DE19724754B4

DE19724754B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung einer Abnormität in einem Regelventil

Info

Publication number: DE19724754B4
Application number: DE1997124754
Authority: DE
Inventors: Akira Ohtsuka; Chosei Kaseda
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: JP3182717B2; JPH1054778A; DE19724754A1; US5758686A

Abstract

Ein Verfahren zum Ermitteln einer Abnormität in einem Regelventil, das durch ein Ventilorgan bzw. einen Ventilkegel (1, 41) zum Öffnen/Schließen eines von einem Fluid durchströmten Kanals, einen Ventilschaft (3), der an einem Ende mit dem Ventilorgan verbunden ist und in axialer Richtung vorwärtsbewegt und zurückgezogen werden kann, und eine Ventilschaft-Antriebsvorrichtung (6, 22) zum Vorwärts-/Rückwärtsbewegen des Ventilschaftes durch Aufbringen einer Antriebskraft an dessen anderem Ende gebildet ist, umfassend die Schritte:
– Speichern eines charakteristischen Ausdrucks oder Kennwerts, der eine Beziehung zwischen drei Einflußgrößen in einem Normalzustand des Regelventils darstellt, wobei die Einflußgrößen aus einer Verstellung oder Verlagerung des Ventilschaftes, einer von der Ventilschaft-Antriebsvorrichtung ausgehenden und sich mit der Verstellung/Verlagerung des Ventilschaftes ändernden Antriebskraft sowie einer auf ein Ende des Ventilschaftes über das Ventilorgan wirkenden Fluidkraft des Fluids bestehen;
– Ermitteln der drei Einflußgrößen auf der Grundlage einer Messung;
– Berechnen, unter Verwendung des gespeicherten charakteristischen Ausdrucks, auf der...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Abnormität oder eines Fehlers in einem Steuer- bzw. Regelventil (im folgenden nur als "Regelventil" bezeichnet), das zur Steuerung bzw. Regelung der Öffnung eines Kanals bei Bewegung eines Ventilschaftes oder einer Ventilstange angewendet wird.
Ein Regelventil wird im allgemeinen zur Strömungsmengenregelung einer Flüssigkeit, eines Gases oder dergleichen angewendet. 5 zeigt den Aufbau eines bekannten Regelventils. Mit Bezug auf 5 ist ein Ventilkegel oder -verschlußstopfen 1 zum Öffnen und Schließen des Kanals mit der Bewegung einer Ventilstange/ eines Ventilschaftes 3 in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch einen Führungsring 2 geführt. Die Ventilstange 3 wird mit einem durch eine Membran 6, ein Membrangehäuse 7 und dergleichen gebildeten Antriebsabschnitt angetrieben und durch eine als Dichtungselement dienende geschliffene Dichtung(shülse) 4 hermetisch abgedichtet gehalten.
Nachfolgend wird die Funktion des den obigen Aufbau aufweisenden Regelventils kurz beschrieben. Wenn durch eine Luftzuführungsöffnung 8 Luft zugeführt wird, wird die Membran 6 entgegen der Vorspannkraft einer Feder 9 verlagert und bewirkt eine Vorwärtsbewegung der Ventilstange 3. Mit der Vorwärtsbewegung der Ventilstange 3 bewegt sich der am distalen Ende der Ventilstange 3 angebrachte Ventilkegel 1 in einer den Kanal verschließenden Richtung. Folglich wird der Kanal verengt, so daß die Menge des von einem Einlaß 10 zu einem Auslaß 11 strömenden Fluids verringert wird.
Bei einer Verringerung des Druckes der über die Luftzuführungsöffnung 8 zugeführten Luft wird die Membran 6 durch die Feder 9 in ihre Ausgangslage zurückgestellt, um damit ein Zurückziehen der Ventilstange 3 zu bewirken. Mit dem Zurückstellen der Ventilstange 3 bewegt sich der an deren distalem Ende angebrachte Ventilkegel 3 in einer den Kanal öffnenden Richtung. Infolgedessen wird der Kanal erweitert, um somit die vom Einlaß 10 zum Auslaß 11 strömende Fluidmenge zu vergrößern.

Zur Ermittlung einer Abnormität bzw. eines Betriebsfehlers bei einem derartigen Regelventil steht beispielsweise das in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 4-119275 offenbarte System zur Verfügung. Dieses System ist zur Ermittlung einer Abnormität beispielsweise auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Verlagerung der Ventilstange und dem Druck der über die Luftzuführungsöffnung zugeführten Luft aufgebaut. 7 zeigt den Aufbau eines herkömmlichen, in der oben erwähnten Referenzschrift offenbarten Systems zur Ermittlung einer Abnormität/Fehlerhaftigkeit eines Stellventils (Regelventils). Unter Bezugnahme auf 7 umfaßt das bekannte System einen elektro-pneumatischen Positionierer (Stellwerk) 61, ein Einstellventil (Regelventil) 62, das durch den elektro-pneumatischen Positionierer 61 gesteuert wird, und einen Abnormitäts-Ermittlungsabschnitt 63.

Bei dem elektro-pneumatischen Positionierer 61 wird der gewünschte Eingangswert über einen Eingabeabschnitt 611 in einen Steuerbetriebsabschnitt 612 eingegeben. Der Steuerbetriebsabschnitt 612 steuert einen Pneumatikdruck-Erzeugungsabschnitt 613 entsprechend dem gewünschten Eingangswert (Eingabegröße). Der Pneumatikdruck-Erzeugungsabschnitt 613 treibt das Einstellventil 62 an, indem durch die Zuführung von Luft über die Luftzuführungsöffnung 8 in 5 die Membran 6 zu einer Vorwärtsbewegung veranlaßt wird. Der Steuerbetriebsabschnitt 612 überwacht die Verlagerung der Ventilstange 3 (im folgenden wird von einer Ventilstangenverlagerung gesprochen), die durch einen Ventilstangenverlagerungs-Ermittlungsabschnitt 614 ermittelt wird, und unterbricht den Betrieb des Pneumatikdruck-Erzeugungsabschnitts 613 bei Erreichen des gewünschten Wertes der Verlagerung.

In dem Abnormitäts-Ermittlungsabschnitt 63 ermittelt ein Pneumatikdruck-Ermittlungsabschnitt 631 den Druck der von dem Pneumatikdruck-Erzeugungsabschnitt 613 erzeugten Luft. Außerdem ermittelt ein Strömungsmengen-Ermittlungsabschnitt 632 die durch das Einstellventil 62 geregelte Fluidströmungsmenge. Ein Kennwert-Speicherabschnitt 633 speichert die Kennwerte, die die Beziehung zwischen der von dem Ventilstangenverlagerungs-Ermittlungsabschnitt 614 ermittelten Ventilstangenverlagerung und der von dem Strömungsmengen-Ermittlungsabschnitt 632 ermittelten Strömungsmenge anzeigen, während sich das Einstellventil 62 im Normalzustand befindet. Ein Kennwert-Speicherabschnitt 634 speichert die Kenndaten, die das Verhältnis/die Beziehung zwischen der Ventilstangenverlagerung und dem mit dem Pneumatikdruck-Ermittlungsabschnitt 631 ermittelten pneumatischen Druck anzeigen, während sich das Einstellventil 62 im Normalzustand befindet. Ein Kennwert-Speicherabschnitt 635 speichert die Kenndaten, die die Beziehung zwischen der Strömungsmenge und dem pneumatischen Druck anzeigen, während sich das Einstellventil 62 im Normalzustand befindet.

Ein Vergleichs-Berechnungsabschnitt 636 vergleicht die Beziehung zwischen der Ventilstangenverlagerung, die von dem Ventilstangenverlagerungs-Ermittlungsabschnitt 614 ermittelt wird, und der Strömungsmenge, die von dem Strömungsmengen-Ermittlungsabschnitt 632 ermittelt wird, mit den Kennwerten im Normalzustand, die in dem Kennwert-Speicherabschnitt 633 ge speichert werden. Wenn das von dem Ventilstangenverlagerungs-Ermittlungsabschnitt 614 ermittelte Verhältnis von den Kenndaten im Normalzustand abweicht, sendet der Vergleichs-Berechnungsabschnitt 636 eine Meldung über das Auftreten einer Abnormität an einem Alarmabschnitt 639. Ein Vergleichs-Berechnungsabschnitt 637 vergleicht das Verhältnis zwischen der Ventilstangenverlagerung und dem pneumatischen Druck, das durch den Pneumatikdruck-Ermittlungsabschnitt 631 ermittelt wird, mit den Kenndaten im Normalzustand, die in dem Kennwert-Speicherabschnitt 634 gespeichert sind. Falls das durch den Pneumatikdruck-Ermittlungsabschnitt 631 ermittelte Verhältnis von den Kenndaten bzw -werten im Normalzustand abweicht, sendet der Vergleichs-Berechnungsabschnitt 637 eine Meldung über das Auftreten einer Abnormität an dem Alarmabschnitt 639.

In ähnlicher Weise vergleicht ein Vergleichs-Berechnungsabschnitt 638 das Verhältnis/die Beziehung zwischen einer ermittelten Strömungsmenge und einem ermittelten pneumatischen Druck mit den in dem Kennwert-Speicherabschnitt 635 gespeicherten Kenndaten. Wenn das ermittelte Verhältnis von den Kenndaten im Normalzustand abweicht, sendet der Vergleichs-Berechnungsabschnitt 638 eine Meldung über das Auftreten einer Abnormität an den Alarmabschnitt 639. Nach dem Empfang der Meldung über das Auftreten einer Abnormität von jedem Vergleichs-Berechnungsabschnitt erzeugt der Alarmabschnitt 639 einen Alarm, der das Auftreten einer Abnormität in dem Einstellventil 62 anzeigt.

Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen System wird das Verhältnis zwischen dem pneumatischen Druck und der Verlagerung der Ventilstange einheitlich bestimmt. In ähnlicher Weise wird das Verhältnis zwischen dem pneumatischen Druck und der Fluidströmungsmenge einheitlich bestimmt, und so ist es auch bei dem Verhältnis zwischen der Ventilstangenverlagerung und der Fluidströmungsmenge. Aus diesem Grund kann, selbst wenn sich das Einstellventil 62 in einem Normalzustand befindet, fälschlich ein Abnormitätsalarm ausgelöst werden. Das heißt, wenn bei dem bekannten System das Verhältnis zwischen einer gemessenen Ventilstangenverlagerung und einem gemessenen pneumatischen Druck von einem festgelegten charakteristischen Ausdruck abweicht, wird ein Alarm ausgelöst.

Da die vorgegebene Beziehung zwischen der Verlagerung der Ventilstange und dem pneumatischen Druck auf der Strömungsmenge des Fluids in einem Referenzdaten-Meßvorgang basiert, bewirkt eine Änderung der Strömungsmenge des Fluids eine leichte Änderung im Verhältnis zwischen der Ventilstangenverlagerung und dem pneumatischen Druck. Wenn der Zustand der Strömungsmenge von dem Zustand des Fluids, aus dem der vorgegebene charakteristische Ausdruck bzw. Kennwert erhalten wurde, deutlich abweicht, wird somit eine Abnormität ohne Rücksicht darauf bestimmt, ob sich das Einstellventil 62 im normalen Zustand befindet.

DE 691 30 592 T2 offenbart ein Prozessregelventil mit einer Mehrzahl integrierter Sensoren, um verschiedene physikalische Parameter des durch das Ventil hindurchfließenden Fluids zu erfassen, und eine Steuerung zum Steuern der Arbeitsweise des Ventils.

EP 0 660 017 A1 betrifft ein diagnostisches Steuerungssystem für ein pneumatisches Ventilstellmittel.

EP 0 637 713 A1 offenbart ein Diagnose-System für Regel- und Absperrventile mit den Betrieb des Ventils überwachenden Sensoren, wobei bei Abweichung der gemessenen Werte von Vergleichs-Meßwerten ein Alarmsignal ausgegeben wird.

EP 0 335 040 B1 betrifft ein Verfahren zum Messen und Steuern eines Gasflusses durch eine Rohrleitung.

JP 62 270873 A betrifft ein Drosselventil mit Drucksensoren stromauf- und stromabwärts der Drosselklappe, wobei die Drosselklappe in Abhängigkeit einer Differenz zwischen dem mittels der Sensoren gemessenen Druck und einem gespeicherten Wert gesteuert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Abnormität in einem Regelventil zu schaffen, mit denen eine Abnormität in einem Regelventil exakt ermittelt werden kann, selbst wenn sich der geregelte Zustand eines Fluids oder der Zustand einer Fluidströmungsmenge ändern.

Um das oben genannte Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 1 angegeben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau eines Regelventils in 2 und 5 zeigt;
2 ist ein Blockschaltplan, der den Aufbau eines Systems zur Ermittlung einer Abnormität eines Regelventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
3 ist eine Ansicht der Beziehung zwischen den drei Einflußgrößen in 1, das heißt dem pneumatischen Druck, der Ventilstangenverlagerung und der Fluidkraft;
4 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines Regelventils in "Butterfly"-Bauart zeigt;
5 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines bekannten, in der vorliegenden Erfindung verwendeten Regelventils zeigt;
6 ist ein Blockschaltplan, der gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Aufbau eines Systems zur Abnormitätsermittlung in einem Regelventil wiedergibt; und
7 ist ein Blockschaltplan, der den Aufbau eines bekannten Systems zur Abnormitätsermittlung in einem Einstellventil (Regelventil) zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Weitere Vorteile und Ausführungsformen oder -möglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele hervor.
Zunächst wird die vorliegende Erfindung kurz beschrieben. Wie aus 1 ersichtlich ist, wird das Verhältnis/die Beziehung zwischen den auf ein Regelventil in der Ventilschaftrichtung wirkenden Kräften durch eine Antriebskraft A, die auf dem anliegenden pneumatischen Druck beruht und auf den Ventilschaft 3 wirkt, eine Vorspannkraft B einer Feder 9 zum Zurückziehen einer Membran 6, die auch eine Federplatte oder ein ähnliches vorgespanntes dünnes Element sein kann, und eine Fluidkraft C eines auf einen Ventilkegel (Regelorgan) 1 wirkenden Fluids ausgeglichen.
In diesem Fall ist eine Kraft Ff eines Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, die Summe des Drucks eines durch ein Regelventil 21 strömenden Fluids, der um den Ventilkegel 1 herum wirkt, und der auf einer Änderung des Impulses bzw. der Bewegungsenergie des Fluids beruhenden Kraft. Das Verhältnis zwischen Fluidströmungsmenge Q und Differenzdruck ΔP zwischen dem stromaufwärts und dem stromabwärts gegebenen Druck (Zuström- und Abströmdruck), erzeugt durch das Fluid mit der Kraft Ff und auf das Regelventil 21 (Ventilkegel 1) wirkend, kann annähernd ausgedrückt werden durch die Gleichung (1): Ff = C1·ΔP + C2Q (1)
Wahlweise kann die folgende Gleichung (1A) verwendet werden: Ff = C1·ΔP + C2Q + C3Q2 (1A)
Entsprechend Gleichung (1A) kann die Kraft Ff, falls man die Konstanten C₁, C₂ und C₃ im voraus erhält, durch Ermitteln des Differenzdruckes ΔP und der Strömungsmenge Q errechnet werden.
In diesem Fall kann die Kraft Ff, wenn das Verhältnis C_v(x) zwischen der durch die Gleichung (2) gegebenen Regelventilkapazität C_v und der Ventilschaftverlagerung x, das heißt der Strömungsmengen-Kenndaten, bekannt ist, durch die Gleichung (1), (3) oder (4) mit Gleichung (2) ausgedrückt werden: Cv = Q/ΔP1/2 (2) Ff = C1ΔP + C2Q = C1(Q/Cv(x))2 + C2Q (3) Ff = C1ΔP + C2Q = C1ΔP + C2Cv(x)·(ΔP)1/2 (4)
Mit der Anwendung der Gleichung (3) kann die auf den Ventilschaft wirkende Kraft des Fluids durch Ermitteln der Fluidströmungsmenge ermittelt werden. Bei Benutzung der Gleichung (4) kann die Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, durch Ermitteln des Differenzdruckes stromaufwärts stromabwärts am Regelventil 21 berechnet werden.
Die auf den Ventilschaft 3 wirkende Kraft Ff des Fluids kann bei Verwendung der Drücke P1 stromaufwärts und P2 stromabwärts am Regelventil 21 und der Fluidströmungsmenge Q annähernd durch die Gleichung (1B) ausgedrückt werden: Ff = C1·P1 + C2·P2 + C3·Q (1B)
Entsprechend Gleichung (1B) kann die auf den Ventilschaft 3 wirkende Kraft Ff des Fluids, falls die Konstanten C1, C2 und C3 im voraus erhalten werden, durch Ermitteln der Drücke P1 stromaufwärts, und P2 stromabwärts und der Strömungsmenge Q berechnet werden.
Aus Gleichung (2) und ΔP = P1 – P2 wird die Gleichung (1B) durch die Gleichung (4A) ausgedrückt: Ff = C1·P1 + C2·P2 + C3·Q = C1·P1 + C2·P2 + C3·Cv(x)·(P1 – P2)1/2(4A)
Entsprechend Gleichung (4A) kann die Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, durch Ermitteln des Druckes stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 berechnet werden.
Das Verhältnis zwischen der auf den Ventilschaft 3 wirkenden Kraft des Fluids, dem Druck des das Regelventil 21 passierenden Fluids und der Fluidströmungsmenge variiert in Abhängigkeit von der Bauart des Regelventils 21. In einigen Fällen kann die auf den Ventilschaft 3 wirkende Kraft des Fluids als eine Funktion nur des Druckes des Fluids, das durch das Regelventil 21 hindurchfließt, oder der Fluidströmungsmenge ausgedrückt werden. In anderen Fällen kann der Druck des Fluids als eine Funktion nur des Druckes stromaufwärts und stromabwärts am Steuerventil 21 ausgedrückt werden.
Das heißt, die Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, kann durch Ermitteln des Differenzdruckes stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21, der Drücke stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 oder der Fluidströmungsmenge ermittelt werden. Es sei ein Fall betrachtet, in dem die Kraft des Fluids, die auf das Regelventil 21 wirkt, durch den Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 und die Fluidströmungsmenge angenähert bestimmt werden kann.
In diesem Fall wird das Verhältnis zwischen der auf den Ventilschaft 3 wirkenden Kraft des Fluids und dem Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 oder der Fluidströmungsmenge als Kennwert-Gleichung angesetzt, die durch die Gleichung (5) ausgedrückt wird. Falls das Regelventil 21 für einen pneumatischen Antrieb ausgebildet ist, gilt die nachfolgende Kennwert-Gleichung: P·S = K(x – x0) + C1ΔP + C2Q (5),wobei P der pneumatische Betriebsdruck, x die Ventilschaftverlagerung, ΔP der Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21, S die Querschnittsfläche (Konstante 1) der Membran 6, K eine die Steifigkeit (dynamische Elastizität) der Feder verkörpernde Konstante (Konstante 2) und x₀ der Anfangswert (Konstante 3) der Ventilschaftverlagerung ist sowie C₁ und C₂ (Konstante 4 und 5) Konstanten sind, die die Fluidkräfte repräsentieren.
Gemäß Gleichung (5) wird das Verhältnis zwischen den folgenden drei Zuständen als eine charakteristische oder Kennwert-Gleichung unter Berücksichtigung des im Gleichgewicht stehenden Verhältnisses zwischen den in axialer Richtung des Ventilschaftes 3 des Regelventils 21 wirkenden Kräften ausgedrückt:

I. Antriebskraft P·S zur Ventilschaftverlagerung entsprechend dem pneumatischen Druck;
II. Vorspannkraft K(x – x₀) der Feder 9, die dem Federkontraktionsbetrag entspricht, der durch die Verlagerung des Ventilschaftes 3 bestimmt ist; und
III. Fluidkraft C₁ΔP + C₂Q, die sich auf die Ventilschaftverlagerung auswirkt, wenn ein Fluid strömt.

Ein geschätzter bzw. voraussichtlicher pneumatischer Druck wird aus einer gemessenen Verlagerung des Ventilschaftes und einer gemessenen Strömungsmenge gemäß Gleichung (5) erhalten. Der erhaltene vorausberechnete voraussichtliche Wert wird mit einem tatsächlich gemessenen pneumatischen Druck verglichen. Falls durch Vergleich bestimmt wird, daß die Differenz zwischen den beiden Werten ein vorbestimmter Wert oder mehr ist, wird festgestellt, daß in dem Regelventil 21 eine Abnormität aufgetreten ist.
Falls nur eine Fluidströmungsmenge zu messen ist, und zwar ohne Messung des Differenzdruckes stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21, kann das durch die Gleichung (6) gegebene Verhältnis als Kennwert-Gleichung verwendet werden: P·S = K(x – x0) + C1ΔP + C2Q = K(x – x0) + C1(Q/Cv(x))2 + C2Q, (6)worin C_v(x) die Kenngröße bzw. der Kennwert der Strömungsmenge ist.
Wenn der Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 ohne Messung der Fluidströmungsmenge zu messen ist, kann das durch die Gleichung (7) gegebene Verhältnis als Kennwert-Gleichung verwendet werden: P·S = K(x – x0) + C1ΔP + C2 = K(x – x0) + C1ΔP + C2Cv(x)·(ΔP)1/2 (7).
Gemäß Gleichung (7) reicht es aus, wenn die Konstanten 1 bis 5 und das Verhältnis zwischen der Ventilkapazität C_v und der Ventilschaftverlagerung x, das heißt die Strömungsmengenkennwerte C_v(x), verfügbar sind.
Wenn die Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, unter Verwendung der Drücke stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 und die Fluidströmungsmenge angenähert bestimmt werden sollen, kann Gleichung (5A) als Kennwert-Gleichung verwendet werden: P·S = K(x – x0) + C1·P1 + C2·P2 + C3·Q (5A),wobei P1 der Druck stromaufwärts am Regelventil 21 und P2 der Druck stromabwärts am Regelventil 21 ist, und C₁, C₂ und C₃ (Konstanten 4, 5 und 6) die Fluidkraft repräsentierende Konstanten sind.
Wenn die Drücke stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 ohne Messung einer Fluidströmungsmenge gemessen werden sollen, kann Gleichung (7) als Kennwert-Gleichung verwendet werden: P·S = K(x – x0) + C1·P1 + C2·P2 + C3·Q = K(x – x0) + C1·P1 + C2·P2 + C3·Cv(x)·(P1 – P2)1/2 (7A).
Gemäß Gleichung (7A) genügt es, wenn die Konstanten 1 bis 6 und das Verhältnis zwischen der Ventilkapazität (Ventilvolumen) C_v und der Ventilschaftverlagerung x, das heißt die Kennwerte der Strömungsmenge C_v(x), vorhanden sind.
2 zeigt den Aufbau eines Systems zur Abnormitäts-Ermittlung in einem Regelventil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und insbesondere eine Anordnung, die zur näherungsweisen Bestimmung der auf den Ventilkegel 3 wirkenden Kraft eines Fluids unter Verwendung einer Fluidströmungsmenge aufgebaut ist. Unter Bezugnahme auf 2 umfaßt das System zur Abnormitäts-Ermittlung in einem Regelventil einen elektro-pneumatischen Positionierer 22 zum Antreiben/Steuern des Regelventils 21, eine Abnormitäts-Ermittlungseinrichtung 23 für ein Regelventil und eine Alarmabschnitt (Alarmeinheit) 24.
In dem elektro-pneumatischen Positionierer 22 wird ein Sollwert über einen Eingabeabschnitt 221 in einen Steuerbetriebsabschnitt 222 eingegeben. Der Steuerbetriebsabschnitt 222 steuert eine Pneumatikdruck-Erzeugungsabschnitt 223 entsprechend dem eingegebenen Sollwert. Der Pneumatikdruck-Erzeugungsabschnitt 223 treibt das Regelventil 21 an, indem die Membran 6 durch Zufuhr von Luft über eine Luftzuführungsöffnung 8 in 5 zu einer Vorwärtsbewegung veranlagt wird. Der Steuerbetriebsabschnitt 222 überwacht die Ventilschaftverlagerung, die durch einen Ventilschaftverlagerungs-Ermittlungsabschnitt 224 ermittelt wird, und unterbricht den Betrieb des Pneumatikdruck-Erzeugungsabschnitts 223, wenn die Ventilschaftverlagerung gleich dem Sollwert wird.
Ein Pneumatikdruck-Ermittlungsabschnitt 231 ermittelt den von dem Pneumatikdruck-Erzeugungsabschnitt 223 erzeugten pneumatischen Druck. Ein Strömungsmengen-Ermittlungsabschnitt 232 ermittelt die durch das Regelventil 21 geregelte Fluidströmungsmenge. Ein Fluidzustand-Ermittlungsabschnitt 237 verfügt über einen Speicher 237a, in dem das Verhältnis zwischen der Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, und der Fluidströmungsmenge im voraus gespeichert wird. Der Fluidzustand-Ermittlungsabschnitt 237 erhält die Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, das heißt die Fluidkraft von der Fluidströmungsmenge, die durch den Fluidströmungsmengen-Ermittlungsabschnitt 232 unter Verwendung der gespeicherten Beziehung ermittelt wird.
In der Abnormitäts-Ermittlungsvorrichtung 23 für ein Regelventil berechnet ein Pneumatikdruck-Schätz- oder Vorausberechnungsabschnitt 234 aus der Fluidkraft, die von dem Fluidzustand-Ermittlungsabschnitt 237 ermittelt wird, und der Ventilschaftverlagerung, die durch den Ventilschaftverlagerungs-Ermittlungsabschnitt ermittelt wird, unter Verwendung der oben erwähnten Kennwert-Gleichung, die in einem Speicherabschnitt 233 für eine Kennwert-Gleichung gespeichert wird, einen voraussichtlichen (geschätzten) pneumatischen Druck.
Ein Pneumatikdruck-Vergleichsabschnitt 235 vergleicht den durch den Pneumatikdruck-Ermittlungsabschnitt 231 ermittelten pneumatischen Druck mit dem voraussichtlichen pneumatischen Druck, der durch den Pneumatikdruck-Schätzabschnitt 234 berechnet wurde. Wenn der Pneumatikdruck-Vergleichsabschnitt 235 auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses feststellt, daß die Differenz zwischen dem ermittelten pneumatischen Druck und dem voraussichtlichen (berechneten) pneumatischen Druck ein vorbestimmter Wert ist, zum Beispiel 5% oder mehr des Betriebsbereichs, meldet er Pneumatikdruck-Vergleichsabschnitt 235 eines Alarmsignal-Ausgabeabschnitts 236, daß in dem Regelventil 21 eine Abnormität aufgetreten ist. Nach Empfang der Meldung über die Abnormität in dem Regelventil 21 gibt der Alarmsignal-Ausgabeabschnitt 236 an den Alarmabschnitt 24 ein Alarmsignal aus. Der Alarmabschnitt 24 erzeugt einen Alarm, um anzuzeigen, daß in dem Regelventil 21 eine Abnormität aufgetreten ist. Es ist festzustellen, daß der oben genannte vorbestimmte Wert ein auf der Basis eines Druckmeßfehlers bestimmter Wert oder ein Wert sein kann, der auf der Grundlage von Veränderungen der normalen Daten, die in einem vorbestimmten Zeitraum gewonnen wurden, bestimmt wurde.
In der ersten, in 1 gezeigten Ausführungsform kann die Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, angenähert durch die Fluidströmungsmenge bestimmt werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wie oben beschrieben, ist in der Praxis die Kraft Ff des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, die Summe des Drucks des durch das Regelventil 21 hindurchfließenden Fluids, die um den Ventilkegel 1 herum wirkt, und einer auf Veränderungen in der Fluidbewegung beruhenden Kraft.
In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 6 ist zusätzlich zu der Anordnung nach 2 ein Druck-Ermittlungsabschnitt 238 zum Ermitteln der Drücke (Drücke stromaufwärts und stromabwärts) an den stromaufwärts und stromabwärts befindlichen Kanälen (Zuführungs- und Abführungskanal) eines Regelventils 21 zweiseitig mit dem Regelventil 21 verbunden. Entsprechend dieser Anordnung erhält man durch einen Fluidzustand-Ermittlungsabschnitt 237 unter Einbeziehung des Druckes stromaufwärts und stromabwärts an dem Regelventil 21 eine von dem Druck-Ermittlungsabschnitt 238 ermittelte Fluidkraft, und zwar zusätzlich zu dem Fluidströmungsmenge, die mit der Strömungsmengen- Ermittlungsabschnitt 232 ermittelt wird. Die Beziehung zwischen der Fluidkraft und dem Druck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 wird in einem Speicher 237A der Fluidzustand-Ermittlungsabschnitt 237 im voraus gespeichert.
Mit der zweiten Ausführungsform erhält man, falls die Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, unter Verwendung der Differenz (Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts) zwischen den Drücken an den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Kanälen des Regelventils 21 angenähert bestimmt werden kann, durch den Fluidzustand-Ermittlungsabschnitt 237 unter Verwendung nur der stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Drücke am Regelventil 21, die jeweils mit dem Druck-Ermittlungsabschnitt 238 ermittelt werden, eine Fluidkraft.
Als andere Möglichkeit genügt es, wenn nur der stromaufwärts und stromabwärts vorhandene Druck am Regelventil 21 verwendet wird, der mit dem Druck-Ermittlungsabschnitt 238 ermittelt wird. In diesem Fall wird die Beziehung zwischen der Fluidkraft und dem stromaufwärts und stromabwärts gegebenen Druck am Regelventil 21 in dem Speicher 237a des Fluidzustand-Ermittlungsabschnitts 237 in voraus gespeichert.
Des weiteren kann der Differenzdruck stromaufwärts und abwärts verwendet werden, den man aus dem stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Druck am Regelventil 21 erhält, der jeweils von dem Druck-Ermittlungsabschnitt 238 ermittelt wird. In diesem Fall wird das Verhältnis zwischen der Fluidkraft und dem Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 in dem Speicher 237a des Fluidzustand-Ermittlungsabschnitts 237 in voraus gespeichert.
Wie oben beschrieben und in 3 dargestellt, wird gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform eine Abnormität in dem Regelventil 21 unter Verwendung der auf dem Gleichgewicht zwischen dem pneumatischen Druck, der Ventilschaftverlagerung und der Fluidkraft beruhenden Beziehung ermittelt. Falls die Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, unter Verwendung des Differenzdruckes stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 oder der Fluidströmungsmenge annähernd bestimmt werden kann, läßt sich unter Anwendung des auf dem Gleichgewicht zwischen dem pneumatischen Druck, der Ventilverlagerung und der Fluidströmungsmenge basierenden Verhältnisses eine Abnormität in dem Regelventil ermitteln.
Anders als bei dem bekannten System, das zur Anwendung des Verhältnisses zwischen lediglich zwei der oben beschriebenen drei Faktoren aufgebaut ist, kann, wie oben beschrieben, eine Abnormität in dem Regelventil – ohne Ermitteln dieses Zustandes als Abnormität – exakt ermittelt werden, selbst wenn sich der geregelte Zustand eines Fluids beträchtlich ändert.
In jeder oben beschriebenen Ausführungsform wird unter Verwendung einer Fluidkraft und einer Ventilschaftverlagerung ein voraussichtlicher pneumatischer Druck berechnet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Außerdem wird unter Anwendung der Fluidströmungsmenge und der Ventilschaftverlagerung ein voraussichtlicher pneumatischer Betriebsdruck vorausberechnet, wenn die Fluidstärke mit Hilfe des Differenzdruckes stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 21 oder der Fluidströmungsmenge annähernd bestimmt werden kann. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine voraussichtliche Fluidkraft (die Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft wirkt) unter Anwendung des pneumatischen Druckes (Ventilschaft-Antriebskraft) und der Ventilschaftverlagerung berechnet werden, und die berechnete voraussichtliche Fluidkraft kann mit einer festgestellten Fluidkraft verglichen werden. Darüber hinaus kann unter Verwendung des pneumatischen Drucks und der Ventilschaftverlagerung, wenn eine Fluidkraft unter Anwendung des Differenzdruckes stromaufwärts und stromabwärts in dem Regelventil 21 oder der Fluidströmungsmenge annähernd bestimmt werden kann, eine voraussichtliche Fluidströmungsmenge berechnet werden, und die berechnete voraussichtliche Fluidströmungsmenge kann mit einer festgestellten Fluidströmungsmenge verglichen werden.
Des weiteren kann unter Anwendung des pneumatischen Drucks und der Fluidstärke eine voraussichtliche Ventilschaftverlagerung berechnet werden, und die berechnete voraussichtliche Ventilschaftverlagerung kann mit einer gemessenen Ventilschaftverlagerung verglichen werden. Wenn eine Fluidkraft unter Anwendung des Differenzdruckes stromaufwärts und stromabwärts in dem Regelventil 21 oder die Fluidströmungsmenge annähernd bestimmt werden kann, läßt sich auch in diesem Fall unter Verwendung des pneumatischen Druckes und der Fluidströmungsmenge eine voraussichtliche Ventilschaftverlagerung berechnen, und diese kann mit einer gemessenen Ventilschaftverlagerung verglichen werden.
In jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist das Regelventil in einer Bauweise konstruiert, bei der die Regelung der Strömungsmenge mit Hilfe eines vorwärts oder rückwärts bewegten Ventilkegels 1 erfolgt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung, wie in 4 dargestellt ist, bei einem Regelventil 121 angewendet werden, das ein als "Butterfly"-Ventil bezeichnetes Öffnungs- und Schließventil aufweist. Bei diesem Regelventil 121 schwenkt mit der Vorwärtsbewegung bzw. dem Zurückziehen des Ventilschaftes 3 eine Ventilklappe (Ventilflügel) 41 um eine Achse 42, um dadurch die Strömungsmenge eines in einem Rohr 43 strömenden Fluids zu regeln. In diesem Fall kann als Kennwert- Ausdruck eine Gleichung verwendet werden, die mit der um die Achse 42 ins Gleichgewicht gebrachten Drehkraft verknüpft ist.
Im Falle des Butterfly-Ventils nach 4 kann – ähnlich wie bei dem zur Regelung der Strömungsmenge unter Anwendung eines vorwärts- bzw. rückwärtsbewegten Ventilkegels 1 aufgebauten Regelventil 21 – die auf die Ventilklappe 41 wirkende Kraft des Fluids als die Summe des Druckes des durch das Regelventil 121 hindurchströmenden Fluids, das um die Ventilklappe 41 herum wirksam ist, und einer auf einer Änderung in der Bewegungsenergie des Fluids beruhenden Kraft betrachtet werden. Falls das Fluid mit Bezug auf 4 in dem Rohr 43 mit einer Strömungsmenge Q und mit einer Strömungsgeschwindigkeit v strömt, wird zwischen den vorderen und hinteren Teilen der Ventilklappe 41 ein Differenzdruck erzeugt. Die auf dem Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts an dem Regelventil 121 basierenden Kräfte sind an den oberen und unteren Teilen der Ventilklappe 41 gleich. In Anbetracht des Gleichgewichts zwischen den Drehkräften um die Achse 42 wird durch den Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil 121 keine Drehkraft um die Achse 42 erzeugt.
Die Strömungsgeschwindigkeiten v₁ und v₂ des Fluids, das durch die Spalte zwischen den beiden Endteilen der Ventilklappe 41 und dem Rohr 43 strömt, sind viel größer als die Geschwindigkeit v bei der Fluidströmungsmenge Q. Das heißt, in diesen Bereichen ändert sich die Bewegungsenergie des Fluids. Aus diesem Grund empfangen die beiden Endteile der Ventilklappe 41 Gegenkräfte F₁ und F₂.
Wenn das Fluid in einer Richtung entlang der Ventilklappe 41 strömt, wird aus der Anwendung der Regel von der Fluid-Bewegungsgröße in der Richtung entlang der Ventilklappe 41 deutlich, daß ein Unterschied zwischen den Strömungsmengen q₁ und q₂ an den Endteilen stromaufwärts und stromabwärts der Ventilklappe 41 vorhanden ist. Daher gilt: q₁ > q₂ und v₁ > v₂. Das heißt, der Grad der Änderung in der Bewegungsenergie ist an dem stromabwärts befindlichen Endteil der Ven tilklappe 41 höher als an dem stromaufwärts gelegenen Endteil, und somit ist F₁ > F₂.
Das bedeutet, daß beim Strömen des Fluids an der Ventilklappe 41 in dessen Drehrichtung Kräfte wirken, und diese Kräfte sind mit der Strömungskraft verknüpft. Falls bei dem Regelventil 121 somit ein Ausdruck, der mit den um die Achse 42 ausgeglichenen Drehkräften verknüpft ist, wegen der obigen Ungleichung F₁ > F₂ als ein Kennwert bzw. charakteristischer Ausdruck verwendet wird, kann, wie in dem Fall des Regelventils 21, eine Abnormität ermittelt werden.
Im Falle eines solchen Butterfly-Ventils genügt es, die Aufmerksamkeit auf das Verhältnis zwischen der Kraft Ff des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 ausgeübt wird, und der Fluidströmungsmenge zu richten. Diese Beziehung kann näherungsweise durch die Gleichung (8) ausgedrückt werden: Ff = C2Q (8).
Falls die Konstante C₂ im voraus erhalten wird, kann die Kraft Ff entsprechend der Gleichung (8) durch Ermitteln der Strömungsmenge Q ermittelt werden.
Es ist zu bemerken, daß die Kraft Ff durch die Gleichung Ff = C2Q + C3Q2 (8A)gegeben sein kann.
Wenn die Konstanten C₂ und C₃ im voraus erhalten werden, kann gemäß Gleichung (8A) die Kraft Ff durch Ermitteln der Strömungsmenge Q ermittelt werden.
Darüber hinaus kann die Kraft Ff durch die Gleichung Ff = C3Q (8B)gegeben sein.
Das Verhältnis zwischen der Kraft des Fluids, die auf den Ventilschaft 3 wirkt, und der Fluidströmungsmenge wird, wie beispielsweise Gleichung (9), als eine Kennwert-Gleichung aufbereitet. Diese Kennwert-Gleichung wird angewendet, wenn das Regelventil 121 pneumatisch angetrieben wird. P·S = K(x – x0) + C2'Q (9),wobei P der pneumatische Druck, x die Ventilschaftverlagerung, S die Querschnittsfläche der Membran, K eine die Federsteifigkeit wiedergebende Konstante (Konstante 2), x₀ die anfängliche Ventilschaftverlagerung (Konstante 3) und C'₂ eine die Fluidkraft repräsentierende Konstante (Konstante 5) ist.
Gleichung (9) zeigt in etwa auf, daß die Drehkräfte um die Achse 42, das heißt die durch die Ventilschaft-Antriebskraft um die Achse 42 erzeugte Drehkraft und die durch die Fluidkraft um die Achse 42 erzeugte Drehkraft, im Gleichgewicht gehalten sind.
In diesem Fall wird unter Anwendung der Gleichung (9) mit einer gemessenen Ventilschaftverlagerung und einer gemessenen Strömungsmenge ein voraussichtlicher pneumatischer Druck erhalten, und der vorausberechnete pneumatische Druck wird mit einem tatsächlich gemessenen pneumatischen Druck verglichen. Falls auf der Basis dieses Vergleichs festgestellt wird, daß der Unterschied zwischen den beiden Werten ein vorbestimmter Wert oder mehr ist, wird festgestellt, daß in dem Regelventil 121, das als Butterfly-Ventil aufgebaut ist, eine Abnormität aufgetreten ist. Die Kennwert-Gleichung (9) wird im voraus in der Speicherabschnitt 233 für die Kennwert-Gleichung gemäß 2 gespeichert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird – wie oben beschrieben wurde – das Auftreten einer Abnormität festgestellt, wenn das Gleichgewicht zwischen der Ventilschaftverlagerung, der Antriebskraft, die an dem einen Ende des Ventilschaftes aufgebracht wird und sich mit der Verlagerung des Ventilschaftes ändert, und der Fluidkraft des Fluids, die auf das andere Ende des Ventilschaftes über das Regelorgan wirkt, von dem Gleichgewicht im Normalzustand abweicht. Selbst wenn sich daher der geregelte Zustand deutlich ändert in der Art, daß sich der Zustand der Fluidströmungsmenge erheblich von dem der Fluidströmungsmenge unterscheidet, der aus einem vorbestimmten Kennwert-Ausdruck erhalten wird, kann eine Abnormität in dem Regelventil genau ermittelt werden.
Darüber hinaus kann gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Anwendung der Vorrichtung, die zur Ermittlung einer Antriebskraft (pneumatischer Druck), einer Ventilschaftverlagerung, einer Fluidströmungsmenge und des Druckes des Fluids (der Druck stromaufwärts und stromabwärts an dem Regelventil oder der Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts) aufgebaut ist, die Ursache einer Abnormität bis zu einem bestimmten Grad im einzelnen benannt werden. Insbesondere werden die Ventilverlagerung, die Fluidströmungsmenge und der Druck des Fluids ermittelt, und das Verhältnis zwischen der Kapazität des Regelventils, die aus der Fluidströmungsmenge und dem Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil berechnet wird, und der Ventilverlagerung wird überwacht. Mit diesem Verfahren wird eine Änderung der Strömungsmengenmerkmale ermittelt, um eine gewünschte Regelventilkapazität exakt zu erreichen. Eine derartige Änderung der Strömungamengenkennwerte wird beispielsweise durch einen verschlissenen Ventilkegel hervorgerufen. Durch Ermitteln dieser Änderung in der Strömungsmengencharakteristik kann somit eine Abnormität des Regelventils, zum Beispiel ein Ventilkegelverschleiß, erkannt werden.
Die Fluidkraft wird aus der Fluidströmungsmenge und dem Fluiddruck ermittelt. In diesem Fall wird das Verhältnis zwischen der Kapazität des Regelventils und der Ventilschaftverlagerung, das heißt der Kennwert-Ausdruck der Strömungsmenge, nicht als Kennwert-Gleichung verwendet. Aus diesem Grund wird eine Änderung in den Strömungsmengenmerkmalen nicht ermittelt, um eine Abnormität festzustellen. Bei der Abnormitäts-Ermittlung wird somit eine Abnormität, die durch eine Änderung der Strömungsmengenkennwerte verursacht wird, nicht festgestellt. Da jedoch eine Fluidströmungsmenge und der Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil gemessen werden, können die Strömungsmengenkennwerte aus diesen Meßwerten errechnet werden.
Falls daher eine Änderung in den Strömungsmengenmerkmalen aus einer gemessenen Fluidströmungsmenge und einem gemessenen Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil ermittelt wird, aber keine Abnormität aus der Antriebskraft, der Ventilschaftverlagerung, der Fluidströmungsmenge und dem Fluiddruck ermittelt wird, kann bestimmt werden, daß eine Abnormität in einem Teil aufgetreten ist, der eine Änderung in den Strömungsmengenmerkmalen bewirkt. Wenn eine Abnormität über die Antriebskraft, die Ventilschaftverlagerung, die Fluidströmungsmenge und den Fluiddruck festgestellt wird, kann im Gegensatz dazu bestimmt werden, daß die Abnormität in einem Teil aufgetreten ist, der keine Änderung in den Strömungsmengenmerkmalen verursacht.
Wenn eine Antriebskraft (pneumatischer Druck), eine Ventilschaftverlagerung, eine Fluidströmungsmenge, ein Fluiddruck (Druck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil oder Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts am Regelventil) ermittelt werden sollen, kann die Ursache einer Abnormität, wie oben beschrieben, bis zu einem bestimmten Grad spezifiziert werden, zum Beispiel eine Abnormität, die durch eine Änderung der Strömungsmengenmerkmale bewirkt wird, oder eine durch andere Faktoren des Regelventils verursachte Abnormität.

Claims

Ein Verfahren zum Ermitteln einer Abnormität in einem Regelventil, das durch ein Ventilorgan bzw. einen Ventilkegel (1, 41) zum Öffnen/Schließen eines von einem Fluid durchströmten Kanals, einen Ventilschaft (3), der an einem Ende mit dem Ventilorgan verbunden ist und in axialer Richtung vorwärtsbewegt und zurückgezogen werden kann, und eine Ventilschaft-Antriebsvorrichtung (6, 22) zum Vorwärts-/Rückwärtsbewegen des Ventilschaftes durch Aufbringen einer Antriebskraft an dessen anderem Ende gebildet ist, umfassend die Schritte: – Speichern eines charakteristischen Ausdrucks oder Kennwerts, der eine Beziehung zwischen drei Einflußgrößen in einem Normalzustand des Regelventils darstellt, wobei die Einflußgrößen aus einer Verstellung oder Verlagerung des Ventilschaftes, einer von der Ventilschaft-Antriebsvorrichtung ausgehenden und sich mit der Verstellung/Verlagerung des Ventilschaftes ändernden Antriebskraft sowie einer auf ein Ende des Ventilschaftes über das Ventilorgan wirkenden Fluidkraft des Fluids bestehen; – Ermitteln der drei Einflußgrößen auf der Grundlage einer Messung; – Berechnen, unter Verwendung des gespeicherten charakteristischen Ausdrucks, auf der Basis von zwei Einflußgrößen, die aus den ermittelten drei Einflußgrößen ausgewählt sind, eines voraussichtlichen Wertes der einen Einflußgröße, die nicht ausgewählt ist; und – Vergleichen eines ermittelten Wertes der einen Einflußgröße, die nicht ausgewählt ist, mit dem berechneten voraussichtlichen Wert und Bestimmen einer Abnormität in dem Regelventil auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter die Schritte umfaßt: – Speichern einer Beziehung, die ein Verhältnis zwischen der Fluidkraft und der Strömungsmenge des Fluids verkörpert; – Messen der Strömungsmenge des Fluids; und – Erhalten einer Fluidkraft aus der gemessenen Fluidmenge des Fluids unter Verwendung der gespeicherten Beziehung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter die Schritte umfaßt: – Speichern einer Beziehung, die das Verhältnis zwischen der Fluidkraft und einem Differenzdruck stromaufwärts und stromabwärts des Fluids am Regelventil wiederspiegelt; – Messen des stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Differenzdrucks des Fluids am Regelventil; und – Erhalten einer Fluidkraft aus dem gemessenen stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Differenzdruck des Fluids am Regelventil unter Verwendung der gespeicherten Beziehung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter die Schritte umfaßt: – Speichern. einer Beziehung, die das Verhältnis zwischen der Fluidkraft und dem stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Druck des Fluids am Regelventil wiederspiegelt; – Messen des stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Druckes des Fluids am Regelventil; und – Erhalten einer Fluidkraft aus dem gemessenen, stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Druck des Fluids am Regelventil unter Verwendung der gespeicherten Beziehung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter die Schritte umfaßt: – Speichern einer Beziehung, die das Verhältnis zwischen der Fluidkraft und dem stromaufwärts vorhandenen Druck des Fluids am Regelventil wiederspiegelt; – Messen des stromaufwärts vorhandenen Drucks des Fluids; und – Erhalten einer Fluidkraft aus dem gemessenen, stromaufwärts vorhandenen Druck des Fluids am Regelventil unter Verwendung der gespeicherten Beziehung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter die Schritte umfaßt: – Speichern einer Beziehung, die das Verhältnis zwischen der Fluidkraft und dem stromabwärts vorhandenen Druck des Fluids am Regelventil wiederspiegelt; – Messen des stromabwärts vorhandenen Drucks des Fluids am Regelventil; und – Erhalten einer Fluidkraft aus dem gemessenen, stromabwärts vorhandenen Druck des Fluids am Regelventil unter Verwendung der gespeicherten Beziehung.
Eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Abnormität in einem Regelventil, das durch ein Ventilorgan/-kegel (1, 41) zum Öffnen/Schließen eines von einem Fluid durchströmten Kanals, einen Ventilschaft (3), der an einem Ende mit dem Ventilorgan verbunden ist und in axialer Richtung vorwärtsbewegt und zurückgezogen werden kann, und eine Ventilschaft-Antriebsvorrichtung (6, 22) zum Vorwärts-/Rückwärtsbewegen des Ventilschaftes durch Aufbringen einer Antriebskraft an dessen anderem Ende gebildet ist, umfassend – Speichermittel (233), in denen ein charakteristischer Ausdruck/Kennwert im voraus gespeichert wird, der im Normalzustand des Regelventils ein Verhältnis zwischen drei Einflußgrößen repräsentiert, die aus einer Verstellung bzw. Verlagerung des Ventilschaftes, einer von der Ventilschaft-Antriebsvorrichtung ausgehenden Antriebskraft, die sich bei Verstellung des Ventilschaftes ändert, und einer Fluidkraft des Fluids, die auf das eine Ende des Ventilschaftes über das Ventilorgan wirkt, bestehen; – Verstellungs-Ermittlungsmittel (224) zum Ermitteln der Verstellung/Verlagerung des Ventilschaftes auf der Basis eines Meßergebnisses; – Antriebskraft-Ermittlungsmittel (231) zum Ermitteln einer von dem Ventilschaft-Antriebsmittel ausgehenden Antriebskraft auf der Basis eines Meßergebnisses; – Fluidzustand-Ermittlungsmittel (237) zum Ermitteln einer Fluidkraft auf der Basis eines Meßergebnisses; – Schätzwert-Berechnungsmittel (234) zur Berechnung – und zwar auf der Basis von zwei Einflußgrößen, die aus den von den Verstellungs-Ermittlungsmitteln, von den Antriebskraft-Ermittlungsmitteln und von den Fluidzustand-Ermittlungsmitteln erhaltenen drei Einflußgrößen ausgewählt sind – eines voraussichtlichen Wertes der einen, nicht ausgewählten Einflußgröße unter Verwendung des in den Speichermitteln gespeicherten charakteristischen Ausdrucks; und – Vergleichsmittel (235) zum Vergleichen der einen, nichtausgewählten Einflußgröße mit dem von den Schätzwert-Berechnungsmitteln erhaltenen voraussichtlichen Wert und zum Bestimmen einer Abnormität in dem Regelventil auf der Basis des Vergleichsergebnisses.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Strömungsmengen-Ermittlungsmittel (232) zum Ermitteln einer Strömungsmenge des Fluids umfaßt, und – wobei die Fluidzustand-Ermittlungsmittel einen Speicher (237a) umfassen, in dem im voraus eine Beziehung gespeichert ist, die ein Verhältnis zwischen der Fluid kraft und der Strömungsmenge verkörpert, und die Fluidkraft aus der Strömungsmenge des Fluids, die von den Strömungsmengen-Ermittlungsmitteln erhalten wird, unter Verwendung der gespeicherten Beziehung ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner Druck-Ermittlungsmittel (238) zum Ermitteln eines stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Differenzdruckes des Fluids an dem Regelventil umfaßt, und – wobei die Fluidzustand-Ermittlungsmittel einen Speicher 237a umfassen, in dem eine Beziehung im voraus gespeichert ist, die ein Verhältnis zwischen der Fluidkraft und dem stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Differenzdruck des Fluids an dem Regelventil wiederspiegelt, und die Fluidkraft aus dem stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Differenzdruck des Fluids an dem Regelventil, der durch die Druck-Ermittlungsmittel ermittelt wird, unter Verwendung der gespeicherten Beziehung ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Druck-Ermittlungsmittel (238) zum Ermitteln der stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Druckes des Fluids an dem Regelventil umfaßt, und – wobei die Fluidzustand-Ermittlungsmittel einen Speicher (237a) umfassen, in dem eine Beziehung im voraus gespeichert ist, die ein Verhältnis zwischen einer Fluidkraft und dem stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Druck des Fluids an dem Regelventil repräsentiert, und die Fluidkraft aus dem stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Druck des Fluids an dem Regelventil, der jeweils von dem Druck-Ermittlungsmittel erhalten wird, unter Verwendung der gespeicherten Beziehung ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Druck-Ermittlungsmittel (238) zum Ermitteln eines stromaufwärts vorhandenen Druckes des Fluids an einem Regelventil umfaßt, und – wobei die Fluidzustand-Ermittlungsmittel einen Speicher (237a) umfassen, in dem eine Beziehung im voraus gespeichert ist, die ein Verhältnis zwischen einer Fluidkraft und dem stromaufwärts vorhandenen Druck des Fluids am Regelventil repräsentiert, und die Fluidkraft aus dem stromaufwärts vorhandenen Druck des Fluids am Regelventil, der von dem Druck-Ermittlungsmittel erhalten wird, unter Verwendung der gespeicherten Beziehung erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Druck-Ermittlungsmittel (238) zum Ermitteln eines stromabwärts vorhandenen Drucks des Fluids am Regelventil umfaßt, und – wobei die Fluidzustand-Ermittlungsmittel einen Speicher (237a) umfassen, in dem eine Beziehung im voraus gespeichert ist, die ein Verhältnis zwischen einer Fluidkraft und dem stromabwärts vorhandenen Druck des Fluids an dem Regelventil wiederspiegelt, und die Fluidkraft aus dem stromabwärts vorhandenen Druck des Fluids am Regelventil, der von den Druck-Ermittlungsmitteln erhalten wird, unter Verwendung der gespeicherten Beziehung erhalten.