[发明专利]阀门维护状态的检测

说明书

本发明涉及一种阀门系统，包括阀门，其借助气动执行器操作并且是工业设施的一部分，特别是制造或生产设施的一部分。阀门系统具有诊断系统，用于检测阀门的安全相关数据。该诊断系统在此具有用于检测阀门的气动执行器的数据的压力检测单元和/或用于检测阀门系统中的声音改变的声音检测单元。此外，阀门系统包括：先导控制阀、优选电磁阀，其设计和提供用于控制气动执行器，其中，诊断系统电连接到位先导控制阀供电的供电网络，从而尤其为压力检测单元和/或声音检测单元供给电能。阀门系统的特征在于，诊断系统具有用于识别先导控制阀的供电网络中的变化的测量单元，从而识别阀门的关闭步骤或者打开步骤的起始点。

技术领域

本发明涉及一种阀门系统。此外本发明涉及一种用于阀门系统的的诊断系统和用于测量在工业设施中包含的阀门的维护状态的方法。

背景技术

在过程工业中，例如借助于气动执行器和气动辅助动力打开阀门。在此，执行器中的弹簧组件确保在气动辅助动力发生故障时关闭阀门。但是，如果其中一个弹簧断裂，则在故障情况下阀门无法再安全地关闭。阀门前后的区域因此无法再可靠地彼此分离，这可能导致严重后果。

由于阀门主要用于临时锁定/打开，因此其在相较长的时间段上处于打开/关闭状态中，从而仅在需要时借助执行器和气动辅助动力关闭/打开。由于阀门和执行器长时间保持在其终端位置，阀门和执行器的组合常常趋向于卡在一个终端位置。

在关闭期间，在通过进一步的减压并且借助弹簧组件的弹簧力将阀门引导到关闭位置之前，阀门和执行器必须通过克服起动力矩例如从起始位置松开。在阀门的整个生命周期的进程中，由执行器的磨损和腐蚀决定了起动力矩增加。如果起动转矩大于弹簧组件的弹簧力，则尽管压力降低，但阀门也不再能关闭。此时不再能安全地执行关闭步骤，由此会造成很大的损害。在打开期间类比地产生相同的现象，其中特别是在金属密封阀门的情况下，起动力矩可能会明显变大，从而在执行器中的给定薄膜面处的气动辅助动力的最大压力不再足以打开阀门，这同样会造成严重损坏。

另一种损坏情景是由阀门本体的泄漏引起的。由此，化学侵蚀性或高反应性介质可能会逸出，这些介质会导致损坏。

另外，滑黏效应(撞动Ruckeln)可能发生在阀门中。这种效应代表了执行器开始被置于不能动。

气动辅助动力通常通过安装在执行器上的电磁阀被切换。电磁阀又典型地借助中央控制系统或过程控制系统的24V数字输出被切换。除了可能存在的机械限位传感器(Endlagenmeldern)，到目前为止，阀门上不存在诊断装置。

因此，在过程工业中典型应用的阀门的先前描述的损坏场景不能被探测到或仅仅以相对高的成本才能被探测到。迄今为止，只能借助定期检查和维护或借助冗余装置(一个或多个冗余阀门)或借助阀门各个部件的超尺寸设计(例如通过使用力量更大的弹簧)来实现阀门、特别是开-关阀门的安全运行。

在没有合适诊断仪器的情况下，出于维护目的，例如每五年拆卸一次阀门，这会导致相对较高的成本。此外，经常指出，明显更长的维护间隔可能就足够了。

为了使阀门保持顺畅并抵消起动力矩的增加，阀门可以被定期打开或关闭(部分行程或全行程测试)。为了自动执行该测试，可以使用所谓的位置调节器。与电磁阀相比，该位置调节器的应用需要明显更复杂的位置调节和更加耗费成本的驱控技术。此外，在加装情况下，需要高昂的改造成本。这导致该技术实际上未被使用。

从DE 10 2015 118 198 A1中已知用于这种监控的一个实例。其中公开了一种用于调节设备的监控单元，该监控单元包括调节阀、操纵该调节阀的气动执行器和驱控执行器的位置调节器。

从WO 99/21066 A1中已知一种用于阀门的调节设备的位置调节器，其具有诊断单元。

此外，DE 10 2005 024 686 A1公开了一种调节设备，其用于操纵具有气动执行器和诊断功能的阀门。