用于部分沖程測試的壓力控制的制作方法
【專利摘要】一種用于對耦合到過程控制設備的閥致動器進行測試的方法包括以下步驟：利用過程控制設備控制閥致動器內的壓力從初始壓力朝向預先確定的壓力極限漸變；監(jiān)控閥致動器的位置來檢測閥致動器的行程；以及一旦閥致動器內的壓力達到預先確定的壓力極限或檢測到閥致動器的行程的其中之一情況出現(xiàn)，就控制閥致動器內的壓力回到初始壓力。
【專利說明】
用于部分沖程測試的壓力控制
技術領域
[0001] 本公開內容設及一種用于校準和測試定位器的方法和裝置，并且更具體地說，設 及用于利用壓力控制技術來確定定位器的偏置并且執(zhí)行測試(例如，部分沖程測試)的方法 和裝置。
【背景技術】
[0002] 在某些行業(yè)(例如，石油行業(yè)）中，監(jiān)管機構越來越多地要求緊急關斷閥化SV)的部 分沖程測試。但是，作為"安全儀表系統(tǒng)"（SIS)的一部分的ESV和/或其它閥組件通常被設計 用于開/關操作，并且閥桿與致動器之間的連接并不緊密，從而導致顯著的空動（lost motion)。此外，ESV的特征通常在于高密封摩擦和突出的粘滑動態(tài)特性。所有運些因素致使 差的節(jié)流控制和復雜的部分沖程測試。
[0003] 此外，ESV和/或SIS的其它部件通常是高增益設備。例如，SIS致動器通常是具有彈 黃復位的單作用活塞。致動器的室內壓力的非常小的變化會引起活塞的大移動。因此，當將 SIS致動器或者其它SIS部件禪合到過程控制設備(例如，W執(zhí)行部分沖程測試或其它測試） 時，過程控制設備的偏置(例如，I/P(電流到壓力)偏置)會對SIS部件的校準具有強烈影響。 如果對SIS部件的校準偏離顯著的量，則對SIS部件的測試(例如，部分沖程測試）的結果將 會沒有意義。

【發(fā)明內容】

[0004] 在一個實施例中，一種用于對禪合到過程控制設備的閥致動器進行測試的方法， 所述方法包括W下步驟:利用所述過程控制設備來控制所述閥致動器內的壓力從初始壓力 朝向預先確定的壓力極限漸變;監(jiān)控所述閥致動器的位置來檢測所述閥致動器的行程；W 及一旦所述閥致動器內的所述壓力達到所述預先確定的壓力極限或檢測到所述閥致動器 的所述行程的其中之一情況出現(xiàn)，就控制所述閥致動器內的所述壓力回到所述初始壓力。
[0005] 進一步根據本發(fā)明的上述示例性方面中的任何一個或多個方面，所述方法還可W 包括(W任意組合)W下優(yōu)選形式中的任何一個或多個優(yōu)選形式。
[0006] 在一個優(yōu)選形式中，所述方法還包括W下步驟:通過將所述閥致動器內的所測量 到的壓力與所述過程控制設備利用的設定點壓力進行比較，來確定所控制所述閥致動器的 述過程控制設備的偏置，其中，控制所述閥致動器內的所述壓力從所述初始壓力朝向預先 確定的壓力極限漸變包括計算所述過程控制設備的所述偏置。
[0007] 在另一個優(yōu)選形式中，控制所述閥致動器內的所述壓力回到所述初始壓力包括： 控制所述壓力從所述預先確定的壓力極限或檢測到所述閥致動器的所述行程的所述壓力 的其中之一，變化到高于或低于所述預先確定的壓力極限或檢測到所述閥致動器的所述行 程的所述壓力的臺階式壓力；W及在控制所述壓力變化之后，控制所述壓力從所述臺階式 壓力朝向所述初始壓力漸變。
[000引在另一個優(yōu)選形式中，監(jiān)控所述閥致動器的所述位置來檢測所述閥致動器的所述 行程包括:監(jiān)控所述閥致動器的所述位置來檢測與所述閥致動器的可能的行程的百分比相 對應的行程的預先確定的量。
[0009] 在另一個優(yōu)選形式中，控制所述壓力從所述初始壓力朝向所述預先確定的壓力極 限漸變包括基于由所述過程控制設備實施的壓力控制回路來控制所述壓力，監(jiān)控所述閥致 動器的所述位置來檢測所述閥致動器的行程的某個量包括基于由所述過程控制設備實施 的行程控制回路來監(jiān)控所述閥致動器的所述位置，并且所述行程控制回路包括所述壓力控 制回路。
[0010] 在另一個優(yōu)選形式中，監(jiān)控所述閥致動器的所述位置來檢測所述閥致動器的所述 行程包括:監(jiān)控所述閥致動器的所述位置來檢測所述閥致動器的任何非零行程。
[0011] 在另一個優(yōu)選形式中，控制所述壓力從所述初始壓力朝向所述預先確定的壓力極 限漸變并監(jiān)控所述閥致動器的所述位置包括:基于與任何其它控制回路分離的壓力控制回 路來控制所述壓力并監(jiān)控所述閥致動器的所述位置。
[0012] 在另一個優(yōu)選形式中，所述閥致動器是安全關閉系統(tǒng)的部分。
[0013] 在另一個優(yōu)選形式中，所述閥致動器禪合到滑閥或繼動閥。
[0014] 在另一個實施例中，一種系統(tǒng)包括致動器和過程控制設備，所述過程控制設備禪 合到所述致動器。所述過程控制設備被配置為控制所述致動器內的壓力從初始壓力朝向預 先確定的壓力極限漸變，收集指示所述致動器的位置的所測量到的值，來檢測所述致動器 的行程，W及一旦所述致動器內的所述壓力達到所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致 動器的所述行程的其中之一情況出現(xiàn)，就控制所述致動器內的所述壓力回到所述初始壓 力。
[0015] 另外根據本發(fā)明的上述示例性方面中的任何一個或多個方面，所述系統(tǒng)還可W包 括(W任意組合)W下優(yōu)選形式中的任何一個或多個優(yōu)選形式。
[0016] 在一個優(yōu)選形式中，所述過程控制設備還被配置為:通過將所述閥致動器內的所 測量到的壓力與所述過程控制設備利用的設定點壓力進行比較，來確定控制所述閥致動器 的所述過程控制設備的偏置;其中，控制所述閥致動器內的所述壓力從所述初始壓力朝向 預先確定的壓力極限漸變包括計算所述過程控制設備的所述偏置。
[0017] 在另一個優(yōu)選形式中，確定所述過程控制設備的所述偏置包括:確定與所述閥致 動器的特定狀態(tài)相對應的校準壓力值;根據所述設定點壓力來利用所述過程控制設備控制 所述閥致動器內的所述壓力，其中，所述設定點壓力基于所述校準壓力值，W使得所述閥致 動器保持在所述特定狀態(tài);測量所述閥致動器內的實際壓力；W及將所述實際壓力與所述 設定點壓力進行比較，來確定所述過程控制設備的所述偏置。
[0018] 在另一個優(yōu)選形式中，控制所述閥致動器內的所述壓力回到所述初始壓力包括： 控制所述壓力從所述預先確定的壓力極限或檢測到所述閥致動器的所述行程的所述壓力 的其中之一，變化到高于或低于所述預先確定的壓力極限或檢測到所述閥致動器的所述行 程的所述壓力的臺階式壓力。
[0019] 在另一個優(yōu)選形式中，所述過程控制設備還被配置為通過將所述閥致動器驅動到 硬止動化ard stop)并測量與所述硬止動相對應的壓力，來確定所述預先確定的壓力極限。
[0020] 在另一個優(yōu)選形式中，控制所述閥致動器內的所述壓力從所述初始壓力朝向所述 預先確定的壓力極限漸變包括控制所述壓力:根據第一漸變速率來使所述壓力從所述初始 壓力朝向壓力闊值漸變，W及，一旦達到所述壓力闊值，就根據與所述第一漸變速率不同的 第二漸變速率來使所述壓力從所述壓力闊值漸變到所述預先確定的壓力極限。
[0021] 在另一個優(yōu)選形式中，控制所述閥致動器內的所述壓力從所述初始壓力朝向所述 預先確定的壓力極限漸變包括:根據=個或更多個漸變速率來控制所述壓力從所述初始壓 力朝向所述預先確定的壓力極限漸變。
