石油化控制閥選型設計規(guī)范國內石油石化企業(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，要求控制系統(tǒng)從工廠生產(chǎn)操作、管理、維護的角度出發(fā)，具有開放性、高可靠性、互操作性和易維護性。智能化的要求使石油石化企業(yè)加大了自動化控制設備的投入，生產(chǎn)過程控制需要大量控制閥及其預測性維護，以實現(xiàn)過程強化、功能安全和能效管理。
    控制閥（亦稱調節(jié)閥）作為控制回路的終端執(zhí)行元件凸顯重要，同時也是長期以來技術比較薄弱的短板。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、管理；維持性能差、可靠性差、耐用性差，不適應過程控制要求；技術研發(fā)緩慢，難以應對苛刻工況應用以及特種需求；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，技術推動。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)務得以保持穩(wěn)定和高速增長趨勢，同時、國內競爭加劇，控制閥生產(chǎn)商紛紛組合品牌、整合技術優(yōu)勢，為滿足石油石化工業(yè)不斷增長的應用需求，引入*制造技術，研發(fā)應用于高溫、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)行機構，旨在推出具有控制閥預測性維護的數(shù)字解決方案，完善從設計選型定制到調試檢維修的全過程技術服務。

一、石油化控制閥選型設計規(guī)范標準化
    工業(yè)發(fā)展歷程證明：發(fā)展產(chǎn)業(yè)，必須要有相應的標準化作為支撐條件。標準先行，控制閥制造業(yè)亦不例外。標準用來衡量產(chǎn)品質量、實現(xiàn)不同廠商間協(xié)調和信息交換，在確定技術體制、促進技術融合、加強科學管理、提高產(chǎn)品質量等方面發(fā)揮重要作用，并日趨化。
   名為“工業(yè)過程測量和控制”，任務是制定工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)與系統(tǒng)元件的標準，協(xié)調影響測量和控制系統(tǒng)匹配的有關標準化工作。負責工業(yè)過程控制閥的標準制定工作，任務是為工業(yè)過程控制用的各種控制閥閥體組件、執(zhí)行機構和定位器制定基本要求、端面距和相關尺寸、額定壓力、泄漏和其他性能要求、尺寸計算方法和評定方法方面的標準。
  中國石油石化行業(yè)的標準化工作開展比較早，但在控制閥設計上習慣采用美國ANSI/ISA標準及API標準，而實際上美標的控制閥流量計算、阻塞流公式、泄漏等級和試驗都已符合或等效IEC相關控制閥標準。
    中國于2001年開始全面采用標準，對于工業(yè)過程控制閥標準先是等效《石油化工自動化儀表選型設計規(guī)范》也對控制閥的設計做了規(guī)范要求。另一方面，國內控制閥制造廠商在生產(chǎn)中采納標準的很有限，因而符合控制閥標準的產(chǎn)品不多。盡管如此，近年來中國工業(yè)過程控制閥的標準化工作還是有了實質性的進展，進步很大，等同和等效IEC　60534標準有利于中國控制閥的產(chǎn)品研發(fā)、提高技術含量和市場拓展。

二、石油化控制閥選型設計規(guī)范*制造技術
    控制閥制造涉及產(chǎn)品設計、材料選擇、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程、質量保證、市場營銷和技術服務的一系列工作?？刂崎y歷史可追溯到1880年，相當長時間內的制造技術和裝備器具很落后，蹣跚在機械加工與裝配過程的狹義制造中。近年來，隨著工業(yè)技術大環(huán)境改變，*制造技術迫切希望進入控制閥制造領域。多數(shù)廠商都在運用*制造工藝，投用生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)和數(shù)控機床實現(xiàn)加工自動化，采用壓鑄、全模等高效精密成型技術、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，生產(chǎn)出精良、可用、可靠的高質量產(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；從大推力的氣動執(zhí)行機構到快速響應的電動執(zhí)行機構；從保證過程安全的緊密關閉到保證環(huán)境的超低泄漏等?？刂崎y與石油石化過程控制的發(fā)展同步進行，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*設計技術方面，計算機輔助數(shù)字化設計和快速設計技術改變了控制閥設計落后的局面。面對產(chǎn)品整體，這些模塊化設計的控制閥體現(xiàn)在產(chǎn)品系統(tǒng)的標準化、組合化，結構合理，部件優(yōu)化。以控制閥兩大組成部分（執(zhí)行機構和閥）及附件為出發(fā)點進行功能分析，劃分出功能模塊，并使有限多的模塊實現(xiàn)功能化、通用化。
    控制閥綠色設計也初步展開，通過金屬波紋管或膜片密封實現(xiàn)閥桿環(huán)徑零泄漏或設計特殊結構填料以滿足環(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計規(guī)范智能控制閥應用
    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，長期采用機械式的模擬技術，結構復雜、功能單一且故障率高，也使控制閥整體性能降低，通常不能實現(xiàn)有效控制。
    石油石化裝置在控制系統(tǒng)及測量儀表領域*實現(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)生了質的飛躍，進而成為工業(yè)現(xiàn)場的智能控制閥設備。
    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、應用軟件和功能模塊，可實現(xiàn)定位功能的自校準、自適應、閥位控制和控制閥的在線自診斷及離線測試，本機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)，還具有免維護運行特征。
    控制閥制造廠商在研發(fā)智能電氣閥門定位器時，主要是為該公司的控制閥產(chǎn)品配套，也考慮到遵從相關的閥門定位器與控制閥連接的標準或行業(yè)標準，使不同廠商的閥門定位器與控制閥/執(zhí)行機構之間組合連接成為可能；而在設計上都是基于定位功能的自校準、自適應、閥位控制和執(zhí)行機構性能的自診斷功能及免維護運行，且不斷融入新的功能。

四、石油化控制閥選型設計規(guī)范預測性維護
    預測性維護注重動態(tài)管理和監(jiān)測以及設備良好運行的可持續(xù)性。發(fā)展控制閥預測性維護，實現(xiàn)執(zhí)行機構自校準、自適應、狀態(tài)監(jiān)測、在線動態(tài)特性分析和設備故障診斷，在控制閥還沒有產(chǎn)生故障前通過計算機輔助故障識別和診斷技術以及廣義專家系統(tǒng)對狀態(tài)參數(shù)預測可能出現(xiàn)的情況和預期的時間，通過預測控制閥設備的功能安全和時間依存性來進行維護。
    石油石化超大裝置的管控一體化及資產(chǎn)管理系統(tǒng)促進了控制閥預測性維護的技術發(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移到控制閥本機設備上的診斷體系。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)進行在線預測性維護，提升并維持了性能，減少了運行故障和提高了使用壽命，對石油石化裝置有顯著的經(jīng)濟效益。

五、石油化控制閥選型設計規(guī)范空化及損害的評估與預防
    控制閥苛刻工況應用是石油石化過程控制重點關注的技術問題，控制閥液體流體應用時發(fā)生的空化會對閥內件和閥體及閥后管件造成很大破壞，嚴重影響控制閥的工作性能和使用壽命，會加劇噪聲、振動，構成安全隱患。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算復雜、加工難度大、應用局限大的迷宮式閥內件。
基于經(jīng)驗指數(shù)的西格瑪方法難以指導普遍性問題。近年來，在對控制閥液體流體應用時發(fā)生的空化及損害的評估和防治上有了技術突破。根據(jù)實時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性，獲得更精確的信息，取得了開拓性進展。能夠指導控制閥廠家有效評估控制閥的空化及損害，進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數(shù)據(jù)，結合阻塞流計算與測試、噪聲預估與測試，保證控制閥適用于苛刻工況。

