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過程控制閥術語


附件:一個安裝在執行機構上補充執行機構的功能并使其成為一個完整的操作單元的裝置。例子包括定位器、供氣壓力調節器、電磁閥和限位開關。

執行機構:一個提供力或運動去打開或關閉閥門的氣動、液動或電動裝置。

執行機構組件:一個包括所有相關附件使之成為一個完整的操作單元的執行機構。

空程:提供給一種死區的通用名詞。這種死區是當一個裝置的輸入改變方向時由于裝置輸入與輸出之間的暫時中斷引起的。一個機械連接的松弛或松動是空程的一個典型例子。

(閥門)流通能力:在規定條件下通過一個閥門的流量。

閉環回路(控制回路):一種過程元件的相互連接方式:有關過程變量的信息被連續不斷地反饋給控制器的設定點,以連續地、自動地糾正過程變量。

控制器:一種通過使用某些既定的運算來調節控制變量的自動操作的裝置?刂破鞯妮斎虢邮荜P于過程變量狀態的信息,然后提供一個相應的輸出信號給終端控制元件。

控制范圍:控制閥能夠把實際閥門增益保持在標準值0,5和2,0之間的閥門行程范圍。

控制閥組件:包括通常安裝在閥門上的所有部件:閥體組件、執行機構、定位器、調壓器、轉換器、限位開關等。

死區:輸入信號改變方向但不致于引起輸出信號的可以觀察到的變化時,輸入信號的可變化范圍。死區是用來描述一種適用于任何裝置的通用現象的名詞。對于閥門組件,控制器的輸出(C0)是閥門組件的輸入,而過程變量(PV)是輸出,如圖1所示。使用術語“死區”時,有必要把輸入和輸出區分開來,并確保測量死區的任何測試在全部負載條件下進行。死區典型地表示為百分比的輸入量程。

圖1 過程死區

時滯時間:從一個小的階躍輸入(通常0.25%—5%)起,系統沒有響應被檢測到的時間長短(Td)o它從階躍輸入開始的時間起測量,一直到被測試系統產生第一個能檢測到的響應的時間為止。時滯時間可用于閥門組件或整個工藝過程。

閥板:帶線性或旋轉運動的、用來調節流量的閥內件元件,也可指閥芯或截流元件。


終端控制元件:執行由控制器的輸出決定的控制策略的裝置。終端控制元件可以是一個減振器、一個變速驅動泵或一個開關式切換裝置,但是過程控制工業里最常見的終端控制元件是控制閥組件?刂崎y調節流動的流體,如氣體、蒸汽、水或化學混合物,以補償擾動并使得被控制的過程變量盡可能地靠近需要的設定點。

增益:通用術語,可用于許多情況。在它最常用的含義里,增益是一個給定系統或裝置的輸出改變量相對于引起該輸出改變量的輸入改變量的比例。增益有兩種:靜態增益和動態增益。靜態增益是輸入與輸出之間的增益關系,是系統或裝置處于穩定狀態時,輸入能夠引起輸出改變的程度的指標。敏感性有時候用來說明靜態增益。動態增益是時當系統處于運動或流動狀態時的輸入與輸出之間的增益關系。動態增益是輸入改變頻率或比率的函數。

滯后: 在一個校驗循環里,相對于任何單個輸入值的輸出值的最大差值,不包括由于死區引起的誤差

固有特性(流量特性)在經過閥門的壓力降恒定時,隨著截流元件(閥板)從關閉位置運動到額定行程的過程中流量系數與截流元件(閥板)行程之間的關系。典型地,這些特性可以繪制在曲線圖上,其水平軸用百分比行程表示,而垂直軸用百分比流量(或Cv值)表示。由于閥門流量是閥門行程和通過閥門的壓力降的函數,在恒定的壓力降下進行流量特性測試提供了一種比較閥門特性類型的系統方法。用這種方法測得的典型的閥門特性
有線性、等百分比和快開(圖2)。

