JP2009526332A - 流体調節のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

流体調節のためのシステムおよび処理は、流体調節システム（１００）についての状態および／または必要とされる修繕／メンテナンスを評価するために役立つ診断情報を提供してもよい。特定の実施態様で、流体調節のためのシステムおよびプロセスは、流体レギュレータ構成要素の位置制御を促進するための電気／圧力コンバータ（１２４）への入力信号の表示を受信する能力を含んでもよく、電気／圧力コンバータは、流体レギュレータ（１１０）と流体レギュレータ・コントローラ（１２０）とを含む流体調節システムの一部であり、コンバータ入力信号に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定するように構成されている。

Description

本出願は、２００６年２月１０日に出願した米国特許出願第１１／３５２，４２８号「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆｌｕｉｄ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ」の利益を主張するものである。

本発明は流体処理に関し、より詳細には流体処理の調節に関する。

処理システムは、益々短くなっている（例えば３０〜４５日間）停止期間の間に、益々長く（例えば５年〜８年）運転されている。さらに、多くの処理システムの制御バルブは、それらの運転期間の大部分にわたり、特定の位置のうちの５〜１０％内で運転されている。これらの環境によって、制御バルブはより長く、そしてそれらの運転寿命の終わり近くまで運転されるようになる。

制御バルブのための従来の診断技術は、処理システムをオフラインにして、処理システムから制御バルブを取り外すことを必要とした。その後、制御バルブは特性のサインが行われ、ベースラインと比較される研究室に送られる。不動帯、履歴およびフルストローク操作などの性能特性が特徴付けられる。残念ながら、この種の診断技術は実行するのに時間がかかって、費用が高くつき（例えば、処理システムから制御バルブを取り外すために、制御バルブおよびクレーンから絶縁部、ヒート・トレースおよびストリーム・トレースを取り外す多大な努力を必要とすることがある）、処理システムのダウンタイムおよび費用が増えることになる。

発明の要約

流体調節技術は、流体調節技術の１つまたは複数の状態を評価するために役立つ診断情報を提供することができる。１つの一般的な態様で、流体調節のための処理は、流体レギュレータ構成要素の位置制御を促進するための電気／圧力コンバータへの入力信号の表示を受信することであって、電気／圧力コンバータが、流体レギュレータと流体レギュレータ・コントローラとを含む流体調節システムの一部となるように構成されていることと、コンバータ入力信号に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することとを含む。

特定の実施態様で、コンバータ入力信号に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することは、コンバータ入力信号、および流体レギュレータ・パラメータまたは流体レギュレータ・コントローラ・パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて少なくとも１つの流体調整システムの状態を判定することを含んでもよい。

流体調節システムの状態は、例えば供給圧力、電力／圧力コンバータまたは流体レギュレータの状態であってもよい。供給圧力の状態を判定することは、コンバータ入力信号レベルを調べて、そこから実質的相違を判定することを含んでもよい。供給圧力の状態を判定することは、流体レギュレータ構成要素の位置、および電力／圧力コンバータの出力圧力を調べることをさらに含んでもよい。

少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することは、コンバータ入力信号が許容可能範囲外にあるかどうかを判定することを含んでもよい。コンバータ入力信号が許容可能範囲外にあるかどうかを判定することは、コンバータ入力信号の通常のオペレーティング変動値を補正することを含んでもよい。流体調整システムの状態を判定することはまた、コンバータ入力信号が許容可能範囲外にある時間の量を判定することを含んでもよい。特定の実施態様で、コンバータ入力信号があまりにも長い期間（例えば５〜１０秒）、許容可能範囲の外にある場合、それはシステムに問題があることを示している場合がある。

この処理はまた、流体調整システムの状態を表すメッセージを生成することを含んでもよい。例えば、このメッセージは、流体調節システムの状態が許容不可能である場合に生成される警告メッセージであってもよい。

別の一般的な態様で、流体調節のためのシステムは、電気／圧力コンバータおよびプロセッサを含んでもよい。電気／圧力コンバータは、流体レギュレータ構成要素の位置制御のための入力信号を受信し、それに応答して適切な圧力を生成するように動作可能であってもよい。このプロセッサは、電気／圧力コンバータに結合されており、コンバータ入力信号の表示を受信し、コンバータ入力信号に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定するように動作可能であってもよい。

流体調節システムの状態は、例えば供給圧力、電気／圧力コンバータまたは流体レギュレータの状態であってもよい。供給圧力の状態を判定することは、流体レギュレータ構成要素の位置、および電気／圧力コンバータの出力圧力を調べることを含んでもよい。

少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することは、コンバータ入力信号が許容可能範囲外にあるかどうかを判定することを含んでもよい。このプロセッサは、流体調節システムの状態を表すメッセージを生成するようにさらに動作可能であってもよい。

コンバータ入力信号に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することは、コンバータ入力信号、および流体レギュレータ・パラメータまたは流体レギュレータ・コントローラ・パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することを含んでもよい。特定の実施態様で、このシステムは、ステムを有する流体レギュレータ、ステムの位置を感知するための位置センサ、流体調節システムの環境の温度を感知するための温度センサ、および／または電気／圧力コンバータの出力圧力を感知するための圧力センサを含んでもよい。プロセッサは、コンバータ入力信号およびステム位置、環境の温度および／またはコンバータの出力圧力に基づいて、流体調節システムの状態を判定するように動作可能であってもよい。

１つの態様で、流体調節のためのシステムは、流体レギュレータと流体レギュレータ・コントローラとを含む。流体レギュレータはステムを含み、流体レギュレータ・コントローラは流体レギュレータに結合されている。流体レギュレータ・コントローラは、プロセッサと、プロセッサに結合された電気／圧力コンバータとを含む。このコンバータは、ステムを位置制御するための入力信号を受信し、それに応答して適切な圧力を生成するように動作可能である。このシステムはまた、ステムの位置を感知するための位置センサと、流体調節システムの環境の温度を感知するための温度センサと、電気／圧力コンバータの出力圧力を感知するように動作可能な圧力センサとを含む。このプロセッサは、コンバータ入力信号、ステム位置、環境温度およびコンバータ出力圧力の表示を受信し、コンバータ入力信号、ならびにステム位置、システムの温度およびコンバータ出力圧力のうちの１つまたは複数に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定するように動作可能である。

この流体調節技術は、１つまたは複数の特徴を有してもよい。例えば、動作中に流体調節システムの状態を判定することができることによって、時間がかかり、労働集約的で、コストが高くつく可能性のある、システムをオフラインにする必要性を伴わずに、システムに伴う問題点が識別されてもよい。また、流体調節システムは定期点検のためのオフラインにされる必要はないということが判定されてもよく、例えば、これで時間、労働力および費用を節約することができる。さらに、流体調節システムをオフラインにする前に、それに伴う問題点を理解することができることによって、システムを修復するために、時間、労働力および部品について計画が作られてもよい。

１つまたは複数の実施態様の詳細は、添付の図面および以下の説明の中で言及される。その他の特徴は説明、図面、および特許請求の範囲から明らかとなろう。

様々な図面の中の同じ参照記号は、同じ要素を示す。

流体調節は、流体レギュレータ・コントローラ（例えばバルブ・ポジショナ）によって制御される流体レギュレータ（例えばバルブ）によって達成される。流体レギュレータおよび／または流体レギュレータ・コントローラを含む流体調節システムの１つまたは複数の状態を判定することは、改善された流体調節につながる可能性がある。特定の実施態様では、流体調節システムの状態は、電気／圧力コンバータへの入力信号を調べることによって判定されてもよい。この調査に基づいて、例えば供給圧力の安定性、電気／圧力コンバータの処理能力および／または流体レギュレータの健全性などの１つまたは複数のシステムの状態に関して、判定が行われてもよい。

図１は、流体調節システム１００の１つの実施態様を示す。流体調節システム１００は、流体レギュレータ１１０と流体レギュレータ・コントローラ１２０とを含む。流体レギュレータ１１０は、流体（液体および／または気体）に作用するために、物理的に流体と作用し合い、流体レギュレータ・コントローラ１２０は流体レギュレータ１１０を制御し、したがって流体を調節する。

より詳細には、流体レギュレータ１１０はプラグ１１２、ステム１１４およびアクチュエータ１１６を含む。プラグ１１２は、調節される流体と作用し合い、その特性（例えばフローおよび／または圧力）を変える役割を果たす。プラグ１１２は流体に作用するために、典型的に、流体レギュレータの一部であっても、一部でなくてもよい、流体が存在する体積の内部を移動する。プラグ１１２はプラスチック、金属、ゴム、複合材および／または任意のその他の適切な素材で構成されてもよい。ステム１１４はプラグ１１２に結合されており、調節された流体に対してプラグ１１２を動かすための力を伝える役割を果たす。ステム１１４は、例えば金属で構成されたロッドまたはシャフトであってもよい。アクチュエータ１１６はステム１１４に結合されており、ステムを動かす役割を果たし、したがってプラグ１１２を動かす役割を果たす。この実施態様では、アクチュエータ１１６は、流体レギュレータ・コントローラ１２０から制御圧力を受け取る空気圧アクチュエータである。アクチュエータ１１６は例えば、異なる圧力を受けるピストンか、または圧力で動くバネを含む。別の実施態様では、アクチュエータ１１６は、任意のその他の適切な技術（例えば液圧）を使用して動作してもよい。特定の実施態様では、流体レギュレータ１１０はバルブ（例えばグローブ・バルブ）であってもよい。しかしながら別の実施態様では、流体レギュレータ１１０は、流体に作用するための任意のその他の適切な装置であってもよい。

例えばバルブ・ポジショナであってもよい流体レギュレータ・コントローラ１２０は、空気圧リレー１２２、電気／圧力コンバータ１２４、サーボ１２６およびプロセッサ１２８を含む。空気圧リレー１２２はアクチュエータ１１６に結合されており、制御圧力をアクチュエータ１１６に与えるために、電気／圧力コンバータ１２４からのフロー圧力および／またはフロー量を高める役割を果たす。空気圧リレー１２２はまた、供給ライン１４０からの供給圧力を受け取る。電気／圧力コンバータ１２４は空気圧リレー１２２に結合されており、電気制御信号（電流および／または電圧）を空気圧リレー１２２のための圧力信号に変換する役割を果たす。これを達成するために、電気／圧力コンバータ１２４は、例えばカップ・コア、コアの中央ポスト電動子を囲むワイヤのコイル、および蝶番型のフラッパであってもよい可動の磁気可能フレクシャを含む。圧力を調節するために、フレクシャは、供給圧力が圧力キャビティに排出される通路の開口部に対して移動してもよい。圧力キャビティの中の圧力は、開口部に対するフレクシャ上の力を調整することによって調整されてもよい。示されている実施態様では、電気／圧力コンバータ１２４は空気によって動かされ、供給ライン１４０から圧力を受け取る。別の実施態様では、電気／圧力コンバータ１２４は、任意の適切なその他の技術(例えば液圧)を使用して動作してもよい。

サーボ１２６は電気／圧力コンバータ１２４に結合されており、電気／圧力コンバータ１２４のために電気制御信号を生成する役割を果たす。サーボ１２６は、例えば比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラであってもよい。プロセッサ１２８はサーボ１２６に結合されており、どのようにしてプラグ１１２を制御するのかを判定する役割を果たす。プロセッサ１２８は、例えばマイクロプロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、アナログ・プロセッサ、または論理的な方法で情報を処理するための任意のその他の適切な装置であってもよい。プロセッサ１２８は典型的に、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、レジスタ、および／または情報を記憶するための任意のその他の適切な装置であってよいメモリを含む。このメモリはプロセッサのための指示、流体制御システム１００に関するデータ、および／またはその他の適切な情報を記憶してもよい。

流体調節システム１００はまた、位置センサ１５０、圧力センサ１６０および温度センサ１７０も含む。位置センサ１５０は、プラグ１１２の位置と相関するステム１１４の位置を判定して、この情報をサーボ１２６およびプロセッサ１２８に与える役割を果たす。位置センサ１５０は電気、電磁、光および／または機械技術によって動作してよく、実際にステム１１４に結合されていても、結合されていなくてもよい。特定の実施態様では、位置センサ１５０はホール効果センサ（Ｈａｌｌ−ｅｆｆｅｃｔ ｓｅｎｓｏｒ）であってもよい。圧力センサ１６０は空気圧リレー１２２とアクチュエータ１１６との間の圧力ラインに結合されており、ライン中の圧力を判定して、この情報をプロセッサ１２８に与える役割を果たす。圧力センサ１６０は例えば、圧電型センサであってもよい。温度センサ１７０は、流体調節システム１００の中および／または周りの温度を判定して、この情報をプロセッサ１２８に与える役割を果たす。温度センサ１７０は例えば、抵抗温度デバイスまたはサーモカップルであってもよい。

流体調節システム１００はさらに、通信インタフェース１８０を含む。通信インタフェース１８０はプロセッサ１２８に結合されており、プロセッサが流体調節システム１００の外部の情報を送受信することを可能にする。送信される情報は例えば、調節された流体および／または流体調節システムの１つまたは複数の状態を含んでもよい。受信される情報は例えば、流体および／またはステータスの問い合わせを調節するための命令および／または指示を含んでもよい。通信インタフェース１８０はモデム、ネットワーク・インタフェース・カード、または情報を送受信するための任意のその他の適切な装置であってもよい。この通信インタフェースはワイヤライン（例えばＩＥＥＥ８０２．３、Ｆｏｕｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、または４−２０ｍＡ）またはワイヤレス（例えばＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＳ−９５、またはＩＳ−１３６）技術によって動作してもよい。

オペレーションの１つのモードで、プロセッサ１２８は、おそらく通信インタフェース１８０から受信された指示に基づいてプラグ１１２のための適切な位置を判定し、サーボ１２６の位置を表す信号を生成する。特定の実施態様で、この信号は構成されたメッセージ（例えばパケットなど）を形成するか、またはその一部であってもよい。サーボ１２６は、プロセッサ１２８からの信号および位置センサ１５０から受信するステム１１４の現在の位置に基づいて、電気／圧力コンバータ１２４のための適切な命令信号を判定し、この命令信号を電気／圧力コンバータ１２４に送信する。電気／圧力コンバータ１２４は命令信号を圧力に変換し、変換された圧力は空気圧リレー１２２に送信される。空気圧リレー１２２はこの圧力を高めて、これをアクチュエータ１１６に提供し、アクチュエータ１１６は適用された圧力に応じてステム１１４を、したがってプラグ１１２を動かすことを試みる。

またオペレーションの間、位置センサ１５０はステム１１４の位置を監視し、サーボ１２６およびプロセッサ１２８の位置を表す信号を提供する。サーボ１２６はステム１１４のために判定された位置を位置センサ１５０によって感知された位置と比較し、電気／圧力コンバータ１２４への命令信号を、適切な位置を達成するために調整する。ステムの位置に加えて、プロセッサ１２８は電気／圧力コンバータ１２４への入力信号、（圧力センサ１６０からの）空気圧１２２からアクチュエータ１１６への圧力信号、および（温度センサ１７０からの）環境温度に関する情報を受信する。プロセッサ１２８は次いで、判定された位置に関して任意の調整が行われなければならないかどうかということ、および／または同様に調整を必要とする可能性のある、流体調節システムが適切に機能しているかどうかということを、（例えば位置の応答時間を調べることによって）判定することができる。

調整が行われなければならない場合、プロセッサ１２８はサーボ１２６のために別の信号を生成することができる。さらに、プロセッサ１２８は流体調節システム１００のステータス（パラメータ値および／または状態）を表す信号を生成し、通信インタフェース１８０を通じて、その信号を送信してもよい。ステータス信号は、通信インタフェースを通じて受信されたクエリに応答して、送信されてもよい。また、状況が保証するのであれば、おそらくは適切なレベルの警告信号が生成されてもよい。特定の実施態様では、警告信号は、流体調節システムの健全性を表す色に対応してもよい。特定の実施態様では、この信号は構成されたメッセージを形成するか、またはその一部であってもよい。

電気／圧力コンバータ１２４への入力信号を調べることによって、プロセッサ１２８は、流体調節システム１００に関する様々な状態を判定してもよい。これらは、問題（損傷、機能異常、またはメンテナンスの必要性）が生じているかどうかを示す表示を与え、示された問題を修正するためにとられるべき措置を示唆する。例えば、コンバータ入力信号は、アクチュエータ１１６がどれだけ激しく動作しているのかを示す表示を与えてもよい。アクチュエータがあまりにも激しく（例えば能力の８０％を上回って）動作し始める場合、制御が失われる危険がある。適切な警告は、アクチュエータがあまりにも激しく動作し始める場合に生成されることが可能である。別の例として、（特には高利得の制御リレーが使用される場合に）コンバータ入力信号は、典型的によくあるように、圧力が実際に流体レギュレータの制御が失われるポイントに達するレベルを下回って、供給圧力の僅かな低下を示すために十分に高感度であってもよい。より一般的なレベルでは、コンバータ入力信号は、流体調節システムの圧力エリアの問題、電気／圧力コンバータに伴う問題、および流体調節システムにおける機械的な問題を診断するために使用されることが可能である。さらなる例として、バランスの悪いプラグを使用する場合、アクチュエータはプラグを設置するためのより多くの力を与えなければならない。これは、コンバータ入力信号の増加によって示される。したがって、コンバータ入力信号は、アクチュエータがバルブ・プラグを配置するために行うよう求められている作業の量を示す指標であってもよい。

問題を識別することは、例えば流体レギュレータ・コントローラ１２０、管理システム（例えば遠隔監視／制御サイト）、またはオペレータによって達成されてもよい。流体レギュレータ・コントローラ１２０は、例えば上述の技術のうちの１つまたは複数を使用して問題を診断し、管理システムに送信される表示信号を生成してもよい。別の例として、管理システムは流体レギュレータ・コントローラからデータを受信し、判定を実行してもよい。さらなる例として、管理システムのオペレータは流体レギュレータ・コントローラからデータを監視し、判定を実行してもよい。

特定の実施態様では、問題が識別される場合、修正措置（例えば修繕および／またはメンテナンス）が示唆されてもよい。これは、例えば問題のデータベースおよび示唆された修正措置を維持することによって達成されてもよい。特定の実施態様では、示唆された修正措置は、問題の自動修正を引き起こすために使用されてもよい。例えば、流体レギュレータ・コントローラは、安全ではない状態が検出される場合（例えば過剰な振動など）、バルブをセーフ・モードに配置してもよい。

特定の実施態様では、コンバータ入力信号のレベルは、流体調節システムについて問題が発生しているかどうかを判定するためのきっかけとして使用されてもよい。例えば、この信号の様々なオペレーティング・ポイントは、問題の傾向を判定するために使用されてもよい。例えば、オペレーティング・ポイントは、制御できない方向へ向かう信号の動きの結果として警告を生成するか、または措置をとるために、最大コンバータ入力信号の３分の２に設定されてもよい。オペレーティング・ポイントはまた、流体調節システムの問題の原因および／または問題を改善するための修正に関する結論を生成するために使用されてもよい。異なるレベルの警告を生成するために、様々なオペレーティング・ポイントが使用されてもよい。

図２は、電気／圧力コンバータおよび／またはリレーへの供給圧力の変化の影響の一例を表すグラフ２００を示す。グラフ２００は、例えばユーザ・インタフェースの一部であってもよい。グラフ２００はステム位置２１０、目標ステム位置２２０、電気／圧力コンバータ入力信号２３０およびリレー出力圧力２４０の４つの異なるオペレーティング変数を示す。グラフ２００は、上記のものの最大値対時間の割合として変数を示す。

１８０秒から１１０秒では、オペレーティング変数は、適正な安定したオペレーティング・モードを示す。例えば、ステム位置２１０は目標ステム位置２２０を追いかけ、入力信号２３０およびリレー出力圧力２４０は適正に安定している。しかしながら１１０秒では、目標ステム位置２２０からのステム位置２１０のずれ、およびステム位置２１０のずれを生じさせたリレー出力圧力２４０の低下が存在する。この場合、リレー出力圧力２４０の低下は、（例えば１８から１６ｐｓｉｇの）供給圧力の２つのポンドの低下によって生じたものであった。また、ステム位置２１０のずれを補正しようとするための、コンバータ入力信号２３０における階段状の増加も存在する。

コンバータ入力信号２３０の増加によって、リレー出力圧力２４０はその前のレベルに戻り、これによってステム位置２１０はその前のレベルに戻る。しかしながら、コンバータ入力信号２３０は、その前のレベルに戻らない。これは、供給圧力の低下以来、電気／圧力コンバータはリレー出力圧力２４０の前のレベルを達成するために、より激しく運転されなければならないためである。

ステム位置２１０およびリレー出力圧力２４０の変化とともに、コンバータ入力信号２３０の変化を調べることによって、供給圧力の変化が生じたという診断が行われてもよい。さらに、この診断は供給圧力の小さな変化について与えられてもよい。例えば、図２は供給圧力の１０％の変化の結果を示している。同様に、５％を下回る供給圧力の変化が検出可能であり、おそらくは２％を下回るものでさえも検出されることが可能である。例えば、供給圧力の１ｐｓｉの変化は、コンバータ入力信号の２％の変化につながる場合がある。これは、流体レギュレータの制御が失われる前に、適切に問題の表示を与えることができる。

より一般的なレベルで、図２は、この例の中ではステム位置と出力圧力である、その他の測定された流体調節システムのパラメータとともに、コンバータ入力信号を調べることによって、流体調節システムの状態に関して診断判定が行われてもよいことを示している。別の実施態様では、コンバータ入力信号は、例えば電気／圧力コンバータおよび／または流体レギュレータなどの流体調節システムの別の構成要素に関する情報を与えることができる。

例えば、通常のオペレーションの間、典型的にはステム位置とコンバータ入力信号とでは、対応する変化が存在する。したがって、対応するコンバータ入力信号の変化を伴わずに、ステム位置が予想外に変化する場合、それは流体レギュレータの中の機能異常（例えば動かなくなっているか、または壊れたバネなど）を示すものであってよい。別の例として、コンバータ入力信号の変化は、アクチュエータの中か、または電気／圧力コンバータとアクチュエータとの間の空気圧経路の中の漏れを示すものであってよい。さらなる例として、コンバータ入力信号の変化は、電気／圧力コンバータの中の欠陥のあるメンブレンを示すものであってもよい。一般に、コンバータ入力信号の変化は、システムの空気圧に伴う問題を示すものであってもよい。さらなる例として、ステム位置の変化を伴わないコンバータ入力信号の変化は、ステムの遮断を示すものであってもよい。コンバータ入力信号は一般に、アクチュエータがより激しく動作するのはいつなのかを示すので、この信号は、流体調節システムに伴う様々な機械的状態を診断するために使用されてよい。

特定の実施態様で、コンバータ入力信号は、通常のオペレーションの間は小さい範囲で変動してもよい。例えば、コンバータ入力信号２３０は１８０秒と１１０秒との数十パーセント変動する。したがって、この変動のために許容量が作られる必要があってもよい。特定の実施態様では、いつ物質的な変化が生じたのか、または生じていないのかを判定するために、許容可能な変動の幅が使用されてもよい。

特定の実施態様では、コンバータ入力信号は供給圧力、アクチュエータの入力圧力、温度、振動およびコンバータのオペレーション（例えば、プラギングの結果生じる汚染は、オペレーティング問題の例である）の関数と見られてもよい。示されている実施態様では、温度およびアクチュエータの入力圧力が測定されるので、オペレーションの許容可能な幅は通常のオペレーション範囲を定義するために使用されることが可能である。さらに、アクチュエータの入力圧力が測定されるので、ステムの負荷、位置および摩擦など、その圧力が関数であるもののパラメータは測定される必要がなくてもよい。

コンバータ入力信号はまた、プラグ位置の日常的な変化には反応しないようになされてもよい。プラグ移動での変化は典型的に、コンバータ入力信号の長期的な変化につながらない。流体調節システムがそのステム位置を変更する場合、コンバータ入力信号は最初に、その前の値からの短期間のずれを示すが、その後（アクチュエータがより激しく動作することを求められていない限り）、以前のコンバータ入力信号のレベルに戻る。

流体調節システム１００には様々な特徴がある。例えば、オペレーション中に流体調節システムの１つまたは複数の状態を判定することができることによって、（存在しているものでも、または潜在的なものでも）システムに伴う問題は、時間がかかり、労働集約的で、コストが高くつく可能性のある、システムをオフラインにする必要性を伴わずに識別されてもよい。また、流体調節システムは定期点検のためのオフラインにされる必要はないということが判定されてもよく、例えば、このことは時間、労働力および費用を節約することができる。さらに、流体調節システムをオフラインにする前に、それに伴う問題点を理解することができることによって、システムを修復および／または維持するために時間、労働力および／または部品について計画が作られてもよく、このことが停止期間を短くし、処理能力が高まることにつながる。

別の実施態様では、流体調節システムは、より少数の、さらなる、および／または異なる構成要素の配置を含んでもよい。例えば、流体調節システムはセンサ、信号フィードバック、またはその他の適切な技術を使用することによって、流体レギュレータ１１０の別の構成要素、流体レギュレータ・コントローラ１２０の別の構成要素（例えば空気圧リレー１２２など）、供給ライン１４０、調節された処理、または任意のその他の適切な情報に関するデータを収集してもよい。プロセッサ１２８は、プラグ１１２のための適切な位置および／または流体調節システムの１つまたは複数の状態を判定するために、この情報を使用してもよい。別の例として、流体調節システムは、空気圧リレーおよび／またはサーボを含まなくてもよい。このプロセッサは、例えば電気／圧力コンバータのために適切な入力信号を生成してもよい。さらなる例として、流体調節システムはプロセッサ１２８か、またはプロセッサ１２８のすべての能力を備えたプロセッサを含まなくてもよい。流体調節システムの様々な構成要素および機能に関するデータは、例えば、分析のために遠隔サイトに送信されてもよい。さらなる例として、流体調節システムは、例えばデジタル／アナログ・コンバータ（ＤＡＣ）、アナログ／デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）、フィルタ、アンプ、リミット・スイッチおよびブースタなど、そのオペレーションを援助するために様々な別の構成要素を含んでもよい。例えば、ＤＡＣはサーボ１２６からのデジタル制御信号を、電気／圧力コンバータ１２４のためのアナログ信号に変換してもよい。別の例として、流体レギュレータはケージを含んでもよい。さらなる例として、１つまたは複数のセンサは流体レギュレータ・コントローラの一部であってもよい。

図３は、流体調節が一部であってもよい、処理管理のためのシステム３００の１つの実施態様を示す。システム３００は処理装置３１０、通信ネットワーク３２０およびユーザ・インタフェース・デバイス３３０を含む。一般に、処理装置３１０は１つまたは複数の処理の局面を制御し、それ自体に関するデータおよび／または制御された処理を、通信ネットワーク３２０を通じてユーザ・インタフェース・デバイス３３０に通信する。

処理装置３１０はセンサ３１２、制御デバイス３１４および調節されたデバイス３１８を含む。センサ３１２は圧力センサ、温度センサ、湿度センサ、位置センサおよび／または任意のその他の適切な感知デバイスを含んでもよい。制御デバイス３１４は流体調節コントローラ、流体構成コントローラ、処理コントローラおよび／または任意の適切な処理レギュレータを含んでもよい。この制御デバイスは、例えばサーボ、プロセッサ、アクチュエータおよびコンバータから構成されてもよい。示されているように、制御デバイス３１４は流体レギュレータ・コントローラ３１６を含む。調節されたデバイス３１８は流体フローレギュレータ、流体構成レギュレータ、処理レギュレータおよび／または任意のその他の適切な処理双方向デバイスを含んでもよい。

示されているように、センサ３１２は調節されたデバイスおよび制御デバイスに関するデータを検出するために、制御デバイス３１４および調節されたデバイス３１８に結合されている。このデータは、例えば供給圧力、リレーの出力圧力、ステム位置および／または温度に関するものであってもよい。センサ３１２からのデータは、この情報に基づいて判定を行う制御デバイス３１４に与えられる。例えば制御デバイスは、調節されたデバイス３１８をどのようにして調節するのか、または１つまたは複数の調節されたデバイス３１８に問題があるのかどうかを判定するために、例えば入力および出力信号などの内部で判定された情報とともに、この情報を使用してもよい。調節されたデバイス３１８のうちの１つが調整（例えば再位置制御など）を必要とする場合、制御デバイス３１４は必要とされる調整を与えてもよい。

通信ネットワーク３２０は処理装置３１０に結合されており、処理装置３１０とユーザ・インタフェース・デバイス３３０との間で情報を交換するための任意の適切なシステムであってよい。通信ネットワーク３２０は、例えばローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）またはインターネットであってもよい。通信ネットワーク３２０はまた、いくつかのネットワークから構成されることも可能である。通信ネットワーク３２０は、ワイヤラインおよび／またはワイヤレス技術を使用して動作してもよい。

ユーザ・インタフェース・デバイス３３０は通信ネットワーク３２０に結合されており、処理装置３１０からユーザへ情報を与えるための任意の適切なデバイスであってよい。特定の実施態様では、ユーザ・インタフェース・デバイス３３０はまた、ユーザから情報を受信して、その情報を処理装置３１０に与える。ユーザ・インタフェース・デバイス３３０は、例えばパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、ワークステーションまたは携帯情報端末（ＰＤＡ）であってもよい。ユーザ・インタフェース・デバイス３３０は処理装置３１０に対して近くに、離れて、または任意のその他の適切な距離で配置されてもよく、可動であってもなくてもよい。

ユーザ・インタフェース・デバイス３３０は視覚的に、聴覚的に、またはその他の方法で、ユーザ・インタフェースを通じてユーザに情報を与え、例えばキーボード、キーパッド、マウス、スタイラスまたはマイクロフォンなどの入力デバイスを通じて、情報を受信してもよい。特定の実施態様で、ユーザ・インタフェース・デバイス３３０はディスプレイ・デバイス（例えばＣＲＴ、ＬＣＤまたはその他）およびキーボード（例えばＱＷＥＲＴＹ）を含んでもよい。処理装置３１０とユーザ・インタフェース・デバイス３３０とは、クライアント／サーバまたはピア対ピアの関係を結ぶことによって、互いに交流してもよい。

ユーザ・インタフェース・デバイス３３０はまた、処理装置のデータを分析するように動作可能であってもよい。例えば、このデバイスはコンバータ入力信号、供給圧力、アクチュエータの出力圧力、温度および／またはステム位置の表示を受信してもよい。ユーザ・インタフェース・デバイスはこれらから、例えば供給圧力に変化があったこと、または流体レギュレータでバネが壊れていることなど、１つまたは複数の判定を行ってもよい。ユーザ・インタフェース・デバイスは、診断の表示をデバイスのユーザに与えてもよい。

図４は、流体調節のための処理４００の１つの実施態様を示す。処理４００は、ステムを有する流体レギュレータを含む流体調節システムに適したものであってもよく、例えば、流体調節システム１００の中のプロセッサ１２８の１つのオペレーション・モードを示していてもよい。

処理４００は、ステムのための適切な位置を判定することで開始する（オペレーション４０４）。ステムのための適切な位置を判定することは、例えば達せられるべき処理パラメータ（例えばフロー率など）に関する指示を評価することによって、達成されてもよい。処理４００はまた、ステム位置を達成するための命令を生成することを呼び出す（オペレーション４０８）。この命令は、一部の実施態様でメッセージの一部である信号の形態をとってもよい。

処理４００は、電気／圧力コンバータ入力信号の表示を受信することで継続する（オペレーション４１２）。この入力信号は、例えば命令を受信したサーボによって生成されたものであってもよい。この表示は、コンバータ入力信号の複製、コンバータ入力信号の弱められたバージョン、または信号の任意のその他の適切な表示であってよい。処理４００はまた、ステム位置の表示を受信すること（オペレーション４１６）、およびコンバータ出力圧力の表示を受信すること（オペレーション４２０）を呼び出す。ステム位置およびコンバータ出力圧力は、任意の適切なセンサによって検出されてもよい。特定の実施態様では、コンバータ出力圧力は、リレー出力圧力によって示されてもよい。

処理４００はさらに、システム状態の判定を実行する時間であるかどうかを判定することを呼び出す（オペレーション４２４）。システム状態の判定を実行するための時間は、以前の判定、システム・パラメータの物質的変化の検出、ステータス問い合わせの受信、または任意のその他の適切なイベント以来の経過時間に基づいていてもよい。特定の実施態様で、感知されたシステム・パラメータは、システム状態の判定が実行されるよりもずっと早く受信される。

システム状態の判定を実行する時間ではない場合、処理は、判定されたステム位置が依然として適切であるかどうかを判定することを呼び出す（オペレーション４２８）。判定されたステム位置がもはや適切ではない場合、処理は、ステムのための別の適切な位置を判定することで継続する（オペレーション４０４）。しかしながら、ステム位置が依然として適切である場合、処理はステム・パラメータの更新を受信することで継続する（オペレーション４１２〜４２０）。

システム状態の判定を実行する時間である場合、処理４００は、流体調節システムの少なくとも１つの状態を判定することを呼び出す（オペレーション４３２）。例示的な状態は、供給圧力の変化、コンバータの処理能力および流体レギュレータの健全性を含む。この状態は次いで、例えば半永久的メモリの中に記録され（オペレーション４３６）、それらが許容可能であるかどうかを判定するために分析される（オペレーション４４０）。例えば状態は、流体調節システムの構成要素の機能異常を示す場合、または範囲外にある場合、許容可能でなくてもよい。状態が許容可能ではない場合、警告メッセージが生成される（オペレーション４４４）。このメッセージは局所的に示されてもよく、および／または遠隔デバイス（例えばＰＤＡなど）に送信されてもよい。メッセージが生成された後、または状態が許容可能である場合、処理は、判定されたステム位置が依然として適切であるかどうかを判定することで継続する（オペレーション４２８）。

図４は流体調節のための処理の１つの実施態様を示しているが、流体調節のための別の処理はより少ない、さらなるおよび／または異なるオペレーションの配置を含んでもよい。例えば、処理はステムのための適切な位置を判定しなくてもよい。別の例として、システム・パラメータ、コンバータ入力信号、ステム位置およびコンバータ出力圧力に関する表示を受信することは、任意の順序で発生してもよい。さらなる例として、システム・オペレーティング・パラメータのうちの１つまたは複数に関して、表示は受信されなくてもよい。さらなる例として、別のシステム・パラメータ（例えば環境温度）の表示が受信されてもよい。別の例として、システム状態を判定することは、システム・オペレーティング・パラメータの表示が受信される場合および／または、そのときに生じてもよい。さらなる例として、システム状態は記録されなくてもよい。このことは、例えば状態が、それらが判定された後に伝えられる場合に生じてもよい。さらなる例として、１つまたは複数のシステム状態を表すメッセージは、おそらくはステータス問い合わせに応答して生成されてもよい。別の例として、処理はプラグのための適切な位置を判定してもよい。

いくつかの実施態様が詳細に説明され、様々な実施態様が述べられ、提案されてきた。さらに、依然として流体調節を達成する間に、その他の実施態様が当業者に対して容易に提案されることであろう。少なくともこれらの理由のために、本発明は、１つまたは複数の実施態様のうちの１つまたは複数の局面を含んでもよい添付の特許請求の範囲によって評価される。

流体調節のためのシステムの一例を示すブロック図である。 流体調節のためのデータの一例を示すグラフである。 流体調節システムの別の例を示すブロック図である。 流体調節のための処理の一例を示す流れ図である。

Claims (23)

1. 流体調節のための方法において、
   流体レギュレータ構成要素の位置制御を促進するように動作可能な電気／圧力コンバータへの入力信号の表示を受信することであって、前記電気／圧力コンバータが、流体レギュレータと流体レギュレータ・コントローラとを備える流体調節システムの一部となるように構成されていることと、
   前記コンバータ入力信号に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することと、
   前記流体調節システムの状態に基づいて、機械的状態を診断することとを含む方法。
2. 前記コンバータ入力信号に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することが、前記コンバータ入力信号、および流体レギュレータ・パラメータまたは流体レギュレータ・コントローラ・パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記流体調節システムの状態が供給圧力、電気／圧力コンバータおよび流体レギュレータのうちの１つの状態を含む請求項１に記載の方法。
4. 供給圧力の状態を判定することが、前記コンバータ入力信号のレベルを調べて、そこから実質的相違を判定することを含む請求項３に記載の方法。
5. 供給圧力の状態を判定することが、流体レギュレータ構成要素の位置、および電気／圧力コンバータの出力圧力を調べることをさらに含む請求項４に記載の方法。
6. 少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することが、前記コンバータ入力信号が許容可能範囲外にあるかどうかを判定することを含む請求項１に記載の方法。
7. 前記コンバータ入力信号が許容可能範囲外にあるかどうかを判定することが、前記コンバータ入力信号の通常のオペレーティング変動値を補正することを含む請求項６に記載の方法。
8. 少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することが、前記コンバータ入力信号が前記許容可能範囲外にある時間の量を判定することをさらに含む請求項６に記載の方法。
9. 前記流体調節システムの状態を表すメッセージを生成することをさらに含む請求項１に記載の方法。
10. 前記流体調節システムの状態を表すメッセージを生成することが、前記流体調節システムの状態が許容不可能である場合に警告メッセージを生成することを含む請求項９に記載の方法。
11. 流体調節のためのシステムにおいて、
    流体レギュレータ構成要素の位置制御のための入力信号を受信し、それに応答して適切な圧力を生成するように動作可能な電気／圧力コンバータと、
    前記電気／圧力コンバータに結合されたプロセッサであって、
    前記コンバータ入力信号の表示を受信し、
    前記コンバータ入力信号に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定し、
    前記流体調節システムに基づいて機械的状態を診断するように動作可能なプロセッサとを備えるシステム。
12. 前記流体調節システムの状態が供給圧力、電気／圧力コンバータおよび流体レギュレータのうちの１つの状態を含む請求項１１に記載のシステム。
13. 供給圧力の状態を判定することが、流体レギュレータ構成要素の位置、および電気／圧力コンバータの出力圧力を調べることを含む請求項１２に記載のシステム。
14. 少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することが、前記コンバータ入力信号が許容可能範囲外にあるかどうかを判定することを含む請求項１１に記載のシステム。
15. 前記プロセッサが、前記流体調節システムの状態を表すメッセージを生成するようにさらに動作可能である請求項１１に記載のシステム。
16. 前記コンバータ入力信号に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することが、前記コンバータ入力信号、および流体レギュレータ・パラメータまたは流体レギュレータ・コントローラ・パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定することを含む請求項１１に記載のシステム。
17. 前記システムが、ステムおよび前記ステムの位置を感知するための位置センサを備える流体レギュレータをさらに備え、
    前記プロセッサが、前記コンバータ入力信号および前記ステム位置に基づいて、前記流体調節システムの状態を判定するように動作可能である請求項１６に記載のシステム。
18. 前記システムが、前記流体調節システムの環境の温度を感知するための温度センサをさらに備え、
    前記プロセッサが、前記コンバータ入力信号および前記環境温度に基づいて、前記流体調節システムの状態を判定するように動作可能である請求項１６に記載のシステム。
19. 前記システムが、前記電気／圧力コンバータの前記出力圧力を感知するための圧力センサをさらに備え、
    前記プロセッサが、前記コンバータ入力信号および前記コンバータ出力圧力に基づいて、前記流体調節システムの状態を判定するように動作可能である請求項１６に記載のシステム。
20. 流体調節のためのシステムにおいて、
    ステムを備える流体レギュレータと、
    前記流体レギュレータに結合された流体レギュレータ・コントローラであって、
    前記ステムを位置制御するための入力信号を受信し、それに応答して適切な圧力を生成するように動作可能な電気／圧力コンバータと、
    前記電気／圧力コンバータに結合されたプロセッサとを備える流体レギュレータ・コントローラと、
    前記ステムの位置を感知するための位置センサと、
    前記流体調節システムの環境の温度を感知するための温度センサと、
    前記電気／圧力コンバータの出力圧力を感知するように動作可能な圧力センサとを備えるシステムであって、
    前記プロセッサが、
    前記コンバータ入力信号、前記ステム位置、前記環境温度および前記コンバータ出力圧力の表示を受信し、
    前記コンバータ入力信号、ならびに前記ステム位置、前記環境温度および前記コンバータ出力圧力のうちの１つまたは複数に基づいて少なくとも１つの流体調節システムの状態を判定し、
    流体調節システムの状態に基づいて、機械的状態を診断するように動作可能であるシステム。
21. 前記機械的状態を診断することが、前記流体調節システムの状態が許容可能な相違の外部にあるかどうかに基づいて、前記機械的状態を診断することを含む請求項１に記載の方法。
22. 前記プロセッサが、前記流体調節システムの状態が許容可能な相違の外部にあるかどうかに基づいて、前記機械的状態を診断するように動作可能である請求項１１に記載のシステム。
23. 前記プロセッサが、前記流体調節システムの状態が許容可能な相違の外部にあるかどうかに基づいて、前記機械的状態を診断するように動作可能である請求項２０に記載のシステム。

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