DE102014103708A1

DE102014103708A1 - Intelligente ventilvorrichtung mit automatischer erkenn- und reparierfunktion

Info

Publication number: DE102014103708A1
Application number: DE201410103708
Authority: DE
Inventors: Yi-Ming Fan
Original assignee: JDV Control Valves Co Ltd
Current assignee: JDV Control Valves Co Ltd
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2015-04-09

Abstract

Intelligente Ventilvorrichtung mit automatischer Erkenn- und Reparierfunktion umfassend ein Ventil (10) mit einem Ventilplättchen (12); einen Ventilschalter (14), der über eine Spindel mit dem Ventilplättchen (12) verbunden ist; einen Antrieb (16), der mit dem Ventilschalter (14) verbunden ist; ein Positionsdetektor (20), der die Positionen des Ventilplättchens (12) in Abhängigkeit von der Zeit erkennt; einen Nahfeldregler (40), der mit dem Antrieb (16) und mit dem Positionsdetektor (20) verbunden ist und eine Logikeinheit (42) und einen Komparator (44) umfasst, wobei in der Logikeinheit (42) Regeln zum Erkennen des Ventilstatus’ gespeichert sind; eine Fernfeldsteuereinheit (50), die die Daten über das Ventil (10) empfängt, wobei diese Fernfeldsteuereinheit (50) mit Überwachungselementen überwacht wird; und eine Fehlerbeseitigungseinheit (69), in der die Regeln zum automatischen Beseitigen der Fehler über das Ventil (10) gespeichert sind oder welche die Fehler den Fernfeld-Überwachungselementen mitteilt, um mit letzteren die notwendigen Maßnahmen zu ergreifen. Der Komparator (44) vergleicht einen Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens (12) mit dem Standardweg des Status’ des Ventils (10).

Description

TECHNISCHES UMFELD
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachung und Reparatur eines Ventils, insbesondere ein automatisches Erkennen und Reparieren eines intelligenten Ventilinstruments.
STAND DER TECHNIK
In den modernen Industrien werden Flüssigkeiten durch Rohrleitungen geleitet, wobei zur Regelung der Flüssigkeit ebenfalls geläufig Ventile in diesen Rohrleitungen installiert werden. Zum Regulieren des Flusses sind in den Rohrleitungen sind generell Durchflussmessgeräte installiert, mit denen die durch die Rohrleitungen fließenden Flüssigkeiten gemessen werden. Außerdem werden zum Regulieren des Flusses die Ventile elektrisch gesteuert. Bei der Ausführungsform nach dem Stand der Technik werden sämtliche Meldungen über den Fluss durch die Ventile an eine Steuerzentrale gesendet, wonach diese Ventile dann von bestimmten Elementen überwacht werden. Nach einer genauen Analyse sendet ein Steuerelement die Meldungen über die Flusssteuerung an einen Ventilantrieb, um das Ventilplättchen zu bewegen und somit das Öffnen des Ventils zu steuern. Mit der oben genannten Methode muss der Benutzer den Status des Ventils justieren und einige notwendige Betätigungen durchführen. Dabei kann die Situation manchmal falsch eingeschätzt werden, was zu Unfällen führt. Es bedarf daher eines neuartigen Ventilsteuerungssystems, mit dem der Status des Ventils automatisch justiert werden kann und einfache Fehler im Ventil automatisch beseitigt werden können.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Zum Erreichen des oben genannten Ziels soll mit der vorliegenden Erfindung eine Ventilvorrichtung mit automatischer Erkenn- und Reparierfunktion geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ventilvorrichtung mit automatischer Erkenn- und Reparierfunktion mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist nahe zum Ventil ein Nahfeldregler installiert, mit dem der Ventilschalter überwacht wird, damit mit diesem die Daten über den Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens empfangen werden, mit dem danach ein Vergleich mit den Standardwegen vorgenommen wird. Weiter ist eine Logikeinheit eingebaut, in der die Regeln zum Feststellen des Status’ des Ventils gespeichert sind. Mit einer Fehlerbeseitigungseinheit werden die Fehler im Ventil durch die Bewegung des Ventilplättchens beseitigt. Mit der vorliegenden Erfindung werden daher für die Steuerung eines Ventils ohne Betätigungen durch die Fernfeld-Überwachungselemente die Lösungen für eine automatische Nahfeldwartung und -reparatur geschaffen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
1 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Blockdiagramm des Aufbaus der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein weiteres Blockdiagramm des Aufbaus der vorliegenden Erfindung.
4A bis 4E zeigen verschiedene Wege von unterschiedlichen Fehlern, die in einem Ventil auftreten können.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Mit Bezugnahme auf die 1 soll der Aufbau der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben sein.
Ein Ventil 10 ist mit einer Rohrleitung 60 zum Regulieren des Flusses in dieser Rohrleitung 60 verbunden. Das Ventil 10 umfasst ein Ventilplättchen 12. Mit der Bewegung des Ventilplättchens 12 wird das Öffnen zum Durchlassen des Flusses durch die Rohrleitung 60 reguliert, um die Menge der Flüssigkeit zu regeln, die durch das Ventil 10 fließt. Das Ventilplättchen 12 ist über eine Spindel 30 mit einem Ventilschalter 14 im Ventil 10 verbunden.
Ein Antrieb 16 ist mit dem Ventilschalter 14 verbunden. Der Antrieb 16 wird elektrisch oder pneumatisch gesteuert. Mit dem Antrieb 16 wird die Bewegung des Ventilschalters 14 und somit das Öffnen des Ventilplättchens 12 gesteuert.
Ein elektrischer Antrieb wird mit einem elektromagnetischen Ventil oder mit einem Motor betrieben, um mit dem Ventilschalter 14 die Spindel zum automatischen Steuern des Öffnens des Ventilplättchens 12 oder um mit dem Ventilschalter 14 die Spindel selbstautomatisch im Nahfeld oder Fernfeld zum Steuern der Flüssigkeit, die durch das Ventil 10 fließt, anzutreiben.
Ein Positionsdetektor 20 ist im Ventilschalter 14 installiert, um mit diesem Positionsdetektor 20 die Position des Ventilschalters 14 in Abhängigkeit von der Zeit zu erkennen. Die Erkennungsresultate werden an ein bestimmtes weiteres Bauteil gesendet, um das Öffnen des Ventilplättchens 12 mit der Zeit aufzunehmen und die Flüssigkeit, die durch das Ventil 10 fließt, zu regulieren. In den üblichen Designs der Ventile ist ein Ventilschalter 14 (nicht gezeigt) eingebaut. Das Öffnen des Ventilplättchens 12 wird mit dem Widerstand des Widerstandskörpers gemessen.
Die 1 und 2 zeigen, dass die vorliegende Erfindung weiter aus den folgenden Elementen besteht.
Ein Nahfeldregler 40 ist mit dem Antrieb 16 und mit einem Positionsdetektor 20 verbunden. Der Nahfeldregler 40 umfasst eine Logikeinheit 42 und einen Komparator 44.
In der Logikeinheit 42 sind die Regeln zum Feststellen des Status’ des Ventils 10 gespeichert.
Der Komparator 44 ist mit der Logikeinheit 42 verbunden. Der Komparator 44 umfasst eine Positionsdatenbank 441. Bei jedem Betätigen des Antriebs 16 nimmt die Positionsdatenbank 441 die Positionen des Ventilplättchens 12 in Abhängigkeit von der Zeit auf, um einen Positions-Zeit-Weg zum Öffnen des Ventilplättchens 12 zu erstellen. In der Positionsdatenbank 441 sind ebenfalls die Standardwege gespeichert. Der Standardweg ist ein idealer Weg für die Positionen des Ventilplättchens 12 in Abhängigkeit von der Zeit, wobei diese Standardwege im Voraus in der Positionsdatenbank 441 eingespeichert werden. Der Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens 12 wird basierend auf den Positionen und der Zeit (siehe 4) als ein Weg aufgenommen. Der Komparator 44 vergleicht den Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens 12 mit den Aufnahmen der Standardwege in der Positionsdatenbank 441. Die Vergleichsresultate werden aufgenommen und an andere dafür vorgesehene Elemente im System gesendet.
Eine Fernfeldsteuereinheit 50 ist an einer vom Ventil 10 entfernten Position installiert, um die Daten vom Nahfeldregler 40 über das Ventil 10 zu empfangen. Die Fernfeldsteuereinheit 50 wird mit den Überwachungselementen überwacht. Diese Überwachungselemente können den Nahfeldregler 40 auffordern, den Antrieb 16 zum Betätigen anzutreiben.
Eine Fehlerbeseitigungseinheit 69 ist im Nahfeldregler 40 installiert. In dieser Fehlerbeseitigungseinheit 69 sind die Regeln zum automatischen Beseitigen der Fehler gespeichert oder die Fehlerbeseitigungseinheit 69 teilt die Fehler den Fernfeld-Überwachungselementen mit, um mit letzteren die notwendigen Maßnahmen zu ergreifen.
Die 2 zeigt, dass der oben beschriebene Aufbau über keine Positioniervorrichtung verfügen muss. In 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem an den Antrieb 16 eine Positioniervorrichtung 65 angefügt ist, um dem Treiber 16 das präzise Positionieren zum Öffnen des Ventilplättchens 12 zu erleichtern.
Die vorliegende Erfindung verfügt über drei Steuerungsmodi.
Im ersten Steuerungsmodus wird der oben genannte Positions-Zeit-Weg verwendet.
Beim Betätigen des Antriebs 16 vergleicht der Komparator 44 den Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens 12 mit dem Standardweg, um den Status des Ventils 10 festzustellen. Mit dem Unterschied zwischen dem Positions-Zeit-Weg und dem Standardweg wird eine Alterung des Ventils 10 oder ein Fehler im Ventil 10 festgestellt. Bei einem Fehler kann dessen Ausmaß bestimmt werden. Die 4A zeigt, dass der Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens 12 fast mit dem Standardweg identisch ist. Dies bedeutet, dass der gegenwärtige Status des Ventils 10 in Ordnung ist. Falls wie in der 4B gezeigt zwischen dem Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens 12 und dem Standardweg ein großer Unterschied besteht weist dies auf eine Alterung oder Hinderung des Ventils 10 durch Hindernisse hin. Je größer der Unterschied zwischen diesen, desto fortgeschrittener ist die Alterung oder desto schwerwiegender ist der Fehler. Der Nahfeldregler 40 sendet danach diese Meldung an die Fernfeldsteuereinheit 50.
Im zweiten Steuerungsmodus sind in der Logikeinheit 42 einige Regeln zum Feststellen des Status’ des Ventils 20 gespeichert. Der Nahfeldregler 40 stellt mit Hilfe des Positions-Zeit-Weges des Ventilplättchens 12 den Status auf Basis der in der Logikeinheit 42 gespeicherten Regeln fest. Mit der Fehlerbeseitigungseinheit 69 werden danach die mit der Logikeinheit 42 festgestellten Fehler beseitigt, falls ein Auftreten von Fehlern im Ventil 10 festgestellt wurde. Beispielsweise ist der mit dem Positionsdetektor 20 erkannte Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens 12 wie in der 4C gezeigt eine unterbrochene Linie oder wie in der 4D gezeigt eine abgeschnittene Linie oder wie in der 4E gezeigt eine Stufenlinie. Die in der Logikeinheit 42 gespeicherten Regeln gehen davon aus, dass die unterbrochene Linie wegen kleiner Hindernisse im Bewegungsweg des Ventilplättchens 12 auf eine unstabile Bewegung des Ventilplättchens 12 hinweist. Eine abgeschnittene Linie weist darauf hin, dass der Ventilschalter 14 durch ein großes Hindernis gehindert wird. Die Stufenlinie bedeutet, dass der Ventilsitz zerstört wurde. Diese Meldungen werden danach an die Fernfeldsteuereinheit 50 gesendet, um solche Vorfälle den Überwachungselementen mitzuteilen.
Der dritte Steuerungsmodus der vorliegenden Erfindung besteht in der Kombination des ersten und zweiten Steuerungsmodus’, d.h. mit dem Komparator 44 wird der Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens 12 mit dem Standardweg verglichen, um den Status den Ventils 10 mit Basis auf den in der Logikeinheit 42 gespeicherten Regeln festzustellen. Falls festgestellt wird, dass das Ventilplättchen 12 durch unerwünschte Fremdkörper blockiert oder gehindert wird, treibt die Fehlerbeseitigungseinheit 69 den Antrieb 16 zum Betätigen des Ventilschalters 14 an, um mit diesem Ventilschalter 14 das Ventilplättchen 12 zum wiederholten Rotieren zu betätigen und somit die Blockierung des Ventils 10 zu beseitigen oder den Rost im Ventil 10 zu entfernen. Weiter wird der Status der Fernfeldsteuereinheit 50 mitgeteilt. Die Amplitude der Bewegung des Ventilplättchens 12 basiert auf der praktischen Anforderung. Falls der Betrieb der gesamten Rohrleitung nicht beeinträchtigt wird, kann das Ventil 10 erneut betätigt werden, um einen neuen Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens 12 zu erhalten und um somit den Effekt der Fehlerbeseitigungseinheit 69 festzustellen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Nahfeldregler 40 nahe zum Ventil 10 installiert, um den Ventilschalter 14 zu überwachen und somit die Daten über den Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens 12 zu erhalten, die zum Vergleichen mit den Standardwegen verwendet werden. Weiter sind in der Logikeinheit 42 die Daten zum Feststellen des Status’ des Ventils 10 gespeichert. Mit einer Fehlerbeseitigungseinheit 69 wird der Fehler im Ventil 10 durch Bewegen des Ventilplättchens 12 beseitigt. Mit der vorliegenden Erfindung werden daher für die Steuerung eines Ventils ohne Betätigungen durch die Fernfeld-Überwachungselemente die Lösungen für eine automatische Nahfeldwartung und -reparatur geschaffen. Damit werden sowohl der Kosten- als auch der Arbeitsaufwand gespart, um die Arbeit effizienter durchzuführen.
Trotz der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird offensichtlich, dass diese auf viele Arten verändert werden kann. Solche Veränderungen sollen als keine Abweichung vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, wobei sämtliche dieser Modifizierungen den Fachleuten auf diesem Gebiet offensichtlich werden und mit in den Umfang der nachstehenden Ansprüche gehören sollen.

Claims

Intelligente Ventilvorrichtung mit automatischer Erkenn- und Reparierfunktion, umfassend: ein mit einer Rohrleitung (60) verbundenes Ventil (10) zum Regulieren des Flusses in dieser Rohrleitung (60), wobei das Ventil (10) ein Ventilplättchen (12) umfasst, wobei durch die Bewegung dieses Ventilplättchens (12) eine Öffnung für einen Fluss durch die Rohrleitung (60) reguliert wird, um die Menge der Flüssigkeit, die durch das Ventil (10) fließt, zu regeln; einen über eine Spindel mit dem Ventilplättchen (12) verbundenen Ventilschalter (14); ein mit dem Ventilschalter (14) verbundener Antrieb (16), wobei durch den Antrieb (16) die Bewegung des Ventilplättchens (12) und damit das Öffnen dieses Ventilplättchens (12) gesteuert wird; einen im Ventilschalter (14) installierten Positionsdetektor (20), mit dem eine Position des Ventilplättchens (12) in Abhängigkeit von der Zeit erkannt wird; einen Nahfeldregler (40), der mit dem Antrieb (16) und dem Positionsdetektor (20) verbunden ist, wobei dieser Nahfeldregler (40) eine Logikeinheit (42) und einen Komparator (44) umfasst, wobei in der Logikeinheit (42) die Regeln zum Feststellen des Ventilstatus’ gespeichert sind, wobei der Komparator (44) mit der Logikeinheit (42) verbunden ist, wobei der Komparator (44) eine Positionsdatenbank (441) umfasst, wobei die mit dem Positionsdetektor (20) erkannten Positionen in der Positionsdatenbank (441) gespeichert werden, um einen Positions-Zeit-Weg bezüglich des Öffnens des Ventilplättchens (12) zu ermitteln, wobei in der Positionsdatenbank (441) ebenfalls die Standardwege gespeichert sind, wobei ein Standardweg ein idealer Weg für die Positionen des Ventilplättchens (12) in Abhängigkeit von der Zeit während des Öffnens sind, wobei diese Standardwege im Voraus in der Positionsdatenbank (441) gespeichert sind; eine Fernfeldsteuereinheit (50), die an einer vom Ventil (10) entfernten Position installiert ist, um die Daten über das Ventil (10) zu empfangen, wobei die Fernfeldsteuereinheit (50) mit Überwachungselementen überwacht wird; und eine Fehlerbeseitigungseinheit (69), in der die Regeln zum automatischen Beseitigen der Fehler gespeichert sind oder welche die Fehler den Fernfeld-Überwachungselementen mitteilt, um mit letzteren die notwendigen Maßnahmen zu ergreifen.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Komparator (44) den Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens (12) mit dem Standardweg vergleicht, um den Status des Ventils (10) festzustellen, wobei mit dem Unterschied der beiden Wege nach den Regeln der Logikeinheit (42) eine Alterung des Ventils (10) oder Fehler im Ventil (10) festgestellt werden.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, wobei mit der Fehlerbeseitigungseinheit (69) durch einmaliges oder wiederholtes Bewegen des Ventilplättchens (12) der Fehler beseitigt wird, falls ein solcher im Ventil (10) aufgetreten ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Nahfeldregler (40) nach den Regeln der Logikeinheit (42) Fehler im Ventil (10) oder eine Alterung des Ventils (10) feststellt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, wobei mit der Fehlerbeseitigungseinheit (69) durch einmaliges oder wiederholtes Bewegen des Ventilplättchens (12) die Fehler beseitigt werden, falls solche im Ventil (10) festgestellt werden.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein großer Unterschied zwischen dem Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens (12) und dem Standardweg auf eine Alterung des Ventils (10) hinweist oder darauf, dass das Ventil (10) durch andere Hindernisse gehindert wird, wobei je größer der Unterschied ist, desto fortgeschrittener ist die Alterung oder desto schwerwiegender ist der Fehler.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Logikeinheit (42) davon ausgeht, dass die Bewegung des Ventilplättchens (12) durch kleine Hindernisse im Bewegungsweg des Ventilplättchens (12) unstabil wird, wenn der mit dem Positionsdetektor (20) erkannte Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens (12) eine unterbrochene Linie ist, wonach die Fehlerbeseitigungseinheit (69) das Ventilplättchen (12) zu wiederholten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen antreibt, um die kleinen Hindernisse zu entfernen.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Logikeinheit (42) davon ausgeht, dass die Bewegung des Ventilplättchens (12) durch ein großes Hindernis im Bewegungsweg des Ventilplättchens (12) gehindert wird, wenn der mit dem Positionsdetektor (20) erkannte Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens (12) eine abgeschnittene Linie ist, wonach die Fehlerbeseitigungseinheit (69) das Ventilplättchen (12) zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung betätigt, um das Hindernis zu entfernen.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Logikeinheit (42) davon ausgeht, dass der Ventilsitz zerstört wurde, wenn der mit dem Positionsdetektor (20) erkannte Positions-Zeit-Weg des Ventilplättchens (12) eine Stufenlinie ist, wobei diese Meldung an die Fernfeldsteuereinheit (50) gesendet wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei als Antrieb (16) ein pneumatischer Antrieb oder ein elektrischer Antrieb verwendet wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei bei dem Antrieb (16) eine Positioniervorrichtung (65) angefügt ist, um dem Antrieb (16) das präzise Positionieren zum Öffnen des Ventilplättchens (12) zu erleichtern.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ventilschalter (1) einen Widerstandskörper umfasst und das Öffnen des Ventilplättchens (12) mit dem Widerstand des Widerstandskörpers gemessen wird.