ES2304565T3 - Sistema posicionador de valvulas. - Google Patents
Sistema posicionador de valvulas. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2304565T3 ES2304565T3 ES04010179T ES04010179T ES2304565T3 ES 2304565 T3 ES2304565 T3 ES 2304565T3 ES 04010179 T ES04010179 T ES 04010179T ES 04010179 T ES04010179 T ES 04010179T ES 2304565 T3 ES2304565 T3 ES 2304565T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- valve
- pressure
- actuator
- adjustment
- routine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 description 26
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 description 19
- 230000008859 change Effects 0.000 description 17
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 12
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 11
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 7
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 241000283216 Phocidae Species 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 101000872084 Danio rerio Delta-like protein B Proteins 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 206010003497 Asphyxia Diseases 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000003679 aging effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000003455 independent Effects 0.000 description 1
- 238000013101 initial test Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
- F15B19/005—Fault detection or monitoring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
- F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
- F15B21/087—Control strategy, e.g. with block diagram
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B5/00—Transducers converting variations of physical quantities, e.g. expressed by variations in positions of members, into fluid-pressure variations or vice versa; Varying fluid pressure as a function of variations of a plurality of fluid pressures or variations of other quantities
- F15B5/006—Transducers converting variations of physical quantities, e.g. expressed by variations in positions of members, into fluid-pressure variations or vice versa; Varying fluid pressure as a function of variations of a plurality of fluid pressures or variations of other quantities with electrical means, e.g. electropneumatic transducer
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
- G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/43—Programme-control systems fluidic
- G05B19/44—Programme-control systems fluidic pneumatic
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B5/00—Anti-hunting arrangements
- G05B5/01—Anti-hunting arrangements electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B7/00—Arrangements for obtaining smooth engagement or disengagement of automatic control
- G05B7/02—Arrangements for obtaining smooth engagement or disengagement of automatic control electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/25—Pc structure of the system
- G05B2219/25252—Microprocessor
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41032—Backlash
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41143—Compensation of dynamic characteristic of actuator
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41154—Friction, compensation for friction
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41304—Pneumatic
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41311—Pilot valve with feedback of position
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)
- Servomotors (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
Abstract
Procedimiento para realizar diagnósticos en una válvula (10) teniendo un actuador (26), comprendiendo el método posiciones de muestreo de la válvula, almacenando las posiciones muestreadas, y analizando las posiciones muestreadas, caracterizado por: posicionamiento de la válvula en un primer extremo de un rango de ensayo de las posiciones de la válvula (402); ajuste de la presión del líquido al actuador hasta que alcance un segundo extremo del rango de ensayo, abarcando: ajuste incremental de la presión del líquido (412), esperando después de cada ajuste (404), y muestreando la posición de la válvula y la presión del actuador después de esperar (408); ajuste de la presión del líquido al actuador hasta que alcance el primer extremo de la rango de ensayo, comprendiendo: ajuste incremental de la presión del líquido (412), esperando después de cada ajuste (404), y muestreando la posición de la válvula y la presión del actuador después de esperar (408); y almacenando en memoria los datos de posición y de presión muestreados; y analizando los datos muestreados.
Description
Sistema posicionador de válvulas.
La presente invención, se relaciona con un
sistema posicionador para el control una válvula de control de
fluidos y, más particularmente, con un sistema posicionador
inteligente y con las rutinas de software para el control de su
operación.
Las válvulas de control de fluidos se utilizan
para controlar la transmisión y distribución de fluidos, tales como
líquidos y gases. En tales aplicaciones hay a menudo requisitos
para el funcionamiento apropiado de válvulas altamente fiables y
precisas. Sin embargo, debido a la ejecución física de la válvula,
así como al ambiente en el que opera la válvula, se deben mantener
durante toda su operación el mantenimiento periódico, la
calibración y el ajuste de la válvula. Además, la válvula puede
mostrar un comportamiento no lineal y aparentemente imprevisible.
Por ejemplo, la alta fricción en la válvula puede causar un
comportamiento de adherencia-deslizamiento cuando
la válvula se esté ajustando entre una posición abierta y una
cerrada. Además, las temperaturas ambientales y el envejecimiento
afectan a características de los componentes y causan errores de
posición.
Muchas válvulas estás provistas de actuadores y
posicionadores para controlar el movimiento de la válvula. Además,
algunos posicionadores están controlados por ordenador. Sin
embargo, este control se ha limitado un tanto. Además, los
posicionadores controlados por ordenador convencionales no predicen
adecuadamente el comportamiento real de la válvula. Por lo tanto, lo
que se precisa es un posicionador de válvula que facilite los
requisitos de mantenimiento continuo, calibración y ajuste de la
válvula.
La US 5.573.032 se relaciona con un posicionador
de válvula que recibe un punto de ajuste (punto de ajuste) de un
regulador principal y proporciona una presión del control a un
actuador de válvula para controlar una válvula. Un circuito de
detección en el posicionador detecta la posición de la válvula y la
presión de control, y un circuito controlador en el posicionador
utiliza la presión y la posición detectadas para proporcionar una
información de salida de un comando a una sección neumática, que
produce la presión del control. El posicionador puede incluir un
circuito de control del banco de pruebas que rampee la presión de
control entre una presión de control inicial y una presión de
control final y de nuevo a la presión de control inicial mientras
muestrea las presiones específicas de control y sus
correspondientes posiciones, para proporcionar una salida que
indique la fuerza apropiada de carga previa del resorte en un
resorte de actuador.
La EP 0 660 017 se relaciona con un sistema de
control de diagnóstico para un actuador neumático de la válvula. El
sistema de control incluye tres componentes operacionales para
memorizar, respectivamente, los valores de presión del resorte, la
presión de contraempuje, y la presión de fricción para los valores
de posición del miembro de la válvula. Los componentes están
conectados en paralelo y, a través de interruptores, con el
transductor de posición del miembro de la válvula, el generador de
posición fija, el bloque computacional de presión, el generador de
presión, y/o un diferenciador. Los interruptores son dirigidos por
una unidad de control lógico que conmuta cuando el miembro de la
válvula está en reposo.
La invención se relaciona con un método para
realizar diagnósticos en una válvula, tal y como se exige en la
Reivindicación 1, y con un sistema para realizar diagnósticos en
una válvula, tal y como se exige en la Reivindicación 4.
La Fig. 1 es un diagrama de bloques de un
sistema posicionador que emplea los principios de la presente
invención para controlar una válvula.
Las Fig. 2 y 3 son gráficos de posición y
presión frente al tiempo para una válvula.
La Fig. 4 es un diagrama de flujo de una rutina
para el informe del ajuste del bucle de mando o el ciclo límite
empleado por el sistema posicionador de la Fig. 1.
La Fig. 5 es un diagrama de flujo de una rutina
para la transferencia sin sacudidas del modo manual al modo
automático empleado por el sistema posicionador de la Fig. 1.
Las Fig. 6a-6b son diagramas de
flujo de una rutina para realizar el control de posición empleado
por el sistema posicionador de la Fig. 1.
Las Fig. 7a, 7b, y 7c son diagramas de flujo de
rutinas alternas para encontrar un valor del BIAS (índice de
exactitud) utilizado por el sistema posicionador de la Fig. 1.
La Fig. 8 es un diagrama de flujo de una rutina
para determinar una firma de la válvula empleada por el sistema
posicionador de la Fig. 1.
La Fig. 9 es un diagrama de flujo de una rutina
para determinar una respuesta al escalón de la válvula empleada por
el sistema posicionador de la Fig. 1.
Las Fig. 10a-10b son
visualizaciones en pantalla - con gráficos para analizar la
realimentación de la respuesta de la válvula al controlador del
proceso de la Fig. 1.
La Fig. 11 es un diagrama detallado parcial de
una ejecución de una válvula rotatoria controlada por el sistema
posicionador de la Fig. 1.
La Fig. 12 es un diagrama de flujo de una rutina
de control de la posición de la válvula empleada por el sistema
posicionador de la Fig. 1.
Las Fig. 13 y 14 son gráficos de la posición de
la válvula frente al tiempo empleados por el sistema posicionador
de la Fig. 1.
La Fig. 15 es un diagrama de flujo de una rutina
de autoajuste empleada por el sistema posicionador de la Fig.
1.
La Fig. 16 es un diagrama de flujo de una rutina
de determinación del BIAS llamada por la rutina de autoajuste de la
Fig. 15.
Las Fig. 17a y 17b son diagramas de flujo de una
rutina de ajuste de bucle abierto llamada por la rutina de
autoajuste de la Fig. 15.
La Fig. 18 es un diagrama de flujo para una
rutina de determinación de parámetros empleada por la rutina de la
Fig. 17a.
La Fig. 19 es un diagrama de flujo de una rutina
de autoajuste de bucle cerrado llamada por la rutina de autoajuste
de la Fig. 15.
Las Fig. 20a y 20b son diagramas de flujo de una
subrutina de ajuste hacia delante llamada por la rutina de
autoajuste de bucle cerrado de la Fig. 19.
La Fig. 21 es un diagrama de flujo de una
subrutina de ajuste hacia atrás llamada por la rutina de autoajuste
de bucle cerrado de la Fig. 19.
La Fig. 22 es un diagrama de flujo para una
rutina de autocaracterización de la válvula empleada por el sistema
posicionador de la Fig. 1.
La Fig. 23 es un diagrama de flujo de detección
de un sensor de posición fallido empleado por el sistema
posicionador de la Fig. 1.
La Fig. 24 es un diagrama de flujo de una rutina
de diagnóstico del desgaste del asiento de levante parcial empleada
por el sistema posicionador de la Fig. 1.
La Fig. 25 es un diagrama de flujo de una rutina
de diagnóstico de cierre del asiento de válvula empleada por el
sistema posicionador de la Fig. 1.
La Fig. 26 es un diagrama de flujo de una rutina
de determinación de un ajuste de la apertura controlable mínima
empleada por el sistema posicionador de la Fig. 1.
Las Fig. 27-28 son
visualizaciones en pantalla de un gráfico de la capacidad de flujo
frente a la posición de la válvula y una ventana automática
(pop-up) que se muestra si el usuario solicita un
cambio de posición inválida, proporcionadas por el sistema
posicionador de la Fig. 1.
La Fig. 29 es un diagrama de flujo de una rutina
de determinación de las restricciones del sistema empleada por el
sistema posicionador de la Fig. 1, empleando las visualizaciones en
pantalla de las Fig. 27-28.
En referencia a la Fig. 1 del diseño, una
válvula 10 es controlada por un sistema posicionador 12 que pone en
práctica características de la presente invención. El sistema
posicionador 12 incluye un multiplexor 14, un convertidor de
analógico a digital ("A/D") 16, un microprocesador 18, un
convertidor de digital a analógico ("D/A") 20, un transductor
corriente a presión ("I/P") 22, una válvula de carrete 24, y
un actuador 26. El posicionador 12 está alimentado por una fuente de
alimentación 30 y un suministro de aire 32.
El multiplexor 14 recibe varias señales
incluyendo una señal de retomo de la presión 40 desde el actuador
26 y una señal de retomo de la posición 42 desde la válvula 10. La
señal de retorno de la presión 40 se deriva de un sensor de la
presión 44 conectado neumáticamente al actuador 26 y la señal de
retomo de la posición 42 se deriva de un sensor de retomo de la
posición 46 conectado mecánicamente a la válvula 10. Por tanto,
como las posiciones de la válvula y del actuador cambian, la señal
de retorno de la presión 40 y la señal de retomo de la posición 42
indican las posiciones cambiantes al multiplexor 14.
En algunas ejecuciones, el sensor de posición 46
está separado del resto del posicionador 12. Por ejemplo, en las
situaciones en las que la válvula 10 esté situada en un ambiente
duro, se puede disponer el posicionador 12 por separado, con sólo el
sensor de posición 46 sujeto a la válvula 10. Como consecuencia,
sólo la línea de aire del transductor de I/P22, el sensor de
posición 46, y la línea para la señal de retomo 42 están en el
ambiente duro.
El multiplexor 14 proporciona las señales al
microprocesador 18 a través del convertidor A/D 16. El
microprocesador 18 incluye código de software, descrito abajo
minuciosamente, para supervisar la posición de la válvula 10, así
como un controlador (no representado) para ejecutar varias rutinas
de posicionamiento de la válvula. En algunas ejecuciones, el
controlador puede estar alejado del posicionador 12, mientras que
en otras ejecuciones, el controlador es parte del microprocesador
18. Más adelante, la funcionalidad asignada al controlador o al
microprocesador 18 puede intercambiarse entre los dos.
El microprocesador 18 puede almacenar uno o más
programas internamente o en una memoria externa, tal como una
memoria no volátil 48. Además, el microprocesador el 18 puede estar
interconectado externamente por dispositivos tales como un teclado
numérico 50, y una pantalla 52. El controlador externo interconecta
con el microprocesador 18 a través de una señal de entrada 54
conectada con el multiplexor 14. En algunas ejecuciones,
especialmente aquellas que utilizan el controlador externo, el
teclado numérico 50 y la pantalla 52 pueden no existir. En estas
ejecuciones, los dispositivos de entrada y de salida asociados al
controlador externo realizan funciones idénticas.
En respuesta a los programas almacenados y a las
interfaces externas, el microprocesador 18 (con/sin el controlador
externo) controla la posición de la válvula 10 conduciendo señales
electrónicas de posición. El microprocesador 18 proporciona las
señales electrónicas de posición al transductor I/P 22 a través del
convertidor D/A 20, que convierte las señales a una señal analógica
"SALIDA". El transductor I/P 22, que recibe también un
suministro regulado de aire de la fuente de aire 32, convierte la
señal SALIDA en señales neumáticas de posición.
El transductor I/P 22 proporciona las señales
neumáticas de posición al actuador 26 a través de la válvula de
carrete 24. El actuador 26 es un diafragma convencional, tal como
un dispositivo cargado por resorte (resorte 56) para controlar la
posición de la válvula 10. El actuador el 26 puede ser de actuación
simple o doble y se puede conectar con la válvula 10 de forma que
una presión creciente cierre la válvula, o alternativamente, de
forma que una presión cada vez mayor abra la válvula.
La válvula 10 es una válvula convencional y
puede ser de uno de muchos tipos diferentes, incluyendo un tipo
rotatorio discutido minuciosamente abajo respecto a la Fig. 11. Por
ejemplo, la válvula 10 incluye una cubierta 60 a través de la cual
pueda fluir un líquido, un conector de válvula 62, y un vástago de
la válvula 64. La cubierta 60 incluye un asiento 68 tal que, cuando
se presione el conector 62 contra el asiento, se cierre la válvula
y cuando el conector se separe del asiento, se abra la válvula. El
actuador 26, en respuesta a las señales neumáticas del transductor
I/P 22, desplaza el vástago de la válvula 64 y, por tanto, el
conector 62, hacia adelante y hacia atrás, abriendo y cerrando de
este modo la válvula. Muchas fuerzas actúan sobre el vástago de la
válvula 64 y el conector 62, incluyéndose, por ejemplo, las fuerzas
de resorte del actuador 26, las fuerzas del fluido, y las fuerzas de
rozamiento. Se entiende que las válvulas y sus fuerzas asociadas
son conocidas en el estado actual de la técnica y que la
descripción anterior es simplemente representativa de muchos tipos
diferentes de válvulas. Para la descripción restante, la referencia
general a la válvula 10 se enfoca al conector de válvula 62 y al
vástago de la válvula 64, a menos que se indique lo contrario.
A la válvula 10 se le asocia una característica
de flujo. Una característica de flujo describe la capacidad de
flujo de la válvula 10 frente al recorrido (apertura o cierre) de
la válvula. Las características de flujo típicas incluyen a las
lineales y no lineales. Un tipo de característica de flujo no
lineal se llama porcentaje equivalente, por ejemplo, si la válvula
10 está abierta al 50%, la capacidad de flujo para la válvula está
al 50%. Típicamente, con porcentaje equivalente, la válvula no se
abre linealmente en función de la señal de control, sino que, por
el contrario, se abre muy lentamente al principio y después más
rápidamente al final. Se encuentran también disponibles
características personalizadas para la válvula 10, según lo
discutido posteriormente en mayor detalle.
En los sistemas de posicionado convencionales,
incluso aquellos controlados por microprocesador, el posicionador
es a menudo incapaz de fijar la válvula en el punto de ajuste (punto
de ajuste) deseado. En su lugar, un bucle de control en el
posicionador tiende a completar un ciclo hacia adelante y hacia
atrás alrededor del punto de ajuste deseado (ciclo límite). Esto
puede estar causado por el ruido del proceso, un bucle mal
ajustado, o una válvula de ciclo límite. Con frecuencia es difícil
determinar cuál es la causa del ciclo límite.
Una razón del ciclo límite es la fricción.
Cuando un actuador intenta desplazar una válvula a una nueva
posición, el actuador tiene que aumentar continuamente la presión
hasta que ésta supere finalmente la fricción en una dirección y la
válvula comience a moverse. Entonces, cuando la válvula se haya
movido, el bucle de control intenta hacer que vaya en dirección
opuesta. Así, una vez más, el actuador tiene que elevar
continuamente la presión hasta que supere finalmente la fricción.
El tiempo que requiere el actuador para elevar la presión lo
suficiente para comenzar el desplazamiento de la válvula es la
"demora", y la diferencia entre la posición y la presión es el
"desplazamiento de fase".
La presente invención sirve para calcular el
desplazamiento de fase y determinar después si está ocurriendo o no
el ciclo límite. Por tanto, la relación entre la posición de la
válvula y la presión del actuador se puede emplear para determinar
la presencia y la fuente del ciclo límite. Una vez determinado, el
ciclo límite puede manejarse de diferentes maneras, incluyendo la
notificación al usuario, actualización de una planificación de
mantenimiento para la válvula, y así sucesivamente.
En referencia a la Fig. 2, se considera por
ejemplo una presión sinusoidal que conduzca el actuador 26 de la
válvula. El actuador y la válvula 10 tienen fricción asociada a
esto. En caso de alta fricción, un trazo continuo 70 representa la
presión en función del tiempo, el trazo punteado 72 representa la
posición de la válvula en función del tiempo, y el trazo
discontinuo 74 representa el valor medio de la posición y de la
presión. En un instante T1, la presión es lo suficientemente alta
para superar la fricción y la válvula 10 comienza a moverse,
conducida por la presión creciente. En un instante T2, la presión
deja de aumentar y comienza a disminuir. Como consecuencia, la
válvula 10 deja de moverse hasta que, en un instante T3, la presión
sea lo suficientemente baja para superar otra vez la fricción y la
válvula 10 comience a desplazarse otra vez.
