CN113007121A - 用于检测控制阀的性能下降的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了用于检测控制阀的性能下降的系统和方法。提供了用于控制阀的自动测试以诊断致动器，包括未配备模拟或离散位置变送器的致动器。阀控制器确认包括处于第一位置的控制阀的涡轮压缩机系统的稳态条件，并向控制阀的致动器发送用于启动部分阀行程的信号以使控制阀从第一位置移开。阀控制器从涡轮压缩机系统中的传感器接收反馈信号，并监测反馈信号相对于稳态条件的变化。当该监测在限定的时间段内检测到相对于稳态条件的变化时，阀控制器向致动器发送用于使控制阀返回到第一位置的信号。当该监测未在限定的时间段内检测到相对于稳态条件的变化时，阀控制器生成报警信号。

Description

用于检测控制阀的性能下降的系统和方法
本申请是申请号为201880025873.4、申请日为2018年4月18日、发明名称为“用于检测控制阀的性能下降的系统和方法”的中国发明专利申请的分案申请。
背景技术
涡轮压缩机防喘振和蒸汽涡轮机应用中的控制阀通常会在一个位置上保持较长时间段。当阀需要移动时，阀的响应可能会严重退化，或者阀可能甚至根本无法响应。这可能是由于异物在阀的移动和固定元件之间堆积，从而导致阀的摩擦力增大或完全咬死。在某些情况下，当在恒定位置上操作时，阀的致动器可能会出现故障，该故障只有在请求改变位置时才能显现出来。
附图说明
图1是在其中可以实现本文描述的系统和方法的系统的示意图；
图2是根据本文描述的实施方式的使用系统反馈来测试阀循环的过程流程图；
图3是图2的过程流程中的确定是否存在运动前稳态条件的过程流程图；
图4是图2的过程流程中的激活部分阀行程的过程流程图；
图5是图3的过程流程中的确定来自反馈源的反馈信号是否稳定的过程流程图；
图6是根据一种实施方式的使用系统反馈来测试阀循环的方案图；
图7是根据一种实施方式的使用系统反馈来识别稳定条件的方案图；
图8是根据一种实施方式的使用系统反馈来识别稳定信号的方案图；以及
图9是示出图1的系统中的阀控制器的示例性组件的图。
具体实施方式
下面的详细描述参考了附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或类似的元件。
本文描述的系统和方法大体涉及控制阀的自动测试。更具体地，该系统和方法涉及识别控制阀(例如防喘振控制阀和蒸汽涡轮机的控制阀)的潜在故障及致动的退化。
在需要改变阀位置之前，可能无法检测到不经常循环的阀的退化。一些控制系统(例如蒸汽涡轮机控制系统)能够提供高频、低幅信号(称为抖动)，该信号被添加到正常控制信号中，从而导致阀的小幅度移动而不干扰系统操作。对于防喘振系统，除了手动改变控制信号然后评估响应之外，目前尚无公认的在操作期间诊断致动器和阀的性能下降的手段。抖动可以被证明在防止阀卡死方面是有效的，但其不能提供任何有关阀或致动器性能下降的信息。手动评估容易受到人为错误的影响，并可能导致过程干扰甚至导致产能损失。
为了提高自动控制系统的可靠性，需要对负载下的自动控制致动器进行诊断。该要求涉及在关闭或打开位置长时间操作的致动器和相关联的阀。例如，涡轮压缩机防喘振阀通常在完全关闭状态下操作，而涡轮机阀通常在完全打开的状态下操作。以前，通过使致动器移动、然后检查所产生的致动器位置反馈信号的移动来进行诊断测试。但是，一些致动器没有配备模拟或离散位置变送器。本文描述的系统和方法提供了一种通过监测包括涡轮机械单元的整个过程的稳态条件来诊断致动器和相关联的阀的方法，该方法允许诊断未配备模拟或离散位置变送器的致动器。
根据本文描述的实施方式，可以仅在稳态条件期间生成部分行程命令，并且除了阀位置反馈之外，诸如过程流量和压力的反馈信号也被用于评估阀响应。在一种实施方式中，阀控制器确认包括处于第一位置的控制阀的涡轮压缩机系统的稳态条件，并且向该控制阀的致动器发送用于启动该控制阀的部分阀行程的信号，以使该控制阀从第一位置移开。阀控制器从涡轮压缩机系统中的传感器接收反馈信号，并监测反馈信号相对于稳态条件的变化。当该监测在预定时间段内检测到相对于稳态条件的变化时，阀控制器向致动器发送用于使控制阀返回到第一位置的信号。当该监测未在预定时间段内检测到相对于稳态条件的变化时，阀控制器生成报警信号。
图1是在其中可以实现本文描述的系统和方法的涡轮压缩机系统10的示意图。如图1所示，系统10包括压缩机100，压缩机100具有连接到致动器115的防喘振阀110。控制器150可以通过向致动器115发送信号来设置防喘振阀110的阀位置。
可以从包括吸气压力传感器120、排气压力传感器130和流量计140的多个传感器收集压缩机100的过程反馈。吸气压力变送器125从吸气压力传感器120收集数据。排气压力变送器135从排气压力传感器130收集数据。流量变送器145从流量计140收集数据。在一种实施方式中，致动器115可以提供位置反馈信号。来自致动器115、吸气压力变送器125、排气压力变送器135和流量变送器145的信号可以被发送到阀控制器150。阀控制器150可以分析来自致动器115、吸气压力变送器125、排气压力变送器135和流量变送器145的信号，并计算闭环响应，以例如确定防喘振阀110的位置。
在压缩机100的正常操作条件下，防喘振阀110可以在同一位置(例如，关闭位置)保持较长时间段。因此，根据本文描述的实施方式，阀控制器150可以执行周期性或手动启动的测试，以确认防喘振阀110和致动器115保持可操作。如本文进一步描述的那样，阀控制器150可以在生成用于致动器115的部分行程命令之前确认系统10的稳态操作。部分行程命令可以发出最小阀移动信号以使对系统10的干扰最小化，但是应当造成相对于稳态(在防喘振阀110和致动器115正常操作的情况下)的变化。如果在部分行程命令之后稳态条件没有发生变化(例如，如由来自致动器115、吸气压力变送器125、排气压力变送器135和流量变送器145的反馈所确定的那样)，则阀控制器150可以生成防喘振阀110和/或致动器115不能正常工作的报警信号。
图2-5是根据一种实施方式的使用系统反馈来测试阀循环的过程200的流程图。为了简便起见，参考图1的特定配置。然而，图2-5的流程图可适用于涡轮压缩机系统10内的阀或传感器的其他布置。例如，代替防喘振阀110，本文的描述还可适用于涡轮机阀和相关联的传感器。
过程200可以包括启用阀运动(方框210)并确定是否存在稳态条件(方框220)。例如，阀控制器150可以接收用户输入(诸如开始命令)，或者被编程为对阀110进行有计划的周期性测试。作为执行阀测试的前提条件，阀控制器150可以识别系统10的相关部分的稳态条件。在一种实施方式中，可以使用来自吸气压力变送器125、排气压力变送器135和流量变送器145的多个信号用于稳态确定。例如，阀控制器150可以使用一阶滤波器来计算每个信号的时间滤波导数。使用若干个具有不同时间常数的滤波器可以可靠地检测以不同速率发生的信号变化。因此，阀控制器150可以识别系统10的操作条件中的相对较快的变化以及相对较慢的变化。在一种实施方式中，可以将多个一阶时间滤波器(例如，至多五个时间滤波器)应用于在整个感兴趣的频率范围内进行导数滤波。下文结合图3进一步描述识别稳态条件。
如果检测到稳态条件(方框220-是)，则过程200可以进一步包括确定是否应当启动部分阀行程(方框230)。例如，阀控制器150可以确定是否已经经过了进行测试的周期性间隔或者是否检测到手动激活。如果不应启动部分阀行程(方框230-否)，则过程200可以返回到方框220以继续监测稳态条件。
如果应当启动部分阀行程(方框230-是)，则可以确定稳态条件是否发生变化(方框240)。例如，在检测到稳定条件的情况下，阀控制器150可以向致动器115发送可配置的部分行程信号以改变阀110的位置。该部分行程信号可以构成防喘振阀110的例如斜坡、阶梯或多阶梯位置变化。部分行程信号的配置可以指示最大的允许位置变化，例如，该位置变化会破坏稳态条件，而不会显著影响或降低系统10的性能。结合部分行程信号，阀控制器150可以监测反馈信号(例如，来自致动器115、吸气压力变送器125、排气压力变送器135和流量变送器145的反馈信号)以检测系统10相对于稳态条件的变化。阀控制器150可以直接监测来自致动器115、吸气压力变送器125、排气压力变送器135和流量变送器145的反馈信号，或者阀控制器150可以监测基于一个或多个反馈信号计算出的变量。
如果不再检测到稳态条件(方框240-否)，则测试成功，并且可以将阀重置到其先前位置(方框250)。例如，稳态条件的变化意味着阀110的移动，从而指示阀110和致动器115都成功执行了来自阀控制器150的部分行程指令。在检测到阀110的移动时，阀控制器150可以指示致动器115使阀110返回到原始稳态位置。
如果仍然检测到稳态条件(方框240-是)，则生成警报以指示阀未移动(方框260)。例如，如果预设的诊断时间窗口结束，而阀控制器150未检测到相对于稳态条件的变化，则假定阀110未移动。阀控制器150可以生成警报，以指示例如阀110和/或致动器115的问题。
返回方框220，如果在启用阀运动之后未检测到稳态条件(方框220-否)，则不允许进行阀运动(方框270)。例如，如果阀控制器150监测来自吸气压力变送器125、排气压力变送器135和流量变送器145的信号(例如，长达可配置的时间段)，而未识别出稳定条件，则阀控制器150可以不允许进行阀测试并且可以继续进行对稳态条件的监测。
图3是根据一种实施方式的图2的方框220中的确定是否存在稳态条件的流程图。例如，在启动阀循环运动之前，阀控制器150可以监测多个输入信号以确定系统10中是否存在稳态条件。如图3所示，阀控制器150可以确定是否接收到至少一个反馈信号(方框300)。例如，阀控制器150可以识别与吸气压力变送器125、排气压力变送器135或流量变送器145中的至少一个的连接是否到位。如果不存在连接(方框300-否)，则过程方框220可以指示无法确认稳态(方框350)。如果存在至少一个反馈信号(方框300-是)，则可以对每个反馈源的连接和有效信号进行确认(方框310)。例如，阀控制器150可以确定是否从吸气压力变送器125、排气压力变送器135或流量变送器145接收到反馈信号。
如果反馈源被连接(方框310-是)，则可以确定来自该反馈源的反馈信号是否稳定(方框320)。例如，阀控制器150可以计算每个反馈信号的多个滤波导数。如上所述，对于每个信号，使用一阶时间滤波器将导数计算为信号的未滤波值和滤波值之间的差值(称为滤波差分)。使用具有不同时间常数的滤波器允许以相同的灵敏度检测快速或慢速变化率。阀控制器150可以将滤波差分与阈值(例如，指示干扰所需的最小变化量)进行比较，以确定该值是否稳定。
如果来自反馈源的反馈信号是稳定的(方框320-是)，则可以确定是否需要对更多的反馈源进行评估(方框330)。例如，阀控制器150可以确定是否已经评估了来自用于识别稳态条件的所有相关输入源(例如，吸气压力变送器125、排气压力变送器135、流量变送器145等)的信号。
如果没有更多的反馈源需要评估(方框330-否)，则可以确认稳态条件(方框340)。例如，如果阀控制器150确定来自吸气压力变送器125、排气压力变送器135或流量变送器145的所有输入信号在测量时间间隔期间都是稳定的，则阀控制器150可以确认存在稳态条件。如果更多的反馈源参与到评估中(方框330-是)，则过程220可以返回到方框310，并针对下一个反馈源重复进行。
如果来自反馈源的反馈信号不稳定(方框320-否)，则不能确认稳态条件(方框350)。例如，当来自吸气压力变送器125、排气压力变送器135或流量变送器145的反馈信号不稳定时，阀控制器150可以指示非稳态条件。因此，在一种实施方式中，在缺少来自一个反馈源的数据的情况下，过程220可以依赖一个或多个其他连接的反馈源来检测稳态条件(例如，而不是由于有限的数据而无法确认稳态条件)。
尽管图3中的流程图被表示为一系列顺序排列的方框，但是在其他实施方式中，可以并行地执行方框。例如，可以在每个时间过滤间隔上同时评估来自吸气压力变送器125、排气压力变送器135或流量变送器145的反馈信号。
图4是根据一种实施方式的图2的方框230中的激活部分阀行程的流程图。例如，阀控制器150可以设有用于启动一种或多种类型的阀移动以测试所述阀110和致动器115的指令。如图4所示，可以确定是否存在用于阀测试的斜坡指令(方框410)。例如，阀控制器150可以被配置为启动在配置的时间间隔上具有配置的距离(例如，具有某一斜率)的部分阀行程。在一种实施方式中，配置的阀移动距离可以对应于被配置为破坏系统10的稳态条件、而不禁用或负面地影响其操作的最大允许距离。
如果存在用于阀测试的斜坡指令(方框410-是)，则阀控制器150可以执行用于控制阀110的斜坡运动(方框420)。例如，阀控制器150可以向阀致动器115提供信号，以使控制阀110以特定速率从测量的稳态位置朝向目标位置移动。如果致动器115完成部分行程直到目标位置，则阀控制器150可以向致动器115发信号以使控制阀110返回到原始的稳态位置。
如果不存在用于阀测试的斜坡指令(方框410-否)，或者在执行斜坡运动之后(方框420)，则可以确定是否存在用于阀测试的阶梯指令(方框430)。例如，阀控制器150可以被配置为启动具有配置的距离(例如阶梯尺寸)的部分阀行程。在一种实施方式中，配置的阶梯尺寸可以对应于被配置为破坏稳态条件、而不禁用系统10的最大允许阀移动。
如果存在用于阀测试的阶梯指令(方框430-是)，则阀控制器150可以执行用于控制阀110的阶梯运动(方框440)。例如，阀控制器150可以向阀致动器115提供信号，以使控制阀110从测量的稳态位置移动到目标位置。在致动器115完成具有配置的阶梯尺寸的部分行程之后，阀控制器150可向致动器115发信号以使控制阀110返回至原始的稳态位置。
如果不存在用于阀测试的阶梯指令(方框430-否)，或者在执行阶梯运动之后(方框440)，则可以确定是否存在用于阀测试的多阶梯指令(方框450)。例如，阀控制器150可以被配置为启动具有在离散的时间段内的、朝向最大阀移动距离的多个阶梯的部分阀行程。
如果存在用于阀测试的多阶梯指令(方框450-是)，则阀控制器150可以执行用于控制阀110的多阶梯运动(方框460)。例如，阀控制器150可以向阀致动器115提供信号，以使控制阀110以一系列较小的增量从测量的稳态位置移动到目标位置。在一种实施方式中，所述多个阶梯中的每一个的配置的阶梯尺寸可以是被配置为破坏稳态条件、而不禁用系统10的最大允许阀移动的一部分。例如，如果控制阀运动的最大允许阀移动是百分之十的移动(例如，从100％打开到90％打开或者从100％关闭到90％关闭)，则多个阶梯的阶梯尺寸可以为百分之二，并且阶梯数可以为五。每个阶梯之间的时间间隔可以被配置为允许测量反馈差分(例如，来自吸气压力变送器125、排气压力变送器135或流量变送器145中的任何一个的反馈差分)。
根据一种实施方式，图3的方框320可以包括图5中描绘的方框。如图5所示，方框320可以包括获取差分(方框510)以及将导数的绝对值与阈值进行比较(方框520)。例如，阀控制器150可以从吸气压力变送器125、排气压力变送器135或流量变送器145中的一个接收输入信号。阀控制器150使用一阶滤波器来计算信号导数。导数的绝对值可以与阈值进行比较。阈值可以指示相对于稳态条件的最大允许变化(或者，替代地，指示干扰所需的最小变化量)。阈值可以包括例如特定传感器读数(例如，吸气压力、排气压力或流速)的百分比变化或变化率。
如果导数的绝对值大于阈值(方框520-否)，则可以确定信号不稳定(方框550)。在一种实施方式中，在识别出不稳定信号的第一实例之后，不需要计算/比较额外的信号。
如果差分的绝对值小于或等于阈值(方框520-是)，则可以确定是否有更多的滤波器可用于该信号(方框530)。例如，阀控制器150可以确定滤波信号的绝对值小于阈值变化值，并且可以确定是否已经将针对该过程配置的设定数量的时间常数中的其他时间常数应用于该反馈信号。使用具有不同时间常数的滤波器允许可靠地测量以不同频率发生的信号变化。因此，可以识别由于控制阀110的移动引起的快速变化以及慢速变化。在一种实施方式中，可以应用至多五个时间滤波器来测量整个感兴趣的频谱范围内的导数。
如果更多的滤波器可用于该信号(方框530-是)，则阀控制器150可以返回到方框510，并继续对反馈信号应用具有不同时间常数的滤波器。如果没有更多的滤波器可以应用，则可以认为该信号是稳定的(方框540)。例如，如果来自吸气压力变送器125的信号的导数的绝对值对于所有适用的时间常数都低于阈值，则该信号可以被认为是稳定的。
图6是根据一种实施方式的使用系统反馈来测试阀循环的方案图。在图6中，可以提供用户输入以配置运动类型610(其可以包括斜坡、阶梯或多阶梯运动中的一个或多个)以及在运动期间(例如，控制阀10的)阀移动的最大允许距离620。取决于运动类型610的配置设置，用户输入可以额外地包括用于斜坡运动630、阶梯运动640和/或多阶梯运动650的配置设置。
用于斜坡运动630的配置设置可以包括例如目标阀移动距离(例如，“最大距离”)和斜率。目标阀移动距离可以对应于最大允许距离620或较小的距离。斜率可以包括用于达到目标阀移动距离的时间。
用于阶梯运动640的配置设置可以包括例如阀位置变化的阶梯尺寸。该阶梯尺寸可以对应于最大允许距离620或较小距离。
用于多阶梯运动650的配置设置可以包括例如多个阀位置变化中的每一个的阶梯尺寸以及每个阶梯之间的时间间隔。阶梯尺寸可以对应于小于最大允许距离620的距离(例如最大允许距离620的增量)。时间间隔可以标识每个阶梯之间的时间段(例如，以允许检测状态变化)。在阀运动期间，多阶梯运动650中的阶梯可以持续地依次被发出，直到控制阀110的阀位置到达最大允许距离620的点为止(例如，如果未检测到稳态变化的话)。
仍然参考图6，可以输入用于完成阀运动的最大允许时间660的配置设置。可以接收开始信号670以启动阀控制器150的阀运动。例如，可以响应于周期性测试周期自动地生成开始信号670或者基于手动开始命令来生成开始信号670。
如果启用了阀运动(例如，接收到开始信号670)并且检测到稳定(例如，稳态)条件680-1，则阀控制器150可以根据配置设置610-750执行阀运动。检测到系统10中的不稳定性(例如，由控制阀110的移动引起的不稳定性)将被解释为适当的阀功能。如果稳定条件680-2持续达到最大允许时间660(例如，在下降沿触发器665处)，则阀控制器150可以提供指示测试失败的警报690。
图7是根据一种实施方式的使用系统反馈来识别稳定条件的方案图。图7所示的控制方案可以由阀控制器150实施。图7的描述可以对应于例如图6的稳定条件输入680-1/780-2。在图7的710、720和730处，阀控制器150可以验证反馈源(例如，输入1、输入2和输入3)都已连接并且起作用。输入1、输入2和输入3可以例如对应于吸气压力变送器125、排气压力变送器135和流量变送器145。在其他实施方式中，可以使用不同的反馈源和/或不同数量的反馈源。例如，在另一种实施方式中，仅一个输入信号可以用于识别稳定条件。在一种实施方式中，如果在710、720或730处确定没有从输入1、输入2或输入3中的一个或多个接收到信号，则可以使用其余的做作用的反馈连接来确定稳定条件。如果没有从输入1、输入2或输入3中的任何一个接收到信号，则可能无法确定稳定条件。
假设从输入1、输入2和输入3接收到信号，则可以在740-1、740-2和740-3处对输入1、输入2和输入3中的每一个进行信号稳定性测试(统称为“信号稳定测试740”)。下文结合图8进一步描述信号稳定测试740。如果输入1、输入2和输入3中的每一个均已连接并具有稳定的信号，则可以确定系统10处于稳定条件(例如，作为图6的输入680-1/或680-2)。
图8是根据一种实施方式的使用系统反馈来识别稳定信号的方案图。图7所示的控制方案可以由阀控制器150实施。图8的描述可以对应于例如图7的信号稳定测试740。在图8中，阀控制器150可以接收输入信号(例如，输入1、输入2或输入3中的一个)，并使用一阶滤波器810计算信号的导数。在一种实施方式中，一阶滤波器是连续时间传递函数，例如1/(Tf*s+1)，其中Tf是时间常数，s是差分运算符。可以在滤波器820、830、840和850中以不同的时间常数来应用一阶滤波器，以识别系统9中相对较快的变化以及相对较慢的变化。使用具有不同时间常数的滤波器允许可靠地测量以不同频率发生的信号变化。尽管在图8中示出了五个不同的滤波器，但是在其他实施方式中可以使用更少或更多的滤波器。例如，还可以使用三个过滤器、两个过滤器或一个过滤器。
如图8进一步所示，将每个滤波信号的绝对值(ABS)810'、820'、830'、840'和850'与阈值860进行比较。阈值860可以表示指示相对于稳态条件的干扰所需的最小变化量。如果所有值810'、820'、830'、840'和850'均小于或等于阈值860，则认为该信号稳定。如果值810'、820'、830'、840'或850'中的任何一个大于阈值860，则认为信号不稳定。
图9是示出阀控制器150的示例性物理组件的图。阀控制器150可以包括总线910、处理器920、内存930、输入组件940、输出组件950和通信接口960。
总线910可以包括允许阀控制器150的组件之间进行通信的路径。处理器920可以包括处理器、微处理器或可以解释和执行指令的处理逻辑。内存930可以包括可存储信息和指令(例如，软件935)以供处理器920执行的任何类型的动态存储设备，和/或可存储信息以供处理器920使用的任何类型的非易失性存储设备。
软件935包括提供功能和/或进程的应用或程序。软件935还旨在包括固件、中间件、微代码、硬件描述语言(HDL)和/或其他形式的指令。
输入组件940可以包括允许用户向阀控制器150输入信息的机械装置，诸如键盘、小键盘、按钮、开关、触摸屏等。输出组件950可以包括向用户输出信息的机械装置，例如显示器、扬声器、一个或多个发光二极管(LED)等。
通信接口960可以包括收发器，该收发器使得阀控制器150能够经由无线通信、有线通信或无线和有线通信的组合与其他设备和/或系统通信。例如，通信接口960可以包括用于经由网络与另一设备或系统(诸如吸力压力变送器125、排气压力变送器135和流量变送器145)通信、或者向其他设备/系统(例如监测多个系统9(例如，在蒸汽厂或其他类型的工厂中的系统)的操作的系统控制计算机的设备/系统)传递信息的机械装置。在一种实施方式中，通信接口960可以是逻辑组件，该逻辑组件包括输入和输出端口、输入和输出系统、和/或便于向/从其他设备传输数据的其他输入和输出组件。
阀控制器150可以响应于处理器920执行包含在诸如内存930的计算机可读介质中的软件指令(例如，软件935)来执行某些操作。计算机可读介质可以被定义为非暂时性存储设备。非暂时性存储设备可以包括单个物理存储设备内或分布在多个物理存储设备上的存储空间。可以从另一计算机可读介质或从另一设备将软件指令读入内存930中。包含在内存930中的软件指令可以使处理器920执行本文描述的过程。替代地，可以使用硬连线电路代替软件指令或与软件指令结合来实现本文描述的过程。因此，本文描述的实施方式不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
阀控制器150可以包括比图9所示的那些组件更少的组件、额外的组件、不同的组件和/或不同地布置的组件。作为示例，在一些实施方式中，显示器可以不包括在阀控制器150中。在这些情形下，阀控制器150可以是不包括输入组件940的“无头”设备。作为另一示例，阀控制器150可以包括一个或多个交换结构来代替总线910，或者除总线910之外还包括一个或多个交换结构。额外地或可选地，阀控制器150的一个或多个组件可以执行被描述为由阀控制器150的一个或多个其他组件执行的一个或多个任务。
本文描述的系统和方法涉及一种通过监测包括涡轮机械单元的整个系统的稳态条件来诊断控制阀和致动器的方法，该方法使得能够诊断致动器，即使其未配备模拟或离散位置变送器。在诊断测试期间，自动控制系统会发送可配置信号(斜坡信号、阶跃信号或一系列阶跃信号)，该信号应使致动器移动。诊断测试将持续进行，直到检测到移动或预设的诊断时间窗口结束为止。当检测到移动时(例如，不再满足稳定条件)，诊断测试结束，致动器将阀返回到其所需的控制位置。如果预设的诊断时间窗口结束时仍存在稳定条件，这表明阀没有移动，则生成报警信号。因此，本文描述的系统和方法减少了阀干扰的量和所需的时间，并增加了相关联的阀运动的可靠性。相反，现有的诊断方法需要更大或更长时间的干扰，这通常会降低可靠性，并可能导致产能损失。
对示例性实施方式的以上描述提供了说明和描述，但并不旨在穷举或将本文描述的实施例限制为所公开的精确形式。可以根据以上教导进行修改和变化，或者可以从实施例的实践中获得修改和变化。
尽管上面已经详细描述了本发明，但是应该清楚地理解，对于相关领域的技术人员来说显而易见的是：在不脱离本发明的精神的情况下可以对本发明进行修改。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式、设计或布置上的各种改变。
除非明确说明，否则在本申请的描述中使用的任何元素、动作或指令均不应被解释为对本发明是至关重要或必不可少的。同样，如本文所使用的那样，冠词“一”旨在包括一个或多个项目。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。
在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数词来修饰权利要求元素本身并不表示一个权利要求元素相对于另一个权利要求元素具有任何优先权、优先级或顺序，也不表示执行方法的动作的时间顺序、执行由设备执行的指令的时间顺序等，而是仅用作标签，以将具有某一名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一个元素(除了使用序数词之外)区分开，从而区分权利要求元素。

Claims (15)

1.一种对控制阀进行诊断测试的方法，所述方法包括：
通过控制系统确认涡轮压缩机系统的稳态条件，所述涡轮压缩机系统包括处于第一位置的所述控制阀，其中所述确认包括：
识别从至少一个变送器接收到反馈信号，
计算每个接收到的反馈信号的多个滤波导数，以及
将所述多个滤波导数的差分与阈值进行比较；
在确认之后，通过所述控制系统向所述控制阀的致动器发送用于启动部分阀行程的信号，以使所述控制阀从所述第一位置移开；
在发送用于启动所述部分阀行程的所述信号之后，通过所述控制系统从所述涡轮压缩机系统中的传感器接收反馈信号；
通过所述控制系统监测所述反馈信号相对于所述稳态条件的变化；
响应于所述监测在限定的时间段内检测到相对于所述稳态条件的变化，通过所述控制系统向所述致动器发送用于使所述控制阀返回到所述第一位置的信号；以及
响应于所述监测未在所述限定的时间段内检测到相对于所述稳态条件的变化，通过所述控制系统生成报警信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确认所述稳态条件包括从不同的源接收多个反馈信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个反馈信号包括基于所述多个反馈信号中的一个或多个计算的变量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述识别还包括识别接收到阀位置信号。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，发送用于启动所述部分阀行程的所述信号包括：发送用于斜坡式阀移动的指令，所述指令包括目标阀移动距离和斜率。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，发送用于启动所述部分阀行程的所述信号包括：发送用于阶梯式阀移动的指令，所述指令包括阀移动的阶梯尺寸，所述阶梯尺寸小于整个阀行程。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，发送用于启动所述部分阀行程的所述信号包括：发送用于多阶梯式阀移动的指令，所述指令包括阶梯尺寸、阶梯数量、以及阶梯之间的时间间隔。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，发送用于启动所述部分阀行程的所述信号包括：发送用于斜坡式阀移动或阶梯式阀移动中的一个或多个的指令。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，监测所述反馈信号相对于所述稳态条件的变化还包括：
监测所述反馈信号对不同时间间隔的差分，以及
将使用所述不同时间间隔中的每一个计算的导数与稳态阈值进行比较。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述不同时间间隔包括两个、三个或五个不同时间间隔。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，用于启动所述部分阀行程、以使所述控制阀从所述第一位置移开的所述信号包括具有最大允许距离的第二位置，所述最大允许距离被配置为破坏所述稳态条件而不禁用所述涡轮压缩机系统。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括：
通过所述控制系统接收用于启动所述诊断测试的信号，其中，用于启动所述诊断测试的所述信号是手动开始命令或周期性测试命令中的一种。
13.一种阀控制系统，包括：
用于存储指令的存储设备；以及
处理器，所述处理器被配置为执行所述指令以：
确认涡轮压缩机系统的稳态条件，所述涡轮压缩机系统包括处于第一位置的控制阀，其中所述确认包括：
识别从至少一个变送器接收到反馈信号，
计算每个接收到的反馈信号的多个滤波导数，以及
将所述多个滤波导数的差分与阈值进行比较；
在确认所述稳态条件之后，向所述控制阀的致动器发送用于启动部分阀行程的信号，以使所述控制阀从所述第一位置移开；
在发送用于启动所述部分阀行程的所述信号之后，从所述涡轮压缩机系统中的传感器接收反馈信号；
监测所述反馈信号相对于所述稳态条件的变化；
响应于所述监测在限定的时间段内检测到相对于所述稳态条件的变化，向所述致动器发送用于使所述控制阀返回到所述第一位置的信号；以及
响应于所述监测未在所述限定的时间段内检测到相对于所述稳态条件的变化，生成报警信号。
14.根据权利要求13所述的阀控制系统，其中，当确认所述稳态条件时，所述处理器还被配置为：
从不同的源接收多个反馈信号。
15.根据权利要求13所述的阀控制系统，其中，所述阈值表示用于指示相对于所述稳态条件的干扰所需的最小变化量。
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