基于實驗測試的閥預測的制作方法
【專利摘要】要求保護的方法和系統(tǒng)制定了用于諸如閥等過程控制裝置的組件的使用壽命配置文件，并使用所述壽命配置文件來確定操作中的裝置組件的預期剩余壽命。所述壽命配置文件使用相似過程控制裝置的真實世界數(shù)據(jù)來制定，相似過程控制裝置在與操作中將要經(jīng)歷的基本相同的操作條件下使用。配置文件可被制定用于多個裝置組件，由此制定整個過程控制裝置的預期壽命配置文件。基于預期剩余壽命，通知警告可被發(fā)送到遠程計算機，并且可以自動地實現(xiàn)維護計劃。
【專利說明】基于實驗測試的閥預測

【技術領域】
[0001]本公開涉及過程工廠中的過程控制裝置，更具體地，涉及一種對過程控制裝置進行壽命預測的技術。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的過程控制系統(tǒng)可對例如閥等過程控制裝置進行周期診斷，以確定這些裝置的操作和性能。確定過程控制裝置的操作可允許更好地安排過程控制裝置的維護，由此減少失效發(fā)生和中斷時間。這可引起增強的效率、安全和收益。該過程控制系統(tǒng)可使用不同傳感器和其它的測量裝置來觀察過程控制裝置的特性。例如，一些現(xiàn)有控制系統(tǒng)可使用數(shù)字閥控制器來測量和收集來自控制閥上的不同傳感器的數(shù)據(jù)。
[0003]在使用從控制閥收集的數(shù)據(jù)的過程中，用戶希望該數(shù)據(jù)為他們的處理工廠安排預防性維護，希望避免由意外失效而引起的非計劃的維護和產(chǎn)品的損耗。例如，用戶希望了解在需要維護之前閥的預期壽命以及哪些修理步驟和替換選擇是可用的或推薦的。對于制造商來說，由于實際的過程條件在不同用戶之間、或不同設施之間、甚至在一個過程工廠中也會發(fā)生很大變化，所以提供精確的壽命預測是具有挑戰(zhàn)性的。說明書可被提供給用戶，以提供一些預測數(shù)據(jù)，并有時基于設計條件來反饋用戶。但是，例如溫度和壓力等因素通常與來自用戶的設計條件中提供的因素明顯不同，總之，例如流體狀態(tài)(液體或水汽)和雜質(zhì)(固體、液體或水汽)等其它變化條件典型地沒有提供在設計條件中，或者與其它因素一樣在實際使用中顯著地變化。
[0004]常規(guī)地，來自用戶的服務和修理歷史數(shù)據(jù)將被收集來建立平均失效時間(MTTF)和平均無故障時間(MTBF)。然后，MTTF和MTBF數(shù)據(jù)可用來預測閥的使用壽命。然而，由于維護記錄可能不完整或者不存在，所以使用歷史數(shù)據(jù)是有限制的。而且，用戶考慮到他們的操作條件可能公開給他們的競爭對手，所以不希望分享這些信息。結(jié)果是基于歷史數(shù)據(jù)的MTTF和MTBF數(shù)據(jù)通常不完整并且不能充分提供信息。
[0005]用來預測MTTF和MTBF的另一種技術是通過使用盡可能接近實際壽命條件的條件中產(chǎn)生的實驗數(shù)據(jù)。壓力和溫度條件通常在完備的實驗室中能夠輕易獲得。但是，流體特性和污染物是很難模擬的，盡管基本的流體特性通常是可以獲得的，即，氧化、非氧化、潮濕、干燥、潤滑或者非潤滑。有時候，例如通過流體流中的顆粒甚至能夠獲得已知的污染物。特別是在表示特定閥使用應用的例如在相同溫度、壓力和流體特性下的實驗周期測試可以是實際現(xiàn)場數(shù)據(jù)的有效替代。對于受到正常機械磨損或疲勞的閥組件更是如此。
[0006]雖然對于前述和其它原因使用了實驗測試，但缺乏確定MTTF和MTBF的常規(guī)測試方法。這些方法不能說明特別是與滑桿閥和旋轉(zhuǎn)閥相關的影響裝置壽命的變化的條件和不同因素，其中可能磨損或疲勞引起閥失效的不同組件是很多的，每個組件對于諸如溫度、壓力、流體等操作條件可能具有不同的反應。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)一個實施例，提供一種用來制定過程控制裝置的組件的預期壽命配置文件(profile)的方法。所述方法可包括接收組件的識別，以及接收與所述組件相對應的操作參數(shù)，所述組件能夠在過程控制裝置的操作過程中隨著時間經(jīng)受機械磨損或疲勞。由于操作參數(shù)的變化的值，所述組件的性能隨著時間而下降。所述方法可包括接收先前記錄的參考組件的性能數(shù)據(jù)，所述性能數(shù)據(jù)在與操作所述過程控制裝置的條件一致的條件下在所述參考組件的操作過程中收集。所述方法還包括基于先前記錄的性能數(shù)據(jù)來制定組件的預期壽命配置文件，其中，所述預期壽命配置文件根據(jù)所述操作參數(shù)的值表明所述組件的預期壽命O
