CN107014594B - 用于关断阀的部分冲程测试 - Google Patents

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Abstract

为了生成设置点信号以在部分冲程测试期间使阀行进，至少基于行程位移阈值来为设置点信号确定第一目标，行程位移阈值与阀在部分冲程测试期间的期望程度的行程相对应；在第一时间间隔期间，使设置点信号从初始值逐渐变化到第一目标；在第一时间间隔之后，在第二时间间隔期间使设置点信号保持在第一目标；至少基于初始值来为设置点信号确定第二目标；以及在第二间隔之后的第三时间间隔期间，以与在第一时间间隔期间使设置点信号逐渐变化的方向相反的方向，使设置点信号从第一目标逐渐变化到第二目标。

Description

用于关断阀的部分冲程测试
技术领域
概括地说，本公开内容涉及阀，并且更具体来说，涉及开/关阀的部分冲程测试。
背景技术
此处提供的背景描述是为了概括地呈现本公开内容的背景。当前所指定的发明人的工作(到在本背景部分中所描述的程度)以及不可以其它方式作为在提交时间的现有技术的描述的方面既不明确地也不隐含地被认为是针对本公开内容的现有技术。
安全仪表系统(SIS)常常包括通常处于完全打开位置或完全关闭位置中的紧急关断阀。紧急关断控制器或可编程逻辑控制器(PLC)例如控制紧急关断阀以在出现紧急情况时改变它的操作状态(例如，从完全打开到完全关闭)。因为关断阀的目的是允许通过管线的完全流体流动或完全关断流体流动，所以通常的关断阀具有高摩擦的密封件、松动的联接件、大容量(以切断直径可为若干英尺的管)、高预载荷(例如，大偏置以使阀保持在关闭位置)，以及浅台工作台装置(shallow bench set)(例如，用于设置致动器偏置元件的初始预载荷的较低和较高的空气信号压力)。
与紧急关断阀相反，控制阀通常用于节流控制，例如，以便在完全打开位置与完全关闭位置之间的特定范围内设置流体流动量。控制阀的设计通常旨在使设置点与行程反馈之间的误差信号最小化，其可以包括使摩擦最小化、特征化阀内件、设计紧的联接件、具有带有大速率和小预载荷的弹簧、设置弹簧范围末端附近的压力，等等。
为了确保系统中的紧急关断阀将在需要时正常工作，过程控制系统操作员和/或过程控制软件可以周期性地运行部分冲程测试，在部分冲程测试期间，这些阀部分打开或部分关闭。通常当紧急关断阀在实时过程中在线时执行这些测试。另一方面，因为控制阀不用于关断服务，因此控制阀几乎不经受部分冲程测试。
由于这些设计考虑方面的区别，在部分冲程测试期间仅简单地将针对节流(控制)阀开发的定位技术应用到开/关(关断)阀具有某些缺点。例如，从硬停止排放关断阀的致动器花费相当长的时间并引入显著的行程偏离。此外，较大的致动器产生较大的误差信号，这有效地需要部分冲程测试操作得较慢(然而，快速并可靠地执行在线阀的部分冲程测试是重要的)。更进一步，在测试的末尾转换到硬切断会在关断阀正常工作时产生指示卡阀状况的压力读数。
至少出于这些理由，现在公知的阀的部分冲程测试的方法要么在应用到关断阀时(或更通常来说应用到开-关阀时)无法产生准确的结果，要么产生对监管和维护关断阀价值不大的结果，要么花费过长时间以产生有用的结果。
发明内容
阀控制器或其它合适的仪器通过生成尤其适用于通常完全打开或完全关闭的阀的设置点信号来执行关断阀的部分冲程测试。该设置点信号不需要阀行程赶上设置点，该设置点信号也不在达到预定阈值时进入硬切断。此外，阀控制器应用验收标准，该验收标准确保关断阀在测试期间在某个点处从硬停止移动到最小量，并且以在关断阀达到最大行程位移阈值时中止部分冲程测试。更进一步，阀控制器将一组特定的验收标准应用于指示致动器压力与阀行程之间关系的数据，以便准确地确定卡阀状况。换言之，在下面讨论的实施方案中的至少一些实施方案中，通过严格地查看输入压力和结果行程来识别系统动态。
这些技术的一个实施例是一种用于执行阀的部分冲程测试的方法。该方法包括生成设置点信号以便在部分冲程测试期间使阀行进、将设置点信号应用于所述阀，以及使用对设置点信号的响应来确定阀是否通过部分冲程测试。生成设置点信号包括至少基于行程位移阈值来为设置点信号确定第一目标，行程位移阈值与阀在部分冲程测试期间的期望程度的行程相对应，其中，第一目标与相比于行程位移阈值的一较大程度的阀行程相对应。生成设置点信号还包括：在第一时间间隔期间，使设置点信号从初始值逐渐变化到第一目标；在第一时间间隔之后，在第二时间间隔期间将设置点信号保持在第一目标；至少基于初始值来为设置点信号确定第二目标；以及在第二间隔之后的第三时间间隔期间，以与在第一时间间隔期间使设置点信号逐渐变化的方向相反的方向，使设置点信号从第一目标逐渐变化到第二目标。
