流体阀声学校准的制作方法
【专利摘要】本文公开了用于流体阀声学校准的方法和设备。实例方法包括将阀的闭合件沿着阀冲程旋转至多个位置；当所述闭合件处于所述位置时，使用传感器获取通过所述阀的流体产生的声学发射信号；以及使用处理器基于所述声学发射信号识别所述闭合件的零位。
【专利说明】流体阀声学校准
【技术领域】
[0001]本公开总地涉及过程工业控制阀，更特别地，涉及流体阀声学校准。
【背景技术】
[0002]流体控制阀，如球阀，通常包括相对于阀密封件可旋转至打开或闭合位置的闭合件，以允许或限制流体流过该阀的通道。不具有在闭合位置恰当定位的闭合件的流体控制阀会泄漏过程流体，从而导致阀的无效密封。
【发明内容】
[0003]公开了用于流体阀声学校准的方法和设备。方法实例包括将阀的闭合件沿着阀冲程旋转至多个位置；当所述闭合件处于所述位置时，使用传感器获取通过所述阀的流体产生的声学发射信号；以及使用处理器基于所述声学发射信号识别所述闭合件的零位。
[0004]设备实例包括:具有闭合件的旋转控制阀；用于获取由通过所述阀的流体产生的声学发射信号的传感器；以及基于所述声学发射信号确定所述闭合件的零位的处理器。
[0005]另一设备实例包括:用来在阀的闭合件处于沿着阀冲程的多个位置时获取流体产生的声学发射信号的获取装置；以及用来基于所述声学发射信号识别所述闭合件的零位的识别装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为根据本公开一个或多个方面的识别流体控制阀的闭合件的零位的设备实例；
[0007]图2为用于实施本文所述实例的方法实例的流程图。
【具体实施方式】
[0008]本文所述方法和设备实例涉及流体控制阀的声学校准。更具体地，本文所述实例可用于识别流体控制阀的闭合件的最佳零位或中心位置(例如，最小泄漏位置或流动位置)。特别地，本文所述实例可使用因流体流过阀时发出的声学发射信号，以便在操作期间使阀的闭合件能够定位在最佳零位或中心位置，结果，在闭合位置获得通过阀的最小泄漏或基本上为零的泄露。
[0009]流体控制阀通常包括称为闭合件或阀内件的内部组件，其相对于阀密封件定位，以控制流体通过阀的流动。在旋转阀中，闭合件可绕沿着称为阀冲程的路线的轴线旋转。当闭合件相对于阀密封件处于完全闭合位置时，流体基本上被阻止通过阀。该完全闭合位置对应于阀的机械限位。从完全闭合位置沿着阀冲程旋转闭合件一定距离，例如大致90度，允许流体以最小的限制流过阀。在该位置，闭合件可被认为处于完全打开位置。当闭合件绕其轴线沿着阀冲程朝着完全闭合位置或远离完全闭合位置旋转至不同位置时，其中该不同位置可位于完全打开位置与完全闭合位置之间，则相应地限制流体通过阀的流动。[0010]在本文所述的一些方法和设备实例中，当操作期间阀的闭合件沿着阀冲程旋转至不同位置时，传感器可检测到在不同位置的流体紊流产生的相应声学能量或发射信号。如下面更加详细描述的，这些声学发射信号的分析能够识别闭合件的最佳零位或中心位置，这可用来为通过阀的最小或基本上为零的流动或泄漏而相对于阀密封件定位闭合件。该最佳零位或中心位置可对应于与阀的完全闭合或机械限位位置间隔开的阀的冲程位置。在一个实例中，阀的最佳零位或中心位置对应于流体紊流最小从而因该紊流产生的声学发射相关能量最小的冲程位置。
[0011]尽管已知一些技术检测声学发射以一般地量化通过阀的泄漏，但是这类技术并不像参考本文实例所描述那样用来识别阀的闭合件相对于阀密封件的最佳零位或中心位置。
[0012]根据本文所公开的教导，传感器可定位在流体控制阀最近处。当闭合件沿着阀冲程旋转至不同位置时，传感器检测流体在不同位置(包括例如第一位置和不同于第一位置的第二位置)通过阀的紊流产生的声学信号。处理器或任意其他适当处理装置可基于在第一和第二位置收集的声学发射信号的分析确定闭合件的最佳零位或中心位置。通过例如致动器和数字阀定位器可实现将闭合件移动至零位。
[0013]当在过程应用中安装并操作阀时，可实施本文所述方案和设备实例，从而在使用阀时提供闭合件在零位的识别和定位。另外地或可选地，所公开的方法和设备可用于在阀制造期间识别阀的最佳零位或中心位置。在其他实例中，本文所提供的实例可为工厂控制系统或资产管理软件包的一部分。所公开的方法和设备的其他使用包括，但不限于，检测阀密封件或闭合件损坏和/或避免闭合件的过度旋转。
[0014]图1示出了用于识别具有闭合件104的流体控制阀102的最佳零位或中心位置的实例设备100。流体控制阀102可为旋转控制阀，如球阀、蝶阀或任意其他类型的流体控制阀。流体控制阀102可为位置座阀(position-seated valve)、扭矩座阀(torque-seatedvalve)或任意其它布置。流体控制阀102还包括阀密封件106和传感器108。传感器108可定位在流体控制阀102的最近处，在某些实例中，其紧邻或靠近阀密封件106。传感器108可为例如压电陶瓷传感器。在其他实例中，可在最靠近流体控制阀102和/或阀密封件106的多个位置设置多个传感器。
[0015]操作中，闭合件104旋转时，通过流体控制阀102的流体产生的声学发射信号被传感器108检测，并被处理器110记录和分析。处理器110执行的声学发射信号分析可包括例如计算均方根。在某些实例中，可通过传感器108和处理器110测量和/或计算其他能量参数，包括但不限于，空中杂音、超声信号、或除由通过流体之外的噪声(例如，阀本身运动产生的噪声)产生并被传感器108检测的信号的冲击振幅。处理器110可分析传感器108检测的声学发射信号，并将该声学发射信号与闭合件104的位置相关联，以确定闭合件104的最佳零位或中心位置。在识别所述最佳零位或中心位置时，处理器110可与数字阀定位器112和致动器114通信，以将闭合件104定位在零位。
[0016]在用于识别流体控制阀102的最佳零位或中心位置的方法实例中，闭合件104可沿着阀冲程旋转至多个位置。在这种实例中，沿着阀冲程的所有位置的声学发射信号数据都被传感器108收集。处理器110可识别对应于传感器108在多个位置检测的最小声学发射信号的阀的闭合件位置。在某些实例中，处理器可识别对应于最小声学发射信号的位置，并使用来自邻近位置的信号数据执行中点计算，以识别零位。在其他实例中，当闭合件104朝着中心位置旋转并旋转超过中心位置时，声学发射信号被连续地收集。在该实例中，处理器Iio识别对应于传感器108检测的最小声学发射信号的阀的闭合件位置。
[0017]图2示出表示可被实施以识别流体控制阀的最佳零位或中心位置的方法200的流程图实例。图2的实例方法200可使用处理器、控制器和/或任意其他适当处理装置实施。例如，图2的实例方法200可使用存储在有形计算机可读介质(例如，闪存、只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM))上的代码指令(例如，计算机可读指令)来实施。如本文所使用的，术语有形计算机可读介质明确定义为包括任意类型的计算机可读存储，不包括传播信号。另外地或可选地，图2的实例方法200可使用存储在非临时性计算机可读介质(例如，闪存、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、缓存、或信息在其中存储任意持续时间(例如，扩展时间段、永久、简短、临时缓存和/或信息缓存)的任意其他存储介质上的代码指令(例如，计算机可读指令)来实施。如本文所使用的，术语非临时性计算机可读介质明确定义为包括任意类型的计算机可读介质，不包括传播信号。
[0018]另外，尽管参考图2的流程图描述了图2的实例方法200，但是也可使用其他方法实施图2的实例方法200。例如，可改变程序块的执行次序，和/或改变、去除、拆分或组合所述程序块的一部分。另外，可通过例如分隔式处理线程、处理器、装置等串行和/或并行执行图2的实例操作的一部分或全部。
[0019]图2的实例方法200可用来识别流体控制阀102的闭合件104的最佳零位或中心位置。可通过指令启动实例方法200，将闭合件104旋转至第一位置(程序块202)。在一个实例中，闭合件104可沿着阀冲程旋转至第一位置。例如，在第一位置，闭合件104可位于完全打开位置与完全闭合位置之间，流体可通过流体控制阀104。然后传感器108测量闭合件104处于该第一位置时的声学发射信号(程序块204)。闭合件可沿着阀冲程旋转至多个位置；这样，实例方法200不限于仅将闭合件旋转至一个第一位置。然后闭合件104旋转至第二位置(程序块206)，传感器108测量闭合件104处于该第二位置时的声学发射信号(程序块208)。在一个实例中，第二位置可位于超过阀的最佳零位或中心位置的位置(例如，在完全闭合位置与中心位置之间)。在该实例中，闭合件104已经沿着阀冲程从第一位置旋转达到中心位置，并朝着完全闭合(例如，机械限位)位置旋转超过中心位置。在其他实例中，第二位置对应于传感器108检测相对于第一声学发射信号增大的第二声学发射信号的位置。闭合件104可沿着阀冲程旋转至多个位置；这样，实例方法200不限于仅将闭合件104旋转至一个第二位置。
[0020]传感器108在第一和第二位置收集的声学发射信号通过适当的处理装置如处理器Iio分析。处理器110可计算例如传感器108记录的声学发射信号的均方根噪声水平，并基于声学发射信号数据的分析识别闭合件104的最佳零位或中心位置(程序块210)。例如，处理装置可识别对应于传感器108检测的最小声学发射信号的在第一和第二位置之间的阀的闭合件位置，并将该位置与闭合件104的最佳零位或中心位置相关联。
[0021]在另一实例中，处理装置可确定在第一位置与第二位置之间对应于传感器108检测的增大的第一和第二声学发射信号的中间位置。处理器110可将该中间位置与闭合件104的最佳中心位置或零位相关联。这种中间位置可通过多种信号分析计算来确定。例如，在传感器108检测的第二声学发射信号的测量基本上等于第一声学发射信号的测量的情况下，可通过处理器110执行中点计算，以确定对应于第一和第二声学发射信号的位置之间的中间位置。可选地，在一些实例中，第一声学发射信号和第二声学发射信号可对应于由通过流体产生的大体上不同的噪声水平。在这类实例中，可通过处理器110执行由传感器108检测的声学发射信号数据产生的多项式曲线的曲线拟合，以确定最佳零位或中心位置。使用例如二阶方程的曲线拟合可将声学发射信号测量与闭合件104的位置相关联，以识别对应于传感器108检测的最小声学发射信号的闭合件104的最佳零位或中心位置。