[0008]根據(jù)另一個實施例，提供一種用于確定過程控制裝置的組件的預期剩余壽命的方法。所述方法可包括接收組件的預期壽命配置文件，其中所述預期壽命配置文件基于先前記錄的性能數(shù)據(jù)來制定，所述性能數(shù)據(jù)在與操作所述過程控制裝置的條件一致的條件下在參考組件的操作過程中收集，并且所述預期壽命配置文件根據(jù)操作參數(shù)表明所述組件的預期壽命。所述方法可包括接收在所述過程控制裝置的操作過程中所述組件的操作參數(shù)的當前數(shù)據(jù)。所述方法還包括分析當前數(shù)據(jù)和所述預期壽命配置文件來確定組件的預期剩余壽命。所述方法還包括基于確定的預期剩余壽命來確定組件的操作員通知狀態(tài)。在一些實施例中，通知狀態(tài)數(shù)據(jù)被通信到遠程操作人員，例如過程控制裝置操作員或維護操作人員，以安排組件的維護。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是被配置成接收和協(xié)調(diào)在工廠的多個功能區(qū)域之間的數(shù)據(jù)傳遞的過程工廠的不意圖；
[0010]圖2是過程控制系統(tǒng)中使用的示例性的過程控制裝置的框圖，其中，示例性的過程控制裝置是具有嵌入的集成診斷模塊的閥組件；
[0011]圖3是過程控制系統(tǒng)中使用的另一示例性的過程控制裝置的框圖，其中示例性的過程控制裝置是閥組件，并且遠程計算機包括集成的診斷模塊；
[0012]圖4示出了圖2和圖3的閥組件的實施例，顯示了可被配置文件的不同的閥組件；
[0013]圖5示出了用來對圖4的閥組件的壽命配置文件的集成的診斷模塊的框圖；
[0014]圖6A-6D是通過集成的診斷模塊來制定用于圖3中所示的每個閥組件的預期壽命配置文件的曲線圖。

【具體實施方式】
[0015]盡管下文給出了多個不同實施例的詳細描述，但是應理解該描述的法律范圍由本申請的權(quán)利要求的詞語來限定。如果可能，描述各個可能的實施例將是不切實際的，所以該詳細描述僅被解釋為示例性的，并沒有描述每個可能的實施例。使用當前技術或在本申請的申請日以后發(fā)展的技術，還可實施多種可替換的實施例，這些實施例仍落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
[0016]現(xiàn)參見圖1，過程工廠10包括多個商業(yè)和其它的計算機系統(tǒng)，這些計算機系統(tǒng)通過一個或多個通信網(wǎng)絡與多個控制和維護系統(tǒng)互連。
[0017]過程控制系統(tǒng)12、14可以是例如德克薩斯州奧斯汀的費希爾一羅斯蒙德系統(tǒng)公司(Fisher-Rosemount Systems, Inc.)銷售的DeltaVTM控制器,或任何其它理想類型的控制器，或DCS，DCS可包括耦接到控制器12B和輸入/輸出(I/O)卡12C的操作員界面12A，輸入/輸出(I/O)卡12C然后被耦接到不同的現(xiàn)場裝置，例如，模擬和高速可尋址遠程發(fā)射機(HART)現(xiàn)場裝置15。過程控制系統(tǒng)14可包括通過例如以太網(wǎng)總線等總線耦接到一個或多個分布式控制器14B的一個或多個操作員界面14A?？刂破?4B通過I/O裝置連接到一個或多個現(xiàn)場裝置16，例如HART或現(xiàn)場總線等現(xiàn)場裝置或任何其它智能或非智能現(xiàn)場裝置，包括例如使用PROFIBUS?、WORLDFIP?、Device-Net?、AS-接口和 CAN協(xié)議中任一個的現(xiàn)場裝置。已知地，現(xiàn)場裝置16可向控制器14B提供與過程變量相關的模擬或數(shù)字信息以及其它裝置信息。操作員界面14A可存儲并執(zhí)行過程控制操作員可用的工具以控制過程的操作，包括例如控制優(yōu)化程序、診斷專家、神經(jīng)網(wǎng)絡、調(diào)諧器等。
[0018]進一步地，例如執(zhí)行資產(chǎn)管理應用程序或其它裝置監(jiān)測和通信應用程序的計算機等維護系統(tǒng)可被連接到過程控制系統(tǒng)12、14或其中的各個裝置，以執(zhí)行維護和監(jiān)視工作。例如，維護計算機18可通過任何理想的通信線路或網(wǎng)絡(包括無線或手持裝置網(wǎng)絡)連接到控制器12B和/或裝置15，以在裝置15上進行通信，并在一些情形下進行重新配置或其它維護工作。相似地，資產(chǎn)管理應用程序可安裝在與分布式過程控制系統(tǒng)14相關的一個或多個用戶界面14A中，并通過用戶界面14A來執(zhí)行，以實施維護和監(jiān)視功能，包括與裝置16的操作狀態(tài)相關的數(shù)據(jù)收集。
[0019]過程工廠10還包括不同的旋轉(zhuǎn)設備20，例如渦輪機、馬達等，其通過永久或臨時通信線路(例如，總線、無線通信系統(tǒng)或連接到設備20進行讀取然后被移除的手持裝置)連接到維護計算機22。維護計算機22可存儲并執(zhí)行由例如來自田納西州諾克斯維爾的CSI計算系統(tǒng)公司(CS1-Computational Systems, Inc.)的CSI2140機械診斷采集器提供的已知的監(jiān)視和診斷應用程序23或其它任何已知的應用程序，以診斷、監(jiān)視和優(yōu)化旋轉(zhuǎn)設備20的操作狀態(tài)。維護操作人員通常使用應用程序23來維護和監(jiān)視工廠10中的旋轉(zhuǎn)設備20的性能，以確定關于旋轉(zhuǎn)設備20的問題并確定何時以及是否必須修理或更換旋轉(zhuǎn)設備20。
