閥門專業(yè)知識

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一，控制閥的發(fā)展歷史

1.控制閥的發(fā)展歷史

控制閥的發(fā)展與工業(yè)生產(chǎn)過程的發(fā)展密切相關(guān).遠古時期,人們?yōu)榱?/p>

調(diào)節(jié)河流或小溪的水流量,采用大石塊或樹干來阻止水的流動或改變

水的流動方向.埃及和希臘文明發(fā)明了幾種原始的閥門類型,用于農(nóng)

作物灌溉等.但是,普遍公認是古羅馬人為了農(nóng)作物灌溉而開發(fā)了相

當復雜的水系統(tǒng),采用旋塞閥和柱塞閥，并使用止逆閥防止水的逆流.

文藝復興時期,在藝術(shù)家和發(fā)明家達.芬奇(LeonardodaVinc)設(shè)計的

溝渠,灌溉項目和其他大型水力系統(tǒng)項目中使用了閥門，他的許多技

術(shù)方案現(xiàn)在仍實際存在.閥門工業(yè)的現(xiàn)代歷史與工業(yè)革命并行，隨著

工業(yè)革命的深入,1705年,紐康曼(ThomasNewcomen)發(fā)明第一臺工業(yè)

蒸汽發(fā)動機,對蒸汽發(fā)動機的運行提出了控制要求，瓦特(JamesWatt)

發(fā)明了第一臺調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的控制器,其后,對流體流量的控制越來越被

人們重視.最早的控制閥是1880年由WilliamFisher制造的泵調(diào)節(jié)器,

這是一種帶重錘的自力式控制閥，當閥后壓力增大時，在重錘作用下，

使控制

閥開度減小，從而達到穩(wěn)定壓力的控制效果.

在20世紀20~30年代,控制閥以閥體形狀為球形的球形閥(ball

valve)為主,其后，以V形缺口(V-notch)的單座(single—port)和雙

座(double-ported)控制閥(globevalve)問世.40年代相繼出現(xiàn)適用

于高壓介質(zhì)的角形控制閥(anglevalve),用于腐蝕性介質(zhì)的隔膜控制

閥(barrierdiaphragmvalve)和用于大流量應用的蝶閥

(butterflyvalve)等，并研制了閥門定位器(valvepositioner)等產(chǎn)

品在1949年在德國Leverkusen成立了化學和石化工業(yè)的第一個專業(yè)

協(xié)會---測量與控制標準協(xié)會NAMUR(NormenArbeitsgemein—

schaftMeb-UndRegeltechnik),并開展標準的制定工作.50-60年代出

現(xiàn)了三通控制閥(three-wayvalve),用于配比控制和旁路控制，也進

一步展開對球閥的研究，出現(xiàn)了適用于大壓差和降低噪聲的套筒控制

閥(cagevalve).70年代套筒控制閥被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)過程的控

制，研制的偏心旋轉(zhuǎn)閥(eccentricplugvalve)成為角行程控制閥的佼

佼者.偏心旋轉(zhuǎn)閥具有良好的密封性,大的流通能力，可應用于較大壓

差場合.80年代開始，各種精小型控制閥誕生，它對控制閥執(zhí)行機構(gòu)進

行的改革使控制閥的重量和高度下降,流通能力提高.90年代開始，隨

著計算機控制裝置的廣泛應用，對智能控制閥的要求也越來越強烈，

相繼誕生各種智能電氣閥門定位器和帶智能閥門定位器的現(xiàn)場總線控

制閥.21世紀初,現(xiàn)場總線控制閥得到應用，隨著控制功能的下移,對

控制閥的要求也越來越高.控制閥與工業(yè)生產(chǎn)過程控制的發(fā)展同步

進行.為提高控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)，對組成控制系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)提出

了更高要求.例如，對檢測元件和變送器要求有更高的檢測和變送精

確度,要有更快的響應和更高的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性;對控制閥等執(zhí)行器要求

有更小的死區(qū)和摩擦,有更好的復現(xiàn)性和更短的響應時間,并能夠提

供補償對象非線性的流量特性等.同時，由于工業(yè)生產(chǎn)過程的大型化

和精細化，對控制閥等也提出了更高要求.

2.我國控制閥的現(xiàn)狀

我國控制閥工業(yè)生產(chǎn)的起步較晚.在20世紀60年代開始研制單座閥,

雙座閥等產(chǎn)品，主要是仿制前蘇聯(lián)的產(chǎn)品.由于機械工業(yè)落后,機械加

工精度低，因此，產(chǎn)品泄漏量較大,但尚能滿足當時工業(yè)生產(chǎn)過程的一

般控制要求.70年代開始,隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，工業(yè)過程控制要

求的提高，一些控制閥產(chǎn)品已不能適應生產(chǎn)過程控制的要求,例如對

高壓力，高壓降,低溫,高溫和腐蝕等介質(zhì)的控制要求.為此，一些大型

石油化工企業(yè)在引進設(shè)備的同時,也引進了一些控制閥，例如帶平衡

閥芯的套筒閥，偏心旋轉(zhuǎn)閥等，為國內(nèi)的控制閥制造廠商指明了開發(fā)

方向.因此,70年代后期，一些制造廠已開始仿制偏心旋轉(zhuǎn)閥等產(chǎn)品。

80年代開始,隨著我國改革開放政策的貫徹和落實，一些控制閥制造

廠引進了國外著名控制閥

廠商的技術(shù)和產(chǎn)品，使我國控制閥產(chǎn)品的品種和質(zhì)量得到明顯提高.

例如,生產(chǎn)出各種類型的套筒閥,偏心旋轉(zhuǎn)閥，并開始研制精小型控制

閥.隨著大型電站等工業(yè)項目，的進行,也研制了各種電液執(zhí)行機構(gòu)，

長行程執(zhí)行機構(gòu)等執(zhí)行機構(gòu)，以適應大推力和大推力矩，長行程等控

制要求.90年代開始,我國的控制閥工業(yè)也在引進和消化國外的先進

技術(shù)后開始飛速發(fā)展，一些合資和外資的控制閥生產(chǎn)廠相繼生產(chǎn)有特

色的產(chǎn)品，填補了一些特殊工業(yè)控制的空白，使我國控制閥工業(yè)的水

平大大提高，縮短了與國外的差距.隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的應用，在21世

紀初，采用現(xiàn)場總線技術(shù)的控制閥產(chǎn)品問世，國外一些現(xiàn)場總線的控

制閥和相關(guān)的產(chǎn)品，例如智能閥門定位器等，開始在國內(nèi)一些新建工

程中應用，國內(nèi)一些廠商也開始研制有關(guān)產(chǎn)品.

3.控制閥發(fā)展的特點

回顧控制閥發(fā)展歷史，控制閥發(fā)展特點如下.

①控制閥的發(fā)展與工業(yè)生產(chǎn)過程控制的發(fā)展密切相關(guān).例如，：單座閥

的不平衡力大，不能適應工業(yè)生產(chǎn)過程高壓差的控制要求,為此,研制

了帶平衡閥芯的套筒閥；當控制閥噪聲已成重要環(huán)境污染時，不少具

有降噪功能的控制閥和降噪的閥內(nèi)件應運而生；當工業(yè)生產(chǎn)過程對高

溫，低溫和泄漏等有一定要求時,誕生了適應高溫和低溫的伸長型閥

蓋和用波紋管密封的閥蓋等.

②控制閥的發(fā)展與提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低原材料消耗等緊密結(jié)合，使控

制閥產(chǎn)品的品種更新和增加,功能擴展,適應面越來越廣.例如,控制

閥的品種有單座閥，雙座閥，三通閥，角形閥,套筒閥，閥體分離閥，隔

膜閥，高壓閥,偏心旋轉(zhuǎn)閥,偏心閥板閥,蝶閥，閘閥等;執(zhí)行機構(gòu)有氣

動薄膜執(zhí)行機構(gòu),氣動活塞執(zhí)行機構(gòu),氣動精小型薄膜執(zhí)行機構(gòu),氣動

長行程執(zhí)行機構(gòu)，電動執(zhí)行機構(gòu)，電液執(zhí)行機構(gòu)，齒輪執(zhí)行機構(gòu)等；閥

門定位器有氣動閥門定位器,電氣閥門定位器,智能電氣閥門定位器

等.

③控制閥的發(fā)展使工業(yè)應用更方便,靈活,可靠.控制閥設(shè)計計算采用

更適合的計算公式;控制閥的安裝和維護變得更方便;控制閥閥內(nèi)件

設(shè)計,例如流路設(shè)計,材質(zhì)選用，降噪設(shè)計等,使工業(yè)應用面更廣泛，使

用更可靠.

二，控制閥的發(fā)展方向

1.控制閥應用中存在的問題

①控制閥的品種多，規(guī)格多，參數(shù)多.控制閥為適應不同工業(yè)生產(chǎn)過程

的控制要求，例如溫度，壓力，介質(zhì)特性等，有近千種不同規(guī)格，不同類

型的產(chǎn)品，使控制閥的選型不方便,安裝應用不方便,維護不方便,管

理不方便.

②控制閥的可靠性差.控制閥在出廠時的特性與運行一段時間后的特

性有很大差異，例如,泄漏量增加,噪聲增大,閥門復現(xiàn)性變差等,給長

期穩(wěn)定運行帶來困難.

③控制閥笨重,給控制閥的運輸,安裝,.維護帶來不便.通常,控制閥

重量比一般的儀表重量要重幾倍到上百倍，例如，一臺DN200的控制閥

重達700kg,運輸,安裝和維護都需要動用一些機械設(shè)備才能完成，給

控制閥的應用帶來不便.

④控制閥的流量特性與工業(yè)過程被控對象特性不匹配,造成控制系統(tǒng)

品質(zhì)變差.控制閥的理想流量特性已在產(chǎn)品出廠時確定，但工業(yè)過程

被控對象特性各不相同，力口上壓降比變化，使控制閥工作流量特性

不能與被控對象特性匹配,并使控制系統(tǒng)控制品質(zhì)變差.

⑤控制閥噪聲過大.工業(yè)應用中，控制閥噪聲已成為工業(yè)設(shè)備的主要

噪聲源，因此，降低控制閥噪聲成為當前重要的研究課題，并得到各國

政府的重視.

⑥控制閥是耗能設(shè)備，在能源越來越緊缺的當前,更應采用節(jié)能技術(shù),

降低控制閥的能耗,提高能源的利用率.

2.控制閥的發(fā)展方向

控制閥的發(fā)展方向主要為智能化,標準化,精小化,旋轉(zhuǎn)化和安全化.

(1)智能化和標準化.控制閥的智能化和標準化已經(jīng)提到議事日程.智

能化主要采用智能閥門定位器.智能化化表現(xiàn)在下列方面.

①控制閥的自診斷，運行狀態(tài)的遠程通信等智能功能，使控制閥的管

理方便,故障診斷變得容易,也降低了對維護人員的技能要求.

