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控 制 阀 知 识 控 制 阀 知 识 一、控制阀的发展历史 1．控制阀的发展历史 一、控制阀的发展历史 1．控制阀的发展历史 控制阀的发展与工业生产过程的发展密切相关。远古时期，人们为了调节河流或小溪 的水流量， 采用大石块或树干来阻止水的流动或改变水的流动方向。 埃及和希腊文明发明了 几种原始的阀门类型，用于农作物灌溉等。但是，普遍公认是古罗马人为了农作物灌溉而开 发了相当复杂的水系统， 采用旋塞阀和柱塞阀， 并使用止逆阀防止水的逆流。 文艺复兴时期， 在艺术家和发明家达.芬奇LeonardodaVinc设计的沟渠、灌溉项目和其他大型水力系统项 目中使用了阀门， 他的许多技术方案现在仍实际存在。 阀门工业的现代历史与工业革命并行， 随着工业革命的深入，1705 年，纽康曼ThomasNewcomen发明第一台工业蒸汽发动机，对 蒸汽发动机的运行提出了控制要求，瓦特JamesWatt发明了第一台调节转速的控制器，其 后，对流体流量的控制越来越被人们重视。最早的控制阀是 1880 年由 WilliamFisher 制造 的泵调节器，这是一种带重锤的自力式控制阀，当阀后压力增大时，在重锤作用下，使控制 阀开度减小，从而达到稳定压力的控制效果。 在 20 世纪 20～30 年代，控制阀以阀体形状为球形的球形阀ball valve为主，其后， 以 V 形缺口 V-notch的单座singleport和双座double-ported控制阀globve 问世。40 年代相继出现适用于高压介质的角形控制阀anglve、用于腐蚀性介质的隔 膜控制阀barrierdiaphragmvalve和用于大流量应用的蝶阀butterflyvalve等，并研制 了阀门定位器valve positioner等产品 o 1949 年在德国 Leverkusen 成立了化学和石化工 业 的 第 一 个 专 业 协 会 测 量 与 控 制 标 准 协 会NAMURNormen ArbeitsgemeinschaftMeb-UndRegeltechnik，并开展标准的制定工作。5060 年代出现 了三通控制阀three-wayvalve，用于配比控制和旁路控制，也进一步展开对球阀的研究， 出现了适用于大压差和降低噪声的套筒控制阀cagve。 70 年代套筒控制阀被广泛应用 于工业生产过程的控制， 研制的偏心旋转阀eccentricplugvalve成为角行程控制阀的佼佼 者。偏心旋转阀具有良好的密封性、大的流通能力，可应用于较大压差场合。80 年代开始， 各种精小型控制阀诞生， 它对控制阀执行机构进行的改革使控制阀的重量和高度下降， 流通 能力提高。90 年代开始，随着计算机控制装置的广泛应用，对智能控制阀的要求也越来越 强烈，相继诞生各种智能电气阀门定位器和带智能阀门定位器的现场总线控制阀。 2l 世纪 初，现场总线控制阀得到应用，随着控制功能的下移，对控制阀的要求也越来越高。 控制阀与工业生产过程控制的发展同步进行。 为提高控制系统的控制品质， 对组成控制 系统各组成环节提出了更高要求。 例如， 对检测元件和变送器要求有更高的检测和变送精确 度，要有更快的响应和更高的数据稳定性；对控制阀等执行器要求有更小的死区和摩擦，有 更好的复现性和更短的响应时间，并能够提供补偿对象非线性的流量特性等。同时，由于工 业生产过程的大型化和精细化，对控制阀等也提出了更高要求。 2．我国控制阀的现状2．我国控制阀的现状 我国控制阀工业生产的起步较晚。在 20 世纪 60 年代开始研制单座阀、双座阀等产品， 主要是仿制前苏联的产品。由于机械工业落后，机械加工精度低，因此，产品泄漏量较大， 但尚能满足当时工业生产过程的一般控制要求。70 年代开始，随着工业生产规模的扩大， 工业过程控制要求的提高， 一些控制阀产品已不能适应生产过程控制的要求， 例如对高压力、 高压降、低温、高温和腐蚀等介质的控制要求。为此，一些大型石油化工企业在引进设备的 同时，也引进了一些控制阀，例如带平衡阀芯的套筒阀、偏心旋转阀等，为国内的控制阀制 造厂商指明了开发方向。 