제어(컨트롤) 밸브와 그 성능을 평가할 때는 다양한 유형의 밸브와 테스트 대상을 이해해야 합니다. 아날로그 컨트롤이 없는 개폐 차단 밸브의 경우, 테스트는 매우 간단합니다. 밸브가 열리고 닫히는가? 열리면 끝까지 열리는가? 닫히면 완전히 닫히는가? 테스트는 대부분 관찰을 통해 진행됩니다. 즉, 밸브를 보고 사이클 중에 공정의 원인과 결과를 관찰합니다.
제어 밸브의 경우에는 완전히 다릅니다.
이러한 밸브는 비례적으로 열리고 닫히며 적용되는 4~20mA 신호의 범위 비율에 따라 움직임 정도가 달라집니다. 시각적 이동 표시기에 보고된 대로 밸브 위치를 관찰하는 것은 작동 중인 특정 설정에 대한 이동 비율의 대략적인 표시를 기술자 또는 운영자에게 제공하지만, 밸브가 동적 및 변화하는 조건에서 작동하는 방식에 대한 어떠한 보장도 제공하지 않습니다.
가장 정교한 밸브 성능 테스트를 수행하기 위해서는 밸브를 분리하여 "밸브 시험기"에서 성능을 테스트해야 합니다. 이것은 대부분의 계기 정비소 범위를 벗어나는 값비싼 테스트 장치입니다. 밸브 시험기는 밸브 제조업체가 출고 시 밸브를 테스트할 때 또는 고도의 자격을 갖춘 현장 서비스 엔지니어만 사용하는 경우가 많습니다. 이 도구는 매우 완벽한 테스트를 제공하지만 대부분의 계기 정비소에서는 사용하지 않습니다.
그렇다면 기술자는 제어 밸브 테스트를 위해 무엇을 사용해야 할까요?
기준으로 사용할 수 있는 의미 있는 테스트는 무엇일까요? 대부분의 밸브에서 4~20mA의 입력 신호를 사용하기 때문에 mA 출력 신호가 있는 모든 테스트 도구는 자신의 작동 범위에서 제어 밸브를 구동시킬 수 있는 입력 mA 신호를 제공할 수 있습니다. 상시 닫힘 밸브에 3.8mA 입력 신호를 가하면 밸브가 단단히 닫혀야 합니다. 4.0mA에서 닫힌 상태를 유지하고 4.2mA에서는 시트에서 약간 떨어져야 합니다. 작동의 다른 쪽 끝인 19.8mA에서는 거의 완전히 열려 있어야 합니다. 20.0mA에서 완전히 열려야 하고 20.2mA에서는 강하게 열려야 합니다(트래블 스톱에서 정지). 이러한 특성의 테스트에서는 밸브가 올바르게 열리고 닫히는지를 판단하지만, 제어를 제공하는 전체 범위에서 밸브를 테스트하는 데는 여전히 부족합니다.
스마트 밸브를 포함한 많은 밸브에는 실제 위치를 열림/닫힘의 백분율로 출력하는 피드백 요소가 내장되어 있습니다. 이 출력은 제어 밸브 작동 범위의 0~100%를 나타내는 디지털 HART 변수 또는 4~20mA 신호일 수 있습니다. 범위 신호의 출력 mA 또는 백분율을 모니터링하면서 다양한 mA 신호를 적용하면 제어 밸브가 자체 범위 내내 올바르게 작동하고 있는지 여부를 확인할 수 있습니다. 적용된 mA 신호와 출력 mA 신호 또는 스팬(span)의 PV 백분율을 동시에 기록하여 밸브의 성능을 문서화할 수 있습니다. 이 문서화된 테스트 및 결과를 종종 밸브의 "시그니처"라고 합니다. 이 출력은 적용된 mA 입력 신호를 원활하게 미러링해야 합니다. 적용된 신호의 편차는 밸브에 의한 비정상적 움직임의 잠재적 표시입니다.
유지보수 전략으로 비용 절감 가능
Fluke의 제품 마케팅 관리자인 Jim Shields는 제어 밸브에 대한 동급 최고의 유지보수 전략을 통해 처리 과정에서 물리적으로 분리되는 밸브 수를 최소화하고 고장 위험을 최소화함으로써 비용을 절감할 수 있다고 말합니다. 여기 그의 조언이 있습니다. 이러한 관행을 확립하려면 알려진 양호한 상태에서 밸브의 기준 조건을 문서화해야 합니다. 밸브를 시운전할 때 또는 정밀 점검한 후에 문서화하는 것이 이상적입니다. 기술자는 이상적인 상태의 밸브의 "시그니처"를 기록하고 범위 신호 대 적용된 입력 신호의 출력 mA 또는 백분율을 그래프로 작성하고 이 정보를 시간, 밸브의 태그 번호 및 활동 수행 날짜와 함께 저장합니다. 교정 관리 소프트웨어를 사용하여 이 정보를 관리할 수 있습니다.
밸브의 기준 성능 시그니처가 기록되면 밸브 성능을 테스트하기 위한 유지보수 간격을 설정해야 합니다. 기존 유지보수 간격을 사용하는 것이 시작점이 됩니다. 설정된 유지보수 간격이 없는 경우 밸브의 서비스 로케이션를 평가해야 합니다. 예를 들어, 거친 환경의 서비스 응용 분야는 가벼운 환경의 서비스보다 짧은 유지보수 간격을 필요로 합니다. 6개월에서 1년의 간격으로 시작하는 것이 좋습니다(밸브의 위치가 서비스하기 매우 어려운 경우 제외). 안전 및 차단 시스템에 설치된 일부 장치는 서비스 위치에 관계없이 3개월마다 점검해야 합니다.
기준 밸브 시그니처 데이터가 기록되면 정의된 간격으로 밸브를 테스트하고 시그니처를 기록해야 합니다. 이 시그니처와 기준 시그니처를 비교하여 성능 변화를 판단할 수 있습니다. 출력 응답 곡선에 비선형적인 시그니처가 발생했거나 곡선에 이상이 있는 경우, 밸브에 과도한 고착 또는 이력 현상이 발생하면 서비스를 위해 밸브를 제거해야 할 수 있습니다.