②減少產(chǎn)品類型，簡化生產(chǎn)流程.采用智能閥門定位器不僅可方便地

改變控制閥的流量特性,也可提高控制系統(tǒng)的控制品質(zhì).因此,對控制

閥流量特性的要求可簡化及標準化(例如，僅生產(chǎn)線性特性控制閥)。

用智能化功能模塊實現(xiàn)與被控對象特性的匹配,使控制閥產(chǎn)品的類型

和品種大大減少，使控制閥的制造過程得到簡化，并在生產(chǎn)和市場中

經(jīng)受考驗和認可.

③數(shù)字通信.數(shù)字通信將在控制閥中獲得廣泛應用，以HART通信協(xié)議

為基礎(chǔ)，一些控制閥的閥門定位器將輸入信號和閥位信號在同一傳輸

線實現(xiàn)；以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)，控制閥與閥門定位器,PID控制功能

模塊結(jié)合,使控制功能在現(xiàn)場級實現(xiàn),使危險分散,使控制更及時,更

迅速.

④智能閥門定位器.智能閥門定位器具有閥門定位器的所有功能，同

時能夠改善控制閥的動態(tài)和靜態(tài)特性,提高控制閥的控制精度，因此,

智能閥門定位器將在今后一段時間內(nèi)成為重要的控制閥輔助設(shè)備被

廣泛應用.控制閥的標準化表現(xiàn)在下列方面.

①為了實現(xiàn)互換性,使同樣尺寸和規(guī)格的不同廠商生產(chǎn)的控制閥能夠

互換，使用戶不必為選擇制造商而花費大量時間.

②為了實現(xiàn)互操作性，不同制造商生產(chǎn)的控制閥應能夠與其他制造商

的產(chǎn)品協(xié)同工作，

不會發(fā)生信號的不匹配或阻抗的不匹配等現(xiàn)象.

③標準化的診斷軟件和其他輔助軟件，使不同制造商的控制閥可進行

運行狀態(tài)的診斷,運行數(shù)據(jù)的分析等.

④標準化的選型程序.控制閥選型仍是自控設(shè)計人員十分關(guān)心的問題,

采用標準化的計算程序,根據(jù)工藝所提供數(shù)據(jù),能夠正確計算所需控

制閥的流量系數(shù),確定配管及選用合適的閥體，閥芯及閥內(nèi)件材質(zhì)等，

使設(shè)計過程標準化,提高設(shè)計質(zhì)量.

⑵精小化.為降低控制閥的重量，便于運輸,安裝和維護,控制閥的精

小化采用了下列措施.

①采用精小型執(zhí)行機構(gòu).采用輕質(zhì)材料，采用多組彈簧替代一組彈簧，

降低執(zhí)行機構(gòu)高度,通常,精小型氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)組成的控制閥比

同類型氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)組成的控制

閥高度要降低約30%,重量降低約30%,而流通能力可提高約30%.

②改變流路結(jié)構(gòu).例如，將閥芯的移動改變?yōu)殚y座的移動，將直線位移

改變?yōu)榻俏灰频?使控制閥體積縮小，重量減輕.

③采用電動執(zhí)行機構(gòu).不僅可減少采用氣動執(zhí)行機構(gòu)所需的氣源裝置

和輔助設(shè)備，也可減少執(zhí)行機構(gòu)的重量.例如,Fisher公司的9000系列

電動執(zhí)行機構(gòu)，其20型的高度小于330mm,使整個控制閥（帶數(shù)字控制

器和執(zhí)行機構(gòu))質(zhì)量降低到20~32kg.

⑶旋轉(zhuǎn)化由于旋轉(zhuǎn)類控制閥，例如球閥等，有相對體積較小,流路阻

力較小，可調(diào)比較大,密封性較好,防堵性能較好,流通能力較大等優(yōu)

點，因此，在控制閥新品種中，旋轉(zhuǎn)閥的比重增大.特別是大口徑管道

中，普遍采用球閥，蝶閥等類型控制閥，從國外近年的產(chǎn)品看,旋轉(zhuǎn)閥

應用的比例正逐年增長.

⑷安全化儀表控制系統(tǒng)的安全性已經(jīng)得到各方面的重視,安全儀表

系統(tǒng)(SIS)對控制

閥的要求也越來越高，表現(xiàn)在以下幾方面.

①對控制閥故障信息診斷和處理要求提高，不僅要對控制閥進行故障

發(fā)生后的被動性維護，而且要進行故障發(fā)生前的預防性維護和預見性

維護.因此，對組成控制閥的有關(guān)組件進行統(tǒng)計和分析,及時提出維護

建議等變得更重要.

②對用于緊急停車系統(tǒng)或安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制閥，提出及時，可靠，安

全動作的要求.確保這些控制閥能夠反應靈敏,準確.

③對用于危險場所的控制閥，應簡化認證程序.例如,對本安應用的現(xiàn)

場總線儀表,可簡化為采用FISCO現(xiàn)場總線本質(zhì)安全概念,使對本安產(chǎn)

品的認證過程簡化.

④與其他現(xiàn)場儀表的安全性類似，對控制閥的安全性，可采用隔爆技

術(shù)'防火技術(shù),增安技術(shù),本安技術(shù),無火花技術(shù)等;對現(xiàn)場總線儀表，

還可采用實體概念,本安概念,FISCO概念和非易燃(FINCO)概念等.

⑸節(jié)能降低能源消耗，提高能源利用率是控制閥的一個發(fā)展方向.

主要有下列幾個發(fā)展方向.

①采用低壓降比的控制閥.使控制閥在整個系統(tǒng)壓降中占的比例減少,

從而降低能耗，因此，設(shè)計低壓降比的控制閥是發(fā)展方向之一;另一個

發(fā)展方向是采用低阻抗控制閥,例如采用蝶閥，偏心旋轉(zhuǎn)閥等.

②采用自力式控制閥.例如,直接采用閥后介質(zhì)的壓力組成自力式控

制系統(tǒng)，用被控介質(zhì)的能量實現(xiàn)閥后壓力控制.

③采用電動執(zhí)行機構(gòu)的控制閥.氣動執(zhí)行機構(gòu)在整個控制閥運行過程

中都需要有一定的氣壓，雖然可采用消耗量小的放大器等，但日積月

累,耗氣量仍是巨大的.采用電動執(zhí)行

機構(gòu)，在改變控制閥開度時,需要供電,在達到所需開度時就可不再供

電，因此，從節(jié)能看，

電動執(zhí)行機構(gòu)比氣動執(zhí)行機構(gòu)有明顯節(jié)能優(yōu)點.

④采用壓電控制閥.在智能電氣閥門定位器中采用壓電控制閥，只有

當輸出信號增加時才耗用氣源.

⑤采用帶平衡結(jié)構(gòu)的閥芯，降低執(zhí)行機構(gòu)推力或推力矩，縮小膜頭氣

室，降低能源需要.

⑥采用變頻調(diào)速技術(shù)代替控制閥.對高壓降比的應用場合，如果能量

消耗很大，可采用變頻調(diào)速技術(shù),采用變頻器改變有關(guān)運轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)

速,降低能源消耗.

⑹保護環(huán)境環(huán)境污染已經(jīng)成為公害,控制閥對環(huán)境的污染主要有控

制閥噪聲和控制閥的泄漏.其中，控制閥噪聲對環(huán)境的污染更是十分

嚴重.

①降低控制閥噪聲.研制各種降低控制閥噪聲的方法，包括從控制閥

流路設(shè)計到控制閥閥內(nèi)件的設(shè)計,從噪聲源的分析到降低噪聲的措施

等.主要有設(shè)計降噪控制閥和降噪控制閥閥內(nèi)件;合理分配壓降，使用

外部降噪措施，例如，增加隔離，采用消聲器等.

②降低控制閥的大氣污染.控制閥的大氣污染指控制閥的"跑"，"冒

滴"，"漏"，這些泄漏物不僅造成物料或產(chǎn)品的浪費，而且對大氣環(huán)

境造成污染,有時,還會造成人員的傷亡或設(shè)備爆炸等事故.因此，研

制控制閥填料結(jié)構(gòu)和填料類型，研制控制閥的密封等將是控制閥今后

一個重要的研究課題.計算機科學,控制理論和自動化儀表等高新科

學技術(shù)的發(fā)展推動了控制閥的發(fā)展,例如,現(xiàn)場總線控制閥和智能閥

門定位器的研制，數(shù)字通信在控制閥的實現(xiàn)等.控制閥的發(fā)展也推

動了其他科學技術(shù)的發(fā)展,例如,對防腐蝕材料的研究,對削弱和降低

噪聲方法的研究，對流體動力學的研究等.隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展,

控制閥也將開放,智能和更可靠，它將與其他工業(yè)自動化儀表和計算

機控制裝置一起，使工業(yè)生產(chǎn)過程控制的功能更完善,控制的精度更

高，控制的效果更明顯，并為我國現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)揮更重要的作用.

三，過程控制閥術(shù)語

附件:一個安裝在執(zhí)行機構(gòu)上補充執(zhí)行機構(gòu)的功能并使其成為一個完

整的操作單元的裝置.例子包

括定位器，供氣壓力調(diào)節(jié)器，電磁閥和限位開關(guān).

執(zhí)行機構(gòu):一個提供力或運動去打開或關(guān)閉閥門的氣動,液動或電動

裝置.

執(zhí)行機構(gòu)組件:一個包括所有相關(guān)附件使之成為一個完整的操作單元

的執(zhí)行機構(gòu).

空程:提供給一種死區(qū)的通用名詞.這種死區(qū)是當一個裝置的輸入改

變方向時由于裝置輸與輸出之

間的暫時中斷引起的.一個機械連接的松弛或松動是空程的一個典型

例子.

（閥門）流通能力:在規(guī)定條件下通過一個閥門的流量.

閉環(huán)回路（控制回路）：一種過程元件的相互連接方式:有關(guān)過程變量

的信息被連續(xù)不斷地反饋給

控制器的設(shè)定點，以連續(xù)地，自動地糾正過程變量.

控制器:一種通過使用某些既定的運算來調(diào)節(jié)控制變量的自動操作的

裝置.控制器的輸入接受關(guān)于

過程變量狀態(tài)的信息，然后提供一個相應的輸出信號給終端控制元件.

控制范圍:控制閥能夠把實際閥門增益保持在標準值0,5和2,0之間

的閥門行程范圍.

控制閥組件:包括通常安裝在閥門上的所有部件:閥體組件,執(zhí)行機構(gòu),

定位器，調(diào)壓器，轉(zhuǎn)換器，

限位開關(guān)等.

死區(qū):輸入信號改變方向但不致于引起輸

出信號的可以觀察到的變化時,輸入信號

的可變化范圍.死區(qū)是用來描述一種適用

于任何裝置的通用現(xiàn)象的名詞.對于閥門

組件,控制器的輸出（C0）是閥門組件的輸

入，而過程變量（PV）是輸出，如圖1所示.

使用術(shù)語"死區(qū)"時，有必要把輸入和輸

出區(qū)分開來,并確保測量死區(qū)的任何測試

在全部負載條件下進行.死區(qū)典型地表示

為百分比的輸入量程.

