智能设备带来更好的维护、更精确的操作和更高的市场增长

发布时间：2005-05-26 Jeanine Katzel，CONTROL ENGINEERING高级编辑

　　像人一样，控制阀也有各种不同的类型、形状和大小。在家庭、公用基础设施中，在几乎所有能想象到的制造过程中，都会发现控制阀的身影。不管是对于常见的生活供水系统还是对于大型的石油、天然气分配输送系统，控制阀都是非常重要的控制组件。控制阀的类型很多，有球阀、蝶阀、隔膜阀和球心（globe）阀等，它可以控制水、空气、其他气体等各种介质。控制阀常常被连接到数字网络中（如DeviceNet），或是被连接到模拟信号和数字信号混合的网络中（例如HART）。
　　虽然到目前为止，控制阀的基本设计和操作机理几乎没有发生大的改变，但是科学技术的发展给控制阀的应用带来了更多的智能化功能，大大提高了控制阀的操作效率和控制精度。可以说现在的控制阀与过去相比变得更聪明了。ARC咨询集团的分析员David Clayton解释说：“在应对严苛工况方面，我们有了一些新设计。在降低噪声的结构上，也有了一些新型材料。但是对于控制阀来说，这些并不是突破性的进展。真正令人激动的是控制阀智能化方面的发展。”
　　Flowserve公司 (www.flowserve.com) 控制阀部的市场经理Karlin Wilkes也持有同样的观点。他说：“今天的主要趋势是尽可能的延长工厂的连续运行周期以及延长控制阀的离线检修间隔。最终用户正在寻求使用更加简便的控制阀用仪表，也就是阀门定位器—控制阀的大脑。”
　　为了进一步了解用户在控制阀应用过程中的要求，CONTROL ENGINEERING杂志和Reed Research Group最近联合对用户进行了网上调查，希望了解用户如何使用控制阀、他们需要以及希望得到什么样的控制阀。反馈者包括工厂用户以及OEM用户等各个领域中与控制阀有关的人员，他们负责指定、推荐、安装和/或采购控制阀。以下是他们根据自己的工作经验对控制阀行业提出的观点和要求。
　　怎么做以及为什么这样做？
　　大部分反馈者（80％）是为了满足工厂的控制需求而使用控制阀；36％的是为了OEM的需求。近一半的反馈者认为控制阀主要应用在连续过程和批处理过程中。这个调查结果与去年一致。至于控制阀采用的执行机构，反馈者表示：对于球阀、V形球阀、蝶阀、隔膜阀、球心阀和旋塞阀，他们通常采用气动执行机构。电动执行机构通常应用在其他类型控制阀上。今年的调查结果显示：可供选择的执行机构类型明显比以前增多了。在以前的调查中，气动执行机构在所有类型的控制阀中都占有统治地位。
　　当被问及他们的控制阀用于控制何种介质时，83％的反馈者回答是液体，这也和去年的调查结果一致。接近2/3（64％）的反馈者同时指出：空气和其他气体也是常见的被控介质。其余的反馈者表示：浆料、粉料和低温物料是他们的主要被控介质。（有关数据显示见图2）。
　　对大多数控制阀来说，螺线管(solenoid valve)是最常用的附件。球心阀和蝶阀是个例外。在反馈者使用的球心阀中，限位开关、阀门定位器（两样都配用的占53％）是最常用的附件。对于蝶阀，限位开关是最常用的附件（占57％）。根据过去的调查结果，平均超过一半的控制阀是和配套的电子附件一起被购买的；其中24％的控制阀使用在爆炸危险场所。
　　可靠耐用的重要性
　　高可靠性和低维护量仍然是选择控制阀时最重要的考虑因素。大约4/5的反馈者认为：无论对何种类型的控制阀，可靠性要求都是绝对被排在第一位的。很大一部分反馈者认为低维护工作量、低泄漏量、易修理和可重用性也是十分重要的。（关于细分的各类阀门，请参考图1）

　　关于低维护量的重要性，本次的调查结果和Flowserve公司Wilkes提出的报告是一致的。Wilkes指出：“特别是在过程工业中，控制阀的耐久性和可靠性是强制要求，因此终端用户要求控制阀是智能化的，具有自诊断功能，能够自动预先警告用户：有可能要出故障了。而不是在已经发生故障后才通知用户”。
　　对于用户如何选择供应商的调查显示，备品备件的可用库存（58％）是选择供应商的最重要的依据。价格（55％）和维修能力（50％）分别占据挑选原则的第二位和第三位。在当地的技术支持能力、工厂的技术支持能力和制造商的信誉也被认为是很重要的考虑因素。

　　HART、DeviceNet和Ethernet是控制阀应用中最常见的网络协议。HART（28％的反馈者使用）和DeviceNet（25％的反馈者使用）加起来占了所有控制阀应用的一半以上。16％的反馈者使用Ethernet。Modbus、AS-I、FF和PROFIBUS等其他网络协议的占有率都不超过10％。
　　服务、修理和维护
　　平均而言，40％的反馈者说他们每隔3年对控制阀维护、修理一次；30％是每两年维护、修理一次。剩下的30％是每年都要维护、修理一次。大多数反馈者自己保养设备。当被问及通常由谁来维修、保养控制阀时，62％的反馈者说他们有自己的维护车间。22％左右的反馈者采用第三方提供的服务。只有13％的反馈者让控制阀制造商进行维修。（参见图3）

