Fagartikkel

Reguleringsventilen 2

For å regulere hvor mye vann som skal tilføres tanken bruker vi en reguleringsventil. Slike ventiler skal være stabile og justere strømningen på en god måte over en lang tid. Store krav stilles derfor til nøyaktighet og driftsikkerhet.

Reguleringsventil. Foto. — Bilde: Reidar Nornes / CC BY-SA 4.0

Regulering av vannstrømmen til tanken

Ventilblokk. Illustrasjon. — Ventilblokk med innløp på venstre side. Bilde: Reidar Nornes / CC BY-SA 4.0

Reguleringsventiler består av to eller tre hoveddeler: Selve ventilen som åpner og lukker for væskestrømningen og en ”motor” (aktuator) som sørger for den fysiske bevegelsen. I tillegg kan det være en ventilstiller (positioner) for å oppnå mer nøyaktig styring av ventilen.

Ventilblokken

Reguleringsventilen i denne prosessen skal kunne endre strømningen jevnt fra å tette helt til å åpne for maksimal strømning. Vi velger derfor en vanlig seteventil med lineær karakteristikk.Ventilens dimensjoner må passe til prosessen, det vil si strømningsmengde og trykk (prosessens karakteristikk) samt rør- og flensdimensjon.

Membranmotor

Som ”motor” for selve ventilen velger vi en pneumatisk membranaktuator (membranmotor). (Aktuatoren kalles også for forstillingsmekanisme.). Når signalet går til minimum eller forsvinner, ønsker vi at ventilen skal stenge. Ventil/membranaktuator må da være av Fail Close – type.

Ventilstiller

For å oppnå stor nøyaktighet og repeterbarhet velger vi å bruke en elektropneumatisk ventilstiller (positioner). Denne sørger for at ventilen åpnes og lukkes i samme grad som det elektriske styringssignalet endres. Det skjer ved at den føler ventilens posisjon (vandring) og sammenligner den med det tilførte styresignalet. Dersom det er differanse mellom signal og posisjon, øker eller minker ventilstilleren lufttrykket inn til membranaktuatoren og posisjonen justeres.

Kalibrering av ventilstiller

Justering eller kalibrering av reguleringsventilen. Les mer.

For å sikre at reguleringsventilen åpner og regulerer strømningen rett i forhold til styresignalet må den kontrolleres og eventuelt kalibreres. Siden vi her har ventilstiller på ventilen, er det den det er mest aktuelt å justere.

For den valgte reguleringsventilen må vi ha følgende utstyr for å kontrollere / kalibrere ventilstilleren:

- Trykkluft (lufttilførsel) ca 1,5 bar (avhengig av aktuatorens bench set)
- Loop kalibrator (eventuelt et mA-meter og variabel strømkilde)

7-punkt sjekk

For ventiler er det spesielt viktig at den begynner å åpne ved rett strøm, og at den er stengt ved minste styresignal (4 mA). Dette er grunnen til at det brukes en 7-punkt sjekk ved kontroll / kalibrering av ventiler. For å ta med de ”motsatte” ventilene som stenger ved maks styresignal, er det tatt med tette testpunkter ved både nedre og øvre signalgrense. Standardiserte sjekkpunkter er: 3,8 – 4,0 – 4,2 – 12 – 19 – 20 – 21 mA

Loop-kalibratorer har normalt et eget valg (meny) for testing av ventiler med disse verdiene.

På ventilspindelen er det en anordning for avlesing av spindelvandringen (stillingsindikator). Avlesningsnøyaktigheten på denne er ikke særlig god.

Ved 3,8 og 4,0 mA skal ventilen være stengt, og det skal ikke være bevegelse i ventilspindelen (ventilen) ved skifte mellom disse verdiene. Ved 4,2 mA skal ventilen akkurat begynne å åpne. Ved 12 mA 50 % vandring av ventilspindelen, og ved 20 mA 100 % vandring (helt åpen). Ved 21 mA skal spindelen bevege seg ytterligere, men ventilen åpner likevel ikke mer, den er allerede helt åpen.

Det kan være vanskelig å oppnå presis åpning/lukking. I de fleste tilfeller er det viktigst at ventilen er helt stengt ved 4 mA. At styrestrømmen må økes noe over 4,2 mA før ventilen åpner, kan i mange tilfeller aksepteres.

For at reguleringsventilen skal fungere optimalt er det viktig at ventilen, aktuatoren og spesielt ventilstilleren er montert korrekt etter fabrikantens anvisninger.

Reduksjonsventil

Trykkluft produseres oftest med trykk 6 – 7 bar. En reduksjonsventil kan da brukes for å skaffe trykkluft med lavere trykk, for eksempel 1,5 bar til reguleringsventilen / ventilstilleren.

Sløyfekalibrator. Foto. — Sløyfekalibrator. Bilde: Reidar Nornes / CC BY-SA 4.0

Før målinger og innstillinger kan begynne må Loop-kalibratoren innstilles på aktuelt område: Bryterne settes på OUT og INT. Område-valg: VALVE 4-20 mA.

Tips:

På kalibratoren kan du velge "step" eller "trinnløs" utgang. Dette gjøres ved å trykke "raskt" på * , du bytter da mellom disse to alternativene. Ved å holde inne *- tasten (ca. 1sek) vil du kunne velge mellom ulike områder/"karaktristikker" for utgangen. Bla med piltastene.

Eksempelvis Lineær 4-20mA (5 step), Lineær 0-20mA (5 step), Flow (5 step) og Valve (7 step). Med et "raskt" trykk på * velger du område.

Kalibrering av ventilstilleren skjer slik:

Lufttilførsel kobles til ventilstiller (ca 1,5 bar)
Kople fra en (eller begge) ledning i eksisterende strømsløyfe (dersom den er koplet til anlegget)
Loop-kalibratoren koples til på ventilstillerens koplingspunkt
Styrestrømmen settes til 20 mA (loop-kalibrator)
Justeringsskruene for Span justeres for 100 % vandring (helt åpen ventil)
Styrestrømmen settes til 4 mA (loop-kalibrator)
Justeringsskruen for Zero justeres for rett vandring ved overgang stengt/åpen ventil (3,8 – 4,0 – 4,2 mA)

Punkt 4 til 7 gjentas til godt resultat er oppnådd

Dokumentasjon

For å dokumentere rett justering gjennomføres en 7-punkt sjekk med utfylling av kalibreringskort.

Nødavstengningsventil med inngang fra ventilstiller og utgang til membranaktuator. Foto. — Nødavstengningsventil. Bilde: Reidar Nornes / CC BY-SA 4.0

Nødavstegning

I enkelte anlegg brukes også reguleringsventilen som nødavstengingsventil, som regel i forbindelse med et alarmsystem (ESD). For å få det til settes det inn en ekstra elekstrisk styrt pneumatisk 3-2 ventil. Denne slipper lufta ut ved alarm slik at membranaktuatoren mister trykket, og reguleringsventilen stenger. Det mest effektive er å plassere denne ekstra styreventilen mellom ventilstilleren og membranatuatoren.

Alternativ til ventilstiller

Om en ønsker en noe billigere løsning kan man sløyfe ventilstilleren og heller bruke en I/P-omformer. Denne omformer strømsignalet (4-20 mA) fra regulatoren til et standardisert pneumatisk signal som styrer luften til membranaktuatoren. Løsningen forutsetter at membranaktuatoren har en bench set som tilsvarer signaltrykket (0,2 – 1 bar). Siden en da ikke har tilbakemelding om ventilposisjonen vil denne løsningen normalt ha en mindre nøyaktig regulering.

Det finnes også Smarte ventiler, også kalt digitale eller digitalt styrte ventiler. Disse har elektronikk innebygget i ventilstilleren som avleser ventilens bevegelser i forhold til påtrykt signal. Smarte reguleringsventiler kan også kommunisere med annet utstyr, og på den måten kan man oppnå en bedre regulering og en automatisk overvåking av ventilens tilstand.

De mest vanlige alternative ventiltypene er:

Aksiell bevegelse

Enkeltseteventil
Dobbeltseteventil
Burventil

Dreiebevegelse

Spjeldventil
Kulesegmentventil

Vedlikehold og kalibrering av ventilen

Ventilsetet og ventilpluggen slites over tid. Korrodering kan også forekomme. Derfor er ventilpluggen ofte laget slik at den kan repareres. Eventuelt kan både sete og plugg skiftes. Pakningene rundt spindelen slites også, så disse må skiftes med nye. Mange faktorer har betydning for pakningenes levetid.

Membranen og fjærene i aktuatoren slites også. Membranen kan skiftes. Fjørene kan ofte til en viss grad justeres, eller skiftes.

Vedlegg

Filer

Relatert innhold

Ekstern

Reguleringsventiler

Nettside hos sigumfagerberg.no