BR9812378B1 - regualador de pressão auto ajustável, controlador eletrÈnico para um regulador de pressão, e, processo para compensar o desvio em um regulador de pressão. - Google Patents

Description

"REGULADOR DE PRESSÃO AUTO AJUSTÁVEL, CONTROLADORELETRÔNICO PARA UM REGULADOR DE PRESSÃO, E, PROCESSOPARA COMPENSAR O DESVIO EM UM REGULADOR DE PRESSÃO"

A invenção refere-se a reguladores de pressão de fluido e maisparticularmente, a um regulador de pressão de fluido aperfeiçoado possuindopartes eletrônicas inteligentes e software para melhorar o desempenho.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Em geral, os quatro elementos básicos de um circuito decontrole de processo incluem uma variável de processo a ser controlada, umsensor de processo ou medição da condição da variável do processo, umcontrolador e um elemento de controle. O sensor fornece uma indicação dacondição da variável do processo para o controlador, que também contémuma indicação da condição da variável do processo desejada, ou o "ponto deajuste". O controlador compara a condição da variável do processo com oponto de ajuste e calcula um sinal corretivo, que envia para o elemento decontrole para exercer uma influência no processo para colocá-lo na condiçãodo ponto de ajuste. O elemento de controle é a última parte do circuito, e otipo mais comum do elemento de controle final é uma válvula, apesar detambém poder compreender um acionador ou uma bomba de velocidadevariável, por exemplo.

Um regulador de pressão é um sistema de controle auto-contido e simples que combina o sensor de processo, o controlador e aválvula em uma única unidade. Os reguladores de pressão são amplamenteutilizados para o controle de pressão nas aplicações de distribuição de fluidoe as indústrias de processo, por exemplo, para manter uma pressão de saídareduzida desejada enquanto fornece o fluxo de fluido necessário parasatisfazer uma demanda a jusante variável. Os reguladores de pressão caemgeralmente em duas categorias principais: reguladores de operação direta ereguladores operados por piloto.Um regulador típico operado de forma direta da técnicaanterior 11 é ilustrado na figura 1. As aplicações típicas para reguladoresoperados diretamente incluem serviço industrial, comercial e de gás;suprimento de ar ou gás; gás combustível para os queimadores; controle depressão de água; serviço de vapor; e tanque. O regulador operado diretamente11 inclui um corpo de regulador 12 que possui uma entrada 13 e uma saída14. Uma área de passagem de fluxo de fluido 15 possuindo uma área derestrição 16 conecta a entrada 13 e a saída 14. A área de restrição 16 possuium elemento de estrangulamento 17, tal como um bujão, membrana, aleta,manga ou dispositivo de restrição similar que, quando movido, limita o fluxodo fluido (gás ou líquido). Um atuador incluindo um elemento de sensorpossuindo dois lados responde às variações na pressão de fluido sendocontrolada. Exemplos de elementos de sensor incluem membranas,diafragmas ou pistões. A modalidade ilustrada na figura 1 utiliza umdiafragma 18 para o elemento de sensor. A pressão de controle é aplicada aoprimeiro lado, ou lado de controle 19 do elemento de sensor através de umalinha de controle ou uma passagem 20 interna ao corpo do regulador 12. Seuma linha de controle for utilizada para esse fim, a mesma pode ser integralao corpo do regulador 12 ou localizado na tubulação adjacente. O segundolado, ou lado de referência 21 do elemento de sensor é tipicamenterelacionado com a atmosfera. Uma força adicional tal como uma mola 22pode ser aplicada ao atuador, que orienta o elemento de estrangulamento paradentro de uma posição predeterminada que representa um ponto de ajuste.

O regulador operado diretamente 11 ilustrado na figura 1 éconsiderado como regulador de "redução de pressão" visto que o elemento desensor (diafragma 18) é conectado por uma passagem interna 20 à pressão ajusante do regulador (no lado de saída de fluido) 14. Um aumento na pressãoa jusante é aplicado ao lado de controle 19 através da passagem interna 20,aplicando pressão ao diafragma 18, e forçando o mesmo para cima contra aforça da mola 22. Isso, por sua vez, move o elemento de estrangulamentopara cima e para dentro da área de restrição de fluxo 16, reduzindo a pressãode fluido para a saída do regulador 20.

Os reguladores de redução de pressão regulam o fluxosentindo a pressão a jusante do regulador. Uma aplicação típica de umregulador de redução de pressão é em aquecedores de vapor, onde osreguladores de redução de pressão fornecem a regulagem de pressão inicial.Se o diafragma 18 fosse conectado à pressão a montante e o elemento deestrangulamento 17 fosse movido para o outro lado do restritor 16, oregulador operado diretamente 11 seria considerado como um regulador "depressão de retorno". Os reguladores de pressão de retorno são aplicados, porexemplo, em associação com os compressores para garantir que umacondição de vácuo não atinja o compressor.

Um regulador operado por piloto é similar em construção aum regulador operado diretamente. Um regulador operador por piloto deredução de pressão típico da técnica anterior 23 é ilustrado de formaesquemática na figura 2A, e um regulador operador por piloto de pressão deretorno da técnica anterior é ilustrado na figura 2B. O regulador operado porpiloto inclui todos os elementos estruturais do regulador operadordiretamente com a adição do piloto 24 (também chamado de relê,amplificador, ou multiplicador). O piloto é um dispositivo auxiliar queamplifica a pressão de carregamento no atuador do regulador para regular apressão. O piloto é similar em construção a um regulador auto-operado,possuindo essencialmente os mesmos elementos que o regulador autooperado.

No regulador operado por piloto 23 ilustrado na figura 2A ena figura 2B, a pressão de entrada é suprida através de uma torneira depressão 27 na tubulação a montante do regulador 23. No regulador operadopor piloto de pressão de retorno 23 na figura 2B, a torneira de pressão 27pode adicionalmente incluir uma restrição 26. A pressão de entrada para opiloto também pode ser suprida através de uma torneira de pressão integral aocorpo regulador. A pressão de saída é alimentada de volta através datubulação 20 conectada a jusante do regulador 23. A pressão a jusante éconectada ao piloto 24 e ao regulador principal 10. O piloto 24 amplifica odiferencial de pressão através do diafragma de regulador principal 18 a fimde controlar a pressão de fluido a montante (pressão de retorno) ou a jusante(redução de pressão).

Os reguladores de pressão possuem muitas vantagens sobreoutros dispositivos de controle. Os reguladores são relativamente baratos. Osmesmos geralmente não exigem uma fonte de energia externa para realizar afunção de controle de pressão; ao invés disso, os reguladores utilizam apressão do processo sendo controlado para energia. Adicionalmente, o sensorde processo, controlador e válvula de controle são combinados em um pacoteauto-contido relativamente pequeno. Outras vantagens incluem boa respostade freqüência, boa flexibilidade, tamanho pequeno, e existe geralmente poucoou nenhum vazamento de haste.

Existem também as desvantagens associadas com osreguladores conhecidos. Problemas significativos associados com osreguladores de pressão existentes incluem "diminuição" e "acúmulo",também referidos como desvio ou banda proporcional. A diminuição édefinida como a diminuição na pressão controlada em um regulador deredução de pressão e o acúmulo é definido como um aumento na pressãocontrolada para um regulador de pressão de retorno que ocorre quando domovimento a partir de uma condição de fluxo de carga baixa para cargacheia. Os mesmos são normalmente expressos como porcentagem. Adiminuição ou acúmulo são especialmente prevalecentes com reguladoresoperados diretamente, mas também existe em um grau menor com osreguladores operados por piloto conhecidos.Os reguladores são freqüentemente solicitados a seguirempara uma condição de não fluxo que é referida como "travamento" ou "novoassentamento". Em um regulador de redução de pressão tal como o reguladorauto operado 11 na figura 1 ou o regulador operado por piloto 23 na figura2 A, a pressão a jusante pode atingir um ponto no qual é desejável que oregulador 11 pare completamente o fluxo de fluido. Nessa pressão a jusante,a pressão de controle alimentada de volta para o diafragma 18 move oelemento de estrangulamento 17 completamente para dentro da área derestrição de fluxo 16, dessa forma bloqueando o fluxo. Essa condição éconhecida como "travamento". Em um regulador de pressão de retorno talcomo o regulador operado por piloto 23 ilustrado na figura 2B, a pressão amontante do regulador pode cair para um nível onde o regulador devedesligar o fluxo. Nesse caso, a pressão de controle a montante cai a um nívelonde a mola de carga e/ou a pressão piloto fazem com que o elemento deestrangulamento 17 se mova para uma posição bloqueando completamente ofluxo de fluido. Os problemas com as partes internas, contaminação ou uniãono movimento das partes internas podem contribuir para uma perda dacapacidade de travamento.

Visto que um regulador é um sistema de controle autocontido, os reguladores existentes tipicamente não contêm a capacidade de secomunicar com outras partes de um sistema de controle de processo. Isso criadiversas desvantagens. Visto que não existe um meio para se fornecerremotamente um ponto de ajuste ou sintonizar um regulador, os mesmos devegeralmente ser ajustados manualmente. Os ajustes são feitos pela rotação deum botão de ajuste no regulador para alcançar a força desejada no atuador.Isso é especialmente indesejável em aplicações remotas ou em processos decontrole da pressão de substâncias perigosas. Não existem indicações de salade controle do desempenho do regulador, deixando os operadores sozinhospara determinar as falhas do regulador através de leituras de outrasindicações do processo.

A falta de comunicações e capacidades de processamentotambém podem acarretar problemas de manutenção. E difícil ou impossívelse monitorar de perto o desempenho do regulador durante um período detempo, de forma que existe pouco aviso de avanço da necessidade de seconsertar ou substituir um regulador. Existe também uma falta de avisos deavanço para impedir falhas, que é especialmente preocupante com osreguladores de pressão existentes: visto que são energizados pelo processo,os mesmos tipicamente não incluem uma operação de modo de falha. Se odiafragma de operação de um regulador de redução de pressão carregado commola falhar, o regulador abrirá totalmente. Isso cria problemas se a tubulaçãoa jusante não puder suportar as condições de pressão a montante, ou se umaválvula de alívio que pode suportar o fluxo máximo do regulador não estiverpresente. Os reguladores de pressão de retorno irão fechar completamentedepois da falha do diafragma, criando preocupações similares para a parte amontante do processo.

E bem sabido que em muitas situações às quais os reguladoresde pressão podem ser aplicados, as válvulas de controle são utilizadas aoinvés dos mesmos. A válvula de controle inclui um atuador energizado queresponde a sinais supridos a partir de fora para mover um elemento deestrangulamento para controlar o fluxo. Foi estimado que se utilizadosadequadamente, os reguladores podem substituir as válvulas de controle em25% das aplicações utilizando válvulas de controle. A hesitação quanto àutilização de reguladores ao invés de válvulas de controle é decorrente, emgrande parte, das desvantagens associadas com os reguladores de pressãoconhecidos. As preocupações básicas incluem características de diminuição ea falta de operacionalidade remota. Os usuários de equipamento de processo,entretanto, buscam continuamente por preços mais competitivos. Em adição àbusca por aperfeiçoamentos na eficiência do processo e atualização comrelação ao equipamento de processo existente, os usuários de equipamento deprocesso buscam soluções de baixo custo para o controle do processo. Se aslimitações discutidas acima dos reguladores fossem eliminadas, as mesmaspoderiam fornecer uma opção mais barata para muitas aplicações de válvulade controle.

As indústrias americanas gastam aproximadamente 200bilhões de dólares por ano em manutenção de equipamento de fábrica. Issoresulta em custos de manutenção representando de 15 a 40% do custo dosbens vendidos por ano. Adicionalmente, um terço dos dólares gastos namanutenção é desperdiçado com manutenção desnecessária ou ineficiente.Por exemplo, visto que os reguladores conhecidos não apresentamdiagnósticos ou capacidades de comunicação para permutar informação comos sistemas externos, os mesmos são difíceis de resolver. Freqüentemente,em uma tentativa de corrigir problemas de processo não identificados, osreguladores são substituídos, apenas para se descobrir que o regulador estavafuncionando adequadamente. A mudança do regulador pode exigir ainterrupção de todo o processo, resultando em uma perda significativa detempo de produção. O aperfeiçoamento do desempenho dos instrumentos deprocesso tais como reguladores de pressão além do aperfeiçoamento dacapacidade de manutenção através das capacidades de processamento ecomunicações irá reduzir significativamente os custos de fabricação.

Dessa forma, existe claramente uma necessidade de se criarum regulador de pressão aperfeiçoado que compense as características dediminuição e exiba o desempenho aperfeiçoado. Adicionalmente, seriadesejável que o regulador aperfeiçoado incluísse capacidades decomunicação e diagnóstico para permitir a operação remota e a troca dedados para melhorar sua capacidade de manutenção. Ademais, essascaracterísticas adicionais seriam exigidas ao mesmo tempo que a necessidadede se obter soluções econômicas para a regulagem de pressão.SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção é endereçada às desvantagens acima datécnica anterior pelo fornecimento de um regulador de pressão inteligenteque melhore o desempenho do regulador incluindo capacidades deprocessamento e comunicações. Isso é realizado enquanto se mantém osbenefícios existentes do regulador de pressão de simplicidade e economia.

Em um aspecto mais amplo, uma modalidade ilustrativa dainvenção fornece um regulador inteligente para manter um fluido em umprocesso em uma pressão predeterminada que compreende uma entrada defluido, uma saída de fluido, uma passagem de fluxo de fluido conectando aentrada e a saída, e um elemento de estrangulamento móvel dentro dapassagem de fluxo para restringir seletivamente o fluxo de fluido através dapassagem de fluxo. Um atuador é acoplado ao elemento de estrangulamentopara mover seletivamente o elemento de estrangulamento. O atuador incluium lado de controle e um lado de referência com uma carga de referênciaacoplada ao mesmo para orientar o elemento de estrangulamento em umaposição de referência predeterminada que representa a pressãopredeterminada. Uma linha de retorno aplica pressão do fluido sendocontrolado para o lado de controle a fim de mover o atuador contra a carga dereferência para mover o elemento de estrangulamento dentro da passagem defluxo para ajustar o fluxo de fluido e controlar, dessa forma, a pressão dofluido no processo. A invenção inclui adicionalmente um sensor de pressãoque fornece um sinal indicando a pressão do fluido sendo controlado, umapressão de ajuste para ajustar aposição do elemento de estrangulamento, e umcontrolador que recebe o sinal indicando a pressão do fluido sendocontrolado e aplica a pressão de ajuste ao atuador em resposta ao sinal.Modalidades adicionais fornecem capacidades para o controle proporcional,integral e derivativo (PID), processamento de diagnósticos, e comunicaçõescom dispositivos externos.De acordo com outra modalidade da invenção, um controladoreletrônico para um regulador de pressão que mantém aproximadamente apressão de fluido a um nível predeterminado pela utilização da pressão dofluido sendo controlado para posicionar um elemento de estrangulamentopara restringir o fluxo de fluido através do regulador de pressão de operaçãoautomática é apresentado, que compreende um sensor de pressão que forneceum sinal indicando a pressão do fluido sendo controlado, um processador querecebe o sinal indicando a pressão do fluido sendo controlado e saídas de umsinal que representa um ajuste do elemento de estrangulamento, e umapressão de ajuste que é aplicada ao elemento de estrangulamento em adição àpressão do fluido sendo controlado em resposta à saída de sinal peloprocessador.

Em outro aspecto amplo, um processo de acordo com apresente invenção para compensar a diminuição em um regulador de pressãoque mantém aproximadamente a pressão de fluido a um nível predeterminadopela utilização da pressão do fluido sendo controlado para posicionar umelemento de estrangulamento para restringir o fluxo de fluido através doregulador de pressão de operação automática é fornecido. O processocompreende os atos de determinação da pressão do fluido sendo controlado,o cálculo de um valor de erro pela comparação da pressão do fluido sendocontrolado com o nível predeterminado, conversão do valor de erro para umapressão de ajuste, e reposicionamento do elemento de estrangulamento pelaaplicação da pressão de ajuste em adição à pressão do fluido sendocontrolado para o elemento de estrangulamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando umregulador de pressão operado diretamente típico da técnica anterior;

A figura 2A é um diagrama esquemático ilustrando umregulador de redução de pressão operado por piloto típico da técnica anterior;A figura 2B é um diagrama esquemático ilustrando umregulador de pressão de retorno operado por piloto típico da técnica anterior;

A figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando umamodalidade ilustrativa de um regulador inteligente de controle de pressão deretorno de acordo com a presente invenção;

A figura 4 é um diagrama esquemático ilustrando umamodalidade ilustrativa de um regulador inteligente de redução de pressão deacordo com a presente invenção;

A figura 5A ilustra grafícamente a função de compensação dediminuição do controlador eletrônico para uma modalidade da invenção;

A figura 5B ilustra grafícamente a função de compensação deacúmulo do controlador eletrônico para uma modalidade da invenção;

A figura 6 é um diagrama em bloco do regulador inteligente,destacando as áreas funcionais do regulador de operação automática e docontrolador eletrônico.

A figura 7 ilustra esquematicamente o controlador eletrônicode uma modalidade da invenção;

A figura 8A é um gráfico de desvio do regulador, do valor depressão do ponto de ajuste e da pressão de controle contra o fluxo para umregulador de redução de pressão;

A figura 8B é um gráfico de desvio de regulador,representando o valor de pressão do ponto de ajuste e da pressão de controlecontra o fluxo para um regulador de pressão de retorno;

A figura 9A é um gráfico de sensibilidade de entrada deregulador, ilustrando as curvas de pressão de controle para várias pressões deentrada para um regulador de redução de pressão;

A figura 9B é um gráfico de sensibilidade de entrada deregulador, ilustrando as curvas de pressão de controle para várias pressões deentrada para um regulador de pressão de retorno;A figura 10 é um gráfico ilustrando uma medição de errohisterético para um regulador de pressão;

A figura 1IA é um gráfico ilustrando o "travamento" em umregulador de redução de pressão;

A figura 1IB é um gráfico ilustrando um "novo assentamento"em um regulador de pressão de retorno;

A figura 12 ilustra uma conexão de comunicações entre umregulador inteligente de acordo com a presente invenção e uma sala decontrole externa utilizando um único par torcido com Fieldbus;

A figura 13 ilustra uma conexão de comunicações entre umregulador inteligente de acordo com a presente invenção e uma sala decontrole externa utilizando um único par torcido com HART;

A figura 14 ilustra uma conexão de comunicações entre umregulador inteligente de acordo com a presente invenção e uma sala decontrole externa utilizando uma disposição de par duplo torcido de quatrofios;

A figura 15 ilustra uma conexão de comunicação entre umregulador inteligente de acordo com a presente invenção e uma sala decontrole externa utilizando uma conexão de rádio;

A figura 16 ilustra uma conexão de comunicação entre umregulador inteligente de acordo com a presente invenção e uma sala decontrole externa utilizando meios de comunicações alternativos tais comomodem ou fibras óticas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Voltando-se para os desenhos e, em particular, à figura 3 e àfigura 4, duas modalidades de um regulador de pressão inteligente de acordocom a presente invenção são ilustradas de forma esquemática. Cadamodalidade é referida geralmente pelo número 10 e inclui um regulador deoperação automática e um controlador eletrônico (ilustrado cercado por umalinha interrompida na figura 3 e na figura 4). Em geral, a figura 3 ilustra umregulador inteligente de acordo com a presente invenção como utilizado emuma aplicação de controle de pressão de retorno, enquanto a figura 4 ilustraum regulador inteligente de acordo com a presente invenção em umaaplicação de redução de pressão. Na figura 3, o fluxo de fluido se dá dadireita para a esquerda. Na figura 4, o fluxo de fluido se dá da esquerda paraa direita. As modalidades específicas ilustradas na figura 3 e na figura 4incluem um regulador de operação automática, mas os versados na técnicacom o benefício dessa descrição poderão implementar a invenção utilizandoum regulador operador por piloto.

Com referência às figuras, o regulador de operação automática11 inclui um corpo 12 que compreende uma entrada de fluido 13, uma saídade fluido 14, e uma passagem de fluxo 15 conectando a entrada 13 e a saída14. Uma área de restrição de fluxo 16 é situada dentro da passagem de fluxo15, e um elemento de estrangulamento 17 funciona para restringir o fluxo defluido através da área de restrição 16. O elemento de estrangulamento 17pode compreender um bujão, membrana, aleta, manga ou outro itemadequado que quando movido dentro da área de restrição 16 estrangula ofluxo de fluido. O regulador 10 inclui adicionalmente um atuador incluindoum elemento de sensor, que nas modalidades em particular ilustradas nafigura 3 e na figura 4 compreende um diafragma 18 que é acoplado ao corporegulador 12. O elemento de sensor pode alternativamente estar na forma deuma membrana ou um pistão. Uma haste deslizante 29 conecta o elemento deestrangulamento 17 ao diafragma 18. O diafragma 18 inclui um lado decontrole 19 ao qual a pressão de controle 30 é aplicado. A pressão de controle30 é conectado ao diafragma 18 por uma linha de controle (não ilustrada) ouuma passagem (não ilustrada) dentro do corpo de válvula 12 ou fora domesmo.

A modalidade do regulador 10 ilustrado na figura 3 é umregulador de pressão de retorno, visto que a pressão de controle 30 é aplicadaao diafragma 18 a montante do regulador 10. Um regulador de redução depressão é ilustrado na figura 4, com o diafragma 18 conectado para controlara pressão 30 que está a jusante do regulador 10. O diafragma 18 incluiadicionalmente um lado de referência 21 oposto ao lado de controle 19 que érelacionado à atmosfera. Em reguladores conhecidos, o lado de referênciainclui tipicamente um mola 22 ou outro dispositivo adequado tal como umpeso que aplica uma força adicional ao lado de referência 21.Adicionalmente, um parafuso 31 é posicionado para configurar a posiçãoinicial da mola 22.

No regulador de pressão de retorno 10 da figura 3, o fluido deprocesso é ilustrado fluindo através de um tubo 32. A mola 22 é orientada deforma que tende a manter o elemento de estrangulamento 17 em uma posiçãoessencialmente fechada. O fluido flui para dentro da entrada 13, através daárea de restrição 16 e passa através da saída 14. A pressão de controle 30 éconectada ao lado de controle 19 do diafragma 18 de forma que a pressão desistema é aplicada a partir de um loca a montante para o lado de controle 19,forçando o diafragma 18 para mover contra a mola 22, que move a haste e oelemento de estrangulamento 17 como necessário para variar o fluxo atravésda área de restrição 16, dessa forma regulando a pressão de fluido.

O regulador de redução de pressão 10 da figura 4 opera deforma similar para o regulador de pressão de retorno discutido em associaçãocom a figura 3, exceto que a pressão de controle 30 é percebida a jusante doregulador 10 e o elemento de estrangulamento 17 está no lado oposto da áreade restrição 16. No regulador de redução de pressão 10, a mola 22 aplicaforça ao lado de referência 21 do diafragma 18 de forma a orientar oelemento de estrangulamento 17 em uma posição essencialmente aberta, oufora da área de restrição de fluxo 16. A pressão de controle 30 é aplicada aolado de controle 19 do diafragma 18 a partir de um local a jusante, movendo,assim, o elemento de estrangulamento 17 adicionalmente para dentro ou parafora da área de restrição 16 para controlar a pressão a jusante pela regulagemdo fluxo através da área de restrição 16.

Com o sistema de carregamento de mola dos reguladores autooperantes típicos, a pressão controlada tende a diminuir à medida em que ofluxo varia de uma taxa mínima para máxima. Isso é conhecido comodiminuição e acúmulo e melhora a precisão do regulador pela soma de umcontrolador eletrônico 28, que também recebe uma indicação do ponto deajuste e pressão de controle. O controlador compara o ponto de ajuste epressão de controle, então aplica uma pressão de ajuste no lado de referênciado diafragma para compensar as limitações do sistema de massa da mola deregulador.

A função de regulagem de diminuição do controladoreletrônico é ilustrado graficamente na figura 5A, com pressão de controle noeixo y e a taxa de fluxo no eixo x. Na figura 5A, a curva rotulada "a"ilustrada a diminuição ou desvio de um regulador de redução de pressão autooperado típico, onde a pressão de controle diminui à medida em que a taxa defluxo aumenta. A curva rotulada "b" ilustra a saída do controlador eletrônicopara compensar a diminuição exibida na curva a da figura 5A. Ignorando osefeitos da fricção, essas curvas espelham essencialmente uma a outra. Acurva "c" ilustra o resultado das curvas combinadas "a" e "b", que é igual aoponto de ajuste.

De forma similar, a função de regulagem de acúmulo éilustrada graficamente na figura 5B. Como com a figura 5A, a curva rotulada"a" na figura 5B ilustra o acúmulo ou desvio de um regulador de pressão deretorno, onde a pressão de controle aumenta à medida em que a taxa de fluxoaumenta. A curva rotulada "b" ilustra a saída do controlador eletrônico paracompensar o acúmulo exibido na curva da figura 5B. Ignorando os efeitos defricção, essas curvas espelham essencialmente uma à outra de forma similaràs curvas de diminuição ilustradas na figura 5A. A curva "c" ilustra oresultado das curvas combinadas "a" e "b", que é igual ao ponto de ajuste.

Com referência novamente à figura 3 e à figura 4, ocontrolador eletrônicos 28 inclui um conversor de pressão para corrente (P/I)33, um processador que funciona como um controlador proporcional, integrale derivativo (PID) 34, e um conversor de corrente para pressão (I/P) 35. Ocontrolador PID 34 pode ser consubstanciado em um microprocessador. Ocontrolador eletrônico 28 é energizado por uma fonte de energia externa 36,que é ilustrada como um suprimento de energia de 24 volts na figura 3 efigura 4. A energia pode ser fornecida por um número de fontes de energiaadequadas incluindo uma fonte de energia externa tal como umtransformador ou energia de circuito de um sistema de controle distribuído,um gerador de energia dentro do regulador de auto operação que utiliza apressão do processo sendo controlado para uma fonte de energia, energiasolar ou energia de bateria. Uma pressão 37 supre o conversor I/P 35, quefornece pressão pneumático para o lado de referência 21 do diafragma 18para fornecer o acúmulo ou compensação de acúmulo como necessáriodependendo das condições de fluxo. Uma alternativa para a utilização de umsuprimento de pressão 37 para fornecer pressão pneumático é acionar oatuador com um motor elétrico, caso no qual o conversor I/P 35 não seriaincluído. Ao invés, o motor receberia um sinal diretamente do controladorPID 34.

As áreas funcionais da modalidade ilustrativa do reguladorinteligente 10 são ilustradas na figura 6. O bloco de ponto de ajusteaproximado 38 representa a pressão desejada, ou ponto de ajuste, que emuma modalidade da invenção está na forma da mola de carga do reguladorexercendo uma força no lado de referência do diafragma, ilustrado comojunção de soma 39. O ponto de ajuste 38 é um ponto de ajuste "aproximado",visto que a regulagem de pressão realizada pelo regulador de auto operação11 é sujeita à diminuição. O ponto de ajuste aproximado 38 entra noregulador de auto operação pelo ajuste de um parafuso de configuração queconfigura a carga da mola do regulador. A força exercida pela mola de cargade regulador contra o diafragma é ilustrada como uma força positiva (+) najunção de soma 39.

A força que sai da junção de soma 39, juntamente com a taxade mola do regulador, estabelece a posição do elemento de estrangulamentodo regulador na área de restrição. Um fator de ganho 40 é aplicado àinformação de posição para estabelecer a taxa de fluxo de saída do reguladorW. O fluxo de saída W é comparado com o fluxo de carga desejado WL emuma junção de soma 41. Se o fluxo de saída W for igual ao fluxo de cargaWL, o sistema está em um estado estável e a pressão de controle Pcpermanece constante. Se o sistema não estiver no estado estável, a Pcalimentada de volta para o diafragma, que é ilustrado como uma forçanegativa (-) na junção de soma 39 não equilibrará na junção de soma 39. Issoresulta no elemento de estrangulamento movendo com relação à área derestrição até que a saída da junção de soma 39 seja zero. Em outras palavras,Pc exerce uma força no diafragma que está em oposição à força exercida pelamola de carga para mudar a posição do elemento de estrangulamento, queajusta o fluxo, dessa forma regulando a pressão.

Para compensar o desvio e melhorar o desempenho doregulador de auto operação, uma indicação da pressão de controle também édirecionada para o controlador eletrônico 28. O conversor P/I 33, que podeser um tradutor de pressão que é integral com o regulador ou montado natubulação adjacente externa do regulador, converte Pc para um sinal que podeser um sinal 4-20 mA como fornecido por um tradutor de pressão analógicatípico. O sinal Pc é então aplicado ao controlador PID do controladoreletrônico 34. A Pc é multiplicada pela constante derivativa 42, entãoaplicada a uma junção de soma 43 juntamente com o sinal Pc. A saída dajunção de soma 43 é comparada com um sinal de ponto de ajuste fino 44 deuma fonte externa de forma que um computador hospedeiro ou um sistema decontrole distribuído na junção de soma 45, que produz um sinal de erro. Osinal de erro é aplicado à constante proporcional 46 e à constante integral 47,e então aplicada a uma junção de soma 48 que produz um sinal de saída. Osinal de saída entra no conversor I/P 35, que fornece pressão pneumática aodiafragma, ilustrado como uma força positiva (+) na junção de soma 39.

A adição das capacidades de processamento discutidas acimapara compensar a diminuição e melhorar o controle também fornece um meiopara melhorar outros aspectos de desempenho de um regulador de pressão,incluindo a operação remota e comunicações, operação de processoaperfeiçoada, capacidades de diagnósticos, capacidade de manutençãoaumentada, tendência, capacidades de alarme, etc. Essas melhorias somadasse tornarão mais evidentes à medida em que o controlador eletrônico édiscutido adicionalmente.

Uma modalidade do regulador inteligente 10 é ilustradaesquematicamente na figura 7. O regulador de auto operação 11 é ilustradoem uma vista esquemática. Em adição à parte do controlador PID 34 descritaacima, o controlador eletrônico 28 inclui adicionalmente diagnósticos 49,sensor 50, comunicações 51, energia eletrônica 52 e seções de entradasalternativas 53. Essas seções funcionais do controlador eletrônico podem sertodas consubstanciadas em um microprocessador.

A seção de sensor 50 fornece os sinais de erro para ocontrolador PID 34 com base nos sinais indicando a pressão de entrada PI, apressão a jusante P2, e a pressão de carregamento de atuador PL, que sãoprocessados de acordo com as constantes PID. Esses sinais podem serfornecidos pelos sensores integrais com o corpo regulador ou a partir desensores externos. Outras variáveis do processo são recebidas pela seção deentradas alternativas 53. Essas entradas podem incluir sinais de temperatura65 dos sensores de temperatura integrais para o regulador ou montados forados reguladores. Transdutores de áudio ou vibração 66, por exemplo,fornecem entradas que podem indicar vazamento e/ou cavitação na área derestrição de fluxo. A informação do percurso da haste da válvula 67 e dopercurso de atuador 68 é suprida para a seção de entradas alternativas 53através dos transdutores de movimento para monitorar a condição desseselementos. A informação tal como as entradas descritas acima são exemplosdos elementos de processo que podem ser supridos para a seção de entradasalternativas 53 do controlador eletrônico 28. Outros dados de processoadequados, tais como pH ou fluxo, também podem ser fornecidos através desensores integrais ao regulador ou fora do mesmo. Todos ou quaisquer dossinais de sensor acima podem ser sinais analógicos que são convertidos emvalores digitais pelo controlador eletrônico.

Os dados de diagnóstico de linha de base podem ser utilizadospara desenvolver uma "assinatura" para um regulador específico, que podemser armazenados na memória do controlador ou na memória de um sistemaexterno. A informação de desempenho fornecida para a seção de diagnóstico49 da seção de sensor 50 e a seção de entradas alternativas 53 pode então serprocessada e comparada com os dados de linha de base, ou assinatura, e aseção de diagnósticos 49 pode fornecer alarmes, falhas atuais e previstos, eoutra informação de diagnóstico para o operador do sistema se ascaracterísticas do regulador e o desempenho provém do desempenho deassinatura esperado por mais de uma quantidade predeterminada. Ascondições de alarme podem ser reportadas espontaneamente através decomunicações não solicitadas para o computador hospedeiro a partir doregulador ou através de pesquisa do computador hospedeiro. A pesquisa podeocorrer em intervalos de tempo predeterminados. Alternativamente, umdispositivo de alarme que fornece um alarme áudio ou visual, por exemplo,pode sinalizar desvios da assinatura. Essa informação pode então ser utilizadapara a manutenção de previsão, aperfeiçoamento de desempenho de sistema,acúmulo de ciclo de vida, etc. Exemplos da informação específica que podeser processada pela seção de diagnósticos 49 de uma modalidade da invençãocomo discutida como se segue.

Desvio: Como descrito acima, reguladores conhecidos exibemum desvio tal como diminuição ou acúmulo. As figuras 8A e 8B ilustramgráficos com o valor de pressão de ponto de ajuste e pressão de controle paraum regulador auto operado representado contra o fluxo no eixo χ. O valor deponto de ajuste é constante através da faixa de fluxo. A pressão de controlepara um regulador de redução de pressão diminui à medida em que a taxa defluxo aumenta como ilustrado pela curva rotulada "Regulador" na figura 8A,enquanto a pressão de controle para um regulador de pressão de retornoaumenta à medida em que a taxa de fluxo aumenta como ilustrado na figura8B (independentemente da compensação da diminuição ou acúmulo pelocontrolador eletrônico). Um regulador operado por piloto exibiria uma curvasimilar, apesar do desvia dever ser menor. A distância entre a curva dediminuição (figura 8A) ou curva de acúmulo (figura 8B) e a curva de pontode ajuste em uma taxa de fluxo determinada é o desvio do regulador. Odesvio pode ser determinado localmente através de

Desvio = AP*Kl

onde ΔΡ é a diferença entre a pressão controlada e a pressão de entrada, e Klé um coeficiente de fluxo local. O processador do regulador inteligente podemonitorar o desvio e comparar o mesmo contra um valor de linha de base.Uma mudança no desvio pode indicar um problema com a força de carga(mola) do regulador, por exemplo. O operador pode então ser notificadodessa condição.

Sensibilidade de pressão de entrada: As figuras 9A e 9Bilustram cada uma três representações da pressão de controle X taxa de fluxoem várias pressões de entrada, rotuladas a, b e c. Isso ilustra umasensibilidade do regulador à pressões de entrada variáveis. Para uma taxa defluxo determinada, a diferença entre as pressões de controle para diferentespressões de entrada define a sensibilidade de entrada. As curvas na figura 9Ailustram a sensibilidade de entrada para um regulador de redução de pressão,enquanto a figura 9B ilustra as curvas de sensibilidade de entrada para umregulador de pressão de retorno. Como com o desvio, a sensibilidade deentrada pode ser comparada com a informação da linha de base para fornecero diagnóstico e informação de previsão de falha a partir do controladoreletrônico para um usuário.

Histerese e Banda Morta: A histerese é definida como atendência de um instrumento em fornecer uma saída diferente para umadeterminada entrada, dependendo de se a entrada resultou de um aumento oudiminuição do valor anterior. A figura 10 ilustra uma medição do errohisterético que inclui histerese e banda morta. A curva rotulada "a" ilustra apressão de controle representada contra a taxa de fluxo para uma demanda defluxo decrescente. A curva rotulada "b" ilustra uma curva similar para umademanda de fluxo crescente. Em outras palavras, a curva "a" representa apressão de controle para determinadas taxas de fluxo quando o elemento deestrangulamento está movendo em uma primeira direção, e a curva "b"representa a pressão de controle para as taxas de fluxo correspondentesquando o elemento de estrangulamento está movendo na direção oposta. Adiferença entre as duas curvas é referida como "banda morta". Omonitoramento da inclinação de uma curva de histerese pode fornecerinformação referente à constante de mola, por exemplo. Uma mudança nabanda morta ou na inclinação de uma curva de histerese pode indicar ou serutilizada para prever problemas com a mola, atuador, elemento deestrangulamento ou outro componente do regulador.

Travamento e novo assentamento: A figura IlAe IlB ilustragraficamente as condições de travamento e novo assentamento. Em umregulador de redução de pressão (figura 11A), quando a pressão a jusanteatinge um ponto predeterminado acima do valor de ponto de ajuste, a pressãode controle deve causar o elemento de estrangulamento para mover para umaposição completamente fechada, evitando dessa forma o fluxo de fluido. Oponto de travamento é rotulado "a" na figura 11A. A figura IlB ilustra onovo assentamento, que é a contraparte do regulador de pressão de retornopara o travamento. A condição de novo assentamento ocorre quando apressão a montante cai para um nível abaixo do ponto de ajuste de forma queo elemento de estrangulamento mova para uma posição fechada, rotulada "b"na figura 11B. O valor de pressão de controle de travamento/novoassentamento e a inclinação do segmento da curva de pressão do reguladorentre o valor de ponto de ajuste e o ponto de travamento ou novoassentamento pode ser determinado e armazenado na seção de diagnósticosde regulador inteligente ou um computador externo. Alternativamente, umtransdutor de vazamento, tal como um transdutor de áudio ou sísmico, podeser utilizado para correlacionar a condição de travamento ou novoassentamento com condições de fluxo conhecidas. O desempenho detravamento/novo assentamento do regulador é comparado com esses valoresde linhas básicas para diagnosticar a operação do regulador. Mudanças nodesempenho do travamento/novo assentamento pode indicar problemas departes internas ou união no movimento das partes internas, por exemplo.

Controle PID esperado: O desempenho geral do reguladorpode ser alcançado pela observação da pressão de controle, desvio, fluxo e/ouerro histerético e comparando essas variáveis com o desempenho do controlePID esperado. Uma taxa de fluxo pode ser calculada dentro do controladoreletrônico utilizando parâmetros do coeficiente de fluxo para o corpo doregulador na relação com o fluxo de líquido fluido, fluxo de gás e fluxo devapor. Esse fluxo interno é então comparado com o percurso do atuador e umfator de correção de corpo regulador para calcular o fluxo de reguladorprincipal. Essas cálculos podem ser realizados no processador do reguladoreletrônico, ou a informação pode ser comunicada para um computadorhospedeiro para o cálculo através da seção de comunicações.

Auto sintonia: Os fatores acima também podem ser utilizadospara desenvolver as constantes de sintonia Ρ, I e D. Uma mudança de etapa éa entrada no ponto de ajuste através do controlador eletrônico, então aresposta de saída é medida para realizar o diagnóstico na dinâmica dosistema.

Percurso: O percurso do atuador é um fator de diagnósticoimportante. Entre outras coisas, o percurso do atuador é utilizado paracalcular a carga e posição do elemento de estrangulamento. Um exemplo deutilização de percurso para fins de diagnóstico é calcular e comparar as forçasem lados opostos do diafragma. A seção de diagnóstico do processador podecalcular a força exercida pela mola de carga do regulador no lado dereferência do diafragma:

(T1 + IS)*K1

onde T1 = percurso do atuador, Is = o ajuste de mola inicial comodeterminada pelo parafuso de configuração, e K1 = a constante de mola. Issoé comparado com a força exercida no lado de controle do diafragma:

Pc*A

onde Pc = pressão de controle e A = área de diafragma. Em um reguladoroperado por piloto, o percurso do atuador piloto também pode ser utilizadopara diagnósticos de uma forma similar. Adicionalmente, em reguladoresutilizando um motor elétrico para ajustar o elemento de estrangulamento, avoltagem do motor e corrente podem ser vistas com relação ao percurso parafins de diagnóstico. Essas comparações, além das indicações da pressão deentrada e controle, sensibilidade de entrada, erro histerética, e fluxo sãoutilizados para fornecer informação de diagnóstico referente à saúde edesempenho do regulador.Intermitência e cavitação: Esses são fenômenos encontradosno fluxo de líquido que pode introduzir ruído e vibração para o regulador,possivelmente limitando a vida do regulador. A intermitência e a cavitaçãosão ambas relacionadas com a formação de bolhas de vapor no fluido.Quando o fluido flui através da área de restrição, o fluxo de fluido desacelerae a pressão recupera, causando bolhas de vapor para explodir violentamente.Os sensores de áudio ou vibração podem ser utilizados para sentir a presençade cavitação ou intermitência diretamente pela comparação dascaracterísticas percebidas de ruído/vibração e comparando as mesmas com ascaracterísticas de linha de base, ou uma variável de processo alternativa, ΔΡΑpode ser calculado por

APA = Kc(PrrcPv)

onde Kc = um índice de cavitação ou intermitência, P1 = pressão de entrada, rc= constante de razão de pressão crítica e Pv = pressão de vapor. Esse valor écomparado com as constantes de entrada da pressão de vapor de corrente defluido para determinar indiretamente a presença da intermitência ou cavitaçãoe transmitir um alarme.

Com as novas capacidades de diagnóstico somadas aoregulador, os diagnósticos em linha podem agora ser realizados em váriascategorias descritas acima e em outras áreas. Uma "saliência" eletrônica ~uma mudança súbita de etapa para o valor de ponto de ajuste - pode serintroduzido no sistema. Isso causa um problema para o circuito de controlede processo, que o regulador inteligente tentará corrigir. A medida em que oregulador reage à "saliência" eletrônica, o desempenho do regulador comrelação a vários fatores descritos acima (e outros fatores) é medido ecomparado com a assinatura do regulador pela seção de diagnóstico docontrolador eletrônico. Isso fornece uma base para se realizar diagnósticosem linha sem criar problemas significativos ou perturbar o processo.

O ponto de ajuste, a configuração, o diagnóstico, e outrainformação do regulador inteligente ilustrativo pode ser trocada com sistemasexternos e dispositivos através de vários meios de comunicações. Issofornece a capacidade para o controle remoto do regulador, que é umacaracterística importante que falta nos reguladores de pressão mecânicaconhecidos. Um operador pode enviar comandos para o regulador mudandoos parâmetros de operação e os parâmetros de reporte. Adicionalmente, ainformação de diagnóstico pode ser enviada para um sistema externo para oprocessamento, ao invés do processamento desses dados dentro do regulador.As capacidades de comunicação do regulador inteligente ilustrativo sãoespecialmente úteis nos ambientes remotos e perigosos onde a manutenção eoperações são difíceis.

Uma variedade de meios de comunicações pode ser utilizadacom um regulador inteligente da presente invenção, tal como um par únicotorcido possuindo comunicações sobrepostas na energia ou moduladas comenergia, um par único torcido para comunicações de dados apenas, rádio,modem, fibras óticas, coaxiais, e várias outras tecnologias de comunicações.As capacidades de comunicações da modalidade ilustrativa da invençãotambém permitem a troca de configuração e informação de controle comoutros instrumentos de processo ou com um sistema de controle externo oucomputadores hospedeiros.

A figura 12 ilustra um esquema de comunicações de dois fiosque pode ser implementado com uma modalidade do regulador inteligente dapresente invenção utilizando um protocolo de comunicações Fieldbus digital,onde os dados digitais são combinados com a energia para o controladoreletrônico do regulador inteligente no par único torcido. O sinal enviado apartir da sala de controle 54 passa através de um filtro de baixa passagem 55para gerar a energia do sistema dos dados. A energia então pode passaratravés dos circuitos de condicionamento de energia 56 e é fornecida para umregulador inteligente de acordo com a presente invenção e outrosdispositivos. O sinal Fieldbus recebido é passado através dos filtros de altapassagem 57 para separar os dados de comunicações da energia do sistema,que é então passada para a seção de comunicação do controlador eletrônico51. A informação transmitida de volta para o sistema hospedeiro é passadaatravés de um modulador 58 para combinar os dados com o sinal de energiade sistema.

A figura 13 ilustra um esquema de comunicação alternativoque pode ser implementado com uma modalidade da invenção utilizando oprotocolo HART, onde os dados de comunicações digitais são sobrepostos aum sinal analógico de 4 a 20 mA. O sinal da sala de controle 54 passa atravésdo controle de impedância e dos circuitos de filtragem 59. O sinal de 4-20mA é então condicionado para fornecer a energia adequada para o reguladorinteligente e outros dispositivos. O sinal recebido é filtrado 57 para removeros dados de comunicações do sinal HART de 4-20 mA, que passa para aseção de comunicações do controlador 51. Os dados de transmissão passamatravés de um modulador 58 para combinar os dados com o sinal 4-20 mA.

A figura 14 ilustra um exemplo de um sistema decomunicações utilizando pares duplos torcidos. A energia é condicionada 56e fornecida para o regulador inteligente e outros dispositivos em um dospares de dois fios. Os dados são passados através do outro par de dois fios apartir da sala de controle 54 através dos circuitos de transmissão e recepção60 para a seção de comunicações do controlador eletrônico 51.

Na figura 15, um exemplo de uma disposição decomunicações utilizando comunicações de rádio é ilustrado. Um sinal derádio contendo dados é enviado da sala de controle para um rádio 61associado com o regulador inteligente. O sinal passa através de umdispositivo de controle de energia 62 (se o rádio do regulador não forequipado com um controle de transmissão de dados) e hardware decomunicações de dados adequado 63, então a informação é fornecida para aseção de comunicações do regulador 51. De forma similar, a figura 16 ilustrauma configuração para comunicar entre uma sala de controle 54 e umregulador inteligente de acordo com a invenção utilizando um modem oufibras óticas. Outro meio de comunicação também pode ser utilizado comuma configuração como ilustrado na figura 16. Os dados são enviados da salade controle 54 para um transceptor adequado 64, que processa os dados epassa os mesmos através do hardware de comunicação 63 para a seção decomunicação 51 do controlador eletrônico.

A descrição acima de várias modalidades ilustrativas é feitapor meio de exemplo e não para fins de limitação. Muitas variações podemser feitas às modalidades e processos descritos aqui sem se distanciar doescopo e espírito da presente invenção. A presente invenção deve ser limitadaapenas pelo escopo e espírito das reivindicações a seguir.

Claims (19)

1. Regulador de pressão auto ajustável, para manter um fluido emum processo a uma pressão predeterminada, compreendendo:um corpo definindo uma entrada de fluido, uma saída de fluido, euma passagem de fluxo de fluido na conexão de fluido com a entrada e a saída;um elemento de estrangulamento móvel dentro da passagem defluxo para restringir seletivamente o fluxo de fluido através da passagem de fluxo;um atuador acoplado ao elemento de estrangulamento para moverseletivamente o elemento de estrangulamento, o atuador possuindo um lado decontrole e um lado de referência;uma carga de referência acoplada ao lado de referência do atuadorpara orientar o elemento de estrangulamento para uma posição de referênciapredeterminada; e,uma linha de retorno para aplicar pressão do fluido no processo parao lado de controle do atuador para mover o atuador contra a carga de referência paraposicionar o elemento de estrangulamento dentro da passagem de fluxo;caracterizado pelo fato de compreender ainda:um sensor de pressão que fornece um sinal indicando a pressão dofluido no processo;um controlador que recebe o sinal indicando a pressão do fluido edá saída a um sinal de ajuste que representa um ajuste do elemento deestrangulamento em resposta à diferença entre a pressão sentida e o nívelpredeterminado; e,um mecanismo de ajuste para posicionar adicionalmente oelemento de estrangulamento em resposta ao sinal de ajuste que sai do controlador.

2. Regulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que:o atuador é um atuador pré-estabelecido acoplado ao elemento deestrangulamento que aplica uma força pré-estabelecida ao elemento deestrangulamento, a força pré-estabelecida correspondendo a uma força estimadanecessária para posicionar o elemento de estrangulamento para alcançar a pressãodesejada; e,o sensor de pressão fornece uma indicação da pressão percebidado fluido a ser mantido a uma pressão desejada; eo mecanismo de ajuste inclui um atuador ajustável acoplado aosensor de pressão e adaptado para aplicar uma força ao elemento deestrangulamento, o atuador ajustável fornecendo uma força ao elemento deestrangulamento que varia com a diferença entre a pressão sentida e a pressãodesejada de forma que o elemento de estrangulamento seja movido para reduzirqualquer diferença entre a pressão percebida e a pressão desejada.

3. Regulador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o atuador pré-estabelecido compreende uma mola.

4. Regulador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o atuador ajustável compreende uma corrente para o conversor depressão que recebe um sinal elétrico correspondente à diferença entre a pressãosentida e a pressão desejada e fornece uma pressão pneumática de saída e onde oelemento de estrangulamento é configurado de forma que a pressão pneumática desaída exerça uma força no elemento de estrangulamento.

5. Regulador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de compreender adicionalmente um circuito de comunicações para fornecer umsinal de comunicação para os dispositivos de comunicação externa, onde o sinal decomunicação corresponde à diferença entre a pressão sentida e a pressão desejada.

6. Regulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a linha de retorno aplica pressão do fluido no processo a jusante doregulador.

7. Regulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o atuador compreende um diafragma.

8. Regulador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que o mecanismo de ajuste compreende um conversor de corrente parapressão que fornece pressão pneumática ao lado de referência do atuador emresposta ao controlador.

9. Regulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a carga de referência compreende uma mola.

10. Regulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que:o atuador inclui um diafragma acoplado ao elemento deestrangulamento para mover seletivamente o elemento de estrangulamento, odiafragma possuindo um lado de controle e um lado de referência;a carga de referência compreende uma carga de mola acoplada aolado de referência do diafragma para orientar o diafragma, e dessa forma oelemento de estrangulamento, a uma posição de orientação predeterminada;a linha de retorno está adaptada para aplicar pressão do fluido noprocesso para o lado de controle do diafragma para mover o diafragma, e dessaforma o elemento de estrangulamento, para posicionar o elemento deestrangulamento em uma posição correspondente à pressão do fluido;o sensor de pressão fornece um sinal elétrico indicativo da pressãosentida do fluido;o controlador é um controlador eletrônico que recebe o sinal elétricoindicativo da pressão sentida do fluido e compara esse sinal com um sinal elétricoindicativo de uma pressão de fluido desejada, o controlador eletrônico gerando umsinal de erro elétrico que varia com a diferença entre o sinal elétrico indicativo dapressão sentida e o sinal elétrico indicativo da pressão de fluido desejada; e,o mecanismo de ajuste é um transdutor de corrente para pressãopossuindo uma entrada adaptada para receber o sinal de erro elétrico e uma saídaadaptada para fornecer uma pressão pneumática variável para o lado de referênciado diafragma, onde a pressão pneumática variável fornecida pelo transdutor decorrente para pressão varia com o sinal elétrico.

11. Regulador de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que o controlador eletrônico inclui um circuito de comunicações euma memória, e onde o controlador é adaptado para receber através do circuito decomunicações um sinal elétrico que representa a pressão de fluido desejada earmazena uma representação digital desse sinal elétrico na memória.

12. Regulador de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de compreender adicionalmente uma fonte de energia para suprir energiaelétrica para o controlador eletrônico e o transdutor de corrente para pressão.

13. Regulador de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que a fonte de energia compreende um painel solar e um sistema debateria energizado pelo painel solar.

14. Regulador de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que o regulador de pressão define adicionalmente uma porta deentrada em conexão de fluido com a passagem de fluido e uma porta de saída emconexão por fluido com a passagem, onde a porta de entrada é adaptada parareceber fluido a uma pressão maior do que a pressão do fluido na porta de saída, eonde a linha de retorno aplica pressão da porta de saída ao lado de controle dodiafragma.

15. Controlador eletrônico para um regulador de pressão queutiliza a pressão de um fluido em um processo para posicionar um elemento deestrangulamento para restringir o fluxo de fluido através do regulador de pressão, ocontrolador eletrônico compreendendo:um sensor de pressão que fornece um sinal indicando a pressão dofluido sendo controlado;caracterizado pelo fato de compreender ainda:um processador que recebe o sinal que indica a pressão do fluidosendo controlado e dá saída a um sinal que representa um ajuste do elemento deestrangulamento em resposta à diferença entre a pressão sentida e um nível depressão predeterminado; e,um mecanismo de ajuste acoplado ao processador e adaptado paraaplicar uma força ao elemento de estrangulamento para ajustar a posição doelemento de estrangulamento em resposta ao sinal que sai do processador.

16. Controlador de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que o mecanismo de ajuste compreende um conversor de correntepara pressão que fornece uma pressão pneumática de saída para o regulador depressão, onde a pressão pneumática do controlador resulta em um ajuste daposição do elemento de estrangulamento.

17. Controlador de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de compreender adicionalmente um suprimento de energia para energizaro processador, onde o suprimento de energia compreende um gerador que utiliza ofluido no processo como uma fonte de energia.

18. Controlador de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato do compreender adicionalmente uma estrutura de memória, onde ocontrolador é adaptado para armazenar dados digitais referentes à operação doregulador de pressão na estrutura de memória, e onde o controlador inclui umcircuito de comunicação para comunicação de pelo menos alguns dos dadosdigitais armazenados para dispositivos externos ao controlador eletrônico.

19. Processo para compensar o desvio em um regulador de pressãoque utiliza a pressão de um fluido para posicionar um elemento deestrangulamento para restringir o fluxo de fluido através do regulador de pressão,caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:determinar a pressão do fluido sendo controlado;calcular um valor de erro pela comparação da pressão do fluidosendo controlada com um nível de pressão predeterminado desejado;converter o valor de erro para uma pressão de ajuste;reposicionar o elemento de estrangulamento pela aplicação dapressão de ajuste em adição à pressão do fluido sendo controlado para o elementode estrangulamento.