MX2015003536A - Metodos y aparatos para calcular una condicion de un sello de una valvula giratoria. - Google Patents

Abstract

Se describen aparatos para calcular una condición de un sello (206) de una válvula giratoria (200). Un ejemplo incluye determinar un ciclo de desgaste de sello de un miembro de control de flujo de una válvula giratoria. El ciclo de desgaste de sello incluye movimiento del miembro de control del flujo entre una primera posición en contacto con un sello y una segunda posición. El ejemplo incluye además determinar una potencia de un accionador que hace funcionar el miembro de control de flujo para el ciclo de desgaste de sello y calcular una condición del sello en función de la potencia.

Description

UN SELLO DE UNA VÁLVULA GIRATORIA Campo de la Invención La presente invención se refiere en términos generales a sellos, y más particularmente, a métodos y aparatos para calcular una condición de un sello de una válvula giratoria.

Antecedentes de la Invención Los sistemas de control de procesos en general usan una variedad de dispositivos de control de procesos, como válvula giratorias para controlar un proceso industrial. Las válvulas giratorias en general incluyen un miembro de control de flujo (por ejemplo, una bola, un disco, un tapón excéntrico, etcétera) que engrana un sello para cerrar un pasaje de flujo de fluido. Cuando el miembro de control de flujo se mueve para engranar o desengranar el sello, el miembro de control de flujo puede exponer el sello a tensión y/o provocar el desgaste del sello. Para determinar una condición del sello, la válvula se puede inspeccionar y/o analizar periódicamente de forma independiente (es decir, cuando se pausa o detiene el proceso industrial). Sin embargo, a menudo los sellos fallan cuando el proceso industrial está siendo controlado, o los sellos se reemplazan básicamente antes de que las vidas útiles de los sellos se consumen.

Breve Descripción de la Invención Un ejemplo de método incluye determinar un ciclo de desgaste de sello de un miembro de control de flujo de una válvula giratoria. El ciclo de desgaste de sello incluye movimiento del miembro de control de flujo entre una primera posición en contacto con un sello y una segunda posición. El ejemplo de metodo incluye además determinar una potencia de un accionador que opera el miembro de control de flujo para el ciclo de desgaste de sello y calcular una condición del sello en función de la potencia.

Otro ejemplo de método descrito en la presente incluye determinar un ciclo de desgaste de sello de un miembro de control de flujo de una válvula giratoria. El ciclo de desgaste de sello incluye movimiento del miembro de control de flujo entre una primera posición en contacto con un sello y una segunda posición. El ejemplo de método incluye además, en respuesta a determinar el ciclo de desgaste de sello, aumentar un conteo de ciclos de desgaste de sello y asociar el conteo a una variable que equivale a una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante una vida útil del sello. En función del conteo y de la variable, se calcula una condición del sello.

Breve Descripción de las Figuras Figura 1 ilustra un ejemplo de sistema de control de procesos en el cual se pueden implementar las enseñanzas de esta descripción.

Figura 2 es una vista transversal de un ejemplo de válvula giratoria que se puede usar para poner en práctica los ejemplos de metodos descritos en la presente.

Figura 3 es un diagrama de flujo que representa un ejemplo de método descrito en la presente.

Figura 4 es un diagrama de flujo que representa otro ejemplo de método descrito en la presente.

Descripción Detallada de la Invención Si bien los siguientes aparatos y métodos se describen junto con válvulas esféricas, los ejemplos de aparatos y métodos también se pueden usar con cualquier otra válvula giratoria, como, por ejemplo, una válvula esférica de diámetro completo, una válvula esférica segmentada, una válvula esférica con muesca en forma de V, una válvula de mariposa, una válvula de tapón excéntrico, etcétera. Además, si bien los siguientes aparatos y métodos se describen junto con accionadores neumáticos (por ejemplo, un accionador rotativo de diafragma Fisher® 2052), los ejemplos de aparatos y métodos también se pueden usar con cualquier otro accionador rotativo, como, por ejemplo, un accionador hidráulico, un accionador eléctrico, etcétera.

Las válvulas giratorias como, por ejemplo, válvulas esféricas de diámetro completo, válvulas esféricas segmentadas, válvulas esféricas con muesca en forma de V (por ejemplo, una válvula Fisher® Vee-Ball™ V150, una válvula Fisher® Vee-Ball™ V300, etcétera), válvulas de mariposa, válvulas de tapón excéntrico y/u otras válvulas giratorias a menudo se usan en un sistema de control de procesos para controlar un proceso industrial. Las válvulas giratorias en general incluyen un miembro de control de flujo (por ejemplo, un disco, una bola, un tapón, etcetera) que engrana y desengrana un sello. Durante un ciclo de desgaste de sello cuando el miembro de control de flujo se mueve desde una primera posición cerrada que engrana o está contra el sello hacia una segunda posición para desengranar el sello o desde la segunda posición hacia la primera posición para engranar el sello, el miembro de control de flujo puede exponer el sello a tensión y/o provocar el desgaste del sello. Con el transcurso del tiempo, la tensión y/o desgaste puede provocar que el sello falle.

Para una válvula giratoria asentada en la potencia (por ejemplo, una válvula de mariposa, un tapón excéntrico, etcétera), el accionador brinda una potencia máxima cuando el miembro de control de flujo (por ejemplo, un disco) se engrana con el sello durante el apagado. Durante el engranaje o el desengranaje del miembro de control de flujo y el sello, el miembro de control de flujo se mueve con respecto al sello. Por lo tanto, una vida útil del sello de la válvula asentada en la potencia equivale a una cantidad de ciclos de desgaste de sello. Hasta que el sello alcanza una condición de umbral (por ejemplo, una condición agotada), la potencia producida por el accionador para alcanzar el apagado permanece básicamente constante. Si el sello no es metálico, cuando el sello alcanza la condición de umbral, la potencia producida por el accionador para alcanzar el apagado puede disminuir durante los ciclos de desgaste de sello posteriores ya que la interferencia entre el sello y el miembro de control de flujo disminuye. Si el sello es de metal y está recubierto con un recubrimiento anti-corrosión , la potencia producida por el accionador para alcanzar el apagado puede aumentar durante los ciclos de desgaste de sello posteriores debido a la corrosión . Si el sello es de metal y no está recubierto con un recubrimiento anti-corrosión, la potencia producida por el accionador para alcanzar el apagado puede disminuir durante los ciclos de desgaste de sello posteriores. En otros ejemplos (por ejemplo, una válvula de tapón excentrico), la vida útil del sello no se ve afectada por la cantidad de ciclos de desgaste de sello. Para una válvula asentada en la posición (por ejemplo, una válvula esférica), el miembro de control de flujo se encuentra sustancialmente en contacto constante con el sello. Por lo tanto, el ciclo de desgaste de sello incluye una rotación del miembro de control de flujo con respecto al sello.

Los ejemplos de aparatos y métodos descritos en la presente se pueden usar para calcular una condición de un sello de una válvula giratoria. Los ejemplos de métodos y aparatos descritos en la presente se pueden usar mientras la válvula giratoria se encuentra conectada (es decir, mientras se está usando para controlar un proceso industrial). Un ejemplo de método descrito en la presente incluye determinar un ciclo de desgaste de sello de un miembro de control de flujo de la válvula giratoria. En algunos ejemplos, el ciclo de desgaste de sello incluye movimiento del miembro de control de flujo desde una primera posición cerrada contra un sello hacia una segunda posición . En otros ejemplos, el ciclo de desgaste de sello incluye el movimiento del miembro de control de flujo desde la segunda posición hacia la primera posición. Algunos ejemplos descritos en la presente incluyen además determinar una potencia de un accionador que hace funcionar el miembro de control de flujo para el ciclo de desgaste de sello y calcular una condición del sello en función de la potencia.

Otro ejemplo de metodo descrito en la presente incluye determinar un ciclo de desgaste de sello del miembro de control de flujo de la válvula giratoria y aumentar un conteo de los ciclos de desgaste de sello. El conteo se puede asociar a una variable que equivale a una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante una vida útil del sello. En función del conteo y de la variable, se puede calcular una condición del sello. En algunos ejemplos, la condición del sello se calcula calculando una relación en función del conteo y de la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello que equivale a la variable.

Figura 1 ilustra un ejemplo de sistema de control del proceso 100 que se puede usar para implementar los ejemplos de aparatos y métodos descritos en la presente. El ejemplo de sistema de control de procesos 100 incluye cualquier cantidad de dispositivos de control de procesos 102, como dispositivos de entrada y/o dispositivos de salida. En algunos ejemplos, los dispositivos de entrada incluyen válvulas, bombas, ventiladores, calentadores, enfriadores, mezcladores y/u otros dispositivos, y los dispositivos de salida incluyen sensores de temperatura, medidores de presión , medidores de concentración, medidores de nivel de fluido, medidores de flujo, sensores de vapor, controladores de válvula y/u otros dispositivos.

Los dispositivos de entrada y salida están acoplados comunicativamente a un controlador 104 (por ejemplo, un controlador DeltaV™) mediante un bus de datos (por ejemplo, FOU NDATION Fieldbus™) o red de área local (LAN) 106. Los dispositivos de entrada y salida pueden estar acoplados comunicativamente y de forma inalámbrica al controlador 104. El controlador 104 transmite instrucciones a los dispositivos de entrada para que controlen el proceso y recibe y/o recaba información (por ejemplo, variables medidas, información ambiental y/o información de dispositivo de entrada, etcetera) trasmitida por los dispositivos de salida. El controlador 104 genera notificaciones, mensajes de alerta y/u otra información. El controlador 104 también está acoplado comunicativamente a una terminal de trabajo 108, que incluye una interfaz 1 10 que muestra información de control de procesos (por ejemplo, información de control de procesos medida, mensaje de alerta, etcétera). Pese a que en la Figura 1 se muestra un solo controlador 104, se pueden incluir uno o más controladores adicionales en el ejemplo de sistema 100 sin apartarse de las enseñanzas de esta descripción.

