工业应用中控制阀国际通用规范与标准
工业应用中控制阀国际通用规范与标准
在现代工业生产过程中，控制阀作为调节流体流量、压力和其他工艺参数的关键设备，其性能直接影响到整个生产系统的稳定性和效率。正确选择合适的控制阀不仅能够提高生产效率，还能减少能源消耗，延长设备使用寿命，确保生产安全。然而，面对市场上众多不同类型的控制阀产品，如何根据具体的工业应用场景做出合理的选择成为了一个技术性难题。
本文旨在梳理工业应用中选择控制阀所依据的主要规范和标准，为工程师和技术人员提供参考，帮助他们更好地理解和应用这些规范与标准，从而做出更加科学合理的决策。
涉及相关标准的机构名称：
ASME (美国机械工程师协会）
ANSI/FCI (美国国家标准学会/流体控制学会）
IEC（国际电工委员会）
ISA (国际自动化学会）
API 美国石油学会
在为工业应用选择控制阀时，必须遵守特定的规范和标准，以确保最佳性能、可靠性和安全性。确保最佳性能、可靠性和安全性。
这些标准为控制阀选择的各个方面提供了指导和标准，包括尺寸、容量、测试、噪音预测和安全考虑因素。
在选择过程中，遵守特定的规范和标准是确保所选控制阀符合行业要求和安全规定的根本。让我们来探讨一下每个标准及其在这一过程中的意义：
控制阀采用什么标准？
ASME（美国机械工程师协会）
美国机械工程师协会 (ASME) 和国际电工委员会 (IEC) 制定了多项对调节阀的选择和操作至关重要的标准。
IS/IEC 60079 爆炸性气体环境用电气设备
- 该标准概述了在潜在爆炸性气体环境中使用的电气设备的要求。它确保在此类环境中运行的控制阀的设计和安装能够降低点火风险。
IS/IEC 60529 防护罩提供的防护等级
- 规定了外壳防止固体异物和液体进入的保护程度。它确保控制阀外壳在各种环境条件下都能保持其完整性和功能性。
IEC 60534-3-2 角行程阀门的面对面尺寸（蝶阀除外）
- 规定了角行程阀门（蝶阀除外）的面对面尺寸。它确保了涉及角行程阀门的管道系统的一致性和兼容性。
IEC 60534-4 阀座泄漏
- 解决控制阀的阀座泄漏问题，规定了可接受的限值和测试程序，以确保正确密封和防止流体泄漏。
IEC 60534-8.3 和 IEC 60534-8.4 工业过程控制阀，噪声考虑因素
- 这些标准侧重于工业过程控制阀的噪声考虑。它们提供了预测和减轻阀门产生的空气动力和流体动力噪音的方法。
IEC-61158 和 IEC-61158-2 工业控制系统现场总线标准
- 这些标准规定了工业控制应用中使用的现场总线系统的通信协议和物理层规范。它们确保了控制阀通信网络的互操作性和可靠性。
FF 890-894 功能块应用流程第1-5部分
- 现场总线标准的这些部分规定了功能块应用过程，为工业过程中控制功能的实施提供了指导。
IEC 61508 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全
- 解决安全相关系统的功能安全问题，包括涉及控制阀的系统。它确保此类系统的设计、实施和维护达到必要的安全水平。
IEC-61511 流程工业功能安全仪表系统
- 为过程工业部门实施安全仪表系统 (SIS) 提供要求和指导，包括在安全关键应用中使用控制阀。
IEC-61804 过程控制功能块 (FB)：电子设备描述
- 该标准定义了用于过程控制的功能块，并规定了其电子设备描述，以促进包括阀门在内的控制设备的互操作性和集成。
ANSI/FCI（美国国家标准协会/流体控制协会）
FCI 70-2 控制阀阀座泄漏
- 解决控制阀阀座泄漏问题，规定测试程序和可接受的泄漏率，以确保紧密关闭并防止流体损失。
IEC（国际电工委员会）
国际电工委员会 (IEC) 制定了一系列与控制阀的选择和功能有关的标准。以下是各标准的摘要：
75.01.01 调节阀选型的流量方程：
- 该标准规定了根据特定应用中的流量要求确定控制阀适当尺寸的公式和方法。
75.02 控制阀容量测试程序：
- 规定了在各种操作条件下测试控制阀容量和性能的程序，以确保其符合规定要求。
75.04 控制阀定位器稳定性：
- 解决控制阀定位器的稳定性问题，确保其在不同时间和条件下保持精确的控制和响应特性。
75.05.01 控制阀术语：
- 建立与控制阀相关的标准化术语和定义，促进整个行业的清晰交流和理解。
75.07 控制阀产生的空气动力噪音的实验室测量：
- 规定了在实验室环境中测量控制阀产生的空气动力噪音以评估其噪音特性的方法和程序。
75.08.01 - 75.08.06 不同类型控制阀阀体的端面尺寸：
- 提供各种类型控制阀阀体的标准化尺寸，包括整体法兰、无法兰和对焊端球阀，以确保互换性和兼容性。
75.11.01 控制阀的固有流量特性和范围：
- 定义了控制阀的固有流量特性和范围要求，这是决定其是否适用于特定应用的关键因素。
75.19.01 控制阀的水压试验：
- 规定了对控制阀进行静水压测试的程序，以检验其完整性和压力额定值是否符合要求。
75.22 直通型角座控制阀阀体的面到中心线尺寸：
- 规定了法兰式直通型角座控制阀的面到中心线的标准尺寸，以确保正确安装和对齐。
75.25.01 和 TR 75.25.02阶跃输入控制阀响应测量测试程序：
- 概述测量和评估控制阀对阶跃输入响应的程序，以评估其动态性能。
75.13 用模拟输入信号和气动输出评估定位器性能的方法：
- 定义评估控制阀定位器在模拟输入信号和气动输出时的性能的方法。
75.17 控制阀空气动力噪音预测：
- 为预测和减轻控制阀产生的空气动力噪声提供指导，以确保符合噪声要求。
RP75.23 评估控制阀气蚀的考虑因素：
- 为评估和减轻控制阀的气蚀现象以防止损坏和性能下降提供了考虑因素和建议。
ISA（国际自动化学会）
国际自动化学会 (ISA) 制定了各种标准，这些标准对于工业应用中控制阀的正确选择、测试和操作至关重要。以下是每种标准的概述：
75.01.01 控制阀选型的流量方程
- 定义了根据特定应用中的流量要求确定控制阀适当尺寸的公式和方法。
75.02 控制阀流通能力测试程序：
- 规定了在各种操作条件下测试控制阀流通能力和性能的程序，以确保其符合规定要求。
75.04 控制阀定位器稳定性：
- 解决控制阀定位器的稳定性问题，确保其在不同时间和条件下保持精确的控制和响应特性。
75.05.01 控制阀术语：
- 建立与控制阀相关的标准化术语和定义，促进整个行业的清晰交流和理解。
75.07 控制阀产生的空气动力噪音的实验室测量：
- 规定了在实验室环境中测量控制阀产生的空气动力噪音以评估其噪音特性的方法和程序。
75.08.01 - 75.08.06 不同类型控制阀阀体的面对面尺寸：
- 提供各种类型控制阀阀体的标准化尺寸，包括整体法兰、无法兰和对焊端球阀，以确保互换性和兼容性。
75.11.01 控制阀的固有流量特性和范围：
- 定义了控制阀的固有流量特性和范围要求，这是决定其是否适用于特定应用的关键因素。
75.19.01 控制阀的水压试验：
- 规定了对控制阀进行静水压测试的程序，以检验其完整性和压力额定值是否符合要求。
75.22 球形角控制阀阀体的面到中心线尺寸：
- 规定了法兰式球型角控制阀阀体的面到中心线的标准尺寸，以确保正确安装和对齐。
75.25.01 和 TR 75.25.02 步进输入控制阀响应测量测试程序：
- 概述测量和评估控制阀对阶跃输入响应的程序，以评估其动态性能。
75.13 用模拟输入信号评估定位器性能的方法
- 定义在模拟输入信号和气动输出条件下评估控制阀定位器性能的方法。
75.17 控制阀空气动力噪音预测：
- 为预测和减轻控制阀产生的空气动力噪声提供指导，以确保符合噪声要求。
RP75.23 评估控制阀气蚀的注意事项：
- 为评估和减轻调节阀的气蚀现象以防止损坏和性能下降提供了考虑因素和建议。
美国石油学会 (API)
美国石油学会 (API) 制定了多项与管道阀门和石油工业所必需的检查要求相关的标准。以下是每个标准的概述：
6D管道阀门（闸阀、旋塞阀、球阀和止回阀）
- 规定了石油和天然气工业中使用的管道阀门（包括闸阀、旋塞阀、球阀和止回阀）的设计、制造、测试和检验要求。
598检验要求
- 概述了各类工业阀门（包括闸阀、旋塞阀、球阀和止回阀）的检验和测试要求，以确保其符合规定的性能和安全标准。
609耳式和对夹式蝶阀
- 规定了石油和天然气行业中使用的凸耳式和对夹式蝶阀的设计、材料、测试和检验要求，以确保其在管道应用中的可靠性和性能。
控制阀的选择标准是什么？
在为工业应用选择控制阀时，必须考虑各种要求，以确保最佳性能和安全性。以下是关键的选择要求：
按照 ISA 75.01 标准计算的流量系数Cv
- 必须根据 ISA 75.01 标准计算流量系数 (Cv)，以确保控制阀能有效处理所需的流量。
合适的量程
- 控制阀应具有足够的调节范围，以便在所需的操作范围内平稳、精确地调节流量。
适当的执行器关闭压力
- 执行器应能提供
执行机构的适当关闭压力
- 执行机构应能提供足够的关闭压力，以确保在必要时阀门能紧密关闭。
根据工艺条件选择阀体、饰件、填料函和其他部件的材料
- 为阀门部件选择与工艺流体和操作条件兼容的材料，以防止腐蚀、侵蚀或其他形式的退化。
考虑气蚀、闪蒸和噪音以限制范围
- 评估在不同工作条件下产生气蚀、闪蒸和噪音的可能性，并确保所选阀门设计能够在所需范围内减轻这些影响。
定位器类型
- 根据控制要求选择合适的定位器类型，如气动、电-气动或数字定位器，以实现精确控制和响应。
根据 ISA 75.17 进行控制阀噪音计算
- 根据 ISA 75.17 标准进行噪音计算，以评估和减轻与控制阀操作相关的潜在噪音问题。
考虑故障处理
- 评估潜在的故障模式，并指定适当的措施，以便在阀门发生故障时保持或恢复工艺安全性和可操作性。
控制阀的开启类型
- 根据工艺要求和控制策略选择适当的开启类型（如直行程、角行程）。
阀门的关闭泄漏符合 FCI 70.2 标准
- 确保关断泄漏符合 FCI 70.2 标准规定的要求，以防止阀门关闭时发生流体泄漏。
使用的执行器类型
- 根据控制系统兼容性、响应时间和可靠性要求选择执行器类型（如力平衡、智能数字、现场总线）。
控制阀泄漏
- 尽量减少控制阀泄漏，以保持工艺效率，防止环境危害或产品损失。
选择执行机构以实现指定的阀门故障位置
- 选择能够在执行机构或控制系统发生故障时将阀门定位到指定故障安全位置的执行机构。
按照 API 589 进行测试，按照 ASME B 16.34 第 7.1 条进行水压测试，按照 ASME/FCI 70.2 进行泄漏测试
- 确保控制阀在安装和运行前按照API 589、水压试验标准 (ASME B 16.34) 和泄漏测试标准 (ASME/FCI 70.2) 进行适当的测试，以验证其性能和完整性。