圖1過程死區(qū)

時滯時間:從一個小的階躍輸入(通常0.25%—5%)起，系統(tǒng)沒有響應被

檢測到的時間長短(Td)。

它從階躍輸入開始的時間起測量,一直到被測試系統(tǒng)產(chǎn)生第一個能檢

測到的響應的時間為止.時滯

時間可用于閥門組件或整個工藝過程.

閥板:帶線性或旋轉(zhuǎn)運動的，用來調(diào)節(jié)流量的閥內(nèi)件元件,也可指閥芯

或截流元件.

終端控制元件:執(zhí)行由控制器的輸出決定的控制策略的裝置.終端控

制元件可以是一個減振器,一

個變速驅(qū)動泵或一個開關(guān)式切換裝置，但是過程控制工業(yè)里最常見的

終端控制元件是控制閥組件.

控制閥調(diào)節(jié)流動的流體,如氣體，蒸汽，水或化學混合物，以補償擾動

并使得被控制的過程變量盡

可能地靠近需要的設(shè)定點.

增益:通用術(shù)語，可用于許多情況.在它最常用的含義里，增益是一個

給定系統(tǒng)或裝置的輸出改變

量相對于引起該輸出改變量的輸入改變量的比例.增益有兩種:靜態(tài)

增益和動態(tài)增益.靜態(tài)增益是

輸入與輸出之間的增益關(guān)系，是系統(tǒng)或裝置處于穩(wěn)定狀態(tài)時,輸入能

夠引起輸出改變的程度的指標.

敏感性有時候用來說明靜態(tài)增益.動態(tài)增益是時當系統(tǒng)處于運動或流

動狀態(tài)時的輸入與輸出之間的

增益關(guān)系.動態(tài)增益是輸入改變頻率或比率的函數(shù).

滯后：在一個校驗循環(huán)里,相對于任何單個輸入值的輸出值的最大差

值,不包括由于死區(qū)引起的

誤差

固有特性（流量特性）:在經(jīng)過閥門的壓力降恒定

時,隨著截流元件（閥板）從關(guān)閉位置運動到額定行

程的過程中流量系數(shù)與截流元件（閥板）行程之間的

關(guān)系.典型地,這些特性可以繪制在曲線圖上,其

水平軸用百分比行程表示，而垂直軸用百分比流量

（或Cv值）表示.由于閥門流量是閥門行程和通過閥

門的壓力降的函數(shù)，在恒定的壓力降下進行流量特

性測試提供了一種比較閥門特性類型的系統(tǒng)方法.

用這種方法測得的典型的閥門特性

有線性，等百分比和快開（圖2）.

等百分比特性:一種固有流量特性:額定行程的等

量增加會理想地產(chǎn)生流量系數(shù)（Cv）的等百分比的改

變（圖2）.

線性特性：一種固有流量特性，可以用一條直線在

流量系數(shù)（Cv值）相對于額定行程的長方形圖上表示

出來.因此,行程的等量增加提供流量系數(shù)（Cv）的

等量增加.

圖2

快開特性:一種固有流量特性:在截流元件很小的行程下可以獲得很

大的流量系數(shù)（圖2）.

固有閥門增益：在恒定的壓力降條件下,通過閥門的流量改變量相對

于閥門的行程改變量的比例.

固有閥門增益是閥門結(jié)構(gòu)的固有函數(shù).它等于固有特性曲線在任意行

程點上的斜率，也是閥門行程

的函數(shù).

安裝特性：當通過閥門的壓力降受到變化的過程條件的影響時，隨著

截流元件（閥板）從關(guān)閉位置

運動到額定行程的過程中流量與截流元件（閥板）行程之間的關(guān)系.

安裝閥門增益：在實際過程條件下,通過閥門的流量改變量相對于閥

門行程改變量的比例.安裝

閥門增益是當閥門安裝在一個特定的系統(tǒng)里，且壓力降允許根據(jù)總系

統(tǒng)的指令而自然改變時產(chǎn)生的

閥門增益關(guān)系.安裝閥門增益等于安裝特性曲線的斜率，也是閥門行

程的函數(shù).

I/P：電流一氣壓（舊UP）的縮寫.典型地用于輸入轉(zhuǎn)換器模塊.

線性度:與兩個變量有關(guān)的一條曲線與一條直線的接近程度。（線性度

也指的是相同的直線作用于向

上和向下兩個方向.這樣,上面所定義的死區(qū)典型地會被認為是一種

非線性度0）

回路增益:所有回路元件被看作串聯(lián)在回路里時的組合增益.有時候

指的是開環(huán)增益，有時候必須

清楚地說明指的是靜態(tài)回路增益還是動態(tài)回路增益.

開環(huán)回路:這樣一種情況:過程控制元件的連接被中斷,這樣,過程變

量的信息不再反饋給控制器

的設(shè)定點，所以對過程變量的糾正也不再進行.這種情況典型地是通

過把控制器設(shè)置在手動操作狀

態(tài)來實現(xiàn)的.

填料:閥門組件的一個部件，用于防止閥板或閥桿周圍的泄漏.

定位器：一個位置控制器（伺服機構(gòu)），它在機械上被連接到終端控制

元件或其執(zhí)行機構(gòu)的一動部

件上，自動調(diào)整向執(zhí)行機構(gòu)的輸出，以保持一個需要的與輸入信號成

比例的閥門位置.

過程:控制回路里除了控制器之外的所有組合元件.過程典型地包括

控制閥組件，被控制的壓力容

器或熱交換器，以及傳感器,泵和變送器.

過程增益:被控制的過程變量的改變量對于相應的控制器輸出的改變

量的比例.過程偏差度:關(guān)于

過程是如何被緊密地控制在設(shè)定點周圍的一種精確的統(tǒng)計學測量.過

程偏差度典型地以百分比定義

為（26/m）,式中m是被測過程變量的設(shè)定點或平均值,巧是過程變量的

標準方差.

放大器:一個作用類似于功率放大器的裝置.它接受電氣,氣動或機械

輸入信號，并捉供大流量的

空氣或液壓流體輸出給執(zhí)行機構(gòu).放大器可以是定位器的一個內(nèi)部元

件或者一個單獨的閥門附件.

分辨率：當輸入不改變方向時用來產(chǎn)生一個能檢測到的輸出變化所需

要的最小可能的輸入變化.分

辨率典型地表示為百分比的輸入量程.

響應時間:通常由一個包括時滯時間和時間常數(shù)的參數(shù)來測量.（見

T63,時滯時間和時間常數(shù).）

用于控制閥時,它包括整個閥門組件.

二階:一個術(shù)語,指的是一個裝置的輸入與輸出之間的動態(tài)關(guān)系.一個

二階系統(tǒng)或裝置有兩個能量

儲存裝置.它們能夠在它們自己之間來回傳輸動態(tài)和潛在能

量,這樣就引入了振蕩行為或超調(diào)的可能性.

傳感器:一個測量過程變量值并提供一個相應的輸出信號給變送器的

裝置.傳感器可以是變送器的

集成部件,也可以是一個單獨的元件.

設(shè)定點：一個參考值，代表需要的被控制的過程變量值.

閥軸扭轉(zhuǎn):一種現(xiàn)象,指的是閥軸的一端扭轉(zhuǎn)而另一端不扭轉(zhuǎn).這種現(xiàn)

象典型地發(fā)生在執(zhí)行機構(gòu)由

一根相對長的閥軸連接到閥門截流元件上的旋轉(zhuǎn)式閥門上.當閥門的

密封摩擦力把閥軸的一端保持

在某一個位置時,執(zhí)行機構(gòu)一端的閥軸的旋轉(zhuǎn)被閥軸的扭轉(zhuǎn)所吸收，

直到執(zhí)行機構(gòu)的輸入傳遞出足

夠的力來克服這個摩擦力.

（閥門）口徑計算:一種經(jīng)過設(shè)計的系統(tǒng)方法，用來確保閥門在一系列

的過程工況條件下有正確的流

通能力.

T63:設(shè)備響應時間的一種測量.它是通過把一個小的階躍輸入（通常

下一5%）作用到系統(tǒng)上來測量

的oTc,從階躍輸入開始的時間起測量,一直到系統(tǒng)輸出達到63%的最

終穩(wěn)態(tài)值的時間為止.它是

系統(tǒng)時滯時間（Td）和系統(tǒng)時間常數(shù)（t）的組合值.（見"滯后時間"和"

時間常數(shù)”.）

時間常數(shù):一個通常用于一階元件的時間參數(shù).它是從系統(tǒng)產(chǎn)生第一

個相對于小階躍輸入（通常0.25

%—5%）的能檢測到的響應時起一直到系統(tǒng)輸出達到63%的最終穩(wěn)態(tài)值

時測量得到的時間間隔.用

于開放回路過程時，時間常數(shù)通常表示為T。用于閉和回路系統(tǒng)時，時

間常數(shù)通常表示為丸.

變送器:一個測量過程變量值并提供一個相應的輸出信號給控制器以

跟設(shè)定點進行比較的裝置.

行程:截流元件從關(guān)閉位置到一個中間或額定全開位置的運動.

行程指示器:一個指針和標尺,用來從外部表示截流元件的位置,典型

地以行程或

旋轉(zhuǎn)角度的百分比為單位.

閥內(nèi)件:調(diào)節(jié)被控制流體的閥門內(nèi)部部件.流體增壓器:一個獨立的放

大器通常稱為流體增壓器或

簡單地增壓器，因為它增力口或放大供應給執(zhí)行機構(gòu)的壓縮空氣

量.（見"放大器。

執(zhí)行機構(gòu)推力:執(zhí)行機構(gòu)提供的凈力，用來對閥芯進行實際定位.

角形閥：一種閥門結(jié)構(gòu),它的一個口與閥桿或執(zhí)行機構(gòu)在同一直線上,

另一個口則與

閥桿成一垂直角度.

波紋管密封型閥蓋:使用波紋管來防止截流元件連接桿周圍泄漏的一

種閥蓋.

閥蓋:閥門的包含填料函和閥桿密封并能對閥桿進行導向的部分.它

為閥腔提供主要的開孔以安裝

內(nèi)部零件，也可以是閥體的一個不可分割的部分.它把執(zhí)行機構(gòu)連接

到閥體上.典型的閥蓋與閥體

是用螺栓連接的,用螺紋旋入的，用焊接連接的,用壓力密封的，或者

集成不可分隔的.（這個術(shù)

語通常指的是閥蓋及其包含的填料零件.更加準確地說,這一組零部

件應該稱為閥蓋組件.）

閥蓋組件：（通常稱為閥蓋,更加準確地稱為閥蓋組件）一個組件，包括

閥桿可以在其中運動的零件

以及防止閥桿周圍泄漏的密封形式.它通常提供安裝執(zhí)行機構(gòu)和裝入

填料組件的方法.

