[发明专利]用于检测控制阀部件失效的诊断方法

权利要求书

1.一种检测气动控制阀致动器中的弹簧失效的方法，包括：

在第一运行时期期间确定控制阀中的致动器的一组弹簧的初始弹簧常数值(K_初始)；

感测致动器杆的行程距离(ΔT)，所述致动器杆耦合到所述致动器；

感测对所述致动器施加的压力的变化(ΔP)，其中，所述施加的压力的变化相应于所述阀的行程(ΔT)；

在所述控制阀的第二运行时期期间，基于所感测的行程距离(ΔT)和相应的所感测的压力差(ΔP)来确定该组致动器弹簧的当前弹簧常数值(K_当前)；以及

如果所述当前弹簧常数值(K_当前)与所述初始弹簧常数值(K_初始)相差大于预定的阈值，则产生弹簧故障的指示。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用以下方程式计算所述预定的阈值：

其中n＝弹簧的总数。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述当前弹簧常数值包括：利用以下方程式计算当前弹簧常数值：

ΔPA＝ΔTK，其中A是所述致动器的隔膜的有效面积。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，感测对所述致动器施加的压力的变化(ΔP)包括：在所述阀的第一位置处测量初始施加的压力并且在所述阀的第二位置处测量第二施加的压力，并且进一步地，其中，所述行程距离是所述第一位置和所述第二位置之间的距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组弹簧包括多个弹簧，并且所述初始弹簧常数值和所述当前弹簧常数值是所述多个弹簧的总弹簧常数值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，感测行程距离(ΔT)和感测施加的压力的变化(ΔP)是在所述阀的运行中实现的。

7.一种用于检测气动控制阀致动器中的弹簧失效的设备，包括：

第一输入装置，其用于接收关于施加到所述控制阀中的气动致动器的隔膜的压力的数据；

第二输入装置，其用于接收关于控制阀的致动器杆的行程距离的数据；

处理器和存储器，所述存储器可操作地耦合到所述处理器，其中，所述处理器被编程以：

基于压力数据和行程数据来计算弹簧常数，

基于传感器数据来确定所述气动控制阀中的弹簧失效事件，以及

当弹簧失效事件发生时产生指示。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，确定弹簧常数包括：利用以下公式计算弹簧常数，

ΔPA＝ΔTK_a，其中

K_a是所述弹簧常数，

ΔT是第一杆位置和第二杆位置之间的行程距离，

ΔP是压力差，

A是所述致动器的隔膜的有效隔膜面积。

9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述存储器存储所述弹簧常数的初始值和阈值。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，当计算的弹簧常数值与初始弹簧常数值相差大于所述阈值时，所述弹簧失效事件被确定。

11.根据权利要求7所述的设备，还包括：使用通信协议在过程控制网络上传输指示，其中，所述通信协议包括高速可寻址远程传送器或基金会现场总线中的一个。

12.一种用于检测气动控制阀致动器中的弹簧失效的系统，包括：

过程控制系统，其包括工作站、过程控制器和多个现场设备，其中，所述工作站、所述过程控制器和所述多个现场设备彼此通信地连接；

控制阀，其包括致动器、致动器隔膜和致动器弹簧，所述致动器弹簧用于偏置所述致动器隔膜，其中，至少一个现场设备适合于测量施加到所述隔膜的压力，并且至少一个现场设备适合于测量致动器杆的行程距离，所述致动器杆耦合到所述致动器隔膜；以及

检测设备，其适合于接收关于所测量的致动器的压力和致动器杆的行程距离的数据，访问存储的初始弹簧常数值，并且当计算的弹簧常数值和所述初始弹簧常数值之间相差超过阈值时产生警报。