因此， 70 年代后期， 一些制造厂已开始仿制偏心旋转阀等产品 o 80 年代开始， 随着我国改革开放政策的贯彻和落实， 一些控制阀制造厂引进了国外著名控制阀 厂商的技术和产品，使我国控制阀产品的品种和质量得到明显提高。例如，生产出各种类型 的套筒阀、偏心旋转阀，并开始研制精小型控制阀。随着大型电站等工业项目，的进行，也 研制了各种电液执行机构、长行程执行机构等执行机构，以适应大推力和大推力矩、长行程 等控制要求。90 年代开始，我国的控制阀工业也在引进和消化国外的先进技术后开始飞速 发展， 一些合资和外资的控制阀生产厂相继生产有特色的产品， 填补了一些特殊工业控制的 空白， 使我国控制阀工业的水平大大提高， 缩短了与国外的差距。 随着现场总线技术的应用， 在 2l 世纪初，采用现场总线技术的控制阀产品问世，国外一些现场总线的控制阀和相关的 产品，例如智能阀门定位器等，开始在国内一些新建工程中应用，国内一些厂商也开始研制 有关产品。 3．控制阀发展的特点 3．控制阀发展的特点 回顾控制阀发展历史，控制阀发展特点如下。 ①控制阀的发展与工业生产过程控制的发展密切相关。例如，单座阀的不平衡力大， 不能适应工业生产过程高压差的控制要求，为此，研制了带平衡阀芯的套筒阀；当控制阀噪 声已成重要环境污染时， 不少具有降噪功能的控制阀和降噪的阀内件应运而生； 当工业生产 过程对高温、 低温和泄漏等有一定要求时， 诞生了适应高温和低温的伸长型阀盖和用波纹管 密封的阀盖等。 ②控制阀的发展与提高产品质量， 降低原材料消耗等紧密结合， 使控制阀产品的品种更 新和增加，功能扩展，适应面越来越广。例如，控制阀的品种有单座阀、双座阀、三通阀、 角形阀、套筒阀、阀体分离阀、隔膜阀、高压阀、偏心旋转阀、偏心阀板阀、蝶阀、闸阀等； 执行机构有气动薄膜执行机构、气动活塞执行机构、气动精小型薄膜执行机构、气动长行程 执行机构、 电动执行机构、 电液执行机构、 齿轮执行机构等； 阀门定位器有气动阀门定位器、 电气阀门定位器、智能电气阀门定位器等。 ③控制阀的发展使工业应用更方便、灵活、可靠。控制阀设计计算采用更适合的计算 公式；控制阀的安装和维护变得更方便；控制阀阀内件设计，例如流路设计、材质选用、降 噪设计等，使工业应用面更广泛，使用更可靠。 二、控制阀的发展方向 1． 控制阀应用中存在的问题 二、控制阀的发展方向 1． 控制阀应用中存在的问题 ①控制阀的品种多，规格多，参数多。控制阀为适应不同工业生产过程的控制要求， 例如温度、压力、介质特性等，有近千种不同规格、不同类型的产品，使控制阀的选型不方 便、安装应用不方便、维护不方便、管理不方便。 ②控制阀的可靠性差。控制阀在出厂时的特性与运行一段时间后的特性有很大差异， 例如，泄漏量增加、噪声增大、阀门复现性变差等，给长期稳定运行带来困难。 ③控制阀笨重，给控制阀的运输、安装、．维护带来不便。通常，控制阀重量比一般 的仪表重量要重几倍到上百倍，例如，一台 DN200 的控制阀重达 700kg，运输、安装和维护 都需要动用一些机械设备才能完成，给控制阀的应用带来不便。 ④控制阀的流量特性与工业过程被控对象特性不匹配，造成控制系统品质变差。控制 阀的理想流量特性已在产品出厂时确定， 但工业过程被控对象特性各不相同， 力口上压降比 变化，使控制阀工作流量特性不能与被控对象特性匹配，并使控制系统控制品质变差。 ⑤控制阀噪声过大。工业应用中，控制阀噪声已成为工业设备的主要噪声源，因此， 降低控制阀噪声成为当前重要的研究课题，并得到各国政府的重视。 ⑥控制阀是耗能设备，在能源越来越紧缺的当前，更应采用节能技术，降低控制阀的 能耗，提高能源的利用率。 2．控制阀的发展方向2．控制阀的发展方向 控制阀的发展方向主要为智能化、标准化、精小化、旋转化和安全化。 1智能化和标准化1智能化和标准化.控制阀的智能化和标准化已经提到议事日程。智能化主要采用智能 阀门定位器。智能化化表现在下列方面。 ①控制阀的自诊断，运行状态的远程通信等智能功能，使控制阀的管理方便，故障诊 断变得容易，也降低了对维护人员的技能要求。 ②减少产品类型，简化生产流程。采用智能阀门定位器不仅可方便地改变控制阀的流 量特性， 也可提高控制系统的控制品质。 