En referencia a la Fig. 3, en caso de baja
fricción, se aplica el mismo ciclo de presión 70 a la válvula. Un
nuevo trazo punteado 76 representa una posición de la válvula en
función del tiempo. En el instante T5, la presión es lo bastante
alta para superar la fricción y la válvula 10 comienza a moverse,
conducida por la presión creciente. En el instante T6, la presión
deja de aumentar y comienza a disminuir. En consecuencia, la
válvula 10 deja de moverse hasta que, en el instante T7, la presión
sea lo suficientemente baja para superar otra vez la fricción y la
válvula comience a moverse otra vez. Sin embargo, como la fricción
se supera mucho antes en el ciclo, el tiempo entre T6 y T7, durante
el cual la válvula 10 no se mueve, es muy pequeño. Así pues, el
retardo entre la presión y la posición es mucho menor. En este caso
de baja fricción, el ciclo límite no es probablemente la causa de
la presión del actuador de ciclo. En su lugar, la causa es
probablemente el ajuste del bucle.
En respuesta al ciclo límite, el controlador
detecta e informa de cualquier ciclo límite de la válvula 10. El
controlador detecta el ciclo límite haciendo que el microprocesador
18 reciba y analice el punto de ajuste deseado de la válvula, la
posición de la válvula 10 a través de la señal de retomo de la
posición 42, y la presión del actuador a través de la señal de
retomo de la presión 40. El microprocesador 18 compara los cruces
por cero (medidas relacionadas con la medida media) de estos tres
valores, y de este modo calcula la relación de fases entre ellos.
El ciclo límite se puede identificar por una relación de fase de 90°
entre la posición de la válvula y la presión del actuador. Una vez
que se detecta el ciclo límite, el microprocesador 18 informa al
usuario, por ejemplo, a través de la pantalla 52, permitiendo de
este modo que el usuario tome medidas apropiadas y oportunas de
mantenimiento.
En referencia a la Fig. 4, se ejecuta una rutina
80 repetidamente muchas veces durante cada ciclo de oscilación. La
rutina 80 calcula dos contravalores, el RETRASO y el PERIODO, que
se incrementan potencialmente en cada iteración de la rutina. La
rutina 80 informa del AJUSTE DEL BUCLE 82 o del CICLO LÍMITE 84
como causa de la oscilación. Si se notifica el AJUSTE DEL BUCLE 82,
que es causado por el ajuste incorrecto del bucle de control del
proceso, el usuario debe ajustar el bucle de control del proceso
correspondientemente. Si, por el contrario, se notifica el CICLO
LÍMITE 84, que puede estar causado por un alto nivel de fricción de
la válvula 10, el usuario debe reapretar y/o reconstruir la válvula
10 para aliviar tal alto movimiento.
La ejecución comienza en el paso 90, donde se
muestrea la presión del actuador. Esto se hace leyendo la señal de
retomo de la presión 40. La presión del actuador debe ser
proporcional a la señal de SALIDA. En el paso 92, se efectúa un
promedio exponencial de la presión del actuador.
donde N es un número que garantiza
que la media ocurre durante varios periodos. Puesto que los
periodos de ciclo límite son típicamente de algunos segundos, y
puesto que puede haber 10 iteraciones por segundo, N puede ser a
menudo aprox.
1000.
En el paso 94, la rutina 80 examina los cruces
por cero positivos de la presión y de la posición de la válvula. En
referencia a las Fig. 2 y 3, los cruces por cero positivos de la
medida de la presión ocurren en los instantes T10, T12, T13, y T15.
El PERIODO se mide entre T10 y T12 y entre T13 y T15. Los cruces por
cero positivos de la medida de la posición ocurren en los instantes
T11 y T14. Los tiempos para el RETRASO se miden entre T10 y T11 y
entre T13 y T14. Para reducir el efecto del ruido, los cruces por
cero T10, T11, T12, T13, T14, y T15 pueden definirse
alternativamente después de varias mediciones sucesivas de la señal
de retomo de la posición 42 y de la señal de presión 40.
\newpage
En el paso 96, se hace una determinación para
ver si los cruces por cero progresan positivamente. Si no, en el
paso 98, se incrementa la temporización de intervalos del PERIODO y
la ejecución pasa al paso 100. Si no, en el paso 102, se calcula un
valor X:
Para reducir ulteriormente el efecto del ruido,
puede promediarse también el valor X. El valor X proporciona un
nivel de confianza para la determinación de la causa de la
oscilación. En el paso 104, si X estuviera cerca de cero, el AJUSTE
DEL BUCLE 82 seria probablemente la causa de la oscilación. Si X
fuera mayor de 0.15, el CICLO LÍMITE 84 seria probablemente la
causa de la oscilación. En el paso 106, los valores PERIODO y el
RETRASO de se ponen a "0" y el valor PASO se pone a
"1".
En el paso 100, se mide la posición de la
válvula a través de la señal de retomo de la posición 42. En el
paso 108, se promedian exponencialmente los valores de posición
(véase la ecuación 1 citada anteriormente) y en el paso 110, se
determinan otra vez los cruces por cero. En el paso 112, se hace una
determinación para ver si los cruces por cero progresan
positivamente. Si es así, en el paso 114 se pone a "0" el
valor PASO. En el paso 116, el valor RETRASO se fija a RETRASO más
PASO y la ejecución vuelve al paso 90. En consecuencia, la
temporización de intervalos del PERIODO se incrementa cada ciclo
durante el periodo y se reajusta al final del periodo. La
temporización de intervalos del RETRASO se incrementa solamente
cuando PASO es igual a "1" y se reajusta al final del periodo.
El valor "1" representa una iteración de la rutina 80 para
determinar los contravalores del RETRASO y del PERIODO. Por lo
tanto, el valor PASO actúa como un interruptor que encienda y
apague un contador particular. Por ejemplo, PERIODO debería parar
de contar después de que la posición tienda a un cruce por cero.
El posicionador 12 admite dos modos de
operación: un modo de operación automático normal, y un modo de
operación manual. En ambos casos, un algoritmo de control está
realmente todavía en ejecución y posicionando la válvula,
determinándose la diferencia por cómo está determinado el punto de
ajuste de la válvula. Convencionalmente, cuando la válvula se
cambia del modo automático al modo manual, el controlador del
posicionador "se satura" externamente, es decir, va a una
salida mínima o máxima. Entonces, cuando se hace retomar la válvula
al modo de operación normal, el posicionador cierra o abre la
válvula antes de moverla a la posición correcta, "golpeando"
de este modo la válvula.
Por ejemplo, un controlador externo puede
intentar adecuar una posición de la válvula mientras el líquido
pasa a través de la válvula. El posicionador 12 intenta controlar
el flujo para adecuar un punto de ajuste de cierta válvula. Si el
control se cambia al modo manual y el flujo a través de la válvula
es demasiado alto, el controlador intentará cambiar el punto de
ajuste de la válvula cerrando un poco la válvula. Como la válvula
está en modo manual, se ignoran las señales de posicionamiento. El
controlador sigue intentando cerrar la válvula más, aumentando la
señal para cerrar la válvula. Entonces, cuando se cambia el
posicionador 12 a modo de operación normal, se reconoce la señal de
cierre y la válvula 12 se cierra totalmente. El controlador
reconocería entonces que el flujo es ahora demasiado bajo y
comenzaría a abrir de nuevo la válvula. Sin embargo, habría una
"sacudida" en el flujo al cerrarse la válvula 10 y reabrirse
después.
En la presente invención, el posicionador 12
proporciona una transferencia sin sacudidas entre los modos de
operación, evitando el rápido cierre o apertura total de la válvula
10 después de que el control de la válvula por parte del
posicionador cambie del modo de operación automático al modo de
operación manual y nuevamente al modo automático. Al cambiar de
modo manual a modo automático, el microprocesador 18 lee la señal
de retomo de la posición 42. Si la posición de la válvula 10 no
coincide con la posición deseada de la válvula, el microprocesador
18 espera a que el usuario cambie la salida de controlador para que
coincida con la posición actual de la válvula. La válvula 10 se
mantiene en su posición actual hasta que se modifique la salida de
controlador para que coincida. El microprocesador el 18 puede
notificar al usuario, por ejemplo en la pantalla 52, para permitir
al usuario ver cuánto se debe modificar la señal para coincidir con
la posición actual de la válvula.
En referencia a la Fig. 5, una rutina 150
proporciona una transferencia sin sacudidas del modo de operación
manual al automático. La rutina 150 utiliza una posición actual
inicial P_{i}, una posición caracterizada P_{s}, y un punto de
ajuste de la posición S_{p}. El valor de posición S_{p} (señal
de entrada 54) viene del controlador. Si la válvula 10 tiene una
característica de porcentaje equivalente, la posición caracterizada
P_{s} y el punto de ajuste de la posición S_{p} son iguales. Si
no, se emplea una función de caracterización F_{c} para convertir
el punto de ajuste de la posición S_{p} en la posición
caracterizada P_{s}. Una función de la caracterización define la
relación entre la señal de entrada 54 como un porcentaje de rango
medido y la posición real P_{i} de la válvula como porcentaje de
rango:
e
inversamente:
Por ejemplo, si el controlador da una señal de
entrada 54 para un punto de ajuste S_{p} del 50%, el controlador
convierte la señal usando la función de caracterización F_{c} en
una posición caracterizada P_{s} que pueda estar abierta al 15%,
teniendo aún un ratio de flujo del 50%.
En el paso 152, se mide una posición inicial
P_{i} de la válvula 10. En el paso 154, si el microprocesador 18
recibe una orden de cancelar la transferencia sin sacudidas, la
ejecución pasa al paso 156 donde el control vuelve al modo manual.
Si no, en el paso 160, se recibe una posición deseada para el modo
automático y se transforma en un punto de ajuste del valor de la
posición S_{p}, que representa la posición deseada como
porcentaje de límites predefinidos de calibración. En el paso 162,
se calcula una posición caracterizada Ps que corresponde al valor de
la posición S_{p}.
En el paso 164, si la diferencia (valor
absoluto) entre P_{i} y Ps es menor que un límite predefinido
"L1", en el paso 166, la operación pasa al modo de operación
automático. Si no, la ejecución pasa al paso 168 donde el
controlador informa al usuario, por ejemplo en la pantalla 52, para
permitirle ver cuánto debe modificarse el punto de ajuste de la
posición para coincidir con la posición actual de la válvula. El
controlador puede proporcionar también al usuario la información
adicional para el ajuste del punto de ajuste de la posición.
En una ejecución alternativa, el posicionador 12
podría ajustar realmente la válvula 10 o ajustar la propia señal de
SALIDA sin la intervención del usuario. El usuario puede
pre-seleccionar esta funcionalidad, o puede ser
informado después de que se haya movido la válvula.
La válvula de carrete 24 puede llenar o extraer
aire 32 a y desde el actuador 26. La válvula de carrete 24 se
controla con una presión neumática que proviene del transductor I/P
22, que es controlado por la señal de SALIDA. Un valor compensado
de la señal, llamado "BIAS", puede enviarse al transductor I/P
22, para situar la válvula de carrete 24 en la posición central,
para que el actuador 26 ni llene ni extraiga. El valor del BIAS
variará de actuador a actuador y variará en el mismo actuador con
la temperatura y otras condiciones de operación. Durante la
operación normal del posicionador 12, una rutina de control (no
mostrada) en ejecución en el
\hbox{controlador encuentra y no pierde de vista el BIAS.}
A menudo surgen problemas cuando el controlador
esté ajustando constantemente el BIAS para mantenerlo correcto. Por
ejemplo, si la válvula 10 se atasca en cierta posición (como cuando
hay un obstáculo en la válvula o un problema con el aire 32), el
controlador intenta mover la válvula sin éxito. Intentando mover la
válvula, el controlador ajusta continuamente el BIAS a cero. Una vez
que la válvula 10 se desatasca, el BIAS (que está a o cerca de
cero) es incorrecto. El controlador debe ajustar entonces el BIAS a
su posición apropiada, lo que puede llevar un largo tiempo. En
consecuencia, la válvula 10 permanecerá cerrada durante un cierto
tiempo antes de que el BIAS sea corregido.
En respuesta a problemas como éste, la presente
invención supervisa y ajusta inteligentemente el BIAS. Si la
posición real de la válvula es perceptiblemente diferente de la
posición deseada de la válvula, el BIAS no está ajustado.
Adicionalmente, si la válvula 10 está en un punto final (abierta o
cerrada), el BIAS no está ajustado.
Además, el controlador guarda una media a largo
plazo (BIAS medio) del BIAS, de forma que permanezca relativamente
constante durante un largo periodo de tiempo. Si el BIAS se ajusta
incorrectamente, será probablemente a un valor diferente del
promedio del BIAS. Entonces, cuando el controlador ve que el BIAS se
está ajustando al BIAS medio, puede ajustar el BIAS muy
rápidamente.
Si la válvula 10 no se ha desplazado más que una
cantidad predefinida durante un tiempo predefinido, y si la
posición de la válvula no está cerca de cualquier final de su
recorrido posible (completamente abierta o cerrada), el controlador
calcula un nuevo valor del BIAS como:
donde C es una constante
predefinida modificable por el
controlador.
Sin embargo, si la válvula 10 es obligada a
desplazarse a la posición ordenada por la ecuación 4, el
controlador aumentará o disminuirá el BIAS alejándolo del valor
apropiado cuando la válvula esté libre, desplazando la válvula a una
posición incorrecta. Para evitar este fallo, el controlador ejecuta
un análisis del BIAS según las ecuaciones 5-7
mostradas a continuación:
L_{inferior}, L_{superior}, y L_{error}
son límites predefinidos para evitar la promediación cuando la
válvula esté cerca de la posición abierta o cerrada o se está
moviendo, y T es una constante empleada para la promediación del
BIAS durante un largo periodo de tiempo. El error de posición es
igual al punto de ajuste actual menos la posición medida.
donde E y C2 son límites de error
definidos por el controlador. El efecto de la ecuación 6 es
desplazar el BIAS rápidamente hacia el valor medio si el error de
posición indica que el BIAS debe desplazarse en esa
dirección.
A la válvula 10 se le asocia una firma de la
válvula. El propósito de la medición de la firma de la válvula es
justificar la fricción y la histéresis de la válvula. La firma
sirve de este modo como herramienta de diagnóstico que pueda
identificar problemas tales como un resorte roto o una alta
fricción.
Se realiza una medición de la firma para cada
dirección de movimiento (apertura o cierre) de la válvula. Sin
embargo, empleando la señal de retomo de la posición 42 para
posicionar la válvula 10, es posible que la válvula se pase y así la
dirección del movimiento no estará siempre en la misma dirección.
Por ejemplo, la manera convencional de medición de la firma de la
válvula es poner la válvula al 15% y después darle una señal para
ir al 20%. Al desplazarse la válvula desde el 15% al 20%, puede
abrirse hasta que alcance el 21% y cerrarse entonces para alcanzar
el 20%. En consecuencia, la válvula se mueve en ambas direcciones
de apertura y cierre. Este cambio en la dirección distorsiona las
mediciones percibidas de la firma de la válvula.
La presente invención no depende de la
realimentación de la posición para obtener la firma de la válvula.
En su lugar, controlando solamente la presión, es posible superar
este problema y conseguir una firma más exacta de la válvula.
Continuando con el ejemplo citado anteriormente, la válvula se
posiciona al 15% y se apaga el control de posición. Entonces se
eleva lentamente la presión. Ahora, como no hay realimentación de
la posición, la válvula no puede pasarse y cambiar de dirección. En
su lugar, puede desplazarse solamente en una dirección. La posición
y la presión se muestrean constantemente durante este tiempo.
En una ejecución, se puede poner el controlador
en un modo de diagnóstico y medir la firma de la válvula a lo largo
de un gran rango de desplazamiento de la válvula. En una ejecución
alternativa, el controlador puede permitir un rango restringido de
movimiento de la válvula durante la operación. En esta ejecución
alternativa, si la válvula se fija al 45%, por ejemplo, el
controlador puede mover la válvula entre el 40% y el 50% para
obtener la firma de la válvula durante la operación.
En referencia a la Fig. 6a, una rutina de
control de la posición 200 proporciona un método exacto para
obtener la medición de la firma de la válvula. En el paso 202, se
determina el valor del BIAS. Más adelante se describen otros tres
métodos para determinar el BIAS en referencia a las Fig.
7a-7c. Una vez se ha determinado el BIAS, en el
paso 204, la válvula 10 se coloca en una posición inicial dejando
que el modo de operación automático ajuste la presión del actuador
26.
En el paso 206, el controlador espera hasta que
la válvula 10 esté estable en la localización inicial, examinando
la presión (a través de la señal de retorno de la presión 40) y/o
la posición (a través de la señal de retorno de la posición 42)
hasta que el valor cambie menos de una cantidad predeterminada. En
el paso 208, se para el posicionamiento automático. En el paso 210,
la señal al transductor UP 22 se fija en el valor del BIAS. En el
paso 212, la señal al transductor I/P 22 se fija en el BIAS más un
valor predeterminado V1. El valor V1 puede ser un parámetro
introducido por el usuario, predefinido por el programa,
determinado a partir del tamaño de la válvula 10, o determinado
analizando la respuesta de la válvula.
En el paso 214, la posición de la válvula y la
presión del actuador se muestrean a un ratio predeterminado y se
almacenan en la memoria no volátil 48. Esto será designado como
"aumento del conjunto de datos de presión frente a posición".
Si en el paso 216 la posición está dentro de un rango de ensayo
predefinido, la ejecución vuelve al paso 214. Si no, en el paso 218
se reinicia el posicionamiento automático y se fija la posición de
la válvula en la posición final.
En el paso 220, el controlador espera hasta que
la válvula se encuentre estable en la localización final,
examinando la presión o la posición hasta que el valor cambie menos
de una cantidad predeterminada. En el paso 222, se para el
posicionamiento automático. En el paso 224, la señal al transductor
I/P 22 se fija en el valor del BIAS. En el paso 226, la señal al
transductor I/P 22 se fija en el BIAS menos un valor determinado
por otro valor predeterminado V2. El valor V2 puede ser igual al
valor V1 o puede ser un parámetro introducido por el usuario,
predefinido por el programa, determinado a partir del tamaño de la
válvula 10, o determinado analizando la respuesta de la
válvula.
válvula.
En el paso 228, la posición de la válvula y la
presión del actuador se muestrean a un ratio predeterminado y se
almacenan en la memoria no volátil 48. Esto será designado como
"decremento del. conjunto de datos de presión frente a
posición". Si en el paso 230 la posición está dentro del rango de
ensayo, la ejecución vuelve al paso 228. Si no, en el paso 232 se
reinicia el posicionamiento automático y se fija la posición de la
válvula en la posición
final.
final.
En el paso 234, se analizan los datos:
- 1.
- Calculando el rango del resorte ajustando los dos conjuntos de datos presión frente a posición con líneas rectas y calculando dónde cruzan las posiciones porcentuales 0 y 100. El rango del resorte es el promedio de los valores determinados a partir de las dos líneas. Solamente se utilizan los datos donde la posición se encuentre entre cerca del 10% y el 90%.
- 2.
- Calculando la fricción en una posición determinada interpolando los conjuntos de datos presión frente a posición. La fricción es 0.5 veces el valor absoluto de la diferencia entre la presión determinada a partir del aumento del conjunto de datos presión frente a posición y de la disminución del conjunto de datos presión frente a posición.
