控制阀实用手册

第1章 概述1

1.1控制阀在工业生产过程控制中的作用1

1.1.1控制系统的基本组成1

1.1.2控制阀在控制系统中的作用2

1.2控制阀的发展展望3

1.2.1控制阀应用中存在的问题3

1.2.2控制阀的发展趋势3

1.3控制阀术语5

1.3.1控制阀分类术语5

1.3.2控制阀结构和零部件术语8

1.3.3控制阀功能和其他术语12

1.4控制阀型号编制17

1.4.1型号编制方法17

1.4.2控制阀参数21

1.4.3控制阀系列型谱41

第2章 控制阀结构42

2.1控制阀的组成和分类42

2.1.1控制阀的组成42

2.1.2执行机构分类42

2.1.3调节机构分类43

2.1.4附件分类44

2.2执行机构44

2.2.1气动薄膜执行机构45

2.2.2气动活塞执行机构49

2.2.3电动执行机构53

2.2.4液动执行机构65

2.2.5手动执行机构76

2.2.6自力式调节阀78

2.3调节机构82

2.3.1概述82

2.3.2直行程调节机构85

2.3.3角行程调节机构94

2.3.4特殊结构控制阀99

2.4控制阀其他零部件109

2.4.1阀瓣和阀板109

2.4.2控制阀的导向和行程转换机构110

2.4.3控制阀的填料装置112

2.4.4控制阀的连接116

2.4.5控制阀内密封117

第3章 控制阀材料119

3.1控制阀阀体119

3.1.1控制阀阀体的材料119

3.1.2控制阀阀盖的材料132

3.1.3控制阀阀体和阀盖最小壁厚133

3.1.4耐腐蚀性材料135

3.1.5控制阀阀杆(轴)的材料145

3.2控制阀阀内件146

3.2.1控制阀阀瓣和阀板的材料146

3.2.2控制阀密封座的材料150

3.2.3填料和润滑剂152

3.3其他零部件154

3.3.1焊接材料154

3.3.2垫片159

3.3.3紧固件162

第4章 控制阀计算的理论基础165

4.1控制阀工作原理165

4.1.1基础知识165

4.1.2流量系数计算中的有关系数170

4.2控制阀力(矩)系统的计算180

4.2.1执行机构输出推力(矩)的计算180

4.2.2调节机构不平衡力(矩)的计算184

4.2.3调节机构允许压差的计算185

4.2.4执行机构部件的设计计算188

4.2.5其他力矩的设计计算199

4.3控制阀流量系数的计算201

4.3.1概述201

4.3.2不可压缩流体流量系数的计算204

4.3.3可压缩流体流量系数的计算206

4.3.4流经多级控制阀的流体流量系数计算207

4.3.5两相流体的流量系数计算208

4.3.6流量系数的计算210

4.3.7计算流量系数的圆整216

4.4控制阀流量特性218

4.4.1控制阀的流量特性218

4.4.2控制阀固有流量特性的实现229

4.5控制阀噪声预估231

4.5.1概述231

4.5.2噪声预估233

4.5.3噪声测定和治理噪声的措施248

4.6计算数据的确定259

4.6.1材料的力学性能259

4.6.2流体的物性数据270

第5章 控制阀的工程设计292

5.1工程设计符号292

5.1.1控制阀的工程设计符号292

5.1.2控制阀工程设计符号的示例295

5.2控制阀应用设计296

5.2.1控制阀数据表296

5.2.2控制阀类型的选择296

5.2.3控制阀材料的选择305

5.2.4控制阀泄漏等级的选择319

5.2.5控制阀气开气关方式的选择323

5.2.6控制阀流量特性的选择324

5.2.7控制阀内流体流向的选择329

5.3控制阀口径的确定330

5.3.1数据的准备330

5.3.2计算流量系数331

5.3.3确定控制阀额定流量系数341

5.3.4控制阀开度计算345

5.3.5确定控制阀实际可调比348

5.3.6确定控制阀压降比350

5.4控制阀的防噪353

5.4.1控制阀声功率噪声的估算353

5.4.2流动噪声的估算354

5.4.3噪声修正355

5.4.4流速限制356

5.5控制阀的防爆、防护和安全完整性等级358

5.5.1防爆等级标志和设备保护级别358

5.5.2外壳防护等级365

5.5.3安全完整性等级369

5.6工程应用中的问题及处理377

5.6.1工艺提供数据不足377

5.6.2根据控制阀开度估算流体流量380