[0022] 在另一個優(yōu)選形式中，控制所述閥致動器內的所述壓力從所述初始壓力朝向所述 預先確定的壓力極限漸變包括控制所述壓力:根據第一漸變速率來使所述壓力從所述初始 壓力朝向壓力闊值漸變，W及，一旦達到所述壓力闊值，就根據與所述第一漸變速率不同的 第二漸變速率來使所述壓力從所述壓力闊值漸變到所述預先確定的壓力極限；其中，控制 所述閥致動器內的所述壓力回到所述初始壓力包括:控制所述壓力從所述預先確定的壓力 極限或檢測到所述閥致動器的所述行程的所述壓力的其中之一，變化到高于或低于所述預 先確定的壓力極限或檢測到所述閥致動器的所述行程的所述壓力的臺階式壓力，W及，在 控制所述壓力變化之后，控制所述壓力從所述臺階式壓力朝向所述初始壓力漸變。
[0023] 仍然在另一個實施例中，一種計算機設備包括一個或多個處理器W及一個或多個 非暫時性存儲器。所述非暫時性存儲器具有儲存在其上的計算機可執(zhí)行指令，當由所述一 個或多個處理器執(zhí)行時，所述計算機可執(zhí)行指令使得所述計算機設備執(zhí)行W下操作:控制 致動器內的壓力從初始壓力朝向預先確定的壓力極限漸變;收集指示所述致動器的位置的 所測量到的值，來檢測所述致動器的行程；W及一旦所述致動器內的所述壓力達到所述預 先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的所述行程的其中之一情況出現(xiàn)，就控制所述致動 器內的所述壓力回到所述初始壓力。
[0024] 還根據本發(fā)明的上述示例性方面中的任何一個或多個方面，所述計算機設備還可 W包括(W任何組合)W下優(yōu)選形式中的任何一個或多個優(yōu)選形式。
[0025] 在一個優(yōu)選形式中，控制所述致動器內的所述壓力從所述初始壓力朝向所述預先 確定的壓力極限漸變包括:根據兩個或更多個漸變速率來控制所述壓力從所述初始壓力朝 向所述預先確定的壓力極限漸變。
[0026] 在另一個優(yōu)選形式中，控制所述致動器內的所述壓力回到所述初始壓力包括:控 制所述壓力從所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的所述行程的所述壓力的其 中之一，變化到高于或低于所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的所述行程的所 述壓力的臺階式壓力；W及在控制所述壓力變化之后，控制所述壓力從所述臺階式壓力朝 向所述初始壓力漸變。
【附圖說明】
[0027] 圖1例示了示例性過程控制系統(tǒng)，該示例性過程控制系統(tǒng)包括可W利用壓力控制 技術來校準和/或測試的定位器和/或致動器/閥組件；
[0028] 圖2A、圖2B、W及圖2C例示了可W在圖1中所例示的示例性過程控制系統(tǒng)中實現(xiàn)的 緊急關斷閥的示例性粘滑動態(tài)特性；
[0029] 圖3例示了被配置為校準和/或測試致動器/閥組件的示例性定位器；
[0030] 圖4例示了用于確定定位器(例如，圖3中所例示的定位器)的偏置示例性流程圖；
[0031] 圖5例示了可W至少部分地由圖3中所例示的定位器實施的示例性壓力控制回路 的框圖；
[0032] 圖6A、圖6B、W及圖6C例示了與利用行程控制的部分沖程測試相關聯(lián)的各測試結 果曲線；
[0033] 圖7A、圖7B、W及圖7C例示了與可W由圖3中所例示的定位器執(zhí)行的、利用壓力控 制技術的示例性部分沖程測試相關聯(lián)的各測試結果曲線；
[0034] 圖8例示了可W由圖3中所例示的定位器執(zhí)行的、用于利用壓力控制技術來測試致 動器/閥組件的示例性流程圖；
[0035] 圖9A、圖9B、W及圖9C例示了與可W由圖3中所例示的定位器執(zhí)行的、利用臺階式 壓力的另一個示例性部分沖程測試相關聯(lián)的各測試結果曲線；
[0036] 圖10A、圖10B、W及圖IOC例示了與可W由圖3中所例示的定位器執(zhí)行的、利用動態(tài) 壓力漸變速率的另一個示例性部分沖程測試相關聯(lián)的各測試結果曲線；W及
[0037] 圖11例示了可W至少部分地由圖3中所例示的定位器實施的、包括內部壓力控制 部分和外部行程控制部分的示例性控制回路的框圖。
【具體實施方式】
[0038] 本公開內容設及使用壓力控制技術來校準定位器或伺服控制器（例如，閥定位 器），W及使用定位器或伺服控制器、利用壓力控制技術來執(zhí)行測試。具體而言，本公開內容 設及一種用于執(zhí)行W下操作的方法和裝置：（i)通過在恒定容積處、在端點壓力控制期間、 在受控壓力范圍的中值壓力處、或者在致動器的另一個方便的時間或狀態(tài)處控制致動器內 或者供應給致動器的壓力，來確定定位器的偏置，W及（ii)通過控制致動器內或者供應給 致動器的壓力而不是控制致動器的行程或位置來執(zhí)行測試(例如，部分沖程測試）。為了討 論簡單起見，貫穿本描述將參考特定類型的定位器，例如禪合到緊急關斷閥的閥定位器。但 是通常來說，本公開內容的方法和裝置可用于校準控制閥組件的任何適當?shù)牟考⑶沂褂?運些部件、利用壓力控制技術來執(zhí)行測試。
[0039] 通過使用壓力控制（即，與行程控制相對)來校準定位器并執(zhí)行測試，本公開內容 的技術可W減輕由松弛連接、顯著的空動、高密封摩擦W及顯著的粘滑動態(tài)特性(運些是許 多ESV的特征）引起的某些困難。具體而言，控制ESV的閥定位器可W生成針對閥定位器的電 流到壓力（I/P)偏置的估計，I/P偏置的該估計不存在與空動和閥摩擦相關聯(lián)的不一致。即 使在ESV被卡住的情況下，定位器也可W在保持對ESV的致動器內壓力的控制的同時執(zhí)行對 ESV的部分沖程測試。
[0040] 本公開內容的技術還通?？蒞有助于對除了禪合到ESV的定位器之外的任何適當 的定位器的校準和測試，例如，禪合到并控制壓縮機抗喘振閥、泄放閥等等的定位器。例如， 控制器可W使得禪合到壓縮機抗喘振閥的定位器使用本文所描述的壓力控制技術來執(zhí)行 校準和測試，其中壓縮機抗喘振閥被配置為防止喘振，其中喘振發(fā)生在壓縮機出口壓力相 對于通過壓縮機的流過高時。示例性控制器還可W使得禪合到節(jié)流閥/致動器組件的定位 器使用壓力控制技術來執(zhí)行校準和測試。通過在運些場景中使用壓力控制，控制器可W例 如在定位器使用中時校準定位器而不會擾亂對應的過程。
[0041 ] 過程控制系統(tǒng)概述
[0042]現(xiàn)在參考圖1，根據本公開內容的一個版本來構造的過程控制系統(tǒng)10被描繪為包 含與過程控制設備（例如，過程控制器11)進行通信的一個或多個現(xiàn)場設備15、16、17、18、 19、 20、21、22和71。過程控制器11可^使得現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、21、22和71中的一 個或多個現(xiàn)場設備使用壓力控制技術來執(zhí)行校準和/或測試，如下面進一步描述的。過程控 制器11還與數(shù)據歷史庫12和一個或多個工作站13進行通信，其中數(shù)據歷史庫12和一個或多 個工作站13均具有顯示屏14。運樣配置后，過程控制器11向現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、 21、 22和71^及工作站13傳遞信號并且從現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、21、22和71^及工 作站13接收信號，W控制過程控制系統(tǒng)10。
[0043] 在額外的細節(jié)中，圖1中所描繪的版本的過程控制系統(tǒng)10的過程控制器11經由硬 接線通信連接、經由輸入/輸出（I/O)卡26和28連接到現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、21和 22。 數(shù)據歷史庫12可W是任何期望類型的數(shù)據收集單元，其具有任何期望類型的存儲器和 任何期望或已知的軟件、硬件或固件W用于存儲數(shù)據。此外，雖然在圖1中數(shù)據歷史庫12被 例示為單獨的設備，但是替代地或另外地，數(shù)據歷史庫12可W是工作站13或者另一個計算 機設備（例如，服務器）的一部分。過程控制器11(其可W是例如艾默生過程管理化merson Process Management)所出售的DeltaV?控制器）經由通信網絡29(其可W是例如W太網連 接)通信地連接到工作站13W及數(shù)據歷史庫12。
[0044] 如所提到的，過程控制器11被例示為使用硬接線通信方案(其可W包括使用任何 期望的硬件、軟件和/或固件來實現(xiàn)硬接線通信)通信地連接到現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、 20、 21和22。硬接線通信可W包括例如標準4-20mA通信和/或使用任何智能通信協(xié)議(例如， FOUNDATION瑕Fieldbus通信協(xié)議、HA民T飯通信協(xié)議等等）的任何通信?，F(xiàn)場設備 15、16、17、18、19、20、21和22可^是任何類型的設備，例如定位器、伺服控制器、傳感器、壓 力調節(jié)器、控制閥組件等等，而I/O卡26和28可W是符合任何期望的通信或控制器協(xié)議的任 何類型的I/O設備。在圖1中所例示的實施例中，現(xiàn)場設備15、16、17、^及18是通過模擬線路 與I/O卡26進行通信的標準4-20mA設備，而數(shù)字現(xiàn)場設備19、20、21、^及22可^是使用 Fiel化US協(xié)議通信、通過數(shù)字總線與I/O卡28進行通信的智能設備，例如HARTi貨通信設備 和Fiel化US現(xiàn)場設備。當然，現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、21、W及22可W符合任何其它期 望的標準或協(xié)議，包括將來開發(fā)的任何標準或協(xié)議。
[0045] 此外，圖1中所描繪的過程控制系統(tǒng)10包括多個無線現(xiàn)場設備60和71W及通信地 連接到無線路由器或其它模塊66的多個其它現(xiàn)場設備61、62、63、^及64?，F(xiàn)場設備60、61、 62、63、W及64被描繪為發(fā)射機(例如，過程變量傳感器），而現(xiàn)場設備71被描繪為控制閥組 件，其中控制閥組件包括例如控制閥和致動器?？蒞使用任何期望的無線通信裝置(包括現(xiàn) 在已知或者今后開發(fā)的硬件、軟件、固件或者其任意組合)在過程控制器11與現(xiàn)場設備60、 61、62、63、64、^及71之間建立無線通信。在圖1中所例示的版本中，天線65禪合到現(xiàn)場設備 60(例如，發(fā)射機)并且專用于執(zhí)行針對現(xiàn)場設備60的無線通信，而具有天線67的無線路由 器或其它模塊66進行禪合W共同處理針對現(xiàn)場設備61、62、63、^及64(例如，發(fā)射機）的無 線通信。類似地，天線72禪合到現(xiàn)場設備71(例如，控制閥組件），W執(zhí)行針對現(xiàn)場設備71的 無線通信?，F(xiàn)場設備60、61、62、63、^及64或者相關聯(lián)的硬件(例如，模塊66)和現(xiàn)場設備71 可W實現(xiàn)由適當?shù)臒o線通信協(xié)議所使用的協(xié)議找操作，W經由天線65、67、W及72來接收、 解碼、路由、編碼、W及發(fā)送無線信號，從而實現(xiàn)過程控制器11與現(xiàn)場設備60、61、62、63、64、 W及71之間的無線通信。
[0046] 過程控制器11禪合到一個或多個I/O設備68和70,其中一個或多個I/O設備68和70 均連接到相應的天線74和73,并且運些I/O設備68和70W及天線73和74操作為發(fā)射機/接收 機，W經由一個或多個無線通信網絡來執(zhí)行與無線現(xiàn)場設備60、61、62、63、64、^及71的無 線通信。可W使用一個或多個已知的無線通信協(xié)議(例如，WimIessHART飯協(xié)議、Ember協(xié) 議、WiFi協(xié)議、I邸E無線標準等等）來執(zhí)行現(xiàn)場設備60、61、62、63、64、W及71 (例如，發(fā)射機 和控制閥組件）之間的無線通信。此外，I/O設備68和70可W實現(xiàn)由運些通信協(xié)議使用的協(xié) 議找操作，W經由天線74和73來接收、解碼、路由、編碼、W及發(fā)送無線信號，從而實現(xiàn)過程 控制器11與現(xiàn)場設備60、61、62、63、64、^及71之間的無線通信。
[0047] 如圖1中所例示的，過程控制器11通常包括處理器23,其中處理器23實現(xiàn)或監(jiān)督儲 存在存儲器24中的一個或多個過程控制例程(或者其任何模塊、塊或子例程）。儲存在存儲 器24中的過程控制例程可W包括過程工廠內實現(xiàn)的控制回路或者與其相關聯(lián)。通常來說， 并且如通常已知的，過程控制器11執(zhí)行一個或多個控制例程，并且與現(xiàn)場設備15、16、17、 18、19、20、21、22、60、61、62、63、64、^及71、工作站13^及數(shù)據歷史庫12進行通信，^便^ 任何期望的方式來控制過程。
[004引圖1中所例示的現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、21、22、W及71中的任何一個現(xiàn)場設 備(例如，控制閥組件或閥定位器和/或過程工廠所使用的其它適當類型的現(xiàn)場設備)可W 使用壓力控制技術來校準和/或利用壓力控制技術來執(zhí)行測試（例如，部分沖程測試 。51'))，如本文所描述的。禪合到相應的現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、21、22、^及71的過 程控制器11和/或閥定位器可W控制供應給致動器的壓力并且測量致動器內的壓力，W確 定閥控制器的I/P偏置和/或其它適當?shù)钠?。過程控制器11和/或閥定位器還可W使致動 器內的壓力向上或向下漸變到壓力極限W測試致動器的行程（例如，致動器的活塞的行 程）。圖3進一步詳細例示了運種定位器和致動器的示例。
[00例定位器和閥/致動器組件
[00加]在一些實施方式中，圖1中所例示的現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、21、22、W及71 中的一個或多個現(xiàn)場設備可W是禪合到ESV或者與SIS相關聯(lián)的其它閥/致動器組件的閥定 位器。在運些情況下，ESV或者其它閥/致動器組件可W主要是開/關設備，其特征在于松弛 連接、顯著的空動、高密封摩擦、W及粘滑動態(tài)特性。在圖2A、圖2B、W及圖2C中進一步例示 了運些特征的示例。
[0051] 具體而言，圖2A是對于氣動閥致動器的一百秒掃描(在此期間氣動閥致動器的行 進受控制），相對行程與時間的關系的示例性曲線圖。如圖2A中可W看到的，氣動閥致動器 的行程(粗線)不是平滑的曲線或線條。相反，作為時間的函數(shù)，氣動閥致動器的行程包括各 種粘滯的時刻（用圖2A的行程曲線中的平坦線條區(qū)段來表示），緊接著是氣動閥的滑動時刻 (用圖2A的行程曲線中的垂直線條區(qū)段或臺階來表示）。
[0052] 圖2B例示了對于參考圖2A所描述的相同的一百秒掃描，實際壓力（氣動閥致動器 內）與時間的關系的對應曲線圖。在氣動閥致動器的滑動時刻的每一時刻處，致動器內的壓 力由于致動器內容積的突然變化而急劇地向上或向下變化。在圖2C中進一步例示了運些粘 滯和滑動動態(tài)特性，其中圖2C包括圖2A和圖2B中所例示的行程和壓力的參數(shù)曲線圖（例如， 相對行程與實際壓力的關系）。
[0053] 在一些實施方式中，圖1中所例示的現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、21、22、W及71 中的一個或多個現(xiàn)場設備可W包括定位器或伺服控制器，其中定位器或伺服控制器禪合到 并控制除了 ESV之外的閥/致動器組件。與ESV主要被配置作為開/關設備形成對比，運些其 它閥/致動器組件(例如，壓縮機抗喘振閥或者泄放閥）可W主要被配置用于精確操作，例如 節(jié)流和控制。
[0054] 具體而言，圖1中所例示的現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、21、22、W及71中的一個 或多個現(xiàn)場設備可W是包括滑閥的定位器。定位器中所包括的運些滑閥可W W平衡設計為 特征，該平衡設計允許滑閥在極端條件(例如，非常高的壓力）下移動。因此，包括滑閥的定 位器可W在許多不同的壓力處類似地操作，并且包括滑閥的定位器可W在許多不同的壓力 處或者在壓力范圍內校準和/或可W執(zhí)行測試。
[0055] 在一些情況下，包括滑閥的定位器可W使用端點壓力控制技術。具體而言，當受控 閥位于端點處(例如，全開或全閉）時，運種類型的定位器可W控制受控閥內或者供應給受 控閥的壓力（"端點壓力控制"），W使得受控壓力分別低于或高于可W供應給受控閥的最大 或最小壓力。W此方式，與壓力在最大或最小壓力處的場景相比，定位器可W更快速地將受 控閥從端點移位或移動。在運些情況下，下面所描述的定位器可W在端點壓力控制場景期 間執(zhí)行校準，W使得在受控閥在使用中時校準定位器和對應的受控閥（例如，不會擾亂過 程)。
[0056] 圖1中所例示的現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、20、21、22、w及71中的一個或多個現(xiàn)場 設備還可W是包括氣動繼動器或者由隔膜組件驅動的提升閥的定位器。運種類型的定位器 可W W非平衡設計為特征，W使得定位器的偏置取決于供應給受控閥或者受控閥內的壓 力。在一種實施方式中，包括氣動繼動器的定位器可W在壓力值范圍（例如，由工作臺設定 所定義的壓力值范圍）內的壓力中值處執(zhí)行校準(例如，I/P偏置的校準）。
[0057]現(xiàn)在轉到圖3,示出了現(xiàn)場設備(例如，圖1中所例示的現(xiàn)場設備15、16、17、18、19、 20、21、22、^及71)的一個可能的示例，該示例包括示例性定位器200，該定位器200可^控 制致動器/閥組件202,例如呈現(xiàn)出如圖2A、圖2B和圖2C中所例示的行為的致動器/閥組件或 者另一個適當?shù)闹聞悠?閥組件(壓縮機抗喘振閥、泄放閥、等等）。在一些情況下，定位器 200可W被配置為對致動器/閥組件202執(zhí)行部分沖程測試或者其它測試。為此，定位器200 可W經由禪合設備204氣動地禪合到和/或電禪合到致動器/閥組件202并且通信地禪合到 控制器，例如圖1中的過程控制器11。
[005引具體而言，定位器200可W基于從控制器接收到的信號（例如，模擬或數(shù)字信號） 和/或基于控制邏輯208,來控制致動器/閥組件202內或者供應給致動器/閥組件202的壓 力。例如，控制器可W生成指示設定點值或執(zhí)行校準和/或測試的請求的各種信號(例如，4- 20mA信號）。被來自控制器的運些信號觸發(fā)，定位器200可W生成氣動輸出，W基于儲存在定 位器200的一個或多個非暫時性存儲器210上的控制邏輯208來控制致動器/閥組件202。控 制邏輯208可W實現(xiàn)一個或多個控制回路的至少一部分并且可W由定位器200的一個或多 個處理器212來執(zhí)行。在一些實施方式中，定位器200可W基于從控制器接收到的電流信號 (例如，4-20mA信號)來生成內部電流信號。該內部電流可W供應給定位器200的電流到壓力 轉換器（I/P)和滑閥/繼動器部件230?；趦炔侩娏餍盘?，I/P和滑閥/繼動器部件230可W 生成輸出壓力，該輸出壓力經由氣動禪合設備204供應給致動器/閥組件202。
[0059]由控制邏輯208實現(xiàn)的控制回路可W從定位器200中的一個或多個傳感器214和/ 或禪合到定位器200和/或致動器/閥組件202的任意數(shù)量的其它傳感器接收反饋壓力和/或 行程值。運些傳感器214可W將壓力值和/或行程值提供給控制邏輯208。參考圖11描述了可 W至少部分地由示例性定位器200實現(xiàn)的示例性控制回路的進一步細節(jié)。
[0060] 控制邏輯208可W包括校準例程219。當由一個或多個處理器212執(zhí)行時，校準例程 219可W使得定位器200控制致動器/閥組件202中或者供應給致動器/閥組件202的壓力。在 一些情況下，校準例程219可W使得定位器200在恒定容積處、在端點壓力控制期間、在壓力 值范圍的壓力中值處、或者在致動器/閥組件202的任何其它適當?shù)臅r間或狀態(tài)處控制致動 器/閥組件202中或者供應給致動器/閥組件202的壓力。具體而言，校準例程219可W結合控 制邏輯208(如圖3中所描繪的）來操作或者操作為獨立的例程，W向I/P和滑閥/繼動器部件 230提供控制信號。運些信號可W使得I/P和滑閥/繼動器部件230在校準例程219調整定位 器200的I/P偏置或者其它適當偏置的同時、控制致動器/閥組件202中或者供應給致動器/ 閥組件202的壓力。校準例程219可W通過利用經調整的偏置替換額定偏置來調整I/P偏置， W使得在對致動器/閥組件202的將來控制中考慮經調整的偏置與額定偏置之間的差。參考 圖4討論了用于利用壓力控制來校準定位器的示例性方法的進一步細節(jié)，其中該示例性方 法可W至少部分地由校準例程219實現(xiàn)。
[0061] 在一些實施方式中，定位器200的I/P和滑閥/繼動器部件230可W向控制邏輯208 反饋I/P和滑閥/繼動器部件230的滑閥和/或氣動繼動器的位置。例如，控制邏輯208可W在 控制回路的阻尼項中使用該反饋。為了使用該反饋，除了 I/P偏置W外或者作為I/P偏置的 替代，校準例程219可W確定和/或調整滑閥或氣動繼動器的空狀態(tài)或"小回路反饋偏置"。 例如，在13,000次數(shù)的額定操作點的情況下，氣動繼動器的行程可W在9,000次數(shù)和19,000 次數(shù)之間。在該例子中，到控制邏輯208的反饋可W是歸一化的值，該歸一化的值取決于所 測量到的氣動繼動器的行程(例如，W次數(shù)為單位)減去額定操作點。該反饋信號在氣動繼 動器的空狀態(tài)附近是零并且取決于氣動繼動器的行進而變?yōu)檎蜇?，其中可W由校準例程 219來調整空狀態(tài)。
[0062] 控制邏輯208還可W包括部分沖程測試例程220。當由一個或多個處理器212執(zhí)行 時，部分沖程測試例程220可W使得致動器/閥組件202進行部分沖程測試，W測試致動器/ 閥組件202的操作。例如，部分沖程測試例程220可W結合控制邏輯208(如圖3中所描繪的） 來操作或者操作為獨立的例程，W向I/P和滑閥/繼動器部件230提供控制信號。運些信號可 W使得I/P和滑閥/繼動器部件230使致動器/閥組件202中或者供應給致動器/閥組件202的 壓力漸變，W引起致動器/閥組件202的行進。參考圖8討論用于執(zhí)行部分沖程測試的示例性 方法的進一步細節(jié)，其中該示例性方法可W至少部分地由部分沖程測試例程220實現(xiàn)。
[0063] 如上面所討論的，控制器可W觸發(fā)或者另外使得定位器200發(fā)起校準和/或測試 (例如，執(zhí)行部分沖程測試），或者定位器200自身可W在周期性的或者另外確定的時間處發(fā) 起運種校準或測試。另外，在一些實施方式中，定位器200或者操作地禪合到定位器200的單 獨的設備、模塊、或部件可W包括一個或多個按鈕、開關、控制面板、觸摸屏、或者允許人員 操作者手動地發(fā)起定位器200處的校準或測試(例如，通過按下按鈕、輸入代碼等等）的其它 接口。在一些情況下，人員操作者還可W覆寫先前發(fā)起的校準或部分沖程測試(例如，由控 制器206發(fā)起的）W便在某些情形(例如，緊急情況、測試、維護或其它情形)下停止、取消或 另外修改校準或部分沖程測試。
[0064] 雖然圖3將處理器212、存儲器210、控制邏輯208、校準例程219、W及部分沖程測試 例程220例示為定位器200的部件，但是替代地或另外地，控制器可W包括至少一些與處理 器212、存儲器210、控制邏輯208、校準例程219、W及部分沖程測試例程220實質上類似的部 件。實際上，在一些實施方式中，控制器可W實現(xiàn)參考圖4和圖8所討論的校準和測試功能中 的全部或大部分，W控制致動器/閥組件202內的壓力和/或對致動器/閥組件202執(zhí)行部分 沖程測試。通常來說，與控制致動器/閥組件202內的壓力和/或對致動器/閥組件202執(zhí)行部 分沖程測試相關聯(lián)的功能可W W任何適當?shù)姆绞椒植荚诳刂破髋c定位器200之間。
[00例校準定位器
[0066] 圖4是用于使用壓力控制技術來校準定位器(例如，定位器200)的示例性方法400 的流程圖。具體而言，示例性方法400可W用于確定定位器200的偏置，例如電流到壓力（1/ P)偏置或小回路反饋偏置。為了討論簡單起見，可W在方法400的描述中引用示例性定位器 200的部件，但總體上，方法400可用于校準禪合到致動器/閥組件的任何適當?shù)脑O備，并可 W由控制器和禪合到致動器/閥組件的設備的任何適當?shù)慕M合來實現(xiàn)。
[0067] 定位器200可W確定與致動器/閥組件202的特定狀態(tài)(例如一個或多個硬止動或 端點、行進停止、靜態(tài)位置、壓力范圍的中點（例如，在工作臺設定中定義的）、等等)相對應 的壓力(框402)。在一些情形下，致動器的工作臺設定可W定義與致動器的0%行程至100% 行程相對應的壓力范圍（例如，立psig至十五psig)。在運些情況下，定位器200可W確定略 低于壓力范圍的低端或略高于壓力范圍的高端的壓力。例如，對于立psig至十五psig的工 作臺設定，定位器200可W確定零與=PSig之間的壓力，W便在工作臺設定的低壓力端處保 持固定容積，或者在十五PSig與二十PSig之間的壓力，W便在工作臺設定的高端處保持固 定容積。在工作臺設定是未知時的其它情況下，定位器200可W基于預先確定的值或近似值 來確定壓力。例如，定位器200可W確定0+2 =化Sig的壓力，W便在致動器行程的經估計的 低端處保持固定容積，或者確定20-2 =ISpsig的壓力，W便在致動器行程的經估計的高端 處保持固定容積。
[0068] 定位器200可W在其中利用端點壓力控制技術的場景期間確定運種壓力。例如，當 定位器200可W執(zhí)行端點壓力控制來防止致動器/閥組件202內的壓力達到壓力的最大可能 值或最小可能值時。在致動器/閥組件202位于端點處（例如，全開或全閉）的同時，定位器 200可W確定稍低于最大壓力值或稍高于最小壓力值的壓力值。
[0069] 仍然在其它情況下，定位器200可W確定壓力值的范圍內的中點附近處或者另一 相對位置處的壓力值。例如，當定位器200包括氣動繼動器時，定位器200可W確定壓力極限 (例如，由工作臺設定定義的）之間某處的特定壓力。所確定的壓力可W是位于范圍的中間 (例如，具有中間值與壓力上限和壓力下限兩者之間的壓力差的相同的絕對值）的壓力值。 然而，定位器200可W確定在壓力范圍中的任何適當位置處的壓力，例如百分之十的相對壓 力、百分之二十的相對壓力、等等。定位器200甚至可W確定壓力范圍中的多個壓力值，W便 確定針對氣動繼動器的多個不同的偏置值。
[0070] 回到圖4,定位器200可W在將致動器/閥組件202保持在致動器/閥組件202的所確 定的特定狀態(tài)處的同時控制致動器/閥組件202中的壓力（框404)。也就是說，定位器200可 W在控制致動器/閥組件202內的壓力的同時保持致動器/閥組件202內的恒定容積，將致動 器/閥組件202內的壓力保持在致動器/閥組件202的端點附近（例如，在端點壓力控制期 間），或者將致動器/閥組件202內的壓力保持在壓力值的范圍內的特定壓力值處。例如，定 位器200可W通過根據設定點壓力值控制致動器/閥組件202內的壓力來控制在恒定容積下 的壓力，其中該設定點壓力值分別高于或低于所確定的壓力上限或壓力下限(在框402處確 定）。替代地或另外地，定位器200可W通過根據設定點壓力值控制致動器/閥組件202內的 壓力，來將壓力控制在壓力范圍內或者在端點控制期間（例如，當致動器/閥組件202接近端 點時，例如全開)所利用的壓力值處，其中該設定點壓力值在壓力范圍（例如，在范圍中間） 中或分別低于/高于最大壓力或最小壓力，并在框402處確定。
[0071] 當在致動器/閥組件202的特定狀態(tài)處控制壓力時，定位器200可W基于設定點、致 動器/閥組件202內的實際壓力的反饋、和/或定位器200的額定偏置或默認偏置來調整定位 器200的偏置(框406)。在一些實施方式中，定位器200可W調整默認偏置或額定偏置(例如， 儲存在定位器200中的現(xiàn)有值或提供給定位器200的默認值），直到壓力隨時間的誤差測量 滿足收斂標準(例如，在某一時間段內處于闊值處或低于闊值)為止。誤差測量可W至少部 分地基于致動器/閥組件202內的實際壓力的反饋與設定點之間的差值。誤差測量可W(至 少在一些實施方式中）與集成到控制邏輯208中的比例-積分-微分(PID)控制器中的積分項 相對應。
[0072] 定位器200可W根據在框406處進行的調整來更新或整合定位器200的偏置(例如， 額定偏置或默認偏置）（框408)，或者定位器200可W基于框406處的調整來用經調整的偏置 替換默認偏置。運種更新/整合/替換可W確保隨后對致動器/閥組件202的控制考慮最新調 整的定位器200的偏置。例如，在將定位器200置于使用中之前，操作者或控制邏輯208可W 利用默認偏置或額定偏置來配置定位器200(例如，通過將行程設定點設定到50%并開啟行 程積分器）。隨后，定位器200可W確定如上面所描述的定位器200的偏置的經調整的測量結 果，并且定位器200可W根據偏置的經調整的測量結果來更新默認偏置或額定偏置。因此， 定位器200可W在適當?shù)臅r間和/或隨著時間改進默認偏置或其它當前所使用的偏置，W對 由于溫度、部件的磨損、老化等而造成的偏置的變化進行補償。
[0073] 圖5例示了利用I/P偏置的測量結果的示例性控制回路500,其中，可W根據方法 400來生成I/P偏置的測量結果。控制器和/或定位器200可W實施控制回路500的至少一部 分。具體而言，定位器200可W實施控制回路500的一部分504。在其它實施方式中，控制回路 500的部分504的功能可W W任何適當?shù)姆绞皆诙ㄎ黄?00與控制器之間進行劃分。