等百分比特性:
一種固有流量特性:額定行程的等量增加會理想地產生流量系數(Cv)的等百分比的改變(圖2)。

線性特性: 一種固有流量特性,可以用一條直線在流量系數(Cv值)相對于額定行程的長方形圖上表示出來。因此,行程的等量增加提供流量系數(Cv)的等量增加。

圖2

快開特性:一種固有流量特性:在截流元件很小的行程下可以獲得很大的流量系數(圖2)。

固有閥門增益: 在恒定的壓力降條件下,通過閥門的流量改變量相對于閥門的行程改變量的比例。固有閥門增益是閥門結構的固有函數。它等于固有特性曲線在任意行程點上的斜率,也是閥門行程的函數。

安裝特性: 當通過閥門的壓力降受到變化的過程條件的影響時,隨著截流元件(閥板)從關閉位置運動到額定行程的過程中流量與截流元件(閥板)行程之間的關系。

安裝閥門增益: 在實際過程條件下,通過閥門的流量改變量相對于閥門行程改變量的比例。安裝閥門增益是當閥門安裝在一個特定的系統里,且壓力降允許根據總系統的指令而自然改變時產生的閥門增益關系。安裝閥門增益等于安裝特性曲線的斜率,也是閥門行程的函數。

I/P: 電流—氣壓(舊UP)的縮寫。典型地用于輸入轉換器模塊。

線性度:與兩個變量有關的一條曲線與一條直線的接近程度o(線性度也指的是相同的直線作用于向上和向下兩個方向。這樣,上面所定義的死區典型地會被認為是一種非線性度o)

回路增益:所有回路元件被看作串聯在回路里時的組合增益。有時候指的是開環增益,有時候必須清楚地說明指的是靜態回路增益還是動態回路增益。

開環回路:這樣一種情況:過程控制元件的連接被中斷,這樣,過程變量的信息不再反饋給控制器的設定點,所以對過程變量的糾正也不再進行。這種情況典型地是通過把控制器設置在手動操作狀態來實現的。

填料:閥門組件的一個部件,用于防止閥板或閥桿周圍的泄漏。

定位器: 一個位置控制器(伺服機構),它在機械上被連接到終端控制元件或其執行機構的一個運動部件上,自動調整向執行機構的輸出,以保持一個需要的與輸入信號成比例的閥門位置。

過程:控制回路里除了控制器之外的所有組合元件。過程典型地包括控制閥組件、被控制的壓力容器或熱交換器、以及傳感器、泵和變送器。

過程增益:被控制的過程變量的改變量對于相應的控制器輸出的改變量的比例。過程偏差度:關于過程是如何被緊密地控制在設定點周圍的一種精確的統計學測量。過程偏差度典型地以百分比定義為(26/m),式中m是被測過程變量的設定點或平均值,巧是過程變量的標準方差。

放大器:一個作用類似于功率放大器的裝置。它接受電氣、氣動或機械輸入信號,并捉供大流量的空氣或液壓流體輸出給執行機構。放大器可以是定位器的一個內部元件或者一個單獨的閥門附件。

分辨率:當輸入不改變方向時用來產生一個能檢測到的輸出變化所需要的最小可能的輸入變化。分辨率典型地表示為百分比的輸入量程。

響應時間:通常由一個包括時滯時間和時間常數的參數來測量。(見T63、時滯時間和時間常數。)用于控制閥時,它包括整個閥門組件。

二階:一個術語,指的是一個裝置的輸入與輸出之間的動態關系。一個二階系統或裝置有兩個能量儲存裝置。它們能夠在它們自己之間來回傳輸動態和潛在能
量,這樣就引入了振蕩行為或超調的可能性。

傳感器:一個測量過程變量值并提供一個相應的輸出信號給變送器的裝置。傳感器可以是變送器的集成部件,也可以是一個單獨的元件。

設定點:一個參考值,代表需要的被控制的過程變量值。

閥軸扭轉:一種現象,指的是閥軸的一端扭轉而另一端不扭轉。這種現象典型地發生在執行機構由一根相對長的閥軸連接到閥門截流元件上的旋轉式閥門上。當閥門的密封摩擦力把閥軸的一端保持在某一個位置時,執行機構一端的閥軸的旋轉被閥軸的扭轉所吸收,直到執行機構的輸入傳遞出足夠的力來克服這個摩擦力。

