[发明专利]确定阀门机械的磨损状态的方法及阀门装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种以传感方式确定用于控制处理介质流的阀门装置的工作状态的方法，其轴向可移动地设置在阀壳内的阀门单元通过施加控制压力而被气动的调节驱动装置所移动，其中为了确定移动期间的摩擦力，对控制压力进行测量和分析。另外本发明还涉及一种阀门装置，其具有用于实施上述方法的电子装置。

背景技术

在本公开中使用的概念“定位调节器”支持机电系统，该机电系统根据一个或多个输入信号来控制气动调节驱动装置的辅助能源，以便使阀门单元进入特定的位置。为了实现功能，定位调节需要处于压力下的气体、通常是压缩空气作为辅助能源，而且还需要电能。

现有技术中众所周知的用于操作处理阀的气动位置调节器至少具有在后面还要详细描述的核心组件。利用气动系统，根据一个或多个输入信号，简单工作或双重工作的气动调节驱动装置的驱动室被有目的地充气和排气。气动系统通常由辅助能源导管、一个或多个前导阀装置以及引至驱动室以控制驱动室的充气和/或排气的控制压力导管组成。借助位置传感器作为调节反馈传感器，阀门单元的运动和位置作为一个或多个信号来表示。此外还具有控制电子器件，其具有微控制器，并接收一个或多个输入信号。该控制电子器件内的固件将输入信号和位置传感器的信号处理成输出信号，作为气动调节驱动装置的输入信号。

位置调节器的固件实现了对所接入的气动调节驱动装置的动态特性进行分析的功能。在开始运转的时候，在初始化过程期间，在阀门单元的调节区域内通过一次，并记录调节区域的起始值和最终值。

调节驱动装置在翻转驱动和往复驱动情况下是有区别的。在往复驱动的情况下，调节驱动装置的从动轴的线性运动直接传递到线性操作的调节机构。与此相反，在翻转驱动的情况下，调节驱动装置的从动轴的线性运动利用适当的手段被转换成旋转运动。

气动调节驱动装置和位置调节器借助扩展组件相连接。所述扩展组件包括将调节驱动装置相对于调节反馈传感器的运动和位置传递给位置调节器的组件。

当处理阀工作时针对上述目的是存在缺点的，即单个阀门的先前未预见的故障也可能会对整个生产技术设备等造成不利影响。在极端情况下，整个设备会彻底停止运行。为克服这一问题，已经试图在经过一段估计的阀门机械停机时间后进行预先准备的更换。然而，在这种方法中，更换往往是在实际磨损极限之前很久就已经完成，因为在估计的停机时间与实际停机时间之间有很大的偏差。

由EP0739503B1给出一种带有位置调节器的阀门装置，所述位置调节器另外还包括用于监控工作状态的诊断装置。在这里作为用于阀座的关闭体的阀门单元的定位调节器按照从外部预先给定的电调节信号来工作。在定位调节器内部，通过相应的传感器件来测量阀门单元的当前干扰，其影响进出驱动室的控制压力，从而使阀门单元进入所希望的位置。控制压力由外部的控制压力轴提供，并由内部的前导阀装置分别按照驱动室的调节信号来传导，或者开始令驱动室排气，以使阀门单元在正确的方向上运动。其中运动通过集成的复位弹簧来进行。

由于通常具有很小的零件尺寸和很高的开关频率，前导阀装置的阀门机械通常相对于磨损所造成的污损特别敏感，这种污损尤其是可能通过压缩空气进入到灵敏的前导阀装置的区域内。前导阀装置的故障导致气动系统的缺陷，这可能会使得整个阀门装置停机。除了污损之外，还可以避免尤其是在气动阀门和与之相连的执行单元之间的气压导管区域内的泄漏。

由WO2005/109140A1给出了一种用于监控阀门装置工作状态的电子分析单元。为此测量气动阀门的阀门单元前面和后面的压力。此外，阀门单元的开口横截面通过位置传感器来确定。利用这些数据计算出经过前导阀的气体流量。通过在实际工作条件下分析气体流量，可以得出关于气动阀门工作状态的结论。从而可以获得关于正常工作状态或故障状态的指示，从而及时采取维护措施。

这种用于诊断工作状态的电子分析单元的缺点是具有很高的传感技术开销。由于需要不同的压力传感器和附加传感器，必须有关于气动系统的粗略信息，以便能够确定系统内的故障功能。

除此之外，由普遍的现有技术出发，还有这样的解决方案：其中为了确定阀门单元运动期间的滑动摩擦力，以传感技术方式确定并分析当前施加到阀门单元上的控制压力。由于在恒定的控制活塞直径下控制压力与阀门单元的驱动力成正比，可以根据测得的压力值确定使得阀门单元运动所需的驱动力。如果在气动阀门工作时间过程中驱动力上升，则这意味着磨损增大。

发明内容