DE102007036057B4

DE102007036057B4 - Verfahren zum Auswerten der Leistung eines Steuerventils und zugehörige Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007036057B4
Application number: DE102007036057.8A
Authority: DE
Inventors: Joseph Lee Ching Hua; Sharad Vishwasrao; Naveen Kashyap; Emelin Ornelas
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2007-08-01
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2027-08-02
Also published as: CN101140294B; CN101140294A; JP2008065812A; DE102007036057A1; US7672796B2; SG140513A1; US20080077335A1

Abstract

Verfahren zum Ermitteln der Leistung bzw. Güte eines Steuerventils mit den Schritten: a) Messen eines Drucks an einer stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Steuerventils; b) Bestimmen eines Differenzdruckwerts zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Position des Steuerventils; c) Ermitteln einer erwarteten Strömungsrate mit einer Strömungsratenformelwobei Q = Strömungsrate, Cν = Ventilströmungskoeffizient, ΔP = Differenzdruckwert zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Steuerventils, G = spezifisches Gewicht des Fluids, und φ(x) = eine inhärente Ventilcharakteristik ist; d) Messen einer tatsächlichen Strömungsrate durch das Steuerventil; e) Vergleichen der tatsächlichen Strömungsrate mit der erwarteten Strömungsrate, um die Differenz zwischen der tatsächlichen und der erwarteten Strömungsrate zu bestimmen; f) Bestimmen, ob die Differenz innerhalb eines annehmbaren Wertebereichs der erwarteten Strömungsrate ist; g) Ermitteln der Güte des Steuerventils; und h) Bestimmen des nächsten Zeitpunkts zur Wiederholung der Schritte a) bis g) beruhend auf der festgestellten Leistung des Steuerventils.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Auswertung von Steuerventilleistung bzw. Steuerventilgüte.
Steuerventile werden überall bei Betriebsprozessen verwendet, um die Strömung eines Fluids durch Kanäle zu modulieren, um Prozessanforderungen zu genügen. Die Steuerventile arbeiten in Abhängigkeit von einem Signal von einem Steuersystem, um die Fluidversorgung zu dem Prozess gemäß den Anforderungen zu modulieren. Es ist insbesondere bei empfindlichen Prozessen, bei denen eine geringe Variation in der Versorgung die Ausgabe des Prozesses beeinflussen kann, unbedingt erforderlich, dass die Leistung bzw. Güte jedes Steuerventils unter Kontrolle gehalten wird.
Gegenwärtig stellen als ein Teil von Prozessüberwachungs- und Steuerfunktionen Bedienungspersonen sehr große Datenmengen von dem Steuersystem wieder her und verknüpfen diese, um geeignete Gedankenmodelle des Prozesses aufzubauen. Bedienungspersonen stützen sich auf diese Gedankenmodelle, um Steuerventil- und Schleifenleistung bzw. -güte proaktiv zu diagnostizieren, um dadurch die Leistung bzw. Güte des Steuerventils zu bewerten. Die Erfahrung von Bedienungspersonen spielt eine Schlüsselrolle bei der Robustheit dieser Gedankenmodelle.
Unterschiedliche Bedienungspersonen können unterschiedliche Sätze von Gedankenmodellen haben, die nach Jahren der Erfahrung mit bestimmten Steuerventilen gebildet werden. Es braucht keine Konsistenz vorzuliegen, wenn Steuerventil- und Schleifenleistung bzw. -güte diagnostiziert und bestimmt werden (insbesondere zwischen erfahrenen und unerfahrenen Bedienungspersonen).
Das Vergleichen der Betriebsstatistiken mit denen der vom Hersteller bereitgestellten Statistiken ist nicht ideal, weil die von dem Hersteller bereitgestellten Daten nicht die installierte Charakteristik des Ventils berücksichtigt.
Gegenwärtig werden Offline-Hubtests durchgeführt, um die Leistung bzw. Güte der Steuerventile auszuwerten. Dies ist nicht wünschenswert, weil der Prozess durch die Abschaltzeit während der Offline-Hubtests nachteilig beeinflusst wird.
Andererseits muss die Leistung bzw. Güte von Steuerventilen kontinuierlich geprüft werden, weil Leistungs- bzw. Gütevariationen der Steuerventile durch Leckage und/oder Bypass-Offen-Situationen verursacht werden können. Sollte diesen Situationen nicht früh Einhalt geboten werden, wird das Ausmaß des einem Prozess zugefügten Schadens groß.
Die DE 103 31 698 A1 betrifft die Messung eines Durchflusses von Dampf- oder Gas-förmigen Stoffen durch eine Rohrleitung. Das Messgerät der Entgegenhaltung misst einen Öffnungsquerschnitt eines Ventils in der Rohrleitung anhand des Verstellweges einer Ventilspindel. Anders gesagt, hier wird nicht die Leistung (performance) des Stellventils bewertet, sondern dieses wird als Ideal angenommen, um so den Durchfluss zu bestimmen. Der Fachmann, der das der Erfindung zugrunde liegende Problem lösen möchte, nämlich ein Verfahren zur Bestimmung der Leistung (performance) eines Steuerventils bereitzustellen, würde diese Entgegenhaltung nicht als nächstkommenden Stand der Technik wählen, da weder die Aufgabe noch die erfindungsgemäße Lösung hier adressiert sind.
Die DE 100 54 199 A1 betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Luftmassenmessers. Auch hier handelt es sich nicht um ein Verfahren zum Bewerten der Leistung eines Steuerventils. Es scheint fraglich, ob der Fachmann diesen Stand der Technik als Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung wählen würde. Die JP 02287136 A betrifft ein Verfahren zur Bewertung eines Ventils, wobei eine gemessene Strömungsrate mit einer bei einer bestimmten Ventilstellung erwarteten Strömungsrate verglichen wird, und wobei bei einer entsprechend großen Abweichung über einen längeren Zeitraum ein Warnsignal ausgegeben wird. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein oder mehrere der obigen Probleme zu beseitigen oder anzusprechen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt bzw. Aus- oder Weiterbildung der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer erwarteten Strömungsrate durch ein Steuerventil bereitgestellt, das einen vorbestimmten Ventilströmungskoeffizienten aufweist, wobei dieses Verfahren die Schritte umfasst: Messen eines Drucks an einer stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Steuerventils, Bestimmen eines Differenzdruckwerts zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Position des Steuerventils und Ermitteln einer erwarteten Strömungsrate mit einer Strömungsratenformel:
wobei

Q: = Strömungsrate,
Cν: = Ventilströmungskoeffizient,
ΔP: = Differenzdruckwert zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Steuerventils,
G: = spezifische Schwere (Gravity) des Fluids und
φ(x): = eine Ventilinhärente Charakteristik ist.

Vorzugsweise wird die erwartete Strömungsrate für ein lineares Ventil ermittelt, wobei sich die inhärente Charakteristik direkt auf die Ventilöffnung oder den Steuerventilhub mit der Beziehung φ(x) = x bezieht, wobei x ein Maß einer Ventilöffnung ist.
Daher wird für lineare Ventile die erwartete Strömungsrate mit der Strömungsratenformel:
erhalten.
Vorzugsweise wird die erwartete Strömungsrate für ein Equal-Percetage-Ventil ermittelt, wobei die inhärente Charakteristik φ(x) die Beziehung φ(x) = R^–(1-x) ist, wobei R ein Arbeitsbereich und x ein Maß der Ventilöffnung ist.
Daher wird für Equal-Percetage-Ventile bzw. Ventile mit gleichprozrntiger Ventilsteuerung die erwartete Strömungsrate mit der Strömungsratenformel:
erhalten.
Mit dem obigen Verfahren kann die Echtzeitströmung durch ein Steuerventil durch nicht-invasive Mittel erhalten werden. Es ist ersichtlich, dass die Leistung bzw. Güte eines Steuerventils mit einer gemessenen erwarteten Strömungsrate als eine Grundlinie für einen durchzuführenden Vergleich herbeigeführt werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt bzw. Aus- oder Weiterbildung der Erfindung wird ein System bzw. Verfahren oder Vorrichtung zum Ermitteln der Steuerventilleistung bzw. -güte bei einem Prozessvorgang bereitgestellt, wobei das System umfasst: Ermitteln einer erwarteten Strömungsrate für ein Steuerventil durch Messen eines Differenzdrucks zwischen einer stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position eines Steuerventils von Interesse und Verwenden der Formel
Messen einer tatsächlichen Strömungsrate durch das Steuerventil, Vergleichen der tatsächlichen Strömungsrate mit der erwarteten Strömungsrate, um die Differenz im Wert zwischen der tatsächlichen und der erwarteten Strömungsrate zu bestimmen, Bestimmen, ob die Differenz innerhalb eines annehmbaren Bereichs von Werten von der erwarteten Strömungsrate ist, und Ermitteln der Leistung bzw. Güte des Steuerventils.
Durch Folgen des obigen Verfahrens ist ein Benutzer imstande, die Leistung bzw. Güte eines Steuerventils, ohne dass er/sie, vorherige Erfahrung mit dem Steuerventil haben braucht, auszuwerten.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Ermittelns der Leistung bzw. Güte des Steuerventils ferner ein Bereitstellen eines Toleranzbereiches, in dem die Leistung bzw. Güte des Steuerventils als annehmbar bestimmt wird.
Weiterhin vorzugsweise umfasst der Schritt des Ermittelns der Leistung bzw. Güte ferner ein Bereitstellen eines Ergebnisses der Leistung bzw. Güte des Steuerventils, wobei, wenn der Unterschied zwischen den tatsächlichen und erwarteten Strömungsraten innerhalb des Toleranzbereiches liegt, die Leistung bzw. Güte des Steuerventils annehmbar ist, und wenn der Unterschied zwischen den gemessenen und erwarteten Strömungsratenwerte außerhalb des Toleranzbereichs liegt, die Leistung bzw. Güte des Steuerventils unannehmbar ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines Systems zum Ermitteln einer Steuerventilleistung bzw. -güte in einem Prozessvorgang bereitgestellt, wobei das Verfahren eine erwartete Strömungsrate für eine Mehrzahl von Steuerventilen ermittelt, die bei einem Prozessvorgang verwendet werden, die erwarteten Strömungsratenwerte für eine Mehrzahl von Steuerventilöffnungen für jedes der Mehrzahl von Steuerventilen tabelliert, die bei einem Prozessvorgang verwendet werden, ein Eingabemittel bereitstellt, um einen Eingabewert für einen gemessenen tatsächlichen Strömungswert durch ein Steuerventil zu empfangen, den tatsächlichen Wert einer gemessenen Strömungsrate mit dem tabellierten erwarteten Strömungsratenwert für das Steuerventil vergleicht und ermittelt, ob die Leistung bzw. Güte des Steuerventils annehmbar ist.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Ermittelns der Leistung bzw. Güte ferner ein Bereitstellen eines Toleranzbereiches, in dem die Leistung bzw. Güte des Steuerventils annehmbar ist.
Weiterhin vorzugsweise umfasst der Schritt des Ermittelns der Leistung bzw. Güte ferner ein Bereitstellen eines Ergebnisses der Leistung bzw. Güte des Steuerventils, wobei, wenn der Unterschied zwischen den eingegebenen und erwarteten Strömungsratenwerten innerhalb des Toleranzbereichs liegt, die Leistung bzw. Güte des Steuerventils annehmbar ist, und wenn der Unterschied zwischen den gemessenen und erwarteten Strömungswerten außerhalb des Toleranzbereiches liegt, die Leistung bzw. Güte unannehmbar ist.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein System zum Ermitteln der Steuerventilleistung bzw- -güte bereitgestellt, wobei das System umfasst: einen Strömungsmesser, um eine tatsächliche Strömungsrate durch ein Steuerventil zu messen, eine Datenbank mit mindestens einer erwarteten Strömungsrate für ein Steuerventil und einen Komparator, um die tatsächliche und erwartete Strömungsrate zu vergleichen, um die Leistung bzw. Güte des Steuerventils zu ermitteln.
Vorzugsweise umfasst das System ferner ein Eingabemittel, um einen Eingabewert der tatsächlichen Strömungsrate durch das Steuerventil zu empfangen.
Weiterhin vorzugsweise umfasst das System ferner eine Datenbank mit einem Toleranzbereich, in dem die Leistung bzw. Güte des Steuerventils annehmbar ist.
Weiterhin vorzugsweise umfasst das System ferner Ausgabemittel, um eine Leistung bzw. Güte des Steuerventils anzugeben.
Vorzugsweise ist das Ausgabemittel eine Anzeige, die die Leistung bzw. Güte des Steuerventils angibt.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verwenden eines Systems der Erfindung bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Erhalten eines Werts einer tatsächlichen Strömungsrate durch das Steuerventil, Eingeben des Werts der gemessenen tatsächlichen Strömungsrate in das System, Empfangen einer Ausgabedifferenz zwischen den Werten der tatsächlichen und der erwarteten Strömungsraten und Empfangen einer Information der Leistung bzw. Güte des Steuerventils.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verwenden eines Systems der Erfindung bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Identifizieren des interessierenden Steuerventiltyps, wobei die Typen ein lineares Ventil und ein Equal-Percentage-Ventil umfassen, oder einer Position des Ventils, Erhalten eines Werts einer tatsächlichen Strömungsrate durch das Steuerventil, Eingeben des Werts der tatsächlichen Strömungsrate in das System, Empfangen einer Ausgabedifferenz zwischen den Werten der tatsächlichen und der erwarteten Strömungsraten und Empfangen einer Information der Leistung bzw. Güte des Steuerventils.
Damit die Erfindung vollständiger verstanden werden kann, werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen als Beispiele beschrieben. In den Figuren zeigen:
1 einen ersten Aspekt der Erfindung, der die Verfahrensschritte zum Ermitteln einer erwarteten Strömungsrate durch ein Steuerventil darstellt;
2 einen zweiten Aspekt der Erfindung, der die Verfahrensschritte zum Ermitteln der Leistung bzw. Güte eines Steuerventils darstellt;
3 einen dritten Aspekt der Erfindung, der die Verfahrensschritte zum Bereitstellen eines Systems darstellt, um die Leistung bzw. Güte eines Steuerventils zu ermitteln; und
4 einen vierten Aspekt der Erfindung, der das System zum Ermitteln der Leistung bzw. Güte eines Steuerventils darstellt.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird, wie es in 1 gezeigt ist, ein Verfahren zum Ermitteln einer erwarteten Strömungsrate eines Fluids durch ein Steuerventil bereitgestellt, das einen bestimmten Ventilströmungskoeffizienten aufweist. Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Messens eines Drucks an einer stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Steuerventils von Interesse, Bestimmen des Differenzdrucks zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Positionen und Ermitteln einer erwarteten Strömungsrate durch das Steuerventil. Die erwartete Strömungsrate wird mit der Strömungsratenformel von
Ermittelt, wobei

Q: = Strömungsrate,
Cν: = Ventilströmungskoeffizient,
ΔP: = Differenzdruckwert zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Steuerventils,
G: = spezifisches Gewicht des Fluids und
φ(x): = eine inhärente Eigenschaft des Ventils ist.

Die durch einen Hersteller bereitgestellten Leistungs- bzw. Gütewerte berücksichtigen nicht die Charakteristika der eingebauten Ventile, die eine Auswirkung auf die tatsächliche oder erwartete Strömung durch ein Steuerventil aufweisen. Daher kann eine Angabe oder Leistung bzw. Güte eines Steuerventils nicht vom Datenblatt des Herstellers erhalten werden.
Es gibt allgemein zwei unterschiedliche Arten von Steuerventilen – lineare Ventil und Equal-Percentage-Ventile. Die Ermittlung der erwarteten Strömungsrate unterscheidet sich. Für lineare Ventile wird die erwartete Strömungsrate Q erhalten, indem das Symbol φ(x) durch den Wert der Ventilöffnung ersetzt wird. Daher wird als Beispiel, wenn das Ventil halb geöffnet ist, d. h. 0,5, φ(x) gleich 0,5, und dieser Wert wird in die Gleichung eingegeben.
Für Equal-Percentage-Ventile wird die erwartete Strömungsrate Q erhalten, indem das Symbol φ(x) durch das Äquivalent ersetzt wird, wodurch die Beziehung φ(x) = R^–(1-x) entsteht, wobei R ein Arbeitsbereich bzw. Ventilauslegungsparameter und x ein Maß der Ventilöffnung ist.
Daher wird als Beispiel, bei dem ein Equal-Percentage-Ventil mit R = 30 verwendet wird, und wenn das Ventil halb geöffnet ist, d. h. x = 0,5, durch die obige Gleichung φ(x) daher gleich 0,18, und dieser Wert wird in die Gleichung eingegeben.
Gemäß dem obigen Verfahren kann die erwartete Strömungsrate bei verschiedenen Ventilöffnungen erhalten werden, die dann als eine Grundlage für einen Vergleich dient, wenn die tatsächliche Strömungsrate und eine erwartete Strömungsrate bei einer bestimmten Ventilöffnung verglichen werden, um die Leistung bzw. Güte des Steuerventils zu ermitteln. Bei diesem Verfahren ist das Ermitteln der Leistung bzw. Güte des Steuerventils nicht-invasiv und erfordert keine Stillstandszeit des Steuerventils, und daher wird die Anlage nicht beeinflusst.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung sieht, wie in 2 ersichtlich ist, das Verfahren vor: Ermitteln einer erwarteten Strömungsrate eines Steuerventils bei einer bestimmten Ventilöffnung mit dem obigen Verfahren, Messen der tatsächlichen Strömungsrate durch das Steuerventil, Vergleichen der beiden Werte, um die Differenz zwischen den tatsächlichen und erwarteten Strömungsraten zu bestimmen, und Bestimmen, ob die Differenz innerhalb eines annehmbaren Bereichs von Werten von den erwarteten Strömungsraten ist, um dadurch die Leistung bzw. Güte des Steuerventils zu ermitteln.
Der annehmbare Bereich der Differenz zwischen den erwarteten und tatsächlichen Strömungsraten wird zwecks Darstellung als ein Toleranzbereich bezeichnet. Dieser Bereich ist jeder vorbestimmte annehmbare Bereich, der als ein Prozentsatz der Strömungsrate bei einer bestimmten Ventilöffnung berechnet werden kann, beispielsweise ein 10%iger Wert von der erwarteten Strömungsrate bei einer bestimmten Ventilöffnung, oder er kann ein absoluter Wert von der erwarteten Strömungsrate sein, beispielsweise ±10 pv oder +10 pv oder –10 pv gemäß dem Wunsch eines Benutzers.
Bei einer Abwandlung kann der annehmbare Bereich beispielsweise in Unterbereiche weiterunterteilt werden, wobei, wenn die Differenz gleich ±1 pv ist, die Leistung bzw. Güte des Steuerventils als ”ausgezeichnet” bestimmt wird, und, wenn die Differenz gleich ±1 pv bis ±5,0 pv ist, dann wird das Steuerventil als ”sehr gut” bestimmt; und wenn die Differenz gleich ±5,1 pv bis ±10,0 pv ist, dann wird das Steuerventil als ”gut” bestimmt. Wie ersichtlich ist, wird, wenn die tatsächliche Strömungsrate den vorbestimmten Toleranzbereich überschreitet, das Steuerventil als ”unannehmbar” bestimmt und für Untersuchungs- oder Korrekturmaßnahmen gekennzeichnet, um eine Totalausfallsituation auszuschließen. Die Anwesenheit von weiterunterteilten Bereichen kann ebenfalls als eine Angabe davon dienen, wenn eine nächste tatsächliche Strömungsrate gemessen werden muss. Wenn das Steuerventil beispielsweise als ”ausgezeichnet” bestimmt wird, würde das nächste Mal, wenn eine Messung stattfindet, vier Wochen später sein, und wenn es als ”gut” bestimmt wird, dann würde eine nächste Messung eine Woche später sein, etc.
Bei einem dritten Aspekt der vorliegenden Anwendung stellt, wie es in 3 dargestellt ist, die Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen eines Systems bereit, um eine Leistung bzw. Güte eines Steuerventils zu ermitteln. Das Verfahren umfasst die Schritte des Ermittelns von erwarteten Strömungsratenwerten für eine Mehrzahl von Steuerventilen, die bei einem Prozessvorgang verwendet werden, der Arten von Steuerventilen, seien sie linear oder Equal-Percentage und dies bei den verschiedenen Ventilöffnungen. Die erwarteten Strömungsraten werden dann in einer Tabelle einer Datenbank für nachfolgende Referenz tabelliert. Ein Eingabemittel wird bereitstellt, um einen Eingabewert für die gemessene Strömungsrate über dem Steuerventil zu empfangen. Dieses Eingabemittel kann in der Form einer Tastatur, eines Tastenfelds oder jeder anderen verfügbaren Eingabevorrichtung sein. Ein Komparator wird bereitgestellt, um die eingegebene und tabellierte erwartete Strömungsrate zu vergleichen, um zu ermitteln, wie es erläutert wurde, ob die Leistung bzw. Güte, annehmbar oder unannehmbar ist, beruhend auf einem Toleranzbereich. Der Toleranzbereich kann als ein Prozentsatz von der erwarteten Strömungsrate oder einem Absolutwert von der erwarteten Strömungsrate berechnet werden. Es ist ebenfalls beabsichtigt, dass sich der Toleranzbereich für unterschiedliche Steuerventile unterscheiden kann, oder sich für Steuerventile unterscheiden kann, die in unterschiedlichen Abschnitten eines Prozesses verwendet werden, wobei beispielsweise bei einem Prozess, bei dem die Empfindlichkeit für Strömungsratenabweichung hoch ist, der Toleranzbereich dann enger sein wird und umgekehrt.
Bei einer Abwandlung kann das Verfahren ferner ein zweites Eingabemittel bereitstellen, um es einem Benutzer zu ermöglichen, den Identifikationscode für einen Typ des Steuerventils oder Typ und Position des Steuerventils einzugeben, so dass die richtige erwartete Strömungsrate und/oder Toleranzbereich für einen durchzuführenden Vergleich erhalten werden kann, um die Leistung bzw. Güte des Steuerventils zu ermitteln.
4 veranschaulicht einen vierten Aspekt der Erfindung, der ein System zum Ermitteln der Leistung bzw. Güte eines Steuerventils darstellt. Wie in 4 gezeigt ist, umfasst das System 100 ein Strömungsmessgerät 10, um eine tatsächliche Strömungsrate durch das Steuerventil zu messen, das in dieser Figur als ein erster 11 und zweiter 12 Druckmesser gezeigt ist, um eine tatsächliche Strömung durch das interessierende Steuerventil 20 zu messen. Das System umfasst ferner eine Datenbank oder Tabelle 30, um die erwartete(n) Strömungsrate(n) des Steuerventils zu tabellieren, und einen Komparator 40, um einen Vergleich zwischen der gemessenen Strömungsrate und der tabellierten erwarteten Strömungsrate zu ermöglichen, um die Leistung bzw. Güte eines Steuerventils zu ermitteln.
Bei einer Alternative stellt das System ferner ein erstes Eingabemittel bereit, damit ein Benutzer, die tatsächliche Strömungsrate durch ein Steuerventil eingeben kann, um den Vergleich durchzuführen. Bei einer anderen Alternative stellt das System ferner ein zweites Eingabemittel bereit, damit ein Benutzer die eine Kennung oder Identität eines Steuerventils oder die Position eines Steuerventils eingeben kann, um die Durchführung des Vergleichs zu ermöglichen. Wie aus der vorhergehenden Offenbarung ersichtlich ist, kann der Toleranzbereich, um zu bestimmen, ob das Steuerventil in einem annehmbaren oder unannehmbaren Zustand ist, von dem Typ des Steuerventils und/oder der Position des Steuerventils abhängig sein. Wie zuvor erläutert, kann sich der Toleranzbereich abhängig von der Kritikalität und Empfindlichkeit des Prozesses unterscheiden, den das Steuerventil unterstützt.
Bei einer weiteren Alternative umfasst das System ferner ein Anzeigemittel, um die ermittelte Leistung bzw. Güte des Steuerventils anzuzeigen.

Claims

Verfahren zum Ermitteln der Leistung bzw. Güte eines Steuerventils mit den Schritten: a) Messen eines Drucks an einer stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Steuerventils; b) Bestimmen eines Differenzdruckwerts zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Position des Steuerventils; c) Ermitteln einer erwarteten Strömungsrate mit einer Strömungsratenformel
wobei Q = Strömungsrate, Cν = Ventilströmungskoeffizient, ΔP = Differenzdruckwert zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Steuerventils, G = spezifisches Gewicht des Fluids, und φ(x) = eine inhärente Ventilcharakteristik ist; d) Messen einer tatsächlichen Strömungsrate durch das Steuerventil; e) Vergleichen der tatsächlichen Strömungsrate mit der erwarteten Strömungsrate, um die Differenz zwischen der tatsächlichen und der erwarteten Strömungsrate zu bestimmen; f) Bestimmen, ob die Differenz innerhalb eines annehmbaren Wertebereichs der erwarteten Strömungsrate ist; g) Ermitteln der Güte des Steuerventils; und h) Bestimmen des nächsten Zeitpunkts zur Wiederholung der Schritte a) bis g) beruhend auf der festgestellten Leistung des Steuerventils.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erwartete Strömungsrate für ein lineares Ventil ermittelt wird, wobei sich die inhärente Charakteristik direkt auf die Ventilöffnung oder den Steuerventilhub mit der Beziehung φ(x) = x bezieht, wobei x ein Maß einer Ventilöffnung ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erwartete Strömungsrate für ein Ventil mit gleichprozentiger Ventilsteuerung ermittelt wird, wobei die inhärente Charakteristik φ(x) die Beziehung φ(x) = R^–(1-x) ist, wobei R der Ventilauslegungsparameter und x ein Maß der Ventilöffnung ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem der Schritt g) des Ermittelns der Leistung des Steuerventils ferner ein Bereitstellen eines Toleranzbereiches umfasst, in dem die Leistung des Steuerventils als annehmbar bestimmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der Schritt g) des Ermittelns der Leistung ferner umfasst: Bereitstellen eines Ergebnisses der Leistung des Steuerventils, wobei, wenn der Unterschied zwischen den tatsächlichen und der erwarteten Strömungsraten innerhalb des Toleranzbereiches liegt, die Leistung des Steuerventils annehmbar ist, und wenn der Unterschied zwischen der gemessenen und der erwarteten Strömungsratenwerte außerhalb des Toleranzbereichs liegt, die Leistung des Steuerventils unannehmbar ist.
Vorrichtung zum Ermitteln der Leistung bzw. Güte eines Steuerventils (20) mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Vorrichtung (10, 11, 12, 30, 40) zum Bestimmen eines Differenzdruckwerts zwischen dem gemessenen Druck an einer stromaufwärtigen und dem gemessenen Druck an einer stromabwärtigen Position des Steuerventils (20); eine Vorrichtung zum Ermitteln einer erwarteten Strömungsrate für ein Steuerventil (20) beruhend auf dem Differenzdruckwert mit einer Strömungsratenformel
wobei Q = Strömungsrate, Cν = Ventilströmungskoeffizient, ΔP = Differenzdruckwert zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Steuerventils, G = spezifisches Gewicht des Fluids, und φ(x) = eine inhärente Ventilcharakteristik ist; eine Vorrichtung zum Messen einer tatsächlichen Strömungsrate durch das Steuerventil (20); und eine Vorrichtung zum Vergleichen der tatsächlichen Strömungsrate mit der erwarteten Strömungsrate, um die Differenz zwischen der tatsächlichen und der erwarteten Strömungsrate zu bestimmen, Bestimmen, ob die Differenz innerhalb eines annehmbaren Wertebereichs der erwarteten Strömungsrate ist, zum Ermitteln der Güte des Steuerventils (20); und Bestimmen des nächsten Zeitpunkts zur Wiederholung der Schritte a) bis h) des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 beruhend auf der festgestellten Leistung des Steuerventils (20).