用于无线监视和预测线性阀故障的系统的制作方法_3

文档序号:9672371阅读:来源:国知局
,下阀131移位2-4毫米到管102的空间内,而上阀132保持在其闭合密封位置(0形环142密封通道104)。以此方式,防止通过通道104在管101与102之间的流体流动。另一方面,在管101内的水和清洁剂的流动能到达0形环141,以及整个阀131并且冲洗它们。CIP循环的第一步骤由阀131返回到其闭合位置而终止。图5以示意形式示出了在CIP循环的第二步骤期间如何冲洗上阀132。在第二步骤,上阀132移位2-4毫米到管102空间内,而阀131保持在其闭合密封位置,密封了从管101到管102、以及从管102到管101的可能流体流动。另一方面,在管102内的水和清洁剂的流动能到达0形环142、以及整个阀132,并且冲洗它们。在CIP循环的所述第二步骤结束时,阀132返回到其密封状态。同样,阀132的最大移位为大约2-4毫米,这不能被微型开关结构所感测到。
[0060]本发明克服现有技术系统不能允许对部分移位进行监视的所述缺陷。术语“部分移位”在本文中指大约2-5毫米的移位,大约2-5毫米的移位例如在CIP程序期间发生,诸如在上文中所描述。
[0061]图6是示出了本发明的监视和故障预测和检测系统的结构的框图。促动器103线性地驱动两个杆151和152,杆151和152继而分别连接到图2至图5的两个个别阀131和132 (在图6中未示出)。阀和管路组件160为与图2至图5所示的基本上相同的结构。促动器103可以按先前关于图2至图5所描述的方式同时或个别地驱动杆151和152。当促动器103同时驱动所述杆151和152时,这些杆移位25-50毫米以用于实现通道104的完全打开或完全闭合(在先前的图中示出)。当促动器103分别在CIP循环的第一步骤和第二步骤期间个别地驱动杆151和152之一时,杆也以上文中描述的方式仅驱动2-4毫米。第一线性至角度转换器271、以及第二线性至角度转换器272各自分别由相应夹紧环181和182附连到第一杆151和第二杆152。夹紧环181和182因此随着杆151和152 —起线性移位,并且它们将所述线性移位分别转移到第一线性至角度转换器271和第二线性至角度转换器272。第一线性至角度转换器271和第二线性至角度转换器272为将分别从环181和182所接收到的线性移位分别转换成轴191和192的角旋转的机械布置。轴191和912中每一个以分别与杆151和152的线性移位成比例的角旋转而旋转。轴191和192中每一个将其旋转分别转移到第一角度监视单元201和第二角度监视单元202。角度监视单元是无线单元,具有在W02008/078323中全面描述的结构(在下文中,当使用表达“角度监视单元”时,该术语指具有基本上如在W02008/078323中所描述的单元的结构和特征的单元)。因此,角度监视单元201和202中的每一个能以很准确的方式测量角旋转。因此,监视单元能易于感测小至2-4毫米的很小的移位。这种准确度实际上取决于在线性移位与轴191和192的半径之间的机械转移比例或机械转换比例。更具体而言,在移位(25-50mm或2-4mm)是给定的并且固定时,轴191和192的半径的任何减小将导致较大角度变化、以及通常更高的精确度。
[0062]示例1
[0063]例如,25_50mm线性移位可以转换为轴191或192中每一个的90°旋转。在那种情况下,2mm CIP移位将转换为7.2°轴旋转(以25mm主要移位,这对应于2/25*90 = 7.2° )和3.6度轴旋转(在50mm主要移位中,这对应于2/50*90 = 3.6° )并且在4mm CIP移位的情况下,这将转换为14.4°轴旋转(在25mm主要移位中,这对应于4/25*90 = 14.4° )和7.2°轴旋转(在50mm主要移位中,这对应于4/50*90 = 7.2° )。角度测量为10比特/1000点准确度,因而每个1°旋转将得到11个测量点,这将在3.6度最小旋转的情况下导致11个测量点。因而,201和202第一和第二角度监视单元的角度分辨率足够精确以准确测量CIP移位。
[0064]如图所示,在这种结构中,甚至能容易地检测、监视和甚至以高准确度检查出大约2-4_的较小移位,因为较小移位被转换为显著的测量变化。这与涉及使用微型开关和限制于感测仅大得多的移位的现有技术布置形成对照。
[0065]图7示出了根据本发明的一实施例用于监视双阀结构中的线性移位的系统。该系统包括线性促动器103,线性促动器103连接到阀杆,阀杆继而穿过开放空间120。杆继续穿过双阀并且终止于框架143下方的第二双空间。应当指出的是为了简单起见,术语“杆”以单数形式使用以描述这种结构,然而,实际上,这种杆包括更复杂的结构,其如所述的那样允许同时启动两个阀(图2至图5的101和102),如在主要打开和闭合期间那样,或者允许单独地启动每个个别阀,如在CIP循环的两个步骤期间所使用般。该系统还包括两个角度监视单元220a和220b,分别用于监视阀131和132的移位(在图2至图4中示出)。每个监视单元由线性至角度转换器210a和210b连接到杆103的相应部分,如之前所描述的那样。框架143通常用于利用螺钉将转换器附连到阀组件上,并且用于容纳各种机械部件。
[0066]图16描绘了线性至角度转变的准确度。轴线X是呈源自全标度(FS)的百分比的测量角,其将导致与源自FS的按百分比表示的实际线性移动的测量偏差。示出了两个线。线A是与线性移动的实际位置相比原始数据的线性转变的偏差,而线B是在对原始数据进行线性回归处理之后与线性移动的实际位置的偏差。在线性回归处理之后实现了比1%更好的偏差。
[0067]如果需要更精确的表示,与实际线性阀位置的1%偏差可能是固定的,如果在表示线性阀位置之前使用相对偏差表。
[0068]图8a和图8b详细地示出了两个线性至角度转换器210a和210b。每个线性至角度转换器210a和210b结合到角度监视单元220。更具体而言,角度监视单元220结合到主轴226,主轴226继而附连到第一转移元件227。第一转移元件227由次要轴234在轴向附连到第二转移元件229上。第二转移元件229终止于环230,环230夹紧相应杆107 (在图8a和图8b中未示出)。这种结构将相应杆107的线性移位转换为主轴226的角旋转。主轴的角旋转与杆的线性移位成比例。这种布置能允许选择(或者若必需,调整)线性至角度转换的比例,例如通过选择在主轴226的轴线与次要轴234的轴线之间的适当距离。更具体而言,这个距离变得越大,对于杆107的给定线性移位而言,将导致的角旋转就越大。环230可以分成两个半件,由此能允许利用环230将转换器容易地安装和附连到相应杆107,特别地易于作为附加单元来安装该系统。
[0069]图9示出了两个角度无线阀监视装置220a和220b分别(诸如在W02008/078323中所描述)如何附连到具有线性阀组件的管路结构。两个线性至角度转换器210a和210b在机械上在结构和尺寸方面略微不同,以适应于它们的分别在管路系统上的不同位置。
[0070]本发明的监视系统也可以用于预测促动器、双阀中的个别阀中的每一个、或者用在每个个别阀中的相应0形环的未来故障。如在先前所指出的那样,PCT/IL2013/050494公开了一种增强的阀监视装置(EVMD),其除了它的监视功能之外还用于预测促动器-阀对组件的未来故障,其中促动器和阀为旋转型(在下文中,术语“增强的阀监视装置”将简略地指具有在PCT/IL2013/050494中所描述的所有特征的装置)。简言之,PCT/IL2013/050494公开了:用于确定一起控制管线中流体流动的促动器或阀的可能未来故障的系统,所述控制由促动器决定在管线中的流率,促动器继而造成所述阀的杆在两种相应阀状态之间的角度变化,该系统包括:
[0071]a.传感器,在由所述促动器造成所述杆任何角度变化时,其用于持续地感测杆的角取向,并且用于向监视单元传送相应角度变化信号;以及
[0072]b.增强的阀监视装置(EVMD),其包括:
[0073]1.本地存储器,其用于储存所述促动器和阀对的标称转变值;
[0074]i1.用于接收所述角度变化信号和产生包括源自所述信号的周期性采样的转变矢量的采样单元;以及
[0075]ii1.比较器单元,用于:(a)将所述转变矢量的至少一部分与来自所述存储的标称转变值的相对应集合进行比较;以及,(b)如果确定了差值高于一个或多个预先限定的阈值,则发出所述促动器可能故障的警报。
[0076]更具体而言,根据PCT/IL2013/050494,预先存储了描述直角回转阀杆的取向的角度变化的标称转变曲线。在促动器-阀对的实际操作期间,即,当旋转促动器启动直角回转阀以改变其状态时,EVMD在其在两种状态之间转变期间周期性地对杆的
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