ما هي العوامل التي تؤثر على وقت استجابة صمامات التحكم

في بيئة سوق تنافسية بشكل متزايد، يحاول كل مستخدم نهائي صناعي باستمرار تقليل تكاليف المواد الخام والنفايات مع زيادة الإنتاجية لتعزيز الميزة التنافسية. لقد تم الاعتراف بتقليل انحرافات العمليات في عمليات التصنيع من خلال تطبيق تكنولوجيا التحكم في العمليات كوسيلة فعالة لتحسين العائد على الاستثمار والتغلب على الضغوط التنافسية العالمية.

تعتمد قدرة صمامات التحكم على تقليل انحرافات العملية على العديد من العوامل، وليس مجرد معلمة واحدة بشكل منفصل، ولكن سبعة عوامل رئيسية يجب مراعاتها من قبل الشركة المصنعة لصمام التحكم المسؤول أثناء اختيار التصميم: النطاق الميت، اختيار المشغل، أداء محدد الموضع، وقت استجابة الصمام ونوع الصمام وخصائصه واختيار الصمام وما إلى ذلك.

نركز في هذه المقالة على العوامل التي تؤثر على زمن استجابة صمامات التحكم وما إذا كنا نتجنب انحرافات العملية الناتجة.

ما هو زمن استجابة صمام التحكم؟

يتم قياس زمن استجابة صمام التحكم بواسطة معامل يسمى T63 (Tee-63)؛ T63 هو الوقت الذي يتم قياسه من بداية التغيير في إشارة الدخل إلى الوقت الذي يصل فيه الإخراج إلى 63٪ من التغيير المقابل. يتضمن وقت توقف تجميع الصمام كوقت ثابت والوقت الديناميكي لتجميع الصمام. يقيس الوقت الديناميكي الوقت الذي يستغرقه المشغل للوصول إلى نقطة 63% بعد أن يبدأ التحرك.

تصميم تجميع صمام التحكم

تؤدي الاختلافات في تصميم مجموعة الصمامات إلى اختلافات كبيرة في الوقت الميت ووقت استجابة T63 الإجمالي.
يمكن أن يؤثر النطاق الميت، سواء الناتج عن الاحتكاك في جسم الصمام والمشغل أو من أداة تحديد الموضع، بشكل كبير على الوقت الخامل لمجموعة الصمامات. من المهم إبقاء الوقت الميت صغيرًا قدر الإمكان. بشكل عام، يجب ألا يتجاوز الوقت الميت ثلث زمن استجابة الصمام الإجمالي. ومع ذلك، فإن العلاقة النسبية بين الوقت الميت وثابت وقت المعالجة أمر بالغ الأهمية.

إذا كانت مجموعة الصمامات في حلقة سريعة حيث يكون ثابت وقت المعالجة قريبًا من الوقت الميت، فيمكن أن يؤثر الوقت الميت بشكل كبير على أداء الحلقة. في هذه الحلقات السريعة، من المهم تحديد جهاز تحكم يتمتع بأقصر فترة توقف ممكنة.

من المهم أيضًا من منظور ضبط الحلقة أن يكون الوقت الميت ثابتًا نسبيًا في كلا اتجاهي حركة الصمام. تم تصميم بعض مجموعات الصمامات بأزمنة ميتة قد تكون أطول بثلاث إلى خمس مرات في اتجاه واحد من الاتجاه الآخر.

عادةً ما يحدث هذا النوع من السلوك بسبب السلوك غير المتماثل لتصميم محدد الموضع، والذي يمكن أن يحد بشدة من القدرة على ضبط الحلقة للحصول على الأداء العام الأمثل.

خصائص المحرك والموضع

بمجرد انقضاء الوقت الميت، ويبدأ الصمام في الاستجابة، يأتي ما تبقى من وقت استجابة الصمام من الوقت الديناميكي لتجميع الصمام. سيتم تحديد هذا الوقت الديناميكي في المقام الأول من خلال الخصائص الديناميكية لمجموعة محدد الموضع والمشغل.

يجب مطابقة هذين المكونين بعناية لتقليل إجمالي وقت استجابة الصمام. على سبيل المثال، في مجموعة صمامات الهواء، يتم مناور يجب أن يكون لها مكاسب ديناميكية عالية من أجل تقليل الوقت الديناميكي لتجميع الصمام.

يأتي هذا المكسب الديناميكي بشكل أساسي من مرحلة تضخيم الطاقة في مناور. بمعنى آخر، كلما زادت سرعة إمداد مرحل تحديد الموضع أو الصمام المنزلق بكميات كبيرة من الهواء إلى المشغل، كان وقت استجابة الصمام أسرع. ومع ذلك، فإن مضخم الطاقة ذو الكسب الديناميكي العالي هذا له تأثير ضئيل على الوقت الميت ما لم يكن لديه نطاق ميت مصمم عمدًا لتقليل استهلاك الهواء الساكن. وبطبيعة الحال، يمكن لتصميم المحرك أن يؤثر بشكل كبير على الوقت الديناميكي. على سبيل المثال، كلما زاد حجم غرفة هواء المشغل المطلوب ملؤها، كان وقت استجابة الصمام أبطأ.

في البداية، يبدو أن الحل هو تقليل حجم المشغل وزيادة اكتساب الطاقة الديناميكية لجهاز تحديد الموضع إلى الحد الأقصى، ولكن في الواقع الأمر ليس بهذه السهولة. من وجهة نظر الاستقرار، يمكن أن يكون هذا مزيجًا خطيرًا من العوامل. إن إدراك أن مجموعة محدد الموضع/المشغل عبارة عن حلقة تغذية راجعة خاصة بها قد يتسبب في أن يكون كسب حلقة محدد الموضع/المحرك مرتفعًا جدًا بحيث لا يتناسب مع تصميم المشغل المستخدم، مما يؤدي إلى حدوث تذبذبات غير مستقرة في مجموعة الصمام.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤثر تقليل حجم المحرك سلبًا على نسبة الدفع إلى الاحتكاك، مما قد يزيد من الوقت الميت لمجموعة الصمام وبالتالي يؤدي إلى زيادة الوقت الميت.

إذا كانت نسبة الدفع إلى الاحتكاك الإجمالية غير مناسبة لتطبيق معين، فإن أحد الخيارات هو زيادة قدرة دفع المحرك باستخدام المحرك ذو الحجم التالي أو عن طريق زيادة ضغط المحرك. تعمل نسبة الدفع إلى الاحتكاك العالية هذه على تقليل الوقت الميت، مما يساعد في تقليل الوقت الميت للتجميع. ومع ذلك، يشير كلا الخيارين إلى الحاجة إلى توفير المزيد من الهواء للمشغل. وتتمثل المفاضلة في أنها تؤثر سلبًا على وقت استجابة الصمام من خلال زيادة الوقت الديناميكي.

تتمثل إحدى طرق تقليل حجم حجرة هواء المشغل في استخدام مشغل مكبس بدلاً من مشغل مزود بنابض مشغل الحجاب الحاجز، ولكن هذا ليس حلا سحريا. تتمتع مشغلات المكبس عادة بقدرة دفع أعلى من مشغلات الحجاب الحاجز المحملة بنابض، ولكنها تتمتع أيضًا بقدرة احتكاك أعلى، مما يساهم في مشاكل وقت استجابة الصمام.

من أجل الحصول على الدفع المطلوب مع مشغلات المكبس، عادة ما يكون من الضروري استخدام ضغط هواء أعلى من مشغلات الحجاب الحاجز لأن المكبس عادة ما يكون له مساحة أصغر. وهذا يعني أنه يجب توفير حجم هواء أكبر، مع ما يصاحب ذلك من تأثير ضار على الوقت الديناميكي. بالإضافة إلى ذلك، تميل مشغلات المكبس ذات الأسطح الموجهة أكثر إلى احتكاك أعلى بسبب صعوبات المحاذاة المتأصلة والاحتكاك الناتج عن الحلقات الدائرية. تميل مشاكل الاحتكاك هذه أيضًا إلى الزيادة بمرور الوقت.

بغض النظر عن مدى جودة الحلقات O في البداية، فإن هذه المواد المرنة سوف تتحلل بمرور الوقت بسبب التآكل والظروف البيئية الأخرى. وبالمثل، فإن تآكل الأسطح الدليلية يزيد من الاحتكاك، ويحدث استنزاف للتشحيم. تؤدي مشاكل الاحتكاك هذه إلى زيادة المناطق الميتة لمشغل المكبس، مما يؤدي إلى زيادة وقت استجابة الصمام عن طريق زيادة الأوقات الميتة.

التحكم في مضخة مصدر الهواء

يمكن أن يكون لضغط إمداد الجهاز أيضًا تأثير كبير على الأداء الديناميكي لمجموعة الصمامات. على سبيل المثال، يمكن أن يؤثر بشكل كبير على كسب جهاز تحديد المواقع بالإضافة إلى استهلاك الهواء بشكل عام.

عادةً ما يتم تحسين مواضع الكسب الثابت لضغط إمداد محدد. ومع ذلك، يمكن أن يختلف هذا المكسب بعامل اثنين أو أكثر عبر نطاق صغير من ضغوط العرض. على سبيل المثال، قد يجد جهاز تحديد الموضع الأمثل لضغط إمداد يبلغ 960 باسكال (20 رطل لكل بوصة مربعة) أن كسبه قد انخفض إلى النصف مع ارتفاع ضغط الإمداد إلى 1.7 كيلو باسكال (35 رطل لكل بوصة مربعة).

ويؤثر ضغط الإمداد أيضًا على كمية الهواء التي يتم توصيلها إلى المشغل، والتي بدورها تحدد سرعة السير. ويرتبط أيضًا بشكل مباشر بكمية الهواء المستهلكة. مرة أخرى، يستهلك محدد موضع الصمام المنزلق عالي الكسب خمسة أضعاف كمية الهواء المطلوبة بواسطة محدد موضع الصمام عالي الأداء الأكثر كفاءة والذي يستخدم المرحلات لمرحلة تضخيم الطاقة.

في الخلاصة

نحن نعلم الآن كيفية تقليل الوقت الميت في مكونات الصمام، سواء كان ذلك بسبب الاحتكاك في تصميم ختم الصمام، أو احتكاك التعبئة، أو لف العمود، أو المشغل، أو تصميم محدد الموضع. وذلك لأن الاحتكاك هو السبب الرئيسي للوقت الميت في صمامات التحكم.

On أنواع الصمامات الدوارة، يمكن أن يؤثر التفاف العمود أيضًا بشكل كبير على الوقت الميت. نمط المحرك له أيضًا تأثير عميق على احتكاك مجموعة صمام التحكم. عادةً ما يكون لمشغلات الحجاب الحاجز المحملة بنابض احتكاك أقل على صمام التحكم التجميع من مشغلات المكبس على مدى فترة زمنية أطول.

يمكن لتصميم محدد الموضع المزود بمضخم أولي ثابت عالي أن يحدث فرقًا كبيرًا في تقليل النطاق الميت. يمكن أن يؤدي هذا أيضًا إلى تحسين دقة مجموعة الصمامات بشكل كبير. لم تعد مجموعات الصمامات ذات المناطق الميتة ودقة الوضوح البالغة 1% أو أقل كافية لتلبية العديد من المتطلبات لتقليل تقلبات العملية. تتطلب العديد من العمليات تجميعات صمامات ذات مناطق ميتة ودقة منخفضة تصل إلى 0.25%، خاصة إذا تم تركيب مجموعة الصمامات في حلقة معالجة سريعة.

إن اختيار المجموعة الصحيحة من الصمام، والمشغل، ومحدد الموضع ليس بالأمر السهل. لا يتعلق الأمر فقط بإيجاد مجموعة متوافقة جسديًا. يجب دمج الحكم الهندسي الجيد في ممارسة تحديد الحجم والقياس صمام الاختيار التجميعات لتحقيق أفضل أداء ديناميكي للحلقة.

لماذا THINKTANK صمام التحكم

نحن نعرف اختيار المجموعة الصحيحة من صمام التحكموالمحرك، ومناور ليست سهلة. لا يتعلق الأمر فقط بإيجاد مجموعة متوافقة جسديًا. باعتبارنا شركة مصنعة موثوقة لصمامات التحكم، فإننا نعتبر أنه يجب دمج الحكم الهندسي الجيد في ممارسة تحديد حجم واختيار مجموعات الصمامات لتحقيق أفضل أداء ديناميكي للحلقة. إذا كنت تبحث عن صمامات مراقبة الجودة الجيدة، فنحن الخيار المناسب لك. من فضلك لا تتردد في الاتصال بنا للحصول على استشارة مجانية.