[發明專利]調節閥的異常診斷方法

有效

• 申請號: 201210310721.3
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN103064400A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 鹿島亨
• 申請（專利權）人: 阿自倍爾株式會社
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 肖華

技術領域

本發明涉及調節流體流動的調節閥的異常診斷方法。

背景技術

歷來，在化學工廠等中，對其流量處理所用的調節閥設置定位器，利用該定位器來控制調節閥的開度。這種定位器具備：求出從上位裝置送來的開度設定值與從調節閥所反饋的實際開度值之間的偏差，生成根據該偏差的電氣信號作為控制輸出的演算部；將該演算部生成的控制輸出變換為空氣壓力信號的電空變換器；及放大該電空變換器變換了的空氣壓力信號，作為放大空氣壓力信號輸出到調節閥的操作器的氣動放大器（例如參照特許文獻1）。

圖23示出組合定位器與調節閥的系統中的輸入輸出信號的流動。在同一圖中，100是定位器，200是調節閥，定位器100具備電氣模塊1，EPM（電空變換模塊）2，氣動放大器（空氣壓力放大模塊）3。

電氣模塊1以開度設定信號Iin和由調節閥200所反饋的閥的開度X作為輸入，生成EPM驅動信號Duty（功率），作為控制輸出。EPM2以來自電氣模塊1的EPM2驅動信號Duty作為輸入，將該EPM驅動信號Duty變換為噴嘴背壓Pn。氣動放大器3以EPM輸出的噴嘴背壓Pn作為輸入，根據噴嘴背壓Pn生成操作器壓力Po。調節閥200以定位器100輸出的操作器壓力Po作為輸入，按照該操作器壓力Po調節其閥的開度X。

圖24示出定位器100內的各模塊和調節閥200的正常時的靜態輸入輸出關系的線性近似圖。圖24（a）示出電氣模塊1的輸入輸出關系（開度信號Iin與EPM驅動信號Duty之間的關系），圖24（b）示出EPM2的輸入輸出關系（EPM驅動信號Duty與噴嘴背壓Pn之間的關系），圖24（c）示出氣動放大器3的輸入輸出關系（噴嘴背壓Pn與操作器壓力Po之間的關系），圖24（d）示出調節閥200的輸入輸出關系（操作器壓力Po與開度X之間的關系）。另外，該例中調節閥200是依照輸入空氣加大開度的正動作型（空氣促開型）調節閥。

[調節閥的異常診斷]

調節閥200中，根據操作器壓力Po與開度X之間的關系能檢測出對閥軸施加的流體反作用力（根據過程流體產生的力）。圖25示出流體反作用力發生時的調節閥200的輸入輸出關系的變化。在同一圖中，I是表示正常時的靜態輸入輸出關系的特性（無負荷時的特性）。因流體反作用力發生，其輸入輸出關系改變為如特性I’所示的那樣。

無負荷時，操作器壓力Po與開度X之間的關系表示彈性力、由空氣壓力產生的力的平衡。由于發生流體反作用力，對其平衡產生差異。因此，通過與沒有發生流體反作用力的狀態（無負荷時）作比較，能檢測出操作器壓力Po的差異。通過監測該差異，有可能檢測出使用范圍外的流體壓力。

另外，能從操作器壓力Po與開度X之間的關系檢測出施加于閥軸的摩擦力的異常（例如參照特許文獻2、特許文獻3）。圖26（a）示出正常時的操作器壓力Po與開度X之間的輸入輸出關系的遲滯特性。在使操作壓力Po向上升方向變化時與向下降方向變化時，輸入輸出關系不同，在上升方向的特性與下降方向的特性之間產生遲滯的寬度W。該遲滯的寬度W，如圖26（b）所示那樣，因摩擦力而變。因此，通過與正常時比較該遲滯的寬度W，能判斷出異常。另外，如對遲滯的寬度W的1/2乘以操作器隔膜面積，就得到靜摩擦力，也可以用該靜摩擦力作為指標值。

特許文獻

特許文獻1日本實開昭62-28118號公報

特許文獻2日本特表2006-520038號公報

特許文獻3日本特表2005-538462號公報

特許文獻4日本特開平07-77488號公報

發明內容

發明要解決的課題

然而，采用上述那樣的調節閥的異常診斷方法的話，在過程運行中，利用過程運行中的數據進行調節閥的異常診斷時，有時不能滿意地診斷調節閥的異常。

例如，考慮圖25所示的調節閥的異常（流體反作用力大）的情況。這時，過程運行中，當快速地動作調節閥時，由于遲滯的原因，其輸入輸出關系較大地偏離表示正常時的靜態輸入輸出關系的特性I（靜態模型）（參看圖27）。因此，有時誤診斷為調節閥的異常。

另外，考慮圖26的調節閥的異常（摩擦力大）。這時，特許文獻2和特許文獻3中所示的技術中也利用開度X與操作器壓力Po某一個或兩個快速動作時的數據。當增加這樣的數據時，即使實際上摩擦力沒有變化，而算出的遲滯寬度W也變大了（參看圖28）。因此，有時誤診斷為調節閥的異常。