خرابی پوزیشنر یکی از متداول‌ترین مشکلات در سیستم‌های کنترل ولو است که می‌تواند منجر به اختلال در فرآیند تنظیم جریان و عملکرد نادرست تجهیز شود. پیش از آن‌که سراغ تعویض یا تعمیرات پرهزینه بروید، بهتر است ابتدا چند عامل ساده اما حیاتی را بررسی کنید که اغلب نادیده گرفته می‌شوند.

پوزیشنر چیست؟

پوزیشنر که در انگلیسی به آن Positioner گفته می‌شود، یکی از اجزای حیاتی در سیستم‌های کنترل ولو (Control Valve) است که وظیفه‌ی آن تنظیم دقیق موقعیت شیر کنترلی بر اساس سیگنال ورودی از کنترلر می‌باشد، به‌طوری‌که موقعیت واقعی شیر (Valve Position) دقیقاً مطابق مقدار خواسته‌شده در سیگنال کنترلی باشد.به تعریف دقیق تر پوزیشنر یک دستگاه واسط (Intermediate Device) است که بین کنترلر و عملگر شیر (Actuator) قرار می‌گیرد و سیگنال کنترلی ورودی (معمولاً 4-20 میلی‌آمپر) را دریافت کرده و موقعیت فیزیکی شیر را تنظیم می‌کند تا این موقعیت کاملاً با مقدار خواسته‌شده در سیگنال کنترلی تطابق داشته باشد. در صورت وجود هرگونه اختلاف یا خطا بین موقعیت واقعی شیر و مقدار مطلوب، پوزیشنر با ارسال فشار مناسب به عملگر، این اختلاف را اصلاح می‌کند.

انواع پوزیشنر

انواع پوزیشنرها بر اساس نوع سیگنال ورودی، نوع تغذیه، و ساختار عملکردی آن‌ها دسته‌بندی می‌شوند. در ادامه، به تعریف کلی از انواع اصلی پوزیشنرها می پردازیم:

۱. پوزیشنر پنوماتیکی (Pneumatic Positioner)

پوزیشنر پنوماتیکی نوعی از پوزیشنر است که سیگنال کنترلی آن به‌صورت فشار هوای فشرده (معمولاً 3-15 psi) دریافت می‌شود و این فشار مبنای تعیین موقعیت شیر است. این نوع پوزیشنرها کاملاً مکانیکی-پنوماتیکی عمل می‌کنند و هیچ‌گونه مدار الکتریکی در آن‌ها استفاده نمی‌شود.

۲. پوزیشنر الکتروپنوماتیکی (Electro-Pneumatic Positioner)

این نوع پوزیشنرها سیگنال ورودی را به‌صورت الکتریکی (معمولاً 4-20 mA) از کنترلر دریافت می‌کنند، اما خروجی آن‌ها همانند نوع پنوماتیکی، به‌صورت فشار هوای فشرده به سمت عملگر ارسال می‌شود. در نتیجه، این مدل دارای مبدل الکترونیکی به پنوماتیکی (I/P Converter) می‌باشد.

۳. پوزیشنر دیجیتال یا هوشمند (Smart Positioner / Digital Positioner)

پوزیشنر دیجیتال با دریافت سیگنال کنترلی الکتریکی دیجیتال (اغلب 4-20 mA با پروتکل‌های HART، FOUNDATION Fieldbus یا Profibus)، به کمک میکروپروسسور داخلی، شیر را با دقت بالا کنترل می‌کند. این مدل‌ها معمولاً دارای قابلیت خودکالیبراسیون، عیب‌یابی، ارتباط دوسویه و تحلیل داده نیز هستند.

۴. پوزیشنر هیدرولیکی (Hydraulic Positioner) [کمتر رایج]

این نوع پوزیشنر از سیال هیدرولیکی برای کنترل موقعیت شیر استفاده می‌کند و در سیستم‌هایی که به نیروی بالاتری نسبت به هوا نیاز دارند، به‌کار می‌رود.همچنین در مواردی که نیاز به نیروی بالا برای جابه‌جایی ولوهای بسیار بزرگ وجود دارد، مانند سدها، توربین‌های آبی و برخی صنایع سنگین استفاده میشوند.

۵. پوزیشنر دو عملکردی و تک عملکردی (Single-Acting vs Double-Acting)

این تقسیم‌بندی بر اساس نوع عملگر شیر است:

• Single-Acting: برای عملگرهایی که تنها در یک جهت توسط هوا حرکت می‌کنند و برگشت آن‌ها توسط فنر انجام می‌شود.
• Double-Acting: برای عملگرهایی که در هر دو جهت نیاز به فشار هوا دارند (هیچ فنری وجود ندارد).

علت خرابی پوزیشنر

۱. آلودگی در هوای فشرده (Air Contamination)

پوزیشنرهای پنوماتیکی و الکتروپنوماتیکی برای اعمال نیروی کنترلی به عملگر، نیازمند دریافت هوای خشک، تمیز و عاری از روغن هستند. در صورتی که هوا حاوی ذرات جامد، بخار آب، بخارات روغن یا ذرات زنگ‌زدگی باشد، این آلودگی‌ها وارد محفظه‌های داخلی پوزیشنر شده و منافذ بسیار ریز نازل‌ها، مجراهای کنترل فشار، اوریفیس‌ها و ولوهای داخلی را مسدود می‌کنند. این مسئله باعث افت فشار، نوسانات عملکرد، یا توقف کامل پوزیشنر می‌شود.

عوامل آسیب:

• ذرات جامد: انسداد مجاری و نازل‌ها، کاهش دقت موقعیت‌دهی.
• آب: ایجاد خوردگی در قطعات داخلی، مخصوصاً در محیط‌های مرطوب یا سرد که ممکن است یخ‌زدگی نیز رخ دهد.
• روغن: چسبندگی به دیواره‌ها و قطعات متحرک داخلی، ایجاد اصطکاک، انحراف عملکرد.

علائم خرابی پوزیشنر:

• پاسخ کند یا تأخیر در حرکت شیر
• ایجاد صدای غیرعادی هنگام عملکرد
• انحراف مداوم از موقعیت مطلوب
• عدم تنظیم دقیق پوزیشن (Overshoot/Undershoot)

راهکارها:

• استفاده از سیستم‌های فیلتراسیون چندمرحله‌ای (Pre-Filter, Coalescing Filter, Activated Carbon)
• نصب Air Dryer (Refrigerated or Desiccant Type)
• استفاده از Manifold یا فیلتر رگولاتور با Drain خودکار
• تعویض دوره‌ای فیلترهای خط هوای تغذیه

۲. نوسانات یا قطعی سیگنال ورودی الکتریکی (Signal Instability)

در پوزیشنرهای الکتروپنوماتیکی و دیجیتال، سیگنال کنترلی از نوع آنالوگ ۴–۲۰ میلی‌آمپر یا دیجیتال با پروتکل HART، Fieldbus و غیره است. هرگونه اختلال در انتقال این سیگنال مانند نوسان، نویز الکترومغناطیسی، اتصال ناقص یا افت ولتاژ، باعث رفتار غیرمنتظره در پوزیشنر می‌شود.

عوامل آسیب:

• نویز (EMI): ایجاد نوسان تصادفی در فرمان موقعیت.
• افت جریان: نارسایی در رسیدن مقدار دقیق سیگنال به میکروکنترلر داخلی.
• نشتی جریان (Loop Leakage): افزایش مقاومت در مسیر باعث عدم تطابق سیگنال واقعی با مقدار خواسته‌شده می‌شود.

علائم خرابی پوزیشنر:

• نوسان در موقعیت پوزیشنر بدون ارسال فرمان
• حرکت پوزیشنر بدون علت یا حرکت ناپیوسته
• پیام‌های خطای “Input Failure” یا “Signal Lost” در مدل‌های دیجیتال

راهکارها:

• استفاده از کابل‌های شیلددار با اتصال زمین صحیح
• جداسازی فیزیکی کابل سیگنال از کابل‌های قدرت (Power Cables)
• استفاده از Isolated Barriers در مناطق خطرناک (Hazardous Zones)
• تست جریان حلقه با مولتی‌متر Loop Tester به‌صورت دوره‌ای

۳. شرایط محیطی نامناسب (Extreme Environmental Conditions)

پوزیشنرها معمولاً در محیط‌های صنعتی خشن نصب می‌شوند، جایی که ممکن است در معرض بخارهای خورنده (مانند H₂S، Cl₂)، رطوبت بالا، دمای بیش از حد، گرد و غبار یا تابش مستقیم آفتاب قرار بگیرند. این شرایط محیطی می‌توانند باعث خرابی قطعات الکترونیکی، خوردگی اتصالات، زنگ‌زدگی مکانیزم‌های داخلی و کاهش طول عمر پوزیشنر شوند.

عوامل آسیب:

• خوردگی: از بین رفتن اتصالات، قطعات فلزی، پین‌ها و کانکتورها
• نفوذ آب: آسیب به بردهای الکترونیکی و درایورهای داخلی
• افزایش دما: ایجاد خطا در سنسورها یا افزایش مقاومت الکتریکی

علائم خرابی پوزیشنر:

• خطاهای نامتعارف هنگام افزایش دما یا رطوبت
• عملکرد نوسانی در ساعات خاص روز (تابش شدید خورشید)
• آسیب فیزیکی به محفظه یا ترک‌خوردگی آب‌بندها

راهکارها:

• استفاده از پوزیشنرهای دارای استاندارد حفاظتی IP66 / NEMA 4X
• انتخاب جنس مناسب بدنه (Stainless Steel یا Polymer مقاوم)
• تعبیه سایه‌بان (Sun Shade) یا محفظه محافظ
• در محیط‌های خورنده: پوشش اپوکسی و کانکتورهای مخصوص محیط خورنده

۴. نصب نادرست یا هم‌راستایی ناقص (Mechanical Misalignment)

پوزیشنر باید به‌گونه‌ای نصب شود که بازوی مکانیکی (Feedback Arm) یا سنسور موقعیت آن، به‌صورت دقیق با محور حرکت عملگر یا ولو هم‌راستا باشد. اگر این هم‌راستایی وجود نداشته باشد یا نصب مکانیکی دارای خلا یا لقی باشد، خطا در خواندن موقعیت واقعی شیر رخ خواهد داد که منجر به عملکرد نادرست پوزیشنر می‌شود.

عوامل آسیب:

• خطای اندازه‌گیری موقعیت: پوزیشنر فکر می‌کند شیر در موقعیت صحیح است، در حالی‌که چنین نیست.
• حرکت‌های نوسانی: Loop Gain ناپایدار باعث Oscillation می‌شود.
• فشار بیش از حد به بازوها یا محور: خرابی فیزیکی linkage و سنسور موقعیت

علائم خرابی پوزیشنر:

• حرکت ناگهانی شیر هنگام کالیبراسیون
• اختلاف دائمی بین Setpoint و Feedback
• ایجاد صدای غیرعادی از ناحیه نصب

راهکارها:

• استفاده از کیت نصب اختصاصی هر مدل عملگر (Mounting Kit)
• رعایت زاویه‌های استاندارد نصب (معمولاً ۳۰ تا ۶۰ درجه)
• اجرای کالیبراسیون اولیه دقیق طبق دستورالعمل سازنده
• استفاده از پین‌های ضد لق و روان‌کاری linkage

۵. سایش یا خرابی قطعات داخلی (Internal Wear & Tear)

پوزیشنرها دارای اجزای متحرک مکانیکی مانند linkage، فلپ، نازل، فنر، دیافراگم و ولوهای داخلی هستند. با گذشت زمان و در اثر کارکرد مداوم، اصطکاک، لرزش یا آلودگی، این قطعات ممکن است دچار سایش مکانیکی، تغییر شکل، پارگی یا شکستگی شوند که باعث افت دقت عملکرد یا توقف کامل پوزیشنر می‌شود.

عوامل آسیب:

• فرسودگی فنر یا دیافراگم: از بین رفتن تعادل نیرو در کنترل موقعیت
• شکست مکانیکی linkage یا پین‌ها: توقف کامل پاسخ‌دهی
• سایش در شیرهای کنترلی داخلی: نشت هوا یا افت فشار خروجی

علائم خرابی پوزیشنر:

• پاسخ‌دهی بسیار کند یا توقف کامل شیر
• شنیدن صدای غیرعادی هنگام عملکرد
• افت دقت پوزیشن مداوم حتی پس از کالیبراسیون

راهکارها:

• اجرای سرویس سالانه شامل بازبینی کامل قطعات داخلی
• روانکاری طبق جدول سازنده
• تعویض قطعات سایشی به‌موقع (با کیت‌های OEM)
• استفاده از مانومتر جهت بررسی افت فشار خروجی پوزیشنر

۶. اشکالات نرم‌افزاری در پوزیشنرهای دیجیتال (Firmware/Software Faults)

در پوزیشنرهای دیجیتال (Smart Positioners)، برخلاف پوزیشنرهای purely مکانیکی یا آنالوگ، کنترل موقعیت شیر به‌وسیله‌ی پردازنده‌ی داخلی (MCU یا DSP)، الگوریتم‌های کنترلی PID، سیستم‌های کالیبراسیون خودکار و تنظیمات نرم‌افزاری انجام می‌شود. این پوزیشنرها معمولاً مجهز به پروتکل‌های ارتباطی نظیر HART، Profibus، Foundation Fieldbus یا Modbus هستند. هرگونه اشکال در سیستم عامل (Firmware)، بروز باگ در الگوریتم کنترلی یا تنظیمات نادرست در نرم‌افزار موجب بروز خرابی یا اختلال می‌گردد.

عوامل آسیب:

• خطای درایور دیجیتال (Driver Error): باعث توقف پوزیشنر در وضعیت ثابت یا ارسال فرمان نادرست به ولو داخلی می‌شود.
• اختلال در EEPROM: اطلاعات کالیبراسیون و پارامترهای PID ممکن است پاک یا معیوب شوند.
• ناسازگاری نرم‌افزار با تجهیزات بالادستی (DCS/PLC): باعث بروز خطاهای ارتباطی یا تاخیر در پاسخ می‌شود.

علائم خرابی:

• عدم پاسخ پوزیشنر به دستورات DCS یا HART Communicator
• نمایش پیام‌های خطای دیجیتال نظیر “EEPROM Fault”, “Setpoint Lost”, “Calibration Error”
• متوقف شدن شیر در یک موقعیت بدون واکنش
• غیرفعال شدن Self Calibration یا Auto-Tune

راهکارها:

• بروزرسانی Firmware از طریق نرم‌افزار سازنده و کابل مخصوص (مانند پورت USB یا HART)
• اجرای Reset Factory Settings در صورت بروز باگ
• بررسی نسخه نرم‌افزار نصب‌شده و تطابق آن با مدل سخت‌افزاری پوزیشنر
• استفاده از کابل‌های ارتباطی اصلی و جلوگیری از قطع ناگهانی تغذیه هنگام بروزرسانی
• تنظیم دقیق پارامترهای PID به صورت دستی در پوزیشنرهای حساس یا High-Speed

۷. خطاهای انسانی در فرآیند نصب، تنظیم و نگهداری (Human Errors)

بسیاری از خرابی‌های پوزیشنر در صنعت، نه به علت نقص در تجهیزات، بلکه ناشی از اشتباهات انسانی در نصب، تنظیمات نادرست، نگهداری غیراصولی یا برداشت اشتباه از عملکرد پوزیشنر هستند. این خطاها ممکن است حتی در مراحل ابتدایی مانند انتخاب مدل نامناسب برای عملگر خاص نیز رخ دهد.

عوامل آسیب:

• تنظیم نادرست محدوده مکانیکی (Travel Limits): باعث mismatch بین سیگنال ورودی و موقعیت واقعی می‌شود.
• اتصال نادرست سیم‌ها (Wiring Errors): ایجاد اتصال معکوس یا ولتاژ اضافی به پوزیشنر دیجیتال.
• عدم استفاده از ابزارهای کالیبراسیون صحیح: اجرای کالیبراسیون دستی بدون ابزار HART باعث ذخیره‌سازی پارامترهای اشتباه می‌شود.
• نادیده گرفتن نیاز به سرویس دوره‌ای: آلودگی تدریجی سیستم هوا یا سایش داخلی پوزیشنر.

علائم خرابی:

• خطاهای دائمی پس از نصب یا تغییر در تنظیمات
• عدم هماهنگی بین فرمان DCS و موقعیت شیر
• عملکرد ناپایدار بدون وجود اشکال فنی در اجزاء داخلی
• توقف عملکرد پوزیشنر پس از عملیات تعمیر

راهکارها:

• آموزش تخصصی اپراتورها و تکنسین‌ها بر مبنای مستندات سازنده
• استفاده از چک‌لیست‌های نصب، سیم‌کشی و کالیبراسیون
• اجرای فرآیند FAT (Factory Acceptance Test) و SAT (Site Acceptance Test)
• مستندسازی تمامی تنظیمات انجام‌شده در هر بازه‌ی تعمیر یا سرویس
• پایش عملکرد پوزیشنر از طریق نرم‌افزارهای Monitoring مانند AMS یا PACTware در صورت موجود بودن

مشاوره قبل از خرید

برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: