[发明专利]过程控制设备特征曲线图的计算机化评估

说明书

技术领域

本发明涉及过程控制诊断，尤其涉及过程控制设备的计算机化诊断测 试。

背景技术

现有的过程控制系统可以对诸如阀之类的过程控制设备或过程控制组 件执行周期诊断，以确定这类设备的可操作性和性能。确定过程控制设备的 可操作性可允许更好地安排过程控制设备的维护日程，从而减少故障发生和 停机时间。这可能导致效率、安全以及收入的提高。过程控制系统可以使用 各种传感器和其它的测量设备以观测过程控制设备的特性。例如，一些现有 的控制系统可以使用数字阀控制器以测量和采集来自控制阀上的各种传感 器的数据。

控制阀所采用的一种诊断是阀特征测试，该测试测量执行机构或执行机 构阀的位置，执行机构或执行机构阀依照诸如执行机构压力或控制信号之类 的阀的输入而打开。特征曲线图的图形表示可以使工厂操作员更容易地注意 或检测阀特性的变化，该变化可以指示装置的降级，因而一些控制系统可以 实施诸如密苏里州圣路易斯市的费希尔控制国际公司(St.Louis，MOFisher Controls International LLC)的AMS^TM ValveLink软件之类的阀维护软件以 显示特征曲线图。一些可以由阀特征测试确定的阀特性可以包括，但不限于 阀摩擦力、执行机构转矩、死区、关断能力、以及执行机构弹性系数和基准 设置。

例如，当控制阀是新的时候，为了制定控制阀的性能的基准，可以进行 阀特征测试(例如制造商测试)。本领域技术人员可以理解的是，当针对发 起移动所施加的驱动压力而打开或关闭时，阀门特征测试可以记录诸如阀塞 之类的可移动元件在控制阀中的行程距离或位置，和/或做出趋势图。随着 时间的推移，对控制阀进行后来的阀特征测试，可以针对先前的测试检查此 特征测试的结果，以确定诸如执行机构弹性系数、阀摩擦力或转矩的变化之 类的各种特性变化，以确定控制阀的性能或控制是否有降级发生。也就是说， 通过叠加特征曲线图，用户能够可视化地比较特定时段的当前性能和过去性 能。

然而，因为过程控制系统可以包括许多控制阀或其它类似的控制设备， 即使能够在中心点采集被测量的特征曲线图数据以用于分析，使操作员单独 检测工厂中的每个控制阀或控制设备的特征曲线图也可能花费过多的时间。 另外，因为特征曲线图可以在控制阀在线时产生，所以根据特征曲线图确定 问题的自动化系统可以帮助减少在阀工作过程中出现的问题。

发明内容

要求保护的方法和系统可以采集或接收从过程控制设备获取的过程控 制设备特征数据，且相对于用户可配置的边界和设置分析所述数据以确定所 述过程控制设备的运行是否存在问题。在一个实施例中，在前特征曲线图被 显示给用户以帮助用户配置特性边界和设置。在另一实施例中，通过显示初 始的工厂运行特征曲线图或通过选择在前周期的曲线图的叠加，用户可以配 置用作触发警报的边界和设置。要求保护的方法和系统可以分析涉及控制阀 或过程控制设备的部分或全部行程测量结果的特征数据。在一实施例中，评 估可以包括针对最大摩擦力或转矩、最小摩擦力或转矩、断开的或破坏的阀 轴以及粘滑(stick-slip)发生的特征曲线图边界。在一个实施例中，控制阀 的性能与基线(baseline)特征曲线图的相当大的差值可以引起通过(Pass) 或故障(Fail)指示。

附图说明

图1图示说明用于过程控制系统的示例性过程控制设备；

图2A图示说明特征曲线图；

图2B图示说明显示上游和下游边界组的特征曲线图；

图2C图示说明在多个特征曲线图的叠加上配置上游和下游边界组；

图3图示说明用于操作特征曲线图的边界的配置屏幕的图形表现；

图4图示说明最大摩擦力/转矩故障的包括边界框和标记故障发生的点 的图形表现；

图5图示说明最小摩擦力/转矩故障的包括边界框和标记故障发生的点 的图形表现；

图6图示说明轴完整性故障的包括边界框的图形表现；

图7图示说明粘-滑故障的包括边界框和标记故障发生的点的图形表现； 及

图8图示说明部分行程特征曲线图的图形表现。

具体实施方式