DE10128448A1

DE10128448A1 - Process valve with pneumatic actuator has diagnostic device connected via wireless communication device to measured-value processing device

Info

Publication number: DE10128448A1
Application number: DE2001128448
Authority: DE
Inventors: Thomas Georg Karte
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: DE10128448B4

Abstract

A valve body (111) is provided with a flow sensor (132) for detecting the process medium flowing through the valve. The flow sensor and a pressure sensor (131) are connected to a measured-valve processing device. A wireless communication device is provided for communication with a diagnostic device (4) and the processing device. An autonomous power source supplies current to the processing device and the communication device. An Independent claim is also included for a method of diagnosing a process valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prozessventil mit einem pneumatischen Stellantrieb, bei dem eine Hubstange mittels eines Prozessgases in Abhängigkeit von einem Stellsignal bewegt wird, wobei das Stellsignal pneumatisch zum Stellantrieb übertragen wird und ein Verfahren zur Diagnose des Prozessventils. Als Prozessgas wird regelmäßig Druckluft verwendet, die mit Kompressoren zentral erzeugt und über Rohrleitungen an den pneumatischen Stellantrieb geführt wird. The invention relates to a process valve with a pneumatic actuator, in which a lifting rod by means of a process gas as a function of an actuating signal is moved, the actuating signal being transmitted pneumatically to the actuator and a process for diagnosing the process valve. The process gas becomes regular Compressed air is used, which is generated centrally with compressors and connected to pipelines the pneumatic actuator is guided.

Derartige Prozessventile werden in verfahrenstechnischen Anlagen oder Teilen davon, die durch Explosionsgefahr und/oder hohe elektromagnetische und/oder radioaktive Strahlung belastet sind, zur gezielten Steuerung des freien Querschnitts einer von einem Prozessmedium durchströmten Rohrleitung eingesetzt. Die Errichtung elektrotechnischer Einrichtung in diesen Bereichen unterliegt der Art der Belastung entsprechenden Beschränkungen. Unter diesen Beschränkungen kann die Errichtung eines durch die verfahrenstechnische Anlage zu dem Prozessventil geführten elektrischen Stromkreises unerwünscht oder unzulässig sein. Such process valves are used in process engineering plants or parts thereof, due to the risk of explosion and / or high electromagnetic and / or radioactive Radiation are loaded for the targeted control of the free cross section of one of pipeline through which a process medium flows. The establishment Electrical equipment in these areas is subject to the type of load corresponding restrictions. Under these restrictions, the establishment one through the process plant to the process valve electrical circuit may be undesirable or inadmissible.

Häufig sind derartige Prozessventile entsprechend den prozessualen Erfordernissen an schwer zugänglichen oder unzugänglichen Stellen angeordnet. Process valves of this type are often in accordance with the process requirements arranged in hard to reach or inaccessible places.

Prozessventile unterliegen entsprechend ihrer Beanspruchung dem Verschleiß. Insbesondere die inneren Elemente der Prozessventile sind häufig aggressiven und/ oder abrasiven Medien ausgesetzt. Der überraschende Ausfall des Prozessventils kann zu schwerwiegenden Schäden an der verfahrenstechnischen Anlage oder Teilen davon führen sowie die Gesundheit und das Leben anwesender Personen gefährden. Process valves are subject to wear according to their stress. The internal elements of the process valves in particular are often aggressive and / exposed to abrasive media. The surprising failure of the process valve can cause serious damage to the process plant or parts of it and endanger the health and life of people present.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Prozessventil derart zu erweitern, dass der Grad der Abnutzung des Prozessventils feststellbar ist. The invention is therefore based on the object of closing a known process valve in this way expand that the degree of wear of the process valve can be determined.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Darüber hinaus sind in Anspruch 8 Schritte zur Diagnose eines Prozessventils definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils rückbezogenen Ansprüchen angegeben. According to the invention, this object is achieved with the means of claim 1. In addition, 8 steps for diagnosing a process valve are in claim Are defined. Advantageous embodiments of the invention are in each referred claims.

