用于控制现场设备的系统和方法与流程

本公开内容涉及过程控制系统，并且更具体来说，涉及控制现场设备，其中，对现场设备的操作健康有帮助的参数被监视，以为操作人员提供诊断和预测现场设备的健康和/或剩余服务寿命的能力。

背景技术：

过程控制系统，诸如那些在化学、石油或其它过程中使用的分布式或可扩展的过程控制系统，通常包括一个或者多个过程控制器，该一个或多个过程控制器经由模拟、数字或者组合的模拟/数字的总线通信地耦接到至少一个主机或者用户工作站以及一个或者多个现场设备。现场设备可以包括例如控制阀、阀定位器、开关、变送器(例如温度、压力和流速传感器)，现场设备执行过程内的功能，诸如打开或者关闭阀以及测量过程参数。过程控制器接收对由现场设备所获得的过程测量和/或关于现场设备的其它信息进行指示的信号，并且使用该信息以实施控制例程，以生成控制信号，该控制信号经由总线被发送到现场设备以控制对过程的操作。来自每个现场设备和控制器的信息通常可用于由用户工作站执行的一个或多个应用程序，以使得操作者人员能够执行关于过程的任何期望的功能，诸如查看过程的当前状态和修改过程的操作。在一现场设备发生故障的情形下，会危及整个过程控制系统的操作状态。

技术实现要素：

本发明的一方面涉及一种用于在受控的过程中控制现场设备、例如阀的系统。该系统包括控制阀、致动器、和耦接部件，该耦接部件被配置为将机械致动器输出传送到控制阀的输入。该耦接部件包括一个或者多个传感器，该一个或者多个传感器测量指示控制阀组件的和/或控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的一个或者多个参数。

本发明的另一方面涉及一种阀耦接器，该阀耦接器包括第一部分、第二部分、和一个或者多个传感器，该第一部分被配置为耦接到致动器的致动器杆，该第二部分被配置为耦接到控制阀的可移动部件，该一个或者多个传感器测量指示控制阀组件的和/或该控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的一个或者多个参数。

本发明的又一方面涉及一种用于测量控制阀组件的健康和/或剩余服务寿命的方法。该方法包括经由将致动器耦接到控制阀的阀耦接器中的一个或者多个传感器测量一个或者多个参数，以及将所测量的一个或者多个参数传送到一模块，该模块被配置为收集和处理该一个或者多个参数，以确定控制阀组件的和/或该控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的。

附图说明

图1是示例过程工厂的示意图，该过程工厂具有分布式控制系统和维护网络，其包括一个或者多个操作者和维护工作站、控制器、现场设备、和支持设备，在其中本发明的原理中的一个或者多个原理可以在被实施。

图2是根据本发明的原理构造的且固定到阀的致动器臂和阀杆的示例耦接器的示意图。

图3是20秒测试中所测量的12英寸阀的15秒的阀杆力图。

图4是示出图3中所示的所测量的阀杆力信号的直方图的图。

图5是示出具有300psi入口压力和各种阀杆行程距离或者长度和压力降比的各种阀的所测量的阀杆力信号的直方图的图。

图6是示出处在0.6压力降比和各种入口压力和阀杆行程距离或者长度的所测量的阀杆力信号的直方图的图。

图7是示出跨过阀的、同时在现场观察有抖振的致动器活塞的所测量的压力降的直方图的图。

图8是根据本发明的原理构造的且固定到线性阀(例如，滑杆或者球形)的致动器臂和阀杆的示例耦接器的示意图。

图9是根据本发明的原理构造的且固定到旋转阀的致动器杆和轴的示例耦接器的示意图。

图10是根据本公开的原理的控制阀的示例方法的流程图。

具体实施例

现在参考图1，示例过程工厂10包括经由一个或者多个通信网络与支持设备互连在一起的多个控制和维护系统，故障检测和分离系统可以被实施在该过程工厂10中。特别地，过程工厂10包括与过程控制器11通信的一个或者多个现场设备15、16、17、18、19、20、21、22、23。过程控制器11可通信地耦接到数据历史库12和一个或者多个用户工作站13。数据历史库12可以是具有任意期望类型的存储器和任意期望或者已知类型的用于储存数据的软件、硬件、或者固件的任意期望类型的数据收集单元。此外，虽然数据历史库12在图1中例示为单独的设备，但是该数据历史库可以替代地或者附加地为工作站13中的一个工作站或者其他计算设备、诸如服务器的一部分。每个工作站13包括用户界面14，以有助于与过程系统10通信。用户界面14可以包括用户界面模块和一个或者多个设备，例如，诸如显示屏、触摸屏、键盘、和鼠标。

控制器11可以是、作为示例、由艾默生过程管理公司销售的DeltaV^TM控制器。控制器11经由通信网络24通信地连接到工作站13和数据历史库12，该通信网络24可以是例如因特网或者以太网连接。如此配置，则控制器11可以通过向现场设备15、16、17、18、19、20、21、22、23和工作站13传递信号并从现场设备15、16、17、18、19、20、21、22、23和工作站13接收信号来监视和/或控制现场设备15、16、17、18、19、20、21、22、23以控制过程控制系统。在附加的细节中，图1中所示的版本的过程系统10的过程控制器11经由硬连线通信连接、经由输入/输出(I/O)卡26和28连接到现场设备15、16、17、18、19、20、21、22。现场设备15、16、17、18、19、20、21、22被例示为经由硬连线通信方案通信地连接到控制器11，该硬连线通信方案可以包括任意期望的硬件、软件、和/或固件的使用，以实施硬连线通信，包括例如标准4-20mA通信、和/或使用任意智能通信协议诸如现场总线、通信协议等的任意通信。

现场设备15、16、17、18、19、20、21、22可以是任意类型的设备，例如，诸如传感器、控制阀组件、变送器、定位器，而I/O卡26和28可以是符合任意期望的通信或者控制器协议的任意类型的I/O设备。图1中所例示的实施例中，现场设备15、16、17、18是通过模拟线路与I/O卡26进行通信的标准4-20mA设备，而数字现场设备19、20、21、22可以是智能设备，诸如通信设备和Fieldbus现场设备，该Fieldbus现场设备使用Fieldbus协议通信通过数字总线与I/O卡28进行通信。当然，现场设备15、16、17、18、19、20、21、22可以符合任意其他的期望的标准或者协议，包括在未来被开发的任意标准或者协议。

图1中所示的过程控制系统10也包括设置在工厂中以被监视和/或被控制的多个无线现场设备23、30、31、32、33、34。现场设备23被示出为控制阀组件，包括例如控制阀，而现场设备30、31、32、33、34被示出为变送器，例如过程变量传感器。可以使用任意期望的无线连接设备在控制器11和现场设备23、30、31、32、33、34之间建立无线通信，该无线连接设备包括现在已知或者将来开发的硬件、软件、固件、或者其任意组合。图1所例示的版本中，天线25耦接到控制阀组件23，以执行针对控制阀组件23的无线通信。类似地，天线35耦接到变送器30并专用于有助于针对变送器30的无线通信，而具有天线37的无线路由器或者其他模块36耦接至变送器31、32、33、34，以共同地协调针对变送器31、32、33、34的无线通信。现场设备或者相关联的硬件23、30、31、32、33、34、36可以实施由合适的无线通信协议所使用的协议栈操作，以经由天线25、35、37来接收、解码、路由、编码、和发送无线信号，从而在过程控制器11和控制阀组件23和变送器31、32、33、34之间实施无线通信。变送器31、32、33、34可以构成在各种过程传感器(变送器)与过程控制器11之间的唯一链路，由此被依靠来将准确的信号发送给控制器11，以保证过程性能未受损。变送器31、32、33、34通常被称之为过程变量变送器(PVTs)，并且可以在整个控制过程的控制中起显著作用。

一个或者多个I/O设备40、41操作地耦接到过程控制器11。每个I/O设备连接到对应的天线42、43，并且I/O设备和天线作为变送器/接收器运行，以经由一个或者多个无线通信网络执行与无线现场设备23、30、31、32、33、34的无线通信。与无线现场设备23、30、31、32、33、34的无线通信可以使用一个或者多个已知无线通信协议、诸如无线协议、Ember协议、WiFi协议、IEEE无线标准等来执行。更进一步，I/O设备40、41可以实施由这些通信协议所使用的协议栈操作，以经由天线42、43来接收、解码、路由、编码、和发送无线信号，从而在控制器11和控制阀组件23和变送器31、32、33、34之间实施无线通信。

控制阀组件23可以从控制器11接收控制信号，以影响整个过程内的物理参数、例如流动。附加地，控制阀组件23可以给控制器11提供由控制阀组件23内的传感器产生的测量或者可以提供由控制阀组件23生成或者计算的其他的数据，作为其操作的一部分。如图1中所例示的，控制器11传统地包括处理器44，该处理器44实施或者监视储存在存储器46中的一个或者多个过程控制和/或诊断例程45(或者任意模块、块、或者其子例程)。储存在存储器46中的过程控制和/或诊断例程45可以包括在过程工厂内实施的控制回路，或者与这些控制回路相关联。一般而言，并且如通常所知的，过程控制器11执行一个或者多个控制例程45，并且与现场设备15、16、17、18、19、20、21、22、23、30、31、32、33、34、用户工作站13、和数据历史库12通信，以以任意期望的方式控制过程。

现场设备15、16、17、18、19、20、21、22、23、30、31、32、33、34的健康和操作性、以及最终过程系统的性能可以受若干因素的不利影响。对于例如诸如控制阀组件的现场设备而言，流动和/或阀内件松动可以由于阀泄漏、应变、和/或振动而出现。为了监视控制阀组件和/或控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命，与一个或者多个不利因素相关联的一个或者多个控制阀参数可以被监视和/或被测量。图2示出耦接器200的实施例，该耦接器200被使用以有助于控制阀健康参数的监视和/或测量。耦接器200将致动器杆202耦接到阀杆或者阀轴204。也就是说，根据被监视的阀的类型，耦接器200将致动器杆202与线性阀类型诸如滑杆阀类型或者球形阀类型的阀杆耦接；并且对于旋转阀类型，耦接器200将致动器杆202耦接到阀轴。

