典型控制回路的設計允許控制閥根據為控制測量的變量來操縱一系列過程變量。這方面的例子包括具有流量、液位、溫度和壓力控制能力的閥門。過程控制變量由傳感器/變送器測量，然后傳送到主機控制系統，該系統通常是分布式控制系統 (DCS)。DCS 解釋閥門應如何響應與預定設定值的偏差，然后將信號傳回 DCS 控制器，報告它需要打開或關閉的程度以返回到預定設定值。DCS 控制器接收該信號，然后將信號發送到閥門定位器，定位器隨后將電子信號轉換為氣動信號，

 

控制閥和調節器之間的主要操作區別在于，與上述控制回路設計相反，調節器是過程驅動閥，無需外部電源或儀表氣源即可運行。調節器通常將受控過程流體的壓力施加到隔膜上。然后，該隔膜與壓縮彈簧相對，以在給定的設定壓力下與隔膜實現力平衡。受控壓力的任何變化都會導致隔膜移動，從而導致調節器的流通面積發生變化，從而使更多或更少的過程流體通過調節器。圖 1 顯示了與控制回路中的控制閥相比的減壓、直動式調節器設計的簡單示例。

 

 

作為過程驅動設備，受控壓力必須改變以修改通過調節器的流速。一個例子是減壓調節器，它控制壓縮機發動機的燃氣壓力。如果壓縮機發動機的燃氣消耗率增加，則調節器和壓縮機發動機之間的管路中的氣體壓力將降低。作用在隔膜上的這種減小的壓力將導致彈簧力克服隔膜產生的力。隔膜連接到調節器的閥塞，當彈簧力移動隔膜時，調節器的閥塞進一步打開，允許額外的燃氣通過擴大的流動區域。只要保持這種增加的消耗率，調節器就會將下游壓力保持在略低于設定壓力的恒定值。這個概念被稱為下垂或偏移。它是滿足下游消耗的設定壓力的允許偏差。

 

另一個區別與調節器主體的設計額定壓力有關。雖然控制閥可以在入口側處理與閥門出口側相同的壓力，但調節器在調節器的控制壓力側可能具有較低的額定壓力。這是因為過程流體壓力直接作用于隔膜殼的內部部件。這類似于將過程壓力直接施加到控制閥組件的執行器部分，而不是受控的儀表空氣供應壓力。雖然在高壓先導式調節器中存在一些例外情況，但在選擇調節器時需要考慮入口側和出口側的設計壓力。

 

另一方面，控制閥的尺寸和壓力等級比調節器大得多。他們可以通過選擇兼容的金屬內件材料來處理任何過程流體。幾乎在所有情況下，調節器都會有至少一種彈性材料與過程流體接觸，這意味著在某些高腐蝕性應用中的使用有限。

 

 

為了減少下降并最大限度地提高精度，可以使用先導式調節器。這些調節器僅需要 1-3% 的下降或偏離設定點即可達到滿容量。直接的-

 

運行的穩壓器需要 10–20% 的壓降。先導式類型通過在主調節器上添加一個小型直接操作調節器（“先導”）來實現這種精度，這會為系統引入增益并提高對受控壓力變化的靈敏度。先導式調節器也有更大的孔口，與自力式調節器相比，這允許更高的容量和更高的精度。

 

在調節器和控制閥之間進行選擇時，需要考慮過程數據本身之外的設計考慮因素。

 

例如，如果需要診斷監控或預測性維護反饋，則只應考慮可以將診斷數據傳送到控制系統的控制閥。另一方面，如果閥門的操作對設施至關重要，則調節器將是更合適的選擇，因為不需要輔助電源來維持其功能。

 

雖然調節器的維護和總安裝成本通常較低，但項目規范或現場標準可能需要控制閥。此外，某些應用意味著控制閥或調節器的技術優勢，而其他應用則創造了應完全避免其中一個或另一個的條件。以下是五個示例應用程序：

覆蓋氣體控制或儲罐覆蓋是在儲罐或容器頂部保持大量惰性氣體（通常為氮氣）壓力的過程，從而防止液體產品暴露或釋放到大氣中。例如，對于公用設施集管管線，通常為 50 psig 至 200 psig 的氮氣被降低至僅幾英寸水柱的壓力。這樣做是為了在液體產品從罐中泵出時或環境溫度變化導致罐內壓力變化時保持氣層。類似地，壓力控制裝置可用于在裝載液體產品時壓力升高的情況下釋放罐或容器中的氣體。

 

調節器最常用于減壓閥和背壓調節器（非 ASME 安全閥）。這是因為調節器可以直接監控儲罐壓力并更快地響應保護層氣體壓力的變化，從而防止儲罐發生超壓或欠壓。

 

可能存在儲罐設計壓力高于保持低壓控制一側的調節器設計壓力的情況。用于儲罐氮封應用的調節器設計通常包括大隔膜，這些隔膜對低壓變化非常敏感，并且可能會被遠高于設定點的壓力損壞。在這些情況下，將安全泄壓閥設置為低于調節器設計壓力的壓力很重要。如果無法執行此操作，則可能需要使用控制閥，即使是在儲罐氮封應用中也是如此。

 

是一個全開監視器的示例，其中兩個調節器之間的壓力不受控制。一個工作監控裝置將在監控器中添加第二個導閥，它將控制兩個調節器之間的中間壓力。如果工人未能打開，這將提供一種方法來證明監控調節器是可操作的并且能夠節流壓力。

 

術語嚴苛工況通常適用于閥門應用，在這些應用中，由于閥門的壓降過大而產生過大的噪音、氣蝕或閃蒸。對于預測高噪聲水平的氣體應用，無需添加絕緣或其他路徑處理噪聲掩蔽方法，可以應用源處理來衰減閥門本身內的噪聲。少數調節器具有能夠衰減噪音的內件類型，但衰減控制閥內件的應用更為廣泛。這些可以定制，以將聲音頻率移出可聽見和引起振動的范圍，從而避免損壞閥門、管道和下游設備。

 

石油和天然氣生產中的壓差控制應用旨在將井口出口的生產壓力保持在高于管道壓力的某個點，流體將加載到管道中進行傳輸。需要壓差控制，因為井口壓力不斷變化，并且必須保持來自管道的正壓差而不會使管線超壓。這些井通常位于偏遠地區，無法獲得儀表空氣或其他執行器電源，因此無需考慮控制閥。調節器能夠保持參考點（例如管道壓力）與調節器出口壓力之間的壓差。

 

鍋爐和加熱器燃氣控制是一種通常串聯使用控制閥和調節器的應用。該應用從 100 psig 到 150 psig 范圍內的集管管路中獲取燃氣，并將壓力降低到 1 psig 以下，同時滿足鍋爐或加熱器的燃料需求。在正常運行期間，需要大量的燃氣，這通常導致使用大容量球閥進行控制。在該系統中，當加熱器/燃燒器未點火時會出現流量非常低的情況，但必須維護鍋爐或加熱器先導管線。先導式調節器通常與控制閥并聯安裝，以實現非常精確的低流量和壓力控制（圖 6）。