CN109196325A - 逸散性排放物检测 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例包括用于阀(10)的阀操作器(20)。阀操作器(20)包括阀操作器壳体(22)，阀操作器壳体包括至少一个腔体(30)，腔体被限定在阀操作器壳体内，并且定位成在使用中至少部分地与阀(17)的阀杆通道邻接。腔体具有固定的容积并且与外部环境保持密封。阀操作器还包括逸散性排放物检测器(40)。检测器包括至少一个传感器(42，44)，用于测量腔体内部的流体的压力和温度。检测器还包括处理器，处理器包括：输入端，其用于从所述至少一个传感器接收数据；处理单元，其可通信地连接到输入端并且被配置为从输入端接收数据并通过比较腔体内的温度和压力的变化来监测腔体内物质的量的变化；以及输出端，其用于在处理器指示腔体内物质增加时提供逸散性排放物的指示。

Description

逸散性排放物检测

技术领域

本发明涉及一种用于逸散性排放物检测的方法和设备，并且特别地但不排它地涉及一种用于工业阀的逸散性排放物检测装置。

背景技术

工业阀在全球范围内得到非常广泛的应用，以在制造业、公共服务业和其它行业中控制流体的流动。例如，工业阀可用于油和气、水和废水、电力、海运业、采矿、食品、制药和化学工业。工业阀必须被设计为尽量减少泄漏。特别是作为阀的性质，需要一些非静态密封件，这些密封件将存在于任何工业流动系统中的潜在泄漏位置。阀制造商不断改进他们的产品以降低风险，但这不能消除所有泄漏风险。这种泄漏可能导致利润/收入损失、维护成本增加、处理风险/对操作者的风险增加、(对环境)污染风险和/或对(流体/产品)污染风险增加。

通过实施根据逸散性排放物控制原则的控制方法可以减轻这些风险。根据许多区域指令/规定，按优先顺序对逸散性排放物控制的建议方法和/或最佳实践如下：

i.通过选择不泄露或防漏设备进行预防，

ii.监测泄漏的检测，

iii.尽快修复泄漏，

iv.不断提升泄漏预防成果。

本发明直接旨在解决第二个问题，即泄漏的监测和检测。这在本领域中通常称为“逸散性排放物检测”。然而，应当理解，第三和第四个原则直接受到逸散性排放物控制和检测的执行的影响。因此，本领域技术人员应当理解，有效的逸散性排放物检测系统可能对更广泛的逸散性排放物控制过程产生深远的影响。

存在许多目前正在使用和/或市场上可买到的用于逸散性排放物检测的现有方法。

一些技术依赖于人工、劳动密集型检测。例如：可听噪声检测，其中操作员/检查员监听设备的异常噪音；使用气体泄漏喷雾，其中可疑的泄漏区域喷有喷雾，并且当存在泄漏时产生可见的气泡；或传统的阀隔离和检查，其中阀被隔离和手动检查(可以作为预防性维护计划的一部分)。显然，这些方法是劳动密集型的(通常需要专业技术人员)、精度有限且耗时。

因此，已经进行各种研究来寻求在逸散性排放物检测领域中自动化或辅助。

气体泄漏检测装置可以由检查人员手持或佩戴使用，测量环境并且在感测到排放物时发出警报。使用这种“嗅探器”装置的检查可以以固定间隔进行(间隔基于安全性确定)。通常，这种装置专注于检测可能对使用者有害的挥发性气体的危险水平。

其中一种比较常见的系统是使用红外温度测量工具。这些工具测量并比较阀的上游和下游的温度值。焦耳-汤姆孙效应(Joule-Thomson effect)表明上游和下游温度必须相等；因为这些值之间的差可能是逸散性排放物的指示。然而，并非所有泄漏都可以通过此方法检测到(某些泄漏不会导致可测量的温差)。此外，管道和配件的外部温度读数可能受到其他外部因素的影响，这些外部因素可导致精度损失或者甚至一起导致检测与泄漏相关的变化的能力的损失。

