Como escolher um posicionador de válvula? Guia de Seleção de Posicionadores de Válvula

Nos sistemas complexos da produção industrial moderna, as válvulas de controlo são amplamente reconhecidas como os principais atuadores para alcançar a automação do processo e manter a estabilidade do processo.Estas válvulas regulam com precisão os parâmetros críticos do processo, como a taxa de fluxo, pressão, temperatura e nível líquido dos fluidos (incluindo gases, vapor, água ou várias misturas químicas), garantindo que os processos de produção funcionem sem problemas dentro de parâmetros predefinidos.

Máquinas de secagem de partículas, como acessórios indispensáveis para as válvulas de controlo, desempenham o papel de "cérebro" de todo o circuito de controlo automatizado.A sua função principal é receber sinais de comando do sistema de controlo e compará-los em tempo real com a posição real da haste da válvulaAo detectar qualquer desvio,O posicionador ajusta rapidamente a pressão do ar ou o sinal elétrico fornecido ao atuador da válvula para garantir que a posição da válvula responde com precisão aos requisitos do sistema de controlo.Este processo supera efetivamente problemas não-lineares como atrito, atraso e zonas mortas que as válvulas de controlo podem encontrar durante a operação,conseguindo assim um controlo preciso e uma resposta rápida da válvula.

A função dos posicionadores de válvula está a sofrer uma evolução significativa.Os posicionadores foram considerados principalmente como ferramentas para garantir uma resposta precisa das válvulas aos sinais de controlo.No entanto, com a ascensão da Indústria 4.0 e da fabricação inteligente, a indústria não pode ser considerada como uma empresa independente.O papel dos posicionadores ultrapassou em muito o âmbito do simples controlo da posição das válvulasSão agora considerados como "assets inteligentes" capazes de fornecer dados de diagnóstico em tempo real e realizar análises de manutenção preditivas, reduzindo assim eficazmente o tempo de inatividade não planeado,Otimizar o consumo de energia, melhorando significativamente a qualidade do produto e, em última análise, aumentando a eficiência operacional e a rentabilidade de toda a instalação.

Esta transformação funcional é o resultado inevitável de vários avanços tecnológicos avançados.A aplicação de tecnologias de feedback de posição sem contato, como sensores de efeito Hall, melhorou muito a precisão e a confiabilidade da medição de posição, reduzindo o desgaste mecânicoAlém disso, a integração de microprocessadores integrados e algoritmos de controlo avançados dotou os posicionadores de poderosas capacidades de processamento de dados.A adopção generalizada de protocolos de comunicação digital, como o HART, FOUNDATION Fieldbus e PROFIBUS permite que os posicionadores se envolvam em intercâmbio de dados bidireccional e de alta velocidade com sistemas de controlo.Estas tecnologias funcionam em conjunto para garantir que as válvulas não só possam ser controladas com precisão, mas também “relatarem” activamente o seu próprio estado de saúde e até “previrem” falhas potenciais..

Por conseguinte, a selecção de posicionadores de válvulas já não se limita a satisfazer os requisitos básicos de controlo do caudal, mas transformou-se num investimento estratégico na eficiência global, na fiabilidade,e segurança do processo de produçãoOs posicionadores inteligentes podem transformar válvulas de controlo de dispositivos passivos que executam comandos em participantes ativos na otimização de processos e fornecedores de dados críticos.estabelecer uma base sólida para a transformação digital de uma empresa.

O presente relatório visa fornecer aos leitores um guia completo e aprofundado para a selecção de posicionadores de válvulas.O relatório conduzirá uma análise aprofundada de marcas de renome internacional como a Fisher, Masoneilan, Flowserve, Samson e Neles, detalhando as respectivas características do produto, as principais vantagens tecnológicas, as estratégias de preços,e áreas de aplicação especializadas em diferentes indústrias.

O relatório começará, em primeiro lugar, com os princípios de funcionamento básicos e os principais tipos de posicionadores de válvulas,Análise das vantagens e desvantagens dos diferentes tipos de posicionadores e dos respectivos cenários aplicáveisEm seguida, o relatório aprofundará os principais fatores a considerar na selecção de um posicionador de válvulas, incluindo os requisitos de desempenho e precisão,Considerações relativas ao ambiente operacional e à segurança, compatibilidade e integração com os sistemas de controlo e análise custo-benefício.O relatório fornecerá estratégias de seleção específicas para orientar os leitores na tomada de decisões sobre a marca e o modelo mais adequados com base nas suas necessidades de processo.Por fim, o relatório apresentará a empresa Xiangjing e as suas contribuições para a indústria das válvulas.

A valve positioner is a precision motion control device whose core function is to ensure that the actuator of a control valve can precisely position the valve stem or valve shaft to the setpoint required by the control systemRecebe continuamente os sinais de comando (ou seja, pontos de regulação) do sistema de controlo e compara-os em tempo real e com elevada precisão com a posição real da haste da válvula ou do eixo da válvula (i.e.eUma vez detectado qualquer desvio entre os dois,o posicionador ajusta imediatamente a pressão de ar ou o sinal elétrico fornecido ao actuador da válvula até que a válvula atinja precisamente a posição desejada;.

Esta função central do posicionador é concebida para superar vários fatores que podem afetar o posicionamento preciso da válvula.Histerese inerente no atuador, e forças desequilibradas geradas pelo tampão da válvula sob pressão de fluido.e responder rapidamente aos sinais de controloEm termos de instalação física, o posicionador é tipicamente ingeniosamente montado no jugo ou na caixa superior do atuador.Ele se conecta ao caule da válvula ou ao eixo da válvula através de ligações mecânicas ou sensores não-contato mais avançados, permitindo a aquisição em tempo real de um feedback de posição precisa da válvula.

