允许压差大。
执行器
3. 直通笼式阀
结构 阀体内由阀塞和笼组成密封副
特点 平衡式结构，替代双座阀的应用，
流
阀笼可制作不同的窗口获得各种
该
通特性。很多苛刻工况用阀均在
阀基础上制作
缺点 结构复杂
应用介质 洁净的介质
执行器
4. 角型阀
结构 由角型阀体结构及单座阀或笼式阀
的阀内件组成
特点 流路简单、阻力较小，适于现场管
行机构外 反作用：驱动压力增高，推杆缩回执
行机构内
执行机构
1. 气动薄膜执行机构
气动薄膜执行机构是依靠信号压力 （仪表风）驱动
信号压力一般是20～100KPa 单弹簧结构，调整弹簧方便 这种执行机构的输出特性是比例式的，
即输出位移与输入的气压信号成比例 关系。 推杆的位移就是执行机构的直线输出 位移，也称为行程。
闭，甚至完全切断。
缺点 下
在压差大的时候，流体对阀芯上
力
作用的推力不平衡，这种不平衡
会影响阀芯的移动。
应用介质
洁净的介质
执行器
2. 直通双座阀
结构
阀体内有两个阀芯与阀座。
特点 的
它比同口径的单座阀能流过更多
％～25％。
介质，流通能力约大20
上的不平衡
流体作用在上、下阀芯
平衡力小，
力可以互相抵消，所以不
Level Valve
液位调节
Temperature Valve 温度调节
Flow Valve
流量调节
分析、报警
多参数调节
参与手动调节
逻辑控制调节
管道阀门的分类
阀门
自动阀(管道内介质压力驱动)
自力式阀 止回阀 安全阀
驱动阀 (外力驱动)
手动阀 气动阀 电动阀 液动阀 电液动阀
控制阀在工业自动化中的重要性
安装在生产现场，时刻与介质接触 工作在高温、高压、深冷、强腐蚀、易磨损、易堵、
易漏的恶劣条件 是系统中最薄弱的环节 由于选择不当或维护不善常常使整个自动化系统不能
可靠工作，严重时会引起装置停车，工厂停产 与生产工艺密切相关，它直接影响生产过程中物料平
衡与能量平衡 控制阀代替了人工操作，所以人们常形象的称之为实
0.145034237 Psi
1m3/h =264.17gol/h =4.4028 gpm（美
普通型 散热型
长颈型 波纹管密封型
石墨环
第二部分 控制阀的计算
控制阀的计算
控制阀的计算包括 流通能力计算：根据已知的流体条件（最大流量、阀前阀
后压差、流体密度等）， 计算出流量系数KV值。 开度验算：选取调节阀口径后，要对计算KV値圆整，因此，
要对开度验算 可调比验算：理想可调比和实际可调比有差别 噪声预估：出现阻塞流时，产生震动和噪声要进行噪声预
现生产过程自动化的手脚
控制阀的组成
调节阀又称控制阀 它是过程控制系统中用动力操
作去改变流体流量的装置 调节阀由执行机构和阀组成 执行机构起推动作用 阀起调节流量的作用 调节阀是执行器的主要类型。
执行机构 阀
调节阀（也称为控制阀）的分类
执行器
自动化仪表中，执行器是最终的控制元件 执行器是动作部分，一般称为阀门 开断作用的阀门称为开关阀 调节作用的阀门称为调节阀（也称为控制阀 CONTROL
Cv的定义为：用40～60F°的水，保持阀 门两端压差为1psi，阀门全开状态下每分钟 流过的水的美加仑数
控制阀的计算
计算Kv的理论基础
从控制阀的结构原理来看，控制阀是一个 局部阻力可以改变的节流元件。
当流体流过调节阀时，由于阀芯、阀座所 造成的流通面积的局部缩小，形成局部阻 力，它使流体的压力和速度产生变化，见 图。
估 关闭力的计算：对阀座承载压力能力进行计算。
控制阀的计算
1. 流通能力计算
流通能力：也称为容量
在规定条件下流体通过阀门的流量
流量系数
用于说明规定条件下控制阀流通能力的基本参数
在采用国际单位制时，流量系数
很多采用英寸制单位的国家用Cv表示流
用Kv表示。
量系数。
Kv的定义为：温度为5～40℃的 水在100KPa压降下，1小时内流过 阀的立方米数。
场
道要求直角连接。使用在高压差
合
缺点 适用地点受限
应用介质 高黏度、含有少量悬浮物和固
体颗粒状
执行器
5. 三通阀
结构 共有三个出入口与工艺管道连接
特点 相当于替代两台阀门
型式 合流型和分流型两种
应用
适合管道紧凑
执行器
6. 隔膜阀
结构
采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜
特点
结构简单、流阻小、流通能力比同
“V” 形球阀由于固有特性为近似等百分 比，可
以作为调节阀使用
执行器
9. 挠曲阀(偏心旋转阀)
结构 曲臂
特点 小
应用介质 物
阀芯呈扇形球面状并与挠 在一起
密封性好。重量轻、体积 高黏度、含有少量悬浮
