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控制阀技术基础1目录2控制阀概述3控制阀设计、选型及主要检测标准4控制阀设计开发与选型计算5闪蒸、空化及应对措施6控制阀的主要结构、选型与常见故障7常用阀门材料及处理措施8无锡智能严酷工况阀门业绩介绍9控制阀技术发展趋势纲要2.控制阀概述2.1控制阀在控制系统中的功能：2控制阀概述□是过程控制工业里的终端控制元件□保证压力、流量、液位、温度等参数不超出设定的工作范围□ESD紧急切断确保系统安全□补偿负载扰动，稳定过程变量2.2控制阀是系统中的薄弱环节：精度:0.1%精度:0.04%控制阀精度:0.04%控制阀是控制回路中最薄弱的环节智能型数字定位器0.25-1%0.25–1%2–5%2控制阀概述□控制系统的精度取决于仪表链中的所有环节□阀内件承常受到冲刷、气蚀、噪音影响或破坏，是链中最薄弱环节□所有零部件及其整体性能的风险评估及验证至关重要□结构、材料、选型、安装方式、环境会影响控制阀的使用性能□其整体性能由阀本体、执行机构、电气附件等因素综合决定2.3增益是衡量控制阀性能的关键指标2控制阀概述□阀门流量的增量变化对于引起该流量变化的相应阀门行程增量的比例被定义为阀门增益。□回路过程增益的理想值为1，实际应用的范围应控制在0.5-2。□回路过程增益并不仅指控制阀，也包含回路中的热交换器、压力容器、变送器、泵、控制系统等的增益指标总和。□把大部分增益范围空间留给控制阀是保证系统稳定的一种途径，阀门增益过大或过小都也可能导致阀门振荡或不稳定，甚至引起阀门损坏。□过程优化要求所选择的阀门类型和口径在最大可能的工作条件范围内能把过程增益控制在选定的增益限制范围内。□采用非线性凸轮反馈的定位器可以影响并修改阀门特性，尤其针对蝶阀、球阀等旋转阀有一定作用。2.4控制阀分类及组成2控制阀概述控制阀调节阀开关阀单座阀套筒阀V型球阀偏心旋转阀双、三偏心蝶阀侧装式球阀顶装式球阀锲式闸阀双平行闸阀2控制阀概述2.4控制阀分类及组成2控制阀概述2.4控制阀分类及组成阀门本体过程控制系统中用动力操作去改变阀内截流件的位置，来改变流体流量的装置。执行机构将控制信号转换成相应的动作，以控制阀内截流件的位置或其他调节机构的装置。信号或驱动力可为气动、电动、液动的或此三者的任意组合。控制阀附件为了使控制阀提高性能、增加功能、扩大应用而与其配合使用的附加装置，例如定位器、手轮机构、增强器等。2控制阀概述2.4控制阀分类及组成连接端阀体上用来与工艺管道进密封连接的结构,如法兰式、螺纹式、焊接式、支耳式、对夹式等。法兰式对夹式焊接式螺纹式2控制阀概述2.5控制阀与手动阀的区别工艺阀门与控制阀门在结构设计、材质选择、热处理或表面硬化处理方式、加工精度、装配精度等方面都存在较大的区别□执行机构与阀门连接中头连接盘□填料系统的设计与选型□阀杆的强度及刚度校核□衬套材质的选择□密封面的硬化处理□零部件的加工精度及技术要工艺阀门的设计及质量控制侧重于阀门静态性能的实现控制阀（调节阀）还应满足阀门在动态条件下的密封性能、疲劳寿命、运动精度、功能可靠性等方面的要求。3.控制阀设计、选型及主要检测标准3控制阀设计、选型及主要检测标准3.1与控制阀常用标准相关的组织□美国国家标准组织(ANSI)□美国机械工程师学会(ASME)□美国测试与材料学会(ASTM)□美国石油组织(API)□制造商标准化学会(MSS)□国际测量与控制学会(ISA)□国际标准化组织(ISO)□国际电工委员会(IEC)□国际腐蚀工程师协会(NACE)□流体控制组织(FCI)3.2ASMEB16.34结构设计计算规范及材料温度-压力曲线ASMEB16.34对材料的温压额定值规定3控制阀设计、选型及主要检测标准ASMEB16.34《法兰端、对接焊端和螺纹端阀门》□适用于碳钢、不锈钢、镍基合金和其它合金的铸造、锻造和组焊的各种连接形式的阀门（对夹、法兰、螺纹、焊接）□温度-压力额定值：查表法（