فهم أجهزة وضع الصمامات في هذه المادة

جهاز تحديد موضع الصمام (وحدة تحكم الصمام) هو جهاز يستخدم للتحكم بدقة في موضع صمام التحكم وتنظيمه. من خلال تلقي إشارات الإدخال من وحدة التحكم، فإنه يضبط فتح الصمام على النقطة المحددة المطلوبة، وبالتالي يضمن بقاء معلمات العملية (مثل الضغط ودرجة الحرارة ومعدل التدفق وما إلى ذلك) ضمن نطاقات محددة مسبقًا. تلعب أجهزة تحديد الموضع دورًا رئيسيًا في التشغيل الآلي الصناعي والتحكم في العمليات، وتستخدم على نطاق واسع في النفط والغاز والمواد الكيميائية والأدوية ومعالجة المياه وغيرها من الصناعات.

ترتبط موضع ساق صمام التحكم الهوائي خطيًا بضغط الهواء المطبق على المشغل لأن النوابض الميكانيكية تميل إلى اتباع قانون هوك، والذي ينص على أن مقدار حركة النابض (x) يتناسب طرديًا مع القوة المطبقة (F=kx). تعتمد القوة التي يطبقها المشغل الهوائي على ضغط الهواء ومساحة المكبس/الحجاب الحاجز (F=PA)، والنابض، بدوره، ينضغط أو يتمدد، مما ينتج قوة رد فعل متساوية ومعاكسة. والنتيجة النهائية هي أن ضغط المشغل يترجم خطيًا إلى حركة الساق (x=PA/k).

1. محدد موضع صمام التحكم

هذه العلاقة الخطية والمتكررة بين ضغط الإشارة الهوائية وموضع الساق لا تصمد إلا إذا كانت الحجاب الحاجز/المكبس والمشغل والنابض هي القوى الوحيدة التي تؤثر على الساق. إذا أثرت أي قوة أخرى على الآلية، فلن تكون العلاقة بين ضغط الإشارة وموضع الساق مثالية.

لسوء الحظ، هناك العديد من القوى الأخرى التي تؤثر على الساق بالإضافة إلى قوى المشغل وقوى رد فعل النابض. يعد احتكاك حشو الساق أحد هذه القوى، وقوة رد الفعل على البكرة الناتجة عن فرق الضغط في منطقة البكرة قوة أخرى. تتحد هذه القوى لإعادة وضع الساق بحيث لا ترتبط حركة الساق بدقة بضغط سائل التشغيل.

الحل الشائع لهذه المعضلة هو إضافة محدد موضع صمام إلى مجموعة صمام التحكم. جهاز تحديد موضع الصمام هو جهاز للتحكم في الحركة مصمم لمقارنة موضع الساق بشكل نشط بإشارة تحكم وضبط ضغط الحجاب الحاجز أو المكبس للمشغل حتى يتم تحقيق موضع الساق الصحيح:

جهاز تحديد موضع الصمام نفسه هو في الأساس نظام تحكم: موضع ساق الصمام هو متغير العملية (PV)، وإشارة الأمر إلى جهاز تحديد الموضع هي نقطة الضبط (SP)، وإشارة جهاز تحديد الموضع إلى مشغل الصمام هي المتغير الذي يتم التلاعب به (MV) أو الإخراج. وبالتالي، عندما يرسل متحكم العملية إشارة أمر إلى الصمام المزود بجهاز تحديد الموضع، يتلقى جهاز تحديد الموضع إشارة الأمر هذه ويطبق ما يكفي أو القليل من ضغط الهواء على المشغل حسب الضرورة لتحقيق موضع الساق المطلوب. وبالتالي، فإن جهاز تحديد الموضع سوف "يحارب" أي قوة أخرى تؤثر على ساق الصمام لتحقيق تحديد موضع ساق واضح ودقيق وفقًا لإشارة الأمر. يضمن جهاز تحديد الموضع الذي يعمل بشكل صحيح أن "يتصرف" صمام التحكم وفقًا لإشارة الأمر.

2. مثال على محدد موضع صمام هوائي

تُظهر الصورة التالية جهاز تحديد موضع هوائي من طراز Fisher 3582 مثبتًا على صمام تحكم. جهاز تحديد الموضع عبارة عن صندوق رمادي به ثلاثة مقاييس ضغط على الجانب الأيمن:

يمكن رؤية جزء من آلية التغذية الراجعة على الجانب الأيسر من جهاز تحديد الموضع هذا: قوس معدني مثبت بمسامير في موصل الساق والذي يتصل بذراع يمتد من جانب جهاز تحديد الموضع. يجب أن يكون كل جهاز تحديد موضع صمام تحكم مجهزًا ببعض الوسائل لاستشعار موضع الساق، وإلا فلن يتمكن جهاز تحديد الموضع من مقارنة موضع الساق بإشارة الأمر.

يظهر جهاز تحديد موضع أكثر حداثة، Fisher DVC6200 (مرة أخرى في صندوق رمادي به مقياس ضغط على الجانب الأيمن)، في الصورة التالية:

مثل جهاز تحديد الموضع من الطراز 3582 السابق، يستخدم DVC6000 هذا وصلة تغذية مرتدة على الجانب الأيسر لاستشعار موضع ساق الصمام. يستخدم DVC6200 الأحدث مستشعر تأثير هول المغناطيسي لاستشعار موضع مغناطيس مثبت بمسامير في الساق. يلغي تصميم التغذية المرتدة للموضع غير الميكانيكي هذا الارتداد والتآكل والتداخل والمشاكل المحتملة الأخرى المرتبطة بالوصلات الميكانيكية. تعد التغذية المرتدة الأفضل أمرًا بالغ الأهمية لتحسين تحديد موضع الصمام.

عادةً ما يتم تصنيع أجهزة تحديد موضع صمامات التحكم لتوليد وتفريغ تدفقات هواء عالية، لذا فإن جهاز تحديد الموضع يعمل أيضًا كمعزز حجم850. ونتيجة لذلك، لا يضمن جهاز تحديد الموضع تحديد موضع ساق أكثر دقة فحسب، بل أيضًا سرعات ساق أسرع (تأخيرات زمنية أقصر) من مشغلات الصمامات التي يتم "تشغيلها" مباشرة بواسطة مستشعر I/P.

3. الصمام في الموضع

ميزة أخرى لإضافة جهاز تحديد موضع صمام إلى صمام تحكم هوائي هي أن الصمام يغلق (بإحكام) بشكل أفضل. هذه الميزة ليست واضحة للوهلة الأولى وبالتالي تتطلب بعض التفسير.

أولاً، يجب أن نفهم أنه في صمام التحكم، فإن التلامس بين البكرة والمقعد وحده لا يكفي لضمان الإغلاق المحكم. بدلاً من ذلك، يجب الضغط على البكرة بقوة على المقعد لإيقاف كل التدفق من خلال الصمام تمامًا. أي شخص قام يومًا ما بإحكام مقبض صنبور (صنبور حديقة) متسرب يفهم هذا المبدأ بشكل حدسي: هناك حاجة إلى قدر معين من قوة التلامس بين القابس والمقعد من أجل تشويه الجزأين قليلاً، مما يؤدي إلى ملاءمة مثالية محكمة الإغلاق. المصطلح الفني لهذا المطلب الميكانيكي هو تحميل المقعد.

تخيل صمام تحكم هوائي مفتوح مستقيم يعمل بالحجاب الحاجز مع إعداد طاولة عمل من 3 إلى 15 رطل لكل بوصة مربعة. عند ضغط المشغل البالغ 3 رطل لكل بوصة مربعة، يولد الحجاب الحاجز قوة كافية فقط للتغلب على التحميل المسبق لنابض المشغل، ولكن ليس ما يكفي لتحريك البكرة عن المقعد.

بمعنى آخر، عند ضغط الحجاب الحاجز 3 رطل لكل بوصة مربعة، ستلامس البكرة المقعد، ولكن ستكون هناك قوة قليلة لتوفير إغلاق محكم. إذا تم تشغيل صمام التحكم هذا مباشرة من مستشعر I/P معاير من 3 إلى 15 رطل لكل بوصة مربعة، فهذا يعني أن الصمام سيغلق بالكاد عند 0% من قيمة الإشارة (3 رطل لكل بوصة مربعة)، بدلاً من الإغلاق بإحكام. لكي يتم تثبيت البكرة بالكامل لإحكام الإغلاق، يجب إزالة كل ضغط الهواء من الحجاب الحاجز لضمان عدم وجود قوة للحجاب الحاجز ضد النابض. هذا غير ممكن بالنسبة لـ I/P بنطاق معايرة من 3-15 رطل لكل بوصة مربعة.

تخيل الآن أن نفس الصمام مجهز بجهاز تحديد موضع يتلقى إشارة من 3 إلى 15 رطل لكل بوصة مربعة من I/P ويستخدمها كأمر (نقطة ضبط) لموضع الساق، مع تطبيق ما يكفي أو القليل من الضغط على الحجاب الحاجز حسب الحاجة لتحقيق موضع الساق المطلوب. الطريقة الصحيحة لمعايرة جهاز تحديد الموضع هي أن تبدأ الساق في الرفع فقط عندما ترتفع الإشارة إلى ما يزيد قليلاً عن 0%، مما يعني أنه عند 0% (4 مللي أمبير) سيحاول جهاز تحديد الموضع إجبار الصمام على موضع ساق سلبي قليلاً. في محاولة لتحقيق هذا المطلب المستحيل، سيصل ناتج جهاز تحديد الموضع إلى التشبع المنخفض، ولا يمارس أي ضغط على الحجاب الحاجز المشغل، مما يؤدي إلى قيام ساق الصمام بممارسة كامل قوة النابض على مقعد الصمام. يظهر في الرسم البياني أدناه مقارنة بين السيناريوهين:

في حين أن أجهزة تحديد الموضع مفيدة لمشغلات الصمامات المزودة بنوابض، إلا أنها ضرورية تمامًا لأنواع أخرى معينة من المشغلات. ضع في اعتبارك المشغل الهوائي ثنائي المفعول للمكبس بدون نوابض:

بدون نابض لتوفير قوة تقييد لإعادة الصمام إلى موضع "آمن من الفشل"، لا توجد علاقة قانون هوك بين ضغط الهواء المطبق وموضع الساق. يجب على جهاز تحديد الموضع أن يطبق بالتناوب ضغط الهواء على كلا سطحي المكبس لرفع الساق وخفضها.

تعد مشغلات صمامات التحكم الآلية تصميمًا آخر للمشغل يتطلب بالتأكيد شكلاً من أشكال نظام تحديد الموضع لأن الوحدة الآلية لا يمكنها "استشعار" موضع عمودها لتحريك صمام التحكم بدقة. لذلك، يلزم وجود دائرة تحديد موضع تستخدم مقياس جهد أو محول LVDT/RVDT للكشف عن موضع ساق الصمام ومجموعة من مخرجات الترانزستور لتشغيل المحرك لتمكين المشغل الكهربائي من الاستجابة لإشارات التحكم التناظرية.

4. موازن القوة محدد موضع هوائي

يوضح الشكل أدناه تصميمًا بسيطًا لمحدد موضع صمام هوائي متوازن القوة:

إشارة التحكم لهذا الصمام هي إشارة هوائية من 3 إلى 15 رطل لكل بوصة مربعة من مستشعر I/P أو وحدة تحكم هوائية (غير معروضة في الرسم التخطيطي). يمارس ضغط إشارة التحكم هذا قوة تصاعدية على شعاع القوة، مما يتسبب في محاولة الحاجز الاقتراب من الفوهة. يؤدي ارتفاع الضغط الخلفي في الفوهة إلى قيام مرحل التضخيم الهوائي بإخراج المزيد من ضغط الهواء إلى مشغل الصمام، والذي بدوره يرفع ساق الصمام (يفتح الصمام). عندما ترتفع ساق الصمام، يمتد النابض الذي يربط المشغل بساق الصمام بشكل أكبر، مما يؤدي إلى تطبيق قوة إضافية على الجانب الأيمن من المشغل. عندما تتوازن هذه القوة الإضافية مع قوة المنفاخ، يستقر النظام عند نقطة توازن جديدة.

كما هو الحال مع جميع الأنظمة المتوازنة القوة، فإن حركة قضيب الدفع محدودة بقوة الموازنة، لذا فإن حركته ضئيلة من الناحية العملية. في النهاية، يتم تحقيق التوازن من خلال قوة واحدة توازن أخرى، مثل فريقين من الأشخاص يسحبون حبلًا: طالما أن قوى الفريقين متساوية في الحجم ومعاكسة في الاتجاه، فلن ينحرف الحبل عن موضعه الأصلي.

يوضح الرسم التخطيطي أدناه محدد موضع التوازن بالقوة PMV 1500 لتحديد موضع مشغل صمام دوار مع الغطاء (أعلى) وتحته (أسفل):

تدخل إشارة تحكم هوائية من 3 إلى 15 رطل لكل بوصة مربعة إلى المنفاخ وتدفع لأسفل على شعاع القوة الأفقي (أسود). يكتشف تجميع صمام الطيار الهوائي الموجود على الجانب الأيسر من شعاع القوة أي حركة ويزيد من ضغط الهواء إلى الحجاب الحاجز المشغل للصمام إذا تم اكتشاف أي حركة هبوطية، ويطلق ضغط الهواء إلى المشغل إذا تم اكتشاف أي حركة تصاعدية:

عندما يدخل الهواء المضغوط إلى مشغل الصمام من خلال تجميع صمام الطيار، سيبدأ الصمام الدوار في الدوران في اتجاه الفتح. يتم تحويل الحركة الدورانية للعمود إلى حركة خطية داخل جهاز تحديد الموضع عن طريق كاميرا: الكاميرا عبارة عن قرص بنصف قطر غير منتظم مصمم لإنتاج إزاحة خطية من إزاحة زاوية:

يتحرك أداة تتبع الأسطوانة الموجودة في نهاية الشعاع ذي اللون الذهبي على طول محيط الكاميرا. يتم تحويل حركة الكاميرا إلى قوة ضربة مستقيمة عن طريق ضغط النابض اللولبي مباشرة مقابل قوة المنفاخ الهوائي على شعاع القوة. عندما تكون حركة الكاميرا كافية لضغط النابض بما يكفي لموازنة القوة الإضافية المتولدة عن طريق المنفاخ الهوائي، يعود شعاع القوة إلى موضع التوازن (قريب جدًا من موضع البدء) ويتوقف الصمام عن الحركة.

إذا نظرت عن كثب إلى الصورة الأخيرة، فسترى برغي الإصفار الخاص بجهاز تحديد الموضع: قضيب ملولب يمتد أسفل الشعاع ذي اللون الذهبي. يضبط هذا البرغي ضغط نابض التحيز بحيث "يعتقد" جهاز تحديد الموضع أن الكاميرا في موضع مختلف. على سبيل المثال، يؤدي تدوير هذا القضيب الملولب في اتجاه عقارب الساعة (كما يظهر من الطرف المشقوق لمشاركة مفك البراغي) إلى ضغط النابض بشكل أكبر، مما يدفع القضيب الداكن إلى الأعلى بقوة أكبر، مما يحقق نفس التأثير مثل دوران طفيف عكس اتجاه عقارب الساعة للكاميرا. يتسبب هذا في اتخاذ جهاز تحديد الموضع للإجراء وتدوير الكاميرا في اتجاه عقارب الساعة للتعويض، مما يقربها من موضع الساق بنسبة 0%.

على الرغم من أن الكاميرا والتابع في آلية تحديد الموضع هذه تتحركان بالفعل استجابة لحركة الساق، إلا أنه لا يزال من الممكن اعتبارها آلية موازنة للقوة نظرًا لأن العارضة المتصلة بصمام الطيار لا تتحرك بشكل ملحوظ. من خلال موازنة القوى على الشعاع، يكون صمام الطيار دائمًا في الموضع المتوازن.

5. موازن ديناميكي محدد موضع هوائي

توجد أيضًا تصميمات محدد موضع صمام هوائي متوازنة الحركة، حيث تعاكس حركة ساق الصمام الحركة (وليس القوة) من عنصر آخر. يوضح الرسم التخطيطي المقطوع التالي كيفية عمل محدد موضع متوازن الحركة البسيط:

في هذه الآلية، يؤدي ارتفاع ضغط الإشارة إلى تقدم الشعاع نحو الفوهة، مما يؤدي إلى ارتفاع الضغط الخلفي للفوهة، والذي بدوره يتسبب في قيام مرحل التضخيم الهوائي بتوصيل المزيد من ضغط الهواء إلى مشغل الصمام. عندما ترتفع ساق الصمام، فإن الحركة التصاعدية للطرف الأيمن من الشعاع تعوض التقدم السابق للشعاع نحو الفوهة. عندما يتم الوصول إلى التوازن، سيكون الشعاع في وضع مائل حيث تتوازن حركة المنفاخ بحركة الساق.

تُظهر الصورة التالية عرضًا مقربًا لآلية محدد موضع التوازن الهوائي FISHER Model 3582:

في قلب الآلية حلقة معدنية على شكل D تترجم حركة المنفاخ وحركة الساق إلى حركة الحاجز. مع زيادة ضغط الإشارة الهوائية، يتمدد المنفاخ (الموجود أسفل الزاوية اليمنى العليا للحلقة D)، مما يتسبب في تأرجح الشعاع على طول محوره الرأسي. عندما يتم ضبط جهاز تحديد الموضع للتشغيل المباشر، تدفع حركة التأرجح هذه الحاجز أقرب إلى الفوهة، مما يزيد الضغط الخلفي ويوفر المزيد من الهواء المضغوط إلى مشغل الصمام:

عندما تتحرك الساق، يقوم ذراع التغذية المرتدة بتدوير الكاميرا في الجزء السفلي جدًا من الحلقة D. يترجم "التابع" الأسطواني على هذه الكاميرا حركة ساق الصمام إلى حركة تأرجح أخرى على الشعاع، هذه المرة على طول المحور الأفقي. اعتمادًا على كيفية تثبيت الكاميرا بالعمود المرتجع، قد تتسبب هذه الحركة في تأرجح رفرف الصمام بعيدًا عن الفوهة أو أقرب إليها. يجب اختيار اتجاه الكاميرا لمطابقة عمل المشغل: مباشر (الهواء يمد ساق الصمام) أو عكسي (الهواء يسحب ساق الصمام).

تعتبر آلية الحلقة D بارعة جدًا لأنها تسمح بضبط النطاق بسهولة عن طريق ضبط زاوية تجميع الحاجز (السدادة) في نقاط مختلفة على طول محيط الحلقة. إذا تم ضبط تجميع الحاجز بالقرب من الأفقي، فسيكون أكثر حساسية لحركة المنفاخ وأقل حساسية لحركة الساق، مما يجبر الصمام على التحرك لمسافة أبعد للمساواة في الحركة الصغيرة للمنفاخ (طول الشوط الطويل). على العكس من ذلك، إذا تم ضبط تجميع الصمام بالقرب من الرأسي، فسيكون حساسًا إلى أقصى حد لحركة الساق وحساسًا إلى الحد الأدنى لحركة المنفاخ، مما يؤدي إلى شوط صمام صغير جدًا (أي، ستحتاج المنفاخ إلى التمدد بشكل كبير لموازنة الكمية الصغيرة من حركة الساق).

6. محدد موضع الصمام الرقمي

تذكر أن الغرض من جهاز تحديد موضع الصمام هو التأكد من أن موضع الصمام الميكانيكي يتطابق دائمًا مع الإشارة المطلوبة. وبالتالي، فإن جهاز تحديد موضع الصمام نفسه هو في الواقع نظام تحكم مغلق الحلقة: تطبيق أكبر قدر ممكن أو أقل من الضغط على المشغل من أجل الوصول دائمًا إلى موضع الساق المطلوب. تستخدم أجهزة تحديد موضع الصمامات الميكانيكية الروافع والكاميرات والمكونات المادية الأخرى لتحقيق هذا التحكم في الحلقة المغلقة.

تستخدم أجهزة تحديد موضع الصمامات الرقمية (مثل طراز Fisher DVC6000) مستشعرات إلكترونية للكشف عن موضع الساق، ومعالجًا دقيقًا لمقارنة موضع الساق المستشعر بإشارة تحكم من خلال الطرح الرياضي (الخطأ = الموضع - الإشارة)، ثم محول إشارة هوائي ومرحل لإرسال ضغط الهواء إلى مشغل الصمام. يوجد أدناه مخطط مبسط لمحدد موضع صمام رقمي شائع:

كما ترون من الرسم التخطيطي، فإن الهيكل الداخلي لمحدد موضع الصمام الرقمي معقد للغاية. ليس لدينا خوارزمية تحكم واحدة فقط، ولكن اثنتان من خوارزميات التحكم تعملان جنبًا إلى جنب للحفاظ على موضع الصمام الصحيح: إحداهما تراقب وتتحكم في الضغط المطبق على المشغل (تعويضًا عن الاختلافات في ضغط الإمداد التي قد تؤثر على موضع الصمام)، والأخرى تراقب وتتحكم في موضع ساق الصمام نفسه، وإرسال إشارات تحكم متتالية إلى تجميع التحكم في الضغط.

تخبر إشارة الأمر (من وحدة تحكم حلقة العملية أو PLC أو نظام التحكم الآخر) جهاز تحديد الموضع بموضع ساق الصمام. تحسب وحدة التحكم الأولى (PI) داخل جهاز تحديد الموضع مقدار ضغط الهواء الذي يحتاجه المشغل للوصول إلى موضع الساق المطلوب. تقوم وحدة التحكم التالية (PID) بتشغيل محول I/P (من التيار إلى الضغط) حسب الحاجة لتحقيق هذا الضغط. إذا لم تكن الساق في الموضع المطلوب لأي سبب من الأسباب، فستعمل وحدتا التحكم داخل جهاز تحديد الموضع معًا لإجبار الصمام على الموضع الصحيح.

لا يوفر محدد موضع الصمام الرقمي تحكمًا فائقًا في الموضع مقارنة بمحدد موضع الصمام الميكانيكي فحسب، بل يوفر أيضًا مجموعة من المستشعرات وقدرات الاتصال الرقمي مستوى أعلى من بيانات التشخيص لأفراد الصيانة وأنظمة التحكم الإشرافي (إذا تمت برمجتها للمراقبة والتصرف بناءً على هذه البيانات).

تتضمن بيانات التشخيص التي يوفرها محدد موضع الصمام الرقمي:

-- ضغط إمداد الهواء

-- ضغط هواء المشغل

-- درجة الحرارة المحيطة

-- خطأ الموضع والضغط

- إجمالي حركة الساق (على غرار عداد المسافات في السيارة)

بالإضافة إلى ذلك، فإن المعالج الدقيق المضمن في محدد موضع الصمام الرقمي قادر على إجراء الاختبارات الذاتية والمعايرة الذاتية والإجراءات الروتينية الأخرى التي يقوم بها تقليديًا فنيو الأجهزة على أجهزة تحديد موضع الصمامات الميكانيكية. يلتقط محدد موضع الصمام الرقمي أيضًا قياسات مثل إجمالي حركة الساق للتنبؤ بموعد تلف الحشو وإرسال تنبيهات صيانة تلقائيًا لإعلام المشغل و/أو فني الأجهزة عندما يحتاج حشو الساق إلى الاستبدال!

7. عطل مستشعر موضع الصمام

تراقب بعض أجهزة تحديد موضع الصمامات "الذكية" ضغط الهواء للمشغل بالإضافة إلى موضع الساق، وبالتالي تتمتع بميزة مفيدة تتمثل في الحفاظ على درجة معينة من التحكم في الصمام في حالة تعطل مستشعر موضع الساق. إذا اكتشف المعالج الدقيق تعطل إشارة التغذية المرتدة للموضع (خارج النطاق)، فيمكن برمجته لمواصلة تشغيل الصمام بناءً على الضغط فقط:

أي أنه يتم تعديل ضغط الهواء إلى مشغل الصمام بناءً على دالة الضغط/الموضع المسجلة في الماضي. نظرًا لأنه لا يمكنه استشعار موضع الساق، فإنه لم يعد يعمل بشكل صارم كمحدد موضع، ولكنه لا يزال بإمكانه العمل كمعزز (مقارنة بمعدل التدفق النموذجي لـ I/P) وتوفير تحكم معقول في الصمام، في حين أن أي محدد موضع صمام آخر (غير ذكي) سيزيد الوضع سوءًا في الواقع عندما يفقد التغذية المرتدة لموضع الساق.

مع أي محدد موضع ميكانيكي بحت، إذا تم فصل وصلة التغذية المرتدة لموضع الساق، فسوف "يتشبع" صمام التحكم عادةً وينفتح تمامًا أو يغلق تمامًا. هذا ليس هو الحال مع أفضل أجهزة تحديد الموضع "الذكية"!

8. ضغط المشغل وموضع الساق

ربما تكون أهم بيانات التشخيص التي يوفرها محدد موضع الصمام الرقمي هي مقارنة ضغط المشغل بموضع الساق، والتي يتم تمثيلها عادةً بيانيًا. يعد ضغط المشغل انعكاسًا مباشرًا للقوة المطبقة على الساق بواسطة المشغل، نظرًا لأن العلاقة بين قوة المكبس أو الحجاب الحاجز والضغط هي ببساطة F=PA، حيث المساحة (A) ثابتة. وبالتالي، فإن مقارنة ضغط هواء المشغل بموضع الساق هي في الواقع تعبير عن قوة وموضع الصمام. تُعد ما يسمى بـ "خصائص الصمام" هذه مفيدة جدًا في تحديد وتصحيح المشكلات مثل الاحتكاك المفرط للحشو والتداخل مع الأجزاء الداخلية للصمام ومشكلات ملاءمة البكرة/المقعد.

يوضح هنا لقطة شاشة تعرض "خصائص الصمام" (مأخوذة من منتج برنامج Emerson ValveLink، وهو جزء من مجموعة AMS الخاصة به) لسلوك صمام تحكم مستقيم من نوع Fisher E-body يفتح بالهواء:

يوضح هذا الرسم البياني رسمين لضغط المشغل مقابل موضع الساق، أحدهما باللون الأحمر والآخر باللون الأزرق.

يوضح الرسم البياني الأحمر استجابة الصمام في اتجاه الفتح، وعندما يكون الصمام مفتوحًا (لأعلى)، يلزم ضغط إضافي للتغلب على احتكاك الحشو.

يوضح الرسم البياني الأزرق الصمام مغلقًا، مع تطبيق ضغط أقل الآن على الحجاب الحاجز للسماح بضغط النابض للتغلب على احتكاك الحشو أثناء إغلاق الصمام (لأسفل) للراحة.

تُظهر المنعطفات الحادة في نهايات هذا الرسم التخطيطي الموضع الذي تصل فيه ساق الصمام إلى موضع النهاية ولا يمكنها التحرك أكثر على الرغم من المزيد من التغييرات في ضغط المشغل.

وفقًا لقانون هوك، الذي يصف سلوك نوابض الصمام، فإن كل رسم بياني خطي تقريبًا، مع تناسب القوة المؤثرة على النابض مع إزاحة (ضغط) هذا النابض: F=kx. يشير أي انحراف عن الرسوم البيانية الخطية الفردية إلى وجود قوى أخرى غير ضغط النابض وضغط الهواء المؤثر على الساق. هذا هو السبب في أننا نرى تحولًا رأسيًا في الرسمين البيانيين: احتكاك الحشو هو قوة أخرى تؤثر على الساق بالإضافة إلى ضغط النابض والقوة التي يمارسها ضغط الهواء على الحجاب الحاجز للمشغل. حجم هذا الإزاحة صغير نسبيًا، وتشير اتساقه إلى أن احتكاك الحشو "صحي" في هذا الصمام. كلما زاد احتكاك الحشو الذي يواجهه الصمام، زادت الإزاحة الرأسية للمخططين.

يُطلق على الانخفاض الحاد في الطرف الأيسر من الرسم البياني حيث يلامس قابس الصمام مقعد الصمام ملف تعريف المقعد. يقع ملف تعريف المقعد في نهاية المخطط حيث يكون الصمام مغلقًا ويحتوي على الكثير من المعلومات المفيدة حول الحالة المادية لقابس الصمام والمقعد. عندما تتآكل هذه الأجزاء الداخلية للصمام في صمام التحكم، يتغير شكل ملف تعريف المقعد. قد يشخص ملف تعريف المقعد غير المنتظم تآكل المقعد أو تآكله أو العديد من الحالات الأخرى.

يمكن فحص ملامح المقعد بالتفصيل عن طريق التكبير على الطرف الأيسر السفلي من رسم ميزة الصمام. يوضح الشكل التالي ملف تعريف المقعد لصمام تحكم مستقيم من نوع Fisher E-body في حالته السليمة:

إذا كان طاقم صيانة المنشأة مجتهدًا بما يكفي لتسجيل خصائص الصمامات الخاصة بصمامات التحكم الخاصة به بعد تجميعها أو إعادة بنائها، فيمكن مقارنة الخصائص "الأصلية" لأي صمام تحكم معين بخصائص نفس صمام التحكم في أي تاريخ لاحق، مما يسمح بتحديد التآكل دون الحاجة إلى تفكيك الصمام للفحص.

من المثير للاهتمام أن هذه العلاقة بين ضغط المشغل (القوة) وموضع الساق تنطبق أيضًا على أجهزة تحديد موضع الصمامات الرقمية المستخدمة في بعض الصمامات الآلية الحديثة. مع المشغلات الآلية، ترتبط القوة المطبقة على ساق الصمام ارتباطًا مباشرًا بتيار المحرك، والذي يمكن قياسه وتفسيره بسهولة بواسطة محدد موضع الصمام الرقمي.

نتيجة لذلك، يمكن تقديم نفس النوع من بيانات التشخيص بيانيًا، حتى عند استخدام تقنيات مشغل مختلفة، لتسهيل تشخيص مشاكل الصمام. تنطبق هذه التشخيصات حتى على صمامات الفتح/الإغلاق الآلية التي لا تستخدم في خدمة الخنق وتنطبق بشكل خاص على صمامات البوابة والقابس والتحكم المستقيم، حيث يكون إشراك المقعد مهمًا للإغلاق المحكم.