底法蘭:一個封閉與閥蓋開孔相對的閥體開孔的零件.它包括一個導

向軸套或用來

閥籠：閥內(nèi)件的一個零件,它包容截流元件并能規(guī)定流量特性或提供

座合表面.它也捉供了穩(wěn)定性，

導向，平衡和對中性,而且有助于其它閥內(nèi)件零件的組裝.閥籠壁包含

通常決定控制閥流量特性的

開孔.各種各樣的閥籠形式示于下圖

快開線性等百分比

截流元件:閥門的可運動部件,它置于流體通道中，用來調(diào)節(jié)通過閥門

的流量.截流元件導向面：

截流元件的一部分,它使得截流元件在閥籠，閥座環(huán)，閥蓋,底法蘭或

以上任意兩個零件里運動.

氣缸:活塞執(zhí)行機構(gòu)的氣室，活塞在其中運氣缸端蓋密封:活塞執(zhí)行機

構(gòu)氣缸與支架的連接處的密

封元件.

膜片：一個活動的把力傳遞給膜片支撐板和執(zhí)行機構(gòu)的壓力響應元件.

薄膜執(zhí)行機構(gòu):一個流體驅(qū)動的裝置,在其中流體作用在一個活動的

部件膜片上.

膜蓋:包含上下兩個部分的殼體,用來支撐膜片并建立一個或兩個氣

壓室.

膜片支撐板:與膜片同心的用來把力傳遞給執(zhí)行機構(gòu)推桿的板.

正作用執(zhí)行機構(gòu):一種薄膜執(zhí)行機構(gòu),它的推桿會隨著膜片壓力的增

加而伸出來.伸長型閥蓋:一

種閥蓋，填料函與閥蓋法蘭之間的距離較長，用于高溫或低溫工況.

直通閥：一種閥門，帶線性運動的截流元件，有單閥座或多閥座，它的

閥體因為閥座區(qū)域有一個球

形的內(nèi)腔而與眾不同.直通閥可以進一步分為：二通單座閥，二通雙座

閥，角形，三通，不平衡閥

籠導向和平衡閥籠導向.

下閥體:包含閥門內(nèi)部零件,有一個流道連接口的閥體殼體的一半部

分.在分體式閥體結(jié)構(gòu)里，閥

座環(huán)通常被壓在上閥體和下閥體之間.

補償式閥門：一種閥門結(jié)構(gòu)，在不同的但互成刁80度的對立面上有入

口和出口管線連接.

填料函（組件）：閥蓋組件的一部分，用來防止截流元件連接桿周圍的

泄漏.包括在完整的填料函組

件里的是下列零部件的部分或全部的組合:填料,填料壓蓋,填料螺母,

套環(huán)，填料彈簧,填料法

蘭,填料法蘭雙頭螺栓或單頭螺栓,填料法蘭螺母,填料環(huán),填料隔離

圈環(huán),毛氈隔離圈,Bellev

川e彈簧和抗擠壓環(huán).

活塞:一個可移動的把力傳遞給活塞執(zhí)行機構(gòu)推桿的壓力響應元件.

活塞式執(zhí)行機構(gòu):一個流體驅(qū)動的裝置,在其中流體作用在一個可移

動的活塞上使執(zhí)行機構(gòu)推桿產(chǎn)

生運動.活塞式執(zhí)行機構(gòu)可以或者分為：雙作用式，因此,在任一方向

上都可產(chǎn)生最大的驅(qū)動力；

或者分為彈簧復位式，因此在失去氣源時，執(zhí)行機構(gòu)會使閥門沿著要

求的行程方向移動.

反作用執(zhí)行機構(gòu):一種薄膜執(zhí)行機構(gòu),它的推桿會隨著膜片壓力的增

加而退回來.反作用執(zhí)行機構(gòu)

有一個密封軸套安裝在支架的上端，以防止膜片壓力沿著執(zhí)行機構(gòu)推

桿泄放.

橡膠套:一個防止破壞性異物進入活塞執(zhí)行機構(gòu)的密封軸套的保護性

裝置.密封軸套:用來提供一

種防止活塞執(zhí)行機構(gòu)氣缸泄漏方式的上,下軸套.合成橡膠。形圈被用

在軸套里，以密封氣缸，執(zhí)

行機構(gòu)推桿和執(zhí)行機構(gòu)推桿加長軸.

閥座:截流元件與它的配合表面相接觸的區(qū)域,它實現(xiàn)閥座的關(guān)閉.

閥座負載:在規(guī)定的靜態(tài)條件下,截流元件與閥座之間的凈接觸力.實

際上,對于一個給定的控制

閥，執(zhí)行機構(gòu)的選擇就是以需要大的力來克服靜態(tài),閥桿和動態(tài)不平

衡力，并留有一個余量給閥座

負載為基礎(chǔ)的.

閥座環(huán)：閥體組件的一個零件,它為截流元件提供座合表面,并成為流

體控制口的

彈簧調(diào)整件:一個管件,通常旋在執(zhí)行機構(gòu)推桿上或旋入支架里面，以

調(diào)整彈簧壓縮量.

彈簧座：一塊板，保持彈簧到位并提供一個讓彈簧調(diào)整件接觸的平面.

靜態(tài)不平衡力：在規(guī)定的壓力條件下,且流體處于靜止狀態(tài)時，由于流

體壓力作用在截流元件和閥

桿上而產(chǎn)生的凈力.閥桿連接件:把執(zhí)行機構(gòu)推桿連接到閥桿.

閥內(nèi)件:調(diào)節(jié)被控流體的閥門內(nèi)部部件.在直通閥體里，閥內(nèi)件典型地

包括截流元件，閥座環(huán)，閥

籠，閥桿和閥桿銷釘.閥內(nèi)件,軟閥座：帶有彈性,塑性或其它易變形材

料的閥內(nèi)件，用在截流部

件或者閥座環(huán)里，以用最小的執(zhí)行機構(gòu)力取得嚴密的關(guān)閉.

上閥體:包含閥門內(nèi)部零件,有一個流道連接口的閥體殼體的一半部

分.它通常包括一種防止閥桿

周圍泄漏的方式，并提供一種把執(zhí)行機構(gòu)安裝在分體式閥體上的方法.

閥體:閥門的主要的壓力承

受腔.它也提供管道連接端和流體流通通道,并支撐閥座表面和閥門

截流元件.最常用的閥體結(jié)構(gòu)

有:a）帶一個閥座口和閥芯的單閥座閥體;b）帶二個閥座口和一個閥

芯的雙閥座閥體;c）帶一個入

口和一個出口二個流體連接端的二通閥體;d）帶三個流體連接端的閥

體，其中二個連接端可以是入

口，而一個是出口（用于混合流體），或者一個連接端是入口，而二個是

出口（用于分散流體）o術(shù)語

閥體經(jīng)常用來指的是帶有閥蓋組件和包含閥內(nèi)件零部件的閥體.更加

準確地說,這一組部件應該稱

為閥休組件.

閥體組件（通常稱為閥體或閥門，更加準確地稱為閥體組件）：一個閥

體，閥蓋組件,底法蘭（如使

用）和閥內(nèi)件元件的組合件.閥內(nèi)件包括截流元件,它打開，關(guān)閉或部

分地阻擋一個或多個閥座口.

閥芯：一個經(jīng)常與閥塞交換使用的術(shù)語,指的是截流元件.

閥桿:直行程閥門里，連接執(zhí)行機構(gòu)推桿和截流元件的零件.

支架:把執(zhí)行機構(gòu)的動力單元剛性地連接到閥門上的結(jié)構(gòu).

執(zhí)行機構(gòu)杠桿:連接到旋轉(zhuǎn)閥閥軸上的臂.它把執(zhí)行機構(gòu)推桿的線性

運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)力，以定位旋

轉(zhuǎn)式閥門的閥板或球.這根杠桿正常地是通過間隙很小的花鍵或其它

減小空隙和運動損失的方法連

接到旋轉(zhuǎn)式閥軸上的.

全球:旋轉(zhuǎn)式控制閥的流體控制元件.它使用一個完整的球并帶有一

個通過它的流體通道.流體通

道與管道直徑相等或相一致.

部分球:旋轉(zhuǎn)式控制閥的流體控制元件.它使用一個部分球并帶有一

個通過它的流.

V形切口球:最常見的部分球控制閥類型.V形切口球包括一個拋光的

或涂層的部分球表面，它緊

靠閥座環(huán)在全行程范圍內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動.在球上的V形切口可以實現(xiàn)很

高的可調(diào)比，并提供一個等百

分比的流量特性.

傳統(tǒng)閥板:用于最常見的各種各樣的蝶閥里的對稱的流體控制元件.

在調(diào)節(jié)工況里，非常高的動態(tài)

力矩往往會把傳統(tǒng)閥板限制在60度的最大轉(zhuǎn)角里.動態(tài)設(shè)計的閥板:

蝶閥閥板經(jīng)過流線型輪廓處

理，可減小大旋轉(zhuǎn)角度增量時的動態(tài)力矩，因此使得它適用于需要最

大至90度的閥板旋轉(zhuǎn)角的調(diào)

節(jié)工況.

偏心閥板:閥門結(jié)構(gòu)常用名詞,在這種閥門結(jié)構(gòu)里，閥軸與閥板連接的

位置會使得閥板在打開時沿

著一條很小的偏心路徑運動.這使得閥板在被打開時能夠盡可能快地

偏離與密封的接觸，這樣可以

減少摩擦和磨損.

無法蘭閥門：常見的旋轉(zhuǎn)式控制閥類型.無法蘭閥門用長螺栓夾在

ANSI等級的法蘭之間（有時候也

稱為對夾式閥體）.

偏心球塞:帶偏心旋轉(zhuǎn)球塞的旋轉(zhuǎn)式控制閥類型.偏心球塞會塞進或

偏離閥座，可以減少摩擦和磨

損.此類閥門非常適合于沖刷性的應用場合.

反向流:流體從閥板,球或球塞背面的閥軸一側(cè)流出.有些旋轉(zhuǎn)式控制

閥能夠在任意一個方向上均

衡地處理流體.其它類型的旋轉(zhuǎn)閥可能需要修改執(zhí)行機構(gòu)的連接件以

處理反向流.

萬向軸承:通常用于執(zhí)行機構(gòu)推桿與執(zhí)行機構(gòu)杠桿之間的連接.其目

的是促進執(zhí)行機構(gòu)線性推力向

旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換,并盡可能減少運動損失.在旋轉(zhuǎn)式閥體上配備一個標準

的可互換作用方向的執(zhí)行機構(gòu)，

通常需要使用兩個萬向軸承的連接件.然而，選擇為旋轉(zhuǎn)式閥門工況

而特別設(shè)計的執(zhí)行機構(gòu)時只需

要一個這樣的軸承,因而減少了運動損失.

旋轉(zhuǎn)式控制閥：一種閥門類型,它的流體截流元件（全球，部分球,閥板

或球塞）在流體通道里旋轉(zhuǎn)，

以控制閥門流量.

密封環(huán):旋轉(zhuǎn)式控制閥的對應于直通閥閥座環(huán)的那個零件.閥板或球

的相對于密封環(huán)的位置決定了

在某個旋轉(zhuǎn)行程增量時的流通面積和流通能力.正如以上說明的，有

些密封結(jié)構(gòu)允許雙向流動.

