공기 제어 밸브: 산업 자동화 제어의 핵심 장비를 실현

요약: 중요한 산업 자동화 제어 장비인 공압 제어 밸브는 화학 산업, 석유, 전력, 야금 등 많은 분야에서 널리 사용됩니다. 압축 공기를 동력원으로 사용하고, 전기 밸브 포지셔너 및 액추에이터와 결합하여 파이프라인의 매체 흐름 및 압력과 같은 공정 매개변수를 정밀하게 제어합니다. 이 논문에서는 공압 제어 밸브의 구조적 구성, 작동 원리, 적용 특성 및 산업 생산에서의 중요성을 소개합니다.

현대 산업의 급속한 발전과 함께 자동화 제어 시스템은 다양한 분야에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 주요 제어 장치인 공압 제어 밸브는 단순한 제어, 빠른 응답 및 본질적인 안전성이라는 장점으로 인해 산업 자동화에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 이 논문에서는 공압 제어 밸브의 구조, 작동 원리 및 적용 특성에 대해 논의하여 독자들이 이 중요한 장비를 완전히 이해하도록 돕겠습니다.

공압 제어 밸브는 주로 다음 부분으로 구성됩니다.

1. 공압 액추에이터: 이는 공압 제어 밸브의 핵심 구성 요소로, 제어 시스템(예: PLC)에서 신호를 수신하여 기계적 동작으로 변환하는 역할을 합니다. 공압 액추에이터는 일반적으로 공압 다이어프램, 스프링, 액추에이터 및 밸브 스템 구성 요소를 포함합니다.
2. 조절 밸브 본체: 밸브 스풀, 밸브 시트 및 밸브 본체 자체를 포함합니다. 스풀과 시트는 조절 효과를 실현하는 핵심 구성 요소이며, 상대적인 위치 변화를 통해 매체의 흐름과 압력을 제어합니다.
3. 밸브 포지셔너: 밸브 제어의 정밀도를 향상시키는 데 사용됩니다. 포지셔너는 밸브 스템 변위 피드백 신호에 따라 밸브 작동의 정확성과 안정성을 보장합니다.
4. 액세서리: 필터링 압력 감소 밸브, 솔레노이드 밸브, 수동 작동 장치 등과 같이 시스템의 정상적인 작동을 돕는 데 사용됩니다.

공압 제어 밸브의 작동 과정은 다음 단계로 나눌 수 있습니다.

신호 수신 및 변환: 공압 제어 밸브는 제어 시스템(예: PLC)을 통해 전류 신호 또는 아날로그 신호를 수신하며, 이러한 신호는 전기 밸브 포지셔너 또는 변환기를 통해 공압 신호로 변환됩니다. 예를 들어, 일반적인 4-20mA 전류 신호는 밸브 포지셔너를 통해 0.02-0.1MPa 공압 신호로 변환될 수 있습니다. 이 변환을 통해 공압 액추에이터는 입력 신호의 변화에 따라 해당 동작을 수행할 수 있습니다.

공압 신호가 공압 박막 액추에이터에 들어가면 압축 공기가 막을 밀어 팽창시키고, 이는 다시 액추에이터와 밸브 스템을 밀어 스풀이 변위되어 밸브의 개도를 변경합니다. 구체적으로:

• 공기압 신호가 증가하면 푸시 로드가 위로 이동하여 밸브 스템과 스풀을 위로 구동하고 밸브가 넓게 열립니다.
• 공기압 신호가 감소하면 푸시 로드가 아래로 이동하여 밸브 스템과 스풀을 아래로 구동하고 밸브가 작게 닫힙니다.

밸브 포지셔너는 밸브 스템의 변위 피드백 신호에 따라 공압 액추에이터의 작동을 실시간으로 조정하여 밸브의 개도가 입력 신호와 일치하도록 합니다. 피드백 신호가 입력 신호와 균형을 이루면 밸브의 움직임이 멈추어 조절의 정확성과 안정성을 보장합니다.

밸브 전 압력(P1)은 밸브 스풀과 밸브 시트의 조절 효과를 통해 밸브 후 압력(P2)으로 변경됩니다. 구체적인 조절 과정은 다음과 같습니다.

• 압력 조절: P2는 파이프라인을 통해 상부 막 챔버로 입력되어 상부 디스크에 작용하며, 그 결과 힘은 스프링의 반력과 균형을 이루어 스풀과 시트의 상대적 위치를 결정하여 밸브 후 압력을 제어합니다. P2가 증가하면 상부 디스크에 가해지는 힘이 증가하여 스프링 힘을 극복하고 스풀을 닫아 흐름 면적을 줄이고 흐름 저항을 증가시키며 P2는 설정 값에 도달할 때까지 감소합니다.
• 흐름 조절: 스풀과 시트의 상대적 위치를 변경하여 매체의 흐름 면적을 조절하여 흐름을 제어합니다. 흐름을 증가시켜야 할 때는 밸브를 열고, 흐름을 줄여야 할 때는 밸브를 닫습니다.

전체 조절 과정에서 밸브 개도가 변경되면 피드백 레버가 포지셔너에 실시간 피드백 신호를 제공합니다. 포지셔너는 이 피드백 신호에 따라 조정하여 밸브 작동의 정확성과 안정성을 보장합니다. 피드백 신호가 입력 신호와 균형을 이루면 밸브의 움직임이 멈추고 현재 개도를 유지합니다.

공압 제어 밸브는 다음과 같은 중요한 장점을 가지고 있어 산업 자동화 제어 시스템에서 널리 사용됩니다.

1. 단순한 제어: 공압 제어 밸브의 작동 및 유지 관리는 비교적 간단하며 복잡한 전자 회로가 필요하지 않아 고장률과 유지 관리 비용을 줄입니다.
2. 빠른 응답: 압축 공기 동력의 빠른 응답 속도로 인해 공압 제어 밸브는 지침 수신에서 전체 작동 과정의 실행까지 짧은 시간 내에 완료될 수 있어 시스템의 응답 속도를 향상시킵니다.
3. 본질적인 안전성: 공압 제어 밸브는 전력 구동에 의존하지 않아 전기 스파크의 위험을 피하며, 특히 가연성 및 폭발성 장소에 적합합니다.
4. 강력한 적응성: 공압 제어 밸브는 가스, 증기, 액체 및 기타 매체를 조절할 수 있으며, 다양한 작업 조건에 적합합니다.
5. 긴 수명: 공압 제어 밸브의 구조는 합리적으로 설계되었고 재료 선택이 우수하여 내구성과 신뢰성이 높으며 오랫동안 안정적으로 작동할 수 있습니다.
6. 에너지 절약 및 고효율: 매체 흐름 및 압력의 정밀한 제어를 통해 공압 제어 밸브는 에너지를 효과적으로 절약하고 생산 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

공압 제어 밸브는 다음과 같은 산업 및 경우에 널리 사용됩니다.

1. 화학 산업: 화학 반응기에서 재료의 흐름과 압력을 조절하여 반응 조건의 안정성과 안전성을 보장하는 데 사용됩니다.
2. 석유 산업: 유정, 정유소 및 기타 장소에서 오일 및 가스 전송 파이프라인의 흐름과 압력을 조절하여 생산 공정의 안전성과 안정성을 보장하는 데 사용됩니다.
3. 전력 산업: 화력 발전소의 보일러 급수 시스템 및 증기 조절 시스템에서 보일러 작동의 안정성과 효율성을 보장하는 데 사용됩니다.
4. 야금 산업: 고로, 컨버터 및 기타 장비 냉각수 시스템, 가스 조절 시스템 등에서 생산 공정의 안전성과 안정성을 보장하는 데 사용됩니다.
5. 제약 산업: 제약 생산 공정에서 다양한 재료 운송 및 조절에 사용되어 생산 공정 및 건강 기준의 정확성을 보장합니다.

산업 자동화 기술의 지속적인 발전과 함께 공압 제어 밸브도 끊임없이 개선되고 있습니다. 미래에 공압 제어 밸브의 개발 동향은 주로 다음과 같은 측면에 반영됩니다.

1. 지능형: 원격 모니터링 및 진단 기능을 구현하여 시스템의 자동화 및 신뢰성을 향상시키기 위해 지능형 센서 및 통신 모듈을 도입합니다.
2. 통합: 공압 제어 밸브를 다른 제어 장비와 통합하여 통합 제어 시스템을 형성하여 설치 및 유지 관리를 단순화합니다.
3. 에너지 절약 및 환경 보호: 공압 제어 밸브의 설계 및 제조 공정을 더욱 최적화하여 에너지 소비를 줄이고 환경 오염을 줄입니다.
4. 다기능: 다양한 작업 조건의 복잡한 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 기능을 갖춘 공압 제어 밸브를 개발합니다.

효율적이고 신뢰할 수 있으며 안전한 산업 자동화 제어 장비인 공압 제어 밸브는 많은 산업에서 널리 사용되었습니다. 고유한 구조 설계와 기술적 장점은 현대 산업 생산의 필수적인 부분이 되었습니다. 미래에는 기술의 지속적인 혁신과 발전을 통해 공압 제어 밸브가 더 많은 분야에서 더 많은 잠재력과 개발 공간을 보여주고 다양한 산업의 생산 및 환경 보호를 위한 더 완벽한 솔루션을 제공할 것입니다.