图1:一个控制回路的例子(图片由Asahi/America, Inc.提供)
控制阀有着悠久的应用历史，可以追溯到青铜时代，在罗马时代，控制阀被用于渡槽。控制阀在18世纪后期的发展包括蒸汽机。有了它，包括詹姆斯·瓦特、威廉·费雪和威廉·b·梅森在内的几位发明家在控制技术方面取得了进步。
工程师如何决定选择哪种类型的阀门?所有选项之间的区别是什么?这种选择对项目成本和生命周期成本有什么影响?它将如何影响控制方案?本文讨论了一些典型的控制阀注意事项，可以帮助操作人员做出决定。
虽然截止阀在控制应用中有着更长的历史，但蝶阀安装在气动或电动执行器上，可以根据应用提供数十年的鲁棒控制。随着多年来设计的改进和技术的更新，为可重复流动特性创造了经济有效的选择，球阀在控制应用中也得到了很好的应用。
隔膜阀在化工、泥浆、研磨环境和加药应用中也有着悠久的历史。工程师有多种资源来确保控制阀包能够满足苛刻应用的性能要求。
控制阀注意事项
随着工艺的发展和复杂性的增加，对更先进的工艺控制的需求也在增加，包括控制阀。工程师和运营商一直在寻找优化流程的解决方案，以实现高效生产、可靠的吞吐量和增加收入。工程师还必须评估升级或自动化操作的成本，以确保他们的投资将看到有意义的回报。相对于热塑性塑料通常被指定和擅长的行业，最佳实践包括新技术，全面的控制方案和越来越高的精确流量控制标准。
在选择控制阀时，工程师应该问几个问题:
- 什么是控制阀，它有什么作用?
- 如何指定控制阀?
- 可用的选项或技术是什么?
什么是控制阀，它在过程中会有什么作用?
控制阀用于流量、压力或温度等变量直接影响终端的过程中
结果。基本的阀门设计允许通过改变或改变流道或收缩静脉的大小来控制流体流动。收缩静脉是流体中流体直径最小的点。阀门是通过移动关闭部件来调节这一点的。这可能是一个球，圆盘或插头。它们通常被称为最终控制元件，因为它们对过程介质有直接的物理影响。
如何指定控制阀?
在考虑指定控制阀时，有许多因素需要考虑，但首先有必要了解控制回路。
- 被操纵的变量是什么?(例如:压力、温度、液位等)
- 什么测量是必要的?
- 采用什么类型的控制方案?(例如:螺线管，可编程逻辑控制器[PLC]，分布式控制系统[DCS]等)
- 使用的能源是什么?(例如:气动、电动等)
一个控制回路的例子可能看起来类似于图1，有一个气动控制器，气动阀和流量变送器。
了解应用程序的流需求以及需要多少流是很重要的。如前所述，改变静脉收缩可以控制血流。操作人员可能会对控制阀的尺寸感兴趣，以了解在任何给定位置，当阀门成员关闭时，有多少流量将通过阀门，以及在此过程中产生的压差(DP)。
DP与通过阀门的流量之间的关系用流量系数(Cv)表示。Cv被定义为每分钟(gpm)的加仑流量，将通过一个全开的阀门在60华氏度，DP为1磅每平方英寸(psi)。
因此，一个Cv为10的阀门将在一分钟内通过10加仑的水，压力降为1 psi。对于像水这样不可压缩的流体，方程1适用。该方程表明，流量随控制阀压差的平方根而变化。压降越大，流量越高。通过阀门的压降受到阀门的面积、形状、路径和粗糙度(即其结构或类型)的高度影响。
流量控制特性
在评估控制回路中使用的阀门类型时，了解阀门的流量控制特性同样至关重要。所有阀门都具有固有的流量特性，该特性定义了关闭部件(阀瓣、球阀)的位置与压力下的流量之间的关系。这是一个功能的关闭成员的相对位置的座位。不同特性的例子如图4所示，不同的阀门技术提供了一系列的流量特性。例如，蝶阀和全流道球阀被认为是高恢复阀，因为在一定百分比开度和全开度之间的有效控制率相对较小。截止阀具有近似线性的特性，在整个行程中提供稳定、可靠和可重复的控制。
阀门技术及其流量控制特性
控制方案和驱动技术等方面可以影响过程和投资决策。一种常见的方案是带有4-20毫安(mA)定位器和反馈控制回路的PLC。其他选项包括手动回路，其中操作员根据下游信息调整阀门，电磁阀在电压变化时工作，或具有高级编程和通信协议的DCS。还有一些与阀门驱动有关的考虑。当前系统是气动控制还是电动驱动?需要什么类型的定位器?找到一种既能满足工艺需要又能满足控制方案需要的控制阀是成功的关键。
有哪些选择?
虽然蝶阀、球阀、截止阀和隔膜阀已经在控制应用中应用多年，但最近对阀门和驱动技术的改进提高了流量控制的能力和灵活性。执行器、控制和整体设计的进步提高了可靠性，为工程师和操作人员在应用过程中提供了更多的灵活性和选择。这是一个例子
一种改进是v口球阀。
在许多情况下，这些阀门的设计具有标准球阀的所有可靠性和灵活性;然而，它们可以包括提供修改后的等百分比流量特性的功能，在整个行程范围内提供出色的流量控制。使用这些阀门也有好处，因为它们可以以具有成本效益的价格提供这些功能，与其他阀门相比，其适用性更具吸引力。
当与适当的电动执行器配合使用时，这些组件可提供可靠且可重复的流量控制，具有高设定点精度、位置反馈和故障安全功能。
工程师们正在寻找能够满足其设施过程控制基本目的的技术和设备，以及能够最大限度地提高生产率并解决导致正常运行时间和盈利能力损失的问题的供应商。无论回路需要的是一个带杠杆操作器的简单蝶阀，还是一个带气动定位器的自动化球阀包，还是一个专门的隔膜阀，工程师都可以利用制造商的工程技术和专业知识来解决任何应用。