흐름 이해하기: 액추에이터를 통한 제어 가능성 | Envirotec

AUMA-Profox-전기 액추에이터-Welsh-Waters-Penybont-WTW-in-Wales에 설치됨 — AUMA PROFOX 액츄에이터는 웨일스의 Penybont Water Treatment Works의 기존 버터플라이 밸브에 장착되어 있습니다.

액추에이터는 물, 에너지 및 기타 산업에서 사용되는 광범위한 시스템의 핵심 구성 요소입니다. 그런데 정확히 뭐지? is 액추에이터? 이 주제를 처음 접하는 사람들은 이 구성 요소를 단순한 스위치, 즉 밸브를 열거나 닫는 위치로 가져오는 밸브 기반 시스템의 일부로 생각하는 데 만족하는 경우가 많습니다. 그러나 이러한 부품의 가치는 점점 단순한 '개폐' 기능을 넘어 온갖 정교한 제어가 가능한 영역으로 확장되고 있습니다. 엔바이로텍 영국 지사인 AUMA Actuators UK와의 대화에서 발견되었습니다. 아우마그룹, 전세계 2,800개 지역에서 30명 이상의 직원을 고용하고 있습니다.

밸브는 유체(또는 가스) 흐름을 제어해야 하는 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 물이 파이프라인을 통해 흐르는 응용 분야에서는 흐름을 중지, 시작, 감속하거나 방향을 변경해야 할 수도 있습니다. 일부 시스템에서는 밸브가 여러 위치의 압력을 조절하도록 요청됩니다.

물 산업은 석유, 가스, 바이오매스, 폐기물 에너지 또는 원자력 등 발전을 포함하여 광범위한 공정 기술 및 기타 시스템에 나타나더라도 이러한 구성 요소의 주요 목적지입니다. 액추에이터는 제어 프로세스에서 중요한 역할을 합니다.

오늘날의 전동 액추에이터는 원격으로 제어할 수 있으며 SCADA 또는 DCS와 같은 산업용 제어 시스템에서 열거나 닫는 명령을 받을 수 있습니다. 마찬가지로, 액추에이터가 특정 정지 또는 중간 위치에 도달하면 이 상태를 제어 시스템에 신호로 보냅니다.

이러한 종류의 기능은 기본이며 많은 사용자에게 충분할 것입니다. 그러나 훨씬 더 정교한 제어가 가능하며 AUMA의 제품에는 점점 더 다양한 종류의 '스마트' 기능이 통합되어 있습니다. AUMA의 영국 MD Paul Hopkins는 밸브와 액추에이터 관련 기술의 발전이 가장 눈에 띄는 곳이라고 말합니다. 그는 "실제로 흥미로운 엔지니어링 작품"인 하위 시스템의 가능성을 제시했습니다. .

그것은 무엇을합니까?
AUMA의 전기 액추에이터는 밸브 자동화를 위해 특별히 개발된 전기 모터와 기어박스의 조합을 특징으로 합니다. 액추에이터는 게이트, 버터플라이, 글로브 또는 기타 유형의 밸브 등 밸브의 움직이는 부분을 작동하는 데 필요한 토크를 제공합니다. AUMA의 웹사이트에 나와 있듯이 이 회사의 액추에이터는 2인치 볼 밸브부터 수 미터 높이의 전환 댐퍼에 이르기까지 모든 가능성을 다루고 있습니다(밸브에 대한 자세한 내용은 기사 마지막 부분의 "밸브: 기본 사항" 참조).

AUMA-AC-컨트롤 — AC 제어는 온도 및 진동의 지속적인 모니터링과 같은 기능을 제공합니다.

토크는 표준화된 기계적 인터페이스를 통해 액추에이터에서 밸브 스템 또는 샤프트로 전달됩니다. 따라서 밸브 유형에 따라 액추에이터 선택이 결정되며 액추에이터는 "부분 회전" 또는 "다중 회전" 장치로 제공됩니다.
부분 회전 액추에이터는 밸브를 열거 나 닫는 데 약간의 회전 운동(90도 미만)만 필요하며 빠른 온/오프 방식으로 작동하는 밸브에 사용되는 경향이 있습니다. 멀티턴 액추에이터는 밸브 스템에 여러 회전을 적용하여 밸브를 완전히 열거나 닫고 게이트, 글로브 또는 상승 스템 밸브와 같이 밸브 위치를 정밀하게 제어해야 하는 곳에 사용됩니다.

