CN102099608B - 具有周期监控、诊断和退化预测的控制阀系统 - Google Patents

Abstract

一种阀体(11)，具有与入口(30)和出口(31)连通的细长孔(25)。阀元件(26)可在孔(28)内的非致动和致动位置之间移动。阀传感器(42)产生指示在非致动和致动位置之间改变的阀的瞬时参数的传感器信号。逻辑单元接收传感器信号和致动阀的导向器命令信号。导向器命令信号中的预定变化使得逻辑单元确定响应于两个预定事件之间的时间段的周期参数。至少该时间段的开始或结束对应于传感器信号的预定值。该周期参数的单独确定值被累计以获得期望周期参数。当周期参数显示出与期望周期参数的预定差异时，逻辑单元产生指示信号。

Description

具有周期监控、诊断和退化预测的控制阀系统

技术领域

本发明大体上涉及流体控制阀，并且，更具体地，涉及流体控制阀的性能监控。

背景技术

流体控制阀，如气动阀，执行许多工业功能，包括将流体能量从入口输送到一个或多个出口并且从该一个或多个出口输送到一个或多个排出口。例如，该流体能量可以被用来控制气动缸的运动。超出其正常性能规范之外的阀可能妨碍安装了该阀的系统实现其需要的功能。这可能导致制造设备产生废品、设备损坏和停产。停产降低制造过程的效率并且具有和其相关联的直接底线成本。阀故障(即，阀的正常性能规范之外的情况)可能由任意数量的内部操作元件的问题导致。元件可能经历磨损，或者元件可能遭受在该阀的工作寿命期间引入的污染。最终，阀的性能可能退化到不能再完成其预定任务的程度。然而，在此之前，该阀通常显示出衰减性能。这种衰减性能可能体现为减慢的响应时间或不稳定的响应。此衰减性能在正在进行的制造操作中常常未被注意，因为该阀继续在可接受的限度内操作并且制造产物最初不受损害。

控制阀的功能通常基于对根据生产产物所监控的制造机器的气动控制部件和对应的机器控制系统的影响间接地监控。只要制造的部件是可接受的，则仅对系统元件例如控制阀进行常规维护。当生产过程失败或者生产的部件呈现出可检测的瑕疵，控制生产过程的操作的主控制器能够关闭该系统。生产用户随后基于该生产事件的分析查找问题。当该问题能够被隔离到控制阀时，则该阀能被维修或替换。

除了间接地盘控控制阀性能，传统系统常常执行控制阀输出的直接监控。通常，这通过将传感器开关耦接到用于监控阀致动和非致动的逻辑控制器以识别响应是否处于预先设定的参数之外来实现。该预先设定的参数通常基于受控机器的功能性能。

然而，大多数传统阀监控系统既不能解决逐渐衰减的性能的问题，也不能以提供对预期剩余服务寿命的任何形式的预测的方式来准确地追踪退化。国际申请WO2006/056214测量控制阀和其他气动系统元件的各种内部参数的变化以便与预先设定的限度相比较。类似地，欧洲专利1365159使用基于存储的用来限定可接受的开关延迟的设定点值的阀监控。由于现有技术中的上述限制，因此不能准确地预测即将发生的故障。

发明内容

本发明在阀的整个使用寿命期间监控阀的性能的多个方面。当阀开始显示出衰减的性能时，监控装置生成指示信号以警告制造人员该阀正在向不再正常工作的情况变化。这样的警告将允许用户执行预防性维护，因此可以避免生产中断或损失。

根据本发明的一个方面，流体控制阀系统包括阀体，该阀体具有与入口和出口连通的细长孔。阀元件可在所述孔内的第一和第二位置之间移动。阀传感器与该阀体相关联地安装，用于产生指示在第一和第二位置之间变化的该阀的瞬时参数的传感器信号。导向器(pilot)安装在阀体上，适于接收导向器命令信号和响应于该导向器命令信号移动阀元件。逻辑单元接收传感器信号和导向器命令信号，其中该导向器命令信号中的预定变化使得该逻辑单元确定响应于两个预定事件之间的时间段的周期参数。至少该时间段的开始或结束对应于传感器信号的预定值。该周期参数的单独确定值被累计以获得期望周期参数。当周期参数显示出与期望周期参数的预定差异时，该逻辑单元产生指示信号。

