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밸브가 움직이지 않아 공정이 불안정해지는 이유, 그 중심에 있는 스틱션 문제를 해결해야 합니다.
여러분의 플랜트에서 아직도 루프 진동, 목표값과 실제값의 반복적인 출렁임, 제어기의 튜닝 난항 등이 계속되고 있나요?
오래된 제어기 때문이라고만 생각하고 계셨다면, ‘스틱션(Stiction)’ 문제일 가능성이 높습니다.
특히 정유, 석유화학, 발전, 제지 산업 등에서 공압식 제어밸브를 사용하는 플랜트에서는 스틱션이 전체 제어 문제의 30~50%를 유발한다는 연구 결과도 있습니다.
이번 뉴스레터에서는 현장의 제어 품질을 뒤흔드는 이 ‘스틱션’ 현상이 무엇인지, PID 제어기에 어떤 영향을 주는지, 그리고 어떻게 해결할 수 있는지를 알아보겠습니다.
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스틱션은 제어 밸브의 정지 마찰(static friction)으로 인해, 입력 신호가 일정 임계치를 넘기 전까지는 밸브가 움직이지 않다가, 어느 순간 갑자기 ‘튀듯이’ 움직이는 현상입니다.
이런 동작은 반복적인 진동이나 루프의 불안정, 오버슈트 등의 제어 이상을 유발합니다.
💡 특히 오래된 밸브, 패킹이 마모된 밸브, 공압 공급이 불안정한 경우에서 빈번하게 발생합니다.
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공정과 밸브 움직임에 영향
🔴 ”끈적끈적한" 스템 현상
🔴 밸브 스템(Valve Stem)이란?
🔴 과도한 힘 필요 → 제어 불안정 유발
제어성능 저하를 야기하기 때문에 공장의 생산성에도 악영향
출처: control station
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| 원인 유형 | 상세 내용 |
|---|---|
| 기계적 | 윤활 부족, 패킹 마찰, 스템 휨, 밸브 내부 오염 |
| 운전 조건 | 공정 유체의 점도 변화, 부식, 온도 변동 |
| 설비 선정 | 밸브 사이징 오류, 공압 라인 용량 부족 |
| 유지보수 부족 | 정기 윤활 미실시, 과도한 패킹 압착 등 |
❗ 참고: 센서 드리프트, 튜닝 문제, 부하 교란 등과 유사하여 식별이 쉽지 않으며, 특정 밸브 위치에서만 나타날 수 있습니다.
출처: control station
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| PID 항목 | 영향 및 보완 방향 |
|---|---|
| P (비례) | 스틱션 발생 시 제어 출력을 과도하게 키워 진동 유발 → Gain 감소 필요 |
| I (적분) | 미세한 오차도 누적되며 스틱션을 자극 → 제거 또는 최소화 권장 |
| D (미분) | 갑작스러운 움직임을 제어해 진동 완화에 도움 → 소량 추가 가능 |
추가 전략
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