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(shí)，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?。（見? 章這些術(shù)語的定義）。當(dāng)一個

負(fù)載擾動發(fā)生時(shí)，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(shí)，一個相應(yīng)的過程變量的改變才會發(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(jì)里，30% 的閥門有超過4%的死區(qū)。超過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(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(jì)很差的旋轉(zhuǎn)閥可能會展示出

很大的死區(qū)，這個死區(qū)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（圖2-3）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。

     執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型對于調(diào)節(jié)閥(控制閥)組件的摩擦力也有根本性的影響?？偟膩碚f，彈簧薄膜執(zhí)行

機(jī)構(gòu)比活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)對調(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)的另外一個優(yōu)

點(diǎn)是它的摩擦力比較恒定，不會隨時(shí)間的變化而變化?；钊麍?zhí)行機(jī)構(gòu)的摩擦力會隨著導(dǎo)向面和O

形圈的磨損、潤滑層的損失以及彈性體的性能等級下降而顯著增加。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)，過程偏差度就

會顯著增加，而操作人員對此一無所知。

    當(dāng)裝置改變方向時(shí)，這種空動會引起運(yùn)動的不連續(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?；ㄦI連接總的來說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困難的問題。一個設(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)。為了在減小過程偏差度方面取得*

效果，整個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。以電動執(zhí)行器為例：輸入4mA閥門全閉，20mA全開，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閥門可能會跟隨信號的變化而動作到相應(yīng)的開度。如果把

死區(qū)調(diào)大，或許輸入信號為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，不靈敏了閥門相對也就穩(wěn)定了，當(dāng)微小的擾動信號進(jìn)入控制系統(tǒng)

，在閥門靈敏度高時(shí)閥門會在開度附近震蕩，死區(qū)可以有效的解決這個問題，但是同時(shí)也犧牲了

靈敏。