图表法）□阀体承压壁厚的计算及验证方法：计算法及查表法ASMEB16.34材料温压等级示例3.2ASMEB16.34结构设计计算规范及材料温度-压力曲线B16.34对材料规范清单B16.34闸阀阀体的射线检测部位规定3控制阀设计、选型及主要检测标准□适合ASTM标准的材料规范表：铸件、锻件、管材、板材牌号对应标准□射线、磁粉、液体渗透、超声波检验及验收标准□针对标记、尺寸、材料、压力试验作了规定3.3API607及6FA防火测试标准3控制阀设计、选型及主要检测标准公称尺寸内泄漏外泄漏DNNPS火烧期冷却后火烧及冷却期冷却后操作后低试验压力高试验压力低试验压力低试验压力高试验压力低试验压力高试验压力15066002400240150600/15020088003200320200800/200API607防火测试允许泄漏量□API6FA—1999《SpecificationforFireTestforValves》适用范围：管线用阀门或井口用阀门。例如：符合APl6D标准的球阀、旋塞阀、闸阀符合APl6A标准的平板闸阀□ANSI／API607—2005《FireTestforSoft—seatedQuarter—turnValves》适用范围：软阀座四分之一转的阀门。例如：符合APl608标准的球阀符合APl609标准的蝶阀3.4IEC60534工业过程控制阀序号标准名称中国标准号IEC标准号1*工业过程控制阀第1部分:控制阀术语和总则GB/T17213.1-1998(eqvIEC60534-1:1987)IEC60534-1:20052工业过程控制阀第2部分:流通能力第1节安装条件下流体流量的计算公式GB/T17213.2-2005(IEC60534-2-1:1998,IDT)IEC60534-2-1:19983工业过程控制阀第2部分:流通能力第3节试验程序GB/T17213.9-2005(IEC60534-2-3:1997,IDT)IEC60534-2-3:19974工业过程控制阀第2部分:流通能力第4节固有流量特性和可调比GB/T17213.10-2005(IEC60534-2-4:1989,IDT)IEC60534-2-4:1989工业过程控制阀第2部分:流通能力第5节通过有段间恢复能力的多段控制阀门的流体流量的校准公式**IEC60534-2-5:20038*工业过程控制阀.第4部分:检查和例行试验GB/T17213.4-2005(IEC60534-4:1999,IDT)IEC65B/510/CD:20033控制阀设计、选型及主要检测标准□该部分标准对流经控制阀流量、流通能力、特性曲线、可调比的计算及试验程序进行了规定3.5NACEMRO175-2003油田设备用抗硫化物应力腐蚀断裂和应力腐蚀裂纹的金属材料3控制阀设计、选型及主要检测标准□奥氏体不锈钢的化学成分满足表规定，没有用冷作的方法来增强其机械性能，并且在固溶处理后最大硬度22HRC下使用，则无论是铸件还是锻件都是允许的。□高合金奥氏体不锈钢（Ni%+2Mo%30%且Mo%2%），在固溶状态下可以接受。□马氏体不锈钢UNSS41000，硬度≤22HRC，并且符合下列三步热处理条件，则允许使用：a)奥氏体化并油冷或空冷b)在649℃~691℃第一次回火，然后冷却到环境温度。c)在593℃~621℃第二次回火，然后冷却到环境温度。□双相不锈钢在固溶退火和液体淬火，冷作条件下可接受，铁素体成份35~65%，禁止时效硬化热处理。□规定了有NACE要求的产品对金属材料的一般性要求及适用于要求抗硫化物应力腐蚀断裂（SSC）或应力腐蚀裂纹（SCC）的金属材料。□适用于暴露于含硫酸性环境中的设备的所有零件，含硫环境还应是可能由SSC或者SCC引起的破坏导致设备在承压下不能正常作业，或者不能保证承压系统的完整性，或者导致设备的基本功能无法维持。3.6GB/T4213-2008气动调节阀3控制阀设计、选型及主要检测标准标准规定了工业过程控制系统用气动调节阀(亦称控制阀)的产品分类，技术要求、试验方法、检验规则等。