石油化控制閥選型設(shè)計(jì)規(guī)范國內(nèi)石油石化企業(yè)朝著大型化、一體化、智能化和清潔化等方向發(fā)展的同時(shí)，要求控制系統(tǒng)從工廠生產(chǎn)操作、管理、維護(hù)的角度出發(fā)，具有開放性、高可靠性、互操作性和易維護(hù)性。智能化的要求使石油石化企業(yè)加大了自動(dòng)化控制設(shè)備的投入，生產(chǎn)過程控制需要大量控制閥及其預(yù)測性維護(hù)，以實(shí)現(xiàn)過程強(qiáng)化、功能安全和能效管理。
控制閥（亦稱調(diào)節(jié)閥）作為控制回路的終端執(zhí)行元件凸顯重要，同時(shí)也是長期以來技術(shù)比較薄弱的短板。存在的主要問題：品種多、規(guī)格多、參數(shù)多，不便于選型、安裝、維護(hù)、管理；維持性能差、可靠性差、耐用性差，不適應(yīng)過程控制要求；技術(shù)研發(fā)緩慢，難以應(yīng)對苛刻工況應(yīng)用以及特種需求；體積大、噪聲大、耗能大，不符合環(huán)保和能源戰(zhàn)略等。
需求牽引，技術(shù)推動(dòng)。控制閥制造業(yè)隨過程控制的快速發(fā)展而發(fā)展，也使控制閥市場整體業(yè)務(wù)得以保持穩(wěn)定和高速增長趨勢，同時(shí)、國內(nèi)競爭加劇，控制閥生產(chǎn)商紛紛組合品牌、整合技術(shù)優(yōu)勢，為滿足石油石化工業(yè)不斷增長的應(yīng)用需求，引入*制造技術(shù)，研發(fā)應(yīng)用于高溫、高壓差、多相流、顆粒沖刷和磨損等苛刻工況以及大口徑的控制閥產(chǎn)品和大推力、大扭矩的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，旨在推出具有控制閥預(yù)測性維護(hù)的數(shù)字解決方案，完善從設(shè)計(jì)選型定制到調(diào)試檢維修的全過程技術(shù)服務(wù)。 
一、石油化控制閥選型設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化
工業(yè)發(fā)展歷程證明：發(fā)展產(chǎn)業(yè)，必須要有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化作為支撐條件。標(biāo)準(zhǔn)先行，控制閥制造業(yè)亦不例外。標(biāo)準(zhǔn)用來衡量產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)不同廠商間協(xié)調(diào)和信息交換，在確定技術(shù)體制、促進(jìn)技術(shù)融合、加強(qiáng)科學(xué)管理、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面發(fā)揮重要作用，并日趨化。
名為“工業(yè)過程測量和控制”，任務(wù)是制定工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)與系統(tǒng)元件的標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)調(diào)影響測量和控制系統(tǒng)匹配的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作。負(fù)責(zé)工業(yè)過程控制閥的標(biāo)準(zhǔn)制定工作，任務(wù)是為工業(yè)過程控制用的各種控制閥閥體組件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和定位器制定基本要求、端面距和相關(guān)尺寸、額定壓力、泄漏和其他性能要求、尺寸計(jì)算方法和評定方法方面的標(biāo)準(zhǔn)。
中國石油石化行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化工作開展比較早，但在控制閥設(shè)計(jì)上習(xí)慣采用美國ANSI/ISA標(biāo)準(zhǔn)及API標(biāo)準(zhǔn)，而實(shí)際上美標(biāo)的控制閥流量計(jì)算、阻塞流公式、泄漏等級和試驗(yàn)都已符合或等效IEC相關(guān)控制閥標(biāo)準(zhǔn)。
中國于2001年開始全面采用標(biāo)準(zhǔn)，對于工業(yè)過程控制閥標(biāo)準(zhǔn)先是等效《石油化工自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范》也對控制閥的設(shè)計(jì)做了規(guī)范要求。另一方面，國內(nèi)控制閥制造廠商在生產(chǎn)中采納標(biāo)準(zhǔn)的很有限，因而符合控制閥標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品不多。盡管如此，近年來中國工業(yè)過程控制閥的標(biāo)準(zhǔn)化工作還是有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，進(jìn)步很大，等同和等效IEC 60534標(biāo)準(zhǔn)有利于中國控制閥的產(chǎn)品研發(fā)、提高技術(shù)含量和市場拓展。
二、石油化控制閥選型設(shè)計(jì)規(guī)范*制造技術(shù)
