回轉(zhuǎn)閥的制作方法
【專利摘要】公開了一種回轉(zhuǎn)閥。一種示例性回轉(zhuǎn)閥包括閥體、密封件、流量控制組件、致動器和控制器。該閥體限定了流體流動通道。該密封件耦接到該閥體并布置在該流體流動通道中。該流量控制組件布置在該流體流動通道中并且鄰近該密封件，該流量控制組件具有密封件磨損循環(huán)，該密封件磨損循環(huán)包括該流量控制組件在與密封件接觸的第一位置與第二位置之間的移動。該致動器耦接到該流量控制組件并且被配置為施加扭矩以在密封件磨損周期期間移動該流量控制組件。該控制器可操作地耦接到該致動器，其被配置為基于該扭矩來估計(jì)該密封件的情況。
【專利說明】回轉(zhuǎn)閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文的公開整體涉及密封件，并且更具體而言涉及用于估計(jì)回轉(zhuǎn)閥的密封件的情況的裝置。
【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(如回轉(zhuǎn)閥)來控制工業(yè)過程?；剞D(zhuǎn)閥典型地包括接合密封件以閉合流體流動通道的流量控制組件(例如球、盤、偏心塞子等等)。當(dāng)移動流量控制組件以接合或脫離密封件時(shí)，流量控制組件可能使密封件受到壓強(qiáng)并且/或者導(dǎo)致密封件磨損。為了確定密封件的情況，可以周期性地離線(即當(dāng)工業(yè)過程暫?；蛲Ｖ箷r(shí))檢查并且/或者測試該閥。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]然而，密封件經(jīng)常在工業(yè)過程正受到控制時(shí)壞掉，或者在密封件的使用壽命到期之前就基本上被替換。
[0004]針對以上問題，本實(shí)用新型提供了 一種回轉(zhuǎn)閥。
[0005]一種示例性回轉(zhuǎn)閥包括閥體、密封件、流量控制組件、致動器和控制器。該閥體限定了流體流動通道。該密封件耦接到該閥體并布置在該流體流動通道中。該流量控制組件布置在該流體流動通道中并且鄰近該密封件，該流量控制組件具有密封件磨損循環(huán)，該密封件磨損循環(huán)包括該流量控制組件在與密封件接觸的第一位置與第二位置之間的移動。該致動器耦接到該流量控制組件并且被配置為施加扭矩以在密封件磨損周期期間移動該流量控制組件。該控制器可操作地耦接到該致動器，其被配置為基于該扭矩來估計(jì)該密封件的情況。
[0006]在一種實(shí)現(xiàn)中，該流量控制組件包括球。
[0007]在一種實(shí)現(xiàn)中，該流量控制組件可操作地耦接到從動軸和驅(qū)動軸，該致動器通過該驅(qū)動軸稱接到該流量控制組件。
[0008]在一種實(shí)現(xiàn)中，該致動器是氣動致動器。
[0009]在一種實(shí)現(xiàn)中，在該第二位置處，該流量控制組件初始接合或脫離該密封件。
[0010]在一種實(shí)現(xiàn)中，該控制器被配置為確定該致動器所施加的扭矩。
[0011]在一種實(shí)現(xiàn)中，該控制器被配置為確定該致動器的一個(gè)或多個(gè)壓強(qiáng)，并且該控制器被配置為基于該一個(gè)或多個(gè)壓強(qiáng)確定所施加的扭矩。
[0012]在一種實(shí)現(xiàn)中，該控制器被配置為通過基于該扭矩和設(shè)定值來計(jì)算值，來估計(jì)該密封件的情況。
[0013]在一種實(shí)現(xiàn)中，該控制器被配置為通過使用該扭矩和該設(shè)定值之間的比率，來計(jì)
算該值。
[0014]在一種實(shí)現(xiàn)中，該控制器被配置為確定該扭矩的改變速率，并且基于該扭矩和該改變速率確定直到該密封件的情況達(dá)到預(yù)先確定的等級為止的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)剩余數(shù)量。
[0015]在一種實(shí)現(xiàn)中，該控制器被配置為確定該密封件磨損循環(huán)的頻率，并且基于該扭矩和該密封件磨損循環(huán)的頻率來確定直到該密封件的情況達(dá)到預(yù)先確定的等級為止的估計(jì)時(shí)間量。
[0016]在一種實(shí)現(xiàn)中，該控制器被配置為確定密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)，并且基于該計(jì)數(shù)確定直到該密封件的情況達(dá)到預(yù)先確定的等級為止的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)剩余數(shù)量。
[0017]在一種實(shí)現(xiàn)中，該控制器被配置為增加密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)，將該計(jì)數(shù)與變量相關(guān)聯(lián)，并且基于該計(jì)數(shù)和該變量估計(jì)該密封件的情況，其中該變量與該密封件的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量相對應(yīng)。
[0018]在一種實(shí)現(xiàn)中，該控制器被配置為基于對類似的回轉(zhuǎn)閥的測試來確定密封件磨損循環(huán)的估計(jì)剩余數(shù)量。
