1．調節閥的發展歷史
調節閥的發展與工業生產過程的發展密切相關。遠古時期，人們為了調節河流或小溪的水流量，采用大石塊或樹干來阻止水的流動或改變水的流動方向。埃及和希臘文明發明了幾種原始的閥門類型，用于農作物灌溉等。但是，普遍*是古羅馬人為了農作物灌溉而開發了相當復雜的水系統，采用旋塞閥和柱塞閥，并使用止逆閥防止水的逆流。文藝復興時期，在藝術家和發明家達.芬奇(LeonardodaVinc)設計的溝渠、灌溉項目和其他大型水力系統項目中使用了閥門，他的許多技術方案現在仍實際存在。閥門工業的現代歷史與工業革命并行，隨著工業革命的深入，1705年，紐康曼(ThomasNewcomen)發明*臺工業蒸汽發動機，對蒸汽發動機的運行提出了控制要求，瓦特(JamesWatt)發明了*臺調節轉速的控制器，其后，對流體流量的控制越來越被人們重視。zui早的調節閥是1880年由WilliamFisher制造的泵調節器，這是一種帶重錘的自力式調節閥，當閥后壓力增大時，在重錘作用下，使調節閥開度減小，從而達到穩定壓力的控制效果。
在20世紀20～30年代，調節閥以閥體形狀為球形的球形閥(ballvalve)為主，其后，以V形缺口(V-notch)的單座(single—port)和雙座(double-ported)調節閥(globevalve)問世。40年代相繼出現適用于高壓介質的角形調節閥(anglevalve)、用于腐蝕性介質的隔膜調節閥(barrierdiaphragmvalve)和用于大流量應用的蝶閥(butterflyvalve)等，并研制了閥門定位器(valvepositioner)等產品o 1949年在德國Leverkusen成立了化學和石化工業的*個專業協會——測量與控制標準協會NAMUR(NormenArbeitsgemein—schaftMeb-UndRegeltechnik)，并開展標準的制定工作。50~60年代出現了三通調節閥(three-wayvalve)，用于配比控制和旁路控制，也進一步展開對球閥的研究，出現了適用于大壓差和降低噪聲的套筒調節閥(cagevalve)。70年代套筒調節閥被廣泛應用于工業生產過程的控制，研制的偏心旋轉閥(eccentricplugvalve)成為角行程調節閥的*。偏心旋轉閥具有良好的密封性、大的流通能力，可應用于較大壓差場合。80年代開始，各種精小型調節閥誕生，它對調節閥執行機構進行的改革使調節閥的重量和高度下降，流通能力提高。90年代開始，隨著計算機控制裝置的廣泛應用，對智能調節閥的要求也越來越強烈，相繼誕生各種智能電氣閥門定位器和帶智能閥門定位器的現場總線調節閥。2l世紀初，現場總線調節閥得到應用，隨著控制功能的下移，對調節閥的要求也越來越高。
調節閥與工業生產過程控制的發展同步進行。為提高控制系統的控制品質，對組成控制系統各組成環節提出了更高要求。例如，對檢測元件和變送器要求有更高的檢測和變送度，要有更快的響應和更高的數據穩定性；對調節閥等執行器要求有更小的死區和摩擦，有更好的復現性和更短的響應時間，并能夠提供補償對象非線性的流量特性等。同時，由于工業生產過程的大型化和精細化，對調節閥等也提出了更高要求。
2．我國調節閥的現狀
我國調節閥工業生產的起步較晚。在20世紀60年代開始研制單座閥、雙座閥等產品，主要是仿制前蘇聯的產品。由于機械工業落后，機械加工精度低，因此，產品泄漏量較大，但尚能滿足當時工業生產過程的一般控制要求。70年代開始，隨著工業生產規模的擴大，工業過程控制要求的提高，一些調節閥產品已不能適應生產過程控制的要求，例如對高壓力、高壓降、低溫、高溫和腐蝕等介質的控制要求。為此，一些大型石油化工企業在引進設備的同時，也引進了一些調節閥，例如帶平衡閥芯的套筒閥、偏心旋轉閥等，為國內的調節閥制造廠商指明了開發方向。因此，70年代后期，一些制造廠已開始仿制偏心旋轉閥等產品o80年代開始，隨著我國改革開放政策的貫徹和落實，一些調節閥制造廠引進了國外調節閥廠商的技術和產品，使我國調節閥產品的品種和質量得到明顯提高。例如，生產出各種類型的套筒閥、偏心旋轉閥，并開始研制精小型調節閥。隨著大型電站等工業項目，的進行，也研制了各種電液執行機構、長行程執行機構等執行機構，以適應大推力和大推力矩、長行程等控制要求。90年代開始，我國的調節閥工業也在引進和消化國外的*技術后開始飛速發展，一些合資和外資的調節閥生產廠相繼生產有特色的產品，*了一些特殊工業控制的空白，使我國調節閥工業的水平大大提高，縮短了與國外的差距。隨著現場總線技術的應用，在2l世紀初，采用現場總線技術的調節閥產品問世，國外一些現場總線的調節閥和相關的產品，例如智能閥門定位器等，開始在國內一些新建工程中應用，國內一些廠商也開始研制有關產品。
3．調節閥發展的特點
回顧調節閥發展歷史，調節閥發展特點如下。
①調節閥的發展與工業生產過程控制的發展密切相關。例如，：單座閥的不平衡力大，不能適應工業生產過程高壓差的控制要求，為此，研制了帶平衡閥芯的套筒閥；當調節閥噪聲已成重要環境污染時，不少具有降噪功能的調節閥和降噪的閥內件應運而生；當工業生產過程對高溫、低溫和泄漏等有一定要求時，誕生了適應高溫和低溫的伸長型閥蓋和用波紋管密封的閥蓋等。
②調節閥的發展與提高產品質量，降低原材料消耗等緊密結合，使調節閥產品的品種更新和增加，功能擴展，適應面越來越廣。例如，調節閥的品種有單座閥、雙座閥、三通閥、角形閥、套筒閥、閥體分離閥、隔膜閥、高壓閥、偏心旋轉閥、偏心閥板閥、蝶閥、閘閥等；執行機構有氣動薄膜執行機構、氣動活塞執行機構、氣動精小型薄膜執行機構、氣動長行程執行機構、電動執行機構、電液執行機構、齒輪執行機構等；閥門定位器有氣動閥門定位器、電氣閥門定位器、智能電氣閥門定位器等。
③調節閥的發展使工業應用更方便、靈活、可靠。調節閥設計計算采用更適合的計算公式；調節閥的安裝和維護變得更方便；調節閥閥內件設計，例如流路設計、材質選用、降
噪設計等，使工業應用面更廣泛，使用更可靠。
調節閥的發展方向
1．調節閥應用中存在的問題
①調節閥的品種多，規格多，參數多。調節閥為適應不同工業生產過程的控制要求，例如溫度、壓力、介質特性等，有近千種不同規格、不同類型的產品，使調節閥的選型不方便、安裝應用不方便、維護不方便、管理不方便。
②調節閥的可靠性差。調節閥在出廠時的特性與運行一段時間后的特性有很大差異，例如，泄漏量增加、噪聲增大、閥門復現性變差等，給長期穩定運行帶來困難。
③調節閥笨重，給調節閥的運輸、安裝、．維護帶來不便。通常，調節閥重量比一般的儀表重量要重幾倍到上百倍，例如，一臺DN200的調節閥重達700kg，運輸、安裝和維護都需要動用一些機械設備才能完成，給調節閥的應用帶來不便。
④調節閥的流量特性與工業過程被控對象特性不匹配，造成控制系統品質變差。調節閥的理想流量特性已在產品出廠時確定，但工業過程被控對象特性各不相同，力口上壓降比變化，使調節閥工作流量特性不能與被控對象特性匹配，并使控制系統控制品質變差。
⑤調節閥噪聲過大。工業應用中，調節閥噪聲已成為工業設備的主要噪聲源，因此，降低調節閥噪聲成為當前重要的研究課題，并得到各國政府的重視。
⑥調節閥是耗能設備，在能源越來越緊缺的當前，更應采用節能技術，降低調節閥的能耗，提高能源的利用率。
2．調節閥的發展方向
調節閥的發展方向主要為智能化、標準化、精小化、旋轉化和安全化。
(1)智能化和標準化.調節閥的智能化和標準化已經提到議事日程。智能化主要采用智能閥門定位器。智能化化表現在下列方面。
①調節閥的自診斷，運行狀態的遠程通信等智能功能，使調節閥的管理方便，故障診斷變得容易，也降低了對維護人員的技能要求。
②減少產品類型，簡化生產流程。采用智能閥門定位器不僅可方便地改變調節閥的流量特性，也可提高控制系統的控制品質。因此，對調節閥流量特性的要求可簡化及標準化(例如，僅生產線性特性調節閥)o用智能化功能模塊實現與被控對象特性的匹配，使調節閥產品的類型和品種大大減少，使調節閥的制造過程得到簡化，并在生產和市場中經受考驗和認可。
③數字通信。數字通信將在調節閥中獲得廣泛應用，以HART通信協議為基礎，一些調節閥的閥門定位器將輸入信號和閥位信號在同一傳輸線實現；以現場總線技術為基礎，調節閥與閥門定位器、PID控制功能模塊結合，使控制功能在現場級實現，使危險分散，使控制更及時、更迅速。
④智能閥門定位器。智能閥門定位器具有閥門定位器的所有功能，同時能夠改善調節閥的動態和靜態特性，提高調節閥的控制精度，因此，智能閥門定位器將在今后一段時間內
成為重要的調節閥輔助設備被廣泛應用。
調節閥的標準化表現在下列方面。
①為了實現互換性，使同樣尺寸和規格的不同廠商生產的調節閥能夠互換，使用戶不必為選擇制造商而花費大量時間。
②為了實現互操作性，不同制造商生產的調節閥應能夠與其他制造商的產品協同工作，不會發生信號的不匹配或阻抗的不匹配等現象。
③標準化的診斷軟件和其他輔助軟件，使不同制造商的調節閥可進行運行狀態的診斷，運行數據的分析等。
④標準化的選型程序。調節閥選型仍是自控設計人員十分關心的問題，采用標準化的計算程序，根據工藝所提供數據，能夠正確計算所需調節閥的流量系數，確定配管及選用合適的閥體、閥芯及閥內件材質等，使設計過程標準化，提高設計質量。
(2)精小化.為降低調節閥的重量，便于運輸、安裝和維護，調節閥的精小化采用了下列措施。
①采用精小型執行機構。采用輕質材料，采用多組彈簧替代一組彈簧，降低執行機構高度，通常，精小型氣動薄膜執行機構組成的調節閥比同類型氣動薄膜執行機構組成的調節閥高度要降低約30％，重量降低約30％，而流通能力可提高約30％。
②改變流路結構。例如，將閥芯的移動改變為閥座的移動，將直線位移改變為角位移等，使調節閥體積縮小，重量減輕。
③采用電動執行機構。不僅可減少采用氣動執行機構所需的氣源裝置和輔助設備，也可減少執行機構的重量。例如，Fisher公司的9000系列電動執行機構，其20型的高度小于
330mm，使整個調節閥(帶數字控制器和執行機構)質量降低到20～32kg。
(3)旋轉化由于旋轉類調節閥，例如球閥等，有相對體積較小、流路阻力較小、可調比較大、密封性較好、防堵性能較好、流通能力較大等優點，因此，在調節閥新品種中，旋轉閥的比重增大。特別是大口徑管道中，普遍采用球閥、蝶閥等類型調節閥，從國外近年的產品看，旋轉閥應用的比例正逐年增長。
(4)安全化儀表控制系統的安全性已經得到各方面的重視，安全儀表系統(SIS)對調節閥的要求也越來越高，表現在以下幾方面。
①對調節閥故障信息診斷和處理要求提高，不僅要對調節閥進行故障發生后的被動性維護，而且要進行故障發生前的預防性維護和預見性維護。因此，對組成調節閥的有關組件進行統計和分析，及時提出維護建議等變得更重要。
②對用于緊急停車系統或安全聯鎖系統的調節閥，提出及時、可靠、安全動作的要求。確保這些調節閥能夠反應靈敏、準確。
③對用于危險場所的調節閥，應簡化認證程序。例如，對本安應用的現場總線儀表，可簡化為采用FISCO現場總線本質安全概念，使對本安產品的認證過程簡化。
④與其他現場儀表的安全性類似，對調節閥的安全性，可采用隔爆技術＼防火技術、增安技術、本安技術、無火花技術等；對現場總線儀表，還可采用實體概念、本安概念、FISCO概念和非易燃(FINCO)概念等。
(5)節能降低能源消耗，提高能源利用率是調節閥的一個發展方向。主要有下列幾個發展方向。
①采用低壓降比的調節閥。使調節閥在整個系統壓降中占的比例減少，從而降低能耗，因此，設計低壓降比的調節閥是發展方向之一；另一個發展方向是采用低阻抗調節閥，例如采用蝶閥、偏心旋轉閥等。
②采用自力式調節閥。例如，直接采用閥后介質的壓力組成自力式控制系統，用被控介質的能量實現閥后壓力控制。
③采用電動執行機構的調節閥。氣動執行機構在整個調節閥運行過程中都需要有一定的氣壓，雖然可采用消耗量小的放大器等，但日積月累，耗氣量仍是巨大的。采用電動執行機構，在改變調節閥開度時，需要供電，在達到所需開度時就可不再供電，因此，從節能看，電動執行機構比氣動執行機構有明顯節能優點。
④采用壓電調節閥。在智能電氣閥門定位器中采用壓電調節閥，只有當輸出信號增加時才耗用氣源。
⑤采用帶平衡結構的閥芯，降低執行機構推力或推力矩，縮小膜頭氣室，降低能源需要。
⑥采用變頻調速技術代替調節閥。對高壓降比的應用場合，如果能量消耗很大，可采
用變頻調速技術，采用變頻器改變有關運轉設備的轉速，降低能源消耗。
(6)保護環境環境污染已經成為公害，調節閥對環境的污染主要有調節閥噪聲和調節閥的泄漏。其中，調節閥噪聲對環境的污染更是十分嚴重。
①降低調節閥噪聲。研制各種降低調節閥噪聲的方法，包括從調節閥流路設計到調節閥閥內件的設計，從噪聲源的分析到降低噪聲的措施等。主要有設計降噪調節閥和降噪調節閥閥內件；合理分配壓降，使用外部降噪措施，例如，增加隔離、采用消聲器等。
②降低調節閥的大氣污染。調節閥的大氣污染指調節閥的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”，這些泄漏物不僅造成物料或產品的浪費，而且對大氣環境造成污染，有時，還會造成人員的傷亡或設備爆炸等事故。因此，研制調節閥填料結構和填料類型、研制調節閥的密封等將是
調節閥今后一個重要的研究課題。
計算機科學、控制理論和自動化儀表等高新科學技術的發展推動了調節閥的發展，例如，現場總線調節閥和智能閥門定位器的研制、數字通信在調節閥的實現等。調節閥的發展也推動了其他科學技術的發展，例如，對防腐蝕材料的研究、對削弱和降低噪聲方法的研究、對流體動力學的研究等。隨著現場總線技術的發展，調節閥也將開放、智能和更可靠，它將與其他工業自動化儀表和計算機控制裝置一起，使工業生產過程控制的功能更完善，控制的精度更高，控制的效果更明顯，并為我國現代化建設發揮更重要的作用。