和固体颗粒状
执行机构
执行机构是利用能源转换为机械能， 推动阀门进行工作
气动执行机构分为依据动作方式分为 故障回位型 两位型 故障回位型执行机构以动作方向分 正作用：驱动压力增高，推杆伸出执
设备使用寿命，提高设备利用率，保障人身安全的目 的 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高 操作者专业技术水平。
人工操作与自动控制比较图
人工操作图
液位自动控制系统图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
自动控制系统
右图是一个典型的热交换器自动调节 系统图
从图中可以看出，调节阀的信号来自 于调节器，根据信号的变化直接改变 被调介质（蒸汽）的流量，即改变输 入到热交换器的热量，使出口热水的 温度保持在给定的温度值
价格
口径的其他种类的阀要大，
便宜，可容易制造超大通径
缺点
耐压较低<1.6MPa
应用介质 性
适用于强酸、强碱、强腐蚀
介质高黏度、含有少
执行器
8. 球阀
结构 体
球阀的阀芯与阀体都呈球形
特点 力大，
结构简单、流阻小、流通能
行程距离为90°转角
缺点
软密封受温度限制
❉ “V”形和“O”形两种开口形式。
H v2 2g
v Q A
流体在调节阀中的平均 流速为：
式中： H —单位重量流体流过调 节阀的能量损失； P1 —调节阀阀前的压力； P2 —调节阀阀后的压力； ρ— 流体密度； g —重力加速度。 v —流体的平均流速 ξ —控制阀的阻力系数 Q —流体的体积流量 A —控制阀连接管的横截 面积
流体流过调节阀时产生能量损失，通常用 阀前后的压差△P来表示阻力损失的大小
控制阀的计算
如果调节阀前后的管道
直径一致，流速相同， 根据流体的能量守恒原
H P1 P2
理，不可压缩流体流经
g
调节阀的能量损失为：
如果调节阀的开度不变 ，流经调节阀的流体不 可压缩，则流体的密度 不变，那么，单位重量 的流体的能量损失与流 体的动能成正比，即：
正作用和反作用是靠调整 推力臂在摆块上不同的孔 位获得的
控制阀的组成
连接
上阀盖是装在调节阀的执行机构与阀之间的部件，
其中装有填料函，适用不同的工作温度和密封要求
上阀盖常见的结构形式有四种：
普通型
散（吸）热型
长颈型
波纹管密封型
密封填料的类型
V型PTFE
石棉+PTFE 石棉+石墨
概论
在工艺设备、装置及管道上配置一些自动化装置，代 替部分人工的直接劳动，使生产在不同程度上自动的 进行。这种部分或全部的自动化装置来管理生产过程 的方法称之为_过程自动化
加快生产速度、降低生产成本、提高产品质量与产量 减轻劳动强度，改善劳动条件 能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长
常用气动阀有调节阀和开关阀 直行程气动调节阀（GLOBEL VALVE） 单座阀 双座阀 笼式阀 角阀 三通阀 气动开关阀 隔膜阀 球阀（BALL VALVE） 蝶阀 角行程气动调节阀 偏心旋转阀 V型球阀
执行器
1. 直通单座阀
结构 阀体内只有一个阀芯与阀座。
特点 结构简单、泄漏量小，易保证关
管道中被测变量和仪表功能的字母代号
字母
A C D E F I K L M P Q R S T V W Y Z
第一位字母
被测变量
分析 电导率 密度 电压 流量 电流 时间或时间程序 物位 水分或湿度 压力或真空 数量或件数 放射性 速度或频率 温度 黏度 力 供选用 位置
修饰词
差 比（分数）
后继字母 功能
执行机构
4. 滚动膜片执行机构
这种执行机构兼有薄膜执行 机构和活塞式执行机构的优 点
与薄膜执行机构相比，膜片 有效面积相同时有更大的行 程
若与活塞式执行机构相比， 有摩擦力小、密封性好的优 点
执行机构
5. 侧装执行机构
气动侧装式执行机构也称 为增力型执行机构
结构特点在于把执行机构 的薄膜式膜头装在支架的 侧面，采用杠杆传动把力 矩放大，扩大执行机构的 输出力。
这种典型的自动化控制系统主要有三 个环节
检测（温度变送器） 控制（调节器） 执行（调节阀）
自动控制系统的框图
自动化装置 组 成
被控对象
测量元件与变送器 自动控制器 执行器
工艺管道及控制流程图
左图是乙烯生产过程中 脱乙烷塔的工艺管道及 控制流程图
在图中：TRC210是脱 乙烷塔的温度记录和 控制。控制信号操控 阀门，相应的阀门位 号：TV210 PIC207是压力检测控 制，控制信号驱动 PV207的控制阀