因此， 对控制阀流量特性的要求可简化及标准化例 如，仅生产线性特性控制阀o 用智能化功能模块实现与被控对象特性的匹配，使控制阀产 品的类型和品种大大减少， 使控制阀的制造过程得到简化， 并在生产和市场中经受考验和认 可。 ③数字通信。数字通信将在控制阀中获得广泛应用，以 HART 通信协议为基础，一些控 制阀的阀门定位器将输入信号和阀位信号在同一传输线实现； 以现场总线技术为基础， 控制 阀与阀门定位器、PID 控制功能模块结合，使控制功能在现场级实现，使危险分散，使控制 更及时、更迅速。 ④智能阀门定位器。智能阀门定位器具有阀门定位器的所有功能，同时能够改善控制 阀的动态和静态特性，提高控制阀的控制精度，因此，智能阀门定位器将在今后一段时间内 成为重要的控制阀辅助设备被广泛应用。 控制阀的标准化表现在下列方面。 ①为了实现互换性，使同样尺寸和规格的不同厂商生产的控制阀能够互换，使用户不 必为选择制造商而花费大量时间。 ②为了实现互操作性， 不同制造商生产的控制阀应能够与其他制造商的产品协同工作， 不会发生信号的不匹配或阻抗的不匹配等现象。 ③标准化的诊断软件和其他辅助软件， 使不同制造商的控制阀可进行运行状态的诊断， 运行数据的分析等。 ④标准化的选型程序。控制阀选型仍是自控设计人员十分关心的问题，采用标准化的 计算程序，根据工艺所提供数据，能够正确计算所需控制阀的流量系数，确定配管及选用合 适的阀体、阀芯及阀内件材质等，使设计过程标准化，提高设计质量。 2精小化2精小化.为降低控制阀的重量，便于运输、安装和维护，控制阀的精小化采用了下列 措施。 ①采用精小型执行机构。采用轻质材料，采用多组弹簧替代一组弹簧，降低执行机构 高度， 通常， 精小型气动薄膜执行机构组成的控制阀比同类型气动薄膜执行机构组成的控制 阀高度要降低约 30％，重量降低约 30％，而流通能力可提高约 30％。 ②改变流路结构。例如，将阀芯的移动改变为阀座的移动，将直线位移改变为角位移 等，使控制阀体积缩小，重量减轻。 ③采用电动执行机构。不仅可减少采用气动执行机构所需的气源装置和辅助设备，也 可减少执行机构的重量。例如，Fisher 公司的 9000 系列电动执行机构，其 20 型的高度小 于 330mm，使整个控制阀带数字控制器和执行机构质量降低到 20～32kg。 3旋转化3旋转化 由于旋转类控制阀，例如球阀等，有相对体积较小、流路阻力较小、可调比 较大、密封性较好、防堵性能较好、流通能力较大等优点，因此，在控制阀新品种中，旋转 阀的比重增大。特别是大口径管道中，普遍采用球阀、蝶阀等类型控制阀，从国外近年的产 品看，旋转阀应用的比例正逐年增长。 4安全化4安全化 仪表控制系统的安全性已经得到各方面的重视，安全仪表系统SIS对控制 阀的要求也越来越高，表现在以下几方面。 ①对控制阀故障信息诊断和处理要求提高，不仅要对控制阀进行故障发生后的被动性 维护，而且要进行故障发生前的预防性维护和预见性维护。因此，对组成控制阀的有关组件 进行统计和分析，及时提出维护建议等变得更重要。 ②对用于紧急停车系统或安全联锁系统的控制阀，提出及时、可靠、安全动作的要求。 确保这些控制阀能够反应灵敏、准确。 ③对用于危险场所的控制阀，应简化认证程序。例如，对本安应用的现场总线仪表， 可简化为采用 FISCO 现场总线本质安全概念，使对本安产品的认证过程简化。 ④与其他现场仪表的安全性类似，对控制阀的安全性，可采用隔爆技术＼防火技术、 增安技术、 本安技术、 无火花技术等； 对现场总线仪表， 还可采用实体概念、 本安概念、 FISCO 概念和非易燃FINCO概念等。 5节能 5节能 降低能源消耗，提高能源利用率是控制阀的一个发展方向。主要有下列几个 发展方向。 ①采用低压降比的控制阀。 使控制阀在整个系统压降中占的比例减少， 从而降低能耗， 因此，设计低压降比的控制阀是发展方向之一；另一个发展方向是采用低阻抗控制阀，例如 采用蝶阀、偏心旋转阀等。 ②采用自力式控制阀。例如，直接采用阀后介质的压力组成自力式控制系统，用被控 介质的能量实现阀后压力控制。 ③采用电动执行机构的控制阀。气动执行机构在整个控制阀运行过程中都需要有一定 的气压，虽然可采用消耗量小的放大器等，但日积月累，耗气量仍是巨大的。