用于无线监视和预测线性阀故障的系统技术方案

一种用于监视线性促动器-阀对的操作和用于在故障的早期发展阶段检测故障的系统，该系统包括：(a)用于打开或闭合介于两个管之间的通道的线性阀；(b)通过使所述阀的杆完全或部分移位而将所述阀驱动到闭合或打开状态的线性促动器；(c)角度无线阀监视装置，其用于通过检查主轴的角取向来监视所述对的状态，并且用于向控制中心报告所述状态；以及(d)线性至角度转换器，其用于将所述杆的所述线性移位转换为所述主轴的角度进度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于控制和监视工业设施中的流体流动的系统和装置。更特定而言，本专利技术涉及用于无线地监视和预测线性阀的故障的系统和方法。
技术介绍
在当今的工业环境中，系统和设备必须在数十年前认为不可能的水平运行。全球竞争推动工业持续地改进过程操作、产品品质、产量和生产率并且利用比之前更少的人力。生产设备必须实现前所未有的可靠性、可用性和可维护性水平，因为工厂管理者设法降低操作和支持成本并且排除或最小化资本投资。简言之，工业必须诉诸于新的措施来改进生产、性能、安全性和可靠性，而同时最小化成本并且延长新的和老化设备的操作寿命。阀和气动促动器是每个流程工业中的重要元件。同一申请人的WO2008/078323公开了一种用于无线地监视工业设施中的阀状态特别是角位置的装置和系统。更具体而言，这个公告公开了安装到球阀(在本领域中也被称作“直角回转阀”)上的附加监视装置和由多个这样的监视装置所形成的网络。监视装置在短程无线网络诸如蓝牙、Zigbee、ISA100或无线HART等中操作。每个监视装置经由短程网络向控制中心报告每个相应球阀的状态。WO2008/078323的监视装置可以附连到手动操作的直角回转阀上、或者附连到利用阀促动装置而远程促动的直角回转阀上。WO2008/078323的监视装置的发射器周期性地、或者当发生事件时发射所述直角回转阀的状态能允许所述装置的发射器大部分时间保持在“休眠状态”，并且仅在需要的时间“唤醒”以用于发射所述阀的状态。以此操作方式，可以使用相对紧凑的电池，并且这种电池能持续长达数年。在另一典型方面中，阀可以旋转(手动地或者利用促动器)到0°至90°范围内的任何所希望的角位置。WO2008/078323的监视装置能以非常高的精确度来无线地报告所述杆的角位置。在自动操作的情况下，监视装置向控制中心提供反馈，反馈能允许控制中心确认的确已经适当地设置了阀的所需角定位。在另一方面，PCT/IL2013/050494公开了一种用于预测直角回转阀促动器的未来故障的系统。一般而言，PCT/IL2013/050494的系统包括：(a)传感器，其用于当在促动器处接收到控制命令时，持续地感测阀杆的角位置，并且向监视单元输送相应角度变化信号；以及，(b)监视单元，其包括(b1)采样单元，其用于接收所述角度变化信号并且产生转变矢量(transitionvector)，转变矢量包括来自所述角度变化信号的周期性采样；(b2)本地存储器，其用于存储所述促动器-阀对的标称转变值；以及(b3)本地比较器单元，其用于将所述转变矢量的至少一部分与标称转变值的相对应的所存储的集合相比较，并且如果确定了差值高于一个或多个预先限定的阈值，则发布所述促动器可能故障的警报。如所提到的那样，WO2008/078323和PCT/IL2013/050494针对于利用直角回转阀进行的操作。更具体而言，WO2008/078323提供了一种监视装置，其确定并且报告直角回转阀的角位置，并且PCT/IL2013/050494预测了直角回转阀的促动器的可能故障。类似于直角回转阀，线性阀也广泛地在用于控制流体流动的工业中使用。然而，WO2008/078323和PCT/IL2013/050494的监视和预测装置分别不能在线性阀环境中执行所述监视或预测任务，因为它们都被设计成用于仅在发生了杆的角度变化时操作，如在直角回转阀环境中的情况。通常，当从打开状态切换到闭合状态时，或者从闭合状态切换到打开状态时，线性阀的杆被线性地移位数十毫米的距离(例如，25毫米)。为了监视阀的状态，通常设置了来自杆的延伸部来启动一对微型开关。来自所述成对微型开关的第一开关被设置于延伸部的假设移位的第一端处，而来自所述微型开关的第二开关被设置于假设移位的相对端处。以此方式，两个微型开关的状态分别提供关于阀是处于其闭合状态还是处于其打开状态的指示。线性阀广泛地用于食品工业中，例如用于奶制品工业中。当用于奶制品工业中时，需要维持持续关注并且格外小心以便在操作期间保持管、阀、和所有相关联的内部部件完全清洁，从而避免细菌的滋生。这对于奶制品工业产品典型的批量生产和快速分配和使用而言特别重要。例如，如果并未完好地维持管和阀部件的清洁，则甚至在检测到故障和污染之前的很短时间(大约数小时)内，数以万计人的健康可能会同时受到影响。为了在奶制品工业中维持管、阀和内部部件卫生，通常使用“双阀”结构，并且每隔数小时执行一次“双提升”程序。“双提升阀”是定位在介于两个管之间的通道中的两个线性阀的结构。