用于分析摩擦力对过程控制设备的影响的方法和装置制造方法及图纸

本文公开了用于分析摩擦力对过程控制设备的影响的方法和装置。一种示例性方法包括：确定与致动器和要由该致动器操作的过程控制设备的摩擦力相对应的值，并且基于与该摩擦力相对应的值和预先确定的值，确定指示该摩擦力对于该过程控制设备的操作的影响的值。

【技术实现步骤摘要】
用于分析摩擦力对过程控制设备的影响的方法和装置
本公开概括而言涉及过程控制设备，并且更具体而言涉及用于分析摩擦力对过程控制设备的影响的方法和装置。
技术介绍
过程控制系统通常使用各种过程控制设备(例如旋转阀、线性阀等等)来控制过程。通常由致动器通过杆或轴来操作过程控制设备。在操作期间，过程控制设备和致动器的摩擦力抵抗杆或轴的运动。随着时间推移，过程控制设备和致动器的摩擦力可能增大或减小。
技术实现思路
一种示例性方法包括确定与过程控制设备和致动器的摩擦力相对应的力或扭矩，其中该致动器通过杆或轴可操作地耦接到该过程控制设备。该示例性方法进一步包括基于与该摩擦力相对应的该力或扭矩，确定指示该致动器对于通过该杆或轴操作该过程控制设备的命令的响应的值。另一个示例性方法包括确定与致动器和要由该致动器操作的过程控制设备的摩擦力相对应的值，并且基于与该摩擦力相对应的该值和预先确定的值，确定指示该摩擦力对于通过该致动器对该过程控制设备的操作的影响的值。附图说明图1示出了一个示例性过程控制系统，其中可以在该过程控制系统中实现本文公开的教导。图2描述了用于实现本文公开的示例性方法的一个示例性过程控制设备。图3是表示本文公开的一个示例性方法的流程图。图4是表示本文公开的另一个示例性方法的流程图。具体实施方式虽然结合线性阀和线性致动器来描述下文的示例性装置和方法，但是该示例性装置和方法还可以与由线性或旋转致动器操作的任意其他过程控制设备(如节流阀、隔离阀、旋转阀和/或任意其他过程控制设备)一起使用。通常由各种过程控制设备(例如线性阀、旋转阀、节流阀、隔离阀等等)控制工业过程(例如石油和天然气分配系统、化工处理工厂等等)。过程控制设备通常由致动器通过杆或轴来操作。致动器向杆或轴提供力或扭矩，以移动过程控制设备的流量控制元件(例如塞子、盘子、珠子等等)。在操作期间，流体流动经过过程控制设备并且对流量控制元件并且从而对杆或轴施加各种力。并且，在操作期间，过程控制设备和致动器的摩擦力对抗杆或轴的移动。如果该摩擦力增加，则在各个操作循环之间，该杆或轴响应于该致动器的给定的力或扭矩量的移动量可能改变，该移动可能迟缓，或者该杆或轴可能不响应于由致动器提供的力或扭矩而移动。如果该摩擦力减小，则该杆或轴响应于该致动器的给定数量的力或扭矩的移动量可能增加。本文公开的实例可用于分析或估计摩擦力对于由致动器操作的过程控制设备的操作的影响。在一些实例中，将摩擦力对于过程控制设备的操作的影响展示为致动器的杆或轴的移动特征的恶化，其可以指示过程控制设备或致动器的损坏或故障(例如密封件磨损、向致动器供应的气压不足、过程控制设备的流动路径的阻塞等等)。本文公开的一个示例性方法包括确定与致动器和由该致动器操作的过程控制设备的摩擦力相对应的值。在一些实例中，与摩擦力相对应的值是该杆或轴从第一位置到第二位置的移动期间，在该第一位置处由该致动器向该杆或轴施加的力或扭矩与在该第二位置处由该致动器向该杆或轴施加的力或扭矩之间的差(即与和该杆从第一位置到第二位置的移动相反的动态摩擦力相对应的差力)。该示例性方法还包括基于与该摩擦力相对应的该值和预先确定的值，确定指示该摩擦力对于通过该致动器对该过程控制设备的操作的影响的值。摩擦力对于过程控制设备的操作的影响可以对应于过程控制设备的杆或轴的移动特征，如杆或轴响应于致动器向该杆或轴施加的力或扭矩的移动的敏感度、精确度和/或响应度。在一些实例中，预先确定的值是该致动器的最大力或扭矩与该致动器执行一个动作的力或扭矩之间的差。为了确定指示摩擦力的影响的值，可以例如使用比率将与摩擦力相对应的值与该预先确定的值进行比较。当该比率指示摩擦力的影响已经达到预先确定的级别时可以发送警告消息。图1示出了可用于实现本文所述的示例性装置和方法的一个示例性过程控制系统100。示例性过程控制系统100包括任意数量的过程控制设备102，如输入设备和/或输出设备。在一些实例中，输入设备包括阀、泵、风扇、加热器、冷却器、混合器和/或其他设备，并且输出设备包括温度计、压力计、浓度计、液位计、流量计、蒸汽传感器、阀控制器和/或其他设备。输入设备和输出设备经由数据总线(例如FoundationFieldbusTM和HARTTM)或局域网(LAN)106可通信地耦接到控制器104(例如DeltaVTM控制器)。输入设备和输出设备可以被无线可通信地耦接到控制器104。控制器104向输入设备发射指令以控制该过程，并且接收和/或收集由输出设备发射的信息(例如测量到的过程信息、环境信息和/或输入设备信息等等)。控制器104生成通知、警告消息和/或其他信息。控制器104还被可通信地耦接到工作站108，工作站108包括接口110，接口110显示过程控制信息(例如测量到的过程控制信息、警告消息等等)。虽然在图1中显示了单个控制器104，但是在示例性系统100中可以包括一个或多个附加控制器，而不会脱离本文公开的教导。图2描述了可用于实现本文公开的实例的示例性过程控制设备200。图2中所示的示例性过程控制设备200是线性阀(例如ED阀)。然而，其他过程控制设备，如旋转阀(例如Vee-BallTMV150阀、Vee-BallTMV300阀等等)、节流阀、隔离阀和/或其他过程控制设备可用于实现本文公开的实例。示例性过程控制设备200包括耦接到杆202的流量控制元件(未显示)(例如塞子、盘子、珠子等等)。线性致动器204(例如667致动器)被可操作地耦接到杆202以在操作期间移动杆202。可用于实现本文公开的实例的一些示例性过程控制设备包括旋转阀或可操作地耦接到旋转致动器的其他设备。在所示的实例中，致动器204是气动致动器。然而，其他致动器，如电动或水力致动器，也可用于实现本文公开的实例。可以基于致动器204和过程控制系统100的特征，例如可用的空气供应压力、致动器204的有效面积、杠杆臂长度和/或其他特征，来确定致动器204的最大估计力或扭矩。示例性过程控制设备200还包括密封件(未显示)。在所示实例中，过程控制设备200包括数字阀控制器206(“DVC”)(例如FIELDVUETMDVC6200数字阀控制器)，以收集信息，如杆202的位置、杆行进的方向、操作循环的计数、致动器压力、由致动器204提供的力或扭矩和/或其他信息。DVC206可通信地耦接到致动器204。在操作期间，DVC206向控制器104发送信息并且从控制器104接收信息。基于该信息，DVC206(例如经由气动信号)向致动器204发射命令。响应于来自DVC206的命令，致动器204向杆202施加力，以执行动作(例如移动流量控制元件、密封地接合或断开流量控制元件和座等等)。过程控制设备200和致动器204的摩擦力对抗杆202的移动。影响摩擦力的数量的因素包括例如阀设计、致动器有效面积、阀端口尺寸、加工不平衡区域、杆尺寸、阀的断开分类、阀座类型和/或其他因素。过程条件(例如阀入口压力、阀出口压力、流体流动的方向等等)也可能对抗或促进杆202的移动。因此，当过程控制设备200在线(即正在被用于控制过程)时，向杆202施加以执行该动作的力是克服过程控制设备200和致动器204的摩擦力、由过程条件在杆202上产生的力以及执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：确定与过程控制设备和通过杆或轴可操作地耦接到所述过程控制设备的致动器的摩擦力相对应的力或扭矩；并且基于与所述摩擦力相对应的所述力或扭矩，确定指示所述致动器对于通过所述杆或轴操作所述过程控制设备的命令的响应的值。

【技术特征摘要】
2012.04.20 US 13/451,8621.一种用于分析摩擦力对过程控制设备的影响的方法，包括：确定与过程控制设备和通过杆或轴可操作地耦接到所述过程控制设备的致动器的摩擦力相对应的第一力或扭矩；响应于所述第一力或扭矩，确定用于通过所述杆或轴操作所述过程控制设备以获得所述致动器的第一响应的第一命令；确定与所述过程控制设备和所述致动器的摩擦力相对应的第二力或扭矩；以及响应于所述第二力或扭矩，确定用于通过所述杆或轴操作所述过程控制设备以获得所述致动器的第二响应的第二命令。2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述致动器对于所述第一命令的所述第一响应包括：将与所述摩擦力相对应的所述第一力或扭矩与估计力或扭矩进行比较。3.如权利要求2所述的方法，其中所述估计力或扭矩基于所述致动器的最大估计力或扭矩与所述致动器执行一个动作的估计力或扭矩之间的差。4.如权利要求1所述的方法，其中所述致动器的所述第一响应对应于所述杆或轴响应于由所述致动器施加到所述杆或轴的力或扭矩的移动特征。5.如权利要求4所述的方法，其中所述移动特征是敏感度。6.如权利要求4所述的方法，其中所述移动特征是精确度。7.如权利要求4所述的方法，其中所述移动特征是响应度。8.如权利要求1所述的方法，还包括：当所述致动器的所述第一响应或所述第二响应已经恶化到或低于预先确定的级别时发送警告消息。9.如权利要求1所述的方法，其中确定与所述摩擦力相对应的所述第一力或扭矩包括：确定在所述杆或轴从第一位置移动到第二位置期间，在所述第一位置处由所述致动器向所述杆或轴施加的力或扭矩与在所述第二位置处由所述致动器向所述杆或轴施加的力或扭矩之间的差。10.一种用于分析摩擦力对过程控制设备的影响的方法，包括：确定与致动器和要由所述致动器操作的过程控制设备的摩擦力相对应的值；基于与所述摩擦力相对应的所述值和所述致动器的估计力或扭矩，确定指示所述摩擦力对于通过所述致动器对所述过程控制设备的操作的影响的值；以及确定指示所述摩擦力的所述影响的值包括：使用所述致动器的所述估计力或扭矩对于与所述摩擦力相对应的所述值的比率，将与所述摩擦力相对应的所述值和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·W·安德森，
申请(专利权)人：费希尔控制国际公司，
类型：发明
国别省市：