这些技术的另一个实施例是一种用于在关断阀的部分冲程测试期间检测卡阀状况的方法。该方法包括当阀在端点与离开端点的移位位置之间行进时接收指示致动器压力的信号，以及在部分冲程测试期间判断致动器压力是否处于一组验收标准内。标准包括(i)当阀在端点与移位位置之间行进时的最小致动器压力，(ii)当阀在移位位置与端点之间行进时的最大致动器压力，以及(iii)当阀在停止阈值位置与阀停止位置之间行进时的启动压力，该启动压力与硬停止的启动所需要的力相对应。
这些技术的又另一个实施例是一种系统，该系统包括关断阀、位置传感器和数字阀控制器，关断阀被配置为在完全打开位置中或者在完全关闭位置中操作，位置传感器生成指示关断阀的当前位置的位置信号，并且数字阀控制器耦接到关断阀并且被配置为执行关断阀的部分冲程测试。为了执行部分冲程测试，数字阀控制器被配置为：至少基于行程位移阈值来为设置点信号确定第一目标，行程位移阈值与阀在部分冲程测试期间的期望程度的行程相对应，其中，第一目标与相比于行程位移阈值的一较大程度的阀行程相对应；在第一时间间隔期间，使设置点信号从初始值逐渐变化到第一目标；在第一时间间隔之后，在第二时间间隔期间使设置点信号保持在第一目标；至少基于初始值来为设置点信号确定第二目标；在第二间隔之后的第三时间间隔期间，以与在第一时间间隔期间使设置点信号逐渐变化的方向相反的方向，使设置点信号从第一目标逐渐变化到第二目标；以及使用位置信号，响应于设置点信号来监控关断阀的定位。
附图说明
图1是示例系统的框图，在该系统中，控制器执行关断阀的部分冲程测试；
图2是例示针对关断阀的致动器的示例气动设置的框图，该关断阀可以在图1的系统中操作；
图3A是例示在示例关断阀的以传统的方式开展的部分冲程测试期间的参数值变化的一组图；
图3B是针对被配置为在多个部分打开位置处操作的示例关断阀的致动器压力与致动器行程的关系的图；
图4A是图1中的控制器被配置为生成的以执行关断阀的部分冲程测试的标称设置点信号的图；
图4B是图1中的控制器被配置为生成的以执行关断阀的部分冲程测试的具有早期返回修改的设置点信号的图；
图4C是图1中的控制器被配置为生成的以执行关断阀的部分冲程测试的具有早期返回修改的设置点信号的图，其中，阀位置领先于设置点信号；
图5是例示了应用于在部分冲程测试期间所生成的压力与行程图的关系的验收标准的图，图1中的控制器可以使用该验收标准来检测关断阀的卡阀状况；
图6是用于生成关断阀的部分冲程测试的设置点信号的示例方法的流程图，该方法可以在图1的系统中实施；以及
图7是用于检测卡阀状况的示例方法的流程图，该方法可以在图1的系统中实施。
具体实施方式
概括地说，本公开内容的技术允许仪器能够实施开-关阀(诸如紧急关断阀)的有效并准确的部分冲程测试(PST)。为了清楚起见，参照图1简要地讨论了包括关断阀和根据这些技术来测试关断阀的阀控制器的示例系统，接着讨论如图2中所例示的关断阀的示例气动设置。参照图3A至图5讨论了示例设置点信号和参数读数，并且参照图6和图7讨论了用于执行部分冲程测试以及检测卡阀状况的示例方法。
示例系统和气动致动器设置
首先参考图1，示例的系统10包括关断阀12，该关断阀被配置为在紧急情况下在过程14中停止流体流动。气动阶段16可以包括气动定位器和致动器或气动继电器和/或致动器。气动阶段16生成对关断阀12的可移动阀构件(例如，阀塞)定位的信号，以由此限制或增加过程流体的流动。下面参照图2进一步讨论了可用在气动阶段16中的示例致动器。
数字阀控制器18(或简称“阀控制器18”)可以经由气动阶段16控制关断阀12。阀控制器18可以分别从压力传感器20和位置传感器22接收指示致动器压力和阀行程的信号。传感器20和传感器22可以使用任何适当的部件来实施，包括那些目前在现有技术中公知的部件。
如图1中所例示的，阀控制器18包括处理器30、电流压力(I/P)转换器32、和储存PST例程36的存储器34。存储器34可以包括可由处理器30读取的非暂时性介质，并且PST例程36可以包括以任何合适的编程语言的可由处理器30执行的指令。存储器34也可储存PST参数38，诸如设置点信号的逐渐变化速率(ramp rate)、早期转向选择等等，如下面解释的那样。
在本示例配置中的工作站40耦接到阀控制器34，以允许操作员针对关断阀12配置PST、激活PST、监控测试过程、等等。工作站40包括一个或多个处理器、可由一个或多个处理器读取的存储器、网络接口(未示出以避免杂乱)、和诸如触摸屏之类的用户界面42、具有键盘的传统屏幕、等等。
