CN103912711B - 用于阀促动器的控制单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于阀促动器的控制单元，其包括：流体管线(29)；压力传感器(31)；以及，控制阀(47)，其配置成打开和闭合流体管线(29)以启用和停用促动器(5)；以及，处理单元(40)，其配置成当控制阀(47)处于启用模式时：如果由压力传感器(31)读取的压力(31)高于表示阀促动器(5)启用的第一压力值，则起始指示促动器(5)成功启用的信号，以及如果压力等于或低于第一压力值，则起始指示促动器(5)未成功启用的信号。

Description

用于阀促动器的控制单元

技术领域

本发明涉及用于阀促动器的控制单元，并且更特定而言，涉及控制单元的各种部件和包括于控制单元中的处理单元起始信号的方式。

背景技术

目前，存在若干不同类型的阀并且根据其类型而在各种应用中采用。一些类型的阀为座阀，其包括例如单座阀和双座阀、隔膜阀、蝶阀等。

座阀通常受到促动器控制，促动器分别通过移动阀盘远离阀座和与阀座接触来打开和闭合阀。当阀盘抵接阀座时，即当使阀盘与阀座接触时，闭合座阀。当不使阀盘与阀座接触时，则打开阀。促动器具有弹簧，弹簧经由促动器活塞、活塞杆和阀杆向阀盘施加力，使得其与阀座接触，这有效地闭合阀。通过向促动器活塞施加压力使得生成与弹簧施加的力抵消的力而打开阀。当由压力生成的力克服了弹簧施加的力时阀打开。只要施加的压力足够高以生成克服由弹簧施加的力的力，则阀保持打开。

当压力在促动器中施加到阀打开的程度时，促动器被称作被“加压”或“启用”。当不施加压力或压力低到使得阀闭合时，促动器被称作“减压”或“停用(de-activation)”。施加这种启用和停用以分别打开或闭合座阀的促动器在许多工业中常用并且描述于多种专利文献中，例如在WO9724541中。促动器通常被称作“常闭”促动器，这表示促动器必须被加压或启用来抵消弹簧来使阀打开。“常开”促动器必须被加压或启用来抵消弹簧使得阀闭合。在其它方面，常开的促动器和常闭的促动器通常共有相同的性质。

其它类型的阀，例如蝶阀和隔膜阀，常常由类似的促动器来操作，类似的促动器可分别被“加压”或“启用”，或者“减压”或“停用”，以打开或者闭合阀(或者如果促动器为常闭促动器，则分别闭合或打开阀)。

由促动器操作的座阀、蝶阀和隔膜阀通常具有牢固的构造，并且在促动器被启用或停用后，可假定阀实际上分别打开或闭合(或对于常开促动器而言，分别闭合或打开)。但是，阀在一些情况下可并不正常操作，例如，如果向促动器供应压力的流体管线破裂。为了处置这种情形，发展了控制单元来估计或验证阀是否打开或闭合。但是，这些控制单元相对复杂且因此相当昂贵。

发明内容

本发明的目的在于改进上述技术和现有技术。特别地，本发明的目的在于提供一种控制单元，其能以简单并且可靠的方式来估计促动器是否被启用或停用。

为了实现这些目的，提供了一种用于阀促动器的控制单元。该控制单元包括：i)流体管线，其可连接到阀促动器的压力腔室；ii)控制阀，其配置成打开和闭合流体管线以在控制阀处于启用模式时启用促动器，和在控制阀处于停用模式时停用促动器；iii)压力传感器，其配置成读取流动管线中的压力；以及iv)处理单元，其连接到控制阀且连接到压力传感器，处理单元配置成通过向控制阀发送启用信号将控制阀设置为启用模式，并且配置成通过将停用信号发送给控制阀而将控制阀设置为停用模式，并且配置成监视由压力传感器所得到的压力。处理单元配置成当控制阀处于启用模式时：如果压力高于表示阀促动器启用的第一压力值，则起始指示促动器成功启用的信号，以及如果压力等于或低于第一压力值，则起始指示促动器未成功启用的信号。

通常，控制阀的启用模式表示当控制阀打开使得压力可从连接到流体管线的压力源通过流体管线且供应到促动器的压力腔室时的状态。当控制阀处于停用模式时，控制阀闭合使得并无压力供应到促动器的压力腔室。但是，在一些实施例中，可以为相反的情况，根据控制阀和流体管线如何配置，即，控制阀的启用模式可表示当控制阀闭合的状态，而停用模式表示当控制阀打开时的状态。在任何情况下，当控制阀处于启用模式时，启用(或加压)促动器，并且当控制阀处于停用模式时，停用(或减压)促动器。

控制单元有利地当起始指示促动器成功启用的信号时，提供促动器启用的可靠指示。相对应地，控制单元当起始指示促动器未成功启用的信号时提供促动器启用失败的可靠指示。启用促动器或启用促动器失败的指示以非常有成本效益的方式实现，因为控制单元需要很少和相对简单的部件。控制单元可用于常开促动器和常闭促动器。

处理单元可配置成当控制阀处于停用模式时：如果压力低于表示阀促动器停用的第二压力值，则起始指示促动器成功停用的信号，以及如果压力等于或高于第二压力值，则起始指示促动器未成功停用的信号。

这使得控制单元有利地当起始指示促动器成功停用的信号时，提供停用促动器的可靠指示。相对应地，控制单元在起始指示促动器未成功停用的信号时提供停用促动器失败的可靠指示。

处理单元可配置成当控制阀处于启用模式时：如果在例如从将控制阀设置为启用模式经过规定时段后，压力等于或低于第一压力值，则起始指示促动器未成功启用的信号。

处理单元可配置成当控制阀处于停用模式时：如果在例如从将控制阀设置为停用模式经过第二预定时段后压力等于或高于第二压力值，则起始指示促动器未成功停用的信号。

处理单元可配置成：确定从将控制阀设置为启用模式直到压力高于表示阀促动器启用的第一压力值所经过的时间。这是有利的，因为其便于检测在例如流体管线中不足的空气压力和/或检测在促动器中的泄漏。

处理单元可配置成：确定从将控制阀设置为停用模式直到压力低于表示阀促动器停用的第二压力值所经过的时间。这提供检测促动器是否由于任何原因而不能通风(例如由于控制阀故障而阻塞排气端口)的可能性。

处理单元可配置成：确定压力传感器获得的压力变化的速率；并且如果速率偏离预定速率间隔则起始信号。这提供判断促动器是否被卡住(stuck)的可能性，在此情况下，压力变化率将很高(促动器的内部体积将保持较小，并且因此压力将以过高速率变化)。压力过于缓慢的变化可指示空气流动受限。

处理单元可配置成，如果起始指示促动器未成功启用的信号，则：在压力高于表示阀促动器启用的第一压力值后，起始指示促动器成功启用的信号。处理单元可以以相对应的方式配置成，如果起始指示促动器未成功停用的信号，则：一旦压力低于表示阀促动器停用的第二压力值，就起始指示促动器成功停用的信号。

这些特点是有利的，因为控制单元可“重置”启用促动器失败或停用促动器失败的指示。

控制单元可包括存储单元，在存储单元上存储表示阀促动器启用的第一压力值。在存储单元上也可存储表示阀促动器停用的第二压力值。控制单元可包括印刷电路板，其布置于控制单元内侧并且包括压力传感器、处理单元和存储单元。这些特点单独地或组合地提供可更独立于例如更大***(促动器是它的一部分)的主控制单元操作的可靠的、具有成本效益的控制单元。

流体管线可包括流体入口、流体出口和通风开口，而控制阀配置成通过以下操作来分别打开或闭合流体管线：分别地，提供从流体入口到流体出口的流体连通，同时阻挡通过通风开口的流体连通，或者提供从流体出口到通风开口的流体连通，同时阻挡通过流体入口的流体连通。在一个实施例中，流体管线可包括传感器接口，压力传感器安装到该传感器接口。这些特征中的每一个提供更简单并且可靠的控制单元，用于估计促动器是否被启用。

控制单元可包括壳体，在壳体中布置流体管线、控制阀、压力传感器和处理单元，壳体可附连到促动器。壳体可包括中央中空的空间，该空间配置成在启用促动器时接纳促动器的促动器杆。就像控制单元的其它特征，实施这些特征中的一个或多个特征的壳体提供更简单并且可靠的控制单元用于估计促动器是否被启用。

根据另一方面，提供一种阀布置，其包括：控制单元，控制单元实施先前描述的特征中的任何特征；促动器，控制单元附连到促动器上用于控制促动器；以及，阀，促动器附连到阀上用于操作阀。

根据另一方面，提供一种用于控制单元的方法，控制单元包括：流体管线，其可连接到阀促动器的压力腔室；控制阀，其配置成打开和闭合流体管线以在控制阀处于启用模式时启用促动器，以及在控制阀处于停用模式时停用促动器；压力传感器，其配置成读取流动管线中的压力；处理单元，其连接到控制阀和压力传感器，处理单元配置成通过向控制阀发送启用信号而将控制阀设置为启用模式，并且配置成通过将停用信号发送给控制阀而将控制阀设置为停用模式，并且配置成监视由压力传感器所得到的压力。该方法包括以下步骤：当控制阀处于启用模式时：如果压力高于表示阀促动器启用的第一压力值，则起始指示促动器成功启用的信号，以及如果压力等于或低于第一压力值，则起始指示促动器未成功启用的信号。

