，在阀内没有移动。在阀没 有移动的情况下，没有行程反馈来控制该阀，从而系统实际上成为开环控制的，并且内部状 态可能充满并开始饱和（windingup)。目前的方法通过定义阈值来克服这个问题，在部分 行程测试被中止、该设定点返回到其正常状态并且触发阀被卡警报之前压力不能超过该阈 值。然而，这些目前的方法对于关键系统（例如，与安全仪表系统相关的很多截止阀）可能 是不够的，这些关键系统需要保持阀的闭环控制。在基于行程控制的已知方法中，控制实际 上变成开环的，使得内部状态（例如，压力）是未知的，并且当被测试的阀被卡住时可能成 为充满。在这种情况下，如果增加的致动器转矩克服阀内的摩擦力，那么阀可以被松开并且 开始移动。在这种情况下，定位器可能已经使致动器完全排放并且不具有流通能力以扭转 导致误跳车（spurioustrip)的方向，在误跳车中阀完全关闭并且导致意外关断。通过本 文所述的压力控制，该系统保持在闭环控制从而降低了这类意外情况的发生。
[0026] 除了上述与部分行程测试有关的高摩擦开关阀的行程控制的问题，在需要阀节流 控制的其他情况下也出现类似的问题（例如，基于行程跨度的两端之间的行程位置而控制 阀）。例如，为了可靠地驱动具有定位器的气动致动器，定位器需要被校准。在一些示例中， 定位器包括用于将电输入信号转换为压力信号的电流-压力（Ι/P)转换器，该压力信号驱 动继电器以产生对应于输入信号的输出压力。为了使Ι/P转换器和继电器正确地驱动致动 器，它们必须是平衡的或校准的。校准通常包括定义被结合到控制信号中的标称或初始1/ P偏置以及将值调节到最终校准的Ι/P偏置，该最终校准的Ι/P偏置使定位器无效（null out)。在一些示例中，标称或初始Ι/P偏置可以基于制造规范而近似。然而，用于定位器的 Ι/P偏置的精确值对定位器的实现条件（例如，温度、供给压力等）比较敏感，因此，在定位 器被安装在现场时Ι/P偏置通常被校准。此外，在现场中进行校准以到达尽可能准确的1/ P偏置，因为即使小的Ι/P偏置误差也可能影响阀的控制，特别是当该阀是具有窄的预紧力 跨度的高摩擦阀时，因为小的压力变化能够产生大的行程变化。在一些方法中，通过如下步 骤对Ι/P偏置进行校准：开始于标称或初始Ι/P偏置，并且限定行程设定点（通常是行程跨 度的50% )，然后将阀驱动到行程设定点。在这种示例中，随着阀被控制到设定点，定位器 的积分器饱和，直到达到设定点。如果标称Ι/P偏置被适当地校准，则积分器的累积误差的 值应该是零。因此，如果累加器不是零，则该值被添加到标称Ι/P偏置以确定最终或校准的 Ι/P偏置，然后重置或松开积分器（例如，将累加器设置为零）。
[0027] 因此，校准定位器的方法依赖于阀的行程控制，如上所述，这对于高摩擦阀是有问 题的。在Ι/P偏置校准的情况下，当这种阀朝向50%设定点移动时，阀由于摩擦而周期性 地粘住。因此，积分器饱和太快，使得当阀最终滑动并到达设定点时，累计值不表示实际需 要修正标称或初始Ι/P偏置估计的值。取决于从阀流量控制部件靠近50%设定点的端部 (例如从0%端或从100%端），通过处理产生的最终的Ι/P偏置可以是本质上不同的，并且 因此是不可靠的。此外，在一些情况下，粘滑现象可能导致阀在设定点之前粘住，并且然后 滑过或越过设定点，并且可能在返回途中过冲，使得阀限制周期不收敛到能够校准Ι/P偏 置的设定点。
[0028] 通过实现根据本文所公开的教导构造的示例性定位器，以基于对应于致动器的压 力输出而不是阀的行程的反馈对阀进行控制，本文公开的实施例克服了上述部分行程测试 的挑战。也就是说，所公开的实施例实现了压力控制而不是传统的行程控制。以这种方式， 阀的粘滑移动问题以及其他运动损失（例如，联动装置溢出）不再影响控制反馈。因此，在 所公开的实施例中，在不破坏系统稳定性的情况下较高的增益是可能的。此外，根据本文所 公开的教导实现的定位器控制也不会变成开环，而是保持闭环，从而不存在失去内部状态 轨迹的危险。在一些实施例中，行程被监控（例如，行程反馈），同时实现压力控制，而不依 赖于行程反馈来进行控制。在一些实施例中，定位器被构造为实现级联控制回路，其中主回 路是基于压力控制的而从回路是基于行程控制的。特别地，公开了基于压力控制来执行部 分行程测试的方法。
[0029] 此外，公开了使用压力控制来校准示例性定位器中的Ι/P偏置的方法。在一些实 施例中，当致动器处于硬停止时（例如，当阀是完全打开或完全关闭时），Ι/P偏置被校准。 当致动器处于硬停止时，由于致动器没有移动，致动器中的容积是固定的。因此，致动器将 不会突然点动（例如，由于阀的粘滑），从而致动器容积突然变化，导致压力相应的突然变 化。因此，系统不会越过设定点，并且不必如上述已知方法中那样饱和。相反，系统精确地 收敛到设定点，而没有类似的问题，并且因此能够稳定的校准Ι/p偏置。在其他实施例中， 基于对应于行程端点之间的行程位置的压力设定点而对Ι/p偏置进行校准。
[0030] 除了所公开的执行部分行程测试和校准的方法，基于压力的控制可以实现用于阀 的一般节流控制。在一些实施例中，如本文所述，定位器可以在行程控制（即，使用阀行程 或位置反馈）和压力控制（即，使用输出压力反馈）之间切换。在一些实施例中，当阀的移 动方向最初被扭转以有助于穿过摩擦带（其如上面结合图1所述，可以是高摩擦阀的预紧 力跨度的100%或更多）时，定位器可以实现压力控制。以这种方式，控制回路总是采用反 馈（例如，输出压力）以在这种反转期间保持闭环控制，而不是变成实际上的开环，同时阀 由于摩擦而不移动（并且，因此不提供行程或位置反馈）。此外，在阀移动反转期间实现压 力控制减少（例如，最小化）了行程控制器的整个死区。
[0031] 虽然本文所公开的实施例是主要在安全开关关断阀的情况下进行描述，但是本文 所公开的教导并不限于此。相反，如本文所述，压力控制可以实现用于任何类型的阀，不管 是开关阀或节流阀。更一般地，任何类型的阀可能表现出上述问题（例如，高摩擦），因此， 可以从本文所公开的教导中受益。例如，使用石墨填料和/或金属对金属密封件的阀可能 表现出很大的摩擦，因此，可能会遇到与上述粘滑现象相关的问题。如一些具体的实施例， 压力控制可以有利地在关断阀、汽轮机旁路控制阀、防喘振控制阀、和/或低温控制阀中实 现。此外，设计用于低摩擦的阀可能随着时间增加存在于阀中的摩擦水平而磨损，使其遇到 设计具有高摩擦的阀相同的问题。
[0032] 图2是根据本文所公开的教导构造的一种示例性定位器200的示意图。示例性定 位器200包括示例性微处理器202、电流-压力（Ι/P)转换器204以及继电器206。在所示 实施例中，微处理器202被配置为基于电输入信号（例如，压力设定点212)以及与提供给 致动器208的输出压力相对应的反馈214来驱动与阀210耦接的致动器208。更具体地， 示例性定位器200的示例性微处理器202实现输出压力的比例-积分-微分（PID)控制。 如示例中所示，微处理器202包括比例或前向通道增益216、积分器218以及压力微分补偿 器220,其与压力设定点212和输出压力反馈214结合使用以产生驱动Ι/P转换器204的信 号。这个反馈控制回路在这里被称为压力控制回路或压力控制器215。在一些实施例中，如 图所示，微分补偿器220工作在压力控制器215的反馈通道而不是前向通道中，以允许压力 设定点212的阶跃变化变得平滑。在所示的实施例中，微处理器202存储用于平衡示例性 定位器200的Ι/P偏置222的值。在所示的实施例中，Ι/P偏置222被添加到Ι/P转换器 204的驱动信号，以偏移与示例性定位器200的零位相对应的信号。
[0033] 在所示的实施例中，定位器200接收供应压力，该供应压力通过Ι/P转换器204控 制以提供输入压力到继电器206,该输入压力与微处理器202产生的驱动信号成比例。在一 些实施例中，继电器206使用来自Ι/P转换器204的输入压力，以形成用于驱动致动器208 的比例输出压力（或流量）。在一些实施例中，致动器208是具有复位弹簧的单动式致动 器。在一些实施例中，滑阀（spoolvalve)被实现以替代继电器206。这种滑阀的示例性实 施方式在2013年11月8日提交的美国专利申请序列号14/075, 804中有所描述，其全部内 容在此通过引用并入。如示例中所示，输出压力反馈214对应于由继电器206产生的压力， 以驱动致动器208。以这种方式，定位器200可以基于压力实现对阀210的控制，而不是其 他已知定位器依靠对应于阀210的行程或移动的位置反馈。
[0034] 虽然在图2中示出了实现图2的示例性定位器200的示例性微处理器202的示 例性方式，但是图2中示出的一个或多个元件、过程和/或设备可以合并、拆分、重新排列、 省略、消除和/或以任何其他方式实现。此外，图2中的示例性前向通道增益216、示例性 积分器218、示例性压力微分补偿器220,和/或，更一般地，示例性微处理器202,可以由硬 件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任意组合来实现。因此，例如，任何示例性前 向通道增益216、示例性积分器218、示例性压力微分补偿器220,和/或，更一般地，示例性 微处理器202可以由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、专用集成电路 (ASIC)、可编程逻辑器件（PLD)和/或现场可编程逻辑器件（FPLD)来实现。当本专利的任 何装置或系统权利要求可理解为覆盖纯软件和/或固件实施方式时，示例性前向通道增益 216、示例性积分器218和/或示例性压力微分补偿器220中的至少一个在此明确限定为包 括存储该软件和/或固件的有形计算机可读存储设备或存储盘（例如存储器、数字多功能 盘（DVD)、压缩盘（⑶）、蓝光盘等）。更进一步地，图2的示例性微处理器202可以包括除了 图2中所示之外的一个或多个元件、过程和/或设备，或可替代图2中所示的一个或多个元 件、过程和/或设备，和/或可以包括多个任意或所有所示元件、过程和设备。
[0035] 图3是根据本文所公开的教导构造的另一种示例性定位器300的示意图。图3的 示例性定位器300类似于图2的定位器200,除了在图2中描述的压力控制回路或控制器 215在图3的示例性定位器300中与管理行程控制回路或行程控制器304级联。更具体地， 示例性定位器300包括微处理器302,微处理器302包括如图2中描述的前向通道增益216、 积分器218、压力微分补偿器220和Ι/P偏置222,其产生Ι/P转换器204的驱动信号。与 图2的示例性定位器200 -样，图3中示例的Ι/P转换器204产生用于继电器206的压力 信号，以产生输出压力以驱动致动器208和阀210。此外，类似于图2的实施例，在图3的示 例性定位器300中，继电器206的输出压力对应于反馈214,反馈214与压力设定点212进 行比较以确定作为产生Ι/P转换器204的驱动信号的基础的误差，以继续将输出压力朝向 设定点控制。
[0036] 然而，不同于图2的示例性定位器200,图3的示例性定位器300包括行程控制器 304和限制器306以实现监督控制回路。在所示的实施例中，行程设定点308与对应于阀 210的行程或位置的反馈310相结合。在一些实施例中，行程位置反馈310通过与阀210耦 接的位