5.6.3多阀组合应用383

第6章 控制阀性能对控制系统的影响388

6.1控制系统的性能指标388

6.1.1控制系统的时域性能指标388

6.1.2控制系统的偏差积分性能指标390

6.2控制阀性能对控制系统的影响391

6.2.1执行机构性能对控制系统控制品质的影响391

6.2.2调节机构性能对控制系统控制品质的影响397

6.2.3压降比s的影响400

6.3控制系统对控制阀的要求403

6.3.1控制系统运行准则403

6.3.2稳定运行时开环增益允许的变化范围404

6.3.3流量控制系统407

6.3.4液位控制系统412

6.3.5压力控制系统414

6.3.6温度控制系统416

6.3.7推荐的流量特性选择420

第7章 阀门定位器和控制阀附件422

7.1阀门定位器的工作原理422

7.1.1阀门定位器的工作原理422

7.1.2阀门定位器的传递函数分析430

7.1.3阀门定位器的功能431

7.2阀门定位器在控制系统中的作用432

7.2.1阀门定位器组成的串级控制系统432

7.2.2阀门定位器应用中的注意事项438

7.3智能阀门定位器439

7.3.1智能阀门定位器的工作原理439

7.3.2智能阀门定位器对控制系统性能的影响445

7.4控制阀其他附件447

7.4.1控制阀其他附件447

7.4.2三断保护和快开、快关的实现457

第8章 控制阀的试验465

8.1控制阀主要性能指标的试验465

8.1.1静特性试验465

8.1.2气密性试验468

8.1.3密封性试验469

8.1.4泄漏量试验470

8.1.5空载全行程时间试验471

8.1.6绝缘性能试验473

8.1.7耐压强度试验473

8.1.8其他性能试验474

8.2控制阀型式试验和检验474

8.2.1额定流量系数和固有流量特性试验476

8.2.2控制阀其他系数的试验479

8.2.3工业过程控制系统用电磁阀的试验484

8.2.4工业过程控制系统用阀门定位器的试验488

第9章 控制阀的安装和维修503

9.1控制阀配管和安装的考虑503

9.1.1安全的考虑503

9.1.2性能的考虑504

9.1.3可操作性和可维护性的考虑505

9.2安装施工506

9.2.1安装施工的准备506

9.2.2控制阀安装施工的规定508

9.2.3控制阀安装前的检验513

9.2.4控制阀现场调试514

9.2.5控制阀的管理515

9.3故障分析516

9.3.1执行机构的故障分析516

9.3.2调节机构的故障分析519

9.3.3阀门定位器的故障分析522

9.3.4气动系统常见故障522

9.4控制阀的维护523

9.4.1控制阀的日常维护524

9.4.2控制阀的定期维修525

9.4.3控制阀的预见性维修527

9.4.4闲置控制阀的日常维护533

9.5控制阀的其他处理534

9.5.1控制阀流量特性的处理方法534

9.5.2控制阀口径的处理方法537

参考文献539

附录A 阀门结构长度542

A.1阀门的结构长度542

A.2燃气调压器的结构长度553

A.3自力式调节阀的结构长度554

附录B Antoine常数555

附录C 水和水蒸气热力学性能574

C.1概述574

C.1.1公式的结构574

C.1.2命名法574

C.2方程575

C.2.1区域2和3间边界的辅助方程575

C.2.2区域1的方程576

C.2.3区域2的方程578

C.2.4区域3的方程586

C.2.5区域4的方程587

C.2.6区域5的方程588

C.2.7示例590

附录D FCI70-2-2006控制阀阀座泄漏量591

D.1泄漏等级591

D.2试验方法592

《控制阀实用手册》从实用性出发，介绍和分析控制阀的实用性问题。内容涉及控制阀结构和材料、控制阀计算的理论基础（包括控制阀工作原理、力和力矩系统计算、流量系数计算、噪声和流量特性）、控制阀的工程设计（着重介绍设计计算的理论基础、设计选型和计算示例等内容）、控制阀性能对控制系统的影响（从控制系统整体出发，讨论控制系统的性能指标、控制阀性能对控制系统的影响等）、阀门定位器和控制阀附件、控制阀试验（包括主要性能试验和型式试验和检验等）以及控制阀的安装和维修。
　　本手册内容*进、实用，是流程行业和自动化行业的系统工程师、仪表工程师、机械设计人员及高校师生珍贵的技术资料。