附图说明

图1是本发明的阀单元的一个实施例的等角投影图。

图2是阀单元的另一个实施例在非致动位置的剖面图。

图3是图2的阀单元在致动位置的剖面图。

图4是示出用于在阀致动期间确定周期时间参数的各种实施例的图表。

图5是示出用于在阀非致动期间确定周期时间参数的各种实施例的图表。

图6是逻辑单元的一个实施例的方框图。

图7是本发明的一个优选方法的流程图。

图8和图9是本发明的另一个优选方法的更详细的流程图。

图10是示出平均的周期时间参数与利用统计过程控制确定的控制上限和下限的对比的曲线图。

具体实施方式

现在参考图1，阀系统10包括安装在底座12上的阀体11。阀体11包括用于在底座12中的多个端口之间供应流体的传统的阀内部部件。盖板13将导向阀14安装到阀体11。与导向阀14耦接的导向器命令信号15在该导向阀14是电磁操作阀时可以是电信号，或者在该导向阀14被气动控制时可以是气动信号。端盖16设置用来将壳体17安装到阀体11。壳体17包括逻辑单元形式的本发明的监控电子线路并且具有端部连接器18和19以将该电子线路电气连接到主控制器/监控器20。

阀体11、底座12和导向阀14可以是采用一个或多个移动阀元件的任何形式的传统流体控制阀。利用本发明可以对具有移动阀单元的单阀、双阀、二位置阀、三位置阀或任何其他阀进行监控。在此，将描述带有两个位置的具有单个可移动阀元件的阀的实例。然而，可以通过复制本发明的感测和监控部分来监控具有多于一个可移动阀元件的任何阀如双阀，以检测每个单独的阀元件的变化和响应。或者，带有可移动到三个位置的单个阀元件的阀(即，用于将入口单独地耦接到两个不同出口中的任意一个)可以分别独立地监控阀在中心非致动位置和针对不同出口的相反方向致动位置之间的循环。

参考图2，示范性的控制阀10在剖面图中视出。细长孔25穿过阀体11延伸，以接纳可在孔25内在图2示出的非致动位置和图3示出的致动位置之间纵向移动的阀元件26。孔25产生了多个腔以接纳阀元件26的不同部分。阀元件26中的各个腔在一端容纳活塞支架27并且在另一端容纳入口支架28。孔25进一步与入口30、出口31和排放口32连通。活塞支架27包括在致动位置与阀座34啮合的密封件33。在图2中所示的非致动位置，密封件33与阀座34间隔开，使得出口31与排放口32耦接。径向密封件35也被提供在活塞支架27中，用于与孔25啮合以维持导向器压力和阀口30-32之间的隔离。

入口支架28包括与阀座37啮合的密封件36以选择性地将入口腔密封于出口腔。因此，当不存在抵靠活塞支架27的导向器压力时，在阀单元26处于图2中所示的非致动位置时，弹簧38使得密封件36抵靠阀座37，从而隔离入口30和出口31。因此当位于非致动位置时出口31耦接到排放口32，而当位于致动位置时出口31耦接到入口30。当需要将阀元件26放置于致动位置时，穿过盖板13的导向器通道39传递来自导向阀14的导向器压力以便作用于弹簧38。只要恰当的入口和导向器压力和恰当的导向控制信号存在，阀元件26在致动和非致动位置之间快速移动，并且除非由于故障的原因之外不能保持在任何中间位置。

本发明监控阀元件26在其操作周期期间的响应，以检测指示退化性能的移动的变化和阀性能最终下降到规范之外的增加的可能性。控制阀10包括与电监控阀性能相关联的附加元件。阀元件26的一端接纳于安装在端盖16中的衬套40中。在非常接近的位置，磁体41安装在端盖16中，因此磁体41产生的磁场被导磁性的阀元件26的移动改变。因此，霍耳效应传感器42能够被用于通过监控由磁体41产生的变化的磁场来确定阀元件26的瞬时位置。霍耳效应传感器42安装在第一印刷电路板(安装在壳体17中)上。附加的印刷电路板44和45包括壳体17内的逻辑单元的附加电组件。

显然对本领域技术人员来说可以使用其他的感测阀元件位置的方法。替代该固定磁体41，可以采用和阀元件26一起移动的磁体。例如，阀元件26本身的一部分可以由永磁体组成并且图2和3中的元件41可以是磁耦合器(即，非永久磁化的)以从阀元件26向霍耳效应传感器42传送变化的磁场。

除了位置感测，可以采用产生指示在非致动和致动位置之间变化的阀的瞬时参数的传感器信号的任何传感器。本发明仅依赖于确定当阀在其非致动和致动位置之间改变时传感器信号的不同值之间的经过时间量的能力。例如，可以使用改变的出口压力在阀致动或非致动期间的时间进展。改变的出口压力也可以用来验证输入和输出参数不会不利地影响传感器信号和响应时间。

本发明的控制阀包括附加的传感器，可以用于检测与阀元件26的移动相关联的定时事件或者用于确定阀内部的其他情况或来自该控制阀外的外部影响(在此统称为“一般状况”)。因此，图2和3示出了多个压力传感器46，包括至少两个分别用来测量入口和出口压力的压力传感器46。穿过端盖16和阀体11的通道(未示出)将压力传感器46与相应的入口腔和出口腔相耦接。测量的压力可以由逻辑单元处理以导出致动和非致动阀状态下的稳态入口和出口压力，以及检测在阀致动期间在入口中的最大瞬时压降。也可以设置一个或多个温度传感器(未示出)来监控阀10和其环境的温度。提供给导向阀14的电信号也作为一般状况通过在盖板13和端盖16之间延伸的连线腔47被耦接到逻辑单元。

图4示出了定义对应于在非致动位置和致动位置之间变化的阀的瞬时参数的定时事件的示例方式。图4的图形示出了代表与1)阀元件在致动和非致动位置之间的线性位置，或2)出口压力相对应的传感器信号的绘制线50，以便仅给出两个例子。最初控制阀是非致动的，因此被监控的瞬时参数具有初始非致动值，如图所示沿着线段51。标称地，该非致动值时应于零位置(排放支架打开并且入口支架完全关闭)，或者出口压力大体上为零(即环境大气压力)。导向器命令信号(“导向器开”)出现在54处，引起该位置或压力沿着线段52上升(在短延迟时间后)直到在线段53达到最终致动值。在线段52的开始和结束之间的定时事件能够被用于确定对应于阀致动的周期参数。然而，更优选的是，通过仅使用线段52的一部分来避免复杂因素例如在阀元件运动的开始和结束时的加速和跳动。因此，事件55定义在非致动值和致动值之间的20％水平以指示第一定时事件。80％值定义用于定义第二事件的时间的第二传感器信号的事件56。所得到的周期参数57对应于测量的持续时间Δt。另选的周期参数58可以利用对应于导向器命令信号54(由逻辑单元通过连到导向器的直接连线感测，或由导向器压力传感器感测)的时间的第一事件来定义，对应的周期参数时间Δt^＊在对应于80％传感器信号的时间结束。

图5是相似的图形，示出在控制阀的非致动期间周期参数的确定。绘制线60包括线段61，对应于当该阀保持在其致动状态时选定参数的稳态致动值。当导向器命令信号消除时，“导向器关”事件64出现。在短反应时间之后，选定参数然后沿着线段62减小直到达到线段63处的非致动稳态值。非致动周期参数在沿着线段62定义的一时事件之间确定。例如，周期参数可以开始于该瞬时参数的80％水平或可以开始于导向器命令信号的关闭位置。周期参数的测量时间可以结束于选定参数的20％水平或该参数的一个不同水平。选定参数的20％和80％水平仅作为例子来提供。沿着线段52和62的能够被一致和准确确定的任何点对可以被采用来确定致动和非致动周期参数。本发明通过针对长期平均值来监控周期参数的改变来实现预测何时可能出现阀性能退化的能力，这将在下文中作更详细地描述。

在图6中更详细地示出了本发明的逻辑单元65。例如，微控制器65可以包括任何适合的微处理器，如可以从NXP半导体公司得到的LPC2368微控制器。微控制器66连接到霍耳效应传感器42。在监控具有不止一个可移动阀元件的控制阀的情况下，第二霍耳效应传感器67可以在电子模块壳体内设置在封装电子线路的内部或外部。

入口压力传感器46A和出口压力传感器46B耦接到微控制器66。为了监控具有第二出口的三位置阀或利用两个独立可移动阀元件和第二出口的阀，也可以提供出口压力传感器68。与该阀形成一体的温度传感器70也连接到微控制器66。当导向阀被气动致动时，导向器压力传感器71可以被设置用来产生导向器命令信号以允许逻辑单元65检测在阀周期期间的每个致动和非致动的开始。

当该导向阀被电气控制时，感测电阻71可以和导向器螺线管72串联，由此提供全都与微控制器66耦接的公共感测线73、电流感测线74和电压感测线75。

输入电力调节块77给微控制器66提供稳定的电力。配置端口78耦接到微控制器66以允许使用者访问并且配置各种设置和配置参数。多个数字输入80能够被用来向阀发信号以执行某个动作或逻辑操作，例如发起统计基线的手动复位(接下来描述)。

由微控制器66提供可以被用于指示阀状态的多个数字输出81。例如，数字输出81可以包括二进制标志以指示何时阀性能正常、何时参数超出范围、何时阀性能的某方面已经改变、和何时入口压力与出口压力的逻辑比较满足预定条件。例如，当出口压力大于入口压力的某个可调整的百分比时可以设定相应的标志，作为下游受控设备已经完全致动并且准备运转(即由该出口做的工作已经完成)的指示。PLC或其他处理控制器能够用这个信息来提前开始下一个机器周期并且因此加速所执行的处理。

数据存储装置82(如可移动SD卡或固定存储器)耦接到微控制器66并且可用于存储记录数据、统计性能数据、故障数据和周期到周期性能数据。通信端口83耦接到微控制器66，并且可以包括以太网口或其他串行或并行网络通信功能，以允许通过其他电子装置如PLC或PC与该逻辑单元相互作用。

监视器LED84连接到微控制器66并且被激活以提供逻辑单元65起作用(例如，用作故障检修工具)的可视指示。状态LED85耦接到微控制器66并且可以被用来在该逻辑单元操作期间产生任何需要的可编程指示。

本发明的用于监控具有一个内部移动阀元件的控制阀的典型系统操作通常如下进行。导向器命令信号被接收以致动阀。该命令信号可以是用于操作螺线管的电信号或是用于气动控制导向阀的导向器压力。逻辑单元检测导向器命令信号并且启动致动计时器。在逻辑单元中保持的周期计数增加一。逻辑单元检查该导向器信号以验证其电压和电流处于预先定义的限度内，该限度由所使用的螺线管单元的设计特性所决定并且预先加载在逻辑单元中。该预先定义的限度也能够实地调整(如，通过配置端口或通信端口)。当导向器命令信号不处于该预先定义的限度内时，逻辑单元记录故障并且提供输出信号给外部设备如PLC或其他主控制器以指示问题。

入口压力也通过逻辑单元测量和记录。该入口压力的稳态值被累积(例如，通过取得长时期平均值)并且可以与该变量的预先定义的限度比较。在整个激活周期中的瞬时值也可以与由逻辑单元在先前的周期中累积的稳态基线入口压力相比较。如果瞬时入口压力不处于基线值的特定百分比内，逻辑单元提供故障消息或其他指示例如LED信号。其他一般状况也可以在每个阀操作周期之前、期间和之后被感测和记录，并且当所述一般状况超出其预定限度时产生故障消息。

导向器的致动向阀元件的活塞施加导向器压力，使得阀元件从非致动位置向致动位置转移。阀元件的主干部分的移动使得由霍耳效应传感器感测的磁场改变。传感器信号被处理以实时确定该阀元件的位置。针对沿着该阀元件的路径的预定位置(例如端部位置之间的20％和80％位置)记录通过运行致动计时器指示的瞬时时间。基于定时事件点之间的不同，确定用于执行相应运动的时间。逻辑单元比较时间值和基线时间，所述基线时间是由逻辑单元使用针对先前操作周期记录和统计分析的数据为特定阀建立的。如果阀元件的响应时间不处于选定周期参数的过程控制限度(被手动输入或根据在先前操作周期期间被累加的基线确定)内，该逻辑单元记录故障并且提供相应的故障消息或其他指示到外部设备。在非致动周期中执行类似的过程。

现在将联系图7的流程图描述本发明的优选方法。当逻辑单元检测到导向器开启时，新周期开始。在步骤100，该逻辑单元检查多个一般状况，如入口压力、导向器信号的电压和电流以及阀温度。阀杆的最小位置也可以作为一般状况被测量，因为最小状况(即离霍耳传感器最远的稳态位置和标称的非致动位置)的改变可能是阀座上碎屑累积或其他阻止阀完全非致动的密封问题的指示。另外，一些一般状况可以在整个周期被监控，如入口压力，因此可以确定最小瞬时入口压力，作为入口流体供给中可能的问题，如过滤器的故障和堵塞的指示。在步骤101中所有的一般状况与其目标范围(无论是根据先前阀周期统计地确定还是根据在逻辑单元的配置过程中提供的硬限度确定)相比较。如果任何一般状况不处于其目标范围内，则在步骤102中发送故障消息或其他指示。在激活期间阀内部的响应在步骤103中被测量。在步骤104中进行检查以确定是否关于阀内部响应获得了有效数据。数据的有效性取决于一般状况是否使得内部阀元件的标称性能可以预期。如果获得有效数据的状况不存在，则逻辑单元等待阀的下一个周期。然而，如果获得了有效数据，则在步骤105中更新数据的当前平均值和统计累计。

在步骤106中进行检查以确定有效基线是否被累计(即，是否足够的周期数已被包括在累计平均数中)。如果不是，则该逻辑单元等待下一个周期出现。另选地，可以将有效内部响应数据与由该逻辑单元储存的极限相比较以定义仅对于受限的时间段可接受的边界线操作。例如，在100至200mS范围内的长时间窗口可以在基线累计之前与确定的周期时间比较，落于该范围之外的事件对于受限的时间帧被忽略。

如果有效基线已经被累计，则在步骤107中将当前阀响应与期望值相比较。在一个实施例中(在此称为“自适应”模式)，使用连续周期的周期时间参数基于统计过程控制(SPC)方法将该期望值计算为控制上限和下限。在另一个实施例(在此称为监控模式)，当前阀响应(即周期时间参数的当前值)与被确定为长期平均值的期望值相比较。在步骤108中进行检查以确定当前响应和该期望响应之间的差异是否比预定差异大。在监控模式中，例如，可以根据在10,000个周期的基线上操作阀确定，被定义为阀元件在20％和80％位置之间的移动的周期参数具有20毫秒(ms)的平均值。预定差异例如可以包括10％的增长，使得如果瞬时周期参数超过22ms，则应该为其产生故障消息或其他指示信号的预定差异存在。

如果存在比预定差异小的值，则逻辑单元等待下一个周期开始。如果预定差异确实存在，在步骤109中进行检查以确定该差异是否可能由某个一般状况引起。如果是，则逻辑单元仅等待下一个周期开始。否则，在步骤110中产生故障消息以向主控制器、监控装置、或操作员指示，周期时间参数呈现出与期望值(例如，基线平均值或控制上限和下限)的差异，指示了退化的阀性能呈现出如此程度，使得逻辑单元预测控制阀的“不合格的”操作可能即将发生。在优选实施例中，该故障消息可以包括在可能出现故障情况前剩余的阀周期(或基于阀的周期率剩余的时间)的预测数目。

本发明更详细的过程在图8中示出。在步骤115中接收导向器命令信号。在步骤116中，一般状况、初始状况和开始时间被记录。在步骤117中，周期计数被加一。在步骤118中进行检查以确定从控制阀的最初安装开始的周期计数是否具有指示该控制阀系统处于磨合时段(即，其间阀部件之间相互磨损和调节并且还没有达到具有一致性能的操作状态的时间)的低值。相似地，步骤118检查空闲状态，其中从阀的前一个周期已经经历了特定时间。例如，当制造过程在周末停止，在下一个工作日的开始的几个阀周期可能在阀操作本身或在制造系统的上游和下游元件中经历过渡过程，因此测量的数据是不可靠的并且不应当在累计的当前平均值里使用。在该空闲或磨合状态下，使用修改处理119。该修改处理忽略在所测量的值中的特定变化，但是仍然监控总体阀性能。

如果不在空闲或磨合时期，在步骤120中进行检查以确定其他一般状况是否正常。如果不是，则在步骤121中发送故障消息。在整个阀致动周期，在步骤122中检查入口压力，并且如果在预先定义的限度之外，则在步骤123中产生故障消息。相似地，在整个阀周期，在步骤124中检查出口压力并且当出口压力处于预定限度之外时，在步骤125中发送相应的故障消息。

在步骤126中记录阀元件的内部响应(例如，阀元件在预定位置被感测的事件之间的时间，或在出口出现预定压力时的时间)。在步骤127中响应于为阀元件响应记录的时间和/或在导向器命令信号中的改变时间来计算致动周期时间。图8的方法在如下的基线模式或监控模式中操作。在步骤128中进行检查以确定周期计数是否大于阈值，其中阈值表示被选择来代表阀操作的足够长的时段的周期数，其中可获得有意义的平均值。直到达到该阈值，平均值在基线模式中被累计但是不被使用，以预测剩余寿命(即，直到不合格的阀状态的周期数)。因此，如果在步骤128中计数不大于阈值，则在步骤129中按基线模式更新平均值，条件是一般状况指示获得了有效数据。

在步骤128中如果计数超过阈值，则从步骤130开始在监控模式中执行操作，其中为当前周期(或特定周期窗口上的平均值)确定的一个或多个周期时间参数与周期参数阈值(例如，与累计的基线平均值成比例的值)相比较。作为检查平均值的替代或附加，检查可由阀性能参数的标准偏差组成。标准偏差趋势将指示当周期累计时阀性能(粘着)是否有更大的变化性。

如果周期时间大于周期参数阈值，表示阀元件移动已经足够慢以指示一种趋势，则在步骤131中进行检查以确定增加的时间是否可以归因于将受压流体供给到入口时的问题。如果供给状态处于标称限度内，则在步骤132中更新对于直到阀的潜在故障的周期数或时间的预测。例如，不同组连续周期的平均周期参数可以被计算和保持在逻辑单元中，因此可以观测到周期时间参数增长的任何趋势。各组的周期时间(和/或标准偏差)能够被处理(例如积分)以确定平均周期时间参数增长的斜率。基于该斜率和当前值，估计直到平均周期时间达到不可接受的时间长度的剩余周期数的预测。在步骤133中，直到故障状态的相应的时间或周期数可以与预定周期数比较。如果预测的剩余周期数不少于预定数，则检测到可接受的情况。否则，在步骤134中发送指示信号以向主控制器和操作员指示，预测到将要发生的故障。该指示可以包括或可以不包括直到预测故障出现的剩余周期数或时间。

如果在步骤130中测量的周期时间不大于阈值(即当前周期参数未呈现出与期望周期参数的预定差异)，或在步骤131中检测到供给问题之后，在步骤133中确定更新的预测已经完成或在步骤134中发送指示信号，则在步骤135中更新用于周期参数的运转平均值，假定一般和其他状况使得周期参数数据是有效的。在步骤135中用于确定更新平均值的方法可以等同于在基线模式的步骤129中的方法或者可以被修改以提供对于周期参数的变化的不同灵敏度(例如，在监控模式中时，减小对当前值的大变化的平均值灵敏度)。然后，在步骤136中该逻辑单元等待导向器信号的结束，作为非致动周期的开始的指示。

除基线和监控模式之外，本发明也可以利用“自适应”模式。在此模式中，逻辑单元检测在该控制阀的周期参数或一般变量中产生的显著改变。基于周期参数或一般变量的先前样本，如图10所示使用统计过程控制计算控制上限和下限，其中周期参数值绘制成线155。线155的每个数据点优选地可以包括平均周期参数值或在周期性取样的几个周期上确定的标准偏差。

该自适应模式在最初磨合时段156期间可以是非激活的。然后，控制上限(UCL)157和控制下限(LCL)158在控制阀的整个寿命周期中被动态地确定。例如，使用在窗口162期间出现的周期参数，UCL157和LCL158可以在指定的周期160和161处分别被计算。在一个实施例中，可以使用滑动窗口计算不同时间的UCL和LCL。UCL157和LCL158的值能够以常规的、众所周知的方式基于统计差异如六西格玛(σ)差异确定。在事件163，线155上突然的变化使其变得比UCL157更大，导致当前差异比预定差异大，因此产生故障消息。在事件163之后，因为在周期时间参数中的显著变化，UCL和LCL具有扩大的间距。

非致动周期的处理根据图9的流程图示出。在步骤140中导向器命令信号关闭。在步骤141中记录一般状况和关闭时间。在步骤142中记录阀内部响应。在步骤143中，计算非致动周期时间。在步骤144中参数周期时间与阈值(对应于平均值的百分比、UCL和LCL、或其他规定限度相比较。在步骤145中进行检查以确定供应问题是否引起当前非致动周期时间和阈值之间的差异。如果不是，则在步骤146中更新退化预测或预报。在步骤147中如果预测的距故障的时间是可接受的，则没有指示信号被发送。如果不可接受，则在步骤148中发送指示信号。

在步骤149中，只要存在有效状态，根据操作的基线或监控模式更新周期参数期望值(例如，平均值或UCL和LCL)。然后，在步骤150中，该逻辑单元等待下一个导向器命令信号。

Claims (19)

1.一种流体控制阀系统，包括：

阀体，具有与入口和出口连通的细长孔；

阀元件，可在所述孔内的第一和第二位置之间移动，其中出口根据该阀元件的位置可选择地耦接到入口；

至少一个阀传感器，与所述阀体相关联地安装，用于产生指示在第一和第二位置之间改变的阀的至少一个瞬时参数的传感器信号；

导向器，安装在阀体上，适于接收导向器命令信号并且响应于该导向器命令信号移动阀元件；

逻辑单元，接收传感器信号和导向器命令信号，其中该导向器命令信号中的预定变化使得逻辑单元确定响应于两个预定事件之间的时间段的周期参数，其中至少该时间段的开始或结束对应于传感器信号的预定值，并且其中逻辑单元以基线模式和监控模式操作；

其中基线模式包括该导向器命令信号的初始预定数目的周期，并且其中周期参数的单独确定值被累计以获得期望周期参数；

其中监控模式在基线模式结束之后被利用，并且其中当监控模式期间的周期参数显示出与期望周期参数的预定差异时，逻辑单元产生指示信号，并且

其中该逻辑单元进一步具有自适应模式，在自适应模式中，通过响应于预定窗口内的周期参数的单独确定值统计地计算控制上限和控制下限来确定期望周期参数，并且其中预定差异由高于控制上限的周期参数或低于控制下限的周期参数构成。

2.如权利要求1所述的流体控制阀系统，其中由阀传感器感测的参数包括该阀元件的瞬时位置，并且其中所述两个预定事件中的至少一个包括该阀元件到第一和第二位置之间的预定位置的预定移动。

3.如权利要求1所述的流体控制阀系统，其中周期参数对应于其中阀元件在第一和第二位置之间移动的测量时间段，或对应于从该导向器命令信号的预定改变直到该阀元件移动到预定位置的测量时间段。

4.如权利要求3所述的流体控制阀系统，其中当测量时间段大于平均测量时间段时，周期参数显示出与期望周期参数的预定差异。

5.如权利要求3所述的流体控制阀系统，其中当测量时间段小于平均测量时间段时，周期参数显示出与平均周期参数的预定差异。

6.如权利要求3所述的流体控制阀系统，其中当测量时间段大于或小于该测量时间段的标准偏差时，周期参数显示出与期望周期参数的预定差异。

7.如权利要求3所述的流体控制阀系统，其中第一和第二位置大体上分别位于阀元件的非致动和致动位置。

8.如权利要求3所述的流体控制阀系统，其中第一位置和阀元件的非致动位置间隔开并且其中第二位置在该第一位置和阀元件的致动位置之间。

9.如权利要求8所述的流体控制阀系统，其中第一位置大体上位于从该非致动位置到致动位置的距离的约20％处，并且其中第二位置大体上位于从非致动位置到致动位置的距离的约80％处。

10.如权利要求1所述的流体控制阀系统，其中该至少一个阀传感器包括耦接到出口的压力传感器，用于响应于出口处的出口压力产生出口压力信号，并且其中周期参数对应于其中出口压力在第一预定压力和第二预定压力之间移动的测量时间段。

11.如权利要求10所述的流体控制阀系统，其中当测量时间段大于平均测量时间段时，周期参数显示出与期望周期参数的预定差异。

12.如权利要求1所述的流体控制阀系统，进一步包括多个传感器，所述多个传感器产生一组表示该阀系统的外部状况的信号，其中该组信号耦接到逻辑单元，并且其中逻辑单元确定该周期参数是否由于该组信号中的偏差而显示出与该期望周期参数的预定差异。

13.如权利要求12所述的流体控制阀系统，其中响应于落在预定范围之外的状况确定所述偏差。

14.如权利要求12所述的流体控制阀系统，其中该组信号在基线模式期间被累计以获得平均状况，并且其中响应于传感器信号与平均状况的比较在监控模式中确定所述偏差。

15.如权利要求12所述的流体控制阀系统，其中所述多个传感器包含感测入口处的压力和出口处的压力的至少一个压力传感器，或感测环境温度的温度传感器。

16.如权利要求12所述的流体控制阀系统，其中该导向器是电磁阀并且所述多个传感器包含感测由电磁阀接收的导向器命令信号的电压幅度的电压传感器，或其中导向器是电磁阀并且所述多个传感器包含感测由电磁阀接收的电流幅度的电流传感器。

17.如权利要求1所述的流体控制阀系统，其中该至少一个阀传感器包括霍耳效应传感器和磁体，其中磁体被安装成使得其产生磁场，随着阀元件在第一和第二位置之间移动，该磁场被该阀元件穿透一个变化的量，其中该阀元件是导磁生的，并且其中该霍耳效应传感器被安装用来感测磁场中的最终产生的变化。

18.如权利要求1所述的流体控制阀系统，其中该导向器是电磁阀并且该导向器命令信号是电信号，或者其中该导向器是气动阀并且其中该导向器命令信号是压力信号。

19.如权利要求1所述的流体控制阀系统，其中由阀传感器感测的参数包括出口处的瞬时压力，并且其中至少一个预定事件包括感测致动压力和非致动压力之间的预定压力。

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