与对控制阀性能产生不利影响的一个或者多个因素相关联的阀参数包括但不限于(滑杆阀或者球形阀中的)阀杆力和(旋转阀中的)动态扭矩；穿通阀泄露；应变；由于流动和/或阀内件部件松动所引起的振动；和由传动系部件中的松动或损伤所导致的振动或者不良的运动控制。包括在耦接器200内的或者在耦接器200附近的传感器可以收集和/或传送与一个或者多个这样的参数相对应的信息，并且给例如类似于图1中的控制器11的控制处理器206提供信息，用于处理和/或警告资产管理和/或控制人员。传感器通信地耦接到通信模块208，其中，从传感器接收的信息可以被储存、分析、和/或经由有线或者无线通信传送到控制器206或者其他本地或者远程的基于处理器的设备。可以被集成在耦接器200内和/或耦接器200附近并由控制器和/或通信模块208使用以监视控制阀组件和/或控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的一些示例传感器包括振动传感器210、声发射传感器212、和/或阀杆力或阀轴扭矩传感器214。

振动传感器210可以通过给控制器提供包括与流动引起的阀的内部部件的振动和松动相关的信息的信号，来有助于对控制阀组件和/或该控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命，和/或操作环境的诊断。在一实施例中，振动传感器210可以是集成到耦接器200内并且通信地连接到过程工厂的控制器206的加速度计。

声发射传感器212通过给控制器提供包括与监视阀泄漏、阀杆和/或阀轴完整性、其他传动系部件完整性和内部阀内件状况相关的信息的信号，来有助于对控制阀组件和/或控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命，和/或操作环境的诊断。在一实施例中，声发射传感器212在阀杆或阀轴204的平坦端部附近定位或者相对该平坦端部定位。在本配置中，阀杆/阀轴204和连接的阀内件元件将用作为声发射的波导，并且有助于将期望的信号传送出一般不可进入的阀体的腔体。

阀杆力或阀轴扭矩传感器214通过使得能够测量阀杆力或阀轴扭矩，来有助于对控制阀组件和/或控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命，和/或操作环境的诊断。可以在相对低的获取级收集的容易获得的测量至少包括阀座力、阀座扭矩、和摩擦测量。可以使用更高采样率来收集的附加的诊断测量包括与控制阀内的流动稳定性相关的动态阀杆力。

从一个或者多个传感器210、212、214获得的信息的实证分析显示动态阀杆力可以是对阀体内的流动稳定性的一种衡量。例如，动态阀杆力已经在已知在某些应用下具有不稳定行为的12英寸阀上被测量。所测量的动态阀杆力，作为入口压力、阀杆行程、阀笼类型、阀塞类型和压力降比的函数，表明了不稳定性的可变存在。不稳定性是阀塞的暴露表面上的压力的结果。

图3是例示12英寸阀的所测量的阀杆力的图，该12英寸阀具有11英寸的端口和长颈，而阀杆行程可达8英寸。阀被配置在具有300磅每平方英寸(psi)入口压力的上流布置中。总测试时间是20秒，并且测试的前15秒的测量在图中示出。

图4是显示图3中所示的力时间信号的直方图的图，但是覆盖全20秒测试。直方图被用于确定测试期间任意时间的、阀杆力将具有特定力值的比例化的概率。图4中所示的直方图例示在全阀杆行程(例如，8英寸)，力在大范围内广泛变化，并且存在两个一般性的力值，在该力值处，在概率中存在峰值。对于50％阀杆行程(4英寸)和20％阀杆行程(1.6英寸)而言，虽然在不同的平均值，但是力是稳定的。

在图5中，对于300psi入口压力所得到的附加结果针对阀杆行程和压力降比的变化而示出。结果示出两个稳定力，第一主稳定力约在-170到-180lbf.，并且第二主稳定力约在-100到-120lbf.。在50％阀杆行程(4英寸)和20％阀杆行程(1.6英寸)的情况下，力是稳定的；在平均值附近且在两个不同点上波动。在100％阀杆行程(8英寸)且压力降比为0.2的情况下，力以第一主稳定点为中心，但是相比于较少的阀杆行程情况也包括大量变动。然后，在较高压力降比(0.4、0.6和0.8)时，阀杆力在两个主稳定点之间变化，并且具有更宽的变化范围。这些结果例示静态力、以及稳定性如何关联，并且是阀行程距离(或者长度)和压力降比的函数。特别地，图6示出具有0.6压力降比和300psi入口压力以及具有在100psi和200psi入口压力和0.6压力降比时的数据的图5中所示的阀杆力直方图数据。图6中的结果示出当阀杆行程在每个入口压力阀处变化时，存在类似的稳定和不稳定的阀杆力状况的图案。

