什么是控制阀？

过程工厂是由成百甚至上千个控制回路组成的。所有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，这样可以确保产品的质量。每一个回路都会接受并从内部产生扰动。这些干扰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。

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靠近需要的设定点。

许多人讨论控制阀或阀门，其实他们指的是控制阀组件。控制阀组件典型地由阀体、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。本手册的其它章节会提供关于所有控制阀部件的更多细节。

该装置是否被称为阀门、控制阀或控制阀组件并不与认识到控制阀是控制回路里的关键部分一样重要。说控制阀是回路里的重要部分是不准确的。把控制回路考虑成一条仪表链是非常有用的。就象其它链一样，这条完整的链的好坏取决于它的薄弱的环节。重要的是确保控制阀不是薄弱的链节。

下面是有关过程控制、直行程控制阀、旋转式控制阀、以及其它控制阀的功能和特性术语的定义。

注意：带星号（＊）的定义选自ISA 控制阀术语初稿标准S75.05，经许可使用。

过程控制术语

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＊：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：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：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入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：＊在规定条件下通过一个阀门的流量。

闭环回路：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：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。

控制回路：（见“闭环回路”。）
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：（见“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：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（CO）是阀门组件的输入，而过程变量（PV）是输出，如图1-1 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1-1. 过程死区

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（Td）。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。（见T63）

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。

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1-2）。

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。

一阶：这个术语指的是一个装置的输入与输出之间的动态关系。一个一阶系统或装置只有一个能量储存装置。它的输入与输出之间的动态转换关系是由外部行为决定的。

摩擦力：趋向于阻止两个相互接触表面之间的相互运动的力。摩擦力是把两个表面压在一起的正压力和这两个表面的特性的函数。摩擦力有两种：静态摩擦力和动态摩擦力。静态摩擦力是在两个表面之间产生相对运动之前必须克服的力。一旦相对运动开始后，为了保持相对运动而必须克服的力就是动态摩擦力。移动或滑动摩擦，是口语，有时候用来描述动态摩擦力。粘住、滑擦、或“静摩擦”，也是口语，有时候用来描述静态摩擦力。静态摩擦力是阀门组件死区的主要原因之一。

增益：通用术语，可用于许多情况。在它常用的含义里，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。