行業干貨梳理：工業應用中控制閥國際通用規范與標準

在現代工業生產過程中，控制閥作為調節流體流量、壓力和其他工藝參數的關鍵設備，其性能直接影響到整個生產系統的穩定性和效率。正確選擇合適的控制閥不僅能夠提高生產效率，還能減少能源消耗，延長設備使用壽命，確保生產安全。然而，面對市場上眾多不同類型的控制閥產品，如何根據具體的工業應用場景做出合理的選擇成為了一個技術性難題。

本文旨在梳理工業應用中選擇控制閥所依據的主要規范和標準，為工程師和技術人員提供參考，幫助他們更好地理解和應用這些規范與標準，從而做出更加科學合理的決策。

涉及相關標準的機構名稱：

ASME (美國機械工程師協會）

ANSI/FCI (美國國家標準學會/流體控制學會）

IEC （國際電工委員會）

ISA (國際自動化學會）

API 美國石油學會

在為工業應用選擇控制閥時，必須遵守特定的規范和標準，以確保最佳性能、可靠性和安全性。確保最佳性能、可靠性和安全性。

這些標準為控制閥選擇的各個方面提供了指導和標準，包括尺寸、容量、測試、噪音預測和安全考慮因素。

在選擇過程中，遵守特定的規范和標準是確保所選控制閥符合行業要求和安全規定的根本。讓我們來探討一下每個標準及其在這一過程中的意義：

控制閥采用什么標準？

ASME（美國機械工程師協會）

美國機械工程師協會 (ASME) 和國際電工委員會 (IEC) 制定了多項對調節閥的選擇和操作至關重要的標準。

IS/IEC 60079 爆炸性氣體環境用電氣設備

- 該標準概述了在潛在爆炸性氣體環境中使用的電氣設備的要求。它確保在此類環境中運行的控制閥的設計和安裝能夠降低點火風險。

IS/IEC 60529 防護罩提供的防護等級

- 規定了外殼防止固體異物和液體進入的保護程度。它確保控制閥外殼在各種環境條件下都能保持其完整性和功能性。

IEC 60534-3-2 角行程閥門的面對面尺寸 （蝶閥除外）

- 規定了角行程閥門（蝶閥除外）的面對面尺寸。它確保了涉及角行程閥門的管道系統的一致性和兼容性。

IEC 60534-4 閥座泄漏

- 解決控制閥的閥座泄漏問題，規定了可接受的限值和測試程序，以確保正確密封和防止流體泄漏。

IEC 60534-8.3 和 IEC 60534-8.4 工業過程控制閥，噪聲考慮因素

- 這些標準側重于工業過程控制閥的噪聲考慮。它們提供了預測和減輕閥門產生的空氣動力和流體動力噪音的方法。

IEC-61158 和 IEC-61158-2 工業控制系統現場總線標準

- 這些標準規定了工業控制應用中使用的現場總線系統的通信協議和物理層規范。它們確保了控制閥通信網絡的互操作性和可靠性。

FF 890-894 功能塊應用流程第1-5部分

- 現場總線標準的這些部分規定了功能塊應用過程，為工業過程中控制功能的實施提供了指導。

IEC 61508 電氣/電子/可編程電子安全相關系統的功能安全

- 解決安全相關系統的功能安全問題，包括涉及控制閥的系統。它確保此類系統的設計、實施和維護達到必要的安全水平。

IEC-61511 流程工業功能安全儀表系統

- 為過程工業部門實施安全儀表系統 (SIS) 提供要求和指導，包括在安全關鍵應用中使用控制閥。

IEC-61804 過程控制功能塊 (FB)：電子設備描述

- 該標準定義了用于過程控制的功能塊，并規定了其電子設備描述，以促進包括閥門在內的控制設備的互操作性和集成。

ANSI/FCI（美國國家標準協會/流體控制協會）

FCI 70-2 控制閥閥座泄漏

- 解決控制閥閥座泄漏問題，規定測試程序和可接受的泄漏率，以確保緊密關閉并防止流體損失。

IEC（國際電工委員會）

國際電工委員會 (IEC) 制定了一系列與控制閥的選擇和功能有關的標準。以下是各標準的摘要：

75.01.01 調節閥選型的流量方程：

- 該標準規定了根據特定應用中的流量要求確定控制閥適當尺寸的公式和方法。

75.02 控制閥容量測試程序：

