过程控制 · 气动薄膜单座阀为例

控制阀

控制阀(国内厂家多称调节阀)靠执行机构推动阀芯改变流通面积,调节流量、压力、温度或液位。选型从工况、流量系数、泄漏等级和失气位置入手。

直行程气动控制阀的结构、流量系数、泄漏等级和执行机构,文中数值都对应到具体厂家型号,方便与报价单逐项对照。

控制阀应用场景
示意图:顶部为圆盘形气动薄膜执行机构,经支架和阀杆连接下方的法兰式直通阀体,侧面接有气源软管

控制阀做什么:按信号持续改变开度

产品作用

控制阀装在工艺管道上,接收控制系统的信号,把阀芯停在相应开度,从而调节介质的流量,并间接控制压力、温度或液位。气动薄膜单座阀是最常见的一类:BCST ZJHP由气动多弹簧薄膜执行机构和直通单座阀体组成,阀芯为上导向结构,口径DN20–DN300[1]。同类还有套筒导向阀、角型阀和V型球阀、偏心旋转阀等结构[5][6]。

工作原理

执行机构把信号转换为阀杆位移,阀芯相对阀座移动,节流面积随之变化。气动薄膜执行机构中,气压作用在膜片上,与弹簧力平衡后停在一定行程;配定位器时,定位器比较输入信号与实际阀杆位置,自动调整输出给执行机构的气压[2]。行程与流量的对应关系称为流量特性:在阀前后压差恒定时测得的是固有特性,装进管路后随压差变化得到的是安装特性[2]。

从膜头到阀座的四个部分

下表按功能划分直行程气动控制阀的主要部分。材料列为具体厂家型号的公开配置,订货以所选型号的材料表为准[1][5]。

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部件作用材料与配置
阀体阀体是主要承压边界,提供管道连接端和流道,并支承阀座与阀芯。阀盖装填料函和阀杆密封,也用于连接执行机构;BCST ZJHP的上阀盖分普通型、散热型和波纹管密封型[2][1]。BCST ZJHP阀体列碳钢WCB、SS304(ZG1Cr18Ni9)、SS316(ZG0Cr18Ni12Mo2Ti)[1];SUPCON LN82列WCB/WCC/LCB/LCC、WC6/WC9、CF8/CF8M、4A/5A等[5]。
阀内件(阀芯、阀座、阀杆)阀内件是调节流量的内部零件。直通阀中通常包括阀芯、阀座环、套筒、阀杆和阀杆销;阀芯离开或靠近阀座,改变节流面积,关闭时阀芯与阀座形成密封面[2]。SUPCON LN82列630、316、316+ST、316氮化、316+Ni60、316+WC等组合[5];AUTORUN ZJHP-150LBC-DN50阀座/阀内件为304+STL[7];BCST ZJHP推杆和衬套为2Cr13[1]。
执行机构把气压或电信号转换为阀杆推力和位移。气动薄膜式依靠膜片受压与弹簧反力平衡定位,弹簧方向决定失气时阀门开或关[1][2]。BCST ZHA(B)执行机构:膜片为NBR夹增强涤纶,压缩弹簧60Si2Mn,膜盖A3[1]。SUPCON AM8多弹簧薄膜执行机构可按弹簧数量调整输出力,膜室允许气压至0.5 MPa[5]。
阀门定位器定位器与执行机构机械连接,按输入信号调节输出气压,使阀杆位置与信号成比例。电气阀门定位器内的电/气转换部分接收4–20 mA直流信号,再转为气压信号[2]。外壳与电子部分按所选定位器型号的样本和防护、防爆证书选用。BCST将定位器、减压阀和手轮列为ZJHP的订货附件[1]。

通径、流量系数、泄漏与材料

控制阀的参数分属阀体、阀内件、执行机构和电气附件。下表凡写到数值的,都注明了厂家和型号;只写选法的项目,按工况和所配附件确定[1][2]。

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参数资料与范围选型含义
公称通径BCST ZJHP:DN20–DN300[1];Neway单座控制阀:3/4"–12"(DN20–DN300)[6];AFC顶导向控制阀:1/2"–8"(DN15–DN200)[8]公称通径决定法兰与管道的配合。同一通径可配不同阀座直径:BCST ZJHP DN50有32、40、50 mm三种阀座,流量系数相差约2.5倍,所以先算流量系数再定阀座[1]。
流量系数(Kv/Cv)BCST ZJHP DN50额定流量系数:阀座32 mm为17.6(线性)/16(等百分比),40 mm为27.5/25,50 mm为44/40[1]Cv指16 ℃清水在1 psi压差下每分钟流过的美制加仑数[2];Kv对应m³/h与bar。Emerson计算常数N1在m³/h、bar单位下为0.865,即Kv≈0.865 Cv[2]。BCST表头只写“额定流量”,计算前要让厂家写明单位[1]。
工作压力与压差BCST ZJHP公称压力PN1.6/4.0/6.4 MPa,另有ANSI 125–600 Lb、JIS 10–40K等级[1];Neway单座控制阀ASME Class 150–2500(PN16–PN420)[6]公称压力是阀体承压等级。选型另需给出最小、正常、最大流量下的阀前压力、阀后压力和关闭时的最大压差,后者决定执行机构推力[2]。
工作温度BCST ZJHP:普通型上阀盖−40~+200 ℃,散热型−60~+450 ℃[1];AUTORUN ZJHP-150LBC-DN50:−29~425 ℃[7];SUPCON LN82:−196~593 ℃,随结构而定[5]温度范围由阀体材料、上阀盖型式和填料共同决定。BCST另列环境温度−40~+85 ℃,执行机构和定位器按环境温度单独考虑[1]。
阀座泄漏等级SUPCON LN82:金属阀座IV/V级,软阀座VI级(按ANSI B16.104)[5];AFC顶导向控制阀:IV级(0.01%)或VI级[8]IV级允许泄漏为额定容量的0.01%,以10–52 ℃空气或水、3–4 bar或最大工作压差中较低者试验;VI级用空气或氮气,按阀座孔径给出毫升/分钟限值[2]。
执行机构型式BCST ZJHP:ZHA(B)气动多弹簧薄膜执行机构[1];Neway单座控制阀:PDL气动薄膜、PCL气缸或电动执行机构[6]T/CS 163—2025按执行机构把气动控制阀分为薄膜式、活塞式(气缸式)和拨叉式,按作用方式分为气开式和气关式[4]。气开、气关决定失去气源时阀门的位置。
输入信号T/CS 163—2025推荐气动信号20–100 kPa或电信号4–20 mA[4];BCST ZJHP弹簧范围20–100 kPa,可选40–200、80–240、20–60、60–100 kPa[1]控制系统输出4–20 mA时,由电气定位器转换为气压[2]。弹簧范围是执行机构的标定压力区间,气源压力另列:BCST为0.14 MPa,可选0.25、0.4 MPa[1]。
电源电压按所配电动执行机构、电气定位器或电磁阀的铭牌选定气动薄膜阀靠仪表气驱动,用电部分来自所配附件;电动控制阀按执行机构的电压、频率和功率配电。
防护等级T/CS 163—2025要求石油化工用气动控制阀的执行机构防护等级不低于IP65(GB/T 4208—2017)[4]防护等级针对执行机构、定位器等带外壳的部件;防爆性能在T/CS 163中列为出厂和型式检验项目[4]。
阀体材质BCST ZJHP:WCB、ZG1Cr18Ni9、ZG0Cr18Ni12Mo2Ti[1];SUPCON LN82:WCB/WCC、LCB/LCC、WC6/WC9、CF8/CF8M等[5]WCB为常用碳钢铸件,LCB/LCC用于低温,WC6/WC9为铬钼钢,CF8/CF8M为不锈钢铸件。按介质、温度和压力等级选定,并写明材料标准牌号。
阀内件材质SUPCON LN82:630、316、316+ST、316氮化、316+Ni60、316+WC等[5];AUTORUN ZJHP-150LBC-DN50:304+STL[7]“+ST/+STL”通常指司太立(Stellite)合金堆焊,用于提高阀芯、阀座密封面耐冲刷能力。闪蒸、气蚀或含颗粒介质应要求厂家按工况推荐硬化方案。
连接方式BCST ZJHP:GB、JB、HG法兰,螺纹连接G3/4[1];T/CS 163—2025列法兰、螺纹、对夹式、卡箍式等[4]法兰需写明标准号、压力等级、密封面型式和管道材料,使阀门两端与现场法兰一致[4]。
重量按所订口径、压力等级、上阀盖和执行机构型号,由厂家外形尺寸图给出整阀重量包含执行机构和附件。吊装、支架设计按外形图上的重量和尺寸进行。

控制阀、调节阀指的是同一类阀门

国家标准用“控制阀”:T/CS 163—2025引用的GB/T 4213—2024名为《气动控制阀》,术语标准GB/T 17213.1为《工业过程控制阀 第1部分:控制阀术语和总则》[4]。厂家产品名和采购清单更常写“调节阀”“气动薄膜调节阀”;西派(CEPAI)集团官网介绍主营产品时写“调节阀”,产品中心则归入“控制阀系列”[10]。

询价时两种叫法都可用,重点写清阀体结构和驱动方式。

先算流量系数,再选阀座

流量系数是阀门在规定条件下的通流能力,额定流量系数指额定行程(全开)时的值[2]。下表是BCST ZJHP DN50阀体三种阀座的额定流量系数[1]。

Emerson指出,按管道口径直接选阀、在各设计环节层层加裕量,容易造成阀门偏大;偏大的阀门长期在小开度工作,阀门增益过高,摩擦带来的死区影响也被放大[2]。所以询价应给出最小、正常、最大三个工况点,请厂家报出每个工况下的计算流量系数和对应开度。

IEC 60534-2-1:2011的计算式适用于牛顿流体;浆液、混合流体和非牛顿流体需由厂家另行评估[9]。

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阀座直径(DN50阀体)额定流量系数·线性额定流量系数·等百分比
32 mm17.616
40 mm27.525
50 mm4440

线性还是等百分比,看压差落在哪里

Emerson手册的选用建议如下[2]。可调比定义为偏离规定特性不超过允许限值时,最大与最小流量系数之比[2];BCST ZJHP固有可调比为50:1,SUPCON LN82标准50:1,可选100:1[1][5]。比较可调比时,应同时要求厂家给出对应的偏差限值。

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流量特性特点常见用途
线性流量与行程成正比,压差恒定时各开度增益相同液位控制,以及要求恒定增益的流量控制[2]
等百分比每等量行程变化使流量按当前值的相同百分比变化压力控制;系统管路消耗大部分压降、阀上压降比例小或压差变化大的场合[2]
快开小开度时流量变化最大,接近全开时变化趋近于零主要用于通断,也可用于部分本应选线性阀芯的场合[2]

泄漏等级连同试验条件一起写

ANSI/FCI 70-2规定控制阀阀座泄漏的最大允许值和试验条件。FCI说明,控制阀关闭后仍有一定泄漏,泄漏等级用于在统一试验方法下比较各阀的密封性,并判断在用阀门是否需要维修[3]。需要可靠隔断的位置,应另设切断阀。

下表摘自Emerson手册按ANSI/FCI 70-2整理的试验条件[2]。VI级以阀座孔径计:孔径51 mm时限值为0.45 mL/min,对应约3个气泡/分钟(用规定尺寸的计量管)[2]。

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等级最大允许泄漏试验介质与压力
II / III / IV额定容量的0.5% / 0.1% / 0.01%10–52 ℃空气或水;3–4 bar或最大工作压差,取较低者;执行机构施加正常关闭推力[2]
V每英寸阀座孔径、每psi压差0.0005 mL/min水10–52 ℃水;阀芯最大工作压差,以阀体压力等级为上限或按约定[2]
VI按阀座孔径查表10–52 ℃空气或氮气;3.5 bar或最大额定压差,取较低者[2]

弹簧范围、气源压力和失气位置

气动薄膜阀订货要写明气开或气关:气开式失去气源时由弹簧关闭(故障关),气关式失去气源时打开(故障开)[4][2]。Emerson把“故障安全”定义为失去动力时阀门全关、全开或保持原位,按保护工艺和设备的需要确定[2]。

BCST ZJHP的弹簧范围以20–100 kPa为基本型,气源压力0.14 MPa,可选0.25、0.4 MPa;薄膜有效面积从220 cm²到1400 cm²分档[1]。关闭压差越大,所需膜室面积和气源压力越高,厂家据此选执行机构规格。

出厂检验项目与随货文件

T/CS 163—2025表1把石油化工用气动控制阀的检验分为出厂检验和型式检验,各项方法引用GB/T 4213—2024[4]。验收时可按下表索要对应记录。

以下数据和文件建议在询价阶段一次列清,报价和合同按此逐项回复。T/CS 163—2025还要求每台阀随附装箱单、产品合格证和使用说明书,铭牌标出型号、公称压力、公称通径、工作温度、输入信号、流量系数、流量特性和阀体材料[4]。

询价时可以一次要齐:三个工况点的选型计算书(写明 Kv 还是 Cv);阀体、上阀盖、阀芯、阀座、阀杆的材料牌号和堆焊处理;压力等级对应的温度范围和填料、垫片配置;泄漏试验所用标准、等级、介质和压力;执行机构的弹簧范围、气源压力、最大关闭压差下的推力和气开气关;定位器、电磁阀、保位阀等附件的型号与防爆证书;外形连接图和整阀重量;以及上表中的出厂检验记录。

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项目出厂检验型式检验
表面质量、阀体壁厚√√
耐压强度、填料函及其他连接处密封性√√
泄漏量、气室密封性√√
基本误差、回差、始终点偏差、死区、额定行程偏差√√
额定流量系数、固有流量特性—√
阀体、阀芯、阀座化学成分;耐振动;防护等级;动作寿命—√
防爆性能√√

关联的应用系统与部件

以下入口来自产品关系,用于继续查阅;具体机型的装配和兼容性仍需对应型号资料。

应用系统

关联部件

资料来源与适用范围

核对日期:2026-10-17。数值均来自上列厂家产品页与Emerson手册,并注明了型号;标准部分引用IEC摘要页和T/CS 163团体标准文本。GB/T 4213—2024正文未取得,相关内容以T/CS 163的引用为准。

  1. BCST Group:ZJHP Pneumatic Single Seat Control Valve 产品页ZJHP结构、通径、压力、温度、材料、DN50流量系数、执行机构与气源。
  2. Emerson:Control Valve Handbook 第六版,D101881X012,2023年8月第22–32页术语,第47–48页阀门偏大,第85页定位器,第107–111页泄漏等级、流量特性与计算常数。
  3. Fluid Controls Institute:ANSI/FCI 70-2 说明页(2023)泄漏等级的用途及控制阀与隔断阀的区别。
  4. T/CS 163—2025《石油化工用气动控制阀》团体标准文本(中国商品学会)引用标准、分类、输入信号、IP65、连接型式、检验项目与随机文件。
  5. SUPCON:LN82 Series Single Seat Globe Control Valve 产品页LN82材料、泄漏等级、温度、可调比与AM8执行机构。
  6. 纽威阀门:Single-seated Control Valve 产品页单座阀通径、压力等级与执行机构选项。
  7. AUTORUN Control:Pneumatic Diaphragm-Actuated Single-Seat Control Valve 产品页ZJHP-150LBC-DN50规格表。
  8. AFC Valve:Top Guided Control Valve 产品页顶导向阀通径、压力等级与泄漏等级。
  9. IEC 60534-2-1:2011 第2版 摘要页(IEC Webstore)流量计算式适用范围。
  10. 西派集团(CEPAI)官网首页及产品中心“调节阀”“控制阀系列”两种叫法。

控制阀相关厂家

比较厂家官网列出的产品系列,在本页查看资料、准备采购需求。

6 家 · 产品来源可查

BCST Group

BCST官网自称仪表与阀门工厂,控制阀包括气动套筒、单座、小流量、衬氟单座阀和电动单座、双座阀。ZJHP页面给出DN20–DN300、DN50三种阀座流量系数和材料表。

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官网产品分类
BCST Group · ZJHP气动薄膜单座控制阀
产品来源
bcstgroup.com ↗
资料核查日期
2026-10-17

Zhejiang SUPCON Fluid Technology Co., Ltd.

浙江 · 杭州

SUPCON官网自称控制阀制造商,产品分单座、笼式导向、三通直行程阀及球阀、偏心旋转阀、蝶阀。LN82页面列出材料、IV/V/VI级泄漏和AM8执行机构。

查看产品资料依据
官网产品分类
SUPCON · LN81/LN82系列单座控制阀
资料核查日期
2026-10-17

Neway Valve (Suzhou) Co., Ltd.

江苏 · 苏州

纽威阀门控制阀栏目包括单座、套筒导向、波纹管密封、抗冲刷角型和多级降压控制阀。单座阀页面列DN20–DN300、ASME Class 150–2500。

查看产品资料依据
官网产品分类
纽威阀门 · 单座及套筒导向控制阀
资料核查日期
2026-10-17

CEPAI Group Co., Ltd.

Huaian

西派集团官网介绍其研发制造调节阀,产品中心的控制阀系列包括气动和电动单座阀、套筒阀、波纹管密封阀、衬氟阀以及高低温控制阀。

查看产品资料依据
官网产品分类
西派集团(CEPAI) · 气动/电动控制阀系列
资料核查日期
2026-10-17

AUTORUN Control

AUTORUN控制阀栏目列出气动薄膜调节阀、气动薄膜单座阀和电动控制阀。ZJHP-150LBC-DN50页面给出150LB、WCB阀体和304+STL阀内件。

查看产品资料依据
官网产品分类
AUTORUN Control · 气动薄膜单座控制阀
资料核查日期
2026-10-17

AFC Valve

Hefei

AFC(合肥)自称阀门设计制造商,控制阀分手动、气动、电动、顶导向和笼式导向系列。顶导向阀页面列DN15–DN200、Class 150–600和IV/VI级泄漏。

查看产品资料依据
官网产品分类
AFC Valve · 顶导向及笼式导向控制阀
产品来源
afc-valve.com ↗
资料核查日期
2026-10-17

采购需求由 CNFX 接收处理。厂家认领标识与产品资料来源分别展示;具体型号、供货及交期以双方确认为准。

常见问题

控制阀和调节阀有什么区别?

两者指同一类阀门。国家标准GB/T 4213—2024名为《气动控制阀》,厂家产品名多写“调节阀”或“气动薄膜调节阀”。询价时写清阀体结构、执行机构型式和作用方式即可。

控制阀口径要和管道一样大吗?

口径按流量系数计算结果选。BCST ZJHP的DN50阀体就有32、40、50 mm三种阀座,额定流量系数从16到44不等。阀门选大后会长期在小开度工作,调节变得过于灵敏。

泄漏等级选IV级还是VI级?

IV级允许泄漏为额定容量的0.01%,多见于金属阀座;VI级按阀座孔径限定气体泄漏毫升数,多见于软阀座。SUPCON LN82就是金属阀座IV/V级、软阀座VI级。若工艺要求可靠隔断,应在控制阀之外另设切断阀。

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