閥軸:旋轉(zhuǎn)式控制閥的對應于直通閥閥桿的那個零件.閥軸的旋轉(zhuǎn)對

流體通道里的閥板或球進行定

位，因此可以控制閥門的流通能力.

滑動密封:氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)氣缸下面的密封,為旋轉(zhuǎn)式閥門工況

而設(shè)計.這個密封允許執(zhí)行機

構(gòu)推桿垂直移動和周向旋轉(zhuǎn),而不會使得下氣缸壓力泄放.

標準流向：帶有獨立的密封環(huán)或流體環(huán)的那些旋轉(zhuǎn)式控制閥的流動方

向:流體通過與密封環(huán)相鄰的

管道進入閥體并從與密封環(huán)相對的另一端流出.有時候稱為前向

流.（也可見"反向流".）

樞軸式安裝:一種安裝方式，用二個在直徑方向相對的軸承把閥板或

球安裝在閥軸

四，控制閥的功能和特性術(shù)語

彈簧設(shè)定范圍:控制閥執(zhí)行機構(gòu)彈簧調(diào)整范圍，以平衡實際的過程力.

流通能力：在規(guī)定條件下通過閥門的額定流量.

間隙流：當截流元件沒有座合時低于最小可控流量的那個流量.

膜片壓力范圍:膜片壓力范圍高低值之差.這可以認為是一種固有或

安裝特性.

雙作用執(zhí)行機構(gòu):在任意一個方向上都可以提供動力的執(zhí)行機構(gòu).

動態(tài)不平衡力：由于過程流體壓力的作用，在任何規(guī)定的開度下,在閥

芯上產(chǎn)生

有效面積:在薄膜執(zhí)行機構(gòu)里，有效面積是有效地產(chǎn)生輸出力的那部

分膜片面積.膜片的有

效面積可能會隨著它的運動而改變,通常在行程的開始時為最大,而

在行程的末尾時為最小.

模壓膜片比平板膜片有較小的有效面積改變，因此推薦使用模壓膜片.

失氣一關(guān)閉:這樣一種狀態(tài)：當驅(qū)動能源失去時,閥門截流元件移至關(guān)

閉位置.

失氣一打開:這樣一種狀態(tài)：當驅(qū)動能源失去時,閥門截流元件移至打

開位置.

失氣一安全:閥門及其執(zhí)行機構(gòu)的一種特性:在驅(qū)動能源供應中斷時，

會使得閥門截流元件

移至全閉,全開,或留在上次的位置，任何一種位置都被認為是保護工

藝過程必需的.失效

—安全作用方式可能需要采用連接到執(zhí)行機構(gòu)上的輔助控制.

流量特性：當百分比額定行程從0變化到100%時,流經(jīng)閥門的流量與百

分比額定行程之間

的關(guān)系.這個術(shù)語應該總是表述為固有流量特性或安裝流量特性.

流量系數(shù)（Cv值）：一個與閥門的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)的,對于一個給定行程

的常數(shù)（Cv值），可用

來衡量流通能力.它是在每平方英寸下磅的壓力降下,每分鐘流過閥

門的60°F水的美國加

侖數(shù).

高壓力恢復閥門：一種閥門結(jié)構(gòu)，由于流線型的內(nèi)部輪廓和最小的流

體紊流,它會分散相對

少的流體能量.因此，在閥門縮流斷面下游的壓力會恢復到入口壓力

的一個很高的百分比值.

直流通式閥門，如旋轉(zhuǎn)式球閥是典型的高壓力恢復閥門.

固有模片壓力范圍：閥體內(nèi)壓力為大氣

壓時，作用于膜片以產(chǎn)生額定閥芯行程的壓力高和低值.這個范圍通

常指的是彈簧設(shè)定值范

圍，因為當閥門被設(shè)定在該工作范圍上時，這個范圍將是閥門的動作

范圍.

固有流量特性:在經(jīng)過閥門的壓力降恒定時,隨著閥門從關(guān)閉位置運

動到額定行程，流量與

截流元件行程之間的關(guān)系.

安裝膜片壓力范圍:在閥體承受規(guī)定的工況下,作用于膜片以產(chǎn)生額

定閥芯行程的壓力高和

低值.由于作用在截流元件上的力，固有膜片壓力范圍可能會不同于

安裝膜片壓力范圍.

安裝流量特性：當經(jīng)過閥門的壓力降受到變化的過程工況影響時，隨

著閥門從關(guān)閉位置運動

到額定行程，流量與截流元件之間的關(guān)系.

低壓力恢復閥門：一種閥門結(jié)構(gòu)，由于流體通道輪廓產(chǎn)生的紊流,它會

分散很大一部分的流

體能量.其結(jié)果是，在閥門縮流斷面下游的壓力會恢復到比帶有更多

流線型通道的閥門更小

的一個入口壓力百分比值.盡管每個閥門結(jié)構(gòu)不盡相同，但是普通的

直通閥通常有低的壓力

恢復能力.

修正的拋物線流量特性:一種流量特性,它在截流元件的低位行程處

提供等百分比的特性，

而在截流元件的高位行程處提供線性特性.

向下推關(guān)閉結(jié)構(gòu):一種直通式閥門結(jié)構(gòu),它的截流元件位于執(zhí)行機構(gòu)

和閥座環(huán)之間，這樣執(zhí)

行機構(gòu)推桿的推出會將截流元件移向閥座環(huán),最后關(guān)閉閥門.該術(shù)語

也可用于旋轉(zhuǎn)式閥門結(jié)

構(gòu).在旋轉(zhuǎn)式閥門結(jié)構(gòu)里,執(zhí)行機構(gòu)推桿的線性伸出會將球或閥板移

向關(guān)閉位置.也稱為正

作用.

向下推打開結(jié)構(gòu):一種直通式閥門結(jié)構(gòu).它的閥座環(huán)位于執(zhí)行機構(gòu)和

截流元件之間，這樣執(zhí)

行機構(gòu)推桿的推出會將截流元件從閥座上移開，因此打開閥門.該術(shù)

語也可用于旋轉(zhuǎn)式閥門

結(jié)構(gòu).在旋轉(zhuǎn)式閥門結(jié)構(gòu)里，執(zhí)行機構(gòu)推桿的線性伸出會將球或閥板

移向打開位置.（也稱

為反作用）.

可調(diào)比:與指定的流量特性的偏差不超過規(guī)定的限制時，最大的流量

系數(shù)（Cv值）與最小的

流量系數(shù)（Cv值）之間的比例.當流量增加到下00倍最小可控制流量時,

一個仍然能夠很好

地控制的閥門就有一個100:1的可調(diào)比.可調(diào)比也可表示為最大與最

小可控制流量之間的

比例.

額定行程：閥門截流元件從關(guān)閉位置運動至額定全開位置的距離.額

定全開位置是由制造商

推薦的最大開度.

相對流量系數(shù):指定行程時的流量系數(shù)（Cv值）與額定行程時的流量系

數(shù)（Cv值）之間的比例.

閥座泄漏量：當閥門在規(guī)定的壓差和溫度下處于全閉位置時,流經(jīng)閥

門的流體量。

彈簧系數(shù):彈簧長度每單位改變時彈簧力的改變.在薄膜執(zhí)行機構(gòu)控

制閥里，彈簧系數(shù)通常

用磅力/英寸壓縮量來表示.

閥桿不平衡力：由于流體壓力的作用，在任意位置的閥桿上產(chǎn)生的凈

力.

縮流斷面:流速最大,流體靜壓和截面積最小處的那部分流束.在一個

控制閥里，縮流斷面

通常位于實際的物理限制的下游.

ANSI:美國國家標準組織的縮寫.

API:美國石油組織的縮寫.

ASME:美國機械工程師學會的縮寫.

ASTM:美國測試和材料學會的縮寫.

自動控制系統(tǒng):一種不需要人工干預就能工作的控制系統(tǒng).

Bode圖：一幅轉(zhuǎn)換函數(shù)的在對數(shù)基線上的對數(shù)幅度比例和相位角度值

圖.這是圖形化表示

頻率響應數(shù)據(jù)的最常見形式.

校驗曲線:校驗結(jié)果的圖形化表示.一個裝置的穩(wěn)態(tài)輸出表示為它的

穩(wěn)態(tài)輸入的函數(shù).該曲

線通常以百分比的輸出量程對百分比的輸入量程的形式來表示.

校驗循環(huán):在儀表的量程范圍內(nèi)，在上升然后下降的方向上,使用被測

量變量的已知值，并

記錄相應的輸出讀數(shù)值校驗循環(huán)曲線可以通過先增加然后減小裝置的

輸入而獲得.它通常以

百分比的輸出量程對百分比的輸入量程的形式來表示.它提供回差的

一種測量.

間隙流量：當截流元件沒有座合時,低于最小可控制流量的那個流量.

控制器：自動操作以調(diào)節(jié)被控變量的裝置.

始:一個熱動態(tài)量，它是閥體的內(nèi)部能量和其體積與壓力之積的

和:H=U+pVo（也

稱為熱容量）.

炳:在一個熱動態(tài)系統(tǒng)里，不能轉(zhuǎn)化為機械功的能量的理論量度.

反饋信號:測量直接的被控制變量而得到的返回信號.對于一個帶定

位器的控制閥，反饋信

號通常是反饋給定位器的截流元件連接桿位置的機械指示.

FCI:流體控制組織的縮寫.

頻率響應特性：以幅度和相位表示的穩(wěn)態(tài)正弦輸入及其引起的基本正

弦輸出之間的頻率依賴

關(guān)系.輸出的幅度和相位移動可以被看作輸入測試頻率的函數(shù),并用

來描述控制裝置的動態(tài)

行為.

硬度:金屬抵抗塑性變形（通常以凹陷形式）的能力.塑料和橡膠的抵

抗尖頭刺入其表面的能

力.

振蕩:外部激勵消失之后，仍然存在的一種具有明顯幅度的振動.振蕩

有時候被稱為循環(huán)或

極限循環(huán).振蕩是在或接近穩(wěn)定極限處工作的證據(jù).在控制閥里,控制

系統(tǒng)或閥門定位器的

不穩(wěn)定會引起執(zhí)行機構(gòu)加載壓力的波動,振蕩會隨之而出現(xiàn).

ISA:美國儀表學會的縮寫.現(xiàn)在稱為國際測量與控制學會.

儀表壓力：由一個自動控制器提供的用來使閥門工作的輸出壓力.

加載壓力:用來對氣動執(zhí)行機構(gòu)進行定位的壓力.這是實際作用在執(zhí)

行機構(gòu)膜片或活塞上的

壓力.如果沒有使用閥門定位器，加載壓力可以是儀表壓力.

NACE:用來代表美國腐蝕工程師協(xié)會.隨著該組織的范圍越來越國際

化，這個名詞已經(jīng)改

為國際NACE.NACE已經(jīng)不再是一個縮寫.