[0020]為了便于有關不同設備(即，過程控制裝置)的維護的通信，在所示實施例中，提供計算機系統(tǒng)30，其通信地連接到與工廠10中的不同功能系統(tǒng)相關的計算機或界面，包括過程控制功能12和14以及例如在計算機18、14A、22和26以及商業(yè)功能中實施的那些維護功能。特別地，計算機系統(tǒng)30被通信地連接到過程控制系統(tǒng)12和與該控制系統(tǒng)相關的維護接口 18、被連接到過程控制系統(tǒng)14的過程控制和/或維護界面14A、并被連接到旋轉(zhuǎn)裝置維護計算機22，所有連接通過總線32?？偩€32可使用任何理想的或適當?shù)木钟蚓W(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)協(xié)議來提供通信。
[0021]如圖1中所示，計算機30還通過相同或不同的網(wǎng)絡總線32連接到商業(yè)系統(tǒng)計算機35和維護計劃計算機36，這些計算機可執(zhí)行例如企業(yè)資源計劃(ERP)、物料需求計劃(MRP)、賬目、生產(chǎn)和客戶定購系統(tǒng)、維護計劃系統(tǒng)，或者任何其它所需的商業(yè)應用程序，例如零件、供給和原材料定購應用程序、生產(chǎn)調(diào)度應用程序等等。計算機30還可通過例如總線32連接到工廠范圍局域網(wǎng)37、公司廣域網(wǎng)38以及允許從遠程位置遠程監(jiān)測或通信工廠10的計算機系統(tǒng)40。
[0022]一般來說，計算機30存儲并執(zhí)行資產(chǎn)管理系統(tǒng)50，資產(chǎn)管理系統(tǒng)50收集通過過程控制系統(tǒng)12和14、維護系統(tǒng)18、22和26以及商業(yè)系統(tǒng)35和36產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和其它信息以及通過在這些系統(tǒng)中各自實施的數(shù)據(jù)分析工具而產(chǎn)生的信息。
[0023]同樣，一般而言，一個或多個用戶界面程序58可由過程工廠10中的一個或多個計算機來存儲和執(zhí)行。例如，計算機30、用戶界面14A、商業(yè)系統(tǒng)計算機35或任何其它的計算機可運行用戶界面程序58。每個用戶界面程序58可接收或預定來自資產(chǎn)管理系統(tǒng)50的信息，相同或不同組的數(shù)據(jù)可發(fā)送到每一個用戶界面程序58。任一個用戶界面程序58可使用不同的屏幕向不同的用戶提供不同類型的信息。例如，一個用戶界面程序58可提供屏幕或一組屏幕給控制操作員或商業(yè)人員，使其能夠設定限制或選擇用于標準控制程序或控制優(yōu)化器程序的最優(yōu)化變量。用戶界面程序58可提供控制引導工具，該控制引導工具允許以一些協(xié)調(diào)的方式看見由索引生成軟件51建立的索引。操作員引導工具還允許操作員或任何其它人員獲得關于設備狀態(tài)、控制環(huán)路、單元等的信息，并且該信息已經(jīng)被過程工廠10中的其它軟件檢測到，所以容易地看到與這些實體的問題相關的信息。用戶界面程序58還可使用由工具23、27、諸如資產(chǎn)管理應用程序等維護程序或任何其它維護程序提供或產(chǎn)生、或由模型與資產(chǎn)管理系統(tǒng)50—起產(chǎn)生的性能監(jiān)視數(shù)據(jù)來提供性能監(jiān)視屏幕。當然，用戶界面程序58可提供任何用戶訪問并允許用戶改變在工廠10的一些或所有功能區(qū)域中使用的參數(shù)選擇或其它變量。
[0024]工廠10示出了不同的過程控制裝置(例如，裝置14、15、16、20和25)，這些裝置的性能隨著時間下降并需要維護。在過程控制系統(tǒng)12和14的控制下，諸如控制閥或其它裝置等某些過程控制裝置被用來調(diào)整或控制過程控制系統(tǒng)中的流體流動。在這種情形下，流體可包括氣態(tài)流體，例如壓縮氮氣等。這些作為示例來提供，本領域普通技術人員應該理解盡管這里描述的示例性實施例是基于氣動控制閥，但是諸如泵、電致動閥和阻尼器等其它過程控制裝置也將影響過程工廠操作并可被包含在這里描述的技術中。
[0025]一般地，諸如控制閥組件之類的過程控制裝置可被放置在管道或?qū)Ч苤?，通過使用相連的致動器和定位器改變諸如控制閥中的閥塞等可移動的部件的位置以控制流體流動。對于控制部件的調(diào)節(jié)可用來影響一些過程條件以維持選定的流速、壓力、液位或溫度。
[0026]控制閥組件通常由例如來自工廠壓縮機的空氣等被調(diào)節(jié)的氣動流體壓力源來操作。響應于從過程控制系統(tǒng)接收的信號，通過控制流體壓力的定位器或閥控制儀器，流體壓力被引入致動器(例如，用于滑桿閥的彈簧和隔膜致動器或用于旋轉(zhuǎn)閥的活塞致動器)。致動器中流體壓力的大小確定致動器中的彈簧和隔膜或活塞的運動和位置，由此控制耦接到控制閥的可移動部件的閥桿的位置。例如，在彈簧和隔膜致動器中，隔膜必須相對于偏置彈簧工作，以將可移動的部件(即，閥塞)放置到在控制閥的入口和出口之間的閥通道中，以改變過程控制系統(tǒng)中的流動。致動器還可被設計成使得壓力腔中的增加的流體壓力增加或者減小可移動部件打開的程度(例如，直接作用或者反向作用)，在這里假設為前一種情形。盡管這些描述可應用于滑桿閥，但是相應的組件和操作還將應用于旋轉(zhuǎn)閥。
[0027]圖2示出了一般的控制閥組件100，其可用于過程控制系統(tǒng)12或14?？刂崎y102可具有可移動的部件，例如閥桿和閥塞(未示出)，其通過定位器控制的致動器104來選擇性地布置，以改變過程流動。本領域普通技術人員應該理解，閥塞的可移動部件的位置指示通過定位傳感器106提供，定位傳感器106可結(jié)合到閥位置控制器108，或可以為單獨的定位發(fā)送器?？刂崎y102形成過程控制系統(tǒng)的流動通路中的可變孔口，以控制過程控制系統(tǒng)中過程材料的流動。過程控制系統(tǒng)一般使用發(fā)送器110來檢測過程變量以表征處理過程。過程變量可被傳遞回引導過程工廠的操作來控制處理過程的過程裝置控制器112。
[0028]閥控制器114包括閥位置控制器108、位置傳感器106，并還可包括致動器控制信號發(fā)生器116，致動器控制信號發(fā)生器116可包括例如電動-氣動級(未示出)，其由設置在其中的微型計算機控制，從閥位置控制器108生成輸出信號來驅(qū)動致動器104。本領域的普通技術人員應該理解致動器可以是電致動器(未示出)，致動器控制信號發(fā)生器可提供電控制信號來控制或改變電致動器的位置。致動器控制信號發(fā)生器116將來自閥位置控制器108的輸出信號轉(zhuǎn)換成建立在致動器104中的相應的控制值。位置傳感器106可監(jiān)視致動器104 (通過致動器桿的位置)用以位置輸入信息，或控制閥102 (通過閥桿)，如虛線所
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[0029]在操作中，用戶在用戶過程控制界面120上與控制閥102和過程118交互，用戶過程控制界面120提供指令到負責整個過程的控制的過程控制器112，過程控制器112與工廠中使用的其它控制裝置(未示出)通信以進行過程控制。過程控制器112可將用戶在界面120提供的輸入指令轉(zhuǎn)變成設定點信號指令。然后，設定點信號指令被發(fā)送到閥控制器114，特別是閥位置控制器108。閥位置控制器108可具有上述的微型計算機。微型計算機可被編程以遵循這樣的算法，該算法響應于接收到的設定點信號指令來控制控制閥102，并指揮致動器控制信號發(fā)生器116在致動器104中產(chǎn)生用于定位控制閥102的相應的控制信號。
[0030]在圖2的系統(tǒng)中，設定點指令的量值的增加可引起閥致動器114中由致動器控制信號發(fā)生器116所提供的氣動壓力的相應增加，由此通過致動器104影響由控制閥102的可移動的部件所控制的開度的對應增加。所得到的可移動部件的位置可以影響過程并相應地影響由過程變量發(fā)送器110監(jiān)測和檢測的過程變量。過程變量發(fā)送器110將過程變量的表征信號發(fā)送回過程控制器112。本領域的普通技術人員應該理解過程控制器112使用該表征信號作為過程的狀態(tài)的指示，以反饋來控制系統(tǒng)。
[0031]如上所述，過程控制器112可以與工廠中使用的其它控制設備進行通信，以對過程進行控制。過程控制器112還可包括或可連接到具有諸如處理器或處理裝置、存儲器、輸入裝置和顯示裝置(例如，監(jiān)視器)等一般計算元件的計算機。正如本領域技術人員所知的，處理器可被連接到存儲器、顯示裝置和輸入裝置。而且，計算機可包括用于連接網(wǎng)絡和計算機的網(wǎng)絡接口，以提供其間的通信。在一個實施例中，計算機可形成過程處理器的一部分，例如，在數(shù)字過程控制器中。在另一個實施例中，用戶過程控制接口可代表計算機?？商鎿Q地，計算機可在網(wǎng)絡上連接到過程控制器，但是在物理上遠離過程控制器。
[0032]閥控制器114還包括操作條件傳感器122，或者可替換地，從操作條件傳感器122接收信息，操作條件傳感器122監(jiān)視用于閥102和/或閥致動器104的一個或多個操作條件和/或操作閥102的一個或多個環(huán)境條件。操作條件傳感器122可以是任何傳感器或發(fā)送器，其探測或者監(jiān)測閥102或閥致動器104處或周圍的操作條件。例如，操作條件傳感器可監(jiān)測通過閥102流動的流體的溫度、操作閥致動器104的流體的溫度、移動通過位置控制器108的流體的溫度、閥102、閥致動器104或閥位置控制器108的周圍大氣溫度、上述任一流體的PH等級、上述任一流體的壓強(上游或下游)、上述任一流體的鹽度或粘度等。操作條件傳感器122被耦接來提供感測的操作條件數(shù)據(jù)到閥位置控制器108來影響閥102的控制并提供到集成的診斷模塊124。在一些實施例中，操作條件傳感器122將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)歷史器或其它的集中數(shù)據(jù)收集元件，診斷模塊124從其獲取操作條件數(shù)據(jù)。
[0033]多個操作條件傳感器122和/或多個位置傳感器106可設置在整個系統(tǒng)中，如圖2中所示，用來探測和/或測量控制裝置和系統(tǒng)的特征，并可提供該特征信息或數(shù)據(jù)到計算機或過程裝置控制器112，以顯示在顯示裝置元件上。在一個實施例中，來自傳感器106、122的傳感器數(shù)據(jù)由集成的診斷模塊124收集，診斷模塊124可包括計算機處理器和存儲器。在一些實施例中，耦接到模塊124的診斷監(jiān)視器126代表計算機顯示裝置，其顯示通過模塊124輸出的傳感器數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)。計算機的輸入設備元件可以是例如鍵盤、觸摸板、鼠標、軌跡球、光筆或麥克風(例如，用于語音指令輸入)等。還應該注意，正如本領域技術人員所知的，下述要求保護的方法和系統(tǒng)的不同實施例可以作為在計算機處理器中運行的一組指令被實施。
[0034]集成的診斷模塊124制定和執(zhí)行用于過程控制裝置的預測算法，以預測這些裝置和/或其不同組件的使用壽命的終止。這里例舉的示例性的過程控制裝置是閥組件。然而，更廣泛地，集成的診斷模塊可用于隨著時間而經(jīng)受磨損或疲勞的任何過程控制裝置，包括調(diào)整過程中流體流動的裝置，例如，閥、泵、阻尼器等，并且被實施來預測這些裝置中的任一和任何裝置的組件的使用壽命的終止。
[0035]集成的診斷模塊124組合用于形成過程控制裝置的組件的預測算法，并由此可確定使用剩余壽命(例如，剩余周期壽命時間、預期維護日期)數(shù)據(jù)。正如下面所討論的，集成的診斷模塊124可從在給定的應用中使用的相同類型和結(jié)構(gòu)材料的多個過程控制裝置的記載的平均或最小使用壽命、從通過最接近現(xiàn)場使用條件(例如，操作環(huán)境)的方式收集的實驗數(shù)據(jù)和/或從安裝裝置或部件的工廠或環(huán)境中的相同或相似的裝置或裝置的部分的歷史數(shù)據(jù)獲得這些算法。因此，這些算法考慮了這些組件，它們通過機械磨損或疲勞而正常地失效，并能夠被定性為在全新的時候具有固定或平均的壽命。例如，當預測周期壽命時，集成的診斷模塊124在操作過程中每經(jīng)歷一個周期就消耗固定或平均周期壽命。這種消耗可自動地發(fā)生，例如，以響應于過程控制裝置的自動傳感器或者來自操作員輸入。作為另一個示例，集成的診斷模塊124可通過在閥致動器104或閥102中由位置傳感器106感測到的部件(例如閥桿)的累積的運動來消耗固定或平均運動壽命(例如，圍繞閥桿的密封件的壽命)，這由致動器控制信號發(fā)生器116控制，由閥位置控制器108控制，或者甚至由過程控制器112控制。
[0036]在一些實施例中，至少部分基于來自測量正常操作條件的傳感器(例如，傳感器106和122)上的數(shù)據(jù)來確定剩余壽命，其中，在周期的確定的時間間隔上，或者在連續(xù)的基礎上或者響應于一些觸發(fā)事件來收集數(shù)據(jù)。在一些實施例中，至少部分基于來自過程控制器112、閥位置控制器108和/或閥致動器104的信息來確定剩余壽命。例如，在一些實施例中，剩余壽命可根據(jù)由傳感器122感測的一個或多個操作條件并根據(jù)由過程控制器112指示的打開/關閉周期的數(shù)目(相對于從致動器104或位置傳感器106接收打開/關閉周期的數(shù)目)來確定。
[0037]集成的診斷模塊124能夠確定過程控制裝置的各個可更換的組件(例如，閥塞、密封件、軸襯、軸承等)以及作為一個整體的過程控制裝置的剩余壽命。在任一情形下，剩余壽命可僅僅基于考慮的特定過程控制裝置或組件的特征或者基于從其它過程工廠裝置或數(shù)據(jù)測量的特征。后者可包括與考慮的裝置協(xié)調(diào)的其它裝置操作以及過程工廠的一般操作條件。特定剩余壽命數(shù)據(jù)可存儲在計算機可讀取的存儲裝置中，例如通過諸如圖2的閥控制器114等閥結(jié)構(gòu)中的智能定位器裝置。
[0038]集成的診斷模塊124能夠通過通信接口 128與諸如系統(tǒng)控制器12或14等遠程計算機通信，通信接口 128可以是有線或無線通信接口，在一些情形下，該遠程計算機可基于從集成的診斷模塊124接收的數(shù)據(jù)進行一些過程控制行為(例如，切換到多余裝置/流動通路，或調(diào)節(jié)閥的使用，例如，致動的速度或頻率以延長閥的組件的壽命等)。