在主要操作模式中，所述两个阀可以同时移位以打开介于两个管之间的通道，因而允许材料从一个管流到另一个管。当两个阀不移位时，由于在阀上的密封件，则在管之间并不存在材料流动。在另一操作模式，当两个阀处于闭合位置时，所述两个阀中每一个可能独立于另一个移位，而另一个阀保持静止并且闭合。在正常奶制品生产的时间期间，通过将两个阀同时移位到相同方向，促动器可能闭合或打开介于两个管之间的通道，由此能允许材料在管之间的流动。过程中清洁(CIP)程序(其通常每数小时执行一次)是双步骤程序。CIP程序总是始于其中两个阀处于闭合位置的状态。在第一步骤期间，促动器使所述两个阀中的第一个阀部分地向第一方向移位到第一管内，而第二阀保持静止在通道闭合的状态。在部分移位之后，所述第一阀被第一管内的清洁剂和水的流动加以冲洗。在完成对第一阀的冲洗时，通过使这个阀返回到通道闭合的位置(在这个阶段，由所述两个阀二者来保持通道闭合)，促动器再次执行部分移位。由促动器使所述两个阀中的第二个阀部分地向第二方向移位到所述第二管的空间内来起始CIP程序的第二步骤，而第一阀保持静止在通道闭合的状态。在部分移位之后，所述第二阀现由第二管内的清洁剂和水的流动加以冲洗。在完成对第二阀的冲洗之后，通过使这个阀返回到通道闭合的位置，则促动器再次执行部分移位，并且完成冲洗程序(在这个阶段，同样由所述两个阀二者来维持通道闭合)。主要打开-闭合线性移位通常为大约25至50mm。相比而言，部分(CIP)移位通常更小得多，大约为所述主要打开-闭合移位的5-10％。更具体而言，虽然主要打开-闭合移位大约为至少25至50mm(取决于具体应用)，所述部分移位为大约2-4mm。遗憾的是，上文所讨论的所述微型开关布置能够感测大约至少15-20毫米的移位，而不能感测这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监视线性促动器‑阀对的操作和用于在故障的早期发展阶段检测故障的系统，所述系统包括：a.用于打开或闭合介于两个管之间的通道的线性阀；b.用于通过使所述阀的杆完全或部分移位而将所述阀驱动到闭合状态或打开状态的线性促动器；c.角度无线阀监视装置，其用于通过检查主轴的角取向来监视所述对的状态，并且用于向控制中心报告所述状态；以及d.线性至角度转换器，其用于将所述杆的所述线性移位转换为所述主轴的角度进度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.04 IL 2273231.一种用于监视线性促动器-阀对的操作和用于在故障的早期发展阶
段检测故障的系统，所述系统包括：
a.用于打开或闭合介于两个管之间的通道的线性阀；
b.用于通过使所述阀的杆完全或部分移位而将所述阀驱动到闭合状态
或打开状态的线性促动器；
c.角度无线阀监视装置，其用于通过检查主轴的角取向来监视所述对
的状态，并且用于向控制中心报告所述状态；以及
d.线性至角度转换器，其用于将所述杆的所述线性移位转换为所述主
轴的角度进度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述线性至角度转换器包括：
a.第二转移元件，其具有两个端部，其中在其第一端部处，所述第二
转移元件附连到所述阀杆，并且在其第二端部处，所述第二转移元件以铰
接方式附连到第一转移元件；以及
b.第一转移元件，其以铰接方式附连到所述第二转移元件，并且也附
连到所述主轴的第一端，所述主轴在其另一端处连接到所述角度无线阀监
视装置。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述线性阀是包括两个个别阀的
双阀，并且其中所述促动器能同时驱动所述两个个别阀二者，或者能个别
地驱动所述个别阀之一。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，两个线性至角度转换器和两个阀
监视装置用来监视所述双阀的两个所述个别阀。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第二转移元件由在其端部处
的环而附连到所述杆，所述环夹紧所述杆。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述环可打开以围绕所述杆，由
此用以提供作为附加系统的系统。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述个别阀之一个在CIP程序期
间个别地并且部分地移位到所述管之一内的空间，以用于利用水和清洁剂
来冲洗所述相应阀，其中另一个别阀保持在闭合状...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊斯雷尔·拉多姆斯凯，吉拉德·雅奈，艾坦·罗格，
申请(专利权)人：埃尔塔维无线监控有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL