調節閥是一個局部阻力可以改變的節流元件，閥芯在閥體內移動，改變閥芯與閥座之間的流通面積，從而達到調節被測介質的流量，控制工藝參數的目的。這些工藝參數包括壓力、溫度、液位及流量。

閥芯形式分直行程和角行程兩類。直行程閥芯通過直線運動來改變與閥座之間的流通面積；角行程閥芯通過旋轉運動來改變與閥座間的流通面積。

調節閥分類：

氣動調節閥：氣動調節閥就是以壓縮空氣為動力源，以氣缸為執行器，并借助于電/氣閥門定位器、轉換器、電磁閥、保位閥等附件驅動閥門，（閥芯閥座相對移動）來實現開關量或比例式調節，接收控制信號：4-20mA電流信號并將電信號轉變為壓力信號（由定位器完成或電磁閥完成）來調節管道介質的流量、壓力、溫度等各種工藝參數。

氣動調節閥優點：結構簡單、動作可靠穩定、輸出力大、安裝維修方便、價格便宜且防火防爆。缺點：響應時間大、信號不適于遠傳。

氣動薄膜式執行機構：

電動調節閥：電動執行機構接收4—20mA電流信號，通過電機的正反轉驅使閥芯閥桿產生相對位移（直行程、角行程）來改變閥芯和閥座之間的截面積大小，控制管道介質的流量、溫度、壓力等工藝參數。

電動調節閥優點：動作快、適合遠距離傳送；節能（只在工作時才消耗電），環保（無碳排放），安裝快捷方便（無需復雜的氣動管路和氣泵工作站）。缺點：結構復雜、推力小、價格貴，適用于防爆要求不太高及缺乏氣源的場合。

氣動調節閥分類：

1、按調節閥動作方式（閥芯運動軌跡）分類：

a.直行程調節閥；b.角行程調節閥。

2、按調節閥調節方式分類：

a.調節閥(調節切斷閥)帶定位器；

b.切斷閥。

執行器組成：

執行器按其能源形式，分為氣動、電動、液動三類。氣動執行器由氣動執行機構和調節機構（通常稱調節閥）兩部分組成。

在某些特殊場合，還需要配置一些輔助裝置如：閥門定位器和手輪機構。閥門定位器可提高調節質量，改善執行器的性能。手輪機構可以在調節系統因停電、停氣、調節器無輸出或執行機頭薄膜損壞失靈時由人直接操作，保證生產的正常運行。

薄膜式執行機構的輸出特性是成比例式的，即輸出位移和輸入氣壓信號成正比關系。當信號壓力輸入薄膜氣室時，在薄膜上產生一個推力，使推桿移動并壓縮彈簧，當彈簧的反作用力與信號在薄膜上產生的推力平衡時，推桿就穩定在一個平衡位置。信號壓力越大，推桿位移量就越大，推桿的位移就是執行機構的直線位移，也稱行程。

執行器的作用方式：

正作用執行機構是指信號壓力增加時推桿向下移動；

反作用執行機構是指信號壓力增加時推桿向上移動；

調節閥正裝是指閥芯向下移動時，閥芯與閥座間的流通面積減小；

調節閥反裝是指閥芯向下移動時，閥芯與閥座間的流通面積增大。

正作用執行機構和正裝調節閥組成氣關式執行器（正作用）。

反作用執行機構和正裝調節閥組成氣開式執行器（反作用）。

正作用執行機構和反裝調節閥組成氣開式執行器（反作用）。

正作用執行機構和正裝調節閥組成氣關式執行器（正作用）。

氣開/氣關作用方式的選擇主要依據是保護人員及設備的安全。在正常生產流程中的調節閥一般選擇氣開，在故障時關閉，防止溢油；放空及排海等選擇氣關，在故障時開啟泄壓。

專業術語：

被控對象：需要實現控制的設備、機器或生產過程。

被控變量：對象內要求保持設定值（接近恒定值或按預定規律變化）的工藝參數。

操縱變量：受控制器調節，用以使被控變量保持設定值的物理量或能量。

干擾（擾動）：除操縱變量外，作用于對象并能引起被控變量變化的因素。負荷變化就是一種典型的擾動。

設定值：被控變量的目標值（預定值）。

偏差：理論上應該是被控變量的設定值與實際值之差。但是能夠直接獲取的是被控變量的測量值信號而不是實際值，因此通常把設定值與測量值之差稱作偏差。

閉環控制系統：

閉環控制系統的過渡過程及其品質指標：

過渡過程：一個控制系統在外界干擾或給定干擾作用下，從原有穩定狀態過渡到新的穩定狀態的整個過程，稱為控制系統的過渡過程。它是衡量控制系統品質優劣的重要依據。

衡量控制系統好壞常采用以下幾個指標：

1.衰減比：它是表征系統受到干擾后，被控變量衰減程度的指標。其值為前后兩個相鄰峰值之必，即圖中的B1/B2，一般希望它在4:1到5:1之間。

2.余差：它是指控制系統受到干擾后，過渡過程結束時被控變量的殘余偏差，即圖中的C。C值也就是被控變量在擾動后的穩態值與設定值之差。控制系統的余差要滿足工藝要求，有的控制系統工藝上不允許有余差，即C=0。

3.最大偏差：它表示被控變量偏離給定值的最大程度。對于一個衰減的過渡過程，最大偏差就是第一個波的峰值，即圖中的A值。A值就是被控變量所產生的最大動態偏差。

4.過渡過程時間：又稱調節時間，它表示從干擾產生的時刻起，直至被控變量建立起新的平衡狀態為止的這一段時間，圖中以Ts表示。過渡過程時間越短越好。

5.振蕩周期：被控變量相鄰兩個波峰之間的時間叫振蕩周期，圖中以T來表示。在衰減比相同的條件下，周期與過渡時間成正比。因此一般希望周期也是越短越好。

一個控制系統的過渡過程：

調節規律：調節器的輸出信號隨輸入信號變化的規律。

比例 P 特點是動偏差小，有余差存在。值越大，余差越大，但系統越容易達到穩定。值越小，系統越容易振蕩。

積分 I 特點是余差可被消除，但動偏差大，調節過程長。值越小，積分作用越明顯，但過渡過程振蕩劇烈，穩定程度下降。

微分 D 是根據偏差變化趨勢而動作的，只要偏差一變化就提前采取動作，，因此叫超前作用。它只有在輸入變化時，調節器才有輸出，因此它不能作為一個獨立的調節器使用。它主要使用在溫度調節方面，利用溫度微小的變化便進行相應調節，以應對溫度調節的滯后性。值越大，超前時間越長。

比例作用可以加快控制過程，減少動偏差，縮短調節時間過程時間；積分作用可消除靜偏差，克服余差；微分作用能抑制偏差的增長，減小動偏差。三作用調節規律只要適當的整定比例范圍，積分和微分時間三個參數，可以得到較為滿意的調節質量。但三作用調節器不是萬能的，一些很簡單的系統，例如用比例調節規律可以得到滿意的調節質量的液位系統，用上三作用調節規律后，不僅系統復雜，投資增大，而且現場整定困難，整定不好反而容易使液位波動。因此，實際使用時，應按具體情況來選取儀表，切忌用三作用調節器代替一切！

氣動調節閥分類：

氣動執行機構按結構分類：

a.氣動薄膜（單、多彈簧）執行機構：輸出直線位移。

b.氣動活塞（有、無彈簧）執行機構：輸出直線位移或角位移。

薄膜執行機構的優缺點

優點：結構簡單、可靠。

缺點：

①膜片承受的壓力較低，最大膜室壓力不能超過250KPa，加上彈簧要抵消絕大部分的壓力，余下的輸出力就很小了。

②為了提高輸出力，通常作法就是增大尺寸，使得執行機構的尺寸和重量變得很大；另一方面，工廠的氣源通常是500～700KPa，它只用到了250KPa，氣壓沒充分利用，這是不可取的，活塞執行機構解決了此問題。

為了充分用足工廠的氣源壓力來提高執行機構的輸出力、減少其重量和尺寸，便產生了活塞執行機構。

氣動活塞（有、無彈簧）執行機構：輸出直線位移或角位移

直行程活塞執行機構：

它主要用于配直行程的調節閥，它分為有彈簧式和無彈簧式兩種

1、無彈簧活塞執行機構：

①用于故障下要求閥保位的場合；

②用于大口徑閥要求執行機構推力特別大的場合；

2、有彈簧式活塞執行機構：

大多數場合使用有彈簧的活塞執行機構，其特點是：

①在故障情況下，通過彈簧進行復位，實現故障開或故障關功能；

②可以抵抗不平衡力的變化，增加執行機構的剛度，提高調節閥的穩定性。

它的缺點是：

①彈簧會抵消一部分輸出力；

②氣缸內設彈簧，增加了氣缸的長度和重量。

角行程活塞執行機構：

角行程的活塞執行機構主要用于角行程類的調節閥，按氣缸的安裝方向，分為立式氣缸和臥式氣缸兩種。按活塞的推桿驅動輸出軸轉動的結構，常用的有：

①曲柄連桿式；

②齒輪齒條式；

③活塞螺旋式。

氣動活塞式執行機構按其作用方式可分成比例式和兩位式兩種。所謂比例式是指輸入信號壓力與推桿的行程成比例關系，這時它必須與閥門定位器配用。兩位式是根據輸入執行機構活塞兩側的操作壓力差來完成的。活塞由高壓側推向低壓側，就使推桿由一個極端位置推移至另一個極端位置。

按流向不同分為：流開和流關（閉）。

流開：在閥芯節流處介質流動方向與閥門打開方向相同。

流關：在閥芯節流處介質流動方向與閥門關閉方向相同。

智能定位器工作原理：

氣蝕與閃蒸：

據伯奴利方程，管道內流體的流速提高壓力就會下降。

管道節流處流體速度大幅度提高。壓力急劇下降。

如果液體流經管道節流處的壓力低于汽化壓力（PV）將產生汽蝕或閃蒸現象。氣蝕與閃蒸是由于管道節流引起的。

如果液體流過管道節流處，壓力恢復后P2仍低于汽化壓力（PV）（此時流體內仍有氣泡）。

這種現象稱為閃蒸。

如果液體流過管道節流處，壓力恢復后P2高于汽化壓力（PV）（此時流體內氣泡破裂）。這種現象稱為氣蝕。

閃蒸最嚴重的破壞發生在流速最高處。即閥塞閥座處。沖蝕是閃蒸破壞的直觀表現氣蝕發生時，氣泡破裂釋放的能量使閥塞閥座甚至附近管道損壞，并伴發噪聲氣蝕與閃蒸是致使閥門損壞的重要原因！

本文來源于互聯網，作者：劉海海。暖通南社整理編輯。