[发明专利]智能致动器以及用于监视致动器健康性和完整性的方法

说明书

本发明提供了一种智能致动器以及用于监视致动器健康性和完整性的方法。一种用于控制阀的智能致动器包括致动器主体、致动器杆、偏置设备、控制器以及至少一个传感器。该致动器主体包括用于限定腔体的致动器壳体。该致动器杆被适配为耦接到控制阀的控制元件。该偏置设备设置在该致动器壳体的该腔体中并且可操作地耦接到该致动器杆用于将该致动器杆偏置到预先确定的位置。该控制器由该致动器主体承载并且可以包括存储器、处理器和存储在该存储器上的逻辑。该至少一个传感器可操作地耦接到该控制器以用于测量该致动器的各种参数并且将那些参数发送到该控制器。该至少一个传感器可以包括一个或多个振动传感器、一个或多个声音传感器、一个或多个温度传感器等等。

技术领域

本公开涉及过程控制系统，并且更具体地涉及用于过程控制系统中的现场设备，如控制阀致动器。

背景技术

过程控制系统，如与化工、石油或其他过程中使用的那些过程控制系统类似的分布式或可扩展过程控制系统，一般包括经由模拟、数字或组合的模拟/数字总线可通信地耦接到至少一个主机或用户工作站并且耦接到一个或多个现场设备的一个或多个过程控制器。现场设备可以包括例如控制阀、阀定位器、开关和发射器(例如温度、压强和流速传感器)，其执行过程中的功能，如打开或关闭阀以及测量过程参数。过程控制器接收用于指示由现场设备做出的过程测量的信号和/或关于现场设备的其他信息，并且使用该信息来实现控制例程以生成控制信号，该控制信号通过总线发送到现场设备以控制过程的操作。一般使来自现场设备和控制器中的每一个的信息对于由用户工作站执行的一个或多个应用可用，以使得操作员能够执行关于过程的任意希望的功能，如查看过程的当前状态、修改过程的操作等等。在现场设备故障的情况下，整个过程控制系统的操作状态可能受损害。

发明内容

本公开的一个方面包括一种用于控制阀的致动器。该致动器可以包括致动器主体、致动器杆、偏置设备、控制器以及至少一个传感器。该致动器主体包括用于限定腔体的致动器壳体。该致动器杆被适配为耦接到控制阀的控制元件。该偏置设备设置在该致动器壳体的该腔体中并且可操作地耦接到该致动器杆以用于将该致动器杆偏置到预定的位置。该控制器由该致动器主体承载并且可以包括存储器、处理器和存储在该存储器上的逻辑。该至少一个传感器能够可操作地耦接到该控制器以用于测量该致动器的参数并且将所测量的参数发送到该控制器。该至少一个传感器可以包括(a)由该致动器杆承载的、用于检测该致动器杆中的振动的振动传感器和/或(b)由该致动器主体承载的、用于感测该致动器主体中的振动的振动传感器。

本发明的另一个方面可以包括一种具有一个或多个用户工作站、过程控制器、多个现场设备的过程控制系统。该过程控制器可通信地耦接到该一个或多个用户工作站，并且该多个现场设备可通信地耦接到该过程控制器。该现场设备中的至少一个现场设备可以包括控制阀和致动器，其中，该致动器包括致动器主体、致动器杆、偏置设备、控制器以及至少一个传感器。该致动器主体包括用于限定腔体的致动器壳体。该致动器杆可操作地耦接到控制阀的控制元件。该偏置设备设置在该致动器壳体的该腔体中并且可操作地耦接到该致动器杆以用于将该致动器杆偏置到预先确定的位置。该控制器由该致动器主体承载并且可以包括存储器、处理器和存储在该存储器上的逻辑。该至少一个传感器可操作地耦接到该控制器以用于测量该致动器的参数并且将测量参数发送到该控制器。该至少一个传感器可以包括(a)由该致动器承载的、用于检测该致动器杆中的振动的振动传感器，和/或(b)由该致动器主体承载的、用于感测该致动器主体中的振动的振动传感器。