌کند.
2- مقایسه سیگنال: این دستگاه سیگنال دریافتی را با موقعیت فعلی شیر مقایسه می‌کند.
3- تولید سیگنال تصحیح: بر اساس اختلاف بین سیگنال دریافتی و موقعیت فعلی شیر، پوزیشنر یک سیگنال تصحیح تولید می‌کند.
4- ارسال سیگنال به محرک: سیگنال تصحیح به محرک شیر ارسال می‌شود.
5- حرکت شیر: محرک با توجه به سیگنال دریافتی، شیر را به موقعیت دلخواه حرکت می‌دهد.

در پوزیشنرهای پنوماتیکی و الکتروپنوماتیکی، سیگنال تصحیح برای کنترل جریان هوای فشرده به محرک استفاده می‌شود. در پوزیشنرهای الکتریکی، سیگنال تصحیح به طور مستقیم به محرک الکتریکی شیر ارسال می‌شود.

اجزای اصلی پوزیشنر

اجزای اصلی پوزیشنر عبارتند از:

1- بدنه (Housing)

بدنه پوزیشنر از جنس فلز یا پلاستیک محکم ساخته شده و محل قرارگیری سایر اجزا و همچنین محل اتصال آن به شیر و لوله‌های هوا یا کابل‌های برق است.
وظایف اصلی بدنه عبارتند از:

• محافظت از اجزای داخلی پوزیشنر در برابر عوامل محیطی مانند گرد و غبار، رطوبت و ضربه
• ایجاد استحکام و پایداری برای پوزیشنر
• فراهم کردن نقاط اتصال برای نصب پوزیشنر بر روی شیر و لوله‌ها یا کابل‌ها

2- شیر راهنما (Pilot Valve)

• شیر راهنما وظیفه دارد سیگنال کنترلر را از طریق یک مسیر کنترل‌شده به بخش‌های دیگر پوزیشنر منتقل کند.
• این شیر به طور معمول از نوع پیستونی یا دیافراگمی است و با حرکت خود، جریان هوا یا سیگنال الکتریکی را کنترل می‌کند.
• دقت و عملکرد صحیح شیر راهنما نقش کلیدی در عملکرد دقیق پوزیشنر دارد.

3- شیر قدرت (Power Valve)

• شیر قدرت وظیفه دارد سیگنال تصحیح تولید شده توسط پوزیشنر را به نیروی لازم برای حرکت محرک شیر تبدیل کند.
• این شیر معمولاً از نوع پیستونی یا دیافراگمی با ابعاد بزرگتر از شیر راهنما است و از هوای فشرده یا سیگنال الکتریکی برای عمل کردن استفاده می‌کند.
• قدرت و سرعت عملکرد شیر قدرت تعیین‌کننده سرعت و دقت حرکت شیر کنترل است.

4- فنر (Spring)

فنرها در پوزیشنر برای اهداف مختلفی از جمله موارد زیر استفاده می‌شوند:

• بازگرداندن شیر راهنما و شیر قدرت به موقعیت اولیه خود در صورت قطع شدن سیگنال کنترلر
• ایجاد پیش‌بار برای شیرها و افزایش دقت عملکرد آنها
• تنظیم دامنه حرکت شیر

5- تنظیم‌کننده‌ها (Adjusters)

• پوزیشنرها معمولاً به چندین تنظیم‌کننده مجهز هستند که به کاربر اجازه می‌دهند عملکرد دستگاه را مطابق با نیازهای خاص سیستم کنترل تنظیم کند.
• تنظیمات رایج شامل تنظیم حساسیت، تنظیم دامنه حرکت شیر، تنظیم نقطه صفر و… است.

6- نشانگرها (Indicators)

• برخی از پوزیشنرها به نشانگرهایی مجهز هستند که موقعیت فعلی شیر، فشار هوای فشرده و سایر پارامترهای عملکردی را نشان می‌دهند.
• این نشانگرها به کاربر کمک می‌کنند تا از عملکرد صحیح پوزیشنر و شیر کنترل اطمینان حاصل کند.

7- سایر اجزا

در برخی از پوزیشنرها، از اجزای دیگری مانند فیلترها، رگولاتورها، مبدل‌های الکتروپنوماتیکی و… نیز استفاده می‌شود.

نکته:

تعداد و نوع اجزای پوزیشنر ممکن است بسته به نوع پوزیشنر، نوع شیر و نیازهای خاص سیستم کنترل متفاوت باشد.

علت‌های خرابی پوزیشنر

پوزیشنرها نقش مهمی در عملکرد صحیح شیرهای کنترل دارند و خرابی آنها می‌تواند منجر به اختلال در فرآیند و بروز مشکلات ایمنی شود.

دلایل مختلفی می‌توانند برای خرابی پوزیشنر وجود داشته باشند که در ادامه به برخی از مهم‌ترین آنها اشاره می‌کنیم:

1- مشکلات مربوط به شیر راهنما

• گرفتگی یا فرسودگی شیر راهنما می‌تواند به انسداد جریان هوا یا سیگنال الکتریکی به بخش‌های دیگر پوزیشنر منجر شود.
• نشتی در شیر راهنما می‌تواند باعث افت فشار و عدم عملکرد صحیح پوزیشنر شود.

2- مشکلات مربوط به شیر قدرت

• گرفتگی یا فرسودگی شیر قدرت می‌تواند به عدم حرکت صحیح محرک شیر منجر شود.
• نشتی در شیر قدرت می‌تواند باعث افت فشار و عدم عملکرد صحیح پوزیشنر شود.

3- مشکلات مربوط به فنرها

• شکستن یا ضعیف شدن فنرها می‌تواند به عدم بازگشت شیر راهنما و شیر قدرت به موقعیت اولیه خود منجر شود.
• تنظیم نادرست فنرها می‌تواند باعث عدم دقت در عملکرد پوزیشنر شود.

4- مشکلات مربوط به تنظیم‌کننده‌ها

• تنظیم نادرست تنظیم‌کننده‌ها می‌تواند باعث عملکرد نامناسب پوزیشنر شود.
• فرسودگی یا آسیب به تنظیم‌کننده‌ها می‌تواند به از دست رفتن دقت پوزیشنر منجر شود.

5- مشکلات مربوط به سایر اجزا

• گرفتگی یا فرسودگی فیلترها و رگولاتورها می‌تواند به اختلال در عملکرد پوزیشنر منجر شود.
• آسیب به مبدل‌های الکتروپنوماتیکی یا سایر اجزای الکتریکی می‌تواند باعث خرابی پوزیشنر شود.

6- عوامل محیطی

• شرایط محیطی نامناسب مانند گرد و غبار، رطوبت، دمای بالا یا پایین و… می‌تواند به مرور زمان به اجزای پوزیشنر آسیب برساند.
• شوک‌های مکانیکی یا ضربه می‌تواند باعث خرابی اجزای پوزیشنر شود.

7- خطاهای انسانی

• نصب نادرست پوزیشنر
• تنظیم نادرست دستگاه
• عدم انجام تعمیرات و نگهداری منظم پوزیشنر

علائم خرابی پوزیشنر

• عدم حرکت صحیح شیر کنترل
• نوسانات در موقعیت شیر کنترل
• از دست رفتن دقت در کنترل شیر
• نشتی هوا یا سیگنال الکتریکی از پوزیشنر
• ایجاد سر و صدای غیرمعمول توسط پوزیشنر

تشخیص و رفع خرابی پوزیشنر

• برای تشخیص علت خرابی پوزیشنر باید ابتدا از یک تکنسین متخصص کمک بگیرید.
• تکنسین با بررسی پوزیشنر و انجام تست‌های لازم می‌تواند علت خرابی را مشخص کند.
• پس از تشخیص علت، باید اقدام به تعمیر یا تعویض قطعات معیوب کرد.
• برای جلوگیری از خرابی مجدد پوزیشنر، باید به طور مرتب تعمیرات و نگهداری آن را انجام داد و از آن در شرایط محیطی مناسب استفاده کرد.

نکات مهم:

• تعمیر پوزیشنر باید توسط یک تکنسین متخصص انجام شود.
• استفاده از قطعات یدکی غیراصل یا نامناسب می‌تواند به پوزیشنر آسیب برساند.
• عدم توجه به علائم خرابی پوزیشنر می‌تواند منجر به مشکلات جدی‌تر و پرهزینه‌تر شود.

با رعایت نکات پیشگیرانه و انجام تعمیرات و نگهداری منظم، می‌توان از خرابی پوزیشنر و بروز مشکلات ناشی از آن جلوگیری کرد.