專利名稱：用于確定閥的位置的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本乂^開內(nèi)容總的來說涉及閥，更具體地說，涉及確定閥的位置的方法和裝置。
背景技術(shù)：
閥通常用于過程流體處理系統(tǒng)和流體傳送系統(tǒng)以操控流體的流動(dòng)。 一類:
而言，閥可以通過選^奪性地允許或禁止流體到達(dá)目的地來調(diào)節(jié)流動(dòng)。與系統(tǒng) 相關(guān)聯(lián)的流體壓力常常影響閥的操作。例如，可以開啟或關(guān)閉閥來操控在過 程的不同點(diǎn)或不同階段的壓力。在其它示例中，閥的操作可能取決于在系統(tǒng)
中規(guī)定點(diǎn)處的壓力值。
一個(gè)示例是基于安裝了內(nèi)部閥的系統(tǒng)的壓力和/或流體流速而開啟或關(guān) 閉的內(nèi)部閥。閥可以凈皮安裝在內(nèi)部，以減少由外部源(如，意外石並撞、火、 磨損等)導(dǎo)致的機(jī)械損壞的可能性。然而，內(nèi)部閥在安裝后就很難再接觸了。 因此，在某些情況下，操作員來并不總是清楚閥的位置或狀態(tài)(如，閥是開 著，關(guān)著還是處于泄流模式)。
在得不到或不清楚閥的位置的情況下，操作員可能會(huì)被迫采用人工方法 (例如可能需要操作員干預(yù)或介入)來操作安裝有閥的控制系統(tǒng)。因此，可 能會(huì)將操作員錯(cuò)誤引入控制系統(tǒng)。例如，以上提到的內(nèi)部閥可以采用流體控 制機(jī)制來響應(yīng)于由例如流量通道破裂、折斷或受到損害導(dǎo)致的突然溢流狀況 而關(guān)閉閥。這樣的流體控制機(jī)制通常稱為溢流閥，溢流閥常常用于需要響應(yīng) 于可能的危險(xiǎn)(如易燃、有毒)流體的可能的泄漏、溢出等而自動(dòng)安全地切
5斷流體的流動(dòng)的應(yīng)用中。
當(dāng)對(duì)采用具有整體溢流閥的內(nèi)部閥的系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)，在流體被泵浦通 過閥之前，通常必須對(duì)閥入口與出口之間的壓力進(jìn)行均衡。在不知道內(nèi)部閥 的位置或操作狀態(tài)(即，壓力是否已被均衡)的情況下，操作員可能例如基 于對(duì)閥是否已準(zhǔn)備好傳送流體的估計(jì)而過早地開始泵浦流體。如果例如操作 員錯(cuò)誤導(dǎo)致執(zhí)行若干次均衡嘗試，則這種方法可能效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
與閥 一起使用的示例裝置包括用于探測(cè)閥的入口壓力的第 一壓力傳感 器和用于探測(cè)閥的出口壓力的第二壓力傳感器。該示例閥裝置還包括以可操 作的方式連接至第一壓力傳感器和第二壓力傳感器以確定與所述閥的多個(gè) 預(yù)定操作狀態(tài)之 一 相對(duì)應(yīng)的所述閥的位置的控制器。
與閥裝置一起使用的示例方法，包括獲取閥的入口壓力并且獲取閥的出 口壓力。該方法還包括將入口壓力與出口壓力進(jìn)行比較以確定與所述閥的多 個(gè)預(yù)定操作狀態(tài)之一相對(duì)應(yīng)的所述閥的位置。
示例系統(tǒng)包括具有用于控制流體的流動(dòng)的內(nèi)部閥的箱體，用于探測(cè)所述 內(nèi)部閥的入口壓力的第 一壓力傳感器，以及用于探測(cè)所述內(nèi)部閥的出口壓力 的第二壓力傳感器。該示例控制信號(hào)還包括以可操作的方式連接至第一壓力 傳感器和第二壓力傳感器的控制器，其中該控制器用于計(jì)算所述入口壓力與 所述出口壓力之間的差壓，并且其中所述差壓指示與所述內(nèi)部閥的多個(gè)預(yù)定 操作狀態(tài)之一相對(duì)應(yīng)的所述內(nèi)部閥的位置。該示例控制系統(tǒng)還包括以可操作 的方式連接至所述控制器以告知用戶所述內(nèi)部閥的狀態(tài)的顯示器。


圖1描繪在包括用于確定閥的位置的示例壓力傳感器的系統(tǒng)中安裝的示例閥。
圖2是可由圖1的示例系統(tǒng)執(zhí)行以確定閥的位置的示例方法的流程圖。圖3是圖1的示例控制器的示例實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
很多已知的流體控制或傳送系統(tǒng)包括在安裝后就不能再完全接觸的閥。例如，閥可能被安裝在箱體內(nèi)以控制加壓流體(如液態(tài)丙烷)的流動(dòng)。這種內(nèi)部閥可以被設(shè)計(jì)為不受外部控制并只依賴于或主要依賴于系統(tǒng)狀況(如壓力值)而自動(dòng)操作。雖然這種內(nèi)部閥被保護(hù)免于某些危險(xiǎn)(例如來自外部碰撞的機(jī)械損壞)，但對(duì)這種閥的有限接觸常常使得^^艮難或不可能確定閥的位置或狀態(tài)(即操作狀態(tài))。
相反，這里描述的示例裝置和方法為操作員提供關(guān)于流體控制過程或傳送系統(tǒng)的部件的狀態(tài)信息，否則系統(tǒng)操作員和/或任何其它人員或與該系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的儀器仍然不知道這種信息。更具體地說，以下描述的示例利用傳感器(如壓力傳感器或壓力計(jì))來計(jì)算與內(nèi)部閥相關(guān)聯(lián)的狀況(如入口和/或出口壓力)，該狀況可以指示或被用于確定閥的確切位置或操作狀態(tài)。例如，由傳感器測(cè)得的壓差指示與閥的諸如開啟狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)、中間狀態(tài)等多個(gè)預(yù)定或確切操作狀態(tài)之一相對(duì)應(yīng)的閥的位置。然后可以對(duì)狀態(tài)信息進(jìn)行處理和/或告知操作員，從而對(duì)系統(tǒng)提供最大程度的控制。
圖1描繪安裝在系統(tǒng)102中的示例閥100，系統(tǒng)102包括用于確定閥100的位置的示例壓力傳感器104和106，閥100的位置與閥100的諸如開啟狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)、中間狀態(tài)等多個(gè)預(yù)定和/或確切操作狀態(tài)之一相對(duì)應(yīng)。示例閥100可以在氣體或液體生產(chǎn)系統(tǒng)、過程流體傳輸或分發(fā)系統(tǒng)等中實(shí)現(xiàn)。在該示例中，閥100包括由螺紋體U2分開的上部108和下部110。螺紋體112可以與箱體116 (或其它合適的存儲(chǔ)容器)的相應(yīng)螺紋套114嚙合，從而將閥100的上部108布置在箱體116內(nèi)。箱體116可以包含要通過例如閥100傳送到目的地的加壓氣體或液體(即流體)。換句話說，閥100的上部108可能被流體包圍。為了方便流體乂人箱體116流出，闊100包括均衡件118和主提升閥120，均4軒件118和主才是升閥120開啟或關(guān)閉以允許流體以可變的流速流經(jīng)閥100。均衡件118和主提升閥120的開啟和關(guān)閉可能受閥100兩端的壓差的影響，見下面進(jìn)一步的描述。
均衡件118、主提升閥120和附加支持閥元件提供維護(hù)系統(tǒng)安全的溢流功能。更具體地說，溢流功能通過在流速變得過高時(shí)自動(dòng)對(duì)流速進(jìn)行限制來保護(hù)系統(tǒng)，見下面進(jìn)一 步的描述。包括溢流功能的閥的示例是Fisher C407系列內(nèi)部閥，利用這種閥可以采用這里描述的方法和裝置。
閥100的下部110可以:故布置在箱體116的外面，并且可以包括用于接納軟管、導(dǎo)管或其它合適的流體傳輸部件的出口件122。換句話說，流體從箱體116通過閥100流到傳輸部件(如軟管)到達(dá)目的地(如，另外的存儲(chǔ)箱體和/或附加的過程控制元件)。閥100還包括可手動(dòng)操作以開啟和關(guān)閉閥100的操縱桿124。
在圖1中，壓力傳感器104和106 (即用于發(fā)送壓力信息的壓力計(jì))以可操作的方式連接至可以位于例如箱體116的外表面上的控制器126。第一壓力傳感器104才全測(cè)閥的入口壓力，該入口壓力可能與箱體116中的壓力大致相同。第二壓力傳感器106檢測(cè)閥100的出口壓力。入口壓力和出口壓力可以纟皮告知控制器126。
控制器126可以使用來自壓力傳感器104和106的壓力讀數(shù)來確定閥IOO的位置。例如，如以上所-提到的，閥100的流量控制元件(即均4軒件118和主l是升閥120)可以基于閥100的入口壓力與出口壓力之間的壓差而4喿作。更具體地說，當(dāng)入口壓力遠(yuǎn)高于出口壓力時(shí)，主提升閥120維持在關(guān)閉位置。另一方面，當(dāng)入口壓力近似等于出口壓力時(shí)，主4是升閥120開啟，以允許流體以相對(duì)較高的速度流經(jīng)閥100。進(jìn)一步，均衡件118可以關(guān)閉或開啟到可變的程度以在閥100的入口和出口之間建立壓力平衡。例如，均衡件118可以將閥100置于允許一定的流量的泄流狀態(tài)，來對(duì)閥IOO兩端的壓力進(jìn)行均衡。進(jìn)一步，在壓差指示必須終止流體的流動(dòng)時(shí)，均衡件118可以關(guān)斷(即，用主提升閥120密封)。由于這里描述的操作僅出于圖示說明的目的，因此，也可能對(duì)均衡件118、主提升閥120或附加閥元件進(jìn)行可替換的操作，這些
8操作可以被變更或增加以順應(yīng)多種過程和/或應(yīng)用的需要。
不管控制元件(如均衡件118和主提升閥120)如何操作，控制器126 被配置為基于從壓力傳感器104和106荻得的讀數(shù)來確定與預(yù)定或確切操作 狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的閥IOO的位置。通過比較閥100的入口壓力和出口壓力，控制 器126可以確定閥100是開著、關(guān)著還是處于中間狀態(tài)(如處于泄流狀態(tài))。 例如，如上所述，閥100的入口壓力與出口壓力相等可以指示閥100開著并 準(zhǔn)備好泵浦流體。在控制器126已經(jīng)確定了閥IOO的位置后，該位置可以被 告知(或顯示給)系統(tǒng)102的操作員?？刂破?26可以包括用于將閥IOO的 位置告知操作員的顯示器(如以下結(jié)合圖3的描述)。附加地或可替換地， 系統(tǒng)102可以包括以可操作的方式(如通過有線或無線連接)連接至控制器 126的分立顯示器。操作員可以利用位置信息來操作、檢修、測(cè)試或操控系 統(tǒng)102。
圖2是可由示例系統(tǒng)執(zhí)行以確定與圖1的閥IOO的預(yù)定操作狀態(tài)相對(duì)應(yīng) 的閥的位置的示例過程200的流程圖。該示例過程200可以從在控制系統(tǒng)中 安裝閥以及將傳輸部件(如軟管)連接至閥(塊202 )開始。該示例過程200 可以利用壓力傳感器(如以上結(jié)合圖l描述的壓力傳感器104和106)來獲 得閥的入口和出口壓力(塊204)。使用壓力讀數(shù)，控制器(如控制器126) 可以計(jì)算閥的入口與出口之間的壓差(塊206)。盡管在這里描述了差值計(jì) 算，但控制器也可以使用壓力讀數(shù)執(zhí)行可替換的運(yùn)算或計(jì)算以確定閥(例如 閥100)的位置或操作狀態(tài)。例如，控制器還可以將溫度讀數(shù)或箱體配置包 括進(jìn)來作為任何計(jì)算中要考慮的因素。另外，控制器可以將其計(jì)算期間使用 的數(shù)據(jù)通過顯示器或音頻系統(tǒng)告知操作員。
控制器可以基于其計(jì)算作出關(guān)于閥的位置的判斷。在圖2的示例過程 200中，控制器確定入口與出口壓力之間的壓差是否大致等于預(yù)定的閥開啟 差壓(塊208 )。換句話說，過程200可以包括與閥的開啟狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的預(yù) 定差壓，并且可以將其與根據(jù)壓力傳感器確定的各個(gè)壓差進(jìn)行比較。當(dāng)入口 與出口壓力之間的差壓大致等于閥開啟差壓值時(shí)，過程200可以(通過顯示器)發(fā)送閥已經(jīng)開啟并準(zhǔn)備好泵浦流體的消息給操作員(塊210)。否則，
過程200可以確定入口與出口壓力之間的差壓是否超過閥開啟差壓，如果 是，超過多大量(塊212)。在過程200確定入口與出口壓力之間的壓差超 過閥開啟壓差足夠量時(shí)，過程200可以發(fā)送閥關(guān)閉(即必須要對(duì)壓力進(jìn)行均 衡)的消息給操作員(塊214)。進(jìn)一步，可以重復(fù)過程200，同時(shí)控制系 統(tǒng)忙于持續(xù)從壓力傳感器獲取壓力讀數(shù)。
