调节阀基础知识. .pdf

第一章概述

在现代化工厂的自动控制中，调节阀起着十分重要的作用，这些工厂的生产取决于

流动着的液体和气体的正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简

单的容器加料，都需要*某些最终控制元件去完成。最终控制元件可以认为是自动控制的“体

力”。在调节器的低能量级和执行流动流体控制所需的高能级功能之间，最终控制元件完成

了必要的功率放大作用。

调节阀是最终控制元件的最广泛使用的型式。其他的最终控制元件包括计量泵、调

节挡板和百叶窗式挡板(一种蝶阀的变型)、可变斜度的风扇叶片、电流调节装置以及不同于

阀门的电动机定位装置。

尽管调节阀得到广泛的使用，调节系统中的其它单元大概都没有像它那样少的维护

工作量。在许多系统中，调节阀经受的工作条件如温度、压力、腐蚀和污染都要比其它部件

更为严重，然而，当它控制工艺流体的流动时，它必须令人满意地运行及最少的维修量。

调节阀在管道中起可变阻力的作用。它改变工艺流体的紊流度或者在层流情况下提

供一个压力降，压力降是由改变阀门阻力或“摩擦”所引起的。这一压力降低过程通常称为

“节流”。对于气体，它接近于等温绝热状态，偏差取决于气体的非理想程度(焦耳一汤姆逊

效应)。在液体的情况下，压力则为紊流或粘滞摩擦所消耗，这两种情况都把压力转化为热

能，导致温度略为升高。

常见的控制回路包括三个主要部分，第一部分是敏感元件，它通常是一个变送器。

它是一个能够用来测量被调工艺参数的装置，这类参数如压力、液位或温度。变送器的输出

被送到调节仪表——调节器，它确定并测量给定值或期望值与工艺参数的实际值之间的偏

差，一个接一个地把校正信号送出给最终控制元件——调节阀。阀门改变了流体的流量，使

工艺参数达到了期望值。

在气动调节系统中，调节器输出的气动信号可以直接驱动弹簧一薄膜式执行机构或

者活塞式执行机构，使阀门动作。在这种情况下，确定阀位所需的能量是由压缩空气提供的，

压缩空气应当在室外的设备中加以干燥，以防止冻结，并应净化和过滤。

当一个气动调节阀和电动调节器配套使用时，可采用电一气阀门定位器或电一气转

换器。压缩空气的供气系统可以和用于全气动的调节系统一样来考虑。

在调节理论的术语中，调节阀既有静态特性，又有动态特性，因而它影响整个控制

回路成败。静态特性或增益项是阀的流量特性，它取决于阀门的尺寸、阀芯和阀座的组合结

构、执行机构的类型、阀门定位器、阀前和阀后的压力以及流体的性质。第5章中将详细地

介绍这些内容。

动态特性是由执行机构或阀门定位器一执行机构组合决定的。对于较慢的生产过

程，如温度控制或液位控制，阀的动态特性在可控性方面一般不是限制因素。对于较快的系

统，如液体的流量控制，调节阀可能有明显的滞后，在回路的可控性方面一定要有所考虑。

一般只有控制系统的专家才需要关心调节阀的动态持性，关于应用阀门定位器的正规考虑如

第9章中所讨论的，将满足大多数调节阀装置的需要。

自动调节阀的历史可追溯到自力式调压阀，它包括一个带有重物杆的球形阀，重物用

来平衡阀芯力，从而得到某种程度的调节，另一种早期的自力式调压阌的形式是压力平衡式

调压阀。工艺过程的压力用管线接到弹簧薄膜调压阀的薄膜气室上。无论是减压阀、阀后压

力式调压阀或是差压调压阀都笔够从这种基型阀门的变更而制造出来。

气动变送器和调节器的出现，就必然地导致气动词节阀的应用。它们本质上是减压

阀或阀后压力式调压阀，改用仪表压缩空气来代替工艺过程的流体。现在许多生产减压阀的

公司已经发展成为调节阀制造厂。调节阀的应用从数量上和复杂性方面继续不断地得到发

展，许多阀门的阀体和附件的改进可以用来解决各种各样的问题：

本手册的意图是使工程们熟悉调节阀的结纸醉金迷和因素，帮助仪表工程师在应用

中选用最好的阀体、执行机构和附件。

二章调节阀的部件、定义、术语和技术规格

前言

为了便于理解以下各章详细讨沦的内容，本章介绍一些基本的基础知识。第一部分

包含识别调节阀零件的标记说明——阀的型式、套筒式阀内件、阀体组合件、上阀盖及执行

机构。第二部分介绍第一部分中各种部件的公认的定义。第三部分包括用于讨论有关调节阀

应用中的公认的术语。调节阀的技术规格则在第四部分中加以说明。

第一部分调节阀部件的识别……………3

第二部分