JP2018142341A - プロセス制御機器への摩擦の影響を解析する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセス制御機器への摩擦の影響を解析する方法および装置を提供する。
【解決手段】プロセス制御機器とステムまたはシャフトを介して前記プロセス制御機器に動作的に結合されたアクチュエータとの摩擦に対応する力またはトルクを決定する工程３０２と、摩擦に対応する力またはトルクに基づいてステムまたはシャフトを介してプロセス制御機器を作動させるためのコマンドに対するアクチュエータの応答を示す値を決定する工程３０４と、を備える。
【選択図】図３

Description

本開示は、概して、プロセス制御機器に関し、より詳しくは、プロセス制御機器への摩擦の影響を解析する方法および装置に関する。

プロセス制御システムは、概して、プロセスを制御するために種々のプロセス制御機器（たとえば、ロータリーバルブ、リニアバルブなど）を使用する。プロセス制御機器は、多くの場合に、ステムまたはシャフトを介してアクチュエータによって作動される。動作中に、プロセス制御機器とアクチュエータとの摩擦がステムまたはシャフトの動きを阻害する。経時的に、プロセス制御機器とアクチュエータとの摩擦は、増加または減少することがある。

方法例は、プロセス制御機器とステムまたはシャフトを介してプロセス制御機器に動作的に結合されたアクチュエータとの摩擦に対応する力またはトルクを決定する工程を含む。この方法例は、摩擦に対応する力またはトルクに基づいてステムまたはシャフトを介してプロセス制御機器を作動させるためのコマンドに対するアクチュエータの応答を示す値を決定する工程をさらに含む。

別の方法例は、アクチュエータとアクチュエータによって作動されるプロセス制御機器との摩擦に対応する値を決定する工程と、摩擦に対応する値および所定の値に基づいてアクチュエータを介するプロセス制御機器の動作への摩擦の影響を示す値を決定する工程とを含む。

本開示の教示が内部で実施されることがあるプロセス制御システム例を示す図である。 本出願において開示された方法例を実施するために使用されることがあるプロセス制御機器例を描く図である。 本出願において開示された方法例を表すフローチャートを示す図である。 本出願において開示された別の方法例を表すフローチャートを示す図である。

以下の装置例および方法例は、リニアバルブおよびリニアアクチュエータと併せて説明されるが、装置例および方法例は、リニアまたはロータリーアクチュエータによって作動されたその他のプロセス制御機器、たとえば、スロットルバルブ、アイソレーションバルブ、ロータリーバルブ、および／または、その他のプロセス制御機器などと共に使用されることもある。

工業プロセス（たとえば、石油およびガス配給システム、化学処理プラントなど）は、多くの場合に、種々のプロセス制御機器（たとえば、リニアバルブ、ロータリーバルブ、スロットルバルブ、アイソレーションバルブなど）によって制御される。プロセス制御機器は、多くの場合に、ステムまたはシャフトを介してアクチュエータによって作動される。アクチュエータは、プロセス制御機器の流れ制御部材（たとえば、プラグ、ディスク、ボールなど）を動かすために力またはトルクをステムまたはシャフトに与える。動作中に、流体は、プロセス制御機器の中を流れ、流れ制御部材と、従って、ステムまたはシャフ
トとに種々の力を受けさせる。同様に、動作中に、プロセス制御機器とアクチュエータとの摩擦は、ステムまたはシャフトの動きを阻害する。摩擦が増加する場合、アクチュエータの所定の量のトルクの力に応じたステムもしくはシャフトの動きの量は、動作サイクル間で変動し、動きは、緩慢になることがあり、または、ステムもしくはシャフトは、アクチュエータによって与えられた力またはトルクに応じて動かないことがある。摩擦が減少する場合、アクチュエータの所定の力またはトルクの量に応じたステムまたはシャフトの動きの量は、増加することがある。

本出願において開示された実施例は、アクチュエータによって作動されたプロセス制御機器の動作への摩擦の影響を解析または算定するために使用されることがある。いくつかの実施例では、プロセス制御機器の動作への摩擦の影響は、アクチュエータのステムまたはシャフトの運動特性の低下として露呈されることがあり、これは、プロセス制御機器またはアクチュエータの欠陥または故障（たとえば、シールの摩耗、アクチュエータへの不適切な供給空気圧、プロセス制御機器の流路の閉塞など）を示すことがある。