图2例示了针对致动器100的示例气动设置，该致动器可以与图1中的关断阀12一起使用。然而，更具体来说，本公开内容的技术与指示特定百分比的阀行程的设置点可以被提供的、并且其中可以测量指示节流元件的当前位置的至少一个信号的任何类型的致动器兼容。
在致动器100中，杆102经由轭104耦接到阀塞或另一合适的节流元件。旋转位置传感器22可以被放置在致动器100的轴上，以生成指示阀行程的电信号。在另一实施方式中，位置传感器可以使用其它合适的技术耦接到致动器。
弹簧106朝向完全关闭位置偏置致动器100。在其它实施方式中，弹簧106可以用另一偏置元件替代。气缸108中的压力防止弹簧106驱动致动器100朝向完全闭合位置。因此，当致动器100在上面操作的关断阀未活动时，气缸108在正常操作期间受压。致动器压力可以在腔108中被测量。为了达到这个目的，可以使用任何合适的压力传感器。
在紧急情况下，或响应于需要阀关断流动的另一情况，螺线管110被去激励(de-energize)，导致腔108减压，这转而允许弹簧102驱动阀朝向关闭状态。当螺线管110被激励时，压力被供给到腔108，由此使阀复位。在PST期间，螺线管110通常被供电并且是固定的。
示例性设置点信号
在讨论根据本公开内容的技术生成的示例的设置点信号之前，结合图3A简要地考虑了在关断阀的传统PST期间的设置点信号以及行程和压力变化。图3A中的曲线图例示了随时间变化的阀行程(曲线图150)、设置点与阀行程之间的误差百分比(曲线图152)、和致动器压力(曲线图154)。这些曲线图例示了当气缸减压时关断阀的典型响应。一般来说，在这种场景中，仪器使命令(设置点)信号逐渐变化到给定点，暂停以使阀行程可以捕捉到命令信号，然后使命令信号逐渐变化回到起始位置。当某一点处的设置点信号趋平时，仪器使阀行程赶上。仪器驱动气动装置难以完全供应或完全排放，并且如果行程滞后于设置点，则行程将锁定到硬停止。气动装置的这种突然变化导致停止处的数据的失真，使得解释结果变得困难。
在(大致的)区域160中，阀在压力最初减小之后开始移动。如曲线图150中最佳地例示的，设置点信号170逐渐改变，而阀行程信号172直到区域160中的点才开始改变。因此，误差增加到几乎12％，如曲线图152所看到的。此外，如曲线图154中看到的，致动器压力继续减小，直到到达区域160，在该区域160处，压力趋向平稳。
如果误差被用作为阀是否正常操作的指标，则曲线图152中所例示的数据，特别是区域160中的数据点可以被解释为潜在的问题。然而，图3A的行程和压力读数可以对应于具有大体积、浅工作台装置和高预载荷的关断阀组件(即，关断阀和致动器)的正常操作。换而言之，尽管12％的误差可能是传统的控制阀出现问题的通常可靠的指示，但是该误差不需要指示关断值(特别是大的关断阀)的故障。从硬停止排放关断阀的致动器需要相当长的时间并且引入显著的行程偏差，如上面所指示的。因此，实施如图3A中所例示的PST会生成关于关断阀的健康状况的误导的数据。
控制器可以通过减慢测试信号来使大型致动器的误差信号最小化，从而气动装置有时间来响应。然而，这种变通方案仅用于延长测试。这些限制是由于误差信号是用于部分冲程测试的错误变量，其中通常期望确定摩擦是否过度以及阀是否未能移动。参考值和行程之间的误差信号不直接包含识别系统动态必需的输入变量。此外，减慢PST与另一个总体目标是不一致的，这个目标是对活动关断阀快速完成PST并且对过程的干扰最小。
此外，图3A中的区域162例示了在PST的最后，由于在压力传感器附近的线约束(line restriction)局部增加了压力响应，因此到硬切断(hard cutoff)的转变会引入压力数据的异常。如在曲线图154中看到的，压力似乎首先从约40psig爬升到52psig而没有相应的行程变化，然后随着行程的变化逐渐上升。另外，图3B中的曲线图180例示了针对相同或类似的关断阀的两种配置的测量到的致动器压力变化与阀行程变化的关系。具体来说，阀的这些配置中的一种包括换气器(数据点184)，并且另一种配置不包括换气器(数据点182)。对于这两种配置，阀重新定位在100％与约68％之间。在图3B中，区域182似乎示出不存在响应于在约40psig与53psig之间的压力的显著变化的行程。
区域162和186中的不连续性可能是由于当进行(engage)硬切断时行程滞后于设置点，导致流量急剧增加并且传感器(而不是气缸)局部的压力随之上升。该数据并不反映气缸中发生的情况，并且使在返回行程上评估卡阀变得困难。具体来说，数据并没有清楚地传达阀是否卡住然后变松，或者是否明显的不连续性是如何执行PST的假象。
