使用振動數(shù)據(jù)來確定過程控制設(shè)備的狀況的方法和裝置制造方法
【專利摘要】公開了使用振動數(shù)據(jù)來確定過程控制設(shè)備的狀況的方法和裝置。一種示例性方法包括在校準(zhǔn)期間從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的第一傳感器收集第一振動數(shù)據(jù)。該示例性方法還包括基于該第一振動數(shù)據(jù)計算該過程控制設(shè)備的操作門限，以及如果在該校準(zhǔn)之后收集的與該過程控制設(shè)備相關(guān)聯(lián)的第二振動數(shù)據(jù)超過該操作門限則確定該過程控制設(shè)備的狀況。
【專利說明】使用振動數(shù)據(jù)來確定過程控制設(shè)備的狀況的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開概括而言涉及過程控制設(shè)備，并且更具體而言涉及使用振動數(shù)據(jù)來確定過程控制設(shè)備的狀況的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]過程控制系統(tǒng)通常使用各種各樣的過程控制設(shè)備來控制過程。這些過程控制設(shè)備中的組件的振動在操作期間是固有的。這些過程控制設(shè)備中包括的組件隨著時間推移，受到應(yīng)力作用，這種應(yīng)力導(dǎo)致與組件相關(guān)聯(lián)的振動模式的改變。這些應(yīng)力可能降低過程控制設(shè)備的性能并且降低組件并且從而降低過程控制設(shè)備的剩余使用壽命。由于這些應(yīng)力可能對過程控制設(shè)備的影響程度不同，所以過程控制設(shè)備的使用壽命也各不相同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種示例性方法包括在校準(zhǔn)期間從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的第一傳感器收集第一振動數(shù)據(jù)。該示例性方法還包括基于該第一振動數(shù)據(jù)計算該過程控制設(shè)備的操作門限，以及如果在該校準(zhǔn)之后收集的與該過程控制設(shè)備相關(guān)聯(lián)的第二振動數(shù)據(jù)超過該操作門限則確定該過程控制設(shè)備的狀況。
[0004]另一種示例性方法包括從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的第一傳感器收集第一振動數(shù)據(jù)并且從可操作地耦接到與該過程控制設(shè)備耦接的管道的第二傳感器收集第二振動數(shù)據(jù)。該示例性方法還包括基于該第一振動數(shù)據(jù)和該第二振動數(shù)據(jù)計算比率，以及如果該比率大于門限值則指示該過程控制設(shè)備的狀況。
[0005]另一種示例性方法包括從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的第一傳感器收集振動數(shù)據(jù)。該示例性方法還包括接收與該過程控制設(shè)備相關(guān)聯(lián)的診斷振動數(shù)據(jù)。該示例性方法還包括將該振動數(shù)據(jù)與該診斷振動數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以及基于該比較指示該過程控制設(shè)備的狀況。
[0006]另一種示例性方法包括從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的第一傳感器收集第一振動數(shù)據(jù)。該示例性方法還包括從該第一振動數(shù)據(jù)識別該過程控制設(shè)備的特征。該示例性方法還包括確定該特征是否在已知范圍內(nèi)并且當(dāng)該特征在該已知范圍內(nèi)時指示該過程控制設(shè)備的狀況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1示出了可以實現(xiàn)本公開的教導(dǎo)的一種示例性過程控制系統(tǒng)。
[0008]圖2示出了可用于實現(xiàn)本文公開的示例性方法的一種示例性過程控制設(shè)備。
[0009]圖3示出了圖2的閥桿連接器的一個可替換的實例。
[0010]圖4是用于表示本文公開的一種示例性方法的流程圖。
[0011]圖5是用于表示本文公開的另一種示例性方法的流程圖。
[0012]圖6是用于表示本文公開的另一種示例性方法的流程圖。[0013]圖7是用于表示本文公開的另一種示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]在上述附圖中顯示了并且在下文詳細(xì)描述了特定實例。在描述這些實例時，使用相似的或相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)識相同的或相似的元素。附圖不一定是按比例繪制的，某些附圖和附圖的某些視圖可能比例放大或者示意性地顯示。另外，在本說明書中描述了多個實例。來自任意實例的任意特征可以與來自其他實例的其他特征包括在一起，被來自其他實例的其他特征替換或者與來自其他實例的其他特征組合。
[0015]雖然結(jié)合控制閥組件來描述下文的方法和裝置，但是該示例性方法和裝置也可以與任意其他過程控制設(shè)備一起使用。通常由各種各樣的過程控制設(shè)備控制過程，例如工業(yè)過程。這些過程控制設(shè)備可以包括致動器和線性閥。隨著時間的推移，一個或多個過程控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)損壞或磨損可能加劇并且導(dǎo)致諸如控制不穩(wěn)定和/或過程控制設(shè)備的其他性能劣化之類的狀況。