六、石油石化控制閥技術發(fā)展趨勢
    石油石化自動化控制在信息數(shù)字化、控制智能化、通信網(wǎng)絡化、系統(tǒng)集成化技術支持下，趨于實現(xiàn)高可靠性、高性能和高適用性，在應用上呈現(xiàn)滿足不同對象的個性化總體解決方案，結合企業(yè)經(jīng)營管理的管控一體化系統(tǒng)，提高經(jīng)濟效益的能效管理。在此基礎上對石油石化控制閥市場產(chǎn)生大的需求以及技術拉動，使控制閥制造業(yè)跟隨發(fā)展，在標準化、模塊化、網(wǎng)絡化，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 標準化、模塊化及網(wǎng)絡化
    尋求、完善和執(zhí)行統(tǒng)一的控制閥標準，使不同廠商生產(chǎn)的控制閥能夠實現(xiàn)互換性、互操作性和高適用性。整合計算選型程序，采用標準化軟件，從分散的不通用的各自計算狀態(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、適合的閥體閥內件型式和材質、針對性的密封型式等。建立標準化的軟件平臺，使用標準化的計算機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行性能監(jiān)測和故障診斷。標準化實現(xiàn)了控制閥的低成本和可維修性。
    從產(chǎn)品的集中設計到模塊化分散設計是一種創(chuàng)新，模塊化設計遵守從系統(tǒng)結構入手，將整個控制閥系列產(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完整的系統(tǒng)，并能夠隨時加入新的模塊增加系統(tǒng)功能。各模塊獨立開發(fā)并要求具有更多更好的性能，優(yōu)化設計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、少部分按用戶技術條件選擇模塊，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，能夠快速響應市場，組合成滿足需求的控制閥產(chǎn)品。模塊化設計的控制閥將以其開放式架構、全新的系統(tǒng)結構、優(yōu)化的模塊部件、簡便的計算與選型、高安全性和可靠性以及產(chǎn)品緊湊堅固、號型齊全多樣、部件通用可換、易于維護檢修，帶來控制閥整體功能和性能的明顯提升，也使其在應用、生產(chǎn)、維修、管理方面大為簡化。
    網(wǎng)絡技術推動了傳統(tǒng)工業(yè)結構的變革，將現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、多種工業(yè)控制網(wǎng)絡互聯(lián)、嵌入式技術和無線通信技術融合，在保證系統(tǒng)原有的穩(wěn)定性、實時性等要求的同時，增強了系統(tǒng)的開放性和互操作性，提高了系統(tǒng)對不同環(huán)境的適應性。網(wǎng)絡化支持控制閥技術，建立虛擬制造和虛擬設備（儀表），形成快速反應和高效集成，產(chǎn)生整體經(jīng)濟效益。數(shù)字化的控制閥成為現(xiàn)場智能設備，支持現(xiàn)場總線協(xié)議并融入管控一體化網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡化下更好地協(xié)同工作、有效控制、在線診斷和便捷維護，實現(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、開放性技術和標準化的產(chǎn)品。利用*制造技術進行控制閥產(chǎn)品集成化，運用制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和企業(yè)資源計劃系統(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、復雜化，單臺控制閥就具有應對石油石化生產(chǎn)多種控制要求的能力。
    開發(fā)控制閥的高性能處理能力、苛刻工況應用能力，加強基型產(chǎn)品的技術開發(fā)創(chuàng)新，*擺脫產(chǎn)品單一技術特征，在控制流體量的簡單執(zhí)行功能和工作可靠的同時，具備本機顯示、組態(tài)、檢測、控制、運算、診斷、通信以及安全、綠色等功能和兼容性，實現(xiàn)按需求控制、個性化解決方案。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)品設計細節(jié)、制造質量和配套能力，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、計算機技術、嵌入式數(shù)字解決方案實現(xiàn)智能化，更多表現(xiàn)在控制閥自適應、自校準、自診斷和遠程通信上，更好體現(xiàn)在實現(xiàn)強化性能和分散風險，提高可用性和可靠性上。綜合神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊邏輯、廣義專家系統(tǒng)的計算機故障識別與性能診斷，是推動控制閥智能化的主要因素，智能電氣閥門定位器應用到控制閥和電動執(zhí)行機構智能一體化設計以及智能控制閥預測性維護是未來發(fā)展主流。
    控制閥實現(xiàn)過程強化、功能安全和能效管理的技術要求，推動了控制閥行業(yè)按照高可靠性、高性能和高適用性進行研發(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)品為導向”轉向“以市場為導向”，提供了響應用戶的個性化總體解決方案和控制閥產(chǎn)品全生命周期的技術服務。