在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)對閥門提出各種各樣的特殊要求，因此控制閥必須配置各種附屬裝置（簡稱附件）來滿足生產(chǎn)過程的需要。例如，為了改善調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)特性和動態(tài)特性，要配用定位器；為了使工作動力氣源保持干凈和壓力穩(wěn)定，必須配帶空氣過濾減壓閥；另外，為了實現(xiàn)如圖1所示的“常見控制閥安全失效模式”等功能特性和要求，也需相應的控制附件來達到相應的控制目的；總之，附件的作用就在于使控制閥的功能完善、合理、操控安全便捷。
圖1 工程中常見的3種控制閥安全失效模式
fig.1 types of controlvalves in figure 1 project safe failure mode
1典型控制方案與原理分析
鑒于控制閥附件配置功能要求多樣化，以及現(xiàn)代自動化過程控制工藝要求，現(xiàn)在這里與業(yè)界同行共同探討，針對不同生產(chǎn)工藝控制環(huán)節(jié)和要求，列舉典型附件配置方案、進行逐一原理分析如下。
1.1 氣（電）正常任意調(diào)節(jié)閥位，連鎖及安全失效時閥均復位（fo或fc）
見圖2，在定位器的輸出到執(zhí)行機構之間配一個兩位三通電磁閥，氣（電）正常時且配置中電磁閥帶電即p←→a相通，供給(4~20ma)信號則實現(xiàn)任意閥位。當控制閥的電源出現(xiàn)故障時（失電或電源低于最小限定值）或者控制需緊急連鎖、以及電磁閥自身接觸不良等安全失效時均可換向即a→r相通，執(zhí)行機構膜頭內(nèi)的氣源迅速通過其電磁閥的r口排空，此時無論定位器給定信號與否，該控制閥門均處于初始位置（此圖配置是故障開）。從而保證相關工藝過程安全生產(chǎn)，也保證相關設備不被損壞。
圖2 典型控制方案與原理分析1
fig.2 characteristiccontrol method and principle analysis1
1.2 當氣（電）源正?？瑟毩⒄{(diào)節(jié)、也可獨立切斷見配置
見圖3，依據(jù)現(xiàn)場工藝生產(chǎn)要求，同一臺在某個時段時需要既能獨立實現(xiàn)調(diào)節(jié)操作也可獨立實現(xiàn)切斷操作。當氣（電）源正常，系統(tǒng)送出4~20ma信號給定位器，并通過氣動加速器放大，途經(jīng)氣控閥r→a至單作用執(zhí)行機構（此時的氣控閥僅起一個通道的作用），即此過程實現(xiàn)閥門任意開度位置快速調(diào)節(jié)；當氣（電）源正常且中斷供給定位器信號，對電磁閥通電或斷電操作，此時與之配置的兩位三通氣控閥實現(xiàn)往復換向動作，即滿足p→a相通或r→a相通，則對應閥門位置全開或全關。
圖3 典型控制方案與原理分析2
fig.3 typical controlmethod and principle analysis2
1.3 可正常獨立調(diào)節(jié)、也可獨立切斷且均具備故障保持（fl）的功能（以單作用執(zhí)行機構為例）見圖4
1）明確安全保護元件-信號比較器、氣動保位閥（氣鎖閥）的功能及特性：
①信號比較器：主要檢測當系統(tǒng)電信號大于設定時，則固態(tài)繼電器接通負載（電磁閥），當檢測系統(tǒng)電信號小于其設定時則切斷負載（電磁閥）電源；
②氣動保位閥（氣鎖閥）：作為自動控制回路中重要的安全保護元件，當控制系統(tǒng)氣源故障（失氣）或低于該保位閥的設定值時，自動切斷調(diào)節(jié)儀表與控制閥的通道，使控制閥的開度保證停留在故障前的位置，從而使工藝過程正常運行；氣源故障消除后，又能自動恢復正常。
2）控制方案及控制原理闡述如下：
①當氣（電）源均正常，系統(tǒng)送出4~20ma信號、（電壓ac或dc）分別給定位器和信號比較器。此時電磁閥b帶電，此時的兩位三通氣控閥相當于一通道，給定控制信號后實現(xiàn)閥任意位置調(diào)節(jié)；