때로는 밸브를 열거나 닫을 때 적용되는 토크를 주의 깊게 제어하여 밸브나 밸브가 제어하는 프로세스의 손상을 방지하는 것이 중요하다고 Hopkins는 설명했습니다. 또한 액추에이터는 밸브와 제어 시스템(그리고 더 넓은 시스템에 내장된 지능) 사이의 인터페이스를 제공하며, 이 측면은 IIoT 및 Industry 4.0과 같은 추세로 인해 점점 더 중요해지고 있습니다.

AUMA는 AM 범위의 액추에이터 제어에서 기본 수준의 제어 기능을 제공하며, 이러한 부품은 액추에이터의 끝 위치 및 결함 신호(표시등으로도 시각적으로 표시됨)를 보고할 수 있는 완벽한 선택이라고 합니다. 장치에서). 회사의 AC 제어 범위를 사용하면 추가 제어 기능이 가능하며, 이는 데이터 로깅이나 자체 적응 제어 기능이 필요한 경우 또는 자산 관리와 같은 기능을 갖춘 시스템 내에 밸브 액추에이터가 통합된 경우에 적합한 선택이라고 합니다. 원격 유지 관리. 이 부품에는 마이크로프로세서 제어 기능이 통합되어 있어 훨씬 더 포괄적인 기능을 제공할 뿐만 아니라 Fieldbus를 통해 프로세스 자동화에 연결할 수 있는 옵션도 제공됩니다(AM 제어와 마찬가지로 병렬 인터페이스도 사용 가능).

AC 장치는 또한 단단히 고정된 밸브를 분리하는 토크 바이패스와 같은 기능과 파이프라인의 수격 현상을 방지하는 데 도움이 되는 기능을 제공합니다. Hopkins는 Industry 4.0 패러다임과 제어 시스템의 XNUMX개 계층, 즉 센서("무슨 일이 일어나고 있는지 알려주기 위해"), 프로세스 컨트롤러("시스템이 무엇을 해야 하는지 알려주기 위해") 및 제어 시스템 내에 이러한 부품을 배치합니다. 물리적 계층 또는 출력 장치. 액추에이터는 시스템의 마지막 레벨에 적합합니다.

AC는 타임스탬프가 표시된 이벤트 보고서, 토크 특성 기록, 시동 횟수 및 모터 작동 시간을 포함하여 다양한 진단 기능을 제공합니다. 온도와 진동에 대한 지속적인 모니터링은 최종 사용자가 공장을 안정적으로 운영하는 데 도움이 될 수 있는 기능이라고 Hopkins는 제안하며 "정지 없음"에 대한 현대 물 산업의 열망에 부합한다고 제안합니다.

워터해머 대처
현재 물 산업에서 많이 논의되는 것은 누수 문제이며, 최근 AUMA 비디오에서 설명하는 것처럼 1/2021년 잉글랜드와 웨일스에서 누출된 파이프를 통해 22조 리터 이상의 식수가 손실되었습니다. 동일한 프레젠테이션에서는 갑작스러운 일시적인 서지로 인한 파이프 손상을 방지하고 수자원 네트워크를 안정시키는 데 도움이 되도록 가변 속도 액츄에이터를 프로그래밍하는 방법을 설명합니다. 이러한 "수격 현상" 효과는 밸브가 갑자기 또는 고속으로 닫힐 때 발생하며, 네트워크를 통해 전파되는 고압 파동을 생성하여 밸브, 씰 및 기계 구성 요소에 스트레스를 가하고 때로는 배관을 손상시킬 수도 있습니다.

한 가지 해결책은 네트워크 전체의 압력 변화 역학에 대한 전반적인 영향을 고려하여 지능적인 방식으로 이러한 밸브가 열리거나 닫히는 속도를 변경하는 것입니다. AUMA의 가변 속도 액츄에이터는 프로그래밍이 가능하며 밸브 이동(열림 및 닫힘 방향 모두)을 10가지 섹션으로 나눌 수 있으며 각각에 대해 서로 다른 속도를 지정할 수 있습니다.

