使用振動數據來確定過程控制設備的狀況的方法和裝置製造方法

2023-05-01 08:17:46

使用振動數據來確定過程控制設備的狀況的方法和裝置製造方法
【專利摘要】公開了使用振動數據來確定過程控制設備的狀況的方法和裝置。一種示例性方法包括在校準期間從可操作地耦接到過程控制設備的第一傳感器收集第一振動數據。該示例性方法還包括基於該第一振動數據計算該過程控制設備的操作門限，以及如果在該校準之後收集的與該過程控制設備相關聯的第二振動數據超過該操作門限則確定該過程控制設備的狀況。
【專利說明】使用振動數據來確定過程控制設備的狀況的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本公開概括而言涉及過程控制設備，並且更具體而言涉及使用振動數據來確定過程控制設備的狀況的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]過程控制系統通常使用各種各樣的過程控制設備來控制過程。這些過程控制設備中的組件的振動在操作期間是固有的。這些過程控制設備中包括的組件隨著時間推移，受到應力作用，這種應力導致與組件相關聯的振動模式的改變。這些應力可能降低過程控制設備的性能並且降低組件並且從而降低過程控制設備的剩餘使用壽命。由於這些應力可能對過程控制設備的影響程度不同，所以過程控制設備的使用壽命也各不相同。

【發明內容】

[0003]一種示例性方法包括在校準期間從可操作地耦接到過程控制設備的第一傳感器收集第一振動數據。該示例性方法還包括基於該第一振動數據計算該過程控制設備的操作門限，以及如果在該校準之後收集的與該過程控制設備相關聯的第二振動數據超過該操作門限則確定該過程控制設備的狀況。
[0004]另一種示例性方法包括從可操作地耦接到過程控制設備的第一傳感器收集第一振動數據並且從可操作地耦接到與該過程控制設備耦接的管道的第二傳感器收集第二振動數據。該示例性方法還包括基於該第一振動數據和該第二振動數據計算比率，以及如果該比率大於門限值則指示該過程控制設備的狀況。
[0005]另一種示例性方法包括從可操作地耦接到過程控制設備的第一傳感器收集振動數據。該示例性方法還包括接收與該過程控制設備相關聯的診斷振動數據。該示例性方法還包括將該振動數據與該診斷振動數據進行比較，以及基於該比較指示該過程控制設備的狀況。
[0006]另一種示例性方法包括從可操作地耦接到過程控制設備的第一傳感器收集第一振動數據。該示例性方法還包括從該第一振動數據識別該過程控制設備的特徵。該示例性方法還包括確定該特徵是否在已知範圍內並且當該特徵在該已知範圍內時指示該過程控制設備的狀況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1示出了可以實現本公開的教導的一種示例性過程控制系統。
[0008]圖2示出了可用於實現本文公開的示例性方法的一種示例性過程控制設備。
[0009]圖3示出了圖2的閥杆連接器的一個可替換的實例。
[0010]圖4是用於表示本文公開的一種示例性方法的流程圖。
[0011]圖5是用於表示本文公開的另一種示例性方法的流程圖。
[0012]圖6是用於表示本文公開的另一種示例性方法的流程圖。[0013]圖7是用於表示本文公開的另一種示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]在上述附圖中顯示了並且在下文詳細描述了特定實例。在描述這些實例時，使用相似的或相同的附圖標記來標識相同的或相似的元素。附圖不一定是按比例繪製的，某些附圖和附圖的某些視圖可能比例放大或者示意性地顯示。另外，在本說明書中描述了多個實例。來自任意實例的任意特徵可以與來自其他實例的其他特徵包括在一起，被來自其他實例的其他特徵替換或者與來自其他實例的其他特徵組合。
[0015]雖然結合控制閥組件來描述下文的方法和裝置，但是該示例性方法和裝置也可以與任意其他過程控制設備一起使用。通常由各種各樣的過程控制設備控制過程，例如工業過程。這些過程控制設備可以包括致動器和線性閥。隨著時間的推移，一個或多個過程控制設備的結構損壞或磨損可能加劇並且導致諸如控制不穩定和/或過程控制設備的其他性能劣化之類的狀況。