[0022]可选地，可通过单独使用用于处理声学发射信号的适当手持装置手动实施所述方法。在已经识别出零位或中心位置的情况下，实例方法200可包括使用例如数字阀定位器112和致动器114将闭合件移动至零位。
[0023]尽管前面的详细描述涉及多个具体实例，但是应当理解，除了本文具体陈述的那些之外，本领域技术人员可对那些实例的结构和布置进行修改和改变，并且这些修改和改变被认为在本公开的整体范围内。
【权利要求】
1.一种方法，其特征在于，包括: 将阀的闭合件沿着阀冲程旋转至多个位置； 当所述闭合件处于所述位置时，使用传感器获取由通过所述阀的流体产生的声学发射信号；以及 使用处理器基于所述声学发射信号识别所述闭合件的零位。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，识别所述零位包括查找最小声学发射信号，并将所述最小声学发射信号与所述闭合件的零位相关联。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个位置包括第一位置和第二位置，在所述第一位置，所述闭合件位于所述阀的完全打开位置与完全闭合位置之间，在所述第二位置，所述闭合件超过所述零位定位。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，识别所述零位包括查找所述第一位置与所述第二位置之间的最小声学发射信号，并将所述最小声学发射信号与所述闭合件的零位相关联。
5.—种设备,其特征在于,包括: 旋转控制阀，其具 有闭合件； 传感器，其用于获取由通过所述阀的流体产生的声学发射信号；以及 处理器，其基于所述声学发射信号确定所述闭合件的零位。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述传感器邻近所述阀的密封件布置。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述传感器为压电陶瓷传感器。
8.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述闭合件旋转至第一位置和第二位置。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述传感器获取所述闭合件旋转至所述第一位置时的第一声学发射信号和所述闭合件旋转至所述第二位置时的第二声学发射信号。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述处理器基于在所述第一位置和第二位置获取的所述第一声学发射信号和所述第二声学发射信号确定所述闭合件的零位。
11.如权利要求5所述的设备，其特征在于，最小声学发射信号与所述闭合件的零位相关联。
12.如权利要求5所述的设备，其特征在于，还包括用于将所述闭合件移动至所述零位的数字阀定位器。
13.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述旋转控制阀为位置座阀或扭矩座阀。
14.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述处理器通过获取所述声学发射信号的均方根来确定所述零位。
15.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述声学发射信号包括超声信号。
16.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述声学发射信号包括空中杂音。
17.—种设备,其特征在于,包括: 用来在阀的闭合件处于沿着阀冲程的多个位置时获取由流体产生的声学发射信号的获取装置；以及 用来基于所述声学发射信号识别所述闭合件的零位的识别装置。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，用来获取所述声学发射信号的获取装置为压电陶瓷传感器。
19.如权利要求17所述的设备，其特征在于，用来识别所述零位的识别装置为处理器。
20.如权利要求17所述的设备，其特征在于，还包括用于将所述闭合件移动至所述零位的移动装置 。
【文档编号】F16K37/00GK103912717SQ201310756999
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年1月4日
【发明者】S·W·安德森 申请人:费希尔控制国际公司