- 規定了在各種操作條件下測試控制閥容量和性能的程序，以確保其符合規定要求。

75.04 控制閥定位器穩定性：

- 解決控制閥定位器的穩定性問題，確保其在不同時間和條件下保持精確的控制和響應特性。

75.05.01 控制閥術語：

- 建立與控制閥相關的標準化術語和定義，促進整個行業的清晰交流和理解。

75.07 控制閥產生的空氣動力噪音的實驗室測量：

- 規定了在實驗室環境中測量控制閥產生的空氣動力噪音以評估其噪音特性的方法和程序。

75.08.01 - 75.08.06 不同類型控制閥閥體的端面尺寸：

- 提供各種類型控制閥閥體的標準化尺寸，包括整體法蘭、無法蘭和對焊端球閥，以確保互換性和兼容性。

75.11.01 控制閥的固有流量特性和范圍：

- 定義了控制閥的固有流量特性和范圍要求，這是決定其是否適用于特定應用的關鍵因素。

75.19.01 控制閥的水壓試驗：

- 規定了對控制閥進行靜水壓測試的程序，以檢驗其完整性和壓力額定值是否符合要求。

75.22 直通型角座控制閥閥體的面到中心線尺寸：

- 規定了法蘭式 直通型角座 控制閥 的面到中心線的標準尺寸，以確保正確安裝和對齊。

75.25.01 和 TR 75.25.02階躍輸入控制閥響應測量測試程序：

- 概述測量和評估控制閥對階躍輸入響應的程序，以評估其動態性能。

75.13 用模擬輸入信號和氣動輸出評估定位器性能的方法：

- 定義評估控制閥定位器在模擬輸入信號和氣動輸出時的性能的方法。

75.17 控制閥空氣動力噪音預測：

- 為預測和減輕控制閥產生的空氣動力噪聲提供指導，以確保符合噪聲要求。

RP75.23 評估控制閥氣蝕的考慮因素：

- 為評估和減輕控制閥的氣蝕現象以防止損壞和性能下降提供了考慮因素和建議。

ISA（國際自動化學會）

國際自動化學會 (ISA) 制定了各種標準，這些標準對于工業應用中控制閥的正確選擇、測試和操作至關重要。以下是每種標準的概述：

75.01.01 控制閥選型的流量方程

- 定義了根據特定應用中的流量要求確定控制閥適當尺寸的公式和方法。

75.02 控制閥流通能力測試程序：

- 規定了在各種操作條件下測試控制閥流通能力和性能的程序，以確保其符合規定要求。

75.04 控制閥定位器穩定性：

- 解決控制閥定位器的穩定性問題，確保其在不同時間和條件下保持精確的控制和響應特性。

75.05.01 控制閥術語：

- 建立與控制閥相關的標準化術語和定義，促進整個行業的清晰交流和理解。

75.07 控制閥產生的空氣動力噪音的實驗室測量：

- 規定了在實驗室環境中測量控制閥產生的空氣動力噪音以評估其噪音特性的方法和程序。

75.08.01 - 75.08.06 不同類型控制閥閥體的面對面尺寸：

- 提供各種類型控制閥閥體的標準化尺寸，包括整體法蘭、無法蘭和對焊端球閥，以確保互換性和兼容性。

75.11.01 控制閥的固有流量特性和范圍：

- 定義了控制閥的固有流量特性和范圍要求，這是決定其是否適用于特定應用的關鍵因素。

75.19.01 控制閥的水壓試驗：

- 規定了對控制閥進行靜水壓測試的程序，以檢驗其完整性和壓力額定值是否符合要求。

75.22 球形角控制閥閥體的面到中心線尺寸：

- 規定了法蘭式球型角控制閥閥體的面到中心線的標準尺寸，以確保正確安裝和對齊。

75.25.01 和 TR 75.25.02 步進輸入控制閥響應測量測試程序：

- 概述測量和評估控制閥對階躍輸入響應的程序，以評估其動態性能。

75.13 用模擬輸入信號評估定位器性能的方法

- 定義在模擬輸入信號和氣動輸出條件下評估控制閥定位器性能的方法。

75.17 控制閥空氣動力噪音預測：

- 為預測和減輕控制閥產生的空氣動力噪聲提供指導，以確保符合噪聲要求。

RP75.23 評估控制閥氣蝕的注意事項：

- 為評估和減輕調節閥的氣蝕現象以防止損壞和性能下降提供了考慮因素和建議。

美國石油學會 (API)

美國石油學會 (API) 制定了多項與管道閥門和石油工業所必需的檢查要求相關的標準。以下是每個標準的概述：

6D管道閥門（閘閥、旋塞閥、球閥和止回閥）

- 規定了石油和天然氣工業中使用的管道閥門（包括閘閥、旋塞閥、球閥和止回閥）的設計、制造、測試和檢驗要求。

598檢驗要求

- 概述了各類工業閥門（包括閘閥、旋塞閥、球閥和止回閥）的檢驗和測試要求，以確保其符合規定的性能和安全標準。

609耳式和對夾式蝶閥

- 規定了石油和天然氣行業中使用的凸耳式和對夾式蝶閥的設計、材料、測試和檢驗要求，以確保其在管道應用中的可靠性和性能。

控制閥的選擇標準是什么？

在為工業應用選擇控制閥時，必須考慮各種要求，以確保最佳性能和安全性。以下是關鍵的選擇要求：

按照 ISA 75.01 標準計算的流量系數Cv

- 必須根據 ISA 75.01 標準計算流量系數 (Cv)，以確保控制閥能有效處理所需的流量。

合適的量程

- 控制閥應具有足夠的調節范圍，以便在所需的操作范圍內平穩、精確地調節流量。

適當的執行器關閉壓力

- 執行器應能提供

執行機構的適當關閉壓力

- 執行機構應能提供足夠的關閉壓力，以確保在必要時閥門能緊密關閉。

根據工藝條件選擇閥體、飾件、填料函和其他部件的材料

- 為閥門部件選擇與工藝流體和操作條件兼容的材料，以防止腐蝕、侵蝕或其他形式的退化。

考慮氣蝕、閃蒸和噪音以限制范圍

- 評估在不同工作條件下產生氣蝕、閃蒸和噪音的可能性，并確保所選閥門設計能夠在所需范圍內減輕這些影響。

定位器類型

- 根據控制要求選擇合適的定位器類型，如氣動、電-氣動或數字定位器，以實現精確控制和響應。

根據 ISA 75.17 進行控制閥噪音計算

- 根據 ISA 75.17 標準進行噪音計算，以評估和減輕與控制閥操作相關的潛在噪音問題。

考慮故障處理

- 評估潛在的故障模式，并指定適當的措施，以便在閥門發生故障時保持或恢復工藝安全性和可操作性。

控制閥的開啟類型

- 根據工藝要求和控制策略選擇適當的開啟類型（如直行程、角行程）。

閥門的關閉泄漏符合 FCI 70.2 標準

- 確保關斷泄漏符合 FCI 70.2 標準規定的要求，以防止閥門關閉時發生流體泄漏。

使用的執行器類型

- 根據控制系統兼容性、響應時間和可靠性要求選擇執行器類型（如力平衡、智能數字、現場總線）。

控制閥泄漏

- 盡量減少控制閥泄漏，以保持工藝效率，防止環境危害或產品損失。

選擇執行機構以實現指定的閥門故障位置

- 選擇能夠在執行機構或控制系統發生故障時將閥門定位到指定故障安全位置的執行機構。

按照 API 589 進行測試，按照 ASME B 16.34 第 7.1 條進行水壓測試，按照 ASME/FCI 70.2 進行泄漏測試

- 確保控制閥在安裝和運行前按照API 589、水壓試驗標準 (ASME B 16.34) 和泄漏測試標準 (ASME/FCI 70.2) 進行適當的測試，以驗證其性能和完整性。

文字來源：微信公眾號 控制閥事務所