基于实验测试的阀预测制造技术

要求保护的方法和系统制定了用于诸如阀等过程控制装置的组件的使用寿命配置文件，并使用所述寿命配置文件来确定操作中的装置组件的预期剩余寿命。所述寿命配置文件使用相似过程控制装置的真实世界数据来制定，相似过程控制装置在与操作中将要经历的基本相同的操作条件下使用。配置文件可被制定用于多个装置组件，由此制定整个过程控制装置的预期寿命配置文件。基于预期剩余寿命，通知警告可被发送到远程计算机，并且可以自动地实现维护计划。

【技术实现步骤摘要】
基于实验测试的阀预测
本公开涉及过程工厂中的过程控制装置，更具体地，涉及一种对过程控制装置进行寿命预测的技术。
技术介绍
现有的过程控制系统可对例如阀等过程控制装置进行周期诊断，以确定这些装置的操作和性能。确定过程控制装置的操作可允许更好地安排过程控制装置的维护，由此减少失效发生和中断时间。这可引起增强的效率、安全和收益。该过程控制系统可使用不同传感器和其它的测量装置来观察过程控制装置的特性。例如，一些现有控制系统可使用数字阀控制器来测量和收集来自控制阀上的不同传感器的数据。 在使用从控制阀收集的数据的过程中，用户希望该数据为他们的处理工厂安排预防性维护，希望避免由意外失效而引起的非计划的维护和产品的损耗。例如，用户希望了解在需要维护之前阀的预期寿命以及哪些修理步骤和替换选择是可用的或推荐的。对于制造商来说，由于实际的过程条件在不同用户之间、或不同设施之间、甚至在一个过程工厂中也会发生很大变化，所以提供精确的寿命预测是具有挑战性的。说明书可被提供给用户，以提供一些预测数据，并有时基于设计条件来反馈用户。但是，例如温度和压力等因素通常与来自用户的设计条件中提供的因素明显不同，总之，例如流体状态(液体或水汽)和杂质(固体、液体或水汽)等其它变化条件典型地没有提供在设计条件中，或者与其它因素一样在实际使用中显著地变化。 常规地，来自用户的服务和修理历史数据将被收集来建立平均失效时间(MTTF)和平均无故障时间(MTBF)。然后，MTTF和MTBF数据可用来预测阀的使用寿命。然而，由于维护记录可能不完整或者不存在，所以使用历史数据是有限制的。而且，用户考虑到他们的操作条件可能公开给他们的竞争对手，所以不希望分享这些信息。结果是基于历史数据的MTTF和MTBF数据通常不完整并且不能充分提供信息。 用来预测MTTF和MTBF的另一种技术是通过使用尽可能接近实际寿命条件的条件中产生的实验数据。压力和温度条件通常在完备的实验室中能够轻易获得。但是，流体特性和污染物是很难模拟的，尽管基本的流体特性通常是可以获得的，即，氧化、非氧化、潮湿、干燥、润滑或者非润滑。有时候，例如通过流体流中的颗粒甚至能够获得已知的污染物。特别是在表示特定阀使用应用的例如在相同温度、压力和流体特性下的实验周期测试可以是实际现场数据的有效替代。对于受到正常机械磨损或疲劳的阀组件更是如此。 虽然对于前述和其它原因使用了实验测试，但缺乏确定MTTF和MTBF的常规测试方法。这些方法不能说明特别是与滑杆阀和旋转阀相关的影响装置寿命的变化的条件和不同因素，其中可能磨损或疲劳引起阀失效的不同组件是很多的，每个组件对于诸如温度、压力、流体等操作条件可能具有不同的反应。
技术实现思路
根据一个实施例，提供一种用来制定过程控制装置的组件的预期寿命配置文件(profile)的方法。所述方法可包括接收组件的识别，以及接收与所述组件相对应的操作参数，所述组件能够在过程控制装置的操作过程中随着时间经受机械磨损或疲劳。由于操作参数的变化的值，所述组件的性能随着时间而下降。所述方法可包括接收先前记录的参考组件的性能数据，所述性能数据在与操作所述过程控制装置的条件一致的条件下在所述参考组件的操作过程中收集。所述方法还包括基于先前记录的性能数据来制定组件的预期寿命配置文件，其中，所述预期寿命配置文件根据所述操作参数的值表明所述组件的预期寿命O 根据另一个实施例，提供一种用于确定过程控制装置的组件的预期剩余寿命的方法。所述方法可包括接收组件的预期寿命配置文件，其中所述预期寿命配置文件基于先前记录的性能数据来制定，所述性能数据在与操作所述过程控制装置的条件一致的条件下在参考组件的操作过程中收集，并且所述预期寿命配置文件根据操作参数表明所述组件的预期寿命。所述方法可包括接收在所述过程控制装置的操作过程中所述组件的操作参数的当前数据。所述方法还包括分析当前数据和所述预期寿命配置文件来确定组件的预期剩余寿命。所述方法还包括基于确定的预期剩余寿命来确定组件的操作员通知状态。在一些实施例中，通知状态数据被通信到远程操作人员，例如过程控制装置操作员或维护操作人员，以安排组件的维护。 【附图说明】 图1是被配置成接收和协调在工厂的多个功能区域之间的数据传递的过程工厂的不意图； 图2是过程控制系统中使用的示例性的过程控制装置的框图，其中，示例性的过程控制装置是具有嵌入的集成诊断模块的阀组件； 图3是过程控制系统中使用的另一示例性的过程控制装置的框图，其中示例性的过程控制装置是阀组件，并且远程计算机包括集成的诊断模块； 图4示出了图2和图3的阀组件的实施例，显示了可被配置文件的不同的阀组件； 图5示出了用来对图4的阀组件的寿命配置文件的集成的诊断模块的框图； 图6A-6D是通过集成的诊断模块来制定用于图3中所示的每个阀组件的预期寿命配置文件的曲线图。 【具体实施方式】 尽管下文给出了多个不同实施例的详细描述，但是应理解该描述的法律范围由本申请的权利要求的词语来限定。如果可能，描述各个可能的实施例将是不切实际的，所以该详细描述仅被解释为示例性的，并没有描述每个可能的实施例。使用当前技术或在本申请的申请日以后发展的技术，还可实施多种可替换的实施例，这些实施例仍落入权利要求的范围内。 现参见图1，过程工厂10包括多个商业和其它的计算机系统，这些计算机系统通过一个或多个通信网络与多个控制和维护系统互连。 过程控制系统12、14可以是例如德克萨斯州奥斯汀的费希尔一罗斯蒙德系统公司(Fisher-Rosemount Systems, Inc.)销售的DeltaVTM控制器,或任何其它理想类型的控制器，或DCS，DCS可包括耦接到控制器12B和输入/输出(I/O)卡12C的操作员界面12A，输入/输出(I/O)卡12C然后被耦接到不同的现场装置，例如，模拟和高速可寻址远程发射机(HART)现场装置15。过程控制系统14可包括通过例如以太网总线等总线耦接到一个或多个分布式控制器14B的一个或多个操作员界面14A。控制器14B通过I/O装置连接到一个或多个现场装置16，例如HART或现场总线等现场装置或任何其它智能或非智能现场装置，包括例如使用PROFIBUS?、WORLDFIP?、Device-Net?、AS-接口和 CAN协议中任一个的现场装置。已知地，现场装置16可向控制器14B提供与过程变量相关的模拟或数字信息以及其它装置信息。操作员界面14A可存储并执行过程控制操作员可用的工具以控制过程的操作，包括例如控制优化程序、诊断专家、神经网络、调谐器等。 进一步地，例如执行资产管理应用程序或其它装置监测和通信应用程序的计算机等维护系统可被连接到过程控制系统12、14或其中的各个装置，以执行维护和监视工作。例如，维护计算机18可通过任何理想的通信线路或网络(包括无线或手持装置网络)连接到控制器12B和/或装置15，以在装置15上进行通信，并在一些情形下进行重新配置或其它维护工作。相似地，资产管理应用程序可安装在与分布式过程控制系统14相关的一个或多个用户界面14A中，并通过用户界面14A来执行，以实施维护和监视功能，包括与装置16的操作状本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制定用于过程控制装置的组件的预期寿命配置文件的方法，其特征在于，所述方法包括：在集成的诊断模块接收对所述过程控制装置的所述组件的识别，其中所述组件能够在操作所述过程控制装置的期间随着时间经受机械磨损或失效，以及在所述集成的诊断模块接收对应于所述组件的操作参数，其中，所述组件的所述机械磨损或失效随着所述操作参数的改变而改变；在所述集成的诊断模块接收参考组件的先前记录的性能数据，其中所述先前记录的性能数据在与用来操作所述过程控制装置的条件相一致的条件下操作所述参考组件的期间被收集；以及基于所述先前记录的性能数据，在配置文件器中制定用于所述组件的所述预期寿命配置文件，其中所述预期寿命配置文件将所述组件的预期寿命表征为所述操作参数的值的函数。

【技术特征摘要】
2013.03.14 US 61/785,0731.用于制定用于过程控制装置的组件的预期寿命配置文件的方法，其特征在于，所述方法包括: 在集成的诊断模块接收对所述过程控制装置的所述组件的识别，其中所述组件能够在操作所述过程控制装置的期间随着时间经受机械磨损或失效，以及在所述集成的诊断模块接收对应于所述组件的操作参数，其中，所述组件的所述机械磨损或失效随着所述操作参数的改变而改变； 在所述集成的诊断模块接收参考组件的先前记录的性能数据，其中所述先前记录的性能数据在与用来操作所述过程控制装置的条件相一致的条件下操作所述参考组件的期间被收集；以及 基于所述先前记录的性能数据，在配置文件器中制定用于所述组件的所述预期寿命配置文件，其中所述预期寿命配置文件将所述组件的预期寿命表征为所述操作参数的值的函数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 接收用于多个参考组件的先前记录的性能数据，每个参考组件具有在与用来操作所述过程控制装置的条件相一致的条件下收集的先前记录的性能数据；以及 通过确定所述组件的平均预期寿命配置文件来制定所述组件的所述预期寿命配置文件。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 接收用于多个参考组件的先前记录的性能数据，每个参考组件具有在与用于操作所述过程控制装置的条件相一致的条件下收集的先前记录的性能数据；以及 通过确定所述组件的最小预期寿命配置文件来制定所述组件的所述预期寿命配置文件。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述先前记录的性能数据是从在与用于操作所述过程控制装置的过程工厂条件相对应的过程工厂条件下操作的所述参考组件收集的历史数据。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述先前记录的性能数据是通过在与用于操作所述过程控制装置的条件相一致的条件下测试所述参考组件而收集的实验测试数据。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过程控制装置是阀装置，所述组件是所述阀装置的隔膜组件、填料压盖组件、轴衬组件、密封组件或轴组件。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预期寿命配置文件是用于所述组件的周期寿命配置文件，其基于所述阀装置的操作周期的预期数目为所述操作参数的函数来表征所述组件的理想寿命。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，用于所述组件的所述操作参数是压力、流速、温度、泄漏、失效百分比、阀位置、流量、液位、电流/压力比和致动器位置。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 接收在操作所述过程控制装置期间用于所述组件的操作条件；以及 基于接收的操作条件，在所述配置文件器中更新用于所述组件的所述预期寿命配置文件。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接收的操作条件包括压力、流速、温度、泄漏、失效百分比、位置、流量、液位和电流/压力比中的至少一个的数据。11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接收的操作条件包括过去的时间和周期的数目中的至少一个的数据。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在所述集成的诊断模块接收所述过程控制装置的多个组件的识别； 在所述集成的诊断模块接收多个参考组件的先前记录的性能数据，每个性能参数对应于所述过程控制装置的不同组件； 基于所述先前记录的性能数据，在所述配置文件器中制定用于每个所述组件的预期寿命配置文件；以及 基于用于所述组件的所述预期寿命配置文件，在所述配置文件器中制定用于所述过程控制装置的预期寿命配置文件。13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集成的诊断模块包含在所述过程控制装置中。14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集成的诊断模块远离所述过程控制装置存储，并通过通信线路与所述过程控制装置通信。15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述先前记录的性能数据远离所述集成的诊断模块存储，并通过通信线路接收。16.用于确定过程控制装置的组件的预期剩余寿命的方法，其特征在于，所述方法包括: 在集成的诊断模块接收用于所述组件的预期寿命配置文件，其中所述预期寿命配置文件基于先前记录的性能数据来制定，所述先前记录的性能数据在与用于操作所述过程控制装置的条件相一致的条件下操作参考组件的期间收集，其中所述预期寿命配置文件将所述组件的预期寿命表征为操作参数的函数； 在所述集成的诊断模块接收在操作所述过程控制装置期间用于所述组件的操作参数的当前数据； 在寿命数据分析器中分析用于所述组件的操作参数的当前数据和用于所述组件的所述预期寿命配置文件，以确定所述组件的预期剩余寿命；以及 基于确定的预期剩余寿命来确定所述组件的操作员通知状态。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述过程控制装置是阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·D·格雷博，S·W·安德森，
申请(专利权)人：费希尔控制国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US