- En el paso 236, los datos de presión frente a posición, los datos del rango del resorte, y los datos de fricción se almacenan en la memoria no volátil 48. Los datos de presión frente a posición, los datos del rango del resorte y los datos de fricción se pueden enviar opcionalmente a otro procesador (no representado) conectado al posicionador 12. Alternativa o adicionalmente, se pueden mostrar en la pantalla 52 los datos de presión frente a posición y los resultados del análisis de los datos.
En referencia a las Fig. 7a-7c,
durante la operación normal del posicionador 12, una rutina en
ejecución en el microprocesador 18 encuentra y no pierde de vista
el valor del BIAS. Más adelante se describen detalladamente tres
rutinas alternativas.
En referencia específica a la Fig. 7a, se puede
utilizar una primera rutina 250 para encontrar el valor del BIAS.
En el paso 252, al arrancar el posicionador 12, el BIAS se fija en
un valor predeterminado V3 almacenado en la memoria no volátil 48.
El valor V3 puede ser un valor almacenado de una operación anterior.
En el paso 254, se determina si la válvula 10 se ha movido más de
una cantidad predeterminada durante un rato predeterminado. Si
fuera así, la rutina 250 esperaría a que se estabilizase la
válvula. Una vez se estabilice la válvula, en el paso 256 se
determina si la posición de la válvula está cerca de cualquier
extremo de su posible recorrido. Si fuera así, la ejecución
volvería al paso 254. Si no, la ejecución procedería al paso 258.
En el paso 258, se computa un nuevo valor del BIAS según la anterior
ecuación 4.
En referencia específica a la Fig. 7b, se puede
utilizar también una segunda rutina 260 para encontrar el valor del
BIAS. En el paso 262, al arrancar el posicionador 12, la señal de
SALIDA se fija en su valor más bajo. Este valor de la señal se
almacena y se designa "señal previa". En el paso 264, se añade
un valor predefinido a la señal de SALIDA. Este valor de la señal
se almacena y se designa "señal actual". El posicionador 12
espera entonces un tiempo predefinido. En el paso 266, el
procesador 18 mide la presión del actuador 26 a través de la señal
40 de la presión. En el paso 268, se determina si la presión ha
aumentado en más de una cantidad predefinida. Si no, se almacena la
señal actual como la señal anterior y la ejecución retorna al paso
264. De otro modo, se computa el valor del
BIAS:
BIAS:
El nuevo valor del BIAS se almacena en la
memoria no volátil 48.
En referencia específica a la Fig. 7c, se puede
utilizar también una tercera rutina 280 para encontrar el valor del
BIAS. En el paso 282, la válvula 10 se posiciona en una
localización dentro del 10% de los límites externos de su recorrido.
Esta localización se designa "posición media de ensayo". Se
define además una "posición baja de ensayo" como la posición
media de ensayo menos una constante y una "posición superior de
ensayo" como la posición media de ensayo más una constante. En
el paso 284, se elige un valor inicial para el BIAS de un valor
almacenado previamente en la memoria no volátil 48 o del valor
actual del BIAS del anterior paso 252 (Fig. 7a). Adicionalmente, se
define una constante del incremento del BIAS "INC".
En el paso 286, el procesador 18 mide la
posición a partir de la señal de retorno de la posición 42 y la
presión a partir de la señal de la presión 40. En el paso 288, se
para el posicionamiento automático. En el paso 290, la salida del
transductor I/P 22 se fija al valor del BIAS. En el paso 292, el
procesador 18 espera un tiempo predefinido y después mide
nuevamente la posición y la presión. Se almacena el cambio en la
presión.
Si en el paso 294 la variación de la presión es
en una dirección diferente de la de la última variación de la
presión, entonces, en el paso 296, se divide por la mitad la
constante del incremento INC. Si en el paso 298 la nueva constante
del incremento INC es menor que el menor incremento permitido, la
ejecución pasa al paso 300 donde se enciende el posicionamiento
automático y se almacena el valor del BIAS en la memoria no volátil
48. A partir de una determinación negativa de los pasos 294 o 298,
la ejecución pasa al paso 302.
En el paso 302, se determina si la presión ha
disminuido. Si así fuera, se incrementaría el BIAS en el paso 304
por la constante INC. La ejecución pasaría después al paso 306,
donde se determina si ha aumentado la presión. Si así fuera, se
reduciría el BIAS en el paso 308 por la constante INC. La ejecución
pasaría después al paso
310.
310.
En el paso 310, se determina si la posición se
encuentra por debajo de un límite inferior predeterminado o por
encima de un límite superior predeterminado. Si así fuera, en el
paso 312 se fijaría la señal de la SALIDA a un valor que garantizara
el movimiento de la válvula entre la posición inferior de ensayo y
la posición superior de ensayo. La señal de la SALIDA será un valor
bajo o un valor elevado dependiendo del tipo de válvula
(aire-para-abrir o
aire-para-cerrar) y de la acción del
posicionador (directa o inversa). La ejecución pasa entonces al
paso 314 donde se fija la señal de la SALIDA en el nuevo BIAS y la
ejecución vuelve al paso 292.
Para cada una de las tres rutinas de
localización del BIAS 250, 260, 280 citadas anteriormente, sobre
una base periódica, o por comando digital, el nuevo BIAS se guarda
en la memoria no volátil 48 para su uso al arrancar.
Convencionalmente, los diagnósticos de válvula
se ejecutan cuando un proceso de posicionamiento de la válvula no
esté en ejecución o se haya puenteado la válvula. En cambio, la
presente invención proporciona diagnósticos de válvula, incluyendo
un análisis de la firma de la válvula y un análisis de la respuesta
del paso, que pueden ejecutarse mientras el proceso de
posicionamiento esté funcionando. Los ensayos se ejecutan
particularmente a lo largo de un rango restringido de posición para
poder utilizarlos para predecir problemas de la válvula antes de que
sucedan y antes de que deba pararse el proceso automático de
posicionamiento.
En referencia a la Fig. 8, puede efectuarse un
análisis de la firma de la válvula 350 mientras que la válvula 10
se encuentre operando. En el paso 352, se localiza el valor del
BIAS (por ejemplo, usando las anteriores rutinas de determinación
del BIAS 250, 260, 280). En el paso 354, la válvula 10 se fija en
una posición inicial del ensayo, dejando que el posicionamiento
automático ajuste la presión del actuador. En el paso 356, el
posicionador 12 espera hasta que la válvula 10 se estabilice en la
posición inicial, examinando la presión a través de la señal del
sensor de presión 40 y/o la posición a través de la señal de retomo
de la posición 42 hasta que el valor varíe menos de una cantidad
predeterminada. En el paso 358, se para el posicionamiento
automático. En el paso 360, se fija la señal de SALIDA en el valor
del BIAS. En el paso 362, la señal de SALIDA se fija en el valor del
BIAS más un valor predeterminado V4. El valor predeterminado V4
puede ser un parámetro introducido por el usuario, predefinido por
el programa, determinado a partir del tamaño de la válvula, o
determinado analizando la respuesta de la
válvula.
válvula.
En el paso 364, la posición y la presión del
actuador se muestrean en un rango predeterminado. Estos datos,
designados "incremento del conjunto de datos de presión frente a
posición" se almacenan en memoria. En el paso 366, si la posición
de la válvula está dentro del rango de ensayo, la ejecución vuelve
al paso 364. Si no, en el paso 368, se reinicia el posicionamiento
automático y la posición de la válvula se fija en la posición
final. En el paso 370, el posicionador 12 espera hasta que la
válvula 10 se estabilice en la localización final, examinando la
presión o la posición hasta que el valor varié menos de una
cantidad predeterminada.
En el paso 372, se para el posicionamiento. En
el paso 374, la señal de SALIDA se fija en el BIAS. En el paso 376,
la señal de SALIDA se pone al valor del BIAS menos el valor
predeterminado V4. En el paso 378, la posición y la presión del
actuador se muestrean a un rango predeterminado. Estos datos,
designados "decremento del conjunto de datos de presión frente a
posición" se almacenan en memoria.
En el paso 380, se determina si la posición está
dentro del rango de ensayo. Si así fuera, la ejecución volvería al
paso 378. Si no, en el paso 382 se reiniciaría el posicionamiento y
se fijaría la posición en la posición final.
Tras la conclusión del análisis de la firma de
la válvula 350 pueden analizarse los datos almacenados. En primer
lugar, el rango del resorte (para el resorte 66) puede calcularse
trazando dos conjuntos de datos de presión frente a posición
(incremento y decremento) con líneas rectas y calculando dónde se
cruzan con las posiciones porcentuales 0 y 100. El rango del
resorte es el promedio de los valores determinados a partir de las
dos líneas. Solamente se utilizan los datos de posición entre el
10% y el 90%.
Además, la fricción de la válvula puede
calcularse en una posición dada interpolando los conjuntos de datos
de presión frente a posición. La fricción es la mitad del valor
absoluto de la diferencia entre la presión determinada a partir del
incremento de los conjuntos de datos de presión frente a posición y
el decremento de los conjuntos de datos de presión frente a
posición. Los datos de presión frente a posición, los datos del
rango del resorte, y los datos de fricción se pueden almacenar en
la memoria no volátil 48, se pueden enviar digitalmente a un
procesador externo conectado al posicionador 12, o se pueden
mostrar gráficamente en la pantalla 52.
En referencia a la Fig. 9, puede efectuarse
también un análisis de la respuesta del paso 400 mientras que la
válvula 10 esté en funcionamiento. En el paso 402, la válvula 10 se
fija en una posición inicial, dejando que la rutina de
posicionamiento automática ajuste la presión del actuador. En el
paso 404, el posicionador 12 espera hasta que la válvula 10 se
estabilice en la posición inicial, examinando la presión a través
de la señal del sensor de presión 40 y/o la posición a través de la
señal de retomo de la posición 42, hasta que el valor varíe menos
de una cantidad predeterminada.
En el paso 406, se determina si ha transcurrido
un tiempo predefinido T_{T} de muestreo de la posición. Si así
fuera, se pararía la rutina. Si no, en el paso 408, se muestrea la
posición en un rango fijo y se almacenan el tiempo y la posición
correspondientes en memoria. En el paso 410, se determina si ha
transcurrido otro tiempo intermedio T_{S}. Si así fuera, en el
paso 412, el posicionador 12 ordenaría a la rutina automática de
posicionamiento que moviera la válvula a la posición final y la
ejecución volvería al paso 404. Si no, la ejecución volvería al paso
406.
Una vez que ha concluido el análisis de
respuesta del paso 400, o de manera intermedia durante el análisis,
se pueden almacenar los datos medidos en la memoria no volátil 48,
se pueden enviar digitalmente a un procesador externo conectado al
posicionador 12, o se pueden mostrar gráficamente en la pantalla
52.
Cuando haya un programa en ejecución en el
posicionador 12, el posicionador proporcionará realimentación a un
usuario que indique respuesta de la válvula. Se proporciona al
usuario realimentación visual de la operación de válvula, fácil de
identificar, de entender, y de diagnosticar. Por ejemplo, si la
válvula 10 está al 15% (asumiendo que la válvula tiene una
caracterización de porcentaje equivalente) y el controlador envía
una señal de desplazamiento hasta el 50%, entonces se moverá, por
consiguiente, la válvula. El posicionador 12 muestra un gráfico en
la pantalla 52 que indica tanto la posición de la válvula P_{act}
como la posición caracterizada P_{S}. La función de
caracterización F_{C} define la relación entre la señal de
entrada (señal de entrada 54) como porcentaje de rango medido y la
posición deseada de la válvula como porcentaje de rango conforme a
las anteriores ecuaciones 3a y 3b. Idealmente, la posición
P_{act} y la posición caracterizada P_{S} han de coincidir
siempre: Si no, puede ocurrirle algo malo a la válvula. Es deseable
mostrar gráficamente los datos que ayudarán al usuario a saber
cuándo está operando la válvula 10 correctamente.
En referencia a la Fig. 10a, por ejemplo, se
puede mostrar una ventana 450 en la pantalla 52. Se desea un punto
de ajuste de la válvula S_{P} del 50.5%. La ventana incluye un
gráfico 452 que muestra un valor de posición de la válvula 454 a
partir de la señal de retomo de la posición 42 y de la posición
caracterizada de la válvula 456 (P). La posición caracterizada de
la válvula 456 está determinada por la función F de
caracterización, del punto de ajuste de la válvula (véase la
anterior ecuación 3a). Empleando el valor de la posición
caracterizada 456, pueden trazarse los valores 454 y 456 usando la
misma escala y, si se alinean, el usuario puede determinar rápida y
fácilmente que la válvula está operando correctamente.
En referencia a la Fig. 10b, en otro ejemplo, se
puede mostrar una ventana 460 en la pantalla 52. La ventana incluye
un gráfico 462 que indique el flujo en pies cúbicos por minuto
(cfm). Se desea un flujo de 43.07 cfm. Un segundo gráfico 464
muestra un valor de salida del controlador 468 (S_{P}) y un valor
de la posición caracterizada inversa de la válvula 470. El valor de
la posición caracterizada inversa de la válvula 470 es determinado
por la función de caracterización inversa F_{C}^{-1} de la
señal de realimentación de la posición 42 (véase la anterior
ecuación 3b). Usando el valor de la posición caracterizada inversa
de la válvula 470 en vez de la posición real de la válvula
proporcionada por el sensor de realimentación 46, se pueden trazar
los valores 468 y 470 usando la misma escala y, si se alinean, el
usuario puede determinar rápida y fácilmente que la válvula está
operando correctamente.
En referencia a la Fig. 11, se muestra una
ejecución de la válvula 10 incluyendo un eje 486 sobre el cual gira
el conector 62. Por ejemplo, se muestra la válvula 10 para siendo
un flujo para abrir la válvula, entendiéndose que pueden emplearse
otros tipos de válvula. Se identifican dos presiones, P1 y P2,
siendo P1 la presión antes de la válvula 10 y P2 la presión después
de la válvula. Debido a una diferencia de presión (P1 - P2) del
fluido a través del conector de la válvula 62, puede haber una
diferencia entre la posición deseada del conector de la válvula y la
posición real del mismo, debido a la torsión en el eje de la
válvula. La posición desplazada del conector de la válvula 62 se
representa por el conector en línea de puntos 488. Esto resulta
particularmente indeseable cuando la válvula 10 está casi cerrada
y/o la diferencia de presión P1-P2 está en su
máximo, limitando de este modo el rango útil de control de la
válvula. Además, como el sensor de posición 46, que es un
potenciómetro en la presente ejecución, mide desde el eje de la
válvula 486, no puede representar una posición verdadera, siendo
esta posición verdadera especialmente crítica cuando la válvula 10
está casi cerrada.
El posicionador 12 está calibrado inicialmente
sin fuerzas de proceso que actúen sobre el conector de la válvula
62. La posición del conector frente a la presión del actuador se
determina calculando el desplazamiento:
la F_{D} (presión del actuador)
se puede determinar experimentalmente y el microprocesador 18 puede
realizar la función. El par de torsión aplicado al eje de la
válvula 486 es directamente proporcional a la presión del actuador.
Además, en la función F_{D} se factoriza un gradiente para el eje
486.
Por ejemplo, se puede almacenar una tabla de
valores probados en la memoria no volátil 48. El gradiente
(desplazamiento angular frente a la fuerza del conector de válvula)
se determina para un tipo, tamaño y dirección de circulación
determinados de la válvula. La diferencia entre la presión bajo
ninguna fuerza y la fuerza real, dividida por el gradiente, es
proporcional a la torsión.
Una vez determinada la función F_{D}, se
corrige la posición del eje de la válvula 486 en base a la torsión
estimada según la siguiente ecuación:
En consecuencia, la presente invención compensa
cualquier torsión del eje de la válvula 486, por ejemplo, debida a
las fuerzas fluidas del proceso que actúan sobre el conector de
válvula 62. Esta torsión, que origina una diferencia entre la
posición tal cual se mide en un extremo del eje y la posición real
del conector de válvula, originaria, de otro modo, medidas
inexactas de la posición.
La válvula de control 10 es típicamente un
sistema asimétrico no lineal. Por ejemplo, puede resultar deseable
posicionar la válvula al 10%. Apoyando el ejemplo, el suministro de
aire 32 tiene una presión de fuente de 20 PSI y un rango de
operación de 3 a 16 PSI. Se requieren cuatro PSI para el actuador 26
para posicionar la válvula 10 al 10%. Como la presión de fuente
para el suministro de aire 32 está a 20 PSI, entonces una fuerza
impulsora para el actuador es 16 PSI (20 PSI - 4PSI). En
consecuencia, la válvula se abrirá muy rápidamente debido a la gran
fuerza impulsora.
Continuando con el ejemplo, se requieren 14 PSI
para el actuador 26 para posicionar la válvula 10 al 90%. La fuerza
impulsora para esta posibilidad es de 6 PSI (20 PSI - 14 PSI). En
consecuencia, la válvula se abrirá muy lentamente debido a la
pequeña fuerza impulsora. Éste es solamente un ejemplo de cómo y
porqué la válvula de control 10 es no lineal.
Si se implementa el control lineal en la válvula
10, el funcionamiento de la válvula seria inconstante. Un algoritmo
de control tal como el de la presente invención compensa las
ausencias de linealidad para lograr una operación uniforme a lo
largo de un amplio rango de posición (del 0 al 100 por ciento). El
algoritmo de control proporciona tres métodos para compensar las
no-linealidades de la válvula de control 10 y
proporciona una ganancia constante de bucle K. La ganancia K para el
controlador es la ganancia total en estado estacionario y es el
ratio de cambio de salida en estado estacionario a cambio decisivo
en la entrada. Primero, se utilizan dos ganancias de estado
estacionario intermedias independientes. Cada ganancia de estado
estacionario independiente es un cociente empleado en el transductor
I/P 22 al convertir la señal de SALIDA en la señal de aire para la
válvula de carrete 24. Se utiliza una ganancia P_{P} cuando el
actuador 26 está llenando y la otra ganancia P_{E} cuando el
actuador está expulsando.
En segundo lugar, una ganancia ajustable b para
el controlador tiene en cuenta los errores de posición que resultan
de los cambios en el movimiento del diafragma del actuador 26 (no
representado), que varia con la dirección y con la posición (por
ejemplo, casi cerrado frente a casi abierto).
En tercer lugar, un factor de compensación de la
posición g para el controlador tiene en cuenta los cambios en el
volumen de aire del actuador 26, que causa un comportamiento
diferente del actuador. Se utiliza un coeficiente g_{E} para
compensar cuando el aire esté saliendo y un coeficiente g_{F} para
compensar cuando el aire esté entrando.
En referencia a la Fig. 12, una rutina de
control de la posición de la válvula 500 utiliza las ganancias
independientes P_{F}, P_{E} para ambas direcciones de
movimiento de la válvula 10, aplica la ganancia ajustable b para
compensar las no-linealidades relativas al tamaño
del error y relativas a la posición de la válvula, y el factor g de
compensación de la posición para proporcionar una zona muerta
ajustable para encargarse de los problemas de
adherencia-deslizamiento de la válvula. También se
emplea un coeficiente de amortiguación para el ajuste de la
velocidad de respuesta de la válvula deseada por el cliente, y se
integra un control integral de estado estacionario en la rutina
para minimizar el error de posición de estado estacionario y la
histéresis causada por numerosos factores, sin un efecto adverso
sobre las respuestas dinámicas. La rutina 500 minimiza también la
banda muerta, elimina el ciclo límite, y maximiza las respuestas
dinámicas para las válvulas de alta fricción con movimiento de
adherencia-deslizamiento, tal y como se discute más
adelante en mayor detalle.
Hay varias características distintivas
proporcionadas por la rutina 500: proporciona una ecuación no
lineal especial de compensación de la ganancia fiable y fácil de
aplicar, particularmente con respecto a su aplicación a las
no-linealidades relativas al error y relativas a la
posición de la válvula; crea un esquema de control integral de
estado estacionario para minimizar los errores de posición de estado
estacionario y el movimiento de
adherencia-deslizamiento; utiliza un zona muerta
para encargarse del comportamiento de
adherencia-deslizamiento de la válvula, y controla
la válvula independientemente en ambas direcciones, abierta y
cerrada, para alcanzar un funcionamiento uniforme o un
funcionamiento deseado por el cliente.
La rutina de control de la posición de la
válvula 500 recibe del microprocesador 18 un punto de ajuste
alejado de la posición (ZRSP). El punto de ajuste remoto ZRSP es
similar a la posición del punto de ajuste S_{P} de la anterior
ecuación 3. En el paso 502, se escala el ZRSP, si fuera necesario, a
un rango estándar y, en el paso 504, se caracteriza empleando una
función característica F_{C} para producir un punto de ajuste
normal de la posición (ZNSP). El punto de ajuste normal de la
posición ZNSP es similar a la posición caracterizada P_{S} de la
anterior ecuación 3. El paso de caracterización de la válvula 504
se utiliza para la compensación de la ganancia del bucle de control
del proceso y es importante en la obtención de la uniformidad de
operación del control bajo un amplio rango de operación. La
compensación de la ganancia proporciona el ajuste de la ganancia del
controlador K debido a las variaciones de la ganancia de otros
componentes en el bucle de control. La rutina de control de la
posición 500 selecciona el ZNSP si el posicionador 12 está en modo
de operación normal (o automático). Si no, la rutina selecciona el
punto de ajuste manual de la posición (ZMSP) para el modo
manual.
Un paso de límite alto-bajo 506
comprueba el punto de ajuste de la posición seleccionado (ZMSP o
ZNSP) si se colocan las banderas de límite
alto-bajo, y limita, por consiguiente, los puntos
de ajuste. Las banderas de límite alto-bajo permiten
que el cliente configure un rango deseado de operación para la
válvula 10. El cliente puede colocar también una bandera de cierre
hermético para la válvula 10. Si en el paso 508 se coloca la
bandera de cierre hermético y el punto de ajuste de la posición
(ZSP) cae por debajo de la posición de cierre hermético (por
ejemplo, al 5%), la rutina 500 fija la señal de SALIDA o en su
límite alto o bajo para producir la fuerza máxima para cerrar la
válvula. Se utiliza una zona muerta de cierre hermético,
típicamente del 0.5 al 1%, para evitar el movimiento trivial de la
válvula cerca de la posición de cierre hermético. La válvula 10
permanecerá completamente cerrada hasta que el punto de ajuste
supere la posición de cierre hermético más una zona muerta de
cierre hermético (por ejemplo, 5% +
0.5%).
0.5%).
Se emplea un paso amortiguador 510 para
manipular la velocidad de respuesta de la válvula, calculando un
punto de ajuste actual de la posición (Z_{CSP}) con un
coeficiente de amortiguación ajustable (\alpha) o el coeficiente
de amortiguación fijo (\alpha0) descrito en la siguiente
ecuación:
donde
t = tiempo,
s
Z_{M} = posición medida de la válvula, %
Z_{SP} = punto de ajuste de la posición de la
válvula, %
\DeltaZ_{D} = zona muerta de amortiguación
de la respuesta de la válvula, %
No hay amortiguación con \alpha=0, y la
amortiguación es máxima cuando \alpha tiende a 1. Si se desea una
respuesta rápida de la válvula, se debe fijar el coeficiente de
amortiguación en cero (ninguna amortiguación). Es importante limitar
la amortiguación (fijar \alpha_{0}=0 ó cerca de 0) en una zona
muerta de amortiguación (típicamente del 0.3 al 1%), de forma que
la precisión y la banda muerta de la ejecución no se degraden.
En la alternativa, puede reescribirse la
ecuación 11 para utilizar el coeficiente de amortiguación en
formato entero, tal y como sigue:
donde
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El error de posición es igual al punto de ajuste
actual menos la posición medida. Dependiendo de si el sistema del
actuador de la válvula actúa directa o inversamente, el signo del
error puede tener que invertirse en el paso 512, de forma que el
control de posición sea siempre un bucle de realimentación
negativa.
En el paso 514, se diseña un filtro
anti-ruidos para eliminar por filtración el ruido
del error de posición. Si el ruido contiene una proporción
significativa de ruido periódico, se promedian los errores de
posición. También se puede aplicar una zona muerta apropiada (por
ejemplo, del 0.03 al 0.08%) basada en el nivel de ruidos para
eliminar el ruido por filtración.
En el paso 516, se diseña una zona muerta para
tratar el comportamiento de
adherencia-deslizamiento del desplazamiento de la
válvula, que es típico si la válvula 10 es una válvula de alta
fricción. La alta fricción en el movimiento del vástago de la
válvula 64 da lugar a veces a un comportamiento de
adherencia-deslizamiento, porque la fricción
estática es más alta que la fricción dinámica. La alta fricción y el
comportamiento de adherencia-deslizamiento pueden
dar lugar a una respuesta lenta, alta histéresis más banda muerta
y/o ciclo límite del movimiento de la válvula. Si la válvula 10 es
una válvula de baja fricción sin comportamiento de adherencia-
deslizamiento, la zona muerta será
cero.
cero.
Después, se ejecuta una rutina no lineal
integral
proporcional-más-derivado-más-estado-estacionario
(PD-SSI) 520. La rutina PD-SSI 520
utiliza un control no lineal
proporcional-más-derivado para fijar
rápidamente la posición de la válvula 10 en o cerca de su punto de
ajuste, entonces enciende un control integral de estado
estacionario especial para eliminar o minimizar el error de estado
estacionario. Usando la rutina PD-SSI 520, se puede
reducir perceptiblemente la histéresis (más banda muerta) de una
válvula de alta fricción al 0.05 - 0.3%, mientras que siga
pudiéndose lograr una respuesta dinámica rápida. La zona muerta se
fija, por tanto, (en el paso 516) para proporcionar la resolución
mínima del movimiento de la válvula, de forma que cuando la válvula
10 se desplace a esta zona muerta minimizada, el controlador deje
de manipular su salida para evitar un posible ciclo límite. La
rutina PD-SSI 520 puede expresarse en forma de
transformada de Laplace tal y como sigue:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
SALIDA(s) = salida de
controlador en forma de transformada de
Laplace
K = ganancia
ITERM = salida de equilibrio del BIAS en forma
de transformada de Laplace
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
K_{D} = ganancia derivada,
típicamente 8-16
s^{-1}
T_{D} = tiempo derivado
- Z_{E} = error de posición en forma de
transformada de Laplace
La ganancia no lineal K será discutida más
adelante detalladamente.
Las rutinas de control no integrales
convencionales tienen errores de estado estacionario inherentes o
compensaciones inherentes. Estos errores de estado estacionario
estarán afectados por numerosos factores tales como la temperatura
ambiente y los efectos envejecedores, que pueden afectar a
características de los componentes. Los errores de estado
estacionario, si son significativos, darán lugar a una capacidad
reducida o a un cierre pobre, lo que requiere la calibración y
ajuste de campo. En cambio, el control integral es eficaz en la
eliminación de estos errores de estado estacionario y reduce, por
tanto, la necesidad de exactitud y linealidad de varios
componentes, tales como el transductor I/P 22 y la válvula de
carrete 24.
No obstante, el control integral tiende a causar
un sobrepaso de la posición y un ciclo límite así como una
saturación. Para hacer un uso total de las ventajas del control
integral y evitar, al mismo tiempo, sus desventajas, la rutina
PD-SSI 520 utiliza un control integral de estado
estacionario, que se apague durante una respuesta transitoria y
cuando la válvula 10 esté en o cerca de la posición totalmente
cerrada y completamente abierta, y se encienda cuando esté en
estado estacionario. El control integral empleado en la rutina
PD-SSI 520 puede expresarse como sigue:
- P_{f} =
- ganancia proporcional en la operación de llenado con aire para el actuador de efecto simple, y para la operación abierta para el actuador de doble efecto
- T_{I} =
- tiempo del intervalo
- n\Deltat =
- periodo del cálculo del control integral
- Z_{E} =
- error de posición después del filtro anti-ruidos (paso 514) y ajustado según la zona muerta (paso 516).
La ecuación citada anteriormente solamente se
ejecuta cuando se satisfacen todas las siguientes condiciones:
El intervalo de tiempo TI debe fijarse en un
valor razonablemente grande (típicamente de 0.3 a 2.0 segundos), de
forma que el control integral se encienda solamente cuando la
válvula 10 esté en o cerca de un estado estacionario. El control
integral se ejecuta después de un intervalo n\Deltat mucho mayor
que el periodo de cálculo de la rutina de posición (\Deltat), en
vista de la mayor cantidad de tiempo necesaria para modificar la
presión del actuador para superar la fricción de la válvula cuando
la posición Z_{E} esté cerca de cero. Esto ayuda a evitar el ciclo
límite. Puede desearse un control integral no lineal, que tiene más
efecto para un mayor error, para reducir un gran error de estado
estacionario más rápidamente al arrancar la válvula, o durante
cambios repentinos en el ambiente, tales como temperatura ambiente y
vibración.
El control de la válvula es intrínsecamente no
lineal. En la rutina PD-SSI 520, la ganancia no
lineal K se utiliza para compensar estas
no-linealidades inherentes. La siguiente descripción
se basa en la asunción de que un aumento de la salida del
controlador dará lugar al llenado con aire del actuador 26 para un
actuador de efecto simple o una válvula abierta para un actuador de
doble efecto. Sin embargo, también se aplica a la situación opuesta
con una cierta modificación directa en las siguientes ecuaciones
relacionadas.
La ganancia K del controlador puede expresarse
como:
donde:
- f(\beta, Z_{E}) =
- factor no lineal de ganancia relacionado con el tamaño del error
- f(\gamma_{E},Z_{M},Z_{E}) =
- factor no lineal de ganancia relacionado con la posición en la operación de expulsión del aire para el actuador de efecto simple, y en operación cerrada para el actuador de doble efecto
- f(\gamma_{F},Z_{M},Z_{E}) =
- factor no lineal de ganancia relacionado con la posición en la operación de llenado del aire para el actuador de efecto simple, y en operación abierta para el actuador de doble efecto
- P_{E} =
- ganancia proporcional en la operación de expulsión del aire para el actuador de efecto simple, y en operación cerrada para el actuador de doble efecto
- P_{F} =
- ganancia proporcional en la operación de llenado del aire para el actuador de efecto simple, y en operación abierta para el actuador de doble efecto
- \beta =
- coeficiente no lineal relacionado con el tamaño del error
- \gamma_{E} =
- coeficiente no lineal relacionado con la posición en la operación de expulsión del aire para el actuador de efecto simple, y en operación cerrada para el actuador de doble efecto
- \gamma_{F} =
- coeficiente no lineal relacionado con la posición en la operación de llenado del aire para el actuador de efecto simple, y en operación abierta para el actuador de doble efecto
- Z_{E} =
- versión a escala de un valor de posición manual ZPOS
Si el actuador 26 es un actuador del
resorte-diafragma, la velocidad del aire que llena
el actuador depende de la presión de suministro del aire, mientras
que la velocidad del aire que abandona el actuador es independiente
de la presión de suministro del aire. Esto da lugar a respuestas
absolutamente diferentes en la dirección de apertura y cierre si
sólo se utiliza una única ganancia proporcional. Para compensar
este comportamiento asimétrico y hacer las respuestas de apertura y
cierre independientemente ajustables, las ganancias proporcionales
independientes se utilizan en esta rutina para controlar
independientemente las respuestas de apertura y cierre de la
válvula. Un paso selector de ganancia 522 determina automáticamente
qué ganancia se debe utilizar en base a la dirección de
desplazamiento del valor. Además, si el actuador 26 es un actuador
de doble efecto, a menudo se desea utilizar diferentes ganancias
para manipular las respuestas de apertura y cierre
independientemente.
En el paso 524, se utiliza un factor no lineal
de ganancia relacionado con el tamaño del error para compensar la
ganancia, causada por, por ejemplo, una fuerza no lineal tipo
resorte del diafragma en el actuador 26 o en la válvula 10. Se
utiliza el siguiente tipo de ecuación de compensación de la
ganancia:
Cuando \beta es 0, el factor f es igual a 1.0
y la ganancia del controlador K es independiente del error. Cuanto
más grande sea \beta, más grande será la
no-linealidad de la ganancia del controlador. Se
puede utilizar un error de tamaño medio típico del 2% al 6% como
error de referencia en la ecuación citada anteriormente. En el error
de referencia, el factor no lineal es siempre 1.0.
Puede desearse una ecuación correspondiente de
compensación de la ganancia en formato de número entero por ahorro
de tiempo de cálculo y de memoria:
El \beta^{0} está confinado a un rango de 0
a 9. Si se selecciona un error de referencia del 5%, el factor no
lineal de la ganancia puede ilustrarse como en la Tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las respuestas de la válvula están también
relacionadas con la posición, (es decir, las respuestas de la
válvula son diferentes en diferentes posiciones), relacionadas con
el tipo de actuador, y relacionadas con el tipo de válvula. Para una
válvula con un actuador de efecto simple, esta
no-linealidad relacionada con la posición es mucho
más alta en la dirección de llenado del aire que en la dirección de
expulsión del aire. Considere, por ejemplo, un cambio decisivo del
5%. Una válvula de aire-para-abrir
abre mucho más rápidamente a partir de del 10% al 15% que a partir
de del 90% al 95% debido al llenado del aire, según lo descrito
anteriormente en detalle. Sin embargo, la respuesta de este cierre
de la válvula (aire saliendo) no es drásticamente diferente a lo
largo de todo el rango de operación.
El modelado matemático puede simular las
respuestas citadas anteriormente. Para una válvula de carrete de
efecto simple típica, el flujo total de aire se puede describir
mediante las siguientes ecuaciones:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde
k_{i} = coeficiente de flujo del puerto de
suministro al actuador
k_{0} = coeficiente de flujo del actuador al
puerto de extracción
P_{e} = presión del puerto extractor
P = presión del actuador
P_{a} = presión del puerto de suministro
T = temperatura del aire
T_{ref} = temperatura de referencia
w_{i} = flujo másico de llenado de aire
w_{0} = flujo másico de expulsión de aire
x = desplazamiento del conector piloto
x_{T} = 0.84 (factor de ratio de gota de
presión, adimensional)
Las ecuaciones 25-28 son
aproximaciones del flujo básico de orificio, con la asunción de que
el aire es un gas ideal a una temperatura ambiente y a una presión
inferior a los 80 PSI.
Con las asunciones de que el aire en el actuador
es un gas ideal y el proceso en el actuador es adibático, puede
demostrarse que:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
m = masa de aire,
lbm
M = peso molecular del aire
R = constante del gas,
v = volumen de aire, in^{3}
1 = ratio de calor específico del aire, 1.40
p = presión
T = temperatura
La siguiente ecuación se puede derivar de las
dos ecuaciones citadas anteriormente:
Con la asunción de un área efectiva constante,
la ecuación citada anteriormente se puede reescribir para que el
aire en ambos lados del conector de válvula 62 dé:
A_{a} = área efectiva del
conector de válvula
62
z = posición del vástago de la válvula en
pulgadas o milímetros
Si el volumen inicial de aire tiende a cero y v
es proporcional a z, podemos simplificar la ecuación citada
anteriormente como:
Para el llenado de aire, w_{i} es la variación
de la masa de aire (dm/dt). Para la misma compensación para la
válvula de carrete 24, el flujo másico de llenado de aire es máximo
cuando el volumen de aire es mínimo. El primer término es el mayor y
el segundo término es el menor en la parte derecha de la ecuación
citada anteriormente, que causa que el movimiento de la válvula
(dz/dt) sea el más rápido cuando la presión de aire del actuador
sea mínima. Las respuestas de la válvula 10 reducirán su velocidad
al elevarse la presión del aire del actuador 26 y el volumen del
aire (dm/pdt caerá rápidamente).
Para la expulsión de aire, w_{0} =dm/dt, el
flujo másico de aire expulsado será mayor al elevarse la presión
para el actuador 26. Esto da lugar a una variación dm/pdt mucho
menos significativa que en la operación de llenado del aire. Por
tanto, la compensación de la ganancia para la operación de llenado
del aire es mucho -más importante que para la operación de
expulsión del aire. En consecuencia, la compensación de la ganancia
relacionada con la posición debe distinguir entre las operaciones
de llenado y expulsión de aire.
Del análisis citado anteriormente, llega a ser
necesario aplicar la compensación de la ganancia 526 relacionada
con la posición para la operación de llenado del aire para tener un
funcionamiento dinámico más uniforme en un amplio rango de
operación de válvula para el caso de que el actuador 26 sea de
efecto simple. Por lo tanto, como compensación de la ganancia
relacionada con el tamaño del error 524, se utilizan las siguientes
ecuaciones similares de compensación de la ganancia para el
actuador de efecto simple 26:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde Z^{ref} es la posición de
referencia, en la que el factor f es siempre 1.0,
independientemente del valor de los coeficientes no lineales
\gamma_{F} o \gamma_{E}. Se puede emplear una posición
típica de la válvula del 30% al 70% como posición de referencia, en
la que se puede aplicar un método de autoajuste o de ajuste manual
para determinar el parámetro de ajuste, incluyendo la ganancia
proporcional. Las ganancias proporcionales en otras posiciones se
pueden ajustar por medio de los coeficientes no lineales
\gamma_{F} y \gamma_{E} para alcanzar una operación dinámica
similar a la de la posición de
referencia.
Según el análisis citado anteriormente,
no-linealidad relacionada con la posición en la
dirección de llenado del aire es mucho mayor que en la dirección de
expulsión del aire para el actuador de efecto simple 26, dando por
resultado la relación entre dos coeficientes no lineales:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Por motivos de ahorro de tiempo de cálculo y
memoria pueden desearse dos ecuaciones correspondientes de
compensación de la ganancia en formato de número entero para un
actuador de efecto simple:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde los números enteros
\gamma_{F}^{0} y \gamma_{E}^{0} se confinan a un rango
de 0 a 11. Una vez más, los coeficientes no lineales relacionados
con la posición deber elegirse de forma que \gamma_{F}^{0}
>
\gamma_{E}^{0}.
Si se elige un error de referencia del 40% para
una válvula de aire-para-abrir, el
valor de los factores no lineales de la ganancia citados
anteriormente se ilustra abajo en la Tabla 2. Hay un módulo límite
alto-bajo 530 para limitar la salida 534, calculada
por medio de la ecuación 15. La salida 534 del módulo límite 530 se
transformará en una señal analógica, por ejemplo, una corriente,
conectada con el transductor I/P 22 y el piloto a la presión del
actuador de la válvula de control y a la posición de la
válvula.
\vskip1.000000\baselineskip
Por ejemplo, si \gamma_{E} es igual a 2 y la
posición medida Z_{M} de la válvula es igual al 20%, la función
f (\gamma_{E}, Z_{M}, Z_{E}) tendrá el
valor 0.963, que se puede utilizar en la ecuación 21 citada
anteriormente.
Las características de control de la posición de
la válvula difieren significativamente debido a los diferentes
tipos y tamaños de los actuadores y las válvulas producidos por
diferentes fabricantes, diferentes características de los
transductores de I/P y de los dispositivos de relé, las presiones de
suministro de aire y las capacidades y las condiciones del proceso,
etc. Esto dificulta el ajuste del controlador de la posición de la
válvula y lo vuelve consumidor de tiempo. La presente invención
proporciona una rutina de autoajuste que tenga en cuenta variables
tales como la ganancia del controlador, error de estado
estacionario, y zona muerta y que determine automáticamente los
parámetros de control para la válvula de control.
La Fig. 13 proporciona un gráfico 540 que
describe cómo responde la posición de la válvula a un cambio en el
punto de ajuste. La Fig. 14 proporciona un gráfico 542 que describe
una respuesta mejorada de la posición de la válvula, en la manera
prevista por una rutina de autoajuste descrita más adelante. El
gráfico 540 ilustra una respuesta de paso típica de la posición de
la válvula después de un autoajuste acertado. En comparación con el
gráfico 540, el gráfico 542 muestra una respuesta más rápida con
menos sobrepaso, por ejemplo, un mejor funcionamiento dinámico. Un
objetivo del autoajuste es obtener los parámetros para el módulo del
controlador ejecutado en el microprocesador 18.
Los diagramas de flujo de autoajuste, abajo,
utilizan las siguientes definiciones:
- \quad
- Ganancia del controlador (P) - ratio de salida frente a entrada. La salida es la señal de SALIDA proporcionada al transductor I/P; la entrada es el error de posición, la diferencia del punto de ajuste de la posición y el valor real de la posición.
- \quad
- Control integral de estado estacionario (I) - I se emplea para eliminar el error de estado estacionario, según lo descrito en la anterior ecuación 21.
- \quad
- Tiempo derivado (T_{D}) - variable de control de reparto para acelerar la respuesta de la válvula: por ejemplo, para desplazar la válvula del 40 al 50, el control del T_{D} acelerará al principio la respuesta y, cuando la válvula se mueva al punto de ajuste 50%, el valor de T_{D} frenará la respuesta para evitar un sobrepaso.
- \quad
- Tiempo muerto (Td) - intervalo del tiempo entre la iniciación de la variación del punto de ajuste de la posición y el comienzo de la respuesta observable resultante.
- \quad
- Retardo de tiempo (\tau_{d}) - intervalo de tiempo para invertir un movimiento de la válvula durante un ensayo de anillo abierto.
- \quad
- Zona muerta (Z_{\alpha}) - zona del error de posición en la que se asume que el error de posición para que el proceso produzca una salida del control es cero. Se utiliza intencionalmente para ocuparse del comportamiento de adherencia-deslizamiento y ruido de la válvula.
- \quad
- Posición final (Z_{\infty}) - posición que la válvula alcanza después de un tiempo suficiente (T).
- \quad
- Velocidad máxima (V_{max}) - velocidad máxima de desplazamiento de la válvula durante la respuesta transitoria de la válvula.
- \quad
- Velocidad mínima (V_{min}) - velocidad mínima de desplazamiento de la válvula durante el periodo de (T_{d} + 0.1 T_{p}) a (0.8 T_{p}), cuando 0.7 T_{p} > T_{d}.
- \quad
- Sobrepaso (IS_{+}) - excursión máxima más allá del valor estacionario-estacionario final (véase la Fig. 13). IS_{+} = abs [(Z_{p} - Z_{\infty})/Z_{\infty}]
- \quad
- Sobrepaso (IS_{-}) - excursión máxima más allá del valor estacionario-estacionario final, en dirección contraria. IS_{-} = abs [(Z_{\infty}-Z_{M})/Z]
- \quad
- Límite de Sobrepaso (IS_{M}) - sobrepaso máximo permitido, es decir, IS_{+}, IS_{-} \leq IS_{M}.
- \quad
- Posición máxima (Z_{p}) - excursión máxima más allá de la posición inicial.
- \quad
- Tiempo máximo (T_{p}) - intervalo del tiempo requerido para que una válvula se mueva desde la iniciación del cambio del punto de ajuste de la posición hasta su posición máxima (Z_{p}).
- \quad
- Tiempo de respuesta (T_{r}) - intervalo del tiempo requerido para que la posición cambie desde la iniciación del cambio del punto de ajuste de la posición hasta el 98% de la posición final (Z_{-}).
- \quad
- Error de estado estacionario (\DeltaZ_{\infty}) - diferencia entre la posición final y el punto de ajuste de la posición \DeltaZ_{\infty} = Z_{\infty} - Z_{sp}
En referencia a la Fig. 15, una rutina de
autoajuste 550 determina rápida y automáticamente los parámetros de
control apropiados para eliminar la necesidad de ajuste manual.
Además, la rutina 550 puede detectar los problemas que puedan
afectar al funcionamiento y a la operación del sistema. La rutina de
autoajuste 550 incluye tres subrutinas: una rutina de localización
del BIAS 552, un ensayo de bucle abierto 554 y un ensayo de bucle
cerrado 556.
En referencia a la Fig. 16, la rutina de
localización del BIAS 552 se diseña para encontrar un valor exacto
del BIAS al transductor I/P 22 para el segundo paso de un ensayo de
bucle abierto. En el paso 560, se fija el BIAS inicialmente en el
punto medio de un valor mínimo predeterminado para el BIAS,
"Bmin", el valor actual para el BIAS (o un valor medio si no
existe ningún valor actual), y un valor máximo predeterminado para
el BIAS, "Bmax". Un valor de variación del BIAS,
"\DeltaB", se fija en un valor inicial predeterminado.
\hbox{En el paso 562, se fija la señal de SALIDA en el BIAS.}
En los pasos 564-568, la
posición de la válvula se fija dentro de un límite alto
predeterminado "hi_limit" y un límite bajo predeterminado
"lo_limit." En los pasos 570-574, el
posicionador 12 espera hasta la variación absoluta en la presión
"P1" de la señal de presión 40 es mayor que el 0.5%. En el
paso 576, se determina un primer rango de presión "PR_{1}"
como variación en la presión a lo largo del tiempo transcurrido
"\Deltat."
En los pasos 578-582, el
posicionador 12 espera nuevamente hasta que la variación absoluta
en la presión de la señal de presión 40 sea mayor que el 0.5%. En
el paso 584, se determina un segundo rango de presión
"PR_{2}" como variación en la presión durante el tiempo
transcurrido.
En el paso 586, si los ratios de presión
PR_{1}, PR_{2} son del mismo signo aritmético, después, en el
paso 588, se ajusta, por consiguiente, el valor del BIAS y la
ejecución vuelve al paso 562. Si no, en el paso 590, se redefine el
BIAS a un nuevo valor basado en los ratios de presión PR_{1},
PR_{2}, y el valor de variación del BIAS \DeltaB.
En el paso 592, si cualquiera de los ratios de
presión PR_{1}, PR_{2} está por encima del el límite de alta
presión "Hi_Limit", entonces, en el paso 594, se ajusta el
valor de variación del BIAS \DeltaB y la ejecución retorna al paso
562. Si no, en el paso 596, si el ratio de presión PR_{1} o
PR_{2} está por debajo del límite de baja presión
"Lo_Limit", entonces, en el paso 598, se ajusta el valor de
variación del BIAS \DeltaB y la ejecución retorna al paso 562. En
el paso 600, si la variación en, los rangos de la presión es
relativamente pequeña, la ejecución vuelve al paso 562. Si no, la
rutina de localización del BIAS 552 devuelve el valor del BIAS
calculado a la rutina de autoajuste 550.
En referencia a la Fig. 17, se emplea el ensayo
de ajuste de bucle abierto 554 para obtener características de
sistema y parámetros de control de cálculo. En el paso 620, se abre
la válvula 10 y los tamaños de paso para el transductor I/P 22
"\DeltaU_{F}", "\DeltaU_{E}, " y
"\DeltaU_{0}" se fijan en un valor inicial. En el paso 622,
se llama a una subrutina de PASO 623 (Fig. 18) para obtener un
retardo de tiempo \tau_{d1} y una primera velocidad de
desplazamiento de la válvula V_{1} para una respuesta transitoria
de la válvula. También se define un valor intermedio de la ganancia
K_{p1}. En el paso 624, se llama otra vez a la subrutina de PASO
623 para obtener un segundo retardo de tiempo \tau_{d2} y una
segunda velocidad de desplazamiento de la válvula V_{2}. También
se define un segundo valor intermedio de la ganancia K_{p2}.
En el paso 626, si la primera velocidad de
desplazamiento de la válvula V_{1} no se encuentra entre la
velocidad mínima V_{min} y la velocidad máxima V_{max}, se
actualiza el tamaño de paso \DeltaU_{F} y la ejecución vuelve
al paso 622. Si no, la rutina procede al paso 628. En el paso 628,
si la segunda velocidad intermedia V2 no se encuentra entre la
velocidad mínima V_{min} y la velocidad máxima V_{max}, se
actualiza el tamaño de paso \DeltaU_{E} y la ejecución vuelve
al paso 622. Si no, la ejecución procede al paso 630, donde se
determinan los puntos de ajuste de la posición P_{F} y P_{E} y
el tiempo muerto T_{d}. En el paso 632 se calculan, por
consiguiente, el intervalo de tiempo T_{I} y la zona muerta
Z_{dx}. Entonces, la rutina de ajuste de bucle abierto 554 vuelve
a la rutina de autoajuste 550.
En referencia a la Fig. 18, la subrutina de PASO
623 lee y almacena continuamente los datos de posición Z para
diferentes valores de la señal de SALIDA al transductor I/P 22. En
el paso 650, se fija la señal de SALIDA en el BIAS. En los pasos
652 -658, se leen y se almacenan continuamente dos posiciones Z, y Z
hasta que la posición de la válvula se estabilice relativamente. En
el paso 660, se fija la señal de SALIDA entonces en BIAS -
\DeltaU/2 y, en los pasos 662-664, se leen y se
almacenan continuamente las dos posiciones Z, y Z hasta que la
posición de la válvula se estabilice relativamente.
En el paso 666, la señal de SALIDA se fija otra
vez en el BIAS. En el paso 668, el posicionador 12 espera que la
válvula 10 se estabilice. En el paso 670, la señal de SALIDA se
fija en BIAS+\DeltaU y se restaura la posición inicial Z. En los
pasos 672-674, un contador "I" contabiliza el
tiempo antes de que la válvula 10 se haya desplazado (la posición Z
es significativamente diferente de la posición inicial Z_{I}). En
el paso 676, se calcula el retraso temporal \tau_{d}. En los
pasos 678-682, se determina el valor de la
velocidad V como variación en la posición durante un periodo de
tiempo discreto. En el paso 684, la subrutina de PASO 623 vuelve al
procedimiento que la llamó.
En referencia a la Fig. 19, el ensayo de bucle
cerrado 556 cierra el bucle de posición y ajusta los parámetros de
control para lograr buenas respuestas dinámicas en las direcciones
de desplazamiento de apertura y cierre de la válvula, utilizando
rutinas de ajuste. Un bucle de posición es una ruta que incluye una
ruta hacia delante para que la señal controle al actuador y, por
tanto, la posición de la válvula, una ruta de realimentación
incluyendo el sensor de posición 46, y un comparador para comparar
la ruta delantera y la ruta de realimentación.
Como los componentes individuales (por ejemplo,
la válvula de carrete 24) variarán en ganancia, no es posible
mantener el bucle total de ganancia constante. En el paso 700, dos
contadores CONTADOR y el CASO se fijan a cero. En el paso 702, si
CONTADOR ha superado un limite predeterminado, entonces, en el paso
704 se muestra un mensaje de error en la pantalla 52. Si no, en los
pasos 706-708, se desplaza la válvula repetidamente
para que puedan determinarse los valores T_{d}, T_{p}, Z_{p},
Z_{\infty} E1 T_{r}, IS_{+}, IS_{-}, V_{max}, y V_{min}
pueden determinarse como se ha descrito anteriormente. En el paso
710, se fija una bandera D_Grande. En el paso 712, si el contador
CASO se encuentra por debajo de un límite predefinido, la ejecución
procede al paso 714 donde la válvula 10 se ajusta en una primera
dirección. Si no, la ejecución procede al paso 716 donde la válvula
10 se ajusta en la dirección contraria.
En referencia a las Fig. 20 y 21, la subrutina
de ajuste hacia delante 714 y la subrutina de ajuste hacia atrás
716 calculan los valores T_{D}, P_{P} y el P_{E} y ajustan el
contador CASO correspondientemente. Si la subrutina de ajuste hacia
delante 714 tiene éxito, el CASO se fija en un valor para
garantizar que la subrutina de ajuste hacia atrás 716 se ejecute
después. Si la subrutina de ajuste hacia atrás 716 tiene éxito,
terminará el ensayo de bucle cerrado 556.
Refiriéndose otra vez a la Fig. 15, la rutina de
autoajuste 550 posee muchas ventajas frente a las rutinas
convencionales. La rutina 550 se aplica a un sistema
electro-neumático-mecánico altamente
no lineal, incluso a aquellos con una gran banda muerta. Además, la
rutina 550 maneja el comportamiento asimétrico del control de
posición de la válvula ajustando las ganancias de control para ambas
direcciones de desplazamiento de la válvula. Además, la rutina 550
estima las zonas muertas para las válvulas con comportamiento de
adherencia-deslizamiento. Adicionalmente, la rutina
550 simplifica el modelado abstrayendo solamente las
características más importantes y utiliza estos datos solamente para
la estimación de los parámetros de control. Los parámetros
estimados son refinados por las respuestas de paso de bucles
cerrados. Además, la rutina 550 detecta los problemas que afectan a
la ejecución y operación de la válvula.
Una cámara mecánica es una placa de metal
empleada en válvulas. Las diferentes formas de las placas de metal
proporcionan diferentes características a la válvula. Las
características de la válvula son muy importantes para el control
del flujo en un bucle de control, como si se empleara una relación
lineal entre la posición de la válvula y el ratio de flujo. El
ajuste característico de la válvula es uno de los métodos más
efectivos para obtener una ganancia de bucle constante. La
limitación de proceso a la salida del controlador, apertura de la
válvula, y/o variable de proceso debe fijarse inicialmente, de
forma que allí no sean aceptables las perturbaciones al proceso
durante el ensayo en
línea.
línea.
La presente invención proporciona una rutina del
software que se comporte como una cámara mecánica y referida en
adelante como "cámara de software". Nuevamente en referencia a
la Fig. 1, en una ejecución, se inserta una cámara de software 750
entre la salida del microprocesador 18 y el convertidor D/A 20 para
obtener una relación deseada entre la salida de controlador y la
variable de proceso. Se entiende que la cámara de software 750
puede almacenarse en varios lugares en el posicionador 12.
En referencia a la Fig. 22, una rutina de
auto-caracterización 752 inicia un ensayo en línea
y determina automáticamente las características apropiadas de la
válvula basadas en los datos del ensayo. Primero, en el paso 754, se
supone una característica fija de la válvula, tal como el
porcentaje equivalente o lineal. En el paso 756, el controlador
desplaza la válvula. En el paso 758, se miden las correspondientes
variables de proceso de estado estacionario (flujo, nivel, etc.). En
el paso 760, se comparan las variables de estado estacionario
medidas con una curva deseada de salida de controlador frente a
variable de proceso. En el paso 760, se emplea la diferencia entre
las variables de estado estacionario y una relación deseada de
salida de controlador frente a variable de proceso para ajustar la
característica del software de la válvula, minimizando de este modo
la diferencia. La cámara 750 se actualiza
correspondientemente.
correspondientemente.
La rutina de
auto-caracterización 752 puede substituir a los
métodos de ensayo-y-error en la
determinación de la característica de una válvula. La rutina se
puede aplicar fácilmente al controlador de válvula por
microprocesador 18 del posicionador 12, que puede aceptar una señal
de variable del proceso. La rutina de
auto-caracterización 752 garantiza la uniformidad de
ejecución del control en todas las condiciones de la operación,
compensando las no-linealidades del proceso. Esto
simplifica el diseño del controlador y simplifica el ajuste del
controlador a una condición típica del proceso. Además,
generalmente puede eliminarse el re-ajuste del
controlador cuando cambien las condiciones de proceso, y sea fácil
mantener un funcionamiento uniforme del control.
La realimentación de la posición se añadió para
mejorar la exactitud de los posicionadores. Sin embargo, si el
sensor de posición o la señal de realimentación de la posición
falla, la realimentación de la posición no funcionará, se perderá el
control y el posicionador 12 se apagará. En respuesta, algunos
posicionadores por microprocesador se configuran de forma que, en
caso de ciertos tipos de fallo del posicionador, la válvula se
posicione en condiciones seguras o se bloquee en el sitio. Cuando
se pierde la realimentación de la posición, la presente invención
utiliza el sensor de realimentación de la presión 44 para controlar
el posicionamiento con una mínima pérdida de precisión. Por tanto,
la presente invención proporciona la opción de posicionar la
válvula 10 basada en la posición implicada por la señal de retorno
de la presión del actuador 40 incluso en caso de fallo de medición
de la posición.
En referencia a la Fig. 23, la rutina 800 dirige
al posicionador 12 a identificar un sensor de posición 46 fallido,
por ejemplo si el posicionador 12 depende de lecturas incorrectas
de la señal de retorno de la posición 42 en respuesta a controles
de posición. Si se detecta un sensor de posición fallido, el
posicionador 12 calcula la presión del actuador requerida para
alcanzar la posición deseada y utiliza un algoritmo de control de
la presión para fijar la válvula.
En los pasos 802 y 804, se miden la corriente y
el voltaje del sensor de posición 46. En los pasos 806 y 808, se
recibe la señal de retomo de la posición 42 y se compara con los
límites predeterminados. Si una de las condiciones de los pasos
802-808 no cumple los límites predeterminados, la
ejecución procede al paso 810, donde se lee la presión del actuador
a través de la señal de retomo de la presión 40.
En el paso 812, el controlador convierte una
posición deseada de la válvula en una presión correspondiente del
actuador. Una relación típica entre la posición de la válvula y la
presión del actuador se mantiene en el microprocesador 18. Esta
relación se puede pre-programar, por ejemplo
durante la fabricación del posicionador 12, determinada durante las
rutinas de calibración o mantenida continuamente durante la
operación normal. Por ejemplo, la válvula 10 se puede golpear de un
extremo al otro y las presiones se pueden registrar en varias
posiciones. Por regla general, la posición de la válvula es función
de varias variables:
Con un actuador de
resorte-diafragma, los efectos de la presión del
proceso, la temperatura y la fricción son relativamente pequeños en
comparación con los de la presión del actuador. Por tanto, la
ecuación citada anteriormente se puede representar alternativamente
como:
e
inversamente:
Por tanto, el posicionador 12 puede determinar
la presión del actuador a partir de la posición deseada de la
válvula con un nivel moderado de exactitud.
En el paso 814, una rutina de control de la
posición ajusta la presión del actuador para alcanzar la posición
deseada, según lo determinado a partir de la señal de retomo de la
presión 40. Alternativamente, si en el paso 808 todas las revisiones
del voltaje y de la posición fueron aceptables, entonces, en el
paso 816, la rutina de control de la posición ajusta la presión del
actuador para alcanzar la posición deseada, según lo determinado a
partir de la señal de retomo de la posición 42.
Las fugas en el asiento de una válvula ha sido
siempre un problema importante del sistema de control y emisión de
costes de mantenimiento para las válvulas en general. Las fugas
pueden originarse por desgaste normal, desgaste excesivo debido a
los materiales extraños atrapados, o estrangulamiento de levante
parcial excesivo.
Una fuente de problemas de fugas del asiento
impredecibles exactamente es el atrapamiento de materiales extraños
entre los elementos del asiento de válvula 68 al cerrarse la
válvula. Los materiales extraños pueden no estar allí durante
cierres subsiguientes y la válvula puede parecer completamente
cerrada. Dependiendo de las condiciones de aplicación, incluso el
daño más leve del asiento 68 debido al material atrapado puede
conducir a desgaste y daño excesivos del asiento durante futuros
periodos prolongados de cierre a alta presión de gota.
Otro problema que puede originar las fugas en el
asiento tiene lugar en las válvulas que proporcionan un cierre muy
hermético (salida permitida aprox. cero) y utilizan materiales
elastoméricos blandos para el asiento 68 para lograr la mejor
ejecución del cierre. Sin embargo, en condiciones de medias a altas
de la presión de gota, el estrangulamiento a levante parcial muy
bajo puede dar lugar a altas velocidades de flujo que pueden dañar
o destruir fácilmente el material elastomérico del asiento.
Se ha utilizado una variedad de métodos para
tratar problemas de fugas, incluyendo la supervisión de los
componentes aguas abajo, utilizando los relés neumáticos para
superar el estrangulamiento a levante parcial, y establecimiento de
las planificaciones de mantenimiento en base al desgaste estimado.
Todos estos métodos tienen defectos que son superados por la
presente invención.
Supervisando la temperatura de los componentes
situados aguas abajo (tuberías) y/o la supervisión por vibración
ultrasónica del vástago de la válvula de control sólo identifica un
problema de fugas después de que haya ocurrido, y el daño y la
pérdida significativos de eficiencia del proceso pueden producirse
antes de que el sistema pueda pararse para su reparación. En
cambio, las rutinas de la presente invención, según lo discutido
detalladamente con respecto a las Fig. 24-26,
proporcionan un método predictivo mejorado para permitir el
mantenimiento apropiado de la válvula de control antes de que haya
ocurrido la fuga, obteniéndose de este modo una solución más
económica.
económica.
Un relé neumático instalado en el actuador
neumático no permitirá que la válvula se abra a las señales de
levante por debajo de una señal de control mínimo determinada,
eliminando así el desgaste por estrangulamiento de levante parcial.
El problema de esta solución es que la válvula no puede estrangular
ni siquiera a través de la región entre cerrada (sentada) y el
punto de ajuste de levante parcial durante un breve intervalo de
tiempo, que puede no ser perjudicial. La presente invención
proporciona varias rutinas de diagnóstico del estado del asiento
(Fig. 24-26) para el posicionador 12 que supervisan
continuamente el tiempo que la válvula 10 pasa estrangulando a
levantes excesivamente bajos. Las rutinas supervisan también el
tiempo que la válvula 10 está cerrada y el tiempo que la válvula
está casi cerrada en condiciones de cierre, conservando un archivo
total en directo de estos tiempos. Las rutinas pueden permitir el
estrangulamiento a través de la región de levante parcial por un
tiempo especificado antes de que se de aviso o se aplique el punto
de ajuste mínimo (la válvula está cerrada). Los datos registrados
se pueden comparar entonces con la cantidad de tiempo que la
válvula 10 ha pasado cerrada durante la operación del sistema para
determinar el potencial de problemas de fugas del asiento.
Actualmente se establecen planificaciones de
mantenimiento para válvulas de control en base a pasadas
experiencias de servicio de válvulas similares en servicios y
condiciones de aplicación y no en el funcionamiento real de la
válvula específica. El uso de estas planificaciones puede dar lugar
a un mantenimiento prematuro en un sistema que esté operando
eficientemente, o en fugas del asiento de válvula antes de la
planificación de mantenimiento previsto, causando problemas
operacionales del sistema y tiempos muertos imprevistos
significativos. Una válvula de control con fugas puede causar
también el ajuste excesivo de la válvula y el desgaste del cuerpo,
dando por resultado significativos costes adicionales de
reparación, que habría podido evitar, de otro modo, la detección
anterior. En cambio, las rutinas de la presente invención (Fig.
24-26) proporcionan los datos operacionales reales
que dan lugar a una predicción más exacta para las planificaciones
de mantenimiento requeridas por la válvula, reduciendo de este modo
el coste operacional total de aplicación de la válvula de control.
Las actuales rutinas no requieren análisis independiente,
aislamiento del sistema o parada normal del sistema para los
requisitos de mantenimiento predictivos del asiento de válvula.
Estas decisiones se pueden tomar durante la operación normal del
sistema, ahorrando así el coste añadido del aislamiento y de los
programas de análisis.
Las presentes rutinas (Fig.
24-26) incluyen una rutina de diagnóstico del
desgaste del asiento de levante parcial 830, una rutina de
diagnóstico del cierre del asiento de válvula 832, y una rutina de
ajuste del levante controlable mínimo 834. Las rutinas pueden
cerrar la válvula 10 si la señal de entrada de la válvula de control
requiere un levante estrangulador por debajo de un punto de ajuste
predeterminado (basado en las condiciones de servicio de la
aplicación). Si fuera aceptable para la operación del control de
sistema, las rutinas pueden prevenir un estrangulamiento de levante
parcial que pueda dañar el asiento de válvula.
En referencia a la Fig. 24, la rutina de
diagnóstico del desgaste del asiento de levante parcial 830
comienza en el paso 840 cuando el usuario o la fábrica elige esta
opción y establece límites basados en las condiciones del servicio.
Los límites incluyen una posición de levante de estrangulamiento
mínimo (L_{m}) donde habrá un poco o nada de erosión del asiento
62, y un tiempo de estrangulamiento máximo (t_{M}) permitido por
debajo de este levante. Estos límites se guardan en la memoria no
volátil 48. En el paso 842, durante la operación normal, el
posicionador 12 mide periódicamente la posición actual de levante
(L_{c}) y proporciona realimentación 42 al microprocesador 18. En
el paso 844, el microprocesador 18 compara el levante actual
L_{c} con el levante de estrangulamiento mínimo L_{m}. En el
paso 846, el microprocesador 18 determina si la válvula está en
posición cerrada. Si la válvula 10 no está cerrada (L_{c} >
posición cerrada) y si L_{m} < L_{c}, se registra el tiempo
total en ejecución t_{C} hasta que L_{m} \geq L_{c} o la
válvula esté cerrada. En el paso 848, se compara periódicamente el
tiempo t_{C} con el tiempo máximo t_{M}. En el paso 850, si
t_{C} > t_{M}, entonces se muestra en pantalla 52 un mensaje
de diagnóstico tal como "SE REQUIERE INSPECCIÓN DEL ASIENTO DE LA
VÁLVULA".
En referencia a la Fig. 25, la rutina de
diagnóstico de cierre del asiento de válvula 832 comienza en el
paso 860, cuando el usuario o la fábrica elige esta opción y
establece límites basados en las condiciones del servicio. Los
límites incluyen un tiempo máximo de fuga del asiento (t_{i})
durante la condición cerrada de la válvula 10. Se determina además
un valor inicial para un tiempo en ejecución t_{S}. En el paso
862, después de la instalación inicial o restauración y calibración
del ajuste de la válvula, la posición cerrada/sentada exacta de la
válvula (L_{s}) es proporcionada por la señal de retorno de la
posición 42 al microprocesador 18. En el paso 864, para cierres
subsiguientes de la válvula 10, una posición cerrada del levante
(L_{SI}) es proporcionada por la señal de retorno de la posición
42 al microprocesador 18 y registrada. En el paso 866, se compara
la posición cerrada de levante L_{SI} con la posición
cerrada/asentada exacta de la válvula L_{S}. Si, en el paso 868,
la posición cenada de levante L_{SI} es mayor que la posición
cerrada/asentada exacta de la válvula L_{S}, entonces, en el paso
870, se registra el tiempo total en ejecución t_{S}. La ejecución
procede entonces al paso 872, donde el tiempo en ejecución t_{S}
se compara con el tiempo máximo de fuga del asiento t_{i}. Si
t_{S} > t_{i}, el posicionador 12 muestra en pantalla 52 un
mensaje de diagnóstico tal como "SE REQUIERE INSPECCIÓN DEL
ASIENTO DE LA VÁLVULA". Si no, la ejecución vuelve al paso
864.
864.
En referencia a la Fig. 26, la rutina de ajuste
del levante controlable mínimo 834 comienza en el paso 880 cuando
el usuario o la fábrica elige esta opción y establece límites
basados en las condiciones del servicio. Los límites incluyen una
posición de levante (controlable mínima L_{cm}) basada en el nivel
controlable de flujo mínimo requerido en servicio (aplicación) en
términos de % del recorrido máximo de la válvula. En el paso 882,
durante la operación normal, el posicionador 12 mide periódicamente
una posición actual de levante (L_{ci}) proporcionada por la señal
de retorno de la posición 42 al microprocesador 18. La posición
actual de levante L_{ci} es un promedio de dos medidas tomadas
con 10 segundos de diferencia. En el paso 884, se compara la
posición actual de levante L_{ci} con la posición de levante
controlable mínima L_{cm}. Si L_{ci} < L_{cm}, el
posicionador 12 muestra en pantalla 52 un mensaje de diagnóstico
tal como "VIOLACIÓN DEL AJUSTE DEL LEVANTE MÍNIMO DE LA
VÁLVULA". En algunas ejecuciones, la válvula el 10 puede abrirse
entonces por encima de la posición L_{cm}. Si no, la ejecución
vuelve al paso
882.
882.
Las rutinas de diagnóstico anteriormente
descritas (Fig. 24-26) proporcionan muchas ventajas
adicionales. Las rutinas proporcionan el punto controlable mínimo
de levante de la válvula L_{cm}, que se puede fijar en base al
tipo válvula 10 y a las condiciones de servicio de la aplicación.
Las rutinas graban también el tiempo de estrangulamiento operacional
de la válvula t_{c} pasado en o por debajo del punto de levante
L_{m}. Las rutinas proporcionan un aviso si ciertos periodos de
tiempo superan los límites predeterminados. Las rutinas se pueden
combinar, por ejemplo, para cerrar la válvula 10, si el tiempo
operacional de estrangulamiento t_{S} pasado en o por debajo del
punto controlable mínimo de levante L_{cm} supera el tiempo
t_{m}.
Además, las rutinas proporcionan una comparación
exacta de la posición cerrada de la válvula con la posición inicial
de cierre del sistema (desviación del cierre). Las rutinas
registran también el tiempo pasado por la válvula en una posición
de desviación del cierre. Las rutinas dan un aviso si la desviación
del cierre ocurre durante un tiempo fijado. Las rutinas graban
también un tiempo total que la válvula pasa cerrada durante la
operación del sistema. Aún más, las rutinas comparan el tiempo
operacional de estrangulamiento pasado en o por debajo del punto
controlable mínimo de levante y el tiempo total que la válvula pasa
cerrada durante la operación del sistema a un límite especificado
establecido para la aplicación y proporciona el tiempo operacional
restante permitido antes de que se requiera el mantenimiento del
asiento de la válvula.
Para proporcionar una característica
personalizada de flujo para la válvula 10, el posicionador 12 tiene
un modo de operación que proporciona un gráfico en pantalla 52 que
representa un rango completo de capacidad de flujo y un rango
completo de señal de entrada. Aunque los puntos extremos para una
capacidad de flujo y señal de entrada del 0 y del 100% estén
preestablecidos, los puntos intermedios del gráfico son
completamente personalizables. Por tanto, un usuario puede alterar
los puntos del gráfico y personalizar de este modo la característica
de flujo.
En referencia a las Fig. 27-28,
la pantalla 52 puede contener, por ejemplo, un gráfico 890. El
gráfico 890 tiene un eje vertical normalizado a la capacidad de
flujo de la válvula 10 y un eje horizontal normalizado a la señal
de entrada de la válvula. En la ejecución preferente, se
preestablecen dos valores para el gráfico 890: el punto 891 indica
una capacidad de flujo del 0% cuando la válvula esté completamente
cerrada y el punto 892 indica una capacidad de flujo del 100% cuando
la válvula esté completamente abierta. Se entiende que otras
ejecuciones pueden no presentar tales limitaciones.
Entre los puntos 891 y 892 hay varios puntos
adicionales que definen la función de caracterización personalizada
F_{C} para la válvula 10. Cada uno de los puntos individuales
puede desplazarse, proporcionando de este modo un método muy simple
de modificación de la función de caracterización. Además, teniendo
la función de caracterización así descrita, puede almacenarse
fácilmente como tabla de coordenadas (posición, capacidad) en la
memoria 48.
Por ejemplo, el usuario puede seleccionar o
mover un punto 893 y desplazarlo a una nueva localización en el
gráfico 890 utilizando un dispositivo indicador 894. Una vez que se
haya desplazado, el controlador vuelve a conectar los puntos para
proporcionar una característica de flujo completamente
personalizable para la válvula.
En la ejecución preferente, el posicionador
tiene cierto control sobre la selección del punto para prevenir una
caracterización perjudicial. Por ejemplo, si el usuario intentara
mover el punto 893 a una localización 895, puede verse en el
presente ejemplo que esta localización causará una inversión de la
pendiente (es decir, el signo de la pendiente varia para la
característica de flujo). En respuesta, el controlador alertará al
usuario y no incorporará el valor, tal y como se muestra con un
cuadro de diálogo 898 en la Fig. 28.
El controlador puede también requerir que la
característica de flujo se adhiera a ciertas características de
flujo estándares industriales. Por ejemplo, la pendiente entre dos
puntos cualesquiera no debe ser más del doble o menos de la mitad de
la pendiente de los dos puntos anteriores. Si así fuera, un cuadro
de diálogo similar al cuadro 898 podría alertar al usuario.
En referencia a la Fig. 29, una rutina 900
ejecuta algunas de las características descritas anteriormente. En
el paso 902, el controlador recibe una petición de modificación de
la caracterización por parte del usuario. En el paso 904, el
controlador hace comprobaciones para ver si ésta es una inversión de
la pendiente de la característica de flujo en la válvula 10. Si así
fuera, entonces, en el paso 906 se informaría al usuario (por
ejemplo, a través de la pantalla 52) y, en el paso 908, el
controlador efectuaría comprobaciones para ver si el usuario ha
anulado la condición detectada. Si no, la ejecución vuelve al paso
902. Si el usuario anula la condición, o si no hay inversión de la
pendiente, entonces, en el paso 910, el posicionador 12 determina
si la variación de la pendiente causaría un cambio indeseable en la
ganancia de la válvula. Si así fuera, entonces, en el paso 912 se
informaría al usuario (por ejemplo, a través de la pantalla 52) y
en el paso 914, el controlador efectuaría comprobaciones para ver
si el usuario ha anulado la condición detectada. Si no, la
ejecución vuelve al paso 902. Si el usuario elimina la condición, o
si la ganancia de la válvula es aceptable, entonces, en el paso
916, el controlador activa la modificación de la posición
solicitada por el usuario.
Se entiende que las modificaciones, variaciones
y substituciones están pensadas en la anterior revelación de una
forma consistente con el alcance de las reivindicaciones.
Claims (8)
1. Procedimiento para realizar diagnósticos en
una válvula (10) teniendo un actuador (26), comprendiendo el método
posiciones de muestreo de la válvula, almacenando las posiciones
muestreadas, y analizando las posiciones muestreadas,
caracterizado por: posicionamiento de la válvula en un primer
extremo de un rango de ensayo de las posiciones de la válvula
(402); ajuste de la presión del líquido al actuador hasta que
alcance un segundo extremo del rango de ensayo, abarcando: ajuste
incremental de la presión del líquido (412), esperando después de
cada ajuste (404), y muestreando la posición de la válvula y la
presión del actuador después de esperar (408); ajuste de la presión
del líquido al actuador hasta que alcance el primer extremo de la
rango de ensayo, comprendiendo: ajuste incremental de la presión del
líquido (412), esperando después de cada ajuste (404), y
muestreando la posición de la válvula y la presión del actuador
después de esperar (408); y almacenando en memoria los datos de
posición y de presión muestreados; y analizando los datos
muestreados.
2. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1,
en el que el rango de ensayo es relativamente pequeño, en
comparación con un rango completo de movimiento de la válvula.
3. Procedimiento acorde a la Reivindicación 2,
en el que la válvula funciona en un modo de operación normal.
4. Sistema para efectuar diagnósticos en una
válvula (10) teniendo un actuador (26), comprendiendo el sistema
medios para el muestreo de datos de posición de la válvula (46),
memoria para almacenar los datos de posición muestreados (48), y
medios para analizar los datos de posición (18),
caracterizado por: medios de posicionamiento de la válvula
en un primer extremo de un rango de ensayo de las posiciones de la
válvula (18); medios para el ajuste incremental de una presión del
líquido al actuador hasta que alcance un segundo extremo del rango
de ensayo y ajuste incremental de la presión del líquido al
actuador hasta que alcance el primer extremo del rango de ensayo
(22); medios para esperar después de cada ajuste en cada dirección
(18); medios de muestreo de los datos de posición de la válvula
(46) y de los datos de presión del actuador (44) después de esperar;
memoria para almacenar los datos de posición y de presión
muestreados; y medios para analizar los datos muestreados.
5. Sistema acorde a la Reivindicación 4, en el
que el rango de ensayo es relativamente pequeño, con respecto a un
rango completo de movimiento de la válvula.
6. Sistema acorde a la Reivindicación 5, en el
que la válvula funciona en un modo de operación normal.
7. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1,
en el que la espera después de cada ajuste incluye la espera hasta
que la válvula se estabilice.
8. Sistema acorde a la Reivindicación 4, en el
que los medios para la espera después de cada ajuste esperan hasta
que la válvula se estabilice.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US5364897P | 1997-07-23 | 1997-07-23 | |
US53648P | 1997-07-23 | ||
US09/118,406 US6272401B1 (en) | 1997-07-23 | 1998-07-17 | Valve positioner system |
US118406 | 1998-07-17 | ||
EP98934660A EP1058866A4 (en) | 1997-07-23 | 1998-07-20 | VENTILPOSITIONIERSYSTEM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2304565T3 true ES2304565T3 (es) | 2008-10-16 |
Family
ID=26732093
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES04010178T Expired - Lifetime ES2285303T3 (es) | 1997-07-23 | 1998-07-20 | Sistema posicionador de valvula. |
ES04010179T Expired - Lifetime ES2304565T3 (es) | 1997-07-23 | 1998-07-20 | Sistema posicionador de valvulas. |
ES04010177T Expired - Lifetime ES2259163T3 (es) | 1997-07-23 | 1998-07-20 | Sistema de posicionamiento de una valvula. |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES04010178T Expired - Lifetime ES2285303T3 (es) | 1997-07-23 | 1998-07-20 | Sistema posicionador de valvula. |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES04010177T Expired - Lifetime ES2259163T3 (es) | 1997-07-23 | 1998-07-20 | Sistema de posicionamiento de una valvula. |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (5) | US6272401B1 (es) |
EP (1) | EP1058866A4 (es) |
AU (1) | AU8413998A (es) |
DE (3) | DE69833893T2 (es) |
ES (3) | ES2285303T3 (es) |
WO (1) | WO1999005576A2 (es) |
Families Citing this family (175)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6272401B1 (en) * | 1997-07-23 | 2001-08-07 | Dresser Industries, Inc. | Valve positioner system |
JP3635982B2 (ja) * | 1999-04-19 | 2005-04-06 | 横河電機株式会社 | バルブポジショナ及び電空変換器 |
DE19921828C2 (de) * | 1999-05-11 | 2001-06-07 | Samson Ag | Verfahren zum Betreiben eines Stellungsreglers und dieses Verfahren anwendender Stellungsregler |
US6357335B1 (en) | 1999-12-23 | 2002-03-19 | Sox Corporation | Pneumatic volume booster for valve positioner |
DE10012405A1 (de) * | 2000-03-15 | 2001-09-20 | Mannesmann Rexroth Ag | Einrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Aktuators |
US6640162B1 (en) * | 2000-04-15 | 2003-10-28 | Eric Swanson | Control method utilizing directionally based control constraints |
US6276385B1 (en) * | 2000-06-09 | 2001-08-21 | Fisher Controls International, Inc. | Plug and seat positioning system for control applications |
US6745107B1 (en) * | 2000-06-30 | 2004-06-01 | Honeywell Inc. | System and method for non-invasive diagnostic testing of control valves |
DE10043254A1 (de) * | 2000-09-02 | 2002-03-14 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines mit einer Hysterese behafteten Stellelements |
US6814096B2 (en) * | 2000-12-15 | 2004-11-09 | Nor-Cal Products, Inc. | Pressure controller and method |
US6631882B2 (en) * | 2001-08-09 | 2003-10-14 | Robert Mack | Method and apparatus to test a shutdown device while process continues to operate |
ES2256142T3 (es) * | 2001-11-23 | 2006-07-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Metodo para la regulacion continua de una posicion de una valvula de regulacion. |
US6664852B2 (en) * | 2002-02-28 | 2003-12-16 | Motorola, Inc. | Apparatus and method for digital control systems |
US7040349B2 (en) * | 2002-03-27 | 2006-05-09 | Viking Technologies, L.C. | Piezo-electric actuated multi-valve manifold |
US8180464B2 (en) * | 2002-04-18 | 2012-05-15 | Cleveland State University | Extended active disturbance rejection controller |
JP4298354B2 (ja) * | 2002-04-24 | 2009-07-15 | キヤノン株式会社 | 位置制御システムおよび位置制御方法 |
US6999853B2 (en) * | 2002-05-03 | 2006-02-14 | Fisher Controls International Llc. | Methods and apparatus for operating and performing diagnostics in a control loop of a control valve |
KR20050031109A (ko) * | 2002-07-19 | 2005-04-01 | 셀레리티 그룹 아이엔씨 | 질량 유량 제어기 내의 압력 보상을 위한 방법 및 장치 |
JP2004126688A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Yokogawa Electric Corp | オフライン診断システム |
US7021191B2 (en) * | 2003-01-24 | 2006-04-04 | Viking Technologies, L.C. | Accurate fluid operated cylinder positioning system |
DE602004012980T2 (de) * | 2003-02-14 | 2009-05-07 | Dresser, Inc., Addison | Verfahren, system und speichermedium zur durchführung von online-ventildiagnose |
US8321096B2 (en) * | 2003-04-11 | 2012-11-27 | Borg Warner Inc. | Concept for using software/electronics to calibrate the control system for an automatic transmission |
US7474948B2 (en) * | 2003-04-11 | 2009-01-06 | Borgwarner Inc. | Concept for using software/electronics to calibrate the control system for an automatic transmission |
US7111817B2 (en) * | 2003-08-01 | 2006-09-26 | Robert Teti | Municipal water delivery control systems |
US7334514B2 (en) * | 2003-08-06 | 2008-02-26 | Jianchao Shu | Balanced fluid-powered modular actuation system |
US6917858B2 (en) * | 2003-08-29 | 2005-07-12 | Dresser, Inc. | Fluid regulation |
US20050087235A1 (en) * | 2003-10-22 | 2005-04-28 | Skorpik James R. | Sensor assembly, system including RFID sensor assemblies, and method |
US7156116B2 (en) * | 2003-11-21 | 2007-01-02 | Honeywell International Inc. | Apparatus and method for operating a valve using a cushion filter |
US7412472B2 (en) * | 2003-11-21 | 2008-08-12 | Honeywell International Inc. | Apparatus and method for filtering a signal |
US7133785B2 (en) * | 2004-07-08 | 2006-11-07 | Celerity, Inc. | Valve control system and method |
CA2575690C (en) | 2004-08-04 | 2009-07-14 | Fisher Controls International Llc | System and method for transfer of feedback control for a process control device |
WO2006045032A2 (en) * | 2004-10-20 | 2006-04-27 | Fisher Controls International Llc | Lead-lag input filter arrangement for electro-pneumatic control loops |
US7349745B2 (en) * | 2004-10-20 | 2008-03-25 | Fisher Controls International Llc. | Lead-lag input filter arrangement with adjustable initial conditions for electro-pneumatic control loops |
CN100388144C (zh) * | 2005-03-04 | 2008-05-14 | 天津大学 | 一种智能型二线制电气阀门***及其控制方法 |
DE102005024686B4 (de) * | 2005-05-30 | 2015-10-22 | Samson Ag | Stellungsregler |
US7636613B2 (en) * | 2005-07-01 | 2009-12-22 | Curtiss-Wright Flow Control Corporation | Actuator controller for monitoring health and status of the actuator and/or other equipment |
US20070034264A1 (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-15 | Stonel Corporation | Apparatus for valve communication and control |
US8087244B2 (en) * | 2005-08-25 | 2012-01-03 | Mann+Hummel Gmbh | Internal combustion engine with a system for secondary air charging and method for operation of the internal combustion engine |
DE102005044126B4 (de) * | 2005-09-15 | 2018-05-24 | Samson Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Stellgeräts |
US7797082B2 (en) * | 2005-10-13 | 2010-09-14 | Honeywell International Inc. | Apparatus and method for stiction compensation in a process control system |
US7661439B2 (en) | 2006-02-07 | 2010-02-16 | Dresser, Inc. | Safety override circuit for pneumatic positioner and method of use thereof |
US7283894B2 (en) | 2006-02-10 | 2007-10-16 | Dresser, Inc. | System and method for fluid regulation |
NO327866B1 (no) * | 2006-03-09 | 2009-10-12 | Abb Research Ltd | En fremgangsmåte for styring og/eller overvåking |
JP4919679B2 (ja) * | 2006-03-15 | 2012-04-18 | 株式会社リコー | 回転体駆動装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 |
US7894473B2 (en) * | 2006-04-12 | 2011-02-22 | Honeywell International Inc. | System and method for monitoring valve status and performance in a process control system |
US7603186B2 (en) * | 2006-04-28 | 2009-10-13 | Advanced Energy Industries, Inc. | Adaptive response time closed loop control algorithm |
US7753066B2 (en) * | 2006-05-02 | 2010-07-13 | Thermojet Do Brasil Ltda. | Single system for low or high pressure gases control and high or low pressure gases control valve |
US7640078B2 (en) * | 2006-07-05 | 2009-12-29 | Advanced Energy Industries, Inc. | Multi-mode control algorithm |
DE102006039839B4 (de) * | 2006-08-25 | 2019-11-28 | Baumer Hhs Gmbh | Heißleimauftragssystem und Verfahren zur Regelung und Überwachung des Heißleimauftragssystems |
JP5092604B2 (ja) * | 2006-10-30 | 2012-12-05 | 日産自動車株式会社 | 振動低減装置 |
US8079383B2 (en) * | 2006-12-07 | 2011-12-20 | Mks Instruments, Inc. | Controller gain scheduling for mass flow controllers |
DE202006020516U1 (de) * | 2006-12-21 | 2008-10-16 | Abb Ag | Regeleinrichtung für einen druckmittelbetriebenen Stellantrieb |
US7539560B2 (en) * | 2007-01-05 | 2009-05-26 | Dresser, Inc. | Control valve and positioner diagnostics |
CA2671510A1 (en) * | 2007-03-13 | 2008-09-18 | The Regents Of The University Of California | Electronic actuator for simultaneous liquid flowrate and pressure control of sprayers |
US8573241B2 (en) * | 2007-03-30 | 2013-11-05 | Dresser, Inc. | Systems and processes for field-initiated fluid regulation testing |
DE102007024794A1 (de) * | 2007-05-26 | 2008-11-27 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren und Einrichtung zum Steuern des Einrückgrades einer automatischen oder automatisierten Kraftfahrzeugkupplung |
DE102007046279A1 (de) * | 2007-09-27 | 2009-04-09 | Siemens Ag | Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke mit zentralisierter Erfassung von Ventilcharakteristiken und hiermit korrespondierende Gegenstände |
US8265794B2 (en) * | 2007-10-01 | 2012-09-11 | Westlock Controls Corporation | Knowledge based valve control method |
DE102007058517B4 (de) | 2007-12-05 | 2018-07-26 | Abb Ag | Digitaler Stellungsgeber |
DE102007058518A1 (de) * | 2007-12-05 | 2009-06-18 | Abb Ag | Verfahren zum Betrieb eines Stellungsreglers |
US7693606B2 (en) * | 2007-12-21 | 2010-04-06 | Rosemount Inc. | Diagnostics for mass flow control |
US20120042721A1 (en) * | 2008-02-28 | 2012-02-23 | Tareq Nasser Al-Buaijan | Partial stroke testing system coupled with fuel control valve |
US8036837B2 (en) * | 2008-02-29 | 2011-10-11 | Fisher Controls International Llc | Diagnostic method for detecting control valve component failure |
US7769493B2 (en) * | 2008-03-19 | 2010-08-03 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | System and method for controlling flow characteristics |
JP5066474B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2012-11-07 | アズビル株式会社 | 流量制御システム |
US8067917B2 (en) * | 2008-04-08 | 2011-11-29 | Liebert Corporation | Hysteresis mitigation and control method |
US7997117B2 (en) | 2008-05-12 | 2011-08-16 | Caterpillar Inc. | Electrically controlled hydraulic valve calibration method and system |
US8386083B2 (en) | 2008-06-16 | 2013-02-26 | Mks Instruments, Inc. | Systems and methods for updating valve cracking current in mass flow controllers |
US20110114304A1 (en) * | 2008-07-25 | 2011-05-19 | Belimo Holding Ag | Method for the hydraulic compensation and control of a heating or cooling system and compensation and control valve therefor |
DE102008062289A1 (de) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Abb Technology Ag | Verfahren zur weg- und drucksensorischen Verschleißzustandsermittlung einer Ventilmechanik sowie eine solche nutzende Ventilanordnung |
DE102008062292A1 (de) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Abb Technology Ag | Verfahren zur drucksensorischen Verschleißzustandsermittlung einer Ventilmechanik sowie pneumatisches Ventil |
DE102009004570B4 (de) * | 2009-01-14 | 2019-11-14 | Abb Schweiz Ag | Verfahren und elektronische Einrichtung zum Finden des Öffnungspunktes bei einem geregelten elektro-pneumatischen Ventil eines pneumatischen Stellantriebs |
DE102009004572B4 (de) * | 2009-01-14 | 2010-08-19 | Abb Technology Ag | Verfahren und elektronische Einrichtung zur Kompensation des Driftverhaltens bei einem pneumatischen Stellglied während des Betriebs |
DE102009004571A1 (de) | 2009-01-14 | 2010-07-22 | Abb Technology Ag | Verfahren und elektronische Einrichtung zum Prüfen von Ansteuerparametern eines elektro-pneumatischen Ventils bei einem pneumatischen Stellantrieb |
DE102009004569B4 (de) * | 2009-01-14 | 2014-02-13 | Abb Technology Ag | Verfahren und elektronische Einrichtung zur Kompensation der Hysterese von pneumatisch angetriebenen Armaturen |
US8290631B2 (en) * | 2009-03-12 | 2012-10-16 | Emerson Process Management Power & Water Solutions, Inc. | Methods and apparatus to arbitrate valve position sensor redundancy |
CN101876829B (zh) * | 2009-04-29 | 2011-12-21 | 重庆川仪自动化股份有限公司 | 一种提高***控制精度的方法 |
US8312892B2 (en) * | 2009-07-02 | 2012-11-20 | Fisher Controls International Llc | Device and method for determining a failure mode of a pneumatic control valve assembly |
US8321059B2 (en) | 2009-08-28 | 2012-11-27 | Fisher Controls International, Llc | Apparatus, methods and articles of manufacture to calibrate valve-mounted instruments |
US8714515B2 (en) * | 2009-12-28 | 2014-05-06 | Emerson Process Management (Tianjin) Valces Co., Ltd | Hydraulic actuating device for a sliding stem control valve assembly |
US8594852B2 (en) * | 2010-02-22 | 2013-11-26 | Eaton Corporation | Device and method for controlling a fluid actuator |
JP2011191110A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Yamatake Corp | スティックスリップ検出装置および検出方法 |
JP5457249B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2014-04-02 | アズビル株式会社 | ポジショナ |
RU2555222C2 (ru) * | 2010-04-30 | 2015-07-10 | Метсо Отомейшн Ой | Диагностика регулирующего клапана |
US8301275B2 (en) * | 2010-06-04 | 2012-10-30 | Sti Srl | Modified proportional integral derivative controller |
US8347686B2 (en) * | 2010-06-15 | 2013-01-08 | Joseph Daniel R | Automatic valve calibration of a blown-film extrusion apparatus |
US8587320B2 (en) | 2010-11-09 | 2013-11-19 | Honeywell International Inc. | System and method for testing a secondary servo control circuit in a redundant control configuration |
US8720201B2 (en) * | 2010-11-24 | 2014-05-13 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method of monitoring an electronic engine control (EEC) to detect a loss of fuel screen open area |
US9557303B2 (en) | 2010-12-10 | 2017-01-31 | Ihi Southwest Technologies, Inc. | Visualization of tests on swing type check valves using phased array sequence scanning |
US10352477B2 (en) | 2010-12-10 | 2019-07-16 | Ihi Southwest Technologies, Inc. | Visualization of tests on globe-type valves using phased array sequence scanning |
US9952182B2 (en) | 2010-12-10 | 2018-04-24 | Ihi Southwest Technologies | Visualization of tests on lift-type check valves using phased array sequence scanning |
US8904873B2 (en) * | 2010-12-10 | 2014-12-09 | Ihi Southwest Technologies, Inc. | Visualization of tests on swing type check valve using phased array sequence scanning |
EP2659170B1 (en) | 2010-12-28 | 2017-09-06 | Emerson Process Management (Tianjin) Valve Co., Ltd. | Hydraulic actuating device for a sliding stem control valve assembly |
US8838413B2 (en) | 2011-05-12 | 2014-09-16 | Saudi Arabian Oil Company | Valve actuator fault analysis system |
DE102011115896B4 (de) * | 2011-10-14 | 2015-05-28 | Bürkert Werke GmbH | Vorrichtung und Verfahren zur Prozessregelung |
JP5221735B2 (ja) * | 2011-10-27 | 2013-06-26 | ファナック株式会社 | 不感帯処理部を備えた電動機の制御装置 |
US9010376B2 (en) * | 2011-10-31 | 2015-04-21 | Dresser, Inc. | Apparatus for a pneumatic relay venting pressure dynamic feedback compensator |
US8803956B2 (en) * | 2011-12-20 | 2014-08-12 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Computer vision-based valve control system and method |
EP2798423A4 (en) * | 2011-12-29 | 2016-06-15 | Schneider Electric Buildings | OPTIMIZED VENTILATION FLOW CONTROL BY INDIVIDUAL ADAPTATION OF INTELLIGENT ACTUATOR |
US9890870B2 (en) | 2011-12-29 | 2018-02-13 | Schneider Electric Buildings Llc | Valve flow control optimization via customization of an intelligent actuator |
US9092019B2 (en) * | 2012-04-20 | 2015-07-28 | Fisher Controls International Llc | Methods and apparatus for analyzing effects of friction on process control devices |
US20130327403A1 (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | Kurtis Kevin Jensen | Methods and apparatus to control and/or monitor a pneumatic actuator |
AR091524A1 (es) * | 2012-06-20 | 2015-02-11 | Fisher Controls Int | Metodos y sistemas para respaldo de retroalimentacion de bucle menor |
US9133959B2 (en) * | 2012-09-07 | 2015-09-15 | Pentair Flow Services Ag | Virtual limit switch |
US8839680B2 (en) * | 2012-09-19 | 2014-09-23 | Fisher Controls International Llc | Methods and apparatus for estimating a condition of a seal of a rotary valve |
US9285057B2 (en) * | 2012-10-05 | 2016-03-15 | Fisher Controls International Llc | Methods and apparatus for process device calibration |
US9194791B2 (en) * | 2012-10-18 | 2015-11-24 | Caterpillar Inc. | System for determining coefficients of seal friction |
US8649909B1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-02-11 | Amplisine Labs, LLC | Remote control of fluid-handling devices |
CN103075388B (zh) * | 2013-01-14 | 2015-04-08 | 燕山大学 | 一种液压变行程可微调定位锁紧式液压缸试验台架 |
CN103105849B (zh) * | 2013-01-22 | 2015-04-29 | 浙江大学 | 工业调节阀非线性工作特性诊断方法 |
KR102223568B1 (ko) | 2013-04-05 | 2021-03-04 | 다우 아그로사이언시즈 엘엘씨 | 식물의 게놈 내의 외인성 서열의 통합을 위한 방법 및 조성물 |
DE102013008215A1 (de) * | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Linde Aktiengesellschaft | Notentleerung von Speicherbehältern |
US9404515B2 (en) * | 2013-07-09 | 2016-08-02 | Dresser, Inc. | Valve positioner having bypass component and control value comprised thereof |
US9695956B2 (en) * | 2013-07-29 | 2017-07-04 | Dresser, Inc. | Spectral analysis based detector for a control valve |
US9304053B2 (en) | 2013-08-07 | 2016-04-05 | Dresser, Inc. | System to monitor performance of packing material in a seal |
US9316147B2 (en) * | 2013-08-29 | 2016-04-19 | Ford Global Technologies, Llc | Determination of wastegate valve position |
DE102014103708A1 (de) * | 2013-10-09 | 2015-04-09 | Jdv Control Valves Co., Ltd. | Intelligente ventilvorrichtung mit automatischer erkenn- und reparierfunktion |
US9638344B2 (en) * | 2013-11-19 | 2017-05-02 | Dresser, Inc. | System and method to monitor characteristics of an operating fluid in a process line |
EP3702873A1 (en) | 2013-12-20 | 2020-09-02 | IMI Hydronic Engineering International SA | A valve and a method of operating a valve |
CN103697214B (zh) * | 2013-12-23 | 2017-02-08 | 沃尔达环境技术江苏股份有限公司 | 一种智慧阀门及其控制方法 |
US9465391B2 (en) * | 2014-01-09 | 2016-10-11 | Fisher Controls International Llc | Valve positioner with overpressure protection capabilities |
US9920856B2 (en) * | 2014-03-31 | 2018-03-20 | Dresser, Inc. | Method for determining amplitude of stick-slip on a valve assembly and implementation thereof |
CN104949605B (zh) * | 2014-03-31 | 2019-11-15 | 通用电气公司 | 位置检测模块,位置检测***及方法 |
US9857801B2 (en) | 2014-03-31 | 2018-01-02 | General Electric Company | System and method for detecting a stick-slip |
US20150276086A1 (en) * | 2014-03-31 | 2015-10-01 | General Electric Company | System and method for performing valve diagnostics |
AR100120A1 (es) * | 2014-04-04 | 2016-09-14 | Fisher Controls Int Llc | Sistema y método para controlar una válvula |
US9752599B2 (en) * | 2014-05-07 | 2017-09-05 | Fisher Controls International Llc | Methods and apparatus to partial stroke test valves using pressure control |
JP5931993B2 (ja) | 2014-10-16 | 2016-06-08 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
US10337647B2 (en) * | 2014-12-15 | 2019-07-02 | General Electric Company | Obstruction detection for a control valve |
CN105843268B (zh) * | 2015-01-12 | 2020-01-03 | 费希尔控制国际公司 | 具有过压保护能力的阀*** |
US10684030B2 (en) * | 2015-03-05 | 2020-06-16 | Honeywell International Inc. | Wireless actuator service |
FI126989B (fi) | 2015-03-16 | 2017-09-15 | Metso Flow Control Oy | Virtaavan aineen venttiilikokoonpano, prosessiventtiilin asennoitin sekä virtaavan aineen venttiilikokoonpanon käyttö prosessiventtiilin ohjauksessa |
JP6295222B2 (ja) * | 2015-03-17 | 2018-03-14 | アズビル株式会社 | ポジショナ |
CN206075161U (zh) * | 2015-03-19 | 2017-04-05 | 费希尔控制产品国际有限公司 | 用于校准***的装置、过程控制***和计算机设备 |
US9611873B2 (en) * | 2015-03-19 | 2017-04-04 | Fisher Controls International Llc | Pressure control for partial stroke tests |
US9739682B2 (en) * | 2015-05-04 | 2017-08-22 | Dresser, Inc. | Valve assembly calibration |
US9923418B2 (en) | 2015-05-31 | 2018-03-20 | Henry William Boger | Wireless power transfer for process control |
FR3039130B1 (fr) * | 2015-07-21 | 2019-05-31 | Airbus Operations | Procede et dispositif de gestion automatique d’un actionneur commande par une servo-vanne. |
US9989438B2 (en) * | 2015-07-27 | 2018-06-05 | Fei-Che Hung | Control valve testing method |
CN108026948B (zh) * | 2015-09-15 | 2022-01-04 | 费斯托股份两合公司 | 阀控制器及用于操作阀控制器的方法 |
US10371285B2 (en) * | 2015-10-27 | 2019-08-06 | Dresser, Llc | Predicting maintenance requirements for a valve assembly |
US10152879B2 (en) * | 2015-11-10 | 2018-12-11 | Industrial Technology Research Institute | Method, apparatus, and system for monitoring manufacturing equipment |
US10052768B1 (en) * | 2015-12-28 | 2018-08-21 | Boston Dynamics, Inc. | Determining null bias of a hydraulic valve of a robot |
JP6671202B2 (ja) * | 2016-03-23 | 2020-03-25 | アズビル株式会社 | ポジショナ |
FI128617B (en) | 2016-03-30 | 2020-08-31 | Metso Flow Control Oy | Fluid valve arrangement, use of process valve positioning and fluid valve arrangement in process valve control |
US10146206B2 (en) * | 2016-03-30 | 2018-12-04 | Dresser, Llc | Replacing a controller on a process device |
JP2017194122A (ja) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | アズビル株式会社 | ポジショナおよびバルブ制御システム |
CN105736821B (zh) * | 2016-04-25 | 2018-01-12 | 浙江贝尔控制阀门有限公司 | 非接触式远程气动智能*** |
CN106194903B (zh) * | 2016-09-28 | 2018-02-02 | 西安理工大学 | 一种气动位置伺服***的分数阶滑模变结构控制方法 |
DE102016222153B4 (de) * | 2016-11-11 | 2020-10-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektropneumatisches Steuerungssystem und Stellungsregler für ein derartiges System |
ES2912403T3 (es) | 2017-02-16 | 2022-05-25 | Prec Planting Llc | Método para calibrar una salida de bomba |
US11008145B2 (en) | 2017-04-28 | 2021-05-18 | The Procter & Gamble Company | Packing system and method of packing |
JP2020519431A (ja) | 2017-05-08 | 2020-07-02 | アイデックス ヘルス アンド サイエンス エルエルシー | ローカライズされた不揮発性メモリを有する流れ制御組立体 |
US10724555B2 (en) | 2017-07-28 | 2020-07-28 | Dresser, Llc | Generating two pneumatic signals to operate an actuator on a valve assembly |
US11306748B2 (en) | 2017-10-25 | 2022-04-19 | Dresser, Llc | Constructing valve positioners for hazardous areas |
US10670054B2 (en) | 2017-10-25 | 2020-06-02 | Dresser, Llc | Constructing valve positioners for hazardous areas |
EP3517185A1 (en) | 2018-01-29 | 2019-07-31 | Marioff Corporation OY | Valve assembly |
CN108520670B (zh) * | 2018-06-22 | 2024-01-30 | 洛阳理工学院 | 一种阀门操作的模拟实训考核装置 |
JP7084240B2 (ja) * | 2018-07-27 | 2022-06-14 | アズビル株式会社 | ポジショナの動作モード判定装置および方法 |
FR3090144B1 (fr) * | 2018-12-17 | 2022-08-26 | Safran Aircraft Engines | Double correcteur pour compensation de mécanisme dissymétrique |
WO2020171018A1 (ja) * | 2019-02-19 | 2020-08-27 | 株式会社フジキン | バルブ |
DE102019105515B4 (de) | 2019-03-05 | 2021-06-24 | Bürkert Werke GmbH & Co. KG | Membranregelventil |
BR102019009861A2 (pt) * | 2019-05-15 | 2020-11-24 | Sense Eletrônica Ltda. | dispositivo para monitoramento e posicionamento de válvulas |
US11856899B2 (en) | 2019-06-20 | 2024-01-02 | Reinke Manufacturing Co., Inc. | Monitoring and control of a movable tower in an irrigation system |
DE102019209091A1 (de) * | 2019-06-24 | 2020-12-24 | Festo Se & Co. Kg | Verfahren zum Betreiben eines Fluidsystems, Fluidsystem und Computerprogrammprodukt |
CN112944007B (zh) * | 2019-12-11 | 2023-09-01 | 浙江三花智能控制股份有限公司 | 控制方法、控制***及电动阀 |
US20230129479A1 (en) * | 2020-03-05 | 2023-04-27 | Fujikin Incorporated | Flow rate control device and flow rate control method |
DE102020206030B3 (de) * | 2020-05-13 | 2021-07-22 | Festo Se & Co. Kg | Ventilvorrichtung, System und Verfahren |
US11656149B2 (en) * | 2020-07-17 | 2023-05-23 | Fisher Controls International Llc | Methods and apparatus to automatically determine friction of a control valve |
US11732820B2 (en) * | 2020-10-23 | 2023-08-22 | Fisher Controls International Llc | Activating trip functions of a safety valve positioner by way of a control panel to achieve a safe state |
DE102020213974A1 (de) * | 2020-11-06 | 2022-05-12 | Festo Se & Co. Kg | Ventilantriebsvorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Ventilantriebsvorrichtung und Prozessvorrichtung |
GB2602108B (en) * | 2020-12-18 | 2023-02-01 | Hydrohammer Ltd | Electronic ram pump controller |
JP2022109059A (ja) * | 2021-01-14 | 2022-07-27 | 住友重機械工業株式会社 | 制御装置 |
US20230167834A1 (en) * | 2021-11-30 | 2023-06-01 | Dresser, Llc | Eliminating bleed on flow controls |
DE102022114745B3 (de) * | 2022-06-10 | 2023-07-20 | Samson Aktiengesellschaft | Verhindern von regelungsbedingten Schwingungen der Position eines Ventilglieds bei einem Ventil mit pneumatischem Antrieb |
Family Cites Families (45)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4263997A (en) | 1975-10-17 | 1981-04-28 | Deere & Company | Vehicular single shaft gas turbine engine power system |
US4029122A (en) | 1976-03-11 | 1977-06-14 | Westinghouse Electric Corporation | Apparatus and method for determining friction forces in position modulated valves |
US4209122A (en) | 1978-12-18 | 1980-06-24 | Polymet Corporation | Manufacture of high performance alloy in elongated form |
US4274438A (en) | 1979-02-21 | 1981-06-23 | Westinghouse Electric Corp. | Method of diagnostic valve testing |
US4523286A (en) | 1981-08-07 | 1985-06-11 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for making diagnosis of valve device in turbine system |
US4664136A (en) * | 1981-10-01 | 1987-05-12 | South Bend Controls Inc. | Pressure regulating transducer |
US4509403A (en) | 1982-04-23 | 1985-04-09 | Fisher Controls International, Inc. | Positioner having user-adjustable dynamic response |
US4792113A (en) * | 1982-07-16 | 1988-12-20 | Integrated Flow Systems, Inc. | Fluid flow control valve |
US4481451A (en) | 1982-08-20 | 1984-11-06 | Johnson Service Company | Electronically controlled positioner for pneumatic actuators |
US4556956A (en) * | 1983-09-16 | 1985-12-03 | General Electric Company | Adjustable gain controller for valve position control loop and method for reducing jitter |
US4712173A (en) | 1984-10-01 | 1987-12-08 | Yamatake Honeywell | Multicontrol process control system |
US4796854A (en) * | 1987-05-18 | 1989-01-10 | Mks Instruments, Inc. | Balanced solenoid valves |
KR890007306A (ko) | 1987-10-30 | 1989-06-19 | 제트.엘.더머 | 온라인 밸브 진단 감시 시스템 |
US5197328A (en) | 1988-08-25 | 1993-03-30 | Fisher Controls International, Inc. | Diagnostic apparatus and method for fluid control valves |
US5078362A (en) * | 1990-03-15 | 1992-01-07 | Abbott Laboratories | Spring-biased valve for use in a positive displacement volumetic pump |
US5251148A (en) | 1990-06-01 | 1993-10-05 | Valtek, Inc. | Integrated process control valve |
US5070846A (en) | 1990-11-26 | 1991-12-10 | General Motors Corporation | Method for estimating and correcting bias errors in a software air meter |
US5272647A (en) | 1991-01-30 | 1993-12-21 | Combustion Engineering, Inc. | Valve diagnostic apparatus and method |
US5232196A (en) * | 1992-03-31 | 1993-08-03 | Ldi Pneutronics Corporation | Proportional solenoid controlled valve |
US5249954A (en) | 1992-07-07 | 1993-10-05 | Electric Power Research Institute, Inc. | Integrated imaging sensor/neural network controller for combustion systems |
US5279327A (en) * | 1992-08-31 | 1994-01-18 | Orbital Walbro Corporation | Pressure regulator |
MX9306152A (es) | 1992-10-05 | 1994-05-31 | Fisher Controls Int | Sistema de comunicacion y metodo. |
US5543696A (en) * | 1992-12-10 | 1996-08-06 | Alliedsignal Inc. | Position control for hybrid servomechanisms |
DE4307798A1 (de) * | 1993-03-12 | 1994-09-15 | Bosch Gmbh Robert | Kombiventil |
US5549137A (en) | 1993-08-25 | 1996-08-27 | Rosemount Inc. | Valve positioner with pressure feedback, dynamic correction and diagnostics |
US5469737A (en) | 1993-12-20 | 1995-11-28 | Westinghouse Electric Corporation | Method and apparatus for measuring the axial load and position of a valve stem |
US5431182A (en) | 1994-04-20 | 1995-07-11 | Rosemount, Inc. | Smart valve positioner |
JPH0818329A (ja) | 1994-07-01 | 1996-01-19 | Sony Corp | 小型アンテナの製造方法 |
DE19500706C2 (de) * | 1995-01-12 | 2003-09-25 | Bosch Gmbh Robert | Zumeßventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen |
US5654885A (en) | 1995-03-28 | 1997-08-05 | Virginia Valve Company Corporation | Valve position controller |
US5526690A (en) | 1995-05-17 | 1996-06-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Circumferential actuator for piping system |
DE19540441A1 (de) | 1995-10-27 | 1997-04-30 | Schubert & Salzer Control Syst | Mikroprozessorgesteuerter Stellungsregler |
US5687098A (en) | 1995-10-30 | 1997-11-11 | Fisher Controls International, Inc. | Device data acquisition |
US5966679A (en) | 1995-10-30 | 1999-10-12 | Fisher Controls International, Inc. | Method of and apparatus for nonobtrusively obtaining on-line measurements of a process control device parameter |
JPH09189370A (ja) * | 1996-01-08 | 1997-07-22 | Nippon Kuatsu Syst Kk | 電磁切換弁の制御方法及び制御装置 |
US5992229A (en) | 1996-02-05 | 1999-11-30 | Neles-Jamesbury Oy | Method and equipment for determining the performance of control valve |
JP3259642B2 (ja) | 1996-08-14 | 2002-02-25 | ヤマハ株式会社 | 光ディスク記録方法 |
US5884894A (en) | 1996-08-20 | 1999-03-23 | Valtek, Inc. | Inner-loop valve spool positioning control apparatus |
US6272401B1 (en) * | 1997-07-23 | 2001-08-07 | Dresser Industries, Inc. | Valve positioner system |
US6035878A (en) | 1997-09-22 | 2000-03-14 | Fisher Controls International, Inc. | Diagnostic device and method for pressure regulator |
US6466893B1 (en) | 1997-09-29 | 2002-10-15 | Fisher Controls International, Inc. | Statistical determination of estimates of process control loop parameters |
US6192321B1 (en) | 1997-09-29 | 2001-02-20 | Fisher Controls International, Inc. | Method of and apparatus for deterministically obtaining measurements |
US6016875A (en) * | 1998-02-10 | 2000-01-25 | Case Corporation | Gain adaptation control for hydraulic systems |
US6262401B1 (en) * | 1998-12-30 | 2001-07-17 | Aos Holding Company | Gold-plated water heater element and method of making same |
US6367766B1 (en) * | 1999-07-09 | 2002-04-09 | Robert Briant | Proportional flow valve |
-
1998
- 1998-07-17 US US09/118,406 patent/US6272401B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-20 WO PCT/US1998/014978 patent/WO1999005576A2/en not_active Application Discontinuation
- 1998-07-20 ES ES04010178T patent/ES2285303T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-20 EP EP98934660A patent/EP1058866A4/en not_active Withdrawn
- 1998-07-20 DE DE69833893T patent/DE69833893T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-20 ES ES04010179T patent/ES2304565T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-20 ES ES04010177T patent/ES2259163T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-20 DE DE69839533T patent/DE69839533D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-20 AU AU84139/98A patent/AU8413998A/en not_active Abandoned
- 1998-07-20 DE DE69837412T patent/DE69837412T2/de not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-10-26 US US09/696,991 patent/US6957127B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-04-10 US US09/832,514 patent/US20010032518A1/en not_active Abandoned
- 2001-04-10 US US09/832,403 patent/US6745084B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-04-10 US US09/832,475 patent/US6453261B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69833893T2 (de) | 2006-11-23 |
US20010037159A1 (en) | 2001-11-01 |
DE69837412D1 (de) | 2007-05-03 |
DE69837412T2 (de) | 2007-11-29 |
US20010032518A1 (en) | 2001-10-25 |
EP1058866A4 (en) | 2002-01-30 |
EP1058866A2 (en) | 2000-12-13 |
WO1999005576A2 (en) | 1999-02-04 |
ES2285303T3 (es) | 2007-11-16 |
US6453261B2 (en) | 2002-09-17 |
US20010037670A1 (en) | 2001-11-08 |
US6745084B2 (en) | 2004-06-01 |
DE69833893D1 (de) | 2006-05-11 |
US6272401B1 (en) | 2001-08-07 |
US6957127B1 (en) | 2005-10-18 |
AU8413998A (en) | 1999-02-16 |
WO1999005576A3 (en) | 1999-11-04 |
DE69839533D1 (de) | 2008-07-03 |
ES2259163T3 (es) | 2006-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2304565T3 (es) | Sistema posicionador de valvulas. | |
JP4944361B2 (ja) | プロセス制御ループにおける不安定性の検出および識別 | |
US8666556B2 (en) | Systems and methods for dynamic feedforward | |
US6554198B1 (en) | Slope predictive control and digital PID control | |
JP5015396B2 (ja) | プロセス制御ループパラメータの推定値の統計的に決定する方法 | |
KR102152048B1 (ko) | 압력식 유량 제어 장치 및 유량 자기 진단 방법 | |
EP1445676B1 (en) | Valve positioner system | |
AU2001294045B2 (en) | Method of and system for controlling the ratio of a variable lead parameter and an adjustable lag parameter for lag-lead process | |
AU2001294045A1 (en) | Method of and system for controlling the ratio of a variable lead parameter and an adjustable lag parameter for lag-lead process | |
JPH06194203A (ja) | 異常診断機能付マスフローコントローラ及びその異常診断方法 | |
EP0670533B1 (en) | Improved method and apparatus for characterizing and compensating for non-linear components | |
JPH05133402A (ja) | 流量制御装置 | |
US10458444B2 (en) | Optimized method for controlling position and crossover pressure in a double acting actuator | |
JP2007322140A (ja) | フィールド機器の異常診断装置及び方法 | |
JP2024067716A (ja) | 流量制御システム | |
JP2019040437A (ja) | 調節計および劣化位置検出方法 | |
JPS6170604A (ja) | プロセス制御装置 |