필자는 몇 주 전, 컨트롤 밸브 포지셔너를 이용한 부분 스트로크 테스트(Partial Stroke Test)에 관한 ISA 안전의 이메일 리스트(www.isa-online.org/cgi-bin/ wa.exe?A0=SAFETY) 중 게시란에 올라온 의견 중 하나를 강조해 설명한 적이 있다. 몇 주 동안 이 게시물은 지속적으로 높은 관심의 대상이었다. 에머슨의 Riyaz Ali는 최근 이와 관련한 교신 내용의 일부를 보내왔다. 이는 노즐의 부착물 또는 막힘으로 인한 I/P(Current-to-Pneumatic) 컨버터의 고장 모드에 관한 것이었다. Riyaz는 다음과 같이 응답했다(일부 편집됨).

노즐 부착물/막힘 인한 I/P 컨버터 고장 모드

플래퍼(Flapper) 노즐 기술은 40년 이상 현장에서 사용됐고, 기존의 P/P(Pneumatic -to-Pneumatic) 또는 E/P(Electro-Pneumatic) 포지셔너에서 안정적으로 사용되고 있다. 나는 플래퍼 노즐 기술이 초기 단계 설계의 문제나 컴포넌트 설계 또는 작동 매체로 인한 결함을 제거할 만큼 충분히 발전됐다고 생각한다.

포지셔너는 공정 제조, BPCS(기본 공정 제어 시스템) 또는 SIS(안전 계장 시스템)에서 광범위하게 사용되고 있다. 사용되는 I/P 기술은 제조업체에 따라 다를 수 있다. 플래퍼 노즐, 압전(Piezo), 뱅뱅(Bang-Bang) 등 모든 것은 통제된 출력을 위해 동일한 오리피스 제한 사항을 거쳐야 하며, 동일한 공기 매체 또는 기타 압축성 액체(스위트가스, 질소 등)에 의해 운영된다. 각 기술은 장단점을 갖고 있다. ISA S7.01 가이드라인에 부합되는 공기, 운영 매체, 혹은 외부요소들은 40년 이상 성공적으로 운영됐기 때문에, 포지셔너와 관련된 운영상의 우려나 과제가 제기되지 않는다.

디지털 밸브 컨트롤러가 SIS 애플리케이션에 사용될 경우, 특정 속성 진단은 (정상 동작 및 부분 스트로크 테스트(PST) 동안) 고장 모드, 효과 및 진단 분석(FMEDA) 과정 중 평가되는 모든 기술 과제들을 극복하기 위해 통합된다. 이러한 진단은 마이크로프로세서 기반 디바이스의 공압 시스템을 검사하기 위해 중단 없이 지속적으로 실행된다. 이 디지털 밸브 제어기는 공정 제조업체에게 제품 사용에 있어 자신감을 부여하는, 10년 이상 운영 성능이 증명된 SIS 애플리케이션 경험을 보유하고 있다.

공압 포지셔너 먼지/수분 유입 상황

또 다른 ISA 안전의 이메일 리스트 독자는 공압 포지셔너에 먼지나 수분이 유입되는 경우에 대해 질문했다. 그는 고장으로 인해 워터 슬러그(Water Slug)를 발견했다면서, 포지셔너와 밸브 사이에 솔레노이드나 다른 적절한 디바이스를 사용해야한다고 제안했다. 이에 Riyaz는 다음과 같이 응답했다(일부 편집됨).

일반적으로 P/P, E/P 또는 마이크로프로세서 기반 포지셔너의 I/P는 40마이크론 분자 사이즈를 위해 디자인된다. 수분, 응축수 또는 압축기로부터의 오일이 공기 라인에 들어갈 때 먼지 입자가 달라붙고 커지기 시작하며 문제가 악화된다. 공정 산업이 공기 품질을 위해 ISA S7.01 사양을 준수하려 노력하고는 있지만, 이런 상황을 방지하기 위한 일반적인 관행은 각 밸브와 관련된 포지셔너 앞에 에어 필터 레귤레이터를 설치하는 것이다.

만일 수분 또는 오일의 함유로 인해 공기 입자가 달라붙기 시작하거나 응축수가 얼어붙기 시작하는 경우, 이것이 공기 통로를 방해하게 될 것이다. 이로 인해 포지셔너가 밸브를 최소 공압 출력으로 운영하도록 하거나 스프링 액추에이터(Spring Return Actuators)를 ‘Fail-Safe’ 상태로 운영해 허위 트립을 유발한다.

I/P를 위험한 상태에 이르게 하는 높은 공압 출력은 이론적인 가능성일 뿐이다. 현장 경험에 비춰보면, 변화는 경미하지만 아직도 FMEA(고장 모드 및 효과 분석) 단계에서 고려돼야 하고 현장 장비의 고장률을 감안해야 한다.

마이크로프로세서 기반 기술의 출현으로, I/P의 흐름과 개방 공기 통로 사이의 상관관계 형성을 위해 기본 물리 법칙을 적용하는 지능형 필드 디바이스는, 항상 온라인으로 진단 및 모니터링이 가능하고, 상황에 따라 호스트 시스템에 경보를 보낸다. 침전물이 인지되지 않은 상태로 유지되는 것은 드문 상황이지만, 이는 부분 스트로크 테스트를 통해 감지될 것이다.

필자는 본  ISA 안전의 이메일 리스트에서 대화가 계속될 것이므로 필요하다면 Riyaz에게 이 주제와 관련해 다시 확인할 것이다.

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