[发明专利]控制阀的诊断

说明书

技术领域

本发明总体涉及控制阀的诊断，特别地涉及用于确定控制阀的阀特征的技术。

背景技术

控制阀通常用于连续控制不同管道和工艺过程中的液体流或气体流。在加工工业（诸如纸浆造纸、炼油、石油化工工业）中，不同种类的控制阀安装在工艺过程中设备的管系统的控制物料流中。物料流可以包含流体物料，诸如流体、溶液、液体、气体和蒸汽。控制阀通常与致动器相连接，所述致动器使得阀的闭合元件运动到完全打开位置与完全闭合位置之间的期望的打开位置。致动器例如可以是气动的气缸-活塞装置。就其本身而言，致动器通常由阀定位器控制，所述阀定位器有时被定义为阀控制器，其控制控制阀的闭合元件的位置，从而根据来自控制器的控制信号来控制工艺过程中的物料流。

当需要长期的控制方案时，高性能智能化的阀定位器是重要的装置。即使高性能智能化的阀定位器的作用有时可能至关重要，控制阀的性能也不是仅仅由灵敏的阀定位器导致的。控制阀自身也必须良好地工作。诸如高摩擦和后冲的问题与控制阀有关联。

实现回路性能从对阀进行正确选择和使阀具有正确尺寸开始。为了优化控制性能，分析安装后的流动特性很重要。只要控制回路中的所有部件都正确地行使功能，就能保持回路性能。重要的是定期检修阀，以便保持工艺过程足够高效并且在整个寿命周期内保持回路性能。预报何时应当检修控制阀也是必要的。在实际上需要检修阀之前可进行检修阀，但是这可能是一种费用高且费时的维修方式。等待直到阀出现故障并且导致可能的计划外停工的成本可能也很高。理想地，在停工期间应当仅仅检修那些真正需要维修的阀。为此，必须利用先进的阀诊断和/或监控，所述阀诊断和/或监控包括在线诊断和离线诊断。

在工艺过程停工期间进行所谓的离线诊断。在停工期间，可监控并且分析阀，以通过使用例如阀特征测试来检查这些阀是否需要维修。阀特征曲线描绘出致动器压力与定位器行进之间的关系。比较新产生的阀特征曲线与原厂曲线可发现性能方面的退化。然而，这种方法存在以下问题：1）这种测试的任一视图仅仅示出了某个瞬间；它不能提供任何预测值；2）因为在停工期间进行测试，即，阀没有处于真正的工艺过程条件下，所以分析结果没有反应真实情况；3）需要使停工的持续时间最短，这意味着用户没有时间对每个阀组件（valve package）进行测试、分析且做出决定；4）不可能事先计划好维护活动和对备用零件的需要；5）与先前结果进行对比是一个冗长乏味的过程。

替代离线诊断的是，应当能够刚好在停工之前而工艺过程仍然在运转时分析阀数据。以这种方式，可事先查明那些需要维修的阀。这需要具有在线诊断能力的装置。在线诊断使得在工艺过程运行的同时而不仅仅在停工期间可监控阀性能。预测性维修的目的在于指示出阀性能的下降，以及在故障严重到导致工程过程的变异性过大甚至意外的停工之前警告用户。在线诊断可连续地监控阀性能，但是分析该结果可能非常费时且费力。进行预测性维修和在线诊断的最有效方式是使用阀控制器，所述阀控制器能够将结果存储在其存储器中，并且基于存储在其存储器中的性能极限发出提醒和警告。以这种方式，不需要额外的劳动力来连续分析和研究所述结果，这是因为智能化阀控制器借助于先进的资产管理软件可以自动测量阀性能。在线诊断的智能化阀控制器的一个示例是Metso Automation Inc.生产的

US7478012公开了一种阀特征图形的计算机化评价。可迫使控制阀在控制阀的正常在线操作期间围绕整个典型的阀特征图解进行全行程或全循环。然而，在大多数工艺过程中不能进行在线全行程测试，并且因此优选在线进行部分行程测试。智能化阀控制器将特征测试数据发送到诊断监控器，所述诊断监控器对特征数据与所设置的边界进行比较。

US6751575公开了一种监控和诊断工艺过程的装置，所述装置通过收集所测量的过程变量并且将测试结果输入到历史数据库中以便与存储在数据库中的过程属性信息进行比较。

在US5115672中，使用安装在管道上的超声波传感器来监控阀的状态或“特征”，所述超声波传感器感测由阀所导致的流体湍流。

发明内容

本发明的一个目的在于改进控制阀的在线诊断。本发明的所述目的通过根据独立权利要求所述的方法、系统、阀定位器和计算机程序来实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。

本发明的一个方面是一种用于诊断控制阀的方法，所述方法包括下述步骤：

在控制阀的在线操作期间，测量代表控制阀位置的位置数据、测量代表阀致动器上压差的压力数据以及可选地测量控制阀的行进方向；