本出願において開示された方法例は、アクチュエータとアクチュエータによって作動されたプロセス制御機器との摩擦に対応する値を決定する工程を含む。いくつかの実施例では、摩擦に対応する値は、第１の位置から第２の位置へのステムの運動中に、第１の位置にあるステムまたはシャフトにアクチュエータによって印加された力またはトルクと第２の位置にあるステムまたはシャフトにアクチュエータによって印加された力またはトルクとの間の差（すなわち、第１の位置から第２の位置へのステムの動きに対抗する動摩擦に対応する力差分）である。方法例は、摩擦に対応する値および所定の値に基づいてアクチュエータを介するプロセス制御機器の動作への摩擦の影響を示す値を決定する工程をさらに含む。

プロセス制御機器の動作への摩擦の影響は、たとえば、アクチュエータによってステムまたはシャフトに印加された力またはトルクに応じたステムまたはシャフトの動きの感度、精密さ、および／または応答性といった、プロセス制御機器のステムまたはシャフトの運動特性に対応することがある。いくつかの実施例では、所定の値は、アクチュエータの最大力またはトルクと作用を行うためのアクチュエータの力またはトルクとの間の差である。摩擦の影響を示す値を決定するために、摩擦に対応する値は、たとえば、比率を使用して所定の値と比較されることがある。比率が摩擦の影響が所定のレベルに達したことを指示するとき、警告メッセージが送出されることがある。

図１は、本出願において開示された装置例および方法例を実施するために使用されることがあるプロセス制御システム例１００を例示する。プロセス制御システム例１００は、入力機器および／または出力機器のようないくつものプロセス制御機器１０２を含む。いくつかの実施例では、入力機器は、バルブ、ポンプ、ファン、ヒータ、クーラー、ミキサ、および／またはその他の機器を含み、出力機器は、温度計、圧力計、濃度計、液面計、流量計、蒸気センサ、バルブコントローラ、および／またはその他の機器を含む。入力機器および出力機器は、データバス（たとえば、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（商標）およびＨＡＲＴ（商標））またはローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）１０６を介してコントローラ１０４（たとえば、ＤｅｌｔａＶ（商標）コントローラ）に通信的に結合されている。入力機器および出力機器は、コントローラ１０４に無線通信的に結合されることがある。コントローラ１０４は、プロセスを制御するために命令を入力機器に送信し、出力機器によって送信された情報（たとえば、測定されたプロセス情報、環境情報、および／または入力機器情報など）を受信および／または収集する。コントローラ１０４は、通知、警告メッセージ、および／またはその他の情報を生成する。コントローラ１０４は、プロセス制御情報（たとえば、測定されたプロセス制御情報、警告メッセージなど）を表示するインターフェース１１０を含むワークステーション１０８にも通信
的に結合されている。図１には、１台のコントローラ１０４しか示されていないが、１台以上の付加的なコントローラが本開示の教示から逸脱することなくシステム例１００に含まれることがある。

図２は、本出願において開示された実施例を実施するために使用されることがあるプロセス制御機器例２００を描く。図２に描かれたプロセス制御機器例２００は、リニアバルブ（たとえば、Ｆｉｓｈｅｒ（登録商標）ＥＤバルブ）である。しかし、たとえば、ロータリーバルブ（たとえば、Ｆｉｓｈｅｒ（登録商標）Ｖｅｅ−Ｂａｌｌ（商標） Ｖ１５０バルブ、Ｆｉｓｈｅｒ（登録商標）Ｖｅｅ−Ｂａｌｌ（商標） Ｖ３００バルブなど）、スロットルバルブ、アイソレーションバルブ、および／またはその他のプロセス制御装置といった、その他のプロセス制御機器が本出願において開示された実施例を実施するために使用されることがある。プロセス制御機器例２００は、ステム２０２に結合された流れ制御部材（図示せず）（たとえば、プラグ、ディスク、ボールなど）を含む。ラインアクチュエータ２０４（たとえば、Ｆｉｓｈｅｒ（登録商標） ６６７アクチュエータ）が動作中にステム２０２を動かすためにステム２０２に動作的に結合されている。本出願において開示された実施例を実施するために使用されることがあるいくつかのプロセス制御機器例は、ロータリーアクチュエータに動作的に結合されたロータリーバルブまたはその他の機器を含む。例示された実施例では、アクチュエータ２０４は、空気圧アクチュエータである。しかし、たとえば、電気または油圧アクチュエータのようなその他のアクチュエータが本出願において開示された実施例を実施するために使用されることがある。アクチュエータ２０４の推定最大力またはトルクは、たとえば、利用可能な空気供給圧力、アクチュエータ２０４の実効面積、レバーアーム長さおよび／またはその他の特性といった、アクチュエータ２０４およびプロセス制御システム１００の特性に基づいて決定されることがある。プロセス制御機器例２００は、シール（図示せず）をさらに含む。