Em fábricas modernas, onde redes de centenas ou milhares de circuitos de controlo complexos são implantados,As válvulas de controlo servem como elementos de controlo finais que regulam variáveis críticas do processo, tais como o fluxo de fluido, pressão, nível e temperatura. Estes circuitos de controlo são concebidos para garantir que todas as variáveis importantes do processo permaneçam dentro da gama de funcionamento exigida,garantindo assim a qualidade do produto e a estabilidade do processo.

Os posicionadores de válvulas reduzem significativamente a variabilidade do processo, melhoram a qualidade do produto,e garantir a estabilidade do sistema face a perturbações internas e externas (como alterações de carga) através do controlo preciso da posição da válvulaEssencialmente, funciona como um sistema de controlo incorporado,∆ utilizar o sinal de saída do controlador de processo principal como ponto de fixação e ajustar com precisão a pressão do atuador com base no feedback da posição real da válvulaEsta estrutura de sistema de controlo em cascata permite que a válvula obtenha respostas mais precisas e rápidas, melhorando assim o desempenho de todo o circuito de controlo.

Os posicionadores de válvulas desempenham um papel crítico na abordagem dos desafios de controlo da "última milha" no controlo de processos.o próprio atuador da válvula pode ter problemas inerentes como a não-linearidadeO problema é que, em alguns casos, o sistema de controlo é mais flexível e mais flexível do que em outros, o que pode provocar desvios entre a posição real da válvula e a posição pretendida do controlador.O posicionador preenche esta lacuna entre o controlador e o atuador da válvula através de seu feedback interno em tempo real e mecanismos de ajuste local, garantindo que os sinais de controlo sejam convertidos com precisão em acções físicas da válvula.Tradução de comandos de controlo a nível macro para execução precisa a nível micro.

Sem um posicionador, quando o controlador acionar diretamente o atuador, devido às características mecânicas inerentes do atuador (como o atrito do enchimento da haste da válvula ou o atraso do atuador),A válvula pode não atingir com precisão a posição especificada ou apresentar tempos de resposta significativamente mais lentos.O posicionador, através do seu circuito de feedback interno e do amplificador de alto ganho, impulsiona ativamente e com força a válvula para a posição especificada,Mesmo na presença de perturbações externas, tais como forças desequilibradas causadas por alterações na pressão do fluidoEsta capacidade melhora directamente o desempenho geral e a estabilidade do circuito de controlo, assegurando que a variável de processo permanece o mais próxima possível do ponto de fixação.

Por conseguinte, o posicionador serve como garantia de precisão no controlo do processo, especialmente em aplicações que exigem regulação de estrangulamento, assegura um controlo preciso do fluxo de fluido,que é fundamental para a manutenção da qualidade do produtoO sistema de controlo da posição da válvula, de alta precisão, permite a utilização de um sistema de controlo da posição da válvula, o que permite a melhoria do consumo de energia e a segurança do processo.O posicionador permite que todo o sistema de processo funcione de forma mais estável e eficiente.

Os posicionadores de válvulas são principalmente classificados em três tipos principais com base nos seus princípios de funcionamento e nos tipos de sinal que utilizam: posicionadores pneumáticos, posicionadores eletro-pneumáticos (I/P),e posicionadores digitais (inteligentes)Cada tipo tem os seus mecanismos de funcionamento únicos, as suas vantagens e desvantagens, bem como os cenários industriais aplicáveis.

Os posicionadores pneumáticos são o tipo mais tradicional e mais antigo de posicionadores de válvulas,com o seu funcionamento inteiramente dependente do ar comprimido como meio de transmissão de sinal e execução de potência.

Os posicionadores pneumáticos recebem sinais de entrada pneumáticos de dispositivos de controle, que são tipicamente expressos em faixas de pressão padrão como 3-15 psi (0,2-1,0 bar) ou 6-30 psi (0,4-2,0 bar).O seu funcionamento interno baseia-se no princípio do equilíbrio de forças.Quando a pressão do sinal de entrada muda, uma série de alavancas mecânicas e foles interagem para ajustar a distância entre o bico e a placa,regulação da pressão de ar fornecida ao atuador da válvula de comandoEsta regulamentação permite que a posição da haste da válvula corresponda precisamente ao sinal de entrada de forma proporcional.

Vantagens:

• Estrutura simples e fácil manutenção: Os dispositivos pneumáticos são tipicamente simples de estrutura, leves e relativamente fáceis de instalar e manter.
• Amigável ao ambiente e econômico: O meio de trabalho é o ar, que é fácil de esvaziar e não polui o ambiente, e o próprio ar é barato.
• Características intrínsecas à prova de explosão: uma vez que não são envolvidos componentes elétricos ou faíscas, os posicionadores pneumáticos têm características intrínsecas à prova de explosão,tornando-os altamente adequados para ambientes perigosos como o petróleo, do gás natural e das indústrias químicas em que se encontrem presentes substâncias inflamáveis e explosivas.
• Alta confiabilidade e longa vida útil: Os componentes pneumáticos podem suportar milhões de ciclos de funcionamento eficazes, oferecendo tipicamente alta confiabilidade e uma longa vida útil.
• Função à prova de falhas: quando utilizados com atuadores de retorno de mola, os posicionadores pneumáticos proporcionam uma operação à prova de falhas fiável em caso de falha do abastecimento de ar,condução da válvula para uma posição segura pré-estabelecida (totalmente aberta ou totalmente fechada).

