CN115698570A - 针对安全事件的安全阀功能性的检查 - Google Patents

Abstract

提出用于检查安全阀(100)和用于触发安全阀(100)的电磁阀(140)的功能性的方法以及相应的装置功能性的方法。安全阀(100)具有电磁阀(140)，其在安全事件中用于泄压气压驱动机构(130)。首先，安全事件被触发。阀构件(110)的位置曲线被获得并且将直至到达安全位置所需的时间与参考值相比较。由此能可靠推断出处于安全位置是否由电磁阀(140)或位置调节器(120)造成。压力传感器(190,195)的测量值也可以被考虑并且在无法保证功能性时允许广泛的故障诊断。在检查输出肯定结果的情况下能优化维护间隔。

Description

针对安全事件的安全阀功能性的检查

技术领域

本发明涉及用于检查安全阀和用于触发安全阀的电磁阀的功能性的方法以及相应的装置。这样的方法用于如此保证水的工作安全性，即，要确保安全阀在安全事件中也触发。

安全调节阀或安全阀门大多由气压式驱动机构和在阀内活动的阀构件构成。它们用于调节流体流。阀构件的驱动杆一般向外穿过流体密封的壳体或盖。密封向外密封驱动杆。作用于驱动杆且使阀构件运动的驱动机构在外面。一般，流体驱动机构(一般是气压式)用作用于使驱动杆运动的驱动机构。阀的类型可以不仅是旋转阀，也可以是行程阀。

安全阀门具备安全开关电路，其用于使阀构件在安全事件中移动到安全位置。该安全位置可以是打开位置或关闭位置。因为气压式驱动机构一般设计成单向作用且因此借助弹簧蓄力器移动到其中一个位置，故只需将驱动机构e泄压，以便它将阀构件移动到安全位置。

简单的安全开关电路具备用于在安全事件中快速泄压驱动机构的电磁阀。在磁铁线圈未通电时，衔铁借助弹簧将电磁阀移动到打开位置，打开位置将安全阀的驱动机构连通至大气，从而它可以完全泄压。这样的电磁阀大多具备很大的流通量，以便来自安全阀的驱动机构的压力可以尽快逸失并且安全阀尽快移动到安全位置。安全开关电路完全与所有其它的开关电路分开并且必须满足例如在设备的SIL(安全性要求等级)中有所描述的一定要求。各种不同的SIL在EN61508中被限定。

安全阀也可以具有调节功能。于是，它们还具备位置调节器以用于也能调节调节机构的中间位置。其调整系统设计成与安全回路的调整系统分开。位置调节器得到来自中控台的开关信号并且压缩空气供应装置如此布线连接，即，在安全事件中没有不利地影响安全回路。位置调节器于是也可以应用于在安全阀情况下该安全回路的功能性应例如通过部分行程测试被周期性测试之时。通断调节阀门倾向于在阀构件长时间留在或保持在一个位置时粘死。.增大的静摩擦在这种情况下要求驱动机构通常输出大的力。因此在气压驱动装置的情况下需要相应较高的压力以使阀构件克服静摩擦地挣脱或脱开。

在安全阀的情况下，阀在正常运行中是常开的，并且该阀在安全事件(如断电)时自动关闭。压缩空气总是与借此将驱动机构预紧的弹簧力反作用。如果驱动机构被泄压，则一旦弹簧力已经克服或许有的静摩擦地扯脱阀构件，阀开始关闭。也存在安全位置打开(断电，驱动机构泄压)且工作位置接通(通电，驱动机构充压)的相反情况。

现有技术

为了确保安全阀或安全阀门的安全工作，在许多情况下在一定时间(例如周期性或按固定时间间隔)之后来测试阀构件是否可以完全运动到安全位置。这种所谓的全行程测试证明在整个范围内的安全阀功能性。但是，它在许多情况下需要设备连续运行的中断且因此一般牵涉到高昂的开支和费用。

为了能在工作过程无中断的连续运行中检查安全阀的功能性，执行所谓的PST或部分行程测试。这例如在出版物DE19723650A1、WO2009/013205A1或DE102018103324B3中有所描述。阀构件在此仅移动一段距离至安全位置，尤其是仅移动设备的工艺过程未被显著影响或干扰的程度。部分行程测试因此可以在连续运行中执行。它们允许推断出阀构件和驱动机构的基本活动性，至少在此时所执行的行程运动的范围内。为了能执行这种部分行程测试，也需要位置调节器。位置调节器大多具有比电磁阀更小的驱动流体流通量。此外，该流通量可以感觉很灵敏地被调节，从而可以使阀构件回移就像在部分行程测试中所需要的很短距离。为了执行这种细微运动，需要带有I/P换能器的位置调节器，其必须具备也是精细分辨的位移传感器装置。

带有位置调节器的智能安全阀相对于只具有电磁阀的安全阀的另一优点是，位置数据还有压力数据可借助传感器、存储器模块和位置调节器的处理器被记录并且或许被统计评估。所述记录对于运用关于安全阀及其安全开关电路的安全运行的证明是有意义的。安全阀因上述缘故通常不仅具备电磁阀、也具备位置调节器。但在安全事件中无法相当安全地推断出电磁阀或位置调节器是否造成驱动机构泄压和由此调节机构移动到安全位置。

安全阀必须(例如在化工业中)被定期检查其功能性。为了能保证安全阀的功能性，用于触发安全阀的电磁阀和真正的安全阀必须工作可靠。安全阀功能性检查的一部分将借助部分行程测试(PST)执行。在此，阀构件在连续设备中运动其可能行程的约10％至15％。由此，设备运行未受到明显的不利影响，但证明阀构件活动性。最常见的故障因此可被排除。但通过所述测试仅确定阀构件驱动机构的功能性；部分行程测试并不适用于检查用于触发安全阀的电磁阀的功能。

公开出版物EP2473889B1描述一种阀系统，其具备阀致动器、阀控制器(位置调节器)和安全电磁阀。还描述如何开始测试(如PST)和如何输出故障诊断数据例如位置数据或压力传感器信号以显示状态。

出版物WO2018/075321A1和WO2018/075241A1描述用于借助位置调节器测试电磁阀的方法和装置。在此，电磁阀用于触发安全阀。

在所述出版物中描述了电磁阀和位置调节器的功能性并示出如下方法，在此来自调节阀或电磁阀的测试的传感器数据可被评估和输出。但无法用所述方法推断出在出现安全事件且阀构件移动到安全位置之后包含电磁阀或位置调节器的安全回路是否已经造成阀构件移动到安全位置。但这种说明是重要的，因为这种安全事件可能满足由工作决定的全行程测试的角色，因此提供对电磁阀功能性的说明。如果人们能可靠作出这种说明，则这种带有安全开关电路的安全阀的维护间隔将延长。

任务

本发明的任务是指明如下方法和装置，它们允许可靠说明在出现安全事件的情况下安全阀和尤其是电磁阀是否已按规定发挥功能以触发安全阀。

解决方案

该任务通过独立权利要求的主题来完成。独立权利要求主题的有利改进方案在从属权利要求中被标识。所有权利要求的措辞兹被援引成为说明书的内容。

单数的使用不应排除复数，反之亦然，除非另有说明。

以下将详细说明一些方法步骤。所述步骤不一定必须按照所说明的顺序来执行，并且要提出的方法也可以具有其它的未提到的方法步骤。

为了完成该任务，提出一种用于检查安全阀的电磁阀的功能性的方法。安全阀具有阀构件和单向作用的带有驱动流体的气压式驱动机构以及位置调节器，其调节驱动流体内的压力并由此控制和/或调整阀构件位置。当驱动流体内要对应于环境压力时，阀构件处于安全位置。电磁阀在气压方面接设在所述驱动机构与位置调节器之间并用于将驱动机构泄压至环境。在安全事件中，所述电磁阀和位置调节器都将驱动机构泄压。该方法在此包括以下步骤：

-安全事件被触发，因此阀构件应该移入其安全位置，

-在安全时间触发后的阀构件位置的时间曲线被记录，

-阀构件为了处于安全位置所需要的时间间隔被查明，

-将该时间间隔与参考值相比较，

-如果时间间隔比参考值长或等于参考值，则电磁阀功能性的检查被视为不合格。

-如果时间间隔短于参考值，则电磁阀功能性的检查被视为合格。

在此情况下，作为参考值设定时间间隔，其位于针对基于借助位置调节器的调整而处于安全位置的预期期间与针对在电磁阀将驱动机构泄压时处于安全位置的预期期间之间。

通过这种方式，可以无需附加成本且安全性高地确定阀构件因安全事件触发而移动到安全位置是否由电磁阀或位置调节器引起。利用这种方法，具有安全阀的设备的维护间隔或许可得到最佳安排。尤其是，维护期或许在已证明电磁阀按规定发挥功能时可以延长。

当在安全事件触发之后的阀构件的速度(即位置的第一导数)和/或加速度(位置的第二导数)的时间曲线被记录时，故障诊断精度可被提高。所记录的速度和/或加速度的时间曲线与在先存储的参考特性曲线相比较。当所记录的速度和/或加速度的时间曲线超过预定程度地高于参考特性曲线延伸时，电磁阀功能性的检查被视为合格。而当所记录的速度和/或加速度的时间曲线超过预定程度地低于参考特性曲线延伸时，电磁阀功能性的检查被视为不合格。

在此情况下，作为参考特性曲线而优选设定用于阀构件的速度和/或加速度的曲线，其走向位于在基于借助位置调节器的调节而处于安全位置时的预期的速度或加速度曲线与在电磁阀将驱动机构泄压时处于安全位置时的速度或加速度的预期曲线之间。

在电磁阀作为位置调节器不具备明显更高的流通量的罕见情况下，可以如此实现所述情况的更好区分，即该位置调节器在安全事件中以短暂的预设延时将驱动机构泄压。

为了完成该任务，还提出一种用于在安全事件中检查安全阀功能性的方法。该安全阀具有阀构件和单向作用的带有驱动流体的气压式驱动机构以及调节驱动流体内压力并由此控制和/或调整阀构件位置的位置调节器。当驱动流体内的压力对应于环境压力时，阀构件处于安全位置。电磁阀在气压方面接设在驱动机构与位置调节器之间并且用于将驱动机构泄压至环境。另外，提供测量位置调节器与电磁阀之间的驱动流体压力的第一压力传感器。第一压力传感器一般被集成到位置调节器中。在安全事件中，所述电磁阀和位置调节器都将驱动机构泄压。该方法在此包括以下步骤：

-安全事件被触发，因此阀构件应移入其安全位置，

-阀构件在此已处于安全位置的时刻被查明，

-在此时刻，第一压力传感器测量驱动流体内的剩余压力，

-如果剩余压力高于第一阈值或等于第一阈值，则安全阀功能性的检查被视为不合格，

-如果剩余压力低于第一阈值，则安全阀功能性的检查被视为合格。

在此方法中，第一压力传感器测量位置调节器与电磁阀之间的压力。如果全都按规定发挥功能，则电磁阀在安全事件中将驱动机构泄压。同时，该位置调节器如此控制或调整，即该驱动机构通过相应管线被泄压。因此在压力传感器测量压力的位置处仅测量从位置调节器到电磁阀的短且尤其体积小的管线段如何被泄压。若在那里的压力因此快速且尤其完全等同于环境压力，则在到达安全位置时不用测量剩余压力。

而如果测量到高于第一阈值的剩余压力，则位置调节器或电磁阀未正确发挥功能。两者均未正确发挥功能的情况被如此排除，即，阀构件因安全事件而肯定处于安全位置。

通过这种方式，可以无需附加成本地确定安全阀是否因安全事件触发而正确发挥功能。利用这种方法，用于具有安全阀的设备的维护间隔或许可以具有最佳安排。尤其是，维护期或许在证明了电磁阀和位置调节器都按规定发挥功能时可以延长。如果设备运营者例如知道了阀门已通过电磁阀被移动，则他可将出现的安全事件视为功能测试。因此可以证明安全开关电路完全能发挥功能。

在该方法的一个优选改进方案中，在安全阀的驱动机构内在安全事件之前存在初始压力。剩余压力高于第一阈值或等于第一阈值，使得安全阀功能性的检查为不合格。当剩余压力低于大于第一阈值且小于初始压力的第二阈值时，推断出电磁阀出故障，否则推断出位置调节器出故障。

作为第一阈值，例如可以采用一般当阀构件通过位置调节器置于安全位置时在第一压力传感器处测量的剩余压力的一半。它可以在校准测量范围内在设备设立时被确定。在这种校准中，驱动机构通过位置调节器被泄压，电磁阀保持在工作位置并且未泄压。驱动机构和供应管线的总空气量因此通过供应管线和位置调节器逸出，位置调节器一般具有比电磁阀低许多的流通量。因此在处于安全位置时在第一压力传感器好还存在剩余压力。

作为第二阈值，例如可以选择居中位于所述典型剩余压力与初始压力之间的压力。

如果第一压力传感器测量高于第二阈值、即基本对应于初始压力的剩余压力，则位置调节器出现故障，因为第一压力传感器所在的管线段未被按规定泄压。但电磁阀发挥功能，因为已到达安全位置。而如果剩余压力位于两个阈值之间，则驱动机构的泄压经由位置调节器进行，从中得知虽然位置调节器按规定发挥功能，但电磁阀没有。

这个方法改进方案因此允许在故障情况下更精确说明功能故障的起因。

当阀构件位置和/或压力的曲线被获得并由此能形成位置特性曲线和/或压力特性曲线和/或位置-压力特性曲线时并且将所获特性曲线与至少一个存储的参考特性曲线相比较时，允许更详细的故障诊断。由此或许已经在其具有对安全阀的或其部件的功能性的基本作用之前可识别与正常行为的偏差。

由于在安全事件触发之后的压力和/或其第一和/或第二导数的时间曲线被记录并且将所记录的压力和/或其第一和/或第二导数的时间曲线与在先存储的参考特性曲线相比较，也可以获得更详细的故障诊断。

优选从所记录的曲线和/或至少一条所或特性曲线与至少一条参考特性曲线的比较中获得对安全阀部件的功能性的说明。因此或许可容易区分不同的情况，因为不仅要考虑一些值，也要考虑所获特性曲线的形状。

当获知第一压力传感器的快速或甚至猛烈的压力降且同时获知比较缓慢的连续位置曲线时，可以推断出电磁阀正确发挥功能。

为此，人们可以规定如下：确定在第一压力传感器上测量的压力为了降低到大气压所需要的第一时间间隔。另外，阀构件为了移入安全位置所需要的第二时间间隔被确定。所述时间从安全事件触发起被测量。当第一时间间隔比第二时间间隔短时推断出电磁阀正确发挥功能，因为接着进行驱动机构经由电磁阀的泄压，且在位置调节器与电磁阀之间的控制管线的泄压通过位置调节器进行，这一般进行得很快。

而当第一时间间隔比第二时间间隔长时可推断出电磁阀出故障。

当获知第一压力传感器上的恒定压力曲线且同时获知阀构件至安全位置的连续位置曲线时，可以推断出位置调节器出故障。

还更准确详细地讲，当提供测量电磁阀与安全阀驱动机构之间的驱动机构压力的第二压力传感器时，可以评估安全阀的行为。于是，可以从第一压力传感器的快速猛烈压力降和同时在第二压力传感器处的连续压力降推断出安全阀部件正确发挥功能。对于这种故障诊断，第一压力传感器上的压力降比第二压力传感器上的压力降更快速地进行一般就够了。

如果提供测量在电磁阀与安全阀驱动机构之间的驱动流体压力的第二压力传感器，则可以从第一压力传感器的快速猛烈的压力降以及同时第二压力传感器上的连续压力降和偏离参考位置特性曲线的位置曲线推断出安全阀的驱动机构出故障。当第一压力传感器处的压力降比第二压力传感器处的压力降更快速地进行并且阀构件位置随时间的变化不同于参考位置特性曲线时，尤其是推断出安全阀驱动机构出故障。在所观察的压力曲线的情况下，阀构件必须在预期时间内移入安全位置；若此时出现延时，则可以假定在阀构件驱动机构周围环境内有机械问题。

还如此完成该任务，在如上所述的方法中，方法步骤作为该方法借此能在至少一台计算机上运行的程序代码来表达。

该任务还通过一种安全阀的位置调节器来完成，其具有数据记录机构以及控制器，它们被设计成该位置调节器能借助如上所述的方法检查安全阀和/或电磁阀的功能性。

另外，该任务通过一种具有这种位置调节器的安全阀来完成。

该任务也通过一种具有这种全阀的工程设备来完成。

另外，该任务通过一种计算机程序来完成，其包括指令，该指令造成前述的位置调节器执行根据更前面所述的方法之一的方法步骤。

另外，该任务通过一种计算机可读介质来完成，其上存储有前述计算机程序。

其它的细节和特征来自以下结合图对优选实施例的说明。在此情况下，可以单独地或多个相互组合地实现各自特征。完成该任务的可能方式不局限于该实施例。因此，例如范围说明总是包含所有未提到的中间值和所有可想到的子区间。

所述实施例在图中被示意性示出。在这些图中的相同的附图标记在此表示相同的或功能相同的或关于其功能彼此对应的零部件，具体示出了：

图1示出可使用本发明方法的具有电磁阀和位置调节器的安全阀的示意图；

图2示出曲线图，其不仅针对电磁阀已接通的情况，也针对位置调节器已经造成处于安全位置的情况表明在安全事件中的阀行程的时间曲线；

图3示出曲线图，其在存在允许有类似流通量时的区分的附加延时时表明在安全事件中的阀行程的时间曲线；

图4示出曲线图，其除了行程曲线外还表明在安全事件中在第一压力传感器处的压力曲线；和

图5示出曲线图，其表明在安全事件中获得的所属的行程-压力特性曲线。

图1示出典型的安全阀100的示意性结构。其包含具有阀构件的真正的阀110、位置调节器120和操作阀构件的气压式驱动机构130。驱动机构内的压力状况通过电磁阀140和位置调节器120来控制。位置调节器的压缩空气供应装置通过供应管线150进行。

该电磁阀在正常工作中被通电(供电源未被示出)。如果电磁阀140的供电源被断开，则它切换到其安全位置并且开通驱动机构至大气的连通，由此驱动机构内的压力降低至环境压力并且阀110被移动到安全位置。

能在图1的示意图中看到该状态：左侧阀位置起效，此时在位置调节器120与驱动机构130之间的控制管线160、170被断开，取而代之，安排驱动机构至大气的连通，由电磁阀140上的左下侧箭头表示。如果电磁阀140处于其工作位置，则右半侧起效，其开通位置调节器120与驱动机构130之间的控制管线160、170。

在所示实施方式中，在电磁阀的安全位置中，从位置调节器120延伸到电磁阀140的控制管线160在电磁阀内被阻断(通过T形显示来表示)。

位置调节器120安装在安全阀100上并且调整阀构件的行程位置以及驱动机构内的压力。驱动机构130通过控制连接管线160、170连接至位置调节器120。第一压力传感器190位于该管线至位置调节器的接头处，它尤其测量在位置调节器120与电磁阀140之间的控制管线的部段160内的压力。在电磁阀140与驱动机构130之间，压力还经由测量管线180到达位置调节器120至第二压力传感器195的测量接头。第二压力传感器因此尤其测量在电磁阀140与驱动机构130之间控制管线的部段170内的压力和进而驱动机构内的压力。

位置调节器120视安全阀100的具体应用场合负责正常运行和/或故障诊断功能(如用于部分行程测试)。电磁阀140担负真正的安全功能。因此它一般也具有比位置调节器更大的Kvs值，因为对调节时间(紧急反应期，即阀构件在安全事件中多快速地到达安全位置)提供更高要求。因此，要求更短暂的泄压时间和进而更快速的阀构件110运动。

如果在设备中出现安全事件，则位置调节器120和电磁阀140都不再得到电流信号，或得到比针对正常工作小许多的电流(于是一般在电磁阀上有0V电压，位置调节器还是被通电3.75mA)。其结果是两个部件切换，使得驱动机构130被泄压。

如果没有压力传感器190、195，即仅借助位置调节器120的位置识别，则可以实现针对电磁阀140的在处于安全位置所需要的时间范围内的功能证明。这可以在从图2的曲线图中的行程-时间曲线处看到。因为电磁阀140一般具有比位置调节器120大许多的Kvs值、即高许多的最大流通量，故驱动机构130通过电磁阀140比借助位置调节器120快速许多地泄压。

存在如图2所示的曲线：虚线曲线说明出现在位置调节器将阀构件置于安全位置时的行程-时间曲线，而点划线说明出现在电磁阀将驱动机构泄压时的行程-时间曲线。依据时间区别，可以推断出是位置调节器或电磁阀已在安全事件下将阀构件置于安全位置。在此，用于位置调节器的曲线在校准测量范围内被确定并且作为参考曲线被存储。用于此过程的典型持续时间也可以通过这种方式被确定。但对于故障诊断有利的是确定一个参考值，其位于用于阀构件借助位置调节器和借助电磁阀的移动的预期时间之间。于是，可以依据与参考值的比较作出情况判断。

在安全要求更高的情况下，作为参考值例如也可选择用于借助电磁阀的移动的预期最大持续时间。它在图2的情况下例如是1.5秒。

对于位置调节器120和电磁阀140具有相似的Kvs值的不太常见的情况，刚才所述的区分看起来困难，因为图2中的曲线将会挨得很近。在此情况下有利的是位置调节器120配置成它以小的延时(例如0.3s)切换。此情况在图3的曲线图中被示出。如在图2中那样，虚线曲线表示出现在位置调节器使阀构件进入安全位置时的行程曲线。

点划曲线又表示行程曲线，其出现电磁阀将驱动机构泄压时。由延时引起地，行程-时间曲线又进一步分开。尤其存在用于可能的泄压过程的时间差，其至少对应于所选延时。因此，因所加入的延时而可以也将这两种如所述的情况区分开。

如果设有测量在位置调节器120与电磁阀140之间控制管线160内的压力的第一压力传感器190，可以作出对安全阀100是否在安全事件中按规定发挥功能的有区分的说明。尤其可以对哪个部件或许没有发挥功能作出说明。

在无干扰运行中，压缩空气从位置调节器120经由控制管线160、电磁阀140和控制管线170进入驱动机构130。在此情况下，电磁阀被切换到接通(通电)。阀构件110的行程位置在此情况下借助位置调节器120被调节。为了调节位置，位置调节器具备抽取阀构件位置的位置测量系统。

若出现安全事件，电磁阀140的通电失效。于是，电磁阀借助弹簧预紧力按照已经描述的方式切换到如下位置，在该位置中从位置调节器至电磁阀的管线160被阻断，并且控制管线170被泄压到环境压力。同时，位置调节器被如此切换，使得它也泄压，由此在位置调节器与电磁阀之间的管路160也被泄压。在此状态下，驱动机构130现在使阀构件移动到安全位置。如果电磁阀出故障并且将无法泄压，则在驱动机构130与位置调节器120之间的控制管线170未被中断。因此驱动机构将通过位置调节器泄压。

在图4中能看到曲线图，其除了在安全事件中的阀构件110的位置曲线(实线曲线)外还表明在第一压力传感器190处的压力曲线，确切说针对电磁阀按规定切换(点划曲线)的情况和针对电磁阀无法发挥功能且位置调节器已将驱动机构泄压(虚线曲线)的情况。

所述区分解释如下：如果电磁阀正确切换，则在电磁阀处的控制管线160、170中断并泄压。在电磁阀140和位置调节器120之间的短小且因此体积小的管线件160(通过位置调节器)也被泄压，确切说因为体积小而很快速泄压。这导致图4中的点划曲线下降很陡。如果电磁阀没有正确切换，则驱动机构130的泄压经由位置调节器120进行。因为体积很大且一般Kvs值较小，故在第一压力传感器190上的压力降在此情况下缓慢许多地进行，其进行方式与阀驱动机构130的运动相关联。这在图4中由虚线曲线表示。通过在位置调节器上的节流位置，在过程开始时出现压差，由此在曲线的初始走向中出现拐点。

图5示出对应于图4的情况的行程-压力特性曲线。在此情况下，点划曲线又适用于电磁阀已经泄压驱动机构的情况，而虚线曲线适用于泄压经由位置调节器进行的情况。依据这些曲线，可以容易区分上述情况。尤其是，从所观察的剩余压力在到达行程位置0时得到有利的区分标准。在这里，例如可以选择第一阈值，其位于在驱动机构借助位置调节器移动到安全位置时的预期剩余压力与0之间。

电磁阀按规定发挥功能但位置调节器没有的第三种可能情况未被示出。在此情况下，阀将移入安全位置，但第一压力传感器190处的压力还对应于初始压力，因为在电磁阀140处的相应的管线段160被阻断并且无法通过位置调节器被泄压。在此，第二阈值作为区分标准是有意义的，第二阈值位于初始压力与在驱动机构借助位置调节器移动时的预期剩余压力之间。

当存在第二压力传感器195时，故障诊断还变得安全，第二压力传感器借助测量管线180测量在电磁阀140和驱动机构130之间的控制管线的部段170内或驱动机构130内的压力。如果第一压力传感器190提供很快速的猛烈压力降并且第二压力传感器195提供连续的压力降，则所有部件如规定的那样发挥功能。两个传感器于是提供截然不同的时间曲线。

而如果具有更均匀一致的尤其不突变的走向的两条压力降曲线相似，则假定电磁阀140出故障而位置调节器120正常。驱动机构通过位置调节器被泄压，从而两个压力传感器190、195的测量大致一致。

在使用两个压力传感器和一个典型的安全阀时的所有可能性全部被呈现在下表中。

(在此，P1表示在第一压力传感器190处测量的压力，P2表示在第二压力传感器195处测量的压力。)

如果阀构件位置现在很缓慢改变或甚至不变，尽管压力传感器190、195具有与其的曲线走向，则可以推断出阀驱动机构130且尤其是调节机构的更大摩擦或阻断或者位置传感器出故障。

词汇表

阀的流体驱动机构

当阀的驱动杆被隔膜移动时，人们提到流体作动阀，隔膜通过流体且一般是压缩空气承受压力并由此被定位。

Kv值和Kvs值

Kv值也被称为流通量系数(Faktor)或流通系数(Koeffizient)。它是液体或气体在一定开口度下流过阀的可获得的流通量的尺度并且用于阀的选择和尺寸设定。该值以单位m³/h来说明并且可解读为有效横截面。Kv值仅适用于阀的所属的行程或开口度。在名义行程(即100％开口度)下的阀的Kv值被称为Kvs值。依据Kvs值，可以在阀的情况下确定最大可能流通量(按照https://de.wikipe-dia.org/wiki/Kv-Wert)。

电磁阀

电磁阀是具有电磁驱动机构的阀。电磁阀可以依据构型很快速地切换。

安全阀

作为安全阀，在此是指具有通断工作方式和安全相关应用的调节阀门。调节阀门由一般是流体的驱动机构和活动的阀构件组成并且用于调整流体流。阀的类型可以不仅是旋转阀，也可以是行程阀。在安全相关阀门领域中，采用一般单向作用的气压驱动机构。在一侧被弹簧力预紧的驱动机构在驱动机构被泄压、即压缩空气从驱动机构的腔室逸出时独自移动到安全位置。这例如在电流-压力(l/P)换能器或电磁阀不再通电时完成。

在安全阀门情况下，安全阀通常在正常运行中打开，并且安全阀在安全事件(如断电)中独自关闭。压缩空气总是与弹簧力反向作用。如果现在将驱动机构泄压，则阀开始关闭，因为弹簧力被释放。安全位置也可以是断电打开(驱动机构泄压)和通电接通(驱动机构充压)。在安全位置中，在驱动机构内仅存在环境压力。

部分行程测试(PST)

为了保证阀门的安全工作，定期或周期性测试调节机构是否也运动。在此测试中不希望阀门完全移动到安全位置以便不干扰连续工作。在部分行程测试中，调节机构仅移动为了保证调节机构移动一段距离但不显著影响设备工艺过程所需要的程度。在此也测试调节机构是否肯定还离开或脱离其位置。调节机构在部分行程测试之后又返回到其初始位置。利用该测试，可以检查调节机构的基本可活动性。

阀构件

阀构件是在其压到阀座上时关闭阀的元件。

附图标记

100安全阀

110真正的阀；具有阀构件的阀壳体

120位置调节器

130阀驱动机构

140电磁阀

150压缩空气供应装置

160在位置调节器与电磁阀之间的控制管线

170在电磁阀与驱动机构之间的控制管线

180测量管线

190第一压力传感器

195第二压力传感器

引用的文献

引用的专利文献

DE19723650A1

DE102018103324B3

EP2473889B1

WO2009/013205A1

WO2018/075321A1

WO2018/075241A1

引用的非专利文献

EN61508

Claims (19)

1.一种用于检查安全阀(100)的电磁阀(140)的功能性的方法，所述安全阀(100)具有阀构件(110)，

1.1其中，所述安全阀(100)为了定位所述阀构件(110)而具有单向作用的带有驱动流体的气动的驱动机构(130)；

1.2其中，所述安全阀(100)具有位置调节器(120)，所述位置调节器(120)调节所述驱动流体内的压力并由此控制和/或调整所述阀构件(110)的位置；

1.3其中，当所述驱动流体内的所述压力对应于环境压力时，所述阀构件(110)处于安全位置；

1.4其中，所述电磁阀(140)在气压上接设在所述驱动机构(130)与所述位置调节器(120)之间并且用于使所述驱动机构(130)泄压至环境；

1.5其中，在安全事件中所述电磁阀(140)和所述位置调节器(120)都使所述驱动机构(130)泄压；

其中，所述方法包括以下步骤：

1.6触发安全事件，因此所述阀构件(110)应移入其安全位置；

1.7记录在触发所述安全事件后的所述阀构件(110)的位置的时间曲线；

1.8查明所述阀构件(110)为了处于所述安全位置所需要的时间间隔；

1.9将所述时间间隔与参考值相比较；

1.10如果所述时间间隔比所述参考值长或等于所述参考值，则所述电磁阀(140)的所述功能性的检查被视为不合格；

1.11如果所述时间间隔比所述参考值短，则所述电磁阀(140)的所述功能性的检查被视为合格。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，

2.1记录在触发所述安全事件后的所述阀构件(110)的速度和/或加速度的时间曲线；

2.2将所记录的所述速度和/或所述加速度的时间曲线与在先存储的参考特性曲线相比较；

2.3其中，当所记录的所述速度和/或所述加速度的时间曲线高于所述参考特性曲线超出预定程度地延伸时，所述电磁阀(140)的所述功能性的检查被视为合格；

2.4其中，当所记录的所述速度和/或所述加速度的时间曲线低于所述参考特性曲线超出预定程度地延伸时，所述电磁阀(140)的所述功能性的检查被视为合格。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征是，所述位置调节器(120)在所述安全事件中以预设延时使所述驱动机构(130)泄压。

4.一种用于在安全事件中检查安全阀(100)的功能性的方法，

4.1其中，所述安全阀(100)具有阀构件(110)并且为了定位所述阀构件(110)而具有单向作用的带有驱动流体的气动的驱动机构(130)；

4.2其中，所述安全阀(100)具有位置调节器(120)，所述位置调节器(120)调节所述驱动流体内的压力并由此控制和/或调整所述阀构件(110)的位置；

4.3其中，当所述驱动流体内的压力对应于环境压力时，所述阀构件(110)处于安全位置；

4.4其中，电磁阀(140)在气压上接设在所述驱动机构(130)与所述位置调节器(120)之间并且用于使所述驱动机构(130)泄压至环境；

4.5其中，提供第一压力传感器(190)，所述第一压力传感器(190)测量在所述位置调节器(120)与所述电磁阀(140)之间的所述驱动流体的压力；

4.6其中，在所述安全事件中所述电磁阀(140)和所述位置调节器(120)都使所述驱动机构(130)泄压至环境；其中，所述方法包括以下步骤：

4.7触发所述安全事件，因此所述阀构件(110)应被移入其安全位置；

4.8查明所述阀构件(110)此时已处于所述安全位置的时刻；

4.9在此时刻所述第一压力传感器(190)测量所述驱动流体内的剩余压力；

4.10如果所述剩余压力高于第一阈值或等于所述第一阈值，则所述安全阀(100)的所述功能性的检查被视为不合格；

4.11如果所述剩余压力低于所述第一阈值，则所述安全阀(100)的所述功能性的检查被视为合格。

5.根据权利要求4所述的方法，

5.1其中，在所述安全事件之前，在所述安全阀的所述驱动机构(130)中存在初始压力；

5.2其中，所述剩余压力高于所述第一阈值或等于所述第一阈值；

其特征是，

5.3当所述剩余压力低于第二阈值时推断出所述电磁阀(140)出故障；

5.3.1其中，所述第二阈值大于所述第一阈值并且小于所述初始压力；

5.4否则推断出所述位置调节器(120)出故障。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征是，

6.1所述阀构件(110)的位置的曲线和/或所述压力的曲线被检测到，由此形成位置特性曲线和/或压力特性曲线和/或位置-压力特性曲线；并且

6.2将所获得的特性曲线与所存储的至少一条参考特性曲线相比较。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征是，

7.1所述压力的时间曲线和/或其第一和/或第二导数的时间曲线在触发所述安全事件之后被记录；

7.2将所记录的压力的时间曲线和/或其第一和/或第二导数的时间曲线与在先存储的参考特性曲线相比较。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征是，从所记录的曲线和/或至少一条所获得的特性曲线与所述至少一条参考特性曲线的比较中获得对所述安全阀(100)的所述部件的功能性的说明。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其特征是，确定在所述第一压力传感器(190)处测量的压力为了降低到大气压所需要的第一时间间隔，确定所述阀构件(110)为了移入所述安全位置所需要的第二时间间隔，当所述第一时间间隔比所述第二时间间隔短时推断出所述电磁阀(140)正确发挥功能。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征是，当所述第一时间间隔比所述第二时间间隔长时推断出所述电磁阀(140)出故障。

11.根据权利要求4至10中任一项所述的方法，其特征是，从在所述第一压力传感器(190)上的恒定的压力曲线和同时所述阀构件(110)的连续位置曲线中推断出所述位置调节器(120)出故障。

12.根据权利要求4至11中任一项所述的方法，

12.1其中，提供第二压力传感器(195)，所述第二压力传感器(195)测量在所述电磁阀(140)与所述安全阀(100)的所述驱动机构(130)之间的所述驱动流体的压力；

其特征是，

12.2当在所述第一压力传感器(190)上的压力降比在所述第二压力传感器(195)上的压力降更快速地进行时，推断出所述安全阀(100)的部件正确发挥功能。

13.根据权利要求4至12中任一项所述的方法，

13.1其中，提供第二压力传感器(195)，所述第二压力传感器(195)测量在所述电磁阀(140)与所述安全阀(100)的所述驱动机构(130)之间的所述驱动流体的压力；

其特征是，

13.2在如下条件下推断出所述安全阀(100)的所述驱动机构(130)出故障，

13.2.1在所述第一压力传感器(190)处的压力降比在第二压力传感器(195)处的压力降更快速地进行，和

13.2.2所述阀构件(110)的位置随时间的变化不同于参考位置特性曲线。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法步骤以程序代码形式来表达，所述方法能借助所述程序代码在至少一台计算机上运行。

15.一种安全阀(100)的位置调节器(120)，其中，所述位置调节器(120)具有数据记录机构以及控制器，它们被设计成所述位置调节器(120)能借助根据方法权利要求1至14中任一项所述的方法检查所述安全阀(100)的和/或电磁阀(140)的功能性。

16.一种安全阀(100)，所述安全阀(100)具有根据权利要求15所述的位置调节器(120)。

17.一种工程设备，所述工程设备具有根据权利要求16所述的安全阀(100)。

18.一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令造成根据权利要求15所述的位置调节器执行根据方法权利要求1至14中任一项所述的方法步骤。

19.一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有根据权利要求18所述的计算机程序。

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