産業オートメーションおよび制御システムの分野では、電気ダイヤフラム制御バルブは、流体の流れ、圧力、温度を調整する上で極めて重要な役割を果たします。これらのバルブは、その精度、信頼性、多用途性で知られており、化学処理、水処理、HVAC システムなどのさまざまな業界で人気があります。最適な性能と効率的な動作を確保するために、電気ダイヤフラム制御バルブはさまざまなセンサーと組み合わせられることがよくあります。このブログ投稿では、制御システムの電動ダイヤフラム制御バルブで一般的に使用されるセンサーについて説明し、確立された電動ダイヤフラム制御バルブのサプライヤーとして、これらのセンサーがどのように当社製品の全体的な機能を強化するかについても触れます。
フローセンサー
流量センサーは、電気ダイヤフラム制御バルブと組み合わせて最も一般的に使用されるセンサーの 1 つです。これらはパイプラインを通る流体の流量を測定し、それに応じてバルブの位置を調整するための制御システムに重要な情報を提供します。流量センサーにはいくつかの種類があり、それぞれに独自の利点と用途があります。
一般的なタイプの 1 つは電磁流量センサーです。ファラデーの電磁誘導の法則に基づいて動作します。導電性流体がセンサーによって生成された磁場を通って流れると、流量に比例する電圧が誘導されます。電磁流量センサーは精度が高く、可動部品がなく、広範囲の流量を測定できます。水や多くの化学溶液など、流体が導電性である用途に適しています。
もう 1 つのタイプは超音波流量センサーです。超音波を利用して流量を測定します。通過時間法とドップラー法という 2 つの主な方法があります。通過時間型超音波流量センサーは、超音波が流体の上流と下流に伝わるのにかかる時間の差を測定します。一方、ドップラー超音波流量センサーは、流体内の粒子や気泡から反射された超音波の周波数シフトを測定します。超音波流量センサーは非侵襲的であるため、流れを中断することなくパイプラインの外側に取り付けることができます。流体が清浄で大きな粒子が含まれていない用途に最適です。
流量センサーを電気ダイヤフラム制御バルブと統合することにより、制御システムは一定の流量を維持したり、プロセス要件に応じて流量を調整したりできます。たとえば、化学物質の混合プロセスでは、流量センサーが制御バルブに信号を送信して各化学物質の流れを制御することにより、さまざまな化学物質が正しい割合で混合されていることを確認できます。
圧力センサー
圧力センサーは、パイプライン内の流体の圧力を監視および制御するために不可欠です。圧力を測定し、データを制御システムに送信し、制御システムがバルブの位置を調整して希望の圧力を維持します。
一般的なタイプの圧力センサーの 1 つは、ひずみゲージ圧力センサーです。圧力がかかると変形し、それに取り付けられたひずみゲージの抵抗が変化するダイアフラムで構成されています。抵抗の変化は圧力に比例し、測定して電気信号に変換できます。ひずみゲージ圧力センサーは、高精度、信頼性、比較的低コストであるため、広く使用されています。
もう 1 つのタイプは圧電圧力センサーです。圧力がかかると電荷を発生します。圧電圧力センサーは非常に感度が高く、圧力の変化に素早く反応します。これらは、油圧システムやエンジンのテストなど、高周波の圧力測定が必要なアプリケーションでよく使用されます。
電気ダイヤフラム制御バルブを備えた制御システムでは、過圧または低圧の状況を防ぐために圧力センサーが使用されます。たとえば、給水システムでは、圧力センサーがパイプライン内の圧力が高すぎるか低すぎるかを検出し、制御バルブに信号を送信して流量を調整し、安定した圧力を維持します。
温度センサー
温度センサーは、パイプラインを流れる流体の温度を測定するために使用されます。これらは、温度がプロセスや流体の特性に影響を与える用途では非常に重要です。
最も一般的な温度センサーの 1 つは熱電対です。これは、一端で結合された 2 つの異なる金属で構成されています。接合部と金属の他端との間に温度差がある場合、温度差に比例した電圧が発生します。熱電対はシンプルで堅牢であり、広範囲の温度を測定できるため、広く使用されています。
もう 1 つのタイプは測温抵抗体 (RTD) です。金属の抵抗が温度によって変化するという原理に基づいて機能します。 RTD は、特に低温において熱電対よりも正確であり、医薬品製造や食品加工など、高精度が必要な用途でよく使用されます。
電気ダイヤフラム制御バルブを備えた温度センサーを使用することにより、制御システムはバルブの位置を調整して加熱媒体または冷却媒体の流れを調整し、目的の温度を維持できます。たとえば、HVAC システムでは、温度センサーが室温が高すぎるか低すぎるかを検出し、制御バルブに信号を送信して、ラジエーターを通る温水または冷水の流れを調整します。
レベルセンサー
レベルセンサーは、タンクまたは容器内の液体のレベルを測定するために使用されます。これらは、貯水タンクや化学反応器など、液体のレベルを制御する必要がある用途で重要です。
レベルセンサーの一種にフロートスイッチがあります。液面とともに上昇・下降するフロートで構成されています。フロートが一定のレベルに達すると、スイッチが作動し、バルブを制御するために使用できます。フロートスイッチはシンプルで安価ですが、精度に限界があり、主にオンオフ制御に使用されます。
もう一つのタイプは超音波レベルセンサーです。超音波を使用してセンサーと液体表面の間の距離を測定します。超音波が液面に到達してから戻るまでの時間を測定し、この時間に基づいて液面の高さを計算できます。超音波レベルセンサーは非接触型です。つまり、液体と直接接触しません。液体が腐食性である場合や粘度が高い場合の用途に適しています。
電気ダイヤフラム制御バルブを備えた制御システムでは、レベルセンサーを使用してタンク内の液体のレベルを一定に維持できます。たとえば、貯水タンク内の液体のレベルが特定のレベルを下回ると、レベルセンサーが制御バルブを開いてタンクにさらに水を流すように信号を送信できます。
位置センサー
位置センサーは、電動ダイヤフラム制御バルブのバルブステムの位置を監視するために使用されます。これらは制御システムにフィードバックを提供し、バルブが意図したとおりに開閉していることを確認します。
位置センサーの一般的なタイプの 1 つはポテンショメーターです。バルブステムの動きに応じて抵抗値が変化する可変抵抗器です。抵抗の変化を測定し、バルブの位置を表す電気信号に変換できます。ポテンショメータはシンプルでコスト効率が高いですが、精度が限られており、時間の経過とともに摩耗する可能性があります。
もう 1 つのタイプは磁気位置センサーです。磁場を使用してバルブステムの位置を検出します。磁気位置センサーはポテンショメータよりも正確で信頼性が高く、可動部品がないため、寿命が長くなります。
位置センサーを使用することにより、制御システムは電気ダイヤフラム制御バルブが正しい位置で動作していることを確認できます。これは正確な流量、圧力、温度制御にとって重要です。
結論
結論として、電気ダイヤフラム制御バルブは、最適な性能と効率的な動作を確保するために、制御システム内のさまざまなセンサーと組み合わせて使用されることがよくあります。流量センサー、圧力センサー、温度センサー、レベルセンサー、位置センサーはすべて、プロセス変数の監視と制御において重要な役割を果たします。電動ダイヤフラム制御バルブのサプライヤーとして、当社はこれらのセンサーの重要性を理解しており、さまざまなタイプのセンサーと簡単に統合できるバルブを提供しています。
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参考文献
- 『産業用計装および制御ハンドブック』BC Nakra および KK Chaudhry 著
- 「プロセス制御: モデリング、設計、およびシミュレーション」Sebastian Engell 著
- 『流量測定ハンドブック: 工業デザイン、動作原理、性能、およびアプリケーション』Richard W. Miller 著
