NO20131449A1 - Metoder og apparat for å evaluere vibrasjonsmotstand for en komponent i en fluidreguleringsventil - Google Patents

Abstract

Metoder og apparat for å evaluere vlbrasjonsmotstand i en komponent av en fluidkontrollventll er beskrevet heri. En eksempelmetode beskrevet heri inkluderer å velge en komponent i en fluidkontrollventll og plassere en sensor relativt til den valgte komponenten. Metoden Inkluderer også mekanisk å stimulere den valgte komponenten, bestemme en egenfrekvens i den valgte komponenten, og utføre korrigerende handling basert på egenfrekvensen til den valgte komponenten.

Description

METODER OG APPARAT FOR Å EVALUERE VIBRASJONSMOTSTAND FOR

EN KOMPONENT I EN FLUID REGULERINGSVENTIL

BESKRIVELSENS OMRÅDE

[0001] Den foreliggende beskrivelsen vedrører generelt reguleringsventiler for fluider og mer spesielt, metoder og apparat for å evaluere vibrasjonsmotstand for en komponent i en fluid regulerings ventil.

BAKGRUNN

[0002] Reguleringsventiler er vanlige å bruke i prosesskontrollsystemer for å kontrollere strømmen av prosessfluider. En regulerings ventil inkluderer typisk et aktuatorarrangement (f.eks. en trykkluftsaktuator, en hydraulisk aktuator, osv.) som automatiserer driften av reguleringsventilen. Et typisk aktuatorarrangement inkluderer en aktuator med et hus som er koblet til en utvendig overflate av ventillegemet via, for eksempel, en krage. I tillegg er et kontrollunderarrangement som automatiserer reguleringsventilen koblet (f.eks. stivt koblet) til huset til aktuatoren. For eksempel kan kontrollunderarrangementet inkludere komponenter eller instrumenter slik som, for eksempel, et posisjoneringsverk, en volumforsterker, en utløserventil, en tømmeventil, osv. som er koblet (f.eks. fluid koblet) via rør (f.eks. tynnvegget metallrør).

[0003] Under drift, utsettes aktuatorarrangementet for et bredt spekter av vibrasjonsnivå produsert av prosess-systemet. For eksempel kan fluid som strømmer gjennom en rørledning i prosess-systemet og/eller prosessystemkomponenter (f.eks. pumper) overføre forskjellige vibrasjonsfrekvenser til aktuatorarrangementet. Videre kan komponentene og/eller røropplegget til aktuatorarrangementet oppleve en forsterket eller økt spekter av vibrasjonsnivå hvis en vibrasjon overført til et aktuatorarrangement har en frekvens som er tilsvarende eller lik egenfrekvensen til aktuatorarrangementet. Imidlertid er instrumentrørene ofte tilpasset spesielt under montering (f.eks. på fabrikken) og er typisk ikke testet eller evaluert for å bestemme om røret kan motstå forventede vibrasjonsnivå og/eller frekvenser.

SAMMENDRAG

[0004] En eksempelmetode beskrevet heri inkluderer å velge en komponent i en fluidreguleringsventil og plassere en sensor relativt til den valgte komponenten. Metoden inkluderer også mekanisk å ta ut den valgte komponenten, bestemme en egenfrekvens til den valgte komponenten og utføre korrigerende handling basert på egenfrekvensen til den valgte komponenten.

[0005] En eksempelmetode beskrevet heri inkluderer å velge et rørløp, ta ut det valgte rørløpet, overvåke en tidsvarierende bevegelse i det valgte rørløpet når tatt ut og måle en amplitude for den tidsvarierende bevegelsen til det valgte rørløpet.

[0006] Et eksempelapparat inkluderer en sensor for å måle en tidsvarierende bevegelse for å plasseres nærliggende en valgt komponent i

reguleringsventilarrangementet. En vibrasjonsgenerator tilveiebringer en vibrasjonsfrekvens den valgte komponenten. En prosessor mottar signaler tilveiebragt av sensoren og konverterer signalene til utdata for å bestemme egenfrekvensen til den valgte komponenten.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0007] FIG. 1 viser en kjent fluidreguleringsventil.

[0008] FIG. 2 er et flytskjema som viser en eksempelmetode beskrevet heri for å evaluere vibrasjonsmotstanden til en komponent i en fluidreguleringsventil.

[0009] FIG. 3 viser et eksempelinstrumentrørløp med en relativt høy egenfrekvens.

[0010] FIG. 4 viser et eksempelinstrumentrørløp med en relativt lav egenfrekvens.

[0011] FIG. 5 viser en eksempelgraf som viser amplitudenedgang over en tidsperiode.

