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西門子電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)產(chǎn)生的原因分析

點(diǎn)擊次數(shù)：2519 更新時間：2017-06-26

西門子電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入量的變化不致引起該儀表輸出量有任何可察覺的變化的有限區(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)輸入信號改變方向時，不能使得被測過程變量（PV）產(chǎn)生變化的控制器輸出（CO）值的范圍或?qū)挾?。?dāng)一個負(fù)載擾動發(fā)生時，過程變量（PV）會偏離設(shè)定點(diǎn)。這個偏差會先通過控制器，后通過過程產(chǎn)生一個糾正性的動作。然而，控制器輸出的一個初始變化可能不會產(chǎn)生一個相應(yīng)的過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，一個相應(yīng)的過程變量的改變才會發(fā)生。

西門子電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)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)是幾種常見的形式。由于大部分的調(diào)節(jié)式控制的動作是由小信號改變（1%或更?。┙M成的，一個有超大死區(qū)的調(diào)節(jié)閥(控制閥)可能甚至根本不會對這么多的小信號改變作出響應(yīng)，一個制造精良的閥門應(yīng)該能夠?qū)?%或更小的信號作出響應(yīng)以有效地減小過程偏差度。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近的一次工廠審計里，30%的閥門有超過4%的死區(qū)。超過65%的被審計回路有大于2%的死區(qū)。圖2-3正好表示死區(qū)的組合效果是多么大。這個圖代表正常過程條件下三個不同的調(diào)節(jié)閥(控制閥)的開環(huán)回路測試。這些閥門接受一系列的階躍輸入，范圍從0.5%到1%。階躍測試必須在那些重要的流動工況下進(jìn)行，因?yàn)檫@些工況允許評估整個調(diào)節(jié)閥(控制閥)組件的性能，而不是在大部分的標(biāo)準(zhǔn)測試條件下僅僅評估閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能。

摩擦力是西門子電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(控制閥)死區(qū)的一個主要原因。旋轉(zhuǎn)閥對于由高的閥座負(fù)載引起的摩擦力非常敏感。對于有些密封型式，高的閥座負(fù)載是為了獲得關(guān)閉等級所必需的。由于高的摩擦力和低的驅(qū)動應(yīng)變剛度，閥軸會扭轉(zhuǎn)，無法把運(yùn)動傳遞給控制元件。結(jié)果是，一個設(shè)計很差的旋轉(zhuǎn)閥可能會展示出很大的死區(qū)，這個死區(qū)明顯對過程偏差度有決定性的影響。制造商們通常會在制造過程中潤滑旋轉(zhuǎn)閥的密封，但是經(jīng)過只有幾百次的循環(huán)動作之后，潤滑層就會磨損掉。另外，壓力引起的負(fù)載也會導(dǎo)致密封磨損。結(jié)果是，對于某些閥門型式，閥門的摩擦力可能會增加400%或更多。這就說明在力矩穩(wěn)定之前，通過使用標(biāo)準(zhǔn)類型的數(shù)據(jù)來評估閥門而得出的性能方面的結(jié)論是誤導(dǎo)。閥門B和C表明這些較高的摩擦力矩因素會對一個調(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)的摩擦力的主要來源。在這些類型的閥門里，測量得到的摩擦力可能會隨著閥門形式和填料結(jié)構(gòu)的不同而有很大的差別。

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