智能致動器以及用于監視致動器健康性和完整性的方法技術

本發明專利技術提供了一種智能致動器以及用于監視致動器健康性和完整性的方法。一種用于控制閥的智能致動器包括致動器主體、致動器桿、偏置設備、控制器以及至少一個傳感器。該致動器主體包括用于限定腔體的致動器殼體。該致動器桿被適配為耦接到控制閥的控制元件。該偏置設備設置在該致動器殼體的該腔體中并且可操作地耦接到該致動器桿用于將該致動器桿偏置到預先確定的位置。該控制器由該致動器主體承載并且可以包括存儲器、處理器和存儲在該存儲器上的邏輯。該至少一個傳感器可操作地耦接到該控制器以用于測量該致動器的各種參數并且將那些參數發送到該控制器。該至少一個傳感器可以包括一個或多個振動傳感器、一個或多個聲音傳感器、一個或多個溫度傳感器等等。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提供了一種。一種用于控制閥的智能致動器包括致動器主體、致動器桿、偏置設備、控制器以及至少一個傳感器。該致動器主體包括用于限定腔體的致動器殼體。該致動器桿被適配為耦接到控制閥的控制元件。該偏置設備設置在該致動器殼體的該腔體中并且可操作地耦接到該致動器桿用于將該致動器桿偏置到預先確定的位置。該控制器由該致動器主體承載并且可以包括存儲器、處理器和存儲在該存儲器上的邏輯。該至少一個傳感器可操作地耦接到該控制器以用于測量該致動器的各種參數并且將那些參數發送到該控制器。該至少一個傳感器可以包括一個或多個振動傳感器、一個或多個聲音傳感器、一個或多個溫度傳感器等等?！緦＠f明】
本公開涉及過程控制系統，并且更具體地涉及用于過程控制系統中的現場設備， 如控制閥致動器。
技術介紹
過程控制系統，如與化工、石油或其他過程中使用的那些過程控制系統類似的分 布式或可擴展過程控制系統，一般包括經由模擬、數字或組合的模擬/數字總線可通信地 耦接到至少一個主機或用戶工作站并且耦接到一個或多個現場設備的一個或多個過程控 制器。現場設備可以包括例如控制閥、閥定位器、開關和發射器（例如溫度、壓強和流速傳 感器），其執行過程中的功能，如打開或關閉閥以及測量過程參數。過程控制器接收用于指 示由現場設備做出的過程測量的信號和/或關于現場設備的其他信息，并且使用該信息來 實現控制例程以生成控制信號，該控制信號通過總線發送到現場設備以控制過程的操作。 一般使來自現場設備和控制器中的每一個的信息對于由用戶工作站執行的一個或多個應 用可用，以使得操作員能夠執行關于過程的任意希望的功能，如查看過程的當前狀態、修改 過程的操作等等。在現場設備故障的情況下，整個過程控制系統的操作狀態可能受損害。
技術實現思路
本公開的一個方面包括一種用于控制閥的致動器。該致動器可以包括致動器主 體、致動器桿、偏置設備、控制器以及至少一個傳感器。該致動器主體包括用于限定腔體的 致動器殼體。該致動器桿被適配為耦接到控制閥的控制元件。該偏置設備設置在該致動器 殼體的該腔體中并且可操作地耦接到該致動器桿以用于將該致動器桿偏置到預定的位置。 該控制器由該致動器主體承載并且可以包括存儲器、處理器和存儲在該存儲器上的邏輯。 該至少一個傳感器能夠可操作地耦接到該控制器以用于測量該致動器的參數并且將所測 量的參數發送到該控制器。該至少一個傳感器可以包括（a)由該致動器桿承載的、用于檢 測該致動器桿中的振動的振動傳感器和/或（b)由該致動器主體承載的、用于感測該致動 器主體中的振動的振動傳感器。 本專利技術的另一個方面可以包括一種具有一個或多個用戶工作站、過程控制器、多 個現場設備的過程控制系統。該過程控制器可通信地耦接到該一個或多個用戶工作站，并 且該多個現場設備可通信地耦接到該過程控制器。該現場設備中的至少一個現場設備可以 包括控制閥和致動器，其中，該致動器包括致動器主體、致動器桿、偏置設備、控制器以及至 少一個傳感器。該致動器主體包括用于限定腔體的致動器殼體。該致動器桿可操作地耦接 到控制閥的控制元件。該偏置設備設置在該致動器殼體的該腔體中并且可操作地耦接到該 致動器桿以用于將該致動器桿偏置到預先確定的位置。該控制器由該致動器主體承載并且 可以包括存儲器、處理器和存儲在該存儲器上的邏輯。該至少一個傳感器可操作地耦接到 該控制器以用于測量該致動器的參數并且將測量參數發送到該控制器。該至少一個傳感器 可以包括（a)由該致動器承載的、用于檢測該致動器桿中的振動的振動傳感器，和/或（b) 由該致動器主體承載的、用于感測該致動器主體中的振動的振動傳感器。 