第二章 **节 过程偏差度

出处：《控制阀手册》第四版 由费希尔控制设备国际有限公司编制推出 
来源：互联网

为了向它们的股东提供可以接受的回报，国际工业**们正在认识到他们必须降低原材料和废弃成本，同时增加生产力。通过应用过程控制技术减少制造过程中的过程偏差度已经被认为是一种改善投资回报和克服竞争压力的有效方法。

一个公司的基本目标就是通过生产高质量的产品来赚取利润。高质量的产品满足一系列的技术规格。任何对于已经建立的技术规格的偏离就是意味着由于原料的过量使用、重新加工成本或废弃产品而损失利润。这样，通过改善过程控制就可以取得很大的经济效果。通过较好的过程控制来减少过程偏差度可以从一开始就实现过程的优化和产品的正常生产。

原材料和生产过程里的固有的不一致性是产生偏差的常见起因。它们会使得过程变量产生一个高于或低于设定点的偏差。一个处于控制状态且只有常见的偏差起因存在时的过程典型地会遵循钟形正态分布（图2-1）。
 

在这个分布上，由统计学得到的一个数值区域称为+/-2 σ区。它描述了过程变量偏离设定点的程度。这个区域就是过程偏差度。它是对过程被控制得如何紧密的一种测量。过程偏差度（见第1 章里的定义）是过程紧密程度的一种精确测量。它表示为设定点的一个百分比。

例如，如果一个产品必须满足某个技术规格的下限，那么设定点需要建立在这个下限之上的2 σ值处。这样做将确保在这个下限右面生产的所有产品会满足质量规格。然而，问题是在一个比技术规格要求大很

多的水准上生产很大百分比的产品会浪费很多金钱和资源（见图2-1上面的分布图）。*理想的解决方案是通过选用一个能产生较小的σ 的阀门来减小偏差的分布程度（见图2-1 下面的分布图）。

减小过程偏差度是取得企业目标的一个关键。大多数公司已经认识到这一点。对它们来说，把成千上万美元花费在仪表上面，以解决过程偏差度减小的问题是一件寻常的事情。不幸的是，由于其对动态性能的影响未被认识到，调节阀(控制阀)在这个方面常常被忽略了。对控制回路的广泛研究表明多达80%的回路在减小过程偏差度方面做得不好。进一步，人们发现调节阀(控制阀)由于各种各样的原因是这个问题的主要贡献者。

为了检验阀门的性能，制造商们必须在动态的过程条件下测试它们的产品。这些测试典型地是在流量试验室里的实际闭环回路控制下进行的（图2-2）。在闭环回路条件下评估调节阀(控制阀)组件提供了对偏差度情况的**真实的测量。闭环回路性能数据证明为应用工况选择一个合适的阀门可以取得过程偏差度的明显减小。

调节阀(控制阀)减小过程偏差度的能力取决于许多因素。必须考虑多个独立参数。调节阀(控制阀)工业里的研究已经发现终端控制元件包括阀门、执行机构和定位器的特殊的结构特点对于在动态条件下取得好的过程控制是非常重要的。更加重要的是，调节阀(控制阀)组件必须作为一个元件而进行优化或制造。不是作为一个完整的组件而设计的阀门部件典型地不会产生*好的动态性能。设计时需要考虑的一些*重要的因素包括：

● 死区

● 执行机构/ 定位器的设计

● 阀门响应时间

● 阀门类型和口径计算

每一个设计因素都会在本章里考虑，以提供关于是什么组成了一个超乎寻常的阀门结构的真知灼见。