Способ (варианты) и устройство для анализа влияния трения на управляющие устройства для управления процессом

Настоящее изобретение относится к способам и устройству для анализа влияния трения на управляющие устройства для управления процессом. Согласно одному из способов анализа влияния трения на управляющее устройство, определяют первое усилие или крутящий момент, соответствующий трению управляющего устройства для управления процессом и устройства приведения в действие, функционально соединенного с указанным управляющим устройством посредством штока или вала, в ответ на первое усилие или крутящий момент определяют первую команду на приведение в действие указанного управляющего устройства посредством штока или вала для получения первой реакции устройства приведения в действие, и определяют второе усилие или крутящий момент, соответствующий трению управляющего устройства для управления процессом и устройства приведения в действие, и в ответ на второе усилие или крутящий момент определяют вторую команду на приведение в действие указанного управляющего устройства посредством штока или вала для получения второй реакции устройства приведения в действие. В результате достигается стабильность характеристик штока или вала в процессе работы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее устройство относится, главным образом, к управляющим устройствам для управления процессом и, в частности, к способам и устройству для анализа влияния трения на управляющие устройства для управления процессом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Управляющие системы для управления процессом обычно используют множество управляющих устройств для управления процессом (например, поворотные клапаны, линейные клапаны и др.) для обеспечения управления процессом. Управляющие устройства для управления процессом часто приводятся в действие посредством устройства приведения в действие посредством штока или вала. Во время работы трение в управляющем устройстве для управления процессом и в устройстве приведения в действие препятствует перемещению штока или вала. С течением времени трение в управляющем устройстве для управления процессом и в устройстве приведения в действие может увеличиваться или уменьшаться.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Вариант способа включает определение усилия или крутящего момента, соответствующего трению управляющего устройства для управления процессом и устройства приведения в действие, функционально соединенного с указанным управляющим устройством посредством штока или вала. Пример способа дополнительно включает определение значения, характеризующего реакцию устройства приведения в действие на команду на приведение в действие управляющего устройства для управления процессом посредством штока или вала, на основании усилия или крутящего момента, соответствующего трению.

[0004] Другой пример способа включает определение значения, соответствующего трению устройства приведения в действие и управляющего устройства для управления процессом, управляемого указанным устройством приведения в действие, и определение значения, характеризующего влияние трения на работу указанного управляющего устройства посредством устройства приведения в действие, на основании значения, соответствующего трению, и предварительно заданного значения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] На фиг. 1 показан вариант управляющей системы для управления процессом, в которой могут быть реализованы принципы настоящего изобретения.

[0006] На фиг. 2 показан вариант управляющего устройства для управления процессом, которое может быть использовано для реализации способов, раскрытых в настоящей заявке.

[0007] На фиг. 3 приведена блок-схема, отражающая пример способа, раскрытого в настоящем документе.

[0008] На фиг. 4 приведена блок-схема, отражающая другой пример способа, раскрытого в настоящей заявке.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0009] В то время как в следующем примере устройства и способы описаны в сочетании с линейным клапаном и линейным устройством приведения в действие, варианты устройств и способов могут также использоваться с любым другим управляющим устройством для управления процессом, управляемым линейным или поворотным устройством приведения в действие, таким как, например, дроссельные клапаны, запорные клапаны, поворотные клапаны, и/или любое другое управляющее устройство для управления процессом.

[0010] Промышленные процессы (например, системы распределения нефти и газа, химические технологические установки и др.) часто контролируются различными управляющими устройствами для управления процессом (например, линейные клапаны, поворотные клапаны, дроссельные клапаны, запорные клапаны и др.). Управляющее устройство для управления процессом часто приводится в действие устройством приведения в действие посредством штока или вала. Устройство приведения в действие прилагает усилие или крутящий момент к штоку или валу для перемещения элемента управления потоком (например, плунжера, тарелки, шара и др.) управляющего устройства для управления процессом. Во время работы текучая среда протекает через управляющее устройство для управления процессом и подвергает управляющий элемент для управления процессом и, таким образом, шток или вал, воздействию различных усилий. Кроме того, во время работы трение в управляющем устройстве для управления процессом и в устройстве приведения в действие препятствует перемещению штока или вала. Если трение увеличивается, величина перемещения штока или вала в ответ на заданную величину усилия или крутящего момента устройства приведения в действие может изменяться от одного рабочего цикла к другому, перемещение может быть замедленным, или шток или вал может не перемещаться в ответ на усилие или крутящий момент, прилагаемый устройством приведения в действие. Если трение уменьшается, величина перемещения штока или вала в ответ на заданное усилие или заданный крутящий момент устройства приведения в действие может увеличиваться.

[0011] Раскрытые здесь варианты могут использоваться для анализа или оценки влияния трения на работу управляющего устройства для управления процессом, управляемого устройством приведения в действие. В некоторых вариантах влияние трения на работу управляющего устройства для управления процессом проявляется как ухудшение характеристик перемещения штока или вала устройства приведения в действие, что может представлять собой характеристику повреждения или неработоспособности управляющего устройства для управления процессом или устройства приведения в действие (например, износе уплотнения, несоответствующем давлении воздуха в линии нагнетания к устройству приведения в действие, блокировании протока управляющего устройства для управления процессом и др.).

[0012] Вариант осуществления способа, раскрываемого в настоящем документе, включает определение значения, соответствующего трению устройства приведения в действие и управляющего устройства для управления процессом, управляемого устройством приведения в действие. В некоторых вариантах осуществления значением, соответствующим трению, является разность между усилием или крутящим моментом, прилагаемым устройством приведения в действие к штоку или валу в первом положении, и усилием или крутящим моментом, прилагаемым устройством приведения в действие к штоку или валу во втором положении, во время перемещения штока из первого положения во второе положение (т.е. разность усилия, соответствующая динамическому трению, препятствующему движению штока из первого положения во второе положение). Вариант осуществления способа, кроме того, включает определение значения, характеризующего влияние трения на работу управляющих устройств для управления процессом посредством устройства приведения в действие, на основании значения, соответствующего трению, и предварительно заданного значения.

