息W及在线过程变量数据、参数数据、状态数据和与在过程工厂210中的过 程控制器212B或214B和现场设备215或216相关联的其他数据。
[0100] 一般来讲，异常状况预防系统235可与检测模块和/或故障检测系统242通信，该检 测模块可选地位于过程工厂210中的现场设备215、216、过程控制器212B、214B、和任意其他 期望设备和装置中，该故障检测系统242位于计算机系统274中，W便配置运些部件中的每 个来接收关于设备运行或它们所监视的子系统的信息。异常状况预防系统235能通过硬连 线的总线245通信地连接到工厂210中的至少一些计算机或设备中的每个，或者替代地，能 通过任意其他期望的通信连接来连接，其他期望的通信连接包括，例如，无线连接、使用OPC 的专用连接、断续连接，诸如依赖手持设备W采集数据的那些连接，等等。同样，异常状况预 防系统235能通过LAN或诸如互联网、电话连接等等的公用连接(在图11中示作互联网连接 246)，来得到与过程工厂210中的现场设备和装置有关的数据，且此类数据例如是由第=方 服务提供者采集的。进一步地，异常状况预防系统235可通过各种技术和/或协议通信地禪 合到工厂210中的计算机/设备，各种技术和/或协议包括，例如，W太网、Modbus、HTML、XML、 专有技术/协议，等等。
[0101] 附加地，现场设备215和216中的每个可W是任意类型的设备诸如，例如传感器、 阀、传送器、定位器，等等，并且可W符合任意期望的开放的、专有的或其他通信或编程协 议。还应该理解到，I/O设备212C能与现场设备215使用的期望协议相兼容。
[0102] -个或多个现场设备215和216中的每个能包括存储器(未示出），用于存储例程， 诸如用于为异常部件检测而实现检测算法的例程，运将在下面描述。一个或多个现场设备 214和216中的每个还可包括处理器(未示出），该处理器执行例程，诸如用于实现传感器数 据采集的例程和/或用于部件故障检测的例程。应该注意到，传感器数据采集和/或异常操 作检测不需要通过软件来实现。更确切地说，一个本领域的普通技术人员将意识到，此类系 统能通过在一个或多个现场设备和/或其他设备中的软件、固件和/或硬件的任意组合来实 现。
[0103] 图10的检测模块70能整体地或部分地在现场设备中实现，并且现场设备可随后被 禪合到相似于W上所描述的阀的气动控制阀。在一个实施方式中，检测模块能在过程控制 器212B或214B、工作站274(例如，通过检测应用242)、或某个其他设备中实现。替代地，检测 模块70的多个过程块能整体地在现场设备(例如，215或216)中实现或者被分开在现场设备 和过程控制器中。在一个特定的实施方式中，检测模块70能作为功能块来实现，诸如W上描 述的和在实现基金会现场总线协议的过程控制系统中使用的功能块。
[0104] 因为能使用不同的传感器组合(如W上所述)来检测部件失效，所W能使用图11描 述的具有传感器的现场设备的任何一个来测量相关参数(例如，压力、行程、流量，等等）。然 而，使用具有内置信号处理的现场设备(例如，带有异常状况预防的Rosemount 3051S)可能 是有利的。尤其是，因为过程控制现场设备有权访问W比主系统(例如，工作站通过过程控 制器来采集来自现场设备的测量)更快的速度采样的数据，所W在现场设备中计算的传感 器数据可W更为精确。其结果是，与位于设备外部的、采集传感器数据的块相比，在现场设 备中实现的检测模块一般有能力确定关于采集的传感器数据更为精细的计算。因此，在一 些情形中，使用带有内置信号处理的现场设备可实现较快速的故障检测。
[0105] 应该注意到，Rosemount 3051基金会现场总线现场设备具有带有统计过程监视 (SPM)能力的高级诊断块(ADB)。此SPM块能具有认知过程变量的基线平均值和标准偏差(例 如，特征曲线（Signa化re graph))、将认知的过程变量与当前的平均值和标准偏差作比较、 并且如果运些变化中的任何一个大于用户指定的阔值而触发913扣\￥613@警报的能力。可 能的是，将现场设备中的SPM功能配置为基于此处描述的检测模块运行，W便检测部件失 效。
[0106] 能使用警报/报警应用243来管理和/或按路线发送警报，该警报由工厂210的检测 模块70产生，其中检测模块70能实现一个或多个上面所描述的算法。在此情况下，当检测到 损坏或失效事件时，富有意义的警报能被提供给负责监视和维护运行的个人或小组(例如， 操作者、工程师、维护人员，等等）。能通过用户界面(例如，在连接到过程控制系统的工作站 274上)提供指导帮助来帮助个人解决该情形。响应于警报而呈现给用户的校正措施可包括 对修理部件或为控制阀安排维护的指引。例如，在W上描述的致动器泄漏检测中，一旦接收 致动器泄漏源(例如，隔膜失效或仪器管道)的指示，工作站274将指引用户或对用户提供指 令，W便或紧固配件W补救管道泄漏或安排致动器隔膜的更换。
[0107] 检测模块70能通过过程工厂中的警报应用243和/或其他系统向异常状况预防系 统235提供信息。例如，将由检测块76产生的故障指示提供给异常状况预防系统235和/或警 报/报警应用243, W便通知操作者故障情况。作为另一例子，检测模块70能向异常状况预防 系统235提供参数值，W便操作者能查看该值(例如，当检测到部件故障时）。
[0108] 在过程控制系统中，检测模块70(通过现场设备或过程控制器实现)能与配置应用 238进行通信，W便允许用户配置检测模块70。例如，检测模块70的一个或多个块能具有用 户可配置的参数(例如，由制造商或工厂数据库提供的初始致动器弹黃常数），该参数能通 过配置应用238来修改。
[0109] 尽管W下文本阐述了对许多不同的实施方式的详述，但是应该理解到，本说明书 的法律范围通过在本专利最后阐述的权利要求的文字来限定。该详述只是被构建成示范性 的并不能描述每个可能的实施方式，因为描述每个可能的实施方式即便不是不可能也是不 实际的。使用当前的技术或在本专利申请日之后开发的技术，能实现众多可替换的实施方 式，运仍将属于权利要求的范围。
【主权项】
1. 一种确定气动控制阀致动器中的泄漏源的方法，包括： 感测致动器杆的行程，所述致动器杆耦合到所述控制阀的致动器； 感测施加到所述致动器的室的压力； 基于所施加的致动器的压力和致动器杆的行程的传感器数据来检测致动器气体泄漏 的存在； 如果检测到气体泄漏，确定流量开关是否指示通过致动器排气口排放废气，所述流量 开关耦合到所述致动器排气口； 如果所述流量开关指示没有排放废气，产生气动管道泄漏的指示；以及 如果所述流量开关指示排放废气并且感测到所述控制阀正在移动，则产生致动器隔膜 失效的指示。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述流量开关指示排放废气并且感测到所述 控制阀静止不动，则产生不确定的指示并且在再一次轮询所述流量开关之前等待一段时 间。3. 根据权利要求1所述的方法，还包括:使用通信协议在过程控制网络上传送气动管道 泄漏或隔膜失效的指示中的一个。4. 一种用于识别过程控制阀中的致动器泄漏源的装置，包括： 气动致动器，其具有供给进口和出口排气口； 流量开关，其具有第一开口和第二开口，所述第一开口通向环境大气，所述第二开口流 体地耦合到所述致动器的出口排气口； 压力传感器，其配置成感测施加到所述致动器的室的压力； 位置传感器，其用于感测阀杆的行程；以及 设备，其用于接收来自所述流量开关、所述压力传感器和所述位置传感器的传感器数 据，其中，所述设备适合于，如果所述流量开关指示没有排放废气，则产生气动管道泄漏的 指示，以及如果所述流量开关指示排放废气且监视到所述控制阀正在移动，则产生致动器 隔膜失效的指示。5. 根据权利要求4所述的装置，其中，所述设备是数字定位器。6. 根据权利要求5所述的装置，其中，所述流量开关的所述第一开口和所述定位器的出 口排气口彼此流体地耦合。7. 根据权利要求4所述的装置，其中，所述流量开关是被动设备，所述被动设备不需要 电力来运行。
【专利摘要】要求保护的方法和系统识别过程控制阀(10)中的部件的故障和/或损坏。该系统能利用不同的传感器组合，以提供必要的数据来计算不规则的部件整体性。能产生警报，以便指示潜在的部件整体性问题。尤其是，该系统能检测致动器弹簧(37)、气动管道和管路以及波纹管密封件(36)中潜在的损坏和/或故障。该要求保护的系统能通信耦合到过程控制网络，以便提供更为详尽的报警系统。而且，能使用附加的统计方法来改进系统的检测精度。
【IPC分类】F16K37/00
【公开号】CN105605299
【申请号】CN201510625001
【发明人】G·D·威尔克
【申请人】费希尔控制国际公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2009年1月16日
【公告号】CA2715846A1, CA2715846C, CA2848948A1, CA2848948C, CA2848950A1, CA2848950C, CN101960193A, CN105114692A, EP2257724A1, EP2257724B1, EP2843280A1, EP2843280B1, EP2843281A1, EP2843281B1, US8036837, US8417468, US8768631, US20090222220, US20120029848, US20130231874, WO2009111101A1