例示された実施例では、プロセス制御機器２００は、たとえば、ステム２０２の位置、ステム行程方向、動作サイクル回数、アクチュエータ圧力、アクチュエータ２０４によって与えられた力またはトルク、および／または、その他の情報といった情報を収集するために、デジタル・バルブ・コントローラ２０６（「ＤＶＣ」）（たとえば、Ｆｉｓｈｅｒ（登録商標） ＦＩＥＬＤＶＵＥ（商標） ＤＶＣ６２００デジタル・バルブ・コントローラ）を含む。ＤＶＣ２０６は、アクチュエータ２０４およびコントローラ１０４に通信的に結合されている。動作中に、ＤＶＣ２０６は、情報をコントローラ１０４に送信し、情報をコントローラ１０４から受信する。この情報に基づいて、ＤＶＣ２０６は、（たとえば、空気圧信号を介して）コマンドをアクチュエータ２０４に送信する。

ＤＶＣ２０６からのコマンドに応じて、アクチュエータ２０４は、作用（たとえば、流れ制御部材を動かすこと、流れ制御部材およびシートを密封係合または係合解除することなど）を行うために力をステム２０２に印加する。プロセス制御機器２００とアクチュエータ２０４との摩擦は、ステム２０２の動きを阻害する。摩擦の量に影響を与える要因は、たとえば、バルブ設計、アクチュエータ実効面積、バルブ・ポート・サイズ、トリム・アンバランス面積、ステムサイズ、バルブのシャットオフ分類、バルブ・シート・タイプ、および／またはその他の要因を含む。プロセス条件（たとえば、バルブ入口圧力、バルブ出口圧力、流体流れ方向など）は、ステム２０２の動きをさらに阻害または助長することがある。

このようにして、プロセス制御機器２００が稼働しているとき（たとえば、プロセスを制御するために使用されているとき）、作用を行うためにステム２０２に印加された力は、プロセス制御機器２００とアクチュエータ２０４との摩擦に打ち勝つために必要とされる合計または正味の力、プロセス条件によって引き起こされたステム２０２上の力、および作用を行うための何らかの付加的な力（たとえば、アクチュエータスプリングを圧縮す
るための力、所望のシャットオフ分類を達成するための力など）である。作用を行うために必要とされるアクチュエータ２０４の推定力は、推定プロセス条件（たとえば、推定バルブ入口圧力、推定バルブ出口圧力など）、および／または、たとえば、所望のシャットオフ分類、ステム行程距離などといった作用の特性に基づいて決定されることがある。

摩擦は、アクチュエータ２０４を介してプロセス制御機器２００の動作に影響を与える。より具体的には、経時的に、プロセス制御機器２００および／またはアクチュエータ２０４の摩擦は、たとえば、摩耗、流路閉塞、プロセス媒体集積などに起因して増加または減少することがある。その結果、アクチュエータ２０４によってステム２０２に印加された力に応じたステム２０２の運動特性は、変化または低下することがあり、それによって、ステム２０２を介してプロセス制御機器２００を作動させるためのコマンドに対するアクチュエータ２０４と、従って、プロセス制御機器２００との応答に影響を与える。さらに、適当なコントローラ調整速度の範囲は、減少することがある。

いくつかの実施例では、プロセス制御機器２００とアクチュエータ２０４との摩擦によって影響を受ける運動特性のうちの１つは、ステム２０２の動きの感度である。このような実施例では、摩擦が増加すると、ステム２０２を第１の距離だけ動かす力は、その後の動作サイクル中に増加することがある。たとえば、第１の摩擦の量で、ステム２０２は、アクチュエータ２０４が少なくとも第１の力の量を与えるときに限り、第１の距離だけ動くことがある。複数の動作サイクル（たとえば、１００００回）の後に、プロセス制御機器２００とアクチュエータ２０４との摩擦は、第２の摩擦の量まで増加することがあり、ステム２０２は、アクチュエータ２０４がステム２０２への第１の力の量より大きい少なくとも第２の力の量を与えるときに限り第１の距離だけ動くことがある。いくつかの実施例では、アクチュエータ２０４によって与えられた所定の力に応じたステム２０２の行程の最小増分は、摩擦が増加するのに伴って後続の動作サイクルの間に増加する。たとえば、ステム２０２は、たとえば、第１の摩擦の量で起こり得る全行程または全長の０．２５パーセントに対応する距離と同程度に少ない増分しか動かないことがある。しかし、第２の摩擦の量で、ステム２０２は、たとえば、起こり得る全行程の２パーセントに対応する距離と同程度に少ない増分でしか動かないことがある。

いくつかの実施例では、プロセス制御機器２００とアクチュエータ２０４との摩擦によって影響を受ける運動特性のうちの１つは、ステム２０２の動きの精密さである。このような実施例では、アクチュエータ２０４によって与えられた力に応じてステム２０２が進む動きの量は、摩擦が増加するのに伴って変化すること、または、より一層変わりやすくなることがある。たとえば、第１の摩擦の量で、ステム２０２は、アクチュエータ２０４によってステム２０２に印加された第１の力の量に応じて約０．５０インチの距離だけ動くことがある。しかし、摩擦が第１の摩擦の量より大きい第２の摩擦の量まで増加した場合、ステム２０２の動きの量は、後続の動作サイクルの間に第１の力の量に応じて、たとえば、約０．３５インチと約０．５０インチとの間で変動する。

いくつかの実施例では、プロセス制御機器２００とアクチュエータ２０４との摩擦によって影響を受ける運動特性のうちの１つは、ステム２０２の動きの応答性である。このような実施例では、摩擦が増加するのに伴って、アクチュエータ２０４によってステム２０２に与えられた力に応じてステム２０２を初期的に動かすための時間は、後続の動作サイクルの間に増大する。たとえば、第１の摩擦の量で、ステム２０２は、第１の力の量がステム２０２に印加された後に第１の時間の量だけ初期的に動くことができる。第２の摩擦の量で、ステム２０２は、第１の力の量がステム２０２に印加された後に第１の時間の量より大きい第２の時間の量だけ初期的に動くことができる。いくつかの実施例では、摩擦が第１の摩擦の量から第２の摩擦の量まで増加するとき、ある距離（たとえば、１インチ）に亘ってステム２０２を動かすための時間は、たとえば、第１の力の量がステム２０２
に印加されたときに増加する（すなわち、ステム２０２は、よりゆっくり動く）。

図３〜４は、本出願において開示された方法例を表すフローチャートである。図３〜４の方法例の一部または全部は、プロセッサ、コントローラ１０４および／またはその他の適当なプロセッシング機器によって実行されることがある。いくつかの実施例では、図３〜４の方法例の一部または全部は、プロセッサに関連付けられた、フラッシュメモリ、ＲＯＭおよび／またはランダム・アクセス・メモリＲＡＭのような有形のマシンアクセス可能または読み取り可能な媒体に記憶された、符号化された命令の中に埋め込まれる。代替的に、図３から４の方法例の一部または全部は、特定用途向け集積回路（群）（ＡＳＩＣ（群））、プログラマブル・ロジック・デバイス（群）（ＰＬＤ（群））、フィールド・プログラマブル・ロジック・デバイス（群）（ＦＰＬＤ（群））、ディスクリート・ロジック、ハードウェアと、ファームウェアなどの何らかの組み合わせ（群）を使用して実施されることがある。さらに、図３〜４に描かれた演算のうちの１つ以上は、手動で、または、上記技術のうちのいずれかの何らかの組み合わせ、たとえば、ファームウェア、ソフトウェア、ディスクリート・ロジックおよび／またはハードウェアの何らかの組み合わせとして実施されることがある。さらに、方法例は、図３〜４に例示されたフローチャートに関連して説明されているが、方法例を実施する多くのその他の方法が利用されることがある。たとえば、ブロックの実行の順序は、変更されることがあり、および／または、説明されたブロックの一部は、変更、削除、分割、または結合されることがある。付加的に、図３〜４の方法例のいずれかまたは全部は、順番に実行されること、および／または、たとえば、別個のプロセッシングスレッド、プロセッサ、デバイス、ディスクリート・ロジック、回路などによって並列に実行されることがある。

図３〜４の以下の方法例は、リニアバルブおよびリニアアクチュエータ２０４に関連して説明されているが、その他の方法例が、たとえば、スロットルバルブ、アイソレーションバルブ、ロータリーバルブ、および／または、その他のプロセス制御機器といった、リニアアクチュエータまたはロータリーアクチュエータによって作動されたその他のプロセス制御機器を使用して実施されることがある。

