專利名稱：調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)，尤其涉及一種通過分析調(diào)節(jié)閥入、出口處的質(zhì)量流及質(zhì)量流梯度來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的故障檢測(cè)及定位，屬于調(diào)節(jié)閥故障診斷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)需求的進(jìn)一步發(fā)展，流體管道輸送向著更大流量、更高壓力的方向發(fā)展。流體(如蒸汽、煤氣等)在輸送過程中，通常需要經(jīng)過機(jī)械壓縮、增壓等措施后才能進(jìn)行，這就必然導(dǎo)致管道內(nèi)流體壓力和速度的不穩(wěn)定，引起壓力和速度脈動(dòng)。壓力脈動(dòng)和速度脈動(dòng)統(tǒng)稱流體脈動(dòng)。調(diào)節(jié)閥作為工業(yè)生產(chǎn)過程最常用的終端流體控制元件，用來控制系統(tǒng)的壓力，減小流體脈動(dòng)，廣泛應(yīng)用在冶金、核電、石油、化工等重要行業(yè)。調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行磨損、設(shè)備的自然老化、地理和氣候環(huán)境的變化以及人為損壞等原因，故障時(shí)有發(fā)生，給人們的生命、財(cái)產(chǎn)和生存環(huán)境造成了巨大的潛在威脅，同時(shí)也造成貴重資源的浪費(fèi)。為減少對(duì)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，需對(duì)調(diào)節(jié)閥的運(yùn)行狀況時(shí)刻監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)如今對(duì)調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的故障診斷，主要集中在管道系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，并出現(xiàn)了類如壓力波法、實(shí)時(shí)模型法等諸多故障診斷方法。但由于調(diào)節(jié)閥在管道系統(tǒng)中的特殊性及內(nèi)部流場(chǎng)的復(fù)雜性，出現(xiàn)了調(diào)節(jié)閥的故障不易檢測(cè)、類型識(shí)別難及無法定位等問題。針對(duì)調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的診斷及定位難問題，可結(jié)合調(diào)節(jié)閥的故障動(dòng)態(tài)特征，并采用新的方法提取調(diào)節(jié)閥的故障信號(hào)，設(shè)計(jì)適合調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)及方法，以便對(duì)故障能及時(shí)、準(zhǔn)確的診斷及定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥存在的故障不易檢測(cè)、類型識(shí)別難及無法定位等問題，提供一種可有效檢測(cè)并識(shí)別故障類型，進(jìn)而精確定位的調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)及方法采用以下技術(shù)方案調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集裝置、故障診斷系統(tǒng)和顯示裝置，所述的調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集裝置相連，所述的數(shù)據(jù)采集裝置和顯示裝置分別與故障診斷系統(tǒng)相連。所述的故障診斷系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理模塊、故障檢測(cè)及類型識(shí)別模塊和故障定位模塊，所述的數(shù)據(jù)處理模塊、故障檢測(cè)及類型識(shí)別模塊和故障定位模塊依次相連。所述數(shù)據(jù)采集裝置為六個(gè)壓力傳感器，其中的三個(gè)壓力傳感器設(shè)于在調(diào)節(jié)閥的入口，另外三個(gè)壓力傳感器設(shè)于調(diào)節(jié)閥的出口。六個(gè)壓力傳感器采集數(shù)據(jù)并得到六個(gè)壓力數(shù)據(jù)模塊。故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，包括如下步驟(I)通過數(shù)據(jù)采集裝置采集調(diào)節(jié)閥進(jìn)口與出口的信號(hào)；(2)通過數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流信號(hào)；
(3)故障檢測(cè)及類型識(shí)別模塊對(duì)生成的質(zhì)量流信號(hào)進(jìn)行判別；(4)故障定位模塊對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行定位處理，給出故障結(jié)果。所述的步驟(I)中是通過六個(gè)壓力傳感器采集數(shù)據(jù)，形成6個(gè)壓力模塊，這六個(gè)壓力模塊分別是壓力模塊a、壓力模塊b、壓力模塊C、壓力模塊d、壓力模塊e、壓力模塊f。所述的步驟(2)通過數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所述的6個(gè)壓力模塊進(jìn)行分組處理，壓力模塊a和壓力模塊b形成質(zhì)量流模塊A、壓力模塊b和壓力模塊c形成質(zhì)量流模塊B、壓力模塊d和壓力模塊e形成質(zhì)量流模塊C、壓力模塊e和壓力模塊f形成質(zhì)量流模塊D ；所述的步驟(3)對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行判別的步驟如下(3-1)故障檢測(cè)及類型識(shí)別模塊對(duì)質(zhì)量流模塊A和質(zhì)量流模塊D進(jìn)行判別，若質(zhì)量流模塊A和質(zhì)量流模塊D相等，則跳到步驟(3-2);若質(zhì)量流模塊A大于質(zhì)量流模塊D，則跳到步驟(3-3)；(3-2)說明無故障或者堵塞；若是堵塞，則跳到步驟(4)，若無故障停止判別；(3-3)說明有泄漏，跳到步驟(4)。所述的步驟(4)對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行判別的方法如下(I)若質(zhì)量流模塊A小于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C小于質(zhì)量流模塊D,則入口堵塞；若質(zhì)量流模塊A等于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C大于質(zhì)量流模塊D，則出口堵塞；若質(zhì)量流模塊A等于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C小于質(zhì)量流模塊D，則閥體堵塞；(2)若質(zhì)量流模塊A小于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C等于質(zhì)量流模塊D,則入口泄漏；若質(zhì)量流模塊A等于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C小于質(zhì)量流模塊D，則出口泄漏；若質(zhì)量流模塊A大于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C等于質(zhì)量流模塊D，則閥蓋泄漏；若質(zhì)量流模塊A等于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C等于質(zhì)量流模塊D，則閥桿泄漏。所述的步驟(2)壓力模塊與質(zhì)量流之間的轉(zhuǎn)化公式為