(閥門)口徑計算:一種經過設計的系統方法,用來確保閥門在一系列的過程工況條件下有正確的流通能力。

T63:設備響應時間的一種測量。它是通過把一個小的階躍輸入(通常下—5%)作用到系統上來測量的oTc,從階躍輸入開始的時間起測量,一直到系統輸出達到63%的最終穩態值的時間為止。它是系統時滯時間(Td)和系統時間常數(t)的組合值。(見“滯后時間”和“時間常數”。)

時間常數:一個通常用于一階元件的時間參數。它是從系統產生第一個相對于小階躍輸入(通常0.25%—5%)的能檢測到的響應時起一直到系統輸出達到63%的最終穩態值時測量得到的時間間隔。用于開放回路過程時,時間常數通常表示為To用于閉和回路系統時,時間常數通常表示為丸。

變送器:一個測量過程變量值并提供一個相應的輸出信號給控制器以跟設定點進行比較的裝置。

行程:截流元件從關閉位置到一個中間或額定全開位置的運動。

行程指示器:一個指針和標尺,用來從外部表示截流元件的位置,典型地以行程或
旋轉角度的百分比為單位。

閥內件:調節被控制流體的閥門內部部件。流體增壓器:一個獨立的放大器通常稱為流體增壓器或簡單地增壓器,因為它增力口或放大供應給執行機構的壓縮空氣量。(見“放大器’)

執行機構推力:執行機構提供的凈力,用來對閥芯進行實際定位。

角形閥:一種閥門結構,它的一個口與閥桿或執行機構在同一直線上,另一個口則與
閥桿成一垂直角度。

波紋管密封型閥蓋:使用波紋管來防止截流元件連接桿周圍泄漏的一種閥蓋。

閥蓋:閥門的包含填料函和閥桿密封并能對閥桿進行導向的部分。它為閥腔提供主要的開孔以安裝內部零件,也可以是閥體的一個不可分割的部分。它把執行機構連接到閥體上。典型的閥蓋與閥體是用螺栓連接的、用螺紋旋入的、用焊接連接的、用壓力密封的、或者集成不可分隔的。(這個術語通常指的是閥蓋及其包含的填料零件。更加準確地說,這一組零部件應該稱為閥蓋組件。)

閥蓋組件:(通常稱為閥蓋,更加準確地稱為閥蓋組件)一個組件,包括閥桿可以在其中運動的零件以及防止閥桿周圍泄漏的密封形式。它通常提供安裝執行機構和裝入填料組件的方法。

底法蘭:一個封閉與閥蓋開孔相對的閥體開孔的零件。它包括一個導向軸套或用來


閥籠:閥內件的一個零件,它包容截流元件并能規定流量特性或提供座合表面。它也捉供了穩定性、導向、平衡和對中性,而且有助于其它閥內件零件的組裝。閥籠壁包含通常決定控制閥流量特性的開孔。各種各樣的閥籠形式示于下圖

快開
線性
等百分比

截流元件:閥門的可運動部件,它置于流體通道中,用來調節通過閥門的流量。截流元件導向面:截流元件的一部分,它使得截流元件在閥籠、閥座環、閥蓋、底法蘭或以上任意兩個零件里運動。

氣缸:活塞執行機構的氣室,活塞在其中運氣缸端蓋密封:活塞執行機構氣缸與支架的連接處的密封元件。

膜片:
一個活動的把力傳遞給膜片支撐板和執行機構的壓力響應元件。

薄膜執行機構:一個流體驅動的裝置,在其中流體作用在一個活動的部件膜片上。

膜蓋:包含上下兩個部分的殼體,用來支撐膜片并建立一個或兩個氣壓室。

膜片支撐板:與膜片同心的用來把力傳遞給執行機構推桿的板。
正作用執行機構:一種薄膜執行機構,它的推桿會隨著膜片壓力的增加而伸出來。伸長型閥蓋:一種閥蓋,填料函與閥蓋法蘭之間的距離較長,用于高溫或低溫工況。

直通閥:一種閥門,帶線性運動的截流元件,有單閥座或多閥座,它的閥體因為閥座區域有一個球形的內腔而與眾不同。直通閥可以進一步分為:二通單座閥、二通雙座閥、角形、三通、不平衡閥籠導向和平衡閥籠導向。

下閥體:包含閥門內部零件,有一個流道連接口的閥體殼體的一半部分。在分體式閥體結構里,閥座環通常被壓在上閥體和下閥體之間。

補償式閥門:一種閥門結構,在不同的但互成刁80度的對立面上有入口和出口管線連接。

填料函(組件):閥蓋組件的一部分,用來防止截流元件連接桿周圍的泄漏。包括在完整的填料函組件里的是下列零部件的部分或全部的組合:填料、填料壓蓋、填料螺母、套環、填料彈簧、填料法蘭、填料法蘭雙頭螺栓或單頭螺栓、填料法蘭螺母、填料環、填料隔離圈環、毛氈隔離圈、BeIIev川e彈簧和抗擠壓環。

活塞:一個可移動的把力傳遞給活塞執行機構推桿的壓力響應元件。

活塞式執行機構:一個流體驅動的裝置,在其中流體作用在一個可移動的活塞上使執行機構推桿產生運動;钊綀绦袡C構可以或者分為:雙作用式,因此,在任一方向上都可產生最大的驅動力;或者分為彈簧復位式,因此在失去氣源時,執行機構會使閥門沿著要求的行程方向移動。

反作用執行機構:一種薄膜執行機構,它的推桿會隨著膜片壓力的增加而退回來。反作用執行機構有一個密封軸套安裝在支架的上端,以防止膜片壓力沿著執行機構推桿泄放。

橡膠套:一個防止破壞性異物進入活塞執行機構的密封軸套的保護性裝置。密封軸套:用來提供一種防止活塞執行機構氣缸泄漏方式的上、下軸套。合成橡膠O形圈被用在軸套里,以密封氣缸、執行機構推桿和執行機構推桿加長軸。

閥座:截流元件與它的配合表面相接觸的區域,它實現閥座的關閉。

閥座負載:在規定的靜態條件下,截流元件與閥座之間的凈接觸力。實際上,對于一個給定的控制閥,執行機構的選擇就是以需要大的力來克服靜態、閥桿和動態不平衡力,并留有一個余量給閥座負載為基礎的。

閥座環:閥體組件的一個零件,它為截流元件提供座合表面,并成為流體控制口的

彈簧調整件:一個管件,通常旋在執行機構推桿上或旋入支架里面,以調整彈簧壓縮量。

彈簧座:一塊板,保持彈簧到位并提供一個讓彈簧調整件接觸的平面。

靜態不平衡力:在規定的壓力條件下,且流體處于靜止狀態時,由于流體壓力作用在截流元件和閥桿上而產生的凈力。閥桿連接件:把執行機構推桿連接到閥桿。

閥內件:調節被控流體的閥門內部部件。在直通閥體里,閥內件典型地包括截流元件、閥座環、閥籠、閥桿和閥桿銷釘。閥內件,軟閥座:帶有彈性、塑性或其它易變形材料的閥內件,用在截流部件或者閥座環里,以用最小的執行機構力取得嚴密的關閉。

上閥體:包含閥門內部零件、有一個流道連接口的閥體殼體的一半部分。它通常包括一種防止閥桿周圍泄漏的方式,并提供一種把執行機構安裝在分體式閥體上的方法。閥體:閥門的主要的壓力承受腔。它也提供管道連接端和流體流通通道,并支撐閥座表面和閥門截流元件。最常用的閥體結構有:a)帶一個閥座口和閥芯的單閥座閥體;b)帶二個閥座口和一個閥芯的雙閥座閥體;c)帶一個入口和一個出口二個流體連接端的二通閥體;d)帶三個流體連接端的閥體,其中二個連接端可以是入口,而一個是出口(用于混合流體),或者一個連接端是入口,而二個是出口(用于分散流體)o術語閥體經常用來指的是帶有閥蓋組件和包含閥內件零部件的閥體。更加準確地說,這一組部件應該稱為閥休組件。