Desvantagens:

• Afetados por alterações de carga: devido à compressibilidade do ar, a velocidade de funcionamento dos cilindros é facilmente afetada por alterações de carga, o que pode levar a uma redução da precisão do controlo.
• Estabilidade insuficiente a baixas velocidades: durante o movimento a baixas velocidades, devido à proporção relativamente elevada da força de atrito no empuxo,A estabilidade dos cilindros a baixa velocidade é inferior à dos cilindros hidráulicos..
• Força de saída limitada: embora a força de saída dos cilindros possa satisfazer os requisitos em muitas aplicações,é geralmente inferior ao dos cilindros hidráulicos e não é adequado para tarefas pesadas.
• Velocidade de transmissão do sinal lenta: a velocidade de transmissão dos sinais pneumáticos é significativamente mais lenta do que a dos sinais elétricos, com atrasos e distorções significativos,torná-los inadequados para sistemas de controlo complexos que exijam transmissão de sinal de alta velocidade.
• Exigências elevadas para a qualidade do ar dos instrumentos: para assegurar um funcionamento estável a longo prazo, os posicionadores pneumáticos têm requisitos rigorosos para a qualidade do ar dos instrumentos, exigindo um ar limpo, seco,ar comprimido sem óleo para evitar a contaminação e o desgaste dos componentes internos de precisão.

Os posicionadores eletro-pneumáticos são um tipo amplamente utilizado na indústria moderna, combinando efetivamente as vantagens da transmissão de sinal elétrico com as características de potência dos atuadores pneumáticos.

Os posicionadores eletro-pneumáticos recebem sinais elétricos do sistema de controle, normalmente sinais de corrente contínua padrão de 4-20mA ou sinais de voltagem contínua de 0-10V.O seu componente principal é o conversor I/P (corrente-pneumática), que converte com precisão os sinais eléctricos recebidos em sinais de pressão pneumática proporcionais, que são então transmitidos para a secção pneumática do posicionador,condução do atuador da válvula para obter uma regulação precisa da posição da válvulaEsta concepção permite que os posicionadores eletro­pneumáticos sirvam de ponte entre os sistemas de controlo de sinais eléctricos e os actuadores pneumáticos.

Vantagens:

• Alta compatibilidade: pode processar diretamente sinais elétricos e tem boa compatibilidade com os modernos sistemas DCS (Distributed Control System) e PLC (Programmable Logic Controller),facilitando a integração nas arquiteturas de controlo existentes.
• Melhor precisão e resolução: Em comparação com os posicionadores pneumáticos puros, os posicionadores eletro-pneumáticos normalmente oferecem maior precisão e resolução, permitindo um controle mais preciso da posição da válvula.
• Forte resistência à interferência: os sinais elétricos têm uma resistência mais forte às interferências eletromagnéticas durante a transmissão de longa distância e são menos propensos a atenuação,assegurar a integridade e a fiabilidade do sinal.

Desvantagens:

• Complexidade do projeto: Em comparação com os posicionadores puramente pneumáticos, os posicionadores eletro-pneumáticos têm projetos e estruturas mais complexos, incorporando componentes elétricos e pneumáticos.
• Custo mais elevado: devido à sua complexidade e aos conversores I/P incorporados, os posicionadores eletro-pneumáticos costam tipicamente mais do que os posicionadores puramente pneumáticos.
• Considerações relativas à instalação de conversores I/P: Embora os conversores I/P possam ser incorporados em posicionadores,Algumas instalações de produção podem preferir instalar conversores I/P remotamente devido a problemas como vibrações no local, flutuações de temperatura ou restrições de espaço, o que aumenta a complexidade da fiação e da instalação.

Os posicionadores digitais (inteligentes) representam o mais recente desenvolvimento da tecnologia dos posicionadores de válvulas.capacidades de diagnóstico, e funções de comunicação.

Os posicionadores digitais recebem sinais elétricos digitais, tais como protocolo HART, FOUNDATION Fieldbus ou PROFIBUS PA, protocolos de comunicação totalmente digitais sobrepostos a um sinal analógico de 4-20mA.O núcleo deles está no microprocessador incorporado, que executa o controle da posição da válvula através de algoritmos digitais complexos, substituindo as ligações mecânicas, camas ou conjuntos de bocal/flap encontrados em atuadores pneumáticos e elétricos tradicionais.Além disso,, os posicionadores digitais normalmente utilizam tecnologia de feedback de posição sem contato e sem ligação, como sensores de efeito Hall, para medir a posição do caule da válvula.Esta concepção elimina fundamentalmente o impacto do desgaste mecânico, afrouxamento, corrosão e vibração no desempenho, aumentando significativamente a confiabilidade e a vida útil do produto.

Vantagens:

• Precisão e resolução extremamente elevadas: os posicionadores digitais alcançam uma precisão e resolução de posicionamento extremamente elevadas,Suporte a padrões de movimento complexos e tarefas de posicionamento de alta precisão para garantir a precisão do controle do fluidoA tecnologia de sensores de efeito Hall, em especial, permite uma medição precisa sem contacto, melhorando significativamente a precisão global.
• Capacidades robustas de diagnóstico e comunicação: Esta é uma vantagem fundamental dos posicionadores digitais.manutenção preditiva, e suporte para configuração e calibração remotas.
• Baixa exigência de manutenção e longa vida útil: devido ao menor número de componentes e à ausência de envolvimento com sistemas de fluidos (como atuadores hidráulicos ou pneumáticos),Os atuadores elétricos lineares (actuadores) têm requisitos de manutenção extremamente baixosOs posicionadores digitais prorrogaram significativamente a vida útil operacional devido à ausência de desgaste mecânico e às capacidades avançadas de autodiagnóstico.
• Baixo consumo de energia: em comparação com os atuadores hidráulicos ou pneumáticos, os atuadores elétricos consomem menos energia em aplicações de carga estática.O consumo de ar em estado estacionário dos posicionadores digitais é insignificante., reduzindo significativamente o consumo de energia.