[0013] Влияние трения на работу управляющего устройства для управления процессом может соответствовать характеристике перемещения штока или вала управляющего устройства для управления процессом, такой как, например, чувствительность, точность и/или, способность реагировать на перемещение штока или вала в ответ на усилие или крутящий момент, прилагаемый устройством приведения в действие к штоку или валу. В некоторых вариантах осуществления предварительно заданное значение представляет собой разность между максимальным усилием или крутящим моментом устройства приведения в действие и усилием или крутящим моментом устройства приведения в действие, необходимым для выполнения действия. Для определения значения, характеризующего влияние трения, значение, соответствующее трению, может сравниваться с предварительно заданным значением с использованием, например, отношения. Когда отношение указывает на то, что влияние трения достигло предварительно заданного уровня, может отправляться предупреждающее сообщение.

[0014] На фиг. 1 изображен вариант управляющего устройства 100 для управления процессом, которое может использоваться для реализации вариантов устройства и способов, раскрываемых в настоящем документе. Вариант управляющей системы 100 для управления процессом содержит любое количество управляющих устройств 102 для управления процессом, таких как устройства ввода и/или устройства вывода. В некоторых вариантах осуществления устройства ввода содержат клапаны, насосы, вентиляторы, нагреватели, охладители, смесители и/или другие устройства, а устройства вывода содержат термометры, датчики давления, датчики концентрации, измерители уровня текучей среды, расходомеры, датчики паров, управляющие устройства клапанов и/или другие устройства. Устройства ввода и вывода соединены с возможностью связи с управляющим устройством 104 (например, контроллером DeltaV™) с помощью шины данных (например, шина Foundation Fieldbus™ и HART™) или локальной сети (LAN) 106. Устройства ввода и вывода могут быть соединены с возможностью беспроводной связи с управляющим устройством 104. Управляющее устройство 104 передает командные сигналы к устройствам ввода для управления процессом и принимает и/или собирает данные (например, измеренные технологические данные, данные об окружающей среде и/или данные устройства ввода и др.), передаваемые устройствами вывода. Управляющее устройство 104 создает уведомления, предупреждающие сообщения и/или другую информацию. Управляющее устройство 104 также соединено с возможностью связи с рабочей станцией 108, которая содержит интерфейс 110, который отображает информацию о процессе (например, измеренные данные об управлении процессом, предупреждающие сообщения и др.). Хотя на фиг. 1 показано одно управляющее устройство 104, в вариант системы 100 может быть включено одно или большее количество дополнительных управляющих устройств, без отклонения от принципов настоящего изобретения.

[0015] На фиг. 2 изображен вариант управляющего устройства 200 для управления процессом, которое может использоваться для реализации способов, раскрываемых в настоящем документе. Вариант управляющего устройства 200 для управления процессом, изображенного на фиг. 2, представляет собой линейный клапан (например, клапан Fisher® ED). Однако для реализации раскрываемых в настоящем документе вариантов осуществления могут использоваться другие управляющие устройства для управления процессом, например поворотные клапаны (например, клапан Fisher® Vee-Ball™ V150, клапан Fisher® Vee-Ball™ V300 и др.), дроссельные клапаны, запорные клапаны и/или другие управляющие устройства для управления процессом. Вариант управляющего устройства 200 для управления процессом содержит элемент регулирования потока (не показан) (например, плунжер, тарелку, шар и др.), соединенный со штоком 202. Линейное устройство 204 приведения в действие (например, устройство приведения в действие Fisher® 667) функционально соединен со штоком 202 для перемещения штока 202 во время работы. Некоторые варианты управляющих устройств для управления процессом, которые могут использоваться для реализации раскрываемых в настоящем документе вариантов, содержат поворотный клапан или другое устройство, функционально соединенное с поворотным устройством приведения в действие. В показанном варианте устройство 204 приведения в действие является пневматическим устройством приведения в действие. Однако для реализации раскрываемых здесь вариантов осуществления могут использоваться другие устройства приведения в действие, такие как, например, электрические или гидравлические устройства приведения в действие. Ожидаемое максимальное усилие или крутящий момент устройства 204 приведения в действие может быть определен на основании характеристик устройства 204 приведения в действие и управляющей системы 100 для управления процессом, таких как, например, существующее давление в линии подачи воздуха, эффективная площадь устройства 204 приведения в действие, длина плеча рычага и/или других характеристик. Вариант управляющего устройства 200 для управления процессом также включает уплотнение (не показано).

[0016] В иллюстрируемом варианте управляющее устройство 200 для управления процессом содержит цифровой контроллер 206 клапана (“DVC”) (например, цифровой контроллер клапана Fisher® FIELDVUE™ DVC 6200) для сбора данных, таких как, например, положение штока 202, направление хода штока, подсчет рабочих циклов, давление устройства приведения в действие, усилие или крутящий момент, прилагаемый устройством 204 приведения в действие, и/или других данных. Контроллер DVC 206 соединен с возможностью связи с устройством 204 приведения в действие и управляющим устройством 104. Во время работы контроллер DVC 206 передает данные к управляющему устройству 104 и принимает данные от управляющего устройства 104. На основании этих данных контроллер DVC 206 передает команды к устройству 204 приведения в действие (например, посредством пневматического сигнала).