OSHA:職業(yè)安全和健康法令（美國）的縮寫.

工作介質(zhì):這是指流體,通常為空氣或氣體,用來為閥門定位器和自動

控制器的工作提供動

力.

工作極限:一個裝置能夠承受而不會導致工作特性永久性損害的工作

條件范圍.

范圍：二個極限之間的區(qū)域，其間距可以被測量,接受,或傳遞,并用上

下范圍值

來表示（如：3至15Psi;-4至212°F,-40至100）℃.

可重復性:在全部行程范圍內(nèi)，沿著相同的方向，在相同的工作條件下,

對于相同的輸入值，

一系列連續(xù)的輸出測量值的接近程度.它通常是作為不可重復性來測

量的，但以百分比量程

來表示.它不包括回差.

敏感性:在達到穩(wěn)定狀態(tài)后，輸出幅度的改變與引起該改變的輸入改

變之間的

信號：一個物理變量,它的一個或多個參數(shù)攜帶關(guān)于該信號所代表的

另外一個變量的信息.

信號幅度排序（分程）：一種動作方式，其中有二個或更多個信號產(chǎn)生，

或者有二個或更多個

終端控制元件被一個輸入信號驅(qū)動,每一個終端控制元件連續(xù)地，帶

或不帶重疊對該輸入信

號的幅值作出響應.

量程:上下范圍值的算術(shù)差（如：范圍=0至150。F,量程=150。F;范圍

=3至15PSig,量程

=12PSig）.

氣源壓力：一個裝置供氣口處的壓力.常用的控制閥氣源壓力值對于3

至15Psig的彈簧設(shè)

定范圍為20Psig,對于6至30Psig的彈簧設(shè)定范圍為35Psig.

零誤差：當輸入為低范圍值時，一個裝置在規(guī)定的使用條件下的誤差，

它通常表示為百分比

的理想量程.

五，控制閥在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的作用

1.控制系統(tǒng)的基本組成

工業(yè)生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)有各種不同類型，例如簡單控制系統(tǒng)，復雜

控制系統(tǒng)等，圖1

是兩個簡單控制系統(tǒng)的示例.圖中，每個控制系統(tǒng)都包括被控變量，操

縱變量和相應的控制

規(guī)律.被控變量是需要控制的過程變量,例如,換熱器出口溫度,泵出

口壓力等.要使被控

變量與期望的設(shè)定值保持一致,需要一種控制手段,例如，圖中的蒸汽

流量,泵的旁路流量

等.被控變量偏離設(shè)定的原因是生產(chǎn)過程中存在干擾，例如，蒸汽壓力

的波動，泵轉(zhuǎn)速的變

化等.通常,把用于調(diào)節(jié)的變量稱為操縱變量.

圖1簡單控制系統(tǒng)示例

(a)溫度控制系統(tǒng)(b)壓力控制系統(tǒng)

一個簡單控制系統(tǒng)由檢測元件和變送器,控制器,執(zhí)行器和被控對象

組成.檢測元件和

變送器(sensorandtransmitter)用于檢測被控變量,將檢測信號轉(zhuǎn)換

為標準信號.例如，熱電阻

將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化，溫度變送器將電阻信號轉(zhuǎn)換為標準的氣

壓或電流，電壓信號等.

控制器(controller)將檢測變送環(huán)節(jié)輸出的標準信號與設(shè)定值信號

進行比較，獲得偏差信

號,按一定控制規(guī)律對偏差信號(errorsignal)進行運算,運算輸出送

執(zhí)行器.控制器可用模擬

儀表實現(xiàn),也可用微處理器組成的數(shù)字控制器實現(xiàn),例如DCS和FCS中

采用的PID控制功

能模塊等.

執(zhí)行器(actuator)處于控制環(huán)路的最終位置，因此也稱為最終元件

(finalelement).執(zhí)行器

用于接收控制器的輸出信號,并控制操縱變量變化.在大多數(shù)工業(yè)生

產(chǎn)過程控制的應用中，

執(zhí)行器采用控制閥.近年來,隨著變頻調(diào)速技術(shù)的應用，一些控制系統(tǒng)

已采用變頻器和相應

的電動機(泵)等設(shè)備組成執(zhí)行器.本頁介紹控制閥的有關(guān)內(nèi)容，不討

論變頻器和其他執(zhí)行器.

生產(chǎn)過程的負荷變化或操作條件改變時,通過檢測元件和變送器的檢

測和變送,將過程

的被控變量送控制器，經(jīng)控制規(guī)律運算后的輸出送執(zhí)行器，改變過程

中相應的流體流量，使

被控變量與設(shè)定值保持一致.可見，檢測元件和變送器的作用類似于

人的眼睛，控制器的作

用類似于人的大腦，執(zhí)行器的作用類似于人的手腳.一個控制系統(tǒng)的

質(zhì)量受到組成控制系統(tǒng)

各組成部件的影響，主要取決于控制系統(tǒng)組成部件中最薄弱環(huán)節(jié)的影

響.

2.控制閥的重要性

控制閥(controlvalve)用于調(diào)節(jié)操縱變量的流量，因此，以前亦稱調(diào)

節(jié)閥.從控制系統(tǒng)整

體看,一個控制系統(tǒng)控制得好不好，都要通過控制閥來實現(xiàn).由于下列

原因,控制閥變得十

分重要.

①控制閥是節(jié)流裝置，屬于動部件，與檢測元件和變送器,控制器比較,

在控制過程中，

控制閥需要不斷改變節(jié)流件的流通面積，使操縱變量變化，以適應負

荷變化或操作條件的改

變.因此,對控制閥閥組件的密封,耐壓,腐蝕等提出更高要求.例如，

密封會使控制閥摩

擦力增加，控制閥死區(qū)加大，造成控制系統(tǒng)控制品質(zhì)變差等.

②控制閥的活動部件是造成"跑"，"冒滴"，"漏"的主要原因，它不

僅造成資源或物

料的浪費,也污染環(huán)境,引發(fā)事故.

③控制閥的閥內(nèi)件與過程介質(zhì)直接接觸,和檢測元件與過程介質(zhì)接觸

的不同之處如下

a.控制閥閥組件的接觸介質(zhì)可能與檢測元件的接觸介質(zhì)不同，對控制

閥的耐腐蝕性，

強度,剛度,材料等有更高要求.

b.檢測元件可采用隔離液等方法與過程介質(zhì)隔離，但控制閥通常與過

程介質(zhì)直接接觸，

很難采用隔離的方法與過程介質(zhì)隔離.

④控制閥的節(jié)流使能量在閥內(nèi)件內(nèi)部被消耗，因此,降低能耗,降低控

制閥的壓力損失，

和保證較好的控制品質(zhì)之間要合理選擇和兼顧.

⑤控制閥對流體進行節(jié)流的同時也造成噪聲.例如，當閥出口壓力低

于液體的蒸汽壓力

時,造成閃蒸；當閥下游壓力高于液體蒸汽壓力時，造成汽蝕.控制閥

造成的噪聲和控制閥

流路的設(shè)計,操作壓力，被控介質(zhì)特性等有關(guān)，因此,降低噪聲,降低壓

力損失等對控制閥

提出更高要求.

⑥控制閥的適應性強.它被安裝在各種不同的生產(chǎn)過程,生產(chǎn)過程的

低溫，高溫，高壓，

大流量，微小流量等操作條件需要控制閥具有各種不同的功能，控制

閥應能夠適應不同應用

的要求.

⑦檢測元件和變送器,控制器等發(fā)展快,投入的人力和物力多.相對來

看，通常認為

控制閥結(jié)構(gòu)簡單，因此，對控制閥投入研究和開發(fā)的人力和物力相對

不足.

六,控制閥的結(jié)構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)是將控制器輸出信號轉(zhuǎn)換為控制閥閥桿直線位移或閥軸角位

移的裝置.執(zhí)行機

構(gòu)提供推動力或推動力矩，用于克服不平衡力，閥壓緊力和摩擦力等，

使位移量與輸入信號

成比例變化.

氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)

氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)是最常用的執(zhí)行機構(gòu).氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的

結(jié)構(gòu)簡單,動作可靠，維護方便,成本低廉,得到廣泛應用.它分

為正作用和反作用兩種執(zhí)行方式.正作用執(zhí)行機構(gòu)在輸入信號增加

時，推桿的位移向外;反作用執(zhí)行機構(gòu)在輸入信號增加時，推桿的

位移向內(nèi).

當輸入信號增加時,在薄膜膜片上產(chǎn)生一個推力，克服彈簧

的作用力后,推桿位移,位移方向向外.因此，稱為正作用執(zhí)行機

構(gòu).反之，輸入信號連接口在下膜蓋上，信號增加時，推桿位移向

內(nèi),縮到膜盒里,稱為反作用執(zhí)行機構(gòu).氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的特點

如下

氣動薄膜直行程執(zhí)行機構(gòu)

1.正,反作用執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)基本相同，由上膜蓋,下膜蓋,薄膜膜片,

推桿,彈簧，

調(diào)節(jié)件,支架和行程顯示板等組成.

2.正,反作用執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是反作用執(zhí)行機構(gòu)的輸入信號

在膜盒下部，引

出的推桿也在下部，因此,閥桿引出處要用密封套進行密封,而正作用

執(zhí)行機構(gòu)的輸入信號

在膜盒上部,推桿引出處在膜盒下部，由于薄膜片的良好密封，因此，

在閥桿引出處不需要

進行密封.

3.可通過調(diào)節(jié)件的調(diào)整,改變彈簧初始力，從而改變執(zhí)行機構(gòu)的推力.

4.執(zhí)行機構(gòu)的輸入輸出特性呈現(xiàn)線性關(guān)系，即輸出位移量與輸入信號

壓力之間成線性

關(guān)系.輸出的位移稱為行程，由行程顯示板顯示.一些反作用執(zhí)行機構(gòu)

還在膜盒上部安裝閥

位顯示器,用于顯示閥位.國產(chǎn)氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的行程有

10mm,16mm,25mm,40mm,60mm

和100mm等六種規(guī)格.

5.執(zhí)行機構(gòu)的膜片有效面積與推力成正比,有效面積越大,執(zhí)行機構(gòu)

的推力也越大.

6.可添加位移轉(zhuǎn)換裝置,使直線位移轉(zhuǎn)換為角位移,用于旋轉(zhuǎn)閥體.

7.可添加閥門定位器,實現(xiàn)閥位檢測和反饋，提高控制閥性能.

8.可添加手輪機構(gòu),在自動控制失效時采用手輪進行降級操作,提高

系統(tǒng)可靠性.

9.可添加自鎖裝置,實現(xiàn)控制閥的自鎖和保位.

精小型氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)在機構(gòu)上作了重要改進，它采用多個彈簧代

替原來的一個彈

簧,降低了執(zhí)行機構(gòu)的高度和重量,具有結(jié)構(gòu)緊湊,節(jié)能，輸出推力大

等優(yōu)點.與傳統(tǒng)氣動

薄膜執(zhí)行機構(gòu)比較,高度和重量約可降低30%.是采用四個彈簧結(jié)構(gòu)的

精小型氣動薄膜執(zhí)

行機構(gòu)示意圖.

