CN110553093A - 用于监控机械系统的方法 - Google Patents

用于监控机械系统的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110553093A
CN110553093A CN201910469829.9A CN201910469829A CN110553093A CN 110553093 A CN110553093 A CN 110553093A CN 201910469829 A CN201910469829 A CN 201910469829A CN 110553093 A CN110553093 A CN 110553093A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
evaluation unit
flag
valve system
detected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910469829.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110553093B (zh
Inventor
约翰内斯·巴思
拉尔夫·胡克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN110553093A publication Critical patent/CN110553093A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110553093B publication Critical patent/CN110553093B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0075—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment
    • F16K37/0083—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment by measuring valve parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/005—Fault detection or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1221—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston one side of the piston being spring-loaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/124—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston servo actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/126—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like
    • F16K31/1262—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like one side of the diaphragm being spring loaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/126—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like
    • F16K31/128—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like servo actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0025—Electrical or magnetic means
    • F16K37/0041—Electrical or magnetic means for measuring valve parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0075—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0075—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment
    • F16K37/0091—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment by measuring fluid parameters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6313—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/20—Administration of product repair or maintenance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8158—With indicator, register, recorder, alarm or inspection means
    • Y10T137/8225—Position or extent of motion indicator
    • Y10T137/8242—Electrical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8158—With indicator, register, recorder, alarm or inspection means
    • Y10T137/8326—Fluid pressure responsive indicator, recorder or alarm

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于监控具有可机械式运动的部件的系统(1)的方法，该系统优选地是阀系统(1)，该系统(1)优选地是工业设施的一部分，特别是生产设施的一部分，其中，系统(1)具有至少一个可机械式运动的部件(2)，特别是阀(2)。该方法包括以下步骤：a)由设计和设置用于检测标志的技术构件(13a、13b)检测可用于在技术上表征可机械式运动的部件(2)的运动过程的标志；b)将检测到的标志传输到布置在系统(1)外部的评估单元(14)，以确定系统(1)的技术状态。

