控制閥實用手冊

第1章 概述1

1.1控制閥在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的作用1

1.1.1控制系統(tǒng)的基本組成1

1.1.2控制閥在控制系統(tǒng)中的作用2

1.2控制閥的發(fā)展展望3

1.2.1控制閥應(yīng)用中存在的問題3

1.2.2控制閥的發(fā)展趨勢3

1.3控制閥術(shù)語5

1.3.1控制閥分類術(shù)語5

1.3.2控制閥結(jié)構(gòu)和零部件術(shù)語8

1.3.3控制閥功能和其他術(shù)語12

1.4控制閥型號編制17

1.4.1型號編制方法17

1.4.2控制閥參數(shù)21

1.4.3控制閥系列型譜41

第2章 控制閥結(jié)構(gòu)42

2.1控制閥的組成和分類42

2.1.1控制閥的組成42

2.1.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類42

2.1.3調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分類43

2.1.4附件分類44

2.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)44

2.2.1氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)45

2.2.2氣動活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)49

2.2.3電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)53

2.2.4液動執(zhí)行機(jī)構(gòu)65

2.2.5手動執(zhí)行機(jī)構(gòu)76

2.2.6自力式調(diào)節(jié)閥78

2.3調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)82

2.3.1概述82

2.3.2直行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)85

2.3.3角行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)94

2.3.4特殊結(jié)構(gòu)控制閥99

2.4控制閥其他零部件109

2.4.1閥瓣和閥板109

2.4.2控制閥的導(dǎo)向和行程轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)110

2.4.3控制閥的填料裝置112

2.4.4控制閥的連接116

2.4.5控制閥內(nèi)密封117

第3章 控制閥材料119

3.1控制閥閥體119

3.1.1控制閥閥體的材料119

3.1.2控制閥閥蓋的材料132

3.1.3控制閥閥體和閥蓋最小壁厚133

3.1.4耐腐蝕性材料135

3.1.5控制閥閥桿(軸)的材料145

3.2控制閥閥內(nèi)件146

3.2.1控制閥閥瓣和閥板的材料146

3.2.2控制閥密封座的材料150

3.2.3填料和潤滑劑152

3.3其他零部件154

3.3.1焊接材料154

3.3.2墊片159

3.3.3緊固件162

第4章 控制閥計算的理論基礎(chǔ)165

4.1控制閥工作原理165

4.1.1基礎(chǔ)知識165

4.1.2流量系數(shù)計算中的有關(guān)系數(shù)170

4.2控制閥力(矩)系統(tǒng)的計算180

4.2.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出推力(矩)的計算180

4.2.2調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不平衡力(矩)的計算184

4.2.3調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)允許壓差的計算185

4.2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件的設(shè)計計算188

4.2.5其他力矩的設(shè)計計算199

4.3控制閥流量系數(shù)的計算201

4.3.1概述201

4.3.2不可壓縮流體流量系數(shù)的計算204

4.3.3可壓縮流體流量系數(shù)的計算206

4.3.4流經(jīng)多級控制閥的流體流量系數(shù)計算207

4.3.5兩相流體的流量系數(shù)計算208

4.3.6流量系數(shù)的計算210

4.3.7計算流量系數(shù)的圓整216

4.4控制閥流量特性218

4.4.1控制閥的流量特性218

4.4.2控制閥固有流量特性的實現(xiàn)229

4.5控制閥噪聲預(yù)估231

4.5.1概述231

4.5.2噪聲預(yù)估233

4.5.3噪聲測定和治理噪聲的措施248

4.6計算數(shù)據(jù)的確定259

4.6.1材料的力學(xué)性能259

4.6.2流體的物性數(shù)據(jù)270

第5章 控制閥的工程設(shè)計292

5.1工程設(shè)計符號292

5.1.1控制閥的工程設(shè)計符號292

5.1.2控制閥工程設(shè)計符號的示例295

5.2控制閥應(yīng)用設(shè)計296

5.2.1控制閥數(shù)據(jù)表296

5.2.2控制閥類型的選擇296

5.2.3控制閥材料的選擇305

5.2.4控制閥泄漏等級的選擇319

5.2.5控制閥氣開氣關(guān)方式的選擇323

5.2.6控制閥流量特性的選擇324

5.2.7控制閥內(nèi)流體流向的選擇329

5.3控制閥口徑的確定330

5.3.1數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備330

5.3.2計算流量系數(shù)331

5.3.3確定控制閥額定流量系數(shù)341

5.3.4控制閥開度計算345

5.3.5確定控制閥實際可調(diào)比348

5.3.6確定控制閥壓降比350

5.4控制閥的防噪353

5.4.1控制閥聲功率噪聲的估算353

5.4.2流動噪聲的估算354

5.4.3噪聲修正355

5.4.4流速限制356

5.5控制閥的防爆、防護(hù)和安全完整性等級358

5.5.1防爆等級標(biāo)志和設(shè)備保護(hù)級別358

5.5.2外殼防護(hù)等級365

5.5.3安全完整性等級369

5.6工程應(yīng)用中的問題及處理377

5.6.1工藝提供數(shù)據(jù)不足377

5.6.2根據(jù)控制閥開度估算流體流量380

5.6.3多閥組合應(yīng)用383

第6章 控制閥性能對控制系統(tǒng)的影響388

6.1控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)388

6.1.1控制系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)388

6.1.2控制系統(tǒng)的偏差積分性能指標(biāo)390

6.2控制閥性能對控制系統(tǒng)的影響391

6.2.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能對控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響391

