[发明专利]控制阀监测系统

说明书

公开了一种控制阀监测系统。所述控制阀监测系统包括至少一个传感器，其连接到阀杆或阀轴中的一个，并且所述至少一个传感器检测所述阀杆或阀轴中的一个的机械完整性的变化。提供了一种用于提供关于所述阀杆或阀轴中的一个的机械完整性的变化的数据的装置，以允许以有效的方式实施所述阀轴或阀杆的维护。

本申请为分案申请，其原申请的申请日是2011年7月21日，申

请号为201110212566.7，发明名称为“控制阀监测系统”。

技术领域

本公开一般涉及控制阀的维护以及，更具体地，涉及一种用于检测控制阀中阀轴与阀杆疲劳的系统。

背景技术

当阀塞或阀盘的位置被来自致动器的力改变时，控制阀调节流体流动的速率。为这样做，控制阀必须：(1)容纳流体而没有向外泄露；(2)具有用于预期服务的充足的容量；(3)能够经受过程的侵蚀、腐蚀、以及温度影响；以及(4)包含适合的端连接以与相邻的管道及致动器连接装置紧密配合，从而允许致动器推力传导到例如阀塞杆或转动轴。

已知有许多类型的控制阀。例如，在过程控制阀领域，滑动阀杆控制阀与转动轴控制阀是众所周知的。滑动阀杆控制阀包括球形阀，该球形阀是具有线性运动截流构件、一个或多个端口、以及由在端口区域附近的球状空腔识别的主体的阀。滑动阀杆控制阀通常采用阀塞用于其截流构件，其被设置在流动路径中以调整流经阀的流体速率。滑动阀杆控制阀还包括阀杆，该阀杆具有连接到截流构件的第一端以及与第一端相对的第二端，该第二端被连接到致动器。

转动轴控制阀是一种在其中流体控制构件，例如全球体、部分球体、球形或盘片，被在流体中转动以控制阀的容量的阀。转动轴控制阀包括对应于球形阀或滑动阀杆阀的阀杆的阀轴。

已知有一些检测转动轴控制阀的阀轴或滑动阀杆控制阀的阀杆中的疲劳以及发生破裂的方法。例如，已知在控制阀阀杆与阀轴上安装应变计，从而核实一旦定位器与致动器已被给予控制信号进行关闭，力或转矩已经被传给该阀。

然而，检测非常小的以至于无法通过例如视觉检查来识别的阀杆或阀轴的破裂是被期望的。还期望可以以比目前方法所允许的更早且更准确地检测阀杆与阀轴的破裂与疲劳。通过这样做，终端用户被提醒控制阀需要替换零件及服务，以促进控制阀的更有效的维护以及更长的有效寿命。

发明内容

控制阀监测系统包括连接到阀杆或阀轴中的一个的至少一个传感器，以及用于提供关于所述阀杆或阀轴中的一个的机械完整性的变化的数据的装置。所述控制阀监测系统的所述至少一个传感器可以是声发射传感器或主动式超声波传感器中的一个。所述声发射传感器可以通过声学特征(acoustic signature)的变化来检测所述阀杆或阀轴中的一个的破裂，并且所述声发射传感器可以被连接至所述阀轴或阀杆的一端。所述至少一个传感器还可以是压电波主动式传感器或压电陶瓷(PZT)传感器中的一个，以使得到所述阀轴或所述阀杆的所述压电波主动式传感器或所述压电陶瓷传感器中的一个的阻抗可以关联于所述阀轴或阀杆的阻抗，以允许所述阀轴或阀杆的机械完整性的变化被检测。

此外，所述压电波主动式传感器或PZT传感器可以被连接至阀控制器与致动器之间的所述阀轴或阀杆的外径。另外，所述至少一个传感器可以是光纤布拉格光栅(FBG)传感器。所述FBG传感器可以测量所述阀轴或阀杆的局部区域的应变。此外，所述FBG传感器可以被连接至阀控制器与致动器之间的所述阀轴或阀杆的外径。另外，所述至少一个传感器可以是无线的。在所述阀杆或阀轴制造期间所述至少一个传感器可以被并入所述阀杆或阀轴。所述至少一个传感器可以通过粘合剂、焊接剂或螺栓中的一个或多个被连接至所述阀杆或阀轴。所述控制阀监测系统还可以包括存储器与电源，以用于所述阀轴或阀杆中的恒定数据收集以及故障报告。

在本公开的另一示例中，一种检测转轴控制阀的阀轴或滑动阀杆控制阀的阀杆的机械完整性的变化的方法包括集成至少一个传感器到阀轴或阀杆；以及使用结构健康监测技术感应所述阀轴或阀杆的疲劳。