阀操作和诊断的制作方法_2

文档序号:9644683阅读:来源:国知局
【具体实施方式】
[0043]图1示出了阀组件,其具有两个阀构件2、3。箭头4表示流体流动通过阀的方向。
[0044]阀构件2、3串联设置。换句话说,阀3设置在阀2的下游。因此,阀组件提供了设置在阀构件2的上游的入口。阀组件的出口设置在阀构件3的下游。流动通道将入口2连接至出口 3。阀构件2、3被设置成改变通过流动通道的流体流量。
[0045]两个阀构件2、3各自能够中断通过阀组件的流体流量,假如它们2、3没有一个出现故障。设想的是,阀2、3中的至少一个可以是调节阀,以便在燃烧器操作期间改变流体的流速。然而,并不要求调节阀以提供阀诊断的功能。第三个独立的阀也可以用来改变流体的流速。
[0046]在优选的实施例中,流动通过阀组件的流体在室温下为气态的。在特定的实施例中,流体是可燃气体。在另一个特定的实施例中,流体是空气。
[0047]质量流量传感器1被设置在第一阀构件2的上游。质量流量传感器1通常是具有宽测量范围的热传感器。即,质量流量传感器1用来检测和测量由于泄漏导致的流体的小流量。质量流量传感器1也可以优选检测和测量与操作中的燃气装置连同的大通量。
[0048]在另一个实施例中,质量流量传感器1设置在两个阀构件2、3之间。在另一个实施例中,质量流量传感器1设置在两个阀构件2、3的下游。
[0049]每个阀构件2、3由采用电激励的致动器10、11来驱动。控制单元12驱动用于每个致动器10、11的激励信号13、14。控制单元12处理质量流量传感器1的传感器信号7。控制单元12可以是单独的单元,或者它12可以集成在现有的设备(例如用于燃烧控制的单元)中。
[0050]控制单元12存储有编程时序,以将激励信号13、14应用到阀致动器10、11。如果流体流动通过流动通道,则控制单元12将发送激励信号13、14,并打开两个阀构件2、3。这意味着燃气装置在操作中。本领域技术人员理解的是,在优选实施例中,通过气体组件的流率可以通过闭环操作进行控制。
[0051]控制单元12用来提供对阀状态的表示15。阀门状态的表示15实际上可以是引导至外部部件的信号。阀状态的表示15可能同样被引导至集成系统内的其他软件部件。阀状态的表示15用来将阀状态显示给上述的部分或部件。阀状态的表示15也用来发送或阻止被引导至阀的操作请求,由此两个阀都打开并处于稳定状态。
[0052]阀状态的表示15可以经由总线信号和/或经由线上数字编码信号进行传输。在另一个实施例中,阀状态的表示15通过安装在集成系统上的软件和/或通过一个或通过几个编码的模拟信号来传输。本领域技术人员会理解的是,阀状态的表示15也可沿任何其他合适的数据传输方式来传输。
[0053]阀状态的表示15包含关于泄漏和关于输入压力的信息。控制单元12生成这些诊断数据,如下文所描述的。
[0054]请求信号16将操作请求从外部部分或从软件部件发送至控制单元12。在正常点火请求的情况下,两个阀均将被打开。在没有点火请求的情况下,两个阀门均将处于关闭位置。然后控制单元12可以执行一个或几个测试时序来产生关于阀状态15的信息。如果一个或几个阀构件2、3是具有调节致动器10、11的调节阀,则控制单元12接收请求信号16。然后控制单元12将调节率(modulat1n rate)发送到致动器10、11,从而设定通过流动通道的流率。
[0055]控制栅17将根据阀状态的表示15发送或阻止输入请求信号16.如果阀状态15表示泄漏或输入压力在可接受范围之外,则控制栅17将阻止操作请求16。控制栅17可被实施为集成微控制器系统的专用硬件和/或实施为软件部件。
[0056]图2描述了没有泄露时质量流量7a与时间5c的图。让两个阀构件2、3各自被关闭,并让在两个阀构件2、3之间的流动通道中的压力低于阀构件2的上游的压力。此外,让质量流量传感器1设置在阀构件2上游,如图1所示。
[0057]图2的最上方的图示出了阀构件2的位置6a。阀构件2打开流动通道,并且过了一会5a,阀构件2再次关闭。因为这两个阀构件2、3之间的压力比阀构件2上游的压力稍低,阀构件2将会经历流体流动。因此,质量流量传感器1获得信号。在图2的最下方的图上表示了相同的内容。
[0058]如果阀构件2、3之间的压力等于阀构件上游的压力,则没有流量且没有流量信号7a的表示。
[0059]然后,阀构件3打开,并且一段时间5b后再次关闭。在图2的中间的图示出了当它打开和关闭时的阀构件3(图6b)。上游的阀构件2在其间保持关闭。质量流量传感器1将不记录(register)流体流量,除非阀构件2泄漏。
[0060]图3的最下方的图示出了阀构件3泄漏时由质量流量传感器1获得的信号7b。最上方的图给出了阀构件2的位置6c,并且中间的图给出了阀构件3的位置6d。
[0061]当上游的阀构件2打开,质量流量传感器1将记录进入到阀构件2和3之间的中间部分中的流体流量7b。然后两个阀之间的压力低于上游压力,因为阀2和3之间的压力由于阀3泄漏而下降。然而随着阀构件2和3之间的体积被流体填充,由质量流量传感器1记录的流体流量7b将不停止。由于下游的阀构件3的泄漏,流体将保持流动直至上游的阀构件2关闭。阀构件3的泄漏因此产生质量流量传感器1记录的流体的长时间流动。
[0062]图4示出了与图3类似的情况,除了代替阀构件3地,现在阀构件2泄漏。随着上游的阀构件2打开(6e),质量流量传感器1将记录进入到阀构件2和3之间的中间部分中的流体流量7c。只有当阀构件2、3之间的压力低于上游侧压力时,传感器1才将会记录流体流量7c。阀构件2的上游和下游的压力一相同,流体7c的流动就停止。然后阀构件2的上游和中间部分中的压力相等。由质量流量传感器1记录的信号可以取决于阀构件2的泄漏程度。如果甚至在打开阀构件2之前,此泄漏导致阀构件2的上游和下游压力相等,则没有信号将被记录。
[0063]阀件3 —打开(6f),上游的阀构件2的泄漏就将导致由质量流量传感器1记录的流体流量。阀构件2实际上可能根本不再阻挡流动通道。如果是这样的情况,阀组件可以如没有阀构件2 —样进行操作。质量流量传感器1随后将经历恒定的质量流量7c与时间5i,直至阀构件3关闭。
[0064]由于阀构件2泄漏,上游的质量流量传感器1将记录流体流量,即使在阀构件3关闭之后。随着阀构件3关闭,质量流量7c关于时间5i实际上将开始下降。质量流量传感器1将仅在阀构件2的上游和下游压力相等时停止记录信号。
[0065]图6示出了在阀构件2、3打开或关闭的瞬间执行的质量流量测量。图6详细描述了阀构件未显示出泄漏的情况。
[0066]在开始时,下游的阀构件3打开(6h),流体流出阀构件2、3之间的中间部分。当阀构件3的上游和下游压力相等时,阀构件3关闭。上游的阀构件2随后立即打开(6g)。
[0067]然后质量流量传感器1以脉冲形式记录流体流动。随着上游的阀构件2打开,由质量流量传感器记录的信号7d示出大幅上升。随着阀构件2和3之间的中间部分被填充流体,相同的信号7d快速下降。阀2、3之间和入口处的两个压力一相等,阀构件2就关闭。
[0068]过了一会儿,上游的阀构件2再次打开(6g),随后短时间内关闭。此时质量流量传感器1将不记录信号,因为阀构件2的上游和下游的压力应该是相同的。
[0069]图6h示出了然后下游的阀构件3打开和关闭。通过打开和关闭阀构件3,中间部分将朝向阀组件的出口排放。由于质量流量传感器1被设置在阀构件2的上游,且阀构件2关闭,传感器1将不会获得信号。
[0070]然而,阀构件2 —打开,传感器1就会获得信号。来自阀组件的入口的流体然后进入阀构件2和3之间的中间部分中。质量流量传感器1将以短脉冲的形式获得此信号,如图7d中所示。
[0071]设想的是,在图7d上示出的脉冲的积分被用于进一步分析泄漏。在替代的实施例中,相同脉冲的峰值被用来进一步处理所得到的信号。
[0072]在另一个实施例中,在起始点和结束点之间执行脉冲的积分。起始点可以是阀打开时的瞬间。替代地,起始点被定义为当沿着脉冲的上升沿达到给定阈值的瞬间。结束点被定义为沿下降沿达到给定阈值、优选脉冲的峰值的50%时的瞬间。在替代的实施例中,结束点的定义依赖于脉冲的峰值的另一个百分比,如90%或10%。以这种方式得到的数量提供了对脉冲量的合理估计。
[0073]在另一个实施例中,通过将脉冲的峰值乘以它的宽度,来确定脉冲的量。脉冲宽度是,例如,在沿着上升和下降沿的脉冲峰值的50%之间所测量的。在另一个实施例中,将脉冲的峰值乘以它的积分,来确定脉冲的量。
[0074]设想的是,随着至少一个阀构件2、3开始其打开操作,从质量流量传感器1获得的脉冲的积分被触发。
[0075]在另一个实施例中,拟积分(quas1-1ntegrat1n)被用来分析从质量流量传感器1得到的脉冲。拟积分依赖于低通滤波器。此滤波器的带宽被选择成,使得它的上限比通常的脉冲的持续时间的倒数更短。通常的脉冲持续100毫秒和300毫秒之间,并且最大的脉冲短于500毫秒。在特定的实施例中,拟积分滤波器的带宽的上限
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