Figura 2 ilustra una vista transversal de un ejemplo de válvula giratoria 200 que se puede usar para poner en práctica los ejemplos descritos en la presente. El ejemplo de válvula giratoria 200 es una válvula esferica (por ejemplo, válvula Fisher® Vee-Ball™ V150) . Sin embargo, se puede usar cualquier otra válvula giratoria (por ejemplo, una válvula esférica completa, una válvula esférica segmentada, una válvula de mariposa, una válvula de tapón , una válvula de tapón excéntrico, etcétera) para poner en práctica los ejemplos descritos en la presente. El ejemplo de válvula giratoria 200 incluye un cuerpo de válvula 202 que define un pasaje de flujo de fluido 204. Un sello 206 se dispone en el pasaje de flujo de fluido 204 y se acopla al cuerpo de válvula 202. Un miembro de control de flujo 208 se dispone en el pasaje de flujo de fluido 204 contiguo al sello 206. En el ejemplo ilustrado, el miembro de control de flujo 208 es una bola. Otros ejemplos incluyen otros miembros de control de flujo (por ejemplo, un disco, un tapón , etcétera). El sello 206 proporciona un sello de fluido entre el sello 206 y el miembro de control de flujo 208 cuando el miembro de control de fluido 208 se encuentra en una primera posición cerrada que engrana o está contra el sello 206. En el ejemplo ilustrado, el miembro de control de flujo 208 se encuentra en la primera posición cerrada. El miembro de control de flujo 208 se encuentra acoplado operativamente a un eje de guía 210 y un eje conductor 212. El eje conductor 212 se puede acoplar a un accionador neumático (no se muestra), tal como por ejemplo, un accionador rotativo de diafragma Fisher® 2052. El accionador puede ser un accionador de efecto simple o un accionador de doble acción. Se pueden usar otros ejemplos de válvulas giratorias para poner en práctica los ejemplos descritos en la presente, como por ejemplo, un accionador hidráulico o un accionador electrico. El accionador tiene características predeterminadas, como, por ejemplo, área eficaz, longitud de brazo de palanca e intervalo de banco (es decir, un intervalo de presiones para hacer girar el eje conductor 212 sin carga desde una posición completamente abierta hacia una posición completamente cerrada, como por ejemplo 3 psi a 15 psi). En función de las características, se puede determinar una potencia máxima calculada del accionador.

El ejemplo de válvula giratoria 200 también incluye un controlador de válvula digital (“DVC”) (no se muestra) como, por ejemplo, un controlador de válvula digital Fisher® FI ELDVUE™ DVC6200. El controlador de válvula digital incluye uno o más sensores para recabar y determinar información, tal como por ejemplo, una posición del eje conductor 212, una dirección de rotación del eje, un conteo de cierres de válvula, un conteo de escapes de válvula, presiones en uno o más extremos de un pistón en el accionador y/u otra información.

El DVC se acopla operativamente al accionador y se acopla comunicativamente al controlador 104. Durante el funcionamiento, el DVC recibe instrucciones del controlador 104 para mover el miembro de control de flujo 208, por ejemplo, alejándolo del sello 206 (es decir, abrir la válvula), hacia el sello 206, y/o para 5 engranar el sello 206 para formar un sello de fluido entre el sello 206 y el miembro de control de flujo 208. El DVC luego transmite instrucciones (por ejemplo, mediante señales neumáticas) al accionador, que mueve el eje conductor 212.

En el ejemplo ilustrado, durante el funcionamiento, el DVC ío determina uno o más ciclos de desgaste de sello del miembro de control de flujo 208. En algunos ejemplos, el ciclo de desgaste de sello es un ciclo de escape, que incluye el movimiento del miembro de control de flujo 208 desde la primera posición cerrada hacia una segunda posición . En otros ejemplos, el ciclo de 15 desgaste de sello es un ciclo de cierre de válvula, que incluye el movimiento del miembro de control de flujo 208 desde la segunda posición hacia la primera posición cerrada. En algunos ejemplos, la segunda posición es una posición del miembro de control de flujo 208 donde el miembro de control de flujo 208 está 20 desengranado del sello 206. En algunos ejemplos, la segunda posición es una posición en la que el miembro de control de flujo 208 inicialmente engrana o desengrana el sello 206, tal como por ejemplo una posición que equivale a alrededor del dos por ciento del desplazamiento posible total del miembro de control de flujo 25 208 alejándose de la primera posición cerrada. En algunos ejemplos, la segunda posición es una posición en la que el sello de fluido entre el sello 206 y el miembro de control de flujo 208 se rompe o construye inicialmente. Durante el ciclo de desgaste de sello, el DVC determina las presiones del accionador. En algunos ejemplos donde el sello 206 se encuentra básicamente en contacto constante con el miembro de control de flujo 208, el ciclo de desgaste de sello es rotación del miembro de control de flujo 208 con respecto al sello 206.

Una o más potencias del accionador durante el ciclo de desgaste de sello se pueden calcular en función de las presiones.

Por ejemplo, una potencia de un accionador de efecto simple se puede calcular usando la Ecuación 1 que figura a continuación; una potencia de un accionador de doble acción sin un resorte se puede calcular usando la Ecuación 2 que figura a continuación; y una potencia de un accionador de doble acción con un resorte se puede calcular usando la Ecuación 3 que figura a continuación: Ecuación 1 : - P, ^ Interva ,lo d .e S„saca ,e„ Estreno d .e A„st . m— razo de Palanca ' Ecuación ¾eciona or ^Brazo de Palanca * Ecuación 3: üte Bti u üt- üm A»i«uUu Eraz ae Palanca - En la Ecuación 1 , Pmáx es una presión máxima determinada por el DVC durante el ciclo de desgaste de sello. En algunos ejemplos, Pmáx es un promedio de dos o más presiones determinadas por el DVC durante el ciclo de desgaste de sello. En las Ecuaciones 2 y 3, P1 es una presión de accionador máxima determinada por el DVC en un extremo del pistón del accionador. En la Ecuación 2, lpi— Piímáx es una presión de accionador diferencial máxima determinada por el DVC en un extremo opuesto del pistón durante el ciclo de desgaste de sello. En algunos ejemplos, P- y P2 son promedios de dos o más presiones determinadas por el DVC durante el ciclo de desgaste de Sello . En las Ecuaciones 1 y 3 , Pintervalo de Banco de Extremo de Asiento es una presión predeterminada del accionador de una condición sin carga del movimiento inicial del accionador en un extremo de asiento del desplazamiento del accionador. En alg u n os ejemplos , el Plntervalo de Banco de Extremo de Asiento Se determina en función de los datos adquiridos durante la Operación . En otros ejemplos , Plntervalo de Banco de Extremo de Asiento Se determina empíricamente. En algunos ejemplos, Pmtervaio de Banco e Extremo de Asiento es un promedio de una diferencia entre PmáX y una presión de accionador a alrededor de la primera posición durante el cierre de una válvula. Presorte es una presión del accionador para superar un resorte del accionador. En las Ecuaciones 1 -3, AAcc¡onador es un área eficaz del diafragma del accionador, pistón u otro componente del accionador utilizado para generar fuerza, y I-Brazo de Palanca es una longitud de un brazo (por ejemplo, un brazo de palanca, etcetera) del accionador. Las ecuaciones mencionadas anteriormente son meramente ejemplos, y por lo tanto, la potencia del accionador se puede determinar usando otras ecuaciones, sin apartarse del alcance de la presente descripción.

Durante cada uno de los ciclos de desgaste de sello, el miembro de control de flujo 208 expone el sello 206 a tensión y provoca el desgaste del sello 206. Como resultado, una parte de la vida útil del sello 206 se consume durante cada uno de los ciclos de desgaste de sello. A medida que el sello 206 se desgasta o fatiga debido a la tensión , la potencia para realizar cada uno de los ciclos de desgaste de sello posteriores puede aumentar o disminuir.

Un ciclo de vida o cantidad de ciclos de desgaste de sello calculados durante la vida útil del sello 206 se puede determinar experimentalmente, por ejemplo, evaluando una o más válvulas giratorias similares o identicas al ejemplo de válvula giratoria 200. En algunos ejemplos, una de las válvulas giratorias similares o idénticas se analiza moviendo un miembro de control de flujo de la válvula giratoria similar o idéntica entre la primera posición cerrada y la segunda posición hasta que un sello falla . Durante el análisis, se determina un conteo de ciclos de desgaste de sellos. Por lo tanto, el análisis proporciona la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello 206. En algunos ejemplos, la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello 206 se almacena en una base de datos.

En algunos ejemplos, se determina una potencia para cada uno de los ciclos de desgaste de sello durante el análisis. En algunos de dichos ejemplos, la potencia permanece básicamente constante durante una parte (por ejemplo, 1 ,250,000 ciclos de desgaste de sello iniciales) de la vida útil del sello hasta que una condición del sello alcanza un nivel de umbral. Cuando la condición del sello alcanza el nivel de umbral (por ejemplo, cuando el sello desgasta una cantidad de umbral), la potencia para los ciclos de desgaste de sello posteriores puede aumentar o disminuir. Por lo tanto, la condición del sello 206 se puede calcular en función de la potencia para un ciclo de desgaste de sello. En algunos ejemplos, la condición del sello 206 se calcula en función de la potencia y de un valor establecido (por ejemplo, una salida de potencia disponible máxima del accionador, una potencia durante un ciclo de desgaste de sello inicial, una potencia promedio durante una cantidad predeterminada de ciclos de desgaste de sello (por ejemplo, una potencia promedio durante 100 ciclos de desgaste de sello iniciales), etcetera).

En algunos ejemplos, la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello 206 equivale a una o más variables, como por ejemplo, un tipo de sello (por ejemplo, metálico, no metálico, PTFE, etcétera), un tamaño de válvula, una temperatura de fluido y/o cualquier otra variable adecuada . Por lo tanto, el análisis proporciona la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello 206 que equivale a una o más variables. En algunos ejemplos, estos análisis se pueden usar para establecer intervalos de variables (por ejemplo, menos de 100 grados Celsius, entre 100 grados Celsius y 150 grados Celsius, más de 150 grados Celsius, etcetera), cada uno de los cuales en general equivale a distintos ciclos de vida o cantidades calculadas de ciclos de desgaste de sello que puede realizar la válvula 200 durante la vida útil del sello 206. En algunos ejemplos, estas variables y/o intervalos de variable están contenidas en la tabla o base de datos. Por lo tanto, en algunos ejemplos, un conteo de los ciclos de desgaste de sello realizados por la válvula 200 indica la condición del sello 206. Por ejemplo, si la válvula 200 ha realizado 1 ,000,000 ciclos de desgaste de sello y la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello 206 es de alrededor de 1 ,500,000 en una variable o intervalo de variables determinados, el sello 206 puede estar 66.7% desgastado (es decir, con respecto a una cantidad de desgaste al que se expone el sello 206 durante la vida útil del sello 206).