[0016]本文所述的實例涉及處理從過程控制設備收集的振動數據並且基於該振動數據確定過程控制設備的狀況。振動數據可以具有和與過程控制設備的組件相關聯的頻率、加速度、位移和/或速度有關的特徵，並且可以提供關於過程控制設備的結構或功能完整性的信息。靠近振動數據中所識別的門限或轉折的振動數據可以指示故障的發作，其中可以針對該故障向用戶或其他人員提供警告。例如，振動數據可以指示由於控制系統調諧、閥控制器調諧和/或與過程控制設備相關的其他過程問題而導致的控制不穩定。
[0017]在一些實例中，可以處理從可操作地耦接到過程控制設備的一個或多個振動傳感器收集的振動數據，以識別與該過程控制設備的狀況相關聯的門限。例如，從可操作地耦接到過程控制設備的組件的傳感器(如加速計)收集的振動數據可以在校準期間被收集並且用於計算該過程控制設備的操作門限。可替換地，操作門限可以是已知的門限，例如工業標準或已接受的極限或門限。可以將在校準之後從傳感器收集的振動數據與操作門限進行比較，並且如果超過該操作門限則可以確定過程控制設備的狀況。
[0018]在其他實例中，從可操作地耦接到管道的附加傳感器收集振動數據，其中該管道耦接到過程控制設備。在該實例中，從可操作地耦接到過程控制設備的傳感器收集的振動數據和從可操作地耦接到管道的傳感器收集的振動數據可用於計算比率。可以將該比率與門限值進行比較，並且當該比率超過該門限值時可以確定過程控制設備的狀況。該門限的值可以依賴於可操作地耦接到該過程控制設備的傳感器的位置。
[0019]在其他實例中，診斷振動數據可用於確定過程控制設備的狀況。診斷振動數據可以包括操作門限、預先確定的門限、門限值和/或範圍。當診斷振動數據包括頻率範圍時，可以基於從可操作地耦接到過程控制設備的傳感器收集的振動數據與該診斷振動數據的比較，來確定過程控制設備的狀況。
[0020]圖1示出了可用於實現本文公開的示例性方法和裝置的一種示例性過程控制系統100。在圖1所示的實例中，過程控制設備102、振動監視電路104、控制器106和用戶接口 108可以經由例如有線或無線鏈路進行通信。具體而言，圖1的示例性過程控制設備102和示例性控制器106可以經由數據總線(例如FOUNDATION Fieldbus?、HARTTM、Profibus?、Modbus?、Devicenet? 等等)或區域網(LAN)通信。[0021]圖1的振動監視電路104收集由過程控制設備102傳遞的振動數據並且生成向控制器106輸出的警告消息。圖1的示例性振動監視電路104和/或圖1的示例性控制器106可以是數字閥定位器(DVP)、用於數據收集和/或辨別的處理器和/或資產管理軟體包。可替換地，圖1的示例性振動監視電路104和控制器106可以被組合和/或集成到例如Delta?控制器中。
[0022]示例性控制器106基於從過程控制設備102和/或振動監視電路104接收和/或收集的信息，生成通知、警告消息和/或其他信息。圖1的示例性控制器106還向過程控制設備102發送信息(例如指令)和/或向用戶接口 108輸出信息(例如警告消息)。
[0023]圖1的示例性過程控制設備102可以具有任意數量的輸入設備和/或輸出設備。在一些實例中，輸入設備包括閥、泵、風扇、加熱器、冷卻器、混合器和/或其他設備，輸出設備包括加速計、溫度計、壓力計、濃度計、液面計、流量計、蒸汽傳感器、閥定位器和/或其他設備。
[0024]圖1的示例性用戶接口 108是用於處理輸入和輸出的任意設備，例如計算機、工作站、伺服器和/或行動裝置等等。可以由輸入設備110，例如鍵盤、鐵筆、滑鼠和/或觸控螢幕等等，向用戶接口 108傳送用戶輸入。可以由輸出設備112，如監視器(例如通過顯示警告消息)和/或揚聲器(例如發射可聽警告)等等向用戶傳送輸出。
[0025]雖然在圖1中顯示了單個示例性振動監視電路104和示例性控制器106，但是在圖1的示例性過程控制系統100中可以包括一個或多個附加的示例性振動監視電路104和/或控制器106，而不脫離本發明的教導。