该方法可实施先前所描述的控制单元的特征中的任何特征。控制单元、阀布置和方法的另外的目的、特征、方面和优点将从下文的详细描述以及从附图显而易见。

附图说明

现将参考附图仅以举例说明的方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1为当停用促动器时阀布置的截面图，阀布置包括控制单元、促动器和阀；

图2为当启用促动器时图1的阀布置的截面图，

图3为图1的控制单元的透视图，

图4为图1的控制单元的顶视图，

图5为如沿着图4中的线A-A所查看的图1的控制单元的截面图和连接到控制单元的示意主控制单元，

图6为如沿着图5中的线B-B所查看的图1的控制单元的截面图，

图7和图8分别为沿着图4中的线C-C和D-D所查看的图1的控制单元的截面图，

图9示出了图1的控制单元的处理单元，

图10为由图1的控制单元执行的方法的流程图，

图11示出了可由图1的控制单元执行的额外方法步骤；以及

图12为实施图10的方法的设备的框图。

具体实施方式

参考图1和图2，示出了阀布置1。阀布置1包括促动器5、控制单元2和呈座阀形式的阀8。在图示实施例中，促动器为空气操作的促动器。控制单元2由连接器布置67附连到促动器5的上部，连接器布置67由控制单元2的附连螺钉接合。阀8经由连接元件7附连到促动器5的下部。

阀8为常规座阀并且包括阀外壳80，阀外壳80具有入口开口81和出口开口82。阀外壳80具有阀帽(bonnet)89，阀帽89具有用于阀杆86的通路，阀杆86延伸到阀外壳80内。用于阀杆86的衬套和密封件88布置于通路中用于支承阀杆86以及用于实现在阀杆86与阀帽89之间的密封。衬套和密封件88在用于阀杆86的通路中固定到阀帽89上。

阀杆86在下部具有阀盘84并且可沿着平行于阀杆86的几何中心轴线A的方向，在朝向和远离位于出口开口82处的阀座83的方向上移动。当阀盘84抵接阀座83时，即当使阀盘84与阀座83接触时，闭合阀8(参看图1)。当阀杆86在从阀座83的方向上移动时，阀8打开使得液体可从入口开口81流到出口开口82(参看图2)。因此，阀座83被布置成使得液体可从入口开口81流过阀座83并且流到出口开口82，其为座阀的常见布置。垫圈85布置于阀盘84周围，处于当阀杆86在最靠近阀座83的位置时(即当阀外壳80闭合时)与阀座83接触的阀盘84的部段。

促动器5包括缸外壳51，缸外壳51由柱形壳52和密封柱形壳52的上覆盖物53和下覆盖物54形成。促动器杆55延伸穿过上覆盖物53中的开口，穿过壳52并且穿过下覆盖物54中的开口。促动器杆55可沿着阀杆86可沿其移动的同一几何中心轴线A来回移动。第一密封布置64在促动器杆55与上覆盖物53之间提供不透流体的密封，而第二密封布置61在促动器杆55与下覆盖物54之间提供不透流体的密封。

促动器5具有连接元件7，阀8以常规方式例如由连接环90连接到连接元件7。连接元件7包括柱形中空主体71，柱形中空主体71包围穿过阀帽89伸出的阀杆86的上部。中空主体还包围穿过下覆盖物54中的开口伸出的促动器杆55的下部。阀杆86的上部连接到促动器杆55的下部。促动器杆55和阀杆86共用相同的几何中心轴线A并且可沿着轴线A在来回方向一致地移动。因此，当促动器杆55在朝向或远离阀座83的方向上移动时，阀盘84也朝向或远离阀座83移动。

在缸外壳51的内侧，缸60附连到促动器杆55。密封件布置于缸60的周围并且抵接柱形壳52，这在朝向下覆盖物54的缸60的侧部形成缸腔室65。在缸的相反侧，即，在朝向上覆盖物53的缸60的侧部上，预压缩的弹簧59布置成一个弹簧端部作用于上覆盖物53上并且相反弹簧端部作用于朝向上覆盖物53的缸60的侧部上。由于弹簧59预压缩，其在活塞60上施加力使得其移动到最下部位置。如从图1可以看出地，最下部位置为当阀盘84抵接阀座83时活塞60所占据的位置。图示的促动器5为所谓的“常闭”阀。因此，由弹簧59施加的力也用于闭合阀8。

在图示实施例中，弹簧59并不直接抵接上覆盖物53和活塞60，即使能这样。替代地，弹簧经由弹簧笼56、57、58作用于上覆盖物53和活塞60上。

下覆盖物54具有流体入口62，其允许流体(通常空气)进入缸腔室65。流体从控制单元2经由连接到控制单元2的流体出口且连接到下覆盖物54的流体入口62的入口连接件63的流体转移管线11转移。转移到控制单元2的流体来自压力源13，压力源13经由供应管线12连接到控制单元2的流体入口。

如将在下文所描述地，当控制单元2提供在压力源13与缸腔室65之间的流体连通时，在缸腔室65中的压力升高。然后从压力源13所获得的压力将压力施加到促动器活塞60上。这在促动器活塞60上生成抵消由弹簧59施加的力的力。选择压力使得由压力生成的力克服由弹簧59所施加的力，这通过在向上方向上驱动活塞60和因此阀盘84而打开阀8。只要压力足够高以生成抵消弹簧59所施加的力的力，则阀8保持打开。在此状态，阀8打开并且促动器5被“加压”或“启用”(参看图2)。当如将在下文中所描述地，控制单元2防止与压力源13的流体连通，并且允许在缸腔室65中的流体经由流体转移管线11和控制单元2中的通风开口而离开缸腔室柱形腔室65时，然后减小由该压力施加的力并且由弹簧59施加的力最终克服由缸腔室65中的压力所施加的力，这闭合阀8。在此状态，阀8闭合并且促动器5“减压”或“停用”(参看图1)。由压力源13供应的流体通常为空气。促动器5因此为空气操作的促动器，这意味着空气被引入到促动器5内用于启用它，同时允许空气逸出促动器5以使之停用。

参考图3和图4，更详细地示出了控制单元2。控制单元2包括壳体21，壳体21具有下部段27，下部段27具有先前提到的流体入口22、流体出口23和通风开口24。实施通风开口24以在停用促动器5时将流体放出到周围环境。壳体21还具有：附连螺钉38、39(还参看图7)，附连螺钉38、39接合促动器5的连接器布置67；以及，电缆压盖(gland)25，其用于接纳电缆，电缆向控制单元2馈电并且允许控制单元2发送信号到较大***(阀布置1是它的一部分)的主控制单元50(参看图6)和从控制单元50接收信号。详言之，壳体21具有中间部段28和上部段26，中间部段28和上部段26与下部段27一起形成壳体21。

参考图5和图6，控制单元2包括流体管线29，流体管线29经由流体出口23和流体转移管线11连接到阀促动器5的压力腔室65。控制阀47布置于流体管线29中。控制阀47通过提供从流体入口22到流体出口23的流体连通F1同时阻挡通过通风开口24的流体连通而被设置为所谓的“启用模式”以启用促动器5。可以说当控制阀47处于启用模式时它是“打开的”。

控制阀47也可通过提供从流体出口23到通风开口24的流体连通F2同时阻挡通过流体入口22的流体连通来设置为所谓的“停用模式”来停用促动器5。可以说，当控制阀47处于“停用模式”时其是“闭合的”。因此，控制阀47配置成打开和闭合流体管线29以在控制阀47处于启用模式时启用促动器5并且当控制阀47处于停用模式时停用促动器5。任何常规的阀技术可用于提供本身已经描述的流体连通F1和F2。控制阀47可例如为电磁阀。

控制阀47当其从控制单元2的处理单元40接收启用信号(Sact)时设置为启用模式，并且当其从处理单元40接收停用信号(Sdeact)时设置为停用模式。

进一步参考图7和图8，控制单元2包括压力传感器31，压力传感器31配置成读取流体管线29中的压力。流体管线29具有传感器接口32，压力传感器31安装到传感器接口32上。如在从流体入口22到流体出口23的方向上所查看地，传感器接口32布置于控制阀47的下游。因此，压力传感器31位于控制阀47与流体出口23之间。压力传感器31布置于印刷电路板45上并且通过将印刷电路板45附连到壳体21的下部段27而安装到传感器接口32上。密封件布置于压力传感器31与传感器接口32之间以提供不透流体的密封。压力传感器31可基于能够感测在流体管线29中的压力的任何合适传感器技术。

详言之，并且进一步参考图9，印刷电路板45还包括处理单元40和存储单元44。处理单元40具有中央处理单元42(CPU)、存储单元44和电子输入/输出接口43(I/O)。处理单元40经由接口43连接到控制阀47的连接器48并且也连接到电缆34的电线，电缆34向主控制单元50提供电力并且与主控制单元50通信。处理单元40经由在印刷电路板45中的常规连接器(未图示)连接到压力传感器31。