Die Erfindung geht aus von einem Prozessventil im wesentlichen bestehend aus einem Ventilkörper mit zwei Flanschen zum Anschluss jeweils einer Rohrleitung für zuströmendes und abströmendes Prozessmedium und einem im Inneren des Ventilkörpers angeordneten Ventilsitz. Darüber hinaus weist das Prozessventil einen zum Ventilsitz passenden Ventilteller mit einer Ventilstange auf. Die Ventilstange ist mit der Hubstange des Stellantriebs verbunden. The invention is based on a process valve consisting essentially of a Valve body with two flanges for connecting one pipe each for incoming and outgoing process medium and one inside the Valve body arranged valve seat. In addition, the process valve has one with a valve rod to match the valve seat. The valve stem is with the lifting rod of the actuator.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, die den Verschleiß des Prozessventils kennzeichnenden physikalische Größen aufzunehmen, miteinander zu kombinieren und daraus die Beanspruchung des Prozessventils abzuleiten. Aus der ermittelten Beanspruchung wird im Vergleich mit Erfahrungswerten die Ausfallwahrscheinlichkeit bestimmt. The essence of the invention is the wear of the process valve characteristic physical quantities, to combine them and derive the stress on the process valve from it. From the determined Stress becomes the probability of failure in comparison with empirical values certainly.

Im einzelnen ist das Prozessventil mindestens mit Sensoren für den Durchfluss des Mediums durch das Ventil und den Differenzdruck des Prozessmediums über dem Ventil ausgestattet. Darüber hinaus weist das Prozessventil eine Messwertverarbeitungseinrichtung auf, an die der Durchflusssensor und der Drucksensor angeschlossen sind. In detail, the process valve has at least sensors for the flow of the Medium through the valve and the differential pressure of the process medium above the Valve equipped. In addition, the process valve has a Measured value processing device to which the flow sensor and the Pressure sensor are connected.

Aus der Erfahrung ist bekannt, dass die Abnutzung des Prozessventils proportional zur Durchflussmenge und dem Druck des Prozessmediums steigt. Die Durchflussmenge durch das Prozessventil und der Druck des Prozessmediums werden während des Betriebs in dem Prozessventil gemessen und abrufbar aufgezeichnet. Alle Messwerte werden nach einem vorgebbaren Algorithmus gewichtet miteinander zu einer momentanen Belastungsgröße kombiniert. Die momentanen Belastungsgrößen werden über die Betriebszeit zu einer Gesamtbelastungsgröße saldiert. Die Gesamtbelastungsgröße wird mit Erfahrungswerten verglichen und aus dem Vergleichsergebnis die Wahrscheinlichkeit des Ausfalls des Prozessventils bestimmt. It is known from experience that the wear of the process valve is proportional to Flow rate and the pressure of the process medium increases. The flow rate through the process valve and the pressure of the process medium during the Operating measured in the process valve and recorded available. All measurements are weighted together according to a predefinable algorithm combined current load size. The current load sizes are netted over the operating time to a total load size. The Total load size is compared with empirical values and from the The result of the comparison determines the probability of the failure of the process valve.

Dem Prozessventil ist eine Diagnoseeinrichtung zugeordnet, die mit Bedienelementen, Anzeigeelementen und einer Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation ausgestattet ist. Das Prozessventil weist eine Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation mit der Diagnoseeinrichtung auf, die an die Messwertverarbeitungseinrichtung angeschlossen ist. Darüber hinaus weist das Prozessventil eine autonome Energiequelle zur Stromversorgung der Messwertverarbeitungseinrichtung und der Kommunikationseinrichtung auf. A diagnostic device is assigned to the process valve. Display elements and a communication device for wireless Communication is equipped. The process valve has one Communication device for wireless communication with the Diagnostic device connected to the measured value processing device is. The process valve also assigns an autonomous energy source Power supply for the measured value processing device and the Communication facility.

Vorteilhafterweise ist damit jegliche Verkabelung des Prozessventils verzichtbar. Dementsprechend entfällt der Aufwand zur Verlegung und Wartung elektrischer Leitungen. Ferner wird auf diese Weise auch in verfahrenstechnischen Anlagen, in denen die Errichtung eines zu dem Prozessventil geführten elektrischen Stromkreises unerwünscht oder unzulässig ist, die Diagnose von Prozessventilen ermöglicht. Advantageously, all wiring of the process valve is therefore unnecessary. Accordingly, there is no need to lay and maintain electrical equipment Cables. It is also used in process engineering plants in which the establishment of an electrical circuit led to the process valve is undesirable or inadmissible, the diagnosis of process valves enables.

Die drahtlose Kommunikation zwischen der Messwertverarbeitungseinrichtung und der Diagnoseeinrichtung hat darüber hinaus den Vorteil der freizügigen Positionierbarkeit der Diagnoseeinrichtung. Insbesondere für an schwer zugänglichen oder unzugänglichen Stellen angeordnete Prozessventile wird die Diagnose erleichtert beziehungsweise überhaupt erst ermöglicht. The wireless communication between the measured value processing device and the Diagnostic equipment also has the advantage of permissive positioning the diagnostic device. Especially for difficult to access or Process valves located in inaccessible places make diagnosis easier or made possible at all.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen: The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. The necessary drawings show:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Prozessventils mit einem pneumatischen Stellantrieb Fig. 1 shows a schematic diagram of a process valve with a pneumatic actuator

Fig. 2 eine strukturelle Darstellung eines Prozessventils Fig. 2 is a structural diagram of a process valve

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der Energiequelle Fig. 3 shows a schematic diagram of the energy source

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung der Diagnoseeinrichtung Fig. 4 is a schematic diagram of the diagnostic device

In Fig. 1 ist eine Prozessventil 1 mit einem pneumatischen Stellantrieb 2 dargestellt. Das Prozessventil 1 besteht im wesentlichen aus einem Ventilkörper 111 mit zwei Flanschen 113 zum Anschluss jeweils einer Rohrleitung 3 für zuströmendes und abströmendes Prozessmedium und mit einem im Inneren des Ventilkörpers 111 angeordneten Ventilsitz 112. Darüber hinaus weist das Prozessventil 1 einen zum Ventilsitz 112 passenden Ventilteller 121 mit einer Ventilstange 122 auf. In Fig. 1 is a process valve 1 is shown with a pneumatic actuator. 2 The process valve 1 essentially consists of a valve body 111 with two flanges 113 for connecting a pipeline 3 each for inflowing and outflowing process medium and with a valve seat 112 arranged inside the valve body 111 . In addition, the process valve 1 has a valve plate 121 with a valve rod 122 that matches the valve seat 112 .

Zur Betätigung des Prozessventils 1 ist ein pneumatischer Stellantrieb 2 vorgesehen, der mit Stützen 25 mechanisch starr mit dem Prozessventil 1 verbunden ist. Der pneumatische Stellantrieb 2 ist mit einem Prozessdruckanschluss 22 und einem Steuerdruckanschluss 23 versehen. Über den Prozessdruckanschluss 22 wird dem pneumatischen Stellantrieb 2 ein komprimiertes Arbeitsgas, bei dem es sich üblicherweise um Druckluft handelt, zugeführt. Dem Prozessventil 1 wird ein pneumatisches Steuersignal über den Steuerdruckanschluss 23 zugeführt. Der Abtrieb des Prozessventils 1 ist durch eine Hubstange 21 gebildet. Der Hubstange 21 wird in Abhängigkeit von dem pneumatischen Steuersignal durch das Arbeitsgas eine längs der Hubstange 21 gerichtete Bewegung aufgeprägt. To actuate the process valve 1 , a pneumatic actuator 2 is provided, which is mechanically rigidly connected to the process valve 1 with supports 25 . The pneumatic actuator 2 is provided with a process pressure connection 22 and a control pressure connection 23 . A compressed working gas, which is usually compressed air, is supplied to the pneumatic actuator 2 via the process pressure connection 22 . A pneumatic control signal is supplied to process valve 1 via control pressure connection 23 . The output of the process valve 1 is formed by a lifting rod 21 . The lifting rod 21 is a lifting rod along the imprinted in response to the pneumatic control signal by the working gas 21 directed movement.

Die Hubstange 21 ist über eine Kupplung 24 mit der Ventilstange 122 verbunden. Damit wird in Abhängigkeit von dem pneumatischen Steuersignal der Ventilteller 121 zum Schließen des Prozessventils 1 in den Ventilsitz 112 gepresst und zum Öffnen des Prozessventils 1 von diesem abgehoben. The lifting rod 21 is connected to the valve rod 122 via a coupling 24 . Thus is pressed in response to the pneumatic control signal, the valve plate 121 for closing of the process valve 1 in the valve seat 112 and lifted to open the process valve 1 of this.

Das Prozessventil 1 ist in seinem zuströmenden Kanal mit einem Drucksensor 131 und einem Durchflusssensor 132 ausgestattet. Mit dem Drucksensor 131 wird der Druck des zuströmenden Prozessmediums abrufbar gemessen. Die Menge des durch das Prozessventil 1 fließenden Prozessmediums wird mit dem Durchflusssensor 132 abrufbar gemessen. Die Messwerte für den Druck und die Durchflussmenge sind durch eine entfernte Diagnoseeinrichtung 4 abrufbar. The process valve 1 is equipped in its inflowing channel with a pressure sensor 131 and a flow sensor 132 . The pressure of the incoming process medium is measured with the pressure sensor 131 so that it can be called up. The amount of the process medium flowing through the process valve 1 is measured with the flow sensor 132 so that it can be called up. The measured values for the pressure and the flow rate can be called up by a remote diagnostic device 4 .

Der Drucksensor 131 und der Durchflusssensor 132 sind gemäß Fig. 2 an eine Messwertverarbeitungseinrichtung 134 angeschlossen. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Prozessventil 1 darüber hinaus mit einem Positionssensor 133zur Bestimmung der Lage des Ventiltellers 121 zum Ventilsitz 112 ausgestattet, der gleichwohl an die Messwertverarbeitungseinrichtung 134 angeschlossen ist. The pressure sensor 131 and the flow sensor 132 are connected to a measured value processing device 134 according to FIG. 2. In an advantageous embodiment of the invention, the process valve 1 is also equipped with a position sensor 133 for determining the position of the valve plate 121 relative to the valve seat 112 , which is nevertheless connected to the measured value processing device 134 .

Weiterhin ist das Prozessventil 1 mit einer Kommunikationseinrichtung 135 zur drahtlosen Kommunikation ausgestattet, die mit der Messwertverarbeitungseinrichtung 134 verbunden ist. Die Kommunikationseinrichtung 135 besteht aus einer Funksendeeinrichtung und einer Funkempfangseinrichtung. Furthermore, the process valve 1 is equipped with a communication device 135 for wireless communication, which is connected to the measured value processing device 134 . The communication device 135 consists of a radio transmitter and a radio receiver.

Darüber hinaus weist Prozessventil 1 eine autonome Energiequelle 136 zur Stromversorgung der Messwertverarbeitungseinrichtung 134 und der Kommunikationseinrichtung 135 auf. Die Energiequelle 136 besteht gemäß Fig. 3 aus einem Energiespeicher 1361 und einem Energiewandler 1362 zur Umwandlung kinetischer Energie in elektrische Energie. Der Energiespeicher 1361 ist als Akkumulator ausgeführt. Alternativ kann der Energiespeicher 1361 als hochkapazitiver Kondensator ausgeführt sein. In addition, process valve 1 has an autonomous energy source 136 for supplying power to the measured value processing device 134 and the communication device 135 . According to FIG. 3, the energy source 136 consists of an energy store 1361 and an energy converter 1362 for converting kinetic energy into electrical energy. The energy store 1361 is designed as an accumulator. Alternatively, the energy store 1361 can be designed as a high-capacitance capacitor.

In einer ersten Ausführungsform ist der Energiewandler 1362 primärseitig durch das strömende Prozessmedium gespeist. Dabei besteht der Energiewandler 1362 aus einer Turbine und einem angekoppelten Generator. Die kinetische Energie des strömenden Prozessmedium treibt die Turbine. Der angekoppelte Generator dient der Stromerzeugung. In a first embodiment, the energy converter 1362 is fed on the primary side by the flowing process medium. The energy converter 1362 consists of a turbine and a coupled generator. The turbine drives the kinetic energy of the flowing process medium. The connected generator is used to generate electricity.

In einer zweiten Ausführungsform ist der Energiewandler 1362 primärseitig durch die Hubbewegung des Ventiltellers 121 gespeist. Dabei besteht der Energiewandler 1362 aus einem Generator, wobei die Linearbewegung des Ventiltellers entsprechend in eine Rotationsbewegung umgesetzt werden muss. In a second embodiment, the energy converter 1362 is fed on the primary side by the lifting movement of the valve plate 121 . The energy converter 1362 consists of a generator, the linear movement of the valve plate having to be converted accordingly into a rotational movement.

In einer dritten Ausführungsform ist der Energiewandler 1362 primärseitig durch das Arbeitsgas des pneumatischen Stellantriebs 2 gespeist. Dabei besteht der Energiewandler 1362 aus einer Turbine und einem angekoppelten Generator. Die kinetische Energie des strömenden Arbeitsgases treibt die Turbine. Der angekoppelte Generator dient der Stromerzeugung. In a third embodiment, the energy converter 1362 is fed on the primary side by the working gas of the pneumatic actuator 2 . The energy converter 1362 consists of a turbine and a coupled generator. The turbine drives the kinetic energy of the flowing working gas. The connected generator is used to generate electricity.

