СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ОБНАРУЖЕНИЯ ОТКАЗА КОМПОНЕНТА РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА

1. Способ обнаружения отказа пружины в пневматическом приводе регулирующего клапана, согласно которому:
initial
определяют исходное значение (К) жесткости пружин привода в регулирующем клапане во время первого цикла работы,
распознают длину (ΔT) перемещения стержня привода, соединенного с приводом,
распознают изменение приложенного к приводу давления (ΔР), причем указанное изменение приложенного давления соответствует указанной длине (ΔT) перемещения клапана,
current
определяют текущее значение (K) жесткости указанных пружин привода во время второго цикла работы регулирующего клапана на основе распознанной длины (ΔТ) перемещения и соответствующей распознанной разности (ΔР) давления, и
current
current
генерируют указатель отказа пружины, если текущее значение (K) жесткости пружины отличается от исходного значения (K) жесткости пружины на величину, превышающую заданный порог.
2. Способ по п.1, согласно которому вычисляют заданный порог с использованием уравнения:
где n - общее количество пружин.
3. Способ по п.1, согласно которому определение текущего значения жесткости пружины содержит вычисление текущего значения жесткости пружины с использованием уравнения:
ΔРА=ΔТК, где А - эффективная площадь диафрагмы привода.
4. Способ по п.1, согласно которому распознавание изменения приложенного к приводу давления (ΔР) содержит измерение исходного приложенного давления в первом положении клапана и измерение второго приложенного давления во втором положении клапана, и согласно которому дополнительно длина перемещения является расстоянием между первым и вторым положениями.
5. Способ по п.1, согласно которому указанные пружины включают множество пружин, и исходное и текущее значения жесткости представляют собой совокупное значение жесткости указанного множества пружин.
6. Способ по п.1, согласно которому распознавание длины перемещения (ΔT) и распознавание изменения приложенного давления (ΔР) выполняют во время работы клапана.
7. Устройство для обнаружения отказа пружины в пневматическом приводе регулирующего клапана, содержащее:
первое устройство ввода для приема данных о давлении, приложенном к диафрагме пневматического привода в регулирующем клапане,
второе устройство ввода для приема данных о длине перемещения стержня привода регулирующего клапана,
процессор и соединенная с ним память, причем процессор запрограммирован для:
вычисления жесткости пружины на основе данных о давлении и данных о перемещении,
определения факта отказа пружины в пневматическом регулирующем клапане на основе данных датчика, и
генерации указателя в случае отказа пружины.
8. Устройство по п.7, в котором определение жесткости пружины содержит вычисление жесткости пружины с использованием:
а
ΔРА=ΔТК,
а
где К - жесткость пружины,
ΔT - длина перемещения между первым положением стержня и вторым положением стержня,
ΔР - разность давления,
А - эффективная площадь диафрагмы для диафрагмы привода.
9. Устройство по п.7, в котором память сохраняет исходное и пороговое значения жесткости пружины.
10. Устройство по п.9, в котором событие отказа пружины определяется в случае, если разница между расчетным значением жесткости пружины и исходным значением жесткости пружины превышает заданный порог.
11. Устройство по п.7, дополнительно содержащее передачу указателя через сеть управления технологическим процессом с использованием коммуникационного протокола, причем коммуникационный протокол содержит одно из следующих устройств: HART или Foundation Fieldbus.
12. Система для обнаружения отказа пружины в пневматическом приводе регулирующего клапана, содержащая:
автоматизированную систему управления технологическими процессами, включающую рабочую станцию, контроллер технологического процесса и полевые устройства, причем рабочая станция, контроллер технологического процесса и полевые устройства соединены друг с другом,
регулирующий клапан, включающий привод, диафрагму привода и пружину привода для смещения диафрагмы привода, причем по меньшей мере одно полевое устройство выполнено с возможностью измерения давления, приложенного к диафрагме, и по меньшей мере одно полевое устройство выполнено с возможностью измерения длины перемещения стержня привода, соединенного с диафрагмой привода, и
устройство обнаружения, выполненное с возможностью приема данных об измеренных давлении привода и длине перемещения стержня привода, получения доступа к сохраненному исходному значению жесткости пружины и генерации предупреждения, если разность между расчетным значением жесткости пружины и исходным значением жесткости пружины превышает заданный порог.
13. Способ обнаружения отказа сильфона в регулирующем клапане, согласно которому:
распознают перемещение штока клапана в регулирующем клапане,
распознают давление в сильфонной камере, сформированной сильфоном, который присоединен к первой части штока клапана, и уплотняющим элементом клапана, который присоединен ко второй части штока клапана, и
генерируют указатель отказа сильфона, если изменение давления в сильфонной камере не соответствует перемещению штока клапана.
14. Способ по п.13, согласно которому генерируют указатель отказа сильфона, если давление в сильфонной камере остается по существу постоянным во время перемещения штока клапана.
15. Способ по п.13, согласно которому генерируют указатель отказа сильфона, если давление в сильфонной камере увеличивается без перемещения штока клапана.
16. Способ по п.13, согласно которому генерируют указатель отказа сильфона, если изменение давления не является обратно пропорциональным перемещению штока клапана.
17. Способ по п.13, согласно которому генерируют указатель отказа сильфона, если изменение давления сильфонной камеры не является обратно пропорциональным перемещению штока клапана с величиной, равной произведению количества молей газа в сильфонной камере, абсолютного давления в сильфонной камере и постоянной R идеального газа.
18. Способ по п.17, согласно которому дополнительно генерируют указатель протечки сильфонного уплотнения или протечки герметизации, если давление в сильфонной камере уменьшается с течением времени, тогда как шток клапана остается неподвижным.
19. Устройство для обнаружения отказа сильфона в регулирующем клапане, содержащее:
шток клапана, проходящий через поверхность корпуса клапана в отверстие в корпусе клапана,
сильфон, первый конец которого прикреплен к первой части штока клапана в корпусе клапана, и второй конец которого прикреплен к отверстию корпуса клапана, причем сильфон изолирует внутреннюю часть корпуса клапана от отверстия клапана,
уплотняющий элемент, расположенный вокруг и между отверстием в корпусе клапана и штоком клапана,
сильфонную камеру, сформированную между сильфоном и уплотняющим элементом,
датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления в сильфонной камере,
датчик положения для измерения перемещения штока клапана, и
устройство для приема данных от датчика давления и датчика положения, выполненное с возможностью генерации указателя отказа сильфона, если давление в сильфонной камере не меняется с перемещением штока клапана.
20. Устройство по п.19, в котором указанное устройство дополнительно выполнено с возможностью генерации указателя протечки сильфонного уплотнения или протечку герметизации, если давление в сильфонной камере уменьшается с течением времени, тогда как шток клапана остается неподвижным.
21. Устройство по п.19, в котором указанное устройство является цифровым позиционером.
22. Устройство по п.19, в котором указанное устройство выполнено с возможностью передачи указателя через сеть управления технологическим процессом.
23. Система для обнаружения отказа сильфона в регулирующем клапане, содержащая:
регулирующий клапан, содержащий:
корпус клапана,
шток клапана, проходящий через отверстие в корпусе клапана,
сильфон, первый конец которого прикреплен к первой части штока клапана в корпусе клапана, и второй конец которого прикреплен к отверстию в корпусе клапана, причем сильфон изолирует внутреннюю часть корпуса клапана от отверстия клапана,
уплотняющий элемент, расположенный вокруг и между отверстием корпуса клапана и штоком клапана, и
сильфонную камеру, сформированную между сильфоном и уплотняющим элементом;
автоматизированную систему управления технологическими процессами, содержащую рабочую станцию, контроллер технологического процесса и полевые устройства, причем рабочая станция, контроллер технологического процесса и полевые устройства соединены друг с другом, при этом по меньшей мере одно полевое устройство выполнено с возможностью измерения давления, приложенного к сильфонной камере, и по меньшей мере одно полевое устройство выполнено с возможностью измерения перемещения штока клапана; и
устройство обнаружения, выполненное с возможностью приема данных об измеренных давлении в сильфонной камере и перемещении штока клапана, и генерации предупреждения, если давление в сильфонной камере не меняется с перемещением штока клапана.
24. Способ определения источника протечки в пневматическом приводе регулирующего клапана, согласно которому:
распознают перемещение стержня привода, причем стержень привода соединен с приводом регулирующего клапана,
распознают давление, приложенное к камере привода,
обнаруживают наличие протечки газа привода на основании данных от датчиков о приложенном к приводу давлении и перемещении стержня привода,
если обнаружена протечка газа, определяют, указывает ли переключатель потока, соединенный с воздушным клапаном привода, на выпуск газа через воздушный клапан привода,
если переключатель потока не указывает на выпуск газа, то генерируют указатель протечки пневматической трубки, и
если переключатель потока указывает на выпуск газа, и измерение регулирующего клапана указывает на его перемещение, то генерируют указатель отказа диафрагмы привода.
25. Способ по п.24, согласно которому, если переключатель потока указывает на выпуск газа и распознавание регулирующего клапана указывает на его неподвижность, то генерируют указатель неопределенности и ожидают некоторый промежуток времени перед повторным опросом переключателя потока.
26. Способ по п.24, согласно которому дополнительно передают один из указателей протечки пневматической трубки или отказа диафрагмы через сеть управления технологическим процессом с использованием коммуникационного протокола.
27. Устройство для идентификации источника протечки привода в клапане управления технологическим процессом, содержащее:
пневматический привод, имеющий подающее впускное отверстие и выпускной воздушный клапан,
переключатель потока, имеющий первое отверстие, открытое в окружающую атмосферу, и второе отверстие, сообщающееся с воздушным клапаном выпускного отверстия привода,
датчик давления, выполненный с возможностью распознавания давления, приложенного к камере привода,
датчик положения для распознавания перемещения штока клапана и
устройство для приема данных от переключателя потока, датчика давления и датчика положения, причем указанное устройство выполнено, с возможностью генерации указателя протечки пневматической трубки, если переключатель потока не указывает на выпуск газа, и генерации признака отказа диафрагмы привода, если переключатель потока указывает на выпуск газа, и отслеживание регулирующего клапана указывает на его перемещение.
28. Устройство по п.27, в котором указанное устройство является цифровым позиционером.
29. Устройство по п.28, в котором первое отверстие переключателя потока и выходной воздушный клапан указанного позиционера сообщаются друг с другом.
30. Устройство по п.27, в котором переключатель потока представляет собой пассивный элемент, не требующий для своей работы источника энергии.
31. Система для обнаружения отказа пружины в пневматическом приводе регулирующего клапана, содержащая:
регулирующий клапан, содержащий пневматический привод, имеющий подающее впускное отверстие и выходной воздушный клапан, переключатель потока, имеющий первое отверстие, открытое в окружающую атмосферу, и второе отверстие, сообщающееся с воздушным клапаном выпускного отверстия привода,
автоматизированную систему управления технологическими процессами, содержащую рабочую станцию, контроллер технологического процесса и несколько полевых устройств, причем рабочая станция, контроллер технологического процесса и несколько полевых устройств соединены друг с другом, при этом по меньшей мере одно полевое устройство соединено с переключателем потока для определения потока текучей среды от воздушного клапана выпускного отверстия привода, а по меньшей мере одно полевое устройство выполнено с возможностью измерения давления, приложенного к камере привода, и по меньшей мере одно полевое устройство выполнено с возможностью измерения длины перемещения штока клапана, и
устройство обнаружения, выполненное с возможностью приема данных от датчиков об измеренных потоке, давлении в камере привода и перемещении штока клапана, причем устройство дополнительно выполнено с возможностью генерации указателя протечки пневматической трубки, если определено, что газ не выпускается из выпускного отверстия привода, и генерации указателя отказа диафрагмы привода, если переключатель потока указывает на выпуск газа, и отслеживание регулирующего клапана указывает на его неподвижность.