用于执行阀诊断的系统和方法与流程

本公开的领域大体上涉及从工业系统装置收集监测数据，并且更具体而言涉及用于对阀组件执行诊断的系统、方法和计算机可读介质。

背景技术：

许多已知阀组件监测系统在阀组件离线时，即在阀组件被停工时收集位置和促动器压力样本。阀组件的摩擦可在阀组件离线时测量。促动器杆可被指示而在任何速度下移动通过促动器杆行进距离的大部分，且重复任何数量。通过利用由气动阀组件定位系统供应的空气改变气动促动器中的空气压力来促进阀组件移动。空气压力的变化被控制且是规则的，因而促动器压力变化慢、受控制且为预先确定的增量。大体上，在阀组件离线时收集的测量值在促动器杆的行进方向已知的情况下收集。

在阀组件在线时，阀组件投入使用，以引导或控制流体流。由于系统和环境状况，促动器杆的移动可为不规则的，促动器杆可能无法移动经过总可行行进距离的大部分，并且快速空气压力变化可使空气压力测量不那么精确。大体上，在阀组件在线运行时收集的测量值不包括促动器杆的行进方向。

技术实现要素：

在一个方面，提供一种用于对阀组件执行诊断的方法。方法包括获得包括成组的数据点的阀组件信息。成组的数据点中的各个数据点包括促动器杆的位置。方法包括将成组的数据点中的各个数据点分类为多个数据点类型中的至少一个，其中多个数据点类型包括第一数据点类型和第二数据点类型。第一数据点类型与促动器杆的第一行进方向相关联。第二数据点类型与促动器杆的第二行进方向相关联。方法还包括基于成组的数据点中的各个数据点的分类而确定至少一个阀组件特性，确定至少一个阀组件特性包括测量促动器杆在特定时间点的位置。

另一个方面，提供一种用于确定阀组件的特性的系统。系统包括定位器和至少一个诊断构件。定位器构造成接收多个设定点且针对多个设定点中的各个设定点而产生用于定位促动器杆的信号。至少一个诊断构件构造成接收用于定位促动器杆的多个设定点。至少一个诊断构件还构造成获得包括成组的数据点的阀组件信息。成组的数据点中的各个数据点与促动器杆的位置相关联。另外，至少一个诊断构件构造成将成组的数据点中的各个数据点分类为多个数据点类型中的至少一个，其中多个数据点类型包括第一数据点类型和第二数据点类型。第一数据点类型与促动器杆的第一行进方向相关联。第二数据点类型与促动器杆的第二行进方向相关联。至少一个诊断构件进一步构造成基于成组的数据点中的各个数据点的分类而确定至少一个阀组件特性。

在进一步方面，提供一种用于对阀组件执行诊断的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质具有包含在其上的计算机可执行指令。在被至少一个处理器执行时，计算机可执行指令促使处理器获得阀组件信息。阀组件信息包括成组的数据点，其中成组的数据点中的各个数据点与时间点相关联且包括促动器杆的位置。计算机可执行指令促使处理器还将成组的数据点中的各个数据点分类为多个数据点类型中的至少一个，其中多个数据点类型包括第一数据点类型和第二数据点类型。第一数据点类型与促动器杆的第一行进方向相关联。第二数据点类型与促动器杆的第二行进方向相关联。进一步，计算机可执行指令促使处理器基于成组的数据点中的各个数据点的分类而确定至少一个阀组件特性。确定至少一个阀组件特性包括测量促动器杆在特定时间点的位置。

附图说明

在参照附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中相同标号在所有图中表示相同部件，其中：

图1为示例性计算装置的框图；

图2为示例性阀组件的示意图，其包括示例性促动器杆；

图3为图2中显示的促动器杆的位置相对于与图2中显示的阀组件相关联的促动器压力的图表；

图4为与图2中的显示的阀组件的位置和与图2中显示的促动器杆相关联的促动器压力相关的示例性数据点的图表；

图5为根据本公开分类的图4中显示的数据点的图表；

图6为用于对图2中显示的阀组件执行诊断的示例性方法的流程图；

图7为用于对与图2中显示的阀组件相关联的数据点分类的示例性方法的流程图；以及

图8示出数据库与计算装置，以及可在本文使用的其它相关计算构件的示例构造。

除非另外指示，本文提供的附图意图示出本公开的实施例的特征。相信这些特征可应用于包括本公开的一个或多个实施例的大范围的系统。因而，附图不意图包括现有技术中普通技术人员知道的用于实践本文公开的实施例所需要的所有传统特征。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求中，将参照多个用语，它们将限定为具有以下意义。

单数形式“一”、“一种”和“所述”包括复数个对象，除非上下文清楚地另外指示。

“可选”或“可选地”表示后面描述的事件或情况可发生或可不发生，并且描述包括其中事件发生的情况下和事件不发生的情况。

如本文在说明书和权利要求中所使用，近似语言可用于修改可容许改变的任何数量表示，而不导致改变其相关的基本功能。因此，用语诸如“大约”、“大致”和“基本”所修饰的值不限于规定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。在这里和在说明书和权利要求中，范围限制可组合和/或互换，这种范围被识别且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另外指示。

如本文使用，用语“处理器”和“计算机”和相关用语，例如“处理装置”和“计算装置”不仅限于在现有技术中称为计算机的那些集成电路，而是宽泛为表示微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路，并且这些用语在本文可互换地使用。在本文描述的实施例中，存储器可包括(但是不限于)计算机可读介质(诸如随机存取存储器(RAM)(和计算机可读非易失介质(诸如闪速存储器)。备选地，还可使用软盘、紧凑光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多媒体盘(DVD)。而且，在本文描述的实施例中，额外输入通道可为(但是不限于)与操作员接口相关联的计算机外围设备，诸如鼠标和键盘。备选地，还可使用其它计算机外围设备，其可包括例如(但是不限于)扫描仪。此外，在示例性实施例中，额外输出通道可包括(但是不限于)操作员接口监视器。

进一步，如本文使用，用语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储在存储器中的任何计算机程序，以通过个人计算机、工作站、客户机和服务器执行。

如本文使用，用语“非瞬态计算机可读介质”意图表示任何有形的基于计算机的装置，其以任何方法或技术实施，以短期和长期地将信息(诸如，计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块或其它数据)存储在任何装置中。因此，本文描述的方法可编码为可执行指令，其嵌入有形的非瞬态的计算机可读介质(包括(不限制)存储装置和/或存储器装置)中。在被处理器执行时，这种指令促使处理器执行本文描述的方法的至少一部分。此外，如本文使用，用语“非瞬态计算机可读介质”包括所有有形的计算机可读介质，包括(不限制)非瞬态计算机存储装置，这包括(不限制)易失性和非易失性介质和可移除和不可移除的介质，诸如固件、物理和虚拟存储器、CD-ROM、DVD和任何其它数字源，诸如网络或互联网，以及将要开发出的数字器件，唯一的例外为瞬态的在传播的信号。

此外，如本文使用，用语“实时”涉及下者中的至少一个：相关联的事件的发生时间、预先确定的数据的测量和收集时间、用以处理数据的时间和对事件和环境的系统响应时间。在本文描述的实施例中，这些活动和事件基本同时发生。

即使下面详细论述线性促动的空气关闭的阀组件，但是应当理解，还可使用任何阀组件，包括(不限制)，旋转地促动的阀组件和空气打开的阀组件。另外，即使论述气动促动器，但是可使用可测量或确定促动器力的任何其它促动器。进一步，虽然力的典型单位为牛顿，但是在本文使用压力单位(PSI)，并且看作应用于促动器隔板以产生力的等效促动器压力。在有这个理解的情况下，以PSI为单位的阀组件测量值用来描述促动器隔板力、弹簧力和摩擦力。

本文描述的实施例包括获得与在阀组件在线和运行时进行的促动器杆的促动相关联的数据。在阀组件运行时获得的数据点根据促动器杆在获得各个数据点的时间的行进方向分类。存在收集数据点的多个时间框架。在一些实施例中，每2到8秒收集120个数据点，并且收集数据点达大约5分钟。在其它实施例中，一次收集120个数据点，并且它们用来确定阀组件特性。在进一步实施例中，在几天或几个星期的时期收集数据点，并且它们用来确定阀组件特性。但是，在其它实施例中，在多个其它时段上收集多个其它量的数据点。例如，在促动器杆在向上方向上行进时收集的数据点将分类为上数据点，而在促动器杆在向下方向上行进时收集的数据点将分类为下数据点类型。通过根据促动器杆的行进方向对数据点分类，确定阀组件诊断的更精确的估计。本公开的方面提供一种方法、系统和计算机可读介质，用于使用促动器杆的行进方向确定阀组件的特性，诸如促动器杆和衬垫之间的摩擦、弹簧下限和弹簧上限。

图1是可用来对阀组件(在图1中未显示)执行诊断的示例性计算装置105的框图。计算装置105监测和/或控制与阀组件相关联的任何装备、任何系统和任何工艺，诸如促动器和定位器(在图1中未显示)。例如，可通过将操作编码成一个或多个可执行指令，以及在存储器装置110中提供可执行指令，来对处理器115编程。在示例性实施例中，存储器装置110是使得能够存储和取回诸如可执行指令和/或其它数据的信息的一个或多个装置。存储器装置110可包括一个或多个计算机可读介质。

存储器装置110可构造成存储运行测量值，包括(无限制)促动器杆的实时和历史位置、促动器杆的行进方向、与阀组件相关联的数据点、促动器杆和衬垫之间的摩擦、弹簧上限力、弹簧下限力和/或任何其它类型的数据。弹簧上限力指的是当阀组件完全打开时的弹簧力。弹簧下限力指的是当阀组件完全关闭时的弹簧力。存储器装置110也包括(无限制)足够的数据、算法和命令，以有利于监测和控制阀组件内的构件。

在一些实施例中，计算装置105包括联接到处理器115上的呈现接口120。呈现接口120对用户125呈现信息，诸如用户界面和/或警报。另外，呈现接口120包括一个或多个显示器装置。在一些实施例中，呈现接口120呈现与被监测的促动器和定位器相关联的警报，诸如通过使用人机界面(HMI)(在图1中未显示)。而且在一些实施例中，计算装置105包括用户输入接口130。在示例性实施例中，用户输入接口130联接到处理器115上，并且接收来自用户125的输入。

通信接口135联接到处理器115上，并且构造成与一个或多个其它装置(诸如传感器或另一个计算装置105)通信，并且关于这样的装置执行输入和输出操作，同时执行为输入通道。通信接口135可接收来自一个或多个远程装置的数据，以及/或者将数据传输到一个或多个远程装置。例如，一个计算装置105的通信接口135可对另一个计算装置105的通信接口135传输警报。

图2是示例性阀组件200的示意图。阀组件200包括促动器210、定位器220和阀230。促动器210构造成协助将由处于高压的压缩空气形成的能量转换成线性运动或旋转运动。促动器210包括促动器腔室211、隔板212、弹簧214、促动器杆216和位于促动器杆216上的第一位置传感器构件218。定位器220构造成将促动器杆216定位成进入和离开阀230。定位器220包括定位器显示器222、计算装置240，并且与第二位置传感器构件226通信。第一位置传感器构件218联接到促动器杆216上，使得第一位置传感器构件218在促动器杆216移动时移动。第二位置传感器构件226固定和联接到阀组件200的非移动部分上。在一些实施例中，第二位置传感器构件226是分压器，其通过链接(未显示)联接到促动器杆216上。阀230包括阀本体232，而且在阀本体232内有衬垫234、插塞236和座部238。计算装置240可类似于计算装置105(在图1中显示)。阀组件200具有位于阀230附近的底部部分201和位于促动器210附近的顶部部分202。

另外，在示例性实施例中，系统270包括联接到诊断构件272上的定位器220。在一些实施例中，诊断构件272在物理上联接到定位器220上。备选地，诊断构件272在物理上不联接到定位器220上。但是，在这样的备选方案实施例中，诊断构件272无线地联接到定位器220上。系统270构造成如下面进一步描述的那样确定阀组件200的特性。在一些实施例中，诊断构件272类似于计算装置105。在其它实施例中，诊断构件272为(无限制)桌上型计算机、分布式控制系统(DCS)、PLC、监督控制和数据获取(SCADA)系统和手持装置。

阀组件200用来通过改变开口的大小来控制工艺流体流。典型地，开口介于插塞236和座部238之间，但存在其它类型的可变开口，诸如球阀和闸门阀。插塞236和座部238在阀组件200的内部，并且接触工艺流体。促动器210使插塞236移动，促动器210可为气动、液压或电动的。促动器210通过促动器杆216来移动插塞236。促动器杆210从内部阀本体232延伸到内部促动器210。为了防止工艺流体泄漏经过促动器杆216，但允许促动器杆216相对于阀本体232移动，在促动器杆216和阀本体232之间存在密封件，即，衬垫234。

衬垫234是阀组件200的关键构件和需要监测和维护的构件。衬垫234必须布置成有足够的压力抵抗阀本体232和促动器杆216，使得工艺流体不泄漏出阀230，但是压力不会大得使促动器杆216的运动(对于控制阀230是必要的)受到高摩擦的阻碍。少量摩擦可表明衬垫234不经受足以导致工艺流体从阀230泄漏的压力。大量摩擦可导致不能精确地控制阀230，因为摩擦力过大。由于摩擦可对促动器杆216的运行所起的作用，所以系统270有利于测量衬垫234和促动器杆216之间的摩擦。

促动器210限定促动器腔室211，在促动器腔室211中调节和控制空气压力。促动器210中的空气推压柔性表面隔板212，柔性表面隔板212推压促动器杆216。测量和控制促动器212中的空气压力，以控制促动器杆216的位置。根据促动器210和隔板区域212中的空气压力，确定作用在促动器杆216上的力。

弹簧214可为一个或若干个弹簧。大体上，多个弹簧可像单个弹簧那样共同起作用。弹簧214沿与空气压力相反的方向推压隔板212，以产生相反的力。弹簧214引起的力至少部分地由弹簧214的布置和使弹簧214的压缩与所施加的力相关的弹簧常数确定。当阀230完全关闭时，弹簧214的力称为弹簧下限力。当阀230完全打开时，弹簧214的力称为弹簧上限力。弹簧下限力值和弹簧上限力值是成对的，并且称为阀230的弹簧范围。

所收集的关于促动器杆216的阀组件信息可用作输入，以产生对阀组件特性的估计，诸如摩擦和弹簧范围。阀组件信息包括(但不限于)位置数据和促动器压力数据。位置数据包括下者的指示：促动器杆216在特定时间的位置、促动器杆216在特定时间的行进方向和促动器杆216在特定时间的速度。存在根据促动器杆216的行进方向来对数据点分类的多种办法。促动器压力数据包括在特定时间的压力测量值。为了对数据点分类，处理位置数据，以确定促动器杆216的行进方向。在本文提供根据促动器杆216的行进方向对数据点分类的方式作为示例。可存在根据促动器杆216的行进方向对数据点分类的其它办法，可用它来确定阀组件200的特性。

可将数据点分类成上数据点类型、下数据点类型和/或空(null)数据点类型。上数据点类型与沿向上方向299行进的促动器杆216相关联。下数据点类型与沿向下方向298行进的促动器杆216相关联。空数据点类型与方向从向上行进方向变成向下行进方向或者从向下行进方向变成行进方向的促动器杆216相关联。空数据点类型也可为未分类成上数据点类型或下数据点类型的任何数据点。另外，空数据点类型可与错误测量相关联，即，由于错误而获得的测量值。空数据点类型从数据样本中删除且不用于确定阀组件特性。

图3示出促动器杆216(在图2中显示)的位置相对于与阀组件200(在图2中显示)相关联的促动器腔室211中的促动器压力的图表300。图表300具有y轴线301和x轴线302。y轴线301指示促动器杆216的位置。沿着y轴线301的是第一基准y轴线值310和第二基准y轴线值312。

第一基准y轴线值310指示阀组件200完全打开。第二基准y轴线值312指示阀组件200完全关闭。x轴线302指示与阀组件200相关联的促动器压力。沿着x轴线302的是第三基准x轴线值314和第四基准x轴线值316。第三基准x轴线值314指示弹簧下限力，而第四基准x轴线值316则指示弹簧上限力。

第一特性线320、第二特性线330、第三特性线340和第四特性线350各自示出促动器杆216的位置和促动器压力之间的关系。第一特性线320示出在促动器杆216沿向上方向行进时在促动器杆216的位置和促动器压力之间的关系。第二特性线330示出在促动器杆216从向上行进方向到向下行进方向变化方向时在促动器杆216的位置和促动器压力之间的关系。第三特性线340示出在促动器杆216沿向下方向行进时在促动器杆216的位置和促动器压力之间的关系。第四特性线350示出在促动器杆216从向下行进方向到向上行进方向变化方向时在促动器杆216的位置和促动器压力之间的关系。另外，第一摩擦力基准线360和第二摩擦力基准线362示出在促动器杆216的各个行进方向上在促动器杆216和衬垫234之间的摩擦力。随着促动器杆216的方向改变方向，促动器杆216上的摩擦力改变，始终与促动器杆216的方向相反。在各个情况下，摩擦力的幅度是相同的，但是方向相反。促动器杆216和衬垫234之间的摩擦力的幅度确定第一摩擦力基准线360的长度、第二摩擦力基准线362和第一特性线320和第三特性线340之间的距离。第一摩擦力基准线360和第二摩擦力基准线362是总摩擦力的两倍，并且表示在促动器杆216的各个行进方向上的摩擦力。

将数据点分类成上数据点类型、下数据点类型和空数据点类型的方法包括比较两个数据点和促动器杆216在各个数据点处的相关联位置。参照图2，第一位置传感器构件218使用从促动器杆216到第二位置传感器构件226的机械联接件(未显示)来感测位置。在实施例中，磁体(未显示)附连到促动器杆216或杆联接件上，其跟着检测促动器杆216的位置的一个或多个装置移动。备选地，可使用测量促动器杆216在行进范围内的使得阀组件200能够运行的位置的任何机构。另外，当阀组件200处于打开位置时，弹簧范围力称为弹簧上限力，而当阀组件200处于关闭位置时，弹簧范围力称为弹簧下限力。

将数据点分类成上数据点类型、下数据点类型和空数据点类型包括接收第一数据点。将第一数据点分类成空数据点类型，作为与第二数据点比较的基准。第一数据点与促动器杆216的第一位置相关联。第二数据点与促动器杆216的第二位置相关联。比较第一数据点的第一位置与第二数据点的第二位置。基于促动器杆216的第一位置和第二位置之间的比较，将第二数据点分类成上数据点类型、下数据点类型或空数据点类型。

如果促动器杆216的第二位置大于促动器杆216的第一位置，则将第二数据点分类成上数据点类型。短语“大于”在此语境中表示促动器杆216的第二位置与促动器杆216的第一位置相比例如使得插塞236更接近阀组件200的顶部部分202。

在一些实施例中，仅将与促动器杆216的位置变化的某个阈值相关联的数据点分类成上数据点类型或下数据点类型。可关于促动器杆216的全部移动范围的百分比来确定阈值。例如，促动器杆216可处于完全关闭位置且称为处于0.00%的位置，而且促动器杆216可处于完全打开位置且称为处于100.00%的位置。在一些利用全部移动范围的百分比的实施例中，如果促动器杆216的第二位置比促动器杆216的第一位置更大阈值百分比，则将第二数据点分类成上数据点类型。但是，如果促动器杆216的第二位置大于促动器杆216的第一位置，但不大阈值百分比，则不将第二数据点分类成上数据点类型，而是可分类成空数据点类型。阈值百分比可为(但不限于)0.01%或0.05%。另外，在一些实施例中，如果促动器杆216的位置处于某个范围，则仅将数据分类成上数据点类型或下数据点类型。范围可介于(但不限于)2%和98%之间或者20%和80%之间。另外，在一些实施例中，将在诸如介于0%和10%之间或者90%和100%之间的范围之外的数据点分类成空数据点类型。

在一些实施例中，将在规定范围之外的数据点分类成空，因为该数据点无助于确定阀组件特性，因为该数据点处于促动器杆216的极端运行点。在一些实施例中，如果设定点不在某个百分比范围之间，如果位置不在某个百分比范围之间，或者如果促动器压力不在某个PSI范围之间，则可将数据点分类成空数据点类型。例如，如果设定点不在5%和95%之间，或者促动器压力不在5PSI和25PSI之间，则可将数据点分类成空数据点类型。这些状况表明数据点在外部，或者促动器杆216处于极端运行点，或者处于无法确定阀组件特性的运行点。如果数据点不可用来或不适合确定阀组件特性，则将数据点分类成空数据点类型。例如，如果针对促动器杆216的某个位置(例如50%和70%之间)确定了阀组件特性，则将与促动器杆相关联的介于0%-50%之间和70%和100%之间的数据点分类成空数据点类型。

如果促动器杆216的第二位置小于促动器杆216的第一位置，则将第二数据点分类成下数据点类型。短语“小于”在此语境中指的是促动器杆216的第二位置与促动器杆216的第一位置相比例如使得插塞236更接近阀组件200的底部部分201。如果促动器杆216的第二位置等于促动器杆216的第一位置，则将第二数据点分类成空数据点类型。在一些实施例中，仅将与促动器杆216的位置变化的某个阈值相关联的数据点分类成上数据点类型或下数据点类型，如上面描述的那样。在利用全部移动范围的百分比的一些实施例中，如果促动器杆216的第二位置比促动器杆216的第一位置小阈值百分比，则将第二数据点分类成下数据点类型。

关于第一数据点372(在图3中显示)和第二数据点374(在图3中显示)来提供对数据点分类的示例。在一些方面，接收第一数据点372且将其自动分类成空数据点类型。第一数据点372与促动器杆216的第一位置相关联。接收第二数据点374且其与促动器杆216的第二位置相关联。比较第二数据点374与第一数据点372。

基于第二数据点的分类，原来分类成第一数据点类型的数据点可重新分类成第二数据点类型。例如，如果基于两个数据点之间的比较，第一数据点分类成下数据点且第二数据点分类成上数据点，则第一数据点可重新分类成空数据点类型。类似地，如果第一数据点分类成上数据点类型且第二数据点分类成下数据点类型，则第一数据点可重新分类成空数据点类型。

阀组件200内发生的促动涉及许多力。所涉及的力包括(但不限于)促动器210和弹簧214的力，以及促动器杆216和衬垫234之间的摩擦。可对促动器杆216起作用的其它力包括工艺流体流和来自其它源的摩擦。

图4是关于阀组件200(在图2中显示)的位置和与促动器杆216(在图2中显示)相关联的促动器压力的示例性数据点的图表400。图表400具有y轴线401和x轴线402。y轴线401表示促动器杆216的位置。沿着y轴线401的是第一基准y轴线值410和第二基准y轴线值412。第一基准y轴线值410和第二基准y轴线值412之间的距离表示促动器杆216在特定时段内已经行进的距离。例如，距离可等于促动器杆216的全部移动范围。在另一个示例中，距离可等于促动器杆216的全部移动范围的一部分。x轴线402表示与阀组件200相关联的促动器压力(以PSI为单位)。沿着x轴线的是第三基准x轴线值414和第四基准x轴线值416。第三基准x轴线值414指示弹簧下限力，而第四基准x轴线值416则指示弹簧上限力。促动器压力可沿着x轴线402从第三基准x轴线值414逐渐增加到第四基准x轴线值416。图4示出未根据促动器杆216的行进方向分类的数据点。

图5是根据本公开分类的数据点(在图4中显示)的图表500。图表500具有y轴线501和x轴线502。y轴线501表示促动器杆216(在图2中显示)的位置。沿着y轴线501的是第一基准y轴线值510和第二基准y轴线值512。第一基准y轴线值510和第二基准y轴线值512之间的距离表示促动器杆216在特定时段内已经行进的距离。例如，距离可等于促动器杆216的全部移动范围。在另一个示例中，距离可等于促动器杆216的全部移动范围的一部分。x轴线502表示与阀组件200相关联的促动器压力(以PSI为单位)。沿着x轴线的是第三基准x轴线值414和第四基准x轴线值516。第三基准x轴线值514指示弹簧下限力，而第四基准x轴线值516则指示弹簧上限力。促动器压力可沿着x轴线502从第三基准x轴线值514逐渐增加到第四基准x轴线值516。第一特性线520示出在促动器杆216沿向上方向行进时在促动器杆216的位置和促动器压力之间的关系。第二特性线540示出在促动器杆216沿向下方向行进时在促动器杆216的位置和促动器压力之间的关系。图表500示出根据促动器杆216的行进方向分类的数据点。示出了数据点522具有面向指示促动器杆216的第一行进方向的第一方向的箭头。示出了数据点542具有面向指示促动器杆216的第二行进方向的第二方向的箭头。数据点552和572的形状不同于数据点522和542两者，并且表示促动器杆216的方向的变化。

利用数据点分类成上数据点类型、下数据点类型或空数据点类型，可通过求解下面描述的线性方程来确定阀组件特性，诸如摩擦、弹簧下限和弹簧上限。

参照图2，下面在方程1中提供隔板212、弹簧214和摩擦之间的力平衡关系，如下：

0＝S－P－D×F　　方程(1)

其中，S是弹簧力，P是隔板力，D是促动器杆216的行进方向，并且F是促动器杆216和衬垫234之间的摩擦力。当促动器杆216沿行进方向向上移动时，D为1。当促动器杆216沿行进方向向下移动时，D为(-1)。

如上面指示的那样，按以下方式典型地描绘阀组件200的弹簧力的特征。当阀组件200完全关闭时，弹簧214的力称为弹簧下限力(SL)。当阀组件200完全打开时，弹簧214的力称为弹簧上限力(SH)。促动器杆216的位置由X表示。当促动器杆216处于完全关闭位置时，X等于0，且当促动器杆216处于完全打开位置时，X等于1。则将在给定位置X处的弹簧力建模成方程2，如下：

S＝SL×(1－X)＋SH×X　　方程(2)。

通过将弹簧力方程2代入方程1，在下面提供力平衡关系方程3：

0＝SL×(1－X)＋SH×X－P－D×F　　方程(3)。

处理位置数据，并且将各个数据点分类成上数据点类型、下数据点类型或空数据点类型。分类成空数据点类型的数据点不用于确定阀组件200的特性。

在根据促动器杆216的行进方向对数据点分类之后，方程3变成具有行进方向的指示的线性方程。在将数据点视为索引(i)且分类成上数据点类型的情况下，力平衡关系表示为：

0＝SL×(1－X[i])＋SH×(X[i])－P[i]－F,　　方程(4)

其中，索引(i)是数据样本索引。数据样本索引在1至N之间改变，其中，N是被使用的数据样本的数量，即，其中分类为上或下的数据样本的数量。被使用的各个数据包括单个样本促动器压力值P(i)和单个位置值X(i)。在一些实施例中，被使用的数据样本的总数量(N)将小于收集到的总数量，因为将一些数据样本分类成空数据点类型，将排除这些数据样本。

方程4可表示为线性形式，如下：

(P[i])＝(1－X[i])×SL＋(X[i])×SH＋(-1)×F　方程(5)。

在认为数据点是索引i且将其分类成下数据点类型的情况下，力平衡关系表示为：

0＝SL×(1－X[i])＋SH×(X[i])－P[i]－F　方程(6)。

方程6可表示为线性形式，如下：

(P[i])＝(1-X[i])×SL＋(X[i])× SH＋(1)× F　方程(7)。

通过将数据分成上数据点类型和下数据点类型，对线性成组的方程提供三个未知量：摩擦、弹簧下限力和弹簧上限力。另外，方程的数量是分类成上数据点类型和下数据点类型的点的数量的总和。在一些方面，将存在比未知量更多的方程或至少三个方程。

可使用若干现有且常用的求解线性方程的方法来确定上面的方程中提供的摩擦、弹簧下限和弹簧上限。找出摩擦、弹簧下限和弹簧上限的最小二乘解是可行的，其中，促动器残余压力的均方根误差最大程度地减小。另外，找出摩擦、弹簧下限和弹簧上限的最小绝对值解是可行，其中，促动器残余压力的平均绝对误差最大程度地减小。最小绝对值解在一些情况下可能是合乎需要的，因为平均绝对误差价值函数使得系统对于位于外部的数据样本更可靠。除了最小二乘解或最小绝对值解，存在许多其它合适的线性系统解算器。这些解算器中的许多都允许对各个数据点或各个方程提供加权因子。例如，从原始数据测量值中的噪声估计或者数据点对应于促动器杆216的向上行进方向或向下行进方向的置信中得到加权因子。

可使用线性系统解算器来产生摩擦、弹簧下限和弹簧上限的估计的置信区间。线性系统解算器产生摩擦、弹簧下限和弹簧上限的估计的变化或置信区间。由此方法确定的这些值的精度在某些程度上取决于阀组件200(在图2中显示)在数据捕捉期间的动作。例如，如果促动器杆216(在图2中显示)上下移动较大的距离，则估计将更准确且置信区间更小。在另一个极端情况下，如果促动器杆216仅沿一个方向移动，或者根本不移动，则线性方程组将无解，并且线性系统解算器不会产生摩擦、弹簧下限和弹簧上限的值。在中间，由于在收集样本数据时，促动器杆216上下移动的量不同，所以摩擦估计的精度、弹簧下限和弹簧上限将改变。当精度高时，置信区间将窄小，而当精度低时，置信区间则将分得更开。重复的数据收集和摩擦确定将产生一系列具有不同的置信区间的估计。这些置信区间可在随着时间而变化的摩擦的趋势标图中用于显示精度，或者消除且不显示不准确的估计。另外，可使用线性系统解算器所产生的拟合优度度量来评定摩擦和弹簧范围的估计的精度和可用性。

在一些情况下，具有关于阀组件200的弹簧范围是可行的，而不是摩擦。在这样的情况下，弹簧下限和弹簧上限是已知的，但不知道摩擦。方法在此情况下仍然是适用的，而且可用来估计摩擦。可使用类似于线性方程4的线性方程，但是上点有新的形式：

(P[i]－(1－X[i])× SL－(X[i])× SH)＝(-1)× F　方程(8)。

另外，可使用类似于线性方程6的线性方程，但是下点有新的形式：

(P[i]－(1－X[i])× SL－(X[i])× SH)＝(1)× F　方程(9)。

此方程现在具有单个未知量：摩擦(F)。用已知弹簧范围估计摩擦在一些方面尤其有用，因为与摩擦相比，阀组件的弹簧范围更不太可能随着时间改变。

可利用示例性两阶段策略，其中，与摩擦相比，阀组件200(在图2中显示)的弹簧范围不太可能随着时间而改变。可在较长的时段，甚至几周或几个月里从阀组件收集数据点。在阶段1中，使用在较长的时段里收集到的数据来估计阀组件200的摩擦和弹簧范围。在阀组件200可能进行大量行进的情况下，使用大量数据将提供精确的弹簧范围估计。可丢弃来自这个阶段的摩擦估计。在阶段2中，认为来自阶段1的弹簧范围是已知弹簧范围，并且对较短的数据节段应用方程8或方程9中呈现的定向可应用算法，其中，假设摩擦是稳定的或接近常数。这将产生更精确的短期摩擦估计。可按滚动方式应用两阶段方法，即，一个接一个且重复。任何时间都需要估计摩擦，可对大量历史数据应用阶段1过程来确定弹簧范围，并且可对较新近的数据应用阶段2过程来确定摩擦。

图6是用于对阀组件200(在图2中显示)执行诊断的示例性方法600的流程图。获得610阀组件信息。阀组件信息包括成组的数据点，其中，成组的数据点中的各个数据点包括促动器杆216(在图2中显示)的位置。成组的数据点中的各个数据点分类成620多个数据点类型中的至少一个，其中，多个数据点类型包括第一数据点类型和第二数据点类型。第一数据点类型与促动器杆216的第一行进方向相关联。第二数据点类型与促动器杆216的第二行进方向相关联。基于成组的数据点中的各个数据点的分类，来确定616至少一个阀组件特性，其中，确定至少一个阀组件特性包括测量促动器杆216在特定时间点的位置。

在示例性实施例中，系统270包括定位器220和诊断构件272(全部在图2中显示)。在一些实施例中，诊断构件272构造成接收用于定位促动器杆216(在图2中显示)的多个设定点，获得包括成组的数据点的阀组件信息，其中，成组的数据点中的各个数据点与促动器杆216的位置相关联。诊断构件272还构造成将成组的数据点中的各个数据点分类成多个数据点类型中的至少一个，其中，多个数据点类型包括与促动器杆的第一行进方向相关联的第一数据点类型和与促动器杆的第二行进方向相关联的第二数据点类型。另外，诊断构件272构造成基于成组的数据点中的各个数据点的分类，来确定至少一个阀组件特性，其中，诊断构件272进一步构造成测量促动器杆216在特定时间点的位置。

在其它实施例中，系统270包括无诊断构件272的定位器220。在一些实施例中，定位器220构造成接收用于定位促动器杆216的多个设定点，获得包括成组的数据点的阀组件信息，其中成组的数据点中的各个数据点与促动器杆216的位置相关联。定位器220还构造成将成组的数据点中的各个数据点分类成多个数据点类型中的至少一个，其中，多个数据点类型包括与促动器杆216的第一行进方向相关联的第一数据点类型和与促动器杆216的第二行进方向相关联的第二数据点类型。另外，定位器220构造成基于成组的数据点中的各个数据点的分类，来确定至少一个阀组件特性，其中，定位器220进一步构造成测量促动器杆216在特定时间点的位置。

图7是用于对与阀组件200(在图2中显示)相关联的数据点分类的示例性方法700的流程图。识别710成组的数据点中的第一数据点，其中，第一数据点与促动器杆216(在图2中显示)的第一位置相关联。识别712成组的数据点中的第二数据点，其中，第二数据点与促动器杆216的第二位置相关联。比较促动器杆216的第二位置与促动器杆216的第一位置。确定714促动器杆216的第二位置是大于、小于还是等于促动器杆216的第一位置。如果促动器杆216的第二位置大于促动器杆216的第一位置，则将第二数据点分类成718第一数据点类型。第一数据点类型可为上数据点类型。如果促动器杆216的第二位置小于促动器杆216的第一位置，则将第二数据点分类成720第二数据点类型。第二数据点类型可为下数据点类型。如果促动器杆216的第二位置等于促动器杆216的第一位置，则将第二数据点分类成722第三数据点类型。第三数据点类型可为空数据点类型。在确定714的备选方案中，基于促动器杆216的行进方向的错误测量，将第二数据点类型分类成724第三数据点类型。第三数据点类型可为空数据点类型。

图8示出计算装置810内的数据库820的示例构造800，以及可在数据流的分析和运行期间使用的其它有关计算构件，如本文描述的那样。数据库820联接到计算装置810内的执行特定任务的若干单独的构件上。在示例性实施例中，计算装置810是计算装置105(在图1中显示)。

在示例性实施例中，数据库820包括阀组件信息822、促动器压力数据824和促动器杆位置数据826。阀组件信息822包括与阀组件200(在图2中显示)相关联的成组的数据点。促动器压力数据824包括与特定时间的压力测量值相关联的信息。位置数据826包括指示促动器杆216(在图2中显示)在特定时间的位置、促动器杆216在特定时间的行进方向和促动器杆216在特定时间的速度。

计算装置810包括数据库820，以及数据存储装置80。计算装置810还包括用于获得阀组件信息822的获得构件840。计算装置810进一步包括分类构件850，以对包括在阀组件信息822中的成组的数据点中的各个数据点分类。还包括确定构件860，以基于成组的数据点中的各个数据点的分类和数据点本身来确定至少一个阀组件特性。此外，计算装置810包括存储构件870，以存储成组的数据点中的各个数据点的分类。处理构件880协助执行与处理器115(在图1中显示)相关联的计算机可执行指令。

上面描述的方法、系统和计算机可读介质涉及对阀组件执行诊断。本文描述的实施例包括在阀组件在线和运行时获得与促动器杆的促动相关联的数据。在阀组件运行时获得的数据点根据促动器杆在获得各个数据点时的行进方向分类。例如，在促动器在向上方向上行进时收集的数据点将分类为上数据点，而在促动器杆在向下方向上行进时收集的数据点将分类为下数据点类型。通过根据促动器杆的行进方向对数据点分类，提供阀组件特性的更精确的确定，诸如摩擦力、弹簧下限力和弹簧上限力。

本文描述的方法、系统、计算机可读介质的示例性技术效果包括下者中的至少一个：(a)远程地获得包括成组的数据点的阀组件信息，成组的数据点各自包括在阀组件在使用时的促动器杆的位置；(b)将成组的数据点中的各个数据点分类为与促动器杆的第一行进方向相关联的第一数据点类型和与促动器杆的第二行进方向相关联的第二数据点类型中的至少一个，从而远程地确定和记录促动器杆在阀在使用时的行进方向；和(c)基于各个数据点的分类所指示的促动器杆的行进方向，确定下者中的至少一个：摩擦力、弹簧下限和弹簧上限。

用于对阀组件执行诊断的方法、系统和计算机可读介质的示例性实施例不限于本文描述的特定实施例，但是，系统的构件和/或方法的步骤可与本文描述的其它构件和/或步骤单独和分开来使用。相反，示例性实施例可与可受益于对阀组件执行诊断的许多其它应用、装备和系统结合起来实施和使用。

虽然本公开的多个实施例的特定特征可能显示在一些图中而未显示在其它图中，但是这仅是为了方便。根据本公开的原理，图的任何特征可结合任何其它图的任何特征来参照和/或要求保护。

一些实施例涉及使用一个或多个电子或计算装置。这种装置典型地包括处理器或控制器，诸如通用中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)和/或能够执行本文描述的功能的任何其它电路或处理器。本文描述的方法可编码为可执行指令，其包含在计算机可读介质中，计算机可读介质包括(不限制)存储装置和/或存储器装置。在被处理器执行时，这种指令促使处理器执行本文描述的方法的至少一部分。上面的示例仅为示例性的并且因而不意图以任何方式限制用语处理器的定义和/或意义。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。