[0026]圖2示出了可以用於實現本文公開的示例性方法和裝置的示例性過程控制設備200。圖2中所示的示例性過程控制設備200是線性閥。然而，其他過程控制設備也可用於實現本文公開的示例性方法和裝置。示例性過程控制設備200包括致動器204、致動器杆206、閥杆連接器208、閥杆210、閥體212和閥塞214。圖2的示例性閥體212也可以耦接到上遊管道216和下遊管道218。第一到第五傳感器220、222、224、226和228分別耦接到示例性致動器204、示例性致動器杆206、示例性閥杆連接器208、示例性閥杆210和示例性上遊管道216。在圖2的實例中，傳感器220-228可以包括一個或多個加速計和/或其他振動或運動傳感器。雖然未顯示，但是一個或多個傳感器也可以耦接到下遊管道218。另外，雖然示例性過程控制設備200包括傳感器220-228，但是在圖2中所示的位置中或者在一個或多個不同的位置中能夠使用更少的傳感器或附加的傳感器。
[0027]在示例性過程控制設備200的操作期間，示例性過程控制設備200的組件之間的機械連接可能振動。這些振動可能由於各種各樣的來源，如電動機或致動器操作、液體流經過程控制設備200、一個或多個機械連接鬆動等等。在一些實例中，振動或振動模式可以指示過程控制設備200的特定狀況。例如，從耦接到致動器杆206的傳感器(例如致動器杆傳感器222)、耦接到閥杆連接器208的傳感器(例如閥杆連接器傳感器224)或耦接到閥杆210的傳感器(例如閥杆傳感器226)獲取的振動數據可能指示對應組件的鬆動、磨損或其他劣化。
[0028]在圖2所示的實例中，將經由傳感器220-228中的一個或多個傳感器收集的振動數據(例如經由有線或無線鏈路)傳送到示例性振動監視電路104。例如，由致動器外殼傳感器220測量或收集與示例性致動器204相對應的振動數據。可以將該振動數據從致動器外殼傳感器220傳送到示例性振動監視電路104以便進一步處理。
[0029]從示例性傳感器220-228接收的振動數據可以被示例性振動監視電路104使用以指示過程控制設備200的狀況。振動監視電路104確定從耦接到過程控制設備200的對應組件的傳感器220-228收集的與頻率、加速度、位移和/或速度相關的振動數據的特徵。在一些實例中，振動監視電路104還識別該振動數據的來源(例如獲得的數據所來自的傳感器)。在一些實例中，振動監視電路104識別與振動數據相關聯的移動的軸。例如，從傳感器接收的振動數據可以對應於過程控制設備200的組件沿水平軸和/或垂直軸的位移。
[0030]示例性振動監視電路104將振動數據的識別特徵與已知門限值和/或範圍進行比較。例如，可以將振動數據的位移、速度和/或加速度特徵與一個已知門限值或多個門限值進行比較。當振動數據超過已知門限值時，該示例性振動監視電路104可以識別過程控制設備200的狀況，例如鬆動的閥帽緊固件230。另外或可替換地，可以將振動數據的頻率特徵與門限值和/或與一個範圍或多個範圍進行比較。例如，當振動的基頻超過100赫茲(Hz)時，可以由示例性振動監視電路104識別破壞或損壞的閥塞214。另外或可替換地，當振動的基頻在IHz到IOHz之間時，示例性振動監視電路104可以例如識別示例性過程控制設備200中由於控制系統調諧或閥控制器調諧所造成的控制不穩定。
[0031 ] 示例性振動監視電路104用來與振動數據進行比較的已知門限值和/或範圍可以被存儲在示例性振動監視電路104中的本地存儲器中和/或經由有線或無線鏈路從遠程存儲器獲取。已知門限值和/或範圍可以基於在實驗室中進行產品測試期間收集的信息或者可以由工業標準來設置。例如，實驗室測試可以識別與過程控制設備200的組件相關聯的對應於過程控制設備200的特定狀況的振動數據特徵。另外或可替換地，示例性振動監視電路104可以例如在初始設置時段期間進行校準。在校準期間，示例性振動監視電路104可以在一個時間段(例如10分鐘)上從示例性傳感器220-228收集振動數據並且對振動數據進行標準化。可以存儲該標準化的振動數據(例如存儲在本地存儲器中)並且可以將其與由振動監視電路104後續接收的振動數據進行比較以識別過程控制設備200的狀況。
[0032]在一些實例中，振動監視電路104將從例如示例性閥杆連接器傳感器224接收的振動數據與對應於與閥杆連接器208相關的狀況的門限值進行比較。例如，當從閥杆連接器傳感器224收集的振動數據(例如與頻率相關的特徵)超過門限值時，振動監視電路104可以識別與過程控制設備200的結構和/或功能完整性的折中相關聯的狀況。例如，從閥杆連接器傳感器224接收的振動數據大於IOOHz可以指示閥體212的內部損壞，如閥塞214或活塞制動器(未顯示)中的活塞環破損。
[0033]在一些實例中，振動監視電路104將接收到的振動數據與所存儲的對應於與過程控制設備200相關的狀況的範圍進行比較。例如，當從例如致動器杆傳感器222接收的振動數據的(例如基礎)頻率在10赫茲到100赫茲之間時，振動監視電路104可以識別與例如組件由於往復運動零件的導向套損壞而鬆動相關聯的狀況，其中該往復運動零件的導向套損壞是由於致動器導向套232磨損引起的。
[0034]在其他實例中，振動監視電路104可以在使用從傳感器220-228收集的振動數據來識別過程控制設備200的狀況之前進行校準。例如，當過程控制設備200被安裝在過程控制系統(如圖1的過程控制系統100)中時，振動監視電路104在一個時間段上從可操作地耦接到過程控制設備200的組件的傳感器(例如示例性傳感器220-228)收集振動數據。例如，振動監視電路104可以在24小時的時間段上從圖2的示例性閥杆連接器傳感器224收集振動數據。然後可以標準化收集的振動數據，並且可以由示例性振動監視電路104識別示例性閥杆連接器208在操作期間的振動模式(例如本徵頻率)(例如操作門限和/或範圍)。例如，計算接收到的振動數據的正態分布。
[0035]在校準之後，振動監視電路104監視從示例性閥杆連接器傳感器224收集的振動數據。當振動監視電路104接收的振動數據偏離所確定的校準期間的標準化的振動模式(例如操作門限和/或範圍)時，示例性振動監視電路104識別過程控制設備的狀況，如閥杆連接器208鬆動。
[0036]在其他實例中，振動監視電路104持續地(例如周期性地、非周期性地)收集來自示例性閥杆連接器傳感器224的振動數據並且識別閥杆連接器208的新的振動模式。當新的振動模式與標準化的振動模式(例如閥杆連接器208在操作期間的本徵頻率)不同時，示例性振動監視電路104可以識別例如閥元件的移動組件由於與示例性閥塞214相關聯的密封的磨損或損壞而導致的鬆動。
[0037]在一些實例中，振動監視電路104收集並且處理來自耦接到過程控制設備200的多個組件的傳感器的振動數據。例如,振動監視電路104分別經由示例性傳感器220和228，收集來自閥內件(例如過程控制設備200中的內部組件，如致動器204)以及來自外部主體(例如示例性管道216)的振動數據。示例性振動監視電路104可以基於經由示例性傳感器220和228收集的振動數據計算傳輸率比率。傳輸率比率是輸出幅度與輸入幅度之間的比率。因此，在所示實例中，該比率表示從管道216到致動器204的移動的放大。例如,可以通過由致動器傳感器220測量的位移的量除以由管道傳感器228測量的位移的量來計算該傳輸率比率。可以將該比率與門限比較，並且當該比率超過門限時，振動監視電路104可以識別由於致動器204的重力中心移動遠離管道216的中心線而產生的過度的放大量。可替換地，示例性振動監視電路104可以計算從過程控制設備200的閥內件和外部主體收集的振動數據之間的差。例如，振動監視電路104可以計算從示例性傳感器220與228收集的頻率之間的差。當該差超過門限時，振動監視電路104可以識別由於由過程流引起的密封磨損或過度振動而導致的不穩定的調諧(例如導向套鬆動)。
[0038]在圖2所示的實例中，當振動監視電路104識別過程控制設備200的狀況時，振動監視電路104向圖1的示例性控制器106和/或圖1的示例性用戶接口 108輸出指示。例如，當振動監視電路104識別過程控制設備200中的結構損壞時，振動監視電路104向示例性控制器106輸出指示。在一些實例中，當事件發生(例如狀況被識別)時，振動監視電路104向示例性控制器106輸出指示。在一些實例中，振動監視電路104持續地(例如周期性地、非周期性地)輸出與過程控制設備200的狀況相關的指示。
[0039]在一些實例中，數字閥定位器(DVP)也可以耦接到過程控制設備200以從過程控制設備收集信息。例如，DVP可以收集並且確定諸如致動器杆206和/或閥杆210的位置、行進的方向、從傳感器接收的信息(例如振動數據)之類的信息和/或其他信息。在操作期間，DVP向圖1的控制器106發送信息並且從示例性控制器106接收信息。