Desvantagem:

• Maior custo: os posicionadores digitais têm tipicamente o maior custo inicial de aquisição entre todos os tipos.
• Complexidade do sistema de controlo: os seus sistemas de controlo são mais complexos, exigindo conhecimentos e habilidades especializados para a instalação, comissionamento e manutenção.
• Considerações de certificação à prova de explosão: Embora muitos posicionadores digitais tenham certificação à prova de explosão,Podem ser necessárias certificações adicionais ou um projecto especial em caso de exigências extremas de segurança contra explosões para assegurar uma operação segura em ambientes explosivos..

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A evolução dos posicionadores de válvulas de sistemas puramente pneumáticos para sistemas eléctricos e, em seguida, para sistemas digitais inteligentes reflecte claramente a procura contínua dee conectividade no domínio do controlo industrialEste avanço tecnológico não é uma simples relação de substituição, mas sim uma coexistência e um desenvolvimento baseados em diferentes requisitos de aplicação e rentabilidade.

Posicionadores puramente pneumáticos, com as suas características inerentes à prova de explosão, estrutura simples e vantagens de baixo custo,Continuam a ter um valor e uma aplicabilidade únicos em determinadas zonas perigosas onde os requisitos de precisão são relativamente baixos.Os sistemas de controlo de energia elétrica, tais como o controlo simples de ligação/desligação ou aplicações sensíveis aos custos, continuam a ser uma escolha fiável e económica em ambientes onde a energia não está disponível ou os riscos de centelha são elevados.

Os posicionadores eletropneumáticos servem como uma ponte entre os sinais analógicos tradicionais e os atuadores pneumáticos, permanecendo a escolha principal em muitos sistemas de controle industrial existentes.Combinam as vantagens de transmissão de sinais elétricos (como a resistência à interferência de longa distância) com as características de potência dos atuadores pneumáticos, tornando-os adequados para ambientes industriais que exigem alta precisão e controlo do sinal eléctrico.Como melhora o desempenho do controle sem alterar completamente a arquitetura existente.

Os posicionadores digitais representam a tendência futura na tecnologia de posicionadores de válvulas.0 e manutenção preditivaAtravés de microprocessadores integrados e tecnologia de feedback sem contacto, os posicionadores digitais fornecem uma precisão excepcional e informações abrangentes sobre o estado das válvulas.permitir a manutenção baseada na condição e a manutenção preditiva. ∆ Isto significa que as empresas podem agendar a manutenção com base na condição de funcionamento real do equipamento, em vez de um calendário fixo,Minimizando assim o tempo de inatividade e otimizando os recursos de manutenção.

Esta evolução não é uma simples substituição, mas sim o resultado de uma profunda compreensão dos diferentes requisitos de aplicação e de um equilíbrio de custo-eficácia.com as suas características “simples e de baixo custo” e “intrinsecamente à prova de explosão”, ainda têm um mercado em aplicações simples onde a energia não está disponível ou há um elevado risco de faíscas.abordar o desafio de combinar as vantagens da transmissão de sinais elétricos a longa distância com atuadores pneumáticosOs posicionadores digitais, equipados com microprocessadores e com feedback sem contacto, permitem que os utilizadores possam utilizar os seus sistemas de posicionamento digitais de forma mais eficaz.Terem capacidades de precisão e diagnóstico significativamente melhoradas, permitindo a manutenção baseada na condição e a manutenção preditiva.Esta expansão funcional transforma os posicionadores de válvulas de simples atuadores em dispositivos inteligentes capazes de fornecer dados operacionais críticos.

Por conseguinte, ao escolher um posicionador, as empresas devem equilibrar os benefícios do avanço tecnológico (como a redução do tempo de inatividade, a melhoria da qualidade do produto, a melhoria da eficiência energética, a melhoria da eficiência energética, etc.).O consumo de energia e o consumo de energia otimizados) em relação à complexidade do investimento inicial e da manutençãoPor exemplo, para válvulas de ligação/desligação não críticas, pode ser suficiente um simples posicionador pneumático; no entanto, para circuitos de controlo de estrangulamento de alto valor e de alto risco, é necessário utilizar um sistema de regulação de pressão de alta precisão.O investimento adicional num posicionador digital inteligente vale a penaOs tomadores de decisão não devem perseguir cegamente a mais avançada tecnologia, mas realizar uma análise abrangente dos custos do ciclo de vida.,Tendo em conta a aquisição inicial, a instalação, o consumo de energia operacional, os custos de manutenção, bem como as potenciais perdas de produção e os riscos de segurança.

O quadro a seguir apresenta uma comparação abrangente dos diferentes tipos de posicionadores de válvulas para ajudar os leitores a compreender melhor as suas respectivas características e gamas de aplicação:

Tabela 1: Comparação dos tipos de posicionadores de válvula

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A seleção do posicionador de válvula adequado é um processo de tomada de decisão multidimensional e sistemático que requer uma consideração abrangente de vários fatores-chave,Incluindo os requisitos de desempenho, ambiente operacional, compatibilidade do sistema e custo-eficácia.

O desempenho de um posicionador de válvulas determina directamente a precisão e estabilidade do circuito de controlo.Os requisitos de desempenho e precisão são as principais considerações durante a selecção.