现在参考图4A，曲线图200例示了标称设置点信号202，诸如阀控制器18之类的仪器可以将该信号应用于关断阀，以有效地和准确地测试关断阀12，而不产生参照图3A和图3B所讨论的数据的模糊性。更一般地，设置点202可以由任何合适的仪器生成并应用于任何合适的开关阀。
为了开始图4A中的PST，操作员可以经由工作站40的用户接口42指定关断阀12在PST期间的期望的行程量以及期望的设置点信号的改变速率(参见图1)。例如，用户可能希望关断阀在行进(stroke)时以每秒1％的速率(如参数PST_RAMP_RATE)行进30％(从100％打开位置到70％打开位置)，并在返回时以每秒2％的速率(如参数PST_RAMP_RATE_RETURN)。在一些实施方式中，用户可以针对两个方向指定相同的速率；然而，可能期望相对缓慢地行进(stroke)并且相对快速地返回。工作站40继而可以将这些参数提供给阀控制器18，以用作PST参数38。
期望的行程量被例示为图4A中所例示的最小所需行程或最小行程位移阈值PST_STRK_TRAV。使用PST_STRK_TRAV的值，阀控制器18可以计算参数PST_SP_CHANGE，其对应于来自硬停止的设置点位移。PST_SP_CHANGE可以表示为百分比。在示例的实施方式中，阀控制器18通过将PST_STRK_TRAV乘以某个预定或预配置的系数(例如1.1)来计算PST_SP_CHANGE，以定义超过PST_STRK_TRAV 10％的增加。更一般地，阀控制器18可以通过将任何适当的公式应用于PST_STRK_TRAV来确定PST_SP_CHANGE，但是在任何情况下，PST_SP_CHANGE应该定义比PST_STRK_TRAV更大的值，以补偿校准移位、摩擦、或其他偏移。应当指出，PST_SP_CHANGE并不定义最大行程位移。相反，该值定义了设置点信号的目标中的一个。
在第一间隔INT1期间，阀控制器18以速率PST_RAMP_RATE使信号202从阀的初始位置(例如，硬停止)逐渐变化到第一目标PST_SP_CHANGE。在典型的情形下，行程信号204滞后于设置点202，如图4A中所例示的。
在间隔INT1期间完成逐渐上升之后，标称设置点信号202在下一个间隔INT2期间保持恒定。间隔INT2的持续时间可以由参数PST_PAUSE控制。取决于实施方式，PST_PAUSE可以固定在某个值，例如离开阀停止的死区时间的两倍(即，阀最初响应于设置点信号并开始移动所花费的时间的两倍)。在一个示例的实施方式中，PST_PAUSE是死区时间的两倍，最小值为20秒。此外，在一些实施方式中，操作员可以覆写PST_PAUSE的默认值或建议值。
继续参照图4A，阀控制器18可以将最大行程位移阈值PST_STRK_MAX_TRAV应用为次要安全标准。例如，可以使用PST_STRK_TRAV来计算PST_STRK_MAX_TRAV的值。作为更具体的示例，PST_STRK_MAX_TRAV可以被设置为1.3*PST_STRK_TRAV。然而，一般来说，PST_STRK_MAX_TRAV的值不必大于PST_STRK_TRAV。如果阀行程信号204达到PST_STRK_MAX_TRAV，则阀控制器18可以中止PST。当存在校准误差时(例如，当I/P偏置关闭时)或由于其它异常条件，可能发生这种情况。阀控制器18可以在PST的所有间隔期间(INT1至INT4)将行程信号204与PST_STRK_MAX_TRAV进行比较。
在间隔INT2期间在向外(outgoing)斜坡与返回斜坡之间的保持时间之后，设置点信号202在间隔INT3期间以速率PST_RAMP_RATE RETURN在返回方向上开始逐渐变化。在该示例的实施方式中，设置点信号202逐渐变化到超过硬停止位置PST_SP_OVER的目标。例如，PST_SP_OVER的值可以被预先配置为某个百分比。
因此，阀控制器18超速驱动随动系统并等待行程信号204在进行硬切断之前的间隔INT4期间赶上。如果期望的话，间隔INT4的值可以被设置为PST_PAUSE或不同的值，可能包括操作员指定的值。
在示例场景中，阀控制器18使设置点信号202从100％逐渐变化到80％，保持设置点信号202达20秒，返回到110％，保持设置点信号202达另外20秒，并进行硬切断。
阀控制器18使用PST_STRK_TRAV和PST_STRK_MAX_TRAV作为验收标准，而不以参照图3A讨论的方式使用误差信号作为验收标准。在返回时，阀控制器18将行程信号204与初始位置值(在这种情况下，硬停止)进行比较，以判断阀是否返回到其初始位置。以这种方式，阀控制器18可以较有效地实施PST，并且较准确地检查关断阀的一致性。
