具有輔助變換器箱的閥門診斷系統的製作方法
2023-05-20 11:30:16 1
專利名稱：具有輔助變換器箱的閥門診斷系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及閥門的診斷，更具體地說，涉及裝設在生產廠流動管線上的各閥門的診斷。
發電廠、原材料精煉廠或食品廠等類生產廠通常都裝有多種型式的電磁閥和控制閥。在許多這類生產廠中，閥門能否可靠地運行，不僅影響生產效率或產品質量，而且還涉及到嚴重的安全問題。尤其是在核電站中，更需要考慮安全問題。
因此，最好在閥門裝在流動管線上的情況下，也就是說，無需拆除、分解、檢查、重新裝配、重新安裝閥門，而只是按照閥門的一些可測定的特性，就可以獲取閥門可靠性的指標。在這裡，可靠性一詞指的不僅是閥門一經啟動就能工作，而且還指閥門的工作效率，即在規定的限度內加以驅動時，閥門能從全開的位置轉入全關的位置。
這種診斷的周知方法是在驅動閥門的同時，準確測定例如閥杆的推力或位移。通過分析閥杆推力、移動情況或類似的因變量與諸如執行機構中的電流、液壓或氣壓之類激勵方面的自變量之間的關係，就可以推斷出閥門可靠性的某些特性。按照慣例，這類診斷方法取決於專用傳感器與各閥門或其有關元件的連接，傳感器的輸出則傳送到臨時放在閥門附近的移動式的數據測定裝置上。
目前人們都希望縮短從生產廠的許多閥門獲取數據所花的時間，而且都想獲取種類更多的對閥門診斷有用的數據。隨著這些願望的不斷增長，就需要使獲得診斷數據的設備和方法具有更大的適應性。
因此，本發明的目的是要以專用的數據測定裝置來提高獲取閥門診斷數據的適應性。
本發明更具體的目的是擴大安置在一個閥門附近的數據基本測定裝置的能力，辦法是將一個輔助裝置安置在另一個閥門附近，並將在這個第二閥門處測得的測量值傳送到在第一閥門處的基本數據測定裝置上。
本發明的另一個目的是提供這樣一種輔助數據測定裝置，用這種裝置將一種信號形式的數據變量變換成電信號，再傳送到遠處的基本數據測定裝置的輸入端上。
本發明的一個實施例被用來測定生產廠流動管線上各個閥門的數據，其中每個閥門都有一個流動孔道、截流用的流動孔道的封閉裝置、與該封閉裝置連接的閥杆裝置和用流體驅動的作動器，該作動器有選擇地在閥門開啟與關閉位置之間驅動閥杆裝置，從而使所述封閉裝置分別打開和關閉流動孔道。其中一個閥門附近配置有一個移動式的測定裝置，該測定裝置具有多個電輸入端，供接收與該閥門有關的各診斷信號。在另一個閥門處設有一個實際上與該測定裝置不同的輔助裝置。這個輔助裝置的壓力輸入端用來感測流體壓力的變化，它與所述另一個閥門流體相通，以便在此另一個閥門工作期間感受流體壓力的變化。輔助裝置的第一輸出裝置與數據測定裝置的輸入端連接，用以將輔助裝置輸入端的壓力變化變換成相應的電輸出信號，以便作為診斷信號傳送到數據測定裝置的輸入端。輔助裝置最好也具有將一種電信號(例如電壓或電流)變換成另一種電信號(例如分別為電流或電壓)的裝置。
不然的話，也可以將輔助裝置與基本裝置配合使用，以獲取單個閥門或有關閥系的更多種的數據。
本發明從生產廠的各閥門獲取診斷數據的方法，總的說來是在一個閥門附近設置一個數據測定裝置，用該測定裝置測定這一個閥門的工作特性。在另一個閥門附近設置一個實際上性質不同的輔助裝置。在輔助裝置中檢測表示所述另一個閥門工作特性的變量，並將其變換成與該變量相應的診斷信號，然後將診斷信號從輔助裝置傳送到數據測定裝置上。
這種輔助裝置與下面將談到的一種基本數據測定裝置配用，可以監控閥門的氣動或液壓控制迴路中相當數量的電信號(電流或電壓)，其中包括(但不局限於)與E/P或I/P定位器、電磁線圈、限位開關、位置指示器和控制器有關的信號。此外，使用者可臨時裝設和監控各種儀表來協助監控閥門的工作性能，這些儀表包括例如應變儀、測力計、過載傳感器和熱電偶等。為了使使用者能獲得比原先在現場所獲得的閥門診斷數據更多的數據，雖然最好使基本測定裝置具有足夠多的電輸入端和適量的記錄通道，但在本發明中是藉助於輔助裝置來擴大這種功能，這種輔助裝置能監控遠離基本裝置的另外一些氣動和液壓壓力。
輔助裝置包括與基本裝置裝在一起的若干壓力變換器。採用一個或多個輔助裝置可以由基本裝置監控多個壓力信號(氣動的或液壓的)，並將這些信號記錄在基本裝置中。這樣，使用者就可以監控一個閥門的多達例如12個壓力通道，或者雖然是同時監控較少的壓力通道，但卻是來自一個以上閥門的壓力通道。為減小相對於直接與基本裝置連接時的壓力滯後，可以將輔助裝置連接得離壓力源更近些。輔助裝置還可以將電流信號轉換成電壓信號，並將其傳送到基本裝置的電壓感測端上，或作相反的轉換。
歸結起來，本發明的輔助裝置是以一種形式來接收遠離基本數據測定裝置的被檢測的閥門參量信號，並將該信號轉換成另一種形式，然後將其傳送到基本裝置上。最好是將壓力信號轉換成電壓或電流信號。
下面參照附圖以本發明的最佳實施例說明本發明的上述的和其它的目的和優點。附圖中，
圖1是作為更全面的閥門診斷系統一部分的本發明的輔助裝置的原理圖。
圖1是裝在用以測定閥門12、14數據的測定系統10一部分上的本發明的原理示意圖。為方便起見，兩個閥門的結構件都用同樣的數字標號來表示，只是與閥門12有關的結構件加上後綴「a」，與閥門14有關的結構件加上後綴「b」。提到兩個閥門的相應結構件時不用後綴。這些閥門基本上可以是任何類型的，且在任何情況下可包括一個閥體16a、16b，該閥體具有流動孔道(圖中未示出)，而流動孔道與各自的生產廠流動管線18流體相通。不言而喻，各閥門的閥體內有截流用的流動孔道的封閉裝置。閥杆、閥軸或類似的傳動元件22(以下簡稱為「閥杆」)由作動器20驅動，從而使閥杆22能將封閉裝置放在閥體內的流通與截流之間的任何位置上。
雖然本發明也適宜測試其它類型的閥門，但這裡將以流體操縱閥來說明本發明，因而其作動器是靠氣動或液壓推動的。一般說來，各種閥系都有一個相應的定位器24，定位器24有一個輸出管線26，流體壓力即通過該輸出管線以受控制的速率傳送到各作動器20上。閥門是氣動閥時，定位器的各輸入端可包括一個壓縮空氣源28和一個電源30。由定位器24提供給作動器20的壓力初始值以及隨時間的變化關係都是由閥控制器34經電氣線路32確定的。控制器一般遠離定位器24，例如，控制器34在廠的中央控制室中，定位器24則安置在閥門上或閥門處。一般說來，控制閥的定位器24接收來自線路25的相當於閥杆22位置的輸入信號。來自輸入端25的位置數據按照定位器24內的常規邏輯運算而與信號32所要求或希望有的位置相比較，從而將適當的壓力傳送到線路26上的作動器。
診斷或測試基本裝置100可連接到至少一個閥門12及其有關的閥繫上，最好能夠取代控制器34和/或定位器24，從而使該閥門可以按照預定的程序隨時間動作。基本裝置100有一個可連接到流體壓力源(例如壓縮空氣源)104上的第一輸入端102。這個壓力源可以連同基本裝置100一起移到閥門附近，或者在更一般的情況下，將壓力源管線104連接到整個生產廠都用的壓縮空氣管線上。同樣，第二輸入端106可接電源108，例如，生產廠中的電源接口上。
基本裝置100有一個第一輸出端110，它在基本裝置內流體連通到埠102上，用以從基本裝置沿線路112傳送受控制的流體壓力。線路112可以選取連接到線路26上，即直接連接到定位器24下遊的作動器20上。第二輸出端114在基本裝置內電連接到第二輸入端106上，用以從基本裝置沿線路116傳送受控制的電信號。線路116上的控制信號模擬通常由控制器34沿線路32a提供的控制信號。當線路116經線路32a或其它途徑輸入到定位器24a時，閥門12可通過其定位器24a加以控制，而與控制器34無關。
不難理解，可以將線路104中有給定壓力的壓縮空氣源轉換成線路112中的隨時間變化的壓力;同樣，可將交流110伏的電源變換成沿線路116上的隨時間變化的直流電壓信號;這些都是本技術領域普通技術人員知道的技術。因此，裝置100包括有測試程序裝置，用以將第一輸入端102處的流體壓力變換成在第一輸出端110處的隨時間變化的受控制的流體壓力，並用以將第二輸入端106處的電源變換成在第二輸出端114處的隨時間變化的受控制的電信號。
測試程序裝置可以包括帶調節控制盤等的變壓器設備，從而使操作人員可以手動調節埠110、114處的輸出。一種更好的方法是，藉助基本裝置內的幾個不同的帶有一些開關的轉換器或變壓器線路，確定出在埠110、114處的幾種專用的隨時間變化的預定輸出壓力和電壓，這樣，操作人員就可以從多個「固定線路」的壓力和電氣測試程序中選擇一個程序。在最佳實施例中，計算機118(可與基本裝置100合為一體或相互分開)確定了這些測試程序。這裡使用的「計算機」一詞是指一種可編程的微處理機，該微處理機可帶有或不帶諸如數字式大容量存儲器、鍵盤和顯示器或類似的接口之類的有關外圍設備。計算機118重要的一個方面在於，可以獨立確定隨時間變化的流體壓力和隨時間變化的電信號，並將其作為測試程序的結果而從裝置100中輸出，這些測試程序可儲存在與裝置100相連的數字式處理裝置中，並由該數字式處理裝置進行處理。
移動式基本裝置100和有關的數字式處理機118安置在待測試的閥門12附近。用於操縱閥門的作動器20a可以最直接的方式推動，即把壓縮空氣管線112從埠110直接連接到作動器20上，典型地是利用管線26a上的一個三通接頭，這時就可以取消定位器24a，或者通過任何其他方法使定位器24a不起作用，例如關掉空氣源28a和電源30a，或從控制器34沿線路32a發送一個適當的信號。在這種操作方式中，作動器20a完全由管線112中的壓力直接推動，該壓力與時間的關係是由裝置100中所儲存或確定的測試程序來設定的，而與控制器34無關。
由測試程序和線路112推動作動器20a的明顯的優點在於，可以用本發明實現一種通常對流動控制無用但卻能顯示出對診斷有用的信息的隨時間變化的驅動過程，而無須修改控制器34中的正常控制算法規則。此外，在用計算機實施的實施例中，操作人員可以選取一個已知的儲存程序來實現對線路112上的壓力進行控制，或者在完成一系列推動閥門的過程中修改(並重置)壓力幅值或相對於時間的變化關係。沿線路119的信息流可以在基本裝置與專用的計算機118之間傳輸，如圖1中所示，或者當該計算機裝在基本裝置中時，信息流就可以完全在基本裝置內傳輸。
裝置100是為了直接測定122處的作動器壓力P1和直接測定由120處的傳感器電壓E1所表示的閥杆運動而配用的。基本裝置100最好包括具有多個壓力輸入端(例如126、128)的測量輸入部分124。線路122直接接在作動器20a上，且直接與測量端126連接。基本裝置100內部的壓力變換器將壓力變化變換成測定值，該測定值最好記錄到與計算機118相連的磁存儲器或類似器件中。
基本裝置100最好還包括電氣測量輸入部分130，該部分具有多個電輸入端132，用以接收對診斷分析有用的電信號。其中一個這類電信號是E1，亦即從LVDT或其它插入式或非插入式傳感器(intrusive sensor)輸出的電壓，這類傳感器可對閥杆22a或在作動器20a與閥體16a中的閥件之間傳遞推力的類似構件的運動或推力作出反應。應該理解的是，其它表示閥門操作情況或閥門狀態的壓力和/或電信號(例如定位器的空氣供應管線28a中以P2表示的壓力)也可從例如埠128處輸入到基本裝置中。
上面介紹的基本裝置100，具有取代控制器34的獨特能力，從而可以按所要求的或已知的與時間的關係來推動閥門12。必要時，基本裝置的輸出可以是氣動的，這時將定位器旁路;或者必要時，基本裝置的輸出也可以是電氣的，這時定位器的操作就包括在診斷程序中。
如圖1所示，按照本發明，基本裝置100最好與輔助裝置200配合使用，這樣可以對單個閥門12或多個閥門12、14獲取額外的種種測量數據。應該理解的是，輔助裝置200可與不同於上述裝置100的基本裝置配用，這種基本裝置不具有來自埠110、114的程序受控的輸出。此外，基本裝置不一定要是移動式的或可安置在閥門附近的，但兩個裝置100和200最好還是移動式的。
現在參看通常的輔助裝置200。從圖中可以看出，輔助裝置200有許多電輸入端E2-E5。傳送到輔助裝置上的信號E2是來自控制器34的電控信號的測量值，它同時沿線路32a傳送到定位器24a上。控制器34通常遠離閥門12，因此要臨時從控制器敷設直接通到位於閥門12處的基本裝置100上的電線是很不方便的。輔助裝置200可設在靠近控制器34而遠離基本裝置100和待測試閥門的位置，這樣就可以靈活地接收輔助裝置中的電壓信號E2，並放大或調整信號E2，以便作為電信號E6而從電輸出端206傳送到基本裝置的部分130上。線路32b上的信號E4也可按這種方式進行處理，而成為輔助裝置的輸出E8。
同樣，輔助裝置200也可以安置在閥門14附近，以便接收來自閥杆位移傳感器的電信號E3，使之進入埠202，然後再通過埠206和線路E7傳送到基本裝置的部分130上。
在另一個方案中，可以輕易檢測出某一電源在例如線路30b上提供的電流，但是基本裝置的埠132的輸入端只適於接收電壓信號而不是電流信號。在這種情況下，可以用輔助裝置200的輸入端202接收電流信號E5，並通過輸出端E9傳送相應的電壓信號。
輔助裝置200還具有多個壓力輸入端204，用以接收通過線路P3、P4、P5和P6的變化的流體壓力，其中每個壓力都由一個變換器轉換成相應的電輸出信號E10、E11、E12和E13，以傳送到基本裝置100的部分130上。雖然在基本裝置100的部分124上有壓力輸入端126、128可供連接到例如閥門12之類的附近的閥門上，但如果從閥門14之類的更遠處的閥門直接接收壓力的變化，則可能使測量結果變差。因此，將輔助裝置200安置在另外這類閥門14附近，就能使例如P3等來自作動器20b的壓力測定值可以傳送到輔助裝置200上並轉換成電信號，從而可遠距離傳送到基本裝置100上而不致使測量結果變差。
應理解的是，輔助裝置200可以具有任何所需數目的電輸入端202和氣動輸入端204以及相應數目的電輸出端206。舉例說，至少有8個，最好有12個埠206，以及在基本裝置100上有相應數目的電輸入端132，這樣是較為理想的。
權利要求
1.一種測定生產廠流動管線(18a，18b)上閥門(12，14)數據的系統(10)，其中各閥門具有一個流動孔道、截流用的流動孔道的封閉裝置、與封閉裝置連接的閥杆裝置(22a，22b)、以及流體驅動的作動器(20a，20b)，供有選擇地驅動閥杆裝置在開啟與關閉位置之間移動，從而使封閉裝置分別開啟和關閉流動孔道；所述系統包括一個移動式的數據測定裝置(100)，可安置在其中一個閥門(12)附近，該裝置(100)具有多個電輸入端(132)，供接收與所述一個閥門有關的診斷信號；其改進之處在於該系統還包括一個輔助裝置(200)，實際上與所述數據測定裝置(100)不同，並安置在另一個閥門(14)處，該輔助裝置具有一個能感測流體壓力變化的壓力輸入端(204)，該輸入端與所述另一個閥門流體連通，從而在該另一個閥門工作期間能感測出流體壓力的變化；還具有第一輸出裝置(20b)，與所述數據測定裝置的輸入端(132)相連接，用以將輔助裝置輸入端(204)處的壓力(P3)變化轉換成相應的電輸出信號(E10)，以便作為診斷信號而傳送到所述數據測定裝置(100)的輸入端(132)上。
2.如權利要求1所述的經改進的系統，其特徵在於，所述輔助裝置的輸入端(204)以流體通路(P3)連接到所述另一個閥門(14)的作動器(20b)上。
3.如權利要求1所述的經改進的系統，其特徵在於，所述輔助裝置的輸入端(204)以流體通路(P4)連接到與所述另一個閥門連通的流動管線(18b)上。
4.如權利要求1所述的經改進的系統，其特徵在於，所述另一個閥門(14)包括一個定位器(24b)，該定位器具有一個壓力源管線(28b)和一個壓力出口管線(26b);而所述輔助裝置的輸入端(204)以流體通路(P5，P6)連接到所述定位器的壓力源或壓力出口管線其中之一上。
5.如權利要求1所述的經改進的系統，其特徵在於，所述輔助裝置(200)具有一個能感測電壓或電流變化的電輸入端(202)，該輔助裝置還具有第二輸出裝置(206)，連接到所述數據測定裝置的一個輸入端(132)上，用以將所述電輸入端(202)處的電壓(E2-E5)變化分別轉換成相應的輸出電流(E6-E9)的變化，或將所述電輸入端(202)處的電流(E2-E5)變化分別轉換成相應的輸出電壓(E6-E9)的變化，以便作為診斷信號而傳送到所述數據測定裝置(100)的一個輸入端(132)上。
6.如權利要求1所述的經改進的系統，其特徵在於，所述第一輸出裝置包括至少8個電輸出端(206)。
7.如權利要求5所述的經改進的系統，其特徵在於，所述第一和第二輸出裝置(206)包括總共至少8個電輸出端(E6-E13)。
8.一種測定生產廠流動管線(18b)上一個閥系(14)的診斷數據的系統(10)，其中所述閥系具有一個流動孔通、截流用的流動孔道的封閉裝置、與封閉裝置連接的閥杆裝置(22b)、以及一個用流體驅動的作動器(20b)，供有選擇地驅動閥杆裝置在開啟與關閉位置之間移動，從而使封閉裝置分別開啟和關閉流動孔道，所述閥系還具有一個閥門定位器(24b)和一個閥門工作過程的控制器(34)，該定位器(24b)感測工作過程控制信號(32b)並相應於該信號以流體推動所述作動器，而所述控制器(34)遠離閥門(16b)，用以產生工作過程控制信號;所述系統則包括一個數據測定裝置(100)，該測定裝置具有多個電輸入端(132)，用以接收來自所述閥系的各種診斷信號，其改進之處在於該系統還包括一個輔助裝置(200)，實際上與數據測定裝置(100)不同，該輔助裝置具有多個各自都能感測流體壓力變化的壓力輸入端(204)，其中至少有一個壓力輸入端與所述閥系中能在閥門(16b)工作期間感測出流體壓力(P3，P4，P5)變化的一點流體連通;還具有第一輸出裝置(206)，與所述數據測定裝置(100)的至少一個輸入端(132)相連接，用以將所述壓力輸入端(204)處的壓力變化轉換成相應的電輸出信號(E10-E12)，並將這些電輸出信號作為第一診斷輸入信號傳送到所述數據測定裝置的輸入端(132)上。
9.如權利要求8所述的經改進的系統，其特徵在於，所述輔助裝置(200)具有多個各自都能感測電壓或電流(E2-E5)變化的電輸入端(202)，該輔助裝置還具有第二輸出裝置(206)，連接到所述數據測定裝置(100)的至少一個輸入端(132)上，用以將所述電輸入端(202)處的電壓(E2-E5)變化分別轉換成相應的輸出電流(E6-E9)的變化，或將所述電輸入端處的電流(E2-E5)變化分別轉換成相應的輸出電壓(E6-E9)的變化，以便作為第二種診斷信號而傳送到所述數據測定裝置的各輸入端(132)上。
10.如權利要求8所述的經改進的系統，其特徵在於，所述第一輸出裝置(206)包括至少8個電輸出端。
11.如權利要求9所述的經改進的系統，其特徵在於，所述第一和第二輸出裝置包括總共至少8個電輸出端(E6-E13)。
12.如權利要求8所述的經改進的系統，其特徵在於，所述數據測定裝置和輔助裝置都是移動式的，且安置在生產廠流動管線附近。
13.如權利要求8所述的經改進的系統，其特徵在於，所述數據測定裝置輸入端(132)中至少有一個與一個閥系(12)相連接，而所述輔助裝置的輸入端(202，204)中至少有一個與另一個閥系相連接。
14.一種測定生產廠閥門(12，14)診斷數據的方法，其特徵在於，該方法包括下列步驟在一個閥門(12)附近設置一個數據測定裝置(100);用該數據測定裝置(100)測定所述一個閥門(12)的工作特性(P1，P2，E1);在另一個閥門(14)附近設置實際上不同的一個輔助裝置(200);以該輔助裝置(200)檢測表示所述另一閥門(14)工作特性的變量(E3-E5;P3-P5);將檢測出的變量變換成與該變量相應的診斷信號(E7-E12);然後將該診斷信號從輔助裝置傳送到數據測定裝置上。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述閥門(12，14)用流體驅動，而所述變量為流體壓力(P3)。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述診斷信號(E10)是相應於該流體壓力(P3)的電信號。
17.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述變量是一電壓(E3)，而所述診斷信號是與該電壓相應的電流(E7)。
18.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述變量是一電流(E4)，而所述診斷信號(E8)是與該電流相應的電壓。
19.一種從至少一個因生產廠中一個閥門(16b)工作而變化的閥系參量來測定診斷據的方法，其特徵在於，該方法包括下列步驟在所述閥系(14)附近設置一個輔助數據測定裝置(200);在該輔助裝置與該閥系中所述至少一個參量變化的各位置之間接上多個傳感器線路(E3-E5，P3-P5);操作所述閥門(16b)，以便在各傳感器線路中產生以各自的第一種實際形式所表示的參量信號;在輔助裝置中，將各參量信號的第一種實際形式轉換成相應的不同實際形式的診斷信號(E7-E12);以及將所述各診斷信號傳送到與所述輔助裝置(200)實際上不同的基本數據測定裝置(100)上。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述閥門(16b)用流體驅動，而所述連接傳感器線路的步驟包括連接到流體壓力參量(P3，P4)變化的至少兩個位置的步驟。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，所述參量信號在傳感器線路中是以壓力(P3-P5)變化的實際形式表示的;且該壓力變化在輔助裝置中被轉換成電壓或電流(E10-E12)變化的實際形式的診斷信號。
22.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述閥門是根據電控信號(32b)用流體驅動的;且所述連接傳感器線路的步驟包括將至少一個壓力管線(P3)連接到流體壓力發生變化的位置，並將至少一個電氣線路(E4)連接到所述電控信號發生變化的位置的步驟;以及所述轉換步驟包括將壓力管線中表示的流體壓力轉換成一個電診斷信號(E10)的步驟。
23.如權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述電氣線路表示出電壓或電流(E4)，而所述轉換步驟包括將所表示的電壓或電流分別轉換成電流或電壓診斷信號(E8)的步驟。
全文摘要
一種從因生產廠中一個閥門(14)工作而變化的閥系參量來測定診斷數據的設備，該設備作為一個輔助數據測定裝置(200)安置在該閥系附近。在輔助裝置與閥系中參量變化的位置之間按有多個傳感器線路(P3，P4)。操動閥門，以便在各傳感器線路中產生以第一種實際形式表示的參量信號。在輔助裝置中，該參量信號的實際形式被轉換成不同實際形式的診斷信號(E10，E11)，這些診斷信號則被傳送到實際上與輔助裝置不同的基本數據測定裝置(100)上。
文檔編號F16K37/00GK1063938SQ9210071
公開日1992年8月26日 申請日期1992年1月30日 優先權日1991年1月30日
發明者J·H·馬奇勒, W·D·馬裡奧特 申請人:燃燒工程有限公司