[0017] В ответ на командный сигнал от DVC 206 устройство 204 приведения в действие прилагает усилие к штоку 202 для выполнения действия (например, перемещает элемент управления потоком, герметично соединяет или разъединяет элемент управления потоком и седло и др.). Трение управляющего устройства 200 для управления процессом и устройства 204 приведения в действие препятствует перемещению штока 202. Факторы, влияющие на величину трения, включают, например, конструкцию клапана, эффективную площадь устройства приведения в действие, размер канала клапана, зону уравновешивания дисбаланса, размер штока, класс герметичности клапана, тип седла клапана и/или другие факторы. Условия протекания процесса (например, давление на входе клапана, давление на выходе клапана, направление потока текучей среды и др.) могут также препятствовать или способствовать перемещению штока 202.

[0018] Таким образом, когда управляющее устройство 200 для управления процессом функционирует в оперативном режиме (т.е. используется для управления процессом), усилие, прилагаемое к штоку 202 для выполнения действия, является суммой или разностью усилия, необходимого для преодоления трения управляющего устройства 200 для управления процессом и устройства 204 приведения в действие, усилия на штоке 202, вызванного условиями протекания процесса, и любых дополнительных усилий для выполнения действия (например, усилия для сжатия пружины устройства приведения в действие, усилия для достижения желаемого класса герметичности и др.). Ожидаемое усилие устройства 204 приведения в действие, необходимое для выполнения действия, может быть определено на основании ожидаемых условий протекания процесса (например, ожидаемого давления на входе клапана, ожидаемого давления на выходе клапана, и др.) и/или характеристик действия, таких как, например, необходимый класс герметичности, длина хода штока и др.

[0019] Трение влияет на работу управляющего устройства 200 для управления процессом посредством устройства 204 приведения в действие. В частности, с течением времени трение управляющего устройства 200 для управления процессом и/или устройства 204 приведения в действие может увеличиваться или уменьшаться вследствие, например, износа, блокирования протока, скопления технологической среды и др. В результате характеристики перемещения штока 202 в ответ на усилия, прилагаемые к штоку 202 устройством 204 приведения в действие, могут изменяться или ухудшаться, что оказывает влияние на реакцию устройства 204 приведения в действие и, поэтому, на реакцию управляющего устройства 200 для управления процессом на команду на приведение в действие управляющего устройства 200 для управления процессом посредством штока 202. Кроме того, диапазон соответствующих скоростей настройки контроллера может уменьшаться.

[0020] В некоторых вариантах осуществления одной из характеристик перемещения, зависящих от трения управляющего устройства 200 для управления процессом и устройства 204 приведения в действие является чувствительность перемещения штока 202. В таких вариантах осуществления, если трение увеличивается, усилие для перемещения штока 202 на первое расстояние может увеличиваться во время последующих рабочих циклов. Например, при первой величине трения шток 202 может перемещаться на первое расстояние только тогда, когда устройство 204 приведения в действие создает по меньшей мере первую величину усилия. После множества рабочих циклов (например, 10000), трение управляющего устройства 200 для управления процессом и устройства 204 приведения в действие может увеличиваться до второй величины трения, и шток 202 может перемещаться на первое расстояние только тогда, когда устройство 204 приведения в действие создает по меньшей мере вторую величину трения, которая больше, чем первая величина трения штока 202. В некоторых вариантах осуществления минимальный шаг хода штока 202 в ответ на данное усилие, создаваемое устройством 204 приведения в действие, увеличивается для последующих рабочих циклов по мере увеличения трения. Например, шток 202 может перемещаться с шагами, сколь угодно малыми, например, расстояние, соответствующее 0,25 процента от общего возможного хода или промежутка при первой величине трения. Однако при второй величине трения шток 202 может перемещаться с шагами, сколь угодно малыми, например, расстояние, соответствующее двум процентам от общего возможного хода.

[0021] В некоторых вариантах осуществления одной из характеристик перемещения, зависящих от трения управляющего устройства 200 для управления процессом и устройства 204 приведения в действие, является точность перемещения штока 202. В таких вариантах осуществления величина перемещения, пройденного штоком 202 в ответ на усилие, создаваемого устройством 204 приведения в действие, может изменяться или становиться более непостоянной по мере увеличения трения. Например, при первой величине трения шток 202 может перемещаться на расстояние около 0,50 дюйма в ответ на первую величину усилия, прилагаемого к штоку 202 устройством 204 приведения в действие. Однако, если трение увеличивается до второй величины трения, которая больше, чем первая величина трения, величина перемещения штока 202 может изменяться между, например, около 0,35 дюйма и 0,50 дюйма в ответ на первую величине усилия для последующих рабочих циклов.

[0022] В некоторых вариантах осуществления одной из характеристик перемещения, зависящих от трения управляющего устройства 200 для управления процессом и устройства 204 приведения в действие является способность реагировать на перемещение штока 202. В таких вариантах осуществления по мере увеличения трения время для начального перемещения штока 202 в ответ на усилие, прилагаемое к штоку 202 устройством 204 приведения в действие, увеличивается во время последующих рабочих циклов. Например, при первой величине трения шток 202 может вначале перемещаться в течение первой величины времени после приложения первой величины усилия к штоку 202. При второй величине трения шток 202 может вначале перемещаться в течение второй величины времени, которая больше, чем первая величина времени, после приложения первой величины усилия к штоку 202. В некоторых вариантах осуществления, когда трение увеличивается от первой величины трения до второй величины трения, время перемещения штока 202 на расстояние (например, дюйм) увеличивается (т.е. шток 202 движется медленнее), когда, например, первая величина усилия прилагается к штоку 202.