[0016]本文所述的實例涉及處理從過程控制設(shè)備收集的振動數(shù)據(jù)并且基于該振動數(shù)據(jù)確定過程控制設(shè)備的狀況。振動數(shù)據(jù)可以具有和與過程控制設(shè)備的組件相關(guān)聯(lián)的頻率、加速度、位移和/或速度有關(guān)的特征，并且可以提供關(guān)于過程控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)或功能完整性的信息?？拷駝訑?shù)據(jù)中所識別的門限或轉(zhuǎn)折的振動數(shù)據(jù)可以指示故障的發(fā)作，其中可以針對該故障向用戶或其他人員提供警告。例如，振動數(shù)據(jù)可以指示由于控制系統(tǒng)調(diào)諧、閥控制器調(diào)諧和/或與過程控制設(shè)備相關(guān)的其他過程問題而導(dǎo)致的控制不穩(wěn)定。
[0017]在一些實例中，可以處理從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的一個或多個振動傳感器收集的振動數(shù)據(jù)，以識別與該過程控制設(shè)備的狀況相關(guān)聯(lián)的門限。例如，從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的組件的傳感器(如加速計)收集的振動數(shù)據(jù)可以在校準(zhǔn)期間被收集并且用于計算該過程控制設(shè)備的操作門限。可替換地，操作門限可以是已知的門限，例如工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或已接受的極限或門限?？梢詫⒃谛?zhǔn)之后從傳感器收集的振動數(shù)據(jù)與操作門限進(jìn)行比較，并且如果超過該操作門限則可以確定過程控制設(shè)備的狀況。
[0018]在其他實例中，從可操作地耦接到管道的附加傳感器收集振動數(shù)據(jù)，其中該管道耦接到過程控制設(shè)備。在該實例中，從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的傳感器收集的振動數(shù)據(jù)和從可操作地耦接到管道的傳感器收集的振動數(shù)據(jù)可用于計算比率?？梢詫⒃摫嚷逝c門限值進(jìn)行比較，并且當(dāng)該比率超過該門限值時可以確定過程控制設(shè)備的狀況。該門限的值可以依賴于可操作地耦接到該過程控制設(shè)備的傳感器的位置。
[0019]在其他實例中，診斷振動數(shù)據(jù)可用于確定過程控制設(shè)備的狀況。診斷振動數(shù)據(jù)可以包括操作門限、預(yù)先確定的門限、門限值和/或范圍。當(dāng)診斷振動數(shù)據(jù)包括頻率范圍時，可以基于從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的傳感器收集的振動數(shù)據(jù)與該診斷振動數(shù)據(jù)的比較，來確定過程控制設(shè)備的狀況。
[0020]圖1示出了可用于實現(xiàn)本文公開的示例性方法和裝置的一種示例性過程控制系統(tǒng)100。在圖1所示的實例中，過程控制設(shè)備102、振動監(jiān)視電路104、控制器106和用戶接口 108可以經(jīng)由例如有線或無線鏈路進(jìn)行通信。具體而言，圖1的示例性過程控制設(shè)備102和示例性控制器106可以經(jīng)由數(shù)據(jù)總線(例如FOUNDATION Fieldbus?、HARTTM、Profibus?、Modbus?、Devicenet? 等等)或局域網(wǎng)(LAN)通信。[0021]圖1的振動監(jiān)視電路104收集由過程控制設(shè)備102傳遞的振動數(shù)據(jù)并且生成向控制器106輸出的警告消息。圖1的示例性振動監(jiān)視電路104和/或圖1的示例性控制器106可以是數(shù)字閥定位器(DVP)、用于數(shù)據(jù)收集和/或辨別的處理器和/或資產(chǎn)管理軟件包。可替換地，圖1的示例性振動監(jiān)視電路104和控制器106可以被組合和/或集成到例如Delta?控制器中。
[0022]示例性控制器106基于從過程控制設(shè)備102和/或振動監(jiān)視電路104接收和/或收集的信息，生成通知、警告消息和/或其他信息。圖1的示例性控制器106還向過程控制設(shè)備102發(fā)送信息(例如指令)和/或向用戶接口 108輸出信息(例如警告消息)。
[0023]圖1的示例性過程控制設(shè)備102可以具有任意數(shù)量的輸入設(shè)備和/或輸出設(shè)備。在一些實例中，輸入設(shè)備包括閥、泵、風(fēng)扇、加熱器、冷卻器、混合器和/或其他設(shè)備，輸出設(shè)備包括加速計、溫度計、壓力計、濃度計、液面計、流量計、蒸汽傳感器、閥定位器和/或其他設(shè)備。
[0024]圖1的示例性用戶接口 108是用于處理輸入和輸出的任意設(shè)備，例如計算機(jī)、工作站、服務(wù)器和/或移動設(shè)備等等?？梢杂奢斎朐O(shè)備110，例如鍵盤、鐵筆、鼠標(biāo)和/或觸摸屏等等，向用戶接口 108傳送用戶輸入?？梢杂奢敵鲈O(shè)備112，如監(jiān)視器(例如通過顯示警告消息)和/或揚聲器(例如發(fā)射可聽警告)等等向用戶傳送輸出。
[0025]雖然在圖1中顯示了單個示例性振動監(jiān)視電路104和示例性控制器106，但是在圖1的示例性過程控制系統(tǒng)100中可以包括一個或多個附加的示例性振動監(jiān)視電路104和/或控制器106，而不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)。
[0026]圖2示出了可以用于實現(xiàn)本文公開的示例性方法和裝置的示例性過程控制設(shè)備200。圖2中所示的示例性過程控制設(shè)備200是線性閥。然而，其他過程控制設(shè)備也可用于實現(xiàn)本文公開的示例性方法和裝置。示例性過程控制設(shè)備200包括致動器204、致動器桿206、閥桿連接器208、閥桿210、閥體212和閥塞214。圖2的示例性閥體212也可以耦接到上游管道216和下游管道218。第一到第五傳感器220、222、224、226和228分別耦接到示例性致動器204、示例性致動器桿206、示例性閥桿連接器208、示例性閥桿210和示例性上游管道216。在圖2的實例中，傳感器220-228可以包括一個或多個加速計和/或其他振動或運動傳感器。雖然未顯示，但是一個或多個傳感器也可以耦接到下游管道218。另外，雖然示例性過程控制設(shè)備200包括傳感器220-228，但是在圖2中所示的位置中或者在一個或多個不同的位置中能夠使用更少的傳感器或附加的傳感器。
[0027]在示例性過程控制設(shè)備200的操作期間，示例性過程控制設(shè)備200的組件之間的機(jī)械連接可能振動。這些振動可能由于各種各樣的來源，如電動機(jī)或致動器操作、液體流經(jīng)過程控制設(shè)備200、一個或多個機(jī)械連接松動等等。在一些實例中，振動或振動模式可以指示過程控制設(shè)備200的特定狀況。例如，從耦接到致動器桿206的傳感器(例如致動器桿傳感器222)、耦接到閥桿連接器208的傳感器(例如閥桿連接器傳感器224)或耦接到閥桿210的傳感器(例如閥桿傳感器226)獲取的振動數(shù)據(jù)可能指示對應(yīng)組件的松動、磨損或其他劣化。
[0028]在圖2所示的實例中，將經(jīng)由傳感器220-228中的一個或多個傳感器收集的振動數(shù)據(jù)(例如經(jīng)由有線或無線鏈路)傳送到示例性振動監(jiān)視電路104。例如，由致動器外殼傳感器220測量或收集與示例性致動器204相對應(yīng)的振動數(shù)據(jù)?？梢詫⒃撜駝訑?shù)據(jù)從致動器外殼傳感器220傳送到示例性振動監(jiān)視電路104以便進(jìn)一步處理。
[0029]從示例性傳感器220-228接收的振動數(shù)據(jù)可以被示例性振動監(jiān)視電路104使用以指示過程控制設(shè)備200的狀況。振動監(jiān)視電路104確定從耦接到過程控制設(shè)備200的對應(yīng)組件的傳感器220-228收集的與頻率、加速度、位移和/或速度相關(guān)的振動數(shù)據(jù)的特征。在一些實例中，振動監(jiān)視電路104還識別該振動數(shù)據(jù)的來源(例如獲得的數(shù)據(jù)所來自的傳感器)。在一些實例中，振動監(jiān)視電路104識別與振動數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的移動的軸。例如，從傳感器接收的振動數(shù)據(jù)可以對應(yīng)于過程控制設(shè)備200的組件沿水平軸和/或垂直軸的位移。
[0030]示例性振動監(jiān)視電路104將振動數(shù)據(jù)的識別特征與已知門限值和/或范圍進(jìn)行比較。例如，可以將振動數(shù)據(jù)的位移、速度和/或加速度特征與一個已知門限值或多個門限值進(jìn)行比較。當(dāng)振動數(shù)據(jù)超過已知門限值時，該示例性振動監(jiān)視電路104可以識別過程控制設(shè)備200的狀況，例如松動的閥帽緊固件230。另外或可替換地，可以將振動數(shù)據(jù)的頻率特征與門限值和/或與一個范圍或多個范圍進(jìn)行比較。例如，當(dāng)振動的基頻超過100赫茲(Hz)時，可以由示例性振動監(jiān)視電路104識別破壞或損壞的閥塞214。另外或可替換地，當(dāng)振動的基頻在IHz到IOHz之間時，示例性振動監(jiān)視電路104可以例如識別示例性過程控制設(shè)備200中由于控制系統(tǒng)調(diào)諧或閥控制器調(diào)諧所造成的控制不穩(wěn)定。
[0031 ] 示例性振動監(jiān)視電路104用來與振動數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的已知門限值和/或范圍可以被存儲在示例性振動監(jiān)視電路104中的本地存儲器中和/或經(jīng)由有線或無線鏈路從遠(yuǎn)程存儲器獲取。已知門限值和/或范圍可以基于在實驗室中進(jìn)行產(chǎn)品測試期間收集的信息或者可以由工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置。例如，實驗室測試可以識別與過程控制設(shè)備200的組件相關(guān)聯(lián)的對應(yīng)于過程控制設(shè)備200的特定狀況的振動數(shù)據(jù)特征。另外或可替換地，示例性振動監(jiān)視電路104可以例如在初始設(shè)置時段期間進(jìn)行校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)期間，示例性振動監(jiān)視電路104可以在一個時間段(例如10分鐘)上從示例性傳感器220-228收集振動數(shù)據(jù)并且對振動數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化?？梢源鎯υ摌?biāo)準(zhǔn)化的振動數(shù)據(jù)(例如存儲在本地存儲器中)并且可以將其與由振動監(jiān)視電路104后續(xù)接收的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以識別過程控制設(shè)備200的狀況。
[0032]在一些實例中，振動監(jiān)視電路104將從例如示例性閥桿連接器傳感器224接收的振動數(shù)據(jù)與對應(yīng)于與閥桿連接器208相關(guān)的狀況的門限值進(jìn)行比較。例如，當(dāng)從閥桿連接器傳感器224收集的振動數(shù)據(jù)(例如與頻率相關(guān)的特征)超過門限值時，振動監(jiān)視電路104可以識別與過程控制設(shè)備200的結(jié)構(gòu)和/或功能完整性的折中相關(guān)聯(lián)的狀況。例如，從閥桿連接器傳感器224接收的振動數(shù)據(jù)大于IOOHz可以指示閥體212的內(nèi)部損壞，如閥塞214或活塞制動器(未顯示)中的活塞環(huán)破損。
[0033]在一些實例中，振動監(jiān)視電路104將接收到的振動數(shù)據(jù)與所存儲的對應(yīng)于與過程控制設(shè)備200相關(guān)的狀況的范圍進(jìn)行比較。例如，當(dāng)從例如致動器桿傳感器222接收的振動數(shù)據(jù)的(例如基礎(chǔ))頻率在10赫茲到100赫茲之間時，振動監(jiān)視電路104可以識別與例如組件由于往復(fù)運動零件的導(dǎo)向套損壞而松動相關(guān)聯(lián)的狀況，其中該往復(fù)運動零件的導(dǎo)向套損壞是由于致動器導(dǎo)向套232磨損引起的。
[0034]在其他實例中，振動監(jiān)視電路104可以在使用從傳感器220-228收集的振動數(shù)據(jù)來識別過程控制設(shè)備200的狀況之前進(jìn)行校準(zhǔn)。例如，當(dāng)過程控制設(shè)備200被安裝在過程控制系統(tǒng)(如圖1的過程控制系統(tǒng)100)中時，振動監(jiān)視電路104在一個時間段上從可操作地耦接到過程控制設(shè)備200的組件的傳感器(例如示例性傳感器220-228)收集振動數(shù)據(jù)。例如，振動監(jiān)視電路104可以在24小時的時間段上從圖2的示例性閥桿連接器傳感器224收集振動數(shù)據(jù)。然后可以標(biāo)準(zhǔn)化收集的振動數(shù)據(jù)，并且可以由示例性振動監(jiān)視電路104識別示例性閥桿連接器208在操作期間的振動模式(例如本征頻率)(例如操作門限和/或范圍)。例如，計算接收到的振動數(shù)據(jù)的正態(tài)分布。
[0035]在校準(zhǔn)之后，振動監(jiān)視電路104監(jiān)視從示例性閥桿連接器傳感器224收集的振動數(shù)據(jù)。當(dāng)振動監(jiān)視電路104接收的振動數(shù)據(jù)偏離所確定的校準(zhǔn)期間的標(biāo)準(zhǔn)化的振動模式(例如操作門限和/或范圍)時，示例性振動監(jiān)視電路104識別過程控制設(shè)備的狀況，如閥桿連接器208松動。
[0036]在其他實例中，振動監(jiān)視電路104持續(xù)地(例如周期性地、非周期性地)收集來自示例性閥桿連接器傳感器224的振動數(shù)據(jù)并且識別閥桿連接器208的新的振動模式。當(dāng)新的振動模式與標(biāo)準(zhǔn)化的振動模式(例如閥桿連接器208在操作期間的本征頻率)不同時，示例性振動監(jiān)視電路104可以識別例如閥元件的移動組件由于與示例性閥塞214相關(guān)聯(lián)的密封的磨損或損壞而導(dǎo)致的松動。
[0037]在一些實例中，振動監(jiān)視電路104收集并且處理來自耦接到過程控制設(shè)備200的多個組件的傳感器的振動數(shù)據(jù)。例如,振動監(jiān)視電路104分別經(jīng)由示例性傳感器220和228，收集來自閥內(nèi)件(例如過程控制設(shè)備200中的內(nèi)部組件，如致動器204)以及來自外部主體(例如示例性管道216)的振動數(shù)據(jù)。示例性振動監(jiān)視電路104可以基于經(jīng)由示例性傳感器220和228收集的振動數(shù)據(jù)計算傳輸率比率。傳輸率比率是輸出幅度與輸入幅度之間的比率。因此，在所示實例中，該比率表示從管道216到致動器204的移動的放大。例如,可以通過由致動器傳感器220測量的位移的量除以由管道傳感器228測量的位移的量來計算該傳輸率比率。可以將該比率與門限比較，并且當(dāng)該比率超過門限時，振動監(jiān)視電路104可以識別由于致動器204的重力中心移動遠(yuǎn)離管道216的中心線而產(chǎn)生的過度的放大量?？商鎿Q地，示例性振動監(jiān)視電路104可以計算從過程控制設(shè)備200的閥內(nèi)件和外部主體收集的振動數(shù)據(jù)之間的差。例如，振動監(jiān)視電路104可以計算從示例性傳感器220與228收集的頻率之間的差。當(dāng)該差超過門限時，振動監(jiān)視電路104可以識別由于由過程流引起的密封磨損或過度振動而導(dǎo)致的不穩(wěn)定的調(diào)諧(例如導(dǎo)向套松動)。
[0038]在圖2所示的實例中，當(dāng)振動監(jiān)視電路104識別過程控制設(shè)備200的狀況時，振動監(jiān)視電路104向圖1的示例性控制器106和/或圖1的示例性用戶接口 108輸出指示。例如，當(dāng)振動監(jiān)視電路104識別過程控制設(shè)備200中的結(jié)構(gòu)損壞時，振動監(jiān)視電路104向示例性控制器106輸出指示。在一些實例中，當(dāng)事件發(fā)生(例如狀況被識別)時，振動監(jiān)視電路104向示例性控制器106輸出指示。在一些實例中，振動監(jiān)視電路104持續(xù)地(例如周期性地、非周期性地)輸出與過程控制設(shè)備200的狀況相關(guān)的指示。
[0039]在一些實例中，數(shù)字閥定位器(DVP)也可以耦接到過程控制設(shè)備200以從過程控制設(shè)備收集信息。例如，DVP可以收集并且確定諸如致動器桿206和/或閥桿210的位置、行進(jìn)的方向、從傳感器接收的信息(例如振動數(shù)據(jù))之類的信息和/或其他信息。在操作期間，DVP向圖1的控制器106發(fā)送信息并且從示例性控制器106接收信息。
[0040]圖3示出了可與圖2的示例性過程控制設(shè)備200 —起使用的可替換的示例性閥桿連接器302。圖3的示例性閥桿連接器302耦接到上文結(jié)合圖2所述的示例性致動器桿206和示例性閥桿210。第一到第三傳感器304、306和308可操作地耦接到示例性閥桿連接器208。傳感器304-308中的每一個在相互垂直的軸上測量來自閥桿連接器302的振動數(shù)據(jù)。例如，第一傳感器304沿相對于閥桿連接器302的第一軸，測量與示例性閥桿連接器302相關(guān)的振動數(shù)據(jù)(例如閥桿連接器302的位移)，第二傳感器306沿相對于閥桿連接器302的第二軸，測量與示例性閥桿連接器302相關(guān)的振動數(shù)據(jù)(例如閥桿連接器302的位移)，第三傳感器308沿相對于閥桿連接器302的第三軸，測量與示例性閥桿連接器302相關(guān)的振動數(shù)據(jù)(例如閥桿連接器302的位移)。
[0041]在圖3所示的實例中，示例性振動監(jiān)視電路104收集來自耦接到示例性閥桿連接器302的每個傳感器(例如傳感器304-308)的振動數(shù)據(jù)，處理該振動數(shù)據(jù)并且將該振動數(shù)據(jù)與已知門限和/或范圍進(jìn)行比較。例如，振動監(jiān)視電路104基于從第一傳感器304和第二傳感器306接收到的振動數(shù)據(jù)來計算比率。在所示實例中，當(dāng)計算的比率超過與來自閥桿連接器302的振動數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的門限時，振動監(jiān)視電路104識別圖2的過程控制設(shè)備200的狀況。
[0042]圖4、5和6是用于表示本文公開的示例性方法的流程圖?？梢杂商幚砥鳌⒖刂破?06和/或任意其他合適的處理設(shè)備執(zhí)行圖4、5和6的示例性方法中的一些或全部。在一些實例中，可以將圖4、5和6的示例性方法中的一些或全部實現(xiàn)在編碼指令中，該編碼指令存儲在有形的機(jī)器可訪問或可讀介質(zhì)上，如與處理器相關(guān)聯(lián)的閃存、ROM和/或隨機(jī)訪問存儲器RAM?？商鎿Q地，可以使用專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPLD)、分立邏輯、硬件、固件等等的任意組合實現(xiàn)圖4、5和6的示例性方法中的一些或全部。并且，圖4、5和6的示例性方法中的一些或全部也可以被手動地實現(xiàn)或者被實現(xiàn)為任意前述技術(shù)的任意組合，例如固件、軟件、分立邏輯和/或硬件的任意組合。此外，雖然參考圖4、5和6中所示的流程圖描述示例性方法，但是可以應(yīng)用許多其他方法來實現(xiàn)示例性方法。例如，可以改變方框的執(zhí)行次序，和/或可以改變、排除、再分割或者組合所述方框中的一些方框。另外，可以例如由獨立的處理線程、處理器、設(shè)備、分立邏輯、電路等等順序地執(zhí)行和/或并行地執(zhí)行圖4、5和6的示例性方法中的一些或全部。
[0043]參考圖1-3，圖4的示例性方法或過程400通過收集與過程控制設(shè)備200的組件相關(guān)聯(lián)的振動數(shù)據(jù)來開始(方框405)。在一些實例中，過程控制設(shè)備200的組件之間的機(jī)械連接可能在過程控制設(shè)備200的操作期間引起振動。在操作期間，可操作地耦接到過程控制設(shè)備200的組件的傳感器(圖2的示例性傳感器220-228)測量與組件相對應(yīng)的振動。將該振動數(shù)據(jù)(例如經(jīng)由有線或無線鏈路)傳送到示例性振動監(jiān)視電路104。示例性振動監(jiān)視電路104持續(xù)(例如周期性地、非周期性地)收集(例如從傳感器220-228傳送的)與過程控制設(shè)備200的組件相對應(yīng)的振動數(shù)據(jù)。
[0044]在方框410處，將接收的或收集的振動數(shù)據(jù)跟與過程控制設(shè)備200的組件相關(guān)聯(lián)的已知門限進(jìn)行比較。在一些實例中，振動監(jiān)視電路104識別接收的振動數(shù)據(jù)所來自的傳感器以及該振動數(shù)據(jù)(例如頻率、位移、加速度和/或速度)的特征。振動監(jiān)視電路104將該振動數(shù)據(jù)或特征跟與接收到的振動數(shù)據(jù)相對應(yīng)的已知門限進(jìn)行比較。在一些實例中，從振動監(jiān)視電路104中的本地存儲器獲取該已知門限。在其他實例中，振動監(jiān)視電路104從遠(yuǎn)程存儲器獲取該已知門限。例如，可以經(jīng)由數(shù)據(jù)總線從控制器106或者從中央設(shè)施獲取該已知門限。
[0045]如果振動數(shù)據(jù)超過該已知門限，則發(fā)送警告消息(方框415)。例如，振動監(jiān)視電路104和/或控制器106生成并且向用戶接口 108發(fā)送該警告消息，用戶接口 108經(jīng)由輸出設(shè)備112顯示警告消息。如果接收到的振動數(shù)據(jù)沒有超過該已知門限，則該示例性方法返回方框405。否則，該過程結(jié)束。
[0046]在一些實例中，振動監(jiān)視電路104將振動數(shù)據(jù)或振動數(shù)據(jù)的特征與多個門限進(jìn)行比較。例如，超過第一門限但小于第二門限的振動數(shù)據(jù)可以指示機(jī)械連接松動(例如由于閥塞214上的活塞環(huán)破損)，超過第二門限的振動數(shù)據(jù)可以指示組件損壞(例如致動器彈簧234破損)。