A precisão de posicionamento refere-se ao grau de proximidade entre a posição real da válvula e a posição desejada,enquanto a repetibilidade refere-se à capacidade da válvula de alcançar a mesma posição toda vez sob o mesmo sinalO posicionamento preciso e repetível é uma das principais vantagens dos atuadores elétricos lineares (como parte do sistema de atuadores) e dos posicionadores digitais.equipados com microprocessadores integrados e algoritmos avançados de controlo, pode atingir uma precisão de posicionamento mais elevada e taxas de erro mais baixas do que os posicionadores tradicionais.Tecnologias de feedback sem contacto, tais como sensores de efeito Hall, permitem uma medição precisa sem contacto físico, melhorando significativamente a precisão e a fiabilidade do controlo global.

A velocidade de resposta refere-se ao tempo necessário para que a válvula atinja a sua nova posição após receber o sinal de controlo.Os posicionadores podem acelerar significativamente a velocidade de resposta da válvula e reduzir o tempo de resposta, fornecendo maior fluxo de ar e pressãoIsto é crítico para sistemas que exigem ajustes rápidos para responder a mudanças de processo, como em circuitos de fluxo ou controle de pressão em rápida mudança.monitorando e ajustando continuamente a posição da válvula, o posicionador ajuda efetivamente a manter a estabilidade do processo, suprimir oscilações ou flutuações e garantir que as variáveis do processo funcionem sem problemas perto do ponto de ajuste.

A histerese refere-se ao fenômeno em que a resposta de saída da válvula fica para trás da mudança de entrada quando a direção do sinal de entrada muda;A banda morta refere-se à faixa dentro da qual a saída da válvula não responde a alterações no sinal de entradaEssas características não-lineares reduzem a precisão do controlo. Os posicionadores podem compensar e eliminar eficazmente a histerese e a banda morta causadas pelo atrito do pacotamento da haste da válvula.assegurar que a válvula responde de forma precisa e sensível aos sinais de controlo em toda a sua extensão de circulaçãoIsto é fundamental para alcançar uma regulação de alta precisão e evitar desvios de processo, especialmente em aplicações de controlo de estrangulamento que requerem pequenos ajustes frequentes.

Na selecção de um posicionador de válvulas, existe um importante equilíbrio entre precisão e custo.Os custos iniciais de aquisição são normalmente mais elevadosPara aplicações com requisitos de precisão relativamente menos rigorosos, mas com sensibilidade de custo, a utilização de sistemas de medição de velocidade é considerada uma das principais prioridades.Os posicionadores pneumáticos ou eletromecânicos podem oferecer uma melhor relação custo/eficáciaEsta escolha é uma compensação que deve ser determinada com base nos requisitos de precisão do processo específico, nas perdas potenciais de tempo de inatividade não planeado e nas restrições orçamentais disponíveis.

A alta precisão geralmente vem com tecnologia de detecção mais complexa (por exemplo, sensores de efeito Hall sem contato), capacidades de processamento de dados mais poderosas (por exemplo, microprocessadores embutidos),e processos de fabrico mais precisosNo entanto, em certos processos de alto valor, de alto risco ou críticos para a qualidade, a utilização de materiais de alta qualidade não é necessária.Os benefícios de uma maior precisão do controlo podem ser muito superiores ao investimento inicialPor exemplo, na indústria de produtos químicos finos, o controlo preciso do caudal pode prevenir eficazmente reações secundárias dispendiosas ou sucata de produtos, justificando assim o valor dos posicionadores de alta precisão.

Por conseguinte, os tomadores de decisão não devem procurar cegamente a tecnologia mais avançada, mas realizar uma análise completa dos custos do ciclo de vida (LCC).Incluindo os custos iniciais de aquisição, despesas de instalação e colocação em serviço, consumo diário de energia operacional, custos de manutenção, custos de inventário de peças sobressalentes,e potenciais perdas de produção e riscos de segurança causados por falhas no equipamentoAtravés desta avaliação abrangente, as empresas podem identificar quais os investimentos adicionais em precisão e funcionalidade que irão produzir os maiores retornos a longo prazo em cenários de aplicação específicos..

Os posicionadores de válvulas enfrentam tipicamente ambientes de funcionamento adversos em ambientes industriais e o desempenho de segurança é um requisito fundamental para qualquer equipamento industrial.quando se seleciona um posicionador de válvula, é essencial proceder a uma avaliação global do ambiente de funcionamento e dos requisitos de segurança.

Os posicionadores de válvulas devem poder funcionar de forma estável a longo prazo em vários ambientes industriais adversos, incluindo temperaturas extremas (altas e baixas), vibrações mecânicas elevadas,e ambientes com gases corrosivosOs fabricantes investem esforços significativos em investigação e desenvolvimento para conceber produtos robustos e duráveis.O uso de materiais resistentes à corrosão (tais como caixas de aço inoxidável) para resistir a meios corrosivos, e oferecendo uma ampla gama de opções de temperatura (por exemplo, certos modelos suportam temperaturas extremas de -55°C a +85°C).alguns posicionadores avançados possuem projetos resistentes a vibrações superiores, como o sistema de feedback de posição sem barra e sem contato do Fisher DVC6200, que elimina efetivamente o desgaste mecânico, resultando em maior confiabilidade em ambientes vibrantes e corrosivos.A ampla gama de temperaturas do Masoneilan SVI3 e os componentes electrónicos encapsulados também demonstram a sua adaptabilidade a ambientes adversos..

A complexidade dos ambientes industriais impõe exigências rigorosas à concepção dos posicionadores.tecnologias avançadas de embalagemPara garantir a confiabilidade a longo prazo, os componentes mecânicos tradicionais podem sofrer desgaste, corrosão e falhas em ambientes adversos.Os fabricantes devem desenvolver materiais mais duráveisPor exemplo, os sensores de efeito Hall magnéticos resolvem fundamentalmente os problemas de desgaste mecânico evitando o contacto físico.aumentando assim a fiabilidade em ambientes adversos.

A adaptabilidade ao ambiente tem um impacto direto nos custos do ciclo de vida dos equipamentos e na segurança operacional das instalações.Não se deve focar apenas no seu desempenho de controlo, mas também avaliar a sua fiabilidade a longo prazo em ambientes operacionais específicos.Embora os produtos com uma adaptabilidade ambiental superior possam implicar custos de investimento iniciais mais elevados, os produtos com uma adaptabilidade ambiental superior podem implicar custos de investimento iniciais mais elevados.Podem reduzir significativamente os custos de manutenção e o risco de paralisações não planeadas causadas por factores ambientais, proporcionando assim maiores benefícios globais às empresas.

A segurança contra avarias é uma característica crítica das válvulas de comando e dos seus atuadores,referindo-se ao movimento automático do elemento de regulação do caudal da válvula para uma posição pré-determinada quando a energia de accionamento (como o ar do instrumento ou a alimentação) é interrompidaOs modos comuns de segurança baseados nos requisitos de segurança dos processos incluem:

• a.Fechamento por falha (FC): Quando a energia de accionamento é perdida, o elemento restritivo do caudal da válvula passa automaticamente para a posição fechada.Este modo é geralmente utilizado em situações em que o abastecimento de fluido deve ser interrompido para evitar situações perigosas, tais como as válvulas de desligamento de segurança nos gasodutos de combustível, que se fecham automaticamente quando a energia é cortada para impedir que o combustível entre na câmara de combustão, evitando assim incêndios ou explosões.
• b.Falta de abertura (FO): Quando a energia de accionamento é perdida, o elemento restritivo do caudal da válvula se move automaticamente para a posição aberta.Este modo é adequado para cenários em que é necessário um fornecimento contínuo de fluido para manter um estado seguro, como nos sistemas de água de arrefecimento, onde as válvulas de falha abertas garantem que a água de arrefecimento continue a ser fornecida durante uma falha, evitando o superaquecimento do reator ou a perda de controlo.
• c.Fase de falha (FL): Quando a energia ou o sinal são perdidos, a válvula permanece na posição em que estava durante a sua última ação, seja totalmente aberta, totalmente fechada ou numa posição intermédia.Este modo normalmente requer componentes adicionais, como um posicionador com um mecanismo de bloqueio, para manter a posição da válvula, mantendo a pressão do fluido dentro do atuador durante falhas de ar ou de alimentação.
• d. Actuadores e mecanismos de segurança contra falhas:
  1. Atuadores pneumáticos: os atuadores pneumáticos de ação única de retorno de mola são uma escolha comum para alcançar modos de segurança inerentes.Remover o fornecimento de ar para o atuador permite que a força de retorno da mola conduza a válvula para uma posição segura pré-definida (totalmente aberta ou totalmente fechada)Os atuadores pneumáticos de dupla ação normalmente não possuem molas integradas, pelo que, para conseguir uma funcionalidade à prova de falhas, é necessário utilizar um reservatório de ar externo para fornecer um fornecimento de ar de reserva.ou deve utilizar-se uma válvula de bloqueio para manter a válvula na sua última posição ou conduzi-la para uma posição segura..
  2. Atuadores hidráulicos: os atuadores hidráulicos também podem usar configurações de molas de retorno para alcançar uma funcionalidade à prova de falhas.Os atuadores hidráulicos são conhecidos pela sua elevada potência de torque/empurrão e pela sua rápida resposta, tornando-os particularmente adequados para aplicações críticas, como o ESD (Sistema de Desligamento de Emergência), onde é necessária uma acção rápida para garantir a segurança do sistema.
  3. Ativadores elétricos: Os ativadores elétricos permanecem normalmente em sua última posição durante uma queda de energia.Uma fonte de alimentação de reserva adicional (como uma bateria) ou uma versão especial de reserva de mola é necessária para conduzir a válvula para uma posição segura em caso de falha de alimentação.

O quadro seguinte resume os diferentes modos de segurança e a sua correlação com as características do atuador:

Quadro 2: modos de segurança e características dos atuadores

As normas de segurança mais rigorosas (como a IEC 61508) impulsionam directamente a procura de equipamentos com classificações mais elevadas de SIL (Safety Integrity Level).Os fabricantes devem desenvolver posicionadores que possam manter uma posição segura em caso de falha e realizar diagnósticos online.Esta demanda também impulsionou a aplicação da tecnologia de feedback sem contacto, uma vez que reduz o desgaste mecânico, reduzindo assim o risco potencial de falha.A segurança é uma pedra angular indispensável nas aplicações industriaisA seleção de posicionadores que cumpram com os padrões de segurança e certificações relevantes não é apenas um requisito de conformidade, mas também uma responsabilidade em relação ao pessoal, ao equipamento e ao meio ambiente.Especialmente em processos que envolvam meios de grande valor ou perigosos, o desempenho em matéria de segurança deve ter prioridade sobre as considerações de custo.

Em zonas perigosas onde existam substâncias inflamáveis e explosivas, como nas indústrias do petróleo, gás natural, químico e farmacêutico,Os posicionadores de válvulas devem cumprir normas e certificações estritas de segurança contra explosões para garantir a segurança operacional.As certificações internacionais comuns à prova de explosão incluem ATEX (União Europeia), IECEx (Comissão Eletrotécnica Internacional), FM (Factory Mutual Insurance Company),CSA (Associação Canadense de Normas), e NEPSI (National Explosion-Proof Electrical Product Quality Supervision and Inspection Center of China), entre outros.

Os principais tipos à prova de explosão incluem:

• Segurança intrínseca (Ex i): Ao limitar a energia no circuito, garante que não se produzam faíscas ou efeitos térmicos capazes de inflamar uma mistura explosiva em qualquer condição de falha.
• Protecção contra chamas/explosões (Ex d): Componentes que podem gerar centelhas, arcos, or dangerous temperatures within a robust housing capable of withstanding the pressure generated by an internal explosion of an explosive mixture and preventing flame propagation to the external explosive environment.
• Aumentar a segurança (Ex e): São tomadas medidas para evitar faíscas, arcos e superaquecimento, tanto no interior como no exterior do equipamento, aumentando assim a segurança e a fiabilidade do equipamento.

Além disso, muitos posicionadores digitais oferecem certificação SIL (Safety Integrity Level), como SIL2 ou SIL3 Capable.Isto indica que são adequados para sistemas de segurança instrumentados (SIS) e podem satisfazer os níveis de fiabilidade exigidos para funções específicas de segurança.A selecção de posicionadores com a certificação SIL adequada é fundamental para a construção de sistemas de segurança altamente fiáveis.

Os requisitos de segurança em ambientes perigosos não são obstáculos ao desenvolvimento tecnológico, mas impulsionam a inovação nos posicionadores no que diz respeito à protecção contra explosões, à segurança intrínseca, à segurança dos equipamentos e à segurança dos equipamentos.e certificação SILPor exemplo, alguns posicionadores utilizam botões de controlo magnéticos que transmitem sinais operacionais através de ímãs externos na caixa e sensores magnéticos internos,permitindo o funcionamento sem comprometer a integridade da vedação da caixaA certificação SIL exige que os sistemas tenham uma elevada fiabilidade e capacidades de detecção de falhas,Incentivar os posicionadores inteligentes a integrarem funções de autodiagnóstico mais complexas para garantir a detecção e a aplicação atempadas de medidas de segurança em caso de avaria.

As normas de segurança mais rigorosas (como a IEC 61508) impulsionam directamente a procura de equipamentos com classificações SIL mais elevadas.Os fabricantes devem desenvolver posicionadores que possam manter uma posição segura em caso de avaria e realizar diagnósticos online.Esta procura também impulsionou a adoção da tecnologia de feedback sem contacto, uma vez que reduz o desgaste mecânico, reduzindo assim o risco de falhas potenciais.A segurança é uma pedra angular indispensável nas aplicações industriaisA seleção de posicionadores que cumpram com os padrões de segurança e certificações relevantes não é apenas um requisito de conformidade, mas também uma responsabilidade em relação ao pessoal, ao equipamento e ao meio ambiente.Especialmente em processos que envolvam meios de grande valor ou perigosos, o desempenho em matéria de segurança deve ter prioridade sobre as considerações de custo.

No caso dos posicionadores pneumáticos e electropneumáticos, a qualidade do fornecimento de ar do instrumento é um fator crítico para garantir o seu funcionamento estável a longo prazo.Estes posicionadores dependem de ar comprimido como meio de trabalho, por isso o fornecimento de ar deve ser limpo, seco e sem óleo para evitar a contaminação, desgaste e falha de componentes internos de precisão.A norma ISO 8573-1 é geralmente utilizada para avaliar o grau de qualidade do ar de instrumentos, que especifica requisitos específicos para o teor de partículas sólidas, umidade e óleo no ar.

Embora os problemas de qualidade do ar para os instrumentos possam parecer menores, constituem uma ameaça significativa para a fiabilidade a longo prazo dos posicionadores pneumáticos e electropneumáticos.e a contaminação por óleo em fontes de ar de má qualidade podem causar bloqueios, desgaste e corrosão de componentes de precisão dentro do posicionador, tais como bocas, amortecedores, passagens de ar e vedações.,Os tempos de resposta são mais lentos e, em última análise, afectam gravemente o desempenho das válvulas de controlo e a estabilidade dos circuitos de controlo.Isto não só aumenta a frequência e os custos de manutenção, mas também pode resultar em tempo de inatividade não planejado, causando perdas de produção.

Por conseguinte, para garantir o funcionamento estável a longo prazo dos posicionadores, as empresas devem investir em sistemas de filtragem e secagem de ar de elevada qualidade.Redução significativa dos custos operacionais e de manutenção causados por problemas de abastecimento de ar a longo prazo. Ao realizar uma análise custo-benefício,Não se deve considerar apenas o custo de aquisição do posicionador em si, mas também incluir os custos de investimento e operacional do sistema de tratamento de abastecimento de ar do instrumento- para locais onde a qualidade do ar para instrumentos é difícil de garantir,Pode ser necessário considerar a utilização de atuadores elétricos ou a seleção de posicionadores com funções de filtragem/aseio de ar integradas para garantir a fiabilidade de todo o sistema de controlo..

Masoneilan SVI2

Como componente crítico no circuito de controlo, a compatibilidade e as capacidades de integração do posicionador de válvulas com sistemas de controlo de nível superior (como DCS, PLC) são de suma importância.Isto afecta directamente a eficiência da transmissão de dados, operabilidade do sistema e realização de funcionalidades avançadas.

Os sistemas de controle industrial modernos usam amplamente sinais de 4-20mA DC para regular as válvulas de controle.Este sinal analógico é amplamente adotado na indústria devido à sua excelente resistência ao ruído e mínima atenuação do sinal em longas distâncias.

Com os avanços tecnológicos, os posicionadores digitais agora suportam múltiplos protocolos de comunicação digital,permitir uma comunicação totalmente digital com os sistemas de controlo e permitir funcionalidades mais avançadasEntre estes, the HART (Highway Addressable Remote Transducer) communication protocol achieves bidirectional communication between devices and control systems by overlaying digital signals on traditional 4-20mA analog signalsO FOUNDATION Fieldbus e o PROFIBUS PA são protocolos de campo totalmente digitais que oferecem capacidades de transmissão de dados de maior velocidade e mais ricas.Apoio a estratégias de controlo mais complexas e funções de gestão de dispositivos.

The transition from analog signals to digital communication protocols is not merely a change in signal transmission methods but also reflects the transformation of industrial control systems from “control-centric” to “data-driven operationsOs sinais tradicionais de 4 a 20 mA são unidirecionais, capazes apenas de transmitir valores de controlo e incapazes de fornecer informações de estado em tempo real ou de diagnóstico sobre as válvulas.Protocolos de comunicação digital, como o HART, alcançam o fluxo de dados bidirecional entre os posicionadores de válvulas e os sistemas de controle sobrepostos informações digitais em sinais analógicos ou usando sinais totalmente digitais (como o Fieldbus).Este fluxo de dados permite diagnósticos remotos, configuração de parâmetros e monitorização do desempenho, reduzindo assim a intervenção manual no local e melhorando a eficiência e a segurança operacionais.

Selecionar um posicionador que suporte protocolos avançados de comunicação é um passo crítico na construção de futuras fábricas inteligentes.Não só otimiza o desempenho dos circuitos de controle individuais, mas também integra válvulas de controle em estruturas mais amplas de gestão de ativos e análise de big data, estabelecendo as bases para a transformação digital de uma fábrica.Integrando estas capacidades avançadas de comunicação, as empresas podem obter um controlo de processo mais preciso,Gestão mais eficiente dos equipamentos, e uma tomada de decisões operacionais mais inteligente.

Os posicionadores digitais se destacam em capacidades de diagnóstico e comunicação, com poderosos microprocessadores e sensores que fornecem dados ricos sobre a saúde e o desempenho das válvulas.Estas características de diagnóstico incluem::

• Assinatura da válvula: Regista a relação força-deslocamento da válvula em toda a sua extensão de circulação para análise da saúde mecânica.
• Banda de erro dinâmico: Avalia a precisão de controlo da válvula durante a resposta dinâmica.
• Resposta de passo: mede a velocidade de resposta e a estabilidade da válvula às alterações do sinal de passo.
• Verificação do curso: verifica se a válvula pode atingir as posições totalmente abertas e totalmente fechadas.
• Monitorização do atrito: detecta alterações na força de atrito da embalagem da haste da válvula ou de outras partes móveis, indicando potencial aderência ou desgaste.
• Diagnóstico do circuito de ar: inspeciona o circuito de ar interno do posicionador para óleo, acúmulo de água ou vazamentos.
• Detecção de anomalias na mola do atuador: diagnostica o envelhecimento ou danos na mola do atuador.
• Diagnóstico de desgaste da embalagem: avalia o grau de desgaste da embalagem do tronco da válvula.

Estes ricos dados de diagnóstico podem ser acessados e analisados através de vários métodos, tais como comunicadores portáteis HART, software ValveLink,ou outro software baseado na tecnologia FDT/DTM (Field Device Tool/Device Type Manager)Estas ferramentas suportam a manutenção baseada em condições e a manutenção preditiva, permitindo às empresas identificar problemas e agendar a manutenção antes de ocorrerem falhas,reduzindo significativamente o tempo de inatividade não planeado e otimizando os custos de manutenção.

As capacidades de diagnóstico dos posicionadores inteligentes estão a conduzir a uma mudança nos paradigmas de manutenção de "reparação" tradicional para "predictiva".A manutenção tradicional das válvulas envolve normalmente inspecções programadas ou reparações após falhasOs posicionadores inteligentes, com as suas capacidades de diagnóstico avançadas,estão a mudar este paradigma, permitindo a manutenção baseada na condição e a manutenção preditiva. ¢ Ao monitorizar continuamente a saúde e as tendências de desempenho das válvulas, as empresas podem identificar problemas e agendar a manutenção antes de ocorrerem falhas,Minimizando assim o tempo de inatividade e otimizando os recursos de manutenção.

Os sensores de pressão integrados e os algoritmos avançados de diagnóstico online são fundamentais para permitir a manutenção preditiva.Estas capacidades de diagnóstico podem detectar anomalias dentro da válvula (como aumento do atrito), problemas pneumáticos, degradação da embalagem e transmitir essas informações através de protocolos de comunicação digital (como HART) para sistemas de controle ou software de gestão de ativos (como o ValVue da Masoneilan).Esta capacidade permite ao pessoal de manutenção identificar problemas com precisão e desenvolver planos de manutenção com base nas condições reais.

Esta mudança na estratégia de manutenção produz benefícios económicos significativos.e prolongar a vida útil do equipamentoIsto torna os posicionadores inteligentes um investimento crítico para melhorar a eficiência operacional e a rentabilidade globais das instalações.

Os posicionadores de válvulas modernos, especialmente os tipos inteligentes digitais, oferecem uma conveniência e inteligência sem precedentes na manutenção e no diagnóstico,Melhorar significativamente a fiabilidade dos equipamentos e a eficiência operacional das instalações.

Os posicionadores inteligentes podem realizar autodiagnóstico do equipamento e monitorizar continuamente o estado de saúde da válvula durante o funcionamento.Os posicionadores de válvulas inteligentes da série 700 da Azbil podem detectar o acúmulo de óleo e umidade dentro do posicionador, bem como informações críticas, como molas anormais ou embalagem no atuador.O posicionador digital Masoneilan SVI3 vai mais longe, oferecendo até 19 funções de diagnóstico online e a capacidade de armazenar dados de d