Juhtventiilide "surnud riba" analüüs

Surnud ribad on suurte protsesside kõrvalekallete peamine põhjus. Juhtventiilid on mõõteriistade ahela peamiseks surnud tsooni allikaks mitmesugustel põhjustel, nagu hõõrdumine, õhuliikumine, pooli keerdumine, võimendite või liugventiilide surnud riba.

Deadband on tavaline nähtus ja viitab kontrolleri väljundväärtuse vahemikule või laiusele, mis ei lase testitaval protsessimuutujal sisendsignaali suuna muutmisel muutuda. Koormushäirete ilmnemisel kaldub protsessimuutuja seadistuspunktist kõrvale. See deVisioon parandatakse seejärel kontrolleri loodud parandustoiminguga ja naaseb protsessi. Kuid kontrolleri väljundi esialgne muutus ei pruugi protsessi muutujas vastavat korrigeerivat muutust esile kutsuda. Vastava protsessimuutuja muutumine toimub ainult siis, kui kontrolleri väljund muutub piisavalt suurel määral, et ületada surnud riba muutust.

Kui kontrolleri väljund muudab suunda, peab kontrolleri signaal ületama surnud ala, et tekitada protsessimuutujas korrigeeriv muutus. Surnud riba olemasolu protsessis tähendab, et kontrolleri väljundit tuleb suurendada summani, mis on piisavalt suur, et ületada surnud riba. ja alles siis tehakse parandustegevus.

â Surnud ribade põhjused

Surnud alade põhjuseid on palju, kuid hõõrdumine ja õhu liikumine juhtklappides, pöördventiilide spindli keerdumine ja võimendite surnud alad on mõned levinumad vormid. Kuna enamik moduleerivaid juhtimistoiminguid koosneb väikestest signaalimuutustest (1% või vähem), ei pruugi suure surnud ribaga juhtklapp üldse reageerida nii paljudele väikestele signaalimuutustele. Hästi valmistatud ventiil peaks suutma reageerida kuni 1% signaalidele, et tõhusalt vähendada protsessi hälbe astet. Siiski ei ole harvad juhud, kus ventiilide tühiribad on 5% või rohkem. Hiljutise tehase auditi käigus leiti, et 30% ventiilidest on rohkem kui 4% surnud. Rohkem kui 65% auditeeritud kontrollahelatest olid surnud ribad üle 2%.

● Surnud ribade mõju

See graafik kujutab kolme erineva juhtventiili avatud ahela testi tavapärastes protsessitingimustes. Need ventiilid saavad astmelisi sisendeid vahemikus 0,5% kuni 10%. Astmetestid vedeliku tingimustes on vajalikud, kuna need tingimused võimaldavad hinnata kogu juhtventiili komplekti jõudlust, mitte ainult klapi täiturmehhanismi, nagu enamiku standardtestide puhul.

● Jõudluskatsed

Mõned juhtklapi jõudluse testid piirduvad sisendsignaali võrdlemisega täiturmehhanismi tõukurvarda käiguga. See on eksitav, kuna eirab klapi enda toimivust.

Kriitiline on mõõta klapi dünaamilist jõudlust vedeliku tingimustes, et protsessimuutujate muutusi saaks võrrelda klapikoostu sisendsignaali muutustega. Kui klapi sisendsignaali muutusele reageerib ainult klapivars, siis on sellel testil vähe tähtsust, kuna protsessi hälbeid ei korrigeerita ilma vastava muutuseta juhtmuutujas.

Kõigis kolmes klapikatses reageeris täiturmehhanismi tõukurvarda liikumine hästi sisendsignaali muutustele. Teisest küljest erinesid ventiilid oluliselt nende võimes muuta voolukiirust vastusena sisendsignaali muutumisele.

Klapp A, protsessi muutuja (voolukiirus) reageerib hästi nii väikesele kui 0,5% sisendsignaalile.

Klapp B nõuab sisendsignaali muutmist rohkem kui 5%, enne kui see hakkab hästi reageerima igale sisendsignaali astmele.

Klapp C, mis on oluliselt halvem, nõuab signaali muutust rohkem kui 10%, enne kui see hakkab hästi reageerima igale sisendsignaali astmele.

Üldiselt on ventiilide B või C võime protsessi kõrvalekaldeid parandada väga halb.

● Hõõrdumine

Hõõrdumine on juhtventiilide surnud ribade peamine põhjus. Pöördventiilid on väga tundlikud tihendamiseks vajalikust suurest istmekoormusest põhjustatud hõõrdumise suhtes. Teatud tihenditüüpide puhul on sulgumisväärtuse saamiseks vaja suurt istme koormust. Suurte hõõrdejõudude ja väikese ajami pingejäikuse tõttu väändub klapi võll ega saa liikumist juhtelemendile üle kanda. Selle tulemusena võib halvasti konstrueeritud pöördventiilil esineda suur surnud riba, millel on selgelt otsustav mõju protsessi kõrvalekalde astmele.

Tootjad määrivad pöördventiilide tihendeid tavaliselt tootmisprotsessi käigus, kuid juba mõnesaja tsükli järel kulub määrdekiht maha. Lisaks võivad survest põhjustatud koormused põhjustada ka tihendi kulumist. Tulemuseks on see, et mõne ventiilitüübi puhul võib ventiili hõõrdumine suureneda 400% või rohkem. See teeb selgeks, et jõudluse kohta tehtud järeldused, kasutades klappide hindamiseks standardtüüpide andmeid enne pöördemomendi stabiliseerumist, on eksitavad. Klapid B ja C näitavad, et need kõrgemad hõõrdemomendi tegurid võivad kontrollventiili jõudlusele laastavalt mõjutada.

Pakkimishõõrdumine on kaudsete käigujuhtimisventiilide peamine hõõrdumise allikas. Seda tüüpi ventiilide puhul võib mõõdetud hõõrdumine olenevalt klapi kujust ja tihendi konfiguratsioonist oluliselt erineda.

See vahe võib põhjustada liikumise katkestusi, kui seade muudab suunda. Lüngad tekivad tavaliselt erineva konfiguratsiooniga käigukastiga seadmetes. Rack- ja hammasrattaajamid on tühimiku tõttu eriti vastuvõtlikud surnud ribadele. Mõnel ventiili spindliühendusel on probleeme ka surnud ribadega.

Kuigi hõõrdumist saab klapi hea konstruktsiooniga oluliselt vähendada, on seda probleemi raske täielikult kõrvaldada. Hästi projekteeritud ja valmistatud juhtventiil peaks suutma kõrvaldada tühimikud. Protsessi kõrvalekaldeid vähendavate optimaalsete tulemuste saavutamiseks peaks kogu klapisõlmede surnud ruum olema väiksem või võrdne 1%, kusjuures ideaalne tulemus on 0,25%.