1.1.2　控制阀在控制系统中的作用

（1）控制阀的重要性

控制阀（Control valve）用于调节流体流量。根据国标GB/T 17213《工业过程控制阀　第一部分控制阀术语和总则》的规定，应称为控制阀。但目前仍有一些文献将它称为调节阀（Adjusting valve）。从控制系统整体看，一个控制系统控制的好坏，都要通过控制阀来实现。控制阀的重要性表现如下。

①控制阀是节流装置，它是动部件。与检测元件和变送器、控制器比较，在控制过程中，控制阀需要不断改变节流件的流通面积，使操纵变量变化，以适应负荷变化或操作条件的改变。因此，对控制阀阀组件的密封、耐压、腐蚀等提出更高要求。例如，密封会使控制阀摩擦力增加，控制阀死区加大，造成控制系统控制品质变差等。

②控制阀的阀内件与过程介质直接接触。控制阀和检测元件与过程介质接触的不同点如下。

a.接触介质不同。对控制阀的耐腐蚀性、强度和刚度、材料等有更高要求。

b.检测元件与过程介质可采用隔离液等方法隔离，控制阀通常与过程介质直接接触，很难采用隔离的方法与过程介质隔离。

③控制阀的活动部件是造成“跑”、“冒”、“滴”、“漏”的主要原因，它不仅造成资源或物料的浪费，也污染环境，引发事故。

④控制阀是通过阀内件的节流改变流体流阻实现流量的调节，因此，是耗能元件。为此，降低能耗，降低控制阀的压力损失，和较好地控制品质之间要合理选择和兼顾。

⑤控制阀对流体进行节流的同时，也造成噪声。例如，当阀出口压力低于液体的蒸汽压力时，造成闪蒸；当阀下游压力高于液体蒸汽压力时，造成汽蚀。控制阀造成的噪声和控制阀流路的设计、操作压力、被控介质特性等有关，因此，降低噪声，降低压力损失等对控制阀的应用提出更高要求。

⑥控制阀的适应性强。它被安装在各种不同的生产过程，生产过程的低温、高温、高压、大流量、微小流量等操作条件需要控制阀具有各种不同的功能，控制阀应能适应不同应用的要求。

⑦检测元件和变送器、控制器等发展快，投入的人力和物力多。相对来看，通常认为控制阀结构简单，因此，对控制阀投入研究和开发的人力和物力相对不足。

（2）控制阀在控制系统中的作用

控制阀在控制系统中的作用如下。

①控制阀用于自动控制系统中流体的流量，从而实现自动调节生产过程中有关工艺变量的作用。与手动阀门不同，控制阀可自动调节，不需要人工操纵，因此，可大大降低劳动强度，提高生产效率。

②控制阀能够在供给它的能源或信号中断时及时回复到安全状态，避免事故发生。通过控制阀故障关（FC）或故障开（FO）或故障保持（FR）等选择，使控制阀关闭、打开或保持故障时开度，防止事故的发生或蔓延。

③控制阀可补偿被控对象的非线性特性，实现生产过程的稳定运行。控制系统稳定运行的关键是系统的开环增益在运行过程中保持恒定。对被控对象具有非线性特性的生产过程，例如，温度控制等具有饱和非线性特性的生产过程，可通过选择控制阀的流量特性，补偿被控对象的非线性，使生产过程稳定运行。