采用电动执行 机构，在改变控制阀开度时，需要供电，在达到所需开度时就可不再供电，因此，从节能看， 电动执行机构比气动执行机构有明显节能优点。 ④采用压电控制阀。在智能电气阀门定位器中采用压电控制阀，只有当输出信号增加 时才耗用气源。 ⑤采用带平衡结构的阀芯，降低执行机构推力或推力矩，缩小膜头气室，降低能源需 要。 ⑥采用变频调速技术代替控制阀。对高压降比的应用场合，如果能量消耗很大，可采 用变频调速技术，采用变频器改变有关运转设备的转速，降低能源消耗。 6保护环境6保护环境 环境污染已经成为公害， 控制阀对环境的污染主要有控制阀噪声和控制阀 的泄漏。其中，控制阀噪声对环境的污染更是十分严重。 ①降低控制阀噪声。研制各种降低控制阀噪声的方法，包括从控制阀流路设计到控制 阀阀内件的设计， 从噪声源的分析到降低噪声的措施等。 主要有设计降噪控制阀和降噪控制 阀阀内件；合理分配压降，使用外部降噪措施，例如，增加隔离、采用消声器等。 ②降低控制阀的大气污染。控制阀的大气污染指控制阀的“跑”、“冒”、“滴”、 “漏”，这些泄漏物不仅造成物料或产品的浪费，而且对大气环境造成污染，有时，还会造 成人员的伤亡或设备爆炸等事故。因此，研制控制阀填料结构和填料类型、研制控制阀的密 封等将是控制阀今后一个重要的研究课题。 计算机科学、 控制理论和自动化仪表等高新科学技术的发展推动了控制阀的发展， 例如， 现场总线控制阀和智能阀门定位器的研制、 数字通信在控制阀的实现等。 控制阀的发展也推 动了其他科学技术的发展，例如，对防腐蚀材料的研究、对削弱和降低噪声方法的研究、对 流体动力学的研究等。随着现场总线技术的发展，控制阀也将开放、智能和更可靠，它将与 其他工业自动化仪表和计算机控制装置一起， 使工业生产过程控制的功能更完善， 控制的精 度更高，控制的效果更明显，并为我国现代化建设发挥更重要的作用。 三、过程控制阀术语 附件 三、过程控制阀术语 附件一个安装在执行机构上补充执行机构的功能并使其成为一个完整的操作单元的装置。例子包 括定位器、供气压力调节器、电磁阀和限位开关。 执行机构执行机构一个提供力或运动去打开或关闭阀门的气动、液动或电动装置。 执行机构组件执行机构组件一个包括所有相关附件使之成为一个完整的操作单元的执行机构。 空程空程提供给一种死区的通用名词。这种死区是当一个装置的输入改变方向时由于装置输与输出之 间的暂时中断引起的。一个机械连接的松弛或松动是空程的一个典型例子。 阀门流通能力阀门流通能力在规定条件下通过一个阀门的流量。 闭环回路控制回路闭环回路控制回路一种过程元件的相互连接方式有关过程变量的信息被连续不断地反馈给 控制器的设定点，以连续地、自动地纠正过程变量。 控制器控制器一种通过使用某些既定的运算来调节控制变量的自动操作的装置。控制器的输入接受关于 过程变量状态的信息，然后提供一个相应的输出信号给终端控制元件。 控制范围控制范围控制阀能够把实际阀门增益保持在标准值 0，5 和 2，0 之间的阀门行程范围。 控制阀组件控制阀组件包括通常安装在阀门上的所有部件阀体组件、执行机构、定位器、调压器、转换器、 限位开关等。 死区死区输入信号改变方向但不致于引起输 出信号的可以观察到的变化时，输入信号 的可变化范围。死区是用来描述一种适用 于任何装置的通用现象的名词。对于阀门 组件，控制器的输出C0是阀门组件的输 入， 而过程变量PV是输出， 如图 1 所示。 使用术语“死区”时，有必要把输入和输 出区分开来，并确保测量死区的任何测试 在全部负载条件下进行。死区典型地表示 为百分比的输入量程。 图 1 过程死区 时滞时间时滞时间从一个小的阶跃输入通常 0.25％5％起，系统没有响应被检测到的时间长短Tdo 它从阶跃输入开始的时间起测量，一直到被测试系统产生第一个能检测到的响应的时间为止。时滞 时间可用于阀门组件或整个工艺过程。 阀板阀板带线性或旋转运动的、用来调节流量的阀内件元件，也可指阀芯或截流元件。 终端控制元件终端控制元件执行由控制器的输出决定的控制策略的装置。终端控制元件可以是一个减振器、一 个变速驱动泵或一个开关式切换装置，但是过程控制工业里最常见的终端控制元件是控制阀组件。 