典型控制回路的设计允许控制阀根据为控制测量的变量来操纵一系列过程变量。这方面的例子包括具有流量、液位、温度和压力控制能力的阀门。过程控制变量由传感器/变送器测量，然后传送到主机控制系统，该系统通常是分布式控制系统 (DCS)。DCS 解释阀门应如何响应与预定设定值的偏差，然后将信号传回 DCS 控制器，报告它需要打开或关闭的程度以返回到预定设定值。DCS 控制器接收该信号，然后将信号发送到阀门定位器，定位器随后将电子信号转换为气动信号，

 

控制阀和调节器之间的主要操作区别在于，与上述控制回路设计相反，调节器是过程驱动阀，无需外部电源或仪表气源即可运行。调节器通常将受控过程流体的压力施加到隔膜上。然后，该隔膜与压缩弹簧相对，以在给定的设定压力下与隔膜实现力平衡。受控压力的任何变化都会导致隔膜移动，从而导致调节器的流通面积发生变化，从而使更多或更少的过程流体通过调节器。图 1 显示了与控制回路中的控制阀相比的减压、直动式调节器设计的简单示例。

 

 

作为过程驱动设备，受控压力必须改变以修改通过调节器的流速。一个例子是减压调节器，它控制压缩机发动机的燃气压力。如果压缩机发动机的燃气消耗率增加，则调节器和压缩机发动机之间的管路中的气体压力将降低。作用在隔膜上的这种减小的压力将导致弹簧力克服隔膜产生的力。隔膜连接到调节器的阀塞，当弹簧力移动隔膜时，调节器的阀塞进一步打开，允许额外的燃气通过扩大的流动区域。只要保持这种增加的消耗率，调节器就会将下游压力保持在略低于设定压力的恒定值。这个概念被称为下垂或偏移。它是满足下游消耗的设定压力的允许偏差。

 

另一个区别与调节器主体的设计额定压力有关。虽然控制阀可以在入口侧处理与阀门出口侧相同的压力，但调节器在调节器的控制压力侧可能具有较低的额定压力。这是因为过程流体压力直接作用于隔膜壳的内部部件。这类似于将过程压力直接施加到控制阀组件的执行器部分，而不是受控的仪表空气供应压力。虽然在高压先导式调节器中存在一些例外情况，但在选择调节器时需要考虑入口侧和出口侧的设计压力。

 

另一方面，控制阀的尺寸和压力等级比调节器大得多。他们可以通过选择兼容的金属内件材料来处理任何过程流体。几乎在所有情况下，调节器都会有至少一种弹性材料与过程流体接触，这意味着在某些高腐蚀性应用中的使用有限。

 

 

为了减少下降并最大限度地提高精度，可以使用先导式调节器。这些调节器仅需要 1-3% 的下降或偏离设定点即可达到满容量。直接的-

 

运行的稳压器需要 10–20% 的压降。先导式类型通过在主调节器上添加一个小型直接操作调节器（“先导”）来实现这种精度，这会为系统引入增益并提高对受控压力变化的灵敏度。先导式调节器也有更大的孔口，与自力式调节器相比，这允许更高的容量和更高的精度。

 

在调节器和控制阀之间进行选择时，需要考虑过程数据本身之外的设计考虑因素。

 

例如，如果需要诊断监控或预测性维护反馈，则只应考虑可以将诊断数据传送到控制系统的控制阀。另一方面，如果阀门的操作对设施至关重要，则调节器将是更合适的选择，因为不需要辅助电源来维持其功能。

 

虽然调节器的维护和总安装成本通常较低，但项目规范或现场标准可能需要控制阀。此外，某些应用意味着控制阀或调节器的技术优势，而其他应用则创造了应完全避免其中一个或另一个的条件。以下是五个示例应用程序：

覆盖气体控制或储罐覆盖是在储罐或容器顶部保持大量惰性气体（通常为氮气）压力的过程，从而防止液体产品暴露或释放到大气中。例如，对于公用设施集管管线，通常为 50 psig 至 200 psig 的氮气被降低至仅几英寸水柱的压力。这样做是为了在液体产品从罐中泵出时或环境温度变化导致罐内压力变化时保持气层。类似地，压力控制装置可用于在装载液体产品时压力升高的情况下释放罐或容器中的气体。

 

调节器最常用于减压阀和背压调节器（非 ASME 安全阀）。这是因为调节器可以直接监控储罐压力并更快地响应保护层气体压力的变化，从而防止储罐发生超压或欠压。

 

可能存在储罐设计压力高于保持低压控制一侧的调节器设计压力的情况。用于储罐氮封应用的调节器设计通常包括大隔膜，这些隔膜对低压变化非常敏感，并且可能会被远高于设定点的压力损坏。在这些情况下，将安全泄压阀设置为低于调节器设计压力的压力很重要。如果无法执行此操作，则可能需要使用控制阀，即使是在储罐氮封应用中也是如此。

 

是一个全开监视器的示例，其中两个调节器之间的压力不受控制。一个工作监控装置将在监控器中添加第二个导阀，它将控制两个调节器之间的中间压力。如果工人未能打开，这将提供一种方法来证明监控调节器是可操作的并且能够节流压力。

 

术语严苛工况通常适用于阀门应用，在这些应用中，由于阀门的压降过大而产生过大的噪音、气蚀或闪蒸。对于预测高噪声水平的气体应用，无需添加绝缘或其他路径处理噪声掩蔽方法，可以应用源处理来衰减阀门本身内的噪声。少数调节器具有能够衰减噪音的内件类型，但衰减控制阀内件的应用更为广泛。这些可以定制，以将声音频率移出可听见和引起振动的范围，从而避免损坏阀门、管道和下游设备。

 

石油和天然气生产中的压差控制应用旨在将井口出口的生产压力保持在高于管道压力的某个点，流体将加载到管道中进行传输。需要压差控制，因为井口压力不断变化，并且必须保持来自管道的正压差而不会使管线超压。这些井通常位于偏远地区，无法获得仪表空气或其他执行器电源，因此无需考虑控制阀。调节器能够保持参考点（例如管道压力）与调节器出口压力之间的压差。

 

锅炉和加热器燃气控制是一种通常串联使用控制阀和调节器的应用。该应用从 100 psig 到 150 psig 范围内的集管管路中获取燃气，并将压力降低到 1 psig 以下，同时满足锅炉或加热器的燃料需求。在正常运行期间，需要大量的燃气，这通常导致使用大容量球阀进行控制。在该系统中，当加热器/燃烧器未点火时会出现流量非常低的情况，但必须维护锅炉或加热器先导管线。先导式调节器通常与控制阀并联安装，以实现非常精确的低流量和压力控制（图 6）。