側(cè)裝式氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu),也稱為增力式執(zhí)行機構(gòu)，國外也稱為XF系

列執(zhí)行機構(gòu).它

采用增力裝置將氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的水平推力經(jīng)杠桿的放大,轉(zhuǎn)換為

垂直方向的推力.由于

在增力裝置上可方便地更換機件的連接關(guān)系來更換正反作用方式，改

變放大倍數(shù)，例如，增

力裝置的放大倍數(shù)可達5.2,國產(chǎn)產(chǎn)品也可達3,因此,受到用戶青睞.

滾動膜片執(zhí)行機構(gòu)采用滾動膜片,在相同有效面積下的位移量較大，

與活塞執(zhí)行機構(gòu)比，

有摩擦力較小，密封性好等特點.它通常與偏心旋轉(zhuǎn)閥配套使用.

氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)

氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)采用活塞作為執(zhí)行驅(qū)動元件,具有推

力大,響應速度快的優(yōu)點.氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)的特點如下.

1.可采用較大的氣源壓力.例如,操作壓力可高達IMPa,

國產(chǎn)活塞執(zhí)行機構(gòu)也可0.5MPa,此外,它不需要氣源的壓力調(diào)

節(jié)減壓器.

2.推力大.由于不需要克服彈簧的反作用力，因此提高

操作壓力和增大活塞有效面積就能獲得較大推力.對采用彈簧

返回的活塞執(zhí)行機構(gòu)，其推力計算與薄膜執(zhí)行機構(gòu)類似,其推

力要小于同規(guī)格的無彈簧活塞執(zhí)行機構(gòu).

3.適用于高壓差,高靜壓和要求有大推力的應用場合.

4.當作為節(jié)流控制時，輸出位移量與輸入信號成比例關(guān)

系，但需要添加閥門定位器.

ZSAB,ZSN型氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)

5.當作為兩位式開閉控制時，對無彈簧活塞的執(zhí)行機構(gòu)，活塞的一側(cè)

送輸入信號，另

一側(cè)放空,或在另一側(cè)送輸入信號，一側(cè)放空,實現(xiàn)開或關(guān)的功能;有

彈簧返回活塞的執(zhí)行

機構(gòu)只能夠在一側(cè)送輸入信號，其返回是由彈簧實現(xiàn)的.為實現(xiàn)兩位

式控制，通常采用電磁

閥等兩位式執(zhí)行元件進行切換.采用一側(cè)通恒壓,另一側(cè)通變化壓力

（大于或小于恒壓）的方

法實現(xiàn)兩位控制，它使響應速度變慢;采用兩側(cè)通變化的壓力（一側(cè)增

大,另一側(cè)減?。崿F(xiàn)

兩位控制，同樣會使響應速度變慢，不擬采用.

6.與薄膜?執(zhí)行機構(gòu)類似，活塞執(zhí)行機構(gòu)分正作用和反作用兩種類型.

輸入信號增加時，

活塞桿外移的類型稱為正作用式執(zhí)行機構(gòu);輸入信號增加時,活塞桿

內(nèi)縮的類型稱為反作用

式執(zhí)行機構(gòu).作為節(jié)流控制，通常可采用閥門定位器來實現(xiàn)正反作用

的轉(zhuǎn)換，減少設(shè)備類型

和備件數(shù)量.

7.根據(jù)閥門定位器的類型,如果輸入信號是標準20~lOOkPa氣壓信號,

則可配氣動閥

門定位器;如果輸入信號是標準4~20mA電流信號,則可配電氣閥門定

位器.

8.可添加專用自鎖裝置,實現(xiàn)在氣源中斷時的保位.

9.可添加手輪機構(gòu),實現(xiàn)自動操作發(fā)生故障時的降級操作，即手動操

作.

10.可添加位移轉(zhuǎn)換裝置使直線位移轉(zhuǎn)換為角位移，有些活塞式執(zhí)行

機構(gòu)采用橫向安裝，

并經(jīng)位移轉(zhuǎn)換裝置直接轉(zhuǎn)換直線位移為角位移.

長行程執(zhí)行機構(gòu)是為適應行程長（可達400mm）,推力矩大的應用而設(shè)

計的執(zhí)行機構(gòu)，它可

將輸入信號直接轉(zhuǎn)換為角位移，因此，不需外加位移轉(zhuǎn)換裝置.

電動執(zhí)行機構(gòu)動執(zhí)行機構(gòu)詳細說明

電動執(zhí)行器是一類以電作為能源的執(zhí)行器，按結(jié)構(gòu)可分為電動控制閥,

電磁閥，電動調(diào)

速泵和電動功率調(diào)整器及附件等.

電動控制閥是最常用的電動執(zhí)行器,它由電動執(zhí)行機構(gòu)或電液執(zhí)行機

構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)（控

制閥體）組成.電動執(zhí)行機構(gòu)或電液執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)控制器輸出信號，轉(zhuǎn)

換為控制閥閥桿的直

線位移或控制閥閥軸的角位移.其調(diào)節(jié)機構(gòu)部分可采用直通單座閥，

雙座閥，角形閥,蝶閥，

球閥等.

電磁閥是用電磁體為動力元件進行兩位式控制的電動執(zhí)行器.電動調(diào)

速泵是通過改變泵

電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)泵流量的電動執(zhí)行器,通常采用變頻調(diào)速器將輸入

信號的變化轉(zhuǎn)換電機供

電頻率的變化，實現(xiàn)電機的調(diào)速.由于與用控制閥節(jié)流調(diào)節(jié)流量的方

法比較，它具有節(jié)能的

優(yōu)點，因而逐漸得到應用.電功率調(diào)整器是用電器元件控制電能的執(zhí)

行器，如常用的感應調(diào)

壓器，晶閘管調(diào)壓器等，它?通過改變流經(jīng)負荷的電流或施加在負荷兩

端的電壓來改變負荷

的電功率,達到控制目的.例如，用晶閘管調(diào)壓器來控制加熱器電壓，

使加熱器溫度滿足所

需溫度要求等.

⑴電動執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu)是采用電動機和減速裝置來移動閥

門的執(zhí)行機構(gòu).通

常，電動執(zhí)行機構(gòu)的輸入信號是標準的電流或電壓信號，其輸出信號

是電動機的正，反轉(zhuǎn)或

停止的三位式開關(guān)信號.電動執(zhí)行機構(gòu)具有動作迅速,響應快,，所用

電源的取用方便，傳

輸距離遠等特點.

電動執(zhí)行機構(gòu)可按位移分為直行程，角行程和多轉(zhuǎn)式等三類,也可按

輸入信號與輸出性

的關(guān)系分為比例式,積分式等兩類.

電動執(zhí)行機構(gòu)的特點如下

1.電動執(zhí)行機構(gòu)一般有閥位檢測裝置來檢測閥位（推桿位移或閥軸轉(zhuǎn)

角），因此，電動執(zhí)

行機構(gòu)與檢測裝置等組成位置反饋控制系統(tǒng),具有良好的穩(wěn)定性.

2.積分式電動執(zhí)行機構(gòu)的輸出位移與輸入信號對時間的積分成正比,

比例式電動執(zhí)行

機構(gòu)的輸出位移與輸入信號成正比.

3.通常設(shè)置電動力矩制動裝置，使電動執(zhí)行機構(gòu)具有快速制動功能，

可有效克服采用

機械制動造成機件磨損的缺點.

4.結(jié)構(gòu)復雜價格昂貴，不具有氣動執(zhí)行機構(gòu)的本質(zhì)安全性，當用于危

險場所時，需考

慮設(shè)置防爆,安全等措施.

5.電動執(zhí)行機構(gòu)需與電動伺服放大器配套使用，采用智能伺服放大器

時，也可組成智

能電動控制閥.通常，電動伺服放大器輸入信號是控制器輸出的標準

4~20mA電流信號或

相應的電壓信號，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換為電動機的正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn)或停止信號.放

大的方法可采用繼電

器,晶體管，磁力放大器等,也可采用微處理器進行數(shù)字處理,通常,放

大器輸出的接通和

斷開時間與輸入信號成比例

6.可設(shè)置閥位限制，防止設(shè)備損壞.

7.通常設(shè)置閥門位置開關(guān)，用于提供閥位開關(guān)信號。

8.適用于無氣源供應的應用場所,環(huán)境溫度會使供氣管線中氣體所含

的水分凝結(jié)的場所

和需要大推力的應用場所.近年來,電動執(zhí)行機構(gòu)也得到較大發(fā)展，主

要是執(zhí)行電動機的變

化.由于計算機通信技術(shù)的發(fā)展,采用數(shù)字控制的電動執(zhí)行機構(gòu)也已

問世，例如步進電動機

的執(zhí)行機構(gòu)'數(shù)字式智能電動執(zhí)行機構(gòu)等.

（2）電磁閥電磁閥是兩位式閥，它,將電磁執(zhí)行機構(gòu)與閥體合為一體.

按有無填料函可

分為填料函型和無填料函型電磁閥;按動作方式分先導式和直接式兩

類;按結(jié)構(gòu)分普通型，

防水型，防爆型和防水防爆型等;按正常時的工作狀態(tài)分常閉型（失電

時關(guān)閉）和常開型（失

電時打開）；按通路方式分為兩通,三通，四通,五通等;按電磁閥的驅(qū)

動方式分為單電控，

雙電控,彈簧返回和返回定位等.電磁閥常作為控制系統(tǒng)的氣路切換

閥，用于聯(lián)鎖控制系統(tǒng)

和順序控制系統(tǒng).電磁閥一般不作為直接切斷閥，少數(shù)小口徑且無儀

表氣源的應用場合也用

作切斷閥.

先導式電磁閥作為控制閥的導向閥，用于控制活塞式執(zhí)行機構(gòu)控制閥

的開閉或保位，也

可作為控制系統(tǒng)的氣路切換.通常，先導式電磁閥內(nèi)的流體是壓縮空

氣，在液壓系統(tǒng)中采用

液壓油，應用先導式電磁閥時需要與其他設(shè)備,例如滑閥等配合來實

現(xiàn)所需流路的切換.直

接式電磁閥用于直接控制流體的通斷.

電磁閥具有可遠程控制，響應速度快,可嚴密關(guān)閉，被控流體無外泄等

特點.需注意，

電磁閥工作部件直接與被控流體接觸，因此,選型時應根據(jù)流體性能

確定電磁閥類型.電磁

閥常用于位式控制或控制要求較低，但要求嚴格密封等應用場合.例

如,加熱爐燃料氣進料，

空氣和水等介質(zhì).在防爆區(qū)域應用時,應選用合適的防爆電磁閥.

⑶電動調(diào)速泵通常，電動調(diào)速泵指用交流調(diào)速技術(shù)對交流電動機進

行調(diào)速，實現(xiàn)流量

控制.交流電動機的調(diào)速方法有調(diào)頻調(diào)速，調(diào)極對數(shù)調(diào)速和調(diào)轉(zhuǎn)差率

調(diào)速三種，同步交流電

動機因不受轉(zhuǎn)差率影響，只有調(diào)頻調(diào)速,調(diào)極對數(shù)調(diào)速兩種調(diào)速方法.

調(diào)速控制系統(tǒng)可直接采用開環(huán)控制，或組成速度反饋控制，也可添加

電壓，電流或位置

信號等,組成復雜控制系統(tǒng).近二十幾年來，由于矢量控制具有動態(tài)響

應快,運行穩(wěn)定等特

點，因此，采用旋轉(zhuǎn)矢量控制技術(shù)的交流電動機調(diào)速控制系統(tǒng)得到廣

泛應用.

電液執(zhí)行機構(gòu)

電液執(zhí)行機構(gòu)的輸入信號是電信號,輸出執(zhí)行元件的動力源采用液壓

油，因此，特別適

用于大推力，大行程和高精度控制的應用場合.在大型電站,為獲得大

推力，在主蒸汽門等

控制系統(tǒng)中常采用電液執(zhí)行機構(gòu).

電液執(zhí)行機構(gòu)與電動執(zhí)行機構(gòu)比較，由于采用液壓機構(gòu)，因此具有更

大的推力或推力矩.

但液壓系統(tǒng)需要更復雜的油壓管路和油路系統(tǒng)的控制,例如對液壓油

溫度，壓力等的控制，

還需要補充油和油的循環(huán).與氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)比較，電液執(zhí)行機構(gòu)

采用液壓缸代替氣缸，

由于液壓油具有不可壓縮性，因此,響應速度可達100mm/s,比氣動活

塞式執(zhí)行機構(gòu)快，

行程的定位精確，控制精度高（可達0.5級），它的行程可很長（可達1m）,

輸出推力矩大（可

達60000Nm），輸出推力大（可達25000N）.

電液執(zhí)行機構(gòu)將輸入的標準電流信號轉(zhuǎn)換為電動機的機械能，以液壓

油為工作介質(zhì),通

過動力元件（例如液壓泵）將電動機的機械能轉(zhuǎn)換為液壓油的壓力能，

并經(jīng)管道和控制元件，

借助執(zhí)行元件使液壓能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動閥桿完成直線或回轉(zhuǎn)角度

的運動.因此,它具有

電動執(zhí)行機構(gòu)的快速響應性和活塞式執(zhí)行機構(gòu)的推力大等優(yōu)點.但因

使用液壓油，帶來油路

系統(tǒng)的泄漏等問題.

基本的液壓傳動系統(tǒng)由方向控制回路，壓力控制回路和流量控制回路

等組成.方向控制

回路可采用換向閥，單向閥等;壓力控制回路可采用壓力繼電器，減壓

閥，j頃序閥等;流

量控制回路可采用節(jié)流閥，調(diào)速閥等.此外，還需要一些輔助控制回路,

例如平衡控制回路，

卸壓控制回路,增壓和增速控制回路等.為保證電液執(zhí)行機構(gòu)的正常

運轉(zhuǎn)，通常采用兩套液

壓傳動油系統(tǒng)，其中一套系統(tǒng)工作，另一套系統(tǒng)備用.

圖2-25是某類電液執(zhí)行機構(gòu)的工作原理圖.圖中，當輸入信號增加時,

帶動力矩馬達

的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,使擋板靠近噴嘴,儀表波紋管壓力和反饋波紋管壓力都

增加，儀表波紋管壓力

的增加使噴嘴管沿支點轉(zhuǎn)動，噴嘴移到圓筒的接收口，它使液壓缸的

上部壓力增加，液壓缸

的下部壓力降低，液壓缸的閥桿下移，直到反饋彈簧力與儀表波紋管

壓力平衡為止.而反饋

波紋管內(nèi)壓力的降低,使力矩馬達轉(zhuǎn)子返回平衡位置.

與電動執(zhí)行機構(gòu)類似，電液執(zhí)行機構(gòu)也采用位置反饋裝置組成反饋控

制系統(tǒng).它提高了

整個系統(tǒng)的控制精度，改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性.但由于價格昂貴，管路

系統(tǒng)復雜，只有在需

要大推力和推力矩的應用場合才被采用.其特點如下.

1.相同輸出功率條件下,液壓傳動裝置的體積小，重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊，

慣性小，響應

快.

2.可大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速,可輸出較大推力和較大力矩.

3.傳動無間隙,運動平穩(wěn)，可實現(xiàn)頻繁的換向操作.操作方便,易實現(xiàn)

自動化，易實

現(xiàn)復雜自動控制jD匝序，易實現(xiàn)過載保護.

4.液壓油黏度受環(huán)境溫度影響大，也不適用于遠距離傳動控制.

5.對控制裝置的要求高，要求設(shè)置反饋裝置組?成閉環(huán)控制.根據(jù)被控

變量為位移，速

度和力等機械量的不同，反饋檢測裝置也有位移檢測反饋裝置，速度

反饋檢測裝置等，使

整個系統(tǒng)變得復雜,價格上升,也提高了對維護人員的技能要求.

手動執(zhí)行機構(gòu)

手動執(zhí)行機構(gòu)僅在自動操作存在困難時才操作.例如，自動控制的輸

入信號故障或執(zhí)

行機構(gòu)膜頭漏氣等,，有時在工藝生產(chǎn)過程的開,停車階段，由于控制

系統(tǒng)還未切入自動

操作，這時也需要用手動執(zhí)行機構(gòu)對控制閥進行操作.手動執(zhí)行機構(gòu)

的主要用途如下.

L與自動執(zhí)行機構(gòu)配合，用于自動控制失效時的降級操作，提高控制

系統(tǒng)可靠性.

2.作為控制閥的限位裝置,限制閥的開度,防止事故發(fā)生.例如,造紙

漿料制備過程

中有些閥要求正常時有一定開度，用于排放粗渣.

3.節(jié)省控制閥的旁路閥.在不重要的控制系統(tǒng)中，當管路直徑較大時,

可采用手動執(zhí)

行機構(gòu)替代旁路閥的功能，降低投資成本，縮小安裝空間.

4.用于開,停車時對過程的手動操作.

手動執(zhí)行機構(gòu)由手輪,傳動裝置和連接裝置等組成.按安裝位置可分

為頂裝式和側(cè)裝式兩

類.頂裝式手動執(zhí)行機構(gòu)的手輪安裝在自動執(zhí)行機構(gòu)的頂部,通過螺

桿傳動裝置,與自動

執(zhí)行機構(gòu)的推桿（或膜頭板）連接.正常運行時，手輪退出，用緊固螺母

鎖定，可作為閥位

最高位的限制裝置.當需手動操作時,松開緊固螺母，轉(zhuǎn)動手輪，使之

與自動執(zhí)行機構(gòu)的

推桿連接，從而可移動推桿,改變閥門開度.正作用和反作用的自動執(zhí)

行機構(gòu)與手動執(zhí)行

機構(gòu)的連接方式相同，但正作用執(zhí)行機構(gòu)需要考慮手動執(zhí)行機構(gòu)傳動

桿的密封.

側(cè)裝式手動執(zhí)行機構(gòu)的手輪安裝在自動執(zhí)行機構(gòu)的側(cè)面，可采用蝸輪

蝸桿傳動方式，

也可采用杠桿傳動方式.

選用頂裝或側(cè)裝式手輪執(zhí)行機構(gòu)時，應從方便操作考慮.當控制閥安

裝位置較低,或

閥側(cè)沒有空間時，可選用頂裝式手輪執(zhí)行機構(gòu),其他場合可選用側(cè)裝

式手輪執(zhí)行機構(gòu).為

防止手輪被誤操作而轉(zhuǎn)動,可設(shè)置安全鎖緊裝置，例如，銷軸固定手輪

進行限位,或用小

鎖緊輪頂緊手輪軸等.

為提供閥門位置的信息,手輪執(zhí)行機構(gòu)設(shè)置了刻度顯示裝置,用于提

供閥門位置的顯

示等信息.

為方便進行手動操作和自動操作的切換,通常設(shè)置離合和切換裝置.

當手動位置時，

手輪與自動執(zhí)行機構(gòu)的閥桿連接；當自動位置時,手輪與自動執(zhí)行機

構(gòu)的閥桿脫鉤，不影

響自動執(zhí)行機構(gòu)的動作.

其他執(zhí)行機構(gòu)還有齒條齒輪執(zhí)行機構(gòu),它常用于旋轉(zhuǎn)控制閥，由于齒

隙造成回差，因

此用于位式控制和控制要求不高的場合.

調(diào)節(jié)機構(gòu)控制閥的類型

調(diào)節(jié)機構(gòu)是將執(zhí)行機構(gòu)的輸出位移變化轉(zhuǎn)換為控制閥閥芯和閥座間流

通面積變化的裝

置.通常稱調(diào)節(jié)機構(gòu)為閥，例如直通單座閥，角形閥等.其結(jié)構(gòu)特點可

從下列幾方面分析.

從結(jié)構(gòu)看,調(diào)節(jié)機構(gòu)由閥體,閥內(nèi)件,上閥蓋組件,下閥蓋等組成.閥體

是被控流體流

過的設(shè)備,它用于連接管道和實現(xiàn)流體通路,并提供閥座等閥內(nèi)件的

支撐.閥內(nèi)件是在閥內(nèi)

部直接與被控介質(zhì)接觸的組件,包括閥芯，閥座，閥桿，導向套,套筒，

密封環(huán)等.通常，

上閥蓋組件包括上閥蓋,填料腔,填料，上蓋板和連接螺栓等.在一些

調(diào)節(jié)機構(gòu)中下閥蓋作

為閥體的一部分，并不分離.下閥蓋用于帶底導向的調(diào)節(jié)機構(gòu)，它包括

下閥蓋，導向套和排

放螺絲等.為安裝和維護方便，一些調(diào)節(jié)機構(gòu)的上閥蓋與閥體合一,而

下閥蓋與閥體分離，

稱為閥體分離型閥，例如一些高壓閥和閥體分離閥.

從閥體結(jié)構(gòu)看,可分為帶一個閥座和一個閥芯的單座閥閥體,帶兩個

閥座和一個閥芯的

雙閥座閥體,帶一個連接人口和一個連接出口的兩通閥體,帶三個連

接口(一個人口和兩個

出口的分流或兩個人口和一個出口的合流)的三通閥體.

從閥芯位移看，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為直線位移閥和角位移閥.它們分別與直

線位移的執(zhí)行機構(gòu)

和角位移執(zhí)行機構(gòu)配合使用.直通閥，角形閥，套筒閥等屬于直線位移

閥，也稱為滑動閥桿

閥(SlidingStemValve)o蝶閥，偏心旋轉(zhuǎn)閥，球閥等屬于角位移閥，也

稱為旋轉(zhuǎn)閥

(Ro-taryValve)。近年也有一些制造?廠商推出了移動閥座的控制閥,

它與角行程執(zhí)行機構(gòu)

配合，但從閥芯的相對