[发明专利]自动的阀座完整性测试

说明书

技术领域

本发明大体上涉及包括阀的过程控制系统，更具体地，涉及用于在正常阀操作期间自动测试一个或多个阀的阀座完整性的方法。

背景技术

诸如在化学、石油或其他过程中使用的过程控制系统通常包括管道，通过打开或关闭阀来调节通过该些管道的流体或气体的流动。由一个或多个过程控制器控制的阀经由称为总线的模拟、数字或组合的模拟和数字信号传输链接耦合至一个或多个现场设备。现场设备可以是例如阀定位器、开关和变送器(例如，来自压强、液面、流速和阀杆位置的传感器的信息的变送器)。现场设备位于过程工厂环境内，并且施行诸如打开或关闭阀、测量过程参数、收集诊断数据等的过程功能。

过程控制器可以位于过程工厂环境内或不位于过程工厂环境内。它们接收表示由现场设备作出的过程测量的信号、和/或其他关于现场设备的信息，并且它们执行控制器应用。控制器应用运行，例如不同的控制模块，其(a)做出过程控制决策，(b)基于所接收的信息生产控制信号，以及(c)与由位于现场设备中的处理器施行的控制模块协调。控制器中的控制模块将控制信号通过传输链接发送至现场设备，由此控制过程的操作。

来自现场设备以及控制器的信息可以通过通信链接对于通常位于控制室或其他远离恶劣的工厂环境的位置的、诸如操作员工作站、个人电脑、数据历史记录、报告生成器、集中式数据库等的一个或多个其他的硬件或软件设备可用。这些硬件设备运行应用，该些应用可以例如使得操作员能够施行有关过程的功能，诸如改变过程控制例程的设置、更改控制器或现场设备内的控制模块的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器产生的警报、为了训练人员的目的而仿真过程的操作、测试过程控制软件、保持和更新配置数据库等、或测试或收集关于过程控制系统的任意设备的数据、诸如用于过程控制系统的任何类型的阀。

用于过程控制系统的阀通常包括作为部件的阀座和阀关闭元件，其接合发展以关闭阀。当这些部件正常接合时，存在正常的阀关闭，并且该阀具有符合要求的阀座完整性。经过过程控制系统的操作中的反复使用，由于正常的磨损、侵蚀、腐蚀等，阀部件可以损坏。通过观察阀部件如何共同运行，能够做出对该些部件的坚固性和状况的判断。阀部件以及其操作的组合的坚固性和状况可以被称为特定的阀的阀完整性，有时也可以被称为阀特征(valve signature profile)。当阀座完整性受损时，将其检测出是期望的，因为当阀座完整性受损时，阀可能不正常地关闭，因为产生了涉及整个系统的问题。例如，当阀座完整性受损时，可以发生泄漏。

在过程工厂系统使用高压蒸汽来产生能源(例如，1000psi)的情况中，阀座完整性损坏会引发另一更具体的问题。阀可以被用于调节发电系统中的蒸汽的流动。如果阀存在问题，例如，阀的部件稍受侵蚀，随后当较高的蒸汽压强被通过阀时，稍受侵蚀的部件可能快速地被侵蚀至不受控制的高压蒸汽成为系统中的危险的水平。除了发生在阀座部件上的进一步的破坏以及对于过程控制系统的操作的有害效果之外，还会发生经济损失。特别地，由具有较差的阀座完整性的阀浪费的能量的损失可以导致经济损失。因此，尽可能快地找出与阀座完整性相关的问题是非常重要的。

传统的用于检查阀座完整性的测试包括声频的阀测试和阀特征测试。声频的阀测试被设计为在阀的周围生成声频信号作为流过阀的气体或流体。通过传统的声频测试，指示阀的声级和声频处于良好的状态的结构传递噪音的频谱数据明显不同于从损坏超出可接受水平的阀获取的数据。这些声频的阀测试计算量很大，并且需要附加的硬件，并且因此实现起来较昂贵。

传统的阀特征测试被用于检测阀问题，诸如阀杆完整性、磨损的阀座部件、超过最大或最小摩擦力阈值、转矩阈值、阀座定位问题、阀座侵蚀问题和粘滑运动状态。然而，传统的阀特征测试或需要在测试期间中断过程，或需要隔离(例如，分离)阀，以避免过程中断。附加地，阀特征测试需要用户施行测试，并且视觉地检查和理解测试结果。由阀特征测试产生的结果提供了阀杆位置与压强的关系的图。用户通常需要具有阀特征图的经验，来确定何时存在问题。除了需要有经验的用户来理解该些结果，每当阀朝或远离阀座位置移动时，很难运行和理解阀特征测试。

总之，传统的用于确定阀座完整性的测试需要人的干预和分析、和/或可能需要停止过程控制操作。特别地，传统的阀特征测试需要人的干预和分析，并且需要或(1)中断过程控制系统来施行作为维护例程的一部分的阀特征测试，或(2)将断流阀和旁通阀实现进过程控制系统，以便断流阀和旁通阀可以被用于重新路由通过工厂的材料(例如，流体或气体)的流动，因为分离的阀正在被测试。断流阀和旁通阀也可以被称为隔离阀。