[发明专利]阀门定位器及诊断方法

权利要求书

1.一种用于阀门组件的阀门定位器，其中阀门组件包括阀门定位器、控制阀、气动阀门致动器、适于测量气动致动器压力的压力传感器、以及适于测量控制阀的阀门位置的位置传感器，并且其中阀门定位器包括被配置为存储和运行嵌入式阀门控制和诊断软件的微处理器系统，包括：

嵌入式阀门控制器，被配置为使用气动阀门致动器来接收设定点位置和至少测得的阀门位置，并控制控制阀的阀门位置，

阀门组件的至少一个物理部分的嵌入式跟踪数字孪生器，其中嵌入式跟踪数字孪生器包括多个模拟模型参数，所述多个模拟模型参数包括至少一个与故障相关的模拟模型参数，所述至少一个与故障相关的模拟模型参数与阀门组件的所述至少一个物理部分中的特定物理故障相关，

其中，嵌入式跟踪数字孪生器被配置为在阀门组件的操作期间实时地接收表示由嵌入式阀门控制器对物理阀门组件的至少一部分的实际控制的控制信号，并提供表示控制动作的模拟结果的至少一个模拟测量结果，

其中，嵌入式跟踪数字孪生器被配置为在阀门组件的操作期间实时地跟踪所述至少一个模拟测量结果与至少一个对应的实际物理测量结果之间的误差，并从减小误差的意义上说调整嵌入式跟踪数字孪生器的所述至少一个与故障相关的模拟模型参数的值；以及

其中，阀门组件的所述至少一个物理部分中的特定物理故障可基于至少一个模拟模型参数的所调整的值被检测到和识别出。

2.根据权利要求1所述的阀门定位器，其中，阀门组件的所述至少一部分包括控制阀、气动阀门致动器、阀门定位器中的气动前级、供应压力入口、阀门定位器中的气动输出级及其任何组合中的一个或多个。

3.根据权利要求1或2所述的阀门定位器，其中，

嵌入式跟踪数字孪生器被配置为在阀门组件的操作期间实时地从嵌入式阀门控制器接收控制信号并提供模拟测得的阀门位置和/或模拟测得的气动致动器压力，

其中，嵌入式跟踪数字孪生器被配置为在阀门组件的操作期间实时地跟踪模拟测得的阀门位置与测得的阀门位置之间的误差和/或模拟测得的阀门致动器压力与测得的阀门致动器压力之间的误差，并从减小误差的意义上说调整嵌入式跟踪数字孪生器的所述至少一个与故障相关的模拟模型参数的值。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的阀门定位器，其中，表示物理阀门组件的所述至少一部分的实际控制的控制信号包括对前级和/或至少一个实际物理测量结果中的一个或多个的电控制信号。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的阀门定位器，其中，与物理阀门组件的所述至少一部分中的实际控制的结果相关的至少一个实际物理测量结果可以包括以下各项中的一项或多项：测得的阀门位置、测得的致动器压力、进一步测得的致动器压力、测得的供应压力、测得的来自气动前级的先导压力、测得的气动输出级的控制位置、温度和过程压力)。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的阀门定位器，其中，阀门组件还包括适于测量气动供应压力的压力传感器，并且其中，嵌入式跟踪数字孪生器被配置为接收测得的气动供应压力并将其用于调整多个模拟模型参数。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的阀门定位器，其中，阀门定位器和/或远程计算实体的微处理器系统被配置为当所述至少一个与故障相关的模拟模型参数达到预定的阈值或预定的偏差时，检测和识别阀门组件的所述至少一个物理部分中的特定物理故障。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的阀门定位器，其中，阀门定位器和/或远程计算实体的微处理器系统被配置为预测所述至少一个与故障相关的模拟模型参数的所调整的值随时间的未来趋势，并预测剩余的操作时间，直到所述至少一个与故障相关的模拟模型参数的所调整的值达到给定的极限值或给定的偏差极限。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的阀门定位器，其中，阀门定位器和/或远程计算实体的微处理器系统被配置为预测阀门组件的所述至少一个物理部分的剩余使用寿命。