[0074] 定位器200可W接收指示致動器506(例如，圖3中的致動器/閥組件202的致動器部 分）中或者供應給致動器506的壓力的壓力反饋值。定位器200還可W基于壓力反饋值、壓力 設定點（或"SP")、W及控制回路500方案的各個項來生成指示壓力的控制信號（例如，0- 1.42mA控制信號）。運些各個項中的至少一些項rKi/s/'"K，"等等)可W與壓力設定點相加 或W其它方式進行組合W生成控制信號，并且具體而言，I/P偏置的測量結果可W添加到默 認偏置來計算定位器200的偏置。
[0075] -旦接收到控制信號，定位器200的I/P部件510和繼動器/滑閥部件512可W引起 壓力，W便供應給致動器506W產生行程。由于定位器200計算定位器200的I/P偏置，因此定 位器200可W精確地控制供應給致動器506的壓力，至少在預定義的容限內。當控制高增益 致動器/閥組件時，運種精確性可能是重要的，運是因為小的壓力變化可能引起高增益致動 器/閥組件的大的行程。運種精確性在其它類型的致動器/閥組件中可能也是重要的，W便 在致動器/閥組件在使用中時，對致動器/閥組件或者諸如禪合到致動器/閥組件的定位器 之類的設備進行校準。此外，通過當閥處于硬止動時(例如，在端點壓力控制場景期間）調整 偏置，定位器的一些實施方式可W在不必擾亂過程(例如，不必關閉特定的線路）的情況下 調整偏置來考慮溫度變化、部件的磨損和老化。
[007引測試致動器/閥組件
[0077] 在一些實施方式中，控制器(例如，過程控制器11)可W觸發(fā)定位器(例如，定位器 200)來測試致動器/閥組件。運些測試(其可能是某些監(jiān)管機構所要求的）可W確保致動器/ 閥組件能夠運行(例如，致動器或活塞能夠行進）。具體而言，定位器(例如，禪合到ESV的閥 定位器)可W在不需要完全打開或關閉閥的情況下執(zhí)行致動器/閥組件的部分沖程測試來 測試打開或關閉閥的操作，W便不會擾亂過程。
[0078] 當執(zhí)行部分沖程測試時，本公開內容的定位器和/或控制器可W利用壓力控制技 術(與行程控制技術或位置控制技術相反）。W此方式，可W大幅減少由松弛連接、顯著的空 動、高密封摩擦W及粘滑動態(tài)特性引起的困難(例如，通過將誤差減少到容限W下）、和/或 即使當設備的行程控制功能不可操作時或者出故障時也可W執(zhí)行測試。。為了例示運些點 并與用于部分沖程測試的當前壓力控制技術形成對比，圖6A、圖6B、W及圖6C例示了使用行 程控制技術的對氣動閥致動器的部分沖程測試。盡管參照圖6A、圖6B、W及圖6村寸論了呈現(xiàn) 某些特性的具體氣動致動器，但定位器可W利用壓力控制來測試任何適當類型的閥，例如 ESV、壓縮機抗喘振閥、泄放閥、等等。
[0079] 具體而言，圖6A例示了對于氣動閥致動器的二十秒掃描，相對行程與時間的關系 的曲線圖，或者1%/秒到20%位移的行程設定點漸變。該曲線圖例示了氣動閥致動器從硬 止動離開的初始轉變，其中，在該初始轉變期間，該氣動閥致動器從所供應的壓力退出 (unload)到工作臺設定的高端壓力（或上限工作臺設定）。在圖6B(對應于相同的二十秒掃 描）中所例示的壓力與時間的關系的圖示中進一步例示了運些動態(tài)特性。壓力在氣動閥致 動器從硬止動離開的初始轉變期間呈現(xiàn)急劇變化。
[0080] 一旦檢查到對于二十秒掃描的壓力與相對行程的關系的參數(shù)曲線圖（如在圖6C中 所例示的），可W看到氣動閥致動器在部分沖程測試期間的明顯的非對稱（例如，時變)行 為。壓力傳感器周圍的伯努利和/或塞塞流影響可能導致運種示例性行為。也就是說，致動 器內的高速度可能使壓力傳感器的讀數(shù)失真，W使得該讀數(shù)并不能準確反映致動器內的實 際壓力。由于某些警報(例如，與被卡住的閥相對應的警報)可能由于壓力闊值而被觸發(fā)，因 此壓力讀數(shù)上的失真可能導致錯誤的警報。通常，在行程控制期間發(fā)生的運種類型的行為 和/或其它類型的行為(例如，由粘滯和滑動動態(tài)特性造成的）可能使部分沖程測試復雜化， 并且在被卡住的閥的情況下可能造成氣動閥致動器內的壓力開環(huán)運轉（例如，不受控制器 的控制）。
[0081] 與行程控制所促進的部分沖程測試形成對比，當前的技術可W利用壓力控制來執(zhí) 行部分沖程測試。具體而言，定位器可W使得致動器/閥組件中的壓力從初始壓力朝向最小 壓力值或最大壓力值漸變。當達到最小壓力或最大壓力時，或者當檢測到致動器/閥組件的 行程時，定位器可W使得壓力朝向初始壓力漸變返回。W此方式，致動器/閥組件內的壓力 總是處于控制之下。
[0082] 圖7A、圖7B、W及圖7C例示了其中使用壓力控制技術來執(zhí)行部分沖程測試的場景。 圖7A和圖7B分別例示了對于與在圖6A、圖6B、W及圖6C中測試的氣動閥致動器類似的氣動 閥致動器內的壓力的1%/秒的漸變(ramping),相對行程與時間的關系、W及壓力（W及壓 力設定點）與時間的關系的曲線圖。如可W在圖7A和圖7B中看到的，氣動閥致動器的相對行 程在氣動閥致動器中的壓力朝向壓力極限(例如，20磅每平方英寸表壓(PSig)，如在圖7B中 用虛線例示的)漸變的同時保持幾乎恒定。
[0083] 在某個時間（大約六十五秒)處，氣動閥致動器行進，并且此時，壓力的漸變可W朝 向初始壓力反向返回（在該場景中，在到達壓力極限之前）。在部分沖程測試期間，即使在當 氣動閥致動器的行程保持幾乎恒定時的時間，氣動閥致動器內的壓力處于控制之下，如在 圖7C中用氣動閥致動器的對稱并平滑的壓力和行程響應進一步例示的。
[0084] 圖8是用于利用壓力控制技術來測試致動器/閥組件(例如，圖3中的致動器/閥組 件202)的示例性方法800的流程圖。方法800可W由控制器和定位器(例如，過程控制器11和 定位器200)的適當組合來實現(xiàn)。為了討論簡單起見，可W在對方法800的描述中引用示例性 定位器200的部件(例如，部分沖程測試例程220)，但總體上，可W由任何適當?shù)目刂破骰蚨?位器利用方法800來測試任何適當?shù)闹聞悠?閥組件。
[0085] 過程控制器11和/或定位器200可W執(zhí)行部分沖程測試例程220來確定壓力極限 和/或行程極限(框802)。部分沖程測試例程220可W在致動器/閥組件202內壓力的受控制 的漸變期間利用壓力和行程極限。在一些實施方式中，部分沖程測試例程220將壓力極限確 定為在部分沖程測試例程220中編程的、或者W其它方式配置的預先配置的壓力值。在其它 實施方式中，部分沖程測試例程220可W從操作地連接到過程控制器11的數(shù)據儲存設備(例 如，數(shù)據庫）中獲取壓力極限，或者部分沖程測試例程220甚至可W基于到過程控制器11中 的用戶輸入、當前壓力或歷史壓力和/或行程反饋值等來幾乎實時地確定壓力極限（例如， 當執(zhí)行部分沖程測試例程來執(zhí)行部分沖程測試時）。
[0086] 壓力極限（例如，被編程為部分沖程測試例程220中的參數(shù))可W定義某一壓力，W 使得在部分沖程測試例程220使致動器/閥組件202內的壓力漸變到壓力極限時，預期致動 器/閥組件202移動（例如，基于先前的工作臺測試）。在一些情況下，壓力極限定義某一壓 力，W使得當致動器/閥組件202內的壓力漸變到壓力極限時，致動器/閥組件202不移動超 過最大行程或相對行程(例如，20%)。W此方式，部分沖程測試例程220可W在防止擾亂過 程的同時測試致動器/閥組件202的操作，其中當致動器/閥組件202行進超過最大行程時可 能發(fā)生運種擾亂。
[0087] 取決于致動器/閥組件202的配置，壓力極限可W是壓力上限或壓力下限。例如，如 果致動器/閥組件202是常開ESV，則定位器200可W使用壓力下限，而對于常閉ESV，定位器 200可W使用壓力上限。
[0088] 部分沖程測試例程220使致動器/閥組件202內的壓力從致動器/閥組件202內的初 始壓力朝向壓力極限漸變(框804)。例如，部分沖程測試例程220和/或控制邏輯208的其它 部件可W實施壓力控制回路(例如，參照圖5和圖11所討論的壓力控制回路的其中之一）的 至少部分，來控制壓力朝向壓力極限漸變。
[0089] 部分沖程測試例程220隨后可W確定致動器/閥組件202是否已經達到行程極限 (框806)。例如，感測致動器/閥組件202的行程的一個或多個傳感器可W向定位器200反饋 指示行程或相對行程(例如，總行程的百分比）的數(shù)據。在一些實施方式中，定位器200可W 繼續(xù)使壓力漸變，直到檢測到致動器/閥組件202的總行程的某一百分比(例如，20%的相對 行程極限）為止，然而，在其它實施方式中，定位器200可W繼續(xù)使壓力漸變，直到檢測到致 動器/閥組件202的行程的任何量(例如，任何有限的量)為止。
[0090] 如果達到致動器/閥組件202的行程極限，則流程可W繼續(xù)到框808,在框808中，部 分沖程測試例程220可W使壓力的漸變(ramping)反向，W使得壓力朝向初始壓力漸變返 回。然而，如果沒有檢測到行程，或者檢測到小于行程極限的相對行程，則流程可W繼續(xù)到 框810。在框810處，部分沖程測試例程220可W確定是否已經達到壓力極限。如果已經達到 壓力極限，則流程可W繼續(xù)到框808，但是，如果還未達到壓力極限，則流程可W回到框804， 在框804中，壓力的漸變繼續(xù)朝向壓力極限。
[0091 ] 在一些實施方式中，定位器200 (例如，部分沖程測試例程220)可W將致動器/閥組 件202中的壓力控制為：（i)朝向初始壓力向后變化有限的量，W及（ii)隨后繼續(xù)朝向初始 壓力漸變返回，而不是一旦檢測到行程或檢測到相對量的行程就簡單地使壓力的漸變反 向。也就是說，定位器200可W在使壓力朝向初始壓力漸變返回之前幾乎立即重新初始化壓 力。W此方式，定位器200可W使致動器/閥組件202超過檢測到的行程或相對行程的量的進 一步偏移最小化。
[0092] 圖9A、圖9B、W及圖9C包括與圖7A、圖7B、W及圖7B中的曲線圖類似的曲線圖，圖 7A、圖7B、W及圖7B例示了對于W1%/秒的速率的氣動閥致動器內的壓力的漸變，壓力（W 及壓力設定點）與時間的關系、相對行程與時間的關系、W及壓力與相對行程的關系。然而， 代替如在圖7A中例示出的簡單地顛倒壓力的漸變，圖9A例示了一旦檢測到氣動閥致動器的 行程(在大約六十五秒)就使壓力變化，W及隨后使壓力漸變回到初始壓力，而不是如在圖 7A中所例示的簡單地使壓力的漸變反向。通過采用運種壓力的變化，定位器可W防止氣動 閥致動器偏移超過最大期望行程(在圖9B中用虛線例示）。
[0093] 盡管圖9A、圖9B、W及圖9C包括例示了一旦檢測到氣動閥致動器的行程就使壓力 變化的曲線，但控制器和/或定位器可W在部分沖程測試期間的任何適當?shù)臅r間使壓力變 化。例如，部分沖程測試例程220可W :(i)在部分沖程測試的開始處使壓力從初始壓力變化 到預定義的壓力，W及（ii)隨后從預定義的壓力朝向壓力極限漸變。運種過程可W允許更 加時間高效的部分沖程測試。通常，壓力的變化可能在一開始、朝向端點、一旦檢測到行程、 和/或在部分沖程測試期間的任何其它點處發(fā)生。
[0094] 此外，如在圖10A、圖10B、W及圖IOC中例示出的，定位器可W通過采用動態(tài)漸變速 率來進一步減少氣動閥致動器偏移超過最大行程或相對行程。圖10A、圖10B、W及圖IOC包 括與圖7A、圖7B、圖7B、圖9A、圖9B、W及圖9C中的曲線圖類似的曲線圖，其中圖7A、圖7B、圖 7B、圖9A、圖9B、W及圖9C例示了對于氣動閥致動器內的壓力的漸變，壓力（W及壓力設定 點）與時間的關系、相對行程與時間的關系、W及壓力與相對行程的關系。然而，與圖7A、圖 7B、圖7B、圖9A、圖9B、W及圖9C形成對比，在圖10A、圖10B、W及圖IOC中，在壓力朝向壓力極 限的漸變中利用了兩個漸變速率。例如，當壓力接近壓力的一個或多個闊值處的壓力極限 時，壓力的漸變可W減緩。如可W在圖IOB中看到的，運種動態(tài)漸變進一步防止了氣動閥致 動器偏移超過最大期望行程或相對行程(在圖IOB中用虛線例示出）。盡管在圖10A、圖10B、 W及圖IOC中所描繪的測試中利用了兩個漸變速率，但應當理解，在使壓力朝向壓力極限漸 變中和/或在使壓力的漸變朝向初始壓力反向返回中可W使用任何數(shù)量的漸變速率。
[00%]圖11例示了可用于(例如，由定位器200)利用壓力控制技術來執(zhí)行部分沖程測試 或其它測試(如參照圖8進一步描述的）的示例性控制回路1100。過程控制器11和/或定位器 200可W實施控制回路1100的至少一部分。具體而言，示例性定位器200可W實施控制回路 1100的一部分1104。如利用控制回路500,控制回路1100的一些實施方式可W包括W任何適 當?shù)姆绞椒植加诙ㄎ黄髋c控制器(例如，過程控制器11)之間的控制回路1100(例如，部分 1104)的部件。
[0096] 在控制回路1100中，定位器200可W從致動器1106(例如，圖3中的致動器/閥組件 202的致動器部分)接收壓力反饋值。然而，在控制回路1100中，定位器200還可W從致動器 1106接收行程反饋值。定位器200可W基于控制回路1100的內部壓力控制部分1108(其嵌套 在控制回路1100的外部行程控制部分1110內），來生成指示壓力的控制信號(例如，ImA額定 信號加上或減去0.4mA)。
[0097] 控制回路1100的內部壓力控制部分1108可W實質上類似于控制回路500中的被配 置為基于壓力反饋值、壓力設定點（或"SP")、W及內部壓力控制部分1108的各個積分、比 例、或微分項來生成針對定位器200的控制信號的部分。通過將該內部壓力控制部分1108嵌 套在控制回路1100的外部行程控制部分1110內，實施控制回路1100的定位器200可W使致 動器/閥組件202內的壓力漸變，直到滿足某些具體的行程條件為止。例如，如由控制回路 1100的外部行程控制部分的行程控制器1112控制的，定位器200可W使致動器/閥組件202 內的壓力漸變，直到致動器/閥組件202已經行進了任何有限的量、某個預定義的量、總行程 的某個百分比等等為止。
[0098] 盡管已經參照具體示例描述了本發(fā)明（具體示例僅旨在是說明性的而非對本發(fā)明 的限制），但對本領域普通技術人員來說將顯而易見的是，可W在不脫離本發(fā)明的精神和范 圍的情況下，對所公開的實施例進行改變、增加或刪除。
【主權項】
1. 一種用于對耦合到過程控制設備的閥致動器進行測試的方法，所述方法包括： 利用所述過程控制設備來控制所述閥致動器內的壓力從初始壓力朝向預先確定的壓 力極限漸變； 監(jiān)控所述閥致動器的位置來檢測所述閥致動器的行程；以及 一旦所述閥致動器內的所述壓力達到所述預先確定的壓力極限或檢測到所述閥致動 器的所述行程的其中之一情況出現(xiàn)，就控制所述閥致動器內的所述壓力回到所述初始壓 力。2. 根據權利要求1所述的方法，還包括： 通過將所述閥致動器內的所測量到的壓力與所述過程控制設備所利用的設定點壓力 進行比較，來確定所述過程控制設備的偏置;其中 控制所述閥致動器內的所述壓力從所述初始壓力朝向所述預先確定的壓力極限漸變 包括計算所述過程控制設備的所述偏置。3. 根據權利要求1所述的方法，其中，控制所述閥致動器內的所述壓力回到所述初始壓 力包括： 控制所述壓力從所述預先確定的壓力極限或檢測到所述閥致動器的所述行程的所述 壓力的其中之一，變化到高于或低于所述預先確定的壓力極限或檢測到所述閥致動器的所 述行程的所述壓力的臺階式壓力；以及 在控制所述壓力進行變化之后，控制所述壓力從所述臺階式壓力朝向所述初始壓力漸 變。4. 根據權利要求1所述的方法，其中，監(jiān)控所述閥致動器的所述位置來檢測所述閥致動 器的所述行程包括:對所述閥致動器的所述位置進行監(jiān)控以檢測與所述閥致動器的可能的 行程的百分比相對應的行程的預先確定的量。5. 根據權利要求4所述的方法，其中： 控制所述壓力從所述初始壓力朝向所述預先確定的壓力極限漸變包括:基于由所述過 程控制設備實施的壓力控制回路來控制所述壓力； 監(jiān)控所述閥致動器的所述位置以檢測所述閥致動器的行程的某個量包括:基于由所述 過程控制設備實施的行程控制回路來監(jiān)控所述閥致動器的所述位置;以及 所述行程控制回路包括所述壓力控制回路。6. 根據權利要求1所述的方法，其中，監(jiān)控所述閥致動器的所述位置以檢測所述閥致動 器的所述行程包括:監(jiān)控所述閥致動器的所述位置來檢測所述閥致動器的任何非零行程。7. 根據權利要求6所述的方法，其中，控制所述壓力從所述初始壓力朝向所述預先確定 的壓力極限漸變并監(jiān)控所述閥致動器的所述位置包括:基于與任何其它控制回路分離的壓 力控制回路來控制所述壓力并監(jiān)控所述閥致動器的所述位置。8. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述閥致動器是安全關斷系統(tǒng)的部分。9. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述閥致動器耦合到滑閥或繼動閥。10. -種系統(tǒng)，包括： 致動器；以及 過程控制設備，所述過程控制設備耦合到所述致動器，其中，所述過程控制設備被配置 為： 控制所述致動器內的壓力從初始壓力朝向預先確定的壓力極限漸變； 收集指示所述致動器的位置的所測量到的值，以檢測所述致動器的行程；以及 一旦所述致動器內的所述壓力達到所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的 所述行程的其中之一情況出現(xiàn)，就控制所述致動器內的所述壓力回到所述初始壓力。11. 根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述過程控制設備還被配置為： 通過將所述致動器內的所測量到的壓力與所述過程控制設備所利用的設定點壓力進 行比較，來確定所述過程控制設備的偏置;其中 控制所述致動器內的所述壓力從所述初始壓力朝向預先確定的壓力極限漸變包括計 算所述過程控制設備的所述偏置。12. 根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，確定所述過程控制設備的所述偏置包括： 確定與所述致動器的特定狀態(tài)相對應的校準壓力值； 根據所述設定點壓力來利用所述過程控制設備控制所述致動器內的所述壓力，其中， 所述設定點壓力基于所述校準壓力值，以使得所述致動器保持在所述特定狀態(tài)； 測量所述致動器內的實際壓力；以及 將所述實際壓力與所述設定點壓力進行比較，來確定所述過程控制設備的所述偏置。13. 根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，控制所述致動器內的所述壓力回到所述初始壓 力包括： 控制所述壓力從所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的所述行程的所述壓 力的其中之一，變化到高于或低于所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的所述行 程的所述壓力的臺階式壓力；以及 在控制所述壓力進行變化之后，控制所述壓力從所述臺階式壓力朝向所述初始壓力漸 變。14. 根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述過程控制設備還被配置為:通過將所述致 動器驅動到硬止動并測量與所述硬止動相對應的壓力，以確定所述預先確定的壓力極限。15. 根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，控制所述致動器內的所述壓力從所述初始壓力 朝向所述預先確定的壓力極限漸變包括控制所述壓力： 根據第一漸變速率來使所述壓力從所述初始壓力朝向壓力閾值漸變；以及 一旦達到所述壓力閾值，就根據與所述第一漸變速率不同的第二漸變速率來使所述壓 力從所述壓力閾值漸變到所述預先確定的壓力極限。16. 根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，控制所述致動器內的所述壓力從所述初始壓力 朝向所述預先確定的壓力極限漸變包括:根據三個或更多個漸變速率來控制所述壓力從所 述初始壓力朝向所述預先確定的壓力極限漸變。17. 根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，控制所述致動器內的所述壓力從所述初始壓力 朝向所述預先確定的壓力極限漸變包括控制所述壓力： 根據第一漸變速率來使所述壓力從所述初始壓力朝向壓力閾值漸變；以及 一旦達到所述壓力閾值，就根據與所述第一漸變速率不同的第二漸變速率來使所述壓 力從所述壓力閾值漸變到所述預先確定的壓力極限；其中，控制所述致動器內的所述壓力 回到所述初始壓力包括： 控制所述壓力從所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的所述行程的所述壓 力的其中之一，變化到高于或低于所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的所述行 程的所述壓力的臺階式壓力；以及 在控制所述壓力進行變化之后，控制所述壓力從所述臺階式壓力朝向所述初始壓力漸 變。18. -種計算機設備，包括： 一個或多個處理器；以及 一個或多個非暫時性存儲器，所述一個或多個非暫時性存儲器具有儲存在其上的計算 機可執(zhí)行指令，當由所述一個或多個處理器執(zhí)行時，所述計算機可執(zhí)行指令使得所述計算 機設備執(zhí)行以下操作： 控制致動器內的壓力從初始壓力朝向預先確定的壓力極限漸變； 收集指示所述致動器的位置的所測量到的值，以檢測所述致動器的行程；以及 一旦所述致動器內的所述壓力到達所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的 所述行程的其中之一情況出現(xiàn)，就控制所述致動器內的所述壓力回到所述初始壓力。19. 根據權利要求18所述的計算機設備，其中，控制所述致動器內的所述壓力從所述初 始壓力朝向所述預先確定的壓力極限漸變包括:根據兩個或更多個漸變速率來控制所述壓 力從所述初始壓力朝向所述預先確定的壓力極限漸變。20. 根據權利要求18所述的計算機設備，其中，控制所述致動器內的所述壓力回到所述 初始壓力包括： 控制所述壓力從所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的所述行程的所述壓 力的其中之一，變化到高于或低于所述預先確定的壓力極限或檢測到所述致動器的所述行 程的所述壓力的臺階式壓力，以及 在控制所述壓力進行變化之后，控制所述壓力從所述臺階式壓力朝向所述初始壓力漸 變。
【文檔編號】G01B21/02GK105987677SQ201610157525
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】K·W·瓊克
【申請人】費希爾控制產品國際有限公司