[發(fā)明專利]控制閥的部分沖程測試的自動速度搜索裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110275914.5
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102840385A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李京麗;B·里格斯比;R·L·拉方泰恩;B·R·彭寧
• 申請（專利權(quán)）人: 通用設(shè)備和制造公司
• 主分類號: F16K37/00
• 分類號: F16K37/00;F16K31/02;F16K31/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及控制閥或者致動器桿的速度搜索裝置，并且更具體地涉及用于控制閥的部分沖程測試的自動控制閥或致動器桿的最佳速度搜索裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的過程控制系統(tǒng)經(jīng)常應(yīng)用控制閥控制流體流動通過過程控制系統(tǒng)。因為控制閥偶爾出現(xiàn)故障，需要對過程控制裝置或者過程控制部件，例如控制閥，進行周期診斷，以便確定這些裝置的可用性和性能。確定過程控制裝置的可用性可以允許更好地安排過程控制裝置的維護，因此減少故障的發(fā)生和停機時間。這可以增加效率，安全和收入。過程控制系統(tǒng)可以使用多種傳感器和其他測量設(shè)備觀察過程控制裝置的特性。例如，一些現(xiàn)有的控制系統(tǒng)可以使用數(shù)字閥控制器測量并且從控制閥上多種傳感器收集數(shù)據(jù)。

用來評價控制閥的診斷是閥門特征測試，其測量致動器或者致動器閥孔相對于閥門的輸入的位置，例如致動器壓力或者控制信號。特征圖表表示可以使工廠操作者更容易觀察或者檢測閥門的特性變化，這些變化可能指示設(shè)備的退化，因此，一些控制系統(tǒng)可以采用閥維護軟件，例如AMS.TM.ValveLink.RTM.來自圣路易斯的Fisher?Controls?International?LLC的軟件，顯示特征圖表。一些可以由閥門特征測試確定的閥門特性可以包括，但是不局限于，閥門摩擦，致動器扭矩，死區(qū)和關(guān)斷能力，以及致動器彈簧應(yīng)變率和實驗臺設(shè)置。

例如，當控制閥是新的時，為了評估控制閥的性能，可以運行閥門特征測試(例如，閥門制造商測試)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，該閥門特征測試可以記錄和/或跟蹤可移動元件，例如閥塞，當控制閥打開或者關(guān)閉時在控制閥內(nèi)的、相對于用于發(fā)起該可移動元件的移動而施加的致動壓力的、移動距離或者位置。因為隨后的閥門特征測試隨著時間在控制閥上進行，特征測試的結(jié)果可以相對于以前的測試而評論，從而確定不同的特性改變，例如致動器彈簧應(yīng)變率和閥門摩擦或者力矩的變化，以確定是否發(fā)生控制閥的性能或控制的任何退化。

一些過程控制系統(tǒng)可以有閥門定位設(shè)備(例如，定位器)，既測量閥門部件的實際位置又把實際位置與一個要求的位置相比較。如果實際位置與想要的位置不相同，定位器調(diào)整實際位置以匹配要求的位置。因為定位器既測量到閥門致動器的信號輸入也測量閥門部件的位置，定位器內(nèi)的軟件(或者可操作地連接到定位器的計算機里的軟件)可以將真實的量度與期望或者基準測量相比較以確定閥門的性能是否發(fā)生退化。不過，不太尖端的過程控制系統(tǒng)可能利用沒有定位器的控制閥。目前沒有能夠無需定位器而監(jiān)控控制閥的性能的、簡單、經(jīng)濟的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

一種用于控制閥部分沖程測試的自動速度搜索裝置包括：可操作地連接到導(dǎo)閥的滑閥，所述導(dǎo)閥被配置為將所述滑閥放置于開啟位置和關(guān)閉位置之一，所述滑閥包括第一控制流體入口、第一控制流體出口以及第二控制流體出口，所述第一控制流體入口流體地連接到控制流體源，所述第一控制流體出口配置為連接到閥門致動器；阻斷閥，其流體地連接到滑閥的第二控制流體出口；以及電子模塊，其可操作地連接到所述導(dǎo)閥、所述控制流體源以及所述阻斷閥，其中在所述滑閥的開啟位置，所述第一控制流體入口流體地連接至所述第一控制流體出口，并且在所述滑閥的關(guān)閉位置，所述第一控制流體出口流體地連接至所述第二控制流體出口。

一種自動確定用于在將控制元件從開啟位置移動到關(guān)閉位置或反之時的部分沖程測試的最佳沖程速度的方法，包括：提供最佳速度搜索裝置，其包括可操作地連接到導(dǎo)閥和阻斷閥的滑閥。電子模塊可操作連接到所述導(dǎo)閥、所述控制流體源以及所述阻斷閥，所述電子模塊包括通信地連接到所述導(dǎo)閥的主螺線管和通信地連接到所述阻斷閥的次級螺線管。

在確定控制閥從開啟位置到關(guān)閉位置運動的部分沖程最佳沖程速度時，最初通過測量閥門以全速或者最大速度從完全開啟位置到完全關(guān)閉位置需要多長時間來確定脈沖時間(t₀)。選擇閥門在降低或者受控的速度下從完全開啟移動到完全關(guān)閉位置的期望的時間(T)。T比t₀稍微大。也選擇開啟(或者關(guān)閉)步驟的總數(shù)目(N)。每個步驟的初始長度(例如，沖程速度系數(shù)(X))根據(jù)公式X＝t₀/N確定，并且X的邊界條件最初由公式X_min＝0，以及X_max＝B＝T/N設(shè)定。在N/2個步驟完成之后，測量控制元件的位置。進行調(diào)節(jié)且重復(fù)測試，直到控制元件在全的沖程長度的一半和四分之一之間移動。