BR112015022150B1

BR112015022150B1 - método para o desenvolvimento de um perfil de vida útil projetado para um componente de um dispositivo de controle de processo

Info

Publication number: BR112015022150B1
Application number: BR112015022150-5A
Authority: BR
Inventors: Ted Dennis Grabau; Meredith Bell
Original assignee: Fisher Controls International Llc
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2020-11-03
Also published as: CN104049627A; CA2904081C; MX354791B; CA2904081A1; RU2665829C2; EP2972217B1; JP6517780B2; AR095323A1; MX2015012954A; JP2016517521A; US20150088434A1; CN104049627B; WO2014152117A1; BR112015022150A2; RU2015140961A; EP2972217A1; US10718727B2

Abstract

PROGNÓSTICOS DE VÁLVULA PARA COMPONENTES POLIMÉRICOS COM BASE EM TÉCNICAS DE ENVELHECIMENTO ACELERADO O método reivindicado e sistema desenvolve protocolos de teste de envelhecimento acelerado para um componente de um dispositivo de controle de processo, tal como um componente polimérico de um conjunto de válvula, em que o protocolo de teste de envelhecimento acelerado foi especificamente desenvolvido em resposta às condições operacionais que devem ser utilizadas durante a operação do dispositivo de controle de processo em uma instalação de planta de processo. Os dados de teste a partir dos testes de envelhecimento acelerado desenvolvidos são analisados para determinar um perfil de vida útil projetado do componente que gerar o perfil do componente através de falha sob essas condições operacionais esperadas. A perfilagem particular para características poliméricas inclui a perfilagem de falha de oxidação e outras condições de fadiga

Description

Campo da tecnologia

[0001] A presente divulgação relaciona-se a dispositivos de controle de processamento em usinas de processamento e, de maneira mais específica, a técnicas de realização de prognósticos de vida útil em dispositivos de controle de processamento.

Fundamentos

[0002] Os sistemas de controle de processamento existentes podem realizar diagnósticos periódicos nos dispositivos de controle de processamento, como válvulas, a fim de determinar a operabilidade e o desempenho desses dispositivos. A determinação da operabilidade de um dispositivo de controle de processamento pode possibilitar uma melhor organização da manutenção do dispositivo de controle de processamento, diminuindo, assim, as ocorrências de falhas e de diminuição de tempo. Isso pode resultar no aumento da eficiência, da segurança e do rendimento. Os sistemas de controle de processamento podem utilizar sensores e outros dispositivos de medição para observar características de um dispositivo de controle de processamento. Por exemplo, alguns sistemas de controle existentes podem utilizar um controlador de válvula digital para medir e coletar dados a partir de vários sensores de uma válvula de controle.

[0003] Entre os usos de dados coletados de válvulas de controle, os clientes esperam que os dados planejem manutenção preventiva para suas usinas de processamento, esperando evitar manutenções imprevistas e a perda de produção causada por falhas inesperadas. Os clientes, por exemplo, desejarão saber a vida útil projetada para uma válvula antes de solicitar manutenção, assim como quais procedimentos de reparo e opções de substituição estão disponíveis e são recomendadas. Para o fabricante, o fornecimento de uma previsão de expectativa de vida é algo desafiador, visto que as reais condições de processamento variarão drasticamente de cliente para cliente, ou de instalação para instalação, mesmo em uma planta de processamento. Folhas com especificações podem ser fornecidas aos clientes, fornecendo alguns dados de projeção e, por vezes, em resposta às condições de projeto fornecidas pelo cliente. Contudo, fatores como a temperatura e pressão frequentemente variam drasticamente daqueles fornecidos nas condições de projeto do cliente e, de qualquer forma, outras condições variáveis, como estado de fluido (líquido ou vapor) e impurezas (sólido, líquido ou vapor) não costumam ser fornecidas nas condições de projeto, ou, assim como em relação aos outros fatores, podem variar consideravelmente durante o uso real.

[0004] Convencionalmente, os dados do histórico de serviços e reparos dos clientes seriam coletados a fim de gerar Tempo Médio para Falhas (MTTF) e Tempo Médio entre Falhas (MTBF). Esses dados de MTTF e MTBF poderiam então ser usados para prever a vida útil de uma válvula. Todavia, o uso desses dados de histórico pode ser limitador devido ao fato de os registros de manutenção poderem estar incompletos ou serem inexistes. Além disso, os clientes podem não desejar compartilhar tais informações por se preocuparem que suas condições de operação seriam expostas à concorrência. O resultado é que os dados de MTTF e MTBF, com base em dados de histórico, normalmente são incompletos e insuficientemente informativos.

[0005] Outra técnica para prognóstico de MTTF e MTBF se dá através do uso de dados de laboratório produzidos em condições mais próximas possíveis da vida real. Condições de pressão e temperatura são geralmente fáceis de serem obtidas em um laboratório bem equipado. Propriedades de fluidos e contaminações, no entanto, são muito mais difíceis de simular; embora as propriedades de fluido essenciais possam ser obtidas tipicamente, quais sejam: oxidante, não oxidante, molhada, seca, lubrificante e não lubrificante. Ocasionalmente, mesmo uma contaminação conhecida pode ser obtida, como com partículas no fluxo de fluido. Ciclos laboratoriais testando, em particular, por exemplo, à mesma temperatura, pressão e propriedades de fluido que representam aplicativos de serviço de válvulas específicas podem ser um substituto efetivo para os dados de campo reais. Esse é especialmente o caso dos componentes de válvula que estão sujeitos a desgaste mecânico normal ou fadiga.

[0006] Embora a testagem laboratorial seja usada, pelas razões precedentes e outras razões, os métodos de testagem convencionais de determinação de MTTF e MTBF estão ausentes. Os métodos são incapazes de explicar as condições variadas e os diferentes fatores que afetam a vida útil do dispositivo, em especial aqueles relativos às válvulas de haste deslizante, onde os vários componentes capazes de danificar ou desgastar, resultando na falha da válvula, são inúmeros e cada qual com respostas potencialmente diferentes às condições de operação, como temperatura, pressão, fluido, etc.

[0007] Sumário da invenção

[0008] De acordo com um exemplo, é fornecido um método para o desenvolvimento de um perfil de vida útil projetado para um componente de um dispositivo de controle de processamento. O método pode incluir o recebimento de uma identificação de um componente capaz de experimentar desgaste ou dano mecânico, ao longo do tempo, durante a operação do dispositivo de controle de processamento, e o recebimento de um parâmetro operacional correspondente ao componente. Tal desempenho do componente degrada ao longo do tempo como resultado das mudanças de valores do parâmetro operacional. O método pode incluir o recebimento de dados de desempenho registrados anteriormente de um componente de referência coletado durante a operação do componente de referência sob condições compatíveis com as condições em que o dispositivo de controle de processamento deve operar. O método pode incluir ainda o desenvolvimento do perfil de vida útil projetado para o componente com base nos dados de desempenho registrados anteriormente, onde o perfil de vida útil projetado indica uma vida útil projetada do componente como uma função dos valores do parâmetro operacional.

[0009] De acordo com outro exemplo, um método para determinar uma vida útil restante projetada para um componente de um dispositivo de controle de processamento é fornecido. O método pode incluir o recebimento de um perfil de vida útil projetada, onde o perfil de vida útil projetada é desenvolvido com base em dados de desempenho registrados anteriormente coletados durante a operação de um componente de referência sob condições compatíveis com as condições sob as quais o dispositivo de controle de processamento deve operar, e onde o perfil de vida útil projetada indica uma vida útil projetada do componente como uma função de um parâmetro operacional. O método pode incluir o recebimento de dados atuais no parâmetro operacional para o componente durante a operação do dispositivo de controle de processamento. O método inclui ainda a análise desses dados atuais e do perfil de vida útil projetada a fim de determinar uma vida útil restante projetada para o componente. O método pode incluir ainda a determinação de um estado de notificação de operador do componente com base na vida útil projetada restante Em alguns exemplos, os dados de estado de notificação são comunicados aos funcionários remotamente, como um operador de dispositivo de controle de processamento ou funcionários de manutenção, a fim de programas a manutenção do componente.

[0010] Breve descrição das figuras

[0011] A FIG. 1 é um diagrama de uma planta de processamento para receber e coordenar transferência de dados entre muitas áreas funcionais da planta;

[0012] A FIG. 2 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle de processamento usado em um sistema de controle de processamento, onde o dispositivo de controle de processamento exemplificativo é um conjunto de válvulas que tem um módulo integrado de diagnósticos acoplado;

[0013] A FIG. 3 é um diagrama de blocos de um outro exemplo de dispositivo de controle de processamento utilizado em um sistema de controle de processamento, onde o dispositivo de controle de processamento exemplificativo é um conjunto de válvulas e um computador remoto contém um módulo de diagnósticos integrado;

[0014] A FIG. 4 ilustra um exemplo do conjunto de válvulas das Figs. 2 e 3, que mostram vários componentes de válvulas cujos perfis podem ser gerados;

[0015] A FIG. 5 é um diagrama de blocos de um módulo de diagnóstico integrado utilizado para gerar perfis das vidas úteis dos componentes de válvula da FIG. 4; e

[0016] FIGS. 6A-6D são gráficos de perfis de vida útil projetada desenvolvidos pelo módulo de diagnósticos integrado para cada um dos componentes de válvula identificados na FIG. 3.

[0017] A FIG. 7 é um diagrama de blocos de um gerador de perfil exemplificativo para desenvolver protocolos de teste de envelhecimento acelerado e perfis de vida útil.

[0018] A FIG. 8 ilustra um exemplo acelerado contra a moldura de protocolo teste desenvolvida pelo gerador de perfil na FIG. 7.

Descrição

[0019] Embora o texto a seguir apresente uma descrição detalhada de inúmeras modalidades diferentes, deve-se compreender que o escopo legal da descrição é definido pelas palavras das reivindicações apresentadas ao fim desta patente. A descrição detalhada deve ser construída apenas como exemplar e não descreve toda modalidade possível uma vez que descrever toda modalidade possível seria impraticável, se não impossível. Inúmeras modalidades alternativas poderiam ser implementadas, usando a tecnologia atual ou a tecnologia desenvolvida após a data de depósito desta patente, que ainda estaria no escopo das reivindicações.

[0020] Referindo-se agora à FIG. 1, uma planta de processamento 10 inclui uma quantidade de negócios e outros sistemas de computador interconectados com uma quantidade de sistemas de controle e de manutenção por uma ou mais redes de comunicação. A planta de processamento 10 inclui um ou mais sistemas de controle de processamento 12 e 14. O sistema de controle de processamento 12 e 14 pode ser, por exemplo, controladores DeltaVTM vendidos pela Fisher-Rosemount Systems, Inc. de Austin, Texas, ou qualquer outro tipo desejado de controlador ou DCS, que pode incluir uma interface de operador 12A acoplada a um controlador 12B e a cartões de entrada/saída (I/O) 12C, que, por sua vez, encontram-se acoplados a vários dispositivos de campo, como os dispositivos de campo analógicos e Transmissor Remoto Endereçável por Via Rápida (HART) 15. O sistema de controle de processamento 14 pode incluir uma ou mais interfaces de operador 14A acopladas a um ou mais controladores 14B distribuído através de um barramento, como um Ethernet barramento. Os controladores 14B são conectados por meio de dispositivos de entrada/saída a um ou mais dispositivos 16, como, por exemplo, dispositivos de campo Fieldbarramentos ou HART ou outros dispositivos smart ou não-smart, incluindo, por exemplo, aqueles que usam qualquer um dentre os protocolos PROFIBUS®, WORLDFIP®, Device-Net®, AS-lnterface e CAN. Como é sabido, os dispositivos de campo 16 podem fornecer informações analógicas ou digitais aos controladores 14B, relacionadas a variáveis do processamento, bem como a outras informações do dispositivo. As interfaces do operador 14A pode armazenar e executar as ferramentas disponíveis para o operador de controle de processamento para controlar a operação do processo, incluindo, por exemplo, controlar otimizadores, especialistas em diagnósticos, redes neurais, sintonizadores, etc.

[0021] Além disso, sistemas de manutenção, como computadores que executam uma aplicação de manutenção de recursos ou qualquer outro monitoramento de dispositivo e aplicativos de comunicação podem ser conectados aos sistemas de controle de processamento 12 e 14 ou aos dispositivos individuais destes para realizar atividades de manutenção e monitoramento. Por exemplo, um computador de manutenção 18 pode estar conectado ao controlador 12B e/ou aos dispositivos 15 através de quaisquer linhas ou redes desejadas (incluindo redes sem fio ou dispositivos portáteis) para se comunicar com e, em alguns casos, reconfigurar ou realizar outras atividades de manutenção nos dispositivos 15. Da mesma forma, os aplicativos de gerenciamento de recursos podem ser instalados e executados por uma ou mais das interfaces de usuário 14A associadas ao sistema de controle de processamento distribuído 14 para realizar as funções de manutenção e monitoramento, incluindo a coleta de dados relacionada ao status de operação dos dispositivos 16.

[0022] A planta de processamento 10 também inclui vários equipamentos rotativos 20, como turbinas, motores, etc., que são conectados a um computador de manutenção 22 através de um link de comunicação permanente ou temporário (como um barramento, um sistema de comunicação sem fio ou dispositivos de mão que são conectados ao equipamento 20 para fazer leituras e em seguida serem removidos). O computador de manutenção 22 pode armazenar e executar aplicativos de monitoramento e diagnóstico conhecidos 23 fornecidos por, por exemplo, CSI 2140 Machinery Health Analyzer da CSI-Computational Systems, lnc.de Knoxville, TN ou qualquer outro aplicativo conhecido usado para diagnosticar, monitorar e otimizar o estado operacional do equipamento rotativo 20. Os funcionários da manutenção geralmente usam os aplicativos 23 para manter e supervisionar o desempenho de equipamentos rotativos 20 na planta 10 para determinar problemas com os equipamentos rotativos 20 e para determinar quando e se os equipamentos rotativos 20 devem ser reparados ou substituídos.

[0023] Para facilitar as comunicações relacionadas à manutenção dos vários equipamentos (isto é, dispositivos de controle de processamento), no exemplo ilustrado, um sistema de computador 30 é fornecido, o qual é conectado de forma comunicativa aos computadores ou interfaces associadas com os vários sistemas funcionais na planta 10, incluindo as funções de controle de processamento 12 e 14, as funções de manutenção, como aquelas implementadas nos computadores 18, 14A, 22 e 26 e as funções de negócio. Em particular, o sistema de computador 30 é conectado comunicativamente ao sistema de controle de processamento 12 e à interface de manutenção 18 associada com o sistema de controle, é conectado ao controle de processamento e/ou às interfaces de manutenção 14A do sistema de controle de processamento 14 e é conectado ao computador de manutenção do equipamento rotativo 22, tudo através de um barramento 32. O barramento 32 pode usar qualquer rede de área local desejada ou adequada (LAN) ou protocolo de rede de área ampla (WAN) para proporcionar comunicação.

[0024] Como ilustrado na FIG. 1, o computador 30 também está ligado através do mesmo barramento de rede ou de um barramento diferente 32 a computadores de sistema de negócios e computadores de planejamento de manutenção 35 e 36, os quais podem executar, por exemplo, sistemas de planejamento de recursos empresariais (ERP), de planejamento de recursos materiais (MRP), de contas, de produção e de pedido de clientes, de planejamento de manutenção ou qualquer outro aplicativo de negócios desejado, como aplicativos de encomenda de matérias-primas e suprimentos, aplicativos de organização de produção, etc. O computador 30 pode ainda ser conectado através, por exemplo: do barramento 32, a uma LAN 37, uma WAN corporativa 38, bem como um sistema de computador 40 que permita monitoramento remoto ou a comunicação com a planta 10 a partir de locais remotos.

[0025] De modo geral, o computador 30 armazena e executa um sistema de gerenciamento de recursos 50 que coleta dados e outras informações geradas pelos sistemas de controle de processamento 12 e 14, os sistemas de manutenção 18, 22 e 26 e os sistemas de negócios 35 e 36, bem como informações geradas pelas ferramentas de análise de dados executadas em cada um desses sistemas.

[0026] Além disso, de modo geral, uma ou mais rotinas de interface de usuário 58 podem ser armazenados em e executado por um ou mais dos computadores na planta 10. Por exemplo, o computador 30, a interface de usuário 14A, o sistema de computador de negócios 35 ou qualquer outro computador pode executar uma rotina de interface de usuário 58. Cada rotina de interface de usuário 58 pode receber ou subscrever informações do sistema de gerenciamento de recursos 50 e tanto os mesmos recursos quanto recursos diferentes de dados podem ser enviados a cada uma das rotinas de interface de usuário 58. Qualquer uma das rotinas de interface de usuário 58 pode fornecer diferentes tipos de informação utilizando diferentes telas para diferentes usuários. Por exemplo, uma das rotinas de interface de usuário 58 pode fornecer uma tela ou um conjunto de telas a um operador de controle ou para uma pessoa de negócios para permitir que a pessoa estabeleça limites ou escolha variáveis de otimização para uso em uma rotina de controle padrão ou em uma rotina de otimizador de controle. A rotina de interface de usuário 58 pode fornecer uma ferramenta de orientação de controle que permite ao usuário visualizar os índices criados pelo software de geração de índice 51 de alguma maneira coordenada. Esta ferramenta de orientação de operador pode ainda permitir que o operador ou qualquer outra pessoa obtenha informações quanto às condições dos dispositivos, às etapas de controle, às unidades, etc., e facilmente visualizar as informações relacionadas aos problemas com essas entidades, visto que essa informação foi detectada por outro software na planta de processamento 10. A rotina de interface de usuário 58 pode ainda fornecer telas de monitoramento de desempenho que utilizam os dados de monitoramento de desempenho fornecidos ou gerados pelas ferramentas 23 e 27, os programas de manutenção, como um aplicativo de gerenciamento de recursos ou qualquer outro programa de manutenção, ou conforme gerado pelos modelos em conjunto com o sistema de gerenciamento de recursos 50. Obviamente, a rotina de interface de usuário 58 pode proporcionar o acesso a qualquer usuário ou permitir que o usuário altere preferências ou outras variáveis usadas em uma ou todas as áreas funcionais da planta 10.

[0027] A planta 10 ilustra vários dispositivos de controlo de processamento (por exemplo, os dispositivos 14, 15,16, 20 e 25), os quais podem degradar o desempenho ao longo do tempo e necessita de manutenção. Certos dispositivos de controle de processamento, como válvulas de controle, são usados para modular ou controlar o fluxo de fluido nos sistemas de controle de processo sob o controle dos sistemas de controle de processamento 12 e 14. (Fluidos, neste caso, pode incluir fluidos gasosos, como o gás nitrogênio comprimido, etc). Estes são fornecidos a título de exemplo, uma vez que deve ser entendido por alguém minimamente versado na técnica que, embora as modalidades exemplificativas descritas aqui sejam baseadas em válvulas de controle pneumático, outros dispositivos de controle de processamento, como bombas, válvulas ativadas eletronicamente e amortecedores também afetarão a operação da planta de processamento e podem ser incluídos nas técnicas descritas aqui.

[0028] Em geral, os dispositivos de controle de processamento, como montagens de válvula de controle, podem ser posicionados em dutos ou canos para controlar o fluxo de fluido através da alteração da posição de um elemento móvel, como um conector de válvula no interior da válvula de controle, utilizando um acionador ou um posicionador acoplado. Os ajustes no elemento de controle podem ser usados para influenciar algumas condições de processamento a fim de manter a taxa de fluxo selecionada, um nível de fluido ou uma temperatura.

[0029] Um conjunto de válvulas de controle é normalmente operado a partir de uma fonte regulada de pressão de fluido pneumática, como ar de um compressor da planta. Essa pressão de fluido é introduzida no acionador (como um acionador de mola ou diafragma para as válvulas de haste deslizante ou um acionador de pistão para as válvulas rotativas) através de um posicionador ou um instrumento de controle de válvula que controla a pressão de fluido em resposta a um sinal recebido do sistema de controle de processamento. A magnitude da pressão de fluido no acionador determina o movimento e s posição da mola e do diafragma ou pistão dentro do acionador, controlando, assim, a posição de uma haste de válvula acoplada ao elemento móvel da válvula de controle. Por exemplo, no acionador de mola e diafragma, o diafragma tem de funcionar de encontro a uma mola de polarização para posicionar o elemento móvel (isto é, o conector da válvula) dentro de uma passagem da válvula entre a entrada e a saída da válvula de controle para modificar o fluxo dentro do sistema de controle de processamento. O acionador pode ser concebido de modo que o aumento da pressão de fluido na câmara de pressão ou aumenta a extensão da abertura do elemento móvel ou a diminui (por exemplo, com ação direta ou ação inversa), sendo a primeira situação a implicada neste documento. Embora essas descrições possam ser aplicáveis a uma válvula de haste deslizante, componentes correspondentes e operações seriam aplicáveis às válvulas rotativas.

[0030] A Fig. 2 ilustra um conjunto de válvulas de controle geral 100 que pode ser utilizado no sistema de controle de processamento 12 ou 14. Uma válvula de controle 102 pode ter um elemento móvel, como uma haste de válvula e um conector de válvula (não mostrado), que é seletivamente posicionado por um acionador 104 que está sendo controlado por um posicionador para modificar o fluxo do processamento. É entendido por alguém minimamente versado na técnica que uma indicação da posição do elemento móvel do conector da válvula é fornecida por meio de um sensor de posição 106, o qual pode ser integrado no controlador de posição de válvula 108 ou pode ser um transmissor posicionador independente. A válvula de controle 102 gera um orifício variável dentro da passagem de fluxo do sistema de controle de processamento para controlar o fluxo dos materiais de processamento no sistema de controle de processamento. O sistema de controle de processamento pode usar, em geral, o transmissor 110 para detectar uma variável de processamento a fim de caracterizar o processamento. A variável de processamento pode ser transmitida de volta a um controlador de dispositivo de processamento 112 direcionando a operação da planta de processamento para controlar o processamento.

[0031] Um controlador de válvula 114 inclui o controlador de posição de válvula 108, o sensor de posição 106 e pode também incluir um gerador de sinal de controle de acionador 116, que pode incluir, por exemplo, uma etapa eletropneumática (não representada) que é controlada por um microcomputador fornecida nesta, o qual gera um sinal de saída a partir do controlador de posição de válvula 108 para conduzir o acionador 104. Deve ser apreciado por alguém minimamente versado na técnica que o acionador pode ser um acionador elétrico (não mostrado) e o gerador de sinal de controle do acionador pode fornecer um sinal de controle elétrico para controlar ou modificar a posição do acionador elétrico. O gerador de sinal de controle do acionador 116 converte o sinal de saída do controlador de posição da válvula 108 para o valor de controle correspondente a ser estabelecido no acionador 104. O sensor de posição 106 pode monitorar o acionador 104 para as informações de entrada de posição (através do posicionamento da haste do acionador) ou para a válvula de controle 102 (através da haste da válvula), exibido como uma linha pontilhada.

[0032] Em operação, um usuário interage com a válvula de controle 102 e o processamento 118 em uma interface de controle de processamento de usuário 120 que fornece comandos ao controlador de processamento 112 responsável pelo controle de todo o processamento, onde o controlador de processamento 112 está em comunicação com outros dispositivos de controle (não mostrados) usados na planta para o controle de processamento. O controlador de processamento 112 pode traduzir os comandos de entrada fornecidos pelo usuário na interface 120 em comandos de sinal de valor nominal. Os comandos de sinal de valor nominal podem então ser enviados para o controlador de válvula 114 e, especificamente, para o controlador de posição de válvula 108. O controlador de posição da válvula 108 pode ter nele o microcomputador descrito acima. O microcomputador pode ser programado para seguir um algoritmo para controlar a válvula de controle 102 em resposta aos comandos de sinal de valor nominal recebidos e direcionar o gerador de sinal de controle do acionador 116 para gerar um sinal de controle correspondente no acionador 104 para posicionar a válvula de controle 102.

[0033] No sistema da Fig. 2, aumentos nas magnitudes dos comandos do ponto de ajuste podem causar aumentos correspondentes na pressão pneumática fornecida pelo gerador de sinal de controle do acionador 116 no controlador da válvula 114, efetuando, assim, através do acionador 104, aumentos correspondentes na abertura controlada pelo elemento móvel da válvula de controle 102. A posição resultante do elemento móvel pode ter um efeito sobre o processamento e, por conseguinte, sobre a variável de processamento monitorada e detectada pelo transmissor variável de processamento 110. O transmissor variável de processamento 110 transmite um sinal representativo da variável de processamento de volta ao controlador de processamento 112. Alguém minimamente versado na técnica entenderá que o controlador de processamento 112 utiliza o sinal representativo como uma indicação do status do processamento como feedback para controlar o sistema.

[0034] Conforme discutido acima, o controlador de processamento 112 pode estar em comunicação com outros dispositivos de controle utilizados na planta para controle de processamento. O controlador de processamento 112 pode incluir ainda ou pode ser conectado a um computador que tenha elementos gerais de computação, como um processador ou um aparato de processamento, uma memória, um dispositivo de entrada e um dispositivo de exibição (por exemplo, um monitor). O processador pode ser ligado à memória, ao dispositivo de exibição e ao dispositivo de entrada, tal como é conhecido por aqueles versados na técnica. Além disso, o computador pode incluir uma interface de rede para conectar uma rede e o computador a fim de proporcionar comunicação entre eles. Em uma modalidade, o computador pode formar uma parte do controlador de processamento, como em um controlador de processamento digital. Em outra modalidade, a interface de controle de processamento de usuário pode representar o computador. Alternativamente, o computador pode ser ligado em uma rede ao controlador de processamentos, mas estar fisicamente remoto em relação ao controlador de processamento.

[0035] O controlador de válvula 114 também inclui ou, de maneira alternativa, recebe a informação a partir de um sensor de condições de operação 122 que monitoriza uma ou mais condições de operação para a válvula 102 e/ou um ou mais condições ambientais sob as quais a válvula 102 estiver operando. O sensor de condições operacionais 122 pode ser qualquer sensor ou transmissor que detecta ou monitora de alguma outra maneira uma condição de operação na válvula 102 ou no acionador de válvula 104, ou próximo a elas. Por exemplo, o sensor de condições operacionais pode monitorar uma temperatura de um fluido que flui através da válvula 102, uma temperatura de fluido que opera o acionador de válvula 104, uma temperatura de fluido que se movimenta através do controlador de posição 108, uma temperatura de ar ambiente da válvula 102, o acionador de válvula 104 ou o controlador de posição de válvula 108, um nível de pH de qualquer um dos fluidos mencionados acima, uma pressão (a jusante ou a montante) de qualquer um dentre os fluidos acima, uma salinidade ou viscosidade de qualquer um dos fluidos acima, etc. O sensor de condição operacional 122 é acoplado a fim de fornecer dados de condição operacional detectada 102 para o controlador de posição de válvula 108 para afetar o controle da válvula 102 e para um módulo de diagnósticos integrado 124. Em algumas modalidades, o sensor de condição operacional 122 transmite dados a um historiador de dados ou outro elemento de coleta de dados centralizado, e o módulo de diagnósticos 124 recupera dados de condição operacional do mesmo.

[0036] Múltiplos sensores de condições operacionais 122 e/ou múltiplos sensores de posição 106 podem ser dispostos ao longo do sistema exibido na Fig. 2 a fim de detectar e/ou medir características do dispositivo de controle e do sistema e podem fornecer essas informações de características ou dados ao computador ou ao controlador de dispositivo de processamento 112 para exibição no elemento de dispositivo de exibição. Em uma modalidade, os dados de sensor dos sensores 106 e 122 são coletados pelo módulo de diagnóstico integrado 124, o qual pode incluir um processador de computador e a memória. Em alguns exemplos, um monitor de diagnóstico 126 acoplado ao módulo 124 representa um dispositivo de exibição de computador que exibe os dados de sensor ou a saída de dados pelo módulo 124. O elemento do dispositivo de entrada do computador pode ser, por exemplo, um teclado, um teclado tátil, um mouse, um mouse ótico, uma caneta ótica, um microfone (por exemplo, para entradas de comando de voz), etc. Note ainda que várias modalidades do método reivindicado e do sistema descrito abaixo podem ser implementados como um conjunto de instruções no processador do computador para execução, conforme sabido por aqueles versados na técnica.

[0037] O módulo de diagnóstico integrado 124 desenvolve e implementa algoritmos de prognóstico para os dispositivos de controle de processamento para prever o fim da vida utilizável para esses dispositivos e/ou vários componentes dos mesmos. Os dispositivos de controle de processamento exemplificativos deste documento são conjuntos de válvulas. No entanto, de forma mais ampla, um módulo integrado de diagnóstico pode ser utilizado com qualquer dispositivo de controlo de processamento que experimenta dano ou desgaste mecânico ao longo do tempo, incluindo dispositivos que modulam o fluxo de fluido em um processo, como válvulas, bombas e amortecedores, e podem ser implementados para prever o fim da vida utilizável para os componentes de todo e qualquer desses dispositivos.

[0038] O módulo de diagnóstico integrado 124 reúne algoritmos de prognóstico para componentes que formam o dispositivo de controle de processamento e a partir dos quais dados do tempo de vida útil restante (por exemplo, ciclo de tempo de vida restante, dados de manutenção projetada) podem ser determinados. Como discutido mais adiante, o módulo de diagnóstico integrado 124 pode derivar esses algoritmos da média documentada ou da vida de serviço mínima de múltiplos dispositivos de controle de processamento do mesmo tipo e de materiais de construção, conforme usados em um determinado aplicativo, de dados de laboratório coletados de uma maneira que chegue mais próximo das condições de serviço de campo (por exemplo, ambiente operacional) e/ou de dados históricos de dispositivos idênticos ou semelhantes, ou partes de dispositivos, na planta ou no ambiente em que o dispositivo ou a parte encontram-se instalados. Tais algoritmos podem, portanto, ter em conta os componentes que normalmente falham por dano ou desgaste mecânico e que podem ser caracterizados como tendo uma vida útil fixa ou média quando novos. Por exemplo, ao projetar a vida do ciclo, o módulo de diagnóstico integrado 124 pode diminuir um ciclo de vida fixo ou médio para cada ciclo experimentado durante a operação. Tal diminuição ocorreria automaticamente, por exemplo, em resposta a um sensor automático no dispositivo de controle de processamento ou a partir de uma entrada do operador. Como outro exemplo, o módulo de diagnóstico integrado 124 pode diminuir uma vida de movimento médio ou fixo (por exemplo, de uma vedação em torno de uma haste de válvula) pelo movimento cumulativo de uma parte (por exemplo, a haste de válvula) conforme detectado pelo sensor de posição 104 no acionador de válvula 104 ou na válvula 102, conforme controlado pelo gerador de sinal de controle de acionador 116, conforme controlado pelo controlador de posição de válvula 108 ou mesmo conforme controlado pelo controlador de processamento 112.

[0039] Em alguns exemplos, o tempo de vida restante é determinado com base, ao menos em parte, nos dados dos sensores (por exemplo, nos sensores 106 e 122) que medem as condições operacionais normais, onde os dados são coletados em intervalos de tempo determinados periódicos, ou em uma base contínua, ou em resposta a algum evento desencadeante. Em alguns exemplos, a vida útil restante é determinada com base, ao menos em parte, em informações do controlador de processamento 112, do controlador de posição de válvula 108 e/ou do acionador de válvula 104. Por exemplo, a vida útil restante pode ser determinada, em algumas modalidades, de acordo com uma ou mais condições operacionais conforme detectadas pelo sensor 122 e de acordo com o número de ciclos de abertura/fechamento, conforme instruído pelo controlador de processamento 112 (em oposição ao recebimento do número de ciclos de abertura/fechamento do acionador 104 ou do sensor de posição 106).

[0040] O módulo de diagnóstico integrado 124 é capaz de determinar a vida útil restante para cada um dos componentes substituíveis do dispositivo de controlo de processamento (por exemplo, conectores, vedações, buchas, rolamentos, etc.), bem como para o dispositivo de controle de processamento como um todo. Em ambos os casos, a vida útil restante pode ter como base apenas as características do dispositivo de controle de processamento específico ou dos componentes em questão ou com base em características medidas de outros dispositivos da planta de processamento ou de dados. Este último pode incluir outros dispositivos que operam em coordenação com o dispositivo em questão, assim condições gerais de funcionamento da planta de processamento. Os dados específicos de vida útil restante podem ser armazenados em um dispositivo de memória legível por computador, por exemplo, por um dispositivo posicionador smart em uma configuração de válvula, como no interior do controlador de válvula 114 da Fig. 2.

[0041] O módulo de diagnóstico integrado 124 é capaz de se comunicar com um computador remoto, como um controlador de sistema 12 ou 14, através de uma interface de comunicação 128 que pode ser uma interface de comunicação com fio ou sem fio, cujo computador remoto pode, em alguns casos, tomar alguma ação de controle de processamento (por exemplo, ajuste do uso de ula válvula - por exemplo, a velocidade ou a frequência de acionamento para prolongar a vida de um componente da válvula, mudando para um dispositivo redundante/uma passagem de fluxo, etc) com base em dados recebidos de um módulo de diagnóstico integrado 124.

[0042] Como ilustrado na Fig. 2, e como descrito acima, os diagnósticos do módulo integrado 124 podem receber uma variedade de entradas em várias implementações. Entre as entradas encontram-se entradas de uma ou mais sensores de condições operacionais 122, um ou mais sensores de posição 106, um ou mais transmissores variáveis de processamento 110, o controlador de processamento 112 e a interface de comunicação 128. Cada um dos sensores de condições operacionais 122 pode detectar um parâmetro diferente (por exemplo, temperatura, pressão, viscosidade, taxa de fluxo, etc.), ou pode detectar o mesmo parâmetro como outro sensor, mas em um local diferente (por exemplo, pressão a montante e a jusante, a temperatura do fluido que flui através da válvula 102 e a temperatura do fluido de controle do acionador 104, etc). Cada um dos um ou mais sensores de posição 106 podem detectar uma posição de um elemento diferente (por exemplo, a posição de uma haste de válvula e a posição de uma haste do acionador). O módulo de diagnóstico integrado 124 também pode incluir (por exemplo, tal como armazenado em um dispositivo de memória) ou recuperar/receber (por exemplo, através da interface de comunicação 128) dados e/ou algoritmos para utilizar na determinação da vida útil restante do dispositivo ou dos componentes do dispositivo.

[0043] No exemplo da Fig. 2 o módulo de diagnóstico integrado 124 está incorporado ao conjunto de válvulas 100. Por exemplo, o módulo 124 pode ser implementado por um processador de bordo (do controlador 114), ou por instruções a serem executadas por esse processador, em um dispositivo de controle de processamento smart. A Fig. 3 ilustra outro exemplo de configuração, com um conjunto de válvulas 100', tendo características semelhantes às do conjunto de válvulas 100, exceto que um módulo de diagnóstico integrado 150 está contido dentro de um sistema de computador remoto 152, como um computador host multiplexado, um sistema DCS, um sistema de gestão de recursos da planta (como o sistema de gerenciamento de recursos 50) ou qualquer combinação dos mesmos. A interface de comunicação 128' empacota os dados de condições operacionais a partir do(s) sensor(es) 122' e do(s) sensor(es) 106' e os transmite para o sistema de computador remoto 152 para geração de perfil por parte do módulo de diagnóstico integrado 150.

[0044] Fig. 4 é um dispositivo de controle de processamento exemplificativo na forma de um conjunto de válvulas 200 feito de vários componentes, os quais têm perfis de vida útil potencialmente diferentes que serão determinados por um módulo de diagnóstico integrado (por exemplo, o módulo de diagnóstico integrado 124). Nos exemplos ilustrados, esses perfis de vida útil são perfis de vida útil cíclicos, visto que eles dependem do número de ciclos operacionais que a válvula experimenta (por exemplo, o número de operações abertas/fechadas completamente experimentadas do número de operações abertas/fechadas parcialmente experimentadas). No exemplo ilustrado, o conjunto de válvulas 200 é formado de uma série de componentes cujos perfis podem ser gerados usando dados de testagem laboratorial ou dados de histórico coletados anteriormente dos conjuntos de válvulas em uso. Desta forma, os perfis de vida útil podem ser desenvolvidos a partir de dados reais que refletem condições específicas experimentadas em uma instalação da planta de processamento. Os componentes específicos ilustrados incluem um componente de cabeçalho do diafragma 202 e um receptáculo de eixo 204 conectado a um componente de vedação 206 e envolvido com um corpo de válvula 208 através do componente da junta de empacotamento (buchas ou rolamentos) 210.

[0045] Um controlador de válvula 212 correspondente ao controlador de válvula 114, na totalidade ou em parte, controla a posição e a ativação da válvula. Um módulo de diagnóstico integrado dentro do controlador de válvula 212 coleta vários dados operacionais e dados de perfil para determinar um perfil de vida útil cíclico para cada um desses vários componentes, usando um algoritmo de prognóstico. Em alguns exemplos, tal como a FIG. 2, o algoritmo de prognóstico é aplicado por um processador de bordo dentro de um instrumento dedicado posicionador, dentro de um controlador de válvula. Em alguns exemplos, tal como a FIG. 3, o algoritmo de prognóstico é aplicado por um computador de host multiplexado em comunicação com o controlador de válvula 212, tal como os sistemas computacionais 30, 35 ou 36. Em outros exemplos, ainda, um sistema de controle de processamento distribuído (DCS) ou um sistema de gerenciamento de recursos da planta, como o sistema de gerenciamento de recursos 50, em comunicação com o controlador 212, pode ser usado. Em outros exemplos, ainda, uma combinação dessas configurações de análise pode ser usada, a qual pode proporcionar um benefício quando a vida cíclica do componente de várias fontes diferentes é usada.

[0046] A Fig. 5 ilustra um exemplo de diagnóstico módulo integrado 400 (que corresponde, por exemplo, ao módulo de diagnóstico integrado 124 ou 150), conforme pode estar contido no controlador de válvula 312 ou no sistema computacional remoto 152. O módulo 400 é configurado para ter acesso a um descritor de dispositivo 402 que identifica o dispositivo de controle de processamento específico em análise (por exemplo, conjunto de válvulas, conjunto de bombas, amortecedor, etc). O descritor do dispositivo 402 pode ser incorporado no dispositivo de controle de processamento pelo fabricante ou pelo cliente e pode ser um arquivo, armazenado em um dispositivo de memória, que é fixado ou regravável, em várias modalidades. Em alguns exemplos, o descritor do dispositivo 402 é uma parte regravável ou configurável de outra forma da interface de controle de processamento do usuário 120, de modo a facilitar a identificação manual ou a seleção do dispositivo de controle de processamento específico cujo perfil será gerado. Em qualquer caso, o descritor do dispositivo 402 pode ser armazenado localmente no dispositivo de controle de processamento ou em um sistema computacional remoto, como os sistemas 12, 14, 30, 35 ou 36.

[0047] O descritor do dispositivo 402 acessa um arquivo de listagem 404 que identifica os componentes que formam o dispositivo de controle de processamento e que têm uma vida útil aproveitável, e pode identificar, para cada componente, quaisquer dados necessários para criar um perfil de vida útil para o componente, como descrito abaixo. No exemplo da Fig. 4, o o arquivo de listagem 404 identifica o componente do cabeçalho de diafragma 302, o receptáculo do eixo 304, o componente de vedação 306 e o componente de junta de vedação 310 como componentes aproveitáveis do conjunto de válvulas 300.

[0048] Em algumas modalidades, os componentes listados no arquivo de listagem 404 dependem do tipo de dispositivo de controle de processamento. Para um conjunto de válvulas de haste deslizante, por exemplo, um arquivo de listagem 404 pode identificar um ou mais dos seguintes componentes que experimentação dano ou desgaste mecânico durante a operação: pistão ou diafragma do acionador e vedações de barra, buchas ou rolamentos de orientação do acionador, haste da válvula, rolamentos ou buchas de orientação do conector ou da haste, vedações de equilíbrio do conector da válvula, conector da válvula, gaiola da válvula, vedações de foles e/ou molas do acionador. Para um conjunto de válvulas rotativas, o arquivo de listagem 404 pode identificar o pistão ou diafragma do acionador ou as vedações de barra e pistão, eixos da válvula, rolamentos da válvula ou buchas, vedações, discos, bolas, bolas segmentadas ou conectores e/ou molas do acionador.

[0049] Em outras modalidades, o arquivo de listagem 404 pode incluir todos os componentes para uma linha específica de dispositivos de um tipo específico, ou todos os componentes para uma linha de produtos completa dos fabricantes. Nessas modalidades, o módulo de diagnóstico integrado 400 pode recuperar a partir do arquivo de listagem 404 apenas os dados relacionados aos dispositivos identificados pelo descritor do dispositivo 402. Por exemplo, o descritor do dispositivo 402 pode identificar (por exemplo, por ser programado/configurado por um operador ou técnico) um determinado tipo de válvula acionada por um tipo específico de acionador. O módulo 400 pode então recuperar a partir do descritor do dispositivo 402 dados relacionados aos componentes que são associados ao acionador específico e aos tipos de válvula. Em algumas modalidades, o arquivo de listagem 404 pode ser armazenado de maneira remota, como em um servidor acessível através de uma rede de comunicação, como uma LAN (por exemplo, onde o arquivo de listagem 404 é armazenado em um servidor da planta) ou a Internet (por exemplo, onde o arquivo de listagem 404 é armazenado em um servidor do fabricante do dispositivo).

[0050] O arquivo de listagem 404 pode também identificar acessórios fatigantes montados a um conjunto de válvulas ou um posicionador de válvula, como amplificadores de volume, solenoides, válvulas de viagem, alternadores de limite, transmissores de posição, reguladores de pressão de abastecimento de instrumento e tubos pneumáticos.

[0051] Ainda que um único arquivo de listagem 404 seja mostrado na Fig. 5, múltiplos arquivos de listagem podem ser usados, por exemplo, para permitir que os componentes de válvula sejam listados em um arquivo de listagem ou acessórios de fadiga listados em outro arquivo de listagem.

[0052] Onde vários componentes são armazenados no descritor de dispositivo 402, diferentes arquivos de listagem 404 para cada parte podem ser acessados sob instrução do módulo de diagnóstico integrado 400.

[0053] Os arquivos de listagem 404 podem ser iniciados e atualizados pelo fabricante do dispositivo ou pelo cliente, a partir da entrada do operador. Por exemplo, uma interface GUI pode ser fornecida (pela interface 120) a um operador para permitir a seleção de entradas de componente armazenadas pré-existentes, bem como para a adição e/ou exclusão das entradas do componente. A formação do arquivo de listagem 404, assim, pode ser realizada antes da operação do dispositivo de controle de processamento. O arquivo de listagem 404 pode ser atualizado para incluir componentes adicionais adicionados durante a operação do conjunto de partes. Tal atualização pode ocorrer através de entrada manual por um operador ou automaticamente, por exemplo, para os sistemas em que enquanto os acessórios estão adicionados a uma montagem de parte, esses acessórios são automaticamente detectados pelo controlador de parte.

[0054] Além de identificar os componentes, o arquivo de lista 404 pode identificar, para cada um dos componentes listados, um parâmetro operacional que afeta a fadiga ou desgaste mecânico desse componente durante o funcionamento do dispositivo. Sendo que a vida útil de cada componente pode ser afetada por diferentes condições operacionais, em alguns exemplos, o arquivo de lista 404 identifica os diferentes parâmetros operacionais que são para ser acessados pelo módulo de diagnóstico integrado 400 no desenvolvimento de um perfil de vida útil do componente. Por exemplo, um posicionador de válvula pode fatigar em resposta a vários parâmetros, tal como, a razão de corrente a pressão (l/P) sofrida pelo bocal de válvula/chapeleta, o cristal piezo, ou o componente de solenoide em movimento. Os parâmetros adicionais incluem a pressão sobre um relê de pressão, a posição das ligações numa válvula, a posição de diversos dispositivos de feedback, se tal feedback é a partir de um potenciômetro, codificador ou dispositivo de resolvedor. Geralmente, estes parâmetros operacionais identificam as métricas que são para ser detectadas e avaliadas utilizando um algoritmo prognóstico para determinar um perfil de vida útil de um componente e do dispositivo de controle de processo no geral.

[0055] Conforme discutido mais adiante, o módulo de diagnóstico integrado 400 pode também acessar os dados de históricos armazenados 406 com os dados operacionais, dados de manutenção, tempo médio de falha, ou outros dados no dispositivo e seus componentes obtidos anteriormente.

[0056] No exemplo ilustrado, o módulo de diagnóstico integrado 400 também acessa os dados de teste de laboratório 407 para o dispositivo de controle de processo e os componentes correspondentes listados no arquivo de lista 404. Em outros exemplos, apenas um dos dados de teste de laboratório 407 ou dos dados de históricos 406 é acessado pelo módulo 400.

[0057] Na configuração da FIG. 2, os dados de históricos 406 e os dados de teste de laboratório 407 podem ser armazenados localmente ou acessados remotamente através da interface de comunicação 128. Na configuração da FIG. 3, os dados de históricos 406 e os dados de teste de laboratório 407 podem ser armazenados no sistema de computador remoto 152, por exemplo, acessíveis pelo sistema de computador 12, 14, 30, 35, e/ou 36.

[0058] A fim de diagnosticar as operações de um dispositivo de controle de processo e desenvolver os perfis de vida útil, o módulo de diagnóstico integrado 400 inclui um perfilador 408 que coleta e armazena os dados de históricos 406 e os dados de teste de laboratório 407 pelo menos para alguns dos componentes listados no arquivo de lista 404. A partir destes dados o perfilador 408 determina um perfil de vida útil para cada um dos componentes identificados e com base no(s) parâmetro(s) operacional(ais) correspondente(s) identificado(s) associado(s) a esse componente. O perfilador 408 pode armazenar os perfis de vida útil desenvolvidos anteriormente ou pode construí-los.

[0059] Os perfis de vida útil determinados são armazenados numa pluralidade de diferentes perfis 410, conforme ilustrados. Os perfis de exemplo são ilustrados nas Figs. 6A-6D.

[0060] A Fig. 6A é um perfil de vida útil desenvolvido pelo perfilador 408, para o componente de diafragma 302, que indica a vida útil (em horas) de um nível de oxidação de diafragma como uma função da temperatura e que mostra um perfil linear inclinado para baixo. A Fig. 6B ilustra um perfil de ciclo de vida útil para o componente de gaxeta de vedação 310, indicando a quantidade de vazamento (medida em partes por milhão) em função de ciclos de operação para o componente. O perfil de ciclo de vida útil inclui os dados de perfil para, pelo menos, quatro componentes de gaxeta de vedação diferentes, coletados a partir dos dados de históricos 406 e/ou dos dados de teste de laboratório 407.

[0061] Quando o perfilador 408 é fornecido com múltiplos conjuntos de dados, o perfil 408 pode calcular a média dos dados para determinar um tempo médio até a falha, isto é, em que os conjuntos de dados correspondem aos mesmos parâmetros operacionais. Em alguns exemplos, os dados armazenados podem incluir os dados de históricos ou de teste de laboratório tomados a diferentes parâmetros operacionais (por exemplo, um conjunto de dados que mostra a vida útil real em função da pressão, outro tomado que mostra a vida útil real em função da temperatura). Em tais casos, o perfilador 408 pode desenvolver perfis para um componente em cada um dos parâmetros operacionais diferentes.

[0062] A Fig. 6C é um perfil de ciclo de vida útil desenvolvido para o componente de vedação 306, indicando a quantidade de vazamento (em ppm) em função do número de ciclos operacionais. A Fig. 6D é um perfil de ciclo de vida útil para o componente de eixo 304, que indica a percentagem de falha em função do número de ciclos operacionais. Embora quatro perfis de ciclo de vida sejam mostrados, para fins de exemplo, será apreciado que qualquer número de perfis de ciclo de vida útil pode ser armazenado no perfilador 408 e utilizado pelo módulo de diagnóstico integrado 400.

[0063] Em alguns exemplos, o perfilador 408 é pré-preenchido com perfis de vida útil para os componentes identificados no arquivo de lista 404, por exemplo, em que os componentes já foram previamente perfilados, em condições operacionais semelhantes. Em qualquer caso, o perfilador 408 é capaz de atualizar os perfis de vida útil com base no tempo decorrido, no número de ciclos, ou em outros parâmetros. Por exemplo, para um conjunto de válvula, o perfilador 408 pode receber uma contagem de ciclo a partir de um posicionador de válvula ou contador de estado de válvula 414. O perfilador 408 pode receber um valor de temperatura de um sensor de temperatura (não mostrado). O perfilador 408 pode receber os dados de posição para a válvula a partir de um sensor de posição. O perfilador 408 é capaz de ajustar os perfis de vida útil para os componentes e para o conjunto de válvula no geral, com base nestes parâmetros.

[0064] O módulo de diagnóstico integrado 400 coleta os dados de sensores (por exemplo, a partir de sensores 106 e 122) e armazena as condições operacionais para o dispositivo de controle de processo em um módulo de dados operacionais 410. As condições operacionais podem ser os dados detectados em tempo real correspondentes aos parâmetros operacionais identificados no arquivo de lista 404. Conforme discutido acima, para um conjunto de válvula, os dados detectados podem incluir qualquer parâmetro que afetará a fadiga ou desgaste mecânico dos componentes listados ou o conjunto de válvula como um todo, inclusive a corrente para pressão (l/P) sofrida pelo bocal de válvula/chapeleta, o cristal piezo, ou o componente de solenoide em movimento, a pressão, a temperatura de componente, a temperatura ambiente, a taxa de fluido, o vazamento, o nível de oxidação, a posição de ligações de uma válvula, e a posição de vários dispositivos de feedback.

[0065] Os dados operacionais a partir do módulo 410 são fornecidos, juntamente com os perfis de vida útil do perfilador 408, a um analisador de vida útil restante 412 que analisa os dados operacionais atuais contra os perfis correspondentes, para os componentes, afim de determinara vida útil restante projetada para cada componente e/ou para todo o dispositivo de controle de processo. Para este último, o analisador 412 aplica um algoritmo de análise multifatorial para os dados recebidos, a fim de determinar a vida útil projetada, com base nas vidas úteis projetadas de cada um dos componentes. Os valores projetados de vida útil restante podem ser valores de ciclo de vida útil, quando indicados em função de ciclos operacionais restantes de um conjunto de válvula, por exemplo. Embora em outros exemplos, os valores projetados de vida útil restante podem ser medidos ou indicados em um contador de tempo ou data projetada de falha. Por exemplo, o analisador de vida útil 412 pode receber o valor de contagem de ciclo a partir do contador 414 que, em seguida, compara com os perfis do perfilador 408 para determinar uma vida útil de ciclo restante projetada.

[0066] O analisador 412 pode incluir uma determinação de confiança que avalia se os dados operacionais suficientes e perfis foram fornecidos para ele para fazer uma determinação suficientemente precisa da vida de ciclo projetada para o dispositivo de controle de processo. Uma indicação de aviso pode ser fornecida se dados insuficientes do sensor são coletados e uma vida útil projetada restante não pode ser determinada para um determinado componente de válvula.

[0067] O analisador 412 fornece a determinação da vida útil de ciclo projetada para um módulo de decisão 418 que determina um estado de notificação para a determinação. Num exemplo, o estado de notificação tem uma de três condições: (i) NORMAL, indicando que não há manutenção necessária; (ii) MANUTENÇÃO, indicando que a manutenção ou a substituição será necessária no próximo serviço agendado; ou (iii) ALERTA, indicando que a manutenção ou a substituição é necessária antes do próximo serviço agendado. Um mecanismo de alerta pode ser fornecido no dispositivo de controle de processo para indicar o estado de notificação, por exemplo, com luzes de cores codificadas ou um visor. O módulo de decisão 418 é acoplado a uma interface de comunicação 420 (que podem ser as interfaces de comunicação 128 ou 128 ') para comunicar o estado de notificação e a determinação de vida útil projetada para um computador remoto ou um operador, tais como os sistemas de computador remotos 12, 14, 30, 35, e/ou 36, mostrados na Fig. 1. Além de proporcionar uma indicação local do estado de notificação, a interface de comunicação 420 pode ser uma interface de comunicação com fios ou sem fios proporcionando a indicação do estado de notificação a um computador hospedeiro, DCS, computador remoto, ou semelhantes, que, pelo menos em algumas modalidades, faz com que um controlador modifique a operação da planta de processamento de acordo com o estado de notificação, por exemplo, por meio de diminuir a frequência ou a velocidade de atuação, ou por meio de mudar-se para uma via de fluxo redundante.

[0068] Desta forma, as presentes técnicas podem proporcionar uma mensagem de aviso a um operador de sala de controle, departamento de manutenção ou departamento de engenharia de confiabilidade, em que a mensagem de aviso quantifica o tempo restante prognosticado para a falha do componente. Em alguns exemplos, as advertências podem ser definidas com antecedência o suficiente que aparecem durante uma interrupção programada de manutenção que ocorre antes do tempo de falha projetado. Isto proporcionaria o pessoal com uma oportunidade de preparar-se para o serviço ou a substituição do componente antes da falha esperada. As mensagens de aviso podem incluir os dados de reparação, tais como as peças sobressalentes recomendadas ou as ações de serviço recomendadas. As mensagens de aviso podem ser fornecidas a um sistema de computador remoto para facilitar a encomenda de reparação manual ou para possibilitar o pedido automático de peças de reposição de um fabricante de componentes. A mensagem de aviso pode ser proporcionada para os computadores de sistema de negócios e para os computadores de planejamento de manutenção 35 e 36, que podem não só facilitar a encomenda ou as peças de reposição, conforme descrito, mas também o agendamento de tal substituição, por exemplo, durante uma interrupção de manutenção já programada ou durante uma interrupção de manutenção futura.

[0069] Em alguns exemplos, a regulação de tempo da mensagem de aviso pode ser definida pelo operador do dispositivo de controle de processo para ser mais longa ou mais curta do que anteriormente definida, dependendo da condição avaliada do dispositivo de controlo de processo e a projeção de serviço iminente. Por exemplo, o módulo de diagnóstico integrado 400 pode ser configurado para fornecer mensagens de aviso mais frequentes enquanto o ponto de falha projetada se aproxima. A regulação de tempo das mensagens de aviso também pode ser controlada depois que a mensagem de aviso foi enviada inicialmente.

[0070] Enquanto o desempenho de um dispositivo de controle de processo deteriora-se, e, mais especificamente, enquanto o desempenho dos vários componentes deteriora-se, os dados de vida útil de ciclo projetados, bem como os eventuais dados de vida útil de ciclo reais, são armazenados nos dados de históricos 406. A partir daqui os dados, tais como o MTTF e MTBF para os componentes, podem ser armazenados para referência posterior pelo módulo de diagnóstico integrado 400 ou um módulo para outro dispositivo, aumentando assim a precisão de projeções futuras de vida útil de ciclo. Em alguns exemplos, tais dados de históricos podem ser compartilhados com os fabricantes, através de comunicações com e sem fios determinadas, com o consentimento do proprietário do componente. Por exemplo, tais dados podem ser fornecidos através da concessão de acesso a um banco de dados, um site ou rede sem fio compartilhados, por meio de armazenar uma cópia dos dados de históricos 406. O fornecimento desses dados permite, eventualmente, a substituição dos dados de laboratório com os dados desenvolvidos usando algoritmos mais confiáveis pela parte do fabricante.

[0071] As capacidades prognósticas do sistema aqui podem ser personalizadas, com base na experiência de campo para uma aplicação específica. Tal como acontece com o perfilador 408, os critérios do analisador de vida útil 412 e módulo de decisão 418 podem ser definidos com base em vários parâmetros, tais como o tempo decorrido, o deslocamento da válvula, os ciclos, a temperatura, etc. Desta forma, as capacidades de diagnóstico podem ser com base na experiência de campo em instalações anteriores e nos dados coletados pelo controlador do dispositivo.

[0072] A FIG. 7 ilustra um perfilador de exemplo 500 para desenvolver e vigiar a execução de testes de laboratório acelerados e para determinar os perfis de vida útil projetados para os dispositivos de controle de processo e/ou os componentes dos mesmos. O perfilador 500 pode ser implementado num sistema integrado, assim como o módulo de diagnóstico integrado da FIG. 5 que fornece as projeções de vida útil e as avaliações com base nas condições operacionais atuais. Em outros exemplos, o perfilador 500 pode ser implementado como um sistema independente. O perfilador 500 pode ser implementado dentro de um controle de um dispositivo de controle de processo ou a partir de um controlador de processo dedicado, inclusive, por exemplo, qualquer um dos sistemas de controle de processo 12, 14, 30, 35, e 36, ou uma combinação dos mesmos. Em qualquer caso, o perfilador 500 pode ser implementado como um processador de finalidade especial codificado para realizar as funções do perfilador 500 ou como um processador de uso geral, especialmente configurado para a execução das instruções de computador para realizar as funções do perfilador 500.

[0073] No exemplo da FIG. 7, o perfilador 500 é descrito em referência à determinação de um perfil de vida útil para um componente de uma válvula que é susceptível aos parâmetros operacionais que resultam no envelhecimento de oxidação. O perfilador 500 desenvolve os protocolos de testes de laboratório para serem usados em testes de envelhecimento acelerado que determinam quando o componente falhou devido à oxidação. Enquanto a perfilação em relação à falha de oxidação é avaliada e descrita, será apreciado que nenhuma das presentes técnicas aqui são limitadas aos exemplos particulares descritos. Em vez disso, estas técnicas podem ser utilizadas para gerar individualmente o perfil das vidas úteis do componente de qualquer número de componentes (tais como aqueles descritos acima), para qualquer número de diferentes tipos de dispositivos de controle de processo (tais como aqueles descritos acima), para múltiplos tipos de falha de um componente (tais como aqueles descritos acima e abaixo), e para as condições operacionais além daquelas discutidas por exemplo aqui (tais como aquelas descritas acima). Mais ainda, os perfiladores podem ser chamados para gerar o perfil de um único componente, ou componentes múltiplos simultaneamente, por exemplo, no desenvolvimento de perfis de vida útil multi-variáveis, tal como quando gerar o perfil da vida útil de componente para vários parâmetros operacionais simultâneos, bem como quando gerar o perfil de um dispositivo de controle de processo com diferentes componentes, cada um com diferentes perfis de vida útil.

[0074] O perfilador 500 é acoplado a um descritor de dispositivo 502 e um descritor de componente associado 504, que, respectivamente, identificam o dispositivo de controle de processo a ser perfilado e todos os seus componentes. Por exemplo, o descritor de dispositivo 502 pode identificar o conjunto de válvula 200, enquanto o descritor de componente 504 pode identificar o componente de diafragma 202 ou o componente de vedação da haste de acionamento 206 (tipicamente um retentor), por tipo, material, configuração, etc. Estes são exemplos de componentes que sofrem desgaste mecânico ou fadiga em resposta a condições operacionais diferentes e, eventualmente, resultará em falha de oxidação da válvula. O módulo de descritor de componente 504 identificará qualquer número destes e de outros componentes para o teste de laboratório acelerado possível. Outros componentes específicos de válvula incluem foles elastoméricos que protegem a haste de acionamento, que possam estar contidos no componente de embalagem 210. No entanto, outros componentes que respondem ao (ou são indicativos de) envelhecimento de oxidação incluem o acionador de pistão, especificamente, pistão e vedações de haste, sejam retentores, anéis quad-ring, selos de gume de mola energizada ou anéis de desgaste plásticos com anéis de backup elastoméricos. Os componentes de envelhecimento de oxidação em um posicionador de válvula incluem retentores de vedação de pressão e diafragmas no conjunto de relê, retentores que vedam os sensores de pressão e/ou corrente para os transdutores de pressão, e retentores que vedam diferentes módulos e/ou compartimentos em conjunto ou vedam o posicionador a partir do ambiente envolvente.

[0075] O módulo de descritor de componente 504 pode ainda identificar os componentes de envelhecimento de oxidação normais contidos nos acessórios de um conjunto de válvula, inclusive retentores elastoméricos, diafragmas, plugues e/ou assentos em amplificadores de volume, assentos macios ou retentores em solenoides, assentos macios ou retentores em válvulas de desengate, vedações de poeira elastoméricas em interruptores de limite, vedações de poeira elastoméricas em transmissores de posição, diafragmas, retentores e plugues macios ou assentos em reguladores de pressão de abastecimento de instrumento, e tubulação pneumática polimérica.

[0076] Para desenvolver um perfil de vida útil particular projetada, o perfilador 500 cria protocolos de teste de laboratório acelerados que são específicos à condição, ou seja, que modelam as condições operacionais previstas sofridas pelo dispositivo e/ou pelos componentes do dispositivo, quando em funcionamento. O perfilador 500, portanto, pode ser acoplado a um módulo de parâmetros operacionais de processo 506, que fornece os dados sobre as condições operacionais previstas. O módulo de parâmetros operacionais de processo 506 pode residir dentro de um sistema de controle e contém os dados de condições operacionais gerados automaticamente e/ou manualmente fornecidos, tal como a composição do fluido bombeado, a pressão, a corrente para pressão (l/P) sofrida, a temperatura de componente, a temperatura ambiente, a taxa de fluido, o vazamento, o nível de oxidação, a posição de válvula, a posição de componente, as posições máximas e mínimas do curso de uma válvula, a compressão de diafragma, a dureza de material, bem como a posição de vários dispositivos de feedback.

[0077] Um árbitro de teste acelerado 508 recebe o descritor de dispositivo, os dados de componentes, e os dados de parâmetros operacionais. Em alguns exemplos, o árbitro 508 realiza as análises iniciais para identificar os componentes para perfilagem, tal como a identificação dos componentes que foram perfilados anteriormente, a identificação dos componentes marcados para perfilagem, a identificação dos componentes que são preditores mais precisos de tempo de vida útil projetada estatisticamente, a identificação dos componentes que podem ser perfilados de forma mais precisa por meio de testes de laboratório acelerados. Em alguns exemplos, o árbitro 508 pode classificar os componentes com base nestes ou outros fatores. Em alguns exemplos, o árbitro 508 pode identificar todos os componentes que cumprem a condição de adequação de limiar para perfilagem.

[0078] O árbitro 508 pode determinar se dados de parâmetros operacionais suficientes foram coletados a partir do módulo 506 para formular testes de laboratório acelerados. Por exemplo, o árbitro 508 pode comparar os dados recebidos a partir do módulo 508 em relação aos dados de parâmetros operacionais recebidos a partir do módulo 504. O árbitro 508 pode avaliar se uma quantidade mínima de dados de condição operacional foi fornecida, a partir da qual os protocolos de teste de laboratório acelerado podem ser desenvolvidos.

[0079] O árbitro 508 formula, então, as condições de teste de laboratório acelerado, com base nos dados de condição operacional recebidos, produzindo, por meio de exemplo, uma série de quadros de dados de instruções, tais como aquele mostrado na FIG. 8. Um protocolo de teste de laboratório acelerado 600, inclui um campo de identificação do dispositivo de controle de processo 602, um campo de componente 604, e uma pluralidade de campos de condições operacionais 606A- 606D, correspondentes a diferentes condições operacionais. Os campos 606A-606D podem ser expressos em vários formatos, por exemplo, incluindo os valores máximos e mínimos de parâmetros, taxa de alteração de valores para esses parâmetros, duração de testes, etc. Para cada componente identificado nos campos 604, aqueles diferentes dos campos de condição operacional 606A-606D podem ser preenchidos com instruções de teste acelerado. Um campo 608 armazena os dados de fator de garantia que podem ser utilizados para determinar se uma quantidade suficiente de dados de teste de envelhecimento acelerado é obtida. Por exemplo, o campo 608 pode armazenar o número de testes de envelhecimento acelerado solicitado para ser realizado a partir de rendições do componente, para assegurar a precisão dos dados.

[0080] Para os componentes elastoméricos, os protocolos de testes acelerados são desenvolvidos que modelam o envelhecimento de vida útil em funcionamento. O desejo é o de replicar os parâmetros operacionais, como a quantidade de oxigênio disponível para reagir com os materiais elastoméricos no diafragma, bem como a temperatura dessas reações, juntamente com a pressão interna do dispositivo.

[0081] Em alguns exemplos, os protocolos de teste podem incluir entradas para cada um dos parâmetros operacionais que afetam o desempenho. Os protocolos de teste podem incluir não só os valores dos parâmetros operacionais, mas as instruções sobre como esses parâmetros são para serem ciciados, para cima ou para baixo, durante os testes. Além disso, a quantidade total de tempo para a realização do teste (indicada num campo 606i) pode ser levada em conta, na definição de parâmetros, de modo a não demorar a concluir o teste de falha ou dificultar a perfilagem por meio de ativação de outros mecanismos. Por exemplo, um protocolo de teste que utiliza uma temperatura baixa demais pode levar muito tempo para estabelecer a falha em um componente, enquanto a utilização de uma temperatura alta demais pode fazer com que outras reações químicas ocorram em um material elastomérico, tal como a ativação do sistema de cura. As temperaturas altas também podem afetar as instalações de teste, especialmente se as instalações são pintadas, feitas de um termoplástico, zinco ou alumínio, devido à deformação e/ou expansão térmica.

[0082] Em alguns exemplos, os testes acelerados devem corresponder a e modelar os mecanismos de falha dominantes em atuação no serviço real, que podem mudar-se para diferentes dispositivos de controle de processo em diferentes aplicações de planta de processamento e/ou sob diferentes condições operacionais. Por exemplo, os diafragmas reforçados de tecido no final das contas falham por oxidação, fragilização, de modo que eles fraturam durante a flexão. Qualquer outro modo de falha, tais como a perda de retenção flange, fissuras de ozônio, ou resultados de delam inação a partir de falha prematura que deve ser eliminada através do projeto do produto e/ou propriedades dos materiais. Os retentores estáticos no final das contas falham pela compressão estabelecida, causando o vazamento. A mesma formulação de elastômero exibirá energia de ativação diferente, quando testado como um retentor que falha pela compressão estabelecida ou como um diafragma que falha pela fragilização de oxidação. Em outras palavras, ao realizar os testes acelerados, deve-se tomar cuidado para medir de forma adequada entre as muitas condições operacionais potenciais que podem aparecer a prever a falha de vida útil. Portanto, o teste acelerado deve replicar com a maior precisão possível as condições operacionais reais da aplicação em funcionamento.

[0083] Além disso, um número estatisticamente significativo de amostras deve ser testado para evitar o erro de dispersão de dados. Mais pontos de dados restringirá o intervalo de confiança estatística da vida útil de perfil resultante e fornecerá modelos mais confiáveis.

[0084] Os protocolos de teste 600 podem ser armazenados em uma memória local 510 e comunicados para um módulo opcional de instruções de teste 512 que podem ser utilizados para converter os protocolos para instruções executáveis para operar automaticamente o equipamento de laboratório de testes acelerados de um sistema 514. Em outros exemplos, o módulo 512 pode produzir um arquivo de instrução para um operador para realizar manualmente o teste acelerado utilizando o sistema 514. O perfilador 500 pode comunicar com o sistema 514 por meio de uma ligação de comunicação com ou sem fio.

[0085] O sistema de teste acelerado 514 realiza o teste de envelhecimento acelerado em um dispositivo de controle de processo e seus componentes, medindo as condições operacionais até a falha do componente. Os dados coletados são fornecidos a um módulo de perfil de análise de dados 516, que desenvolve o perfil de vida útil projetada para os componentes testados e/ou para o dispositivo de controlo de processo, em si, em que o perfil de vida útil é armazenado numa memória 518.

[0086] Antes do armazenamento, o módulo 516 pode realizar a análise de dados sobre os dados de testes acelerados recebidos. O módulo 516 pode determinar se os dados de condição operacional suficientes foram coletados durante o teste acelerado. O módulo 516 pode determinar se a condição de falha está suficientemente correlacionada com qualquer uma das condições operacionais recolhidas, por exemplo, através de uma análise de regressão linear. O módulo 516 pode determinar quais dos dados de condição operacional são mais precisos na previsão de falha, por exemplo, que recolheu os dados de parâmetros operacionais de um material elastomérico (pressão, temperatura, compressão de diafragma, dureza, etc.) melhor prevê uma falha de oxidação. Deste modo, o módulo 516 pode armazenar perfis selecionados a partir de perfis de vida útil desenvolvidos para o uso por um módulo de diagnóstico integrado.

[0087] Em outras palavras, o módulo 516 pode ser capaz de discriminar entre diferentes testes de envelhecimento acelerado para determinar qual ou quais são mais preditivos de vida útil e de identificar tais testes para o uso. Por exemplo, para algumas condições operacionais de planta de processo, um simples teste de dureza pode ser a medida preferida para avaliar a medida em que um componente elastomérico progrediu à falha. Quanto mais duro o material elastomérico, mais próximo ficará à falha. Os dados de testes acelerados mostram que um elastômero determinado numa aplicação determinada pode falhar repetidamente, uma vez que se aproxima a um valor de dureza determinado. Tais indicadores podem ser específicos para o material elastômero, por exemplos. Em alguns exemplos, todos os elastômeros sob determinadas condições operacionais podem apresentar esta falha ao se aproximarem ao mesmo nível de dureza.

[0088] Em qualquer caso, o módulo 516 é capaz de desenvolver um perfil de vida útil projetada com base em testes de laboratório acelerados realizados em diferentes condições operacionais, e de tal maneira que o perfil pode ser ajustado enquanto várias de tais condições operacionais são alteradas. Isto é, pelo menos, algumas das condições operacionais podem ser variáveis para permitir a refinação de perfil de vida útil durante o serviço. Por exemplo, dependendo da dureza medida de um componente de diafragma, por exemplo, realizada quando o conjunto de válvula está em funcionamento, o perfil de vida útil projetada pode ser prolongado no tempo se a dureza medida estiver abaixo de um valor esperado ou encurtada no tempo se a dureza medida estiver acima do esperado. Estas modificações no perfil de vida útil podem ser feitas automaticamente, em resposta aos dados de condição operacional coletados durante a instalação real na planta de processo. Por exemplo, o perfil de vida útil pode incluir um parâmetro ajustável que pode ser refinado pelo usuário do componente com base nas características de elastômeros levadas fora de serviço, que ainda não falharam. Dependendo da dureza medida destes componentes levados fora de serviço, por exemplo, o parâmetro ajustável pode ser ajustado para aumentar ou diminuir o tempo de falha previsível se a dureza medida estiver menor ou maior do que o esperado, respectivamente.

[0089] Um cenário semelhante para medir a oxidação progressiva de um componente elastomérico é o tamanho relativo do pico de número de onda característica utilizando a espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Os elastômeros de oxidação com suporte de carbono formam as ligações de C=O, que podem ser detectadas com FTIR a cerca de número de onda 1702. Este número de onda varia, no entanto, dependendo das ligações vizinhas próximas. Enquanto mais ligações são formadas progressivamente, a altura relativa do pico é maior. Embora exequível, esta forma de medição pode ser menos desejável do que uma simples medição de dureza preditiva, por causa do custo da instrumentação e perícia necessária para completar o teste, bem como por causa da dificuldade na quantificação de alturas dos picos relativos.

[0090] Note-se que os componentes elastoméricos podem falhar por outros mecanismos além de oxidação. Por exemplo, os retentores dinâmicos e vedações podem falhar por um simples desgaste mecânico. A fadiga é outro modo de falha que é possível devida ao corte cíclico ou tensão de tração e é acelerada por envelhecimento de oxidação. Este fenômeno pode ser acelerado com técnicas de temperatura alta.

[0091] O perfilador 500 pode não apenas solicitar testes acelerados com base na temperatura aumentando, mas também os testes acelerados projetados para projetar perfis de vida útil de baixa temperatura operacional para um material elastomérico. As rachaduras e falha podem ocorrer prematuramente em baixas temperaturas operacionais. Em pelo menos uma modalidade, as temperaturas operacionais baixas significam que as temperaturas se aproximam a -60°C (por exemplo, temperaturas abaixo de -30°C, temperaturas abaixo de -40°C, temperaturas abaixo de -50°C, etc). Quando aquecidas até à temperatura ambiente, as propriedades do elastômero, se tornam como novas, e podem não apresentar envelhecimento de oxidação. No entanto, o aumento da rigidez do diafragma elastomérico (módulo de flexão), transmitido pela baixa temperatura, pode fazer com que o diafragma flexione numa área mais localizada, aumentando assim a tensão aplicada e iniciar as fissuras de fadiga que eventualmente se propagam à falha. O perfilador 500 pode, por conseguinte, desenvolver um protocolo de teste acelerado para o ciclo do final de vida útil em função da temperatura, produzindo as curvas de perfil de vida útil para mais do que um composto de elastômero e múltiplos pontos de dados a cada temperatura. Ao fazê-lo, o perfilador 500 pode prever os perfis de vida útil para os componentes com base na exposição a somente temperaturas baixas ou em combinação com o envelhecimento de oxidação.

[0092] Numerosas variações do que precede serão apreciadas. Por exemplo, em vez de desenvolver a instrução de teste de envelhecimento acelerado real, um perfilador pode comparar e determinar os protocolos de teste contra um banco de dados de testes de envelhecimento acelerado previamente realizados para determinar se dados de testes adequados já existem, a partir dos quais pode ocorrer a perfilagem ao mesmo tempo.

[0093] Em várias modalidades, um módulo de hardware pode ser implementado mecanicamente ou eletronicamente. Por exemplo, um módulo de hardware pode compreender circuitos dedicados ou lógica que é configurada de forma permanente (por exemplo, como um processador para fins especiais, tal como um arranjo de portas programável em campo (FPGA) ou um circuito integrado de aplicação especifica (ASIC)) para executar determinadas operações. Um módulo de hardware pode compreender também lógica ou circuitos programáveis (por exemplo, como abrangidos dentro de um processador de uso geral ou outro processador programável) que são configurados temporariamente por software para executar certas operações. Será apreciado que a decisão de implementar um módulo de hardware mecanicamente, em circuitos dedicados e configurados de forma permanente ou em circuitos configurados temporariamente (por exemplo, configurados por software) pode ser conduzida por considerações de custo e tempo.

[0094] Por conseguinte, o termo "módulo de hardware" deve ser entendido para abranger uma entidade tangível, seja essa uma entidade que é fisicamente construída, configurada de forma permanente (por exemplo, com fio rígido) ou temporariamente configurada (por exemplo, programada) para operar de uma determinada forma ou para executar determinadas operações aqui descritas. Conforme aqui utilizado, "módulo implementado por hardware" refere-se a um módulo de hardware. Considerando modalidades nas quais módulos de hardware são configurados temporariamente (por exemplo, programados), cada um dos módulos de hardware não precisam ser configurados ou instanciados em qualquer instância no tempo. Por exemplo, quando módulos de hardware compreendem um processador de uso geral configurado usando software, o processador de uso geral pode ser configurado como respectivos módulos de hardware diferentes em tempos diferentes. Software pode, consequentemente, configurar um processador, por exemplo, para constituir um módulo de hardware particular em uma instância de tempo e constituir um módulo de hardware diferente em uma diferente instância de tempo.

[0095] Módulos de hardware podem fornecer informações para, e receber informações de outros módulos de hardware. Por conseguinte, os módulos de hardware descritos podem ser considerados como sendo comunicativamente acoplados. Quando múltiplos de tais módulos de hardware existirem contemporaneamente, as comunicações podem ser alcançadas por meio de transmissão de sinal (por exemplo, através de circuitos e barramentos apropriados) que conecta os módulos de hardware. Em modalidades nas quais múltiplos módulos de hardware ou software são configurados instanciados em momentos diferentes, as comunicações entre esses módulos de hardware podem ser conseguidas, por exemplo, através do armazenamento e da recuperação de informação em estruturas de memória para as quais os múltiplos módulos de hardware têm acesso. Por exemplo, um módulo de hardware pode executar uma operação e armazenar a saída dessa operação em um dispositivo ao qual ele está acoplado comunicativamente. Um módulo de hardware adicional pode, então, mais tarde acessar o dispositivo de memória para recuperar e processar a saída armazenada. Módulos de hardware também podem iniciar comunicações com dispositivos de entrada ou de saída, e podem operar em um recurso (por exemplo, uma coleção de informações).

[0096] As várias operações dos métodos de exemplo aqui descritos podem ser realizadas, pelo menos parcialmente, por um ou mais processadores que são configurados temporariamente (por exemplo, por software) ou permanentemente configurados para executar as operações relevantes. Se configurados temporariamente ou permanentemente, esses processadores podem constituir módulos implementados em processadores que operam para executar uma ou mais operações ou funções. Os módulos aqui citados podem, em algumas modalidades de exemplo, compreender módulos implementados em processador.

[0097] Do mesmo modo, os métodos ou as rotinas aqui descritas podem ser pelo menos parcialmente implementados em processador. Por exemplo, pelo menos algumas das operações de um método podem ser realizadas por um ou processadores ou módulos de hardware implementados em processador. O desempenho de algumas das operações pode ser distribuído entre os um ou mais processadores, não só residindo dentro de uma única máquina, mas também implantados em uma série de máquinas. Em algumas modalidades de exemplo, o processador ou os processadores podem estar localizados em um único local (por exemplo, dentro de um ambiente doméstico, um ambiente de escritório, ou uma fazenda de servidores), embora em outras modalidades os processadores possam ser distribuídos através de uma série de locais.

[0098] Ainda mais, as figuras representam modalidades preferidas de um sistema de edição de mapa para fins de ilustração somente. Uma pessoa versada na técnica reconhecerá prontamente a partir da seguinte discussão que as modalidades alternativas das estruturas e dos métodos aqui ilustrados podem ser empregadas sem se afastar dos princípios aqui descritos.

[0099] Ao ler esta divulgação, aqueles versados na técnica irão apreciar ainda mais projetos alternativos estruturais e funcionais para um sistema e um processo para a identificação de segmentos terminais de estrada através dos princípios aqui divulgados. Assim, enquanto aplicações e modalidades particulares foram ilustradas e descritos, é para ser compreendido que as modalidades divulgadas não estão limitadas à construção precisa e componentes divulgados neste documento. Várias modificações, alterações e variações, que serão evidentes para aqueles versados na técnica, podem ser feitas no arranjo, operação e detalhes do método e aparelho divulgados neste documento sem partir do espírito e o âmbito definido na reivindicação anexada.

Claims

1. Método para o desenvolvimento de um perfil de vida útil projetado para um componente de um dispositivo de controle de processo, o método compreendendo: o recebimento, em um perfilador, de uma indicação de, pelo menos, um parâmetro operacional do componente que afeta o envelhecimento do componente, ao longo do tempo, durante o funcionamento do dispositivo de controle de processo em uma instalação de processo; o recebimento, no perfilador, de condições operacionais em funcionamento em que espera-se que o componente sofra durante a operação do dispositivo de controle de processo na instalação de processo; o desenvolvimento, no perfilador, de pelo menos um protocolo de teste de envelhecimento acelerado, com base nas condições operacionais em funcionamento em que espera-se que o componente sofra, em que pelo menos um protocolo de teste de envelhecimento acelerado foi concebido para simular a operação do componente à falha sob as condições operacionais em funcionamento; o recebimento, a partir de um sistema de teste acelerado, de dados de teste de envelhecimento acelerado desenvolvidos através da realização de pelo menos um protocolo de teste de envelhecimento acelerado em uma instância do componente; o desenvolvimento, no perfilador, de um perfil de vida útil projetado para o componente com base nos dados de teste de envelhecimento acelerado, caracterizado pelo fato de que o recebimento, em um módulo de dado operacional, durante operação do componente na instalação de processo, dados detectados incluindo pelo menos: dados que refletem a operabilidade do componente quando em uso na instalação de processo; ou dados que refletem condições experienciadas pelo componente durante operações do dispositivo de controle do processo quando em uso na instalação de processo; e determinar, em um analisador de vida útil, a vida útil restante projetada para o componente e o dado detectado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle de processo é um conjunto de válvula e em que o componente é formado por um componente polimérico.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: o recebimento da indicação de pelo menos um parâmetro operacional, o componente de um descritor de componente em comunicação com o perfilador, e em que pelo menos um parâmetro operacional é selecionado a partir do grupo que consiste na composição de fluido que passa através do conjunto de válvula, pressão, corrente para pressão (l/P), temperatura de componente, temperatura ambiente, taxa de fluxo de fluido, vazamento de válvula, nível de oxidação, posição de válvula, posições máximas e mínimas do curso de válvula, compressão de componente polimérico, e dureza de material do componente polimérico.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o componente polimérico é um componente elastomérico.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 4, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: o desenvolvimento de uma pluralidade de protocolos de teste de envelhecimento acelerado propostos; a identificação, dentre a pluralidade de protocolos de teste de envelhecimento acelerado propostos, de pelo menos um protocolo de teste em correlação a uma falha de oxidação do componente polimérico; e os estabelecimento do identificado de pelo menos um protocolo de teste em correlação à falha de oxidação como, pelo menos, um protocolo de teste de envelhecimento acelerado.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: a identificação de uma pluralidade de protocolos de teste em correlação à falha de oxidação do componente polimérico; e a identificação a partir da pluralidade de protocolos de teste em correlação à falha de oxidação de um subconjunto possuindo uma correlação mais alta do que a falha de oxidação um subconjunto remanescente da pluralidade de protocolos de texto em correlação à falha de oxidação; e o estabelecimento do subconjunto identificado como pelo menos um protocolo de teste de envelhecimento acelerado.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 4, 5 e 6, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: o desenvolvimento de uma pluralidade de protocolos de teste de envelhecimento acelerado; o recebimento, a partir do sistema de teste acelerado, de dados de teste de envelhecimento acelerado desenvolvidos através da realização de cada um da pluralidade de protocolos de teste de envelhecimento acelerado; a determinação, no perfilador e a partir dos dados de teste de envelhecimento acelerado, do protocolo de teste de envelhecimento acelerado mais correlativo a uma falha de oxidação do componente polimérico; e o desenvolvimento do perfil de vida útil projetado com base nos dados de teste de envelhecimento acelerado do protocolo de teste de envelhecimento acelerado mais correlativo à falha de oxidação.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o perfil de vida útil projetado é um perfil de fadiga de oxidação, um perfil de vazamento de fluido, um perfil de fadiga de temperatura baixa.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a determinação de se uma quantidade estatisticamente significativa de dados de teste de envelhecimento acelerado foi recebida pelo perfilador, e o desenvolvimento do perfil de vida útil projetado, se uma quantidade estatisticamente significativa foi recebida, de outra forma, o não desenvolvimento do perfil de vida útil projetado.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o perfil de vida útil projetado está configurado para ser atualizável em resposta às alterações nas condições operacionais reais.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o perfil de vida útil projetado inclui um parâmetro ajustável para ajustar o perfil de vida útil de acordo com uma característica medida de componentes, que corresponde ao componente, que estavam previamente em funcionamento.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a característica medida é a dureza e ainda compreende: o ajuste do parâmetro ajustável para estender uma vida útil projetada para o componente se a dureza medida dos componentes que foram anteriormente em funcionamento for menor do que o esperado de acordo com o perfil de vida útil projetado; e o ajuste do parâmetro ajustável para encurtar a vida útil projetada para o componente, se a dureza medida dos componentes que foram anteriormente em funcionamento for maior do que o esperado de acordo com o perfil de vida útil projetado.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que receber dados de teste de envelhecimento acelerado compreende: a operação do dispositivo de controle de processo, enquanto expor o componente a uma temperatura baixa durante um primeiro período de funcionamento do dispositivo de controle de processo; a operação do dispositivo de controle de processo, enquanto expor o componente a temperaturas operacionais normais durante um segundo período de funcionamento, após o primeiro período de funcionamento; o recebimento, a partir do sistema de teste acelerado, dos dados de teste de envelhecimento acelerado desenvolvidos após o primeiro e segundo período de funcionamento, e o reflexo de pelo menos uma primeira falha não oxidativa.

14. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a operação do dispositivo de controle de processo, enquanto expor o componente a uma temperatura baixa compreende a exposição do componente a uma temperatura abaixo de -30°C.

15. Método, de acordo com qualquer a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de a operação do dispositivo de controle de processo, enquanto expor o componente a uma temperatura baixa compreende a exposição do componente a uma temperatura abaixo de -50° C.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que o perfil de vida útil projetado é preditivo, para a exposição do componente a baixa temperatura, da vida útil do componente exclusivo de efeitos oxidativos.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que o perfil de vida útil projetado é preditivo, para a exposição do componente a baixa temperatura, da vida útil do componente levando em consideração as falhas oxidativas e não oxidativas.