控制阀调节流动的流体，如气体、蒸汽、水或化学混合物，以补偿扰动并使得被控制的过程变量尽 可能地靠近需要的设定点。 增益增益通用术语，可用于许多情况。在它最常用的含义里，增益是一个给定系统或装置的输出改变 量相对于引起该输出改变量的输入改变量的比例。增益有两种静态增益和动态增益。静态增益是 输入与输出之间的增益关系， 是系统或装置处于稳定状态时， 输入能够引起输出改变的程度的指标。 敏感性有时候用来说明静态增益。动态增益是时当系统处于运动或流动状态时的输入与输出之间的 增益关系。动态增益是输入改变频率或比率的函数。 滞后滞后 在一个校验循环里，相对于任何单个输入值的输出值的最大差值，不包括由于死区引起的 误差 固有特性（流量特性）固有特性（流量特性）在经过阀门的压力降恒定 时，随着截流元件阀板从关闭位置运动到额定行 程的过程中流量系数与截流元件阀板行程之间的 关系。典型地，这些特性可以绘制在曲线图上，其 水平轴用百分比行程表示，而垂直轴用百分比流量 或 Cv 值表示。 由于阀门流量是阀门行程和通过阀 门的压力降的函数，在恒定的压力降下进行流量特 性测试提供了一种比较阀门特性类型的系统方法。 用这种方法测得的典型的阀门特性 有线性、等百分比和快开图 2。 等百分比特性等百分比特性一种固有流量特性额定行程的等 量增加会理想地产生流量系数Cv的等百分比的改 变图 2。 线性特性线性特性 一种固有流量特性，可以用一条直线在 流量系数Cv值相对于额定行程的长方形图上表示 出来。因此，行程的等量增加提供流量系数Cv的 等量增加。 图 2 快开特性快开特性一种固有流量特性在截流元件很小的行程下可以获得很大的流量系数图 2。 固有阀门增益固有阀门增益 在恒定的压力降条件下，通过阀门的流量改变量相对于阀门的行程改变量的比例。 固有阀门增益是阀门结构的固有函数。它等于固有特性曲线在任意行程点上的斜率，也是阀门行程 的函数。 安装特性安装特性 当通过阀门的压力降受到变化的过程条件的影响时，随着截流元件阀板从关闭位置 运动到额定行程的过程中流量与截流元件阀板行程之间的关系。 安装阀门增益安装阀门增益 在实际过程条件下，通过阀门的流量改变量相对于阀门行程改变量的比例。安装 阀门增益是当阀门安装在一个特定的系统里，且压力降允许根据总系统的指令而自然改变时产生的 阀门增益关系。安装阀门增益等于安装特性曲线的斜率，也是阀门行程的函数。 I／PI／P 电流气压旧 UP的缩写。典型地用于输入转换器模块。 线性度线性度 与两个变量有关的一条曲线与一条直线的接近程度 o线性度也指的是相同的直线作用于向 上和向下两个方向。这样，上面所定义的死区典型地会被认为是一种非线性度 o 回路增益回路增益所有回路元件被看作串联在回路里时的组合增益。有时候指的是开环增益，有时候必须 清楚地说明指的是静态回路增益还是动态回路增益。 开环回路开环回路这样一种情况过程控制元件的连接被中断，这样，过程变量的信息不再反馈给控制器 的设定点，所以对过程变量的纠正也不再进行。这种情况典型地是通过把控制器设置在手动操作状 态来实现的。 填料填料阀门组件的一个部件，用于防止阀板或阀杆周围的泄漏。 定位器定位器 一个位置控制器伺服机构，它在机械上被连接到终端控制元件或其执行机构的一动部 件上，自动调整向执行机构的输出，以保持一个需要的与输入信号成比例的阀门位置。 过程过程控制回路里除了控制器之外的所有组合元件。过程典型地包括控制阀组件、被控制的压力容 器或热交换器、以及传感器、泵和变送器。 过程增益过程增益被控制的过程变量的改变量对于相应的控制器输出的改变量的比例。过程偏差度关于 过程是如何被紧密地控制在设定点周围的一种精确的统计学测量。过程偏差度典型地以百分比定义 为26／m，式中 m 是被测过程变量的设定点或平均值，巧是过程变量的标准方差。 放大器放大器一个作用类似于功率放大器的装置。它接受电气、气动或机械输入信号，并捉供大流量的 空气或液压流体输出给执行机构。放大器可以是定位器的一个内部元件或者一个单独的阀门附件。 分辨率分辨率当输入不改变方向时用来产生一个能检测到的输出变化所需要的最小可能的输入变化。分 辨率典型地表示为百分比的输入量程。 响应时间响应时间通常由一个包括时滞时间和时间常数的参数来测量。