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控制阀手册 FISHER—1
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2023.05.22 河南

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什么是控制阀?

1.2 直行程控制阀术语

1.3 旋转式控制阀术语

1.4 控制阀的功能和特性术语

1.5 过程控制术语

什么是控制阀

现代工厂由成百上千个控制回路组成,所以这些控制回路被连接成网络以生产可供销售的产品。每一个控制回路都经过设计以保证重要的过程变量如压力、流量、液位、温度等不超出要求的工作范围,这样可以确保最终产品的质量。每一个回路都会接受扰动,而且会在内部产生扰动。这些扰动对过程变量产生决定性的影响。网络里其它回路之间的相互作用也会产生影响过程变量的扰动。见图

为了减少这些负载扰动的影响,传感器和变送器会收集关于过程变量及其与要求的设定点之间的关系的信息。控制器然后处理这些信息并决定必须怎样做才能使得过程变量在负载扰动发生后恢复到它的正常范围。所有的测量、比较和计算工作完成后,某种类型的终端控制元件必须执行由控制器选择的控制策略。过程控制工业里最常用的终端控制元件就是控制阀。控制阀调节流动的流体,如气体、蒸汽、水或化学混合物,以补偿负载扰动并使得被控制的过程变量尽可能地接近需要的设定点。控制阀是控制回路的核心元件。许多人

讨论控制阀或阀门,其实他们指的是控制阀组件。控制阀组件通常由阀体、阀内件零件、提供阀门操作驱动力的执行机构、以及各种各样的阀门附件所组成。阀门附件包括定位器、转换器、供气压力调节器、手动操纵器、阻尼器或限位开关。目前有两种主流的控制阀类型,其主要区别在于截流元件的操作方式,即直行程控制阀或旋转式控制阀。如图 1.2 1.3 所示,直行程控制阀通过线性运动将截流元件移入或移出座合表面。如图1.13 1.17 所示,旋转式控制阀通过旋转运动将截流元件移入或移出座合表面。

1.2 直行程控制阀术语

适用于配备薄膜或活塞执行机构的标准直行程控制阀的物理和工作特性。有些术语,尤其是那些与执行机构有关的术语,也适用于旋转式控制阀。尽管也包括其它通用术语,但是本手册提出的许多定义符合 ANSI/ISA-75.05.01,控制阀术语。对于一些较复杂的术语,

本手册也提供附加的解释。本章的其余部分定义旋转式控制阀的术语、一般过程控制、控制阀的功能

执行机构弹簧:包含在支架或执行机构膜盖或活塞气缸腔室里的一根或一组弹

簧。它(们)向与负载压力相反的方向移动执行机构推杆。执行机构推杆:把执行机构连接到阀杆上并将运动(力)从执行机构传递给阀门的零件。执行机构推杆加长轴:活塞执行机构推杆的加长部分,提供一种把活塞运动传递给阀门定位器的方法。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,也称为阀门行程。角形阀:一种阀门结构,它的一个入口和出口相互垂直。(也可见直通阀。)

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。

见图 1.5

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(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,并使得阀芯与控制阀组件的其余部分保持正确定位。

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调换阀门的作用方式。

轴套:支持及(或)导向移动零件如阀杆和阀芯的装置。

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及(或)提供座合表面。它也提供了稳定性、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。见图 1.7

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(阀口导向)、阀盖、底法兰、阀杆或以上任意两个零件里运动。

气缸:活塞执行机构的气室,活塞在其中运动。

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:一个活动的把力传递给膜片支撑板和执行机构推杆的压力响应元件。

薄膜执行机构:一个流体驱动的装置,其中的流体(通常是压缩空气,见负载压力)作用在一个活动的部件,即膜片上以产生力,从而推动截流元件。

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: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:一种执行机构,它的推杆会随着负载压力的增加而伸出来。见图 1.9

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。

1.8 三通直通阀

直通阀:一种阀门,带线性运动的截流元件,有单阀口或多阀口,它的阀体因为阀口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:二通单阀口(图 1.3)、二通双阀口、角形、三通(图 1.8)。

负载压力:流体,通常是压缩空气,施加在气动执行机构中的膜片或活塞上。补偿式门:一种阀门结构,在不同的但互成 180 度的对立面上有入口和出口管线连接。

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、Belleville 弹簧和抗挤压环。见图 1.11

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:一个流体驱动的装置,其中的流体(通常是压缩空气)作用在一个可移动的活塞上使执行机构推杆产生运动,并在关闭时提供座合力。活塞式执行机构可以为:双作用式,可在任一方向上产生最大的驱动力;或者弹簧复位式,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。见图 1.10

阀口:控制阀的流量控制口。

保持环:一个用来把可拆卸法兰保持在阀体上的分体环。

反作用执行机构:一种执行机构,它的推杆会随着负载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,以防止负载压力沿着执行机构推杆泄露。见图 1.12

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 型圈被用在轴套里,以密封气缸、执行机构推杆和执行机构推杆加长轴。

阀座:截流元件与它的配合表面相接触的区域,它实现阀门的关闭。

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多大的力来克服静态、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一部分。

可拆卸法兰:一个安装在阀体流通口上的法兰。它通常被一个保持环保持在其位置上。

弹簧调整件:一个管件,通常旋拧在执行机构推杆上或旋入支架里面,以调整弹簧压缩量(见控制阀的功能和特性术语中的弹簧设定范围)。

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: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上的装置。

阀内件:调节受控流体流量的阀门内部组件。在直通阀体里,阀内件通常包括截流元件、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。

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) 带一个阀口和阀芯的单阀口阀体;b) 带二个阀口和一个阀芯的双阀口阀体;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)。术语阀体通常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口。

阀芯:在直行程阀门中,一个经常指代截流元件的术语。

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:把执行机构的动力单元刚性地连接到阀门上的结构。

1.3 旋转式控制阀术语

下面的术语仅适用于配备薄膜或活塞执行机构的旋转式控制阀的物理和工作特性。旋转阀设计中的截流元件(即球体、阀板、偏心球塞等)具有与直行程控制阀中的阀芯类似的功能。也就是说,随着它们的旋转,它们会通过对流体打开或关小的密封面积来改变流束的

大小和形状。尽管本文中也提到了一些其它通用术语,但是大部分符合控制阀

术语 ISA S75.05。与执行机构有关的一些术语,也适用于旋转式控制阀。对于一些较复杂的术语,本手册提供了附加的解释。在本章接下来的部分中,将对一般过程控制、控制阀的功能和特性术语进行定义。  1.13 旋转式控制阀

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(扭矩),以定位旋转式阀门的阀板或球。这根杠杆正常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: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: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体通道。

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。 1.15 V 形切口球

传统阀板:用于最常见的各种各样的蝶阀里的对称的截流元件。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:阀门结构常用名词,在这种阀门结构里,阀轴与阀板连接的偏心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。  1.16 偏心蝶阀

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/ASME等级的法兰之间(有时候也称为对夹式阀体)。

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侵蚀性的应用场合。

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: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(扭矩)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: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。见图 1.17

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。

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,因此可以控制通过阀门的流体流量。

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,而不会使得下气缸负载压力泄放,因此仅需一个万向轴承。

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。有时候称为前向流或流向截流元件的正面。也可见“反向流”。

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

阀轴或短轴上。

1.4 控制阀的功能和特性术语

弹簧设定范围:在执行机构弹簧的校准程序中,使控制阀达到额定行程的压力范围(见固有膜片压力范围)。

流通能力:在规定条件下通过阀门的流量(Cv Kv)。

间隙流:当截流元件没有完全座合时低于最小可控流量的那个流量。

膜片压力范围:膜片负载压力范围高低值之差。

双作用执行机构:在任意一个方向上都可以提供气动、液压或电力动力的执行机构。

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,在阀芯上产生的净力。

有效面积:在执行机构里,有效面积是产生输出力的那部分膜片或活塞面积。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 - 关闭:这样一种状态:当失去驱动能源时,阀门截流元件移至关闭位置。

失气 - 打开:这样一种状态:当失去驱动能源时,阀门截流元件移至打开位置。

失气 - 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及设备所必需的。失气 -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:当百分比额定行程从 0 变化到 100% 时,流经阀门的流量与百分比额定行程之间的关系。这个术语应该总是表述为固有流量特性或安装流量特性(见过程控制术语一节的定义)。流量系数(Cv):一个与阀门的几何结构有关的、对于一个给定行程的常数,

可用来衡量流通能力。它是在每平方英寸 1 磅的压降下,每分钟流过阀门的16°C (60°F) 水的美国加仑数。高压力恢复阀门:一种阀门结构,由于流线型的内部轮廓和最小的流体紊流,它会分散相对少的流体能量。因此,在阀门缩流断面下游的压力会恢复到入口

压力的一个很高的百分比值。直流通式阀门,如旋转式球阀是典型的高压力恢复阀门。

固有模片压力范围:阀体内压力为大气压时,作用于膜片以产生额定阀芯行程的压力高和低值。这个范围通常指的是弹簧设定值范围,因为当阀门被设定在该工作范围上时,这个范围将是阀门的动作范围。

固有流量特性:在经过阀门的压降恒定时,随着阀门从关闭位置运动到额定行程,流速与截流元件行程之间的关系。

安装膜片压力范围:在阀体承受规定的工况下,作用于膜片以产生额定阀芯行程的压力高和低值。由于作用在截流元件上的力,固有膜片压力范围可能会不同于安装膜片压力范围安装流量特性:当经过阀门的压降受到变化的过程工况影响时,随着阀门从关闭位置运动到额定行程,流量与截流元件位置之间的关系。

低压力恢复阀门:一种阀门结构,由于流体通道轮廓产生的紊流,它会分散很

大一部分的流体能量。其结果是,在阀门缩流断面下游的压力会恢复到比带有更多流线型通道的阀门更小的一个入口压力百分比值。尽管每个阀门结构不尽相同,但是普通的直通阀通常有低的压力恢复能力。修正的抛物线流量特性:一种流量特性,它在截流元件的低位行程处提供等百分比的特性,而在截流元件的高位行程处提供线性特性。

常关阀:见“失气 - 关闭”。

常开阀:见“失气 - 打开”。

向下推关闭 (PDTC) 结构:一种直通式阀门结构,它的截流元件位于执行机构和阀座环之间,这样执行机构推杆的推出会将截流元件移向阀座环,最后关闭阀门。该术语也可用于旋转式阀门结构。在旋转式阀门结构里,执行机构推杆的线性伸出会将球或阀板移向关闭位置。(也称为正作用。)

向下推打开 (PDTO) 结构:一种直通式阀门结构。它的阀座环位于执行机构和截流元件之间,这样执行机构推杆的推出会将截流元件从阀座上移开,因此打开阀门。该术语也可用于旋转式阀门结构。在旋转式阀门结构里,执行机构推杆的线性伸出会将球或阀板移向打开位置。(也称为反作用)。

可调比:与指定的流量特性的偏差不超过规定的限制时,最大的流量系数(Cv Kv)与最小的流量系数(间的比例。当流量增加到Cv Kv)之100 倍最小可控制流量时,一个仍然能够很好地控制的阀门就有一个 1001 的可调比。可调比也可表示为最大与最小可控制流量之间的比例。额定流量系数(Cv):额定行程下阀门的流量系数(Cv)。

额定行程:阀门截流元件从关闭位置运动至额定全开位置的距离。额定全开位

置是由制造商推荐的最大开度。相对流量系数(Cv):指定行程时的流量系数 (Cv) 与额定行程时的流量系数(Cv) 之间的比例。

阀座泄漏量:当阀门在规定的压差和温度下处于全闭位置并被施加了最大可用阀座负载时,流经阀门的流体量。

弹簧系数 (Ks)弹簧长度每单位改变时弹簧力的改变。在薄膜执行机构控制阀里,弹簧系数通常用磅力/英寸压缩量来表示。

缩流断面:流速最大、流体静压和截面积最小处的那部分流束。在一个控制阀里,缩流断面通常位于实际的物理限制的下游。

1.5 过程控制术语

与控制阀、仪表和附件有联系的人经常会碰到下面一些以前没有定义过的术语和名词。有些术语(用 * 表示)摘录自ISA 标准:过程仪表术语,ISA51.1。其它包括的术语也被广泛运用于整个控制阀工业。

附件:一种安装在控制阀组件上的装置,用于补充各种功能或产生所需的动作,尤其是致动。(即定位器、供气压力调节器、电磁阀、限位开关等)。

执行机构*一个提供力和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:一个包括所有相关附件使其成为完整操作单元的执行机构。

ANSI: 美国国家标准组织的缩写。

API: 美国石油组织的缩写。

ASME: 美国机械工程师学会的缩写。

ASTM:表示美国测试和材料学会。随着该组织成为国际化组织,该名称改为

ASTM 国际组织。因此,ASTM 不再是缩写。

自动控制系统*一种不需要人工干预就能工作的控制系统。

空程:一种死区形式,是由装置输入改变方向时,装置输入和输出之间的暂时中断引起的。(例如:机械连接的松弛或脱落)。

Bode *一幅转换函数的在对数基线上的对数幅度比例和相位角度值图。这

是图形化表示频率响应数据的最常见形式。

校验曲线*校验结果的图形化表示。一个装置的稳态输出表示为它的稳态输

入的函数。该曲线通常以百分比的输出量程对百分比的输入量程的形式来表

示。校验循环*在仪表的量程范围内,在上升然后下降的方向上,使用被测量变

量的已知值,并记录相应的输出读数值。校验循环曲线可以通过先增加然后减小装置的输入而获得。它通常以百分比的输出量程对百分比的输入量程的形式来表示。它提供回差的一种测量。

流通能力*(阀门):在额定工况下通过阀门的流量(Cv)。

闭环回路:过程控制组件的互连使得关于过程变量的信息被连续地反馈到控制器设定点,以对过程变量提供连续的自动校正。

截流元件:阀门内部元件(包括球塞、阀板,部分球或全球),用于调节控制阀内的流量。

控制器:使用固定算法,自动操作以调节被控变量的装置。控制器输入接收有关过程变量状态的信息,然后向终端控制元件提供适当的输出信号。

控制回路:见闭环回路或开环回路。

控制范围:控制阀可以将阀门增益维持在 0.5 2.0 的标准值之间的阀门行程范围。

控制阀组件:一种用于通过改变流通通道尺寸来调节流体流通的装置,其接收来自控制器的信号以进行工作。

死区:一种可在任何装置上发生的普遍现象,在此范围内,当输入信号在方向反转时发生变化,不会引起输出信号产生可观察到的变化。对于控制阀,控制器输出 (CO) 是阀组件的输入,过程变量(PV) 是输出,如图 1.18 所示。使用术语“死区”时,必须确定输入和输出变量,并且确保测量死区的任何测试在全部负载条件下进行。死区通常表示为百

分比的输入量程。

Controller Output

1.18 死区

控制器输出

时滞时间:在较小(通常为 0.25 - 5%)阶跃输入后,未检测到系统响应的时间间隔 (Td)。此时间即从阶跃输入启动到检测出系统的第一个响应。时滞时间可适用于阀门组件或整个工艺过程。见T63

焓:一个热动态量,它是阀体的内部能

量和其体积与压力之积的和:H = U + pV

(也称为热容量)。

熵:在一个热动态系统里,不能转化为

机械功的能量的理论量度。

等百分比流量特性一种固有的流量特性,额定行程的等量增加会在理想情况下产生相对于现有 Cv 的流量系数 (Cv)的等百分比变化。

反馈信号*测量直接的被控制变量而得到的返回信号。对于一个带定位器的控制阀,反馈信号通常是反馈给定位器的截流元件连接杆位置的机械指示。

FCI流体控制组织的缩写。提供标准和培训材料,帮助购买者和用户掌握相关知识及使用流体控制和调节设备。

终端控制元件:执行由控制器输出确定的控制策略的装置。虽然该终端控制元件有多种形式(阻尼器、开/关装置等),但当今工业中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(即气体、蒸汽、水、化合物等)以补偿负载扰动并使调节的过程变量保

持尽可能接近所需的设定点。

一阶:描述装置输入和输出之间的动态关系的一个术语。一阶系统或装置仅具有一个能量存储设备,并且输入和输出之间的动态瞬态关系是由指数行为表征的。

频率响应特性*以幅度和相位表示的稳态正弦输入及其引起的基本正弦输出之间的频率依赖关系。输出的幅度和相位移动可以被看作输入测试频率的函数,并用来描述控制装置的动态行为。