Las Figuras 3-4 son diagramas de flujo que representan los ejemplos de métodos descritos en la presente. Algunos o todos los ejemplos de métodos de las Figuras 3-4 se pueden realizar por un procesador, el controlador 104 y/o cualquier otro dispositivo de procesamiento adecuado. En algunos ejemplos, algunos o todos los métodos de ejemplos de las Figuras 3-4 se incorporan en instrucciones codificadas almacenadas en un medio tangible legible o accesible por máqumas tal como memoria flash , una memoria ROM y/o memoria RAM de acceso aleatorio asociada a un procesador. De manera alternativa, alguno o todos los ejemplos de metodos de las Figuras 3-4 se pueden implementar usando una o más combinaciones de circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC, uno o más dispositivos lógicos programables (PLD), uno o más dispositivos lógicos programables de campo (FPLD), puerta lógica, hardware, firmware, etcétera. Además, una o más de las operaciones ilustradas en las Figuras 3-4 se pueden implementar manualmente o como cualquier combinación de cualquiera de las téenicas que anteceden , por ejemplo, cualquier combinación de firmware, software, puerta lógica y/o hardware. Además, pese a que los ejemplos de métodos se describen en referencia a los diagramas de flujo ilustrados en las Figuras 3-4, se pueden emplear muchos otros métodos para implementar los ejemplos de métodos. Por ejemplo, el orden de ejecución de los bloques se puede cambiar y/o algunos de los bloques descritos se pueden cambiar, eliminar, subdividir o combinar. Además, algunos o todos los ejemplos de métodos de las Figuras 3-4 se pueden realizar secuencialmente y/o realizar en paralelo mediante, por ejemplo, hilos de procesamiento separados, procesadores, dispositivos, puerta lógica, circuitos, etcétera.

Con referencia a las Figuras 1 y 2, el ejemplo de método o proceso 300 de la Figura 3 comienza por determinar un ciclo de desgaste de sello del miembro de control de flujo 208 de la válvula giratoria 200 (bloque 302). En algunos ejemplos, el ciclo de desgaste de sello es un ciclo de escape. El ciclo de escape incluye el movimiento del miembro de control de flujo 208 desde 5 la primera posición cerrada contra el sello 206 hacia la segunda posición . En otros ejemplos, el ciclo de desgaste de sello es un ciclo de cierre de válvula, que incluye el movimiento del miembro de control de flujo 208 desde la segunda posición hacia la primera posición cerrada. En algunos ejemplos, la segunda ío posición es una posición del miembro de control de flujo 208 donde el miembro de control de flujo 208 está desengranado del sello 206. En algunos de estos ejemplos, la segunda posición es una posición del miembro de control de flujo 208 donde el miembro de control de flujo 208 inicialmente desengrana el sello 15 206 (por ejemplo, una posición que equivale a alrededor del dos por ciento del desplazamiento posible total del miembro de control de flujo 208 alejándose de la primera posición cerrada contra el sello 206) . En algunos ejemplos adicionales, la segunda posición es una posición donde el sello de fluido entre el sello 20 206 y el miembro de control de flujo 208 se rompe o construye inicialmente.

En el bloque 304, se determina una potencia del accionador que hace funcionar el miembro de control de flujo 208 para el ciclo de desgaste de sello. Durante el funcionamiento, a medida 25 que el miembro de control de flujo 208 se mueve, el DVC determina la potencia durante el ciclo de desgaste de sello mediante la determinación de las posiciones del miembro de control de flujo 208 y/o el eje conductor 212 y determinando las presiones del accionador. Usando una ecuación tal como, por ejemplo, Ecuación 1 , 2 o 3, la potencia del accionador se puede calcular usando las presiones y las características predeterminadas del accionador (por ejemplo, el intervalo de banco, el área eficaz, la longitud del brazo de palanca, etcétera).

En función de la potencia, se calcula una condición del sello 206 (bloque 306). En algunos ejemplos, calcular la condición del sello 206 incluye calcular un valor que indica la condición del sello 206 según la potencia y un valor establecido. En algunos ejemplos, el valor establecido es una potencia del accionador durante uno o más ciclos de desgaste de sello anteriores como, por ejemplo, una potencia del accionador durante un ciclo de desgaste de sello inicial, una potencia promedio durante una cantidad predeterminada de ciclos de desgaste de sello (por ejemplo, la potencia promedio tras 100 ciclos de desgaste de sello iniciales), etcétera. En otros ejemplos, el valor establecido es una potencia disponible máxima calculada del accionador.

En algunos de estos ejemplos, calcular el valor que indica la condición del sello 206 incluye calcular una relación del ciclo de desgaste de sello tal como, por ejemplo, la relación de la Ecuación 4 que sigue: T Ecuación 4: Valor que indica la condición del sello = -— . *máx En la Ecuación 4, T es la potencia del ciclo de desgaste de sello y Tmáx es la potencia disponible máxima calculada del accionador. En otros ejemplos, la relación de los ciclos de desgaste de sello es una relación de la potencia sobre otro valor establecido (por ejemplo, una potencia durante el ciclo de desgaste de sello inicial, etcetera). En algunos ejemplos, Tmáx es un valor predeterminado en función de las características del accionador (por ejemplo, área eficaz del accionador, longitud del brazo de palanca, presión de suministro de aire, etcétera). En otros ejemplos, Tmáx es un valor predeterminado en función de las características del eje (por ejemplo, esfuerzo de corte). En algunos ejemplos, si —^— = 1 , la relación puede indicar que el accionador no es capaz de mover el miembro de control de flujo T 208 a la primera posición o fuera de esta .En algunos ejemplos, indica la salud de un grupo de engranajes conductores del accionador.