圖3是實(shí)施示例控制器300的示例方式的示意圖。為了對(duì)由控制系統(tǒng)的 部件(如結(jié)合圖1描述的壓力傳感器104和106)生成的信息進(jìn)行處理和分 析，圖3的示例控制器包括通用可編程處理器302。示例處理器302執(zhí)行主 存儲(chǔ)器中(例如所示出的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 306中和/或只讀存儲(chǔ)器 (ROM) 308中)存在的編碼指令304。示例處理器302可以是任意類型的 處理單元，例如來自AMD 、 Sun⑧和/或Intel⑧微處理器家族的微處理器。 除了執(zhí)行別的以外，示例處理器302可以執(zhí)行機(jī)器可訪問指令，以執(zhí)行圖3 的示例過程和/或這里描述的其它過程。
示例處理器302通過總線310與示例主存卩諸器(包括ROM 308和RAM 306 )通信。示例RAM 306可以由動(dòng)態(tài)隨機(jī)存耳又存儲(chǔ)器(DRAM)、同步 DRAM ( SDRAM )和/或任意其它類型的RAM器件實(shí)現(xiàn)，而示例ROM 308 可以由閃存和/或任意其它期望類型的存儲(chǔ)器件實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)控制器可以以傳 統(tǒng)方式(未示出)控制對(duì)示例存儲(chǔ)器308和306的訪問。
為了接收部件輸出信號(hào)(如壓力讀數(shù))，示例控制器300包括任意種類 的傳統(tǒng)-接口電路，例如外部總線接口 312。例如，外部總線接口 312可以為 每個(gè)部件輸出提供一個(gè)輸入信號(hào)通道(如半導(dǎo)體封裝管腳)。附加地或可替
換地，外部總線接口 312可以實(shí)現(xiàn)任意種類的時(shí)間復(fù)用接口 ，以通過少數(shù)輸 入信號(hào)從部件接收輸出信號(hào)。
為了顯示供操作員查看的信息，示例控制器300可以包括任意種類的顯 示器301 (如液晶顯示屏幕)。為了允許示例控制器300與遠(yuǎn)程服務(wù)器交互， 示例控制器300可以包括任意種類的網(wǎng)絡(luò)接口 318,例如符合電氣和電子工
10程師協(xié)會(huì)(IEEE) 802.1 lb、 802.llg、 802.14.4 (又名ZigBee)等標(biāo)準(zhǔn)的無 線LAN接口。為了允許示例控制器300產(chǎn)生聲音，示例控制器300包括任 意種類的揚(yáng)聲器320。盡管已經(jīng)在圖3中示出了示例控制器300,但可以使 用任意種類的其它和/或附加器件、部件、電路、模塊等實(shí)現(xiàn)處理器和顯示 單元。進(jìn)一步，可以以多種方式中的任意方式對(duì)圖3中示出的器件、部件、 電路、模塊、元件等進(jìn)行組合、重新排列、省略和/或?qū)崿F(xiàn)。
雖然這里已經(jīng)描述了特定示例性方法和裝置，但本專利的覆蓋范圍不限 于此。相反，本專利覆蓋清楚地，無論是在字面上還是等同物的范疇內(nèi)，落 入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有方法、裝置和制造商品。
權(quán)利要求
1、一種與閥一起使用的裝置，包括第一壓力傳感器，用于探測(cè)所述閥的入口壓力；第二壓力傳感器，用于探測(cè)所述閥的出口壓力；和控制器，以可操作的方式連接至所述第一壓力傳感器和所述第二壓力傳感器，以確定與所述閥的多個(gè)預(yù)定操作狀態(tài)之一相對(duì)應(yīng)的所述閥的位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述控制器計(jì)算所述閥的入口壓力與 所述閥的出口壓力之間的差壓，以確定所述閥的位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述控制器用于將所述差壓與預(yù)定閥 壓力值進(jìn)行比較。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述位置指示所述閥是否準(zhǔn)備好接收輸入。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述閥的多個(gè)預(yù)定操作狀態(tài)之一包括 開啟狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)或泄流狀態(tài)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括以可操作的方式連接至所述 控制器的顯示器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述控制器用于將與所述閥的位置相 關(guān)聯(lián)的消息告知用戶。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述閥包括被配置為安裝在箱體中的 內(nèi)部閥。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述內(nèi)部壓力大致等于所述箱體中的 壓力。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述閥用于接收液化石油氣。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述閥包括內(nèi)部溢流閥。
12、 一種在閥裝置中^f吏用的方法，包括 獲取所述閥的入口壓力；獲耳又所述閥的出口壓力；以及將所述入口壓力與所述出口壓力進(jìn)行比較，以確定與所述閥的多個(gè)預(yù)定操 作狀態(tài)之一相對(duì)應(yīng)的所述閥的位置。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中將所述入口壓力與所述出口壓力進(jìn) 行比較包括計(jì)算所述閥的所述入口壓力與所述出口壓力之間的差壓。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括將所述差壓與預(yù)定閥壓力 值進(jìn)行比較以確定所述閥的位置。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述閥的位置指示所述閥是否準(zhǔn)備 好接收輸入。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述閥的多個(gè)預(yù)定操作狀態(tài)之一包 括開啟狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)或中間狀態(tài)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括向用戶告知與所述閥的多 個(gè)預(yù)定操作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的消息。
18、 一種系統(tǒng)，包括具有用于控制流體的流動(dòng)的內(nèi)部閥的箱體；用于探測(cè)所述內(nèi)部閥的入口壓力的第 一壓力傳感器；用于探測(cè)所述內(nèi)部閥的出口壓力的第二壓力傳感器；以可操作的方式連接至所述第一壓力傳感器和所述第二壓力傳感器的控制 器，其中該控制器用于計(jì)算所述入口壓力與所述出口壓力之間的差壓，并且其 中所述差壓指示與所述內(nèi)部閥的多個(gè)預(yù)定操作狀態(tài)之一相對(duì)應(yīng)的所述內(nèi)部閥的 位置；和以可操作的方式連接至所述控制器以告知用戶所述內(nèi)部閥的位置的顯示器。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述入口壓力大致等于所述箱體的壓力。
20、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述內(nèi)部閥的多個(gè)預(yù)定操作狀態(tài)包 括開啟狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)或泄流狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述位置指示所述閥是否準(zhǔn)備好從所述用戶接收輸入。
全文摘要
描述了指示閥(100)的位置的方法和裝置。示例裝置包括用于探測(cè)所述閥的入口壓力的第一壓力傳感器(104)，用于探測(cè)所述閥的出口壓力的第二壓力傳感器(106)，和以可操作的方式連接至第一壓力傳感器和第二壓力傳感器以確定與閥的多個(gè)預(yù)定操作狀態(tài)之一相對(duì)應(yīng)的閥的位置的控制器(126)。
文檔編號(hào)F16K37/00GK101680573SQ200880020330
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者露 倉, 君凡健, 殷 莊 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制產(chǎn)品國(guó)際有限公司