摩擦:倾向于阻止彼此接触的两个表面之间的相对运动的力。摩擦力是将这两个表

面压在一起的法向力和两个表面的特性的函数。摩擦力有两种:静摩擦和动摩擦。

静摩擦(也称为黏附摩擦或静态摩擦)是在两个表面之间产生相对运动之前必须克

服的力。静摩擦也是造成阀组件中死区的主要原因之一。一旦相对运动开始,动摩

擦(也称为移动摩擦或滑动摩擦)是维持相对运动必须克服的力。

增益:用于描述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

改变量比例的术语。增益有两种:静态增益和动态增益。静态增益(也称为灵敏度)是输入和输出之间的增益关系,是系统或装置处于稳态状态时,输入能够引起输出改变的程度的指标。动态增益是系统处于运动或流动状态时输入和输出之间的增益关系。动态增益是输入频率或变化率的函数。

硬度:金属抵抗塑性变形(通常以凹陷形式)的能力。塑料和橡胶的抵抗尖头刺入其表面的能力。

振荡*外部激励消失之后,仍然存在的一种具有明显幅度的振动。振荡有时候被称为循环或极限循环。振荡是在或接近稳定极限处工作的证据。在控制阀里,控制系统或阀门定位器的不稳定会引起执行机构负载压力的波动,振荡会随之而出现。

回差*校准周期内任何单个输入对应的值的最大输出值差异,不包括死区引起的误差。当作用在阀体上的力发生变化时(如黏性力或内部摩擦力),作用的延迟。

 l (% 1.19固有阀门特性

固有特性*在经过阀门的压降恒定时,随着阀门从关闭位置运动到额定行程,流量系数与截流元件行程之间的关系。通常,这些特性可以绘制在曲线上,其中水平轴以百分比行程表示,垂直轴用百分比流量(或 Cv)表示。由于阀门流量是阀门行程和阀门压降的函数,因此在恒定压降下进行的流量特性测试提供了一种比较阀门特性类型的系统方法。用这种方式测得的典型阀门特性有线性、等百分比和快开。固有阀门增益:在恒定压降条件下通

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设计的固有函数。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*当通过阀门的压降受到变化的过程工况影响时,随着阀门从关闭位置运动到额定行程,流量与截流元件(阀板)行程之间的关系。

安装阀门增益:在实际过程工况下,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特定系统中,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。

仪表压力:由一个自动控制器提供的用来使阀门工作的输出压力。

I/P电流转压力 (I-to-P) 的简写。通常应用于输入转换器模块。

ISA国际自动化学会的缩写。

线性度*与两个变量相关的一条曲线与一条直线的接近程度。线性度也意味着相同直线作用于向上和向下方向。因此,上面所定义的死区通常被认为是非线性的。

线性特性*固有的流动特性,可以用一条直线在流量系数 (Cv) 相对于额定行程的矩形图上表示出来。因此,行程的等量增加提供流量系数 Cv 的等量增加。

负载压力:对气动执行机构进行定位的压力,是实际作用在执行机构膜片或活塞上的压力。如果没有使用阀门定位器,负载压力可以是仪表压力。

控制回路:见闭环回路或开环回路。

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。有时也称为开路增益。必须明确指明在某个频率下是静态回路增益还是动态回路增益。

手动控制:见开环回路。

NACE: 曾代表美国腐蚀工程师协会。随着该组织成为国际化组织,该名称改为NACE 国际组织。因此,NACE 不再是缩写。

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被反馈到控制器设定点,对过程变量的校正也不再进行。这通常是通过将控制器设置于手动操作状态来实现的。

工作介质:这是指流体,通常为空气或气体,用来为阀门定位器和自动控制器的工作提供动力。

工作极限*一个装置能够承受而不会导致工作特性永久性损害的工作条件范围。

OSHA职业安全和健康法令(美国)的缩写。

填料:阀门组件的一个部件,用来防止阀板或阀杆周围的泄漏。

定位器:一个位置控制器(伺服机构),其与终端控制元件或其执行机构的运动部件进行机械连接,并自动调节其到执行机构的输出,以保持与输入信号成比例的所需阀门位置。

过程:除控制器外,控制回路中的所有组合元件。有时指的是通过回路的流体。

过程增益:被控过程变量的改变量对于相应的控制器输出改变量的比例。

过程偏差度:衡量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。过程偏差度通常以百分比定义为(2s/m),式中 m 是被测过程变量的设定点或平均值,s 是过程变量的标准偏差。

快开 (QO) 特性*一种固有流量特性,在截流元件最小的行程下可以获得最大的流量系数。

范围:二个极限之间的区域,其间距可以被测量、接受、或传递,并用上下范围值来表示。例如:3 15 Psi-40 100°C-40 212°F)。

放大器:一种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,并向执行机构输出大流量的空气或液压流体。放大器可以是定位器的内部元件,也可以是单独的阀门附件。

可重复性*在全部行程范围内,沿着相同的方向,在相同的工作条件下,对于相同的输入值,一系列连续的输出测量值的接近程度。它通常是作为不可重复性来测量的,但以百分比量程来表示。它不包括回差。

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。分辨率通常表示为百分比的输入量程的百分比。

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。)应用于控制阀时,包括整个阀门组件。

二阶:一个术语,指的是一个装置的输入和输出之间的动态关系。一个二阶系统或装置有两个能量存储装置,它们可以在它们之间来回传递动能和势能,这样可能会引发振荡行为或超调。

敏感性*在达到稳定状态后,输出幅度的改变与引起该改变的输入改变之间的比例。

传感器:一种用于检测过程变量值并向变送器提供相应输出信号的装置。传感器可以是变送器的集成部分,也可以是单独的元件。

设定点:一个参考值,代表被控过程变量的期望值。

阀轴扭转:阀轴一端扭转而另一端不扭转的现象。这种现象通常发生在旋转式阀门中,其中执行机构通过一根相对长的阀轴连接到阀门截流元件上。当阀门的密封摩擦力将阀轴的一端保持在某一个位置时,执行机构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足够的力来克服这个摩擦力。

信号*一个物理变量,它的一个或多个参数携带关于该信号所代表的另外一个变量的信息。

信号幅度排序(分程)*一种动作方式,其中有二个或更多个信号产生,或者有二个或更多个终端控制元件被一个输入信号驱动,每一个终端控制元件连续地、带或不带重叠对该输入信号的幅值作出响应。

选型(阀门):一种系统流程,旨在确保在一系列特定过程工况的每种条件下都拥有正确的阀门流通能力。

量程*上下范围值的算术差。例如:范围 =0 66°C (150°F),量程 = 66°C

(150°F);范围 = 3 15 Psig,量程 = 12Psig

静摩擦:使两个接触的物体开始相对运动需要的力。另见摩擦。气源压力*一个装置供气口处的压力。常用的控制阀气源压力值对于 3 15 Psig 的弹簧设定范围为 20 Psig,对

6 30 Psig 的弹簧设定范围为 35Psig

T63一个测量装置响应的指标。通过向系统应用小的(通常 1-5%)阶跃输入即可测量 T63。从启动阶跃输入的时间到系统输出达到最终稳态值的 63% 的时间即是 T63。它是系统时滞时间 (Td) 和系统时间常数 (t) 的总和。(见时滞时间和时间常数。)

时间常数:通常应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(通常为 0.25% - 5%)的能检测到的响应时起一直到系统输出达到其最终稳态值的 63% 时的时间间隔。(见T63。)当应用于开路过程时,时间常数通常表示为“

T(Tau)。当应用于闭路系统时,时间常数通常表示为为 λ(Lambda)

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*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:一个指针和标尺,用于从外部显示截流元件的位置,通常以行程百分比或旋转度等为单位。

阀内件*调节被控制流体流量的阀门内部部件。

阀门:见控制阀组件。

流量放大器:一种独立放大器,通常被称为流量放大器或简称放大器,因为它增加或放大了供给执行机构的压缩空气量。见放大器。

零误差*当输入为低范围值时,一个装置在规定的使用条件下的误差。它通常表示为百分比的理想量程



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