CN101657701A - 阀泄漏量诊断法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于确定流量控制器(100)中的泄漏量的方法，所述流量控制器(100)包括流量传感器(102)、流量控制阀(106)和电子装置(104)。电子装置与流量传感器、流量控制阀联接，并且被构造为响应于指示物质流量的所述流量传感器的信号而调节流量控制阀，以使得物质通过流量控制器的设定流量被保持。所述方法的步骤包括确定(302)流量传感器(102)的零点漂移(Qdrift)值。确定(304)当控制阀(106)处于完全关闭位置时通过控制器(100)的流量(Qflow)。以及确定(306)通过流量控制器(100)的泄漏量，所述泄漏量等于Qflow－Qdrift。

Description

阀泄漏量诊断法
背景技术
流量控制器通常被用于控制工艺中流体的流量。流量控制器通常由流量传感器、流量控制阀和电子装置(具有可选的软件)，以响应于由流量传感器检测的流量而控制所述阀。流量传感器可以是热式质量流量传感器、科里奥利质量流量传感器、容积式流量计等。一些流量控制器使用可以在阀处于完全关闭位置时不完全停止流体流动的阀。这些类型的流量控制器具有在流量控制阀处于“关”或完全关闭位置时可能通过控制器泄漏的特定量的流体。在这些情况下通过阀泄漏的流体的量被称为泄漏量(leakby)并且被限定为当控制器处于“关”或完全关闭位置时通过流量控制器泄漏的流体的量。使用流量控制器的制造商可以根据泄漏量规定值调整他们的工艺。如果流量控制器退化或发生故障并且泄漏量的值增加到所述规定值以上，则制造商可能产生相当多的生产废料。测试流量控制器的泄漏量目前需要将所述装置从工艺设备中移除或隔离，并且需要使用测量设备的离线部件测量泄漏量的值。关闭工艺设备以隔离流量控制器和连接离线测量设备可能导致工艺设备大量的停工时间。在例如为半导体工厂的资本密集型工厂中，停工时间的成本可能非常昂贵。
发明内容
本发明的一个方面包括一种用于确定流量控制器(100)中的泄漏量的方法，其包括：
确定流量控制器(100)的零点漂移(Qdrift)值；
确定当流量控制阀(100)处于完全关闭位置时通过流量控制器(100)的流量(Qflow)；
确定通过流量控制器(100)的泄漏量，其中，泄漏量等于Qflow-Qdrift。
优选地，所述方法还包括：
使用流体装置停止通过流量控制器(100)的流动；
确定通过内部流量传感器(102)的指示流量；
比较指示流量和之前存储的流量，以确定所述零点漂移(Qdrift)值。
优选地，所述方法还包括从下面的组中选择所述流体装置：单个外部阀、位于所述流量控制器的入口侧的第一外部阀和位于所述流量控制器的出口侧的第二外部阀、单个集成阀、位于所述流量控制器的入口侧的第一集成阀和位于所述流量控制器的出口侧的第二集成阀、泵、减压阀。
优选地，所述方法还包括手动控制所述流体装置。
优选地，所述方法还包括电动控制所述流体装置。
优选地，所述方法还包括：
在确定通过所述内部流量传感器(102)的指示流量之前，等待预定的时间。
优选地，确定通过所述流量控制器(100)的流量(Qflow)还包括：
允许流动通过所述流量控制器(100)；
将所述流量控制器(100)设定到完全关闭位置；
确定通过所述内部流量传感器(102)的指示流量，以及使所述指示流量与通过所述流量控制器(100)的流量(Qflow)相等。
优选地，所述方法还包括：
将外部装置(110)与所述流量控制器(100)连接以及使用所述外部装置(110)操作所述流量控制器(100)以确定泄漏量。
优选地，所述方法还包括：
将所述泄漏量与阈值比较；
当所述泄漏量大于所述阈值时建立错误状态。
本发明的另一个方面包括一种流量控制器，其包括：
产生指示物质流动通过流量控制器的流量的信号的流量传感器；
流量控制阀；
显示器；
输入装置；
与所述流量传感器、所述流量控制阀、所述显示器和所述输入装置联接的电子装置，并且所述电子装置被构造为响应于指示物质流量的信号而调节所述流量控制阀以使得通过所述流量控制器的物质的设定流量被保持，并且其中所述电子装置被构造为通过以下方法确定泄漏量的值，即，确定所述流量控制器的零点漂移(Qdrift)值、确定当所述流量控制器处于完全关闭位置时通过所述流量控制器的流量(Qflow)、以及确定通过所述流量控制器的泄漏量，所述泄漏量等于Qflow-Qdrift。
优选地，至少一个截流阀被构造为完全停止物质通过所述流量控制器的流动。
优选地，至少一个截流阀被电动控制。
优选地，所述流量传感器从下面的组中选择：科里奥利质量流量传感器、单线设计热式质量流量传感器、双线设计热式质量流量传感器、容积式流量计。
本发明的另一个方面包括一种测试系统，其包括：
具有输入/输出端口的流量控制器；
至少一个与流量控制器流体地联接、并被构造为停止物质通过所述流量控制器的流动的截流阀；
与所述流量控制器的输入/输出端口联接的装置，所述装置被构造为通过以下方法确定泄漏量的值，即，确定所述流量控制器的零点漂移(Qdrift)值、确定当所述流量控制器处于完全关闭位置时通过所述流量控制器的流量(Qflow)、以及确定通过所述流量控制器的泄漏量，所述泄漏量等于Qflow-Qdrift。
优选地，至少一个截流阀被电动控制。
优选地，所述装置从下面的组中选择：便携式计算机、测试装置、远程处理器、网络计算机。
优选地，所述流量控制器包括从下面的组中选择的流量传感器：科里奥利质量流量传感器、单线设计热式质量流量传感器、双线设计热式质量流量传感器、容积式流量计。
本发明的另一个方面包括一种测试装置，其包括：
被构造为与流量控制器的输入/输出端口联接的电子装置，所述电子装置被构造为通过以下方法确定泄漏量的值，即，确定所述流量控制器的零点漂移(Qdrift)值、确定当所述流量控制器处于完全关闭位置时通过所述流量控制器的流量(Qflow)、以及确定通过所述流量控制器的泄漏量，所述泄漏量等于Qflow-Qdrift。
附图说明
图1是本发明的一个示例性实施方式中的流量控制器100的框图。
图2a是本发明的一个示例性实施方式中使用外部阀安装到工艺设备中的流量控制器100的示意图。
图2b是本发明的一个示例性实施方式中利用与流量控制器100连接或整体构成的阀安装到工艺设备中的流量控制器100的示意图。
图3是本发明的一个示例性实施方式中用于确定通过流量控制器100的泄漏量的流程图。
图4是示出了本发明的一个示例性实施方式中用于确定步骤302中的Qdrift的步骤的流程图。
图5是示出了本发明的一个示例性实施方式中用于确定步骤304中通过流量控制器的流量(Qflow)的步骤的流程图。
具体实施方式
图1-5和下面的说明描述了特定的实例，以教导本领域的技术人员如何制造和使用本发明的最佳模式。为教导发明原理的目的，一些传统的方面被简化或被省略。本领域的技术人员根据这些落入本发明的范围内的实例将理解多个变化形式。本领域的技术人员将理解，下面描述的特征可以各种方式结合以形成本发明的多个变化形式。结果，本发明并不限于下面描述的特定实例，而是仅由权利要求书及其等同内容限定。
图1是本发明的一个示例性实施方式中的流量控制器100的框图。流量控制器100包括流量传感器102、电子装置104、输入/输出端口108和流量控制阀106。流量传感器102和流量控制阀106与电子装置104联接。电子装置104可以使用输入/输出端口108与外部装置110连接。外部装置110可以被用于安装流量控制器100或运行流量控制器100的诊断。外部装置110可以是便携式计算机、测试装置、远程处理器、网络计算机等。在操作中，流量传感器102产生指示通过流量控制器100的物质的流量的信号。电子装置104检测由流量传感器102产生的流量信号。电子装置104响应于来自流量传感器102的信号调节流量控制阀106，以便保持通过流量控制器100的物质的流量。在本发明的一个示例性实施方式中，流量控制器可以具有多个可选的输入装置114，以及在不将外部装置与输入/输出端口108连接的情况下允许使用者读取通过流量控制器的流量的显示器，所述输入装置114例如为允许使用者设定流量控制阀的模拟电压输入器、键盘或另外的允许使用者设定流量控制器设定点命令的模拟电压输入器。
流量传感器102可以是单线设计热式质量流量计、双线设计热式质量流量计、科里奥利流量计、容积式流量计或任意其它类型的流量计。流量控制阀可以是针阀、蝶形阀、电磁阀或可以被调节到关闭位置和打开位置之间的多个不同位置的任意其它类型的阀。
图2a是本发明的一个示例性实施方式中使用外部阀安装到工艺设备中的流量控制器100的示意图。管206将阀202与工艺设备(未示出)联接。管208将阀202与流量控制器100的输入侧联接。管210将流量控制器100的输出侧与阀204联接。管212将阀204与多个工艺设备(未示出)连接。在本发明的一个示例性实施方式中，阀202和204是可以被用于通过完全阻断物质通过流量控制器100的流动而将流量控制器100与工艺设备隔离的外部截流或阻断阀。在本发明的其它示例性实施方式中，可以使用仅仅一个外部截流阀并将其置于阀202的位置或阀204的位置。在常规操作过程中，阀202和阀204处于允许流量控制器100控制物质从管206流到管212的流量的打开位置。在本发明的一个示例性实施方式中，外部阀202和204是手动阀并且在被用于确定泄漏量的值的过程中被使用者手动操作。在本发明的另一个示例性实施方式中，外部阀202和204被电动控制，并在被用于确定泄漏量的过程中由流量控制器100或外部装置110操作。在本发明的另一个示例性实施方式中，如图2b所示，阀202和204可以与的流量控制器100直接连接或整体构成。
图3是本发明的一个示例性实施方式中用于确定通过流量控制器100的泄漏量的流程图。在步骤302中，流量控制器的零点漂移(Qdrift)值被确定。在步骤304中，通过流量控制器的流量(Qflow)被确定。在步骤306中，通过流量控制器的泄漏量被计算为Qflow-Qdrift。在可选的步骤308中，通过流量控制器的泄漏量与阈值进行比较。如果泄漏量大于阈值，则在步骤310中建立错误状态。在本发明的一个示例性实施方式中，泄漏量可以在不与阈值进行比较的情况下被显示或报告。
图4是示出了本发明的一个示例性实施方式中用于确定步骤302中的Qdrift的步骤的流程图。在步骤402中，通过流量控制器100的流动被停止。流动可以按多个不同的方式被停止。一种方式是关闭单个外部截流阀以防止流进或流出流量控制器100。在本发明的另一个示例性实施方式中，流量控制器100每一侧各一个的两个外部或集成阀(202和204)可以被用于停止物质通过流量控制器100的流动。在本发明的其它示例性实施方式中，驱动流体流动通过流量控制器100的运行泵可以被关闭。用于完全关闭通过流量控制器100的物质的流动的外部阀、集成阀、泵、减压装置或其它装置被认为是流体装置。在关闭泵或关断阀之后，可能需要经过一些时间通过流量控制器100的流动才完全停止。即使当在流量控制器100的每一侧都采用阀时，在关闭两个阀之后也可能需要经过一些时间通过流量控制器100的流动才停止。在本发明的一个示例性的实施方式中，允许经历预定的时间以保证通过流量控制器100的流动停止。
一旦通过流量控制器100的物质的流动已经停止，在步骤404中即确定流量传感器102的零点漂移(Qdrift)。零点漂移(Qdrift)是在无流动状态期间由流量传感器102测量的相对于上一个零点的流体流量的大小。在通过流量传感器102的已知的无流动状态期间，使来自流量传感器102的指示的流量信号与零流量相等的零点被建立。零点漂移(Qdrift)是质量流量传感器102处于无流动状态时相比于零点漂移的量。零点漂移测量取决于环境状态，例如温度。当上一个零流量零点被确定时，流量控制器100中与装置的温度相比大的温度变化可导致大的零点漂移值。零点漂移可以由单个数据点确定或者可以表示多个不同样本。一旦当前的零点漂移(Qdrift)被确定，零流量的新的设定点可以通过重新使当前流量信号与零流量相等而被建立。在本发明的一个示例性实施方式中，如果零点漂移值大于阈值，则错误标记或错误状态可以被建立。
图5是示出了本发明的一个示例性实施方式中用于确定步骤304中通过流量控制器的流量(Qflow)的步骤的流程图。在步骤502中，通过打开在步骤302中被关闭的阀或通过打开在步骤302中被关闭的任意泵，流量控制器100被重新结合到工艺系统中。在步骤504中，流量控制器100被设定到“关”或完全关闭位置。通过将流量控制器100设定到“关”位置，通过流量控制器100的任意流动均由于通过流量控制阀106的泄漏而引起。在步骤506中，通过流量传感器102的流量(Qflow)被测量。Qflow可以由单个数据点确定，或者可以表示多个不同的样本。一旦Qflow被确定，通过流量控制器100的泄漏量即被计算为泄漏量＝Qflow-Qdrift。大多数流量控制器具有泄漏量的规定值。在本发明的一些示例性实施方式中，如果计算的泄漏量大于允许的泄漏量，则错误状态可以被建立。在本发明的其它示例性实施方式中，计算的泄漏量被报告给使用者。
在本发明的一个示例性实施方式中，用于确定泄漏量的值的软件或固件可以由流量控制器100内的内部电子装置104运行。在本发明的另一个示例性实施方式中，例如为计算机的外部装置110可以与输入/输出端口108连接，并被用于通过运行与流量控制器100连接的软件或固件确定泄漏量的值。当使用外部装置确定泄漏量的量时，外部装置、流量控制器100和至少一个用于停止物质通过流量控制器的流动的阀可以被认为是测试系统。外部装置110可以被认为是测试装置。

Claims (18)

1.一种用于确定流量控制器(100)中的泄漏量的方法，包括：
确定流量控制器(100)的零点漂移(Qdrift)值；
确定当流量控制阀(100)处于完全关闭位置时通过流量控制器(100)的流量(Qflow)；
确定通过流量控制器(100)的泄漏量，其中，泄漏量等于Qflow-Qdrift。
2.如权利要求1所述的用于确定泄漏量的方法，其特征在于，确定零点漂移(Qdrift)值还包括：
使用流体装置停止通过流量控制器(100)的流动；
确定通过内部流量传感器(102)的指示流量；
比较指示流量和之前存储的流量，以确定所述零点漂移(Qdrift)值。
3.如权利要求2所述的用于确定泄漏量的方法，其特征在于，所述流体装置从下面的组中选择：单个外部阀、位于所述流量控制器的入口侧的第一外部阀和位于所述流量控制器的出口侧的第二外部阀、单个集成阀、位于所述流量控制器的入口侧的第一集成阀和位于所述流量控制器的出口侧的第二集成阀、泵、减压阀。
4.如权利要求2所述的用于确定泄漏量的方法，其特征在于，所述流体装置被手动控制。
5.如权利要求2所述的用于确定泄漏量的方法，其特征在于，所述流体装置被电动控制。
6.如权利要求2所述的用于确定泄漏量的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在确定通过所述内部流量传感器(102)的指示流量之前，等待预定的时间。
7.如权利要求1所述的用于确定泄漏量的方法，其特征在于，确定通过所述流量控制器(100)的流量(Qflow)还包括：
允许流动通过所述流量控制器(100)；
将所述流量控制器(100)设定到完全关闭位置；
确定通过所述内部流量传感器(102)的指示流量，以及使所述指示流量与通过所述流量控制器(100)的流量(Qflow)相等。
8.如权利要求1所述的用于确定泄漏量的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将外部装置(110)与所述流量控制器(100)连接以及使用所述外部装置(110)操作所述流量控制器(100)以确定泄漏量。
9.如权利要求1所述的用于确定泄漏量的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述泄漏量与阈值比较；
当所述泄漏量大于所述阈值时建立错误状态。
10.一种流量控制器，包括：
产生指示物质流动通过流量控制器的流量的信号的流量传感器；
流量控制阀；
显示器；
输入装置；
与所述流量传感器、所述流量控制阀、所述显示器和所述输入装置联接的电子装置，并且所述电子装置被构造为响应于指示物质流量的信号而调节所述流量控制阀以使得通过所述流量控制器的物质的设定流量被保持，并且其中所述电子装置被构造为通过以下方法确定泄漏量的值，即，确定所述流量控制器的零点漂移(Qdrift)值、确定当所述流量控制器处于完全关闭位置时通过所述流量控制器的流量(Qflow)、以及确定通过所述流量控制器的泄漏量，所述泄漏量等于Qflow-Qdrift。
11.如权利要求10所述的流量控制器，其特征在于，所述流量控制器还包括：
被构造为完全停止物质通过所述流量控制器的流动的至少一个截流阀。
12.如权利要求11所述的流量控制器，其特征在于，所述至少一个截流阀被电动控制。
13.如权利要求10所述的流量控制器，其特征在于，所述流量传感器从下面的组中选择：科里奥利质量流量传感器、单线设计热式质量流量传感器、双线设计热式质量流量传感器、容积式流量计。
14.一种测试系统，包括：
具有输入/输出端口的流量控制器；
至少一个与流量控制器流体地联接、并被构造为停止物质通过所述流量控制器的流动的截流阀；
与所述流量控制器的输入/输出端口联接的装置，所述装置被构造为通过以下方法确定泄漏量的值，即，确定所述流量控制器的零点漂移(Qdrft)值、确定当所述流量控制器处于完全关闭位置时通过所述流量控制器的流量(Qflow)、以及确定通过所述流量控制器的泄漏量，所述泄漏量等于Qflow-Qdrift。
15.如权利要求14所述的流量控制器，其特征在于，所述至少一个截流阀被电动控制。
16.如权利要求14所述的流量控制器，其特征在于，所述装置从下面的组中选择：便携式计算机、测试装置、远程处理器、网络计算机。
17.如权利要求14所述的流量控制器，其特征在于，所述流量控制器包括从下面的组中选择的流量传感器：科里奥利质量流量传感器、单线设计热式质量流量传感器、双线设计热式质量流量传感器、容积式流量计。
18.一种测试装置，包括：
被构造为与流量控制器的输入/输出端口联接的电子装置，所述电子装置被构造为通过以下方法确定泄漏量的值，即，确定所述流量控制器的零点漂移(Qdrift)值、确定当所述流量控制器处于完全关闭位置时通过所述流量控制器的流量(Qflow)、以及确定通过所述流量控制器的泄漏量，所述泄漏量等于Qflow-Qdrft。
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