测量动态阀杆力需要创建表示阀杆力的时间信号的手段。时间信号的数字形式便优先于对时间信号的处理而被获取。阀杆力的测量可以以若干方式来完成。例如，一直接的技术是在阀杆中包括力传感器。另一技术包括测量阀杆或者致动器杆上的应变。又另一技术包括测量跨过致动器薄膜或者活塞的压力差。任意所测量的压力差与阀杆力相关，而也包括压力被测量处的气体容积的动力学。

在通过使用跨过致动器的压力差来测量阀杆力的一示例中，在致动器活塞每一侧上的压力在一已知要抖振的现场阀上被测量。标准现场系统被用于监视致动器，数据被测量，压力差被计算，并且直方图被计算。所生成的直方图在图7中例示，并且示出与实验室阀杆力测量中观测到的相类似的两个稳定点。因此，类似地，从跨过致动器薄膜或者活塞的压力差测量的动态阀杆力可以被用于评价平均阀杆力、以及评价阀中的流动稳定性。

本发明的涉及测量控制阀组件和/或控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的一实施例在图8中示出。在图中部分例示的用于滑杆阀组件的阀耦接器800耦接阀杆802和致动器杆804。耦接器800可以将一个或者多个上述的示例类型传感器合并到阀杆连接器中，该阀杆连接器传送致动器输出以控制阀杆802。耦接器800可以包括第一部分和第二部分，该耦接器800围绕致动器杆804的一端部和围绕阀杆802的一端部固定地附接。耦接器800的第一部分和第二部分可以通过螺栓、夹子、或者任意其他能够操作地将耦接器802附接到致动器杆804和阀杆802的固定机构806来固定到致动器杆804和阀杆802。与耦接器800的内部和/或外部集成的是通信模块808，该通信模块808可通信地耦接到用于监视阀组件和/或阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的一个或者多个传感器。通信模块808可以有线或者无线耦接到图1所示的控制系统。

可以被集成在耦接器800内的一种类型的传感器是阀杆力传感器810。阀杆力传感器810可以包括压电力传感器或者应变仪，并且能够获得与阀组件和/或阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命相关的信息。某些测量可以包括可以在相对低获取速度中收集的阀座力和摩擦测量。如果使用更高速的采样率，则可以有能力进行附加的监视、测量和/或诊断，诸如有能力测量动态阀杆力，该动态阀杆力则与控制阀内的流动稳定性相关。

在另一实施例中，在测量阀杆力中被用作为阀杆力传感器的压电传感器可以被用于获取能量。能量获取的应用可以更适用于频繁调整或者改变位置的阀，因为所获取的能量可以从力方向的反转中获取。能量也可以从阀组件的操作环境诸如振动或者热中获取。所获取的能量可以被用于为用于诊断的和/或预测的传感器的电池进行充电，或者用于为控制阀组件内的低级功能供能。

可以被集成在耦接器800内的附加类型的传感器包括振动传感器812和声发射传感器814。在一实施例中，振动传感器812包括加速度仪，该加速度仪可以提供与流动引起的内部阀部件的振动和松动相关的信息。声发射传感器814可以监视穿通阀泄漏、阀杆阀轴完整性、和内部阀内件状况。声发射传感器814可以位于阀杆802的平坦端部的附近。当被安装在该配置中时，阀杆和所连接的阀内件元件用作为声发射的波导，并且有助于将期望的信号传送出一般不可进入的阀体的腔体。

本发明的涉及测量控制阀组件和/或控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的另一实施例在图9中示出。在图中部分例示的用于旋转式阀的阀耦接器900将致动器杆902耦接至阀轴904。耦接器900可以将一个或者多个上述的示例类型传感器合并到杠杆臂中，该杠杆臂传送致动器输出以控制阀轴904。耦接器900可以包括第一部分和第二部分，该耦接器900围绕致动器杆902的一端部和围绕阀轴904的一端部固定地附接。耦接器900的第一部分和第二部分可以通过螺栓、夹子、或者任意其他能够操作地将耦接器900附接到致动器杆902和阀轴904的固定机构906来固定到致动器杆902和阀轴904。与耦接器900的内部和/或外部集成的是通信模块908，该通信模块908可通信地耦接到用于监视阀组件和/或阀组件的一个或者多个部件的健康、剩余服务寿命和/或操作环境的一个或者多个传感器。通信模块908可以有线或者无线耦接到图1所示的控制系统。

可以被集成在耦接器900内的一种类型的传感器是阀轴扭矩传感器910。阀轴扭矩传感器910可以包括压电扭矩传感器或者应变仪，并且能够获得与阀组件和/或阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命相关的信息。某些测量可以包括可以在相对低获取速度中收集的阀座扭矩和摩擦测量。如果使用更高速的采样率，则可以有能力进行附加的监视、测量和/或诊断，诸如有能力测量动态阀杆扭矩，该动态阀杆扭矩则与控制阀内的流动稳定性相关。

在另一实施例中，用于测量阀轴扭矩而被用作为阀轴扭矩传感器的压电传感器可以被用于获取能量。能量获取的应用可以更适用于频繁调整或者改变位置的阀，因为所获取的能量可以从力方向的反转中获取。能量也可以从阀组件的操作环境诸如振动或者热中获取。所获取的能量可以被用于为用于诊断的和/或预测的传感器的电池进行充电，或者用于为控制阀组件内的低级功能供能。

可以被集成在耦接器900内的附加类型的传感器包括振动传感器912和声发射传感器914。在一实施例中，振动传感器912包括加速度仪，该加速度仪可以提供与流动引起的内部阀部件的振动和松动相关的信息。声发射传感器914可以监视穿通阀泄漏、阀杆阀轴完整性、和内部阀内件状况。声发射传感器914可以位于阀轴904的平坦端部的附近。当被安装在该配置中时，旋转阀轴904和所连接的阀内件元件用作为声发射的波导，并且有助于将期望的信号传送出一般不可进入的阀体的腔体。

用于测量现场设备和/或现场设备的一个或者多个部件、例如图1中所示的过程系统中实施的控制阀组件的健康和/或剩余服务寿命的示例方法的流程图1000在图10中示出。该方法可以被集成到储存在存储器中的一个或者多个模块中，并且能够在控制器的一个或者多个处理器或者控制阀组件的耦接器上被执行。与控制阀组件的健康、期待寿命、和/或操作环境相关联的一个或者多个参数被测量(块1002)。一个或者多个有线或者无线传感器可以被用以有助于测量阀参数，该传感器至少包括：阀杆力传感器、阀轴扭矩传感器、声传感器、阀座力传感器、阀座扭矩传感器、和振动传感器。由一个或者多个传感器获取的阀参数信息可以被收集到存储器设备中，并且最终被传送到控制器(块1004)。控制器处理一个或者多个所接收的阀参数，并且确定控制阀组件和/或阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命(块1006)。控制阀组件和/或阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的确定可以包括计算或者等同与阀和/或阀部件的所确定的健康相对应的评分或者指示。阀和/或阀部件的健康和/或剩余服务寿命评分或者指示可以输出至能够储存评分或指示和/或发射信号的设备，该评分或者指示反映控制阀组件和/或控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命(块1008)。所发射的信号可以包括听觉的和/或视觉的分量。

在本发明的另一实施例中，该方法可以包括从被监视、被感测、和/或被测量的阀参数分量中获取能量。在一配置中，被用作为用于阀杆力或者阀轴扭矩测量的传感器的压电传感器可以有助于从阀中获取能量。能量也可以从阀组件的操作环境诸如振动或者热中获取。所获取的能量可以被用于为控制阀组件内的低级功能供能和/或为由传感器使用的电池进行充电。

显然，从上面的描述中，现场设备和/或其部件、诸如控制阀组件和/或控制阀组件的一个或者多个部件的操作环境、健康、剩余服务寿命、和可操作性可以通过将一个或者多个传感器合并到耦接器来有效地测量，以监视阀性能、诊断阀健康、和/或预测在此所描述的阀组件和/或阀组件的一个或者多个部件的剩余服务寿命。

虽然在此描述了某些示例方法、装置、和制品，但是本发明的覆盖范围不局限于此。相反，本发明覆盖了在字面上或在等同原则下落入所附权利要求的范围内的所有方法、装置、和制品。

在整个说明书中，多个实例可以实施描述为单个实例的部件、操作、或者结构。虽然一个或者多个方法的各个操作例示且描述为单独的操作，但是各个操作中的一个或者多个操作可以同时执行，并且操作不需要以所例示的次序来执行，除非像这样明确描述。在示例配置中呈现为单独的部件的结构和功能性可以实施为组合的结构或者部件。类似地，呈现为单个部件的结构和功能性可以实施为单独的部件。这些和其他变化、修改、添加、和改进落入此处主题的范围内。

附加地，此处描述的某些实施例如包括逻辑或者多个例程、子例程、应用程序、或者指令。这些可以构成软件(例如，体现在机器可读介质上的代码)或者硬件。在硬件中，例程等是能够执行某些操作的有形单元，并且可以以某些方式来配置或者布置。在示例实施例中，一个或者多个计算机系统(例如，单机客户端或者服务器计算器系统)或者计算机系统的一个或者多个硬件模块(例如，一处理器或一组处理器)可以由软件来配置(例如，一应用程序或者应用程序部分)作为硬件模块，该硬件模块运行以执行此处描述的某些操作。

在各种实施中，硬件模块可以以机械或者电子方式实现。例如，硬件模块可以包括永久配置的专用电路或者逻辑(例如，作为专用处理器，诸如现场可编程门阵列(FPGA)或者专用集成电路(ASIC))以执行某些操作。硬件模块也可以包括临时由软件来配置的可编程逻辑或者电路(例如，如包含在通用处理器或者其他可编程处理器内)以执行某些操作。将认识到，以专用且永久配置的电路、还是以临时配置的电路(例如，由软件来配置)以机械的方式来实施硬件模块的决定可以由成本和时间的考虑来驱动。

相应地，术语“硬件模块”应该理解为包含有形实体，是物理地构造的、永久配置(例如，硬连线的)、或者临时配置(例如，编程的)以以某些方式操作或者执行此处描述的某些操作的实体。考虑其中硬件模块被临时配置(例如编程的)的实施例，每个硬件模块无需在任一时刻都被配置或者实例化。例如，在硬件模块包含使用软件配置通用处理器的情况下，通用处理器可以在不同时间被配置为对应的不同硬件模块。例如，软件可以相应地对处理器进行配置，以在一时刻构成特定的硬件模块，并且在一不同的时刻构成一不同的硬件模块。

硬件模块能够向其他硬件模块提供信息，或者从该其他硬件模块接收信息。因此，所描述的硬件模块可以被视为是通信地耦接的。在多个这样的硬件模块共存的情况下，通过连接硬件模块的信号传输(例如，在适当的电路和总线上)可以实现通信。在其中多个硬件模块在不同时间被配置或者实例化的实施例中，例如，通过存储器结构中的信息的储存和取回可以实现这些硬件模块之间的通信，该多个硬件模块有权访问该存储器结构。例如，一个硬件模块可以执行一操作，并且将该操作的输出储存在一存储器产品中，该硬件模块耦接到该存储器产品。又一硬件模块则可以在稍后时间访问存储器产品以取回和处理储存的输出。硬件模块也可以发起与输入或者输出产品的通信，并且可以对资源(例如，信息的收集)进行操作。

此处描述的示例方法的各种操作可以由一个或者多个处理器至少部分地执行，该一个或多个处理器被临时配置(例如由软件)或者永久配置，以执行相关操作。无论是临时还是永久配置，这些处理器可以构成由处理器实施的模块，所述模块运行以执行一个或者多个操作或者功能。在一些示例实施例中，此处所涉及的模块可以包含由处理器实施的模块。

类似地，此处描述的方法或者例程可以至少部分地由处理器实施。例如，方法的至少一些操作可以由一个或者多个处理器或者由处理器实施的模块来执行。特定操作的执行可以在一个或者多个处理器间分布，不仅驻留在单个机器内，而且跨多个机器部署。在一些示例实施例中，一个处理器或多个处理器可以位于单个位置(例如在家庭环境、办公室环境、移动平台内，或者作为服务器场)，而在其他实施例中，处理器可以跨多个位置分布。

特定操作的执行可以在一个或多个处理器间分布，不仅驻留在单个机器内，而且跨多个机器部署。在一些示例实施例中，一个或者多个处理器或者由处理器实施的模块可以位于单个地理位置(例如在家庭环境、办公室环境、移动平台、或者服务器场内)。在其他实施例中，一个或者多个处理器或者由处理器实施的模块可以跨多个地理位置分布。

除非另外特别说明，此处使用词汇诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“呈现”、“显示”、“识别”、“预测”、“分析”以及类似词汇的讨论可以涉及机器(例如，计算设备)的行为或者处理，该机器在一个或者多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器、或者它们的组合)、寄存器、或者其他接收、存储、传送、或显示信息的机器部件内操作或者变换表示为物理(例如，电的、磁的或者光的)量的数据。

如此处所使用的任意涉及“一实施例”或者“一个实施例”表示结合该实施例所描述的特定的要素、特征、结构、或者特性被包括在至少一个实施例中。说明书中不同地方出现的短语“在一实施例中”并不一定全都指代相同的实施例。

一些实施例可以使用表述“耦接”和“连接”以及它们的派生词来描述。例如，一些实施例可以使用术语“耦接”来描述，以指示两个或者多个要素直接物理或者电接触。然而，术语“耦接”也可以表示两个或者多个要素不是直接相互接触，但是仍以操作的方式相互协作或者互动，以获得所意图的设计效果。这些实施例不局限于本上下文。

如此处所使用的，术语“包含”、“包括”、“具有”或者这些术语的任意其他的变型，旨在覆盖非排他性地包括。例如，包括一组要素的过程、方法、制品、或者装置不必限制于仅那些要素，但可以包括未明确列出或固有于这样的过程、方法、成品、或者装置的其它要素。此外，除非明确说明与此相反，“或者”是指包含的或者且不是指排他的或者。例如，条件A或者B由以下任意一个满足：A是真(或者存在)且B是假(或者不存在)，A是假(或者不存在)且B是真(或者存在)，并且A和B都是真(或者存在)。

附加地，“一”或者“一个”的使用被采用以描述此处实施例的要素和部件。这样做仅仅是为了方便并提供一般意义上的描述。该描述以及接着的权利要求应当被解读为包括一个或者至少一个，并且单个也包括多个除非明显指代其他意思。

更进一步，为了仅例示的目的，附图示出用于控制现场设备、例如控制阀的系统和方法的优选实施例。本领域的技术人员将从上面的讨论中轻易认识到，此处例示的结构和方法的替代实施例可以被采用，而不偏离此处描述的原理。

当然，此处描述的系统、方法、和技术的应用和好处不仅局限于上面的示例。通过使用此处描述的系统、方法、和技术可实现许多其他的应用和好处。

也应当理解，除非在本专利中使用语句“如此处所使用的，术语‘____’在此定义为意思是……”或者类似语句来对一术语作出明确地限定，否则并没有将该术语的含义无论是明确地或者是隐含地限制为超出其一般或普通含义的意图，并且不应当将该术语解释为限制在基于本专利任意部分中(除了权利要求的用语)所作出的任意陈述的范围内。就在本专利末尾的权利要求中所记载的任意术语在本专利中以与单数含义相一致的方式提及而言，这样做仅是为了清楚地目的，以便不会使读者混淆，并不旨在通过隐含或者另外的方式将该权利要求术语限制于该单数含义。最后，除非一权利要求要素是通过记载词语“装置(means)”和功能来限定的，而并没有记载任何结构，否则不旨在基于35 U.S.C.§112(f)和/或pre-AIA 35§112第6段的应用来对任意权利要求要素进行解释。

此外，虽然上文阐明了大量不同实施例的细节描述，但是应该理解本专利的范围由本专利的最后所列出的权利要求的语句来限定。细节的描述被解释为仅是示例性的，并且并未描述每个可能的实施例，因为描述每个可能的实施例即使不是不可能的也是不现实的。使用当前的技术或者在本专利提交日之后所研发的技术，能够实现大量替代的实施例，这些实施例仍将落入权利要求的范围内。通过示例而非限制的方式，此处本公开至少构思以下方面：

方面1：一种系统，包括控制阀、致动器、和耦接部件，所述耦接部件被配置为将机械致动器输出传送到控制阀的输入，其中所述耦接部件包括一个或者多个传感器，所述一个或者多个传感器测量指示控制阀组件的和/或控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的一个或者多个参数。

方面2：根据方面1所述的系统，其中，所述控制阀是滑杆阀或者球形阀，并且所述耦接部件是阀杆连接器。

方面3：根据方面1所述的系统，其中，所述控制阀是旋转阀，并且所述耦接部件是杠杆臂。

方面4：根据方面1到3中任一方面所述的系统，其中，所述一个或者多个传感器包括加速度计。

方面5：根据方面1到4中任一方面所述的系统，其中，所述一个或者多个传感器包括声发射传感器。

方面6：根据方面5所述的系统，其中，所述声发射传感器设置在所述控制阀的输入的一平坦端部处，以使得所述控制阀的输入用作为声发射的波导，从所述控制阀内的腔体将声能量传送到所述声发射传感器。

方面7：根据方面1到6中任一方面所述的系统，其中，所述一个或者多个传感器包括阀杆力传感器。

方面8：根据方面1到7中任一方面所述的系统，其中，所述一个或者多个传感器包括阀轴扭矩传感器。

方面9：根据方面7或方面8所述的系统，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括阀座力或阀座扭矩。

方面10：根据方面7到9中任一方面所述的系统，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括摩擦测量。

方面11：根据方面7或10中任一方面所述的系统，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括动态阀杆力。

方面12：根据方面11所述的系统，其中，所述一个或者多个参数与所述控制阀内的流动稳定性相关。

方面13：根据方面1到12中任一方面所述的系统，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括滑杆阀的阀杆力或者旋转阀的动态扭矩。

方面14：根据方面1到13中任一方面所述的系统，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括应变。

方面15：根据方面1到14中任一方面所述的系统，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括由于流动和/或阀内件松动所引起的振动。

方面16：根据方面1到15中任一方面所述的系统，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括穿通阀泄漏。

方面17：根据方面1到16中任一方面所述的系统，还包括一模块，所述模块用于收集和处理所述一个或者多个参数，以确定所述控制阀组件的和/或所述控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的。

方面18：根据方面17所述的系统，其中，用于收集和处理所述一个或者多个参数的所述模块是数字阀控制器的一部分。

方面19：根据方面17或方面18所述的系统，其中，所述耦接部件包括无线通信模块，所述无线通信模块被配置以经由无线标准或者任意其他的无线通信协议来与用于收集/或处理所述一个或者多个参数的所述模块进行通信。

方面20：根据方面1到19中任一方面所述的系统，其中，所述一个或者多个传感器实施一设备，一示例为压电设备，所述设备经由所述耦接部件从所述控制阀的致动和/或从所述控制阀组件的操作环境生成能量。

方面21：一种阀耦接器，包括：第一部分、第二部分、和一个或者多个传感器，所述第一部分被配置为耦接到致动器的致动器杆，所述第二部分被配置为耦接到控制阀的可移动部件，所述一个或者多个传感器测量指示控制阀组件的和/或所述控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的一个或者多个参数。