[0012] FIG. 6 er et blokkdiagram av et eksempelprosessorsystem som kan brukes for å implementere eksempelmetodene og apparatene beskrevet heri.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0013] Generelt muliggjør eksempelmetodene beskrevet heri evaluering av vibrasjonsmotstanden til en komponent koblet til en struktur eller fluidreguleringsventil. Spesielt, tilveiebringer eksempelmetoden beskrevet heri, en test for å verifisere at en naturlig eller egenfrekvens typisk for en komponent koblet til en struktur er forskjellig eller større enn et spekter vibrasjoner eller frekvenser i strukturen under drift. For eksempel, kan eksempelmetodene beskrevet heri brukes for å verifiserer at en komponent og/eller instrumentrøropplegg spesialtilpasset til en reguleringsventil har en egenfrekvens som er forskjellig fra og/eller større enn et spekter av forventede vibrasjonsfrekvenser som til bli påført på eller produsert av aktuatorarrangementet under drift av aktuatorarrangementet.

[0014] Eksempelmetodene beskrevet heri tilveiebringer en resonansfrekvenstest for å evaluere eller bestemme om spesialtilpassede instrumentrøropplegg har en resonansfrekvensegenskap som er forskjellig fra og/eller større enn en resonansfrekvensegenskap til en aktuator, en rørlinje eller enhver annen prosessystemkomponent som induserer en vibrasjon i reguleringsventilen. Utførelsen til en resonansfrekvenstest kan gjøres ved fabrikken etter montering og/eller i anlegget for å forutsi med større pålitelighet eller nøyaktighet driftstiden til det spesialtilpassede instrumentrøropplegget basert på forventede vibrasjonsnivå som komponenten og/eller instrumentrøropplegget vil oppleve under drift. I tillegg, kan en instrumentrørlengde eller -løp optimaliseres ved å bruke

eksempelresonansfrekvenstesten eller metoder beskrevet heri.

[0015] Noen eksempelmetoder beskrevet heri muliggjør en sammenligning mellom heri tillater en sammenligning mellom en egenfrekvenskarakteristikk til en komponent og/eller instrumentrøropplegg og en anbefalt grenseverdi. For eksempel er den anbefalte grenseverdien forskjellig fra og/eller større enn en antatt vibrasjonsfrekvens som kan påføres aktuatoren. I noen eksempler kan den anbefalte grenseverdien være et titalls forhold relativt til et maksimal antatt vibrasjonsnivå. På denne måten, kan det bestemmes med større presisjon eller pålitelighet at det spesialtilpassede instrumentrøropplegget koblet til aktuatoren kan motstå vibrasjoner påført av en aktuator som vibrerer, for eksempel, ved den naturlige eller egenfrekvensen til røropplegget.

[0016] I andre eksempler, tillater metodene beskrevet heri evaluering eller verifisering av enhver annen komponent koblet til for eksempel, et aktuatorhus, slik som, for eksempel, braketter, støtter, rørnippeler, tilbehør og/eller annet maskinutstyr.

[0017] I tillegg til å bestemme egenfrekvensen til en komponent i et ventilarrangement, kan eksempelmetodene og apparat beskrevet heri også brukes til å bestemme eller anslå dempningsegenskapen (f.eks. et dempningsforhold eller koeffisient) til en komponent (f.eks. et rørløp) koblet til et ventilarrangement. For eksempel kan et dempningsforhold til et system estimeres via for eksempel tidsområdeteknikker, frekvensområdeteknikker og/eller andre egnede teknikker brukt for å bestemme dempningsforholdet til et system. Dempningsegenskapen(e) kan brukes til, for eksempel, å forbedre eller optimalisere livssyklusen til forskjellige komponenter koblet til et fluidventilarrangement for å imøtekomme en ønsket livssyklus, pålitelighetskrav og/eller vedlikeholdssyklus.

[0018] FIG. 1 viser et kjent fluidkontrollarrangement 100. Som vist inkluderer fluidkontrollarrangementet 100 et aktuatorarrangement 102 koblet til en fluidventil 104. Et innløp til fluidventilen 104 som skal kobles fluid til en oppstrøms fluidkanal (f.eks. en rørledning) og et utløp av fluidventilen 104 som skal kobles fluid til en nedstrøms fluidkanal (f.eks. enn rørledning). Et prosessfluid (f.eks. vann, damp, ammoniakk, osv.) strømmer mellom innløpet og utløpet og kan indusere vibrasjoner til en rørledning av et prosessystem og/eller fluidkontrollarrangementet 100.

[0019] Aktuatorarrangementet 102 (f.eks. en pneumatisk aktuator, en hydraulisk aktuator, osv.) automatiserer driften av reguleringsventilarrangementet 100. Aktuatorarrangementet 102 inkluderer en sylinder eller aktuator 106 med et hus 108 som er koblet til ventillegemet 104 via en krage 110.1 det viste eksempelet, er aktuatoren utkragende fra, eller hovedsakelig vinkelrett på fluidstrømbanen gjennom fluidventilen 104.

[0020] I tillegg inkluderer aktuatorarrangementet 102 i det viste eksempelet et underarrangement eller komponenter 112 for å automatisere

reguleringsventilarrangementet 100. Slike komponenter 112 er koblet (f.eks. stivt koblet) til huset 108 og/eller kragen 110.1 det viste eksempelet er en styreenhet eller posisjonerings verk 114 montert på kragen 110 via en montasjebrakett 120 som strekker seg hovedsakelig vinkelrett relativt til en langsgående akse 122 til aktuatoren 106. Utløserventilen 118 får aktuatorarrangementet 102 til å bevege seg til en driftssikker posisjon (f.eks. en svikt-opp-posisjon, en lås-ned-posisjon, en svikt-ned-posisjon) når et trykk eller en tilførsel eller kontrollfluid (f.eks. luft, hydraulisk olje, osv.) til aktuatoren 106 faller under en forhåndsbestemt verdi. For å øke slaghastigheten til aktuatoren 106, inkluderer reguleringsventilarrangementet 100 i

FIG. 1 en eller flere volumforsterkere 124 koblet til rørkomponenter slik som rørnippeler, T-rør og rørkryss. Aktuatorarrangementet 102 kan også inkludere en eller flere tømmeventiler 125 og/eller andre fluidreguleringsanordninger som tillater automatisering av aktuatorarrangementet 102.

[0021] For fluid å koble komponentene 112, anvender

eksempelaktuatorarrangementet 100 i FIG. 1 instrumentrøropplegg 126. Spesielt er instrumentrøropplegget 126 et stivt metallrøropplegg (f.eks. rustfrie stålrør) og har typisk en diameter på omtrent tre åttendedels tomme (3/8") eller omtrent 0,95 cm. Imidlertid, i andre eksempler, kan diameteren på instrumentrøropplegget 126 være mellom for eksempel en kvart tomme (1/4") eller ca. 0,64 cm og en og en kvart tomme (1 1/4") eller ca. 3,18 cm.

[0022] For eksempel, kan posisjoneringsverket 114 være fluid koblet til utløserventilen 118 via instrumentrørløp 128 og 130. Som vist er et spenn av instrumentrørløpene 128 og 130 en betydelig avstand, hvilket resulterer i en relativt lav rørstivhet. I tillegg er utløserventilen 118 koblet til en ventilforsterker 132 via et instrumentrørløp 134, som også spenner over en betydelig avstand.

[0023] Under montering eller fremstilling av reguleringsventilarrangementet 100 er instrumentrøropplegget 126 tilpasset spesielt til reguleringsventilarrangementet 100. Grunnet tilpasningen av reguleringsventilarrangementet 100, kan instrumentrørløp, utforming eller layout (f.eks. rørløpene 128, 130 eller 134) variere mellom et første reguleringsventilarrangement og et andre reguleringsventilarrangement. I tillegg kan ikke de spesialtilpassede rørløpene utformes for å ha en optimal egenfrekvenskarakteristikk.

[0024] Reguleringsventilarrangementet 100 er utformet for å motstå antatte vibrasjonsnivå som kan påføres reguleringsventilarrangementet 100 av for eksempel rørledningsvibrasjon forårsaket av fluid som strømmer gjennom et prosessystem ved drift. I noen anvendelser, kan aktuatoren 106 bli svært stimulert og betydelig forsterke en rørledningsvibrasjon når rørlednings vibrasjonen produserer en frekvens tilsvarende til egenfrekvensen til aktuatoren 106. Ved egenfrekvens, tenderer aktuatoren 106 til å vibrere ved en relativt stor (f.eks. maksimal) amplitude, derved påfører den forstørrede og/eller abnormalt høye vibrasjonsnivåer på, for eksempel, komponentene 112 og/eller instrumentrøropplegget 126. Dermed, i tillegg til vibrasjonene produsert av et prosessystem, kan komponentene 112 og/eller instrumentrøropplegget 126 utsettes for forhøyede vibrasjonsnivå i aktuatorarrangementet 102.

[0025] Hvis instrumentrøropplegget 126 er montert til aktuatoren 106, slik at et instrumentrørløp (f.eks. ethvert av instrumentrørløpene 128, 130 og 134) har en egenfrekvenskarakteristikk som er innen et spenn (f.eks. tilsvarende til) frekvensnivåene produsert av et prosessystem og/eller aktuatorarrangementet 102, kan instrumentrøropplegget 126 vibrere ved sin egenfrekvens ved forhøyede akselerasjonsnivå. En resonansvibrasjon ved forhøyede nivåer kan gjøre at instrumentrøropplegget 126 vibrere eller oscillerer på en voldsom måte, forårsakende at instrumentrøropplegget 126 brekker, knekker, utmattes og/eller på annen måte blir skadet. Dermed har et instrumentrøropplegg med en relativt lav egenfrekvenskarakteristikk en større sannsynlighet for å bli skadet når utsatt for et spekter vibrasjonsfrekvenser som typisk finnet i et prosessystem i drift, mens et instrumentrørløp med en relativt høy egenfrekvenskarakteristikk (dvs. en egenfrekvens større enn spekteret av frekvenser typisk funnet ved drift av et prosessystem) mindre sannsynlighet for å bli skadet på grunn av vibrasjon.

[0026] I tillegg kan egenfrekvensen til aktuatorarrangementet 102 variere mellom forskjellige reguleringsventiler. For eksempel har langtslagsaktuatorer (f.eks. en slaglengde større enn 10 tommer eller 25,4 cm) en forstørret vekt (f.eks. masse) og dimensjonell kledning sammenlignet med, for eksempel, en kortslagsaktuator (f.eks. en slaglengde mindre enn 10 tommer eller 25,4 cm). Dermed kan en langtslagsaktuator laget i det samme materialet som en kortslagsaktuator ha en mindre strukturell stivhet enn en kortslagsaktuator. Som et resultat fremviser en langtslagsaktuator typisk en egenfrekvens som er betydelig lavere enn egenfrekvensen til en kortslagsaktuator. I praksis forsterker den lavere egenfrekvensen til langtslagsaktuatorer typisk de relativt lavfrekvente rørledningsvibrasjonene til et prosessystem. Derfor kan komponentene 112 og instrumentrørløpene (128, 130 og 134) til aktuatorarrangementet 102 utsettes for et betydelig eller bredt spekter av vibrasjonsfrekvenser ved et bredt spekter av amplituder.

[0027] I tillegg gjør tilpasning av instrumentrørløpene 128,130 og/eller 134 til hver spesielle reguleringsventil det vanskelig å sikre at egenfrekvensen til instrumentrøropplegget er forskjellig fra og/eller større enn eksitasjonsfrekvensene påført av et prosessystem og/eller aktuatorarrangementet 102. Som et resultat, kan slik instrumentrørtilpasning tilveiebringe et instrumentrørløp som ikke pålitelig kan motstå den antatte vibrasjonen til prosessystemet eller de forhøyede vibrasjonene til en aktuator.

[0028] FIG. 2 er et eksempelflytskjema som viser en eksempelmetode 200 for å verifisere eller evaluere en vibrasjonsmotstand til en komponent til et reguleringsventilarrangement slik som, for eksempel, reguleringsventilarrangementet 100 i FIG. 1. Eksempelmetoden 200 i FIG. 2 er spesielt fordelaktig for å bestemme en egenfrekvens for et instrumentrørløp som er spesialtilpasset til en reguleringsventil.

[0029] Etter montering av et fluidreguleringsventilarrangement, er en komponent av fluidreguleringsventilarrangementet ønsket er valgt (blokk 202). En komponent av fluidreguleringsventilarrangementet kan inkludere et instrumentrørlengde eller -løp som spenner seg mellom tilbehør eller instrumenter. For eksempel kan instrumentrørløpet 128 i FIG. 1 som strekker seg mellom posisjoneringsverket 114 og utløserventilen 118 velges for evaluering.

[0030] Selv om eksempelmetoden 200 i FIG. 2 er beskrevet i forbindelse med et instrumentrørløp, kan eksempelmetoden 200 i FIG. 2 også anvendes på enhver annen komponent (f.eks. komponentene 112), monteringsbrakett, pakninger, og/eller enhver annen kontrollanordning i et aktuatorarrangement.

[0031] Etter at komponenten eller instrumentrørløpet som skal testet er valgt ved blokk 202, blir en sensor så posisjonert på eller nærliggende en del av instrumentrørløpet (blokk 204). I noen eksempler kan sensoren plasseres relativt til et omtrent midtpunkt på rørløpet og/eller posisjoneres relativt til enhver annen del eller det valgte rørløpet. I andre eksempler, selv om posisjonen til sensoren relativt til rørløpet ikke er en sensitiv variabel for å måle den resulterende frekvensen til røropplegget, kan sensoren plasseres relativt til en del av den valgte komponenten eller instrumentrørløpet som har den minste mengden stivhet som beskrevet under.

[0032] For eksempel, kan sensoren være et akselerometer, en optisk sensor (f.eks. en infrarød sensor, en LED-sensor), en piezo-type sensor, en akustisk sensor eller enhver annen sensor som kan brukes for å påvise eller måle frekvensen. For eksempel, hvis sensoren er en optisk sensor, kan sensoren plasseres ved en avstand mellom omtrent tre åttendedeler av en tomme (3/8") eller ca. 0,95 cm og to tommer (2") eller ca. 5,1 cm fra det valgte instrumentrørløpet bestemt i blokk 202. Sensoren kan holdes manuelt av en operatør relativt til det valgte rørløpet eller kan monteres relativt til det valgte rørløpet via en monteringsbrakett eller annen festeanordning. For eksempel, hvis sensoren er et akselerometer, da kan akselerometeret festes direkte på delen av det valgte instrumentrørløpet bestemt ved blokk 204. Hvis sensoren er en akustisk sensor, kan en mikrofon kobles eller klikkes direkte på det valgte rørløpet. Alternativt kan en første mikrofon kobles til en første pakning koblet til en første ende av rørløpet og en andre mikrofon kan kobles til en andre pakning koblet til en andre ende av rørløpet.

[0033] Etter at sensoren er posisjonert ved blokk 204, vil det valgte rørløpet så stimuleres via for eksempel, en vibrasjonsstimulator (blokk 206). For eksempel kan det valgte rørløpet stimuleres manuelt eller via en vibrasjonsstimulator (f.eks. en gummihammer), en kraftomformer eller enhver annen egnet støtanordning eller - metode for å stimulere den strukturelle resonansen til instrumentrørløpet og tilveiebringe en stabil vibrasjonsfrekvens til det valgte rørløpet. Sensoren tilveiebringer et signal til, for eksempel, en måleanordning (f.eks. en datamaskin, en mikroprosessor, en håndholdt måleanordning osv.) som igjen tilveiebringer eller konverterer signalet tilveiebragt av sensoren til en måleavlesning, for eksempel, av svingninger per sekund (f.eks. en hertz-enhet). Denne prosessen kan repeteres for å verifisere repeterbarheten til den målte verdien.

[0034] Hvis utgangsverdien tilveiebragt av måleanordningen er mindre enn en forhåndsbestemt grenseverdi (blokk 208), er en korrigerende handling på det valgte instrumentrøropplegget nødvendig (blokk 210). Hvis utgangsverdien tilveiebragt av måleanordningen er større enn en forhåndsbestemt grenseverdi (blokk 208), er den korrigerende handlingen på det valgte instrumentrøropplegget (som er spesialtilpasset til reguleringsventilen) ikke nødvendig (blokk 210).

[0035] Den forhåndsbestemte grenseverdien kan være større enn, for eksempel, en kjent maksimal egenfrekvens for en rørledning, et spekter vibrasjonsfrekvenser produsert av et reguleringsventilarrangement (f.eks. aktuatorarrangementet 102 i FIG.

1) og/eller et kjent spekter av vibrasjonsfrekvenser som kan produseres (dvs. forsterkes eller heves) av et aktuatorarrangement som vibrerer ved dens egenfrekvens. For eksempel kan den forhåndsbestemte grenseverdien være en egenfrekvens som er større enn, for eksempel, en minimum grenseverdi på 60 Hertz, 200 Hertz, osv. for et instrumentrøropplegg med en diameter på omtrent 0,95 cm. For eksempel kan den forhåndsbestemte grenseverdien bestemmes basert på et sikkerhetsforhold som kan være titalls ganger verdien relativt til den maksimale frekvensen som ville blitt produsert ved antatte vibrasjoner i et prosessystem eller et aktuatorarrangement.

[0036] Hvis den målte egenfrekvensen til det valgte instrumentrøropplegget er mindre enn forhåndsbestemt grenseverdi ved blokk 208, er den korrigerende handlingen for det valgte instrumentrøropplegget nødvendig siden det valgte instrumentrøropplegget kan ha en egenfrekvens som falle innen et spekter vibrasjonsfrekvenser som kan påføres på et prosessystem (f.eks. en rørledning) eller som kan forsterkes eller forhøyes av et aktuatorarrangement. Med andre ord, vil et instrumentrørløp med en egenfrekvens under minimumsgrenseverdrien komme i resonans når prosessystemet eller et aktuatorarrangement produserer vibrasjoner med en frekvens hovedsakelig lik egenfrekvensen til instrumentrøropplegget. Som et resultat, kan instrumentrøropplegget utmattes, bøye seg, krumme eller på annen måte bli skadet under drift. So beskrevet under, kan den korrigerende handlingen inkludere gjenbøying eller gjenforming av instrumentrøropplegget, tilveiebringende rørstøtter, osv. Som bemerket over, kan eksempelmetoden 200 i FIG. 2 utføres på fabrikken eller i anlegget.

[0037] Videre, for å hjelpe med å identifisere ved å innta korrigerende handling, kan identifisering av minst en stiv del (og dens retning) være nyttig for å innta korrigerende handling. For eksempel, er identifisering av en del av rørløpet med minst en mengde stivhet nyttig for å innta korrigerende handling ved, for eksempel, bøying av røropplegget forskjellig langs delen med minst stivhet og/eller støtte delen av rørløpet med den minste mengde stivhet via en avstiver, brakett, et bindemiddel, osv. En eksempelmetode som kan anvendes for å lokalisere eller påvise hvilken del av det valgte rørløpet som har den minste mengden stivhet, inkluderer manuelt å bøye det valgte instrumentrørløpet i hver retning til en frihetsgrad ved hvilken komponenten eller rørløpet kan bøyes eller krummes. Delen av det valgte rørløpet som bøyes ut eller krummes mest ved en gitt last relativt til andre deler av det valgte instrumentrørløp eller -lengde som er ustøttet har typisk den minste mengden stivhet.

[0038] Selv om det ikke er vist, kan måleanordningen inkludere en prosessor for å motta signalet tilveiebragt av sensoren. I tillegg, kan måleanordningen inkludere en komparator for å sammenligne utgangsdata basert på signalene mottatt av sensoren ved en forhåndsbestemt grenseverdi (f.eks. fra en oppslagstabell, i minnet, osv.) og tilveiebringe et varsel (f.eks. et hørbart varsel) til en operatør som inspiserer det valgte instrumentrøropplegget når egenfrekvensen til det valgte instrumentrørløpet er under en forhåndsdefinert grenseverdi. Etter at korrigerende handlinger er utført, kan det korrigerte instrumentrøropplegget gjentestes via eksempelmetoden 200 i FIG. 2.

[0039] FIG. 3 viser et eksempelinstrumentrørløp 300 som har en relativt høy egenfrekvens. For eksempel, viser instrumentrørløpet 300 et optimalisert rørløp eller - lengde basert på en korrigerende handling fremkalt av eksempelmetoden 200 i FIG. 2. Selv om monteringsplassene til komponentene eller instrumentene (f.eks. komponentene 112 i FIG. 1) bestemmer lengden eller spennet til rørløpet, kan rørbøyplassene 302 ha en betydelig påvirkning på egenfrekvensen til rørløpet 300. Dermed kan en korrigerende handling inkludere å fjerne et rørløp med en relativt lav egenfrekvens (f.eks. rørløpetl28 i FIG. 1), rette et rørløp for hovedsakelig å fjerne enhver bøyning og gjenbøye røropplegget ved plasser som tilveiebringer en relativt høyere egenfrekvens eller optimalisert rørlengde eller -løp. For eksempel kan tett kobling av røropplegget relativt til en pakningsakse 312 definert av pakningene 308 og 310 tilveiebringe en relativt høyere egenfrekvens. For eksempel, som vist i FIG. 3, inkluderer det viste rørløpet to bøyer 304 og 306 (f.eks. omtrent 45 graders bøyning) nærliggende respektive pakninger 308 og 310 for å danne en rørakse 313 hovedsakelig parallell med pakningsaksen 312 med en separasjonsavstand 305. Generelt, kan den minkede separasjonsavstanden 305 tilveiebringe et mekanisk stivere rørløp 300 resulterende i en relativt høyere egenfrekvens. Alternativt kan den korrigerende handlingen inkludere posisjoneringskomponenter eller -instrumenter som er koblet til instrumentrøropplegget relativt nærmere hverandre. For eksempel, kan posisjoneringsverket 114 i FIG. 1 bli plassert nærmere utløserventilen 118 slik at instrumentrørløpet 128 og 130 strekker seg over en kortere avstand. Enhver annen egnet korrigerende handling kan inkludere bruk av instrumentrøropplegg med en økt diameter, rør med større veggtykkelse, anvendelse av montasjebraketter for å sikre eller støtte instrumentrøropplegget til aktuatoren 106, osv.

[0040] FIG. 4 viser et eksempelinstrumentrøropplegg 400 som har en relativt lav egenfrekvens. Som vist i FIG. 4, inkluderer rørløpet 400 en enkelt bøy 402 på omtrent 90 grader, som resulterer i et midtpunkt 404 av rørløpet som er plassert ved en betydelig avstand fra en linje 406 mellom pakningene 408 og 410. Den økte reparasjonsavstanden 405, definert av en akse 413 dannet parallelt med linjen 406 mellom pakningene 408 og 410 og kryssende midtpunktet 404 til rørløpet 400, er mye større enn den minkede separasjonsavstanden 305 i FIG. 3. Den økte separasjonsavstanden 405 fremviser dermed en lavere egenfrekvens.

[0041] I tillegg til å bestemme egenfrekvensen til en komponent av et ventilarrangement, kan eksempelmetodene og -apparatene beskrevet heri også brukes for å bestemme eller estimere en dempnings egenskap (f.eks. et dempnings forhold eller -koeffisient) av en komponent (f.eks. et rørløp) koblet til et ventilarrangement (f.eks. reguleringsventilarrangementet 100 i FIG. 1). For eksempel, kan måleanordningen eller sensoren hva hvilken vibrasjonsfrekvensinformasjon oppnås også brukes for å oppnå amplitudedempningsegenskaper, Spesielt, når man tester en komponent slik som et rørløp (f.eks. ethvert av rørløpene 128,130 eller 134 i FIG. 1), kan en mekanisk stimulering (f.eks. et slag) påføres på rørløpet for å vibrere rørløpet. Sensoren kan brukes til å overvåke forflytningen av røropplegget og dermed kan den brukes til å spore eller registrere tidsvarierende bevegelse i røropplegget. Røropplegget vil ha en tendens til å bevege seg eller forflytte seg ved sin egenfrekvens. I tillegg vil amplituden også tendere til å dempe seg eller minke over tid på en måte som er samsvarende med dempningsegenskapene til røropplegget. For eksempel, viser FIG. 5 en eksempelgraf som illustrerer amplitudedempning over en tidsperiode.

[0042] Så snart de er oppnådd, kan dempningsegenskapen(e) til vibrasjonsamplituden til røropplegget brukes til å estimere eller bestemme en dempningsegenskap slik som et dempningsforhold. Enhver kjent beregningsmetode for dempningsegenskapene kan brukes, inkludert, for eksempel, logaritmisk dekrementmetode og/eller fraksjonell oversvingmetode. Så snart dempningsegenskapen er bestem, kan en overføringsfunksjon bestemmes og/eller en elementmetodeanalyse (FEA) kan utføres for å bestemme en ytelsesegenskap for røropplegget. For eksempel kan en utmattings-FEA brukes for å forutsi livssyklusen til røropplegget under forutsatte brukerbetingelser. Mer generelt, kan dempningsegenskapen(e) brukes for å forbedre eller optimalisere livssyklusen til forskjellige komponenter kolet til et fluidventilarrangement for å imøtekomme den ønskede livssyklusen, pålitelighetskrav og/eller vedlikeholdssyklus.

[0043] FIG. 6 er et blokkdiagram av et eksempelprosessorsystem 610 kapabelt til å utføre eller prosessere signaler fra sensorene og/eller måleanordningen i blokkene 206 og 208 i FIG. 2.

[0044] Prosessorsystemet 610 i det umiddelbare eksempelet inkluderer en prosessor 612. Prosessoren 612 kan være enhver egnet prosessor, prosessenhet eller mikroprosessor. Selv om det ikke er vist i FIG. 6, kan prosessorsystemet 610 være et multiprosessorsystem og kan dermed inkludere en eller flere ytterligere prosessorer som er identiske eller tilsvarende med prosessoren 612 og som er kommuniserende koblet til en buss 618. For eksempel, kan prosessoren 612 implementeres av en eller flere mikroprosessorer eller kontrollanordninger fra enhver ønsket familie eller produsent.

[0045] Prosessoren 612 inkluderer et lokalt minne (613) (f.eks. en hurtigbuffer) og er i kommunikasjon med et hovedminne inkludert et permanent minne 616 via bussen 618. Det flyktige minnet 614 kan implementeres ved Synkron Dynamisk Randomisert AdgangsMinne (SDRAM), Dynamisk Randomisert AdgangsMinne (DRAM), RAMBUS Dynamisk Randomisert AdgangsMinne (RDRAM) og/eller enhver annen type randomisert adgangsminneanordning. Det flyktige minnet 616 kan implementeres ved flash-minne og/eller enhver annen ønsket type minneanordning.

[0046] Prosessorsystemet 610 inkluderer også en grensesnittledning 620. Grensesnittledningen 620 kan implementeres av enhver type grensesnittstandard, slik som eternettgrensesnitt, en universell seriebuss (USB) og/eller et PCI ekspressgrens esnitt.

[0047] En eller flere inputanordninger 622 er koblet til grensesnittkretsen 620. Inputanordningen(e) 622 tillater en brukes å laste inn data og kommandoer i prosessoren 612. Inputanordningen(e) kan implementeres av, for eksempel, et key-board, en mus, en berøringsskjerm og/eller et stemmegjenkjennelsessystem.

[0048] En eller flere outputanordninger 624 er også koblet til grensesnittkretsen 620. Outputanordningene 624 kan implementeres, for eksempel, ved display-anordninger (f.eks. en flytende krystaller-skjerm (LCD-skjerm), en katodestrålerørskjerm (CRT), en printer og/eller høyttalere). Grensesnittkretsen 620, inkluderer dermed typisk et grafisk kretskort (eng.: graphics driver card).

[0049] Grensesnittkretsen 620 inkluderer også en kommunikasjonsanordning slik som et modem eller nettverkskort for å muliggjøre utveksling av data med eksterne datamaskiner via et nettverk 626 (f.eks. en eternett-forbindelse, en DSL-linje, en telefonlinje, en koaksial kabel, et mobiltelefonsystem, osv.) for i tillate prosessorsystemet 610 å kommunisere med et annet prosessorsystem.

[0050] Prosessorsystemet 600 inkluderer også en eller flere masselagringsenheter 628 for å lagre programvare og data. Eksempler på slike masselagringsenheter628 inkluderer floppydisk-stasjoner, fastplatestasjoner, CD-stasjoner, DVD-stasjoner.

[0051] Kodede instruksjoner for måleanordningen og/eller prosessoren kan lagers i masselagringsenheten 625, i det flyktige minnet 614, i det faste minnet 616 og/eller i et flyttbart lagringsmedium slik som en CD eller DVD 632.

[0052] Selv om visse eksempelmetoder og -apparat har blitt beskrevet heri, er omfanget av dekningen av dette patentet ikke begrenset dertil. Tvert imot, dekker dette patentet alle metoder, apparat og produksjonsartikler som rimelig faller innen omfanget av de vedlagte kravene enten bokstavelig eller under ekvivalensdoktrinen.

Claims (26)

1. En metode omfattende: velge en komponent av en fluidreguleringsventil; plassere en sensor relativt til den valgte komponenten; mekanisk stimulere den valgte komponenten; bestemme en egenfrekvens for den valgte komponenten; og utføre korrigerende handling basert på egenfrekvensen til den valgte komponenten.

2. En metode ifølge krav 1, videre omfattende prosessere signaler tilveiebragt av sensoren for å bestemme egenfrekvensen til den valgte komponenten i enheter Hertz.

3. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å sammenligne egenfrekvensen til den valgte komponenten med en forhåndsbestemt grenseverdi, hvori den forhåndsbestemte grenseverdien er større enn en forventet vibrasjonsfrekvens som kan bli påført en aktuator.

4. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori mekanisk stimulering av den valgte komponenten omfatter å støte i den valgte komponenten.

5. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori korrigerende handling omfatter å rekonfigurere den valgte komponenten til å ha en relativt høyere egenfrekvens.

6. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, den valgte komponenten omfatter et rørløp.

7. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori rekonfigurering av rørløpet for å få en relativt høyere egenfrekvens omfatter å bøye røropplegget til å ha minst to bøyninger.

8. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å identifisere en del av den valgte komponenten med i minste mengde stivhet når korrigerende handling utføres.

9. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori identifisering av delen av den valgte komponenten med den minste mengden stivhet omfatter manuelt å bøye av den valgte komponenten.

10. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori plassering av sensoren relativt til den valgte komponenten omfatter å plassere sensoren ved omtrent et midtpunkt av en rørlengde eller -spenn.

11. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å prosessere sensorsignaler for å bestemme et dempningsforhold til den valgte komponenten.

12. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å bruke dempningsforholdet til å forutsi en livssyklus for den valgte komponenten.

13. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori å prosessere signalene omfatter å bruke en logaritmisk dekrementmetode eller en fraksjonell oversvingmetode.

14. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori å velge komponenten omfatter å velge minst et av et rørløp, en montasjebrakett eller en pakning av reguleringsventilen.

15. En metode omfattende: å velge et rørløp; å stimulere det valgte rørløpet; å overvåke en tidsvarierende bevegelse i det valgte rørløpet når stimulert; og å måle en amplitude av den tidsvarierende bevegelsen til det valgte rørløpet.

16. En metode ifølge krav 15, hvori å overvåke den tidsvarierende bevegelsen til det valgte røropplegget omfatter å plassere en sensor nærliggende det valgte rørløpet.

17. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori å overvåke det tidsvarierende bevegelsen til det valgte rørløpet omfatter å plassere en første sensor nærliggende en første ende av det valgte rørløpet og plassere en andre sensor nærliggende en andre ende av det valgte rørløpet.

18. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å identifisere en del av det valgte rørløpet med den minste mengden stivhet.

19. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori å identifisere delen av det valgte rørløpet med den minste mengden stivhet omfatter manuelt å bøye det valgte rørløpet i hver retning i en frihetsgrad i hvilken rørløpet kan bøyes eller krummes.

20. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å bestemme en egenfrekvens basert på amplituden av den tidsvarierende bevegelsen til det valgte rørløpet.

21. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å sammenligne egenfrekvensen til den tidsvarierende bevegelsen til en minimumsgrenseverdi egenfrekvens til aktuatorarrangementet.

22. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å utføre korrigerende handling hvis egenfrekvensen til det valgte røropplegget er mindre enn minimumsgrenseverdien ved å fjerne det valgte røropplegget, fjerne enhver bøyning i det valgte røropplegget, og gjenbøye røropplegget ved plasseringen som tilveiebringe en relativt høyere egenfrekvens.

23. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å oppnå dempningsegenskaper basert på amplituden den tidsvarierende bevegelsen til det valgte rørløpet og estimere et dempningsforhold for røropplegget.

24. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å bruke en logaritmisk dekrementmetode for å estimere dempningsforholdet.

25. En metode ifølge ethvert av de foregående kravene, videre omfattende å utføre en utmattingselementmetodeanalyse basert på den estimerte dempningsforholdet for å forutsi en livssyklus for rørløpet.

26. Et apparat omfattende: en sensor for å måle en tidsvarierende bevegelse for som skal plasseres nærliggende en valgt komponent i reguleringsventilarrangementet; en vibrasjonsstimulator for å tilveiebringe en vibrasjonsfrekvens den valgte komponenten; og en prosessor for å motta signaler tilveiebragt av sensoren og konvertere signalene til en utgang for å bestemme en egenfrekvens i den valgte komponenten.