本專利技術的另一個方面包括一種用于監視控制閥致動器的操作健康性和完整性的 方法。該方法可以包括測量該致動器的操作環境的一個或多個參數，其中，該一個或多個參 數包括：(a)該致動器的致動器殼體的腔體中的溫度、（b)由該致動器的致動器桿承載的振 動、（c)由該致動器的致動器主體承載的振動和/或（d)致動器組件的聲音發射參數。該方 法還可以包括在安裝在該致動器上的控制器處接收該一個或多個參數，并且利用該控制器 處理該一個或多個參數以確定該一個或多個參數是否指示預先確定的條件的出現。另外， 該方法可以包括當該控制器確定所檢測的參數指示預先確定的條件的出現時，利用該控制 器發送消息到用戶工作站，該消息指示該預先確定的條件的出現。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1是具有根據本文公開的原理來構造的一個或多個智能致動器的過程控制系 統的示意性表示。 圖2是耦接到控制閥的根據本文公開的原理來構造的智能致動器的一個版本的 橫截面側視圖。 圖3是圖2的智能致動器的控制器的一個版本的示意性方框圖。 圖4是根據本文公開的原理的用于監視控制閥致動器的操作健康性和完整性的 方法的一個版本的流程圖。 圖5是根據本文公開的原理的用于監視控制閥致動器的操作健康性和完整性的 方法的另一個版本的流程圖。 圖6是根據本文公開的原理來構造的智能致動器的另一個版本的橫截面側視圖。 【具體實施方式】 本文的公開涉及用于過程控制系統的現場設備（如控制閥組件）的智能致動器， 其例如結合一個或多個傳感器以感測關于致動器的健康性和完整性的預測和/或診斷信 息。在一些版本中，除了至少一個傳感器之外，該致動器還可以裝配有機載控制器以用于處 理從傳感器獲得的數據。通過如此配置，當控制器確定感測到的數據指示可能危及致動器 的健康性和/或完整性的條件時，控制器可以發送消息給例如維護員工或其他系統人員可 訪問的用戶工作站。該消息可以包括各種信息，包括例如致動器的標識及其位置、用于表示 從傳感器獲得的數據的信息、關于致動器的特定組件的健康性和/或完整性的信息、組件 或作為整體的致動器的估計剩余使用壽命的預測、用于指示維護人員在致動器上執行特定 維護任務的信息和/或可以通過從傳感器獲得的數據得到的任意其他希望的信息。因此， 本文公開的致動器和相關系統可以有利地提供與致動器的健康性和完整性相關的實時信 息，并且助于剩余使用壽命的預測以及在故障發生很久之前規劃維護事件。該預測能力可 以助于防止與意外事件相關聯的計劃外停工，其可能是高成本的并且對整個過程控制環境 是破壞性的。 現在參考圖1，示出了根據本文公開的一個版本構造的過程控制系統10,其包括 與過程控制器11通信的一個或多個現場設備15、16、17、18、19、20、21、22和71，過程控制 器11又與數據歷史記錄12以及一個或多個用戶工作站13通信，每個用戶工作站13具有 顯示屏14。通過如此配置，控制器11向現場設備15、16、17、18、19、20、21、22和71和工作 站13傳遞信號并且從現場設備15、16、17、18、19、20、21、22和71和工作站13接收信號以 控制過程控制系統。 更具體而言，圖1所述的版本的過程控制系統10的過程控制器11經由硬線通信 連接并且經由輸入/輸出（I/O)卡26和28連接到現場設備15、16、17、18、19、20、21和22。 數據歷史記錄12可以是任意希望類型的數據采集單元，其具有任意希望類型的存儲器和 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于控制閥的致動器，所述致動器包括：致動器主體，其包括用于限定腔體的致動器殼體；被適配為耦接到控制閥的控制元件的致動器桿；設置在所述致動器殼體的腔體中并且可操作地耦接到所述致動器桿以用于將所述致動器桿偏置到預定的位置的偏置設備；由所述致動器主體承載并且包括存儲器、處理器和存儲在所述存儲器上的邏輯的控制器；可操作地耦接到所述控制器以用于測量所述致動器的參數并且將測量參數發送到所述控制器的至少一個傳感器，所述至少一個傳感器包括(a)由所述致動器桿承載的、用于檢測所述致動器桿中的振動的振動傳感器，和/或(b)由所述致動器主體承載的、用于感測所述致動器主體中的振動的振動傳感器。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：S·W·安德森，
申請(專利權)人：費希爾控制國際公司，
類型：發明
國別省市：美國;US