另一种检测系统是声发射技术，其利用阀内湍流的间接测量(例如通过压电装置)并且能够基于湍流的变化确定泄漏。这种系统仅仅提供泄漏的间接指示，并且需要对特定阀进行大量定制。例如，需要大型经验数据的数据库来支持变化的检测，并且检测中的许多变量需要特定阀和流动条件的具体的详细的知识。

最后，超声波听诊器可用于使超声波通过阀以找到可能的泄漏路径。这种方法的效率目前尚未得到证实。然而，这种方法存在明显的限制/困难，因为必须非常仔细地选择收听频率以滤除附近的噪声。因此，超声波听诊器的使用需要经过专门培训且熟练的操作员。

因此，应当理解，仍然期望提供一种用于辅助和/或自动化逸散性排放物检测，特别是与阀相关联的逸散性排放物的排放物检测方法和/或设备。本发明的至少一些实施例旨在提供一种替代的排放物检测系统，该排放物检测系统可以解决一些上述方法的至少一些缺点。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于阀的阀操作器，该阀操作器包括：

阀操作器壳体，该阀操作器壳体包括：

至少一个腔体，所述至少一个腔体被限定在阀操作器壳体内，并且定位成在使用中至少部分地与阀的阀杆通道邻接，腔体具有固定的容积并且与外部环境保持密封；以及

阀操作器还包括逸散性排放物检测器，该检测器包括：

至少一个传感器，所述至少一个传感器用于测量腔体的内部中的流体的压力和温度；以及

处理器，该处理器包括：

输入端，该输入端用于从所述至少一个传感器接收数据；

处理单元，该处理单元可通信地连接到输入端上，并且被配置成从输入端接收数据，并且通过比较腔体内的温度和压力的变化来监测腔体内的物质的量的变化；以及

输出端，该输出端用于在处理器指示腔体内的物质增加时提供逸散性排放物的指示。

根据本发明的一个实施例，提供了一种阀，该阀包括：

阀致动杆，该阀致动杆用于在使用中移动阀构件；以及

壳体，该壳体至少部分地包围阀，并且包括限定阀杆通道的部分；阀还包括：

至少一个腔体，该腔体被限定在壳体内，并且定位成在使用中至少部分地与阀杆通道邻接，腔体具有固定的容积并且与外部环境保持密封；以及

阀还包括逸散性排放物检测器，检测器包括：

至少一个传感器，所述至少一个传感器用于测量腔体的内部中的流体的压力和温度；以及

处理器，该处理器包括：

输入端，该输入端用于从所述至少一个传感器接收数据；

处理单元，该处理单元可通信地连接到输入端上，并且被配置成从输入端接收数据，并且通过比较腔体内的温度和压力的变化来监测腔体内的物质的量的变化；以及

输出端，该输出端用于在处理器指示腔体内的物质增加时提供逸散性排放物的指示。

根据本发明的一个方面，提供了一种工业阀操作器，该阀操作器具有集成的阀逸散性排放物检测装置。

可以理解，在本发明的情况下，集成的逸散性排放物检测装置包括检测器，该检测器至少部分地集成到阀操作器中，但是检测器可以可选地集成到控制/监测网络中。在一些实施例中，可以在阀操作器处设置本地处理单元，或者本地处理单元可以设置有阀操作器。可替换地，可以利用远程处理器(例如，由多个装置共享的计算机)，其中该远程处理器通过网络接收数据。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于阀的阀操作器，该阀操作器包括：

阀操作器壳体，该阀操作器壳体包括：

至少一个腔体，所述至少一个腔体被限定在阀操作器壳体内，并且定位成在使用中至少部分地与阀的阀杆通道邻接，

密封面，该密封面被构造成在使用中与设置在阀上并且围绕阀杆通道的凸缘密封接合，以便当该密封面安装到凸缘上时该密封面将一个腔体或多个腔体与外部环境隔离开；

并且其中阀操作器还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器用于监测腔体中的气体状况。

因此，阀操作器可包括集成的逸散性排放物检测装置。

阀可以是工业阀。

因此，本发明的实施例可提供一种具有集成的阀逸散性排放物检测装置的阀操作器。

阀操作器可以是任何已知类型的阀操作装置，本领域技术人员应当理解，该阀操作装置通常附接到工业阀上，以接合阀杆并且提供在使用中用于控制和致动阀的装置。例如，最简单形式的阀操作器可以是简单的致动杆或手轮。可替换地，操作器可以是阀致动器，例如阀操作器可以是电动、气动或液压致动器中的任何一种。阀操作器也可以是阀致动系统中的中间部件，例如齿轮箱或适配器。这种中间部件可附接到工业阀上(以接合阀杆)，然后继而连接到阀致动器等。

本领域技术人员应当意识到，各种这种阀操作器可容易地从Rotork PLC集团公司购买到。有利地，本发明的实施例可以在仅相对最小修改的情况下容易地结合到这种已知的装置中。

本发明至少部分地基于申请人这样的认识而被断言，即阀和/或阀操作器中的静密封件是高度可靠的(并且名义上能够被认为是完美的密封件)，然而例如设置在阀杆处的旋转密封件不可避免地不太可靠(并且因此通常需要更多的定期维护和检查)。因此，可以预期来自阀的逸散性排放物的泄漏路径将通过阀杆通道(并且通常通过设置在通道上的旋转密封件以关闭阀杆和阀壳体之间的空间)到达阀操作器，来作为阻力最小的路径。

通过提供在使用中至少部分地与阀杆通道邻接的腔体，腔体将接收任何这种逸散性排放物。有利地，本发明的实施例允许在阀操作器处而不是在阀本身处执行监测/检测，该阀操作器将几乎始终处于更方便和/或易于接近的位置。尽管实施例可允许在更方便的位置执行检测，但是与许多现有技术方法(例如红外温度或声发射技术)不同，本发明的实施例能够直接测试泄漏流体，这也是一个优点。

此外，应当理解，阀操作器通常易于更换或升级(而阀可处于需要连续操作的流动中)。例如，阀操作器通常可被配置成附接到标准化的阀凸缘上。因此，根据本发明实施例的阀操作器可以容易地改装到现有的工业阀上。

特别地，至少一个传感器可测量腔体内的温度和压力。至少一个传感器可设置在阀操作器的内部。至少一个传感器通常可与腔体的内部直接连通。

应当理解，容积中的压力和温度与容积内存在的物质的量直接相关(如理想气体定律所表示的)。阀操作器中的腔体的容积是已知的。此外，容积通常是恒定的。压力和温度的测量能够用于提供腔体内的物质的量的任何变化的指示。由于腔体通常在安装在阀上时是密封的(除了至少部分地与工业阀的阀杆通道邻接)，因此在腔体中检测到的任何变化能够被假定为已经从阀杆壳体逸出(即通过阀杆密封件泄漏)。因此，腔体的变化的检测可用作来自阀的逸散性排放物的直接测量指示。

为了确保腔体的有效容积保持恒定，重要的是确保腔体与外部之间的良好密封，同时保持腔体与来自阀杆通道的泄漏路径流体连通。该密封通过阀的凸缘和阀操作器的密封面之间的接合来提供。阀操作器的密封面可包括至少一个弹性密封构件，例如O形环。弹性密封构件在使用中可在凸缘和密封面的相对部分之间被压缩，以提供有效密封。

根据本发明的一些实施例的逸散性排放物检测装置可仅需要检测腔室中的物质的量的变化(通常是增加)(以检测泄漏)，而不是确定任何这种变化的实际数量。这可以简化实施例的实施，因为如果腔体的容积是恒定的，则不必知道或测量实际的腔体容积。这例如可以有利地消除由于制造公差而导致的任何误差或所需要的校准。

腔体可以设置有过压排出口。排出口可确保腔体内的流体压力不能超过预定的标称安全压力值。如果压力超过标称安全压力值，则过压排出口将允许来自腔体的流体排放到外部大气。可以将预定的标称安全压力选择得足够低以确保阀操作器不会发生损坏。可以将预定的标称安全压力值选择得超过逸散性排放物检测的灵敏度。因此，在正常操作中，预计在系统需要排气之前系统将被检测到任何逸散性排放物(并且可以采取措施以防止在壳体中的压力达到标称安全压力之前的排放)。过压排出口例如可以包括阀或爆裂隔膜，以在达到或超过所选择的标称安全压力时允许通气。

阀操作器还可包括处理器，该处理器用于从所述至少一个传感器接收数据并且用于确定这些数据是否指示逸散性排放物。处理器可以是阀操作器的本地处理器，或者可以远程定位(例如作为网络系统的一部分)。在本地定位处理器(例如，除了向监测或控制系统发送信号以便提供冗余之外)可有利地允许系统提供检测到逸散性排放物的本地指示。

处理器可以例如布置成接收来自所述至少一个传感器的、与腔体相关的压力和温度测量值，并且确定腔体内的物质是否发生任何变化。处理器例如可以被配置为通过进行以下计算来确定变化：

其中：

是以摩尔数表示的比例变化；

P₀是原始腔体压力(即基准压力)；

P₁是当前(测量的)腔体压力；

T₀是原始腔体温度(即基准温度)；以及

T₁是当前腔体温度。

如果则处理器可提供逸散性排放物的指示。

当重置设备时，处理器可记录P₀和T₀的值。例如，可以提供重置按钮或功能，该重置按钮或功能使得处理器将感测值记录为用于压力和温度的基准值。

阀操作器可设置有网络模块(例如连接到处理器的接收器/发送器)。这例如可以允许将逸散性排放物检测集成到控制或监测网络中。网络发射器例如可以被配置为连接到传统的有线或无线现场网络中。例如，网络发射器可以被布置成与由Rotork提供的Pakscan系统兼容。

提供联网的逸散性排放物检测装置可有利地允许实时和连续监测。此外，该系统通过提供任何阀误差的提示通知或标记可以减少向环境的逸散性排放物。

因此，本发明的另一实施例提供了一种阀监测系统，该阀监测系统包括多个阀操作器，每个阀操作器与相应的多个阀中的一个阀相关联，其中每个阀操作器设置有集成的逸散性排放物检测装置。

阀监测系统可包括有线或无线网络。阀监测系统可包括中央控制器。

例如，每个阀操作器可包括根据本发明的实施例的阀操作器。

本发明的实施例中的阀操作器可包括用于检测阀和/或阀操作器的操作状态的附加传感器装置。例如，可提供位置指示器以确定阀的行程位置。该信息可与来自位置传感器(例如在处理器中)的监测数据集成在一起。这可使得来自逸散性排放物检测的数据能够用于额外的诊断目的。例如，监测或控制系统可能能够利用位置传感器信息与逸散性排放物检测一起来关联发生排放的阀操作的阶段/位置。

限定壳体的阀操作器壳体可至少部分地容纳阀操作器的部件。例如，阀操作器壳体可以是铸造壳体。该壳体例如可以是满足所需的环境密封标准的壳体。

根据本发明的另一方面，提供了一种阀致动器，该阀致动器包括：

在使用中用于旋转驱动轴的马达；

输出装置，该输出装置由驱动轴驱动并且布置成在使用中用于驱动阀的阀杆；和

阀致动器壳体，该阀致动器壳体包括：

至少一个腔体，所述至少一个腔体被限定在阀致动器壳体内，并且定位成在使用中至少部分地与阀的阀杆通道邻接，

密封面，该密封面被构造成在使用中与设置在阀上并且围绕阀杆通道的凸缘密封接合，以便当该密封面安装到凸缘上时该密封面将所述腔体或所述多个腔体与外部环境隔离开；

并且其中阀致动器还包括至少一个传感器，用于监测腔体中的气体状况。

输出装置可包括齿轮。齿轮可以由与驱动轴相关联的蜗杆驱动。

根据本发明的另一方面，提供了一种阀组件，该阀组件包括如本文所述的阀和阀操作器。

本领域技术人员应当理解，尽管其可能在商业上不太有用，但是阀操作器和阀可以一体地形成，而不会改变将逸散性排放物检测集成到阀组件的阀操作器部分中的基本原理。

因此，在另一方面中，本发明可提供一种阀组件，该阀组件包括：

阀，该阀包括：

阀构件；

阀致动杆；以及壳体，壳体至少部分地包围阀，并且包括限定阀杆通道的部分；阀还包括：

至少一个腔体，所述至少一个腔体被限定在壳体内，腔体与外部环境隔离开并且至少部分地与阀的阀杆通道邻接，

并且其中阀还包括至少一个传感器，用于监测腔体中的气体状况。

阀可包括阀杆密封件，该阀杆密封件将腔体与阀杆分开。

至少部分地包围阀的壳体和限定所述至少一个腔体的壳体可以一体地形成。

根据本发明的另一实施例，提供了一种为阀提供逸散性排放物检测装置的方法，该方法包括：

提供阀操作器，该阀操作器包括集成的逸散性排放物检测；

将阀操作器密封地连接到阀上，使得阀操作器处于用于逸散性排放物的泄漏路径中，以及

监测阀操作器内的流体状况，以检测逸散性排放物。

该方法可以是改装的方法。因此，提供阀操作器的步骤可包括移除现有阀操作器的附加步骤。

阀操作器例如可以是根据本发明的任何实施例的阀操作器。

该方法还可包括将阀操作器连接到控制网络上。

监测流体状况的步骤可包括监测阀操作器的一部分内的压力和/或温度的变化，以提供任何逸散性排放物的指示。

尽管上面已经参照多个实施例和方面描述了本发明，但是应该理解，本发明包括上面或以下描述或附图中阐述的特征的任何创造性组合。

附图说明

现在将仅通过示例并参照附图详细地描述本发明的特定实施例，附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的实施例的阀和阀操作器；

图2示意性地示出了在根据本发明的实施例的阀操作器中设置的逸散性排放物检测装置的剖视图；和

图3示意性地示出了在根据本发明的可替换实施例的阀操作器中设置的逸散性排放物检测装置的剖视图。

具体实施方式

图1示出了典型的工业阀组件10，该阀组件10可用于控制工业应用中的流体流动。例如，阀组件10可用于油和气、水和废水、电力、海运业、采矿、食品、制药和化学工业。阀组件包括阀10，该阀10包括阀构件12，该阀构件12连接到阀致动杆14上。阀例如可以是直角回转阀或多转阀装置。

阀构件12和阀杆14设置在壳体16内。壳体16的上部包括阀杆通道17并且终止于凸缘18处。在阀杆通道17和阀杆14之间设置有至少一个阀杆密封件15，并且阀杆密封件15旨在防止在使用中流体从阀壳体16逸出。由于阀杆密封件15是非静态密封件(因为阀杆14在致动期间通常将相对于通道17旋转)，因此其提供的密封不如静态密封件(例如阀壳体与相关联的管或管道之间的密封件)可靠。因此，当在阀处发生泄漏时，阀杆密封件15是阻力最小的路径，并且预期逸散性排放物将越过密封件15并从阀杆通道17出来。

阀组件1还包括阀操作器20。阀操作器20驱动地接合阀杆14的上驱动部分，并且提供用于在使用中控制和致动阀构件12的装置。阀操作器20设置在阀操作器壳体22内，该阀操作器壳体22布置成经由凸缘18连接到阀壳体16上。在其最简单的形式中，阀操作器可以是手动操作器，例如手轮(其可包括相关联的传动装置)。在图1的示例中，阀操作器代表电动阀致动器(例如，Rotork Controls有限公司提供的IQ致动器范围之一)。在一些实施例中，阀操作器也可是阀致动系统中的中间部件；例如，齿轮箱或适配器，该齿轮箱或适配器连接到阀凸缘18上以驱动地接合阀杆14，但是该阀杆14继而接收另一致动器以给中间部件供电和/或控制中间部件。

如在图2的示意性局部剖视图中最佳所见，根据本发明的实施例，阀操作器20设置有集成的逸散性排放物检测系统(其部件和操作将在下面描述)。

阀操作器20以任何传统方式连接到阀凸缘18上。阀操作器壳体22的配合表面提供密封面23，该密封面23抵接阀凸缘的相应的上面。密封面设置有至少一个密封构件24，例如接收在凹部25中的O形环。在阀操作器20安装在阀壳体16上的情况下，密封装置有效地形成围绕阀杆通道17的上端的密封件。

阀操作器20设置有腔体30，该腔体30被限定在壳体22的内部中。腔体30可具有任何方便的形状或轮廓。腔体30的形状将取决于特定的阀操作器20，并且例如可以由多个互连的子腔体或腔室形成。然而，无论特定的轮廓如何，当阀操作器已经安装在阀10上时，腔体30的至少一部分32必须与阀杆通道17邻接。由于围绕凸缘18和密封表面23的密封件(这是一种静态密封件，因此能够被认为是允许名义上完美的密封件)，因此如果逸散性排放物逸出到阀杆密封件15之外，则由壳体22限定的腔体30是来自阀杆通道17的唯一出口(经由邻接部分32)。

为了防止在腔体30内产生危险的压力水平，提供过压出口34以使通常密封的腔体30能够排出到外部大气。诸如阀或爆裂隔膜的压力控制器35在正常操作期间关闭过压出口34，使得基于操作器20的壳体22内的压力的标称安全值而仅在预定压力下发生排出。在正常操作期间，逸散性排放物装置的操作将不受过压出口34的存在的影响，因为能够将逸散性排放物检测的灵敏度选择为显著低于导致过压情况所需的逸散性排放物的水平。

温度传感器42和压力传感器44设置在阀操作器20内并且被构造成允许直接监测腔体30内的流体。温度传感器42和压力传感器44将腔体30内的状况信息提供给处理器40(该处理器例如可以是逻辑解算器)。在所示的实施例中，处理器40设置为作为本地处理器集成到阀操作器20上。然而，应当理解，可替换地原始日期可以被发送到遥控装置或监测位置，该遥控装置或监测位置可以包括处理器。阀操作器可以可选地设置有附加的状态传感器，例如阀位置传感器46，其可以连接到编码器装置42上。

为了允许监测多个阀装置，以及优选地为了实时和连续监测，处理器40可设置有网络模块或发射器，以与远程监测系统55连接。例如，处理器可经由现场网络55连接，该现场网络55可以是有线或无线系统。

一旦根据一个实施例的阀操作器20已经安装在阀10上，则处理器40可利用由传感器42、44提供的压力和温度信息来检测逸散性排放物。

处理器利用理想气体定律：

PV＝nRT

其中：

P 压力(Pa)

V 容积(m³)

N 物质的量(mol)

R 理想气体常数

T 温度(K)。

在阀操作器20上，腔体30的容积V是恒定的。此外，仅需要逸散性排放物检测来确定以摩尔数表示的比例变化(即，不是绝对数量)，以便检测泄漏。因此，可以导出以下等式：

其中：

是以摩尔数表示的比例变化；

P₀是原始腔体压力(即基准压力)；

P₁是当前(测量的)腔体压力；

T₀是原始腔体温度(即基准温度)；和

T₁是当前的腔体温度。

如果则没有泄漏。

结果，处理器40可利用P和T的读数来计算腔体30内的n的任何比例变化，该P和T的读数由阀操作器内的传感器42和44提供。由于腔体在正常操作中被密封，因此检测到的n的任何变化将表示从阀杆通道17进入腔体30的逸散性排放物。

重要的是要注意，通过假设腔体的容积是恒定的，由于处理器40仅需要测量压力和温度的变化，因此大大简化了本发明的实施例关于不同阀和阀操作器的实施。

图3中示出了本发明的替代实施例。在该实施例中，通过在轴14’上提供一对间隔开的密封装置，腔体30’形成在凸缘18’下方。应当理解，轴14’可以是从致动器延伸并在使用中连接到阀杆上的输出装置。轴14’可以与阀杆成一体。本领域技术人员应当理解，在本发明的情况下，轴14’可以被认为是阀操作器。

轴14’容纳在轴壳体22’内，该轴壳体22’与阀的阀杆通道邻接。通过轴壳体22’和沿轴14’的长度轴向间隔开的一对密封元件，围绕轴14’形成腔体30’。在所示实施例中，密封元件包括由包封件19’形成的主密封件和辅助密封件(该辅助密封件可以是传统的轴密封件)15’。包封件19’位于轴密封件15’的下方，但是应当理解，根据壳体22’和轴14’的特定布置，密封的顺序/类型可以相反。因此，在轴14’、壳体22’和密封件15’和19’之间限定了具有固定容积的环形腔体30’。

传感器42’和44’被提供并测量腔体30’内的温度和压力(尽管应当理解，另选地，可以布置单个传感器以感测压力和温度)。来自与腔室内的压力和温度相关的一个或多个传感器的数据如前一实施例中那样被提供给处理器，并且压力变化和温度变化可用于指示腔体内的物质的变化(即，流体的量)，并且提供逸散性排放物的指示。

应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，第一实施例的其它特征可以结合到第二实施例中。例如，腔体30’可设置有过压出口，以允许在过量逸散性排放物的情况下进行受控的排出。此外，应当理解，壳体22’可与阀壳体一体形成，或者可以以任何方便的方式(通过提供适当的密封)附接到壳体上。

从以上描述中应当理解，本发明的实施例可提供一种有利的布置，其中阀操作器包括集成的逸散性排放物检测装置。实施例的优点可包括以下中的一个或更多个：

·调试后无需输入劳动力-通过现场网络(有线或无线)将信息转发给适当的人员。这些信息将是实时的且持续的。

·直接检测泄漏流体。

·实施例可用作诊断工具，该诊断工具能够导致改进的和更有效的资产管理。

·实施例可通过及时通知适当的人员来帮助减少通过逸散性排放物释放到环境中的流体量。这可能导致任何泄漏的严重程度的显著降低以及泄漏设备的及时维修或更换。

·检测不依赖于以前的经验数据。

·尽量减少对预防性维护的需求。

·不需要具体的阀知识。

·不受外部噪音影响。

·可用于各种流体。

·不干扰阀操作(即，对生产过程没有影响)

尽管上面已经参考优选实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变或修改。例如，虽然所描述的实施例利用单个腔体来检测逸散性排放物，但是本领域技术人员可以容易地设想，在需要冗余的系统中，可以限定多个腔体并且可以独立地将本发明的方法应用于每个腔体。

Claims (19)

1.一种用于阀的阀操作器，该阀操作器包括：

阀操作器壳体，该阀操作器壳体包括：

至少一个腔体，所述至少一个腔体被限定在阀操作器壳体内，并且定位成在使用中至少部分地与阀的阀杆通道邻接，腔体具有固定的容积并且与外部环境保持密封；以及

阀操作器还包括逸散性排放物检测器，该检测器包括：

至少一个传感器，所述至少一个传感器用于测量腔体的内部中的流体的压力和温度；以及

处理器，该处理器包括：

输入端，该输入端用于从所述至少一个传感器接收数据的输入端；

处理单元，该处理单元可通信地连接到输入端上，并且被配置成从输入端接收数据，并且通过比较腔体内的温度和压力的变化来监测腔体内的物质的量的变化；以及

输出端，该输出端用于在处理器指示腔体内的物质增加时提供逸散性排放物的指示。

2.根据权利要求1或2所述的阀操作器，其中，阀是工业阀。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的阀操作器，其中，所述至少一个传感器与腔体的内部直接连通。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的阀操作器，其中，所述至少一个腔体设置有过压排出口。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的阀操作器，其中，处理器是阀操作器的本地处理器。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的阀操作器，其中，阀操作器还包括网络模块。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的阀操作器，其中，阀操作器壳体还包括密封面，该密封面被构造成在使用中与设置在阀上并且围绕阀杆通道的凸缘密封接合，以便当该密封面安装到凸缘上时该密封面将所述腔体或所述多个腔体与外部环境隔离开。

8.根据权利要求7所述的阀操作器，其中，阀操作器的密封面包括至少一个弹性密封构件。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的阀操作器，其中，处理器被配置成通过监测腔体内的相对于温度变化的压力变化来确定变化。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的阀操作器，其中，处理器被配置成通过进行以下计算来确定比例变化：

其中：

是以摩尔数表示的比例变化；

P₀是原始腔体压力(即基准压力)；

P₁是当前(测量的)腔体压力；

T₀是原始腔体温度(即基准温度)；和

T₁是当前腔体温度。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的阀操作器，还包括附加的传感器装置，该附加的传感器装置用于检测阀和/或阀操作器的操作状态。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的阀操作器，还包括：马达，该马达用于在使用中旋转驱动轴；以及输出装置，该输出装置由驱动轴驱动并且布置成在使用中驱动阀的阀杆。

13.根据权利要求12所述的阀操作器，其中，输出装置包括齿轮，该齿轮例如能够由与驱动轴相关联的蜗杆驱动。

14.一种阀监测系统，该阀监测系统包括多个根据前述权利要求中的任一项所述的阀操作器，每个阀操作器与相应的多个阀中的一个相关联。

15.根据权利要求13所述的阀监测系统，还包括有线或无线网络。

16.一种阀组件，该阀组件包括阀和根据权利要求1至13中的任一项所述的阀操作器。

17.一种检测来自工业阀的逸散性排放物的方法，该方法包括：

提供具有腔体的壳体，该腔体具有固定的内部容积，腔体与来自阀的阀杆通道的泄漏路径流体连通，

将腔体与外部环境隔离开；

测量腔体内的压力和温度；以及

利用腔体内的被检测到的压力变化和被检测到的温度变化来监测腔体内的物质的量的变化。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，得出腔体中的物质的量的任何比例变化的步骤包括计算：

其中：

是以摩尔数表示的比例变化；

P₀是原始腔体压力(即基准压力)；

P₁是当前(测量的)腔体压力；

T₀是原始腔体温度(即基准温度)；以及

T₁是当前腔体温度。

19.一种阀，包括：

阀构件；

阀致动杆，该阀致动杆用于在使用中移动阀构件；以及

壳体，该壳体至少部分地包围阀，并且包括限定阀杆通道的部分；

阀还包括：

至少一个腔体，所述至少一个腔体被限定在壳体内，并且定位成在使用中至少部分地与阀杆通道邻接，腔体具有固定的容积并且与外部环境保持密封；以及

阀还包括逸散性排放物检测器，该检测器包括：

至少一个传感器，所述至少一个传感器用于测量腔体的内部中的流体的压力和温度；以及

处理器，该处理器包括：

输入端，该输入端用于从所述至少一个传感器接收数据；

处理单元，该处理单元可通信地连接到输入端，并且配置成从输入端接收数据，并且通过比较腔体内的温度和压力的变化来监测腔体内的物质的量的变化；以及

输出端，该输出端用于在处理器指示腔体内的物质增加时提供逸散性排放物的指示。