이러한 종류의 솔루션은 압력 과도 현상을 모니터링, 분석 및 조치할 수 있는 수자원 네트워크 내에서 사용되어 자산 손상 가능성을 줄일 수 있습니다.

부품을 하나로 합치기
현실 세계에서 밸브 액츄에이터 시스템은 정교함과 복잡성의 스펙트럼에 속하는 것처럼 보이며 AUMA 제품군은 특정 사용자의 고유한 요구 사항을 해결하는 데 유용하게 맞춰진 모듈식 설계 철학을 사용하여 제작되었습니다.

한 수준에서, 모듈식 제품 설계는 손쉬운 개조 및 수리와 같은 기능을 지원하며, 예를 들어 시스템을 AM에서 AC 제어로 쉽게 업그레이드할 수 있습니다(역호환성도 유지됨). 또한 이 접근 방식을 사용하면 상황에 맞게 액추에이터 내 구성 요소(예: 기어박스 및 링키지)의 최적 조합과 최상의 결합 방법을 더 쉽게 제공할 수 있습니다. 가능성에는 더 가까운 것이 포함됩니다
밸브와 액추에이터의 결합(유니버설 조인트만 사용하는 것이 아님), 기어박스 및 모터와 같은 부품을 제어 장치와 별도로 배치하는 것(예: 높은 곳, 구덩이 아래 또는 수중). 이것이 도움이 된 한 가지 예는 2022년 가을 오스트리아 그라츠 근처 자우어브룬 수력 발전소의 수중 수력 터빈 제어 애플리케이션을 통해 훨씬 저렴한 비용으로 더 나은 제어와 피드백을 제공하는 솔루션이 탄생한 것입니다.

Keppel-Marina-East-Desalination-플랜트 — AUMA 액추에이터는 2021년 싱가포르의 수상 경력에 빛나는 담수화 공장에 배치되었습니다.

이 시스템에는 터빈의 정확한 위치 지정을 제공하고 공급되는 물을 최적으로 제어하기 위해 수중에서 지속적으로 작동할 수 있는 액추에이터가 필요했습니다. 이전에는 유일한 옵션은 유압식 액추에이터였지만 AUMA는 샤프트 위에 그리고 액추에이터와 별도로(물 위에서) 장착된 액추에이터 제어 장치와 결합하여 수중 사용에 적합한 전기 액추에이터(AUMA SARV-UW)를 제안할 수 있었습니다. .

다른 환경
모듈식 솔루션은 특정 환경에 대처하기 위해 지정된 부품 중에서 선택할 수 있습니다. 예를 들어 보일러에 사용되는 밸브 및 액추에이터와 관련하여 석유 및 가스, EfW, 원자력과 같은 부문에서 광범위하게 유사한 기술이 사용되지만 일부 부문에서는 특정 요구 사항이 있습니다. 예를 들어 석유, 천연가스 또는 EfW 공장에서는 부품이 방폭형이어야 합니다(AM 및 AC 제품은 이 형태로 제공됩니다).

원자력 분야에서는 인증이 가장 중요하며, 부품은 인증 수준, 자재 조달, 제품과 함께 사용되는 기계나 하우징 등으로 구별된다고 Hopkins는 말했습니다.

AUMA는 신흥 분야인 소형 모듈식 원자로(SMR)와 Hinkley Point C와 같은 대규모 프로젝트 모두에 관심을 갖고 있습니다. 부식 방지는 장비가 외부에 설치되어야 하는 물, 염분이 존재하는 곳, 해안가와 같은 분야에서 중요합니다. 공기. AUMA는 자체 솔루션을 개발했습니다. 이 솔루션은 예를 들어 MidWales 해안의 Penybont Water Treatment Works에서 최근 버터플라이 밸브와 함께 사용되는 PROFOX 액추에이터에 표준으로 제공됩니다. 부식 방지 기능은 EN ISO 5-5의 가장 높은 C12944-M/C6-I 요구 사항을 충족합니다.

부하 완화
모듈식 디자인 철학은 최종 사용자의 삶을 더욱 편리하게 만들어주는 수많은 것들을 뒷받침하는 핵심인 것 같습니다. 예를 들어 현장에서 모두 조립하는 것보다 대부분 조립식 솔루션을 현장에 가져가는 것이 훨씬 더 합리적인 상황에서는 그렇습니다. 예를 들어 현장 작업을 수행하면 안전을 유지하는 데 도움이 되므로 예를 들어 전기 작업은 설치의 나머지 부분과 별도로, 다른 시간에 수행할 수 있다고 Hopkins는 말합니다.

그는 최종 사용자의 장비를 개선하거나 업그레이드할 수 있는 기회를 포착하는 데 많은 유연성이 있다고 제안합니다. 자신의 분석에 따르면 물 산업에서 가장 큰 실패 지점 중 하나는 수압 밸브의 샤프트에 제대로 기름칠이 되어 있지 않은 데서 발생합니다.

그는 AUMA의 엔지니어들이 한 물 유틸리티 고객과 함께 이 지점에 집중하여 베어링에 그리스를 바르는 것뿐만 아니라 드라이브 베이스에 공급하고 샤프트에 그리스를 바르는 자동 그리스 장치를 제공한다고 말했습니다. 이와 같은 변경은 "간단하지만 잠재적으로 수압대에 수십만 파운드를 절약할 수 있으며" 서비스해야 하는 횟수가 크게 줄어든다고 Hopkins는 말합니다.

이러한 종류의 "상담 판매"는 회사의 업무 방식에 핵심적인 것으로 보이며 엔지니어링 전문 지식에 의존합니다. 모회사인 AUMA는 60년 동안 전동 액추에이터와 밸브 기어박스를 개발하고 제작해 왔습니다. 전 세계에 대규모 사무실 네트워크가 있다는 것은 영국의 엔지니어가 특정 유형의 문제를 해결한 경험이 있는 다른 사람의 전문 지식을 활용할 수 있다는 것을 의미합니다.

Hopkins는 지난 몇 년 동안 재료, 생산 및 공급망 문제로 인해 많은 혼란이 있었으며 AUMA Actuators의 Clevedon 사무실과 같은 사이트와 "매우 수직적으로 통합"된 AUMA의 덕분에 이 영역을 탐색하는 데 도움이 되었다고 말했습니다. 자체 가공, 조립, 테스트 및 수리가 제한됩니다.

부품 자체는 독일에서 제조되며 공장은 "칸반" 시스템으로 운영되어 재고를 보유하기보다는 수요를 끌어냅니다. 용량에 관한 한, Hopkins는 회사가 매일 주문할 수 있는 500개 이상의 전기 액추에이터를 제작한다고 말합니다.

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밸브 - 기본
밸브는 모양과 크기가 다양하며 비용, 속도, 신뢰성 등의 측면에서 특정 요구 사항에 맞게 다양한 접근 방식을 사용할 수 있습니다. 일부 응용 분야에서는 밸브를 간단히 열거나 닫아야 하는 반면, 다른 응용 분야에서는 유체 흐름을 조절하기 위해 밸브를 다양한 중간 위치에 고정해야 할 수도 있습니다.

일반적인 관행 중 하나는 제어 밸브의 세계를 선형 운동 기반 부품(게이트, 글로브 및 다이어프램 밸브)과 회전 운동 기반 부품(예: 볼, 플러그 및 버터플라이 밸브)으로 나누는 것입니다. 게이트 밸브는 상대적 단순성과 저렴한 비용으로 인해 오늘날 가장 일반적으로 사용됩니다. 이는 유체 흐름을 시작하고 중지하는 데 사용할 수 있지만 속도를 조절하는 데는 사용할 수 없습니다. 게이트 밸브는 흐름 조절에 적합하지 않으며 부분적으로 열린 위치에 두면 진동이 발생할 수 있습니다. 또한 예를 들어 글로브 밸브에 비해 시트와 디스크 마모 및 누출 가능성이 더 높습니다.
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