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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Zustands einer Komponente, insbesondere einer Komponente in einem Prozessventil, um eine Vorhersage über eine zukünftige Entwicklung des Zustands der Komponente zu treffen sowie ein Prozessventil.
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In vielen Anwendungen ist es gewünscht, Vorhersagen darüber treffen zu können, wann eine bestimmte Komponente beispielsweise aufgrund von Verschleiß ausgetauscht werden muss. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, bestimmte Parameter, die mit einem Verschleiß der Komponente zusammenhängen, zu überwachen. Ändert sich der Parameter im Laufe der Zeit, lässt sich anhand der Veränderung des Parameters eine Vorhersage darüber treffen, wann der Verschleiß so weit fortgeschritten ist, dass ein Austausch der Komponente erforderlich ist. Darüber hinaus ist es bekannt, Prozesswerte zu überwachen, beispielsweise eine Anzahl von Druckschlägen in einem Ventil, eine Temperatur in einem Motor oder Werte eines Reglers.
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Beim Überwachen der relevanten Parameter über einen längeren Zeitraum, der mehrere Jahre betragen kann, fallen häufig große Datenmengen an. Da in den Vorrichtungen, in denen die zu überwachende Komponente verbaut ist bzw. in denen ein Prozesswert auftritt, der Speicherplatz in der Regel begrenzt ist, werden die erfassten Daten zur Datenverarbeitung ausgelesen und außerhalb der Vorrichtung ausgewertet, beispielsweise an einem Rechner.
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Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen es wünschenswert ist, die Entwicklungstendenz direkt an der betreffenden Vorrichtung erkennen zu können.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, den Speicherplatzbedarf zum Erfassen und Auswerten der relevanten Daten über einen längeren Zeitraum zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Überwachen eines Zustands einer Komponente und/oder einer Entwicklung eines Prozesswertes, insbesondere eines Zustands einer Komponente in einem Prozessventil oder eines Prozesswertes einer Anlage, um eine Vorhersage über eine zukünftige Entwicklung des Zustands der Komponente und/oder des Prozesswertes zu treffen. In einem Schritt des Verfahrens wird mindestens ein für den zu überwachenden Zustand charakteristischer Wert erfasst und mit einem definierten Wert verglichen und/oder ein Prozesswert erfasst. Innerhalb eines vorgegebenen ersten Zeitintervalls wird bei jeder Abweichung des erfassten Wertes von dem definierten Wert ein Mittelwert der Abweichung oder des erfassten charakteristischen Werts berechnet und/oder ein Maximalwert und/oder ein Minimalwert und/oder ein Zählwert festgestellt und zunächst in einer ersten Speicherzelle gespeichert. Nach Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls wird innerhalb eines zweiten vorgegebenen Zeitintervalls ebenfalls bei jeder Abweichung des erfassten Wertes von dem definierten Wert ein Mittelwert der Abweichung oder des erfassten charakteristischen Werts berechnet und/oder ein Maximalwert und/oder ein Minimalwert und/oder ein Zählwert festgestellt, welcher in einer zweiten Speicherzelle gespeichert wird. Nach Ablauf des zweiten Zeitintervalls werden weitere Speicherzellen nacheinander auf die gleiche Weise für jeweils ein vorgegebenes Zeitintervall befüllt, bis alle vorhandenen Speicherzellen mit einem entsprechenden Wert befüllt sind. Wenn alle Speicherzellen befüllt sind, wird aus den Werten von jeweils mindestens zwei unmittelbar nacheinander befüllten Speicherzellen ein Mittelwert gebildet, der in einer einzigen Speicherzelle gespeichert wird, wobei der vorher gespeicherte Wert überschrieben wird, und die Speicherzellen, in denen der vorher gespeicherte Wert nicht überschrieben wurde, werden zur Speicherung der nachfolgend erfassten Werte verwendet.
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Wenn mehrere Werte erfasst werden, beispielsweise ein Mittelwert der Abweichung und ein Maximalwert, werden vorzugsweise entsprechend mehrere Speicherzellen parallel befüllt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass ein vorgegebener, relativ geringer Speicherplatz ausreichend ist, um Werte, die mit einer Entwicklung des zu überwachenden Zustands einer Komponente oder des zu überwachenden Prozesswertes in Zusammenhang stehen, stets in den vorhandenen Speicherzellen speichern zu können. Anders ausgedrückt ist der vorgegebene Speicherplatz ausreichend, kontinuierlich über einen unbegrenzten Zeitraum hinweg Daten zu speichern.
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Der Kern der Erfindung liegt insbesondere darin, dass die vorhandenen Speicherzellen überschrieben werden, sobald alle Speicherzellen mit Daten gefüllt sind, und zwar ohne dass die bis dahin erfassten Daten verloren gehen. Dadurch, dass aus den Werten von jeweils mindestens zwei unmittelbar nacheinander befüllten Speicherzellen ein neuer Wert gebildet, der wiederum in einer einzigen Speicherzelle gespeichert wird, fließen die in einem ersten Durchgang erfassten Daten in einen neu berechneten Wert ein. Wenn die erfassten Daten von vornherein in Form eines Mittelwerts abgespeichert werden, ist die erforderliche Speicherkapazität der einzelnen Speicherzellen ebenfalls gering, da der vorher gespeicherte Wert innerhalb eines Zeitintervalls immer neu überschrieben wird. Das gleiche gilt, wenn lediglich der innerhalb eines Zeitintervalls auftretende Maximalwert oder Minimalwert oder Zählwert gespeichert wird.
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Die Speicherzellen, in denen der vorher gespeicherte Wert am Ende eines Durchgangs nicht mit einem neu gebildeten Wert überschrieben wurde, werden vorzugsweise zurückgesetzt, das heißt, die darin gespeicherten Daten werden gelöscht.
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Ein Durchgang ist abgeschlossen, wenn die letzte Speicherzelle mit einem Wert befüllt ist und das Zeitintervall zur Befüllung der letzten Speicherzelle abgelaufen ist.
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Die in den Speicherzellen gespeicherten Werte können mittels einer Diagnoseeinheit ausgewertet werden, wobei die Diagnoseeinheit anhand der in den Speicherzellen gespeicherten Werte eine Vorhersage über eine zukünftige Entwicklung des Zustands der Komponente treffen kann.
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Insbesondere lässt sich daran, wie sich der Wert über einen betrachteten Zeitraum hinweg verändert, abschätzen, wann ein bestimmter Zustand der Komponente erreicht sein wird.
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Es können auch mehrere verschiedene Zustände einer Komponente überwacht werden, wobei charakteristische Werte der unterschiedlichen Zustände jeweils in eigene Speicherzellen gespeichert werden.
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Ebenso können mehrere Komponenten und/oder Prozesswerte separat überwacht werden.
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Vorzugsweise werden lediglich kritische Werte oder Entwicklungen überwacht und kein Normalzustand in einem Prozess bzw. in einem Prozessventil.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der zu überwachende Zustand eine Komprimierung eines an einem Ventilstößel angeordneten und mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Dichtelements und der charakteristische Wert ist eine Position des Ventilstößels. Anhand einer Position des Ventilstößels in einem geschlossenen Zustand eines Prozessventils lässt sich abschätzen, wie stark das Dichtelement komprimiert ist. Das Dichtelement setzt sich im Laufe der Zeit, was irgendwann zu Undichtigkeit des Prozessventils führen kann. Je weiter die Position des Ventilstößels von einem definierten Wert abweicht, umso mehr hat sich das Dichtelement bereits gesetzt. Wenn man die Position des Ventilstößels in einem geschlossenen Zustand des Prozessventils über einen längeren Zeitraum hinweg beobachtet, lässt sich anhand der Veränderung der Position ableiten, wann sich das Dichtelement so stark gesetzt haben wird, dass es ausgetauscht werden muss.
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Insbesondere steigt der Mittelwert der Position des Ventilstößels, je mehr sich das Dichtelement gesetzt hat, da der Ventilstößel weiter auf den Ventilsitz zu bewegt werden muss, um das Ventil zu schließen.
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Bei einer Überwachung des Zustands des Dichtelements wird die Position des Ventilstößels vorzugsweise nicht kontinuierlich, sondern nur in geschlossenem Zustand des Ventils erfasst.
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Vorzugsweise wird bei jedem Schließvorgang die Position des Ventilstößels einmal erfasst, sobald das Ventil geschlossen ist.
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Ein zu überwachender Prozesswert kann eine charakteristische Größe einer Komponente in einem Prozessventil oder eine charakteristische Größe im Prozess sein. Charakteristische Größen sind beispielsweise Verschleiß, ein Fehlerfall oder ein kritischer Betriebszustand, die anhand eines Trends analysiert werden können. Beispielsweise ist ein Prozesswert eine in einem Ventilantrieb gemessene Temperatur oder eine Anzahl der Bewegungen eines Ventilstößels in einer Endstellung oder ein Wert eines Reglers. Beispielsweise wird ein Maximalwert einer Temperatur in den Speicherzellen gespeichert, wobei jedes Mal, wenn innerhalb eines Zeitintervalls ein neuer Maximalwert auftritt, der vorherige Wert überschrieben wird. Eine steigende Temperatur deutet auf einen Verschleiß oder eine Fehlfunktion eines elektromotorischen Ventilantriebs hin. Die Anzahl der Bewegungen des Ventilstößels in einer Endstellung, die auch als Druckschläge bezeichnet werden, werden insbesondere als Zählwert in den Speicherzellen gespeichert. Eine hohe Anzahl an Druckschlägen deutet auf eine Fehlfunktion des Schließmechanismus des Ventils hin.
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Die Zeitintervalle, innerhalb denen die erfassten Werte in derselben Speicherzelle gespeichert werden, sind innerhalb eines Durchgangs vorzugsweise gleich lang. Indem die Zeitintervalle gleich lang sind, lässt sich eine Entwicklung an den gespeicherten Werten besonders einfach ablesen. Wenn der gespeicherte Wert sich beispielsweise in jedem Zeitintervall um ungefähr den gleichen Betrag ändert, kann aus den gespeicherten Werten abgeleitet werden, dass sich eine Entwicklung kontinuierlich fortsetzt.
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Nach jedem Durchgang kann die Länge der Zeitintervalle erhöht werden, insbesondere vervielfacht. Dies ist daher vorteilhaft, da sich der zu überwachende Zustand in einer anfänglichen Einlaufphase bei vielen Anwendungen schneller ändert als nach einer Einlaufphase. Bei zu kurzer Dauer der Zeitintervalle könnte es daher passieren, dass sich nach einer gewissen Zeit, wenn sich der zu überwachende Zustand nur noch langsam ändert, an den gespeicherten Werten kein Trend mehr ablesen lässt.
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Beispielsweise sind mindestens zehn Speicherzellen vorhanden. Dadurch lassen sich genug Werte speichern, um einen Entwicklungstrend zuverlässig erkennen zu können, selbst dann, wenn einzelne Werte vom Trend abweichen. Ein weiterer Vorteil dieser Anzahl ist, dass auch zu Beginn eines neuen Durchgangs, wenn aus den Werten von mindestens zwei unmittelbar nacheinander befüllten Speicherzellen ein Mittelwert gebildet wurde, genug Speicherzellen befüllt werden können, um direkt einen Trend ablesen zu können.
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Die Speicherzellen werden am Ende eines Durchgangs beispielsweise derart zusammengefasst, dass zu Beginn eines neuen Durchgangs bereits mindestens ein Fünftel der Speicherzellen befüllt sind.
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Mittels der aus den gespeicherten Werten abgeleiteten Entwicklungstendenz kann ein optimaler Zeitraum für einen Austausch der zu überwachenden Komponente vorherbestimmt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die zu überwachende Komponente rechtzeitig vor einem Ausfall ausgetauscht wird. Gleichzeitig wird vermieden, dass die Komponente unnötig früh ausgetauscht wird, was zu erhöhten Instandhaltungskosten führen würde.
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In einer separaten Anzeige kann ein maximal vom definierten Wert abweichender erfasster Wert angezeigt werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der Vorhersage erhöht sein. Insbesondere kann der maximal abweichende Wert zum Plausibilitätscheck dienen. Darüber hinaus kann das Überschreiten eines definierten Maximalwerts ein Hinweis darauf sein, dass ein sofortiger Austausch der Komponente erforderlich ist.
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Beispielsweise erfolgt unabhängig von der Entwicklungstendenz ein Warnsignal, wenn der erfasste Wert einen definierten Grenzwert überschreitet. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Benutzer auf die Grenzwertüberschreitung aufmerksam gemacht wird und einen Austausch der betreffenden Komponente vornimmt.
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Nach einem Austausch der zu überwachenden Komponente und/oder nach einer Wartung basierend auf einer Überwachung eines Prozesswertes werden vorzugsweise alle Speicherzellen zurückgesetzt. Dadurch wird die Vorhersage über einen Zustand der neu eingebauten Komponente bzw. einen Prozesswert nicht durch die in Zusammenhang mit der ersetzten Komponente bzw. dem Prozesswert erfassten Messwerte verfälscht.
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Eine Wartung basierend auf einer Überwachung eines Prozesswertes umfasst beispielsweise eine Justierung einer Prozessanlage. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine Wartung basierend auf einer Überwachung eines Prozesswertes ebenfalls einen Austausch einer Komponente umfasst, zum Beispiel, wenn der Prozesswert eine Temperatur im Ventilantrieb ist und bei einer Wartung der Ventilantrieb oder ein Teil des Ventilantriebs ersetzt wird.
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Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch ein Prozessventil mit einem Ventilantrieb und mit einem Steuerkopf, in dem eine Steuereinheit zum Steuern des Ventilantriebs, eine Diagnoseeinheit und mindestens eine Speichereinheit untergebracht sind, wobei die Speichereinheit mehrere Speicherzellen hat, welche zum Überwachen eines Zustands einer Komponente und/oder eines Prozesswertes des Prozessventils gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren mit Daten befüllbar sind und die Diagnoseeinheit eingerichtet ist, die Speichereinheit auszulesen und eine Vorhersage über eine zukünftige Entwicklung des Zustands einer Komponente und/oder eines Prozesswertes zu treffen.
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Wie bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben, hat das erfindungsgemäße Prozessventil den Vorteil, dass der in der Speichereinheit vorhandene Speicherplatz ausreichend ist, um kontinuierlich über einen unbegrenzten Zeitraum hinweg Daten zu speichern. Somit ist es möglich, eine Vorhersage über eine zukünftige Entwicklung des Zustands der Komponente direkt im Prozessventil zu treffen.
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Das Prozessventil umfasst beispielsweise ein Positionsmesssystem, wobei mittels des Positionsmesssystems eine Stellung eines Ventilstößels des Prozessventils feststellbar ist. Die Stellung des Ventilstößels erlaubt wiederum Rückschlüsse darauf, wie weit sich ein am Ventilstößel befestigtes und mit einem Ventilsitz zusammenwirkendes Dichtelement gesetzt hat, wie bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurde.
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Das Positionsmesssystem kann ebenfalls im Steuerkopf untergebracht sein.
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Die Erfindung ist nicht auf Prozessventile beschränkt. Insbesondere lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch in Pumpen oder anderen Feldgeräten oder bei Sensoren anwenden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Prozessventil,
- - 2 eine Dichtbaugruppe für das Prozessventil,
- - 3 eine weitere Dichtbaugruppe für das Prozessventil,
- - 4 noch eine Dichtbaugruppe für das Prozessventil,
- - 5 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- - 6 eine Position eines Ventilstößels über die Zeit.
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1 veranschaulicht schematisch ein Prozessventil 10.
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Das Prozessventil 10 hat einen Ventilantrieb 12 und einen Steuerkopf 14, in dem eine Steuereinheit 16 zum Steuern des Ventilantriebs 12 sowie eine Speichereinheit 18 und eine Diagnoseeinheit 20 untergebracht sind.
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Der Ventilantrieb 12 ist beispielsweise ein elektromotorischer, ein hydraulischer oder ein pneumatischer Antrieb.
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Die Diagnoseeinheit 20 ist eingerichtet, die in der Speichereinheit 18 gespeicherten Daten auszulesen.
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Das Prozessventil 10 umfasst zudem ein Positionsmesssystem 22, welches dazu dient, eine Stellung eines Ventilstößels 24 des Prozessventils 10 festzustellen.
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Das Positionsmesssystem 22 ist ebenfalls im Steuerkopf 14 untergebracht.
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Der Ventilstößel 24 wird vom Ventilantrieb 12 bewegt, um einen Strömungsweg durch ein Fluidgehäuse 26 freizugeben oder zu verschließen.
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Verschiedene mögliche Ausführungsformen eines Fluidgehäuses 26, welches in 1 nur schematisch angedeutet ist, sind in den 2 bis 4 gezeigt.
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In dem Fluidgehäuse 26 ist ein Ventilsitz 28 gebildet.
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Der Ventilstößel 24 wird vom Ventilantrieb 12 bewegt um ein Dichtelement 30, das an einem Ende des Ventilstößels 24 angeordnet ist, gegen den Ventilsitz 28 zu drücken und so den Strömungsweg durch das Fluidgehäuse 26 zu verschließen.
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Das Dichtelement 30, das häufig aus einem elastischen Material gebildet ist, kann mit der Zeit verschleißen, was zu unerwünschten Undichtigkeiten führen kann.
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Insbesondere setzt sich das Material des Dichtelements 30 mit der Zeit, so dass der Ventilstößel 24 zunächst immer weiter auf den Ventilsitz 28 zu bewegt werden muss, um einen Strömungsweg vollständig zu verschließen, bis es irgendwann zu einer Leckage kommen kann.
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Es ist daher wünschenswert, bereits im Voraus zu erkennen, wann das Dichtelement 30 ausgetauscht werden muss, um eine Leckage von vornherein zu verhindern.
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Zu diesem Zweck wird ein Zustand des Dichtelements 30 überwacht, um eine Vorhersage über eine zukünftige Entwicklung des Zustands des Dichtelements 30 zu treffen.
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Dabei werden alle Daten, die in Zusammenhang mit der Überwachung des Zustands des Dichtelements 30 erfasst werden, in der Speichereinheit 18 gespeichert.
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Ein Verfahren zum Überwachen des Zustands des Dichtelements 30 wird mit Bezug auf 3 beschrieben.
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In einem Schritt S1 wird ein für den Zustand des Dichtelements 30 charakteristischer Wert, der im Ausführungsbeispiel die Position des Ventilstößels 24 ist, erfasst und mit einem definierten Wert verglichen. Konkret ist der charakteristische Wert im Ausführungsbeispiel die Endposition des Ventilstößels 24 in einem geschlossenen Zustand des Prozessventils 10.
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Der definierte Wert wird beispielsweise bei einer erstmaligen Betätigung des Prozessventils 10 erfasst, wenn das Dichtelement 30 noch in einem neuwertigen Zustand ist.
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Bei jedem Schließvorgang wird die Endposition des Ventilstößels 24 erfasst.
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Innerhalb eines ersten vorgegebenen Zeitintervalls wird bei jeder Abweichung des erfassten Wertes von dem definierten Wert ein Mittelwert des erfassten Wertes berechnet und zunächst in einer ersten Speicherzelle Z1 der Speichereinheit 18 gespeichert.
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Genau gesagt zählt ein Zähler 32 die Anzahl der Abweichungen und die Endpositionen des Ventilstößels 24 werden aufsummiert und in einem Zwischenspeicher 34 gespeichert. Dann wird in einem Schritt S2 der im Zwischenspeicher 34 gespeicherte Wert durch die Anzahl der Abweichungen geteilt.
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In einer alternativen Ausführungsform wird im Schritt S2 ein Mittelwert einer Abweichung des erfassten Wertes vom definierten Wert gebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform kann ein Maximalwert der Abweichung bzw. eine maximale Auslenkung gespeichert werden.
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Der Schritt S2 wird immer dann durchgeführt, wenn sich die im Zähler 32 erfasste Anzahl erhöht.
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Über einen Schalter 36 sind beispielsweise der Zähler 32 und der Zwischenspeicher 34 mit einer jeweils angewählten Speicherzelle verbunden.
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Zu Beginn des Verfahrens wählt der Schalter 36 die Speicherzelle Z1 an.
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Wenn das erste Zeitintervall abgelaufen ist, rückt der Schalter 36 zur Speicherzelle Z2 vor.
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Das Vorrücken des Schalters 36 erfolgt automatisch nach Ablauf des ersten Zeitintervalls.
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Vorzugsweise ist die Steuereinheit 16 eingerichtet, den Schalter 36 zu steuern.
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Nach Ablauf des ersten Zeitintervalls wird die Speicherzelle Z2 innerhalb eines zweiten vorgegebenen Zeitintervalls auf gleiche Art und Weise befüllt wie die erste Speicherzelle.
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Zuvor werden jedoch der Zähler 32 und der Zwischenspeicher zurückgesetzt.
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Das Gleiche gilt für die weiteren Speicherzellen Z3 bis Z12.
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Die Dauer der Zeitintervalle ist in der Steuereinheit 16 hinterlegt.
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Beispielsweise beträgt die Dauer der Zeitintervalle im ersten Durchgang eine Woche. Daher sind die in den Speicherzellen Z1 bis Z12 eingetragenen Werten mit W1 bis W12 bezeichnet.
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Die Dauer der Zeitintervalle kann jedoch beliebig gewählt werden, wobei eine für den entsprechenden Anwendungsfall sinnvolle Zeitdauer gewählt wird.
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Die Zeitintervalle, innerhalb denen die erfassten Werte in derselben Speicherzelle gespeichert werden, sind jedoch zumindest innerhalb des ersten Durchgangs gleich lang.
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Wenn alle Speicherzellen befüllt sind, insbesondere erstmalig befüllt wurden, wird aus den Werten von jeweils mindestens zwei, im Ausführungsbeispiel vier unmittelbar nacheinander befüllten Speicherzellen ein neuer Mittelwert gebildet.
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Konkret wird im Ausführungsbeispiel ein Mittelwert M1 aus den Werten W1 bis W4, ein Mittelwert M2 aus den Werten W5 bis W6 und ein Mittelwert M3 aus den Werten W9 bis W12 gebildet.
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Die Mittelwerte M1 bis M3 werden dann in den Speicherzellen Z1 bis Z3 gespeichert, wobei die vorher gespeicherten Werte W1 bis W3 überschrieben werden.
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Da im Ausführungsbeispiel jeweils die Werte von vier Wochen zusammengefasst wurden, entsprechen die in den Speicherzellen Z1 bis Z3 gespeicherten Werte den Werten eines Monats.
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Die Speicherzellen Z4 bis Z12, in denen der vorher gespeicherte Wert nicht überschrieben wurde, werden zurückgesetzt und zur Speicherung der nachfolgend erfassten Werte verwendet.
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Zur besseren Erläuterung der Speichervorgänge sind die Speicherzellen Z1 bis Z12 in 3 mehrfach dargestellt. Tatsächlich umfasst die Speichereinheit 18 im Ausführungsbeispiel jedoch nur zwölf Speicherzellen Z1 bis Z12.
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Da im zweiten Durchgang die Speicherzellen Z1 bis Z3 bereits mit neu berechneten Mittelwerten befüllt sind, startet der Schalter 36 im zweiten Durchgang bei der Speicherzelle Z4.
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Die Speicherzellen Z1 bis Z12 werden bei jedem Durchgang nacheinander in einer gleichbleibenden, festgelegten Reihenfolge befüllt.
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Im zweiten Durchgang wird die Dauer der Zeitintervalle, für die jeweils eine Speicherzelle befüllt wird, erhöht.
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Im Ausführungsbeispiel erhöht sich die Dauer der Zeitintervalle nach dem ersten Durchgang von einer Woche auf einen Monat.
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Dabei ist denkbar, dass zunächst die Werte einer Woche erfasst und in vier Speicherzellen gespeichert werden, aus deren Werten dann ein Mittelwert für einen Monat gebildet wird. Beispielsweise wird in den Speicherzellen Z4 bis Z7 jeweils ein Mittelwert einer Woche gespeichert, wobei nach Ablauf der vierten Woche aus den zwischengespeicherten Werten der Wert M4 gebildet und in der Speicherzelle Z4 abgelegt wird. Dies hat den Vorteil, dass zu einem aktuellen Zeitpunkt mehr Messwerte vorliegen. Diese Vorgehensweise funktioniert jedoch nur, solange genug Speicherzellen frei sind, also im Ausführungsbeispiel maximal bis zum Wert M9.
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Wenn der zweite Durchgang abgeschlossen ist, wiederholt sich der Vorgang entsprechend, wobei im dritten Durchgang aus den Werten M1 bis M3 ein Quartalswert Q1, aus den Werten M4 bis M6 ein Quartalswert Q2, aus den Werten M7 bis M9 ein Quartalswert Q3 und aus den Werten M10 bis M12 ein Quartalswert Q4 gebildet wird.
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Der Schalter 36 startet im dritten Durchgang entsprechend bei der Speicherzelle Z5.
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Im nächsten Durchgang können jeweils vier Quartalswerte zu einem Jahreswert zusammengefasst werden und der Vorgang kann entsprechend wiederholt werden.
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Die in den Speicherzellen Z1 bis Z12 gespeicherten Werte können jederzeit von der Diagnoseeinheit 20 ausgewertet werden, um aus den Werten eine Entwicklungstendenz abzuleiten, also eine Vorhersage darüber zu treffen, wie sich der Zustand des Dichtelements 30 in Zukunft entwickelt.
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Basierend auf dieser Vorhersage kann ein optimaler Zeitraum für einen Austausch des Dichtelements 30 vorherbestimmt werden.
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Zusätzlich kann in einer separaten Anzeige 38 beispielsweise ein maximal vom definierten Wert abweichender erfasster Wert angezeigt und/oder als Warnsignal S3 ausgegeben werden, wenn der erfasste Wert einen definierten Grenzwert unter- oder überschreitet.
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Unabhängig von der Entwicklungstendenz kann ein Warnsignal erfolgen, wenn der erfasste Wert einen definierten Grenzwert überschreitet.
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Beispielsweise ist in einem zusätzlichen Speicher 40 eine Anzahl der insgesamt erfassten Werte hinterlegt, wobei ein Warnsignal S4 erfolgt, wenn ein Erfahrungswert erreicht ist.
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Generell ist es denkbar, dass mehrere Werte parallel gespeichert werden. In diesem Fall sind entsprechend mehrere Speichereinheiten 18 vorgesehen.
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Beispielsweise ist eine zusätzliche Speichereinheit vorhanden, die in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, um zusätzliche Parameter, beispielsweise eine Anzahl von Zyklen bzw. einen Zählwert, in einem Zeitintervall zu erfassen.
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Es ist nämlich nicht unbedingt der Fall, dass in jedem Zeitintervall gleich viele Werte erfasst werden. Auf das Anwendungsbeispiel bezogen kann in den verschiedenen Zeitintervallen eine unterschiedliche Anzahl von Schließvorgängen stattfinden.
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Der Zähler 32 wird jedoch nach jedem Zeitintervall zurückgesetzt. Daher kann die Diagnoseeinheit 20 aus den in den Speicherzellen Z1 bis Z12 gespeicherten Mittelwerten die Anzahl der erfolgten Schließvorgänge nicht ablesen.
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In einer zusätzlichen Speichereinheit können daher Speicherzellen parallel zu den Speicherzellen Z1 bis Z12 der ersten Speichereinheit mit Werten befüllt werden, insbesondere einer Anzahl von Zyklen.
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Weiter alternativ oder zusätzlich kann ein in einem Zeitintervall auftretender Maximalwert und/oder ein Minimalwert erfasst werden.
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Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Überwachung des Zustands eines Dichtelements 30 eines Prozessventils 10 beschrieben, das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich jedoch auch auf andere Anwendungsfälle übertragen, zum Beispiel die Überwachung des Verschleißes eines elektromotorischen Ventilantriebs, eines Aktors einer Pumpe, eines Prozesswertes eines Sensors oder zur Überwachung einer Anzahl von Bewegungen des Ventilstößels in einer Endstellung.
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6 veranschaulicht einen Verlauf der Stellung des Ventilstößels 24 während eines Schließvorgangs, wobei eine Kurve 42 einen Idealzustand der Stellung des Ventilstößels 24 und die Kurve 44 eine tatsächliche Stellung des Ventilstößels 24 veranschaulicht.
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Wie anhand der Kurve 44 zu sehen ist, wird der Ventilstößel 24 in der Realität in seiner Schließstellung weiter auf den Ventilsitz 28 zu bewegt als im Idealfall, da sich das Dichtelement bereits gesetzt hat.
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Zudem ist in 6 auch ein Druckschlag 44 veranschaulicht, bei dem der Ventilstößel durch einen Druckanstieg des Fluids ausgelenkt wird.
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Anhand von gepunkteten Linien ist ein Dichtschließbereich veranschaulicht. Bei einer Bewegung des Ventilstößels 24 innerhalb des Dichtschließbereichs ist das Prozessventil 10 zuverlässig abgedichtet.
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Beispielsweise wird die Anzahl der Druckschläge 44 als Prozesswert erfasst.
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Wenn die Anzahl der Druckschläge 44 innerhalb eines Zeitintervalls einen Grenzwert übersteigt, ist dies ein Hinweis darauf, dass eine Wartung der Anlage erforderlich ist, beispielsweise durch Justierung der Druckverhältnisse.
