در دنیای ابزار دقیق، پوزیشنر سامسون مدل 3767 (SAMSON Type 3767 Positioner) به عنوان یکی از کلاسیکترین، مستحکمترین و قابل اعتمادترین تجهیزات برای کنترل دقیق شیرهای کنترلی خطی (Linear Control Valves) شناخته میشود. این تجهیز که در دو نسخه اصلی پنوماتیک و الکتروپنوماتیک عرضه میشود، برای دههها به عنوان یک "اسب کاری" (Workhorse) در سختترین شرایط فرآیندی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی، عملکرد بینقص خود را به اثبات رسانده است.
وظیفه اصلی پوزیشنر 3767، مقایسه مداوم سیگنال فرمان صادر شده از اتاق کنترل با موقعیت واقعی استم (Stem) شیر و سپس ارسال فشار هوای لازم به اکچویتور پنوماتیک برای از بین بردن هرگونه خطا و قرار دادن شیر دقیقاً در موقعیت مطلوب است. این مقاله، راهنمای جامعی برای تشریح عمیق این تجهیز کلیدی، از اساس کار مکانیکی آن گرفته تا روشهای دقیق نصب و کالیبراسیون است.
برخلاف پوزیشنرهای دیجیتال مدرن که بر پایه ریزپردازنده کار میکنند، عملکرد مدل 3767 بر یک اصل مهندسی مکانیک هوشمندانه به نام "تعادل نیرو" استوار است.
اجزای اصلی:
دیافراگم سیگنال ورودی: سیگنال کنترلی (چه به صورت هوای 3-15 psi و چه خروجی مبدل I/P) به این دیافراگم نیرو وارد میکند.
اهرم فیدبک (Feedback Lever): به صورت مکانیکی به استم شیر متصل است و موقعیت واقعی شیر را به پوزیشنر منتقل میکند.
مکانیزم فلاپر-نازل (Flapper-Nozzle System): قلب حساس و دقیق پوزیشنر که تغییرات بسیار جزئی را به تغییرات فشار تبدیل میکند.
فنرها (Springs): برای ایجاد نیروی مخالف و کالیبراسیون بازه کاری.
رله تقویتکننده (Amplifying Relay): سیگنال فشار ضعیف خروجی از نازل را تقویت کرده و به اکچویتور ارسال میکند.
مبدل I/P (در نسخه الکتروپنوماتیک): سیگنال الکتریکی 4-20mA را به یک سیگنال پنوماتیکی متناسب (مثلاً 3-15 psi) تبدیل میکند.
تشریح عملکرد گام به گام:
سیگنال فرمان از اتاق کنترل، نیرویی را به دیافراگم ورودی اعمال میکند.
اهرم فیدبک نیز متناسب با موقعیت فعلی شیر، نیرویی مخالف را از طریق یک فنر اعمال میکند.
در حالت تعادل، این دو نیرو برابرند و فلاپر در فاصلهای مشخص از نازل قرار دارد و فشار خروجی به اکچویتور ثابت است.
با تغییر سیگنال فرمان (مثلاً افزایش جریان به 12mA)، نیروی ورودی افزایش یافته و این تعادل به هم میخورد. این عدم تعادل، فلاپر را به نازل نزدیکتر میکند.
با نزدیک شدن فلاپر به نازل، فشار برگشتی در نازل افزایش مییابد.
این افزایش فشار جزئی، به عنوان سیگنال فرمان به رله تقویتکننده عمل کرده و باعث میشود رله، فشار هوای خروجی به سمت اکچویتور را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
با افزایش فشار، اکچویتور، استم شیر را به حرکت در میآورد.
با حرکت استم، اهرم فیدبک نیز حرکت کرده و نیروی فنر مخالف را تغییر میدهد تا زمانی که دوباره با نیروی سیگنال ورودی جدید به تعادل برسد. در این لحظه، فلاپر به موقعیت تعادل خود بازگشته و فشار خروجی به اکچویتور ثابت شده و شیر دقیقاً در موقعیت جدید خود متوقف میشود.
استحکام و دوام فوقالعاده: طراحی تقریباً تمام مکانیکی، این پوزیشنر را در برابر شرایط سخت محیطی، لرزشهای صنعتی و نویزهای الکتریکی بسیار مقاوم و بادوام میسازد.
قابلیت اطمینان اثباتشده: یک طراحی کلاسیک و زمان-آزموده که برای دههها در حیاتیترین فرآیندها عملکردی پایدار داشته است.
مصرف هوای بهینه: این پوزیشنر در حالت پایدار (زمانی که شیر حرکتی ندارد)، تقریباً هیچ هوایی مصرف نمیکند (Zero Air Bleed) که این امر به کاهش هزینههای هوای فشرده کمک میکند.
سادگی در تعمیر و نگهداری: مکانیزمهای مکانیکی آن برای تکنسینهای باتجربه ابزار دقیق، کاملاً قابل فهم و قابل تعمیر است.
پوزیشنر پنوماتیک (Type 3767): سیگنال ورودی آن پنوماتیکی و در بازه 0.2 تا 1 بار (3 تا 15 psi) است.
پوزیشنر الکتروپنوماتیک (Type 3767 with I/P Converter): سیگنال ورودی آن الکتریکی و در بازه 4 تا 20 میلیآمپر است.
عملکرد تکمسیره (Single-acting): برای اکچویتورهای فنر و دیافراگم که تنها یک ورودی هوا دارند.
عملکرد دومسیره (Double-acting): برای اکچویتورهای پیستونی که دو ورودی هوا برای حرکت در دو جهت دارند.
گزینههای جانبی: میتوان این پوزیشنر را به گیجهای فشار (برای نمایش فشار ورودی و خروجی)، لیمیت سوئیچ (برای ارسال سیگنال باز یا بسته بودن کامل) و ترانسمیتر موقعیت (برای ارسال فیدبک 4-20mA از موقعیت شیر) مجهز کرد.
نکات نصب:
حتماً از کیت نصب (Mounting Kit) مخصوص و متناسب با نوع و سایز اکچویتور سامسون (یا استاندارد NAMUR) استفاده کنید.
اطمینان حاصل کنید که اهرم فیدبک به درستی به استم شیر متصل شده و در تمام طول کورس شیر، حرکتی آزاد و بدون مانع دارد.
از هوای ابزار دقیق تمیز، خشک و با فشار مناسب (طبق مشخصات فنی) به عنوان منبع تغذیه (Supply) استفاده کنید.
فرآیند کالیبراسیون گام به گام (برای مدل الکتروپنوماتیک):
کالیبراسیون این پوزیشنر یک فرآیند دقیق برای هماهنگ کردن بازه سیگنال ورودی (4-20mA) با بازه حرکت شیر (0-100%) است.
بررسیهای اولیه: از صحت اتصالات هوا و برق و عدم وجود نشتی اطمینان حاصل کنید.
تنظیم نقطه صفر (Zero Adjustment): سیگنال ورودی را بر روی حداقل مقدار (4.00 mA) قرار دهید. با چرخاندن پیچ تنظیم صفر، موقعیت شیر را طوری تنظیم کنید که دقیقاً در نقطه شروع حرکت (0%) قرار گیرد (مثلاً کاملاً بسته باشد).
تنظیم اسپن (Span/Range Adjustment): سیگنال ورودی را بر روی حداکثر مقدار (20.00 mA) قرار دهید. با تنظیم پیچ یا اهرم اسپن، حرکت شیر را طوری تنظیم کنید که دقیقاً در نقطه پایانی کورس (100%) قرار گیرد (مثلاً کاملاً باز باشد).
تکرار و بررسی خطی بودن: از آنجایی که تنظیم صفر و اسپن بر روی یکدیگر تأثیر میگذارند، مراحل ۲ و ۳ را چندین بار تکرار کنید تا در هر دو نقطه 4mA و 20mA، شیر دقیقاً در موقعیت 0% و 100% قرار گیرد. سپس سیگنال را در نقطه میانی (12mA) اعمال کرده و اطمینان حاصل کنید که شیر دقیقاً در موقعیت 50% قرار میگیرد تا از خطی بودن عملکرد آن مطمئن شوید.
جمعبندی: یک انتخاب کلاسیک برای کنترل قابل اعتماد پوزیشنر سامسون مدل 3767، یک راهحل مهندسی اثباتشده، فوقالعاده مستحکم و قابل اعتماد برای کاربردهای استاندارد کنترل شیر است. اگرچه فاقد قابلیتهای عیبیابی پیشرفته مدلهای دیجیتال (مانند سری 3730) است، اما سادگی مکانیکی، دوام بینظیر و عملکرد پایدار آن در طول دههها، این تجهیز را به یک جزء جداییناپذیر و قابل احترام در صنایع فرآیندی تبدیل کرده است.
