ISO 51152023 工业阀门部分回转阀门驱动标准立项发展报告

工业阀门部分回转阀门驱动（ISO5115:2023）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:IndustrialValves—Part-turnValveActuation(ISO5115:2023)摘要工业阀门作为流体控制系统中的核心执行元件，其驱动装置的性能直接关系到工艺系统的安全性、可靠性与能效水平。部分回转阀门（如球阀、蝶阀、旋塞阀等）凭借结构紧凑、流阻小、启闭迅速等优势，在石油、化工、天然气、电力及水处理等国民经济支柱行业中占据着不可替代的地位。然而，长期以来，部分回转阀门驱动装置的设计、选型、安装与验收缺乏统一的国际规范，导致跨国项目中驱动接口不兼容、安全功能等级不匹配、调试维护效率低下等问题频发。为系统解决上述行业痛点，国际标准化组织（ISO）于2023年11月10日正式发布了ISO5115:2023《工业阀门部分回转阀门驱动》标准。该标准由ISO/TC153（阀门技术委员会）组织制定，首次以国际标准形式构建了涵盖驱动装置分类、扭矩界定、连接尺寸、安全功能、选型方法及验收准则在内的完整技术框架。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其行业影响，并对主要起草单位的组织架构与专业贡献进行了介绍。报告指出，ISO5115:2023的发布填补了部分回转阀门驱动领域国际标准空缺，对于促进国际贸易便利化、推动智能制造与工业安全体系升级具有里程碑意义，预计将在流程工业数字化转型和全球阀门产业链协同发展中发挥日益重要的引领作用。关键词：工业阀门；部分回转驱动；国际标准；扭矩匹配；安全功能；选型规范；ISO/TC153；阀门电动装置Keywords:Industrialvalves;Part-turnactuation;Internationalstandard;Torquematching;Safetyfunctions;Selectionspecification;ISO/TC153;Valveelectricactuator一、引言阀门是流体管路上的关键控制元件，被誉为流程工业的“咽喉”。在现代工业体系中，阀门的可靠运行直接决定了生产装置的安全性、连续性和经济性。随着全球流程工业向装置大型化、控制精细化、运维智能化方向快速发展，阀门驱动装置（ValveActuator）作为实现阀门自动化和远程控制的核心配套设备，其重要性日趋凸显。据行业统计数据显示，全球工业阀门市场规模已超过800亿美元，其中配套驱动装置的阀门产品占比持续攀升，部分回转阀门（包括球阀、蝶阀、旋塞阀和偏心旋转阀等）约占总市场量的40%~50%。部分回转阀门驱动装置指输出轴旋转角度小于360°（通常为90°）的驱动设备，涵盖气动、电动、液动及电液联动等多种动力形式。与多回转驱动装置相比，部分回转驱动具有结构紧凑、输出扭矩大、响应速度快、安装空间小等特点，特别适用于需要快速截断或调节的大口径管道系统。然而，正是由于部分回转驱动涉及动力源选择、扭矩传递、行程控制、安全保护、信号反馈、故障安全模式等多个技术维度，其设计制造和工程应用长期面临一系列共性技术难题。（一）行业痛点分析部分回转阀门驱动在工程应用中的问题，集中体现在以下几个方面：第一，扭矩匹配缺乏统一依据。阀门启闭所需的操作扭矩受介质压力、压差、温度、流向、阀门类型、密封材料及使用频次等多重因素影响，实际所需扭矩往往随工况动态变化。驱动装置的输出扭矩若选型过小，将导致阀门无法正常启闭或密封不严；若选型过大，则造成能源浪费和阀门过载损坏。由于此前缺乏统一的扭矩计算方法和安全裕量规定，工程实践中“大马拉小车”或“小马拉大车”现象屡见不鲜。第二，连接接口标准不一。驱动装置与阀门之间的连接法兰、驱动轴方榫（或花键）尺寸、对中精度等接口参数长期缺乏统一规范。不同制造商生产的驱动装置和阀门产品难以实现互换互通，用户一旦选用某一品牌的驱动装置，后续维修和更换往往被“锁定”在该品牌体系内，造成采购成本居高不下，同时也阻碍了市场竞争的充分开展。第三，安全功能要求模糊。在石油化工、天然气储运等高风险工况中，阀门驱动装置需要具备紧急关断（ESD）、火灾安全（Fire-safe）、故障安全（Fail-safe）等特定安全功能。然而，不同国家和地区对驱动装置安全功能的技术要求、验证方法和等级划分存在明显差异，给跨国项目的安全认证和验收带来巨大挑战。第四，选型方法和验收准则缺失。驱动装置的选型涉及动力源能力、控制方式、环境条件（温度、湿度、防爆等级）、防护等级（IP等级）、使用寿命和维护周期等多方面因素。缺少权威的选型方法论和标准化的验收试验规程，使得工程设计人员在方案确定时缺乏参考依据，不同项目之间的配置方案差异较大，不利于工程经验的积累和标准化管理水平的提升。（二）标准制定的必要性面对上述突出问题，无论是阀门制造商、驱动装置生产商，还是工程设计单位和终端用户，都迫切期待一份覆盖部分回转阀门驱动全生命周期的国际标准，以统一技术语言、规范接口要求、明确安全准则、建立科学的选型方法和验收试验体系。在ISO5115:2023发布之前，部分回转阀门驱动领域的标准规范分布较为零散：国际电工委员会（IEC）侧重于阀门电动装置的一般要求，国际标准化组织（ISO）在阀门本体标准中穿插提及驱动装置接口，美国阀门和管件工业制造商标准化协会（MSS）及美国石油协会（API）亦有相关推荐规范，但均未形成系统完整且面向部分回转驱动普遍适用性的国际标准框架。这种“标准碎片化”局面，与部分回转阀门驱动装置在工业体系中的基础性地位极不相称。在此背景下，ISO/TC153（工业阀门技术委员会）在广泛征询各成员国和行业组织意见的基础上，于2017年正式提出制定部分回转阀门驱动国际标准的工作提案（NewWorkItemProposal，NWIP），项目编号ISO/NP5115，由意大利国家标准化机构（UNI）承担秘书处工作，联合多国专家共同制定。历经六年的反复讨论、试验验证和协调磋商，ISO5115:2023最终于2023年11月10日正式发布。二、标准编制历程国际标准的制定遵循一套严谨而透明的程序，通常包括提案阶段（NP）、准备阶段（WD）、委员会阶段（CD）、询问阶段（DIS）、批准阶段（FDIS）及出版阶段（IS）等若干关键节点。ISO5115的编制过程充分体现了国际标准制定的开放性、协商一致性和技术严谨性。（一）提案与立项阶段2017年，在ISO/TC153全体会议上，意大利代表团基于本国阀门工业的雄厚基础和长期积累的技术经验，正式提交了关于制定部分回转阀门驱动国际标准的新工作提案。该提案得到德国、法国、美国、中国、日本等主要阀门制造和应用国家的积极响应和支持。经TC/SC投票表决，项目以压倒性多数获得批准立项，标准编号确定为ISO5115，由ISO/TC153下设的WG（工作组）具体负责起草工作。（二）工作组组建与草案编制工作组召集人由意大利专家担任，成员包括来自全球主要阀门及驱动装置制造商、用户单位、科研院所和检验认证机构的约30余名专家。工作组首先系统收集了各成员国的国家标准、行业规范和企业的成熟工程实践经验，以IEC60079（爆炸性环境）、IEC60529（外壳防护等级）、ISO5210（工业阀门多回转阀门驱动装置连接）、ISO5211（工业阀门部分回转阀门驱动装置连接）等现有国际标准为基础，经过多轮讨论和修订，逐一明确标准的结构框架和技术要素。工作组先后完成了工作组草案（WD）和委员会草案（CD），并在各阶段广泛征求各国委员会的意见，对草案进行了多轮修改完善。（三）国际标准草案（DIS）阶段在委员会草案阶段获得广泛共识后，ISO/TC153于2021年将草案提升为国际标准草案（DIS），分发至各成员国进行为期五个月的正式投票和意见征集。各成员国反馈了大量技术意见，涉及驱动装置分类体系、扭矩安全系数的确定、安全功能的等级划分、试验方法的可操作性等核心议题。工作组对各成员国意见逐一进行了讨论和回复，并在此基础上形成了最终国际标准草案（FDIS）。（四）批准与出版FDIS草案于2023年提交ISO中央秘书处进行最终投票。最终投票阶段未收到反对意见，草案获得批准。2023年11月10日，ISO5115:2023正式出版发布。该标准的发布标志着国际标准化组织在阀门驱动装置领域取得了重要的标准化成果，填补了部分回转阀门驱动专项国际标准的空白。三、标准核心技术内容ISO5115:2023《工业阀门部分回转阀门驱动》作为一项系统性的技术标准，其内容涵盖范围界定、规范性引用文件、术语定义、分类、技术要求、选型方法、试验验证及标志包装等方面。以下从几个核心技术维度对标准内容予以解读。（一）范围界定与规范性引用标准规定了工业阀门用部分回转驱动装置的术语定义、分类、技术要求、连接尺寸、试验方法和检验规则等。适用于球阀、蝶阀、旋塞阀及偏心旋转阀等部分回转阀门配套使用的气动、电动、液动及电液驱动装置，亦可供其他类似用途的部分回转设备参考使用。标准不涉及驱动装置内部动力源（电动机、气动马达、液压泵站等）本身的通用技术要求，相关内容由相应产品标准予以规定。标准规范性引用了一批重要的国际标准文件，包括ISO5211（部分回转阀门驱动装置连接）、ISO5208（工业阀门阀门的压力试验）、IEC60529（外壳防护等级（IP代码））、IEC60079系列（爆炸性环境用电气设备）、ISO13849（机械安全控制系统安全相关部件）等，保证了标准与现有国际法规、标准体系的协调一致性。（二）术语定义与分类体系ISO5115:2023对本标准中使用的核心术语进行了规范化定义，包括：部分回转驱动装置（part-turnactuator）、额定输出扭矩（ratedoutputtorque）、最大控制扭矩（maximumcontroltorque）、行程（travel）、全行程时间（fullstroketime）、故障安全位置（fail-safeposition）、手动优先（manualoverride）、扭矩开关（torqueswitch）、限位开关（limitswitch）、本地位置指示器（localpositionindicator）等。这些术语的统一定义，为各技术领域的沟通建立了统一的技术语言基础。在驱动装置分类方面，标准提出了多维度的分类体系：按动力源分为气动、电动、液动、电液联动四大类型；按控制方式分为开关型（ON-OFF）、调节型（Modulating）和智能型（Smart）；按故障安全模式分为故障开（Fail-open）、故障关（Fail-close）、故障保持（Fail-in-place）等；按结构型式分为直接安装型和底座安装型等。该分类体系为后续技术要求和选型方法的展开提供了逻辑框架。（三）驱动装置与阀门连接接口要求为保证驱动装置与阀门之间可靠的机械连接和扭矩传递，ISO5115:2023对接合尺寸、公差配合、对中精度和紧固方式等技术内容进行了详细规定。标准要求驱动装置输出轴与阀门阀杆（或阀杆螺母）的连接尺寸应符合ISO5211《工业阀门部分回转阀门驱动装置连接》的规定，包括法兰连接尺寸系列（F07、F10、F12、F14、F16等）、驱动轴方榫（或花键）的截面尺寸和长度系列等。同时，标准对连接部位的形位公差（同轴度、垂直度）、表面粗糙度和紧固螺栓的性能等级提出了明确要求，以确保驱动装置安装后具有充分的连接刚性和扭矩传递效率，防止运行过程中出现连接松动、传动卡滞以及附加弯矩对阀门密封性能造成不利影响。（四）扭矩确定与选型原则驱动装置的扭矩选型是标准的核心技术内容之一。标准明确提出了驱动装置额定扭矩与阀门操作扭矩之间的匹配准则：驱动装置额定输出扭矩应不低于阀门所需最大操作扭矩乘以安全系数的积。安全系数的选取应综合考虑多种影响因素，包括阀门类型和结构特点、介质压力及压差波动范围、密封摩擦特性的分散性、驱动装置输出扭矩的允差以及现场环境条件（温度、湿度、腐蚀性等）对摩擦性能的影响等。标准进一步给出了不同应用场景下的推荐安全系数取值区间，并提供了扭矩选型的计算流程图和示例。这一部分内容对于指导工程设计人员的实际选型工作具有直接的操作价值，有助于从根本上避免因驱动装置选型不当而导致的运行故障和安全隐患。（五）安全功能与可靠性要求ISO5115:2023高度重视驱动装置的安全功能要求。标准对石油、化工、天然气等高风险工况条件下驱动装置应具备的安全功能进行了系统梳理，并提出了相应的技术要求：1.故障安全功能：标准明确要求，用于紧急切断（ESD）系统的驱动装置应具备故障安全功能，即：当动力源（电源、气源或液压源）发生故障或控制信号中断时，驱动装置应能自动将阀门驱动至预设的安全位置（开启或关闭）。对于弹簧复位式气动装置，标准规定了弹簧复位的力矩特性和响应时间要求；对于带蓄能器或UPS电源的电动/液动装置，标准规定了备用动力源的容量选择和切换时间要求。2.行程和扭矩双重保护：标准要求部分回转驱动装置应配备行程限位和扭矩保护装置，当阀门到达全开或全关位置时能自动切断动力源，当阀门操作扭矩超过设定阈值时能自动停止输出并触发报警信号，防止因过载而损坏阀门和驱动装置。3.手动操作装置：标准要求驱动装置应配置在动力源故障或维修工况下可使用的手动操作装置（手动手轮或手动泵），并规定了手动/自动切换的安全联锁要求，防止在自动运行状态下误操作对人员和设备造成伤害。4.防火安全：针对火灾危险工况，标准引入了防火安全要求，驱动装置在外部明火条件下应能在一段时间内维持基本功能或保持当前安全位置，以防止火灾事故扩大。5.功能安全等级：标准与IEC61508（电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全）和ISO13849（机械安全控制系统安全相关部件）的功能安全理念进行了衔接，要求用于安全仪表系统（SIS）的驱动装置及其控制附件应满足相应的安全完整性等级（SIL）或性能等级（PL）要求，并应在技术文件中予以明确标识。（六）试验方法与检验规则为验证驱动装置的各项性能指标，ISO5115:2023规定了系统性的试验方法，主要包括：1.空载试验：检查驱动装置的空载运行是否平稳、有无异常噪声和振动，验证行程限位和信号反馈的准确性。2.负载性能试验：在额定输出扭矩条件下测取驱动装置的输出扭矩、全行程时间、行程重复精度等技术参数，验证扭矩-行程特性是否符合设计要求。3.耐久试验：在额定负载条件下进行规定次数的循环操作（通常为数千至数万次），检验驱动装置的机械耐久性和密封可靠性。4.防护性能试验：依据IEC60529进行外壳防护等级（IP）验证，依据IEC60079系列标准进行防爆性能验证。5.故障安全功能试验：在模拟动力源故障的条件下，验证驱动装置能否可靠地将阀门驱动至预设的安全位置，并记录动作时间。标准还规定了驱动装置出厂检验和型式检验的检验规则，明确了各类试验的抽样方案、判定准则和试验记录要求。四、主要起草单位介绍ISO5115:2023的制定汇聚了全球阀门行业众多权威机构和龙头企业的智慧与力量，其中意大利承担了项目秘书处和召集人单位的重要职责。在此，重点介绍该标准的主要起草和推动单位之一——意大利Bonomi集团（BonomiGroup）下辖的Valvecta公司（ValvectaSrl）。企业概况Valvecta公司成立于20世纪70年代，总部位于意大利北部布雷西亚省（Brescia）的Rovato市，是欧洲领先的阀门驱动装置专业制造商。公司专注于球阀、蝶阀等部分回转阀门配套用气动和电动驱动装置的研发、制造与全球销售，产品广泛应用于石油天然气、水处理、化工、制药、食品饮料、暖通空调及船舶海工等领域。公司在意大利、德国、法国、西班牙、美国、中国及东南亚等主要市场设有销售网络和售后服务机构，年销售额超过1.5亿欧元，员工总数约500人。业务发展与技术优势Valvecta公司自创立以来始终坚持以技术创新驱