[0039]如圖2中所示，并如上所述，集成的診斷模塊124可在不同的實施中接收不同的輸入。這些輸入中是來自一個或多個操作條件傳感器122、一個或多個位置傳感器106、一個或多個過程變量發(fā)送器110、過程控制器112和通信接口 128的輸入。每個操作條件傳感器122可感測不同的參數(shù)(例如，溫度、壓力、粘度或流速等)，或者可感測與另一傳感器相同但是在不同位置的參數(shù)(例如，上游和下游壓力、流動通過閥102的流體的溫度以及控制致動器104的流體的溫度等)。一個或多個位置傳感器106可分別感測不同元件的位置(例如，閥桿的位置和致動器桿的位置)。集成的診斷模塊124還可包括(例如，存儲在存儲裝置中)或獲取/接收(例如，通過通信接口 128)數(shù)據(jù)和/或算法，以用于確定裝置或裝置的組件的剩余使用壽命。
[0040]在圖2的實施例中，集成的診斷模塊124可嵌入閥組件100中。例如，模塊124可通過(控制器114的)單板處理器來實施，或者在智能過程控制裝置中通過該處理器執(zhí)行的指令來實施。圖3示出了另一種示例結(jié)構(gòu)，閥組件100’具有與閥組件100相似的特征，除了集成的診斷模塊150包含在遠程計算機系統(tǒng)152中，例如，復用主機、DCS系統(tǒng)、工廠資產(chǎn)管理系統(tǒng)(例如，資產(chǎn)管理系統(tǒng)50)或這些系統(tǒng)的任意組合。通信接口 128’封裝來自傳感器122’和傳感器106’的操作條件數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳送到遠程計算機系統(tǒng)152，用于通過集成的診斷模塊150進行配置文件。
[0041]圖4是由不同的組件構(gòu)成的閥組件200形式的示例性的過程控制裝置，每個組件潛在地具有由集成的診斷模塊(例如，集成的診斷模塊124)確定的不同的壽命配置文件。在所示的實施例中，由于這些壽命配置文件取決于閥經(jīng)歷的操作周期的數(shù)目(例如，經(jīng)受完全打開/關閉操作的數(shù)目，經(jīng)受部分打開/關閉操作的數(shù)目)，它們是周期壽命配置文件。在所示的實施例中，閥組件200由一系列組件形成，這些組件可使用實驗測試數(shù)據(jù)或先前收集的實際使用閥組件的歷史數(shù)據(jù)來進行配置文件。通過這種方式，壽命配置文件可根據(jù)反映在過程工廠安裝中經(jīng)受的特定條件的真實世界數(shù)據(jù)來制定。所示的特定組件包括隔膜頭組件202和軸插座204，軸插座204連接到密封組件206并通過填料壓蓋(軸襯、軸承等)組件210接合閥體208。
[0042]對應于閥控制器114的閥控制器212全部地或者部分地控制閥致動和位置。閥控制器212中的集成的診斷模塊收集不同的操作數(shù)據(jù)和配置文件數(shù)據(jù)，以使用預測算法來確定這些不同的組件中的每一個的周期壽命配置文件。在一些實施例中，例如圖2，預測算法由閥控制器中的專用定位器中的單板處理器來應用。在一些實施例中，例如圖3，預測算法由與閥控制器212通信的復用主機來應用，例如，計算機系統(tǒng)30、35或36。在其它實施例中，可使用與控制器212通信的分布式過程控制(DCS)系統(tǒng)或諸如資產(chǎn)管理系統(tǒng)50等工廠資產(chǎn)管理系統(tǒng)。在其它實施例中，可使用這些分析結(jié)構(gòu)的組合，當使用來自多個不同源的組件周期壽命時，這是有利的。
[0043]圖5示出了示例性的集成的診斷模塊400 (例如，對應于集成的診斷模塊124)，其可包含在閥控制器312或遠程計算機系統(tǒng)152中。模塊400被配置成訪問設備描述器402，設備描述器經(jīng)過分析識別特定的過程控制裝置(例如，閥組件、泵組件、阻尼器等)。設備描述器402可通過制造商或用戶嵌入過程控制裝置中，并可以是文件，其存儲在存儲裝置中，在不同的實施例中，該存儲裝置是不可調(diào)的或者可重寫的。在一些實施例中，設備描述器402是可重寫的，或者是用戶過程控制界面120的可設置部分，以便于待配置文件的特定過程控制裝置的手動識別或選擇。在任何情形下，設備描述器402可存儲在本地過程控制裝置或諸如系統(tǒng)12、14、30、35或36等遠程計算機系統(tǒng)上。
[0044]設備描述器402訪問列表文件404，列表文件404識別形成過程控制裝置的組件并具有可配置文件的壽命，并可向任一個組件識別形成組件的壽命配置文件所需的任何數(shù)據(jù)，如下所述。在圖4的實施例中，列表文件404將隔膜頭組件302、軸插孔304、密封組件306和填料壓蓋組件310識別為閥組件300的可配置文件的組件。
