BR0111467B1 - Conjunto de válvula de controle e método para posicionar uma válvula de controle - Google Patents

Description

“CONJUNTO DE VÁLVULA DE CONTROLE E MÉTODO PARA POSICIONAR UMA VÁLVULA DE CONTROLE” CAMPO DA INVENçãO [0001] Trata a presente invenção, de um modo geral, de posicionadores para mover uma válvula até uma posição desejada e, mais particularmente, refere-se a sistemas de controle para tais posicionadores.

FUNDAMENTOS DA INVENçãO [0002] Na transmissão de fluidos através de oleodutos, instalações de processamento e semelhantes, é necessário controlar as válvulas dentro do sistema de uma forma precisa e rápida. Por exemplo, nas usinas de processamento de petróleo ou em instalações de fabricação de produtos químicos, os esquemas de controle integrados freqüentemente exigem que diversas válvulas por todo o sistema sejam abertas e fechadas em seqüência, e de graus diferentes, dependendo do conjunto de parâmetros de operação dado. Estes parâmetros de operação podem incluir uma taxa de escoamento desejada, uma liberação de fluido sincronizada, o fluido específico que está sendo processado, etc. [0003] À medida que tais sistemas de controle se tornam cada vez mais automatizados, é primordial que as válvulas de controle sejam posicionadas com precisão e reajam rapidamente. Qualquer atraso entre a recepção de um sinal de comando de posição e o posicionamento real da válvula para o local desejado afeta prejudicialmente o processo em termos de produtividade e lucratividade. [0004] Em conseqüência, foram desenvolvidos sistemas para posicionar responsivamente uma válvula de controle. Por exemplo, numa das invenções anteriores dos requerentes, apresentada na Patente US NQ 4.509.403, cedida ao presente cessionário, é apresentado um sistema posicionador que emprega um único circuito fechado de realimentação para controlar dinamicamente a posição de uma válvula. Além disto, a Patente US N- 5.884.894 apresenta um sistema posicionador que emprega primeiro e segundo circuitos fechados de controle para controlar a posição de uma válvula de carretei. No entanto, as válvulas de carretei tipicamente apresentam alto vazamento, e se forem projetadas para exibir um vazamento baixo, produzem uma “zona morta” relativamente grande na faixa de operação da válvula. Isto prejudica a capacidade de reação da válvula. Outrossim, tais válvulas de carretei precisam ser fabricadas sob tolerâncias rígidas, aumentando o custo da válvula.