现在参考图4B，曲线图250例示了对关断阀施加设置点信号252以及相应的行程信号254。设置点信号252通常类似于设置点信号252，除了这里操作员已经选择了早期转向作为PST参数之一。更具体来说，在示例的实施方式中，操作员指定他或她是否希望设置点信号具有如图4A中例示的标称分布图，其中间隔INT2的持续时间被固定在PST_PAUSE，或者间隔INT2的持续时间是否应该由行程信号达到PST_STRK_TRAV所需的时间来限制。
曲线图250例示了其中操作员已经启用早期转向特征，并且阀控制器18响应于从行程传感器接收到行程信号254到达PST_STRK_TRAV的指示来在转向点260处修改设置点信号252的场景。因此，设置点信号252开始在点260处逐渐变化而不是保持在PST_SP_CHANGE。类似于设置点信号202，设置点信号252可以逐渐变化超过硬停止以超速驱动随动系统，从而行程信号254可以在测试接近结束时赶上而不减速。
一般来说，早期转向能力允许阀控制器18使总测试时间最小化并使过程变化最小化。例如，对于某个大的关断阀，总测试时间从约240秒减少到约150秒。当与趋向于较慢的大致动器一起使用时，早期转向特征可能是特别有用的。
当启用早期转向时，阀控制器18可以将返回设置点的初始条件重新定义为实际行程或当前设置点，无论哪个更接近于硬停止。此外，因为行程信号254通常滞后于设置点信号252，因此阀控制器18可以在早期转向点260处将“超前”值PST_RETURN_LEAD加到设置点信号252。该超前值使得阀行程立即反向或几乎反向。
例如，如果运行100％至70％的标称设置点信号具有在80％处设置的最小行程阈值PST_STRK_TRAV，则阀控制器18可以在设置点信号的当前值或行程信号的当前值中的较大者处初始化返回设置点。如果在达到PST_STRK_TRAV(如通常情况)时设置点信号低于行程信号，则阀控制器18根据设置点信号的标称分布图来将返回设置点初始化为80％。然而，由于行程信号滞后于设置点信号，因此在当前行程信号的水平处设置返回设置点将导致关断阀漂移超过该阈值。为了解决这个问题，阀控制器18可以将返回设置点的初始条件设置为80％加到PST_RETURN_LEAD，例如5％，从而返回设置点的总初始条件将为85％。
图4B例示了其中行程信号254在转向点260处滞后于行程设置点252的场景(更常见的情况)。早期转向被启用，并且阀控制器18立即使设置点上升到PST_RETURN_LEAD，并且加上PST_STRK_TRAV以从该点在返回方向上开始使行程信号254逐渐变化。换而言之，阀控制器18通过(PST_SP_CHANGE–PST_STRK_TRAV)+PST_RETURN_LEAD来立即修改设置点。另一方面，在图4C中的曲线图中，设置点信号302滞后于行程信号304。因此，在这种情况下，阀控制器18将PST_RETURN_LEAD加上设置点信号302的当前值，由此仅通过PST_RETURN_LEAD来立即修改设置点。
示例性压力分析
接下来，图5例示了在根据上面参照图4A-4C讨论的技术的关断阀的PST期间生成的示例压力与行程关系的曲线图350。类似于图3B中的压力与行程关系的曲线图，组成曲线图350的点对应于在两个方向上的在不同百分比的阀行程下的致动器压力的测量结果。因此，曲线图250可以包含对于相同的阀行程百分比具有不同的致动器压力的两个点：一个点对应于在完全关闭位置的方向上的移动，另一个点对应于在完全打开位置的方向上的移动。
为了检测卡阀状况或另一种异常状况，阀控制器18可以应用以下验收标准：对于在部分打开位置352(其通常对应于PST_STRK_TRAV)与停止阈值354之间的阀行程，阀控制器18判断致动器压力是否处于两个固定值(最小致动器压力和最大致动器压力)之间。然而，为了解决可能大于运行力的从硬停止启动所需要的力，阀控制器18将停止阈值354确定为某个百分比(例如，5％)的阀行程，并针对该区域定义更多允许标准。
如图5中所例示的，阀控制器18判断致动器压力是否大于启动压力(breakoutpressure)360，并且不在停止阈值354与硬停止之间的区域中对致动器压力施加上限。因此，阀控制器18考虑该区域中的预期的高致动器压力，并且当处理例示为曲线图350的数据点时不发出故障信号，这是因为这些数据点实际上描述了关断阀的正常行为。在图5中，对应于潜在问题的区域被打了阴影，并且压力-行程数据点可以位于其中而不触发警报的区域保持未被打阴影。
返回参考图1，图5中例示的验收标准的应用也可以在工作站40中实现为后处理阶段的部分。更一般地，阀控制器18可以在任何合适的储存器(包括云储存器)中记录致动器压力和阀行程测量结果，并且授权用户可以使用专用工作站或通用计算机本地或远程访问该数据。
示例的方法
为了进一步清楚起见，接下来参照图6和图7讨论可以在阀控制器18、工作站40、或另一合适的计算设备中实现的示例的方法。图6和图7中的方法可以以任何一种或多种合适的编程语言被实现为指令集并且储存在计算机可读介质上。
首先参考图6，用于生成关断阀的部分冲程测试的设置点信号的方法400在框402处开始，其中接收最小可接受的行程位移阈值PST_STRK_TRAV，以及一个或两个方向上的设置点信号的变化速率(PST_RAMP_RATE，PST_RAMP_RATE_RETURN)和早期转向选择(是/否)。取决于该实施方式，可以从操作员、从配置文件、或从自动化任务中接收这些参数。
在框404处，基于PST_STRK_TRAV的值，通过将该值乘以某个系数，加上预定义的值，或以另一种合适的方式来确定第一设置点目标PST_SP_CHANGE。在框406处以总体上类似的方式来确定最大行程位移阈值PST_STRK_MAX_TRAV。
接下来，根据指定的速率，使设置点信号从初始位置朝第一目标逐渐变化。如果在框410处确定阀行程已经达到PST_SP_CHANGE，则流程进行到框412，其中检查早期转向选择。如果尚未启用早期转向，则设置点保持在第一目标值达PST_SP_PAUSE秒。否则，如果已经启用早期转向，则流程进行到框414，其中鉴于当前行程信号来修改设置点信号。具体来说，如上面参考图4B和图4C所讨论的，阀控制器18可以检查设置点信号是否在行程信号之前，或者行程信号是否在设置点信号之前，并且相应地对设置点进行瞬时调整。
接下来，在框418处，设置点根据PST_RAMP_RATE_RETURN在返回方向上朝可以与被超速驱动值(例如，PST_SP_OVER)增加的初始值对应的第二目标而逐渐变化。一旦设置点信号达到第二目标，就在框422处进行硬切断。另外地或替代地，可以监控阀位置，从而当行程信号到达硬停止时，硬切断被应用于设置点信号。
图7是用于检测关断阀的卡阀状况的示例方法500的流程图。方法500以收集用于应用于致动器压力/阀行程数据点的验收标准开始。如本文中所使用的，术语“验收标准”可以指代应用于数据点以判断数据点是否在可接受范围内的因素。
更具体来说，例如在框502处，从预先配置的常数或操作员接收停止阈值百分比。接下来，在框504和框506处分别接收最大和最小致动器压力。针对接近停止位置的区域确定启动压力极限，以定义另一个验收标准，如图5中所例示的。
在框510处在PST期间监控致动器压力和阀行程以收集一组数据点。替代地，当作为后处理的部分执行方法500时，从数据库或另一储存设备接收一组数据点。在框502-508处收集到的验收标准被应用于数据点，以判断在致动器压力、阀行程或两者方面任何点是否超过验收标准。因此，当数据点指示正常行为时，流程进行到框514，或者当数据点指示潜在问题时，流程进行到框516。在框516处，可以生成警报或者可以以其它方式通知操作员。如果在框516处检测到卡阀状况，则中止测试，并且设置点信号可以渐变回到或步进回到硬停止。
总体备注
除非另有特别说明，本文中使用诸如“处理”，“计算”，“运算”，“确定”，“识别”，“呈现”，“显示”等之类的词语的讨论可以指代机器(例如，计算机)的动作或过程，该机器对被表示为一个或多个存储器(例如，易失性存储器，非易失性存储器、或其组合)、寄存器、或接收、储存、传输或显示信息的其他机器部件内的物理(例如，电子，磁性或光学)量的数据进行操纵或变换。
当用软件实现时，本文中所描述的应用、服务、引擎、例程、和模块中的任何一个都可以储存在任何有形的、非暂时性的计算机可读存储器(诸如磁盘、激光盘、固态存储设备、分子存储储存设备、光盘、或其他储存介质上)中，存储在计算机或处理器的RAM或ROM中等。虽然本文中公开的示例系统被公开为除了其它部件之外还包括在硬件上执行的软件和/或固件，但是应当指出，这样的系统仅仅是例示性的并且不应被认为是限制性的。例如，可以预期到这些硬件、软件、和固件部件中的任何或全部可以专门用硬件、专门用软件、或者用硬件和软件的任何组合体现。因此，本领域普通技术人员将容易理解，所提供的示例并不是实现这样的系统的唯一方式。
因此，虽然已经参照具体示例描述了本公开内容的技术，这些示例旨在仅仅是例示性的而不是限制本发明，但是对于本领域普通技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对所公开的实施例进行改变、添加、或者删除。

Claims (26)

1.一种用于执行关断阀的部分冲程测试的方法，所述方法包括：