[0019]利用本實(shí)用新型，能夠在回轉(zhuǎn)閥在線時(shí)確定回轉(zhuǎn)閥的密封件的情況，從而能夠更及時(shí)地更換回轉(zhuǎn)閥的密封件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1示出了一種可用于實(shí)現(xiàn)本文的公開的教導(dǎo)的示例性過程控制系統(tǒng)。
[0021]圖2是一種可用于實(shí)現(xiàn)本文公開的示例性方法的示例性回轉(zhuǎn)閥的橫截面視圖。
[0022]圖3是用于表示一種本文所公開的示例性方法的流程圖。
[0023]圖4用于表示另一種本文所公開的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]雖然結(jié)合球閥來描述以下裝置和方法，但是示例性裝置和方法還可用于任意其他回轉(zhuǎn)閥，例如全通徑球閥、分段球閥、V型槽球閥、蝶形閥、偏心塞閥等等。并且，雖然結(jié)合氣動致動器(例如Fisher?:2052振動膜回轉(zhuǎn)致動器)描述了以下裝置和方法，但是示例性裝置和方法還可用于任意其他回轉(zhuǎn)致動器，例如液壓致動器、電力致動器等等。
[0025]回轉(zhuǎn)閥(例如全通徑球閥、分段球閥、V型槽球閥(例如Fisher? Vee-BalI?
V150閥、Fisher? Vee-BalI? V300閥)、蝶形閥、偏心塞閥和/或其他回轉(zhuǎn)閥)通常在過程控制系統(tǒng)中用于控制工業(yè)過程。回轉(zhuǎn)閥典型地包括接合和脫離密封件的流量控制組件(例如球、盤、塞子等等)。在當(dāng)流量控制組件從接合或靠著密封件的第一、閉合位置移動到第二位置以脫離密封件或者從第二位置移動到第一位置以接合密封件時(shí)的密封件磨損循環(huán)期間，流量控制組件可能使密封件受到壓強(qiáng)并且/或者導(dǎo)致密封件磨損。隨著時(shí)間推移，該壓強(qiáng)和/或磨損可能導(dǎo)致密封件壞掉。
[0026]對于扭矩閥座回轉(zhuǎn)閥(例如蝶形閥、偏心塞子等等)，當(dāng)流量控制組件(例如盤)在閉合期間與密封件接合時(shí)致動器輸出完全額定扭矩。在流量控制組件與密封件的接合與脫離期間，流量控制組件相對于密封件移動。因此，扭矩閥座回轉(zhuǎn)閥的密封件的使用壽命對應(yīng)于密封件磨損循環(huán)的數(shù)量。直到密封件達(dá)到門限情況(例如用壞情況)為止，致動器為了實(shí)現(xiàn)關(guān)閉所產(chǎn)生的扭矩基本上保持恒定。如果密封件是非金屬的，則當(dāng)密封件達(dá)到門限情況時(shí)，致動器為了實(shí)現(xiàn)關(guān)閉所產(chǎn)生的扭矩對于后續(xù)的密封件磨損循環(huán)可能降低，因?yàn)槊芊饧c流量控制組件之間的干擾變少。如果密封件是金屬的并且涂有抗磨涂層，則致動器為了實(shí)現(xiàn)關(guān)閉所產(chǎn)生的扭矩對于后續(xù)的密封件磨損循環(huán)由于磨傷而增加。如果密封件是金屬的并且未涂有抗磨涂層，則致動器為了實(shí)現(xiàn)關(guān)閉所產(chǎn)生的扭矩對于后續(xù)的密封件磨損循環(huán)可能降低。在其他實(shí)例(例如偏心塞閥)中，密封件的使用壽命不受密封件磨損循環(huán)的數(shù)量的影響。對于定位座閥(例如球閥)，流量控制組件基本上總是接觸密封件。因此，密封件磨損循環(huán)包括流量控制組件相對于密封件的旋轉(zhuǎn)。
[0027]本文所述的示例性裝置和方法可用于估計(jì)回轉(zhuǎn)閥的密封件的情況。本文公開的示例性方法和裝置可以用于回轉(zhuǎn)閥在線(即正用于控制工業(yè)工程)時(shí)。本文公開的示例性方法包括確定回轉(zhuǎn)閥的流量控制組件的密封件磨損循環(huán)。在一些實(shí)例中，該密封件磨損循環(huán)包括流量控制組件從靠著密封件的第一、閉合位置到第二位置的移動。在其他實(shí)例中，該密封件磨損循環(huán)包括流量控制組件從第二位置到第一位置的移動。本文公開的一些實(shí)例還包括用于在該密封件磨損循環(huán)期間確定操作該流量控制組件的致動器的扭矩并且基于該扭矩估計(jì)密封件的情況。
[0028]本文公開的另一種示例性方法包括確定回轉(zhuǎn)閥的流量控制組件的密封件磨損循環(huán)并且增加密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)。可以將該計(jì)數(shù)與一個(gè)變量相關(guān)聯(lián)，該變量與密封件的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量相對應(yīng)?；谠撚?jì)數(shù)和變量，可以估計(jì)密封件的情況。在一些實(shí)例中，通過基于該計(jì)數(shù)以及與該變量相對應(yīng)的密封件的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量來計(jì)數(shù)比率。
[0029]圖1示出了可用于實(shí)現(xiàn)本文公開的示例性裝置和方法的示例性過程控制系統(tǒng)100。示例性過程控制系統(tǒng)100包括任意數(shù)量的過程控制設(shè)備102，如輸入設(shè)備和/或輸出設(shè)備。在一些實(shí)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，并且輸出設(shè)備包括溫度傳感器、壓力計(jì)、濃度計(jì)、液面計(jì)、流量計(jì)、蒸汽傳感器、閥控制器和/或其他設(shè)備。
[0030]輸入設(shè)備和輸出設(shè)備經(jīng)由數(shù)據(jù)總線(例如FOUNDATION Fieldbus?)或者局域網(wǎng)(LAN) 106，可通信地耦接到控制器104(例如DeltaV?控制器)。輸入設(shè)備和輸出設(shè)備可以無線可通信地耦接到控制器104?？刂破?04向輸入設(shè)備發(fā)送指令以控制過程并且接收并且/或者收集由輸出設(shè)備發(fā)送的信息(例如測量的變量、環(huán)境信息和/或輸入設(shè)備信息等等)。控制器104生成通知、警報(bào)消息和/或其他信息。控制器104還可通信地耦接到工作站108，工作站108包括用于顯示過程控制信息(例如測量的過程控制信息、警報(bào)消息等等)的接口 110。雖然在圖1中顯示了單個(gè)控制器104，但是在示例性系統(tǒng)100中可以包括一個(gè)或多個(gè)附加控制器而不脫離本文公開的教導(dǎo)。
[0031]圖2描述了可用于實(shí)現(xiàn)本文公開的實(shí)例的示例性回轉(zhuǎn)閥200的橫截面視圖。示例性回轉(zhuǎn)閥200是球閥(例如Fisher? Vee-Bal 1?V150閥)。然而，任意其他回轉(zhuǎn)閥(例如
全通徑球閥、分段球閥、蝶形閥、塞閥、偏心塞閥等等)可用于實(shí)現(xiàn)本文公開的實(shí)例。示例性回轉(zhuǎn)閥200包括用于限定流體流動通道204的閥體202。密封件206被設(shè)置在流體流動通道204中并且耦接到閥體202。流量控制組件208被設(shè)置在流體流動通道204中與密封件206相鄰。在所示實(shí)例中,流量控制組件208是球。其他實(shí)例包括其他流量控制組件(例如盤、塞子等等)。當(dāng)流量控制組件208處于接合或靠著密封件206的第一、閉合位置中時(shí)，密封件206在密封件206和流量控制組件208之間提供流體密封。在所示實(shí)例中，流量控制組件208處于第一、閉合位置中。流量控制組件208可操作地耦接到從動軸210和驅(qū)動軸
212。驅(qū)動軸212可以耦接到氣動致動器(未顯示)，例如Fisher?:2052振動膜回轉(zhuǎn)致動
器。該致動器可以是單作用致動器或雙作用致動器。其他示例性回轉(zhuǎn)閥(例如液壓致動器或電力致動器)可用于實(shí)現(xiàn)本文公開的實(shí)例。致動器具有預(yù)先確定的特性，例如有效區(qū)域、桿臂長度和基準(zhǔn)范圍(即在無負(fù)載的情況下將驅(qū)動軸212從完全開啟位置旋轉(zhuǎn)到完全閉合位置的壓強(qiáng)范圍，例如3帕到15帕)?；谠撎匦裕梢源_定致動器的估計(jì)最大扭矩。
[0032]示例性回轉(zhuǎn)閥200還包括數(shù)字閥控制器(“dvc”)(未顯示)，例如Fisher?FIELDVUE? DVC6200數(shù)字閥控制器。數(shù)字閥控制器包括一個(gè)或多個(gè)傳感器以收集并且確定信息，例如驅(qū)動軸212的位置、軸旋轉(zhuǎn)的方向、閥關(guān)閉的計(jì)數(shù)、閥打開的計(jì)數(shù)、致動器中的活塞的一個(gè)或多個(gè)末端上的壓強(qiáng)和/或其他信息。
[0033]DVC可操作地耦接到致動器并且可通信地耦接到控制器104。在操作期間，DVC接收來自控制器104的指令以移動流量控制組件208例如遠(yuǎn)離密封件206 (即開啟閥)、朝向密封件206和/或接合密封件206以形成密封件206與流量控制組件208之間的流體密封。DVC然后(例如經(jīng)由氣動信號)向用于移動驅(qū)動軸212的致動器發(fā)送指令。
[0034]在所示實(shí)例中，在操作期間，DVC確定流量控制組件208的一個(gè)或多個(gè)密封件磨損循環(huán)。在一些實(shí)例中，密封件磨損循環(huán)是打開循環(huán)，該打開循環(huán)包括流量控制組件208從第一、閉合位置到第二位置的移動。在其他實(shí)例中，該密封件磨損循環(huán)是閥閉合循環(huán)，該閥閉合循環(huán)包括流量控制組件208從第二位置到第一、閉合位置的移動。在一些實(shí)例中，第二位置是流量控制組件208脫離密封件206時(shí)流量控制組件208的位置。在一些實(shí)例中，第二位置是流量控制組件208最初接合或脫離密封件206時(shí)流量控制組件208的位置，例如與流量控制組件208離開第 一、閉合位置的總可能行程的大約百分之二相對應(yīng)的位置。在一些實(shí)例中，第二位置是密封件206與流量控制組件208之間的流體密封最初被破壞或形成時(shí)的位置。在密封件磨損循環(huán)期間，DVC確定致動器的壓強(qiáng)。在密封件206基本上總是與流量控制組件208接觸的一些實(shí)例中，密封件磨損循環(huán)是流量控制組件208相對于密封件206的旋轉(zhuǎn)。
[0035]可以基于壓強(qiáng)計(jì)算致動器在密封件磨損循環(huán)期間的一個(gè)或多個(gè)扭矩。例如，可以使用以下方程式I計(jì)算單作用致動器的扭矩；可以使用以下方程式2計(jì)算沒有彈簧的雙作用致動器的扭矩；并且可以使用以下方程式3計(jì)算有彈簧的雙作用致動器的扭矩:
[0036]yj I:^^ *ymsS
[0037]方程式2: Tqytte=~ζ mesXX Ltwer
[0038]方f王式 3:lad&BdliHacra — ^spring)54 "^Aotnetor X -^LevrWArni*0
[0039]在方程式I中，Pmax是在密封件磨損循環(huán)期間由DVC確定的最大壓強(qiáng)。在一些實(shí)例中，Pmax是在密封件磨損循環(huán)期間由DVC確定的兩個(gè)或更多個(gè)壓強(qiáng)的平均值。在方程式2和3中，P1是由DVC確定的致動器的活塞的一個(gè)末端的最大致動器壓強(qiáng)。在方程式2中，Ip1-P2Lax是在密封件磨損循環(huán)期間由DVC確定的活塞的對立的末端的最大差分致動器壓強(qiáng)。在一些實(shí)例中，Pl和P2是在密封件磨損循環(huán)期間由DVC確定的兩個(gè)或更多個(gè)壓強(qiáng)的平均值。在方程式I和3中，psmt End Bench Eange是初始致動器移動的無負(fù)載情況下在致動器的行程的閥座末端處的預(yù)先確定的致動器壓強(qiáng)。在一些實(shí)例中，基于在操作期間獲取的數(shù)據(jù)來確定Psegt

End Bench Eange°

在一些實(shí)例中，憑經(jīng)驗(yàn)確定Pseat End Bench Eange °在一些實(shí)例中，PSeatEnd Bench Eange是P_與閥閉合期間在大約第一位置處致動器壓強(qiáng)之間的差的平均值。Psjtting是用于克服致動器的彈簧的致動器壓強(qiáng)。在方程式1-3中，4^_?是致動器振動膜、活塞或用于生成力的其他致動器組件的有效區(qū)域，并且是致動器的臂(例如桿臂等等)的長度。上述方程式僅僅是示例性的，并且可以使用其他方程式確定致動器的扭矩而不脫離本文公開的范圍。
[0040]在每個(gè)密封件磨損循環(huán)期間，流量控制組件208使密封件206受到壓強(qiáng)并且導(dǎo)致密封件206磨損。結(jié)果，在每個(gè)密封件磨損循環(huán)期間消耗密封件206的使用壽命的一部分。隨著密封件206由于壓強(qiáng)而磨損或疲勞，用于執(zhí)行每個(gè)后續(xù)密封件磨損循環(huán)的扭矩可能增加或減小。
[0041]可以例如通過測試一個(gè)或多個(gè)與示例性回轉(zhuǎn)閥200相似的或相同的回轉(zhuǎn)閥來用實(shí)驗(yàn)確定在密封件206的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)壽命循環(huán)或數(shù)量。在一些實(shí)例中，通過在第一、閉合位置與第二位置之間移動一個(gè)相似的或相同的回轉(zhuǎn)閥直到密封件壞掉來測試該相似的或相同的回轉(zhuǎn)閥。在測試期間，確定密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)。因此，該測試產(chǎn)生在密封件206的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量。在一些實(shí)例中，將密封件206的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量存儲在數(shù)據(jù)庫中。 [0042]在一些實(shí)例中，在測試期間確定每個(gè)密封件磨損循環(huán)的扭矩。在一些該實(shí)例中，該扭矩在密封件的使用壽命的一部分(例如最初的1250000個(gè)密封件磨損循環(huán))期間基本上保持恒定，直到密封件的情況達(dá)到門限等級為止。當(dāng)密封件的情況達(dá)到門限等級時(shí)(例如當(dāng)密封件磨損到門限量時(shí))，后續(xù)密封件磨損循環(huán)的扭矩可能增加或減小。因此，可以基于密封件磨損循環(huán)的扭矩來估計(jì)密封件206的情況。在一些實(shí)例中，基于該扭矩以及設(shè)定值(例如致動器的最大可用扭矩輸出、初始密封件磨損循環(huán)期間的扭矩、預(yù)先確定數(shù)量的密封件磨損循環(huán)期間的平均扭矩(例如在最初100個(gè)密封件磨損循環(huán)期間的平均扭矩)等等)來確定密封件206的情況。
[0043]在一些實(shí)例中，密封件206的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量對應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)變量，例如密封件類型(例如金屬、非金屬、PTFE等等)、閥尺寸、流體溫度和/或任意其他合適的變量。因此，該測試產(chǎn)生在密封件206的使用壽命期間與一個(gè)或多個(gè)變量相對應(yīng)的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量。在一些實(shí)例中，這些測試可用于建立變量范圍(例如小于100攝氏度、在100攝氏度與150攝氏度之間，大于150攝氏度等等)，每個(gè)變量范圍通常對應(yīng)于在密封件206的使用壽命期間可以由閥200執(zhí)行的密封件磨損循環(huán)的不同的壽命循環(huán)或估計(jì)數(shù)量。在一些實(shí)例中，將這些變量和/或變量范圍放在表格或數(shù)據(jù)庫中。因此，在一些實(shí)例中，由閥200執(zhí)行的密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)指示密封件206的情況。例如，如果閥200已經(jīng)執(zhí)行了 1000000個(gè)密封件磨損循環(huán)并且在給定變量或變量范圍上密封件206的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量是大約1500000，則密封件206可能是66.7%磨損(即相對于密封件206的使用壽命期間密封件206要受到的磨損的量)。
[0044]圖3-4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?04和/或任意其他合適的處理設(shè)備執(zhí)行圖3-4的示例性方法中的一些或全部。在一些實(shí)例中，用存儲在與處理器相關(guān)聯(lián)的有形機(jī)器可訪問或可讀介質(zhì)(如閃存、ROM和/或隨機(jī)訪問存儲器RAM)上的編碼指令來實(shí)現(xiàn)圖3-4的示例性方法中的一些或全部?？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來實(shí)現(xiàn)圖3-4的示例性方法中的一些或全部。并且，圖3-4中所示的一個(gè)或多個(gè)操作可以手動地實(shí)現(xiàn)或者可以被實(shí)現(xiàn)為任意前述技術(shù)的組合，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3-4中所示的流程圖來描述示例性方法，但是可以采用許多其他用于實(shí)現(xiàn)示例性方法的方法。可以例如改變方框的執(zhí)行次序并且/或者可以改變、消除、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(dú)立的處理線程、處理器、設(shè)備、分立邏輯、電路等等來順序地執(zhí)行并且/或者并行地執(zhí)行圖3-4的示例性方法中的一些或全部。
[0045]參考圖1和2，通過確定閥200的流量控制組件208的密封件磨損循環(huán)(方框302)來開始圖3的示例性方法或過程300。在一些實(shí)例中，密封件磨損循環(huán)是打開循環(huán)。該打開循環(huán)包括流量控制組件208從靠著密封件206的第一、閉合位置到第二位置的移動。在其他實(shí)例中，密封件磨損循環(huán)是閥閉合循環(huán)，包括流量控制組件208從第二位置到第一、閉合位置的移動。在一些實(shí)例中，第二位置是流量控制組件208脫離密封件206時(shí)流量控制組件208的位置。在一些該實(shí)例中，第二位置是流量控制組件208最初脫離密封件206時(shí)流量控制組件208的位置(例如與流量控制組件208離開靠著密封件206的第一、閉合位置的總可能行程的大約百分之二相對應(yīng)的位置)。在一些其他實(shí)例中，第二位置是密封件206與流量控制組件208之間的流體密封最初破壞或形成的位置。
[0046]在方框304處，確定在密封件磨損循環(huán)期間操作流量控制組件208的致動器的扭矩。在操作期間， 隨著流量控制組件208移動，DVC通過確定流量控制組件208和/或驅(qū)動軸212的位置并且確定致動器的壓強(qiáng)來確定在密封件磨損循環(huán)期間的扭矩。通過使用方程式例如方程式1、2或3，可以使用致動器的壓強(qiáng)和預(yù)先確定的特性(例如基準(zhǔn)范圍、有效區(qū)域、桿臂長度等等)計(jì)算致動器的扭矩。
[0047]基于該扭矩，估計(jì)密封件206的情況(方框306)。在一些實(shí)例中，估計(jì)密封件206的情況包括基于該扭矩或設(shè)定值來計(jì)算指示密封件206的情況的值。在一些實(shí)例中，該設(shè)定值是在一個(gè)或多個(gè)之前的密封件磨損循環(huán)器件的致動器的扭矩，例如在初始密封件磨損循環(huán)期間該致動器的扭矩、在預(yù)先確定數(shù)量的密封件磨損循環(huán)期間的平均扭矩(例如最初100個(gè)密封件磨損循環(huán)期間的平均扭矩)等等。在其他實(shí)例中，該設(shè)定值是致動器的估計(jì)最大可用扭矩。
[0048]在一些該實(shí)例中，計(jì)算指示密封件206的情況的值包括計(jì)算密封件磨損循環(huán)的比率，例如以下方程式4的比率:
[0049]方程式4:指示密封件的情況的值=^。
[0050]在方程式4中，T是密封件磨損循環(huán)的扭矩并且Tmax是致動器的估計(jì)最大可用扭矩。在其他實(shí)例中，密封件磨損循環(huán)的比率是該扭矩與另一個(gè)設(shè)定值(例如在初始密封件磨損循環(huán)期間的扭矩等等)的比率。在一些實(shí)例中，Tmax是基于致動器的特性(例如致動器有效區(qū)域、桿臂長度、氣源壓強(qiáng)等等)的預(yù)先確定的值。在其他實(shí)例中，Tmax是基于軸的特性
(例如切變強(qiáng)度)的預(yù)先確定的值。在一些實(shí)例中，如果?^ = 1，則該比率可以指示致動器不能夠使流量控制組件208移動進(jìn)入或走出第一位置。在一些實(shí)例中，用于指示致







*2BJSS
動器的傳動系統(tǒng)的健康性。
[0051]在一些實(shí)例中，;在密封件206的估計(jì)使用壽命的第一部分(例如初始數(shù)量個(gè)密封件磨損循環(huán))期間基本上恒定。例如，在大約最初1000000個(gè)密封件磨損循環(huán)期間，
可以是大約0.8。然而，從大約1000000個(gè)密封件磨損循環(huán)到大約1500000個(gè)密封件
1IEiajc
磨損循環(huán)，F(xiàn)l-可能從0.8減少到0.75，從而指示密封件206的情況已經(jīng)惡化(例如密封

1Ixtax
件206已經(jīng)磨壞)。
[0052]在方框308處，確定密封件206的情況是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)先確定的等級。該預(yù)先確定的等級可以例如對應(yīng)于使用方程式4預(yù)先確定的值，該值例如等于0.75。因此，在所示實(shí)例中，如果所確定的密封件磨損循環(huán)的扭矩等于或者小于致動器的最大可用扭矩的百分之七十五，則密封件206的情況已經(jīng)到達(dá)預(yù)先確定的等級。如果密封件206的情況已經(jīng)到達(dá)預(yù)先確定的等級，則發(fā)送警報(bào)消息(方框310)。例如，DVC和/或控制器104生成并且向工作站108發(fā)送警報(bào)消息。
[0053]如果密封件206的情況未到達(dá)預(yù)先確定的等級，則確定直到密封件206的情況到達(dá)預(yù)先確定的等級為止剩余的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量(方框312)。在一些實(shí)例中，直到密封件206的情況到達(dá)預(yù)先確定的等級為止剩余的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量是基于密封件磨損循環(huán)的扭矩以及該扭矩的改變速率的。在操作期間可能例如發(fā)生多個(gè)密封件磨損循環(huán)。在一些該實(shí)例中，DVC確定用于指示密封件206的情況的值的改變速率(例如
) O在一些實(shí)例中，該扭矩的改變速率與由回轉(zhuǎn)閥200執(zhí)行的密封件磨損循環(huán)的數(shù)量
lmsx
單調(diào)相關(guān)。如果預(yù)先確定的值等于0.75，用于指示密封件206的情況的值(例如,)是





▲EU抵
0.8并且值的改變速率(例如A* )是每1000個(gè)密封件磨損循環(huán)0.0001，則直到密封件
206的情況到達(dá)預(yù)先確定的等級為止密封件磨損循環(huán)的估計(jì)剩余數(shù)量是大約500000。
[0054]在一些實(shí)例中，直到密封件206的情況到達(dá)預(yù)先確定的等級為止的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)剩余數(shù)量是基于密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)和直到密封件206的情況到達(dá)預(yù)先確定的等級為止密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量(例如密封件206的估計(jì)使用壽命)的。在一些該實(shí)例中，由DVC對每次密封件磨損循環(huán)增加計(jì)數(shù)。在一些實(shí)例中，通過測試一個(gè)或多個(gè)與回轉(zhuǎn)閥200相似或相同的回轉(zhuǎn)閥來確定直到密封件206的情況到達(dá)預(yù)先確定的等級為止密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量。該測試可能例如產(chǎn)生指示直到密封件206的情況到達(dá)預(yù)先確定的等級(例如對應(yīng)于等于0.75的預(yù)先確定的值)為止密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量是大約1500000個(gè)密封件磨損循環(huán)的結(jié)果。如果計(jì)數(shù)是1000000個(gè)循環(huán)并且直到密封件206的情況到達(dá)預(yù)先確定的等級為止密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量是1500000個(gè)循環(huán)，則直到密封件206的情況到達(dá)預(yù)先確定的值為止密封件磨損循環(huán)的估計(jì)剩余數(shù)量是500000。因此可以基于相似的或相同的回轉(zhuǎn)閥的測試結(jié)果來確定直到密封件206的情況到達(dá)預(yù)先確定的值為止密封件磨損循環(huán)的估計(jì)剩余數(shù)量。[0055]在方框314處，確定直到密封件206的情況到達(dá)預(yù)先確定的等級為止的估計(jì)時(shí)間量?？梢允褂弥甘久芊饧?06的情況的值的改變速率、密封件磨損循環(huán)的頻率和/或計(jì)數(shù)來確定該估計(jì)時(shí)間量。在一些該實(shí)例中，DVC確定密封件磨損循環(huán)的頻率。該頻率可以是每日、每小時(shí)、每周或者任意其他合適的時(shí)間段中密封件磨損循環(huán)的平均計(jì)數(shù)。在所示實(shí)例中，如果頻率是每日1000個(gè)密封件磨損循環(huán)，則直到指示密封件206的情況的值從0.8達(dá)到0.75的估計(jì)時(shí)間量大約是五百天。該示例性方法然后返回方框302。
[0056]圖4是用于表示本文公開的另一個(gè)示例性方法400的流程圖。參考圖1和2，通過確定回轉(zhuǎn)閥200的流量控制組件208的密封件磨損循環(huán)(方框402)，開始圖4的示例性方法或過程400。在一些實(shí)例中，密封件磨損循環(huán)是打開循環(huán)。該打開循環(huán)包括流量控制組件208從靠著密封件206的第一、閉合位置到第二位置的移動。在其他實(shí)例中，密封件磨損循環(huán)是閥閉合循環(huán)，該閥閉合循環(huán)包括流量控制組件208從第二位置到第一、閉合位置的移動。在一些實(shí)例中，第二位置是流量控制組件208脫離該密封件206時(shí)流量控制組件208的位置。在一些實(shí)例中，第二位置是流量控制組件208最初脫離密封件206 (例如與流量控制組件208遠(yuǎn)離靠著密封件206的第一、閉合位置的總可能行程的大約百分之二相對應(yīng)的位置)時(shí)流量控制組件208的位置。在一些其他實(shí)例中，第二位置是密封件206與流量控制組件208之間的流體密封最初破壞或形成的位置。
[0057]在方框402處，DVC增加密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)。例如，如果在該密封件磨損循環(huán)之前密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)是999999，則DVC將該密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)增加到1000000。在一些實(shí)例中，密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)以旋轉(zhuǎn)的度數(shù)為單位。
[0058]在方框406處，將該計(jì)數(shù)與一個(gè)變量相關(guān)聯(lián)，該變量與密封件206在使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量相對應(yīng)。在一些實(shí)例中，該變量是密封件的類型、密封件材料、閥尺寸、閥構(gòu)造信息、流經(jīng)閥200的流體類型、流體溫度、入口壓強(qiáng)和/或任意其他變量。在一些實(shí)例中，通過測試一個(gè)或多個(gè)與回轉(zhuǎn)閥200相似的或相同的回轉(zhuǎn)閥來用實(shí)驗(yàn)確定在密封件206的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量。例如，如果回轉(zhuǎn)閥200具有由金屬構(gòu)成的密封件，則可以測試包括相似的或相同的金屬密封件的相似的或相同的閥，以確定密封件206的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量。
[0059]在一些實(shí)例中，確定該變量的值。例如，可通信地耦接到控制器104的溫度傳感器可以確定流體溫度。在一些該實(shí)例中，該計(jì)數(shù)與多個(gè)變量范圍中的一個(gè)變量范圍相關(guān)聯(lián)，其中，每個(gè)變量范圍對應(yīng)于密封件的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量?？梢酝ㄟ^在該變量的多個(gè)不同的值處測試一個(gè)或多個(gè)與回轉(zhuǎn)閥200相似的或相同的回轉(zhuǎn)閥來用實(shí)驗(yàn)預(yù)先確定該變量范圍。例如，在90攝氏度的流體溫度進(jìn)行測試可以產(chǎn)生密封件206的使用壽命期間的可用密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量等于大約10000000，在130攝氏度的流體溫度進(jìn)行測試可以產(chǎn)生密封件206的使用壽命期間的可用密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量等于大約7500000，在160攝氏度的流體溫度進(jìn)行測試可以產(chǎn)生大約5000000的可用密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量?？梢詧?zhí)行該測試以生成任意希望數(shù)量個(gè)使用壽命估計(jì)值，該使用壽命估計(jì)值然后可用于建立范圍例如等于或低于100攝氏度、在100攝氏度到150攝氏度之間，等于或高于150攝氏度等等。這些范圍僅僅是可能的范圍的一個(gè)實(shí)例，并且可以改為使用任意其他數(shù)量個(gè)具有任意希望的跨度的范圍來滿足具體的應(yīng)用需求。例如，如果溫度傳感器確定密封件磨損循環(huán)的流體的溫度是100攝氏度，則該溫度可能與100攝氏度到150攝氏度之間的溫度范圍相關(guān)聯(lián)，該溫度范圍對應(yīng)于密封件206的使用壽命期間的可用密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量等于大約7500000。
[0060]基于該計(jì)數(shù)和該變量，估計(jì)密封件206的情況(方框408)。可以例如通過基于在方框406處的增加的計(jì)數(shù)和密封件206的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量之間的比率來確定用于指示密封件206的情況的值。
[0061]可以例如使用以下方程式5來計(jì)算用于指示已消耗的密封件206的使用壽命的總
量的值:方程式5:
【權(quán)利要求】
1.一種回轉(zhuǎn)閥，其特征在于包括: 限定流體流動通道的閥體； 耦接到所述閥體并且布置在所述流體流動通道中的密封件； 布置在所述流體流動通道中并且與所述密封件相鄰的流量控制組件，所述流量控制組件具有密封件磨損循環(huán)，所述密封件磨損循環(huán)包括在所述流量控制組件接合所述密封件的第一位置與第二位置之間的移動； 耦接到所述流量控制組件的致動器，其被配置為施加扭矩以在所述密封件磨損循環(huán)期間移動所述流量控制組件；以及 可操作地耦接到所述致動器的控制器，其被配置為基于所施加的扭矩估計(jì)所述密封件的情況。
2.如權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述流量控制組件包括球。
3.如權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述流量控制組件可操作地耦接到從動軸和驅(qū)動軸，所述致動器通過所述驅(qū)動軸耦接到所述流量控制組件。
4.如權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述致動器是氣動致動器。
5.如權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于在所述第二位置處，所述流量控制組件初始接合或脫離所述密封件。
6.如權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述控制器被配置為確定所述致動器所施加的扭矩。
7.如權(quán)利要求6所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述控制器被配置為確定所述致動器的一個(gè)或多個(gè)壓強(qiáng)，并且所述控制器被配置為基于所述一個(gè)或多個(gè)壓強(qiáng)確定所施加的扭矩。
8.如權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述控制器被配置為通過基于所述扭矩和設(shè)定值來計(jì)算值，來估計(jì)所述密封件的情況。
9.如權(quán)利要求8所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述控制器被配置為通過使用所述扭矩和所述設(shè)定值之間的比率，來計(jì)算所述值。
10.如權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述控制器被配置為確定所述扭矩的改變速率，并且基于所述扭矩和所述改變速率確定直到所述密封件的情況達(dá)到預(yù)先確定的等級為止的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)剩余數(shù)量。
11.如權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述控制器被配置為確定所述密封件磨損循環(huán)的頻率，并且基于所述扭矩和所述密封件磨損循環(huán)的頻率來確定直到所述密封件的情況達(dá)到預(yù)先確定的等級為止的估計(jì)時(shí)間量。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述控制器被配置為確定密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)，并且基于所述計(jì)數(shù)確定直到所述密封件的情況達(dá)到預(yù)先確定的等級為止的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)剩余數(shù)量。
13.如權(quán)利要求12所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述控制器被配置為增加密封件磨損循環(huán)的計(jì)數(shù)，將所述計(jì)數(shù)與變量相關(guān)聯(lián)，并且基于所述計(jì)數(shù)和所述變量估計(jì)所述密封件的情況，其中所述變量與所述密封件的使用壽命期間的密封件磨損循環(huán)的估計(jì)數(shù)量相對應(yīng)。
14.如權(quán)利要求12所述的回轉(zhuǎn)閥，其特征在于所述控制器被配置為基于對類似的回轉(zhuǎn)閥的測試來確定密封件磨損循環(huán)的估計(jì)剩余數(shù)量。
【文檔編號】F16K31/12GK203797022SQ201320582975
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月19日
【發(fā)明者】S·W·安德森, T·D·格雷博 申請人:費(fèi)希爾控制國際公司