在工厂中，管道阀门承担着非常重要的关键性作用，例如切断流体介质的流动，调节流体介质的流量和改变流体介质的流动方向等。作为工厂自动化设备中的核心元件，管道阀门在提高能源利用率方面有着关键性的作用。本文中您将了解到这方面的实例。

工业阀门是流程工艺设备中的一个开关元件，负责打开或者切断管道，控制着管道中液体介质的流动方向、调节着介质的流速和流量。液体介质的温度和压力决定了管道阀门的选用和驱动方式。只有保证了最佳的阀门性能，才能保证管道阀门所消耗的能源达到最低程度。

阀门自动化控制的方式分为两大类，一类是纯开启和关闭控制的类型，这种控制类型的阀门只有开启和关闭两个终点位置；另一类是调节控制的类型，该类型阀门开启和关闭的位置，即对流量、流速调节的控制位置由监控系统监控，并与理论位置进行比较和调节。这里需要注意的是，阀门自动化成本的高低只取决于工业阀门自身（手动、电动、气动、液压驱动），根据自动化控制方式的不同，同一规格的管道阀门会有不同的采购成本、使用运行费用和能源费用。

另一个需要注意的问题是，90°的直角阀门（闸板阀、放水阀）比直通式的（控制阀、滑阀）阀门所需的调节力更小，因此其驱动装置也相应的更小，费用更加低廉。

图1 对腐蚀性介质进行控制的490型截止阀配备了更小的驱动装置

节能设计的管道阀门

Ebro公司公布了其研发设计的节能型管道阀门和管道阀门驱动单元。该装置把功能性和节能性有效地结合在一起。例如，阀中央的关闭阀板利用其阀板的过盈配合有效地实现了密封。它可以准确地按照流程设备的工作压力进行开启和关闭，这既保证了阀门自动化驱动装置最低的能源需求，也保证了最小的磨损。其研发的气动驱动装置利用双摇杆机构传递阀门开关时的驱动力。该设计最适合摆动角的控制，此外它在开启和关闭的终点位置处提供最大的驱动力矩。直接安装在阀门上的调节阀和位置调节装置也减少了压缩空气的消耗量，因为它无需气动软管进行连接。

Gemü公司研发生产的对腐蚀性介质进行控制的490型截止阀具有很高的技术和成本优势。其阀板的结构，尤其是它的密封圈、轴用密封圈以及密封衬套都根据驱动力矩的大小和密封性能的要求进行了优化。该阀的驱动装置小了一号，因此也降低了采购成本和使用运行费用。其密封方案的改进除提高了截止阀的技术性能和密封件的使用寿命，减少了所需的维护保养费用。

KSB公司研发生产的Boax系列和Isoria系列的板式截止阀有着非常有利的介质流动几何形状，保证了很低的管道压力损失Zeta值。这样，就可以把阀门的节能潜力提高到50%左右。另外，由于阀门带来的压力损失更小，因此输送泵的功率和规格型号也可以更小。

就像下面的例子所介绍的那样，使用了隔热性能优化了的Boa H控制阀之后，与阀门上方是提篮把手形的管道阀门相比可以节约高达75%的阀门驱动。在某一大型造纸企业中每年要有8000h的时间将传热油加热到300℃。这一设备使用了10个DN 50规格的管道阀门和12个DN 100的大型阀门。

在使用Boax H系列的控制阀之后，每一个Boax H系列阀门一年可以为企业节约666欧元的费用。

图2 作为功能性装置它有着很高的效率：管道阀门与驱动装置结合成一体

由先进调节装置构成的节能系统

利用气动驱动装置或者电气驱动装置可以实现管道阀门的自动化控制。自动化控制的管道阀门也能为节能做出贡献吗？

当然可以，就像ZVEI协会所介绍的那样，利用电力-气动驱动的调节阀可以实现最佳的介质流动调节。

尤其是在石油和化学工业中，这些工业领域中的流程设备常常要快速的调节大流量的液体介质流动，只有这样流程设备才能在最少的初级能源消耗下有着最大的产能。

例如，石油精炼企业利用火炬燃烧生产过程中产生的可燃气，这些可燃气是经过复杂的管道系统从石油精炼设备的不同部位采集、汇集到一起的。正常生产过程中，输送这些可燃气的管道由火炬截止阀切断，禁止可燃气体的流动。这些火炬截止阀的公称直径为DN 150，工作时承受的压力为2MPa。在这样的工作环境中阀门磨损允许的泄露量为3%可以说是微不足道的。而这一泄露相当于每小时浪费800kg油品，每天的产品损失可达10000欧元。安装在火炬截止阀上的智能化传感器能够检测到这样的泄露，也就可以避免因泄露带来的生产损失（节约了能源）。

在资源节约方面，这也是一个很好的办法。例如，把单纯的调节控制阀换成智能型的电力-气体驱动的调节阀之后，（Olex设备中丁烷和丁烯的分离系统）相应的气动调节控制就可以把产品的产量提高3%。这里也是在初级能源消耗最少的情况下提高设备的生产能力的。

与传统的阀门调节装置相比较，先进的调节装置所需的压缩空气只是传统调节装置的1/10，明显降低了流程设备辅助系统的能源消耗。传统的阀门调节装置每年每套装置消耗的压缩空气费用大约为200~250欧元。一个中型的流程工业企业工厂内约有100个调节阀，通过使用先进的调节装置每年可节约高达20000欧元的压缩空气能源费用。流程设备也可以更好的利用压缩空气生产运行。

通信和故障诊断:Opos标准接口

流程设备中的阀门驱动装置和控制调节装置越来越多的具有通信和故障诊断功能。例如，Opos公司与多家合作伙伴（Arca公司、bar公司和西门子）合作开发的标准接口能够高效、可靠地把智能化调节装置和气动的直线、摆动驱动装置连接起来。这一标准接口安装成本低，配件库存费用少，可靠性高，坚固耐用，在生产过程中可以可靠滴更换调节阀。而最后一点对于有着安全保障功能的调节阀来讲是最为重要的。这种标准接口是独立于仪器设备生产厂家的标准接口，为用户的使用提供了很高的灵活性。由于它省略了管道阀门调节装置和驱动装置之间的控制管路，因此其安装使用也非常方便。

在确定调节设备和调节装置的SIL安全一致性等级时需要考察装置本身和装置机械连接件的失效概率。

Opos公司的标准接口既没有附加元器件也无需外部管道，这大大提高了整个标准接口的可靠性。

结语

管道阀门生产企业也在为绿色工程贡献着自己的力量。Gemü公司的技术和销售负责人Gert Müller先生证实了这一点：“未来，我们将通过提高能源利用率和资源利用率为自己、为用户节约更多的费用。”