図１および２に関連して、図３の方法またはプロセス例３００は、アクチュエータ２０４とアクチュエータ２０４によって作動されたプロセス制御機器２００との摩擦に対応する値を決定することにより始まる（ブロック３０２）。一部の実施例では、摩擦に対応する値を決定することは、第１の位置から第２の位置へのステム２０２の運動中に、第１の位置にあるステム２０２にアクチュエータ２０４によって印加された力と第２の位置にあるステム２０２にアクチュエータ２０４によって印加された力との間の差を決定することを含む。アクチュエータ２０４によって与えられた第１および第２の力は、プロセス制御機器２００が稼働中または非稼働中であるときにＤＶＣ２０６によって決定されることがある。

ブロック３０４で、アクチュエータ２０４を介するプロセス制御機器２００の動作への摩擦の影響を示す値は、摩擦に対応する値および所定の値に基づいて決定される。いくつかの実施例では、プロセス制御機器２００の動作への摩擦の影響は、アクチュエータ２０４によってステム２０２に印加された力に応じたステム２０２の運動特性の変化または低下である。たとえば、プロセス制御機器２００を作動させるために、ＤＶＣ２０６は、（たとえば、空気圧信号を介して）コマンドをアクチュエータ２０４に送出し、このアクチュエータは、コマンドに基づいて力をステム２０２に与える。運動特性は、アクチュエータ２０４によって与えられた力に応じたステム２０２の動きの感度、精密さ、または応答性であることがある。摩擦が動作中に増加または減少する場合、動作への摩擦の影響は、アクチュエータ２０４によって与えられた力に応じたステム２０２の動きの感度、精密さ、および／または応答性の増加または減少であることがある。

例示された実施例では、所定の値は、推定力である。ロータリーアクチュエータを使用して実施された、いくつかの実施例では、所定の値は、推定トルクである。推定力またはトルクは、アクチュエータ２０４の推定最大力またはトルクと、作用（たとえば、流れ制御部材を動かすこと、流れ制御部材およびシールを密封係合または係合解除することなど）を行うためのアクチュエータ２０４の推定力またはトルクとの間の差であることがある。アクチュエータ２０４の推定最大力またはトルクは、たとえば、利用可能な供給圧力、アクチュエータ実効面積、レバーアーム長さ、ステム２０２の最大剪断強度および／またはその他の特性といった、アクチュエータ２０４、ステム２０２および／またはプロセス制御システム１００の特性に基づいて決定される。作用を行うためのアクチュエータ２０４の推定力またはトルクは、推定プロセス条件（たとえば、推定バルブ入口圧力、推定バルブ出口圧力）、および／または、たとえば、所望のシャットオフ分類、ステム行程距離などのような作用の特性に基づいて決定されることがある。

プロセス制御機器２００の動作への摩擦の影響を示す値は、たとえば、比率によって摩擦に対応する値を推定力と比較することにより決定されることがある。摩擦に対応する値に対する推定力の比率は、たとえば、ステム２０２がアクチュエータ２０４を介してステム２０２に印加された第１の力の量に応じて起こり得る全ステム行程の０．２５パーセントに対応する距離だけ動かすことを指示することがある１５に等しいことがある。しかし、比率が続いて５に等しい場合、この比率は、運動特性が低下したことを指示することがある。たとえば、５に等しい比率は、ステム２０２が第１の力の量より大きい第２の力の量に応じて起こり得る全ステム行程の０．２５パーセントに対応する距離だけ動くことを指示することがある。

ブロック３０６で、摩擦の影響を示す値が摩擦の影響が所定のレベルに達したことを指示するか否かが決定される。たとえば、所定のレベルは、１５以下である比率によって指定されることがある。この値が摩擦の影響が所定のレベルに達したことを指示する場合、警告メッセージが送出される（ブロック３０８）。たとえば、ＤＶＣ２０６および／またはコントローラ１０４は、比率が１５以下である場合、警告メッセージを生成し、ワークステーション１０８に送出する。

値が摩擦の影響が所定のレベルに達していないことを指示する場合、摩擦の影響を示す値の変化の度合いが決定される（ブロック３１０）。いくつかの実施例では、摩擦の影響を示す値の変化の度合いを決定することは、ブロック３０４で決定された摩擦の影響を示す値と、摩擦の影響を示す１つ以上の値とに基づいている。たとえば、動作中に、プロセス制御機器２００は、アクチュエータ２０４がステム２０２を介してプロセス制御機器２００を作動させる（たとえば、ステム２０２を動かすために力を出力する）複数の動作サイクルを受けることがある。ＤＶＣ２０６および／またはコントローラ１０４は、動作サイクルの各々に対して、力出力の頻度および力出力に対応する摩擦の影響を示す値を決定すること、および／または、テーブルまたはデータベースに登録することがある。ブロック３０６で、ブロック３０４で決定された摩擦の影響を示す値が所定のレベルに達していない場合、ブロック３１０で、頻度、ブロック３０４で決定された値、およびテーブルまたはデータベースからの値は、摩擦の影響を示す値の変化の度合いを決定するために使用されることがある。たとえば、約５時間に亘る力出力に対応して、テーブルまたはデータベースからの値は、１８．５、１８．４、１８．３、および１８．１５であることがあり、ブロック３０４で決定された値は、１８．０であることがある。その結果として、ＤＶＣ２０６またはコントローラ１０４は、力出力の頻度が毎時１回であり、値の変化の度合いが毎時約０．１であることを決定する。

変化の度合いおよび摩擦の影響を示す値に基づいて、この値が摩擦の影響が所定のレベ
ルに達したことを指示するまでの残り時間が決定される（ブロック３１２）。たとえば、値が１８である場合、値の変化の度合いが毎時０．１であり、所定のレベルが１５に等しい値によって指示される場合、この値が摩擦の影響が所定のレベルに達することを指示するまでの残り時間は、３０時間である。

ブロック３１４で、時間が所定の時間以下であるか否かが決定される。時間が所定の時間より長い場合、方法例３００は、ブロック３０２に戻る。時間が所定の時間以下である場合、警告メッセージが送出される（ブロック３０８）。たとえば、ＤＶＣ２０６および／またはコントローラ１０４は、時間が１日以下、および／または、その他の適当な時間以下である場合、警告メッセージを生成し、ワークステーション１０８に送出する。

図４は、本出願において開示された別の方法例を表すフローチャートである。図１および２に関連して、図４の方法またはプロセス例４００は、プロセス制御機器２００と、ステム２０２を介してプロセス制御機器２００に動作的に結合されているアクチュエータ２０４との摩擦に対応する値を決定することにより始まる（ブロック４０２）。いくつかの実施例では、摩擦に対応する値を決定することは、第１の位置から第２の位置へのステム２０２の運動中に、第１の位置にあるステム２０２にアクチュエータ２０４によって印加された力と第２の位置にあるステム２０２にアクチュエータ２０４によって印加された力との間の差を決定することを含む。アクチュエータ２０４によって与えられた第１および第２の力は、プロセス制御機器２００が稼働中または非稼働中であるときにＤＶＣ２０６によって決定されることがある。

ブロック４０４で、摩擦に対応する力に基づいて、ステム２０２を介してプロセス制御機器２００を作動させるためのコマンドに対するアクチュエータ２０４の応答を示す値が決定される。いくつかの実施例では、アクチュエータの応答を示す値は、アクチュエータ２０４によってステム２０２に印加された力に応じたステム２０２の運動特性に対応する。運動特性は、ステム２０２の動きの感度、精密さ、または応答性であることがある。たとえば、ＤＶＣ２０６は、プロセス制御機器２００を作動させるために（たとえば、空気圧信号を介して）コマンドをアクチュエータ２０４に送出する。このコマンドに基づいて、アクチュエータ２０４は、力をステムに印加する。摩擦が動作中に増加または減少する場合、ステム２０２の感度、精密さ、および／または応答性は、アクチュエータ２０４によってステム２０２に印加された力に応じて増加または減少することがある。その結果として、プロセス制御機器２００を作動させるためのコマンドに対するアクチュエータ２０４の応答は、変化または低下することがある。たとえば、摩擦が増加する場合、アクチュエータ２０４を介してステム２０２を命令された位置へ動かすための力は、増加することがある。

いくつかの実施例では、アクチュエータ２０４の応答を示す値を決定することは、摩擦に対応する力を推定力またはトルクと比較することを含む。推定力またはトルクは、アクチュエータ２０４の推定最大力またはトルクと、作用（たとえば、流れ制御部材を動かすこと、流れ制御部材およびシールを密封係合または係合解除することなど）を行うためのアクチュエータ２０４の推定力またはトルクとの間の差であることがある。アクチュエータ２０４の推定最大力またはトルクは、たとえば、利用可能な供給圧力、アクチュエータ実効面積、レバーアーム長さ、ステム２０２の最大剪断強度および／またはその他の特性といった、アクチュエータ２０４、ステム２０２、および／または、プロセス制御システム１００の特性に基づいて決定される。作用を行うためのアクチュエータ２０４の推定力またはトルクは、推定プロセス条件（たとえば、推定バルブ入口圧力、推定バルブ出口圧力）、および／または、たとえば、所望のシャットオフ分類、ステム行程距離などといった作用の特性に基づいて決定されることがある。

いくつかの実施例では、摩擦に対応する力は、比率を使用して推定力と比較される。たとえば、摩擦に対応する値に対する推定力の比率は、たとえば、アクチュエータ２０４が第１の力の量を印加することにより起こり得る全ステム行程の０．２５パーセントに対応する距離だけステム２０２を動かすためのコマンドに応答することがあることを指示することがある１５に等しいことがある。しかし、比率が続いて５に等しい場合、この比率は、アクチュエータ２０４の応答が低下したことを指示することがある。たとえば、５に等しい比率は、アクチュエータ２０４および／またはプロセス制御機器２００の摩擦が増加したこと、そして、アクチュエータ２０４が第１の力の量より大きい第２の力の量をステム２０２に印加することにより起こり得る全ステム行程の０．２５パーセントに対応する距離だけステム２０２を動かすためのコマンドに応答することを指示することがある。

ブロック４０６で、アクチュエータ２０４の応答を示す値がアクチュエータ２０４の応答が所定のレベル以下に低下したことを指示するか否かが決定される。たとえば、所定のレベルは、１５に等しい比率によって指示されることがある。この値がアクチュエータ２０４の応答が所定のレベル以下に低下したことを指示する場合、警告メッセージが送出される（ブロック４０８）。たとえば、ＤＶＣ２０６および／またはコントローラ１０４は、比率が１５以下である場合、警告メッセージを生成し、ワークステーション１０８に送出する。

この値がアクチュエータ２０４の応答が所定のレベル以下に低下していないことを指示する場合、アクチュエータ２０４の応答を示す値の変化の度合いが決定される（ブロック４１０）。いくつかの実施例では、アクチュエータ２０４の応答を示す値の変化の度合いを決定することは、ブロック４０４で決定されたアクチュエータ２０４の応答を示す値とアクチュエータ２０４の応答を示す１つ以上の値とに基づいている。たとえば、動作中に、プロセス制御機器２００は、アクチュエータ２０４が力をステム２０２に出力する複数の動作サイクルを受けることがある。ＤＶＣ２０６および／またはコントローラ１０４は、動作サイクルの各々に対して、力出力の頻度および力出力に対応するアクチュエータ２０４の応答を示す値を決定すること、および／または、テーブルまたはデータベースに登録することがある。ブロック４０６で、この値がブロック４０４で決定されたアクチュエータ２０４の応答が所定のレベル以下に低下していないことを指示する場合、ブロック４１０で、頻度、ブロック４０４で決定された値、およびテーブルまたはデータベースからの値がアクチュエータ２０４の応答を示す値の変化の度合いを決定するために使用されることがある。たとえば、約５時間に亘る力出力に対応して、テーブルまたはデータベースからの値は、１６．５、１６．４、１６．３、および１６．１５であることがあり、ブロック４０４で決定された値は、１６．０であることがある。その結果として、ＤＶＣ２０６またはコントローラ１０４は、力出力の頻度が毎時１回であり、値の変化の度合いが、従って、毎時約０．１であることを決定する。

変化の度合い、および、ブロック４０４で決定されたアクチュエータ２０４の応答を示す値に基づいて、この値がアクチュエータ２０４の応答が所定のレベル以下に低下したことを指示するまでの残り時間が決定される（ブロック４１２）。たとえば、この値が１６であり、この値の変化の度合いが毎時０．１であり、所定のレベルが１５に等しい値によって指示される場合、この値がアクチュエータ２０４の応答が所定レベルに低下したことを指示するまでの残り時間は、１０時間である。

ブロック４１４で、時間が所定の時間以下であるか否かが決定される。この時間が所定の時間より長い場合、方法例４００は、ブロック４０２に戻る。時間が所定の時間以下である場合、警告メッセージが送出される（ブロック４０８）。たとえば、ＤＶＣ２０６および／またはコントローラ１０４は、時間が１日以下および／またはその他の適当な時間以下である場合、警告メッセージを生成し、ワークステーション１０８に送出する。

ある種の方法例および装置例が本出願において説明されているが、本特許の対象範囲は、これらに限定されない。それどころか、本特許は、文言通りに、または、均等論の下で特許請求の範囲に適正に含まれる方法、装置および製品全てを対象とする。

本開示の末尾の要約は、読み手が技術的開示内容の要旨を迅速に解明できるように米国特許規則セクション１．７２（ｂ）を遵守して記載されている。要約は、請求項の範囲または意味を解釈または限定するために使用されることがない、という理解の下で提出される。

Claims (20)

1. プロセス制御機器とステムまたはシャフトを介して前記プロセス制御機器に動作的に結合されたアクチュエータとの摩擦に対応する力またはトルクを決定する工程と、
   前記摩擦に対応する前記力またはトルクに基づいて前記ステムまたはシャフトを介して前記プロセス制御機器を作動させるためのコマンドに対する前記アクチュエータの応答を示す値を決定する工程と、
   を備える方法。
2. 前記アクチュエータの前記応答を示す前記値を決定する工程は、前記摩擦に対応する前記力またはトルクを推定力またはトルクと比較する工程を備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記推定力またはトルクは、前記アクチュエータの推定最大力またはトルクと作用を行うための前記アクチュエータの推定力またはトルクとの間の差に基づいている、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記アクチュエータの前記応答を示す前記値は、前記アクチュエータによって前記ステムまたはシャフトに印加された力またはトルクに応じた前記ステムまたはシャフトの運動特性に対応している、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記運動特性は、感度である、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 前記運動特性は、精密さである、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記運動特性は、応答性である、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 前記値が前記アクチュエータの前記応答が所定のレベル以下に低下したことを指示するときに警告メッセージを送出する工程をさらに備える、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 前記摩擦に対応する前記力またはトルクを決定する工程は、第１の位置から第２の位置への前記ステムまたはシャフトの運動中に、前記第１の位置にある前記ステムまたはシャフトに前記アクチュエータによって印加された力またはトルクと前記第２の位置にある前記ステムまたはシャフトに前記アクチュエータによって印加された力またはトルクとの間の差を決定する工程を備える、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. アクチュエータと前記アクチュエータによって作動されたプロセス制御機器との摩擦に対応する値を決定する工程と、
    前記摩擦に対応する前記値および所定の値に基づいて前記アクチュエータを介する前記プロセス制御機器の動作への前記摩擦の影響を示す値を決定する工程と、
    を備える方法。
11. 前記摩擦に対応する前記値を決定する工程は、第１の位置から第２の位置へのステムまたはシャフトの運動中に、前記第１の位置にある前記ステムまたはシャフトに前記アクチュエータによって印加された力またはトルクと前記第２の位置にある前記ステムまたはシャフトに前記アクチュエータによって印加された力またはトルクとの間の差を決定する工程を備える、請求項１０に記載の方法。
12. 前記プロセス制御機器の前記動作への前記摩擦の前記影響は、前記アクチュエータによ
    ってステムまたはシャフトに印加された力またはトルクに応じた前記プロセス制御機器の前記ステムまたはシャフトの動きの感度の増加または減少である、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記プロセス制御機器の前記動作への前記摩擦の前記影響は、前記アクチュエータによってステムまたはシャフトに印加された力またはトルクに応じた前記プロセス制御機器の前記ステムまたはシャフトの動きの精密さの減少である、請求項１０から１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記プロセス制御機器の前記動作への前記摩擦の前記影響は、前記アクチュエータによってステムまたはシャフトに印加された力またはトルクに応じた前記プロセス制御機器の前記ステムまたはシャフトの動きの応答性の増加または減少である、請求項１０から１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記所定の値は、前記アクチュエータの最大力またはトルクと作用を行うための前記アクチュエータの力またはトルクとの間の差である、請求項１０から１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記摩擦の前記影響を示す前記値が前記摩擦の前記影響が所定のレベルに達したことを指示するときに警告メッセージを送出する工程をさらに備える、請求項１０から１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記摩擦の前記影響を示す前記値の変化の度合いを決定する工程をさらに備える、請求項１０から１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記変化の度合いを決定する工程は、前記アクチュエータの力またはトルク出力の頻度を決定する工程を備える、請求項１０から１７のいずれかに記載の方法。
19. 実行されたときに、
    アクチュエータと前記アクチュエータによって作動されたプロセス制御機器との摩擦に対応する値を決定する工程と、
    前記摩擦に対応する前記値および所定の値に基づいて前記アクチュエータを介した前記プロセス制御機器の動作への前記摩擦の影響を示す値を決定する工程と、
    をマシンに行わせる、マシン読み取り可能な命令を記憶する有形製品。
20. 前記プロセス制御機器の前記動作への前記摩擦の前記影響は、前記アクチュエータによってステムまたはシャフトに印加された力またはトルクに応じた前記プロセス制御機器の前記ステムまたはシャフトの運動特性の低下である、請求項１９に記載の有形製品。

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