探测搅拌容器中的异常操作的方法和系统的制作方法

文档序号:6292293阅读:466来源:国知局
专利名称:探测搅拌容器中的异常操作的方法和系统的制作方法
技术领域
本公开内容总的来说涉及过程控制系统,更具体地说,涉及监控和/或 探测搅拌容器中的异常状况的系统。
背景技术
过程控制系统,例如化学、石油、或其他过程中所-使用的分布式或可伸 缩过程控制系统,通常包括以可通信方式通过模拟、数字和模拟/数字相结 合的总线彼此相连、连接至至少一个主机或操作员工作站以及一个以上现场 设备的一个以上过程控制器。现场设备可以是例如阀、阀定位器、开关、变 送器(例如温度传感器、压力传感器和流速传感器),它们在诸如开启或关 闭阀和测量过程参数的过程中施行功能。过程控制器接收指示由现场设备作 出的过程测量的信号和/或与现场设备有关的其它信息,使用该信息实现控 制例程,而后生成控制信号,该控制信号被通过总线发送到现场设备以控制 过程的操作。来自现场设备和控制器的信息通常可被由操作员工作站执行的 一个以上应用程序使用,以使操作员能够施行关于过程的任意期望功能,例 如查看过程的当前状态、修改过程的操作等。
过去,传统的现场设备用于通过模拟总线或模拟线路向过程控制器发送 以及从过程控制器接收模拟(例如4-20毫安)信号。这些4-20毫安信号所
9固有的局限性在于,它们指示由设备作出的测量和/或由被要求控制该设备 的操作的控制器生成的控制信号。然而,在过去的大约十年里,包括微处理 器和存储器的智能现场设备已经普遍用于过程控制产业。除了在过程内施行 主要功能,智能现场设备还存储与设备有关的数据,以数字或数字和模拟相 结合的格式与控制器和/或其它设备通信,并施行诸如自校准、标识、诊断
等的次要任务。若干种标准和开放智能设备通信协议,例如HART 、 PROFIBUS 、 WORLDFIP 、 Device Net 以及CAN协议,已经被开发出来, 从而使由不同的制造商制造的智能现场设备能够在同 一 过程控制网络内被 一起使用。此外,由Fieldbus Foundation发布的全数字两线总线协议,即 FOUNDATION Fieldbus (以下称作"Fieldbus")协议使用位于不同现场 设备中的功能块施行以前在集中式控制器中施行的控制操作。在这种情况 下,Fieldbus现场设备能够存储和执行一个以上功能块,每个功能块从其它 功能块(位于同一设备内或不同设备内)接收输入和/或向其它功能块提供 输出,并像实现比例-积分-微分(PID)控制例程那样施行某些过程控制操 作,例如测量或探测过程参数、控制设备或施行控制操作。过程控制系统内 的不同功能块被配置为彼此通信(例如通过总线)以形成一个以上过程控制 环路,从而使遍布于过程内的独立操作分散。
来自现场设备和过程控制器的信息对于诸如操作员工作站、维护工作 站、个人计算机、手持设备、历史数据库、报告生成器、集中式数据库等的 一个以上其它硬件设备可用,从而使操作员或维护人员能够施行针对过程的 期望的功能,例如改变过程控制例程的设置、更改过程控制器或智能现场设 备中控制模块的操作、查看过程的当前状态或加工厂中的特定设备的当前状 态、查看由现场设备和过程控制器生成的警报、为了训练人员或测试过程控 制软件而模拟过程的操作,以及诊断加工厂中的问题或硬件故障等。
尽管典型的加工厂有诸如阀、变送器、传感器等的连接至一个以上过程
控制器的很多过程控制和仪表设备,但是还有对过程操作来说也是必需的或
与过程操作有关的很多其它支持设备。这些附加设备包括例如位于典型工厂中的诸多位置的供电装置、发电和配电装置、诸如涡轮机、发动机等的旋转 装置。尽管该附加装置不一定会创建或使用过程变量,并且在很多情况下不 会为了影响过程操作而被控制或甚至被耦接至过程控制器,但是该装置对于 过程的正确操作来说很重要,并且最终是过程的正确操作所必需的。
已知的是,在加工厂环境中,尤其是在具有大量现场设备和支持装置的 加工厂中,经常会有问题出现。这些问题可能是坏了的或故障的设备,诸如 软件例程之类的逻辑元件驻留在不正确的模式,过程控制环路被不正确地调 谐,加工厂中的设备之间的通信失败一次以上,等等。这些和其它问题实际 上很多,通常会导致过程在异常状态下操作(即加工厂处于异常情况),这 经常与加工厂的次最佳性能相关联。已经开发了很多诊断工具和应用程序来 探测和确定加工厂中问题的产生原因,并且一旦问题产生并被探测到,就协 助操作员或维护人员诊断并纠正该问题。例如,通常通过诸如直接或无线总 线、以太网、调制解调器、电话线等的通信连接连接到过程控制器的操作员 工作站具有适于运行诸如由包括大量控制模块和控制环路诊断工具的爱默
生过程管理公司出售的DeltaVTM和Ovation控制系统之类的软件或固件的处
理器和存储器。同样,维护工作站可以通过与控制器应用程序相同的通信连
接,或通过诸如用于过程控制的对象链接和嵌入(OLE) (OPC)连接、手
持连接等的不同通信连接,连接到诸如现场设备之类的过程控制设备,维护
工作站通常包括被设计为查看由加工厂中的现场设备生成的维护警报和警
告、对加工厂中的设备进行测试并对现场设备和加工厂中的其它设备施行维
护活动的一个以上应用程序。已经开发出类似的诊断应用程序来诊断加工厂
中支持装置的问题。
因此,例如,由爱默生过程管理公司出售的AMSTM Suite:智能设备管
理器应用程序(至少部分已在题为"Integrated Communication Network for use
in a Field Device Management System (用于现场设备管理系统的集成通信网
络)"的美国专利No.5,960,214中公开)能够与现场设备进行通信,并存储
与现场设备有关的数据,以确定并跟踪现场设备的操作状态。在某些情况下,
iiAMS 应用程序可以用来与现场设备进行通信以改变现场设备中的参数, 使现场设备本身运行诸如自校准例程或自诊断例程之类的应用程序,获取关 于现场设备的状态或健康等的信息。这些信息可以包括例如状态信息(例如 是否发生了警报或其它类似的事件)、设备配置信息(例如现场设备当前或 可能被配置的方式以及现场设备所使用的测量单元的类型)、设备参数(例 如现场设备范围值和其它参数)等。当然,这些信息可以由维护人员使用来 监控、维护和/或诊断现场设备的问题。
类似地,很多加工厂都包括诸如CSI系统所提供的Machinery Health 应用程序之类的装置监控和诊断应用程序,或用于监控、诊断和优化各种旋
转装置的操作状态的任意其它已知应用程序。维护人员经常使用这些应用程 序来维护或检查工厂中旋转装置的性能,以确定旋转装置的问题,并确定旋 转装置是否或何时必须被修理或替换。类似地,很多加工厂包括例如由 Liebert和ASCO公司提供的电力控制和诊断应用程序,以控制并维护发电 和配电装置。同时已知的是,在加工厂中运行诸如实时优化器(RTO+)之 类的控制优化应用程序,以优化加工厂的控制活动。这种优化应用程序通常 使用复杂的算法和/或加工厂的模型针对某些期望的优化变量,例如利润来 预测可以如何改变输入以优化加工厂的操作。
这些和其它诊断和优化应用程序通常以全系统为基础在一个以上操作 员或维护工作站中实现,并且可以给关心加工厂或加工厂中的现场设备和装 置的操作状态的操作员或维护人员提供预配置的显示。典型的显示包括接收 过程控制器或加工厂中的其它设备所生成的警报的警报显示、指示过程控制 器和加工厂中的其它设备的操作状态的控制显示、指示加工厂中的设备的操
作状态的维护显示等。同样地,这些和其它诊断应用程序可以使操作员或维 护人员能够重新调谐控制环路或重新设置其它控制参数,以运行对一个以上 现场设备的测试,从而确定那些现场设备的当前状态,或校准现场设备或其 它装置,或对加工厂内的设备和装置施行其它问题探测和纠正活动。
尽管这些多种应用程序和工具非常有助于加工厂中的问题识别和纠正,但是这些诊断应用程序通常被配置为仅在加工厂中已经发生问题之后使用, 因此这些诊断应用程序仅在加工厂中已经存在异常情况之后使用。不幸的 是,在异常情况使用这些工具被探测、识别和纠正之前,可能已经存在一段 时间,这导致在问题被探测、识别和校正的时间段,加工厂的性能为次最佳。 在很多情况下,控制操作员首先基于警报、警告或加工厂的不良性能而探测 出存在某种问题。然后操作员会将潜在问题通知维护人员。维护人员可能检 测出实际问题,也可能4企测不出实际问题,并且可能在实际运行测试或其它 诊断应用程序之前需要进一步的提示,或施行需要的其它活动来识别实际的 问题。
一旦问题被识别出,维护人员就可能需要定购零件并调度维护程序,
段内,加工厂可能在通常与工厂的次最佳操作相关联的异常情况下运行。
另外,很多加工厂可能会经历在相当短的时间量内导致工厂中的巨大代 价或损坏的异常情况。例如,如果某些异常情况存在即使存在极短的时间量, 这些异常情况也会引起对装置的巨大损坏、原材料的损耗或重大的不期望的 停工。因此,仅仅在问题已经发生后探测工厂中的问题,则不管该问题被纠 正得多快,都可能在加工厂中导致巨大的损耗或损坏。因此,期望首先尝试 预防异常情况的出现,而不是仅仅在异常情况出现后尝试作出反应并纠正加 工厂中的问题。
为了采取措施在加工厂中发生任意重大损失之前阻止已预测到的异常 情况,可以使用一种技术采集数据,该数据使用户能够在加工厂中的某些异
常情况实际出现之前预测这些异常情况的发生。在题为"Root Cause Diagnostics (根本原因诊断)"的美国专利申请No.09/972,078,现为美国专 利No. 7,085,610 (部分地基于美国专利申请No.08/623,569,现为美国专利 No.6,017,143)中公开了该程序。这两个申请的全部公开内容由此通过引用 合并于此。 一般而言,该技术在加工厂中的多个设备,例如现场设备中的每 一个中布置统计数据采集和处理块或统计处理监控(SPM)块。该统计数据 采集和处理块采集例如过程变量数据,并确定与所采集的数据相关联的某些
13统计测量,例如平均值、中值、标准差等。然后这些统计测量^皮发送给用户 并被分析,以辨别表示已知异常情况在未来发生的模式。 一旦探测到特定的 可疑未来异常情况,则可以采取措施以纠正该潜在的问题,从而在第一时间 避免异常情况。
已经开发出用于监控和探测加工厂中的问题的其它技术。这种技术之一
称作统计过程控制(SPC) 。 SPC已被用于监控与过程相关联的诸如品质变
量之类的变量,并当品质变量从其"统计"标准偏移时向操作员标记。利用
SPC,可以使用诸如关键品质变量之类的小样本的变量生成小样本的统计数
据。然后,将小样本的统计数据与对应于较大样本的变量的统计数据进行比 较。该变量可以由实验室或分析器生成,或从历史数据库获取。当小样本的
均值或标准差偏离大样本的均值或标准差某一预定量时生成SPC警报。SPC
的目的在于避免基于小样本的正常统计偏差进行过程调节。小样本的均值或 标准差的图表可以在与控制操纵台分离的操纵台上显示给操作员。
诸如反应器的搅拌箱之类的搅拌容器通常用在化学和制药行业。通常, 反应器的搅拌容器包括将各种物质混合在一起的搅拌器。通过一些处理,混 合产生放热反应。物质被添加到反应器的速率至少部分基于反应器的冷却能 力,因为如果反应器过热,则可能会发生爆炸,或者反应器输出的质量和/ 或数量可能会降低。如果搅拌器意外地停止工作,该过程的成分可能会在搅 拌容器内沉淀成未反应的材料层。如果而后搅拌器重新启动,则大量成分可
