Control Valve Sizing

 

 

1. 개요

 공정 변동성 감소를 통해 공정 성능을 최적화하려고 할 때 밸브의 과대 크기가 발생하는 경우가 있습니다.

이는 특히 고용량 회전 밸브와 함께 라인 크기 밸브를 사용하고 프로세스 설계의 여러 단계에서 다중 안전 인자를 보수적으로 추가한 결과이다.

 

2. Control Valve Sizing 및 영향

 

 

 

1) 오버사이즈 밸브는 밸브에 너무 많은 이득을 주므로 컨트롤러를 조정할 때 유연성이 떨어집니다. 대부분의 루프 게인이 컨트롤러에서 발생할 때 최고의 성능을 발휘합니다. 그림 2.5의 게인 곡선에서는 약 25% 밸브 이동 이하의 영역에서 프로세스 게인이 상당히 높습니다. 밸브가 너무 커서 이 영역 내에서 또는 근처에서 작동할 가능성이 더 높은 경우, 이 높은 이득은 루프에 대한 불안정성 문제를 피하기 위해 제어기 이득이 감소해야 한다는 것을 의미할 수 있습니다. 이것은 물론 공정 변동성이 증가한다는 패널티를 의미할 것이다. 

 

 2) 두 번째 방법은 오버사이즈 밸브가 특히 회전 밸브에서 씰 마찰이 더 클 수 있는 하부 밸브 개구부에서 더 자주 작동한다는 것입니다. 오버사이즈 밸브는 주어진 밸브 이동 증분에 대해 불균형적으로 큰 흐름 변화를 생성하기 때문에, 이 현상은 마찰로 인한 데드밴드와 관련된 공정 변동을 크게 과장할 수 있다. 실제 고유 밸브 특성과 관계없이, 심각하게 오버사이즈된 밸브는 급속 개방 밸브와 같은 역할을 하는 경향이 있으며, 이로 인해 하부 리프트 영역에 설치된 프로세스 이득이 높아집니다(그림 2.5). 또한, 밸브가 지나치게 크면 상대적으로 낮은 이동에서 시스템 용량에 도달하는 경향이 있으며, 더 높은 이동에서 유량 곡선이 평평해집니다(그림 2.5). 밸브가 약 50도 이상 이동하는 경우 프로세스 게인이 0에 가까워지고 밸브는 흐름의 변화가 거의 없는 상태에서 이동의 광범위한 변화를 겪어야 하기 때문에 이 밸브는 제어 목적으로 완전히 비효율적입니다.

 

3) 결과적으로, 이 지역에서는 허용 가능한 공정 변동성을 달성할 희망이 거의 없습니다. 그림 2.5에 표시된 밸브는 제어 범위가 매우 좁기 때문에(약 25도에서 45도) 이 적용에서는 완전히 잘못 적용된다. 이러한 상황은 주로 낮은 비용 때문에 라인 크기의 버터플라이 밸브를 선택했고, 제어 밸브의 저조한 동적 성능으로 인한 공정 변동성의 희생으로 인한 이익 손실은 고려하지 않았기 때문이다. 안타깝게도 이런 상황은 종종 반복된다.

 

3. Control Valve 고려사항 및 중요성

 프로세스 제어 연구에 따르면 일부 산업에서는 현재 프로세스 제어 루프에 있는 밸브의 대부분이 해당 애플리케이션에 비해 지나치게 큰 것으로 나타났습니다. 직관에 반하는 것처럼 보일 수 있지만, 종종 현재 조건에 맞는 제어 밸브를 선택한 다음 조건이 변경되면 밸브를 교체하는 것이 경제적 타당성이 있다. 밸브를 선택할 때는 용도에 가장 광범위한 제어 범위를 제공할 밸브 스타일, 고유한 특성 및 밸브 크기를 고려하는 것이 중요합니다.