關(guān)于調節閥響應時(shí)間,首先要搞清楚什么是調節閥響應時(shí)間?了解了什么影響了調節閥響應時(shí)間，要想縮短閥門(mén)的響應時(shí)間，解決方案應該是把執行機構容積減至最小，并把定位器的動(dòng)態(tài)動(dòng)力增益提高至最大，但是事實(shí)并非如此簡(jiǎn)單。從穩定性角度看，這可能是多個(gè)因素的危險組合。要知道定位器/ 執行機構組合組成了它自己的反饋回路。對于正在使用的執行機構型式，使得定位器/ 執行機構回路的增益太高可能會(huì )引導閥門(mén)組件進(jìn)入一個(gè)不穩定的振蕩狀態(tài)。另外，減小執行機構容積對于推力/摩擦力比例有負面影響。這會(huì )增加閥門(mén)組件的死區，從而導致時(shí)滯時(shí)間的增加。
對于一個(gè)給定的應用場(chǎng)合，如果沒(méi)有足夠的總體推力/摩擦力比例，一個(gè)選擇就是通過(guò)使用下一個(gè)較大尺寸的執行機構來(lái)增加執行機構的推動(dòng)力、或增加給執行機構的壓力。這個(gè)較高的推力/摩擦力比例會(huì )減小死區。這有助于減少閥門(mén)組件的時(shí)滯時(shí)間。然而，這兩個(gè)選擇都意味著(zhù)需要較大的壓縮空氣量供應給執行機構。作為交換的是通過(guò)增加動(dòng)態(tài)時(shí)間而對閥門(mén)響應時(shí)間產(chǎn)生一個(gè)可能的破壞性影響。
減少執行機構氣室容積的一個(gè)方法是使用活塞執行機構而非彈簧薄膜執行機構，但這不是靈丹妙藥。活塞執行機構通常比彈簧薄膜執行機構有更大的推力，但是它們也有更高的摩擦力，這可能會(huì )引起與閥門(mén)響應時(shí)間有關(guān)的問(wèn)題。為了獲得需要的活塞執行機構的推力，通常有必要使用比薄膜執行機構更高的氣源壓力，因為典型地活塞有更小的受壓面積。這意味著(zhù)需要供應更大量的空氣，隨之而產(chǎn)生的是對動(dòng)態(tài)時(shí)間的負面影響。另外，活塞執行機構有更多的導向表面。它們由于配合方面的內在困難以及與O 型圈的摩擦，趨向于有更高的摩擦力。這些摩擦力的問(wèn)題也趨向于隨著(zhù)時(shí)間而增加。不管最初這些O 型圈是多么好，由于磨損或其它環(huán)境條件，這些彈性材料會(huì )隨時(shí)間而降低性能。類(lèi)似地，導向表面的磨損會(huì )增加摩擦力，潤滑程度也會(huì )降低。這些摩擦力問(wèn)題會(huì )產(chǎn)生更大的活塞執行機構死區。這會(huì )通過(guò)增加時(shí)滯時(shí)間而增加閥門(mén)的響應時(shí)間。
固定增益定位器通常已經(jīng)在某一特殊供氣壓力下進(jìn)行了優(yōu)化。然而，這個(gè)增益可能會(huì )在供氣壓力的很小變化范圍內成兩倍或更多倍地變化。例如，一個(gè)在20 Psig 的供氣壓力下進(jìn)行優(yōu)化的定位器可能會(huì )被發(fā)現當供氣壓力增加到35 Psig 時(shí)，它的增益減少了一半。
供氣壓力也會(huì )影響供應給執行機構的空氣量。空氣量則決定動(dòng)作速度。它也與耗氣量直接相關(guān)。高增益滑閥定位器需要消耗5 倍于在動(dòng)力放大階段使用放大器的更加高效的高性能二級定位器所需的氣量。最小化閥門(mén)組件的時(shí)滯時(shí)間需要最小化閥門(mén)組件的死區，不管這個(gè)死區是由于閥門(mén)密封結構的摩擦力引起的，還是由于填料的摩擦力、閥軸的扭轉、執行機構或者定位器的結構引起的。正如先前指出的，摩擦力是調節閥死區的主要原因。對于旋轉式閥門(mén)，閥軸扭轉也是死區的重要起因。執行機構的類(lèi)型也對閥門(mén)組件的摩擦力有重要影響。總的來(lái)說(shuō)，在很長(cháng)一段時(shí)間內，活塞執行機構比彈簧薄膜執行機構提供更大的摩擦力給調節閥組件。如前面所提及的，這是由于活塞O形圈、配合不佳的問(wèn)題、以及潤滑失效引起的不斷增加的摩擦力導致的。
帶高靜態(tài)增益前置放大器的定位器型式在減小死區方面可以產(chǎn)生很大的不同。它也會(huì )對閥門(mén)組件的分辨率作出顯著(zhù)的改善。死區和分辨率為1% 或更小的閥門(mén)組件對于滿(mǎn)足許多降低過(guò)程偏差度的需要是不夠的。許多過(guò)程要求閥門(mén)組件有低至0.25%的死區和分辨率，尤其是閥門(mén)組件安裝于一個(gè)快速過(guò)程回路的場(chǎng)合。
在對SENMI氣動(dòng)調節閥響應時(shí)間的許多研究里有一件令人稱(chēng)奇的事情。那就是關(guān)于彈簧薄膜執行機構對活塞執行機構的觀(guān)念上的變化。過(guò)程工業(yè)里長(cháng)期以來(lái)的一個(gè)誤解是活塞執行機構動(dòng)作起來(lái)比彈簧薄膜執行機構快。研究已經(jīng)表明對于小信號改變，這是不正確的。
這個(gè)誤解來(lái)自于測試閥門(mén)的動(dòng)作時(shí)間的多年經(jīng)驗。動(dòng)作時(shí)間測試通常是這樣進(jìn)行的：讓閥門(mén)組件接受一個(gè)100% 階躍改變的輸入信號，然后測量閥門(mén)組件在某一方向上完成一次全行程動(dòng)作所需要的時(shí)間。
盡管活塞驅動(dòng)的調節閥通常比大部分彈簧薄膜驅動(dòng)的閥門(mén)有更快的動(dòng)作時(shí)間，但是這種測試并不能說(shuō)明在實(shí)際的過(guò)程控制情況下的閥門(mén)的性能。在正常的過(guò)程控制應用場(chǎng)合里，閥門(mén)很少需要全行程的動(dòng)作。典型地，閥門(mén)只要求在一個(gè)0.25% 至2% 的閥位變化范圍內作出響應。廣泛的閥門(mén)測試表明彈簧薄膜閥門(mén)組件在小信號改變方面的性能總是超過(guò)活塞驅動(dòng)的閥門(mén)，而小信號改變更能代表調節式過(guò)程控制應用工況。活塞執行機構里較高的摩擦力是使得它們比彈簧薄膜執行機構對于小信號的響應更加慢的一個(gè)作用因素。
選擇正確的調節閥、執行機構和定位器組合不是容易的事情。這并不是一件簡(jiǎn)單地找到一個(gè)在物理上匹配的組合的事情。良好的工程判斷必須融入調節閥組件的計算和選型實(shí)踐，以取得回路的最佳動(dòng)態(tài)性能。
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