6.2.2調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)性能對控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響397

6.2.3壓降比s的影響400

6.3控制系統(tǒng)對控制閥的要求403

6.3.1控制系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)則403

6.3.2穩(wěn)定運(yùn)行時開環(huán)增益允許的變化范圍404

6.3.3流量控制系統(tǒng)407

6.3.4液位控制系統(tǒng)412

6.3.5壓力控制系統(tǒng)414

6.3.6溫度控制系統(tǒng)416

6.3.7推薦的流量特性選擇420

第7章 閥門定位器和控制閥附件422

7.1閥門定位器的工作原理422

7.1.1閥門定位器的工作原理422

7.1.2閥門定位器的傳遞函數(shù)分析430

7.1.3閥門定位器的功能431

7.2閥門定位器在控制系統(tǒng)中的作用432

7.2.1閥門定位器組成的串級控制系統(tǒng)432

7.2.2閥門定位器應(yīng)用中的注意事項438

7.3智能閥門定位器439

7.3.1智能閥門定位器的工作原理439

7.3.2智能閥門定位器對控制系統(tǒng)性能的影響445

7.4控制閥其他附件447

7.4.1控制閥其他附件447

7.4.2三斷保護(hù)和快開、快關(guān)的實現(xiàn)457

第8章 控制閥的試驗465

8.1控制閥主要性能指標(biāo)的試驗465

8.1.1靜特性試驗465

8.1.2氣密性試驗468

8.1.3密封性試驗469

8.1.4泄漏量試驗470

8.1.5空載全行程時間試驗471

8.1.6絕緣性能試驗473

8.1.7耐壓強(qiáng)度試驗473

8.1.8其他性能試驗474

8.2控制閥型式試驗和檢驗474

8.2.1額定流量系數(shù)和固有流量特性試驗476

8.2.2控制閥其他系數(shù)的試驗479

8.2.3工業(yè)過程控制系統(tǒng)用電磁閥的試驗484

8.2.4工業(yè)過程控制系統(tǒng)用閥門定位器的試驗488

第9章 控制閥的安裝和維修503

9.1控制閥配管和安裝的考慮503

9.1.1安全的考慮503

9.1.2性能的考慮504

9.1.3可操作性和可維護(hù)性的考慮505

9.2安裝施工506

9.2.1安裝施工的準(zhǔn)備506

9.2.2控制閥安裝施工的規(guī)定508

9.2.3控制閥安裝前的檢驗513

9.2.4控制閥現(xiàn)場調(diào)試514

9.2.5控制閥的管理515

9.3故障分析516

9.3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障分析516

9.3.2調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的故障分析519

9.3.3閥門定位器的故障分析522

9.3.4氣動系統(tǒng)常見故障522

9.4控制閥的維護(hù)523

9.4.1控制閥的日常維護(hù)524

9.4.2控制閥的定期維修525

9.4.3控制閥的預(yù)見性維修527

9.4.4閑置控制閥的日常維護(hù)533

9.5控制閥的其他處理534

9.5.1控制閥流量特性的處理方法534

9.5.2控制閥口徑的處理方法537

參考文獻(xiàn)539

附錄A 閥門結(jié)構(gòu)長度542

A.1閥門的結(jié)構(gòu)長度542

A.2燃?xì)庹{(diào)壓器的結(jié)構(gòu)長度553

A.3自力式調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)長度554

附錄B Antoine常數(shù)555

附錄C 水和水蒸氣熱力學(xué)性能574

C.1概述574

C.1.1公式的結(jié)構(gòu)574

C.1.2命名法574

C.2方程575

C.2.1區(qū)域2和3間邊界的輔助方程575

C.2.2區(qū)域1的方程576

C.2.3區(qū)域2的方程578

C.2.4區(qū)域3的方程586

C.2.5區(qū)域4的方程587

C.2.6區(qū)域5的方程588

C.2.7示例590

本手冊從實用性出發(fā)，介紹和分析控制閥的實用性問題。內(nèi)容涉及控制閥結(jié)構(gòu)和材料、控制閥計算的理論基礎(chǔ)（包括控制閥工作原理、力和力矩系統(tǒng)計算、流量系數(shù)計算、噪聲和流量特性）、控制閥的工程設(shè)計（著重介紹設(shè)計計算的理論基礎(chǔ)、設(shè)計選型和計算示例等內(nèi)容）、控制閥性能對控制系統(tǒng)的影響（從控制系統(tǒng)整體出發(fā)，討論控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)、控制閥性能對控制系統(tǒng)的影響等）、閥門定位器和控制閥附件、控制閥試驗（包括主要性能試驗和型式試驗和檢驗等）以及控制閥的安裝和維修。

氣關(guān)控制閥air to close control valve; air faii5 valve toope。隨操作壓力增大閥截流件趨于關(guān)閉的動作方式。即在無氣壓信號情況下處于全開位置的控制閥。