SUMÁRIO DA INVENçãO [0005] De acordo com um aspecto da presente invenção, é provido um conjunto de válvula de controle que compreende uma válvula de controle, uma válvula de obturador e sede, um primeiro sensor de posição, um segundo sensor de posição e um comparador. A válvula de obturador e sede está associada operativamente à válvula de controle. O primeiro sensor de posição está adaptado para monitorar a posição da válvula de controle e gerar um primeiro sinal de posição. O segundo sensor de posição está adaptado para monitorar a posição da válvula de obturador e sede e gerar um segundo sinal de posição. O comparador está adaptado para comparar o primeiro sinal de posição com um primeiro ponto de ajuste e gerar um segundo ponto de ajuste, e está adaptado ainda para comparar o segundo sensor de posição com o segundo ponto de ajuste e gerar um sinal de correção. O sinal de correção é enviado à válvula de obturador e sede para posicionar a válvula de controle. [0006] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provido um sistema de controle de válvula que compreende uma válvula de controle, um atuador de válvula de controle, um primeiro sensor de posição, uma válvula de obturador e sede, um primeiro comparador e um segundo sensor de posição, um segundo comparador e um transdutor. O atuador de válvula de controle está associado operativamente à válvula de controle e está adaptado para modificar a posição da válvula de controle. O primeiro sensor de posição está próximo da válvula de controle e está adaptado para detectar a posição da válvula de controle. O primeiro sensor de posição gera um sinal indicativo da posição de válvula de controle. A válvula de obturador e sede está em comunicação fluida com o atuador de válvula de controle e está adaptada para comparar a posição da válvula de controle com um ponto de ajuste de posição de válvula de obturador e sede. O segundo sensor de posição está próximo da válvula de obturador e sede e está adaptado para detectar a posição da válvula de obturador e sede e gerar um sinal indicativo da posição de válvula de obturador e sede. O segundo comparador está adaptado para comparar a posição de válvula de obturador e sede com o ponto de ajuste de posição de válvula de obturador e sede e gerar um sinal de correção de válvula de obturador e sede. O transdutor está adaptado para receber o sinal de correção de válvula de obturador e sede e gerar um sinal de pressão correspondente para comunicação à válvula de obturador e sede. [0007] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, um sistema para posicionar uma válvula de controle acionada por um atuador de válvula de controle, em que o atuador de válvula de controle está em comunicação com uma válvula de obturador e sede, compreende um primeiro circuito fechado de controle e um segundo circuito fechado de controle. O primeiro circuito fechado de controle compara um sinal indicativo de posição de válvula de controle com um primeiro ponto de ajuste para gerar um segundo ponto de ajuste. O segundo circuito fechado de controle compara um sinal indicativo de posição de válvula de obturador e sede com o segundo ponto de ajuste para gerar um sinal de acionamento de atuador de válvula de controle, o sinal de acionamento de atuador de válvula de controle sendo enviado ao atuador de válvula de controle para posicionar a válvula de controle. [0008] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é apresentado um sistema para posicionar uma válvula de controle acionada por um atuador de válvula de controle, em que o atuador de válvula de controle está em comunicação com uma válvula de atuador de válvula de controle. O sistema inclui um primeiro circuito fechado de controle, um segundo circuito fechado de controle e um circuito de ajuste de ganho sintonizável. No primeiro circuito fechado de controle, um sinal indicativo de posição de válvula de controle é comparado com um primeiro ponto de ajuste para gerar um segundo ponto de ajuste. No segundo circuito fechado de controle, um sinal indicativo de posição de válvula de atuador de válvula de controle é comparado com o segundo ponto de ajuste para gerar um sinal de acionamento de atuador de válvula de controle, o sinal de acionamento de atuador de válvula de controle sendo enviado ao atuador de válvula de controle para posicionar a válvula de controle. O circuito de ajuste de ganho sintonizável está no segundo circuito fechado de controle e está adaptado para modificar o sinal indicativo de posição de válvula de atuador de válvula de controle. [0009] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é apresentado um método para posicionar uma válvula de controle, que compreende as etapas de monitorar a posição da válvula de controle, comparar a posição da válvula de controle com um primeiro ponto de ajuste, gerar um segundo ponto de ajuste baseado na etapa de comparar, monitorar a posição de uma válvula de obturador e sede, comparar a posição da válvula de obturador e sede com o segundo ponto de ajuste, gerar um sinal de correção baseado na comparação da posição da válvula de obturador e sede com o segundo ponto de ajuste, e posicionar a válvula de controle em função do sinal de correção. [0010] Estes e outros aspectos e características da invenção se evidenciarão melhor a partir da descrição detalhada que se segue, quando considerada em conjunto com os desenhos anexos.

DESCRIçãO RESUMIDA DOS DESENHOS [0011] A fig. 1 é um diagrama de blocos de uma realização preferida de um sistema posicionador construído de acordo com os ensinamentos da invenção; [0012] A fig. 2 é uma vista lateral de uma realização preferida de uma válvula de obturador e sede construída de acordo com os ensinamentos da invenção, e ilustrada numa posição fechada; [0013] A fig. 3 é uma vista lateral da válvula de obturador e sede semelhante à fig. 2, porém ilustrando a válvula de obturador e sede numa primeira posição aberta; [0014] A fig. 4 é uma vista lateral da válvula de obturador e sede semelhante à fig. 2, porém ilustrando a válvula de obturador e sede numa segunda posição aberta; [0015] A fig. 5 é uma vista lateral de uma segunda realização de uma válvula de obturador e sede construída de acordo com os ensinamentos da invenção; [0016] A fig. 6 é um diagrama de blocos de uma segunda realização de um sistema posicionador de válvula de controle construído de acordo com os ensinamentos da invenção; e [0017] A fig. 7 é um diagrama de blocos de uma terceira realização de um sistema posicionador de válvula de controle construído de acordo com os ensinamentos da invenção. [0018] Embora a invenção esteja sujeita a diversas modificações e construções alternativas, algumas de suas realizações ilustrativas são mostradas nos desenhos e serão descritas abaixo em detalhes. Deve ficar entendido, todavia, que não há intenção de limitar a invenção às formas específicas apresentadas, porém, ao contrário, a intenção é abranger todas as modificações, construções alternativas e equivalentes que incidam no espírito e escopo da invenção, conforme definidos nas reivindicações apensas.