閥體組件(通常稱為閥體或閥門,更加準確地稱為閥體組件):一個閥體、閥蓋組件、底法蘭(如使用)和閥內件元件的組合件。閥內件包括截流元件,它打開、關閉或部分地阻擋一個或多個閥座口。

閥芯:一個經常與閥塞交換使用的術語,指的是截流元件。

閥桿:直行程閥門里,連接執行機構推桿和截流元件的零件。

支架:把執行機構的動力單元剛性地連接到閥門上的結構。

執行機構杠桿:連接到旋轉閥閥軸上的臂。它把執行機構推桿的線性運動轉換成旋轉力,以定位旋轉式閥門的閥板或球。這根杠桿正常地是通過間隙很小的花鍵或其它減小空隙和運動損失的方法連接到旋轉式閥軸上的。

全球:旋轉式控制閥的流體控制元件。它使用一個完整的球并帶有一個通過它的流體通道。流體通道與管道直徑相等或相一致。

部分球:旋轉式控制閥的流體控制元件。它使用一個部分球并帶有一個通過它的流。

V形切口球:最常見的部分球控制閥類型。V形切口球包括一個拋光的或涂層的部分球表面,它緊靠閥座環在全行程范圍內作旋轉運動。在球上的V形切口可以實現很高的可調比,并提供一個等百分比的流量特性。

傳統閥板:用于最常見的各種各樣的蝶閥里的對稱的流體控制元件。在調節工況里,非常高的動態力矩往往會把傳統閥板限制在60度的最大轉角里。動態設計的閥板:蝶閥閥板經過流線型輪廓處理,可減小大旋轉角度增量時的動態力矩,因此使得它適用于需要最大至90度的閥板旋轉角的調節工況。

偏心閥板:閥門結構常用名詞,在這種閥門結構里,閥軸與閥板連接的位置會使得閥板在打開時沿著一條很小的偏心路徑運動。這使得閥板在被打開時能夠盡可能快地偏離與密封的接觸,這樣可以減少摩擦和磨損。

無法蘭閥門:常見的旋轉式控制閥類型。無法蘭閥門用長螺栓夾在ANSI等級的法蘭之間(有時候也稱為對夾式閥體)。

偏心球塞:帶偏心旋轉球塞的旋轉式控制閥類型。偏心球塞會塞進或偏離閥座,可以減少摩擦和磨損。此類閥門非常適合于沖刷性的應用場合。

反向流:流體從閥板、球或球塞背面的閥軸一側流出。有些旋轉式控制閥能夠在任意一個方向上均衡地處理流體。其它類型的旋轉閥可能需要修改執行機構的連接件以處理反向流。

萬向軸承:通常用于執行機構推桿與執行機構杠桿之間的連接。其目的是促進執行機構線性推力向旋轉力轉換,并盡可能減少運動損失。在旋轉式閥體上配備一個標準的可互換作用方向的執行機構,通常需要使用兩個萬向軸承的連接件。然而,選擇為旋轉式閥門工況而特別設計的執行機構時只需要一個這樣的軸承,因而減少了運動損失。

旋轉式控制閥:一種閥門類型,它的流體截流元件(全球、部分球、閥板或球塞)在流體通道里旋轉,以控制閥門流量。

密封環:旋轉式控制閥的對應于直通閥閥座環的那個零件。閥板或球的相對于密封環的位置決定了在某個旋轉行程增量時的流通面積和流通能力。正如以上說明的,有些密封結構允許雙向流動。

閥軸:旋轉式控制閥的對應于直通閥閥桿的那個零件。閥軸的旋轉對流體通道里的閥板或球進行定位,因此可以控制閥門的流通能力。

滑動密封:氣動活塞式執行機構氣缸下面的密封,為旋轉式閥門工況而設計。這個密封允許執行機構推桿垂直移動和周向旋轉,而不會使得下氣缸壓力泄放。

標準流向:帶有獨立的密封環或流體環的那些旋轉式控制閥的流動方向:流體通過與密封環相鄰的管道進入閥體并從與密封環相對的另一端流出。有時候稱為前向
流。(也可見“反向流”。)

樞軸式安裝:一種安裝方式,用二個在直徑方向相對的軸承把閥板或球安裝在閥軸




 
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