Gemäß Fig. 4 weist die Diagnoseeinrichtung 4 Bedienelemente 41, Anzeigeelemente 42, eine Kommunikationseinrichtung 43 zur drahtlosen Kommunikation und eine Verarbeitungseinrichtung 44 auf. Die Diagnoseeinrichtung 4 kann als stationäres Gerät ortsfest aus einem Energieversorgungsnetz gespeist sein. Alternativ kann die Diagnoseeinrichtung 4 als mobiles Gerät mit einem transportablen Energiespeicher, beispielsweise einem Akkumulator, ausgestattet sein. Die Kommunikationseinrichtung 43 besteht aus einer Funksendeeinrichtung und einer Funkempfangseinrichtung. According to FIG. 4, the diagnostic device 4 controls 41, display elements 42, a communication means 43 for wireless communication, and a processing device 44. The diagnostic device 4 can be fed as a stationary device from a power supply network. Alternatively, the diagnostic device 4 can be equipped as a mobile device with a transportable energy store, for example an accumulator. The communication device 43 consists of a radio transmitter and a radio receiver.

In einfachster Ausführung ist jedem Prozessventil 1 jeweils eine Diagnoseeinrichtung 4 zugeordnet. Dabei ist dem Prozessventil 1 und der Diagnoseeinrichtung 4 eine und dieselbe Kennung zugeordnet. Mittels dieser Kennung besteht eine eindeutige Zuordnung zwischen einem Prozessventil 1 und einer Diagnoseeinrichtung 4. In the simplest version, each process valve 1 is assigned a diagnostic device 4 . The process valve 1 and the diagnostic device 4 are assigned one and the same identifier. This identifier provides a clear association between a process valve 1 and a diagnostic device 4 .

In einer erweiterten Ausführungsform sind einer Diagnoseeinrichtung 4 mehrere Prozessventile 1 zugeordnet. Dabei ist jedem Prozessventil 1 eine besondere Kennung zugewiesen. Die Diagnoseeinrichtung 4 weist genau die Kennungen der ihr zugeordneten Prozessventile 1 auf und ist in Abhängigkeit von dieser Kennung zur selektiven Kommunikation mit jeweils einem Prozessventil 1 geeignet. In an extended embodiment, a plurality of process valves 1 are assigned to a diagnostic device 4 . Each process valve 1 is assigned a special identifier. The diagnostic device 4 has exactly the identifiers of the process valves 1 assigned to it and, depending on this identifier, is suitable for selective communication with one process valve 1 in each case.

Die Diagnoseeinrichtung 4 ist im Rahmen der Reichweite des Funkfeldes der Kommunikationseinrichtungen 43 und 135 beliebig positionierbar. Damit werden auf einfache und bequeme Weise schwer oder nicht zugänglich Prozessventile 1 auf den Grad ihrer Abnutzung hin überprüfbar. In gleicher Weise sind auch solche Prozessventile 1 schnell und einfach prüfbar, die zwar gut zugänglich aber wegen anderer Erschwernisse, wie beispielsweise hohe Umgebungstemperaturen, für die Vor- Ort-Prüfung sehr unbequem sind. The diagnostic device 4 can be positioned as desired within the range of the radio field of the communication devices 43 and 135 . Process valves 1 can thus be checked for the degree of their wear in a simple and convenient manner that is difficult or inaccessible. In the same way, such process valves 1 can also be checked quickly and easily, which are easily accessible but are very uncomfortable for on-site testing due to other difficulties, such as high ambient temperatures.

Während des Betriebs werden in dem Prozessventil 1 mindestens die Durchflussmenge durch das Prozessventil 1 und der Druck des Prozessmediums gemessen und abrufbar aufgezeichnet. Vorzugsweise wird darüber hinaus die Position des Ventiltellers 121 in dem Ventilkörper 111 gemessen und abrufbar aufgezeichnet. Alle Messwerte werden nach einem vorgebbaren Algorithmus gewichtet miteinander zu einer momentanen Belastungsgröße kombiniert. Die momentanen Belastungsgrößen werden über die Betriebszeit zu einer Gesamtbelastungsgröße saldiert. Die Gesamtbelastungsgröße wird mit Erfahrungswerten verglichen. Aus dem Vergleichsergebnis wird die Wahrscheinlichkeit des Ausfalls des Prozessventils 1 bestimmt. During operation, the flow rate are measured by the process valve 1 and the pressure of the process medium and recorded in the available process valve 1 at least. In addition, the position of the valve plate 121 in the valve body 111 is preferably measured and recorded so that it can be called up. All measured values are weighted according to a predefinable algorithm and combined with one another to form a current load variable. The current load quantities are netted over the operating time to a total load quantity. The total load size is compared with empirical values. The probability of failure of process valve 1 is determined from the comparison result.

Dabei kann vorgesehen sein, die einzelnen Messwerte in der Messwertverarbeitungseinrichtung 134 des Prozessventils 1 miteinander zu kombinieren und die momentanen Belastungsgröße zur Gesamtbelastungsgröße zu saldieren. Vorteilhafterweise werden dadurch die zur Diagnoseeinrichtung 4 zu übertragenden Daten reduziert. It can be provided that the individual measured values are combined with one another in the measured value processing device 134 of the process valve 1 and the current load variable is netted to the total load variable. This advantageously reduces the data to be transmitted to the diagnostic device 4 .

Alternativ kann vorgesehen sein, in der Messwertverarbeitungseinrichtung 134 des Prozessventils 1 die einzelnen Messwerte als solche abrufbar aufzuzeichnen. Bei Bedarf oder turnusmäßig werden die Messwerte von der Diagnoseeinrichtung 4 abgerufen und nach einem vorgebbaren Algorithmus gewichtet miteinander zu einer momentanen Belastungsgröße kombiniert. Die momentanen Belastungsgrößen werden über die Betriebszeit in der Diagnoseeinrichtung 4 zu einer Gesamtbelastungsgröße saldiert. Vorteilhafterweise sind die Messwerte dabei unter Verzicht auf Eingriffe in die Messwertverarbeitungseinrichtung 134 des Prozessventils 1 verschiedenen Algorithmen und statistischen Auswertungen unterziehbar. Dazu wird der Diagnoseeinrichtung 4 der gewünschte Algorithmus vorgegeben. Alternatively, provision can be made to record the individual measured values as such in the measured value processing device 134 of the process valve 1 . If required or at regular intervals, the measured values are called up by the diagnostic device 4 and weighted according to a predefinable algorithm combined with one another to form a current load variable. The current load variables are netted over the operating time in the diagnostic device 4 to a total load variable. Advantageously, the measurement values can be subjected to various algorithms and statistical evaluations without having to intervene in the measurement value processing device 134 of the process valve 1 . For this purpose, the desired algorithm is specified for the diagnostic device 4 .

Die Wichtung der einzelnen Messwerte untereinander zu der momentanen Belastungsgröße ist abhängig von der Bauart und den verwendeten Werkstoffen des Prozessventils 1. Grundsätzlich ist jedoch die Abrasion bei gegebener Position des Ventiltellers 121 in dem Ventilkörper 111 proportional zur Durchflussmenge und zum Druck des zuströmenden Prozessmediums. The weighting of the individual measured values to each other to the current load size depends on the design and the materials used for process valve 1 . Basically, however, the abrasion for a given position of the valve plate 121 in the valve body 111 is proportional to the flow rate and the pressure of the inflowing process medium.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird während des Betriebs der Gasdruck des das Prozessventil 1 betätigenden pneumatischen Stellantriebs 2 gemessen und abrufbar aufgezeichnet. Aus dem Gasdruck und konstruktiven Konstanten des pneumatischen Stellantriebs 2 ergibt sich die auf den Ventilteller 121 wirkende Stellkraft. Beim Öffnen und Schließen des Prozessventils 1 werden jeweils die wirkenden Stellkräfte gemessen. Die Differenz der Stellkräfte ergibt eine Krafthysterese. Wird Kraft gegen Weg in einem Diagramm aufgetragen, läßt sich aus der Hysterese dieser Kurve die Reibungskraft der Stopfbuchse, ablesen. Die Stopfbuchse dichtet an der Ventilstange das Medium gegen die Umgebung. Die Reibungskraft oder deren Veränderung kann als Maß für Verschleiß' und Dichtigkeit der Stopfbuchse benutzt werden. In a further embodiment of the invention, the gas pressure of the pneumatic actuator 2 actuating the process valve 1 is measured during operation and recorded so that it can be called up. The actuating force acting on the valve plate 121 results from the gas pressure and constructive constants of the pneumatic actuator 2 . When the process valve 1 is opened and closed, the acting actuating forces are measured in each case. The difference in the actuating forces results in a force hysteresis. If force versus travel is plotted in a diagram, the frictional force of the stuffing box can be read from the hysteresis of this curve. The stuffing box seals the medium against the environment on the valve stem. The frictional force or its change can be used as a measure of wear and tightness of the stuffing box.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für selten betätigte Prozessventile 1 vorgesehen, dem prozessualen Stellsignal während des Betriebs vorgegebene Steilimpulse geringen Hubs und kurzer Dauer zu überlagern. Auf diese Weise wird dem Messwertmangel über längere Zeiträume für derartige Prozessventile 1 begegnet. Bezugszeichenliste 1 Prozessventil
111 Ventilkörper
112 Ventilsitz
113 Flansch
121 Ventilteller
122 Ventilstange
131 Drucksensor
132 Durchflusssensor
133 Positionssensor
134 Messwertverarbeitungseinrichtung
135 Kommunikationseinrichtung
136 Energiequelle
1361 Energiespeicher
1362 Energiewandler
2 Stellantrieb
21 Hubstange
22 Prozessdruckanschluss
23 Steuerdruckanschluss
24 Kupplung
25 Stütze
3 Rohrleitung
4 Diagnoseeinrichtung
41 Bedienelement
42 Anzeigeelement
43 Kommunikationseinrichtung
44 Verarbeitungseinrichtung
In a further embodiment of the invention, process valves 1 , which are operated infrequently, are provided with superimposed steep pulses of short stroke and short duration that are predetermined during the process control signal. In this way, the lack of measured values is countered over longer periods of time for such process valves 1 . LIST OF REFERENCES 1 process valve
111 valve body
112 valve seat
113 flange
121 valve disc
122 valve rod
131 pressure sensor
132 flow sensor
133 position sensor
134 Measured value processing device
135 communication device
136 energy source
1361 energy storage
1362 energy converter
2 actuator
21 lifting rod
22 Process pressure connection
23 control pressure connection
24 clutch
25 support
3 pipeline
4 diagnostic device
41 Control element
42 display element
43 communication device
44 processing device

Claims

1. Prozessventil mit einem pneumatischen Stellantrieb, wobei das Prozessventil im wesentlichen aus einem Ventilkörper mit zwei Flanschen zum Anschluss jeweils einer Rohrleitung für zuströmendes und abströmendes Prozessmedium und einem im Inneren des Ventilkörpers angeordneten Ventilsitz sowie einem zum Ventilsitz passenden Ventilteller mit einer Ventilstange besteht, wobei die Ventilstange mit einer Hubstange des Stellantriebs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der Ventilkörper (111) mit einem Durchflusssensor (132) zur Erfassung des durch das Prozessventil (1) strömenden Prozessmediums ausgestattet ist,
dass der Ventilkörper (111) mit einem Drucksensor (131) zur Erfassung des Prozessdrucks des durch das Prozessventil (1) strömenden Prozessmediums ausgestattet ist,
dass eine Messwertverarbeitungseinrichtung (134) vorgesehen ist, an die der Durchflusssensor (132) und der Drucksensor (131) angeschlossen sind,
dass dem Prozessventil (1) eine Diagnoseeinrichtung (4) zugeordnet ist, die mit Bedienelementen (41), Anzeigeelementen (42) und einer Kommunikationseinrichtung (43) zur drahtlosen Kommunikation ausgestattet ist,
dass eine Kommunikationseinrichtung (135) zur drahtlosen Kommunikation mit der Diagnoseeinrichtung (4) vorgesehen und an die Messwertverarbeitungseinrichtung (134) angeschlossen ist und
dass eine autonome Energiequelle (136) zur Stromversorgung der Messwertverarbeitungseinrichtung (134) und der Kommunikationseinrichtung (135) vorgesehen ist. 1.Process valve with a pneumatic actuator, the process valve essentially consisting of a valve body with two flanges for connecting a pipeline for the inflowing and outflowing process medium and a valve seat arranged inside the valve body, as well as a valve plate with a valve rod matching the valve seat, whereby the Valve rod is connected to a lifting rod of the actuator, characterized in that
that the valve body ( 111 ) is equipped with a flow sensor ( 132 ) for detecting the process medium flowing through the process valve ( 1 ),
that the valve body ( 111 ) is equipped with a pressure sensor ( 131 ) for detecting the process pressure of the process medium flowing through the process valve ( 1 ),
that a measured value processing device ( 134 ) is provided, to which the flow sensor ( 132 ) and the pressure sensor ( 131 ) are connected,
that the process valve ( 1 ) is assigned a diagnostic device ( 4 ) which is equipped with operating elements ( 41 ), display elements ( 42 ) and a communication device ( 43 ) for wireless communication,
that a communication device ( 135 ) for wireless communication with the diagnostic device ( 4 ) is provided and connected to the measured value processing device ( 134 ) and
that an autonomous energy source ( 136 ) is provided for the power supply of the measured value processing device ( 134 ) and the communication device ( 135 ).

2. Prozessventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstange (122) mit einem Positionssensor (133) zur Bestimmung der Lage des Ventiltellers (121) zum Ventilsitz (112) ausgestattet ist und dass der Positionssensor (133) an die Messwertverarbeitungseinrichtung (134) angeschlossen ist. 2. Process valve according to claim 1, characterized in that the valve rod ( 122 ) is equipped with a position sensor ( 133 ) for determining the position of the valve plate ( 121 ) relative to the valve seat ( 112 ) and that the position sensor ( 133 ) is connected to the measured value processing device ( 134 ). connected.

3. Prozessventil nach einem der Ansprüche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die autonome Energiequelle (136) einen Energiespeicher (1361) und einen Energiewandler (1362) zur Umwandlung kinetischer Energie in elektrische Energie umfasst. 3. Process valve according to one of claims 1 and 2, characterized in that the autonomous energy source ( 136 ) comprises an energy store ( 1361 ) and an energy converter ( 1362 ) for converting kinetic energy into electrical energy.

4. Prozessventil nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die dem Energiewandler (1362) zugeführte kinetische Energie durch das strömende Prozessmedium gebildet ist. 4. Process valve according to claim 3, characterized in that the kinetic energy supplied to the energy converter ( 1362 ) is formed by the flowing process medium.

5. Prozessventil nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die dem Energiewandler (1362) zugeführte kinetische Energie durch die Hubbewegung des Ventiltellers (121) gebildet ist. 5. Process valve according to claim 3, characterized in that the kinetic energy supplied to the energy converter ( 1362 ) is formed by the stroke movement of the valve plate ( 121 ).

6. Prozessventil nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die dem Energiewandler (1362) zugeführte kinetische Energie durch das Prozessgas zum Betrieb des pneumatischen Stellantriebs (2) gebildet ist. 6. Process valve according to claim 3, characterized in that the kinetic energy supplied to the energy converter ( 1362 ) is formed by the process gas for operating the pneumatic actuator ( 2 ).

7. Prozessventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass jedes Prozessventil (1) eine identifizierende Kennung aufweist und dass die Diagnoseeinrichtung (4) in Abhängigkeit von dieser Kennung zur selektiven Kommunikation mit jeweils einem Prozessventil (1) geeignet ist. 7. Process valve according to any one of claims 1 to 6, that each process valve (1) comprises an identifying tag and that the diagnostic device (4) in dependence on this identifier for selective communication with a respective process valve (1) is suitable.

8. Verfahren zur Diagnose eines Prozessventils mit einem in einem Ventilkörper angeordneten Ventilteller zur Steuerung des freien Querschnitts einer von einem Prozessmedium durchströmten Rohrleitung in Abhängigkeit von einem prozessualen Stellsignal mit folgenden Schritten
während des Betriebs werden in dem Prozessventil (1) mindestens die Durchflussmenge durch das Prozessventil (1) und der Druck des Prozessmediums gemessen und abrufbar aufgezeichnet,
alle Messwerte werden nach einem vorgebbaren Algorithmus gewichtet miteinander zu einer momentanen Belastungsgröße kombiniert,
die momentanen Belastungsgrößen werden über die Betriebszeit zu einer Gesamtbelastungsgröße saldiert,
die Gesamtbelastungsgröße wird mit Erfahrungswerten verglichen und
aus dem Vergleichsergebnis wird die Wahrscheinlichkeit des Ausfalls des Prozessventils (1) bestimmt. 8. Method for diagnosing a process valve with a valve disk arranged in a valve body for controlling the free cross-section of a pipeline through which a process medium flows as a function of a process-related control signal, with the following steps
during operation, at least the flow rate through the process valve (1) and the pressure in the process valve (1) of the process medium is measured and recorded available,
All measured values are weighted together according to a predefinable algorithm and combined to form a current load variable.
the current load quantities are netted over the operating time to a total load quantity,
the total load size is compared with empirical values and
the probability of failure of the process valve ( 1 ) is determined from the comparison result.

9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs die Position des Ventiltellers (121) in dem Ventilkörper (111) gemessen und abrufbar aufgezeichnet wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that the position of the valve plate ( 121 ) in the valve body ( 111 ) is measured and recorded during operation.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9 dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Prozessdruck eines das Prozessventil (1) betätigenden pneumatischen Stellantriebs (2) gemessen und abrufbar aufgezeichnet wird. 10. The method according to any one of claims 8 and 9, characterized in that during operation the process pressure of a pneumatic actuator ( 2 ) actuating the process valve ( 1 ) is measured and recorded so that it can be called up.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessventil (1) während des Betriebs mit vorgegebenen Stellimpulsen geringen Hubs und kurzer Dauer, die dem prozessualen Stellsignal überlagert werden, beaufschlagt wird. 11. The method according to any one of claims 8 and 9, characterized in that the process valve ( 1 ) is acted upon during operation with predetermined control pulses of short stroke and short duration, which are superimposed on the process control signal.