СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ КАВИТАЦИИ/КИПЕНИЯ В ИЛИ ОКОЛО КЛАПАНА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

1. Устройство для восприятия кавитации в текучей среде, протекающей через устройство регулирования потока, содержащее:
датчик акустической эмиссии, сконфигурированный для размещения вдоль пути регулируемого потока текучей среды, проходящего через корпус устройства регулирования потока, в первом выбранном месте, при этом датчик акустической эмиссии приспособлен обнаруживать акустические сигналы, созданные в результате кавитации в пути потока текучей среды, и предоставлять акустическую информацию на основании обнаруженных акустических сигналов; и
процессор, функционально связанный с датчиком акустической эмиссии и приспособленный принимать акустическую информацию от датчика акустической эмиссии, при этом процессор приспособлен обрабатывать акустическую информацию и контролировать уровни кавитации в пути потока текучей среды по меньшей мере частично на основании частоты кавитационных событий и интенсивности отдельных кавитационных событий, извлеченных из акустической информации.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство регулирования потока содержит регулирующий клапан, при этом корпус включает корпус регулирующего клапана, и при этом датчик акустической эмиссии соединен с наружной поверхностью корпуса клапана и приспособлен обнаруживать упругие волны, создаваемые в результате кавитации, и передавать сигналы, предусмотренные для предоставления акустической информации процессору.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что процессор контролирует накопление уровней кавитации с течением времени.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что процессор прогнозирует необходимость технического обслуживания на основании накопления уровней кавитации.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что процессор контролирует степень оцененного повреждения клапана, обусловленного кавитацией, на основании уровней кавитации.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что процессор прогнозирует необходимость технического обслуживания на основании степени оцененного повреждения.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик акустической эмиссии включает по меньшей мере одно из следующего: пьезоэлектрический датчик, емкостной датчик и лазерный интерферометрический датчик.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство регулирования потока представляет собой трубу, и при этом датчик акустической эмиссии соединен с наружной поверхностью этой трубы и приспособлен обнаруживать упругие волны, создаваемые в результате кавитации, и передавать сигналы, чтобы предоставлять акустическую информацию процессору.
9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что процессор дифференцирует разные состояния потока в пути потока текучей среды, включая состояние нормального потока и состояние кавитационного потока выше заданного порогового уровня кавитации, и генерирует отчет о состоянии потока.
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что процессор дифференцирует разные состояния потока на основании по меньшей мере одного из следующего: частоты, амплитуды, времени нарастания, энергии и отсчетов сигналов, предоставленных датчиками акустической эмиссии.
11. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее второй датчик акустической эмиссии, размещенный вдоль пути потока текучей среды во втором выбранном месте, при этом второй датчик акустической эмиссии предоставляет базовую акустическую информацию, представляющую акустические сигналы, воспринятые в пути потока текучей среды при условиях нормального потока.
12. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее цифровое устройство позиционирования клапана, функционально связанное с процессором и с регулирующим клапаном, при этом это устройство позиционирования приспособлено управлять положением регулирующего поток элемента регулирующего клапана, при этом цифровое устройство позиционирования клапана принимает данные о положении, представляющие положение регулирующего поток элемента, и при этом цифровое устройство позиционирования клапана коррелирует акустическую информацию с положением и тем самым определяет неидеальные состояния потока в пути потока текучей среды.
13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что датчик акустической эмиссии объединен по меньшей мере с одним цифровым устройством позиционирования клапана, программным обеспечением управления ресурсами и системой управления технологическим процессом в автоматизированной системе управления для установки управления технологическим процессом.
14. Способ контроля уровней кавитации в устройстве регулирования потока для технологических жидкостей, отличающийся тем, что датчик акустической эмиссии соединен с наружной стенкой устройства регулирования потока, и процессор функционально связан с датчиком акустической эмиссии, чтобы получать сигналы акустической эмиссии, представляющие данные нестационарной акустической энергии, воспринятые в пути потока текучей среды с помощью датчика акустической эмиссии, при этом способ включает:
получение процессором сигналов от датчика акустической эмиссии;
определение того, соответствуют ли полученные сигналы кавитационному событию, обладающему заданными характеристиками;
регистрацию процессором выбранных характеристик полученных сигналов, только если полученные сигналы созданы в результате кавитационного события; и
определение уровня кавитации на основании частоты кавитационных событий и интенсивности каждого кавитационного события.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что кавитационное событие определено полученным сигналом, который находится в пределах заданного диапазона фильтра.
16. Способ по п. 14, дополнительно включающий:
определение частоты кавитационных событий путем вычисления частоты обнаружения, включающей количество кавитационных событий, которые возникают в определенный период времени; и
определение интенсивности путем вычисления энергии на одно кавитационное событие.
17. Способ по п. 14, отличающийся тем, что устройство регулирования потока содержит регулирующий клапан, содержащий регулирующий поток элемент, при этом способ дополнительно включает:
определение положения регулирующего поток элемента;
сопоставление предполагаемого уровня кавитации, скоррелированного с положением регулирующего поток элемента, с определенным уровнем кавитации; и
генерирование предупредительного сигнала, если предполагаемый уровень кавитации отклоняется от определенного уровня кавитации в пределах заданного уровня значимости.
18. Способ контроля оценки повреждения устройства регулирования потока для технологических жидкостей, обусловленного кавитацией, отличающийся тем, что датчик акустической эмиссии соединен с наружной стенкой устройства регулирования потока, и процессор функционально связан с датчиком акустической эмиссии, чтобы получать сигналы акустической эмиссии, представляющие данные нестационарной акустической энергии, воспринятые в пути потока текучей среды с помощью датчика акустической эмиссии, при этом способ включает:
получение цифровым сигнальным процессором сигналов от датчика акустической эмиссии, при этом полученные сигналы связаны с данными нестационарной акустической эмиссии в заданном диапазоне частот;
регистрацию цифровым сигнальным процессором выбранных характеристик полученных сигналов, только если полученные сигналы созданы в результате кавитационного события, при этом полученные сигналы находятся в заданном диапазоне фильтра;
вычисление частоты обнаружения, включающей количество кавитационных событий, которые возникают в выбранный период времени;
вычисление интенсивности каждого кавитационного события, при этом эта интенсивность включает энергию на одно кавитационное событие;
определение уровня кавитации на основании частоты обнаружения и интенсивности; и
отслеживание накопления за время, в течение которого уровень кавитации превышал заданный порог, посредством чего может осуществляться контроль оценки накопленного повреждения устройства регулирования потока, обусловленного кавитацией.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что заданный диапазон частот составляет от около 500 кГц до около 1600 кГц.
20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что характеристики полученных сигналов включают по меньшей мере одно из следующего: форму полученного сигнала и отдельный признак полученного сигнала.
21. Способ по п. 18, отличающийся тем, что этап определения включает генерирование предупредительного сигнала, только если частота обнаружения выше, чем заданный порог частоты обнаружения, и интенсивность выше, чем заданное пороговое значение интенсивности.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что этап отслеживания включает увеличение подсчитанного числа в счетчике в ответ на предупредительный сигнал для отслеживания количества раз превышения уровнем кавитации заданного порога, при этом подсчитанное число скоррелировано с оценкой повреждения устройства регулирования потока.
23. Способ по п. 21, отличающийся тем, что этап отслеживания включает отслеживание накопленного количества времени, в течение которого уровень кавитации превышал заданный порог, в ответ на предупредительный сигнал, при этом накопленное количество времени скоррелированно с оценкой повреждения устройства регулирования потока.
24. Способ контроля увеличения уровней кавитации в устройстве регулирования потока для технологических жидкостей, отличающийся тем, что датчик акустической эмиссии соединен с наружной стенкой устройства регулирования потока, и процессор функционально связан с датчиком акустической эмиссии, чтобы получать сигналы акустической эмиссии, представляющие данные нестационарной акустической энергии, воспринятые в пути потока текучей среды с помощью датчика акустической эмиссии, при этом способ включает:
получение процессором сигналов от датчика акустической эмиссии, при этом полученные сигналы генерируются в ответ на данные нестационарной акустической эмиссии в пределах заданного диапазона частот;
регистрацию цифровым сигнальным процессором выбранных характеристик полученных сигналов, только если полученные сигналы созданы в результате кавитационного события, при этом полученные сигналы находятся в заданном диапазоне фильтра;
вычисление частоты обнаружения, включающей количество кавитационных событий, которые возникают в определенный период времени;
вычисление интенсивности каждого кавитационного события, при этом эта интенсивность включает энергию на одно кавитационное событие;
вычисление тенденции частот обнаружения и интенсивностей относительно времени; и
генерирование предупредительного сигнала об увеличении уровней кавитации, если тенденция указывает на то, что частоты обнаружения и интенсивности увеличиваются с течением времени.
25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что предупредительный сигнал генерируется, только если тенденция показывает то, что уровни кавитации увеличиваются со скоростью, которая больше, чем заданная скорость в пределах заданного уровня статистической значимости.