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공정 진동, 제어 밸브의 숨겨진 문제를 진단하고 해결하는 방법

진동이 발생하는 공정은 품질 저하, 생산 지연, 장비 손상 및 안전 위험의 주요 원인이 됩니다.

이러한 문제는 공정 운영비용을 증가시키고 생산성을 저하시킬 뿐만 아니라, 잠재적인 재정적 손실까지 초래할 수 있습니다.

진동을 줄이는 첫걸음은 문제의 원인을 정확히 진단하고 적절한 제어를 수행하는 것입니다.

이번 뉴스레터에서는 제어 밸브 진동의 원인, 진단 방법, 성능 분석과 해결책에 대해 집중적으로 다뤄보겠습니다.

진동이 공정에 미치는 영향

• 제어가 불안정하면 생산 품질 저하, 생산 지연, 장비 마모 및 안전 위험 발생
• 이는 운전 비용 증가, 자원 손실, 잠재적인 재정적 책임을 야기
• 솔루션 : PID 튜닝을 통해 공정의 변동성을 줄이고, 제어 목표(SP)를 운전 한계에 더 가깝게 설정함으로써 경제적 효과 극대화

Control Valve에 진동을 유발하는 원인

• 밸브의 비선형성 : 밸브의 개방도와 유량 간 관계가 불규칙한 경우
• 부적절한 밸브 타입 : 응용 분야에 맞지 않는 밸브 선택
• 부적절한 밸브 사이즈 : 과소 또는 과대 밸브 사용
• PID 제어기 설정 : 튜닝이 최적화되지 않은 경우

진동 발견 방법

1. 시각적 검사 : 밸브의 불규칙한 움직임이나 진동 징후 확인

2. 운전 성능 모니터링 : 유량, 압력의 변동 또는 일관되지 않은 제어 신호 감지

   • DCS의 밸브 분석 기능
   • 스마트 밸브의 알람 및 이벤트 기능

3. 제어 시스템 분석 : 오버슈팅, 헌팅, 빠른 신호 변화 탐지

4. 데이터 및 트렌드 분석 : 과거 데이터를 활용해 진동 패턴 분석

Valve Performance와 진단

밸브 성능 이슈

• Valve Stiction : 스템의 움직임이 끈적여 불규칙한 제어 발생
• Dead Band : 입력 변화에 반응하지 않는 범위
• 히스테리시스 : 같은 조건에서 스템 위치가 일치하지 않는 문제

밸브 타입별 특성