[0023] На фиг. 3-4 приведены блок-схемы, представляющие варианты раскрываемых здесь способов. Некоторые или все варианты способов по фиг. 3-4 могут выполняться в помощью процессора, управляющего устройства 104 и/или другого подходящего устройства обработки данных. В некоторых вариантах осуществления некоторые или все варианты способов по фиг. 3-4 реализованы в кодах команд, сохраняемых на материальном машинном доступном или читаемом носителе, таком как флэш-память, ПЗУ и/или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), соединенное с процессором. В качестве альтернативы, некоторые или все варианты осуществления способов по фиг. 3-4 могут быть реализованы с использованием любых сочетаний применения конкретных интегральных схем (ASIC), программируемых логических устройств (PLD), логических схем, программируемых потребителем (FPLD), дискретных логических устройств, аппаратного оборудования, программно-аппаратных средств и др. Кроме того, один или несколько вариантов работы, показанных на фиг. 3 и 4, можно реализовать, используя ручные операции или любое сочетание любых указанных методов, как, например, любое сочетание программно-аппаратных средств, программного обеспечения, дискретной логики и/или аппаратного обеспечения. Кроме того, хотя варианты осуществления способов раскрыты со ссылками на блок-схемы, проиллюстрированные на фиг. 3-4, могут использоваться многие другие способы воплощения вариантов осуществления способов. Например, можно изменять очередность выполнения блоков, и/или можно изменять, исключать, подразделять, или объединять некоторые из описанных блоков. Кроме того, любые или все варианты способов, показанных на фиг. 3-4, могут выполняться последовательно и/или параллельно, например, отдельные потоки обработки, процессоры, устройства, дискретная логика, схемы и др.

[0024] В то время как следующие варианты способов по фиг. 3-4 описаны в сочетании с линейным клапаном и линейным устройством 204 приведения в действие, другие варианты способов могут также использоваться с применением любых других управляющих устройств для управления процессом, управляемых линейным устройством приведения в действие или поворотным устройством приведения в действие, таким как, например, дроссельные клапаны, запорные клапаны, поворотные клапаны, и/или любое другое управляющее устройство для управления процессом.

[0025] Со ссылками на фиг. 1 и 2, вариант способа или процесса 300 по фиг. 3 начинается путем определения значения, соответствующего трению устройства 204 приведения в действие и управляющего устройства 200 для управления процессом, управляемого устройством 204 приведения в действие (блок 302). В некоторых вариантах определение значения, соответствующего трению, включает определение разности между усилием, прилагаемым к штоку 202 устройством 204 приведения в действие в первом положении, и усилием, прилагаемым к штоку 202 устройством 204 приведения в действие во втором положении, во время перемещения штока 202 из первого положения во второе положение. Когда управляющее устройство 200 для управления процессом функционирует в оперативном режиме или автономно, первое и второе усилия, создаваемые устройством 204 приведения в действие, могут быть определены с помощью DVC 206.

[0026] В блоке 304 значение, характеризующее влияние трения на работу управляющего устройства 200 для управления процессом посредством устройства 204 приведения в действие, определяют на основании значения, соответствующего трению, и предварительно заданного значения. В некоторых вариантах осуществления влияние трения на работу управляющего устройства 200 для управления процессом представляет собой изменение или ухудшение характеристики перемещения штока 202 в ответ на усилие, прилагаемого устройством 204 приведения в действие к штоку 202. Например, для управления управляющим устройством 200 для управления процессом DVC 206 отправляет команду на устройство 204 приведения в действие (например, посредством пневматического сигнала), который прилагает усилие к штоку 202, на основании команды. Характеристикой перемещения может быть чувствительность, точность или способность реагировать на перемещение штока 202 в ответ на усилие, прилагаемого устройством 204 приведения в действие. Если трение увеличивается или уменьшается во время работы, влиянием трения на работу может быть увеличение или уменьшение чувствительности, точности и/или способности реагировать на перемещение штока 202 в ответ на усилие, прилагаемого устройством 204 приведения в действие.

[0027] В показанном варианте предварительно заданное значение является ожидаемым усилием. В некоторых вариантах осуществления, реализованных с использованием поворотного устройства приведения в действие, предварительно заданное значение является ожидаемым крутящим моментом. Ожидаемое усилие или крутящий момент может представлять собой разницу между ожидаемым максимальным усилием или крутящим моментом устройства 204 приведения в действие и ожидаемым усилием или крутящим моментом устройства 204 приведения в действие, необходимым для выполнения действия (например, перемещения элемента регулирования потока, герметичного соединения или отсоединения элемента регулирования потока и уплотнения и др.). Ожидаемое максимальное усилие или крутящий момент устройства 204 приведения в действие определяется на основании характеристик устройства 204 приведения в действие, штока 202 и/или управляющей системы 100 для управления процессом, таких как, например, имеющееся давление нагнетания, эффективная площадь устройства приведения в действие, длина плеча рычага, максимальное сопротивление сдвигу штока 202 и/или других характеристик. Ожидаемое усилие или крутящий момент устройства 204 приведения в действие, необходимый для выполнения действия, может быть определен на основании ожидаемых условий протекания процесса (например, ожидаемого давления на входе клапана, ожидаемого давления на выходе клапана) и/или характеристик действия, таких как, например, необходимый класс герметичности, длина хода штока и др.

[0028] Значение, характеризующее влияние трения на работу управляющего устройства 200 для управления процессом, может быть определено путем сравнения значения, соответствующего трению, с ожидаемым усилием, с помощью, например, отношения. Отношение ожидаемого усилия к значению, соответствующему трению, может быть равно, например, 15, что может указывать на то, что шток 202 перемещается на расстояние, соответствующее 0,25 процента от общего возможного хода штока в ответ на первую величину усилия, прилагаемого к штоку 202 посредством устройства 204 приведения в действие. Однако если отношение впоследствии равно 5, отношение может указывать на то, что характеристика перемещения ухудшилась. Например, отношение, равное 5, может указывать на то, что шток 202 перемещается на расстояние, соответствующее 0,25 процента от общего возможного хода штока в ответ на вторую величину усилия, которая больше, чем первая величина усилия.

