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过程控制阀术语


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(控制回路):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(C0)是阀门组件的输入,而过程变量(PV)是输出,如图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 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)o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。

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。


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,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。

增益:通用术语,可用于许多情况。在它最常用的含义里,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输入与输出之间的增益关系。动态增益是输入改变频率或比率的函数。

滞后: 在一个校验循环里,相对于任何单个输入值的输出值的最大差值,不包括由于死区引起的误差

固有特性(流量特性)在经过阀门的压力降恒定时,随着截流元件(阀板)从关闭位置运动到额定行程的过程中流量系数与截流元件(阀板)行程之间的关系。典型地,这些特性可以绘制在曲线图上,其水平轴用百分比行程表示,而垂直轴用百分比流量(或Cv值)表示。由于阀门流量是阀门行程和通过阀门的压力降的函数,在恒定的压力降下进行流量特性测试提供了一种比较阀门特性类型的系统方法。用这种方法测得的典型的阀门特性
有线性、等百分比和快开(图2)。

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2)。

线性特性: 一种固有流量特性,可以用一条直线在流量系数(Cv值)相对于额定行程的长方形图上表示出来。因此,行程的等量增加提供流量系数(Cv)的等量增加。

图2

快开特性:一种固有流量特性:在截流元件很小的行程下可以获得很大的流量系数(图2)。

固有阀门增益: 在恒定的压力降条件下,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结构的固有函数。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: 当通过阀门的压力降受到变化的过程条件的影响时,随着截流元件(阀板)从关闭位置运动到额定行程的过程中流量与截流元件(阀板)行程之间的关系。

安装阀门增益: 在实际过程条件下,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一个特定的系统里,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。

I/P: 电流—气压(旧UP)的缩写。典型地用于输入转换器模块。

线性度:与两个变量有关的一条曲线与一条直线的接近程度o(线性度也指的是相同的直线作用于向上和向下两个方向。这样,上面所定义的死区典型地会被认为是一种非线性度o)

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。有时候指的是开环增益,有时候必须清楚地说明指的是静态回路增益还是动态回路增益。

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反馈给控制器的设定点,所以对过程变量的纠正也不再进行。这种情况典型地是通过把控制器设置在手动操作状态来实现的。

填料:阀门组件的一个部件,用于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),它在机械上被连接到终端控制元件或其执行机构的一个运动部件上,自动调整向执行机构的输出,以保持一个需要的与输入信号成比例的阀门位置。

过程:控制回路里除了控制器之外的所有组合元件。过程典型地包括控制阀组件、被控制的压力容器或热交换器、以及传感器、泵和变送器。

过程增益:被控制的过程变量的改变量对于相应的控制器输出的改变量的比例。过程偏差度:关于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。过程偏差度典型地以百分比定义为(26/m),式中m是被测过程变量的设定点或平均值,巧是过程变量的标准方差。

放大器:一个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,并捉供大流量的空气或液压流体输出给执行机构。放大器可以是定位器的一个内部元件或者一个单独的阀门附件。

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。分辨率典型地表示为百分比的输入量程。

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。)用于控制阀时,它包括整个阀门组件。

二阶:一个术语,指的是一个装置的输入与输出之间的动态关系。一个二阶系统或装置有两个能量储存装置。它们能够在它们自己之间来回传输动态和潜在能
量,这样就引入了振荡行为或超调的可能性。

传感器:一个测量过程变量值并提供一个相应的输出信号给变送器的装置。传感器可以是变送器的集成部件,也可以是一个单独的元件。

设定点:一个参考值,代表需要的被控制的过程变量值。

阀轴扭转:一种现象,指的是阀轴的一端扭转而另一端不扭转。这种现象典型地发生在执行机构由一根相对长的阀轴连接到阀门截流元件上的旋转式阀门上。当阀门的密封摩擦力把阀轴的一端保持在某一个位置时,执行机构一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出足够的力来克服这个摩擦力。

(阀门)口径计算:一种经过设计的系统方法,用来确保阀门在一系列的过程工况条件下有正确的流通能力。

T63:设备响应时间的一种测量。它是通过把一个小的阶跃输入(通常下—5%)作用到系统上来测量的oTc,从阶跃输入开始的时间起测量,一直到系统输出达到63%的最终稳态值的时间为止。它是系统时滞时间(Td)和系统时间常数(t)的组合值。(见“滞后时间”和“时间常数”。)

时间常数:一个通常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0.25%—5%)的能检测到的响应时起一直到系统输出达到63%的最终稳态值时测量得到的时间间隔。用于开放回路过程时,时间常数通常表示为To用于闭和回路系统时,时间常数通常表示为丸。

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,用来从外部表示截流元件的位置,典型地以行程或
旋转角度的百分比为单位。

阀内件:调节被控制流体的阀门内部部件。流体增压器:一个独立的放大器通常称为流体增压器或简单地增压器,因为它增力口或放大供应给执行机构的压缩空气量。(见“放大器’)

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。

角形阀:一种阀门结构,它的一个口与阀杆或执行机构在同一直线上,另一个口则与
阀杆成一垂直角度。

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。

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。

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


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或提供座合表面。它也捉供了稳定性、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。各种各样的阀笼形式示于下图

快开
线性
等百分比

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、阀盖、底法兰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的压力响应元件。

薄膜执行机构:一个流体驱动的装置,在其中流体作用在一个活动的部件膜片上。

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:一种薄膜执行机构,它的推杆会随着膜片压力的增加而伸出来。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。

直通阀:一种阀门,带线性运动的截流元件,有单阀座或多阀座,它的阀体因为阀座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:二通单座阀、二通双座阀、角形、三通、不平衡阀笼导向和平衡阀笼导向。

下阀体:包含阀门内部零件,有一个流道连接口的阀体壳体的一半部分。在分体式阀体结构里,阀座环通常被压在上阀体和下阀体之间。

补偿式阀门:一种阀门结构,在不同的但互成刁80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、BeIIev川e弹簧和抗挤压环。

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,在其中流体作用在一个可移动的活塞上使执行机构推杆产生运动。活塞式执行机构可以或者分为:双作用式,因此,在任一方向上都可产生最大的驱动力;或者分为弹簧复位式,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。

反作用执行机构:一种薄膜执行机构,它的推杆会随着膜片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,以防止膜片压力沿着执行机构推杆泄放。

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形圈被用在轴套里,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,它实现阀座的关闭。

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

弹簧调整件:一个管件,通常旋在执行机构推杆上或旋入支架里面,以调整弹簧压缩量。

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。

阀内件:调节被控流体的阀门内部部件。在直通阀体里,阀内件典型地包括截流元件、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。

上阀体:包含阀门内部零件、有一个流道连接口的阀体壳体的一半部分。它通常包括一种防止阀杆周围泄漏的方式,并提供一种把执行机构安装在分体式阀体上的方法。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)带一个阀座口和阀芯的单阀座阀体;b)带二个阀座口和一个阀芯的双阀座阀体;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)o术语阀体经常用来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休组件。

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座口。

阀芯:一个经常与阀塞交换使用的术语,指的是截流元件。

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。

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,以定位旋转式阀门的阀板或球。这根杠杆正常地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。

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。

传统阀板:用于最常见的各种各样的蝶阀里的对称的流体控制元件。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。

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冲刷性的应用场合。

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。

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。正如以上说明的,有些密封结构允许双向流动。

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,因此可以控制阀门的流通能力。

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,而不会使得下气缸压力泄放。

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。(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




 
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