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西門子電動執行機構死區產生的原因分析

點擊次數：2355 更新時間：2017-06-26

西門子電動執行機構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間。產生死區的原因主要是儀表內部元件間的摩擦和間歇。

在閥門領域，閥門死區也是一種通用現象，指的是當輸入信號改變方向時，不能使得被測過程變量（PV）產生變化的控制器輸出（CO）值的范圍或寬度。當一個負載擾動發生時，過程變量（PV）會偏離設定點。這個偏差會先通過控制器，后通過過程產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生一個相應的過程變量的糾正性的改變，只有當控制器的輸出有大得足于克服死區的改變時，一個相應的過程變量的改變才會發生。

西門子電動執行機構死區產生的原因：

死區有很多原因，但是調節閥(控制閥)的摩擦力和游移、旋轉閥閥軸的扭轉以及放大器的死區是幾種常見的形式。由于大部分的調節式控制的動作是由小信號改變（1%或更小）組成的，一個有超大死區的調節閥(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，一個制造精良的閥門應該能夠對1%或更小的信號作出響應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。在zui近的一次工廠審計里，30%的閥門有超過4%的死區。超過65%的被審計回路有大于2%的死區。圖2-3正好表示死區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節閥(控制閥)的開環回路測試。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行，因為這些工況允許評估整個調節閥(控制閥)組件的性能，而不是在大部分的標準測試條件下僅僅評估閥門執行機構的性能。

摩擦力是西門子電動執行機構(控制閥)死區的一個主要原因。旋轉閥對于由高的閥座負載引起的摩擦力非常敏感。對于有些密封型式，高的閥座負載是為了獲得關閉等級所必需的。由于高的摩擦力和低的驅動應變剛度，閥軸會扭轉，無法把運動傳遞給控制元件。結果是，一個設計很差的旋轉閥可能會展示出很大的死區，這個死區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閥的密封，但是經過只有幾百次的循環動作之后，潤滑層就會磨損掉。另外，壓力引起的負載也會導致密封磨損。結果是，對于某些閥門型式，閥門的摩擦力可能會增加400%或更多。這就說明在力矩穩定之前，通過使用標準類型的數據來評估閥門而得出的性能方面的結論是誤導。閥門B和C表明這些較高的摩擦力矩因素會對一個調節閥(控制閥)的性能產生毀滅性的影響。填料摩擦力是直行程調節閥(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構的不同而有很大的差別。

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