用于控制阀定位器的截止转变制造技术

本发明专利技术包括用于对阀门进行控制的方法、装置和计算机可读介质。本文所描述的本发明专利技术的示例性实施例使用软截止阈值和软截止过程，此时，控制器对伺服设定点进行单调地渐变，以缓慢地将伺服器过驱动到经校准的设定点范围之外，其中当伺服设定点达到预先规定的过驱动阈值时，伺服器转换到硬截止。

【技术实现步骤摘要】

概括地说，本专利技术涉及包括阀门的过程控制系统，更具体地说，本专利技术涉及用于控 制阀门的方法。
技术介绍
过程控制系统（如，化工，石油或者其它过程中使用的那些过程控制系统）通常包 括管道，其中通过打开或关闭阀门来调整液体或气体通过管道的流动。这些阀门受到一个 或多个过程控制器控制，其中所述一个或多个过程控制器经由称为总线的模拟、数字或组 合的模拟和数字信号传输链路来通信地耦合到一个或多个现场设备。例如，现场设备可以 是阀门定位器、开关和发送器（例如，来自于温度、压力、液体水位、流速和阀杆位置的传感 器的信息的发送器）。这些现场设备位于过程工厂环境中，并执行过程功能，例如，打开或关 闭阀门、测量过程参数、收集诊断数据等等。 过程控制器（其可以位于过程工厂环境之中，也可以不位于过程工厂环境之中） 接收用于表示现场设备所执行的过程测量值和/或关于这些现场设备的其它信息的信号。 过程控制器中的一个或多个可以执行控制器应用，其中该控制器应用运行例如不同的控制 模块，这些控制模块执行以下操作：(a)进行过程控制决策，（b)基于所接收的信息来生成 控制信号，和/或（c)与由位于现场设备中的处理器执行的控制模块进行协调。控制器中 的控制模块通过传输链路向现场设备发送这些控制信号，从而控制过程的操作。 来自于现场设备和控制器的信息通常通过通信链路而可用于一个或多个其它硬 件或软件设备，例如，操作者工作站、个人计算机、数据历史记录（data historian)、报告生 成器、集中式数据库等等，它们通常放置在控制室中或者其它远离更恶劣的工厂环境的位 置。这些硬件设备运行应用，这些应用例如可以使操作者能够执行关于过程的功能，诸如， 改变过程控制例程的设置，修改控制器或者现场设备中的控制模块的操作，查看过程的当 前状态，查看现场设备和控制器所产生的报警、仿真该过程的操作以便训练人员、测试过程 控制软件、保持并更新配置数据库等等，或者测试或收集关于过程控制系统中的任何设备 (例如，过程控制系统中使用的任何类型的阀门）的数据。 过程控制系统中使用的阀门通常包括作为部件的阀座和阀门关闭元件，其中阀门 关闭元件与阀座相接合以关闭阀门。当这些部件恰当地接合时，有适当的阀门关闭，并且阀 门有令人满意的阀座（seating)完整性。由于在过程控制系统的操作中进行重复地使用， 因此阀门部件可能由于正常的磨损、冲蚀、腐蚀等等而劣化。 传统的智能阀门定位器基于跨过截止阈值的命令信号，迅速地使伺服器饱和，其 产生不期望的阀门响应（特别是关于具有容积增压器的大型致动器而言）。对于大型阀门 而言，阀杆行程可能明显地滞后于伺服设定点，特别是在跟踪斜坡（ramp)信号时。当伺服 设定点进入截止阈值时，阀门微控制器和/或定位器将绕过反馈控制，并驱动电流到气动 (Ι/P)信号，以使气动装置完全饱和。截止是基于伺服设定点信号跨过规定的阈值，其中该 规定的阈值通常被设置在〇. 5%和/或99. 5%。虽然完全饱和的Ι/P驱动是在存在校准偏 移的情况下，维持满阀座负荷的期望状态，但对于大型阀门或者处于高压服务的阀门来说， 这可能造成阀塞或致动器活塞钉入到行程停止，其干扰过程或者损坏部件。 -种用于在阀门接近终点时使阀门的响应减慢的机械装置，通常包括机械气垫和 /或电子软停止。不幸的是，这些潜在实现中的每一种都包括一种或多种缺陷。机械气垫困 住致动器活塞和气缸端盖之间的空气。简言之，机械气垫阻挡排气方向的空气流动，建立气 缸压力，并减缓阀门响应。为了快速地填充气缸和在活塞两端分布空气，可能需要在气缸盖 中附加的止回阀以及活塞面的槽。此外，机械气垫并不可用于所有的致动器设计方案，并且 机械气垫也不能进行现场改装。对于具有重型移动部件（例如，塞子、阀杆和致动器活塞） 的大型阀门来说，气缸内压力增加可能吹出气垫0型密封圈。此外，机械气垫通常在气缸行 程的物理极限附近接合，其在额定阀门行程的大约3%和97%附近奏效。致动器基本上在 这些区域周围进行动态变化，这使得在3%的阈值中的节流控制有问题。最后，由于机械气 垫干扰在定位器处的气缸压力记录，因此行程端点附近的阀门诊断测试值的准确性下降。 电子软停止能够克服与机械气垫相关联的很多问题。但是，电子软停止不能使阀 门平滑地转换到硬停止，并且不能用于生成阀座周围的有用诊断。此外，电子软停止包括一 些跳跃不连续性，如果过程控制器在电子软停止阈值附近操作时，则这些跳跃不连续性可 能引入颤动或其它非期望行为，这种情形可能导致不可预知的响应。同样，电子软停止对于 行程校准误差敏感，这可能造成电子软停止在动态响应时实现地过早或者过晚。 因此，存在着在设定点信号从截止阈值平滑地、连续地转换到饱和状态的情况下， 提供受控饱和的Ι/P驱动的需求。以这种能力来控制阀门将避免对于行程校准误差的敏 感、卡死或卡住阀门，并且如果过程控制器在硬停止附近操作时，将不会引入颤动。
技术实现思路
本专利技术针对于一种用于对阀门进行控制的方法。该方法包括：由一个或多个处理 器提供第一截止阈值和第二截止阈值；由一个或多个处理器对伺服设定点进行监测；响应 于所述伺服设定点跨过所述第一截止阈值，由一个或多个处理器发起第一截止过程；以及 响应于所述伺服设定点跨过所述第二截止阈值，由一个或多个处理器发起第二截止阈值。 在另一个实施例中，一种用于对阀门进行控制的系统包括：耦合到存储器的一个 或多个处理器和存储在所述存储器上的一个或多个模块，其中，由所述一个或多个处理器 执行所述一个或多个模块，使得所述系统执行以下各项操作：提供第一截止阈值和第二截 止阈值；对伺服设定点进行监测；响应于所述伺服设定点跨过所述第一截止阈值，发起第 一截止过程；以及响应于所述伺服设定点跨过所述第二截止阈值，发起第二截止阈值。 在另一个实施例中，一种有形的非临时性计算机可读介质，其具有存储在其上的 用于对阀门进行控制的指令，其中，当所述指令由计算机系统的一个或多个处理器执行时， 使得所述一个或多个处理器执行以下各项操作：提供第一截止阈值和第二截止阈值；对伺 服设定点进行监测；响应于所述伺服设定点跨过所述第一截止阈值，发起第一截止过程； 以及响应于所述伺服设定点跨过所述第二截止阈值，发起第二截止阈值。【附图说明】 图1是位于过程工厂中的过程控制系统的框图，其中该过程控制系统可以在正常 的过程操作期间，对阀门进行控制； 图2是结合图1的过程控制系统使用的控制阀以及相关联的设备的正视图，其中 在这些设备上，根据本专利技术的示例来执行软截止； 图3是描绘根据本专利技术的阀门控制方法的示例的流程图；以及 图4描绘了控制阀对于软截止的示例性响应的图形表示。【具体实施方式】 本专利技术针对于减少和/或消除由于利用阀门定位器进行截止的启动而造成的突 然阀门运动。通常，实现一对截止阈值，其中当伺服设定值跨过第一截止阈值时，控制器 (例如，处理器、微处理器、微控制器）将伺服设定点从第一截止阈值渐变（ramp)到经校准 的设定点范围之外，从而对伺服器进行缓慢地过驱动。一旦伺服设定点达到预先规定的第 二截止阈值，则控制器立即使Ι/P驱动信号饱和。具体而言，当发生完全Ι/P饱和时，在伺 服设定点落入第一截止阈值（例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对阀门进行控制的方法，所述方法包括：由一个或多个处理器提供第一截止阈值和第二截止阈值；由一个或多个处理器对伺服设定点进行监测；响应于所述伺服设定点跨过所述第一截止阈值，由一个或多个处理器发起第一截止过程；以及响应于所述伺服设定点跨过所述第二截止阈值，由一个或多个处理器发起第二截止阈值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K·W·琼克，M·K·洛弗尔，J·L·斯诺巴里耶，J·D·塞列尔，
申请(专利权)人：费希尔控制产品国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US