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【自動制御】制御弁のポジショナーって何?原理は?

更新日:

空気動式の制御弁を選ぶときには、必ずポジショナーのタイプも選ばなければいけません。

しかし、制御弁についてあまり詳しくないうちは、ポジショナーが何のために必要なのか分からず何を選べばいいのかわからないという方も多いと思います。ネットで調べてみてもポジショナーがなぜ必要なのかを説明する分かりやすいサイトがなかったので、ここで簡単に解説してみたいと思います。

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1. ポジショナーとは?

ポジショナーは、調節計から送られてきた信号を機械的に制御弁に伝える役割を担っています。

調節計からの信号でバルブの開度を調整する場合、次のような流れでバルブを動かしています。(ここでは分かりやすいように空気動式制御弁について考えています。)

  • 調節計から4-20mAの電流が送られてくる。
  • 電流の大きさによってポジショナー内のコイルに磁界が発生する。
  • 磁界の強さによってポジショナー内のモーターに回転トルクがかかる。
  • トルクの大きさによってダイアフラムにかかる空気の圧力を調整する。
  • ダイアフラムにかかる空気の圧力によってバルブの位置を調整する。
  • 実際のバルブの位置を機械的にフィードバックをもらい微調整する。

少し分かりにくいですが簡単に言うと「4-20mAの電流信号をもらってバルブに送る空気圧を調整する」というのがポジショナーの役割です。

電流信号から圧力調整というところで分かりにくいという事も多いですが、電流からモーターを動かして圧力を調整すると考えるとわかっていただけるのではないでしょうか?

 

電流信号を空気圧に変換してバルブ開度を調整するタイプを「電空ポジショナー」電流信号ではなく空気圧の信号をもらってバルブ開度を調整するタイプを「空空ポジショナー」といいます。

空気式の制御弁には圧縮空気の配管をつないでいるので、ポジショナー自体が空気の圧力を制御する制御弁になっているという考え方もできます。

ダイアフラムは、圧力の作用に応じ、変位を生じる薄い膜のことを言います。

2. 電空ポジショナーと空空ポジショナーの使い分け

電空ポジショナーは電流を使うので、可燃性のガスが雰囲気中に発生する可能性があるエリアでは防爆タイプを選ぶ必要があります。ポジショナを取り外して遠い位置に設置する場合もあります。

空空ポジショナの場合は電流を使わないので、防爆エリアでも使用することが可能です。場合によって電空タイプを選ぶのか空空タイプを選ぶのかは注意が必要です。

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3. まとめ

  • ポジショナーは調節計からの信号でバルブ操作を行うために利用される。
  • ポジショナーは制御弁に送る二次側の空気圧を調整する制御弁の役割をする。
  • 電空ポジショナーと空空ポジショナーがある。

ポジショナーは外から見るとただの箱で、何をしている機器なのかが非常に分かりにくいですが、内部の構造を理解すると必要性がよくわかります。

分解する機会があれば、是非どのような原理で動いているのか考えてみてはいかがでしょうか?

ポジショナーの原理についてはこちらの取り扱い説明書にも図付きで記載されているので読んでみてください。

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