En algunos ejemplos, — es sustancialmente constante Tmáx durante una primera parte (por ejemplo, una cantidad inicial de ciclos de desgaste de sello) de una vida útil calculada del sello 206. Por ejemplo, durante alrededor de 1 ,000,000 ciclos de T desgaste de sello iniciales, uede ser de alrededor de 0.8.

Sin embargo, de alrededor de 1 ,000,000 ciclos de desgaste de sello a alrededor de 1 ,500,000 ciclos de desgaste de sello, t -— puede disminuir de alrededor de 0.8 a 0.75, indicando así imáx que la condición del sello 206 se deterioró (por ejemplo, el sello 206 se desgastó).

En el bloque 308, se determina si la condición del sello 206 ha alcanzado un nivel predeterminado. Por ejemplo, el nivel predeterminado puede equivaler al valor predeterminado usando la Ecuación 4 que es igual, por ejemplo, a 0.75. Por lo tanto, en el ejemplo ilustrado, si la potencia determinada para el ciclo de desgaste de sello es setenta y cinco por ciento o menos de la potencia disponible máxima del accionador, la condición del sello 206 ha alcanzado el nivel predeterminado. Si la condición del sello 206 ha alcanzado el nivel predeterminado, se envía un mensaje de alerta (bloque 310). Por ejemplo, el DVC y/o el controlador 104 genera y envía el mensaje de alerta a la terminal de trabajo 108.

Si la condición del sello 206 no ha alcanzado el nivel predeterminado, se determina una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello que restan hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado (bloque 312). En algunos ejemplos, la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello que restan hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado se basa en la potencia del ciclo de desgaste de sello y una velocidad de cambio de la potencia. Por ejemplo, durante el funcionamiento, se pueden producir múltiples ciclos de desgaste de sello. En algunos de estos ejemplos, el DVC determina una velocidad de cambio del valor que indica la T condición del sello 206 (por ejemplo, D-— ). En algunos ejemplos, la velocidad de cambio de la potencia está monotónicamente relacionada con la cantidad de ciclos de desgaste de sello realizados por la válvula giratoria 200. Si el valor predeterminado es igual a 0.75, el valor que indica la condición del sello 206 (por ejemplo, es 0.8 y la velocidad de cambio del valor (por ejemplo, es 0.0001 por 1000 ciclos de desgaste de sello, entonces la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello que restan hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado es de alrededor de 500,000.

En algunos ejemplos, la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello que restan hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado se basa en un conteo de ciclos de desgaste de sello y una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado (por ejemplo, la vida útil calculada del sello 206). En algunos de estos ejemplos, el conteo aumenta para cada ciclo de desgaste de sello que haga el DVC. En algunos ejemplos, la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado se determina experimentalmente evaluando una o más válvulas giratorias similares o identicas a la válvula giratoria 200. Por ejemplo, tal prueba puede proporcionar un resultado que indica que la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado (por ejemplo, que equivale al valor predeterminado igual a 0.75) es de alrededor de 1 ,500,000 ciclos de desgaste de sello. Si el conteo es 1 ,000,000 ciclos y la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado es de 1 ,500,000 ciclos, la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello que restan hasta que la condición del sello 206 alcance el valor predeterminado es 500,000. Por lo tanto, la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello que restan hasta que la condición del sello 206 alcance el valor predeterminado se puede determinar en función de un resultado de la prueba de la válvula giratoria similar o identica.

En el bloque 314, se determina una cantidad calculada de tiempo hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado. La cantidad calculada de tiempo se puede determinar usando la velocidad de cambio del valor que indica la condición del sello 206, una frecuencia de los ciclos de desgaste de sello y/o el conteo. En algunos de estos ejemplos, el DVC determina la frecuencia de los ciclos de desgaste de sello. La frecuencia puede ser un conteo promedio de ciclos de desgaste de sello por día, hora, semana o cualquier otro período adecuado de tiempo. En el ejemplo ilustrado, la cantidad calculada de tiempo hasta que el valor que indica la condición del sello 206 alcance 0.75 desde 0.8 es de alrededor de qumientos días si la frecuencia es de 1 ,000 ciclos de desgaste de sello por día. El ejemplo de método luego vuelve al bloque 302.

Figura 4 es un diagrama de flujo que representa otro ejemplo de metodo 400 descrito en la presente. Con referencia a las Figura 1 y 2 , el ejemplo de método o proceso 400 de la Figura 4 comienza por determinar un ciclo de desgaste de sello del miembro de control de flujo 208 de la válvula giratoria 200 (bloque 402). En algunos ejemplos, el ciclo de desgaste de sello es un ciclo de escape. El ciclo de escape incluye el movimiento del miembro de control de flujo 208 desde la primera posición cerrada contra el sello 206 hacia la segunda posición . En otros ejemplos, el ciclo de desgaste de sello es un ciclo de cierre de válvula , que incluye el movimiento del miembro de control de flujo 208 desde la segunda posición hacia la primera posición cerrada. En algunos ejemplos, la segunda posición es una posición del miembro de control de flujo 208 donde el miembro de control de flujo 208 está desengranado del sello 206. En algunos de estos ejemplos, la segunda posición es una posición del miembro de control de flujo 208 donde el miembro de control de flujo 208 inicialmente desengrana el sello 206 (por ejemplo, una posición que equivale a alrededor del dos por ciento de desplazamiento posible total del miembro de control de flujo 208 alejándose de la primera posición cerrada contra el sello 206). En algunos otros ejemplos, la segunda posición es una posición donde el sello de fluido entre el sello 206 y el miembro de control de flujo 208 se rompe o construye inicialmente.

En el bloque 402 , el DVC aumenta un conteo de ciclos de desgaste de sello. Por ejemplo, si un conteo de ciclos de desgaste de sello es 999,999 antes del ciclo de desgaste de sello, el DVC aumenta el conteo a 1 ,000,000 para el ciclo de desgaste de sello. En algunos ejemplos, el conteo de ciclos de desgaste de sello es en unidades de grados de rotación.

En el bloque 406, el conteo se asocia con una variable que equivale a una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello 206. En algunos ejemplos, la variable es un tipo de sello, material de sello, un tamaño de válvula, información de construcción de válvula, un tipo de fluido que fluye a través de la válvula 200, una temperatura de fluido, una presión de entrada y/o cualquier otra variable. En algunos ejemplos, la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello 206 se determina experimentalmente evaluando una o más válvulas giratorias similares o idénticas a la válvula giratoria 200. Por ejemplo, si la válvula giratoria 200 tiene un sello que consta de metal, se puede evaluar una válvula similar o idéntica que incluye un sello de metal similar o idéntico para determinar la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello 206.

En algunos ejemplos, se determina un valor de la variable.

Por ejemplo, un sensor de temperatura acoplado comunicativamente al controlador 104 puede determinar la temperatura de fluido. En algunos de estos ejemplos, el conteo se asocia con uno de múltiples intervalos variables, cada uno de los cuales equivale a una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante una vida útil de un sello. Tales intervalos variables se pueden predeterminar experimentalmente evaluando una o más válvulas giratorias similares o identicas a la válvula giratoria 200 en una cantidad de valores diferentes de la variable. Por ejemplo, evaluar a una temperatura de fluido de 90 grados Celsius puede proporcionar una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello disponibles durante la vida útil del sello 206 igual a alrededor de 10,000,000; evaluar a una temperatura de fluido de 130 grados Celsius puede proporcionar una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello disponibles durante la vida útil del sello 206 igual a alrededor de 7,500,000 y evaluar a una temperatura de fluido de 160 grados Celsius puede proporcionar una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello disponible de alrededor de 5,000,000. Se puede realizar tal evaluación para generar cualquier cantidad deseada de cálculos de ciclos de vida, que luego se pueden usar para establecer intervalos como 100 grados Celsius o menos; entre 100 grados Celsius y 150 grados Celsius; 150 grados Celsius o más, etcétera. Estos intervalos son solo un ejemplo de posibles intervalos y se puede usar cualquier otra cantidad de intervalos de cualquier lapso/s deseado/s dentro de los intervalos en vez de estos para adaptarse a las necesidades de una aplicación particular. Por ejemplo, si el sensor de temperatura determina que la temperatura del fluido del ciclo de desgaste de sello es 1 10 grados Celsius, la temperatura se puede asociar con el intervalo de temperatura de entre 100 grados Celsius y 150 grados Celsius, que equivale a la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello disponibles durante la vida útil del sello 206 que es igual a alrededor de 7,500,000.

En función del conteo y de la variable, se calcula una condición del sello 206 (bloque 408). Por ejemplo, un valor que indica la condición del sello 206 se puede determinar calculando una relación en función del conteo aumentado en el bloque 406 y la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello 206.

Por ejemplo, el valor que indica la cantidad total de vida útil del sello 206 consumido se puede calcular usando la Ecuación 5 que sigue: Ecuación 5: Valor que indica la condición del sello (%} =—*100 En la Ecuación 5, es el conteo de ciclos de desgaste de sello y ¾es la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello disponibles durante la vida útil del sello 206 (por ejemplo, como se determina experimentalmente). Por ejemplo, si el conteo de ciclos de desgaste de sello aumenta a 1 ,000,000 en el bloque 406 y la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante la vida útil del sello 206 es igual a alrededor de 7,500,000, el valor que indica la condición del sello 206 es 1,000,000 c?qq o alrededor ? , 500, 000 de 13.3 por ciento, indicando así que el desgaste del sello 206 redujo la vida útil del sello 206 en alrededor de 13.3 por ciento (es decir, alrededor de 87.7 por ciento de la vida útil del sello 206 permanece).

En el bloque 410, se determina si una condición del sello 206 ha alcanzado un nivel predeterminado. Por ejemplo, el nivel predeterminado puede ser un consumo de 80 por ciento de la vida útil del sello 206 según se calcula usando la Ecuación 5 (por ejemplo, 6,000,000 ciclos de desgaste de sello). Otros ejemplos usan otros niveles predeterminados (por ejemplo, 100 por ciento de consumo de la vida útil del sello 206) . Si la condición del sello 206 ha alcanzado el nivel predeterminado, se envía un mensaje de alerta (bloque 412). Por ejemplo, el DVC y/o el controlador 104 genera y envía el mensaje de alerta a la terminal de trabajo 108.

Si la condición del sello 206 no ha alcanzado el nivel predeterminado, se determina una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello que restan hasta que la condición del sello 206 haya alcanzado el nivel predeterminado (bloque 414). Por ejemplo, si el conteo de ciclos de desgaste de sello es 1 ,000,000 y la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado es de 6,000,000 ciclos, entonces alrededor de 5,000,000 ciclos de desgaste de sello restan hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado.

En el bloque 416, se calcula una cantidad de tiempo hasta que la condición del sello 206 haya alcanzado el nivel predeterminado. En algunos de estos ejemplos, el DVC determina una frecuencia de los ciclos de desgaste de sello. En algunos ejemplos, la frecuencia es un conteo promedio de ciclos de desgaste de sello por día, hora, semana o cualquier otro período adecuado de tiempo. En función del conteo, la cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello hasta que la condición del sello 206 alcance el nivel predeterminado y la frecuencia, se puede calcular la cantidad de tiempo hasta que la condición del sello 206 haya alcanzado el nivel predeterminado. Por ejemplo, si la frecuencia es 1 ,000 ciclos de desgaste de sello por día y 5,000,000 ciclos de desgaste de sello restan hasta que la condición del sello 206 haya alcanzado el nivel predeterminado, alrededor de 5,000 días restan hasta que la condición del sello 206 haya alcanzado el nivel predeterminado.

Aunque se han descrito en la presente determinados ejemplos de metodos y aparatos, el alcance de cobertura de esta patente no se limita a los mismos. Al contrario, esta patente cubre todos los métodos, aparatos y artículos de fabricación incluidos verdaderamente dentro del alcance de las reivindicaciones anexas ya sea literalmente o según la doctrina de los equivalentes.

El Resumen al final de la presente descripción se proporciona para cumplir con 37 C .F. R. § 1 .72(b) para permitir que el lector reconozca rápidamente la naturaleza de la descripción téenica. Se presenta con la comprensión de que no se utilizará para interpretar o limitar el alcance o significado de las reivindicaciones.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1 . Una válvula giratoria, que comprende: un cuerpo de válvula que define un pasaje de flujo de fluido; un sello acoplado al cuerpo de válvula y dispuesto en el pasaje de flujo de fluido; un miembro de control de flujo dispuesto en el pasaje de flujo de fluido junto al sello, el miembro de control de flujo tiene un ciclo de desgaste de sello que incluye el movimiento entre una primera posición en la que el miembro de control de flujo engrana el sello y una segunda posición; un accionador acoplado al miembro de control de flujo y configurado para aplicar una potencia para mover el miembro de control de flujo durante el ciclo de desgaste de sello; y un controlador acoplado operativamente al accionador y configurado para calcular una condición del sello en función de la potencia aplicada.

2. La válvula giratoria de la reivindicación 1 , en donde el miembro de control de flujo comprende una bola.

3. La válvula giratoria de la reivindicación 1 o 2, en donde el miembro de control de flujo está acoplado operativamente a un eje de guía y un eje conductor, el accionador está acoplado al miembro de control de flujo mediante el eje conductor.

4. La válvula giratoria de cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , en donde el accionador es un accionador neumático.

5. La válvula giratoria de cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, en donde en la segunda posición, el miembro de control de flujo inicialmente engrana o desengrana el sello.

6. La válvula giratoria de cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, en donde el controlador está configurado para determinar la potencia aplicada por el accionador.

7. La válvula giratoria de la reivindicación 6, en donde el controlador está configurado para determinar una o más presiones del accionador, y en donde el controlador está configurado para determinar la potencia aplicada en función de una o más presiones.

8. La válvula giratoria de cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, en donde el controlador está configurado para calcular la condición del sello calculando un valor en función de la potencia y un valor establecido.

9. La válvula giratoria de la reivindicación 8, en donde el controlador está configurado para calcular el valor calculando una relación usando la potencia y el valor establecido.

10. La válvula giratoria de cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , en donde el controlador está configurado para determinar una velocidad de cambio de la potencia y determinar una cantidad restante calculada de ciclos de desgaste de sello hasta que la condición del sello alcanza un nivel predeterminado en función de la potencia y la velocidad de cambio.

1 1 . La válvula giratoria de cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , en donde el controlador está configurado para determinar una frecuencia de los ciclos de desgaste de sello y determinar una cantidad calculada de tiempo hasta que la condición del sello alcanza un nivel predeterminado en función de la potencia y la frecuencia de los ciclos de desgaste de sello.

12. La válvula giratoria de cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , en donde el controlador está configurado para determinar un conteo de ciclos de desgaste de sello y determinar una cantidad restante calculada de ciclos de desgaste de sello hasta que la condición del sello alcanza el nivel predeterminado en función del conteo.

13. La válvula giratoria de la reivindicación 12, en donde el controlador está configurado para aumentar un conteo de ciclos de desgaste de sello, asociar el conteo con una variable que corresponde a una cantidad calculada de ciclos de desgaste de sello durante una vida útil del sello, y calcular la condición del sello en función del conteo y la variable.

14. La válvula giratoria de la reivindicación 12, en donde el controlador está configurado para determinar la cantidad restante calculada de ciclos de desgaste de sello en función de una prueba de una válvula giratoria similar.