[發明專利]閥門定位器及診斷方法

在審

• 申請號: 201980057547.6
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN112673321A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: M·弗里曼;K·波基;T·貝里斯特姆
• 申請（專利權）人: 奈勒斯芬蘭有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;F16K37/00;F15B19/00;G05D3/20;G05B13/02;F16K31/12;G05D7/00;G06F30/20;G06Q10/04
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 秦晨

故障診斷利用閥門定位器(2)的微處理器系統(21)中的閥門組件的物理部分的嵌入式跟蹤數字孿生器(211)來提供。數字孿生器包括多個模擬模型參數，該多個模擬模型參數包括至少一個與故障相關的模擬模型參數。數字孿生器(211)接收表示閥門組件的至少一部分的實際控制的控制信號(26)，并生成與模擬控制的結果相關的模擬測量值。數字孿生器(211)將模擬測量值和與實際控制的結果相關的實際測量值進行比較，以跟蹤模擬操作結果與閥門組件的實際操作之間的誤差，從而從減少誤差的意義上說調整與故障相關的模擬模型參數。與故障相關的模擬模型參數與閥門組件的物理部分中的特定物理故障相關，并且它可基于模擬模型參數的所調整的值被檢測到和識別出。

技術領域

本發明涉及控制閥，特別涉及使用閥門定位器診斷控制閥。

背景技術

致動器經常用作引入運動或控制運動的機構。它由能量源(通常是電流、液壓流體壓力或氣動流體壓力)操作，并且將那種能量轉換成目標機制的運動，諸如轉換成控制閥的關閉元件的移動。

控制閥一般用于不同管道和過程中的液體或氣體流的連續控制。在加工工業中，諸如石油和天然氣、采礦、紙漿和造紙以及化學工業，安裝在工廠管道系統中的不同種類的控制閥在過程中控制材料流。材料流可以包含任何流體材料，諸如流體、溶液、液體、氣體和蒸汽。控制閥的操作涉及將其可移動或關閉部分(例如塞子、球或盤)相對于閥的靜止座定位。控制閥通常與致動器連接，致動器的目的是將閥門的關閉元件準確地定位在由控制信號指示的位置。致動器將閥門的關閉元件移動到完全打開和完全關閉位置之間的期望位置。例如，致動器可以是氣動或液壓缸-活塞設備。致動器本身通常由閥門定位器(也稱為閥門控制器)控制，用于根據來自過程的控制信號控制控制閥的關閉元件的位置并因此控制過程中的材料流。位置傳感器(諸如電位計)將表示實際閥門位置的信號饋送到定位器。以這種方式，致動器可以沿著其行程與控制信號成比例地定位。因此，定位器作為反饋控制器操作。

提供更好的控制閥性能的新型設備之一是所謂“智能”定位器或數字閥門控制器。智能定位器的一個示例是由Metso公司出售的Neles NDX閥門控制器。智能定位器是基于微處理器的電子定位器，具有內部邏輯功能，其可從數字編程中獲益，以獲得改進的定位性能。智能定位器的優點是它可以被編程為使用位置控制算法來實現更好的動態響應。另外，智能定位器可以使用諸如Hart、Foundation Fieldbus等雙向通信協議來與過程控制系統通信。在安裝智能定位器之后，也可以使用這種類型的通信遠程地輸入新的控制設置或配置。

除了在過程工業中控制自動閥的主要目的之外，數字閥門控制器還可以具有對工廠操作有用的各種附加特征。最重要的附加特征之一是閥門診斷。診斷需求很簡單：工廠管理人員想知道閥門有望操作多長時間，并且如果閥門將要失效，那么我們應該告知哪些零件需要服務或更換。到目前為止，市場上還沒有數字閥門控制器可以提供這種信息。替代地，雖然數字閥門控制器能夠提供各種歷史趨勢和診斷報告以用于后續分析，但仍需要有經驗的服務專家來分析此類診斷報告。還有，甚至對于專家而言，閥門診斷數據也難以解釋。

發明內容

本發明的目的是提供一種方法和用于實現該方法的裝置。

本發明的目的通過在獨立權利要求中記載的閥門定位器和方法來實現。在從屬權利要求中公開了本發明的優選實施例。

本發明的一個方面是用于閥門組件的閥門定位器，其中閥門組件包括閥門定位器、控制閥、氣動閥門致動器、適于測量氣動致動器壓力的壓力傳感器和適于測量控制閥的閥門位置的位置傳感器，其中閥門定位器包括被配置為存儲和運行嵌入式閥門控制和診斷軟件的微處理器系統，包括：

嵌入式閥門控制器，其被配置為使用氣動閥門致動器來接收設定點位置和至少測得的閥門位置，并控制控制閥的閥門位置，