[0047]圖5是用于表示本文公開的另一個示例性過程或方法500的流程圖。該示例性過程或方法500通過計算與過程控制設(shè)備200組件相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)化的振動模式而開始(方框505)。例如，振動監(jiān)視電路104可以處理振動數(shù)據(jù)并且基于振動數(shù)據(jù)計算標(biāo)準(zhǔn)化的振動模式。該標(biāo)準(zhǔn)化的振動模式表示在操作期間(例如在安全操作期間)與過程控制設(shè)備200組件相關(guān)聯(lián)的操作門限或范圍(例如本征頻率范圍)。
[0048]在方框510處，示例性振動監(jiān)視電路104監(jiān)視隨后(例如在校準(zhǔn)之后)從可操作地耦接到過程控制設(shè)備200組件的傳感器收集的振動數(shù)據(jù)。在一些實例中，振動監(jiān)視電路104持續(xù)地(例如周期性地、非周期性地等等)收集與過程控制設(shè)備200相關(guān)聯(lián)的振動數(shù)據(jù)。
[0049]在方框515處，示例性振動監(jiān)視電路104或示例性控制器106確定振動數(shù)據(jù)是否與標(biāo)準(zhǔn)化的振動模式有所偏離。例如，振動監(jiān)視電路104確定振動數(shù)據(jù)是否落入操作范圍之外。如果振動數(shù)據(jù)落入該操作范圍之外，則發(fā)送警告消息(方框520)。如果振動數(shù)據(jù)在該操作范圍之內(nèi)，則示例性方法返回方框510。否則，該過程結(jié)束。
[0050]在一些實例中，振動監(jiān)視電路104周期性地校準(zhǔn)(例如重校準(zhǔn))。例如，振動監(jiān)視電路104每24小時校準(zhǔn)與過程控制設(shè)備200組件相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)化的振動模式。在一些該實例中，當(dāng)振動數(shù)據(jù)在該操作范圍之內(nèi)時(例如沒有發(fā)送警告消息)，示例性方法或過程500包括進(jìn)行檢查以查看是否應(yīng)該開始重校準(zhǔn)。例如，振動監(jiān)視電路104檢查定時器是否已經(jīng)到期。如果應(yīng)該開始重校準(zhǔn)，則該示例性方法返回到方框505而不是方框510。
[0051]在其他實例中，振動監(jiān)視電路104非周期性地重校準(zhǔn)。例如當(dāng)發(fā)送了警告消息時，方法或過程500返回方框505。
[0052]圖6是用于表示本文公開的另一個示例性過程或方法600的流程圖。該示例性過程或方法600通過收集與過程控制設(shè)備200的組件相關(guān)聯(lián)的振動數(shù)據(jù)以及來自可操作地耦接到管道(例如圖2的示例性上游管道216或示例性下游管道218)的傳感器的振動數(shù)據(jù)而開始(方框605)，其中該管道耦接到過程控制設(shè)備200。例如，振動監(jiān)視電路104從致動器外殼傳感器220和管道傳感器228收集振動數(shù)據(jù)。示例性振動監(jiān)視電路104基于從致動器外殼傳感器220和管道傳感器228收集的振動數(shù)據(jù)計算傳輸率比率(方框610)。該傳輸率比率將與致動器相關(guān)聯(lián)的振動數(shù)據(jù)(例如振動數(shù)據(jù)的位移特征)跟與管道相關(guān)聯(lián)的振動數(shù)據(jù)(例如振動數(shù)據(jù)的位移特征)進(jìn)行比較。
[0053]在方框615處，示例性振動監(jiān)視電路104或控制器106確定該傳輸率比率是否超過門限。如果該傳輸率比率超過該門限，則發(fā)送警告消息(方框620)。如果該傳輸率比率未超過該門限，則該示例性方法返回方框605。否則，該過程結(jié)束。
[0054]圖7是用于表示本文公開的另一個示例性過程或方法700的流程圖。該示例性過程或方法700通過收集關(guān)于過程控制設(shè)備200的使用信息而開始(方框705)。例如，振動監(jiān)視電路104與數(shù)字閥定位器(DVP)通信并且接收例如關(guān)于運行周期或行進(jìn)距離的信息。示例性振動監(jiān)視電路104基于使用信息更新該門限值和/或范圍(方框710)。例如，在每個運行周期期間，與示例性閥塞214相關(guān)聯(lián)的密封受到負(fù)荷并且從而受到應(yīng)力。結(jié)果，消耗了使用壽命的一部分。該示例性振動監(jiān)視電路104基于該降低的使用壽命信息調(diào)整(例如更新)該門限值和/或范圍。可以基于存儲在示例性振動監(jiān)視電路104中的本地存儲器中的經(jīng)驗或?qū)嶒灁?shù)據(jù)來調(diào)整該門限值和/或范圍。因此，振動監(jiān)視電路104調(diào)整該門限值和/或范圍，以反映由于在正常操作期間的預(yù)計的磨損或損壞而預(yù)計的改變(例如運行周期期間閥桿210行進(jìn)的距離)。
[0055]在方框715處，示例性振動監(jiān)視電路104收集與過程控制設(shè)備200的組件相關(guān)聯(lián)的振動數(shù)據(jù)。在方框720處，將收集的振動數(shù)據(jù)跟與過程控制設(shè)備200的組件相關(guān)聯(lián)的已更新的門限值和/或范圍進(jìn)行比較。
[0056]在方框725處，示例性振動監(jiān)視電路104或示例性控制器106確定該振動數(shù)據(jù)是否超過該已更新的門限值和/或范圍。如果該振動數(shù)據(jù)超過(或者偏離)該已更新的門限，則發(fā)送警告消息(方框730)。如果該振動數(shù)據(jù)未超過(例如偏離)該已更新的門限，則該示例性方法返回方框705。否則，該過程結(jié)束。