[0040]圖3示出了可與圖2的示例性過程控制設備200 —起使用的可替換的示例性閥杆連接器302。圖3的示例性閥杆連接器302耦接到上文結合圖2所述的示例性致動器杆206和示例性閥杆210。第一到第三傳感器304、306和308可操作地耦接到示例性閥杆連接器208。傳感器304-308中的每一個在相互垂直的軸上測量來自閥杆連接器302的振動數據。例如，第一傳感器304沿相對於閥杆連接器302的第一軸，測量與示例性閥杆連接器302相關的振動數據(例如閥杆連接器302的位移)，第二傳感器306沿相對於閥杆連接器302的第二軸，測量與示例性閥杆連接器302相關的振動數據(例如閥杆連接器302的位移)，第三傳感器308沿相對於閥杆連接器302的第三軸，測量與示例性閥杆連接器302相關的振動數據(例如閥杆連接器302的位移)。
[0041]在圖3所示的實例中，示例性振動監視電路104收集來自耦接到示例性閥杆連接器302的每個傳感器(例如傳感器304-308)的振動數據，處理該振動數據並且將該振動數據與已知門限和/或範圍進行比較。例如，振動監視電路104基於從第一傳感器304和第二傳感器306接收到的振動數據來計算比率。在所示實例中，當計算的比率超過與來自閥杆連接器302的振動數據相關聯的門限時，振動監視電路104識別圖2的過程控制設備200的狀況。
[0042]圖4、5和6是用於表示本文公開的示例性方法的流程圖。可以由處理器、控制器106和/或任意其他合適的處理設備執行圖4、5和6的示例性方法中的一些或全部。在一些實例中，可以將圖4、5和6的示例性方法中的一些或全部實現在編碼指令中，該編碼指令存儲在有形的機器可訪問或可讀介質上，如與處理器相關聯的快閃記憶體、ROM和/或隨機訪問存儲器RAM。可替換地，可以使用專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、現場可編程邏輯器件(FPLD)、分立邏輯、硬體、固件等等的任意組合實現圖4、5和6的示例性方法中的一些或全部。並且，圖4、5和6的示例性方法中的一些或全部也可以被手動地實現或者被實現為任意前述技術的任意組合，例如固件、軟體、分立邏輯和/或硬體的任意組合。此外，雖然參考圖4、5和6中所示的流程圖描述示例性方法，但是可以應用許多其他方法來實現示例性方法。例如，可以改變方框的執行次序，和/或可以改變、排除、再分割或者組合所述方框中的一些方框。另外，可以例如由獨立的處理線程、處理器、設備、分立邏輯、電路等等順序地執行和/或並行地執行圖4、5和6的示例性方法中的一些或全部。
[0043]參考圖1-3，圖4的示例性方法或過程400通過收集與過程控制設備200的組件相關聯的振動數據來開始(方框405)。在一些實例中，過程控制設備200的組件之間的機械連接可能在過程控制設備200的操作期間引起振動。在操作期間，可操作地耦接到過程控制設備200的組件的傳感器(圖2的示例性傳感器220-228)測量與組件相對應的振動。將該振動數據(例如經由有線或無線鏈路)傳送到示例性振動監視電路104。示例性振動監視電路104持續(例如周期性地、非周期性地)收集(例如從傳感器220-228傳送的)與過程控制設備200的組件相對應的振動數據。
[0044]在方框410處，將接收的或收集的振動數據跟與過程控制設備200的組件相關聯的已知門限進行比較。在一些實例中，振動監視電路104識別接收的振動數據所來自的傳感器以及該振動數據(例如頻率、位移、加速度和/或速度)的特徵。振動監視電路104將該振動數據或特徵跟與接收到的振動數據相對應的已知門限進行比較。在一些實例中，從振動監視電路104中的本地存儲器獲取該已知門限。在其他實例中，振動監視電路104從遠程存儲器獲取該已知門限。例如，可以經由數據總線從控制器106或者從中央設施獲取該已知門限。
[0045]如果振動數據超過該已知門限，則發送警告消息(方框415)。例如，振動監視電路104和/或控制器106生成並且向用戶接口 108發送該警告消息，用戶接口 108經由輸出設備112顯示警告消息。如果接收到的振動數據沒有超過該已知門限，則該示例性方法返回方框405。否則，該過程結束。
[0046]在一些實例中，振動監視電路104將振動數據或振動數據的特徵與多個門限進行比較。例如，超過第一門限但小於第二門限的振動數據可以指示機械連接鬆動(例如由於閥塞214上的活塞環破損)，超過第二門限的振動數據可以指示組件損壞(例如致動器彈簧234破損)。
[0047]圖5是用於表示本文公開的另一個示例性過程或方法500的流程圖。該示例性過程或方法500通過計算與過程控制設備200組件相關聯的標準化的振動模式而開始(方框505)。例如，振動監視電路104可以處理振動數據並且基于振動數據計算標準化的振動模式。該標準化的振動模式表示在操作期間(例如在安全操作期間)與過程控制設備200組件相關聯的操作門限或範圍(例如本徵頻率範圍)。
[0048]在方框510處，示例性振動監視電路104監視隨後(例如在校準之後)從可操作地耦接到過程控制設備200組件的傳感器收集的振動數據。在一些實例中，振動監視電路104持續地(例如周期性地、非周期性地等等)收集與過程控制設備200相關聯的振動數據。
[0049]在方框515處，示例性振動監視電路104或示例性控制器106確定振動數據是否與標準化的振動模式有所偏離。例如，振動監視電路104確定振動數據是否落入操作範圍之外。如果振動數據落入該操作範圍之外，則發送警告消息(方框520)。如果振動數據在該操作範圍之內，則示例性方法返回方框510。否則，該過程結束。
[0050]在一些實例中，振動監視電路104周期性地校準(例如重校準)。例如，振動監視電路104每24小時校準與過程控制設備200組件相關聯的標準化的振動模式。在一些該實例中，當振動數據在該操作範圍之內時(例如沒有發送警告消息)，示例性方法或過程500包括進行檢查以查看是否應該開始重校準。例如，振動監視電路104檢查定時器是否已經到期。如果應該開始重校準，則該示例性方法返回到方框505而不是方框510。
[0051]在其他實例中，振動監視電路104非周期性地重校準。例如當發送了警告消息時，方法或過程500返回方框505。
[0052]圖6是用於表示本文公開的另一個示例性過程或方法600的流程圖。該示例性過程或方法600通過收集與過程控制設備200的組件相關聯的振動數據以及來自可操作地耦接到管道(例如圖2的示例性上遊管道216或示例性下遊管道218)的傳感器的振動數據而開始(方框605)，其中該管道耦接到過程控制設備200。例如，振動監視電路104從致動器外殼傳感器220和管道傳感器228收集振動數據。示例性振動監視電路104基於從致動器外殼傳感器220和管道傳感器228收集的振動數據計算傳輸率比率(方框610)。該傳輸率比率將與致動器相關聯的振動數據(例如振動數據的位移特徵)跟與管道相關聯的振動數據(例如振動數據的位移特徵)進行比較。
[0053]在方框615處，示例性振動監視電路104或控制器106確定該傳輸率比率是否超過門限。如果該傳輸率比率超過該門限，則發送警告消息(方框620)。如果該傳輸率比率未超過該門限，則該示例性方法返回方框605。否則，該過程結束。
[0054]圖7是用於表示本文公開的另一個示例性過程或方法700的流程圖。該示例性過程或方法700通過收集關於過程控制設備200的使用信息而開始(方框705)。例如，振動監視電路104與數字閥定位器(DVP)通信並且接收例如關於運行周期或行進距離的信息。示例性振動監視電路104基於使用信息更新該門限值和/或範圍(方框710)。例如，在每個運行周期期間，與示例性閥塞214相關聯的密封受到負荷並且從而受到應力。結果，消耗了使用壽命的一部分。該示例性振動監視電路104基於該降低的使用壽命信息調整(例如更新)該門限值和/或範圍。可以基於存儲在示例性振動監視電路104中的本地存儲器中的經驗或實驗數據來調整該門限值和/或範圍。因此，振動監視電路104調整該門限值和/或範圍，以反映由於在正常操作期間的預計的磨損或損壞而預計的改變(例如運行周期期間閥杆210行進的距離)。
[0055]在方框715處，示例性振動監視電路104收集與過程控制設備200的組件相關聯的振動數據。在方框720處，將收集的振動數據跟與過程控制設備200的組件相關聯的已更新的門限值和/或範圍進行比較。
[0056]在方框725處，示例性振動監視電路104或示例性控制器106確定該振動數據是否超過該已更新的門限值和/或範圍。如果該振動數據超過(或者偏離)該已更新的門限，則發送警告消息(方框730)。如果該振動數據未超過(例如偏離)該已更新的門限，則該示例性方法返回方框705。否則，該過程結束。
