閥門診斷系統的製作方法

2023-05-17 19:27:26

專利名稱：閥門診斷系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序部分所述的用於一閥門的診斷系統，所述閥門可由一位置控制器通過一驅動裝置加以操作。
背景技術：
在工藝與能源技術的眾多領域，系統能否順利運行取決於所使用的控制閥和截止閥能否正常工作。為了避免耗資巨大的非常規運行中斷，應當儘早(即在閥門故障引發系統停運之前)識別閥門受損情況。舉例而言，受損閥座所引發的洩漏會產生寬帶聲發射。因此，對這種閥門聲發射進行記錄與評價有助於閥門受損情況的早期識別。閥門受損會引發故障並產生高昂的後續費用，因此進行相應的故障診斷，必要時輔以自動檢測及可編程評估(programmierbare Bewertung)，用處非常大。對診斷數據進行統計評價既有助於養護流程的優化以達到及時更換受損閥門的目的，又有助於對閥門製造商的定性評估與分級，或者有助於對特定閥門相對於不同處理類型的適用能力進行評估。DE 199 24 377 Al揭示一種用於閥門的診斷系統，所述閥門可由位置控制器通過驅動裝置加以操作，這種診斷系統具有一個用於對在該閥門上所測量到的結構聲譜進行檢測、存儲與評價的設備。為了實現特別可靠的閥門診斷，所述用於檢測、存儲與評價的設備內可存儲一個在閥門完好無損且輕微打開時所檢測到的結構聲譜。診斷時將閥門關閉時所檢測到的結構聲譜與所存儲的結構聲譜進行比較，並且將二者的相似性作為判斷閥門密封不嚴的判據。但這種已知診斷系統的缺點是，通過檢測、存儲與評價結構聲譜來測定洩漏的方法比較複雜。而有些閥門，尤其是ESD (緊急關斷)閥需要的是簡單的診斷系統，系統運營方能藉以確定是否存在閥門洩漏情況。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種用於一閥門的診斷系統，所述閥門可由一位置控制器通過一驅動裝置加以操作，這種診斷系統能以特別簡單的方式可靠診斷洩漏情況。為了達成上述目的，前述新型診斷系統具有權利要求1特徵部分所述的特徵。從屬權利要求給出的是有利改進方案。本發明基於這樣一種認識閥門洩漏點上的氣體膨脹會導致溫度下降。本發明用第一溫度傳感器和第二溫度傳感器檢測這一相對於周圍環境的溫度下降並進行洩漏診斷評價，其中，第一溫度傳感器的測量值受閥門影響程度相對更大，第二溫度傳感器與周圍環境的熱耦合效果相對更好。如果閥門無洩漏，則兩個溫度傳感器測量到的是大體相同的溫度，即環境溫度。如果閥門漏氣，則閥門溫度將會下降，而且與第二溫度傳感器上測量到的溫度相比，第一溫度傳感器上的溫度下降幅度明顯。因此，藉助兩個很容易就能從市場上購得的普通溫度傳感器可以特別簡單的方式進行閥門診斷，以檢查閥門是否存在不允許的洩漏情況。與藉助結構聲信號進行閥門診斷的傳統方法相比，本發明的優點是不必使用結構聲傳感器，也不必進行較為複雜的結構聲譜評價。此外，由於兩個溫度傳感器均安裝在所述位置控制器的殼體上或殼體中，這就省去了複雜的溫度傳感器安裝工作，也不必敷設用於將這些溫度傳感器連接至評價設備的電纜。由此將獲得一個特別容易實現的診斷系統。根據一種特別有利的設計方案，所述用於對所述兩個溫度測量值進行處理以獲得一診斷敘述的評價設備整合在所述位置控制器中。因為為了執行控制任務，位置控制器一般都配有經相應編程的微控制器。這樣就只需在該微控制器的程序存儲器內加載一個用於實現所述評價設備的附加例程。與傳統位置控制器相比，這種診斷系統只需增設軟體，而所增設的軟體可以在既有硬體上運行，因而附加費用比較低。所述兩個溫度測量值之間的最大偏差一旦被超過，就可以確定存在洩漏，根據本發明的有利實施方案，如果藉助在閥門完好無損且在工作期間輕微打開時所檢測到的一溫度偏差來測定所述最大偏差並加以保存，就能得到特別可靠的診斷敘述。為此可以將一完好無損的閥門打開一條例如佔其調節範圍2%的小縫隙。優選用如果所述閥門安裝在工藝技術系統中則也會從該閥門中流過的同一種介質進行上述參比測量。為了使參比值在具體應用時特別具有闡釋力，最好在所述閥門在工藝技術系統內所進行的調試過程中檢測並保存該參比值，以便在未來的關閉閥門洩漏診斷中提供參照。因此，這個參比值與具體的工藝環境及樣本有關。根據本發明的有利實施方案，如果所述位置控制器、所述溫度傳感器和所述評價設備共用一個殼體，就能極大簡化安裝工作。對於易爆領域的應用而言，這種方案的另一優點是只需為一個殼體採用耐壓封裝材料。


本案唯一一個附圖為一包括診斷系統的調節閥的基本結構圖。
具體實施例方式下文將藉助附圖及其所示的實施例對本發明及其設計方案與優點進行詳細說明。如圖所示，在一個此處未作詳細圖示的工藝技術系統的管道1中裝有閥門2，該閥門通過與閥座3配合作用的關閉元件4的相應行程對介質5的流量進行控制。這一行程由氣動式驅動裝置6產生並由閥杆7傳遞給關閉元件4。驅動裝置6通過軛形元件8及法蘭 19與閥門2的殼體連接。軛形元件8上裝有位置控制器9，這個位置控制器在其輸入端通過卡接在閥杆7上的連接件10檢測所述行程，將該行程與現場總線通過數據接口 11傳輸過來的額定值進行比較，並在其輸出端對氣動式驅動裝置6進行控制以補償調差。位置控制器9的殼體18的緊固螺釘上裝有用於產生第一溫度信號13的第一溫度傳感器12。提供第二溫度信號21的第二溫度傳感器20安裝在距軛形元件8更遠的位置上，因而與閥門 2之間的熱耦合明顯更差。這兩個溫度信號13和21被傳輸給評價設備14。這個評價設備包括信號處理電路15，溫度信號13和21在此得到濾波及數位化處理。下遊的計算單元16 用於計算藉助第一溫度信號13所獲得的第一溫度值與藉助第二溫度信號21所獲得的第二溫度值之間的差值，並將該差值與保存在存儲器17中的參比值進行比較。如果第一溫度值低於第二溫度值且其差值超過了被規定為所述參比值的最大偏差，評價設備14就確定閥門洩漏並通過數據接口 11發出相應報警作為閥門洩漏的指示信號。閥門診斷定期進行或者由數據接口 11觸發，通過該數據接口還能詢問診斷結果。位置控制器9、第一溫度傳感器12、第二溫度傳感器20和評價設備14共用一個殼體18，該殼體採用了適用於易爆領域的耐壓封裝材料。這樣就不需要在調節閥的電子組件之間敷設外露連接電纜。
調節閥2在所述工藝技術系統中例如起ESD閥作用，保存在存儲器17中的參比值是在該調節閥的調試過程中予以測定。此時，閥門完好無損，關閉時尚無任何洩漏。為了模擬洩漏，將閥門打開一條大約佔其最大打開程度2%的小縫隙。由於從閥門2中流過的氣體發生膨脹，第一溫度傳感器12上所形成的溫度低於第二溫度傳感器20上的溫度。將由此測定的溫差保存為參比值，並在未來在閥門關閉狀態下進行的閥門診斷中加以利用。
權利要求
1.一種用於一閥門(2)的診斷系統，所述閥門可由一位置控制器(9)通過一驅動裝置 (6)加以操作，其中，所述位置控制器(9)具有一殼體(18)並藉助所述殼體固定在所述閥門 (2)上，其特徵在於，所述位置控制器(9)的殼體(18)上或殼體(18)中設有一第一溫度傳感器(12)，所述第一溫度傳感器與所述閥門( 之間的熱耦合較好，與周圍環境之間的熱耦合較差，所述位置控制器(9)的殼體(18)上或殼體(18)中設有一第二溫度傳感器(20)，所述第二溫度傳感器與所述閥門⑵之間的熱耦合比所述第一溫度傳感器(12)差，以及/或者與周圍環境之間的熱耦合比所述第一溫度傳感器(1 好，一評價設備(14)用於將所述第一溫度傳感器(1 所檢測到的一第一溫度值與所述第二溫度傳感器00)所檢測到的一第二溫度值進行比較，並且在所述第一溫度值低於所述第二溫度值且其差值超過一規定最大偏差的情況下，發出一用以指示閥門洩漏的信號。
2.根據權利要求1所述的診斷系統，其特徵在於，所述評價設備(14)整合在所述位置控制器(9)的殼體(18)中。
3.根據權利要求1或2所述的診斷系統，其特徵在於，藉助在閥門完好無損且在工作期間輕微打開時所檢測到的一溫度偏差來測定所述最大偏差並加以保存。
全文摘要
一種可由一位置控制器(9)通過一驅動裝置(6)加以操作的閥門(2)，其中，所述位置控制器(9)具有一殼體(18)並藉助所述殼體固定在所述閥門(2)上。所述殼體(18)上或所述殼體(18)中裝有一第一溫度傳感器(12)和一第二溫度傳感器(20)。所述兩個傳感器的定位情況使得所述第一溫度傳感器(12)所測量到的溫度相對更受所述閥門(2)影響，所述第二溫度傳感器(20)所測量到的溫度相對更受周圍環境影響。如果所述閥門(2)漏氣，就會產生溫差，對這一溫差進行評價以進行洩漏診斷。這種診斷系統特別容易實現。
文檔編號F16K37/00GK102483182SQ201080037244
公開日2012年5月30日 申請日期2010年6月18日 優先權日2009年9月7日
發明者阿爾夫·皮特墨 申請人:西門子公司