　　但是如果设备智能化的趋势继续发展的话，这种情况很快就会发生改变。“供应商将会意识到他们不能仅仅向最终用户提供智能化的控制阀，他们也需要提供维护和服务”，Flowserve公司的Wilkes说。
　　随着控制阀维护工作的重要性不断增加，这种趋势更加为ARC公司的Clayton所强调。他说：“在当今的控制阀市场上最明显的趋势就是最终用户提高维护能力的重要性在不断增加。其结果是供应商不断的加强努力使控制阀提供更多的诊断信息和资产管理信息，这样用户就可以在故障尚在形成的阶段就能发现问题。这使用户可以预先制定计划来解决问题，防止问题爆发，这样还可以减少不必要的维护工作量。”
　　那么控制阀应用的前景如何呢？根据大多数反馈者（60％）的看法，对控制阀的需求将会和去年一样保持在大约77％左右。但是约1/4的反馈者（26％）预测对控制阀的需求将会增加。在去年的调查中12％的反馈者预测需求将会增加，只有14％的人预测需求会减少。
　　如果根据这些数据和趋势，控制阀市场的增长和变化将会保持平衡。ARC公司的Clayton认为：“我们已经从单纯销售控制阀变成销售可以提供修理和维护数据的智能化控制阀。现在的趋势是供应商给用户提供服务程序，使用户可以用这些程序来监管这些智能化控制阀。”

　　控制阀和相关产品
　　若需要下列产品的更详细信息，请访问各公司网站。

　　苛刻应用中的控制阀
　　D4控制阀是结构紧凑、坚固的控制阀，这种球心阀是为石油和天然气行业中的高压场合而专门设计的。这种1英寸和2英寸口径的控制阀可以达到ANSI Class 1500压力等级，可以提供法兰连接或螺纹连接。它采用长寿命的“Enviro-seal”阀杆密封技术，高强度的阀杆导向，可以选择ST碳化物阀内件。具有两种可供选择的阀内件材质，使用户既可以应用于普通的低硫介质，也可以用于酸性的介质。可以快速更换的阀内件和螺丝连接的阀体和上阀盖使维护工作非常简单。
　　www.emersonprocess.com/fisher
　　Emerson Process Management/Fisher

　　比例控制阀
　　D1FP和D1FP*S系列直接操作的比例控制阀具有极高的动态性能和最大流量。D1FP用于液动轴的高精度定位控制和力控制以及速度控制。它还可以应用于阀门前后压差高达315bar（4500psi）的场合。它由专利设计的VCD执行机构驱动，可以达到伺服阀门的频率响应速度。D1FP*S的公称口径是04（ISO10372），也采用VCD驱动技术，可以达到很高的响应速度。
　　www.parker.com
　　Parker Hannifin公司

　　高性能数字定位器
　　Logix 3200IQ和500si系列高性能数字定位器能对隔膜阀和气缸阀进行快速的设置和校准，不需要附加手操器、软件或是其他组态校验工具。该设备适用于石油/天然气行业以及炼油化工过程、纸浆及造纸工业。防爆的Logix 3200IQ和本质安全的500si采用达到最新技术发展水平的压电技术和内部闭环反馈来提高性能、控制精度和可靠性，它的结构紧凑、耗气量小、质量轻，采用模块化设计。
　　www.flowserve.com
　　Flowserve 公司

　　智能阀门定位器
　　SRD960智能阀门定位器采用了微处理器技术，易于操作和安装，应用范围很广。它既可以用于直行程的阀门执行机构，也可以用于角行程的阀门执行机构。支持所有主要的通讯协议。该设备带有红外接口，可以进行非接触操作，还可以仅仅通过简单的按键操作来完成所有参数的组态。它采用菜单驱动的多语言图形化界面和液晶显示器，可以用文本格式显示所有参数，例如以百分比形式显示阀门位置、以毫米、英寸和百分比形式显示执行机构位置，显示设定点和回路电流等。状态和诊断信息也可以通过液晶显示器显示。
　　www.foxboro.com/instrumentation
　　Invensys Process Systems

　　电动球阀
　　130系列电动球阀配备有崭新的EA21电动执行机构，特别为模块化的、结构灵活的546系列阀门而设计。546系列阀门特别考虑了管道系统的设计需要，它包括用于聚丙烯应用场合的131型、用于氟化聚偏二乙烯应用场合的132型、用于PVC和CPVC应用场合的133型。所有型号都有从3/8英寸到2英寸的各种规格。设计寿命长达250000次循环。EA21执行机构还带有一体化的紧急手动操作功能，作为开/关阀使用时可以自动调节电压和频率。
　　　www.us.piping.georgefischer.com
　　　George Fischer公司

　　支持多达64个电磁阀的阀门终端
　　MPA系列集成阀门终端提供的输入输出通道支持多达64个电磁阀（或32台阀门定位器）。高速的内部串行总线使它的组态非常方便，它还可以支持先进的功能模块。可互换的阀门和电子模块使它的维护工作非常简单。MPA系列阀门的流量可以达到360升/分钟，具有很宽的操作电压和压力范围。底座上的标签夹持器可以为阀门提供双重的确认。
　　www.festo.com/us
　　Festo公司
　　数字化阀门定位器
　　ABB公司拥有气动阀门定位器和电动阀门定位器，既有智能化阀门定位器，也有传统的模拟信号阀门定位器。它包括TZID系列电气阀门定位器和AV系列气动阀门定位器。TZID-C智能阀门定位器是具有鲁棒性的智能化、模块化的阀门定位器，它的组态和自诊断都通过现场总线进行。AV系列阀门定位器测量阀门或是挡板的实际阀位或百分比开度，自动控制与阀门有机械连接的执行机构从而确保阀门或是挡板的位置符合控制信号的要求。实际阀位和要求阀位之间的偏差和控制气压成比例。
　　www.abb.com
　　ABB公司