控制閥制造涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選擇、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量保證、市場營銷和技術(shù)服務(wù)的一系列工作?？刂崎y歷史可追溯到1880年，相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)的制造技術(shù)和裝備器具很落后，蹣跚在機(jī)械加工與裝配過程的狹義制造中。近年來，隨著工業(yè)技術(shù)大環(huán)境改變，*制造技術(shù)迫切希望進(jìn)入控制閥制造領(lǐng)域。多數(shù)廠商都在運(yùn)用*制造工藝，投用生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化，采用壓鑄、全模等高效精密成型技術(shù)、高精度磨床的高效高精度加工工藝、表面改性和涂層的特種加工及材料改性技術(shù)，生產(chǎn)出精良、可用、可靠的高質(zhì)量產(chǎn)品———從微小流量控制閥到超大通徑控制閥；從傳統(tǒng)單座閥型到偏心旋轉(zhuǎn)閥型、V型球閥、軸流閥；從防喘振、抗空化氣蝕、耐磨蝕控制閥到高溫高壓特種控制閥、控制閥；從大推力的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到快速響應(yīng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；從保證過程安全的緊密關(guān)閉到保證環(huán)境的超低泄漏等。控制閥與石油石化過程控制的發(fā)展同步進(jìn)行，形成了全過程、大范圍、高參數(shù)的產(chǎn)品，基本滿足了石油石化生產(chǎn)的控制要求。
在*設(shè)計(jì)技術(shù)方面，計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字化設(shè)計(jì)和快速設(shè)計(jì)技術(shù)改變了控制閥設(shè)計(jì)落后的局面。面對產(chǎn)品整體，這些模塊化設(shè)計(jì)的控制閥體現(xiàn)在產(chǎn)品系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、組合化，結(jié)構(gòu)合理，部件優(yōu)化。以控制閥兩大組成部分（執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥）及附件為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行功能分析，劃分出功能模塊，并使有限多的模塊實(shí)現(xiàn)功能化、通用化。
控制閥綠色設(shè)計(jì)也初步展開，通過金屬波紋管或膜片密封實(shí)現(xiàn)閥桿環(huán)徑零泄漏或設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)填料以滿足環(huán)保要求，或從產(chǎn)品自身全生命周期的綠色考慮以滿足要求。
三、石油化控制閥選型設(shè)計(jì)規(guī)范智能控制閥應(yīng)用
控制閥是控制回路的終端執(zhí)行元件，接受控制指令并由閥門定位器自身閉合回路實(shí)現(xiàn)閥位的反饋控制。閥門定位器作為控制閥的重要附件，長期采用機(jī)械式的模擬技術(shù)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一且故障率高，也使控制閥整體性能降低，通常不能實(shí)現(xiàn)有效控制。
石油石化裝置在控制系統(tǒng)及測量儀表領(lǐng)域*實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化后，控制閥成為控制回路中的薄弱環(huán)節(jié)，嚴(yán)重制約了過程控制的發(fā)展。近年來，以智能電氣閥門定位器為核心的控制閥數(shù)字解決方案，極大地提高了控制閥的使用性能，使之發(fā)生了質(zhì)的飛躍，進(jìn)而成為工業(yè)現(xiàn)場的智能控制閥設(shè)備。
智能閥門定位器是新一代高性能的電氣閥門定位器，采用在板微處理器、應(yīng)用軟件和功能模塊，可實(shí)現(xiàn)定位功能的自校準(zhǔn)、自適應(yīng)、閥位控制和控制閥的在線自診斷及離線測試，本機(jī)顯示或附加更多功能，數(shù)字通信和集成到控制系統(tǒng)/資產(chǎn)管理系統(tǒng)，還具有免維護(hù)運(yùn)行特征。
控制閥制造廠商在研發(fā)智能電氣閥門定位器時(shí)，主要是為該公司的控制閥產(chǎn)品配套，也考慮到遵從相關(guān)的閥門定位器與控制閥連接的標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使不同廠商的閥門定位器與控制閥/執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間組合連接成為可能；而在設(shè)計(jì)上都是基于定位功能的自校準(zhǔn)、自適應(yīng)、閥位控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的自診斷功能及免維護(hù)運(yùn)行，且不斷融入新的功能。
四、石油化控制閥選型設(shè)計(jì)規(guī)范預(yù)測性維護(hù)
預(yù)測性維護(hù)注重動(dòng)態(tài)管理和監(jiān)測以及設(shè)備良好運(yùn)行的可持續(xù)性。發(fā)展控制閥預(yù)測性維護(hù)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自校準(zhǔn)、自適應(yīng)、狀態(tài)監(jiān)測、在線動(dòng)態(tài)特性分析和設(shè)備故障診斷，在控制閥還沒有產(chǎn)生故障前通過計(jì)算機(jī)輔助故障識別和診斷技術(shù)以及廣義專家系統(tǒng)對狀態(tài)參數(shù)預(yù)測可能出現(xiàn)的情況和預(yù)期的時(shí)間，通過預(yù)測控制閥設(shè)備的功能安全和時(shí)間依存性來進(jìn)行維護(hù)。
石油石化超大裝置的管控一體化及資產(chǎn)管理系統(tǒng)促進(jìn)了控制閥預(yù)測性維護(hù)的技術(shù)發(fā)展。隨著智能電氣閥門定位器的深入研發(fā)，所需的狀態(tài)監(jiān)測和診斷功能逐漸轉(zhuǎn)移到控制閥本機(jī)設(shè)備上的診斷體系。利用智能電氣閥門定位器自帶閥位（行程）、輸出、氣源等參量傳感器直接進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，以故障識別、邏輯思維推理、魯棒性的廣義專家系統(tǒng)進(jìn)行在線預(yù)測性維護(hù)，提升并維持了性能，減少了運(yùn)行故障和提高了使用壽命，對石油石化裝置有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
五、石油化控制閥選型設(shè)計(jì)規(guī)范空化及損害的評估與預(yù)防
控制閥苛刻工況應(yīng)用是石油石化過程控制重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)問題，控制閥液體流體應(yīng)用時(shí)發(fā)生的空化會對閥內(nèi)件和閥體及閥后管件造成很大破壞，嚴(yán)重影響控制閥的工作性能和使用壽命，會加劇噪聲、振動(dòng)，構(gòu)成安全隱患。空化及損害的評估長期止步不前，抗空化氣蝕方案多限于計(jì)算復(fù)雜、加工難度大、應(yīng)用局限大的迷宮式閥內(nèi)件。
基于經(jīng)驗(yàn)指數(shù)的西格瑪方法難以指導(dǎo)普遍性問題。近年來，在對控制閥液體流體應(yīng)用時(shí)發(fā)生的空化及損害的評估和防治上有了技術(shù)突破。根據(jù)實(shí)時(shí)測試閥門空化氣蝕程度的方法研究，通過聲壓級測試和材料測試建立相關(guān)性，獲得更精確的信息，取得了開拓性進(jìn)展。能夠指導(dǎo)控制閥廠家有效評估控制閥的空化及損害，進(jìn)而基本掌握各種閥型不同通徑、不同流量系數(shù)下的初始空化和初始空化損害的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合阻塞流計(jì)算與測試、噪聲預(yù)估與測試，保證控制閥適用于苛刻工況。
六、石油石化控制閥技術(shù)發(fā)展趨勢
石油石化自動(dòng)化控制在信息數(shù)字化、控制智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化技術(shù)支持下，趨于實(shí)現(xiàn)高可靠性、高性能和高適用性，在應(yīng)用上呈現(xiàn)滿足不同對象的個(gè)性化總體解決方案，結(jié)合企業(yè)經(jīng)營管理的管控一體化系統(tǒng)，提高經(jīng)濟(jì)效益的能效管理。在此基礎(chǔ)上對石油石化控制閥市場產(chǎn)生大的需求以及技術(shù)拉動(dòng)，使控制閥制造業(yè)跟隨發(fā)展，在標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化，高集成、高性能、高智能方面，低成本地全面滿足石油石化過程控制需求。
6.1 標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化及網(wǎng)絡(luò)化
尋求、完善和執(zhí)行統(tǒng)一的控制閥標(biāo)準(zhǔn)，使不同廠商生產(chǎn)的控制閥能夠?qū)崿F(xiàn)互換性、互操作性和高適用性。整合計(jì)算選型程序，采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件，從分散的不通用的各自計(jì)算狀態(tài)發(fā)展到根據(jù)過程數(shù)據(jù)和功能、性能和成本就能夠正確計(jì)算選型，確定所需的閥型、流路、流量系數(shù)、通徑和管路配合、適合的閥體閥內(nèi)件型式和材質(zhì)、針對性的密封型式等。建立標(biāo)準(zhǔn)化的軟件平臺，使用標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)輔助故障識別和專家診斷軟件，使不同制造商的控制閥可進(jìn)行性能監(jiān)測和故障診斷。標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)了控制閥的低成本和可維修性。
從產(chǎn)品的集中設(shè)計(jì)到模塊化分散設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)新，模塊化設(shè)計(jì)遵守從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手，將整個(gè)控制閥系列產(chǎn)品按照功能切分成有限多的通用模塊（不變部分）和模塊（變化部分），分散的相對獨(dú)立的模塊遵守共同的明確規(guī)則，以保證這些模塊能夠組合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，并能夠隨時(shí)加入新的模塊增加系統(tǒng)功能。各模塊獨(dú)立開發(fā)并要求具有更多更好的性能，優(yōu)化設(shè)計(jì)并盡可能多地在不同口徑的閥門中采用相同的零部件，基于大部分部件確定使用通用模塊、少部分按用戶技術(shù)條件選擇模塊，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，能夠快速響應(yīng)市場，組合成滿足需求的控制閥產(chǎn)品。