②當信號比較器檢測到電信號或電源異常時則中斷與之連接的電磁閥b控制電源，電磁閥b換向，此時保位閥氣源進口（in）壓力小于自身彈簧設定值，故實現(xiàn)故障保位；
③當主氣源斷氣或該氣源壓力低于保位閥自身彈簧設定值時，無論控制電源或電信號正常與否，該閥位均保持故障位置；
④當現(xiàn)場控制要求實現(xiàn)開關式操作時，則控制系統(tǒng)中斷對定位器、信號比較器信號供給。系統(tǒng)通過另一電纜對電磁閥b通電，再對電磁閥a通電或斷電操作，此時閥門將實現(xiàn)全開或全關位置動作。當出現(xiàn)②或③闡述異常之一時，閥均保持原位。
圖4 典型控制方案與原理分析3
fig.4 typical controlmethod and principle analysis3
1.4 可任意改變控制閥動作速度 （以單作用執(zhí)行機構為例）見圖5
若現(xiàn)場工藝生產(chǎn)過程需人為改變其控制閥開或閥關動作速度即改變（延遲）動作響應，并依據(jù)控制響應指標人為地預設單向節(jié)流閥1或單向節(jié)流閥2內(nèi)置的截流面積，這兩個單向節(jié)流閥應為反向連接。
圖5 典型控制方案與原理分析4
fig.5 typical controlmethod and principle analysis4
1.5 三段式（始點、預設位置x%、終點）切斷閥（見圖6、7、8）
三段式氣動切斷閥現(xiàn)在世面上基本是由三段式氣動執(zhí)行器和球閥或蝶閥組成。它是一種特殊的氣動閥門，提供了閥初始位置、預設位置、終點位置的三段式操作方式，通過預設輔助活塞的運動位移,從而達到閥某位置開度的設定。（根據(jù)經(jīng)驗預設閥位x%范圍一般為10%-60%）它依靠電磁閥來控制其閥的適宜位置，另外增配快速排氣或節(jié)流元件，使三段式控制閥具有非常優(yōu)良的開關特性。對開閥、關閥速度可以進行調(diào)整，以適應各種工藝、包括流速不穩(wěn)定的單支或多支管路。防止噴濺式進液,使管道中流體變化平穩(wěn)，不會因沖擊產(chǎn)生水錘現(xiàn)象使易燃流體發(fā)生爆炸，亦不會因沖擊而損壞系統(tǒng)中流量計及其他儀表，因而適用于石油、化工、輕工、國防等行業(yè)的流量控制系統(tǒng)，因此它廣泛適用于介質(zhì)倉貯、灌裝、裝車等系統(tǒng)。
①對于單作用三段式執(zhí)行器，通過控制附件的配置組成它能實現(xiàn)（閥兩步開、一步關）或根據(jù)要求也可實現(xiàn)（閥兩步開、兩步關）見圖6及其動作時序。
②對于雙作用三段式執(zhí)行器，通過控制附件的配置組成它能實現(xiàn)（閥一步開、兩步關）見圖7及其動作時序；（閥兩步開、兩步關）見圖8及其動作時序。
圖6 三段式切斷閥控制方案與原理分析1
fig.6 3-section cut offvalve control method and principle analysis1
圖7 三段式切斷閥控制方案與原理分析2
fig.7 3-section cut offvalve control method and principle analysis2
圖8 三段式切斷閥控制方案與原理分析3
fig.8 3-section cut offvalve control method and principle analysis 3
1.6 切斷閥配雙作用執(zhí)行器，正常時切斷、一旦斷電、斷氣或氣源低于最小值時閥門自動回到事故安全位置(全開或全關)，見圖9
原理概述如下：
①氣源電源正常時，對電磁閥進行操作（通電或斷電）則實現(xiàn)閥門全開或全關動作。
②當斷電或斷氣以及氣源壓力低于最小值時，則儲氣罐內(nèi)的氣源通過與之相連的氣控閥的常出口進氣實現(xiàn)閥門全開或全關即事故安全位置。
圖9 切斷閥控制方案與原理分析
fig.9 block valvecontrol method and principle analysis