生成设置点信号，以便在部分冲程测试期间使所述关断阀行进，包括：
至少基于行程位移阈值来为所述设置点信号确定第一目标，所述行程位移阈值与所述关断阀在所述部分冲程测试期间的期望程度的行程相对应，其中，所述第一目标与相比于所述行程位移阈值的一较大程度的关断阀行程相对应，
在第一时间间隔期间，使所述设置点信号从初始值逐渐变化到所述第一目标，
在所述第一时间间隔之后，在第二时间间隔期间使所述设置点信号保持在所述第一目标，
至少基于所述初始值来为所述设置点信号确定第二目标，以及
在所述第二时间间隔之后的第三时间间隔期间，以与在所述第一时间间隔期间使所述设置点信号逐渐变化的方向相反的方向，使所述设置点信号从所述第一目标逐渐变化到所述第二目标；将所述设置点信号应用于所述关断阀；以及
使用对所述设置点信号的响应来判断所述关断阀是否通过了所述部分冲程测试。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述设置点信号包括：在所述第二时间间隔期间使所述设置点信号保持在所述第一目标达预定的固定时间量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，判断所述关断阀是否通过了所述部分冲程测试包括：
在执行所述部分冲程测试期间，接收当前关断阀位置的指示，以及
将所述当前关断阀位置与验收标准进行比较，其中，所述验收标准与所述关断阀的所述期望程度的行程相对应。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，生成所述设置点信号还包括：
响应于确定所述当前关断阀位置达到所述行程位移阈值，从所述第二时间间隔变换到所述第三时间间隔。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，从所述第二时间间隔变换到所述第三时间间隔包括：在所述第三时间间隔期间使所述设置点信号逐渐变化之前，按预定系数修改所述设置点。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，按所述预定系数修改所述设置点包括：
如果所述当前关断阀位置滞后于所述设置点信号，则将所述预定系数加到所述设置点信号的当前值，或者
如果所述当前关断阀位置领先于所述设置点信号，则将所述预定系数加到所述当前关断阀位置的当前值。
7.根据权利要求3所述的方法，还包括：
将所述当前关断阀位置与中止标准进行比较，所述中止标准与所述关断阀的最大允许程度的行程相对应；以及
响应于确定所述当前关断阀位置超过所述中止标准，中止所述部分冲程测试。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，为所述设置点信号确定所述第一目标包括：将预定系数应用于所述行程位移阈值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述初始值和所述第一目标相差第一量，
所述第一目标和所述第二目标相差第二量，以及
所述方法包括为所述设置点信号确定所述第二目标，以使得所述第二量大于所述第一量，由此在所述第三时间间隔期间超速驱动所述设置点信号。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述设置点信号以便在部分冲程测试期间使所述关断阀行进还包括：在所述设置点信号达到所述第二目标之后切断所述设置点信号。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括经由操作员界面接收对所述关断阀在所述部分冲程测试期间的所述期望程度的行程的选择。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
经由操作员界面接收对所述设置点信号的变化的速率的指示；
其中，使所述设置点信号逐渐变化包括以所指示的速率逐渐变化所述设置点信号。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
经由操作员界面接收对所述设置点信号的变化的第一速率的指示以及对所述设置点信号的变化的第二速率的指示，所述第二速率与所指示的第一速率不同，
其中：
在所述第一时间间隔期间逐渐变化所述设置点信号包括以所指示的第一速率逐渐变化所述设置点信号，以及
在所述第三时间间隔期间逐渐变化所述设置点信号包括以所指示的第二速率逐渐变化所述设置点信号。
14.一种用于在关断阀的部分冲程测试期间检测卡住所述关断阀的状况的方法，所述方法包括：
当所述关断阀在端点与离开所述端点的移位位置之间行进时，接收指示致动器压力的信号；以及
在所述部分冲程测试期间判断所述致动器压力是否处于一组验收标准内，所述标准包括：
(i)当所述关断阀在所述端点与所述移位位置之间行进时的最小致动器压力；
(ii)当所述关断阀在所述移位位置与所述端点之间行进时的最大致动器压力，以及
(iii)当所述关断阀在停止阈值位置与关断阀停止位置之间行进时的启动压力，所述启动压力与硬停止的启动所需要的力相对应。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，判断所述致动器压力是否处于所述一组验收标准内包括：当所述关断阀在所述停止阈值位置与所述关断阀的阀座位置之间行进时，不对所述致动器压力设置上限。
16.一种用于执行关断阀的部分冲程测试的系统，所述系统包括：
所述关断阀，所述关断阀被配置为在完全打开位置中或者在完全关闭位置中操作；
位置传感器，所述位置传感器生成指示所述关断阀的当前位置的位置信号；以及
数字阀控制器，所述数字阀控制器耦接到所述关断阀并且被配置为执行所述关断阀的部分冲程测试，包括：
至少基于行程位移阈值来为设置点信号确定第一目标，所述行程位移阈值与所述关断阀在所述部分冲程测试期间的期望程度的行程相对应，其中，所述第一目标与相比于所述行程位移阈值的一较大程度的关断阀行程相对应，
在第一时间间隔期间，使所述设置点信号从初始值逐渐变化到所述第一目标，
在所述第一时间间隔之后，在第二时间间隔期间使所述设置点信号保持在所述第一目标，
至少基于所述初始值来为所述设置点信号确定第二目标，
在所述第二时间间隔之后的第三时间间隔期间，以与在所述第一时间间隔期间使所述设置点信号逐渐变化的方向相反的方向，使所述设置点信号从所述第一目标逐渐变化到所述第二目标；以及
使用所述位置信号，响应于所述设置点信号来监控所述关断阀的定位。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述数字阀控制器还被配置为：在所述第二时间间隔期间使所述设置点信号保持在所述第一目标达预定的固定时间量。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述数字阀控制器还被配置为：将所述关断阀的所述当前位置与验收标准进行比较，其中，所述验收标准与所述关断阀的所述期望程度的行程相对应。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述数字阀控制器还被配置为：响应于确定所述关断阀达到所述行程位移阈值，从所述第二时间间隔变换到所述第三时间间隔。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，为了从所述第二时间间隔变换到所述第三时间间隔，所述数字阀控制器在在所述第三时间间隔期间使所述设置点信号逐渐变化之前，按预定系数修改所述设置点。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，为了按所述预定系数修改所述设置点，所述数字阀控制器被配置为：
如果所述当前关断阀位置滞后于所述设置点信号，则将所述预定系数加到所述设置点信号的当前值，或者
如果所述当前关断阀位置领先于所述设置点信号，则将所述预定系数加到所述当前关断阀位置的当前值。
22.根据权利要求18所述的系统，其中，所述数字阀控制器还被配置为：
将所述当前关断阀位置与中止标准进行比较，所述中止标准与所述关断阀的最大允许程度的行程相对应；以及
响应于确定所述当前关断阀位置超过所述中止标准，中止所述部分冲程测试。
23.根据权利要求16所述的系统，其中，所述数字阀控制器将预定系数应用于所述行程位移阈值，以为所述设置点信号确定所述第一目标。
24.根据权利要求16所述的系统，其中：
所述初始值和所述第一目标相差第一量，
所述第一目标和所述第二目标相差第二量，以及
所述数字阀控制器确定所述设置点信号的所述第二目标，以使得所述第二量大于所述第一量，由此在所述第三时间间隔期间超速驱动所述设置点信号。
25.根据权利要求16所述的系统，其中，所述数字阀控制器在所述设置点信号达到所述第二目标后切断所述设置点信号，以生成所述设置点信号，从而在部分冲程测试期间使所述关断阀行进。
26.根据权利要求16所述的系统，其中，所述数字阀控制器在所述设置点信号达到所述第二目标后切断所述设置点信号，以生成所述设置点信号，从而在部分冲程测试期间使所述关断阀行进。
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