專利名稱：用于診斷調(diào)節(jié)機構(gòu)的方法和裝置的制作方法
用于診斷調(diào)節(jié)機構(gòu)的方法和裝置本發(fā)明涉及一種根據(jù)各獨立權(quán)利要求的前序部分的特征的用于診 斷調(diào)節(jié)機構(gòu)的方法和裝置。作為同類型的調(diào)節(jié)機構(gòu)，通常已知調(diào)節(jié)閥在自動化及處理技術(shù)中 作為對過程的控制和調(diào)節(jié)非常重要的元件。其可靠性決定整個調(diào)節(jié)過 程的質(zhì)量。在操作過程中出現(xiàn)的錯誤可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的故障，這導(dǎo) 致高的維護費用。對于閥門中的錯誤的提前診斷和識別因此可以阻止 這種故障并且也降低費用，這通過防備性地更換仍然無故障地工作的 閥門實現(xiàn)。非常值得診斷的特別是閥門在關(guān)閉狀態(tài)下的泄漏。由于老化過程 或污染，閥門座的密封作用可能被減弱并且盡管向外部發(fā)出閥門關(guān)閉 的信號，過程介質(zhì)仍然進一步流過閥門。這樣的泄漏例如可以通過一個后接的流量傳感器探測，其附加地 安裝到過程管路中。這樣的傳感器然而是昂貴的并且安裝傳感器產(chǎn)生 很高的費用。流量傳感器的能量消耗通常也如此之高，使得它不能被 閥門控制裝置一起供電，而是需要一個附加的供電線路。通常也僅當(dāng) 傳感器對于過程控制是必需的，才安裝這樣的傳感器。此外，由Sebastian Maria Mundry 的論文 "Zustaiidtiberwachung an Prozessventilen mit intelligenten Stellungsreglern ，， ， Shaker Verlag，Aachen， 2002已知，用于測量最大流量的流量傳感器不適合于 用來可靠地測定較小的泄漏流。此外由相同的公開文獻已知，處于壓力下的流體穿過狹窄的開口 的流動由于不同的物理效應(yīng)產(chǎn)生一個聲音信號。通過產(chǎn)生的高流動速 度在開口后面形成強烈的渦流并且通過流動中的壓力降產(chǎn)生氣蝕。渦 流和氣蝕氣泡的分解產(chǎn)生一個聲學(xué)信號，其直接與流動速度和流體特 性相關(guān)。在低速度時所述信號由各單個的通過各單個氣蝕氣泡的分解產(chǎn)生的聲脈沖組成，并且在高速度時轉(zhuǎn)變成白噪聲。這種聲學(xué)信號被 設(shè)備中的通常的過程噪聲覆蓋，所述過程噪聲通過泵、通常的流動噪 聲、化學(xué)過程等引起。當(dāng)過程噪聲在設(shè)備的管路系統(tǒng)中傳播時，噪聲根據(jù)其頻率被不同 程度地消音。特別是高的頻率被強烈地消音，從而過程噪聲通常僅僅作為低頻的聲學(xué)信號(在kHz范圍內(nèi))在閥門上可以觀察到。通過在 高頻范圍內(nèi)的測量，通過泄漏產(chǎn)生的噪聲可能不同于通常的過程噪聲。 這由Leak Detection Service ，Maintaining a Successful Valve and Trap Leak Detection Program using the Valve-Analyzer System, The 10th Annual Predictive Maintenance Technology National Conference, November 9-12,1998已知，閥門服務(wù)公司如今利用超聲波傳感器，以 便直接在閥門上的、即聲源附近測量噪聲信號。附加地與超聲波傳感 器的信號比較，其進一步在上游及下游在管路系統(tǒng)中離開。由這些信 號可以探測泄漏并且可以在相應(yīng)的校準(zhǔn)時由信號電平甚至可以確定閥 門泄漏的大小。此外由EP1216375B1和WO 00/73688A1已知，測定閥門的殼體 或與之直接連接的構(gòu)件上的固體聲并且輸送給位置調(diào)節(jié)器，在該位置 調(diào)節(jié)器中評價和處理信息。在此閥門被連續(xù)地監(jiān)測，其中業(yè)已在位置 調(diào)節(jié)器中存在的電子構(gòu)件和位置信號被一起用于診斷。此外由這些公開文獻已知，檢查高頻的信號(> 50kHz)并且將封閉狀態(tài)下的超聲 波頻語與輕微開啟狀態(tài)下的信號相比較。通過后一種方法同樣可以很 好地減小環(huán)境噪聲，而無需在各個不同位置在流動方向上或逆著流動 方向?qū)嵤┍容^測量。雖然同時利用位置傳感器電子構(gòu)件和位置信號減 小診斷系統(tǒng)的安裝費用，但是超聲波傳感器頭部自身必須此外作為附 加的外部元件安裝在閥門上。本發(fā)明的目的在于，以盡可能較小的費用在盡可能利用對于調(diào)節(jié) 結(jié)構(gòu)的規(guī)定的應(yīng)用所必需的和存在的裝置的情況下測量從待監(jiān)測的調(diào) 節(jié)機構(gòu)發(fā)出的聲學(xué)信號。根據(jù)本發(fā)明上述目的借助于各獨立權(quán)利要求的措施實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的構(gòu)造在各從屬權(quán)利要求中給出。本發(fā)明從一個調(diào)節(jié)機構(gòu)出發(fā)，該調(diào)節(jié)機構(gòu)通過一個壓力介質(zhì)驅(qū)動 的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置在一個控制裝置的控制下操作并且在規(guī)定的應(yīng)用期間 發(fā)出聲學(xué)信號。聲學(xué)信號在調(diào)節(jié)機構(gòu)中傳播并且經(jīng)由直接與調(diào)節(jié)機構(gòu) 連接的元件反饋到調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的壓力介質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)。聲學(xué)信號在此首 先通過桿被傳遞至調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置中的膜片上并且傳遞入調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置 的殼體內(nèi)，該膜片如一個大的揚聲器膜片將信號放大并且進一步傳遞 至壓力介質(zhì)。特別是在調(diào)節(jié)控制裝置內(nèi)部將進入驅(qū)動腔壓力介質(zhì)的聲 學(xué)信號增強。根據(jù)本發(fā)明接收反饋入調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的壓力介質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)的聲學(xué)信 號，由所述聲學(xué)信號導(dǎo)出調(diào)節(jié)機構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。由此根據(jù)本發(fā)明的裝 置特征設(shè)置成，在調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的壓力介質(zhì)輸送管路內(nèi)設(shè)置一個聲學(xué) 傳感器，其與評價裝置電連接。有利地反饋的聲學(xué)信號在壓力介質(zhì)系統(tǒng)的每個位置被接收，從而 可以選擇一個對于信號傳感器而言易于接近的位置，即使當(dāng)調(diào)節(jié)傳動 裝置自身不能接近時。被增強的聲學(xué)信號此外經(jīng)由壓力介質(zhì)輸送管路進一步傳遞至控制 裝置，其中在控制裝置和閥門系統(tǒng)之間不需要任何直接的體接觸。有 利地壓力介質(zhì)管路甚至將聲學(xué)信號相對于環(huán)境噪聲屏蔽。在本發(fā)明的特別構(gòu)造中，反饋的聲學(xué)信號在控制裝置中被接收。 有利地接收聲學(xué)信號的位置和處理聲學(xué)信號的位置在空間上重合。根據(jù)本發(fā)明的另外一個特征設(shè)置成，由反饋的聲學(xué)信號的振幅譜 導(dǎo)出調(diào)節(jié)機構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。在此由特征的頻鐠圖像推斷出調(diào)節(jié)機構(gòu)所 屬的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的一個可替換的特征設(shè)置成，由反饋的聲學(xué)信號的電平(Pegeln)導(dǎo)出調(diào)節(jié)機構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。這個特征從這樣的認識出發(fā)， 即業(yè)已能夠由反饋的聲學(xué)信號的強度推斷出調(diào)節(jié)機構(gòu)的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的一個可替換的特征設(shè)置成，調(diào)節(jié)機構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)由 反饋的聲學(xué)信號的特征模式(characteristic muster )導(dǎo)出。在此從這5樣的認識出發(fā)，即調(diào)節(jié)機構(gòu)的確定的狀態(tài)分別對應(yīng)于一個表明特征的 噪聲模式，在反饋的聲學(xué)信號中噪聲模式的辨識就意味著相應(yīng)的狀態(tài)。 根據(jù)本發(fā)明的另外一個特征設(shè)置成，所接收的聲學(xué)信號被電子地 傳遞至一個用于分析和評價的中心裝置。在此有利地特別是對于復(fù)雜 的模式辨識所需要的裝置和資源臬中地在一個用于多個傳感器的位置 提供。根據(jù)本發(fā)明的一個可替換的特征設(shè)置成，所接收的聲學(xué)信號在控 制裝置中被分析和評價.有利地用于接收和用于處理所接收的聲學(xué)信 號的裝置彼此相互靠近地安裝。由此避免了信號失真。最后根據(jù)本發(fā)明的另外一個特征設(shè)置成，^^用一個壓力傳感器作 為聲學(xué)傳感器。有利地這種類型的壓力傳感器業(yè)已存在于控制裝置中 用于監(jiān)控調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的控制壓力，從而不需要任何附加的裝置。在唯一的附困1中示出本發(fā)明的一個實施例。在一個未進一步示出的方法技術(shù)裝置的殘缺示出的管路1上安裝一個過程閥門2。過程 閥門2在其內(nèi)部具有一個與閥門座3共同作用的封閉體4用于控制流 過的過程介質(zhì)5的量。封閉體4經(jīng)由一個提升桿7被一個調(diào)節(jié)驅(qū)動裝 置6線性操作。調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置6經(jīng)由一個軛8與過程閥門2連接。在 耗8上安裝一個位置調(diào)節(jié)器9。經(jīng)由一個位置傳感器10將提升桿的行 程報告給位置調(diào)節(jié)器9.在一調(diào)節(jié)元件18內(nèi)將所測定的行程與經(jīng)由一 個通信接口 11輸送的額定值比較，并且根據(jù)所測定的調(diào)節(jié)偏差控制調(diào) 節(jié)驅(qū)動裝置6。位置調(diào)節(jié)器9的調(diào)節(jié)元件18具有一個I/P轉(zhuǎn)換器用于 將電的調(diào)節(jié)偏差轉(zhuǎn)換成足夠的控制壓力。調(diào)節(jié)元件18的I/P轉(zhuǎn)換器經(jīng) 由一個壓力介質(zhì)輸送管路19與調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置6連接。在調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置6的壓力介質(zhì)輸送管路19內(nèi)設(shè)置一個聲學(xué)傳感器 12。傳感器12的聲學(xué)測量信號13被一個信號接收裝置15接收并且在 一個后接的信號處理裝置16中評價。信號處理裝置16配備一個存儲 裝置17。此外信號處理裝置16與通信接口 ll連接，以將診斷結(jié)果報 告給一個未示出的上級裝置。在規(guī)定的使用中過程閥門2根據(jù)其工作狀態(tài)被激勵成振動。這種激勵可以如開頭所述具有各種不同的原因并且導(dǎo)致在不同的頻率范圍 內(nèi)的聲音現(xiàn)象。因此在幾千赫茲范圍內(nèi)的聲音信號是泄漏的指示，而低頻的聲音信號是對過程閥門2的振動的提示。聲音信號在過程閥門2內(nèi)傳播并且經(jīng)由直接與過程閥門2連接的 元件反饋到調(diào)節(jié)控制裝置6的壓力介質(zhì)系統(tǒng)19內(nèi)。聲學(xué)信號在此首先 通過閥門桿7傳遞至調(diào)節(jié)控制裝置6中的膜片上并且傳遞入調(diào)節(jié)控制 裝置6的殼體內(nèi)，該膜片如一個大的揚聲器膜片將信號放大并且進一 步傳遞至壓力介質(zhì)。特別是在調(diào)節(jié)控制裝置6內(nèi)部，進入驅(qū)動腔壓力 介質(zhì)內(nèi)的聲學(xué)信號被顯著增強。在此噪聲信號也傳播到調(diào)節(jié)元件18的1/P轉(zhuǎn)換器和調(diào)節(jié)控制裝置 6之間的壓力介質(zhì)輸送管路19內(nèi)。在此聲學(xué)信號被聲學(xué)傳感器12接 收。特別有利的是，使用壓力傳感器作為聲學(xué)傳感器12。這種類型的 壓力傳感器是調(diào)節(jié)元件18的I/P轉(zhuǎn)換器的構(gòu)件并且用于對調(diào)節(jié)控制裝 置6的控制壓力進行調(diào)控。因此可以放棄附加的聲學(xué)傳感器12。因此 泄漏識別可以作為位置調(diào)節(jié)器9中的純粹的軟件方案實現(xiàn)。附加于泄漏識別，利用上述的聲音信號的聲學(xué)測量也可以評價和 分析其它的與上述流動噪聲不同的噪聲。特別是上述包括閥門的振動 或其它的誤差源，技術(shù)人員當(dāng)場通過聆聽才可以鑒別。在此可以設(shè)置 成，通過設(shè)備中的相應(yīng)的聲學(xué)評價裝置實現(xiàn)這種附加的噪聲的處理或 通過將噪聲進一步傳遞至一個中心裝置， 一個技術(shù)人員可以在此中心裝置內(nèi)分析噪聲，而技術(shù)人員無需前往現(xiàn)場。當(dāng)例如在閥門上形成一 個強烈的不同尋常的噪聲時，這種噪聲可以以噪聲數(shù)據(jù)形式傳遞至中 心裝置。在中心裝置中可以設(shè)置對所接收的噪聲數(shù)據(jù)的手動的以及機 械的分析。附圖
標(biāo)記清單1 管路2 過程閥門3 閥門座4 關(guān)閉體5 過程介質(zhì)6 調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置7 閥門桿8 扼9 位置調(diào)節(jié)器 10位置傳感器 11 通信接口 12聲學(xué)傳感器13 聲學(xué)的測量信號14 i貪斷元件15信號接收裝置 16信號處理裝置 17存儲裝置18 調(diào)節(jié)元件19 壓力介質(zhì)輸送管路
權(quán)利要求
1.用于診斷一個調(diào)節(jié)機構(gòu)的方法，該調(diào)節(jié)機構(gòu)通過一個壓力介質(zhì)驅(qū)動的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置在一個控制裝置的控制下操作并且在規(guī)定的應(yīng)用期間發(fā)出聲學(xué)信號，其特征在于，接收反饋入調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置(6)的壓力介質(zhì)系統(tǒng)(19)內(nèi)的聲學(xué)信號，由所述聲學(xué)信號導(dǎo)出調(diào)節(jié)機構(gòu)(2)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，由反饋的聲學(xué)信號的 振幅i瞽導(dǎo)出調(diào)節(jié)機構(gòu)(2)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，由反饋的聲學(xué)信號的 電平導(dǎo)出調(diào)節(jié)機構(gòu)(2)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，由反饋的聲學(xué)信號的 特征模式導(dǎo)出調(diào)節(jié)機構(gòu)(2)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求1至4之一項所述的方法，其特征在于，將所接收 的聲學(xué)信號電子地傳遞至一個用于分析和評價的中心裝置。
6. 如權(quán)利要求1至4之一項所述的方法，其特征在于，在控制裝 置中分析和評價所接收的聲學(xué)信號。
7. 用于診斷一個調(diào)整機構(gòu)的裝置，該調(diào)節(jié)機構(gòu)通過一個壓力介質(zhì) 驅(qū)動的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置在一個控制裝置的控制下操作并且在規(guī)定的應(yīng)用 期間發(fā)出聲學(xué)信號，其特征在于，在調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置(6)的壓力介質(zhì)輸 送管路(19)內(nèi)設(shè)置一聲學(xué)傳感器(12),該聲學(xué)傳感器與一個評價裝 置電連接。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，評價裝置通過調(diào)節(jié)驅(qū) 動裝置(6)的控制裝置構(gòu)成。
9. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，評價裝置通過一個遠 處的中心裝置構(gòu)成。
10. 用于診斷調(diào)節(jié)機構(gòu)的方法，該調(diào)節(jié)機構(gòu)通過一個壓力介質(zhì)驅(qū) 動的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置在一個控制裝置的控制下操作并且在規(guī)定的應(yīng)用期 間發(fā)出聲學(xué)信號，其特征在于，將一壓力傳感器用作聲學(xué)傳感器U2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于診斷一個調(diào)節(jié)機構(gòu)的方法和裝置，該調(diào)節(jié)機構(gòu)通過一個壓力介質(zhì)驅(qū)動的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置(6)在一個控制裝置的控制下操作并且在規(guī)定的應(yīng)用期間發(fā)出聲學(xué)信號。在此建議接收反饋入調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置(6)的壓力介質(zhì)系統(tǒng)(19)內(nèi)的聲學(xué)信號，由所述聲學(xué)信號導(dǎo)出調(diào)節(jié)機構(gòu)(2)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。為此在調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置(6)的壓力介質(zhì)輸送管路(19)內(nèi)設(shè)置一個聲學(xué)傳感器(12)，該聲學(xué)傳感器與一個評價裝置電連接。使用一個壓力傳感器作為聲學(xué)傳感器(12)。
文檔編號F16K37/00GK101255882SQ20071016934
公開日2008年9月3日 申請日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月25日
發(fā)明者A·施特爾特, D·帕佩, U·E·邁爾 申請人:Abb專利有限公司