[0057]雖然在本文已經(jīng)描述了特定示例性方法、裝置和制品，但是本專利的覆蓋范圍不限于此。相反，本專利覆蓋完全落入本專利的權(quán)利要求的范圍中的全部方法、裝置和制品。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括:在校準(zhǔn)期間從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的第一傳感器收集第一振動數(shù)據(jù)；基于所述第一振動數(shù)據(jù)計算所述過程控制設(shè)備的操作門限；以及如果在所述校準(zhǔn)之后收集的與所述過程控制設(shè)備相關(guān)聯(lián)的第二振動數(shù)據(jù)超過所述操作門限，則確定所述過程控制設(shè)備的狀況。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一振動數(shù)據(jù)和所述第二振動數(shù)據(jù)包括加速度數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)或頻率數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括:從可操作地耦接到管道的第二傳感器收集第三振動數(shù)據(jù)，該管道耦接到所述過程控制設(shè)備；基于所述第二振動數(shù)據(jù)和所述第三振動數(shù)據(jù)，計算比率；以及當(dāng)所述比率超過門限值時確定所述過程控制設(shè)備的狀況。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述門限值取決于所述第一傳感器的位置。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括:基于所述第三振動數(shù)據(jù)與所述第二振動數(shù)據(jù)計算差；以及當(dāng)所述差超過門限值時確定所述過程控制設(shè)備的狀況。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括:將所述第二振動數(shù)據(jù)與已知門限值進(jìn)行比較；以及`如果所述第二振動數(shù)據(jù)超過所述已知門限值，則確定所述過程控制設(shè)備的狀況。
7.一種方法，包括:從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的第一傳感器收集第一振動數(shù)據(jù)并且從可操作地耦接到管道的第二傳感器收集第二振動數(shù)據(jù)，其中所述管道耦接到所述過程控制設(shè)備；基于所述第一振動數(shù)據(jù)和所述第二振動數(shù)據(jù)計算比率；以及如果所述比率大于門限值則指示所述過程控制設(shè)備的狀況。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一振動數(shù)據(jù)和所述第二振動數(shù)據(jù)包括加速度數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)或頻率數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述門限值取決于所述第一傳感器的位置。
10.一種方法，包括:從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的第一傳感器收集振動數(shù)據(jù)；接收與所述過程控制設(shè)備相關(guān)聯(lián)的診斷振動數(shù)據(jù)；將所述振動數(shù)據(jù)與所述診斷振動數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；以及基于所述比較指示所述過程控制設(shè)備的狀況。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述診斷振動數(shù)據(jù)包括已知振動數(shù)據(jù)范圍。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述振動數(shù)據(jù)包括加速度數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)或頻率數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括:從可操作地耦接到管道的第二傳感器收集第二振動數(shù)據(jù)，該管道耦接到所述過程控制設(shè)備；計算與所述過程控制設(shè)備相關(guān)聯(lián)的振動數(shù)據(jù)與所述第二振動數(shù)據(jù)之間的比率；以及當(dāng)所述比率超過門限值時確定所述過程控制設(shè)備的狀況。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述門限值取決于所述第一傳感器的位置。10所述的方法,其中所述診斷振動數(shù)據(jù)包括頻率范圍。15所述的方法，其中所述頻率范圍指示所述過程控制設(shè)備的控制不穩(wěn)
15.如權(quán)利要求
16.如權(quán)利要求所述的方法，其中所述頻率范圍包括I赫茲到10赫茲。所述的方法，其中所述頻率范圍指示與所述過程控制設(shè)備相關(guān)聯(lián)的所述的方法，其中所述頻率范圍包括10赫茲到100赫茲。所述的方法，其中所述頻率范圍指示與所述過程控制設(shè)備的閥內(nèi)件
17.如權(quán)利要求16
18.如權(quán)利要求15過程流程的狀況。
19.如權(quán)利要求18
20.如權(quán)利要求15相關(guān)聯(lián)的狀況。
21.如權(quán)利要求20所述的方法,其中所述頻率范圍包括大于100赫茲的頻率。
22.—種方法,包括:從可操作地耦接到過程控制設(shè)備的第一傳感器收集第一振動數(shù)據(jù)；從所述第一振動數(shù)據(jù)識別所述過程控制設(shè)備的特征；確定所述特征是否在已知范圍內(nèi)；以及當(dāng)所述特征在所述已知范圍內(nèi)時指示所述過程控制設(shè)備的狀況。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，還包括:從可操作地耦接到管道的第二傳感器收集第二振動數(shù)據(jù)，該管道耦接到所述過程控制設(shè)備；基于所述第一振動數(shù)據(jù)和所述第二振動數(shù)據(jù)計算比率；以及當(dāng)所述比率超過門限值時確定所述過程控制設(shè)備的狀況。
24.一種過程控制設(shè)備，其特征在于包括:閥；可操作地耦接到所述閥的致動器；耦接到所述閥和所述致動器之一的第一振動傳感器，其中所述第一振動傳感器被配置為感測對應(yīng)的閥或致動器的振動并且產(chǎn)生振動數(shù)據(jù)；以及可操作地耦接到所述振動傳感器以從所述第一振動傳感器接收所述振動數(shù)據(jù)的振動監(jiān)控電路。
25.如權(quán)利要求24所述的過程控制設(shè)備，其特征在于，所述第一振動傳感器耦接到所述致動器，并且所述過程控制設(shè)備還包括:耦接到所述閥并且可操作地耦接到所述振動監(jiān)控電路的第二振動傳感器，其中所述第二振動傳感器感測所述閥的振動并且將從所述閥收集的振動數(shù)據(jù)提供給所述振動監(jiān)控電路。
26.如權(quán)利要求24所述的過程控制設(shè)備，其特征在于，所述致動器包括致動器桿，并且所述第二振動傳感器耦接到所述致動器桿。
27.如權(quán)利要求26所述的過程控制設(shè)備，其特征在于，所述閥包括閥桿，閥桿連接器將所述閥桿耦接到所述致動器桿，并且所述過程控制設(shè)備還包括:耦接到所述閥桿連接器并且可操作地耦接到所述振動監(jiān)控電路的第三振動傳感器，其中所述第三振動傳感器感測所述閥桿連接器的振動并且將從所述閥桿連接器收集的振動數(shù)據(jù)提供給所述振動監(jiān)控電路。
28.如權(quán)利要求26所述的過程控制設(shè)備，其特征在于還包括:耦接到所述閥桿并且可操作地連接到所述振動監(jiān)控電路的第四振動傳感器，其中所述第四振動傳感器感測所述閥桿的振動并且將從所述閥桿收集的振動數(shù)據(jù)提供給所述振動監(jiān)控電路 。
29.如權(quán)利要求26所述的過程控制設(shè)備，其特征在于，管道耦接到所述閥的主體上，并且所述過程控制設(shè)備還包括:耦接到所述管道并且可操作地連接到所述振動監(jiān)控電路的第五振動傳感器，其中所述第五振動傳感器感測所述管道的振動并且將從所述管道收集的振動數(shù)據(jù)提供給所述振動監(jiān)控電路。
30.如權(quán)利要求24所述的過程控制設(shè)備，其特征在于，所述閥包括閥桿，所述致動器包括致動器桿，并且所述過程控制設(shè)備還包括:將所述閥桿耦接到所述致動器桿的閥桿連接器，所述第一振動傳感器耦接到所述閥桿連接器；耦接到所述閥桿連接器的第二振動傳感器；以及耦接到所述閥桿連接器的第三振動傳感器；其中所述振動監(jiān)控電路可操作地連接到所述第一振動傳感器、所述第二振動傳感器和所述第三振動傳感器中的每一個，以接收從所述閥桿連接器收集的振動數(shù)據(jù)；并且其中所述第一振動傳感器、所述第二振動傳感器和所述第三振動傳感器中的每一個被配置為在三個互相垂直的軸的對應(yīng)一個上測量振動數(shù)據(jù)。
31.如權(quán)利要求24所述的過程控制設(shè)備，其特征在于，所述振動傳感器中的一個或多個包括加速計。
32.如權(quán)利要求24所述的過程控制設(shè)備，其特征在于，所述振動監(jiān)控電路包括數(shù)字閥控制器。
33.如權(quán)利要求24至32中的任意一項所述的過程控制設(shè)備，其特征在于還包括:可操作地連接到所述閥控制電路以從所述控制器接收基于所述振動信息的信息的控制器。
34.一種過程控制系統(tǒng)，其特征在于包括:產(chǎn)生振動數(shù)據(jù)的過程控制設(shè)備；可操作地耦接到所述過程控制設(shè)備以收集由所述過程控制設(shè)備傳送的振動數(shù)據(jù)的振動監(jiān)控電路；可操作地連接到所述振動監(jiān)控電路和所述過程控制設(shè)備以接收基于所述振動數(shù)據(jù)的信息的控制器；以及可操作地連接到所述控制器以從所述控制器接收信息的用戶接口。
35.如權(quán)利要求34所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述振動監(jiān)控電路包括數(shù)字閥定位器。
36.如權(quán)利要求34所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述過程控制設(shè)備包括振動傳感器，并且還包括閥、泵、風(fēng)扇、加熱器、冷卻器和混合器中的至少一個。
37.如權(quán)利要求36所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述振動傳感器包括加速計。
38.如權(quán)利要求34所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶接口包括計算機(jī)。
39.如權(quán)利要求34-38中的任意一項所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器基于從所述過程控制設(shè)備和/或所述振動監(jiān)控電路接收的信息來產(chǎn)生通知，并且其中所述控制器向所述過程控制設(shè)備發(fā)送指令。
【文檔編號】G05B19/418GK103513633SQ201310262785
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】S·W·安德森, R·安德斯, T·D·格雷博 申請人:費希爾控制國際公司