项目不带定位器带定位器ABCDEABCDE基本误差±15±10±8±6±5±4±2.5±2.0±1.5±1.0回差1086533.02.52.01.51.0死区865431.01.00.80.60.4始终点偏差气开始点±6.0±4.0±4.0±2.5±2.5终点±15±10±8±6±5气关始点±15±10±8±6±5±2.5+2.5±2.0±1.5±1.0终点±6.0±4.0±4.0±2.5±2.5额定行程偏差调节型(金属密封)+6+4+4+2.5+2.5+2.5-2.5+2.5+2.5+2.5调节型(弹性密封)切断型实测行程大于额定行程□适用于气动执行机构与阀组成的各类气动调节阀。□标准中有关内容也适用于独立的气动执行机构和阀组件。□标准不适用于承受放射性工作条件及其他危险工作条件的调节阀。3.7API与FCI阀座泄漏量对比控制阀阀座泄漏量是指在规定的试验条件下，试验介质流过关闭状态控制阀的流量。3控制阀设计、选型及主要检测标准试验介质为常温下的液体（水）或气体（清洁的空气或氮气）控制阀阀座泄漏量与泄漏等级、试验介质、试验程序、阀额定流量系数和阀额定容量有关。□流量系数(Cv）是指温度为40-60℉的水在1psi（磅/平方英寸）的压降下，阀门某开度下每分钟流过阀门的（美）加仑数。Cv=1.167Kv□流量系数是表征阀门流通能力的参数。□流量系数与阀门流道几何形状，阀门尺寸，阀门开度等参数有关。□调节阀流量基本计算公式：Q=Cv√△P/G泄漏量比较(阀座密封性能测试)单位:ml/min切断阀调节阀FCI70.2-2006和IEC60534.4-2006测试压力为1.1倍额度压力测试压力为350KPa=50.8psi所有ANSI磅级例:ΔP=5.1MPa(注4)例:阀内件“c”(CL300)(注5)所有ANSI磅级(注7)阀门尺寸mminch行业最高标准(注1)API598金属阀座(注2)（水）API598金属阀座(注3)（气）FCI/IECClassⅤ（水）FCI/IECClassⅥ（气）FCI/IECClassⅣ（水）FCI/IECClassⅣ（气）FCI/IECClassⅤ（水）FCI/IECClassⅥ（气）80300.83.61.21517256800.080.9200801.36.03.31142290755300.207.13001201.36.04.926965502162600.3016.86002401.88.49.81078(6)296209776800.6167.3(注6)9003601.88.414.72427(6)77805025680700.91151.4(注6)注:1.所有阀门按照API598、API6D和ISO5208所有要求程序进行空气和水双向密封测试。2.根据API598规定，1ml=16“滴”水。3.根据FCI70.2和IEC60534.4规定，1ml=6.67个“气泡”。4.FCI70.2和IEC534.4规定的泄漏量取决于测试压差。5.Ⅳ泄漏量取决于“阀门额定能力”，因此其大小为阀门内件等级的函数。6.泄漏量根据阀座直径与IEC534.4表Ⅳ注2建议的泄漏系数之间的关系推断得出。7.Ⅵ级泄漏量取决于公称直径，因而与压力无关。3.7API与FCI阀座泄漏量对比3控制阀设计、选型及主要检测标准4.控制阀设计开发与选型计算项目立项预案设计工程设计设计验证FEMA分析产品鉴定4控制阀设计开发与选型计算型式试验1设计任务书2经济分析报告3输入文件汇总4成员职责分配表5项目进度计划表6项目培训计划书1所涉标准培训2同类产品对比分析3产品预案设计4预案评审与定稿5预案经济分析对比6技术验证计划7设计输入清单8设计评审表（预案）1产品总装图2产品标准3设计标准4设计计算模型5设计规格书6产品零件图7三维总装及零件图8设计评审表9工艺评审表10产品毛坯图11模具开发申请表12编码规则13会议记要14操作手册15选型样本1加工工艺