能会突然反应而导致爆炸。
监控搅拌器是否在工作的一种技术包括监控驱动搅拌器的发动机。例 如,如果发动机在运行,则可以假定搅拌器在工作。然而,存在搅拌器停止 工作而发动机继续运行的情况。例如,搅拌器的轴可能从发动机脱落。再如, 发动机与轴之间的连接机制可能出现故障。另外,如果搅拌器出现故障,则 可能会对反应器造成损坏。例如,某些搅拌容器是玻璃衬里的。当搅拌器的
桨叶(blade)(又称轮叶(paddle))脱落时,例如,可能致使昂贵玻璃衬 里搅拌容器无法使用。然而,使用现有的技术难以预测这种故障。另一种技术使用与搅拌容器内的压力相关联的统计数据。至少部分布置 在搅拌容器内的压力传感器设备可以基于压力信号生成统计数据。统计数据 被分析以探测是否存在与搅拌容器的搅拌器相关联的一个以上异常情况。统 计数据可以被分析以探测搅拌器是否不再转动,是否以不同于预期速率的速 率转动,或是否失衡,被损坏等。如果探测到异常情况,可以生成异常情况
的冲旨示才寻。题为 "System and Method for Detecting an Abnormal Situation Associated with a Reactor ( 4笨测与反应器相关耳关的异常情况的系统和方法)" 美国专利No.7,181,654中公开了这种技术。该专利的全部公开内容通过引用 合并于此。

发明内容
探测与加工厂中的搅拌容器相关联的异常情况的系统和方法接收与搅 拌容器内的压力相关联的统计数据。与容器中的压力相关联的压力信号通过
数字滤波器被滤波,以分离出与由搅拌器的桨叶导致的压力变化相对应的频 率分量。例如,至少部分布置在搅拌容器内的压力传感器设备可以基于压力 信号生成统计数据。统计数据被分析以探测是否存在与搅拌容器的搅拌器相 关联的一种以上异常情况。例如,统计数据被分析以探测搅拌器是否损坏/ 失衡、被腐蚀、丢失一个或多个桨叶等。如果探测到异常情况,可以生成异 常情况的指示符。
在一个实施例中,公开了 一种探测与加工厂中的搅拌器相关联的异常情 况的方法。该方法可以包括采集与搅拌容器内的压力相关联的第一数据,对 所采集的第 一 数据进行滤波以分离出与容器中的桨叶旋转相关联的压力变 化相对应的频率分量,根据滤波后的第一数据生成统计数据,分析统计数据 以探测是否存在与搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况,以及如果
探测到一种以上异常情况中的一种或多种异常情况,则生成异常情况的指示
贫 付。
在另 一实施例中,公开了 一种探测与加工厂中的搅拌容器相关联的异常情况的方法。该方法可以包括采集与搅拌容器内的压力相关联的第一数据, 对所采集的第 一数据进行滤波以分离出与容器中的桨叶旋转相关联的压力 变化相对应的频率分量,根据滤波后的第一数据生成第一统计数据,根据所 采集的第 一数据生成第二统计数据,分析第 一统计数据和第二统计数据以探 测是否存在与搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况,以及如果探测 到一种以上异常情况中的一种或多种异常情况,则生成异常情况的指示符。 在又一实施例中,公开了一种探测与加工厂中的搅拌容器相关联的异常
情况的系统。该系统可以包括数字带通滤波器,被调谐至与由至少部分布 置在搅拌容器内的压力传感器生成的压力信号中发生毛刺的速率相对应的 频率分量;统计参数发生器,基于滤波后的压力信号生成一个以上第一统计 参数;以及异常情况探测器,基于一个以上第一统计参数探测与搅拌容器的 搅拌器相关联的至少一种异常情况,并且如果探测到异常情况,则生成一种 以上异常情况的 一个以上指示符。
在再一实施例中,公开了 一种在加工厂中探测与搅拌容器相关联的异常 情况的压力变送器。该压力变送器可以包括处理器和存储器。存储在存储ll 中并适于由处理器执行的例程可以接收与由至少部分布置在搅拌容器内的 压力传感器生成的压力信号相关联的数据。存储在存储器中并适于由处理器 执行的另 一例程可以对所接收的数据进行滤波以分离出与压力信号中发生 毛刺的速率相对应的频率分量。存储在存储器中并适于由处理器执行的再一 例程可以根据滤波后的数据生成统计数据,其中统计数据包括对压力信号在 该频率分量处的标准差的指示。存储在存储器中并适于由处理器执行的又一 例程可以分析统计数据,并基于压力信号在该频率分量处的标准差的变化探 测是否存在与搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况。
在又一 实施例中,公开了 一种探测与加工厂中的搅拌容器相关联的异常 情况的压力变送器。该压力变送器可以包括处理器和存储器。存储在存储器 中并适于由处理器执行的例程可以接收与由至少部分布置在搅拌容器内的 压力传感器生成的压力信号相关联的数据。存储在存储器中并适于由处理器执行的另 一 例程可以对所接收的数据进行滤波以分离出与压力信号中发生 毛刺的速率相对应的频率分量。存储在存储器中并适于由处理器执行的再一 例程可以根据滤波后的数据生成第 一统计数据,其中第 一统计数据包括对压 力信号在该频率分量处的标准差的指示。存储在存储器中并适于由处理器执 行的又一例程可以根据未经滤波的所接收的数据生成第二统计数据,其中第 二统计数据包括未经滤波的压力信号的标准差的指示。存储在存储器中并适 于由处理器执行的再一例程可以分析第一统计数据和第二统计数据,以基于 压力信号在该频率分量处的标准差和/或未经滤波的压力信号的标准差的变 化探测是否存在与搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况。


图1是示例加工厂控制和诊断网络的框图2是图1的加工厂的一部分的示例框图,图示出位于加工厂的搅拌容
器内的异常情况预防系统的各种部件之间的通信互联;
图3是示出在正常和异常操作期间由搅拌容器中的拖尾漩涡导致的压
力毛刺的图的示例。
图4是示出在正常和异常操作期间以采样频率采样的压力的图的示例。
图5是基于压力信号生成异常情况的指示的示例子系统的框图。
图6是包括可以在图5的子系统中使用的数字滤波器的示例异常情况预
防块的框图7是在正常和异常操作期间以采样频率采样的压力的功率谱密度的 图的示例;
图8是诸如图6的数字滤波器之类的示例数字滤波器的频率响应的图的 示例;
图9是示出在正常和异常操作期间以采样频率采样的滤波后的压力信 号的图的示例;
图10是示出在正常和异常操作期间以采样频率采样的滤波后的压力信号的统计特征的图的示例;
图11是加工厂中探测与搅拌容器的搅拌器相关联的异常情况的示例方 法的流程图12是探测到搅拌容器的搅拌器失衡和/或损坏的示例方法的流程图; 图13是探测到搅拌器被腐蚀的示例方法的流程图; 图14是探测到搅拌器丢失桨叶的另 一 示例方法的流程图; 图15是探测到搅拌器丢失多个桨叶的示例方法的流程图; 图16是探测到搅拌容器已经历严重故障的示例方法的流程图; 图17是可以实现图3的一些或所有子系统的示例基于规则的系统的框 图;以及
图18A和18B是加工厂中探测与搅拌容器的搅拌器相关联的异常情况 的另 一示例方法的流程图。
具体实施例方式
现在参见图1,可实现异常情况预防系统的示例加工厂10包括通过一 个以上通信网络与支持装置一起互连的若干个异常情况预防系统。具体而 言,图1的加工厂10包括一个以上过程控制系统12和14。过程控制系统 12可以是诸如PROVOX或RS3系统之类的传统过程控制系统,也可以是任 意其它控制系统,所述其它控制系统包括连接至控制器12B和输入/输出 (I/O)卡12C的操作员接口 12A,控制器12B和输入/输出(I/O)卡12C
种现场设备。过程控制系统14可以是分布式过程控制系统,包括通过诸如 以太网总线之类的总线连接至一个以上分布式控制器14B的一个以上操作 员接口 14A。控制器14B可以是例如得克萨斯州奥斯汀市的爱默生过程管理 公司销售的DeltaVTM控制器或任意其它期望类型的控制器。控制器14B通 过I/O设备连接到一个以上现场设备16,例如HART或Fieldbus现场设备, 或任意其它包括使用PROFIBUS 、 WORLDFIP 、 Device-Net 、 AS-Interface以及CAN协议中任一种的智能或非智能现场设备。已知现场设备16可以向 与过程变量和其它设备系统有关的控制器14B提供模拟或数字信息。操作员 接口 14A可以存储和执行过程控制操作员可用的工具17、 19以控制过程的 操作,所述工具17、 19包括例如控制优化器、诊断专家、神经网络、调谐 器等。
更进一步,维护系统,例如执行AMSTM程序组智能设备管理器应用 程序或任意其它设备监控和通信应用程序的计算机,可以连接至过程控制系 统12和14或连接至其中的单个设备以施行维护和监控活动。例如,维护计 算机18可以通过任意期望的通信线路或网络(包括无线或手持设备网络) 连接至控制器12B和/或连接至设备15,以与设备15通信,并在某些情况下 对设备15进行重新配置或维护活动。类似地,诸如AMSTM应用程序之类的 维护应用程序可以安装在与分布式过程控制系统14相关联的一个以上用户 接口 14A上中,并由所述用户接口 14A执行,以施行包括与设备16的操作 状态有关的数据釆集在内的维护和监控功能。
加工厂IO还包括诸如涡轮机、发动机等的各种旋转装置加,这些旋转 装置20通过一些永久性或临时性通信链路(例如,总线、无线通信系统或 连接到装置20以进行读取而后被拿走的手持设备)连接到维护计算机22。 维护计算机22可以存储和执行由例如CSI (爱默生过程管理公司)提供的 已知监控和诊断应用程序23或任意其它已知的用于诊断、监控和优化旋转 装置20的操作状态的应用程序。维护人员通常使用应用程序23维护和监视 工厂10中的旋转装置20的性能,以确定旋转装置20内的问题并确定是否 必须维修或更换旋转装置20以及维修或更换的时间。在某些情况下,外界 顾问或服务组织可以临时获取或测量与装置20有关的数据,并使用该数据 对装置20进行分析,以探测问题、不良性能或影响设备20的其它事件。在 这些情况下,运行分析的计算机可以不通过任何通信线路连接到系统10的 其余部分,也可以^又临时连接到系统10的其余部分。
类似地,具有与工厂IO相关联的发电和配电装置25的发电和配电系统
1924通过例如总线连接到运行并监视工厂10内的发电和配电装置25的操作 的另一计算机26。计算机26可以执行例如由Liebert和ASCO或其它7>司 提供的已知电力控制和诊断应用程序27,以控制和维护发电和配电装置25。 再次,在很多情况下,外界顾问或服务组织可以使用临时获取或测量与装置 25有关的数据并使用该数据对装置25进行分析的服务应用程序来探测问 题、不良性能或影响装置25的其它事件。在这些情况下,运行分析的计算 机(例如计算机26)可以不通过任何通信线^各连接到系统IO的其余部分, 也可以仅临时连接到系统10的其余部分。
如图l所示,计算机30实现异常情况预防系统35的至少一部分,具体 而言,计算机系统30存储并实现配置应用程序38和作为可选的异常操作探 测系统42,这将在下文中更详细地描述。另外,计算机系统30可以实现警 告/警报应用程序43。
通常来说,异常情况预防系统35可以与可选地位于加工厂10内的现场 设备15、 16,控制器12B、 14B,旋转装置20或其支持计算机22,发电装 置25或其支持计算机26,以及任意其它期望设备或装置中的异常操作探测 系统(未在图1中示出)和/或计算机系统30中的异常操作探测系统42通 信,以配置这些异常操作探测系统中的每一个并在这些异常操作探测系统监 控时接收关于这些设备或子系统的操作的信息。异常情况预防系统35可以 以可通信的方式通过硬线总线45连接到工厂10内的至少某些计算机或设备 中的每一个,或者可替代地,可以通过包括例如无线连接、使用OPC的专 用连接、诸如依靠手持设备采集数据等的间歇性连接的任意其它期望通信连 接连接到工厂10内的至少某些计算机或设备中的每一个。同样,异常情况 预防系统35可以通过LAN或诸如因特网、电话连接等的公共连接(在图1 中示出为因特网连接46 )获取与加工厂10内的现场设备和装置有关的数据, 这些数据是由例如第三方服务提供商采集的。进一步,异常情况预防系统 35可以以可通信方式通过包括例如以太网、Modbus、 HTML、 XML、专有 技术/协议等的各种技术和/或协议连接至工厂10中的计算机/设备。因此,尽管这里描述了使用OPC以可通信方式将异常情况预防系统35连接至工厂 10中的计算机/设备的具体示例,但是本领域普通技术人员将认知到,也可 以使用各种其它方法将异常情况预防系统35连接至工厂10中的计算机/设 备。
图2示出图1的示例加工厂10的一部分50,以描绘异常情况预防系统 35和/或警告/警报应用程序43可以与示例加工厂10的部分50中的反应器 单元通信的一种方式。尽管图2示出异常情况预防系统35与反应器单元内 的一个以上异常操作探测系统之间的通信,但应当理解,类似的通信也可以 发生在异常情况预防系统35与加工厂10内的其它设备和装置包括图1中示 出的任意设备和装置之间。尽管这里提供的很多示例是参照反应器单元,例 如搅拌箱反应器所讨论的,但是应当理解,这些示例可应用于各种搅抨容器, 并不局限于反应器的搅拌容器。
图2中示出的加工厂的部分50包括过程控制器52,该过程控制器52 可以作为具有一个以上过程控制器的分布式过程控制系统的一部分,通过可 以是符合任意期望通信或控制器协议的任意期望类型的I/O设备的输入/输 出(I/O)卡或设备(未示出)连接到反应器单元56。另外,反应器单元56 可以符合任意期望的开放、专有或其它通信或编程协议,应当理解i/o设备 必须与反应器单元56所使用的期望协议相兼容。尽管并未完全详细示出, 但是反应器单元56可以包括任意数量的附加设备,包括但不限于现场设备、 HART设备、传感器、阀、变送器、定位器等,下面将进一步描述这些附加 设备的一些示例。
在任意事件中,过程控制器52可以通过通信链路55连接至可被诸如配 置工程师、过程控制操作员、维护人员、工厂管理员、监督员等的工厂人员 访问的一个以上用户接口或计算机54 (可以是任意类型的个人计算机、工 作站等)。通信链路55可以包括例如以太网通信连接或任意其它类型的有 线、光学或无线通信连接。另外,通信链路55可以是持续性或间歇性链路。 工作站54 (可以包括例如个人计算机、服务器等)可以:故一个以上工程师
21或操作员用来设计要由过程控制器52执行的过程控制例程,与过程控制器 52通信以便下载过程控制例程,在加工厂操作期间接收和显示与反应器单 元56有关的信息,以及以其它方式与由过程控制器52执行的过程控制例程 交互。
工作站54包括存储器(未示出),该存储器用于存储诸如配置设计应 用程序、维护应用程序、用户接口应用程序、诊断应用程序等应用程序以及 存储与反应器单元56的配置有关的诸如配置数据、维护数据、诊断数据等 数据。工作站54还包括处理器(未示出),该处理器除了别的以外还执行 应用程序,以使用户能够设计过程控制例程并将这些过程控制例程下载到过 程控制器52。同样,过程控制器52包括用于存储配置数据和用来控制反应 器单元56的过程控制例程的存储器(未示出),并且包括执行过程控制例 程以实现过程控制策略的处理器(未示出)。如果过程控制器52是DeltaV 控制器,则结合由工作站54实现的一个以上应用程序,可以向用户提供过 程控制器52内的过程控制例程的图形描绘,从而示出过程控制例程内的控 制元素和将这些控制元素配置为提供对反应器单元56的控制的方式。
控制器52还通过输入/输出(I/O)设备(未示出)和一组通信线路或总 线58连接至加工厂内的设备或装置。通信线路或总线58可以利用任意期望 的硬线或无线通信架构并利用任意期望或合适的通信协议,例如以太网协议 来实现。在图2的示例中,过程控制器52连接至与反应器单元56相关联的 设备和装置。过程控制器52可以与上述的控制器12B、 14B类似,能够与 诸如遍布于加工厂的现场设备和现场设备内的功能块之类的控制元素通信, 以施行一个以上过程控制例程,从而实现反应器单元56的期望控制。这些 过程控制例程可以是持续式或分批式过程控制例程或程序。
另外,数据库(未示出)可以连接到通信总线58,以作为采集和存储 配置信息以及联机过程变量数据、参数数据、状态数据和与加工厂10内的 过程控制器52和反应器单元56相关联的其它数据的历史数据库操作。因此, 数据库可以作为配置数据库操作以存储当前配置,所述当前配置包括过程配置模块以及下载并存储在过程控制器52和反应器单元56中的针对过程控制 系统的控制配置信息。同样,数据库可以存储历史异常情况预防数据,包括 由反应器单元56采集的统计数据、根据由反应器单元56采集的过程变量确 定的统计数据,以及下面将描述的其它类型的数据。
过程控制器52、 I/O设备以及反应器单元56可能通常位于且遍布于有 时较为恶劣的工厂环境中,而工作站54和数据库经常位于控制室、维护室 或其它的操作员、维护人员等可容易进入的不太恶劣的环境中。尽管仅示出 一个反应器单元56, ^旦应当理解,加工厂IO可以具有多个反应器单元或多 个搅拌容器,连同如图1所示的各种其它类型的装置。这里描述的异常情况 预防技术可以等同地应用于若干搅拌容器中的任一个。
通常来说,过程控制器52存储并执行利用若干个不同的、独立执行的 控制模块或块实现控制策略的一个以上控制器应用程序。每一个控制模块可 以由通常所说的功能块构成,其中每个功能块是整个控制例程的 一部分或子 例程,并且结合其它功能块(通过被称为链路的通信)进行操作以在加工厂 10内实现过程控制环路。众所周知,可以作为面向对象编程协议中的对象 的功能块通常施行诸如与变送器、传感器或其它过程参数测量设备相关联的 输入功能,诸如与施行PID、模糊逻辑等控制的控制例程相关联的控制功能, 或控制某些诸如阀之类的设备的操作的输出功能中的一种功能,以在加工厂 10内施行某些物理功能。当然,还存在混合和其它类型的复杂功能块,例 如模型预测控制器(MPC)、优化器等。应当理解,尽管Fieldbus协议和 DeltaV 系统协议使用以面向对象的编程协议设计和实现的控制模块和功 能块,但是控制模块可以使用任意期望的包括例如顺序功能块、梯形逻辑等 的控制编程方案来设计,并不限于使用功能块或任意其它特定编程技术来设 计。
在图2中示出的加工厂10的示例部分50中,控制器52以可通信的方 式通过总线58连接至反应器单元56。反应器单元56包括搅拌容器56、所 连接的两个输入阀62和64和所连接的输出阀66,两个输入阀62和64用于控制将流体从例如原料箱(未示出)提供到搅拌容器60中的流体入口导 管,输出阀66用于控制流体通过出口流体导管流出搅拌容器60。搅拌器70 布置在搅拌容器60内。搅拌器70包括轴72和连接至轴72的桨叶74。连 接至轴72的发动机76使轴72和桨叶74旋转。发动机控制元件80用于控 制发动机76,从而控制搅拌器70。发动机传感器82可以包括例如振动传感 器、电流负载传感器等,可以用于监控发动机76的操作。通常,搅拌器70 使反应剂在整个搅拌容器中均匀地分散并混合到一起。搅拌器70还便于将 热量从搅拌容器60内部的大量反应流体传输到封套或热交换器(未示出)。 在这种类型的装置中进行的很多化学反应是放热的或生热的,并且通常依赖 搅拌器70和冷却系统来防止热失控或爆炸。
压力检测设备90可以至少部分布置在搅拌容器60内以允许检测搅拌容 器60内的压力。压力检测设备90还可以用于检测搅拌容器60内的材料的 水平。在一种实现方式中,检测设备90可以包括变送器、作为变送器的一 部分或与变送器相关联,从而提供所釆集的数据以供处理,例如异常状况监 控的统计分析。例如,压力检测设备90可以包括连接至发送所采集的数据 以供进一步分析的变送器的折边差动压力传感器、管状水准管压力传感器 等。在另 一示例中,压力检测设备可以包括以特定采样率(例如22Hz采样) 对压力信号进行采样的数字压力变送器,例如由爱默生过程管理公司出售的 柔丝芒特3051S压力变送器。
如图2所示,过程控制器52以可通信的方式通过总线58连接至阀62、 64和66、发动机控制元件80、发动才几传感器82以及压力检测设备90,以 控制这些元件的操作和/或从这些元件接收数据。当然,过程控制器52可以 通过附加总线、诸如4-20毫安线路、HART通信线路等的专用通信线路连 接至反应器单元56的元件,或者更具体地说,连接至搅拌容器60。
图2中示出的阀、传感器和其它装置可以是任意期望种类或类型的装 置,包括例如Fieldbus现场设备、标准4-20毫安现场设备、HART现场设 备等,并且可以使用诸如Fieldbus协议、HART协议、4-20毫安模拟协议等
24的任意已知或期望通信协议与过程控制器52通信。更进一步,其它类型的 设备可以以任意期望方式连接到过程控制器52并被其控制。另外,其它控 制器可以通过例如通信链路55连接到过程控制器52和工作站54,以控制 与加工厂相关联的其它设备或区域,并且这种附加控制器的操作可以以任意 期望或已知的方式与图2中示出的过程控制器52的操作相协调。
压力检测设备90可以包括存储器(未示出),用于存储诸如实现与压 力检测设备90所检测的压力有关的统计数据采集的例程之类的例程。压力 检测设备90还可以包括处理器(未示出),执行诸如实现统计数据采集的 例程之类的例程。由压力检测设备90存储和实现的例程可以包括用于采集 和/或处理与压力检测设备90相关联的统计数据的一个以上块94。例如,块 94可以包括高级诊断块(ADB),这是一种可以添加到Fieldbus设备上以 采集和处理Fieldbus设备内的统计数据的已知Foundation Fieldbus功能块。 也可以使用其它类型的块或模块采集设备数据并计算、确定和/或处理针对 该数据的一个以上统计测量或参数。此外,压力检测设备90不需要包括 Fieldbus设备。进一步,块94可以通过压力4企测设备90内的软件、固件和 /或硬件的任意组合来实现。
尽管块94被示出为位于压力检测设备90中,但是块94或类似的块也 可以部分或整体位于任意数量的其它现场设备62、 64、 66、 80和82中,并 且也可以部分或整体位于诸如过程控制器52、 1/0设备(未示出)、工作站 54或某些其它设备之类的其它设备中。应当理解,其他设备62、 64、 66、 80中的某些或所有设备可以实现用于采集与那些其它设备相关联的数据和 用于计算、确定和/或处理针对该数据的一个以上统计测量或参数。
通常来说,块94或块93的子元件采集诸如与在搅拌容器60内检测到 的压力有关的数据之类的数据,并对该数据施行统计处理或分析。块94可 以包括诸如一个以上统计过程监控(SPM)块或单元SPM1-SPM4之类的子 元件,这些子元件可以采集与在搅拌容器60内检测到的压力有关的数据或 与压力检测设备90相关联的其它数据,并对所采集的数据施行一次以上统
25计计算,以确定例如所采集的数据的平均值、中值、标准差、均方根(RMS)、 变化率、值域、最小值、最大值等,和/或探测诸如所釆集的数据的漂移、 偏置、噪声、毛刺等的事件。所生成的具体统计数据及其生成方法并不重要。
另外,包括已知技术在内的各种技术可以用于生成这种数据。
词语统计过程监控(SPM)块在这里被用来描述对至少一个过程变量或 其它过程参数施行统计过程监控的功能,并且可以通过由设备实现或在设备 内实现,或者甚至在其数据被采集的设备的外部实现的任意期望的软件、固 件或硬件来施行。应当理解,由于SPM通常由设备数据被采集的设备实现, 或者作为设备数据被采集的设备的一部分,因此SPM可以获得数量上更大 和质量上更加准确的过程变量数据。因此,对于所采集的过程变量数据,SPM 块通常比位于其中过程变量数据被采集的设备外部的块能够更好地确定关 于所收集的过程变量数据的统计计算。
应当理解,尽管在图2中块94示出为包括SPM块,但是SPM块也可 以是与块94分离的独立块,并且可以位于与相应块94相同的搅拌容器中, 也可以位于不同的设备中。这里论述的SPM块可以包括已知的 FOUNDATION Fieldbus SPM块或与已知的FOUNDATION Fieldbus SPM块相比具有不同或附加能力的SPM块。词语统计过程监控(SPM)块 在这里被用来指代采集诸如过程变量数据之类的数据的任意类型的块或元 件,并且对该数据施行一些统计处理以确定统计测量,例如平均值、标准差 等。因此,该词语意在覆盖施行该功能的软件、固件、硬件和/或其它元件, 无论这些元件采用功能块还是其它类型的块、程序、例程或元件的形式,也 无论这些元件是否符合FOUNDATION Fieldbus协议或一些其它协议,例 如Profibus、 HART、 CAN等协议。如果需要,可以至少部分地按照美国专 利No.6,017,143所述的那样来施行或实现块94的基础操作,该美国专利在 这里出于所有目的以其整体通过引用合并与此。
然而,应当理解也可以使用与美国专利No.6,017,143所述的技术不同的
26技术来施行或实现块94。例如,授予Blevins等人的美国专利No.6,615,090 描述了一种生成针对加工厂内的功能块的变化指示的变化指数发生器。通 常,变化指示提供对与设备或功能块相关联的参数与设定点或与设备或功能
块相关联的其它值之间的偏差的统计测量。美国专利No.6,615,090在这里出 于所有目的以其整体通过引用合并于此。
应当进一步理解,尽管在图2中块94示出为包括SPM块,但是SPM 块并不是块94所必需的。例如,块94的异常操作探测例程可以使用未经 SPM块处理的过程变量数据操作。再如,块94可以接收由位于其它设备中 的一个以上SPM块提供的数据并对其进行操作。又如,可以以并非由很多 典型SPM块提供的方式对过程变量数据进行处理。例如,过程变量数据可 以由下面将进一步描述的有限脉冲响应(FIR)滤波,也可以由诸如带通滤 波器或一些其它类型的滤波器之类的无限脉冲响应(IIR)滤波器滤波。再 如,可以对过程变量数据进行削减,使得它保留在特定的值域。当然,可以 对已知的SPM块进行修改以提供这种不同或附加的处理能力。
可以使得由块94收集和生成的数据可用于外部客户端,例如通过过程 控制器52和通信链路55可用于工作站54。作为补充或替代地,可以使得 由块94收集和生成的数据通过例如通信服务器96可用于工作站54。通信 服务器96可以包括例如针对过程控制的对象链接&嵌入(OLE) ( OPC )服 务器、被配置为在Ovatioi^通信网络中操作的服务器、web服务器等。通信 服务器96可以接收块94通过诸如无线连接、硬线连接、间歇性连接(例如 使用一个以上手持设备的连接)或使用任意期望和合适通信协议的任意其它 期望通信连接之类的通信链路收集和生成的数据。当然,这里描述的任意通 信连接都可以使用OPC通信服务器集成从不同类型的设备接收的通用或相 容格式的数据。
更进一步,可以在工作站、服务器、个人计算机等或与设备90分离的 其它现场设备中实现SPM块,以在采集或生成诸如压力数据之类的原始数 据的设备90外部施行统计过程监控。因此,例如, 一个以上SPM块可以由X作站54实现。这些SPM块可以通过例如过程控制器52或通信服务器96 采集原始压力数据,并且可以计算针对该压力数据的某些统计测量或参数, 例如平均值、标准差等。尽管这些SPM块并不位于采集数据的设备90中, 并且因此通常由于通信要求而不能够采集足够多的压力数据来施行针对该 数据的统计计算,但是这些块有助于确定不具有或不支持SPM功能的设备 的统计参数。因此在下面的论述中应当理解,所描述的要由SPM块生成的 任意统计测量或参数可以由设备90或其它设备所实现的SPM生成。
通常来说,图2的过程控制和诊断系统可以用于实现批处理,例如,其 中工作站54执行实现和协调使用反应器单元56的不同批运行的批执行系 统。这种批执行系统可以存储在图2的工作站54中。批执行系统可以在其 它工作站中存储和扭i行,也可以在以任意期望方式,包括以任意无线方式可 通信地连接到通信链路55或总线58的其它计算机中存储和执行。同样,批 执行系统可以被划分为多个部件,或者与在加工厂内的不同计算机或工作站 中存储和执行的各种部件相关联。图2的过程控制和诊断系统可以类似地用 于实现持续性过程。
在操作时,过程控制器52可以通过发动机控制元件80使发动机76转 动搅拌器70。发动机控制元件80和/或发动机传感器82可以提供指示发动 机76是否在运行和/或运行的速度的数据。然而,可能很难基于发动机控制 元件80和/或发动机传感器82所提供的数据来确定搅拌器72是否确实在转 动。例如,如果轴72损坏或发动机76与轴72之间的连接机制(未示出) 出现故障,则发动机76可能继续运行而搅拌器70可能不转动或者以远慢于 预期速率的速率转动。
当搅拌器70的桨叶74移动经过压力检测设备90时,压力检测设备90 检测到的压力可能会变化。例如,可能会出现压力毛刺。如果搅拌器70包 括两个桨叶74,则搅拌器70每旋转一次可能会出现两个压力毛刺。类似地, 如果搅拌器70包括三个桨叶74,则搅拌器70每旋转一次可能会出现三个 压力毛刺。压力检测设备90检测到的压力可以用于探测与搅拌器70相关联的异常情况。例如,压力检测设备90检测到的压力可以用于探测搅拌器已 停止转动或正以慢于预期速率的速率转动。另外,压力4企测设备90冲企测到 的压力可以用于探测其它异常情况,例如失衡的搅拌器30、损坏的桨叶74 等。
尽管图2中仅示出一个压力检测设备,但是还可以包括一个以上附加压 力检测设备。这些附加压力检测设备中的每一个都可以包括类似于块94的 用于采集和/或处理统计数据的相应块,或者与所述相应块相关联。类似地, 可以包括诸如音频传感器之类的其它类型的检测设备,以生成与搅拌容器相 关联的附加数据,所述附加数据可以用于确定是否存在与搅拌器70相关联 的异常情况。
参见图3和图4,压力检测设备90可以测量搅拌容器60内的压力。这 些测量可能包括每次桨叶74经过压力检测设备90时小的压力毛刺。通常, 当搅拌器桨叶末端相对于反应流体移动时,由末端散发的拖尾旋涡产生这些 小的压力毛刺。拖尾漩涡唯一地与固体穿过流体的移动相关联。同样,这些 压力毛刺的存在可以用于指示搅拌器在转动。在正常操作下,可以以如下频 率探测压力毛刺
jV
其中/搅拌器是脉冲串的频率(以Hz为单位),n是搅拌器旋转速度(rpm), N是搅拌器70上的桨叶74的数目。美国专利N0.7, 181 ,654中公开了跟踪压 力毛刺的示例,其中脉冲串中的脉冲在一时间间隔内,皮计数,并且该计凄^皮 除以时间间隔以计算/撹拌器。美国专利N0.7,181,654中进一步公开了脉沖的
频率和幅度被统计地跟踪,并且/^#||的变化和/或脉沖幅度统计可以用于触 发异常情况警告。通过检测在搅拌器桨叶旋转穿过流体时从它们散发的拖尾 漩涡,与搅拌器的真实运动密切相关的现象通过流体机械原理被检测,而非 通过监控发动机76、发动机控制元件80或发动机传感器82推测搅拌器运 动。相应地,可以完成搅拌容器,尤其是搅拌器健康的更有力和详细诊断。
29图3示出正常操作期间(上图)以及当桨叶脱落时(下图),当搅拌器 70旋转时搅拌容器60内的压力的示例压力图。在示出的示例中,对于搅拌 器70以100rpm旋转,具有三个桨叶74,且静态搅拌容器水平为50英寸的 水,脉冲串近似如图3的上图所示的那样出现。通常,脉冲串作为在较大的 静态搅拌容器水平测量信号(例如50英寸的水)的顶部叠加的小AC信号 出现。下图描绘预期如果三个桨叶74之一脱落则来自搅拌器70的脉冲串看 起来可能的样子。具体而言,与上图相比,每三个脉冲中有一个脉冲从信号 中丟失。
如上所述,压力检测设备90可以是以特定采样速率对压力信号进行采 样的数字变送器。图4示出正常操作期间(上图)以及当桨叶脱落时(下图), 当搅拌器70旋转时,采用22Hz的采样速率,搅拌容器60内的压力的示例 压力图。从图4的图中可以看出,由于信号中存在噪声,因此区分正常状况 和丟失一个桨叶的状况有些困难。
图5是生成与压力检测设备90相关联的统计数据的示例子系统100的 框图。子系统IOO可以以图2的块94的一部分的形式实现,也可以全部或 部分由压力4企测设备90实现。进一步,图5中示出的每个块可以全部或部 分由压力4全测设备90实现。因此,子系统100的某些或所有可以由诸如加 工厂IO中的其它现场设备、过程控制器52、工作站54、通信服务器96或 与加工厂相关联的某些其它计算设备之类的一个以上其它设备实现。子系统 100包括与美国专利No.6,017,143中所述的过程设备类似的方面。
数字滤波器102接收由压力检测设备90生成的压力信号。更具体地说, 数字滤波器102接收采样后的压力信号,所述采样后的压力信号可以由作为 数字变送器的压力检测设备90提供,也可以由对压力检测设备90所采集的 压力信号进行采样的变送器提供。在一种实现方式中,数字滤波器102可以 由用户配置以设计自定义滤波器。例如,数字滤波器102可以是有限脉冲阻 抗滤波器,再如,数字滤波器102可以是16阶滤波器。数字滤波器102可 以根据多种滤波器算法中的任一种被设计,例如Parks-McClellan算法。这些算法可以用于设计给定阶的、与压力信号中的理想频率分量,即上述的脉
冲串的频率/搅將最紧密匹配的数字滤波器102。同样,数字滤波器102可以 被调谐至/^^。应当理解,由于利用的是有限阶数字滤波器,因此数字滤 波器102不会被认为是"完美"的,并且实际的滤波器可能具有一些紋波。
并计算针对该滤波后的压力信号的统计参数。在一种实现方式中,另一统计 参数发生器104b接收由压力检测设备卯生成的未经滤波的(例如原始)压 力信号,并计算针对该未经滤波的压力信号的统计参数。这些统计参数中的 每一个都可以包括例如压力信号的标准差、平均值、采样偏差、均方根 (RMS)、值域(AR)和变化率(ROC)中的一个以上。生成这些参数的 公式的示例为
平均值丄ix,.
1<formula>formula see original document page 31</formula>其中N是在采样周期中数据点的总数,Xi和Xw是压力信号的两个连续值, T是两个值之间的时间间隔。进一步,XM^和XM^分别是压力信号在采样或 训练时间段内的最大值和最小值。这些统计参数也可以使用不同的公式或算 法来计算。
另外,可以生成其它类型的参数作为对这些参数的补充或替代。在一个 示例中,统计参数发生器104a、 104b可以包括一个以上ADB和/或SPM块。 例如,参见图6,描绘了异常情况预防块130的一种实现。异常情况预防块130包括与图5的数字滤波器102相对应的数字滤波器132和SPM块134。 数字滤波器132包括被调谐至脉沖串的频率/^^的带通(BP)滤波器136, 并且可以进一步包括通过增益因子对滤波后的信号进行缩放的乘法器138, 该增益因子可以是固定的。来自压力检测设备90的原始信号被通过滤波器 132发送,以分离出频率分量/w^。
如以上针对图4所讨论的,以特定速率(例如22Hz)采样的压力信号, 更具体地说针对桨叶丢失(下图)的情况以采样频率采样的原始脉沖串信号 难以与正常操作状况(上图)分清。然而,如图7所示两个采样后的压力信 号的功率谱密度分析示出在几乎整个频谱上,来自正常搡作状况的信号看起 来与来自具有桨叶丟失的状况的信号相同。然而,频谱上有一个小的频率分 量集中在/搅拌器(在本例中为5Hz)周围,在此处正常(实线)信号与异常
(虚线)信号之间具有显著的差别。使用分离出针对/^^的频率分量的数 字滤波器(即通过/^^周围的频率分量,在示例中示出为5Hz),即可消 除剩余的频率分量。
图8中示出16阶数字滤波器的示例。如上所述,由于是有限阶,因此 数字滤波器是不完美的,但是对于分离/^^而言已足够。在图8中示出的
示例中,数字滤波器具有4.5-5.5Hz的通频带,0-3.5Hz和6.5-11Hz的截止
频带,剩余的频谱为过渡区。
再次参见图6,由于被探测到的脉冲串的幅度可能远小于静态搅拌容器 水平信号,因此可以在滤波之后利用乘法块补偿不充分的分辨率以处理信 号。具体而言,针对通频带范围,由于脉冲幅度相对较小,因此可以应用增 益因子(例如10)。图9示出通过诸如图8的滤波器之类的16阶滤波器之 后的正常原始压力信号和异常(例如桨叶丟失)原始压力信号的示例。从图 9中可以看出,异常情况下的振荡幅度(下图)小于正常情况下的振荡幅度 (上图)。
在滤波和缩放之后,由SPM块134计算平均值和标准差。如下面进一
32步论述的,这两个统计参数中的 一个或两个可以用于探测各种模式搅拌器故
障。异常情况预防块130计算通过特定采样窗口 (例如10秒)滤波后的压 力信号的平均值和标准差。然而,由于压力信号中的随机噪声,针对每个 IO秒窗口的统计计算通常并不完全相同。图IO示出根据一组针对正常和异 常操作状况的示例数据计算出的最大和最小平均值以及最大和最小标准差 值。平均值计算比较证明,针对正常状况和异常状况的平均值非常接近(例 如大约0.02%的差别),而标准差计算示出从正常状况到异常状况有显著的 下降(大约33%)。因此,滤波后的压力数据的标准差可以用于探测搅拌箱 中的搅拌损耗,更具体地说,探测与搅拌损耗相关联的各种事件。
再次参见图5,可以将来自统计参数发生器104a、 104b的一个以上统 计参数提供给事件探测器108。事件探测器108也可以从存储器116接收标 称值112和灵敏度参数114。标称值112可以包括例如与由统计参数发生器 104a、 104b生成的统计参数相对应的标称或基线(即典型)统计参数值。标 称值可以例如由统计参数发生器104a、 104b生成,统计参数发生器104a、 104b中的每一个在过程的正常搡作期间生成或学习标称或正常统计参数。 这些统计参数可以用于在存储器116中生成标称值112,以供未来使用。这 可以允许例如针对不同的操作状况动态调节标称值112。在该示例中,由统 计参数发生器104a、 104b生成的统计参数可以在用户可选择的时间段内被 监控。再如,标称值可以由压力检测设备卯的制造商提供,并在制造期间 存储在存储器116中。又如,标称值可以周期性地更新,或以通过总线58 向压力检测设备90发送标称值的方式来更新(图2)。
每个灵敏度参数值114可以提供例如由计算出的统计参数与统计参数 发生器104a、 104b所生成的合适标称值之间的合适规则确定的可接受的范 围或关系。灵敏度参数值114可以,例如由制造商设置,通过总线58接收 等。灵敏度参数值114可以针对特定应用而调节。
事件探测器108可以生成与统计参数发生器104a、 104b所生成的一个 以上参数相关联的一个以上事件的指示。通常,事件探测器108监控滤波后
33的和未经滤波的压力数据的标准差和平均值,并探测标准差和平均值的偏
差。指示可以由事件探测器108在例如滤波后的压力信号的标准差和平均值 随时间从标称值变化时生成。在一个示例中,可以对滤波后的压力信号的平 均值和标准差、平均值和标准差的标称值进行分析,以探测下面论述的事件 的示例。在某些事件中,可以基于滤波后的压力信号和未经滤波的压力信号 两者的统计参数确定事件,可以仅基于滤波后的压力信号的统计参数确定事 件,并且在另外情况下,可以基于未经滤波的压力信号的统计参数确定事件。 事件探测器108可以探测其它事件作为这些事件的补充或替代。 失衡或损坏的搅拌器
例如,当滤波后的压力信号的标准差和平均值为零或接近零时,可以生 成失衡或损坏的搅拌器70的指示,例如当搅拌器70脱落或搅拌器的轴72 损坏时。滤波后的压力信号的标准差和平均值可以单独使用,也可以与未经 滤波的压力信号的标准差和平均值结合使用。如果与未经滤波的压力信号的 标准差和平均值结合使用,则当未经滤波的压力信号的标准差和平均值也为 零或接近零时,可以探测到失衡或损坏的搅拌器事件。失衡或损坏的搅拌器 事件探测灵敏度可以由 一个以上灵敏度参数控制,所述灵敏度参数可以表示 在探测到失衡或损坏的搅拌器事件之前可容忍的标称平均值和标称标准差 之上或之下的百分比,或者更具体地说,"零"之内的百分比。事件4果测器 108可以根据以下示例规则确定是否发生失衡或损坏的搅拌器事件
如果标准差(滤波后的)—0且平均值(滤波后的)—0,则探测到失 衡或损坏的搅拌器事件, 或者
如果标准差(滤波后的)—0且平均值(滤波后的)—0 并且
如果标准差(未经滤波的)—O且平均值(未经滤波的)不变,则探测 到失衡或损坏的搅拌器事件
其中平均值(滤波后的)和标准差(滤波后的)的值为从统计参数发生器104a生成的滤波后的压力信号的当前平均值和标准差,并且平均值(未 经滤波的)和标准差(未经滤波的)的值为从统计参数发生器104b生成的 未经滤波的压力信号的当前平均值和标准差。可以随时间监控平均值和标准 差,并且仅在一连串连续釆样周期内滤波后的数据的标准差和平均值为零或 接近零的情况下,可以探测到失衡或损坏的搅拌器事件,并且在一种实现方 式中,如果未经滤波的数据的标准差为零或接近零而未经滤波的数据的平均 值不变,则可以探测到失衡或损坏的搅拌器事件。可选地,当搅拌器停止时, 例如如果发动机停止时,可以在灵敏度参数所确定的某些容许(tolerance) 水平之内,将滤波后的数据和未经滤波的数据的标准差和平均值与预期标准 差和平均值的相应标称值进行比较,其中标称值和灵敏度参数可以从存储器 116中获取。例如,在解决由于噪声或其它因素产生的细微偏差不应导致确 定变化发生时,灵敏度参数可以应用于探测不变的统计值,以定义没有可探 测的变化。
对于标准差和平均值,标称值和/或灵敏度参数可以不同,并且对于滤 波后的和未经滤波的压力信号参数,标称值和/或灵敏度参数也可以不同。 如下面进一 步论述的,可以将失衡或损坏的搅拌器事件的探测提供为潜在的 失衡或损坏的搅拌器事件,所述潜在的失衡或损坏的搅拌器事件使用进一步 处理或控制信号、参数或事件将该事件与可能是也可能不是异常状况的其它 可能事件区分开来。
被腐蚀的搅拌器
例如当滤波后的压力数据的标准差偏离滤波后的压力数据的标称标准 差值之上或之下一定水平时,可以生成被腐蚀的搅拌器事件的指示。可选的, 可以随时间监控滤波后的压力数据的标准差,并且如果标准差继续远离标称 标准差值,则可以确定该事件为被腐蚀的搅拌器事件。另外,可以随时间监 控滤波后压力数据的平均值,并且如果该平均值不继续远离滤波后的数据的 标称平均值,则可以确定该事件为被腐蚀的搅拌器事件。
然而,滤波后的压力数据的标准差减小被注意到可能与非被腐蚀的搅拌
35器事件有关,下面提供示例,例如,为了将被腐蚀搅拌器事件与其它事件区
分开来,事件探测器108可以监控未经滤波的压力数据的标准差。如果未经
滤波的压力数据的标准差也偏离未经滤波的压力数据的标称标准差值之上 或之下一定水平,则可以确定该事件为被腐蚀的搅拌器。否则,则可以确定 该事件是其它事件。另外,可以随时间监控未经滤波的压力数据的平均值, 并且如果该平均值不继续远离未经滤波的数据的标称平均值,则可以确定该 事件为被腐蚀的搅拌器事件。
事件探测器108可以根据以下示例规则确定是否发生了失衡的或损坏 的搅拌器事件
如果标准差(滤波后的)减小且平均值(滤波后的)不变 并且
如果标准差(未经滤波的)减小且平均值(未经滤波的)不变 则探测到被腐蚀的搅拌器事件
或者
如果标准差(滤波后的)《标准差'(滤波后的)(l-a) 并且
如果标准差(未经滤波的)《标准差'(未经滤波的)(l-P)
则探测到被腐蚀的搅拌器事件 其中平均值(滤波后的)和标准差(滤波后的)的值为从统计参数发生器 104a生成的滤波后的压力数据的当前平均值和标准差,平均值(未经滤波的) 和标准差(未经滤波的)的值为从统计参数发生器104b生成的未经滤波的 压力数据的当前平均值和标准差,并且其中滤波后的和未经滤波的压力数据 的标准差'和灵敏度参数oc、 P的值是从存储器116中学习的。标准差(标 准差')的标称值可以由子系统IOO在过程的正常操作期间获知。灵敏度参 数ct、 P可以用于根据滤波后的和未经滤波的压力信号的标准差'解决容许 范围(例如10%),其中该范围之外的值导致被腐蚀的搅拌器事件被探测到。 尽管以上示例规则中未示出,但是灵敏度参数也可以应用于滤波后的和未经滤波的压力信号平均值,其中如果平均值在灵敏度参数允许的容许范围内, 则不会检测到变化。 丢失一个桨叶
如果滤波后的压力信号的标准差偏离达阈值之上,则可以生成桨叶丟失
事件的指示。在一个示例中,可以通过调节灵敏度参数增量变量(deltaX 5 ), 可以调节桨叶丟失探测灵敏度,所述灵敏度参数增量变量是在生成噪声事件 的指示之前,当前标准差(滤波后的)可以偏离标称标准差4直(标准差'(滤 波后的))的量。例如三桨叶搅拌器中的一个桨叶丟失导致每三个压力毛刺 中有一个压力毛刺不出现(参见图3),并且标准差(滤波后的)减小三分 之一。同样,为了在三个桨叶中的一个丟失时探测桨叶丢失事件,应当将5 设置为三分之一。从下面的示例中可以看出,对于多桨叶丢失,应当理解, 可以将5的值设为搅拌器中桨叶的数目的倒数乘以要探测的丢失桨叶的数 目。
为了将桨叶丟失事件与被腐蚀搅拌器事件区分开来,可以利用未经滤波 的压力信号的标准差,其中被腐蚀的搅拌器事件的标准差(滤波后的)与桨 叶丢失事件的标准差减少得一样多(例如三分之一)。如上所述,对于被腐 蚀的搅拌器事件,标准差(未经滤波的)减小,但是对于丟失的桨叶事件, 标准差(未经滤波的)通常保持不变。确定是否发生了桨叶丢失事件的示例 规则为
如果标准差(滤波后的)减小5且平均值(滤波后的)不变 并且
如果标准差(未经滤波的)不变,且平均值(未经滤波的)不变 则探测到桨叶丟失事件
或者
如果标准差(滤波后的)=(1-5 ) *标准差'(滤波后的)(1±y) 并且
如果标准差(未经滤波的)-标准差'(未经滤波的)(1 ± n )则探测到桨叶丟失事件 其中5的值为搅拌器桨叶数目的倒数乘以要探测的丢失桨叶的数目(即对桨 叶丟失事件该数目为一 ),平均值(滤波后的)和标准差(滤波后的)的值
为从统计参数发生器104a生成的滤波后的压力信号的当前平均值和标准差, 平均值(未经滤波的)和标准差(未经滤波的)的值为从统计参数发生器 104b生成的未经滤波的压力信号的当前平均值和标准差,滤波后的和未经 滤波的压力数据的标准差'和灵敏度参数y 、 ti的值是从存储器116中获取 的。灵敏度参数Y、 n可以用于根据滤波后的和未经滤波的压力信号的标准 差'解决容许范围(例如10%),其中范围内的值导致确定标准差(滤波后 的)已偏离5且标准差(未经滤波的)保持不变。尽管以上示例规则中未示 出,但是灵敏度参数也可以应用于滤波后的和未经滤波的压力信号的平均 值,如以上针对被腐蚀的搅拌器事件所论述的。 多个丢失桨叶
多个丢失桨叶事件是与丟失桨叶事件(例如一个桨叶丟失)类似的事件, 除了 5的值被调节为探测丢失的多个桨叶的数目。例如,为了探测三桨叶搅 拌器中的两个丢失桨叶事件,可以将5的值设置为三分之二。再次,为了将 多个丢失桨叶事件与被腐蚀的搅拌器事件区分开来,可以利用未经滤波的压 力信号的标准差,其中被腐蚀的搅拌器事件的标准差(滤波后的)与多个丢 失桨叶事件的标准差减少得一样多(例如2/3)。对于被腐蚀的搅拌器事件, 标准差(未经滤波的)减小,而对于多个丢失桨叶事件,标准差(未经滤波 的)通常保持不变。确定是否已发生多个丢失桨叶事件的示例规则为
如果标准差(滤波后的)减小5且平均值(滤波后的)不变,
并且
如果标准差(未经滤波的)不变且平均值(未经滤波的)不变 则探测到丢失桨叶事件,

如果标准差(滤波后的)=(1-5 ) *标准差'(滤波后的)(1±y)并且
如果标准差(未经滤波的)=标准差'(未经滤波的)(1 ± ri )
则探测到多个桨叶丢失事件 其中5的值为搅拌器桨叶的数目的倒数乘以要探测的丢失桨叶的数目(即对 于两个丢失桨叶事件该数目为二),平均值(滤波后的)和标准差(滤波后 的)的值为从统计参数发生器104a生成的滤波后的压力信号的当前平均值 和标准差,平均值(未经滤波的)和标准差(未经滤波的)的值为从统计参 数发生器104b生成的未经滤波的压力信号的当前平均值和标准差,滤波后 的和未经滤波的压力数据的标准差'和灵敏度参数Y、 Ti的值是从存储器 116获取的。尽管相同的灵敏度参数Y、 Ti被示出为用于丢失桨叶事件(.例 如容许范围相同),但是不同的灵敏度参数可以用于多个丟失桨叶事件。如 上所述,尽管以上示例规则中未示出,但是灵敏度参数也可以应用于滤波后 的和未经滤波的压力信号的平均值,如以上所论述的。
严重故障
严重故障事件是压力信号的标准差偏离极值的事件。严重故障事件可能 是齿轮箱故障、安全销故障、轴故障、叶轮从轴上脱落、严重腐蚀等的结果。 压力信号变化的灵敏度,例如与丢失桨叶或多个丟失桨叶事件不同,可以通 过调节灵敏度参数增量变量(delta)(入)来控制,该灵敏度参数增量变量 可以在探测到严重故障事件之前指示滤波后的压力信号的标准差的偏差。例 如,如果用户希望探测到标准差的高于75%的任意减小,则可以将入设置为 0.75。可以利用未经滤波的压力信号的标准差与其它事件区分开,例如被腐 蚀的搅拌器事件和失衡或损坏的搅拌器事件。示例规则为
如果标准差(滤波后的)减小至少入且平均值(滤波后的)不变
并且
如果标准差(未经滤波的)不变且平均值(未经滤波的)不变 则探测到严重故障,
或者如果标准差(滤波后的)《入'标准差'(滤波后的)(1 ± Y ) 并且
如果标准差(未经滤波的)=标准差'(未经滤波的)(l ± n ) 则探测到严重故障事件, 其中入的值为标准差(滤波后的)变化的阈值,此时将探测到严重故障事件,
平均值(滤波后的)和标准差(滤波后的)的值为从统计参数发生器104a 生成的滤波后的压力信号的当前平均值和标准差,平均值(未经滤波的)和 标准差(未经滤波的)的值为从统计参数发生器104b生成的未经滤波的压 力信号的当前平均值和标准差,滤波后的和未经滤波的压力数据的标准差' 和灵敏度参数Y、 ri的值是从存储器116获取的。尽管相同的灵敏度参数Y 、 ri被示出为用于丢失桨叶事件(例如容许范围相同),但是不同的灵敏度参 数可以用于严重故障事件。灵敏度参数也可以应用于滤波后的和未经滤波的 压力信号的平均值,如以上所讨论的。
应当理解,可以实现其它规则以观测以上论述的事件以及与滤波后的压 力信号有关的其它事件,并且不同的公式、等式、计算技术等可以用于探测 事件。例如,可以利用也可以不利用未经滤波的压力信号的统计值,这取决 于这种值是否需要与要被探测的其它类型的事件区分开来。进一步,以上规 则中的很多规则还同时利用滤波后的和未经滤波的压力信号的平均值,可以 在不使用平均值的情况下容易地探测事件。例如,如图IO所示,正常状况 与异常状况下滤波后的压力数据的平均值非常接近,可能难以确定异常状 况,更不用说识别异常状况事件。在以上提到的事件中的每一种中未经滤波 的压力信号的平均值都保持不变并且不需要用来在各种事件之间进行区分。 进一步,在被腐蚀的搅拌器事件、丢失桨叶事件和多个丟失桨叶事件中,滤 波后的压力信号的平均值在每种情况下都保持不变,并且不需要用来在这些 事件之间进行区分。同样,滤波后的压力信号的标准差可以用于探测以上提 到的事件中的每一种,而未经滤波的压力信号的标准差用于在被腐蚀的搅拌 器事件和丟失桨叶或多个丢失桨叶事件之间进行区分。
40探测事件包括分析由统计参数发生器104a、 104b生成的两种以上统计 参数,基于非压力信号的信号分析统计参数等。例如,统计参数可以基于由 发动机控制元件80和/或发动机传感器82获取的数据由发动机控制元件80 和/或发动机传感器82 (例如'使用与子系统100类似的子系统)生成。事件 探测器108可以接收由发动机控制元件80和/或发动机传感器82生成的统 计参数中的一种以上,并使用这些参数分析是否已发生事件。类似地,统计 参数或来自附加压力传感器设备或其它设备的其它类型的数据可以由统计 参数发生器104a、 104b分析,以探测与压力信号相关联的事件。
例如,通过首先确定压力或过程是稳定的,而后生成在可选择的时间段 内的统计参数,可以获取标称值。这些统计参数值可以作为标称值被存储。 可选择的时间段应当大致与采样周期或用于在操作期间生成统计参数的块 相同,但是在某些情况下或某些实现方式中,可选择的时间段可以与采样周 期或用于在操作期间生成统计参数的块不同(甚至差别很大)。这种过程可 能是例如用户启动的或自动的。
事件探测器108可以利用任意种技术来实现。例如,事件探测器108可 以包括基于规则的引擎、模糊逻辑引擎、模式探测器、神经网络等中的一种 以上。另外,以上论述的示例事件探测器108基于规则的操作提供是否已发 生事件的指示。应当理解,在其它示例中,与事件相对应的事件探测器108 的输出可能具有多个离散值或连续值。
子系统IOO进一步包括异常情况探测器120。该异常情况探测器120分 析由事件探测器108生成的输出以生成搅拌器70是否存在异常情况的指示 符。异常情况探测器120也可以分析压力信号和存储在存储器116中的数据。 进一步,异常情况探测器120可以通过例如总线58 (图2)接收其它数据, 例如由类似于与加工厂中的其它设备相对应的子系统100的子系统生成的 其它过程或控制信号、统计参数或事件指示符等。例如,统计参数和/或统 计事件可以基于由发动机控制元件80和/或发动机传感器82获取的数据由 发动机控制元件80和/或发动机传感器82(使用例如类似于系统100的子系统)生成。异常情况探测器120可以接收这些统计参数中的一种以上,并使 用这些参数和事件分析是否存在与搅拌器70相关联的一种以上异常情况。 例如,对于失衡的或损坏的搅拌器事件以及对于停止的搅拌器事件而言,滤 波后的和未经滤波的压力信号的标准差和平均值通常是相同的。异常情况可 以使用来由发动机控制元件80和/或发动机传感器82的信号和/或所述信号 的统计特征,以确定发动机是否已停止(停止的发动机事件)或者发送机是 否在运行(失衡的/损坏的搅拌器事件),以区分这两种事件。再如,可以 由异常情况探测器120分析统计参数或来自附加压力传感器设备或其它设 备的其它类型的数据,以生成是否存在异常情况的指示符。
由异常情况探测器120生成的指示符可以包括,例如警告、警报等。再 次参见图1,如果异常情况探测器120由设备90实现,则可以将指示符发 送到诸如控制器52、工作站54、通信服务器96等的另一设备,从而使例如 操作员可以察觉到指示符。设备90可以自己主动或应一些其它设备的请求 发送指示符。例如,诸如控制器52、工作站54、通信服务器96等的某其它 设备可以查询设备90是否已探测到与搅拌器相关联的异常情况。作为响应, 设备90可以通过总线58或一些其它通信链路发送指示符。再如,指示符可 以存储在存储器中,并且一些其它设备可以读取存储器以确定是否已探测到 与搅拌器相关联的异常情况。
异常情况探测器120的输出可以用于,但不仅仅是通知操作员,还可以 直接影响对搅拌容器60、反应器单元56或加工厂的一些其它部分的控制。 例如,可以将由异常情况探测器生成的指示符提供给控制块或例程中的一个 以上、维护系统等。例如,可以将异常情况探测器120的输出提供给控制器 52,如果探测到一个以上异常情况,则控制器52会使搅拌容器60或反应器 单元56停止运转。
异常情况探测器120可以利用任意种技术来实现。例如,异常情况探测 器120可以包括基于规则的引擎、模糊逻辑引擎、模式探测器、神经网络等 中的一种以上。在一些实现方式中,可以省略事件探测器108,并且可以将
42由统计参数发生器104a、 104b生成的参数直接提供给异常情况探测器120。 图11是可以由图5的子系统100实现以探测与搅拌容器的搅拌器相关 联的异常状况的示例方法150的流程图。例如,该方法150可以用于探测搅 拌器是否已损坏和/或是否已停止转动。尽管参照图5论述图11,应当理解, 该方法150或类似的方法可由与子系统IOO不同的系统实现。
在块152,从诸如检测设备90之类的压力传感器或变送器采集原始压 力数据,并按照诸如数字滤波器102、 132之类的数字滤波器对所述原始压 力数据进行滤波,从而分离出频率分量/@#||。在块154,接收与滤波后的在
搅拌容器内检测到的压力数据相关联的统计数据。关于图5的示例子系统 100,异常情况探测器120可以从统计参数发生器104a接收统计参数和/或 从事件探测器108接收事件的指示。从另一视角看,事件探测器108可以从 统计参数发生器104a接收统计参数。
通常,在块154处接收的统计数据可以包括,例如与压力信号相关联的 平均值、偏差、标准差、均方一艮、变化率、值域等的一种以上。附加地或可 替代地,统计数据可以包括诸如失衡的/损坏的搅拌器、被腐蚀的搅拌器或 丟失桨叶、多个丢失桨叶、严重故障等的事件的一个以上指示符。作为对以 上明确列出的统计测量和指示符的补充或替代,统计数据还可以包括与压力 信号相关联的其它统计测量或指示符。例如,统计数据可以包括与压力信号 相关联的相关数据。
在块156,可以分析在块154处接收的统计数据以确定是否存在与搅拌 器相关联的异常情况。例如,异常情况探测器120和/或事件探测器108可 以分析从统计参数发生器104接收的数据。还可以分析除了在块154处接收 的滤波后的压力数据的统计数据之外的其它数据。例如,可以分析未经滤波 的压力信号的统计数据,以及从中生成统计数据的原始压力信号(滤波后的 和/或未经滤波的)。再如,可以分析与压力信号被生成的设备相关联的其 它数据(例如,由设备生成的警告和/或警报、诊断数据等)。又如,可以分析从其它现场设备、控制器、工作站等接收的数据。例如,可以分析指示 为搅拌器提供动力的发动机的当前操作的数据、与用于控制发动机的控制信 号相关联的数据等。可以分析由附加压力检测设备生成的进一步压力信号和 /或根据这些压力信号生成的统计数据。
在块158,如果尚未探测到异常情况,则该方法可以结束。然而,如果 已探测到异常情况,则该流程可以前进到块160。在块160,可以生成异常 情况的指示符。该指示符可以包括例如通知操作员的警报或警告。再如,指 示符可以附加地或可替代地包括影响控制例程或块的数据。
以下提供几种附加的探测与搅拌容器搅拌器相关联的示例异常情况的 示例方法。尽管这些方法是参照图5论述的,但是应当理解,这些方法或类 似的方法可以由与子系统100不同的系统实现。
图12是可以由图5的子系统100实现以探测搅拌器失衡或损坏的示例 方法200的流程图。在块202,接收与滤波后的在搅拌容器内检测到的压力 相关联的标准差。关于图5的示例子系统100,异常情况探测器120可以从 统计参数发生器104a接收标准差和/或从事件探测器108接收事件的指示, 或者事件探测器108可以从统计参数发生器104a接收标准差。
在块204,如果滤波后的压力信号的标准差为零或接近零,例如,如上 所述具有失衡或损坏的搅拌器事件,则该流程可以前进到块206。否则,该 方法可以结束。在块206,接收与未经滤波的在搅拌容器内检测到的压力相 关联的标准差。关于图5的示例子系统100,异常情况探测器120可以从统 计参数发生器104b接收标准差和/或从事件探测器108接收事件的指示,或 者事件探测器108可以从统计参数发生器104b接收标准差。在块208,如 果未经滤波的压力信号的标准差为零或接近零,则该流程可以前进到块210。 否则,该方法可以结束。
在块210,接收诸如发动机设定点或发动机信号之类的运行标识符。关 于图2以及图5的示例子系统100,异常情况探测器120可以从例如发动机 控制元件80和/或发动机传感器82和/或控制器52接收运行指示符。运行指
44示符可以被接收,以通过在块212处确定运行指示符指示搅拌器是否在运行 (例如发动机是否在运行),来将停止的搅拌器事件与失衡的/损坏的搅拌 器事件区分开来。否则,该方法可以结束。否则,在块213,可以生成失衡 的/损坏的搅拌器事件的指示符。该指示符可以包括用于通知操作员的例如 失衡的/损坏的搅拌器事件的警报或警告,或者该指示符可以附加地或可替 代地包括影响控制例程或块的数据。
图13是可以由图5的子系统100实现以探测搅拌器被严重腐蚀的示例 方法250的流程图。在块252,接收与滤波后的在搅拌容器内检测到的压力 相关联的标准差。关于图5的示例子系统100,异常情况探测器120可以从 统计参数发生器104a接收标准差和/或从事件探测器108接收事件的指示, 或者事件探测器108可以从统计参数发生器104a接收标准差。
在块254,如果滤波后的压力信号的标准差减小,例如如上所述具有神支 腐蚀的搅拌器事件,则该流程前进到块256。否则,该方法可以结束。在块 256,接收与未经滤波的在搅拌容器内检测到的压力相关联的标准差。关于 图5的示例子系统100,异常情况探测器120可以从统计参数发生器104b 接收标准差和/或从事件探测器108接收事件的指示,或者事件探测器108 可以从统计参数发生器104b接收标准差。
未经滤波的压力信号的标准差可以被接收,以通过在块258处确定该未 经滤波的压力信号的标准差是否已减小,来将被腐蚀的搅拌器事件与丢失桨 叶事件、多个丢失桨叶事件或严重故障事件区分开来。在块258,如果未经 滤波的压力信号的标准差减小,则该流程可以前进到块260。否则,该方法 可以结束。在块260,可以生成被腐蚀的搅拌器事件的指示符。该指示符可 以包括用于通知操作员的例如被腐蚀的搅拌器事件的警报或警告,或者该指 示符可以附加地或可替代地包括影响控制例程或块的数据。
图14是可以由图5的子系统100实现以探测搅拌器丟失桨叶的示例方 法300的流程图。在块302,接收与滤波后的在搅拌容器内检测到的压力相 关联的标准差。关于图5的示例子系统100,异常情况探测器120可以从统计参数发生器104a接收标准差和/或从事件探测器108接收事件的指示,或 者事件探测器108可以从统计参数发生器104a接收标准差。
在块304,如果滤波后的压力信号的标准差已减小三分之一 (在三桨叶 搅拌器的情况下),例如如上所述具有丟失桨叶事件,则该流程前进到块 306。否则,该方法可以结束。在块306,接收与未经滤波的在搅拌容器内 检测到的压力相关联的标准差。关于图5的示例子系统100,异常情况探测 器120可以从统计参数发生器104b接收标准差和/或从事件探测器108接收 事件的指示,或者事件探测器108可以从统计参数发生器104b接收标准差。
未经滤波的压力信号的标准差可以-陂接收,以通过在块308处确定该未 经滤波的压力信号的标准差是否不变,来将被腐蚀的搅拌器事件与丟失桨叶 事件区分开来。如果不是,该方法可以结束。否则,在块310,可以生成丢 失桨叶事件的指示符。该指示符可以包括用于通知操作员的例如丢失桨叶事 件的警报或警告,或者该指示符可以附加地或可替代地包括影响控制例程或 块的数据
图15是可以由图5的子系统100实现以探测搅拌器丟失多个桨叶(在 本示例中为2个桨叶)的示例方法350的流程图。在块352,接收与滤波后 的在搅拌容器内检测到的压力相关联的标准差。关于图5的示例子系统100, 异常情况探测器120可以从统计参数发生器104a接收标准差和/或从事件探 测器108接收事件的指示,或者事件探测器108可以从统计参数发生器104a 接收标准差。
在块354,如果滤波后的压力信号的标准差已减小三分之二 (在三桨叶 搅拌器的情况下),例如如上所述具有多个丢失桨叶事件,则该流程可以前 进到块356。否则,该方法可以结束。在块356,接收与未经滤波的在搅拌 容器内检测到的压力相关联的标准差。关于图5的示例子系统100,异常情 况探测器120可以从统计参数发生器104b接收标准差和/或从事件探测器 108接收事件的指示,或者事件探测器108可以从统计参数发生器104b接 收标准差。
46未经滤波的压力信号的标准差可以被接收,以通过在块358处确定该未 经滤波的压力信号的标准差是否不变,来将被腐蚀的搅拌器事件与多个丢失 桨叶事件区分开来。如果不是,该方法可以结束。否则,在块360,可以生 成多个丟失桨叶事件的指示符。该指示符可以包括用于通知操作员的例如多 个丢失桨叶事件的警报或警告,或者该指示符可以附加地或可替代地包括影 响控制例程或块的数据。
图16是可以由图5的子系统100实现以探测搅拌器已经历严重故障的 示例方法400的流程图。在块402,接收与滤波后的在搅拌容器内检测到的 压力相关联的标准差。关于图5的示例子系统100,异常情况探测器120可 以从统计参数发生器104a接收标准差和/或从事件探测器108接收事件的指 示,或者事件探测器108可以从统计参数发生器104a接收标准差。
在块404,如果滤波后的压力信号的标准差显著减小,例如标准差的变 化多于阈值量(例如多于75%),例如如上所述具有严重故障事件,则该流 程可以前进到块406。否则,该方法可以结束。在块406, ^接收与未经滤波 的在搅拌容器内检测到的压力相关联的标准差。关于图5的示例子系统100, 异常情况探测器120可以从统计参数发生器104b接收标准差和/或从事件探 测器108接收事件的指示,或者事件探测器108可以从统计参数发生器104b 接收标准差。
未经滤波的压力信号的标准差可以被接收,以通过在块408处确定该未 经滤波的压力信号的标准差是否不变,来将被腐蚀的搅拌器事件与严重故障 事件区分开来。如果不是,该方法可以结束。否则,在块410,可以生成严 重故障事件的指示符。该指示符可以包括用于通知操作员的例如严重故障事 件的警报或警告,或者该指示符可以附加地或可替代地包括影响控制例程或 块的数据。
再次参见图5,事件探测器108和/或异常情况探测器120可以通过例如 基于规则的专家引擎来实现。图17是实现事件探测器108和/或异常情况探 测器120,或者事件探测器108和/或异常情况探测器120的一部分的示例规
47则系统450的框图。
规则系统450可以包括可以是任意类型的基于规则的专家引擎的规则 引擎452、以及可以存储在可被规则引擎452访问的数据库中(例如在设备 90的存储器中、控制器50的存储器中、工作站54的存储器中等)的一组 454。 MJ'J引擎452分析由如前面所论述的可以包括一个以上SPM块 的统计参数发生器104a、 104b生成的统计参数。
规则引擎452也可以分析其它数据,例如由压力4企测设备90生成的压 力信号、由加工厂中的其它设备生成的其它过程或控制信号、统计参数、事 件指示符、警告、警报、诊断数据等。例如,规则引擎452可以分析由发动 机控制元件80和/或发动机传感器82生成的统计参数和/或统计事件。再如, 规则引擎452可以分析统计参数或来自附加压力传感器设备或其它设备的 其它类型的数据。
规则引擎452将规则454应用于统计参数以及可选地其它数据,以根据 规则454中的至少一条确定是否存在指示例如应当向用户发送警告或警报 的异常情况。当然,如果需要,如果规则指示存在问题,则除了提供或设置 警报之外,规则引擎452还可以釆取其它行动。这种行动可以包括例如使过 程的一个以上部件停止运转,切换控制参数以改变对过程的控制等。
可选地,规则开发应用程序或例程456可以使用户能够基于统计数据模 式和它们的相关性开发一条以上专家系统规则(例如,以用作规则454中的 一条),从而探测与搅拌器70相关联的异常情况。因此,尽管可以对规则 引擎454所使用的至少某些规则454进行预设或预先配置,但是规则开发应 用程序456使用户能够基于在被监控的加工厂中的经验创建其它规则。例 如,如果用户知道SPM参数状况或事件的特定组合指示搅拌器70的特定问 题,则该用户可以使用规则开发应用程序456创建合适的规则来探测该状况 和/或如果需要,基于已探测到存在该状况而生成警报或警告或采取一些其 它行动。2004年10月22日提交的题为"ABNORMAL SITUATION PREVENTION IN A PROCESS PLANT (加工厂中的异常情况预防),,的美国专利申请No.10/971,361,现为美国专利No.7,079,984描述了示例规则开 发应用程序和配置屏幕,其可以用于创建探测异常情况的规则,和/或如果 需要,可以用于基于已探测到存在异常情况而生成警报、警告或采取一些其
国临时专利申请No.60/549,796在这里出于所有目的以其整体通过引用合并 于此。
当然,在加工厂操作期间,可以被配置为接收例如SPM数据(和任意 其它所需数据)的规则引擎452应用规则454来确定是否有任意规则被匹配。 如果基于规则454中的一条以上探测到与搅拌器70相关联的异常情况,则 可以给工厂操作员显示警告,或向另一个合适的人员发送警告,也可以采取
一些其它行动。
规则引擎452可以至少部分由压力检测设备90实现。作为补充或可替 代地,规则引擎452可以至少部分由一些其它设备实现,例如一个以上其它 压力检测设备、 一个以上其它现场设备、控制器52、工作站54等。如果规 则引擎452至少部分由非压力检测设备90的一些设备实现,则规则引擎452 可以至少部分是统计参数的客户端系统。
另外,可以被规则引擎452使用的一些数据为在其中生成SPM数据的 设备中可以探测到的SPM状况。在这种情况下,规则引擎452可以是通过 例如通信服务器96、控制器52等从设备90读取SPM参数和状况的客户端 系统或客户端系统的一部分。
图18A和18B是可以作为图6的异常情况预防模块中的搅拌损耗探测 的一部分来实现的异常情况探测例程的流程图。从块502处开始,该方法接
收指示搅拌容器中的材料水平的指示符。例如,可以从设备接收过程变量, 例如/人4企测设备90接收压力信号。从图2中可以看出,4全测设备90可以至 少部分放置在搅拌容器60内对应于满水平的位置处。通常,如果材料在搅 拌容器60中位于满水平,则检测设备90将检测与材料相关联的压力,从而 指示搅拌容器是满的。在块504,该方法检查以基于在块502处接收的水平
49指示符确定容器是满的。如果搅拌容器不满,则该方法继续接收并检查满水 平指示符。
如果容器是满的,则在块506接收指示搅拌器是否正在运行的运行指示 符。例如,可以接收来自设备的过程变量,例如从发动机控制元件80和/或 发动机传感器82接收信号或从控制器52接收设定点。在块508,该方法检 查以基于在块506处接收的运行指示符确定发送才几在运行。如果发送机不在 运行,则该方法可以继续接收并检查运行指示符。
如果搅拌容器是满的并且正在运行,则在块510,可以接收滤波后的压 力信号的标准差和检测设备状态。该状态可以作为诸如来自控制器52的设 定点之类的过程变量,作为压力信号的质量检查(例如压力状态),作为控 制器60的诊断检查结果、或检测设备90本身的诊断检查结果来提供。如果 才企测设备90的状态不太好,则可以在块514生成指示检测设备90处于异常 状况(例如变送器故障)和坏测量的通知的指示符。如果检测设备90 (例 如变送器)的状态被指示为"0K,,,则该方法可以继续在块516分析标准 差,在提供的示例中,所述分析是对标准差变化的分析。
在块516,该方法分析滤波后的标准差从其初始值或其标称值的变化。 如果该变化小于可以由灵敏度参数确定的阈值TJ (例如,在3桨叶搅拌器 的情况下为25%),则块516确定搅拌器的状态正常,并且控制返回块510。 然而,如果变化大于阈值T—1,则存在某种形式的异常状况,这可能在随后 -故确定。
在块518,如果在块516探测到异常状况,则该方法接收与发动机76 相关联的过程变量,例如从发动机控制元件80和/或发动机传感器82接收 可以指示发动机正在运行且正确操作的信号。如果发动机不在运行或不在正 确运行,则可以在块522生成发动机故障的指示。在一个实施例中,在块 506接收的运行指示符可以从控制器52 (例如设定点)接收,并且在块518 接收的发动机输出信号可以从发动机控制元件80和/或发动机传感器82接 收,这样控制器信号指示发动机应当正在运行,而发动机传感器信号指示发
50动机实际上没有运行。
如果发动机输出指示它在正常运行,则在块524,可以将滤波后的压力 信号的标准差变化与第二阈值T—2进行比较,第二阈值T—2可以被设为阈 值T—l的两倍(例如,50%)。如果标准差变化小于(或等于)阈值T—2, 则可以确定异常状况为丟失桨叶事件。可以在块526生成丟失桨叶事件指示。
如果标准差变化大于第二阈值T—2,则在块528,可以将滤波后的压力 信号的标准差变化与第三阈值T—3进行比较,第三阈值T—3可以被设为阔 值T—l的三倍(例如,75%)。如果标准差变化小于(或等于)阈值T—3, 则可以确定异常状况为多个丢失桨叶事件。可以在块530生成多个丢失桨叶 事件指示。如果标准差变化大于阈值T—3,则在块532探测到严重搅拌器故 障。
图5、 6和17的某些或所有块可以全部或部分使用软件、固件或硬件来 实现。类似地,参照图11-16、 18A和18B描述的示例方法可以全部或部分 使用软件、固件或硬件来实现。如果至少部分使用软件程序来实现,则该程 序可以被配置为由处理器执行,并且以存储在诸如CD-ROM、软盘、硬盘 驱动、数字通用磁盘(DVD)或与处理器相关联的存储器之类的有形介质上 的软件指令的形式实施,但是本领域普通技术人员易于认知到,可替代地, 全部程序或部分程序可以由非处理器的i殳备执^f亍,和/或以/>知的方式以固 件和/或专用硬件的形式实施。例如,统计参数发生器104a、 104b、事件探 测器108、异常情况探测器120和规则引擎452中的任一个或所有都可以由 软件、硬件和/或固件来实现。进一步,尽管已参照图11-16、 18A和18B描 述了这些示例方法,但是本领域普通技术人员易于认知到,可替代地,可以 -使用实现图5的示例子系统100的^f艮多其它方法。例如,可以改变块的扭J亍 顺序,和/或可以改变、消除或组合所述块。
本发明容许各种修改和替换构造,尽管已在图中示出特定示例性实施例 并在这里进行了详细描述。然而,应当理解,并不存在将公开内容局限于所公开的特定形式的意图,相反,意图在于覆盖落入由所附权利要求限定的公 开内容的精神和范围的所有修改、替换构造和等同物。
权利要求
1、一种探测与加工厂中的搅拌容器相关联的异常情况的方法,该方法包括采集与搅拌容器内的压力相关联的第一数据;对所采集的第一数据进行滤波以分离出与所述容器中桨叶旋转相关联的压力变化相对应的频率分量;根据滤波后的第一数据生成统计数据;分析所述统计数据以探测是否存在与所述搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况;以及当探测到所述一种以上异常情况中的一种以上时,生成异常情况的指示符。
2、 根据权利要求1所述的方法,其中对所采集的第一数据进行滤波以分离 出与所述容器中桨叶旋转相关联的压力变化相对应的频率分量包括对所采集 的第 一数据进行滤波以分离出与所述压力信号中发生毛刺的速率相对应的频率 分量,所述压力信号由至少部分布置在所述搅拌器的容器内的压力传感器生成。
3、 根据权利要求1所述的方法,其中根据滤波后的第一数据生成统计数据 包括生成由至少部分布置在所述搅拌器的容器内的压力传感器生成的压力信 号的标准差。
4、 根据权利要求1所述的方法,进一步包括 采集与所述搅拌容器内的正常压力相关联的第二数据;以及 根据所采集的第二数据生成标称统计数据,其中所述标称统计lt据表示所述容器的正常操作的指示;其中分析所述统计数据以探测是否存在与所述搅拌容器的搅拌器相关联的 一种以上异常情况包括将所述统计数据与所述标称统计数据进行比较以探测 是否存在与所述搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况。
5、 根据权利要求l所述的方法,其中分析所述统计数据包括确定所述滤 波后的第一数据的标准差是否接近零或至少近似为零,以探测所述搅拌器是否 已停止转动。
6、 根据权利要求1所述的方法,其中分析所述统计数据包括确定所述滤 波后的第一数据的标准差是否已显著偏离,以探测所述搅拌器的腐蚀。
7、 根据权利要求1所述的方法,其中分析所述统计数据包括确定所述滤 波后的第一数据的标准差是否已偏离达第一阈值,以探测所述搅拌器的丟失桨 叶。
8、 根据权利要求7所述的方法,其中分析所述统计数据包括确定所述滤 波后的第一数据的标准差是否已偏离达第二阈值,以探测所述搅拌器的多个丟 失桨叶。
9、 根据权利要求8所述的方法,其中分析所述统计数据包括确定所述滤 波后的第一数据的标准差是否已偏离达第三阈值,以探测严重搅拌器故障。
10、 根据权利要求1所述的方法,其中采集与搅拌容器内的压力相关联的 第一数据包括基于由至少部分布置在所述搅拌容器内的压力传感器生成的压 力信号釆集所述第一数据。
11、 一种探测与加工厂中的搅拌容器相关联的异常情况的方法,该方法包括采集与搅拌容器内的压力相关联的第 一数据;对所采集的第一数据进行滤波以分离出与所述容器中的桨叶旋转相关联的 压力变化相对应的频率分量;才艮据滤波后的第 一数据生成第 一统计数据; 根据所采集的第一数据生成第二统计数据;以及分析所述第一统计数据和所述第二统计数据以#:测是否存在与所述搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况;以及当探测到所述一种以上异常情况中的一种以上时,生成异常情况的指示符。
12、 根据权利要求11所述的方法,其中分析所述第一统计数据和所述第二 统计数据以探测是否存在与所述搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况 包括分析所述第 一统计数据和所述第二统计数据以确定所述滤波后的第 一数 据的标准差和所采集的第一数据的标准差是否已显著偏离,以探测所述搅拌器的腐蚀。
13、 根据权利要求11所述的方法,其中分析所述第一统计数据和所述第二 统计数据以探测是否存在与所述搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况包括分析所述第 一统计数据和所述第二统计数据以确定所述滤波后的第 一凄t 据的标准差是否已偏离达第一阈值且所采集的第一数据的标准差是否没有显著 偏离,以探测所述搅拌器的丟失桨叶。
14、 根据权利要求13所述的方法,其中分析所述第一统计数据和所述第二 统计数据以探测是否存在与所述搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况 包括分析所述第 一统计数据和所述第二统计数据以确定所述滤波后的第 一凄史 据的标准差是否已偏离达第二阈值且所采集的第一数据的标准差是否没有显著偏离,以^:测所述搅拌器的多个丟失桨叶。
15、 根据权利要求14所述的方法,其中分析所述第一统计数据和所述第二 统计数据以探测是否存在与所述搅拌容器的搅拌器相关联的 一种以上异常情况 包括分析所述第 一统计数据和所述第二统计数据以确定所述滤波后的第 一数 据的标准差是否已偏离达第三阈值且所采集的第 一数据的标准差是否没有显著 偏离,以探测严重搅拌器故障。
16、 根据权利要求11所述的方法,进一步包括 采集与所述搅拌容器内的正常压力相关联的第二数据;对所采集的第二数据进行滤波以分离出与所述容器中的桨叶旋转相关联的 压力变化相对应的频率分量;根据滤波后的数据生成第 一标称统计数据,其中所述标称统计数据表示所 述容器的正常操作的指示;以及根据所采集的第二数据生成第二标称统计数据;其中分析所述第 一统计数据和所述第二统计数据以探测是否存在与所述搅 拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况包括分别将所述第一统计数据与所述第一标称统计数据进行比较,以及将所述第二统计数据与所述第二标称统 计数据进行比较,以探测是否存在与所述搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况。
17、 一种探测与加工厂中的搅拌容器相关联的异常情况的系统,该系统包括..数字带通滤波器,被调谐至与压力信号发生毛刺的速率相对应的频率分量,所述压力信号由至少部分布置在搅拌容器内的压力传感器生成;统计参数发生器,基于滤波后的压力信号生成一个以上第一统计参数;以及异常情况探测器,基于所述一个以上第一统计参数探测与所述搅拌容器的 搅拌器相关联的至少一种异常情况,并在探测到异常情况时,生成所述一种以 上异常情况的一种以上指示符。
18、 根据权利要求17所述的系统,其中所述数字滤波器包括有限脉沖响应 FIR滤波器。
19、 根据权利要求17所述的系统,其中所述数字滤波器包括通过 Parks-McClelan滤波器设计算法设计的数字滤波器。
20、 根据权利要求17所述的系统,其中所述数字滤波器包括16阶滤波器。
21、 根据权利要求17所述的系统,进一步包括将所述滤波后的压力信号乘 以固定增益因子的增益乘法器。
22、 一种探测与加工厂中的搅拌容器相关联的异常情况的压力变送器,该 压力变送器包括处理器; 存储器;存储在所述存储器中并适于由所述处理器执行以接收与由至少部分布置在 搅拌容器内的压力传感器生成的压力信号相关联的数据的例程;存储在所述存储器中并适于由所述处理器执行以对所接收的数据进行滤波 从而分离出与所述压力信号中发生毛刺的速率相对应的频率分量的例程;.以才艮才居所述《成统计数据的例程,其中所述统计数据包括所述压力信号在所述频率分量处的标准差的指示;以及于所述压力信号在所述频率分量处的标准差的变化^:测是否存在与所述搅拌容 器的搅拌器相关联的 一种以上异常情况的例程。
23、 根据权利要求22所述的压力变送器,进一步包括 器是否正在旋转的例程;当分析所述统计数据的例程确定所述滤波后的数据的标准差接近零或至少 近似为零,且确定所述搅拌器是否正在旋转的例程确定所述搅拌器不在运行时, 生成所述搅拌器已停止旋转的指示,当分析所述统计数据的例程确定所述滤波后的数据的标准差接近零或至少生成所述搅拌器已脱落或损坏的指示,当分析所述统计数据的例程确定所述滤波后的数据的标准差已显著偏离 时,生成所述搅拌器纟皮腐蚀的指示,当分析所述统计数据的例程确定所述滤波后的邀:据的标准差已偏离达第一 阈值时,生成所述搅拌器的丢失桨叶的指示,当分析所述统计翁:据的例程确定所述滤波后的数据的标准差已偏离达大于 所述第一阈值的第二阈值时,生成所述搅拌器的多个丟失桨叶的指示,以及当分析所述统计数据的例程确定所述滤波后的彩:据的标准差已偏离达大于 所述第二阈值的第三阈值时,生成严重搅拌器故障的指示。
24、 一种探测与加工厂中的搅拌容器相关联的异常情况的压力变送器,该 压力变送器包括处理器; 存储器;搅拌容器内的压力传感器生成的压力信号相关联的数据的例程;存储在所述存储器中并适于由所述处理器执行以对所接收的数据进行滤波 从而分离出与所述压力信号中发生毛刺的速率相对应的频率分量的例程;成第一统计数据的例程,其中所述第一统计数据包括所述压力信号在所述频率 分量处的标准差的指示;存储在所述存储器中并适于由所述处理器执行以根据未经滤波的所接收的 数据生成第二统计数据的例程,其中所述第二统计数据包括未经滤波的压力信 号的标准差的指示;以及所述第二统计数据从而基于由以下两种标准差:所述压力信号在所述频率分量 处的标准差和所述未经滤波的压力信号的标准差,构成的组中的一种以上的变 化探测是否存在与所述搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况的例程。
25、根据权利要求24所述的压力变送器,进一步包括器是否正在旋转的例程;当分析所述第 一统计数据和所述第二统计数据的例程确定所述滤波后的数 据的标准差接近零或至少近似为零,且确定所述搅拌器是否正在》走转的例程确 定所述搅拌器不在运行时,生成所述搅拌器已停止旋转的指示,当分析所述第一统计数据和所述第二统计数据的例程确定所述滤波后的数 据的标准差接近零或至少近似为零,且确定所述搅拌器是否正在旋转的例程确 定所述搅拌器正在运行时,生成所述搅拌器已脱落或损坏的指示,当分析所述第 一统计数据和所述第二统计数据的例程确定所述滤波后的数 据的标准差已显著偏离,且所述未经滤波的压力信号的标准差已显著偏离时, 生成所述搅拌器被腐蚀的指示,当分析所述第 一统计数据和所述第二统计数据的例程确定所述滤波后的数据的标准差已偏离达第一阔值,且所述未经滤波的压力信号的标准差没有显著 偏离时,生成所述搅拌器的丢失桨叶的指示,当分析所述第 一统计数据和所述第二统计数据的例程确定所述滤波后的数 据的标准差已偏离达大于所述第一阈值的第二阈值,且所述未经滤波的压力信 号的标准差没有显著偏离时,生成所述搅拌器的多个丢失桨叶的指示,以及当分析所述第 一统计数据和所述第二统计数据的例程确定所述滤波后的数 据的标准差已偏离达大于所述第二阈值的第三阈值,且所述未经滤波的压力信 号的标准差没有显著偏离时,生成严重搅拌器故障的指示。
全文摘要
探测与加工厂中的搅拌容器相关联的异常情况的系统和方法接收与搅拌容器内的压力相关联的统计数据。与容器中的压力相关联的压力信号被数字滤波器滤波,以分离出与由搅拌器的桨叶运动通过流体造成的压力变化相对应的频率分量。例如,至少部分布置在搅拌容器内的压力传感器设备可以基于压力信号生成统计数据。统计数据被分析以探测是否存在与搅拌容器的搅拌器相关联的一种以上异常情况。例如,统计数据可以被分析以探测搅拌器是否损坏/失衡、被腐蚀、丢失桨叶或多个桨叶等。如果探测到异常情况,则可以生成异常情况的指示符。
文档编号G05B23/02GK101558365SQ200780036227
公开日2009年10月14日 申请日期2007年9月28日 优先权日2006年9月28日
发明者约翰·菲利普·米勒, 罗格·肯尼思·皮赫拉亚 申请人:费舍一柔斯芒特系统股份有限公司
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