处理单元40可通过将启用信号(Sact)发送给控制阀47而将控制阀47设置为启用模式，并且通过将停用信号(Sdeact)发送给控制阀47而将控制阀47设置为停用模式。处理单元40也可间歇地或连续地监视由压力传感器31获得或读取的压力(P)。

流体管线29、控制阀47、压力传感器31和处理单元40各布置于壳体21中。壳体21还具有形成中空空间30的中央柱形内壁37，当启用促动器5时，即当打开阀8时，中空空间30接纳促动器杆55。因此，至少当启用促动器5时，促动器杆55从上覆盖物53伸出。

转回至处理单元40，中央处理单元42连接到并且控制电子输入/输出接口43并且分别在存储单元44上存储数据和从存储单元44读取数据。CPU42为常规型中央处理单元或微处理器并且表示能够执行存储于例如存储单元44中的计算机程序的指令的处理单元40的部分。CPU42为执行或起始处理单元40的功能的主要元件。电缆34允许操作者输入操作参数(如“启用”和“停用”促动器)以及将由CPU42使用的各种值。这样的值通常为预定值。输入/输出接口43允许控制单元2输出关于启用和停用促动器5的信息，其基本上对应于输出关于阀状况(对于常闭促动器而言打开或闭合，以及对于常开促动器而言闭合或打开)的信息。

参考图10，示出了控制单元2执行的方法的流程图。该方法围绕起始指示促动器5成功启用、促动器5成功停用、促动器5未成功启用和促动器5未成功停用的信号。该方法通常为自动化的并且通过重复地执行步骤101-111的顺序而操作。在图示示例中，该方法可由控制单元2实施，或者更具体而言，由处理单元40来实施，即处理单元40配置成执行步骤101-111。这意味着控制单元2也由于其包括处理单元40而配置成执行步骤101-111。

该方法以图1的阀布置1例示并且通过首先查看其中接收启用信号Sact或停用信号Sdeact的步骤101来展开描述。通常，控制单元2和更具体而言处理单元40从主控制单元50接收信号Sact或Sdeact。主控制单元50通常为常规的***控制单元，其常规的用于控制多个阀布置。当接收到启用信号Sact时，促动器5应被启用。当接收到停用信号时，促动器5应被停用。

在下一步骤102，将取样或未取样的启用信号Sact或停用信号Sdeact转移到控制阀47，当控制阀接收到启用信号Sact时其被设置为启用模式，以及当控制阀47接收到停用信号Sdeact时，其被设置为停用模式。

在下一步骤103，从压力传感器31获得压力P，如在流体管线29中所读取的。

在下一步骤104，根据是否启用控制阀47来进入不同的随后步骤105-107或109-111。换言之，如果接收到启用信号Sact(在步骤101)则执行步骤105-107，而如果接收到停用信号(在步骤101)则执行步骤109-111。

在步骤105，比较压力P与表示启用阀促动器5的第一压力值Pref1。第一压力值Pref1通常为已知用于启用促动器5的预定压力，并且可根据经验确立，例如通过调查在什么压力水平启用促动器5，并且通过添加安全裕度。第一压力值Pref1通常为存储于存储单元44中的预定值。通常，在缸腔室65中的压力与由流体管线29中的压力传感器31所读取的压力P相同或很接近。如果压力P高于第一压力值Pref1，那么进入步骤106，否则进入步骤107。

在步骤106，起始指示促动器5成功启用的信号S1。信号S1可为任何类型的视觉或听觉信号或者任何其它合适类型的信号，诸如将消息转移到主控制单元50的信号。

在步骤107，确定从进入步骤101或步骤102经过了多少时间t-t0。此处，t表示当前时间，而t0表示进入步骤101或步骤102的时间。出于这种确定的目的，处理单元40包括常规的定时模块。如果时间t-t0小于预定时段△Tmax1，那么再进入步骤103，否则进入步骤108。预定时段△Tmax1通常是存储在存储单元44中的根据经验确定的预定值，并且确保了在其发出未能启用促动器的信号之前，促动器5被给予预定时间来进入启用模式(参看步骤108)。能省略步骤107或者采用一些其它时间延迟。

因此，在从将控制阀47设置为启用模式经过了预定时段△Tmax1后，如果压力P等于或低于第一压力值Pref1，则因此进入步骤108。在此步骤，起始指示促动器5未成功启用的信号S2。信号S2可为任何类型的视觉或听觉信号或任何其它合适类型的信号，例如将消息转移到主控制单元50的信号。在步骤108之后，再进入步骤103，这例如通过在步骤105中满足了适当条件进入步骤106而允许控制单元2“重置”信号。

如所指示地那样，如果要停用促动器5，则进入步骤109，其中，比较压力P与表示阀促动器5停用的第二压力值Pref2。第二压力值Pref2通常为已知停用促动器5的预定压力，并且可在经验上确立，例如通过研究在什么压力水平停用促动器并且通过减去安全裕度。第二压力值Pref2通常为存储于存储单元44中的预定值。如果压力P低于第二压力值Pref2，则进入步骤110，否则进入步骤111。

在步骤110，起始指示促动器5成功停用的信号S3。信号S3可为任何类型的视觉或听觉信号或者任何其它合适类型的信号，例如将消息转移到主控制单元50的信号。信号S3可为与S1为相同类型的信号，在此情况下，步骤110可为与步骤106相同的步骤。在此情形下，主控制单元仅需要成功信号来确立启用或停用是否成功，因为单元知道Sact或Sdeact信号是否被发送给控制单元2。

在步骤111，确定从进入步骤101或步骤102经过了多少时间t-t0。如之前那样，t表示当前时间，而t0表示进入步骤101或步骤102的时间。如果时间t-t0小于(第二)预定时段△Tmax2，那么再进入步骤103，否则进入步骤108。第二预定时段△Tmax2通常为存储于存储单元44中的经验上确立的预定值，并且保证了在其发出促动器停用失败的信号(参看步骤108)之前，促动器5被给予预定时间以进入停用模式。能省略步骤111或采用一些其它时间延迟。

如果从步骤111进入步骤108，那么起始指示促动器5未成功停用的信号S4。该信号S4可与当从步骤107进入步骤108时起始的信号S2相同或不同。在此情形下，主控制单元仅需要失败信号来确立启用或停用是否失败，因为该单元已知是否将Sact或Sdeact信号发送给控制单元2。

在步骤106或110中生成了信号S1或S3之后，通常再进入步骤103，其提供对促动器5的持续监视。在接收到新启用信号Sact或新停用信号Sdeact之后再进入步骤S101。

参考图11，可执行一个或多个额外步骤112-114。具体而言，在步骤112，确定从将控制阀47设置为启用模式直到压力P高于Pref1所经过的时间t-t0。该步骤可独立于步骤107或111或与步骤107或111一体。

在步骤113，确定由压力传感器31获得的压力P变化的速率dP。在下一步骤114，如果速率dP偏离预定速率间隔△dPref1或△dPref2(如果控制阀在步骤104中启用为△dPref1，否则为△dPref2)，起始信号。在步骤114，起始的信号可为类似S2或S4的信号，或任何其它类型的合适信号。监视由压力传感器31获得的压力P变化的速率dP是有利的，因为可检测到与促动器、压力源或通往促动器的流体管线的问题有关的故障。

一般而言，根据本文所公开的各种实施例的方法可由数据处理设备，例如处理单元40来实施，数据处理设备连接到控制阀47以通过发送启用和停用信号(Sact和Sdeact)来控制它。处理单元40也连接到压力传感器31用于采集压力读数(P)。在优选实施例中，处理单元40并非单独于控制单元2，即使在其它实施例中设想到这点。

图12示出了配置成实施图10的方法的数据处理设备40'的示例。设备40'包括输入40a，输入40a用于从压力传感器31接收压力信号P和从主控制单元50接收启用信号Sact和停用信号Sdeact。设备40'还包括：设定模块(或装置)201，其用于在步骤101中接收促动器设定；设定模块(或装置)202，其用于在步骤102中设置控制阀；监视模块(或装置)203，其用于在步骤103中监视压力；步骤选择模块(或装置)204，其用于选择哪些随后步骤在步骤104之后执行；比较模块(或装置)205，其用于在步骤105中比较P与Pref1；信号起始模块(或装置)206，其用于在步骤106中起始信号S1；比较模块(或装置)207，其用于在步骤107中比较t-t0与△Tmax1；比较模块(或装置)209，其用于在步骤109中比较P与Pref2；信号起始模块(或装置)210，其用于在步骤110中起始信号S3；以及，比较模块(或装置)211，其用于在步骤111中比较t-t0与△Tmax2。该设备40'也可具有用于在步骤107、111或112中确定t-t0的模块(或装置)212；用于在步骤113中确定dP的模块(或装置)213；以及用于在步骤114中比较dP与△dPref1和/或△dPref2的模块(或装置)214。

设备40'也可具有输出40b，输出40b用于向控制阀47输出启用信号Sact和停用信号Sdeact，和表示促动器5成功启用、成功停用、未成功启用和未成功停用的信号S1、S2、S3、S4。如在图12中所指示，设备40'可电连接到电子存储单元44'，例如用于检索通常预定的压力值Pref1、Pref2，预定时段△Tmax1、△Tmax2以及预定速率间隔△dPref1、△dPref2。

该设备40'可由在一个或多个通用或专用计算设备上运行的专用软件(或固件)实施。在此情形下，应了解这样的计算设备的每个“模块”或“装置”指方法步骤的概念等效物；在元件/装置与特定硬件或软件例程之间并非总是存在一对一的对应。一个硬件有时包括不同的模块/装置。例如，处理单元可用作执行一个指令的一个模块/装置，但也可用作执行其它指令的另一模块/装置。此外，一个模块/装置可在一些情况下由一个指令来实施，但在一些其它情况下由多个指令来实施。自然地，设想到一个或多个模块(装置)完全由模拟硬件部件来实施。

软件控制的设备40'可包括一个或多个处理单元(参考图9中的42)、例如CPU(“中央处理单元”)、DSP(“数字信号处理器”)、ASIC(“专用集成电路”)、离散模拟和/或数字部件或一些其它可编程逻辑设备，例如FPGA(“现场可编程门阵列”)。设备40'还可包括***存储器和***总线，***总线将包括***存储器的各种***部件联接到处理单元。该***总线可为若干种类型的总线结构中的任何总线结构，包括使用多种总线架构的存储器总线或存储器控制器、***总线和本地总线。该***存储器可包括呈易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和闪速存储器。专用软件、参考值和在执行期间需要的任何其它数据可存储于***存储器中或者包括于计算设备或者可由计算设备访问的任何其它可移除/不可移除的易失性/非易失性计算机存储介质(例如磁性介质、光学介质、闪速存储卡、数字磁带、固态RAM、固态ROM等)上。设备处理单元40'可包括一个或多个通信接口、例如串行接口、并行接口、USB接口、无线接口、网络适配器等，以及一个或多个数据采集设备，例如A/D转换器。专用软件可在任何合适计算机可读介质(包括记录介质和只读存储器)上提供给设备40'。通常，设备40'可对应于处理单元40。

应当指出的是处理单元40故意配置成通过访问实施关于图10和图11中所描述的步骤的软件指令来实施这些步骤，并且因此合并了区分处理单元40与其它现有技术处理单元的独特性质。

从上文的描述可以得出，尽管描述和示出了本发明的各种实施例，但本发明并不限于这些实施例，而是可在所附权利要求所限定的主题的范围内以其它方式来实施。例如，本发明(控制单元和方法)可用于操作蝶阀和隔膜阀以及操作由类似于本文所描述的促动器而启用的任何其它类型的阀的促动器。而且，即使示出了所谓的“常闭”促动器，本发明可应用于所谓的“常开”促动器。因此，对于“常闭”促动器以及对于“常开”促动器以相同的方式执行由本文所描述的控制单元进行的发出“启用”信号、发出“停用”信号、发出“未成功启用”信号和发出“未成功停用”信号。如已知那样，常闭促动器在并无压力施加到促动器的缸腔室上时利用其弹簧闭合阀，而在施加压力，即当启用促动器时打开阀。常开促动器在并无压力施加到促动器的缸腔室上时利用其弹簧打开阀，而当施加压力，即当启用促动器时闭合阀。

Claims (15)

1.一种用于阀促动器(5)的控制单元，包括：

流体管线(29)，其可连接到所述阀促动器(5)的压力腔室(65)，

控制阀(47)，其配置成打开和闭合所述流体管线(29)，以在所述控制阀(47)处于启用模式时启用所述阀促动器(5)以及在所述控制阀(47)处于停用模式时停用所述阀促动器(5)，

压力传感器(31)，其配置成读取所述流体管线(29)中的压力(P)，

以及

处理单元(40)，其连接到所述控制阀(47)且连接到所述压力传感器(31)，所述处理单元(40)配置成通过向所述控制阀(47)发送启用信号(Sact)而将所述控制阀(47)设置为所述启用模式，并且配置为通过向所述控制阀(47)发送停用信号(Sdeact)而将所述控制阀(47)设置为停用模式，并且配置为监视由所述压力传感器(31)所得到的压力(P)，其中

所述处理单元(40)配置成当所述控制阀(47)处于所述启用模式时：

如果所述压力(P)高于表示所述阀促动器(5)启用的第一压力值(Pref1)，则起始指示所述阀促动器(5)成功启用的信号(S1)，以及

如果所述压力(P)等于或低于所述第一压力值(Pref1)，则起始指示所述阀促动器(5)未成功启用的信号(S2)。

2.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于，所述处理单元(40)配置成当所述控制阀(47)处于所述停用模式时：

如果所述压力(P)低于表示所述阀促动器(5)停用的第二压力值(Pref2)，则起始指示所述阀促动器(5)成功停用的信号(S3)，以及

如果所述压力(P)等于或高于所述第二压力值(Pref2)，则起始指示所述阀促动器(5)未成功停用的信号(S4)。

3.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，所述处理单元(40)配置成当所述控制阀(47)处于所述启用模式时：

在经过了预定时段(△Tmax1)后，如果所述压力(P)等于或低于所述第一压力值(Pref1)，则起始指示所述阀促动器(5)未成功启用的信号(S2)。

4.根据权利要求2所述的控制单元，其特征在于，所述处理单元(40)配置成当所述控制阀(47)处于所述停用模式时：

在经过了第二预定时段(△Tmax2)后，如果所述压力(P)等于或高于所述第二压力值(Pref2)，则起始指示所述阀促动器(5)未成功停用的信号(S4)。

5.根据权利要求2所述的控制单元，其特征在于，所述处理单元(40)配置成：

确定从将所述控制阀(47)设置为停用模式直到所述压力(P)低于表示所述阀促动器(5)停用的所述第二压力值(Pref2)的时间(t-t0)。

6.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，所述处理单元(40)配置成：

确定由所述压力传感器(31)获得的所述压力(P)变化的速率(dP)；以及

如果所述速率(dP)偏离于预定速率间隔(△dPref1,△dPref2)，则起始指示故障的信号(S2)。

7.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于，所述处理单元(40)配置成，如果起始指示所述阀促动器(5)未成功启用的信号(S2)，则：

一旦所述压力(P)高于表示所述阀促动器(5)启用的第一压力值(Pref1)后，就起始指示所述阀促动器(5)成功启用的信号(S1)。

8.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，包括存储单元(44)，在其上存储表示所述阀促动器(5)启用的所述第一压力值(Pref1)。

9.根据权利要求8所述的控制单元，其特征在于，包括印刷电路板(45)，其布置于所述控制单元内侧并且包括所述压力传感器(31)、所述处理单元(40)和所述存储单元(44)。

10.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，所述流体管线(29)包括流体入口(22)、流体出口(23)和通风开口(24)，所述控制阀(47)配置成通过以下操作来分别打开和闭合所述流体管线(29)：

分别地，提供从所述流体入口(22)到所述流体出口(23)的流体连通(F1)，同时阻挡通过所述通风开口(24)的流体连通，

提供从所述流体出口(23)到所述通风开口(24)的流体连通(F2)，同时阻挡通过流体入口(22)的流体连通。

11.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，所述流体管线(29)包括传感器接口(32)，所述压力传感器(31)安装到所述传感器接口(32)上。

12.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，包括壳体(21)，在所述壳体(21)中布置所述流体管线(29)、所述控制阀(47)、所述压力传感器(31)和所述处理单元(40)，所述壳体(21)可附连到所述阀促动器(5)上。

13.根据权利要求12所述的控制单元，其特征在于，所述壳体(21)包括中央中空空间(30)，其配置成在启用所述阀促动器(5)时接纳所述阀促动器(5)的促动器杆(55)。

14.一种阀组件，其包括：根据权利要求1至13中的任一项所述的控制单元(2)；阀促动器(5)，所述控制单元(2)附连于其上以控制所述阀促动器(5)；以及阀(8)，所述阀促动器(5)附连于其上以操作所述阀(8)。

15.一种用于控制单元(2)的方法，所述控制单元(2)包括：流体管线(29)，其可连接到阀促动器(5)的压力腔室(65)；控制阀(47)，其配置成打开和闭合所述流体管线(29)，以在所述控制阀(47)处于启用模式时启用所述阀促动器(5)，以及在所述控制阀(47)处于停用模式时停用所述阀促动器(5)；压力传感器(31)，其配置成读取所述流体管线(29)中的压力(P)；以及，处理单元(40)，其连接到所述控制阀(47)且连接到所述压力传感器(31)，所述处理单元(40)配置成通过向所述控制阀(47)发送启用信号(Sact)而将所述控制阀(47)设置为启用模式，并且配置成通过将停用信号(Sdeact)发送给所述控制阀(47)而将所述控制阀(47)设置为停用模式，并且配置成监视由所述压力传感器(31)得到的压力(P)，所述方法包括以下步骤：当所述控制阀(47)处于所述启用模式时：

如果所述压力(P)高于表示所述阀促动器(5)启用的第一压力值(Pref1)，则起始指示所述阀促动器(5)成功启用的信号(S1)，以及

如果所述压力(P)等于或低于所述第一压力值(Pref1)，则起始指示所述阀促动器(5)未成功启用的信号(S2)。