[发明专利]控制阀的部分冲程测试的自动速度搜索装置和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及控制阀或者致动器杆的速度搜索装置，并且更具体地涉及用于控制阀的部分冲程测试的自动控制阀或致动器杆的最佳速度搜索装置。

背景技术

现有的过程控制系统经常应用控制阀控制流体流动通过过程控制系统。因为控制阀偶尔出现故障，需要对过程控制装置或者过程控制部件，例如控制阀，进行周期诊断，以便确定这些装置的可用性和性能。确定过程控制装置的可用性可以允许更好地安排过程控制装置的维护，因此减少故障的发生和停机时间。这可以增加效率，安全和收入。过程控制系统可以使用多种传感器和其他测量设备观察过程控制装置的特性。例如，一些现有的控制系统可以使用数字阀控制器测量并且从控制阀上多种传感器收集数据。

用来评价控制阀的诊断是阀门特征测试，其测量致动器或者致动器阀孔相对于阀门的输入的位置，例如致动器压力或者控制信号。特征图表表示可以使工厂操作者更容易观察或者检测阀门的特性变化，这些变化可能指示设备的退化，因此，一些控制系统可以采用阀维护软件，例如AMS.TM.ValveLink.RTM.来自圣路易斯的Fisher Controls International LLC的软件，显示特征图表。一些可以由阀门特征测试确定的阀门特性可以包括，但是不局限于，阀门摩擦，致动器扭矩，死区和关断能力，以及致动器弹簧应变率和实验台设置。

例如，当控制阀是新的时，为了评估控制阀的性能，可以运行阀门特征测试(例如，阀门制造商测试)。本领域的技术人员可以理解，该阀门特征测试可以记录和/或跟踪可移动元件，例如阀塞，当控制阀打开或者关闭时在控制阀内的、相对于用于发起该可移动元件的移动而施加的致动压力的、移动距离或者位置。因为随后的阀门特征测试随着时间在控制阀上进行，特征测试的结果可以相对于以前的测试而评论，从而确定不同的特性改变，例如致动器弹簧应变率和阀门摩擦或者力矩的变化，以确定是否发生控制阀的性能或控制的任何退化。

一些过程控制系统可以有阀门定位设备(例如，定位器)，既测量阀门部件的实际位置又把实际位置与一个要求的位置相比较。如果实际位置与想要的位置不相同，定位器调整实际位置以匹配要求的位置。因为定位器既测量到阀门致动器的信号输入也测量阀门部件的位置，定位器内的软件(或者可操作地连接到定位器的计算机里的软件)可以将真实的量度与期望或者基准测量相比较以确定阀门的性能是否发生退化。不过，不太尖端的过程控制系统可能利用没有定位器的控制阀。目前没有能够无需定位器而监控控制阀的性能的、简单、经济的设备。

发明内容

一种用于控制阀部分冲程测试的自动速度搜索装置包括：可操作地连接到导阀的滑阀，所述导阀被配置为将所述滑阀放置于开启位置和关闭位置之一，所述滑阀包括第一控制流体入口、第一控制流体出口以及第二控制流体出口，所述第一控制流体入口流体地连接到控制流体源，所述第一控制流体出口配置为连接到阀门致动器；阻断阀，其流体地连接到滑阀的第二控制流体出口；以及电子模块，其可操作地连接到所述导阀、所述控制流体源以及所述阻断阀，其中在所述滑阀的开启位置，所述第一控制流体入口流体地连接至所述第一控制流体出口，并且在所述滑阀的关闭位置，所述第一控制流体出口流体地连接至所述第二控制流体出口。

一种自动确定用于在将控制元件从开启位置移动到关闭位置或反之时的部分冲程测试的最佳冲程速度的方法，包括：提供最佳速度搜索装置，其包括可操作地连接到导阀和阻断阀的滑阀。电子模块可操作连接到所述导阀、所述控制流体源以及所述阻断阀，所述电子模块包括通信地连接到所述导阀的主螺线管和通信地连接到所述阻断阀的次级螺线管。

在确定控制阀从开启位置到关闭位置运动的部分冲程最佳冲程速度时，最初通过测量阀门以全速或者最大速度从完全开启位置到完全关闭位置需要多长时间来确定脉冲时间(t₀)。选择阀门在降低或者受控的速度下从完全开启移动到完全关闭位置的期望的时间(T)。T比t₀稍微大。也选择开启(或者关闭)步骤的总数目(N)。每个步骤的初始长度(例如，冲程速度系数(X))根据公式X＝t₀/N确定，并且X的边界条件最初由公式X_min＝0，以及X_max＝B＝T/N设定。在N/2个步骤完成之后，测量控制元件的位置。进行调节且重复测试，直到控制元件在全的冲程长度的一半和四分之一之间移动。