方面22：根据方面21所述的阀耦接器，其中，所述控制阀是滑杆阀或者球形阀，所述可移动部件是阀杆，并且所述第二部分被配置为耦接到所述阀杆。

方面23：根据方面21所述的阀耦接器，其中，所述控制阀是旋转阀，所述可移动部件是旋转轴，并且所述第二部分被配置为耦接到所述旋转轴。

方面24：根据方面21到23中任一方面所述的阀耦接器，其中，所述一个或者多个传感器包括加速度计。

方面25：根据方面21到24中任一方面所述的阀耦接器，其中，所述一个或者多个传感器包括声发射传感器。

方面26：根据方面25所述的阀耦接器，其中，所述声发射传感器设置在所述控制阀的可移动部件的一平坦端部处，以使得所述控制阀的可移动部件用作为声发射的波导，从所述控制阀内的腔体将声能量传送到所述声发射传感器。

方面27：根据方面21到26中任一方面所述的阀耦接器，其中，所述一个或者多个传感器包括阀杆力传感器。

方面28：根据方面21到27中任一方面所述的阀耦接器，其中，所述一个或者多个传感器包括阀轴扭矩传感器。

方面29：根据方面27或方面28所述的阀耦接器，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括阀座力或者阀座扭矩。

方面30：根据方面27到29中任一方面所述的阀耦接器，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括摩擦测量。

方面31：根据方面27到30中任一方面所述的阀耦接器，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括动态阀杆力和/或扭矩。

方面32：根据方面31所述的阀耦接器，其中，所述一个或者多个参数与所述控制阀内的流动稳定性相关。

方面33：根据方面21到32中任一方面所述的阀耦接器，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括滑杆阀的阀杆力或者旋转阀的动态扭矩。

方面34：根据方面21到33中任一方面所述的阀耦接器，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括应变。

方面35：根据方面21到34中任一方面所述的阀耦接器，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括由于流动和/或阀内件松动所引起的振动。

方面36：根据方面21到35中任一方面所述的阀耦接器，其中，由所述一个或者多个传感器测量的所述一个或者多个参数包括穿通阀泄漏。

方面37：根据方面21到36中任一方面所述的阀耦接器，还包括无线通信模块，所述无线通信模块被配置为经由无线标准或者任意其他的无线通信协议来与一模块进行通信，所述模块收集和/或处理所述一个或者多个参数以确定所述控制阀组件的和/或所述控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命。

方面38：根据方面37所述的阀耦接器，其中，所述无线通信模块被配置为与之进行通信的所述模块是数字阀控制器的一部分。

方面39：根据方面21到38中任一方面所述的阀耦接器，其中，所述一个或者多个传感器实施一压电设备，所述压电设备经由所述阀耦接器从所述控制阀的致动和/或从所述控制阀组件的操作环境生成能量。

方面40：一种测量控制阀组件的和/或所述控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命的方法，所述方法包括：经由将致动器耦接到控制阀的阀耦接器中的一个或者多个传感器测量一个或者多个参数；将所测量的一个或者多个参数传送到被配置为收集和处理所述一个或者多个参数的模块，以确定所述控制阀组件的和/或所述控制阀组件的一个或者多个部件的健康和/或剩余服务寿命。

方面41：根据方面40所述的方法，其中，测量所述一个或者多个参数包括经由加速度计测量所述一个或者多个参数。

方面42：根据方面40或方面41所述的方法，其中，测量所述一个或者多个参数包括经由声发射传感器测量所述一个或者多个参数。

方面43：根据方面42所述的方法，还包括实施声发射传感器，以使得所述声发射传感器设置在所述控制阀的输入的一平坦端部处，以使得所述控制阀的输入用作为声发射的波导，从所述控制阀内的腔体将声能量传送到所述声发射传感器。

方面44：根据方面40到43中任一方面所述的方法，其中，测量所述一个或者多个参数包括经由阀杆力传感器测量所述一个或者多个参数。

方面45：根据方面40到44中任一方面所述的方法，其中，测量所述一个或者多个参数包括经由阀轴扭矩传感器测量所述一个或者多个参数。

方面46：根据方面44或方面45所述的方法，其中，测量所述一个或者多个参数包括测量阀座力、阀座扭矩。

方面47：根据方面44到46中任一方面所述的方法，其中，测量所述一个或者多个参数包括测量摩擦。

方面48：根据方面44到47中任一方面所述的方法，其中，测量所述一个或者多个参数包括测量动态阀杆力。

方面49：根据方面48所述的方法，其中，测量所述一个或者多个参数还包括测量或者计算所述控制阀内的流动稳定性。

方面50：根据方面40到49中任一方面所述的方法，其中，测量所述一个或者多个参数包括测量应变。

方面51：根据方面40到50中任一方面所述的方法，其中，测量所述一个或者多个参数包括测量由于流动和/或阀内件松动所引起的振动。

方面52：根据方面40到51中任一方面所述的方法，还包括使用设置在所述阀耦接器中的压电设备来生成和储存能量。