模塊化設(shè)計(jì)的控制閥將以其開放式架構(gòu)、全新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化的模塊部件、簡便的計(jì)算與選型、高安全性和可靠性以及產(chǎn)品緊湊堅(jiān)固、號型齊全多樣、部件通用可換、易于維護(hù)檢修，帶來控制閥整體功能和性能的明顯提升，也使其在應(yīng)用、生產(chǎn)、維修、管理方面大為簡化。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推動(dòng)了傳統(tǒng)工業(yè)結(jié)構(gòu)的變革，將現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、多種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù)融合，在保證系統(tǒng)原有的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性等要求的同時(shí)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的開放性和互操作性，提高了系統(tǒng)對不同環(huán)境的適應(yīng)性。網(wǎng)絡(luò)化支持控制閥技術(shù)，建立虛擬制造和虛擬設(shè)備（儀表），形成快速反應(yīng)和高效集成，產(chǎn)生整體經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)字化的控制閥成為現(xiàn)場智能設(shè)備，支持現(xiàn)場總線協(xié)議并融入管控一體化網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)化下更好地協(xié)同工作、有效控制、在線診斷和便捷維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了全局信息和全生命周期信息的整合。
6.2 高集成、高性能及高智能
高集成基于信息化，包括企業(yè)資源的集成化研發(fā)管理和產(chǎn)品制造、開放性技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。利用*制造技術(shù)進(jìn)行控制閥產(chǎn)品集成化，運(yùn)用制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）。注重信息集成、有效利用與整合、提升制造智能、優(yōu)化系統(tǒng)和控制閥產(chǎn)品，使控制閥生產(chǎn)商有效管理全生命周期和提供優(yōu)質(zhì)有效、低成本、綠色產(chǎn)品?？刂崎y本身的高集成也使產(chǎn)品功能多樣化、復(fù)雜化，單臺控制閥就具有應(yīng)對石油石化生產(chǎn)多種控制要求的能力。
開發(fā)控制閥的高性能處理能力、苛刻工況應(yīng)用能力，加強(qiáng)基型產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新，*擺脫產(chǎn)品單一技術(shù)特征，在控制流體量的簡單執(zhí)行功能和工作可靠的同時(shí)，具備本機(jī)顯示、組態(tài)、檢測、控制、運(yùn)算、診斷、通信以及安全、綠色等功能和兼容性，實(shí)現(xiàn)按需求控制、個(gè)性化解決方案。要重視對石油石化裝置工藝參數(shù)和過程特征的了解，從功能安全和適用角度注重產(chǎn)品設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、制造質(zhì)量和配套能力，開發(fā)高性能的石油石化特種控制閥。
控制閥利用人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式數(shù)字解決方案實(shí)現(xiàn)智能化，更多表現(xiàn)在控制閥自適應(yīng)、自校準(zhǔn)、自診斷和遠(yuǎn)程通信上，更好體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化性能和分散風(fēng)險(xiǎn)，提高可用性和可靠性上。綜合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、廣義專家系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)故障識別與性能診斷，是推動(dòng)控制閥智能化的主要因素，智能電氣閥門定位器應(yīng)用到控制閥和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能一體化設(shè)計(jì)以及智能控制閥預(yù)測性維護(hù)是未來發(fā)展主流。
控制閥實(shí)現(xiàn)過程強(qiáng)化、功能安全和能效管理的技術(shù)要求，推動(dòng)了控制閥行業(yè)按照高可靠性、高性能和高適用性進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新，滿足了石油石化工業(yè)日益需求的過程控制?？刂崎y制造從“以產(chǎn)品為導(dǎo)向”轉(zhuǎn)向“以市場為導(dǎo)向”，提供了響應(yīng)用戶的個(gè)性化總體解決方案和控制閥產(chǎn)品全生命周期的技術(shù)服務(wù)。
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