Description

用于监控机械系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监控具有可机械式运动部件的系统的方法。
背景技术
在过程工业中，阀例如借助于气动驱动装置和气动辅助能量被打开。在此，驱动装置中的弹簧组件确保在气动辅助能量发生故障时关闭阀。但是，如果其中一个弹簧断裂，那么在发生故障时阀就不再能被安全地关闭。因此，阀前后的区域不再可靠地彼此分离，这可能导致严重后果。
由于阀主要用于暂时关闭/打开，因此它们在相当长的时间段中处于打开/关闭状态，以便仅在需要时借助于驱动装置和气动辅助能量关闭/打开。由于阀和驱动装置长时间保持在其最终位置，阀和驱动装置的组合易于卡在最终位置。
在关闭过程中，阀和驱动装置在其通过进一步的压力降低并通过弹簧组件的弹簧力引导到关闭位置之前，例如从启动位置通过克服起动力矩而释放。在阀的整个生命周期中，由于驱动装置的磨损和腐蚀，起动力矩增加。
如果起动力矩大于弹簧组件的弹簧力，则尽管压力降低，但阀不再能够关闭。关闭过程不再能安全地进行，这会造成很大的损坏。在打开过程中，类似地也出现相同的现象，其中，特别是在金属密封阀中的起动力矩可能会明显更大，因此驱动装置中给定的膜区域的气动辅助能量的最大压力不再足以打开阀，这也会造成严重损坏。
另一种损坏场景是由阀体泄漏引起的。因此，化学侵蚀性或高反应性介质可能会逸出，从而导致损坏。
另外，在阀中可能发生滑黏效应(猝动)。这种效应是驱动装置潜在不动性的开始。
气动辅助能量通常通过安装在驱动装置上的电磁阀进行切换。电磁阀通常又通过中央控制系统或过程控制系统的24V数字输出进行切换。除了可能存在的机械限位开关之外，到目前为止，在传统结构中不存在切换阀上的诊断装置。
因此，在通常用于过程工业中的阀的情况中，不能检测到或只能以相当高的耗费检测到先前描述的损坏场景。阀、特别是开关阀的安全运行迄今为止只能通过定期检查和维护，或通过冗余的安装(一个或多个冗余阀)，或通过阀的单个元件的过尺寸设计、例如通过使用更强的弹簧，或通过额外的和来自调节阀领域的不经济的诊断装置来实现(例如所谓的位置调节器，其可以使转换阀的成本超出多倍)。
在没有合适的、廉价的诊断仪器的情况下，为了维护目的例如每五年拆卸一次阀，这导致相对较高的服务成本并导致工厂停工。此外，经常发现更长的维护间隔就足够了。
为了使阀保持可用并抵消起动力矩的增加，可以部分或完全地定期打开或关闭它们(部分行程或全行程测试)。为了自动执行此操作，可以使用上面提到的位置调节器。与电磁阀相比，对它们的使用需要更复杂的位置控制和更复杂的驱控技术。此外，在加装的情况下，迫切需要高改装花费。这导致了该技术实际上不被使用。
DE 10 2015 118 198 A1披露了这种监控的一个实例。在此，公开了一种用于控制装置的监控单元，其包括控制阀、操作控制阀的气动驱动装置以及对调节驱动装置进行驱控的位置调节器。
WO 99/21066 A1披露了一种用于阀的调节装置的位置调节器，其具有诊断单元。
此外，DE 10 2005 024 686 A1公开了一种用于对阀进行操作的调节装置，其具有气动驱动装置和诊断功能。
此外，已知使用额外的传感器/致动器的可能性，这些传感器/致动器通过现场总线彼此连接并与工业设施的、特别是过程设施的管理系统连接。然而，这需要许多额外材料的高耗费，其对于实际的过程自动化是不必要的。因此，仅在高耗费的情况下才获得关于阀状态的附加的本地信息。
还已知的是，借助于特定的诊断装置检测阀中或在阀的打开或关闭过程期间通过固体声或者空气声传递的噪音的压力特性，以获得阀的安全相关的数据。但是，这些数据用于仅仅不充分地表征阀的状况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于监控系统的方法，该系统具有可机械式运动的部件，该方法能够用相对较少的材料和成本耗费来执行，并且允许对系统的技术状态进行广泛的检测。
该目的通过一种用于监控具有可机械式运动的部件的系统的方法来实现，该系统优选地是工业设施、尤其是生产设施的一部分，其中，该系统具有至少一个根据本发明的可机械式运动的部件。
在前文所述类型的方法中，该目的根据本发明如下地实现，即检测标志，该标志用于在技术上表征可机械式运动部件的运动过程。在此，标志的检测由设计和设置用于检测标志的技术构件来实现。然后将检测到的标志发送到布置在系统外部的评估单元，以确定系统的技术状态。
该系统优选是工业设施、特别是过程设施的一部分。在此，尤其可以是过程工业中的设施，例如化学工业、制药工业、石化工业，或是食品和饮品工业中的设施。然而，这也包括生产工业中的设施，在其中生产例如汽车或各种货物的工厂。适用于执行根据本发明的方法的工业设施也可以来自产能领域。用于发电的风力涡轮机，太阳能发电厂或发电厂也包括在技术设备的概念中。
评估单元可以布置在工业设施外部的外部云环境中，或者是这种云环境的一部分。在此，云环境理解为由服务器组成的网络，这些服务器分布式地布置，但是彼此连接。在此，服务器设计用于存储和管理数据、运行应用程序以及在线提供各种内容和服务。可在线访问存储在云环境中的标志数据，使得技术系统本身也可通过因特网访问云环境中的中央数据存档。如果出于安全原因应该避免访问Internet，则云环境也可以作为所谓的“内部私有云”在系统上运行。
技术状态可以例如是，状态“无法运行”或“受限运行”或“完全运行”。此外，技术状态可以包括系统的性能，特别是阀系统的性能，并且包含例如关于如下情况的信息，可机械式运动的部件以怎样的速度移动(例如，关闭或打开)，或者出现了那些延迟。
原则上，该方法可用于所有如下的应用中，在其中由于单个部件的磨损而增加了服务需求或意外停机。这种应用的例子是马达、传动装置、泵、传送带等等。具有可机械式运动的部件的系统优选是阀系统。阀系统包括至少一个阀，该阀设计用于执行打开和关闭过程。
由于对数据的评估在系统外部，用于检测标志的技术构件可以在硬件成本最少的情况下以简单的方式和方法来实现。在此，评估单元可以有利地监控多个系统，并且系统例如根据阀类型、工艺条件和在工业设施中的位置进行分类。由此，可以容易地识别可能经常具有停机时间的各个阀类型并且可以采取适当的措施。通过对由评估单元监控的阀系统进行分类，可以更容易地检测和校正在特定类型的阀系统中经常发生的阀系统中的系统故障。
设计和设置用于检测的技术构件可以优选地是传感器。标志可以是在阀系统内部的固体声值和/或空气声值和/或压力值。传感器有利地设计和设置用于检测固体声音值和/或空气声值和/或压力值。
特别优选地，除了阀之外，阀系统还包括先导控制阀和驱动装置。先导控制阀可以例如是电磁阀或液压式运行的阀，并且设计和设置用于控制驱动装置。驱动装置被设计和设置用于操作阀，并且可以例如是气动或电气驱动装置。
在该方法的一个优选改进方案中，传感器具有自给能源，用于提供检测标志所需的供应能量。由此，在不考虑外部(额外需要的或已经现有的)能源的情况下执行该方法。
替代地或附加地，传感器可以与为阀系统供电的供电网电连接。例如，传感器可以使用到阀系统的24伏的线路作为能量源，该线路用于传输用于阀系统的切换信号。在此，传感器有利地具有缓冲存储器，以便能够应对供电网中的电压故障或电压中断。
特别优选地，通过阀系统的切换过程来终止传感器的静止状态，以启动标志的检测。换句话说，通过切换过程从省电模式中“唤醒”传感器。由于仅在真正需要它们时才使用它们，因此传感器可以更能量高效地运行。
有利地，将检测到的标志到评估单元的传输与阀和/或驱动装置和/或先导控制阀的打开过程和/或关闭过程的识别相关联，从而最小化到评估单元的通信成本。换句话说，仅当在阀系统中真正发生切换过程(打开或关闭)时，所检测的数据才被传送到评估单元。
检测到的标志到评估单元的传输优选地以无线的方式实现(例如通过无线电)。尽管在根据本发明的方法的背景下也可以进行有线传输，但是由于要设置的布线成本较高而受到制约。
在本发明的一个有利改进方案中，用于检测为阀系统供电的供电系统中的变化的传感器设计用于，识别阀系统的关闭过程或打开过程的起始点。由此，能够更安全地检测关闭过程和打开过程，并且避免错误解释。例如，可以从与实际打开过程或关闭过程无关的考虑中排除背景噪声。
优选地将检测到的标志与存储在评估单元中的边界值进行比较，以便确定阀系统的技术状态。在此，边界值可以是对于特定阀系统类型专有的，或具有例如对于任何类型的阀系统通用的适用性。
另外，评估单元可以跟踪检测到的标志的时间特性，以识别阀系统的技术状态的变化。在此，评估单元可以确定所谓的趋势，并且结合存储的边界值给出对阀系统未来的技术状态的预测。
检测到的标志的时间特性还可以用于动态地调整存储在评估单元中的边界值。例如，可以考虑在阀系统失效之前过去的一段时间内标志的平均值，以得出关于边界值的有效性的结论。换句话说，该方法可以是自学习的。
在该方法的一个有利的改进方案中，由评估单元确定的阀系统的技术状态被传输到如下单元，其被设计和设置用于启动阀系统的维护措施。该单元可以是计算机辅助的规划工具，其全自动地启动和协调维护措施。
特别优选地，在阀系统的制造过程中已经检测了标志，并将其传送到评估单元。然后，评估单元可以将这些标志用作参考值。借助于这些参考值，例如安装阀系统时，在技术系统中可以自动地检查安装是否已正确执行。此外，参考标志可以与在时间上随后确定的标志进行比较，以便更准确地确定阀系统的技术状态并能够采取早期措施。
可以由阀和/或驱动装置的特征序列固体声特性或气体声特性或压力特性或它们的组合来推导出标志。
特别优选地，将从标志导出的状态信息关联于阀的分类。在此，要监控的阀被分配到特定的类别，以便能够为阀类别分配可普适的趋势。在此，通过下面例示性的组的个体或组合形成类别：阀类型，过程条件(例如，压力，流量，温度)，用户的位置(例如设施标识)，用户的过程类型(例如，乙烯工厂)。分类由用户或如有可能由阀的制造商实现。分类字段存储在外部评估单元(内部部署或云端)中，以便可以对阀进行分类/搜索/评估。
特别优选地，通过自学习系统来丰富分类。在这种情况下，由服务措施推导出的维护状态(例如良好、需要维护要求、故障)由设施的操作员添加到评估单元中的分类。通过将标志的历史与类别和维护状态进行比较，在存在大量从每种类别响应的维护状态的情况下，可以非常简单地识别，哪个标志趋势或标志趋势的组合将导致缺陷(自学习系统)。
借助于这些信息，评估单元就可以自动地预测可能的维护需求并在执行规划的维护之前警告操作员。通过这种方式，可以得知下一次规划的维护之前发生的提前故障，并避免意外停机。
附图说明
结合下面对实施例的描述，本发明的上述特点、特征和优点以及实现它们的方式将变得更清楚易懂，结合附图详细地阐述实施例。
图1示出了根据本发明的一个实施例的阀系统。
具体实施方式
图1示出了阀系统1。阀系统1包括过程阀2、气动驱动装置3和先导控制阀4。
流过过程线路5的介质由过程阀2控制。过程阀2是开关阀，其可以在“阀打开”和“阀关闭”两种状态之间切换。
过程阀2的切换借助于气动驱动装置3实现。以已知的方式，在气动驱动装置3中，与过程阀2的阀杆6耦联的隔膜7借助于通过压缩空气线路8供应的压缩空气移动。在图1中，气动驱动装置3代表性地示出了常见的、已知没有复位弹簧的实施例。过程阀2可以具有所有已知的配置，例如“常开”或“常闭”，“单作用”或“双作用”等。通过供电网9对先导控制阀4供给电能。供电网在简化的图示中由电压源10以及按钮11构成，电压源提供24V的直流电压，按钮用于闭合电压电路和驱控先导控制阀4。在此，按钮11被视为代表所有可用的驱控/调节选项，它们例如在工业设施的背景下被提供给过程控制系统。
先导控制阀4控制(或调节)压缩空气的穿流，压缩空气从压缩空气源12经压缩空气线路8流入气动驱动装置3。
阀系统2包括第一声音/压力检测传感器13a和第二声音/压力检测传感器13b。第一声音/压力检测传感器13a具有第一数据记录器15a，第二压力检测传感器13b具有第二数据记录器15b。第一声音/压力检测传感器13a布置在压缩空气线路8中或者它是压缩空气线路8的组成部分，使得压缩空气在流入气动驱动装置3之前流过第一压力传感传感器13a，第一压力传感传感器测定压缩空气线路8中的压力值并转发给第一个数据记录器15a。声音/压力检测传感器应被理解为示例性的。它们可以选择性地交替使用或一起使用。此外，还可以使用仅检测声音或仅检测压力的传感器。在此，要选择的传感器取决于对于要监控的系统来说必须的、具有合适的指示深度的标志。
声音/压力检测传感器13a在此可以以简单的方式在后续集到在现有的阀系统1中，而不必接合在气动驱动装置3的内部。
第二声音/压力检测传感器13b设置在气动驱动装置3的压力室16中。属于它的第二数据记录器15b布置在气动驱动装置3的外部。该压力检测传感器13b的优点在于，压力值的测量可以直接在气动驱动装置3中进行。
当使用纯声音传感器13a、13b时得到再次简化，因为固体声或气体声测量装置可以实施为夹合式(ClampOn)系统，即，不打开气动系统或液压系统。
数据记录器15a、15b分别以与先导控制阀4并联的方式连接到供电网9上。因此，可以确保对数据记录器15a、15b或与它们连接的压力检测传感器13a、13b的供应。
声音/压力检测传感器13a、13b设计用于，在过程阀2的关闭过程或打开过程中检测气动驱动装置3的压力特性，以作为用于在技术上表征驱动装置3或阀2的标志。
表述“气动驱动装置3的压力特性”在此可以表示直接在驱动装置3的压力室16中测量压力。然而，表达的含义还在于测量压缩空气线路8中的压力。换句话说，这表示在空气流入气动驱动装置3的压力室16之前就已经检测了压力值。相对地，在纯声音测量装置的情况中，可以利用：由于声音在整个系统中传播，可以在一点处检测所有特征标志。
由声音/压力检测传感器13a、13b检测的数据或标志被传输到布置在阀系统1外部的评估单元14。在本实施例中，评估单元14布置在阀系统1的外部，但在(未示出的)工业设施内部(在室内私有云上)。可选地，评估单元也可以布置在设施外部(基于互联网的云)。评估单元14尤其地借助于向它们传输的标志来确定阀系统的技术状态。
在一个实施例中，评估单元14不仅可以从声音/压力检测传感器13a、13b接收数据，还可以向它们发送数据、控制命令等等。换句话说，可以在评估单元14与声压检测传感器13a、13b之间建立双向连接。连接通常可以是无线或有线连接。然而，优选的是无线连接，因为不产生布线耗费。
尽管已经通过优选实施例进一步详细说明和描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下从其中得出其他变体方案。

Claims (16)

1.一种用于监控具有可机械式运动的部件的系统(1)的方法、所述系统优选是阀系统，所述系统(1)优选是工业设施的一部分，特别是生产设施的一部分，其中，所述系统(1)具有至少一个可机械式运动的部件(2)，特别是阀，所述方法包括：
a)借助于技术构件(13a、13b)检测能用于在技术上表征所述可机械式运动的部件(2)的运动过程的标志，所述技术构件设计和设置用于检测所述标志；
b)将检测到的所述标志发送到布置在所述系统(1)外部的评估单元(14)，以确定所述系统(1)的技术状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将来自多个所述系统(1)的标志传输到所述评估单元(14)，其中，所述评估单元(14)对分配给该评估单元的所述系统(1)进行分类，以识别所述系统(1)中的系统错误。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将至少一个所述可机械式运动的部件的维护状态传输给所述评估单元(14)。
4.根据权利要求2和3所述的方法，其中，所述评估单元(14)将检测到的和存储在所述评估单元(14)中的标志与所述维护状态进行比较，从而从所述维护状态的变化来确定所述标志的配属的边界值或用于所述系统(1)的相应分类的所述标志的组合的边界值，并将所述边界值存储在所述评估单元(14)中。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，由所述评估单元(14)连续地调整所述标志的边界值或用于所述系统(1)的每个分类的标志组合的边界值，以自动地改善所计算的所述边界值的分离精度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，除了阀(2)之外，所述阀系统(1)还包括先导控制阀(4)和驱动装置(3)，其中，借助设计和设置用于检测的所述技术构件(13a、13b)额外检测标志，该标志能够用于在技术上表征所述先导控制阀(4)的和所述驱动装置(3)的打开过程和/或关闭过程，并且其中，同样地将额外检测到的标志传输到所述评估单元(14)，以确定所述阀系统(1)的状态。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所检测到的标志是所述阀系统(1)内的固体声值和/或空气声值和/或压力值，其中，设计和设置用于检测固体声值和/空气声值和/或压力值的技术构件是传感器(13a、13b)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述传感器(13a、13b)具有自给能源，用于提供对于检测所述标志来说所需的供应能量，和/或所述传感器(13a、13b)与供电网(9)电连接，所述供电网为所述阀系统(1)供电。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，通过所述阀系统(1)的开关过程来终止所述传感器(13a、13b)的静止状态，以启动对所述标志的检测。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，所述传感器(13a、13b)设计用于识别为所述阀系统(1)供电的所述供电网(9)中的变化，以识别所述阀系统(1)的关闭过程或打开过程的起始点。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述阀系统(1)是工业设施的一部分，并且所述评估单元(14)布置在所述工业设施外部的外部云环境中或布置在所述工业设施内部。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所检测到的标志到所述评估单元(14)的传输与所述阀(2)的和/或所述驱动装置(3)的和/或所述先导控制阀(4)的打开过程和/或关闭过程关联，以最小化与所述评估单元(14)的通信的耗费。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以无线的方式将所检测到的所述标志传输到所述评估单元(14)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述阀系统(1)的由所述评估单元(14)得出的技术状态被传输到设计和设置用于启动所述阀系统的维护措施的单元。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述阀系统(1)的制造过程期间检测标志，并将所述标志传输到所述评估单元(14)，以作为对于后续的标志检测的参考。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，由所述可机械式运动的部件(2)和/或所述驱动装置(3)和/或所述先导控制阀(4)的固体声特性或空气声特性或压力特性的特征序列推导出所述标志。
CN201910469829.9A 2018-06-01 2019-05-31 用于监控机械系统的方法 Active CN110553093B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18175554.7 2018-06-01
EP18175554.7A EP3575909B1 (de) 2018-06-01 2018-06-01 Verfahren zur überwachung einer mehrzahl von mechanischen systemen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110553093A true CN110553093A (zh) 2019-12-10
CN110553093B CN110553093B (zh) 2021-07-09

Family

ID=62495706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910469829.9A Active CN110553093B (zh) 2018-06-01 2019-05-31 用于监控机械系统的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11359744B2 (zh)
EP (1) EP3575909B1 (zh)
CN (1) CN110553093B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020209255A1 (de) 2020-07-22 2022-01-27 Festo Se & Co. Kg Pneumatisches System und Verfahren
DE102021116105A1 (de) 2021-06-22 2022-12-22 Miele & Cie. Kg Verfahren zum Betrieb eines flüssigkeitsführenden Systems, flüssigkeitsführendes System und Funktionseinheit mit einem Gerät und einem flüssigkeitsführenden System

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1815069A (zh) * 2005-01-31 2006-08-09 Smc株式会社 带位置检测机构的转换阀
CN101255882A (zh) * 2006-11-25 2008-09-03 Abb专利有限公司 用于诊断调节机构的方法和装置
DE102008062290A1 (de) * 2008-12-15 2010-06-24 Abb Technology Ag Verfahren zur Diagnose des Verschleißzustandes einer Ventilanordnung zur Steuerung eines Prozessmediumflusses
CN202252307U (zh) * 2011-06-30 2012-05-30 通用设备和制造公司 阀特征诊断和泄漏检测装置及用于其的阻断阀
DE102007034059B4 (de) * 2007-07-20 2012-12-06 Siemens Ag Stelleinrichtung für ein Auf/Zu-Ventil
CN103912717A (zh) * 2013-01-04 2014-07-09 费希尔控制国际公司 流体阀声学校准
US20160245279A1 (en) * 2015-02-23 2016-08-25 Biplab Pal Real time machine learning based predictive and preventive maintenance of vacuum pump

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI116587B (fi) 1997-10-17 2005-12-30 Metso Automation Oy Menetelmä ja laitteisto turvalaitteen toimintakunnon todentamiseksi
US7328719B2 (en) * 2004-08-10 2008-02-12 Ross Operating Valve Company Valve state sensing module
DE102005024686B4 (de) 2005-05-30 2015-10-22 Samson Ag Stellungsregler
US20070034264A1 (en) * 2005-08-12 2007-02-15 Stonel Corporation Apparatus for valve communication and control
US7478012B2 (en) * 2006-06-30 2009-01-13 Fisher Controls International Llc Computerized evaluation of valve signature graphs
DE102015118198A1 (de) 2015-10-26 2017-04-27 Samson Aktiengesellschaft Überwachungseinheit und Feldgeräteanordnung mit einer Überwachungseinheit
US10627003B2 (en) * 2017-03-09 2020-04-21 The E3 Company LLC Valves and control systems for pressure relief

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1815069A (zh) * 2005-01-31 2006-08-09 Smc株式会社 带位置检测机构的转换阀
CN101255882A (zh) * 2006-11-25 2008-09-03 Abb专利有限公司 用于诊断调节机构的方法和装置
DE102007034059B4 (de) * 2007-07-20 2012-12-06 Siemens Ag Stelleinrichtung für ein Auf/Zu-Ventil
DE102008062290A1 (de) * 2008-12-15 2010-06-24 Abb Technology Ag Verfahren zur Diagnose des Verschleißzustandes einer Ventilanordnung zur Steuerung eines Prozessmediumflusses
CN202252307U (zh) * 2011-06-30 2012-05-30 通用设备和制造公司 阀特征诊断和泄漏检测装置及用于其的阻断阀
CN103912717A (zh) * 2013-01-04 2014-07-09 费希尔控制国际公司 流体阀声学校准
US20160245279A1 (en) * 2015-02-23 2016-08-25 Biplab Pal Real time machine learning based predictive and preventive maintenance of vacuum pump

Also Published As

Publication number Publication date
EP3575909A1 (de) 2019-12-04
EP3575909C0 (de) 2023-09-27
US20190368631A1 (en) 2019-12-05
EP3575909B1 (de) 2023-09-27
US11359744B2 (en) 2022-06-14
CN110553093B (zh) 2021-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11385138B2 (en) Laboratory testing-based valve prognostics
JP6517780B2 (ja) 加速劣化試験法に基づいた高分子部品に対する弁の予測
US7890216B2 (en) Control valve and positioner diagnostics
US12000503B2 (en) Valve positioner and diagnostic method
RU2493467C2 (ru) Способ диагностики обнаружения отказа компонента регулирующего клапана
US7504961B2 (en) Emergency isolation valve controller with integral fault indicator
US7464721B2 (en) Process equipment validation
US11174965B2 (en) Detecting maintenance statuses of valves
US20110060569A1 (en) Real-Time, Model-Based Autonomous Reasoner and Method of Using the Same
US8056418B2 (en) Method and device for testing the functionality of an actuator having a pneumatic drive
US11275365B2 (en) Integration of online and offline control valve data
CN110553093B (zh) 用于监控机械系统的方法
CN116940794A (zh) Hvac系统和相关方法
EP4332706A1 (en) Diagnosis system
Catelani et al. Logic Solver Diagnostics in Safety Applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant