PMI培训资料：测量仪表的基础知识

青工培训基础知识测量仪表的基础知识一、测量过程一、直接与间接测量法1、直接测量法例如，一个操作人员用钢带尺直接测量一个储罐内液位高度，从中测得的液位高度的数据。2、间接测量法参数变化的信号，通过特定的关系转换成标准的模拟量信号和数字量信号，从中测得这一参数。二、测量误差什么是测量误差:在测量过程中所得到的测量值和参数的真实值是不一致的,其间的差值就是测量误差。测量误差按误差本身的性质可分为：系统误差、疏忽误差、偶然误差。1）系统误差：是指经过中多次重复测量时，出现相同数据值或的误差，或虽不相同而却有一定规律性。其主要特点是容易消除和修正。2）疏忽误差：是指在测量过程中，由于工作人员观测时的疏忽大意或记录错误出现个别无规律的较大误差，这种误差对测量的结果无参考的意义，其主要特点是无规律可循，一般是剔除不计。3）偶然误差：是指偶然原因引起的误差。其其主要特点是容易主要特点是容易发现，其主要特点是容易不好分析，难于修正，但它服从于统计规律。二、测量误差按误差数值表示的方法可分为：绝对误差、相对误差、引用误差。绝对误差=测量值-真值相对误差=绝对误差/仪表示值*100%引用误差=绝对误差/量程*100%二、压力测量仪表一、压力的基本概念压力就是垂直作用在物体单位面积上的力，在物理学中称为压强。它由受力的面积和垂直作用力的大小所决定，方向指向受压物体。二、压力的单位及不同单位制的换算我国的法定计量单位，以国际单位制为主，又允许某些单位并用。1、在国际单位中，压力的单位是帕斯卡，简称帕（Pa），定义为：1帕=1牛顿/米2。2、正常使用的单位：毫米水柱（mmH2O)毫米汞柱（mmHg)工程大气压(kgf/cm2)物理大气压(atm)巴(bar)3、5种非法定压力单位与法定压力单位之间的换算关系毫米水柱（mmH2O)=9.80665Pa毫米汞柱（mmHg)=133.322Pa工程大气压(kgf/cm2)=9.8665*104Pa物理大气压(atm)=1.0133*104Pa巴(bar)=1000mbar=105Pa三、大气压力、表压力、绝对压力、负压力（真空度）

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四、压力测量仪表的分类按照仪表的工作原理进行分类。用已知压力去平衡未知压力来测量压力的仪表：有液柱式和活塞式压计。用弹性元件的弹性力与被测介质的作用力相平衡的方法来测量压力的仪表：有弹簧管式、膜片式、膜盒式和波纹管式等压力计。用通过机械和电气元件把压力信号转换成电（如电流、电压、频率）的方法来测量压力的仪表：有电容式、电阻式、电感式、应变式、霍尔式等压力计。根据安装和显示特点来分类：基地式、远传式、指示式、自动记录式。按仪表测量范围分类：高压表、中压表、低压表、微压表、真空表。五、弹性式压力计1、常用的弹性元件有：膜片——分为平膜片与波纹膜片。膜盒——分为单膜盒与双膜盒。波纹管——分为单波纹管与双波纹管弹簧管——分为单圈弹簧管与多圈弹簧管。五、弹性式压力计五、弹性式压力计五、弹性式压力计3、弹簧管压力计的基本原理弹性式压力计的基本原理是以弹性元件受压后产生的弹性变形为测量基础。当弹簧管受压后产生变形位移，位移带动扇形齿轮与中心齿轮转动，安装在中心齿轮上的指针也向顺时针转动，当弹簧管变形力与反作用力相平衡后，指针停止转动，并指示相应的压力值。五、弹性式压力计4、单圈弹簧管压力表的特点：（1）测量范围广。（2）品种规格繁多。按测量介质不同，还有专用压力表，如：耐氨腐蚀的氨压力表和禁油的氧压力表。5、压力表的选用工艺生产过程对压力测量的要求。例如：压力测量精度、被测压力的高低、以及对附加装置的要求。被测介质的性质。例如：被测介质的温度高低、粘度大小、腐蚀性、脏污程度、是否易燃易爆等。对于氧气表严禁与油接触，以免发生爆炸。现场环境条件。例如：高温、腐蚀、潮湿、振动等。