见 T63、时滞时间和时间常数。 用于控制阀时，它包括整个阀门组件。 二阶二阶一个术语，指的是一个装置的输入与输出之间的动态关系。一个二阶系统或装置有两个能量 储存装置。它们能够在它们自己之间来回传输动态和潜在能 量，这样就引入了振荡行为或超调的可能性。 传感器传感器一个测量过程变量值并提供一个相应的输出信号给变送器的装置。传感器可以是变送器的 集成部件，也可以是一个单独的元件。 设定点设定点一个参考值，代表需要的被控制的过程变量值。 阀轴扭转阀轴扭转一种现象，指的是阀轴的一端扭转而另一端不扭转。这种现象典型地发生在执行机构由 一根相对长的阀轴连接到阀门截流元件上的旋转式阀门上。当阀门的密封摩擦力把阀轴的一端保持 在某一个位置时，执行机构一端的阀轴的旋转被阀轴的扭转所吸收，直到执行机构的输入传递出足 够的力来克服这个摩擦力。 阀门口径计算阀门口径计算一种经过设计的系统方法，用来确保阀门在一系列的过程工况条件下有正确的流 通能力。 T63T63设备响应时间的一种测量。它是通过把一个小的阶跃输入通常下5％作用到系统上来测量 的 oTc，从阶跃输入开始的时间起测量，一直到系统输出达到 63％的最终稳态值的时间为止。它是 系统时滞时间Td和系统时间常数t的组合值。见“滞后时间”和“时间常数”。 时间常数时间常数 一个通常用于一阶元件的时间参数。 它是从系统产生第一个相对于小阶跃输入通常 0.25 ％5％的能检测到的响应时起一直到系统输出达到 63％的最终稳态值时测量得到的时间间隔。 用 于开放回路过程时，时间常数通常表示为 To 用于闭和回路系统时，时间常数通常表示为丸。 变送器变送器一个测量过程变量值并提供一个相应的输出信号给控制器以跟设定点进行比较的装置。 行程行程截流元件从关闭位置到一个中间或额定全开位置的运动。 行程指示器行程指示器一个指针和标尺，用来从外部表示截流元件的位置，典型地以行程或 旋转角度的百分比为单位。 阀内件阀内件调节被控制流体的阀门内部部件。流体增压器一个独立的放大器通常称为流体增压器或 简单地增压器，因为它增力口或放大供应给执行机构的压缩空气量。见“放大器’ 执行机构推力执行机构推力执行机构提供的净力，用来对阀芯进行实际定位。 角形阀角形阀一种阀门结构，它的一个口与阀杆或执行机构在同一直线上，另一个口则与 阀杆成一垂直角度。 波纹管密封型阀盖波纹管密封型阀盖使用波纹管来防止截流元件连接杆周围泄漏的一种阀盖。 阀盖阀盖阀门的包含填料函和阀杆密封并能对阀杆进行导向的部分。它为阀腔提供主要的开孔以安装 内部零件，也可以是阀体的一个不可分割的部分。它把执行机构连接到阀体上。典型的阀盖与阀体 是用螺栓连接的、用螺纹旋入的、用焊接连接的、用压力密封的、或者集成不可分隔的。这个术 语通常指的是阀盖及其包含的填料零件。更加准确地说，这一组零部件应该称为阀盖组件。 阀盖组件阀盖组件通常称为阀盖，更加准确地称为阀盖组件一个组件，包括阀杆可以在其中运动的零件 以及防止阀杆周围泄漏的密封形式。它通常提供安装执行机构和装入填料组件的方法。 底法兰底法兰一个封闭与阀盖开孔相对的阀体开孔的零件。它包括一个导向轴套或用来 阀笼阀笼 阀内件的一个零件， 它包容截流元件并能规定流量特性或提供座合表面。 它也捉供了稳定性、 导向、平衡和对中性，而且有助于其它阀内件零件的组装。阀笼壁包含通常决定控制阀流量特性的 开孔。各种各样的阀笼形式示于下图 快开 线性 等百分比 截流元件截流元件阀门的可运动部件，它置于流体通道中，用来调节通过阀门的流量。截流元件导向面 截流元件的一部分，它使得截流元件在阀笼、阀座环、阀盖、底法兰或以上任意两个零件里运动。 气缸气缸活塞执行机构的气室，活塞在其中运气缸端盖密封活塞执行机构气缸与支架的连接处的密 封元件。 膜片膜片一个活动的把力传递给膜片支撑板和执行机构的压力响应元件。 薄膜执行机构薄膜执行机构一个流体驱动的装置，在其中流体作用在一个活动的部件膜片上。 膜盖膜盖包含上下两个部分的壳体，用来支撑膜片并建立一个或两个气压室。 膜片支撑板膜片支撑板与膜片同心的用来把力传递给执行机构推杆的板。 正作用执行机构一种薄膜执行机构，它的推杆会随着膜片压力的增加而伸出来。伸长型阀盖一 种阀盖，填料函与阀盖法兰之间的距离较长，用于高温或低温工况。 直通阀直通阀一种阀门，带线性运动的截流元件，有单阀座或多阀座，它的阀体因为阀座区域有一个球 形的内腔而与众不同。直通阀可以进一步分为二通单座阀、二通双座阀、角形、三通、不平衡阀 笼导向和平衡阀笼导向。 下阀体下阀体包含阀门内部零件，有一个流道连接口的阀体壳体的一半部分。在分体式阀体结构里，阀 座环通常被压在上阀体和下阀体之间。 补偿式阀门补偿式阀门一种阀门结构，在不同的但互成刁 80 度的对立面上有入口和出口管线连接。 填料函组件填料函组件阀盖组件的一部分，用来防止截流元件连接杆周围的泄漏。包括在完整的填料函组 件里的是下列零部件的部分或全部的组合填料、填料压盖、填料螺母、套环、填料弹簧、填料法 兰、填料法兰双头螺栓或单头螺栓、填料法兰螺母、填料环、填料隔离圈环、毛毡隔离圈、BeIIev 川 e 弹簧和抗挤压环。 活塞活塞一个可移动的把力传递给活塞执行机构推杆的压力响应元件。 活塞式执行机构活塞式执行机构一个流体驱动的装置，在其中流体作用在一个可移动的活塞上使执行机构推杆产 生运动。活塞式执行机构可以或者分为双作用式，因此，在任一方向上都可产生最大的驱动力； 或者分为弹簧复位式，因此在失去气源时，执行机构会使阀门沿着要求的行程方向移动。 反作用执行机构反作用执行机构一种薄膜执行机构，它的推杆会随着膜片压力的增加而退回来。反作用执行机构 有一个密封轴套安装在支架的上端，以防止膜片压力沿着执行机构推杆泄放。 橡胶套橡胶套一个防止破坏性异物进入活塞执行机构的密封轴套的保护性装置。密封轴套用来提供一 种防止活塞执行机构气缸泄漏方式的上、下轴套。合成橡胶 O 形圈被用在轴套里，以密封气缸、执 行机构推杆和执行机构推杆加长轴。 阀座阀座截流元件与它的配合表面相接触的区域，它实现阀座的关闭。 阀座负载阀座负载在规定的静态条件下，截流元件与阀座之间的净接触力。实际上，对于一个给定的控制 阀，执行机构的选择就是以需要大的力来克服静态、阀杆和动态不平衡力，并留有一个余量给阀座 负载为基础的。 阀座环阀座环阀体组件的一个零件，它为截流元件提供座合表面，并成为流体控制口的 弹簧调整件弹簧调整件一个管件，通常旋在执行机构推杆上或旋入支架里面，以调整弹簧压缩量。 弹簧座弹簧座一块板，保持弹簧到位并提供一个让弹簧调整件接触的平面。 静态不平衡力静态不平衡力在规定的压力条件下，且流体处于静止状态时，由于流体压力作用在截流元件和阀 杆上而产生的净力。阀杆连接件把执行机构推杆连接到阀杆。 阀内件阀内件调节被控流体的阀门内部部件。在直通阀体里，阀内件典型地包括截流元件、阀座环、阀 笼、阀杆和阀杆销钉。阀内件，软阀座带有弹性、塑性或其它易变形材料的阀内件，用在截流部 件或者阀座环里，以用最小的执行机构力取得严密的关闭。 上阀体上阀体包含阀门内部零件、有一个流道连接口的阀体壳体的一半部分。它通常包括一种防止阀杆 周围泄漏的方式，并提供一种把执行机构安装在分体式阀体上的方法。阀体阀门的主要的压力承 受腔。它也提供管道连接端和流体流通通道，并支撑阀座表面和阀门截流元件。最常用的阀体结构 有a带一个阀座口和阀芯的单阀座阀体；b带二个阀座口和一个阀芯的双阀座阀体；c带一个入 口和一个出口二个流体连接端的二通阀体；d带三个流体连接端的阀体，其中二个连接端可以是入 口，而一个是出口用于混合流体，或者一个连接端是入口，而二个是出口用于分散流体o 术语 阀体经常用来指的是带有阀盖组件和包含阀内件零部件的阀体。更加准确地说，这一组部件应该称 为阀休组件。 阀体组件阀体组件通常称为阀体或阀门，更加准确地称为阀体组件一个阀体、阀盖组件、底法兰如使 用和阀内件元件的组合件。阀内件包括截流元件，它打开、关闭或部分地阻挡一个或多个阀座口。 阀芯阀芯一个经常与阀塞交换使用的术语，指的是截流元件。 阀杆阀杆直行程阀门里，连接执行机构推杆和截流元件的零件。 支架支架把执行机构的动力单元刚性地连接到阀门上的结构。 执行机构杠杆执行机构杠杆连接到旋转阀阀轴上的臂。它把执行机构推杆的线性运动转换成旋转力，以定位旋 转式阀门的阀板或球。这根杠杆正常地是通过间隙很小的花键或其它减小空隙和运动损失的方法连 接到旋转式阀轴上的。 全球全球旋转式控制阀的流体控制元件。它使用一个完整的球并带有一个通过它的流体通道。流体通 道与管道直径相等或相一致。 部分球部分球旋转式控制阀的流体控制元件。它使用一个部分球并带有一个通过它的流。 V 形切口球V 形切口球最常见的部分球控制阀类型。V 形切口球包括一个抛光的或涂层的部分球表面，它紧 靠阀座环在全行程范围内作旋转运动。在球上的 V 形切口可以实现很高的可调比，并提供一个等百 分比的流量特性。 传统阀板传统阀板用于最常见的各种各样的蝶阀里的对称的流体控制元件。在调节工况里，非常高的动态 力矩往往会把传统阀板限制在 60 度的最大转角里。动态设计的阀板蝶阀阀板经过流线型轮廓处 理，可减小大旋转角度增量时的动态力矩，因此使得它适用于需要最大至 90 度的阀板旋转角的调 节工况。 偏心阀板偏心阀板阀门结构常用名词，在这种阀门结构里，阀轴与阀板连接的位置会使得阀板在打开时沿 着一条很小的偏心路径运动。这使得阀板在被打开时能够尽可能快地偏离与密封的接触，这样可以 减少摩擦和磨损。 无法兰阀门无法兰阀门常见的旋转式控制阀类型。无法兰阀门用长螺栓夹在 ANSI 等级的法兰之间有时候也 称为对夹式阀体。 偏心球塞偏心球塞带偏心旋转球塞的旋转式控制阀类型。偏心球塞会塞进或偏离阀座，可以减少摩擦和磨 损。此类阀门非常适合于冲刷性的应用场合。 反向流反向流流体从阀板、球或球塞背面的阀轴一侧流出。有些旋转式控制阀能够在任意一个方向上均 衡地处理流体。其它类型的旋转阀可能需要修改执行机构的连接件以处理反向流。 万向轴承万向轴承通常用于执行机构推杆与执行机构杠杆之间的连接。其目的是促进执行机构线性推力向 旋转力转换， 并尽可能减少运动损失。 在旋转式阀体上配备一个标准的可互换作用方向的执行机构， 通常需要使用两个万向轴承的连接件。然而，选择为旋转式阀门工况而特别设计的执行机构时只需 要一个这样的轴承，因而减少了运动损失。 旋转式控制阀旋转式控制阀一种阀门类型，它的流体截流元件全球、部分球、阀板或球塞在流体通道里旋转， 以控制阀门流量。 密封环密封环旋转式控制阀的对应于直通阀阀座环的那个零件。阀板或球的相对于密封环的位置决定了 在某个旋转行程增量时的流通面积和流通能力。正如以上说明的，有些密封结构允许双向流动。 阀轴阀轴旋转式控制阀的对应于直通阀阀杆的那个零件。阀轴的旋转对流体通道里的阀板或球进行定 位，因此可以控制阀门的流通能力。 滑动密封滑动密封气动活塞式执行机构气缸下面的密封，为旋转式阀门工况而设计。这个密封允许执行机 构推杆垂直移动和周向旋转，而不会使得下气缸压力泄放。 标准流向标准流向带有独立的密封环或流体环的那些旋转式控制阀的流动方向流体通过与密封环相邻的 管道进入阀体并从与密封环相对的另一端流出。有时候称为前向 流。也可见“反向流”。 枢轴式安装枢轴式安装一种安装方式，用二个在直径方向相对的轴承把阀板或球安装在阀轴 四、控制阀的功能和特性术语 弹簧设定范围 四、控制阀的功能和特性术语 弹簧设定范围控制阀执行机构弹簧调整范围，以平衡实际的过程力。 流通能力流通能力在规定条件下通过阀门的额定流量。 间隙流间隙流当截流元件没有座合时低于最小可控流量的那个流量。 膜片压力范围膜片压力范围膜片压力范围高低值之差。这可以认为是一种固有或安装特性。 双作用执行机构双作用执行机构在任意一个方向上都可以提供动力的执行机构。 动态不平衡力动态不平衡力由于过程流体压力的作用，在任何规定的开度下，在阀芯上产生 有效面积有效面积在薄膜执行机构里，有效面积是有效地产生输出力的那部分膜片面积。膜片的有 效面积可能会随着它的运动而改变， 通常在行程的开始时为最大， 而在行程的末尾时为最小。 模压膜片比平板膜片有较小的有效面积改变，因此推荐使用模压膜片。 失气失气关闭关闭这样一种状态当驱动能源失去时，阀门截流元件移至关闭位置。 失气失气打开打开这样一种状态当驱动能源失去时，阀门截流元件移至打开位置。 失气失气安全安全阀门及其执行机构的一种特性在驱动能源供应中断时，会使得阀门截流元件 移至全闭、全开、或留在上次的位置，任何一种位置都被认为是保护工艺过程必需的。失效 安全作用方式可能需要采用连接到执行机构上的辅助控制。 流量特性流量特性当百分比额定行程从 0 变化到 100％时