用于流體控制閥聲學(xué)校準(zhǔn)的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本文公開了用于流體控制閥聲學(xué)校準(zhǔn)的設(shè)備，包括：流體控制閥，其具有閉合件；傳感器，其用于獲取由通過所述流體控制閥的流體產(chǎn)生的聲學(xué)發(fā)射信號；以及處理器，其基于所述聲學(xué)發(fā)射信號確定所述閉合件的零位。本文還公開了一種用于流體控制閥聲學(xué)校準(zhǔn)的設(shè)備，包括：用來在流體控制閥的閉合件處于沿著閥沖程的多個位置時獲取由流體產(chǎn)生的聲學(xué)發(fā)射信號的獲取裝置；以及用來基于所述聲學(xué)發(fā)射信號識別所述閉合件的零位的識別裝置。
【專利說明】用于流體控制閥聲學(xué)校準(zhǔn)的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總地涉及過程工業(yè)控制閥，更特別地，涉及流體閥聲學(xué)校準(zhǔn)。

【背景技術(shù)】
[0002]流體控制閥，如球閥，通常包括相對于閥密封件可旋轉(zhuǎn)至打開或閉合位置的閉合件，以允許或限制流體流過該閥的通道。不具有在閉合位置恰當(dāng)定位的閉合件的流體控制閥會泄漏過程流體，從而導(dǎo)致閥的無效密封。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述問題，本實用新型提供一種用于流體閥聲學(xué)校準(zhǔn)的設(shè)備，在閉合位置獲得通過閥的最小泄漏或基本上為零的泄露。
[0004]設(shè)備實例包括:具有閉合件的流體控制閥；用于獲取由通過所述流體控制閥的流體產(chǎn)生的聲學(xué)發(fā)射信號的傳感器；以及基于所述聲學(xué)發(fā)射信號確定所述閉合件的零位的處理器。
[0005]其中，所述傳感器鄰近所述流體控制閥的密封件布置。
[0006]其中，所述傳感器為壓電陶瓷傳感器。
[0007]其中，所述閉合件旋轉(zhuǎn)至第一位置和第二位置。
[0008]其中，所述傳感器獲取所述閉合件旋轉(zhuǎn)至所述第一位置時的第一聲學(xué)發(fā)射信號和所述閉合件旋轉(zhuǎn)至所述第二位置時的第二聲學(xué)發(fā)射信號。
[0009]其中，所述處理器基于在所述第一位置和第二位置獲取的所述第一聲學(xué)發(fā)射信號和所述第二聲學(xué)發(fā)射信號確定所述閉合件的零位。
[0010]其中，最小聲學(xué)發(fā)射信號與所述閉合件的零位相關(guān)聯(lián)。
[0011]其中，還包括用于將所述閉合件移動至所述零位的數(shù)字閥定位器。
[0012]其中，所述流體控制閥為位置座閥或扭矩座閥。
[0013]其中，所述處理器通過獲取所述聲學(xué)發(fā)射信號的均方根來確定所述零位。
[0014]其中，所述聲學(xué)發(fā)射信號包括超聲信號。
[0015]其中，所述聲學(xué)發(fā)射信號包括空中雜音。
[0016]另一設(shè)備實例包括:用來在流體控制閥的閉合件處于沿著閥沖程的多個位置時獲取流體產(chǎn)生的聲學(xué)發(fā)射信號的獲取裝置；以及用來基于所述聲學(xué)發(fā)射信號識別所述閉合件的零位的識別裝置。
[0017]其中，用來獲取所述聲學(xué)發(fā)射信號的獲取裝置為壓電陶瓷傳感器。
[0018]其中，用來識別所述零位的識別裝置為處理器。
[0019]其中，還包括用于將所述閉合件移動至所述零位的移動裝置。
[0020]本文所述實例可使用因流體流過閥時發(fā)出的聲學(xué)發(fā)射信號，以便在操作期間使閥的閉合件能夠定位在最佳零位或中心位置，結(jié)果，在閉合位置獲得通過閥的最小泄漏或基本上為零的泄露。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為根據(jù)本公開一個或多個方面的識別流體控制閥的閉合件的零位的設(shè)備實例；
[0022]圖2為用于實施本文所述實例的方法實例的流程圖。

【具體實施方式】
[0023]本文所述方法和設(shè)備實例涉及流體控制閥的聲學(xué)校準(zhǔn)。更具體地，本文所述實例可用于識別流體控制閥的閉合件的最佳零位或中心位置(例如，最小泄漏位置或流動位置)。特別地，本文所述實例可使用因流體流過閥時發(fā)出的聲學(xué)發(fā)射信號，以便在操作期間使閥的閉合件能夠定位在最佳零位或中心位置，結(jié)果，在閉合位置獲得通過閥的最小泄漏或基本上為零的泄露。
[0024]流體控制閥通常包括稱為閉合件或閥內(nèi)件的內(nèi)部組件，其相對于閥密封件定位，以控制流體通過閥的流動。在旋轉(zhuǎn)閥中，閉合件可繞沿著稱為閥沖程的路線的軸線旋轉(zhuǎn)。當(dāng)閉合件相對于閥密封件處于完全閉合位置時，流體基本上被阻止通過閥。該完全閉合位置對應(yīng)于閥的機械限位。從完全閉合位置沿著閥沖程旋轉(zhuǎn)閉合件一定距離，例如大致90度，允許流體以最小的限制流過閥。在該位置，閉合件可被認(rèn)為處于完全打開位置。當(dāng)閉合件繞其軸線沿著閥沖程朝著完全閉合位置或遠離完全閉合位置旋轉(zhuǎn)至不同位置時，其中該不同位置可位于完全打開位置與完全閉合位置之間，則相應(yīng)地限制流體通過閥的流動。
[0025]在本文所述的一些方法和設(shè)備實例中，當(dāng)操作期間閥的閉合件沿著閥沖程旋轉(zhuǎn)至不同位置時，傳感器可檢測到在不同位置的流體紊流產(chǎn)生的相應(yīng)聲學(xué)能量或發(fā)射信號。如下面更加詳細(xì)描述的，這些聲學(xué)發(fā)射信號的分析能夠識別閉合件的最佳零位或中心位置，這可用來為通過閥的最小或基本上為零的流動或泄漏而相對于閥密封件定位閉合件。該最佳零位或中心位置可對應(yīng)于與閥的完全閉合或機械限位位置間隔開的閥的沖程位置。在一個實例中，閥的最佳零位或中心位置對應(yīng)于流體紊流最小從而因該紊流產(chǎn)生的聲學(xué)發(fā)射相關(guān)能量最小的沖程位置。
[0026]盡管已知一些技術(shù)檢測聲學(xué)發(fā)射以一般地量化通過閥的泄漏，但是這類技術(shù)并不像參考本文實例所描述那樣用來識別閥的閉合件相對于閥密封件的最佳零位或中心位置。
[0027]根據(jù)本文所公開的教導(dǎo)，傳感器可定位在流體控制閥最近處。當(dāng)閉合件沿著閥沖程旋轉(zhuǎn)至不同位置時，傳感器檢測流體在不同位置(包括例如第一位置和不同于第一位置的第二位置)通過閥的紊流產(chǎn)生的聲學(xué)信號。處理器或任意其他適當(dāng)處理裝置可基于在第一和第二位置收集的聲學(xué)發(fā)射信號的分析確定閉合件的最佳零位或中心位置。通過例如致動器和數(shù)字閥定位器可實現(xiàn)將閉合件移動至零位。
[0028]當(dāng)在過程應(yīng)用中安裝并操作閥時，可實施本文所述方案和設(shè)備實例，從而在使用閥時提供閉合件在零位的識別和定位。另外地或可選地，所公開的方法和設(shè)備可用于在閥制造期間識別閥的最佳零位或中心位置。在其他實例中，本文所提供的實例可為工廠控制系統(tǒng)或資產(chǎn)管理軟件包的一部分。所公開的方法和設(shè)備的其他使用包括，但不限于，檢測閥密封件或閉合件損壞和/或避免閉合件的過度旋轉(zhuǎn)。
[0029]圖1示出了用于識別具有閉合件104的流體控制閥102的最佳零位或中心位置的實例設(shè)備100。流體控制閥102可為旋轉(zhuǎn)控制閥，如球閥、蝶閥或任意其他類型的流體控制閥。流體控制閥102可為位置座閥(posit1n-seated valve)、扭矩座閥(torque-seatedvalve)或任意其它布置。流體控制閥102還包括閥密封件106和傳感器108。傳感器108可定位在流體控制閥102的最近處，在某些實例中，其緊鄰或靠近閥密封件106。傳感器108可為例如壓電陶瓷傳感器。在其他實例中，可在最靠近流體控制閥102和/或閥密封件106的多個位置設(shè)置多個傳感器。
[0030]操作中，閉合件104旋轉(zhuǎn)時，通過流體控制閥102的流體產(chǎn)生的聲學(xué)發(fā)射信號被傳感器108檢測，并被處理器110記錄和分析。處理器110執(zhí)行的聲學(xué)發(fā)射信號分析可包括例如計算均方根。在某些實例中，可通過傳感器108和處理器110測量和/或計算其他能量參數(shù)，包括但不限于，空中雜音、超聲信號、或除由通過流體之外的噪聲(例如，閥本身運動產(chǎn)生的噪聲)產(chǎn)生并被傳感器108檢測的信號的沖擊振幅(hit amplitude)。處理器110可分析傳感器108檢測的聲學(xué)發(fā)射信號，并將該聲學(xué)發(fā)射信號與閉合件104的位置相關(guān)聯(lián)，以確定閉合件104的最佳零位或中心位置。在識別所述最佳零位或中心位置時，處理器110可與數(shù)字閥定位器112和致動器114通信，以將閉合件104定位在零位。
[0031]在用于識別流體控制閥102的最佳零位或中心位置的方法實例中，閉合件104可沿著閥沖程旋轉(zhuǎn)至多個位置。在這種實例中，沿著閥沖程的所有位置的聲學(xué)發(fā)射信號數(shù)據(jù)都被傳感器108收集。處理器110可識別對應(yīng)于傳感器108在多個位置檢測的最小聲學(xué)發(fā)射信號的閥的閉合件位置。在某些實例中，處理器可識別對應(yīng)于最小聲學(xué)發(fā)射信號的位置，并使用來自鄰近位置的信號數(shù)據(jù)執(zhí)行中點計算，以識別零位。在其他實例中，當(dāng)閉合件104朝著中心位置旋轉(zhuǎn)并旋轉(zhuǎn)超過中心位置時，聲學(xué)發(fā)射信號被連續(xù)地收集。在該實例中，處理器110識別對應(yīng)于傳感器108檢測的最小聲學(xué)發(fā)射信號的閥的閉合件位置。
[0032]圖2示出表示可被實施以識別流體控制閥的最佳零位或中心位置的方法200的流程圖實例。圖2的實例方法200可使用處理器、控制器和/或任意其他適當(dāng)處理裝置實施。例如，圖2的實例方法200可使用存儲在有形計算機可讀介質(zhì)(例如，閃存、只讀存儲器(ROM)和/或隨機存取存儲器(RAM))上的代碼指令(例如，計算機可讀指令)來實施。如本文所使用的，術(shù)語有形計算機可讀介質(zhì)明確定義為包括任意類型的計算機可讀存儲，不包括傳播信號。另外地或可選地，圖2的實例方法200可使用存儲在非臨時性計算機可讀介質(zhì)(例如，閃存、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、緩存、或信息在其中存儲任意持續(xù)時間(例如，擴展時間段、永久、簡短、臨時緩存和/或信息緩存)的任意其他存儲介質(zhì)上的代碼指令(例如，計算機可讀指令)來實施。如本文所使用的，術(shù)語非臨時性計算機可讀介質(zhì)明確定義為包括任意類型的計算機可讀介質(zhì)，不包括傳播信號。
[0033]另外，盡管參考圖2的流程圖描述了圖2的實例方法200，但是也可使用其他方法實施圖2的實例方法200。例如，可改變程序塊的執(zhí)行次序，和/或改變、去除、拆分或組合所述程序塊的一部分。另外，可通過例如分隔式處理線程、處理器、裝置等串行和/或并行執(zhí)行圖2的實例操作的一部分或全部。
[0034]圖2的實例方法200可用來識別流體控制閥102的閉合件104的最佳零位或中心位置?？赏ㄟ^指令啟動實例方法200，將閉合件104旋轉(zhuǎn)至第一位置(程序塊202)。在一個實例中，閉合件104可沿著閥沖程旋轉(zhuǎn)至第一位置。例如，在第一位置，閉合件104可位于完全打開位置與完全閉合位置之間，流體可通過流體控制閥104。然后傳感器108測量閉合件104處于該第一位置時的聲學(xué)發(fā)射信號(程序塊204)。閉合件可沿著閥沖程旋轉(zhuǎn)至多個位置；這樣，實例方法200不限于僅將閉合件旋轉(zhuǎn)至一個第一位置。然后閉合件104旋轉(zhuǎn)至第二位置(程序塊206)，傳感器108測量閉合件104處于該第二位置時的聲學(xué)發(fā)射信號(程序塊208)。在一個實例中，第二位置可位于超過閥的最佳零位或中心位置的位置(例如，在完全閉合位置與中心位置之間)。在該實例中，閉合件104已經(jīng)沿著閥沖程從第一位置旋轉(zhuǎn)達到中心位置，并朝著完全閉合(例如，機械限位)位置旋轉(zhuǎn)超過中心位置。在其他實例中，第二位置對應(yīng)于傳感器108檢測相對于第一聲學(xué)發(fā)射信號增大的第二聲學(xué)發(fā)射信號的位置。閉合件104可沿著閥沖程旋轉(zhuǎn)至多個位置；這樣，實例方法200不限于僅將閉合件104旋轉(zhuǎn)至一個第二位置。
[0035]傳感器108在第一和第二位置收集的聲學(xué)發(fā)射信號通過適當(dāng)?shù)奶幚硌b置如處理器I1分析。處理器110可計算例如傳感器108記錄的聲學(xué)發(fā)射信號的均方根噪聲水平，并基于聲學(xué)發(fā)射信號數(shù)據(jù)的分析識別閉合件104的最佳零位或中心位置(程序塊210)。例如，處理裝置可識別對應(yīng)于傳感器108檢測的最小聲學(xué)發(fā)射信號的在第一和第二位置之間的閥的閉合件位置，并將該位置與閉合件104的最佳零位或中心位置相關(guān)聯(lián)。
[0036]在另一實例中，處理裝置可確定在第一位置與第二位置之間對應(yīng)于傳感器108檢測的增大的第一和第二聲學(xué)發(fā)射信號的中間位置。處理器110可將該中間位置與閉合件104的最佳中心位置或零位相關(guān)聯(lián)。這種中間位置可通過多種信號分析計算來確定。例如，在傳感器108檢測的第二聲學(xué)發(fā)射信號的測量基本上等于第一聲學(xué)發(fā)射信號的測量的情況下，可通過處理器110執(zhí)行中點計算，以確定對應(yīng)于第一和第二聲學(xué)發(fā)射信號的位置之間的中間位置?？蛇x地，在一些實例中，第一聲學(xué)發(fā)射信號和第二聲學(xué)發(fā)射信號可對應(yīng)于由通過流體產(chǎn)生的大體上不同的噪聲水平。在這類實例中，可通過處理器110執(zhí)行由傳感器108檢測的聲學(xué)發(fā)射信號數(shù)據(jù)產(chǎn)生的多項式曲線的曲線擬合，以確定最佳零位或中心位置。使用例如二階方程的曲線擬合可將聲學(xué)發(fā)射信號測量與閉合件104的位置相關(guān)聯(lián)，以識別對應(yīng)于傳感器108檢測的最小聲學(xué)發(fā)射信號的閉合件104的最佳零位或中心位置。
[0037]可選地，可通過單獨使用用于處理聲學(xué)發(fā)射信號的適當(dāng)手持裝置手動實施所述方法。在已經(jīng)識別出零位或中心位置的情況下，實例方法200可包括使用例如數(shù)字閥定位器112和致動器114將閉合件移動至零位。
[0038]盡管前面的詳細(xì)描述涉及多個具體實例，但是應(yīng)當(dāng)理解，除了本文具體陳述的那些之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對那些實例的結(jié)構(gòu)和布置進行修改和改變，并且這些修改和改變被認(rèn)為在本公開的整體范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于流體控制閥聲學(xué)校準(zhǔn)的設(shè)備，其特征在于，包括: 流體控制閥，其具有閉合件； 傳感器，其用于獲取由通過所述流體控制閥的流體產(chǎn)生的聲學(xué)發(fā)射信號；以及 處理器，其基于所述聲學(xué)發(fā)射信號確定所述閉合件的零位。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器鄰近所述流體控制閥的密封件布置。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器為壓電陶瓷傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述閉合件旋轉(zhuǎn)至第一位置和第二位置。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器獲取所述閉合件旋轉(zhuǎn)至所述第一位置時的第一聲學(xué)發(fā)射信號和所述閉合件旋轉(zhuǎn)至所述第二位置時的第二聲學(xué)發(fā)射信號。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器基于在所述第一位置和第二位置獲取的所述第一聲學(xué)發(fā)射信號和所述第二聲學(xué)發(fā)射信號確定所述閉合件的零位。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，最小聲學(xué)發(fā)射信號與所述閉合件的零位相關(guān)聯(lián)。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于將所述閉合件移動至所述零位的數(shù)字閥定位器。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述流體控制閥為位置座閥或扭矩座閥。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器通過獲取所述聲學(xué)發(fā)射信號的均方根來確定所述零位。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述聲學(xué)發(fā)射信號包括超聲信號。
12.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述聲學(xué)發(fā)射信號包括空中雜音。
13.一種用于流體控制閥聲學(xué)校準(zhǔn)的設(shè)備，其特征在于，包括: 用來在流體控制閥的閉合件處于沿著閥沖程的多個位置時獲取由流體產(chǎn)生的聲學(xué)發(fā)射信號的獲取裝置；以及 用來基于所述聲學(xué)發(fā)射信號識別所述閉合件的零位的識別裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，用來獲取所述聲學(xué)發(fā)射信號的獲取裝置為壓電陶瓷傳感器。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，用來識別所述零位的識別裝置為處理器。
16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于將所述閉合件移動至所述零位的移動裝置。
【文檔編號】F16K37/00GK204025878SQ201320897248
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月4日
【發(fā)明者】S·W·安德森 申請人:費希爾控制國際公司