五、弹性式压力计6、量程选择原则：（1）最小值不低于满量程的1/3（2）最大值不低于满量程的3/4（2/3）五、弹性式压力计序号故障现象判断与处理方法1指针快速摆动1）判断工艺介质是否波动。2）判断工艺设备是否有机械振动2指针不动引压阀是否打开，引压管导有是否有堵。工艺介质是否有冻凝现象。3指针不能指示额定读数压力表精度不够，测量超量程。压力表选择量程太大，相对误差大。4指示偏高或偏低送检量室校验标定5指针跳跃转动压力传达不太畅通，有节流现场。压力表机械传动部份有卡现象。6指针不能回零位工艺管道或引压管道敝压。压力表零位误差，送检量室校验标定。7指针指示值误差率不一压力表线性误差大，送检量室校验标定8表内有液体压力表密封不好，更换密封圈。9中心轮与扇形轮转动不灵活压力表机械传动部份需加润滑油。10指针与中心轴接合不良送检量室修理与校验。六、远传式压力变送器1、压力变送器分类1）按能源分类：气动压力变送器；电动压力变送器。2）按安装方式分类：普通压力变送器；单法兰压力变送器。3）按照智能化程度分类：非智能压力变送器；半智能压力变送器；全智能压力变送器。4、电动压力变送器的安装介质为气体类的变送器一般应安装在管道的上方。介质为液体/蒸汽类的变送器一般应安装在管道的下方。六、远传式压力变送器三、流量测量仪表一、流量概述1、定义流量大小：单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量。总量：在某一段时间内流过管道的流体流量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累计值。流量计：测量流体流量的仪表。计量表：测量流体总量的仪表。一、流量概述2、流量测量仪表的分类1）速度式流量仪表以流体在管道内的流速v作为测量依据若已知管道截面积A，则体积流量qv=VA。属于这类流量仪表有：叶轮式水表、差压式流量计、靶式流量计、转子流量计、涡轮流量计、超声波流量计、电磁流量计等。2）容积式流量计以单位时间内所排出的流体的固定容积nV作为依据。属于这类流量仪表有：椭圆齿轮流量计、盘式流量计等。3）质量式流量计以测量流过的质量M为依据，它具有被测流量不受流体的温度、压力、密度、粘度等变化的影响，是一种发展中流量测量仪表二、差压式流量计差压式(节流式)流量计由节流装置、引压导管及差压变送器所组成。它是利用流体通过节流装置产生的压力差ΔP与流量有关这一物理现象来测量流量的。二、差压式流量计1、节流装置的种类1）标准节流装置：孔板、喷嘴、文丘里管。非标准节流装置：1/4圆喷嘴、双重孔板、圆缺孔板。二、差压式流量计二、差压式流量计二、差压式流量计2、常用节流装置特点对于差压测量，测量的一次元件有：孔板、喷嘴、文丘利管。其中孔板最简单便宜，但在相同差压下，其压力损失最大；文丘利管的压损小，所以常用于管道内径在100~800mm范围内的流量测量；在相同条件下，如果必要的差压和流量值低于孔板下限时，可以选用喷嘴。孔板1）孔板制造方式：1、单独钻孔2、环室（精度高）3、均压环（大管道）2）节流孔板直管段要求节流孔板前的直管段一般要求为10D，孔板后的直管段一般要求5D，为了正确测量，孔板前的直管段最好30~50D，特别是孔板前有泵或调节阀时。二、差压式流量计3、标准节流装置的使用条件流体必须充满管道和节流装置，并连续地流经管道。流体必须是牛顿流体，在物理学和热力学上是均匀的、单相的，或可以认为是单相的，（包括混合气体、溶液和分散性粒子小于0.1μm的胶体。在气体流中质量不超过2%的均匀分散的固体微粒，或液体流中体积不超过5%的均匀分散的气泡）流体流经节流件时不发生相变。流体流量不随时间变化，或其变化非常缓慢。流体在流经节流件以前，其流束必须与管道轴线平行，不得有旋转流。标准节流装置不适用于脉动流和临界流的流量测量。二、差压式流量计4、仪表取压1）仪表的正确取压位置如图所示：二、差压式流量计2）引压具体要求二、差压式流量计当被测介质为液体时，则应在导压管的各最高点上安装集气器和排气阀，以便收集和定期排出液体中折出的气体。当导压管内的液体受环境温度的影响而冷却，或与测量管路内的状态不一样时，取压时应装冷凝器。当测量含有杂质的液体和潮湿的气体流量时，则应在导管的最低点安装沉降器和排污阀。当测量有腐蚀性或高粘度、易凝结、析出固体的流体时，则应用隔离器和隔离液，将被测流体和差压仪表的导管隔开。二、差压式流量计5、节流装置的选用在加工制造和安装方面,以孔板为最简单,喷嘴次之,文丘里管最复杂。造价高低也与此相对应。实际上,在一般场合下,以采用孔板为最多。当要求压力损失较小时,可采用喷嘴、文丘里管等。在测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、变形的介质流量时,采用喷嘴较采用孔板为好。在流量值与压差值都相同的条件下,使用喷嘴有较高的测量精度,而且所需的直管长度也较短。如被测介质是高温、高压的,则可选用孔板和喷嘴。文丘里管只适用于低压的流体介质。三、涡街流量计三、涡街流量计三、涡街流量计四、电磁流量计四、电磁流量计法拉第电磁感应定律是电磁流量计的基础,当导体作切割磁力线运动时,导体中就会产生感应电动势。UE=B*D*V流体中的感应电动势由位于径向彼此相对的两个电极测出.信号电压UE正比于磁感应强度B、电极间距D和平均流速V。由于磁感应强度B、电极间距D是常数，则信号电压UE与平均流速V之间成正比关系。四、电磁流量计3、适用范围能够测量酸、碱、盐溶液以及含有固体颗粒（例如泥浆）或纤维液体的流量。注意只能用来测量导电液体的流量，且导电率要求不小于水的导电率，不能测量气体、蒸汽及石油制品等的流量。要引入高放大倍数的放大器，会造成测量系统很复杂、成本高，并且易受外界电磁场的干扰。使用中要注意维护，防止电极与管道间绝缘的破坏。安装时要远离一切磁源。不能有振动。五、转子流量计3、转子的特性转子的几何形状是决定其使用特性的主要因素，不同形状的转子，它们的流量系数а和雷诺数Re之间的关系各不相同，常用三种转子1）旋转式转子：它的界限雷诺数Rek=6000，多用于玻璃管式直接指示的转子流量计2）圆盘式转子流量计：它的界限雷诺数Rek=300，广泛用于远传式转子流量计中。3）板式转子：它的界限雷诺数Rek=40，广泛用于远传式转子流量计中。五、转子流量计五、转子流量计六、质量流量计2、质量流量计原理科里奥利质量流量计工作原理：科里奥利原理。科里奥利质量流量计（以下简称CMF）是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接测量质量流量的仪表。六、质量流量计六、质量流量计六、质量流量计六、质量流量计六、质量流量计2）科里奥利特点（1）直接测量质量流量，不受温度、压力、粘度和密度等因素的影响，且有很高的测量精确度。（2）可测流体范围广，包括高粘度液的各种液体，含有固形物的浆液，含有少量均匀分布气体的液体，有足够密度的气体（压力较高的气体）。（3）测量管的振幅小，可视作非活动部件；测量管内无阻碍件或活动件。（4）对迎流流速分布不敏感，因而无上下游直管段要求。（5）流量测量值对流体粘度不敏感，流体密度对流量测量值的影响极微。（6）一台CMF可作多参数测量。测质量流量的同期可测流体密度和温度，还可衍生测量体积流量、溶质浓度、液固双相流体（或不相溶双组分液体）异相（或异成分）的含量。四、液位测量仪表一、物位检测的主要方法和分类1、物位液体介质液面的高低液位——液位计两种液体介质的分界面的高低界面——界面计固体块、散粒状物质的堆积高度料位——料位计一、物位检测的主要方法和分类2、物位检测的主要方法（1）静压式物位检测根据流体静力学原理，静止介质内某一点的静压力与介质上方自由空间压力之差与该点上方的介质高度成正比，因此可利用差压来检测液位，这种方法一般只用在液位的检测。（2）浮力式物位检测利用漂浮于液面上浮子随液面变化位置，或者部分浸没于液体中物质的浮力随液位变化来检测液位，前者称为恒浮力法，后者称变浮力法，二者均用于液位的检测。（3）电气式物位检测把敏感元件做成一定形状的电极置于被测介质中，则电极之间的电气参数，如电阻、电容等，随物位的变化则改变。这种方法既可用于液位检测，也可用于料位检测。（4）声学式物位检测利用超声波在介质中的传播速度及在不同相界面之间的反射特性来检测物位。液位和料位的检测都可以用此方法。（5）射线式物位检测放射性同位素所放出的射线穿过被测介质因被其吸收而减弱，吸收程度与物位有关。一、物位检测的主要方法和分类3、物位检测的基本原理（1）基于力学原理敏感元件所受到的力（压力）的大小与物位成正比，它包括静压式、浮力式和重锤式物位检测等；（2）基于相对变化原理当物位变化时，物位与容器底部或顶部的距离发生改变，通过测量距离的相对变化可获得物位的信息。这种检测原理包括声学法、微波法和光学法等；（3）基于某物理量随物位的升高而增加原理例如对射线的吸收强度，电容器的电容量等。一、物位检测的主要方法和分类液位测量仪表种类作用原理主要特点玻璃板液位计连通器原理结构简单，价格低廉，但玻璃脆弱易损，读数不明细。浮力式液位计浮标浮于液体中，随液面变化而升降，浮筒随着浸没的液体液位就化产生不同浮力。结构简单，测量直接，但筒内防腐要求高，测量范围受限制。差压液位计基于液面升降时造成液柱差的原理敞口或密闭容器都能应用，测量范围大，但要注意“零点迁移”问题。电容液位计置于液体中的电容，其电容值随液位高低而变化。仪表轻巧，测量滞后小，能远距离指示，但线路复杂，成本高。辐射式液位计放射性同位素放射和吸收程度随液位高低而改变。非接触测量，能测各种物位，但成本高，对人体有危害，使用和维护不便。超声波液位计利用超声波在气体、液体或固体中的衰减程度、穿透能力和辐射声阻抗等不相同的性质。非接触测量，准确性高，惯性小，但成本高雷达液位计是采用微波测量技术，基于测量探头的发射波与液位的反射波之间某中参数的关系。非接触测量，准确性高，惯性小，但成本高四、静压式物位检测五、浮力式物位检测浮力式物位检测分为恒浮力式检测与变浮力式检测。恒浮力式检测的基本原理是通过测量漂浮于被测液面上的浮子（也称浮标）随液面变化而产生的位移。变浮力式检测是利用沉浸在被测液体中的浮筒（也称沉筒）所受的浮力与液面位置的关系检测液位。恒浮力式物位检测恒浮力式物位检测包括浮标式、浮球式和翻板式等各种方法。基本原理：浮于液面上的浮子随着液位上升或下降，根据浮子的位置实现液位的检测。浮球用不锈钢制作，安装在浮筒内，其上端连接有连杆，连杆顶端置有磁钢。当水位发生变化时，浮球带动连杆顶端磁钢在调整箱组件中非导磁的管道中上、下移动，当磁钢移动到上下限水银开关处，与水银开关上装有的磁钢相作用，带动水银开关动作，从而实现开关量控制。五、浮力式物位检测五、浮力式物位检测声学式物位检测1、超声波性质（1）超声波可以在气体、液体及固体中传播，并有各自的传播速度。例如在常温下空气中的声速约为334m/s，在水中的声速约为1440m/s，而在钢铁中约为5000m/s。声速不仅与介质有关，而且还与介质所处的状态（如温度）有关。（2）声波在介质中传播时会被吸收而衰减，气体吸收最强而衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减最小，因此对于一给定强度的电波，在气体中传播的距离会明显比在液体和固体中传播的距离短。另外声波在介质中传播时衰减的程度还与声波的频率有关，频率越高，声波的衰减也越大，因此超声波比其他声波在传播时的衰减更明显。（3）声波传播时的方向性随声波的频率的升高而变强，发射的声束也越尖锐，超声波可近似为直线传播，具有很好的方向性。声学式物位检测射线式物位检测1、放射性同位素特点放射性同位素在蜕变过程中会放射出α、β、γ三种射线。α射线的电离本领最强，但穿透能力最弱。β射线是电子流，电离本领比α射线弱，而穿透能力较α射线强。γ射线是一种从原子核中发出的电磁波，它的波长较短，不带电荷，它在物质中的穿透能力比α和β射线都强，但电离本领最弱。由于射线的可穿透性，它们常被用于情况特殊或环境条件恶劣的场合实现各种参数的非接触式检测，如位移、材料的厚度及成分、流体密度、流量、物位等。3、检测原理当射线射入一定厚度的介质时，部分能量被介质所吸收，所穿透的射线强度随着所通过的介质厚度增加而减弱。射线式物位检测七、其它形式的物位检测仪表七、其它形式的物位检测仪表七、其它形式的物位检测仪表七、其它形式的物位检测仪表五、温度测量仪表一、测温仪表的分类测温方式温度计种类优点缺点使用范围／℃接触式测温仪表玻璃液体温度计结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉容易破损、读数麻烦、一般只能现场指示,不能记录与远传-100～100（150）有机液体0～350（-30～650）水银双金属温度计结构简单、机械强度大、价格低、能记录、报警与自控精度低、不能离开测量点测量,量程与使用范围均有限0～300（-50～600）压力式温度计结构简单、不怕震动、具有防爆性、价格低廉、能记录、报警与自控精度低、测量距离较远时,仪表的滞后性较大、一般离开测量点不超过10米0～500（-50～600）液体型0～100（-50～200）蒸汽型电阻温度计测量精度高,便于远距离、多点、集中测量和自动控制结构复杂、不能测量高温,由于体积大,测点温度较困难-150～500（-200～600）铂电阻0～100（-50～150）铜电阻-50～150（180）镍电阻-100～200（300）热敏电阻热电偶温度计测温范围广,精度高,便于远距离、多点、集中测量和自动控制需冷端温度补偿,在低温段测量精度较低-20～1300（1600）铂铑10-铂-50～1000（1200）镍铬-镍硅-40～800（900）镍铬-铜镍-40～300（350）铜-铜镍一、测温仪表的分类非接触式测温仪表光学高温计携带用、可测量高温、测温时不破坏被测物体温度场测量时,必须经过人工调整,有人为误差,不能作远距离测量,记录和自控900～2000（700～2000）辐射高温计测温元件不破坏被测物体温度场,能作远距离测量、报警和自控、测温范围广只能测高温,低温段测量不准,环境条件会影响测量精度,连续测高温时须作水冷却或气冷却100～2000（50～2000）二、应用热膨胀原理测温三、热电偶温度计热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。热电偶温度计由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热电偶和测量仪表的导线。三、热电偶温度计三、热电偶温度计1）热电偶的测温的基本原理把左述测量系统的热电偶工作端插入热源t中，把冷端置于t0环境中（t>t0），测量仪表就有指示，说明回路中有电流流过，这种电流叫热电流，产生热电流的电势叫热电势。这种现象称作热电效应。在热电偶闭合回路中产生的热电势，包括温差电势及接触电势两部份。2）温差电势

任一导体A或B两端的温度不同，各为t、t0，且t>t0，由于高温端t的电子能量比低温t0的电子能量大，高温端比低温端处由电子扩散的速率大，结果高温端因失去电子而带正电荷，低温端因得到电子而带负电荷，从而形成一个由高温端指向低温端的静电场，这个静电场阻碍电子的继续扩散，最后达到动平衡。3）接触电势当两种不同材料的导体A和B接触时，由于它们的自由电子密度不同，分别为NA，NB，且NA>NB，因此电子在两个方向上扩散速率就不同，从A到B的电子数要比从B到A的电子数为多，结果A失去电子而正电荷；B因得到电子而带负电荷。于是在A、B两导体的接触面上便形成了一个A到B的静电场，这个静电场阻碍扩散作用的继续进行，最后达到动平衡状态。因此A、B间也形成一个电动势eAB（t），称为接触电势。接触电势的数值取决于A、B导体的材料性质和接触点的温度。三、热电偶温度计四、热电阻温度计在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进行温度的测量较为适宜。