權(quán)利要求
1.調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)，其特征在于包括調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集裝置、故障診斷系統(tǒng)和顯示裝置，所述的調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集裝置相連，所述的數(shù)據(jù)采集裝置和顯示裝置分別與故障診斷系統(tǒng)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)，其特征在于所述的故障診斷系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理模塊、故障檢測(cè)及類型識(shí)別模塊和故障定位模塊，所述的數(shù)據(jù)處理模塊、故障檢測(cè)及類型識(shí)別模塊和故障定位模塊依次相連。
3.如權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集裝置包括六個(gè)壓力傳感器，其中的三個(gè)壓力傳感器設(shè)于在調(diào)節(jié)閥的入口，另外三個(gè)壓力傳感器設(shè)于調(diào)節(jié)閥的出口。
4.如權(quán)利要求3所述的故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)通過數(shù)據(jù)采集裝置采集調(diào)節(jié)閥進(jìn)口與出口的信號(hào)； (2)通過數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流信號(hào)； (3)故障檢測(cè)及類型識(shí)別模塊對(duì)生成的質(zhì)量流信號(hào)進(jìn)行判別； (4)故障定位模塊對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行定位處理，給出故障結(jié)果。
5.如權(quán)利要求4所述的調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，其特征在于，所述的步驟(I)中是通過六個(gè)壓力傳感器采集數(shù)據(jù)，形成6個(gè)壓力模塊，這六個(gè)壓力模塊分別是壓力模塊a、壓力模塊b、壓力模塊C、壓力模塊d、壓力模塊e、壓力模塊f ;所述步驟(2)的數(shù)據(jù)處理模塊是對(duì)所述的6個(gè)壓力模塊進(jìn)行分組處理，壓力模塊a和壓力模塊b形成質(zhì)量流模塊A、壓力模塊b和壓力模塊c形成質(zhì)量流模塊B、壓力模塊d和壓力模塊e形成質(zhì)量流模塊C、壓力模塊e和壓力模塊f形成質(zhì)量流模塊D。
6.如權(quán)利要求4所述的調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，其特征在于，所述的步驟(3)對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行判別的步驟如下 (3-1)故障檢測(cè)及類型識(shí)別模塊對(duì)質(zhì)量流模塊A和質(zhì)量流模塊D進(jìn)行判別，若質(zhì)量流模塊A和質(zhì)量流模塊D相等，則跳到步驟(3-2);若質(zhì)量流模塊A大于質(zhì)量流模塊D，則跳到步驟(3-3)； (3-2)說明無故障或者堵塞；若是堵塞，則跳到步驟(4)，若無故障停止判別； (3-3)說明有泄漏，跳到步驟(4)。
7.如權(quán)利要求4所述的調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，其特征在于，所述的步驟(4)對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行判別的方法如下 (4-1)若質(zhì)量流模塊A小于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C小于質(zhì)量流模塊D，則入口堵塞；若質(zhì)量流模塊A等于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C大于質(zhì)量流模塊D，則出口堵塞；若質(zhì)量流模塊A等于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C小于質(zhì)量流模塊D，則閥體堵塞； (4-2)若質(zhì)量流模塊A小于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C等于質(zhì)量流模塊D，則入口泄漏；若質(zhì)量流模塊A等于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C小于質(zhì)量流模塊D，則出口泄漏；若質(zhì)量流模塊A大于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C等于質(zhì)量流模塊D，則閥蓋泄漏；若質(zhì)量流模塊A等于質(zhì)量流模塊B，且質(zhì)量流模塊C等于質(zhì)量流模塊D，則閥桿泄漏。
8.如權(quán)利要求4所述的調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，其特征在于，所述的步驟(2)壓力模塊與質(zhì)量流之間的轉(zhuǎn)化公式為
全文摘要
本發(fā)明具體公開了一種調(diào)節(jié)閥故障診斷系統(tǒng)及其方法，包括調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集裝置、故障診斷系統(tǒng)和顯示裝置，所述的調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集裝置相連，所述的數(shù)據(jù)采集裝置和顯示裝置分別與故障診斷系統(tǒng)相連。本發(fā)明的有益效果是通過質(zhì)量流作為故障診斷的基礎(chǔ)信號(hào)，其與壓力信號(hào)相比抗擾動(dòng)強(qiáng)，可消除因調(diào)節(jié)閥開啟、關(guān)閉或上、下壓力波動(dòng)對(duì)信號(hào)的影響，提高故障診斷的可靠性。通過數(shù)據(jù)處理可實(shí)現(xiàn)壓力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流數(shù)據(jù)，由壓力采集傳感器代替質(zhì)量流采集傳感器，降低故障診斷系統(tǒng)的成本。
文檔編號(hào)F16K37/00GK103032626SQ20121053728
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者安延濤, 馬汝建, 王勇, 趙東, 張景春 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)