자동밸브 제어 핵심, Positioner의 역할과 종류

자동밸브 제어 핵심, Positioner의 역할과 종류

 

 

1.Positioner의 정의와 역할
Positioner는 자동 제어 밸브에 설치되어 제어 신호에 따라 밸브의 개도(열림 정도)를 정밀하게 조절하는 장치입니다. 

이 장치는 입력받은 전기 신호 또는 공기압 신호를 바탕으로 액추에이터를 제어하여, 원하는 위치까지 밸브를 개방하거나 닫히게 합니다. 주로 유량 조절 등 연속적인 조작(Throttling Service)이 필요한 공정 제어에 활용됩니다.

 

 

 

 

2.Positioner의 작동 원리
Positioner는 제어 시스템(DCS, PLC 등)으로부터 설정값(Setpoint) 신호를 받고, 실제 밸브의 위치(Feedback)와 비교하여 차이를 보정합니다. 

이때 발생한 오차를 줄이기 위해 공압 또는 전기적 출력을 생성하고, 액추에이터를 구동하여 밸브가 목표 위치로 이동하도록 유도합니다. 이 과정을 반복함으로써 고정밀 제어가 가능합니다.

 

 

 

 

3.Positioner의 주요 유형

3.1 공압식 포지셔너 (Pneumatic Positioner, P/P Positioner)

  - 입력 신호: 3 ~ 15 psig 또는 0.2 ~ 1.0 kg/cm²의 공기압
  - 입력값에 따라 밸브 개도를 조절하며, 주로 단순한 공압 제어 시스템에서 사용
  - 전원 공급 없이 작동 가능하여 위험 지역에서 유리
  - 구조가 간단하고 내구성이 높아 유지보수가 용이함

 

 

3.2 전기-공압식 포지셔너 (Electro-Pneumatic Positioner, E/P 또는 I/P Positioner)

  - 입력 신호: 4 ~ 20mA의 전류 신호
  - 전기 신호를 공압 신호로 변환하여 액추에이터에 전달
  - 전기 제어 시스템과 호환성이 높아 DCS나 PLC와의 연동에 유리
  - 높은 응답성과 제어 정밀도를 제공함

 

 

3.3 아날로그 포지셔너 (Analog Positioner)

  - 입력 신호: 3 ~ 15 psig 또는 4 ~ 20mA 신호
  - 다양한 캠 기구 선택 가능하여 비선형 밸브 특성에 맞게 보정 가능
  - 개도 표시용 인디케이터로는 반구형(Ultra Dome) 또는 평면형(Flat Plate) 형태 사용
  - 아날로그 또는 디지털 출력으로 개도 피드백 제공 가능

 

 

3.4 디지털 포지셔너 (Digital Positioner)

  - 입력 신호: 4 ~ 20mA
  - 자동 보정 기능(Self Calibration) 탑재로 설치 및 유지보수가 간편
  - HART, FOUNDATION Fieldbus, Profibus와 같은 통신 기능을 내장하여 고급 제어 시스템과의 통합이 용이
  - 에어 소비량이 낮아 에너지 효율이 우수함
  - 진단 기능이 탑재되어 고장 예측 및 예방 정비에 활용 가능

 

 

4.Positioner의 선택 시 고려 사항
Positioner를 선택할 때는 다음과 같은 요소들을 고려해야 합니다.

  - 제어 방식: 공압식 또는 전기-공압식
  - 입력 신호 유형: 공기압 또는 전류 신호
  - 제어 밸브의 특성: 선형, 등비율, 특이한 특성 등
  - 액추에이터 타입: 리니어 또는 로터리
  - 설치 환경: 방폭, 방수, 고온·저온 등
  - 통신 요구: HART 또는 필드버스 프로토콜 사용 여부
  - 정밀도 및 응답속도 요구사항
  - 유지보수 접근성 및 설치의 편의성

 

 

5.결론
Positioner는 자동밸브의 정확한 개도 제어를 가능하게 해주는 핵심 구성품입니다. 입력 신호를 바탕으로 밸브의 개도를 제어함으로써 공정의 안정성과 제어 정확도를 향상시킵니다. 시스템의 요구에 맞춰 공압식, 전기-공압식, 아날로그 또는 디지털 방식 중 적절한 유형을 선택하고, 통신 기능과 설치 환경 등을 고려하여 적합한 제품을 적용하는 것이 중요합니다.