DESCRIçãO DETALHADA DAS REALIZAçÕES PREFERIDAS [0019] Com referência agora aos desenhos, com referência especificamente à fig. 1, um sistema posicionador de válvula de controle construído de acordo com os ensinamentos da invenção está indicado genericamente pelo número de referência 20. Conforme mostrado na mesma, o sistema posicionador 20 é usado para controlar a posição de uma válvula de controle 22, em função de um ponto de ajuste de deslocamento de válvula de controle 24 recebido a partir de um controle de processo 26. O controle de processo 26 pode ser provido como parte de um sistema integrado para controlar variáveis tais como pressão, escoamento, nível de tanque, temperatura, ou semelhante, em diversos ambientes, tais como uma usina de processamento de petróleo, uma instalação de processamento de produtos químicos, um oleoduto de gás natural, ou semelhante. [0020] Com referência novamente à figura 1, o sistema posicionador 20 é mostrado incluindo um primeiro circuito fechado de controle 28 e um segundo circuito fechado de controle 30, que proporcionam um melhor amortecimento e se combinam para conjugarem, de forma mais precisa e responsiva, a posição real da válvula de controle 22 com a do ponto de ajuste de deslocamento de válvula de controle 24. O primeiro circuito fechado de controle 28, de preferência, emprega um processador de válvula de controle 32, um sistema posicionador de obturador e sede 34, um atuador de válvula de controle 36 e um sensor de deslocamento de válvula de controle 38. O atuador de válvula de controle 36, de preferência, é de um tipo que recebe um sinal pneumático ou outro sinal pressurizado 40, e converte o sinal 40 para um movimento mecânico correspondente 42 para acionar a válvula de controle 22 até a posição desejada conforme determinada pelo ponto de ajuste 24.

Qualquer número de tais atuadores se encontra comercialmente disponível, tal como aquele apresentado na Patente US NQ 4.509.403, cedida ao presente cessionário, cuja apresentação é aqui incorporada por referência. O primeiro circuito fechado de controle 28 pode ser implementado através de circuitos digitais, circuitos analógicos ou uma combinação híbrida de circuitos digitais e analógicos. [0021] O sensor de deslocamento de válvula de controle 38 é posicionado próximo do atuador de válvula de controle 36 e da válvula de controle 22 para monitorar a sua posição. Na realização preferida, a posição do atuador de válvula de controle 36 é monitorada, porém deve ficar entendido que, em realizações alternativas, o sensor de deslocamento de válvula de controle 38 poderia ser empregado para monitorar, em vez disto, a posição da válvula de controle 22. O sensor de deslocamento de válvula de controle 38, de preferência, está na forma de um potenciômetro. Alternativamente, o sensor de deslocamento de válvula de controle 38 pode estar na forma de um sensor de efeito Hall, no qual um ímã seria colocado próximo do atuador de válvula de controle 36, e qualquer movimento do atuador de válvula de controle 36 resultaria em mudança do campo magnético do ímã, ou pode estar na forma de um número de outros sensores de posição, inclusive dispositivos magnetorresistivos gigantes (GMRs), ou outros sensores eletrônicos. [0022] O sensor de deslocamento de válvula de controle 38 gera um sinal de deslocamento de válvula de controle 44 que indica a posição do atuador de válvula de controle 36, com o sinal 44 sendo alimentado ao processador de válvula de controle 32. No processador de válvula de controle 32, o sinal de deslocamento de válvula de controle 44 é comparado com o ponto de ajuste de deslocamento de válvula de controle 24 para gerar um ponto de ajuste de comando de posição 46. O circuito eletrônico usado para efetuar a comparação do sinal de deslocamento de válvula de controle 44 com o ponto de ajuste de deslocamento de válvula de controle 24 pode ser implementado usando um conjunto de circuitos eletrônicos analógicos, um conjunto de circuitos eletrônicos digitais, como com um microprocessador, ou pode ser uma combinação de mecanismos analógicos e digitais. O sinal de deslocamento de válvula de controle 44 pode ser suprido continuamente ao processador de válvula de controle 32, ou pode ser operado na base de ciclo de trabalho a fim de efetuar leituras a intervalos em seqüência para deste modo reduzir a dissipação de potência, quando for vantajoso. O processador de válvula de controle 32 pode incluir um amplificador de desvio ou um comparador, e pode incluir capacidade de ganho, polarização e filtragem para melhorar o desempenho de posicionamento. [0023] O ponto de ajuste de comando de posição 46 é fornecido ao segundo circuito fechado de controle 30 que forma o sistema posicionador de obturador e sede 34. Mais especificamente, o sistema posicionador de obturador e sede 34 inclui um processador de posicionamento ou circuito de comparação eletrônico 48, um atuador de relé eletropneumático 50, uma válvula de atuador de válvula de controle, de preferência na forma de um conjunto de válvula de obturador e sede 52, e um sensor de posição de válvula de obturador e sede 54. A válvula de atuador de válvula de controle pode ser provida na forma de outros tipos de válvulas, inclusive válvulas de carretei, porém sem estar limitada às mesmas. [0024] O conjunto de válvula de obturador e sede 52 é empregado para gerar o sinal de atuação pneumático ou pressurizado 40 para fornecimento a um atuador de válvula de controle 36. Conforme descrito acima, o atuador de válvula de controle 36 usa o sinal de pressão 40 para produzir movimento mecânico 42 a fim de acionar a válvula de controle 22 para uma posição desejada. A mecânica e a função do conjunto de válvula de obturador e sede 52 estão descritas aqui em maiores detalhes. [0025] Um sensor de posição de válvula de obturador e sede 54 é colocado próximo do conjunto de válvula de obturador e sede 52 para monitorar a posição do conjunto de válvula de obturador e sede 52, e gerar um sinal 60 indicativo da posição do conjunto de válvula de obturador e sede 52. O sensor de posição de válvula de obturador e sede 54 pode estar na forma dos potenciômetros, sensores de efeito Hall, dispositivos magnetorresistivos gigantes (GMRs), ou outros dispositivos sensores eletrônicos mencionados acima. [0026] O sinal de posição de válvula de obturador e sede 60 é fornecido ao processador de posicionamento 48, o qual, por sua vez, compara o sinal sensor de posição de válvula de obturador e sede 60 com o ponto de ajuste de comando de posição 46 recebido do processador de válvula de controle 32. Deve ficar claro que, embora sejam ilustrados dois processadores 32, 48, pode ser provido um único processador capaz de executar ambas as tarefas. [0027] O processador de posicionamento 48 gera um sinal de correção ou de acionamento de válvula de obturador e sede 62 baseado na comparação do sinal de posição de válvula de obturador e sede 60 com o ponto de ajuste de comando de posição 46. O sinal de correção ou de acionamento 62 está ligado ao atuador de relé eletromagnético 50, o qual converte o sinal elétrico 62 para um sinal de pressão ou pneumático 64, o qual, por sua vez, é usado pelo conjunto de válvula de obturador e sede 52 para gerar o sinal de pressão de atuador 40. O atuador de relé eletropneumático 50 pode ser provido em qualquer um dentre diversos conversores ou transdutores de corrente para pressão (I para P) comercialmente disponíveis, tais como aqueles apresentados numa das patentes anteriores do mesmo requerente, a Patente US NQ 5.532.925, cedido ao cessionário do presente pedido, cuja apresentação é aqui incorporada para referência. [0028] Com referência agora às figuras 2-4, nelas está ilustrada uma primeira realização preferida de um conjunto de válvula de obturador e sede 52 construída de acordo com os ensinamentos da invenção. Conforme indicado acima, o conjunto de válvula de obturador e sede 52 recebe um sinal de atuação pneumática 64 e gera um sinal de atuação pneumática 40 para comunicação com o atuador de válvula de controle 36. Na realização preferida, são geradas duas saídas pneumáticas para, por exemplo, operar as câmaras de pressão superior e inferior de um atuador de pistão (não mostrado). Conforme mostram as figuras, o conjunto de válvula de obturador e sede 52 inclui primeira e segunda válvulas de obturador e sede 66, 68. A primeira e a segunda válvulas de obturador e sede 66, 68 são de construção idêntica. Sendo assim, para facilitar a leitura e compreensão, apenas a primeira válvula de obturador e sede 66 é totalmente enumerada nos desenhos. Deve ficar entendido, entretanto, que onde estiverem ilustrados elementos análogos, seriam aplicados números de referência idênticos. [0029] A primeira e a segunda válvulas de obturador e sede 66, 68 são atadas juntas por uma viga de atuação 70 para se moverem em concordância, porém em direções opostas. A viga de atuação 70 gira sobre um pivô central 72. Quando uma dentre a primeira e a segunda válvulas de obturador e sede 66, 68 se abre, a outra dentre a primeira e a segunda válvulas de obturador e sede 66, 68 se fecha, ou pelo menos se fecha do mesmo grau de que a outra válvula se abre. Quando isto acontece, sinais de saída provenientes da primeira e da segunda válvulas de obturador e sede 66, 68 podem ser, ambos, utilizados para controlar, por exemplo, o atuador de pistão mencionado acima ou diversos parâmetros de um esquema de controle integrado. [0030] Cada uma dentre a primeira e a segunda válvulas de obturador e sede 66, 68 está montada dentro de uma carcaça principal 73, e inclui uma peça de carcaça fixa 74 à qual uma gola 75 está fixada. Uma peça de carcaça móvel 76 é recebida dentro de cada peça de carcaça fixa 74. Um obturador móvel 78 é colocado dentro de um furo central 79 de cada gola 75, conforme será descrito aqui em maiores detalhes. Dependendo das posições das peças de carcaça móveis 76 e dos tampões 78 em relação às peças de carcaça fixas 74, pressão pneumática de força variável pode ser alimentada ao atuador de válvula de controle 36 para controlar a sua posição respectiva. [0031] Cada peça de carcaça fixa 74 inclui uma entrada de pressão de suprimento 80 e saídas que se estendem radialmente 82. A entrada de pressão de suprimento 80 está em comunicação fluida com uma fonte (não mostrada) de pressão de suprimento para operar as válvulas 66, 68. Um dos furos centrais 79 liga uma das entradas 80 a uma das saídas 82. Uma sede de válvula fixa 86 é provida em cada gola 75 entre a entrada 80 e o seu furo central 79. [0032] A peça de carcaça móvel 76 inclui um anel superior 88 e um anel inferior 90. O anel superior 88 inclui um ressalto anular 92 que define uma sede de válvula móvel 93 e é recebido dentro de um recesso 94 da peça de carcaça fixa 74. Um canal de comunicação 96 liga fluidicamente o anel superior 88 ao anel inferior 90. O anel inferior 90 inclui um ressalto anular 100 e uma porta de exaustão 102, conforme será descrito adiante em maiores detalhes. A porta de exaustão 102 conduz a uma câmara de exaustão 104. A câmara de exaustão 104 normalmente fica separada do recesso 94 por um segundo diafragma elastomérico 106. A peça de carcaça fixa 74 e a peça de carcaça móvel 76 incluem uma pluralidade de ranhuras circunféricas 110 que recebem anéis-0 elastoméricos 112 para selar o conjunto de válvula de obturador e sede 52 dentro da carcaça principal 73. [0033] Cada obturador de válvula móvel 78 está disposto deslizantemente dentro de uma das peças de carcaça fixas 74 e de uma peças de carcaça móveis 76. Mais especificamente, cada obturador de válvula 78 inclui uma árvore central substancialmente cilíndrica 114 que possui primeira e segunda cabeças opostas 116, 118. A primeira cabeça 116 é dimensionada para acoplar a sede de válvula fixa 86 em engate de vedação, e a segunda cabeça 118 é dimensionada para acoplar a sede de válvula móvel 93 da peça de carcaça móvel 76 em engate de vedação.

Cada obturador de válvula 78 compreende ainda uma montagem traseira 120 conectada a uma mola 122 para forçar o obturador de válvula 78 para a posição fechada mostrada na fig. 2. [0034] A viga de atuação 70 possui primeiro e segundo braços de alavanca 124, 126 que se estendem a partir do pivô central 72. Um primeiro prolongamento 127 é provido numa extremidade 128 do primeiro braço de alavanca 124, e um segundo prolongamento 130 é provido numa extremidade 132 do primeiro braço de alavanca 126. Cada prolongamento 127, 130 é recebido dentro de um dos anéis inferiores 90.

Uma sapata de atuação 137 é provida sobre a viga de atuação 70 oposta a cada um do primeiro e segundo prolongamentos 127, 130. [0035] Na posição mostrada na fig. 3, pode-se notar que a peça de carcaça móvel esquerda 76 se moveu para baixo em relação ao obturador de válvula 78 associado à mesma, o que, por sua vez, move a segunda cabeça 118 do obturador de válvula 78 para fora de engate com a sede de mola móvel 93. A primeira cabeça 116 permanece em engate com a sede de válvula fixa devido à mola 122. Por causa disto, é criado um caminho designado por setas a, que liga fluidicamente o recesso 94 à porta de exaustão 102 e à câmara de exaustão 104. [0036] Com relação à peça de carcaça móvel direita 76, esta se moveu para cima na fig. 3, conforme determinado pelo movimento de articulação da viga de atuação 70. Quando ocorre isto, a sede de mola móvel 93 permanece em engate com a segunda cabeça 118, porém a primeira cabeça 116 se moveu para fora de engate com a sede de válvula fixa 86. A mola 122 se deforma para permitir este movimento. Em conseqüência, é criado um caminho β que permite o escoamento de fluido entre a entrada 80 e a saída 82. [0037] A pressão no recesso 94 à esquerda portanto produz uma pressão de saída relativamente baixa para o atuador 36, enquanto a pressão no recesso 94 à direita produz uma pressão de saída relativamente alta para o atuador 36 na posição ilustrada. No caso de um atuador de pistão, tais sinais seriam alimentados a câmaras de pressão superior e inferior para mover o pistão para cima e para baixo.

Em outras aplicações, não há necessidade de utilizar os dois sinais. [0038] A força exigida para fazer com que o obturador de válvula 78 se mova para cima é aplicada ao mesmo pelo atuador de relé eletropneumático 50. O relé eletropneumático 50 gera um sinal 64 que aumenta a pressão dentro de uma câmara de atuação 138 entre a sapata 137 da viga de atuação 70 e uma base 142 do conjunto de válvula de obturador e sede 52. Um diafragma elastomérico 144 isola a câmara de atuação 138. [0039] Uma câmara de propulsão 145 exerce uma força sobre a viga de atuação 70 contrária à força exercida pela câmara de atuação 138. Conseqüentemente, quando a pressão dentro da câmara de atuação 138 se reduz, a câmara de propulsão 145 faz com que a viga de atuação 70 se mova na direção oposta. A câmara de propulsão 145 pode incluir uma mola ou um suprimento de pressão independente para produzir a propulsão. [0040] Aqueles com conhecimentos comuns na técnica portanto perceberão que os tampões de válvula 78 podem ser movidos para qualquer posição ao longo de uma faixa de movimento definida nas figs. 2-4 dependendo do sinal aplicado à câmara de atuação 138 pelo atuador de relé eletropneumático 50. Caso a pressão na câmara de atuação 138 aumente até ficar maior que a pressão na câmara de propulsão 145, o obturador de válvula próximo da câmara de atuação 138 se move para cima, e o outro obturador de válvula 78 se move para baixo. Reciprocamente, caso a pressão na câmara de atuação 138 decresça até ficar menor que na câmara de propulsão 145, o obturador de válvula 78 próximo da câmara de propulsão 145 se move para cima, e o obturador de válvula 78 próximo da câmara de atuação 138 se move para baixo. Dependendo das posições do obturador de válvula 78, os sinais de saída resultantes para o atuador 36 são ajustados, o que, por sua vez, ajusta a posição da válvula de controle 22. [0041] Pela monitoração das posições dos tampões de válvula 78 usando o segundo circuito fechado de controle 30, conforme mencionado acima, a posição dos tampões 78 pode ser controlada com precisão, o que, por sua vez,, melhora a precisão e a capacidade de resposta com as quais a posição da válvula de controle 22 pode ser controlada. [0042] Com referência agora à figura 5, nela está ilustrada uma segunda realização preferida do conjunto de válvula de obturador e sede 52. A parte mecânica da válvula de obturador e sede 52 é idêntica àquela apresentada em relação à primeira realização preferida, embora seja usada apenas uma única válvula de obturador e sede.

Conseqüentemente, onde forem empregados elementos análogos, números de referência análogos serão adotados. [0043] Com referência agora à figura 6, uma segunda realização alternativa para um sistema de posicionamento construído de acordo com os ensinamentos da invenção está ilustrada genericamente pelo número de referência 200. O sistema 200 é substancialmente igual à primeira realização preferida, e conseqüentemente onde forem empregados elementos análogos, números de referência análogos serão adotados. Uma diferença em relação à realização alternativa da fig. 6, todavia, é o emprego de um circuito de ajuste de ganho sintonizável 202. O circuito de ajuste de ganho sintonizável 202 proporciona ao usuário um mecanismo para ajustar o alcance do sinal de posição 58 que é realimentado para o processador de posicionamento 48. Isto resulta num método para sintonizar a resposta do sistema posicionador 200. Por exemplo, o circuito de ajuste de ganho sintonizável 202 pode consistir num circuito fechado proporcional que multiplica o sinal do processador de posicionamento 48 por uma constante. Aqueles com conhecimentos comuns na técnica portanto perceberão que, além de um circuito fechado proporcional, um circuito fechado de integração pode ser usado para prover controle PI, e que um circuito fechado de derivação também pode ser usado para resultar num sistema de controle PID. O uso do circuito de ajuste de ganho sintonizável 202 não precisa estar limitado a sistemas que empregam válvulas de obturador e sede, porém, em vez disto, pode ser empregado em sistemas que empregam qualquer tipo de válvula, inclusive válvulas de carretei. [0044] Com referência agora à figura 7, uma terceira realização alternativa para um sistema de posicionamento construído de acordo com os ensinamentos da invenção está ilustrada genericamente pelo número de referência 300. Conforme ilustrado na figura, o primeiro circuito fechado de controle 28 não precisa monitorar a posição da válvula de controle 22, e comparar o sinal resultante com um ponto de ajuste de sinal de controle 24 porém, em vez disto, os ensinamentos da invenção podem ser utilizados para prover um circuito fechado de controle 302 que monitora outras variáveis também. Na realização ilustrada, a outra variável pode ser uma variável relacionada especificamente ao processo 304 que está sendo controlado.

Por exemplo, numa instalação de processamento de produtos químicos, podem ser puxados diversos reservatórios, e o nível num reservatório pode precisar ser monitorado continuamente. Num tal exemplo, o sinal de variável de processo 306 pode ser representativo do volume que resta dentro de um reservatório. Este volume pode ser monitorado por um sensor de volume adequado 308 com o sensor 308 gerando um sinal 310 indicativo do mesmo, e transmitindo o sinal 310 para um controlador de processo 312. O controlador de processo 312 pode em seguida, por sua vez, comparar o sinal de processo medido 310 com um ponto de ajuste de processo 314 fornecido ao mesmo por um processador de nível superior (não mostrado). O restante do sistema 300 é idêntico pelo fato de que um conjunto de válvula de obturador e sede 52 e um controle de circuito fechado interno são empregados para dirigir um sinal de pressão para um atuador de válvula de controle. [0045] Pelo exposto, pode-se ver que os sistemas construídos de acordo com os ensinamentos da invenção proporcionam melhor amortecimento, precisão e capacidade de reação do parâmetro que está sendo controlado.

Claims (20)

1. Conjunto de válvula de controle compreendendo uma válvula de controle; um primeiro sensor de posição adaptado para monitorar a posição da válvula de controle e gerar um primeiro sinal de posição; e um comparador adaptado para comparar o primeiro sinal de posição com um primeiro ponto de ajuste, caracterizado por; um conjunto de válvula de obturador e sede associado operativamente à válvula de controle; um segundo sensor de posição adaptado para monitorar a posição do conjunto de válvula de obturador e sede e gerar um segundo sinal de posição; e o comparador é adicionalmente adaptado para gerar um segundo ponto de ajuste e comparar o segundo sinal de posição com o segundo ponto de ajuste e gerar um sinal de correção, o sinal de correção sendo comunicado ao conjunto de válvula de obturador e sede para posicionar a válvula de controle.

2. Conjunto de válvula de controle de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de incluir: um atuador de válvula de controle associado operativamente à válvula de controle e adaptado para modificar a posição da válvula de controle.

3. Conjunto de válvula de controle de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o conjunto de válvula de obturador e sede está em comunicação fluida com o atuador de válvula de controle, o conjunto de válvula de obturador e sede adaptado para gerar um sinal de pressão para uso pelo atuador de válvula de controle.

4. Conjunto de válvula de controle de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o segundo ponto de ajuste é um ponto de ajuste de posição de conjunto de válvula de obturador e sede.

5. Conjunto de válvula de controle de acordo com a reivindicação 4, caracterizado adicionalmente pelo fato de incluir um segundo comparador adaptado para comparar a posição de conjunto de válvula de obturador e sede ao ponto de ajuste de posição de conjunto de válvula de obturador e sede e adicionalmente adaptado para gerar um sinal de correção de conjunto de válvula de obturador e sede.

6. Conjunto de válvula de controle de acordo com a reivindicação 5, caracterizado adicionalmente pelo fato de incluir um transdutor adaptado para receber o sinal de correção elétrico de conjunto de válvula de obturador e sede e gerar um sinal de pressão correspondente para comunicação com o conjunto de válvula de obturador e sede.

7. Conjunto de válvula de controle de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o conjunto de válvula de obturador e sede inclui pelo menos uma válvula de obturador e sede.

8. Conjunto de válvula de controle de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que uma sede móvel da válvula de obturador e sede é formada por um anel montado na viga de atuação.

9. Conjunto de válvula de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre os primeiro e segundo sensores de posição é um dispositivo magnetorresistivo gigante.

10. Conjunto de válvula de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre os primeiro e segundo sensores de posição é um sensor de efeito Hall.

11. Conjunto de válvula de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o conjunto de válvula de obturador e sede inclui uma sede de válvula fixa, uma sede de válvula móvel e um obturador que possui primeira e segunda cabeças que podem ser recebidas na sede de válvula fixa e na sede de válvula móvel, respectivamente.

12. Conjunto de válvula de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre os primeiro e segundo sensores de posição é um potenciômetro.

13. Conjunto de válvula de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado adicionalmente pelo fato de que inclui um circuito de ajuste de ganho sintonizável adaptado para modificar o segundo sinal de posição.

14. Conjunto de válvula de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado adicionalmente pelo fato de que inclui circuitos de controle proporcionais, de integração ou de derivação.

15. Conjunto de válvula de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o atuador de válvula de controle é adaptado para receber um sinal de pressão a partir do conjunto de obturador e sede e gerar movimento mecânico para acionar a válvula de controle até uma posição desejada.

16. Conjunto de válvula de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o conjunto de válvula de obturador e sede inclui primeira e segunda válvulas de obturador e sede unidas entre si por uma viga de atuação comum, o movimento de uma dentre as primeira e segunda válvulas de obturador e sede numa primeira direção causando movimento da outra das referidas primeira e segunda válvulas de obturador e sede numa segunda direção oposta.

17. Conjunto de válvula de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o primeiro ponto de ajuste é fornecido por um controlador de uma linha de processamento na qual a válvula de controle é usada.

18. Método para posicionar uma válvula de controle compreendendo as etapas de: monitorar a posição da válvula de controle; comparar a posição da válvula de controle com um primeiro ponto de ajuste; caracterizado por: gerar um segundo ponto de ajuste com base na etapa de comparar; monitorar a posição de um conjunto de válvula de obturador e sede; comparar a posição do conjunto de válvula de obturador e sede com o segundo ponto de ajuste; gerar um sinal de correção com base na comparação da posição de conjunto de válvula de obturador e sede com o segundo ponto de ajuste; e posicionar a válvula de controle com base no sinal de correção.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que as etapas de monitorar são executadas usando sensores de efeito Hall.

20. Método de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que a etapa de posicionar é executada usando um transdutor de corrente para pressão, e um atuador de válvula de controle.