热电阻温度计是由热电阻，显示仪表以及连接导线所组成。1、测温基本原理利用热电阻的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。对于线性变化的热电阻来说，其电阻值与温度关系如下式热电阻温度计适用于测量-200～+500℃范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。2、热电阻的测温原理构成电阻温度计是利用导体（或半导体）的电阻值随着温度变化这一特性来测量的。即把温度变化所引起导体电阻变化，通过测量桥路转换成电压（毫仪）信号，然后送入显示仪表进行显示。热点偶、热电阻六、调节阀概述一、调节阀的概述气动调节阀(又称气动执行器)是以压缩空气为动力能源的一种自动执行器。它不仅能与气动调节仪表、气动单元组合仪表配用，而且通过电－气转换器图1-1自动调节系统的构成或电－气阀门定位器还能与电动调节仪表、电动单元组合仪表配套。调节阀是直接安装在工艺管道上，使用条件恶劣，如高温高压、深度冷冻、极毒、易燃、易爆、易渗透、易结晶、强腐蚀和高粘度等，它的好坏直接影响到系统的质量。如果选型不当或维护不善，就会发生问题。一、调节阀的概述1、调节功能调节阀的首要功能就是调节，其主要表现在五个方面：（1）流量特性流量特性是反映调节阀的开度与流量的变化关系，以适应不同的系统特性要求，如对流量调节系统反应速度快需对数特性；对温度调节系统反应速度慢，需直线流量特性。流量特性反映了调节阀的调节品质。（2）可调范围R可调范围反映调节阀可控制的流量范围，用R＝Qmax：Qmin之比表示。R越大，调节流量的范围越宽，性能指标就越好。通常阀的R＝30，好的阀，如V型球阀、全功能超轻型调节阀，R可达100～200。（3）小开度工作性能有些阀受到结构的限制，小开度工作性能差，产生启跳、振荡，R变得很小(即Qmin很大)，如双座阀、衬胶蝶阀。好的阀小开度应有微调功能，即可满足很小流量的调节，且工作又要求十分平衡，这类阀如V型球阀、偏心旋转阀、全功能超轻型调节阀。（4）流量系数Kv流量系数表示通过流量的能力，同口径Kv值越大越好，尤其是球阀、蝶阀、全功能超轻型阀，它们的Kv值是单座阀、双座阀、套筒阀的2～3倍。（5）调节速度满足系统对阀动作的速度要求。一、调节阀的概述2、切断功能切断由阀的泄漏量指标来表示，切断通常指泄漏量小于0.001％，它反映阀的内在的质量。3、克服压差功能它通常用阀关闭时的允许压差来表示，允许压差越大，此功能也就越好。因此，保证阀切断就必须克服阀关闭时的工作压差。通常单密封阀的允许压差小，如单座阀、角形阀、隔膜阀、三通阀；双密封的阀和转动类的阀的允许压差大，如双座阀、套筒阀、球阀、全功能超轻型阀。从泄漏量与克服压差两者上看：单密封阀泄漏小但允许压差小；双密封阀泄漏大，允许压差大；只有旋转类阀，泄漏量又小，允许压差又大，这就是旋转类阀使用越来越多的原因。4、防堵功能对不干净介质的调节或者即使是干净介质，管道中的焊渣等杂物都可能造成阀堵塞或被卡住，因此要求阀应有较好的防堵功能，使之正常调节。防堵性最好的是流路最简单的旋转类阀，如球阀、蝶阀、偏心阀、全功能超轻型阀；流路复杂的阀、上下衬套导向的阀易造成堵卡，如单座阀、双座阀、套筒阀等。旋转类阀不只是防堵功能好，而且泄漏又小，允许压差又大，因此它的使用将会越来越广泛。一、调节阀的概述5、耐蚀功能抵抗介质的腐蚀和冲蚀，以提高阀的使用寿命。阀的腐蚀是由介质的化学性能引起的材质腐蚀问题，通常选用耐腐蚀的材料来解决；冲蚀是由高速流动的介质、含颗粒的介质和产生闪蒸被空化的介质所致。解决的途径是选用耐磨的材料，结构上采用反汽蚀、反冲蚀的措施，对高压阀、大压差工作的调节阀、含颗粒介质使用的调节阀需重点考虑此问题。6、耐压功能它反映阀的强度和安全指标，即介质不能通过密封处和阀体缺陷处向外渗漏。出厂时通常用1.5倍公称压力作试验来检验。对高压介质最好是采用锻件结构；铸铁阀的耐压强度是最低的，通常应选铸钢阀。7、耐温功能满足不同温度条件下阀的强度和性能，温度的较大变化会使阀体材质的强度降低，因此阀必须满足介质的温度变化范围的要求，使阀在工作温度下有较好的强度和安全保证。二、执行机构1、气动薄膜执行机构该执行机构是一种过去应用最广的执行机构。它通常接受20～100KPa的标准信号压力，具有结构简单、动作可靠、维修方便、价格低廉等优点。该执行机构分为正、反作用两种形式，当信号压力增加时，推杆向下动作的叫正作用式执行机构；反之，信号压力增加时，推杆向上动作的叫反作用式执行机构。在结构上，正、反作用执行机构基本相同，均由膜盖、波纹膜片、推杆部件、弹簧、支架等组成。在正作用式的结构上加上垫块，更换个别零件，即可变为反作用式。二、执行机构二、执行机构1、直行程活塞执行机构它主要用于配直行程的调节阀，它分为有弹簧式和无弹簧式两种。1、无弹簧活塞执行机构（a）用于故障下要求阀保位的场合；（b）用于大口径阀要求执行机构推力特别大的场合；（c）对两位阀配用二位五通电磁阀；对调节型的阀配用双作用式阀门定位器。2、有弹簧式活塞执行机构大多数场合使用有弹簧的活塞执行机构，其特点是：①在故障情况下，通过弹簧进行复位，实现故障开或故障关功能；②可以抵抗不平衡力的变化，增加执行机构的刚度，提高调节阀的稳定性。它的缺点是：①弹簧会抵消一部分输出力；②气缸内设弹簧，增加了气缸的长度和重量。二、执行机构二、执行机构（2）角行程活塞执行机构角行程的活塞执行机构主要用于角行程类的调节阀，按气缸的安装方向，分为立式气缸和卧式气缸两种。按活塞的推杆驱动输出轴转动的结构，常用的有：①曲柄连杆式；②齿轮齿条式。二、执行机构二、执行机构二、执行机构电子式电动执行机构有如下特点：（1）可靠性高，好的进口执行机构可以在5～10年内免维修，这是最突出的特点：（2）执行机构、伺服放大器一体化，其伺服放大器小到如烟盒大小。它不仅尺寸小，而且调整方便，功能齐全；（3）超小超轻，轻到了3～5kg，而国内的DKZ、DKJ最轻也达30多公斤；（4）外观美。这种电子式执行机构通常是两种形状，一种圆柱型，最小的形状尺寸约为Φ130×150mm，大规格的也不过如生活中的“高压锅”般大小；另一种是长方形，小规格的形如“小饭盒”般大小。它们与阀相匹配，使整个阀十分匀称。（5）多功能。具有自诊断系统、状态切换、信号任意切换、行程任意选定、带过载保护、带过热保护、带阀位反馈等，这些都是老式电动执行机构无法相比的；（6）调整方便。手动操作简单方便（不需手柄推进拉出）、调整方便、接线方便、伺服放大器一体化，不需考虑伺服放大器的另外安装；（7）性能价格比优越，这也是它被大量使用的又一主要因素。二、执行机构三、调节阀主要阀型及结构特点（一）直通单座调节阀该阀主要优点一个：泄漏小；主要缺点三个：允许压差小、易堵卡、太笨重。因此，它仅适用于泄漏要求较严，压差不大的干净介质场合；反过来讲，不干净介质、压差较大时不能用。取代它的产品是精小型单座阀（重量、高度下降30％）和全功能超轻型调节阀（泄漏小、压差大、不干净介质场合可用，且重量约轻70％，尤其DN≥65时效果更明显）。三、调节阀主要阀型及结构特点三、调节阀主要阀型及结构特点（二）角形阀（1）流路简单，具有“自洁”性能，可适用于不干净介质场合，还可进一步改进为防堵角阀。（2）流阻小，具有双座阀的流量系数（比单座阀大）。（3）需要角形连接的场合。（4）阀体易于锻造毛坯，所以高压阀通常采用角形阀。三、调节阀主要阀型及结构特点三、调节阀主要阀型及结构特点（三）三通阀（1）三通阀工作时，一个通路处全关，另一个通路全开位置，关闭时受力与单座阀相似。（2）三通是由单、双座阀改型而成，并利用阀芯自身导向，更换气开气闭时，必须更换执行机构。（3）由于小口径不平衡力小，当Dg≤80时，合流阀可用于分流场合。（4）三通阀阀芯与套筒阀的套筒一样，其节流面积有开大窗口和打小孔（喷射型）两种，后者有降低噪音，减小共振的功能。三、调节阀主要阀型及结构特点三、调节阀主要阀型及结构特点（四）隔膜阀（1）软的橡胶隔膜阀能切断介质做到不漏。（2）因橡胶有一定的耐蚀性，在60年代前，还没有更好的耐腐蚀材质，它通常又被当作耐腐蚀材料来推广应用，甚至还延续到今天。（3）流路简单，有“自洁”作用，可用于不干净介质。（4）开特性，但作为耐腐蚀调节阀用时，只好用快开特性的前部分，其有效行程短，调节品质差。（5）尤如一个疲劳试验件，强迫它上下折叠，容易破坏，因为隔膜是一个不可靠的零件，导致阀寿命较短，这是致命缺点。正由于此，作者近几年都在强调：应该淘汰隔膜阀，用球阀、全功能超轻型阀取而代之。（6）关闭时，介质作用力把膜片往上顶，不平衡力较大，需要较大的执行机构推力，因此，必须选用特别大的又笨又重的执行机构，使阀重量变得非常笨重，是球阀的2倍，是全功能超轻型阀的3—4倍。三、调节阀主要阀型及结构特点三、调节阀主要阀型及结构特点（五）蝶阀（1）阀大致分为普通蝶阀、椭圆蝶阀和高性能蝶阀。（2）具有体积小、重量轻，特别适应于大口径的场合。（3）有较好的近似对数流量特性，调节性能好。因其阀体又兼阀座功能，能很好地利用节流的冲刷有效地对阀体内壁进行冲洗，又带来较好的“自洁”性能。（4）最适用于大口径、大流量、低压力、不干净介质的场合。随着工艺参数的强化，口径的不断增大，蝶阀的应用将越来越广泛。三、调节阀主要阀型及结构特点三、调节阀主要阀型及结构特点（六）球阀（1）最大特点是流路最简单、损失最小，“自洁”性能最好。（2）“O”形球阀无阻调节，Kv值最大，通常用于不干净介质的两位切断。（3）“V”形球阀提供近似对数流量特性的调节特性，“V”形球阀与阀座相对转动时产生剪切作用，尤其适用于高粘度、悬浮液、纸浆等不干净、含纤维介质的调节、切断。（4）阀芯的受力是在△P作用下，将阀芯球推向一侧阀座上，对阀座产生的压紧力增加了阀芯转动时的摩擦力，因此△P主要产生的是一种摩擦力，执行机构克服这一摩擦力容易得多，即球阀切断压差较大。（5）水处理专用球阀可适用于强腐蚀介质场合。（6）球阀与隔膜阀应用场合相似，建议多用球阀少用隔膜阀（隔膜太容易坏）。三、调节阀主要阀型及结构特点三、调节阀主要阀型及结构特点（七）旋转阀（凸轮挠曲阀）（1）最大特点是流路最简单、损失最小，“自洁”性能最好。（2）“O”形球阀无阻调节，Kv值最大，通常用于不干净介质的两位切断。（3）“V”形球阀提供近似对数流量特性的调节特性，“V”形球阀与阀座相对转动时产生剪切作用，尤其适用于高粘度、悬浮液、纸浆等不干净、含纤维介质的调节、切断。（4）阀芯的受力是在△P作用下，将阀芯球推向一侧阀座上，对阀座产生的压紧力增加了阀芯转动时的摩擦力，因此△P主要产生的是一种摩擦力，执行机构克服这一摩擦力容易得多，即球阀切断压差较大。（5）水处理专用球阀可适用于强腐蚀介质场合。（6）球阀与隔膜阀应用场合相似，建议多用球阀少用隔膜阀（隔膜太容易坏）。四、阀盖与填料调节阀的上阀盖位于执行机构与阀体之间，其作用是使填料函中的聚四氟乙烯填料在一定的温度范围内正常工作而保证密封性能，它有以下三种常见结构：（1）普通型：使用工作温度为：铸铁－20～＋200℃；铸钢－40～＋250℃；（2）散热型：使用工作温度为：碳钢－40～＋450℃；不锈钢－60～＋450℃；（3）长颈型：使用工作温度为：－60～＋200℃。散热型一般采用聚四氟乙烯填料。当采用新型的柔性石墨填料时，由于它可直接在600℃高温以下工作，因此，在高温场合也可用普通型上阀盖。对有毒、易挥发或贵重流体介质场合，为避免泄漏，设计为波纹管密封型。它把阀介质隔绝在波纹管内侧而减少外漏。四、阀盖与填料四、阀盖与填料调节阀的填料装于上阀盖填料室内，其作用是防止介质因阀杆移动而向外泄漏。最常用的填料是由聚四氟乙烯制成。它具有摩擦系数小、密封性能好和耐腐蚀性能好等优点，但耐温差、寿命较短。现在柔性石墨填料的应用越来越广泛。石墨填料是70年代初国外研制的新型填料，我国在70年代中期开始研制并用于调节阀中。石墨填料具有密封性和自润滑性好、耐腐、耐高低温、温度