[0057]雖然在本文已經描述了特定示例性方法、裝置和製品，但是本專利的覆蓋範圍不限於此。相反，本專利覆蓋完全落入本專利的權利要求的範圍中的全部方法、裝置和製品。
【權利要求】
1.一種方法，包括:在校準期間從可操作地耦接到過程控制設備的第一傳感器收集第一振動數據；基於所述第一振動數據計算所述過程控制設備的操作門限；以及如果在所述校準之後收集的與所述過程控制設備相關聯的第二振動數據超過所述操作門限，則確定所述過程控制設備的狀況。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述第一振動數據和所述第二振動數據包括加速度數據、速度數據、位移數據或頻率數據。
3.如權利要求1所述的方法，還包括:從可操作地耦接到管道的第二傳感器收集第三振動數據，該管道耦接到所述過程控制設備；基於所述第二振動數據和所述第三振動數據，計算比率；以及當所述比率超過門限值時確定所述過程控制設備的狀況。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述門限值取決於所述第一傳感器的位置。
5.如權利要求3所述的方法，還包括:基於所述第三振動數據與所述第二振動數據計算差；以及當所述差超過門限值時確定所述過程控制設備的狀況。
6.如權利要求1所述的方法，還包括:將所述第二振動數據與已知門限值進行比較；以及`如果所述第二振動數據超過所述已知門限值，則確定所述過程控制設備的狀況。
7.一種方法，包括:從可操作地耦接到過程控制設備的第一傳感器收集第一振動數據並且從可操作地耦接到管道的第二傳感器收集第二振動數據，其中所述管道耦接到所述過程控制設備；基於所述第一振動數據和所述第二振動數據計算比率；以及如果所述比率大於門限值則指示所述過程控制設備的狀況。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述第一振動數據和所述第二振動數據包括加速度數據、速度數據、位移數據或頻率數據。
9.如權利要求7所述的方法，其中所述門限值取決於所述第一傳感器的位置。
10.一種方法，包括:從可操作地耦接到過程控制設備的第一傳感器收集振動數據；接收與所述過程控制設備相關聯的診斷振動數據；將所述振動數據與所述診斷振動數據進行比較；以及基於所述比較指示所述過程控制設備的狀況。
11.如權利要求10所述的方法，其中所述診斷振動數據包括已知振動數據範圍。
12.如權利要求10所述的方法，其中所述振動數據包括加速度數據、速度數據、位移數據或頻率數據。
13.如權利要求10所述的方法，還包括:從可操作地耦接到管道的第二傳感器收集第二振動數據，該管道耦接到所述過程控制設備；計算與所述過程控制設備相關聯的振動數據與所述第二振動數據之間的比率；以及當所述比率超過門限值時確定所述過程控制設備的狀況。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述門限值取決於所述第一傳感器的位置。10所述的方法,其中所述診斷振動數據包括頻率範圍。15所述的方法，其中所述頻率範圍指示所述過程控制設備的控制不穩
15.如權利要求
16.如權利要求所述的方法，其中所述頻率範圍包括I赫茲到10赫茲。所述的方法，其中所述頻率範圍指示與所述過程控制設備相關聯的所述的方法，其中所述頻率範圍包括10赫茲到100赫茲。所述的方法，其中所述頻率範圍指示與所述過程控制設備的閥內件
17.如權利要求16
18.如權利要求15過程流程的狀況。
19.如權利要求18
20.如權利要求15相關聯的狀況。
21.如權利要求20所述的方法,其中所述頻率範圍包括大於100赫茲的頻率。
22.—種方法,包括:從可操作地耦接到過程控制設備的第一傳感器收集第一振動數據；從所述第一振動數據識別所述過程控制設備的特徵；確定所述特徵是否在已知範圍內；以及當所述特徵在所述已知範圍內時指示所述過程控制設備的狀況。
23.如權利要求22所述的方法，還包括:從可操作地耦接到管道的第二傳感器收集第二振動數據，該管道耦接到所述過程控制設備；基於所述第一振動數據和所述第二振動數據計算比率；以及當所述比率超過門限值時確定所述過程控制設備的狀況。
24.一種過程控制設備，其特徵在於包括:閥；可操作地耦接到所述閥的致動器；耦接到所述閥和所述致動器之一的第一振動傳感器，其中所述第一振動傳感器被配置為感測對應的閥或致動器的振動並且產生振動數據；以及可操作地耦接到所述振動傳感器以從所述第一振動傳感器接收所述振動數據的振動監控電路。
25.如權利要求24所述的過程控制設備，其特徵在於，所述第一振動傳感器耦接到所述致動器，並且所述過程控制設備還包括:耦接到所述閥並且可操作地耦接到所述振動監控電路的第二振動傳感器，其中所述第二振動傳感器感測所述閥的振動並且將從所述閥收集的振動數據提供給所述振動監控電路。
26.如權利要求24所述的過程控制設備，其特徵在於，所述致動器包括致動器杆，並且所述第二振動傳感器耦接到所述致動器杆。
27.如權利要求26所述的過程控制設備，其特徵在於，所述閥包括閥杆，閥杆連接器將所述閥杆耦接到所述致動器杆，並且所述過程控制設備還包括:耦接到所述閥杆連接器並且可操作地耦接到所述振動監控電路的第三振動傳感器，其中所述第三振動傳感器感測所述閥杆連接器的振動並且將從所述閥杆連接器收集的振動數據提供給所述振動監控電路。
28.如權利要求26所述的過程控制設備，其特徵在於還包括:耦接到所述閥杆並且可操作地連接到所述振動監控電路的第四振動傳感器，其中所述第四振動傳感器感測所述閥杆的振動並且將從所述閥杆收集的振動數據提供給所述振動監控電路 。
29.如權利要求26所述的過程控制設備，其特徵在於，管道耦接到所述閥的主體上，並且所述過程控制設備還包括:耦接到所述管道並且可操作地連接到所述振動監控電路的第五振動傳感器，其中所述第五振動傳感器感測所述管道的振動並且將從所述管道收集的振動數據提供給所述振動監控電路。
30.如權利要求24所述的過程控制設備，其特徵在於，所述閥包括閥杆，所述致動器包括致動器杆，並且所述過程控制設備還包括:將所述閥杆耦接到所述致動器杆的閥杆連接器，所述第一振動傳感器耦接到所述閥杆連接器；耦接到所述閥杆連接器的第二振動傳感器；以及耦接到所述閥杆連接器的第三振動傳感器；其中所述振動監控電路可操作地連接到所述第一振動傳感器、所述第二振動傳感器和所述第三振動傳感器中的每一個，以接收從所述閥杆連接器收集的振動數據；並且其中所述第一振動傳感器、所述第二振動傳感器和所述第三振動傳感器中的每一個被配置為在三個互相垂直的軸的對應一個上測量振動數據。
31.如權利要求24所述的過程控制設備，其特徵在於，所述振動傳感器中的一個或多個包括加速計。
32.如權利要求24所述的過程控制設備，其特徵在於，所述振動監控電路包括數字閥控制器。
33.如權利要求24至32中的任意一項所述的過程控制設備，其特徵在於還包括:可操作地連接到所述閥控制電路以從所述控制器接收基於所述振動信息的信息的控制器。
34.一種過程控制系統，其特徵在於包括:產生振動數據的過程控制設備；可操作地耦接到所述過程控制設備以收集由所述過程控制設備傳送的振動數據的振動監控電路；可操作地連接到所述振動監控電路和所述過程控制設備以接收基於所述振動數據的信息的控制器；以及可操作地連接到所述控制器以從所述控制器接收信息的用戶接口。
35.如權利要求34所述的過程控制系統，其中所述振動監控電路包括數字閥定位器。
36.如權利要求34所述的過程控制系統，其特徵在於，所述過程控制設備包括振動傳感器，並且還包括閥、泵、風扇、加熱器、冷卻器和混合器中的至少一個。
37.如權利要求36所述的過程控制系統，其特徵在於，所述振動傳感器包括加速計。
38.如權利要求34所述的過程控制系統，其特徵在於，所述用戶接口包括計算機。
39.如權利要求34-38中的任意一項所述的過程控制系統，其特徵在於，所述控制器基於從所述過程控制設備和/或所述振動監控電路接收的信息來產生通知，並且其中所述控制器向所述過程控制設備發送指令。
【文檔編號】G05B19/418GK103513633SQ201310262785
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月24日 優先權日:2012年6月27日
【發明者】S·W·安德森, R·安德斯, T·D·格雷博 申請人:費希爾控制國際公司