[0029] В блоке 306 определяется, показывает ли значение, характеризующее влияние трения, что влияние трения достигло предварительно заданного уровня. Например, предварительно заданный уровень может указываться отношением, меньшим или равным 15. Если значение указывает на то, что влияние трения достигло предварительно заданного уровня, отправляется предупреждающее сообщение (блок 308). Например, если отношение равно 15 или меньше, DVC 206 и/или управляющее устройство 104 создает и отправляет предупреждающее сообщение к рабочей станции 108.

[0030] Если значение показывает, что влияние трения не достигло предварительно заданного уровня, определяется скорость изменения значения, характеризующего влияние трения (блок 310). В некоторых вариантах осуществления определение скорости изменения значения, характеризующего влияние трения, основано на значении, характеризующем влияние трения, определенном в блоке 304, и одном или большем количестве значений, характеризующих влияние трения. Например, во время работы управляющее устройство 200 для управления процессом может проходить множество рабочих циклов, в которых устройство 204 приведения в действие управляет управляющим устройством 200 для управления процессом с помощью штока 202 (например, производит усилие для перемещения штока 202). DVC 206 и/или управляющее устройство 104 может определять и/или вводить в таблицу или базу данных частоту выходных сигналов усилия и значение, характеризующее влияние трения, соответствующее выходному сигналу усилия для каждого из рабочих циклов. Если в блоке 306, значение, характеризующее влияние трения, определенное в блоке 304, не достигло предварительно заданного уровня, то в блоке 310 частота, значение, определенное в блоке 304, и значения из таблицы или базы данных могут использоваться для определения скорости изменения значения, характеризующего влияние трения. Например, соответствующие усилию выходные сигналы в течение примерно пятичасового периода времени, значения из таблицы или базы данных могут составлять 18,5, 18,4, 18,3 и 18,15, а значение, определенное в блоке 304, может составлять 18,0. В результате DVC 206 или управляющее устройство 104 определяет, что частота выходных сигналов усилия составляет 1 за час, а скорость изменения значения составляет, таким образом, около 0,1 за час.

[0031] На основании скорости изменения и значения, характеризующего влияние трения, определяется время, оставшееся до достижения значением, характеризующим эффект трения, предварительно заданного уровня (блок 312). Например, если значение равно 18, скорость изменения значения составляет 0,1 за час, а предварительно заданный уровень указывается значением, равным 15, то время, оставшееся до достижения значением, характеризующим влияние трения, предварительно заданного уровня, составляет 30 часов.

[0032] В блоке 314 определяется, является ли время меньшим или равным предварительно заданному времени. Если время больше, чем предварительно заданное время, вариант способа 300 возвращается к блоку 302. Если время равно или меньше, чем предварительно заданное время, отправляется предупреждающее сообщение (блок 308). Например, если время равно или меньше, чем один день и/или любое другое подходящее время, DVC 206 и/или управляющее устройство 104 создает и отправляет предупреждающее сообщение к рабочей станции 108.

[0033] На фиг. 4 приведена блок-схема, представляющая другой вариант способа, раскрываемого в настоящем документе. Со ссылками на фиг. 1 и 2, вариант способа или процесса 400 по фиг. 4 начинается путем определения значения, соответствующего трению управляющего устройства 200 для управления процессом и устройства 204 приведения в действие, который функционально соединен с управляющим устройством 200 для управления процессом посредством штока 202 (блок 402). В некоторых вариантах определение значения, соответствующего трению, включает определение разности между усилием, прилагаемым к штоку 202 устройством 204 приведения в действие в первом положении, и усилием, прилагаемым к штоку 202 устройством 204 приведения в действие во втором положении, во время перемещения штока 202 из первого положения во второе положение. Когда управляющее устройство 200 для управления процессом функционирует в оперативном режиме или автономно, первое и второе усилия, создаваемые устройством 204 приведения в действие, могут быть определены с помощью DVC 206.

[0034] В блоке 404 на основании усилия, соответствующего трению, определяется значение, характеризующее реакцию устройства 204 приведения в действие на команду на приведение в действие управляющего устройства 200 для управления процессом посредством штока 202. В некоторых вариантах осуществления значение, характеризующее реакцию устройства приведения в действие, соответствует характеристике перемещения штока 202 в ответ на усилие, прилагаемого устройством 204 приведения в действие к штоку 202. Характеристика перемещения может быть чувствительностью, точностью или способностью реагировать на перемещение штока 202. Например, для управления управляющим устройством 200 для управления процессом DVC 206 отправляет команду на устройство 204 приведения в действие (например, посредством пневматического сигнала). На основании команды устройство 204 приведения в действие прилагает усилие к штоку. Если во время работы трение увеличивается или уменьшается, чувствительность, точность и/или способность реагировать штока 202 может увеличиваться или уменьшаться в ответ на усилие, прилагаемого устройством 204 приведения в действие к штоку 202. В результате реакция устройства 204 приведения в действие на команду на приведение в действие управляющего устройства 200 для управления процессом может изменяться или ухудшаться. Например, если трение увеличивается, усилие для перемещения штока 202 посредством устройства 204 приведения в действие в положение, заданное командой, может увеличиваться.

[0035] В некоторых вариантах осуществления определение значения, характеризующего реакцию устройства 204 приведения в действие, включает сравнение усилия, соответствующего трению, с ожидаемым усилием или крутящим моментом. Ожидаемое усилие или крутящий момент может представлять собой разницу между ожидаемым максимальным усилием или крутящим моментом устройства 204 приведения в действие и ожидаемым усилием или крутящим моментом устройства 204 приведения в действие, необходимым для выполнения действия (например, перемещения элемента регулирования потока, герметичного соединения или отсоединения элемента регулирования потока и уплотнения и др.). Ожидаемое максимальное усилие или крутящий момент устройства 204 приведения в действие определяется на основании характеристик устройства 204 приведения в действие, штока 202 и/или управляющей системы 100 для управления процессом, таких как, например, имеющееся давление нагнетания, эффективная площадь устройства приведения в действие, длина плеча рычага, максимальное сопротивление сдвигу штока 202 и/или других характеристик. Ожидаемое усилие или крутящий момент устройства 204 приведения в действие, необходимый для выполнения действия, может быть определен на основании ожидаемых условий протекания процесса (например, ожидаемого давления на входе клапана, ожидаемого давления на выходе клапана) и/или характеристик действия, таких как, например, необходимый класс герметичности, длина хода штока и др.

[0036] В некоторых вариантах осуществления усилие, соответствующее трению, сравнивается с ожидаемым усилием, используя отношение. Например, отношение ожидаемого усилия к значению, соответствующему трению, может быть равно, например, 15, что может показывать, что устройство 204 приведения в действие реагирует на команду на перемещение штока 202 на расстояние, соответствующее 0,25 процента общей возможной длины хода штока, из-за приложения первой величины усилия. Однако если отношение впоследствии равно 5, отношение может указывать на то, что реакция устройства 204 приведения в действие ухудшилась. Например, отношение, равное 5, может показывать, что трение устройства 204 приведения в действие и/или управляющего устройства 200 для управления процессом увеличилось, и устройство 204 приведения в действие реагирует на команду на перемещение штока 202 на расстояние, соответствующее 0,25 процента общего возможного хода штока благодаря приложению второй величины усилия, которая больше, чем первая величина усилия, к штоку 202.

[0037] В блоке 406 определяется, указывает ли значение, характеризующее реакцию устройства 204 приведения в действие, что реакция устройства 204 приведения в действие ухудшилась или стала ниже предварительно заданного уровня. Например, предварительно заданный уровень может указываться отношением равным 15. Если значение указывает на то, что реакция устройства 204 приведения в действие ухудшилась или находится ниже предварительно заданного уровня, отправляется предупреждающее сообщение (блок 408). Например, если отношение равно 15 или меньше, DVC 206 и/или управляющее устройство 104 создает и отправляет предупреждающее сообщение к рабочей станции 108.

[0038] Если значение показывает, что реакция устройства 204 приведения в действие не ухудшилась или не находится ниже предварительно заданного уровня, определяется скорость изменения значения, характеризующего реакцию устройства 204 приведения в действие (блок 410). В некоторых вариантах осуществления определение скорости изменения значения, характеризующего реакцию устройства 204 приведения в действие, основано на значении, характеризующем реакцию устройства 204 приведения в действие, определенном в блоке 404, и одном или большем количестве значений, характеризующих реакцию устройства 204 приведения в действие. Например, во время работы управляющее устройство 200 для управления процессом может проходить множество рабочих циклов, в которых устройство 204 приведения в действие производит усилие на шток 202. DVC 206 и/или управляющее устройство 104 может определять и/или вводить в таблицу или базу данных частоту выходных сигналов усилия и значение, характеризующее реакцию устройства 204 приведения в действие, соответствующей выходному сигналу усилия для каждого из рабочих циклов. Если в блоке 406 значение, характеризующее реакцию устройства 204 приведения в действие, определенное в блоке 404, не ухудшилось или не стало ниже предварительно заданного уровня, то в блоке 410 частота, значение, определенное в блоке 404, и значения из таблицы или базы данных могут использоваться для определения скорости изменения значения, характеризующего реакцию устройства 204 приведения в действие. Например, соответствующие усилию выходные сигналы в течение примерно пятичасового периода времени, значения из таблицы или базы данных могут составлять 16,5, 16,4, 16,3 и 16,15, а значение, определенное в блоке 404, может составлять 16,0. В результате DVC 206 или управляющее устройство 104 определяет, что частота выходных сигналов усилия составляет 1 за час, а скорость изменения значения составляет, таким образом, около 0,1 за час.

[0039] На основании скорости изменения и значения, характеризующего реакцию устройства 204 приведения в действие, определенного в блоке 404, определяется время, оставшееся до того, как значение, характеризующее реакцию устройства 204 приведения в действие, ухудшится или станет ниже предварительно заданного уровня (блок 412). Например, если значение равно 16, скорость изменения значения составляет 0,1 за час, а предварительно заданный уровень указывается значением, равным 15, то время, оставшееся до достижения значением, характеризующим реакцию устройства 204 приведения в действие, предварительно заданного уровня, составляет 10 часов.

[0040] В блоке 414 определяется, является ли время меньшим или равным предварительно заданному времени. Если время больше, чем предварительно заданное время, вариант способа 400 возвращается к блоку 402. Если время равно или меньше, чем предварительно заданное время, отправляется предупреждающее сообщение (блок 408). Например, если время равно или меньше, чем один день и/или любое другое подходящее время, DVC 206 и/или управляющее устройство 104 создает и отправляет предупреждающее сообщение к рабочей станции 108.

[0041] Хотя в настоящем документе раскрыты определенные варианты способов и устройств, объем защиты данного патента не ограничивается ими. Напротив, объем защиты настоящего изобретения охватывает все способы, устройства и готовые изделия, явно находящиеся в пределах объема пунктов приложенной формулы либо буквально, либо в соответствии с доктриной эквивалентов.

[0042] Реферат в конце настоящего описания представлен в соответствии с разделом 37 Свода федеральных нормативных актов §1.72(b), чтобы позволить читателю быстро выяснить суть технического описания. Он представлен с пониманием того, что не будет использоваться для интерпретации или ограничения объема или смысла формулы изобретения.

1. Способ анализа влияния трения на управляющее устройство, согласно которому:

определяют первое усилие или крутящий момент, соответствующий трению управляющего устройства для управления процессом и устройства приведения в действие, функционально соединенного с указанным управляющим устройством посредством штока или вала,

в ответ на первое усилие или крутящий момент определяют первую команду на приведение в действие указанного управляющего устройства посредством штока или вала для получения первой реакции устройства приведения в действие, и

определяют второе усилие или крутящий момент, соответствующий трению управляющего устройства для управления процессом и устройства приведения в действие, и

в ответ на второе усилие или крутящий момент определяют вторую команду на приведение в действие указанного управляющего устройства посредством штока или вала для получения второй реакции устройства приведения в действие.

2. Способ по п.1, согласно которому определение первой реакции устройства приведения в действие на первую команду включает сравнение первого усилия или крутящего момента, соответствующего трению, с ожидаемым усилием или крутящим моментом.

3. Способ по п.2, согласно которому ожидаемое усилие или крутящий момент основан на разнице между ожидаемым максимальным усилием или крутящим моментом устройства приведения в действие и ожидаемым усилием или крутящим моментом этого устройства приведения в действие для выполнения действия.

4. Способ по пп.1-3, согласно которому первая реакция устройства приведения в действие соответствует характеристике перемещения штока или вала в ответ на усилие или крутящий момент, прилагаемый к штоку или валу устройством приведения в действие.

5. Способ по п.4, согласно которому характеристика перемещения представляет собой чувствительность.

6. Способ по п.4, согласно которому характеристика перемещения представляет собой точность.

7. Способ по п.4, согласно которому характеристика перемещения представляет собой способность к реагированию.

8. Способ по любому из пп.1-3, дополнительно включающий отправку предупреждающего сообщения, когда первая реакция или вторая реакция устройства приведения в действие ухудшилась до предварительно заданного уровня или ниже.

9. Способ по любому из пп.1-3, согласно которому определение первого усилия или крутящего момента, соответствующего трению, включает определение разницы между усилием или крутящим моментом, прилагаемым устройством приведения в действие к штоку или валу в первом положении, и усилием или крутящим моментом, прилагаемым указанным устройством приведения в действие к штоку или валу во втором положении, во время перемещения этого штока или вала из первого положения во второе положение.

10. Способ анализа влияния трения на управляющее устройство, согласно которому:

определяют значение, соответствующее трению устройства приведения в действие и управляющего устройства для управления процессом, управляемого устройством приведения в действие, и

определяют значение, характеризующее влияние трения на работу указанного управляющего устройства посредством устройства приведения в действие, на основании значения, соответствующего трению, и ожидаемого усилия или крутящего момента,

причем определение значения, характеризующего влияние трения, содержит сравнение значения, соответствующего трению, с ожидаемым усилием или крутящим моментом устройства приведения в действие с использованием отношения ожидаемого усилия или крутящего момента устройства приведения в действие к значению, соответствующему трению.

11. Способ по п.10, согласно которому определение значения, соответствующего трению, включает определение разности между первым усилием или крутящим моментом, прилагаемым устройством приведения в действие к штоку или валу управляющего устройства для управления процессом в первом положении, и вторым усилием или крутящим моментом, прилагаемым указанным устройством приведения в действие к штоку или валу во втором положении, во время перемещения штока или вала из первого положения во второе положение.

12. Способ по любому из пп.10-11, согласно которому влияние трения на работу указанного управляющего устройства представляет собой увеличение или уменьшение чувствительности к перемещению штока или вала этого управляющего устройства в ответ на усилие или крутящий момент, прилагаемый устройством приведения в действие к указанному штоку или валу.

13. Способ по любому из пп.10-11, согласно которому влияние трения на работу указанного управляющего устройства представляет собой уменьшение точности перемещения штока или вала этого управляющего устройства в ответ на усилие или крутящий момент, прилагаемый устройством приведения в действие к указанному штоку или валу.

14. Способ по любому из пп.10-11, согласно которому влияние трения на работу указанного управляющего устройства представляет собой увеличение или уменьшение способности к реагированию на перемещение штока или вала этого управляющего устройства в ответ на усилие или крутящий момент, прилагаемый устройством приведения в действие к указанному штоку или валу.

15. Способ по любому из пп.10-11, согласно которому ожидаемое усилие или крутящий момент представляет собой разность между максимальным усилием или крутящим моментом устройства приведения в действие и усилием или крутящим моментом этого устройства приведения в действие, необходимым для выполнения действия.

16. Способ по любому из пп.10-11, дополнительно включающий в себя отправку предупреждающего сообщения, когда значение, характеризующее влияние трения, указывает на то, что влияние трения достигло предварительно заданного уровня.

17. Способ по любому из пп.10-11, дополнительно включающий определение скорости изменения значения, характеризующего влияние трения.

18. Способ по любому из пп.10-11, согласно которому определение скорости изменения включает определение частоты выходных сигналов усилия или крутящего момента устройства приведения в действие.

19. Устройство для анализа влияния трения на управляющее устройство, содержащее материальное изделие для хранения машиночитаемых команд, выполнение которых вызывает то, что вычислительная машина:

определяет значение, соответствующее трению устройства приведения в действие и управляющего устройства для управления процессом, управляемого указанным устройством приведения в действие, и

определяет значение, характеризующее влияние трения на работу указанного управляющего устройства посредством устройства приведения в действие, на основании значения, соответствующего трению, и предварительно заданного значения,

причем определение значения, характеризующего влияние трения, содержит сравнение значения, соответствующего трению, с ожидаемым усилием или крутящим моментом устройства приведения в действие с использованием отношения ожидаемого усилия или крутящего момента устройства приведения в действие к значению, соответствующему трению.

20. Устройство по п.19, в котором влияние трения на работу указанного управляющего устройства представляет собой ухудшение характеристик перемещения штока или вала этого управляющего устройства в ответ на усилие или крутящий момент, прилагаемый устройством приведения в действие к указанному штоку или валу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к управлению технологическим процессом. В способе использования данных о вибрациях для определения состояния устройства управления собирают первые данные о вибрациях от первого датчика, связанного с устройством управления технологическим процессом, во время калибровки; рассчитывают эксплуатационный порог устройства управления на основании первых данных о вибрациях; собирают данные об эксплуатации относительно устройства управления.

Изобретение относится к области испытаний и контроля систем управления ракет-носителей и может быть использовано при проведении предпусковой подготовки и наземных испытаний ракет-носителей.

Изобретение относится к технологическим процессам. Способ мониторинга устройства управления процессом, реализуемый в системе мониторинга устройства управления процессом, включает измерение параметров рабочих состояний устройства управления процессом.

Изобретение относится к системам и способам защиты объектов критической инфраструктуры путем контроля состояния такого объекта критической инфраструктуры, как технологическая система, посредством кибернетической системы контроля.

Устройство идентификации параметров динамических звеньев информационно-управляющих систем содержит тринадцать блоков формирования функций, шестнадцать блоков умножения, два блока транспонирования, пять блоков формирования разности, шесть блоков интегрирования, блок дифференцирования, блок формирования суммы, соединенные определенным образом.

Устройство идентификации параметров акселерометра содержит блок хранения констант, пять блоков формирования суммы, девять блоков формирования разности, двадцать один блок произведения, три блока деления, три блока возведения в минус первую степень, три блока возведения в квадрат, блок формирования sin, соединенные определенным образом.

Группа изобретений относится к контролю элементов систем управления. Устройство контроля работоспособности беспроводного датчика содержит блок опроса, блок памяти, блок анализа и блок контроля.

Группа изобретений относится к контролю элементов систем управления. Устройство контроля работоспособности датчика содержит блок приема, блок памяти, блок анализа и блок контроля.

Изобретение относится к удаленному мониторингу объектов. В способе для удаленного мониторинга и прогнозирования состояния технологических объектов, относящихся к турбоагрегатам, получают данные от объекта контроля; формируют на основании этих данных эталонную выборку показателей работы и строят матрицы состояния из компонентов точек выборки.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, для управления надежностью и технического экспресс-диагностирования оборудования локомотива. Способ включает запрос и получение данных диагностирования от бортовой микропроцессорной системы управления локомотива в виде параметров текущего технического состояния оборудования, их статистическую обработку на основе корреляционного анализа и формирование предупреждающего сигнала в случае прогнозирования отказа оборудования.

Изобретение относится к способу и устройству управления приводом ворот. .

Изобретение относится к области автоматического программного управления обрабатывающим оборудованием. .

Группа изобретений относится к способам измерения и используется для определения коэффициента сцепления аэродромного покрытия. Способ определения коэффициента сцепления колес объекта с аэродромным покрытием включает измерение динамических характеристик колес средства при его движении по аэродромному покрытию, определяют динамические характеристики корпуса средства за счет установки на объекте устройств, а сцепные качества аэродромного покрытия определяют по величине разности величин скорости перемещения корпуса объекта и скорости перемещения корпуса объекта, определяемой по скорости вращения колес объекта, при нулевой разности коэффициент сцепления аэродромного покрытия - максимален, при достижении разности скоростей величины порога формируется оповещающий сигнал и осуществляется запись сигналов, пропорциональных скоростям, и разностного сигнала, дополнительно скорость перемещения корпуса объекта, определяемую по скорости вращения колес объекта, определяют с учетом деформации шин от нагрузки самолета.

Группа изобретений относится к области измерительной техники и преимущественно может быть использована для определения фрикционных параметров поверхности взлетно-посадочных полос аэродромов или дорожных покрытий.

Изобретение относится к области трибометрии для исследования процессов трения, износа и трибоЭДС как при сухом трении, так и со смазкой. Машина трения содержит стол с жестким основанием, электродвигатель, неподвижную бабку, в которой в подшипниковой опоре размещен приводной вал, один конец которого через муфту соединен с электродвигателем, а другой - с ведущей головкой с контрэлементом, к которому прижимается торцом образец с помощью механической системы в виде рычагов, при этом образец закреплен в образцедержателе, расположенном на валу в подвижной бабке, и вал, вращающийся вокруг своей оси и перемещающийся вдоль оси для передачи усилия на образец с помощью механической системы в виде рычагов, при этом момент трения уравновешивается маятником, жестко связанным с образцедержателем с определением момента по шкале.

Изобретение относится к исследованию дисперсных материалов путем определения их физических свойств механическим способом, а более конкретно внутреннего трения порошков.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в вакуумном и электронном приборостроении, ядерной технике и других областях, требующих высокой чистоты поверхностей, работающих в условиях контролируемой внешней среды, в частности очень жестких требований к поверхностям катодов для приборов ночного видения, к стенкам вакуумных камер и приборов в установках термоядерного синтеза, поверхностям приборов для измерения вакуума, и может быть использовано при давлениях в диапазоне 105-10-10 Па, при влажности рабочей атмосферы в диапазоне 0.1-0,95 RH и температурах от -40 до +150°С.

Настоящее изобретение относится к способам и устройству для анализа влияния трения на управляющие устройства для управления процессом. Согласно одному из способов анализа влияния трения на управляющее устройство, определяют первое усилие или крутящий момент, соответствующий трению управляющего устройства для управления процессом и устройства приведения в действие, функционально соединенного с указанным управляющим устройством посредством штока или вала, в ответ на первое усилие или крутящий момент определяют первую команду на приведение в действие указанного управляющего устройства посредством штока или вала для получения первой реакции устройства приведения в действие, и определяют второе усилие или крутящий момент, соответствующий трению управляющего устройства для управления процессом и устройства приведения в действие, и в ответ на второе усилие или крутящий момент определяют вторую команду на приведение в действие указанного управляющего устройства посредством штока или вала для получения второй реакции устройства приведения в действие. В результате достигается стабильность характеристик штока или вала в процессе работы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх