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地 址:揚(yáng)州市邗江區(qū)維揚(yáng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)創(chuàng)業(yè)園中路9號(hào)
死區(qū)的定義域調(diào)整
一、死區(qū)的定義
在儀表領(lǐng)域,又稱儀表的不靈敏區(qū)。輸入量的變化不致引起該儀表輸出量有任何可察覺(jué)的變化的
有限區(qū)間。產(chǎn)生死區(qū)的原因主要是儀表內(nèi)部元件間的摩擦和間歇。
在閥門領(lǐng)域,閥門死區(qū)也是一種通用現(xiàn)象,指的是當(dāng)輸入信號(hào)改變方向時(shí),不能使得被測(cè)過(guò)程變
量(PV)產(chǎn)生變化的控制器輸出(CO)值的范圍或?qū)挾?。(?jiàn)第1 章這些術(shù)語(yǔ)的定義)。當(dāng)一個(gè)
負(fù)載擾動(dòng)發(fā)生時(shí),過(guò)程變量(PV)會(huì)偏離設(shè)定點(diǎn)。這個(gè)偏差會(huì)先通過(guò)控制器,后通過(guò)過(guò)程產(chǎn)生一
個(gè)糾正性的動(dòng)作。然而,控制器輸出的一個(gè)初始變化可能不會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的過(guò)程變量的糾正性
的改變,只有當(dāng)控制器的輸出有大得足于克服死區(qū)的改變時(shí),一個(gè)相應(yīng)的過(guò)程變量的改變才會(huì)發(fā)
生。
二、死區(qū)產(chǎn)生的原因
死區(qū)有很多原因,但是調(diào)節(jié)閥(控制閥)的摩擦力和游移、旋轉(zhuǎn)閥閥軸的扭轉(zhuǎn)以及放大器的死區(qū)是
幾種常見(jiàn)的形式。由于大部分的調(diào)節(jié)式控制的動(dòng)作是由小信號(hào)改變(1%或更?。┙M成的,一個(gè)有
超大死區(qū)的調(diào)節(jié)閥(控制閥)可能甚至根本不會(huì)對(duì)這么多的小信號(hào)改變作出響應(yīng),一個(gè)制造精良的
閥門應(yīng)該能夠?qū)?%或更小的信號(hào)作出響應(yīng)以有效地減小過(guò)程偏差度。然而,并不奇怪的是有些閥
門展示出5%或更大的死區(qū)。在zui近的一次工廠審計(jì)里,30% 的閥門有超過(guò)4%的死區(qū)。超過(guò)65%的
被審計(jì)回路有大于2% 的死區(qū)。圖2-3正好表示死區(qū)的組合效果是多么大。這個(gè)圖代表正常過(guò)程條
件下三個(gè)不同的調(diào)節(jié)閥(控制閥)的開(kāi)環(huán)回路測(cè)試。這些閥門接受一系列的階躍輸入,范圍從0.5%
到1%。階躍測(cè)試必須在那些重要的流動(dòng)工況下進(jìn)行,因?yàn)檫@些工況允許評(píng)估整個(gè)調(diào)節(jié)閥(控制閥)
組件的性能,而不是在大部分的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下僅僅評(píng)估閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能。
摩擦力是(控制閥)死區(qū)的一個(gè)主要原因。旋轉(zhuǎn)閥對(duì)于由高的閥座負(fù)載引起的摩擦力非常敏感。對(duì)
于有些密封型式,高的閥座負(fù)載是為了獲得關(guān)閉等級(jí)所必需的。由于高的摩擦力和低的驅(qū)動(dòng)應(yīng)變
剛度,閥軸會(huì)扭轉(zhuǎn),無(wú)法把運(yùn)動(dòng)傳遞給控制元件。結(jié)果是,一個(gè)設(shè)計(jì)很差的旋轉(zhuǎn)閥可能會(huì)展示出
很大的死區(qū),這個(gè)死區(qū)對(duì)過(guò)程偏差度有決定性的影響。制造商們通常會(huì)在制造過(guò)程中潤(rùn)滑旋
轉(zhuǎn)閥的密封,但是經(jīng)過(guò)只有幾百次的循環(huán)動(dòng)作之后,潤(rùn)滑層就會(huì)磨損掉。另外,壓力引起的負(fù)載
也會(huì)導(dǎo)致密封磨損。結(jié)果是,對(duì)于某些閥門型式,閥門的摩擦力可能會(huì)增加400% 或更多。這就
說(shuō)明在力矩穩(wěn)定之前,通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)類型的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估閥門而得出的性能方面的結(jié)論是誤導(dǎo)。閥
門B 和C(圖2-3)表明這些較高的摩擦力矩因素會(huì)對(duì)一個(gè)調(diào)節(jié)閥(控制閥)的性能產(chǎn)生毀滅性的影
響。填料摩擦力是直行程調(diào)節(jié)閥(控制閥)的摩擦力的主要來(lái)源。在這些類型的閥門里,測(cè)量得到
的摩擦力可能會(huì)隨著閥門形式和填料結(jié)構(gòu)的不同而有很大的差別。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型對(duì)于調(diào)節(jié)閥(控制閥)組件的摩擦力也有根本性的影響??偟膩?lái)說(shuō),彈簧薄膜執(zhí)行
機(jī)構(gòu)比活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)調(diào)節(jié)閥(控制閥)組件產(chǎn)生更小的摩擦力。彈簧薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的另外一個(gè)優(yōu)
點(diǎn)是它的摩擦力比較恒定,不會(huì)隨時(shí)間的變化而變化?;钊麍?zhí)行機(jī)構(gòu)的摩擦力會(huì)隨著導(dǎo)向面和O
形圈的磨損、潤(rùn)滑層的損失以及彈性體的性能等級(jí)下降而顯著增加。這樣,為了確保連續(xù)的*
性能,活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)比彈簧薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要更加頻繁的維護(hù)。如果不進(jìn)行維護(hù),過(guò)程偏差度就
會(huì)顯著增加,而操作人員對(duì)此一無(wú)所知。
當(dāng)裝置改變方向時(shí),這種空動(dòng)會(huì)引起運(yùn)動(dòng)的不連續(xù)性??粘掏ǔ0l(fā)生在具有各種各樣配置的齒輪
驅(qū)動(dòng)的裝置里。齒條齒輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于空程特別容易產(chǎn)生死區(qū)。有些閥軸的連接也展示出死區(qū)的
效果。花鍵連接總的來(lái)說(shuō)比鍵槽連接的閥軸或雙D 形結(jié)構(gòu)有更小的死區(qū)。盡管摩擦力可以通過(guò)優(yōu)
良的閥門設(shè)計(jì)而大大地減小,但是全部消除它卻是一個(gè)困難的問(wèn)題。一個(gè)設(shè)計(jì)制造精良的調(diào)節(jié)閥
(控制閥)應(yīng)該能夠消除由于空程和閥軸扭轉(zhuǎn)而引起的死區(qū)。為了在減小過(guò)程偏差度方面取得*
效果,整個(gè)閥門組件的總的死區(qū)應(yīng)該等于或小于1%,理想地,應(yīng)該低到0.25%。
三、死區(qū)的調(diào)整
死區(qū)用于調(diào)節(jié)閥門的靈敏度。以電動(dòng)執(zhí)行器為例:輸入4mA閥門全閉,20mA全開(kāi),當(dāng)把死區(qū)調(diào)到
zui小時(shí),靈敏度zui大,此時(shí)輸入4.01ma閥門可能會(huì)跟隨信號(hào)的變化而動(dòng)作到相應(yīng)的開(kāi)度。如果把
死區(qū)調(diào)大,或許輸入信號(hào)為4.2時(shí),閥門還是關(guān)閉。調(diào)節(jié)死區(qū)的電位器,就是在調(diào)節(jié)比較器的部
分電路。死區(qū)可以使閥門穩(wěn)定,不靈敏了閥門相對(duì)也就穩(wěn)定了,當(dāng)微小的擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)入控制系統(tǒng)
,在閥門靈敏度高時(shí)閥門會(huì)在開(kāi)度附近震蕩,死區(qū)可以有效的解決這個(gè)問(wèn)題,但是同時(shí)也犧牲了
靈敏。