[0045]在一些實施例中，列表文件404中列出的組件取決于過程控制裝置的類型。例如，對于滑桿閥組件，列表組件404可識別在操作中將經(jīng)受機械磨損或疲勞的任何一個或多個下列組件:致動器隔膜或活塞和桿密封件、致動器導向軸襯或軸承、閥填料、閥桿、閥桿或閥塞導向軸襯或軸承、閥塞平衡密封件、閥塞、閥籠、波紋管密封件和/或致動器彈簧。對于旋轉(zhuǎn)閥組件，列表文件404可識別致動器隔膜或活塞和桿密封件、致動器導向軸襯或軸承、致動器桿端軸承、閥軸、閥軸承或軸襯、密封件、閥盤、閥球、分段閥球或閥塞和/或致動器彈簧。
[0046]在其它實施例中，列表文件404可包括用于特定類型的裝置的特定線的所有組件或者用于制造商整個生產(chǎn)線的所有組件。在這些實施例中，集成的診斷模塊400僅從列表文件404獲取通過設備描述器402識別的與裝置相關的數(shù)據(jù)。例如，設備描述器402可識別(例如，通過操作員或技術人員編程/配置)由特定類型的致動器致動的特別類型的閥。然后，模塊400可從設備描述器402獲取與組件相關的數(shù)據(jù)，這些組件與特定的致動器和閥的類型相關聯(lián)。在一些實施例中，列表文件404可以通過諸如LAN(例如，當列表文件404存儲在工廠服務器上時)或因特網(wǎng)(例如，當列表文件404存儲在設備制造商服務器上時)等通信網(wǎng)絡遠程存儲在例如可讀取的服務器上。
[0047]列表文件404還可識別安裝到閥組件或閥定位器的疲勞配件，例如，體積增壓器、螺線管、切斷閥、限位開關、位置發(fā)送器、儀器供給壓力調(diào)節(jié)器和氣動導管。
[0048]盡管圖5中示出了單個列表文件404，但是在其它實施例中，可使用多個列表文件，例如，用來允許標準閥組件列在一個列表文件中，疲勞配件列在另一個列表文件中。
[0049]當多個組件存儲在設備描述器402中時，用于每個部分的不同的列表文件404可在來自集成的診斷模塊400的指令下被訪問。
[0050]列表文件404可通過設備制造商或用戶由操作員輸入來初始化和更新。例如，向操作員提供⑶I界面(通過界面120提供)，以允許選擇預先存儲的組件表目，以及增加和/或刪除組件表目。因此，列表文件404的形成可在過程控制裝置的操作之前進行。列表文件404可被更新來包括在部件組件的操作過程中增加的其它組件。這種更新可由操作員手動輸入或例如對于一些系統(tǒng)自動地發(fā)生，在這些系統(tǒng)中，由于配件被增加到部件組件，所以這些配件通過部件控制器自動地刪除。
[0051]除了識別組件以外，對于每個列出的組件，列表文件404可識別在裝置的操作中影響該組件的機械磨損或疲勞的操作參數(shù)。由于每個組件的壽命可受不同操作條件影響，在一些實施例中，列表文件404識別不同的操作參數(shù)，在制定組件壽命配置文件的過程中，這些操作參數(shù)被集成的診斷模塊400訪問。例如，閥定位器可變得疲勞，以響應于多個參數(shù)，例如，閥噴嘴/擋板、壓電晶體或移動的螺線管組件經(jīng)受的電流壓力比(Ι/P)。其它的參數(shù)包括壓力繼電器上的壓力、閥中聯(lián)動裝置的位置、不同的反饋裝置的位置，不論這種反饋是來自電位計、編碼器或解析器。一般地，這些操作參數(shù)使用預測算法識別感測和評估的度量(metrics)，以確定組件和整個過程控制裝置的壽命配置文件。
[0052]正如下面所討論的，集成的診斷模塊400還可訪問存儲的歷史數(shù)據(jù)406，歷史數(shù)據(jù)406包括先前獲得的操作數(shù)據(jù)、維護數(shù)據(jù)、疲勞平均時間或裝置及其組件上的其它數(shù)據(jù)。
[0053]在所示的實施例中，集成的診斷模塊400還訪問用于過程控制裝置和列表文件404中列出的相應組件的實驗測試數(shù)據(jù)407。在其它實施例中，實驗測試數(shù)據(jù)407或歷史數(shù)據(jù)406中僅一個由模塊400訪問。
[0054]在圖2的配置中，歷史數(shù)據(jù)406和實驗測試數(shù)據(jù)407可本地存儲或者通過通信接口 128遠程訪問。在圖3的配置中，歷史數(shù)據(jù)406和實驗測試數(shù)據(jù)407可存儲在遠程計算機系統(tǒng)152中，例如，通過計算機系統(tǒng)12、14、30、35和/或36訪問。
[0055]為了診斷過程控制裝置的操作并制定壽命配置文件，集成的診斷模塊400包括配置文件器408，配置文件器408收集并存儲用于在列表文件404中列出的至少一些組件的歷史數(shù)據(jù)406和實驗測試數(shù)據(jù)407。根據(jù)該數(shù)據(jù)，配置文件器408基于識別的與該組件相關的對應的操作參數(shù)來確定每個識別的組件的壽命配置文件。配置文件器408可存儲先前制定的壽命配置文件或可建立這些配置文件。
[0056]如圖所示，確定的壽命配置文件被存儲在多個不同的配置文件410中。每個示例性的配置文件在圖6A、6B、6C、6D中示出。
[0057]圖6A是由配置文件器408制定的壽命配置文件，用于隔膜組件302，示出了根據(jù)溫度的隔膜的氧化等級的壽命(小時)，并顯示了線性向下傾斜的曲線分布。圖6B示出了用于填料壓蓋組件310的周期壽命配置文件，示出了根據(jù)組件的操作周期的泄漏量(以百萬分率測量)。周期壽命配置文件包括從歷史數(shù)據(jù)406和/或?qū)嶒灉y試數(shù)據(jù)407收集的用于至少4個不同的填料壓蓋組件的配置文件數(shù)據(jù)。
[0058]當配置文件器408設有多個數(shù)據(jù)集時，配置文件器408可平均數(shù)據(jù)，以獲得疲勞的平均時間，即，數(shù)據(jù)集對應于相同的操作參數(shù)。在一些實施例中，存儲的數(shù)據(jù)可包括在不同的操作參數(shù)下獲取的歷史或?qū)嶒灉y試數(shù)據(jù)(例如，收集的一個數(shù)據(jù)集表示根據(jù)壓力的實際壽命，另一個表示根據(jù)溫度的實際壽命)。在這些情形下，配置文件器408可在各個不同的操作參數(shù)下制定組件的配置文件。
[0059]圖6C示出了針對密封組件306制定的周期壽命配置文件，示出了根據(jù)操作周期的數(shù)目的泄漏量(PPm)。圖6D是關于軸組件304的周期壽命配置文件，示出了根據(jù)操作周期數(shù)目的失效百分比。盡管為了例舉目的示出了 4個周期壽命配置文件，但是應該理解任何數(shù)目的周期壽命配置文件都可存儲在配置文件器408中，并由集成的診斷模塊400使用。
[0060]在一些實施例中，配置文件器408預先加入例如用于列表文件404中識別的組件的壽命配置文件，其中，這些組件已經(jīng)在相似的操作條件下預先進行配置文件。在任一情形下，配置文件器408能夠基于過去的時間、周期的數(shù)目或其它參數(shù)來更新壽命配置文件。例如，對于閥組件，配置文件器408可從閥定位器或閥狀態(tài)計數(shù)器414接收周期計數(shù)。配置文件器408可從溫度傳感器(未示出)接收溫度值。配置文件器408可從定位傳感器接收閥的位置數(shù)據(jù)。配置文件器408還能夠基于這些參數(shù)來調(diào)節(jié)組件或整個閥組件的壽命配置文件。
[0061]集成的診斷模塊400收集傳感器數(shù)據(jù)(例如，從傳感器106和122)，并將用于過程控制裝置的操作條件存儲到操作數(shù)據(jù)模塊410。操作條件可以是對應于列表文件404中識別的操作參數(shù)的實時感測數(shù)據(jù)。如上所述，對于閥組件，感測的數(shù)據(jù)可包括影響列出的組件或整個閥組件的機械磨損或疲勞的任何參數(shù)，包括閥噴嘴/擋板、壓電晶體或移動的螺線管組件經(jīng)受的電流壓力比(Ι/P)、壓力、組件溫度、環(huán)境溫度、流速、泄漏、氧化等級、閥中聯(lián)動裝置的位置以及不同反饋裝置的位置。
[0062]來自模塊410的操作數(shù)據(jù)連同來自配置文件器408的壽命配置文件被提供到剩余壽命分析器412，剩余壽命分析器412針對組件的對應的配置文件分析當前操作數(shù)據(jù)，以確定每個組件和/或整個過程控制裝置的預期剩余壽命。對于后者，分析器412將多因素分析算法應用到接收的數(shù)據(jù)，以基于每個組件的預期壽命時間來確定預期壽命。例如，當根據(jù)閥組件的剩余操作周期來表征時，預期的剩余壽命值可以是周期壽命值。但在其它實施例中，預期剩余壽命值可在計數(shù)器時間或預期的失效時間內(nèi)測量或標示。例如，壽命分析器412可從計數(shù)器414接收周期計數(shù)值，然后將周期計數(shù)值與來自配置文件器408的配置文件對比以確定預期的剩余周期壽命。
[0063]分析器412可包括置信測定，其評估是否已經(jīng)向其提供了足夠的操作數(shù)據(jù)和配置文件以對過程控制裝置的預期周期壽命作出足夠精確的測定。如果沒有收集足夠的傳感器數(shù)據(jù)，并且不能確定給定閥組件的剩余預期壽命，則提供警報指示。
[0064]分析器412向確定測定的通知狀態(tài)的決策模塊418提供預期周期壽命測定。在一個示例中，通知狀態(tài)具有3個條件中的一個:(i)正常,指示不需要維護；(ii)維護,指示在下一個定期使用時需要維護或更換；或者(iii)警報，指示在下一個定期使用之前需要維護或更換。警報機構(gòu)可以設置在過程控制裝置上來指示通知狀態(tài)，例如，通過顏色編碼燈或顯示器。決策模塊418被耦接到通信接口 420(其可以是通信接口 128或128’ )以將通知狀態(tài)和預期壽命測定通信到遠程計算機或操作員，例如，遠程計算機系統(tǒng)12、14、30、35和/或36，如圖1中所示。除了提供通知狀態(tài)的本地指示以外，通信接口 420可以是有線或無線通信接口，提供通知狀態(tài)的指示到主機、DCS、遠程計算機等等，在至少一些實施例中，例如通過減小致動的頻率或速度或者通過切換到多余的流動通路，使得控制器根據(jù)通知狀態(tài)改變過程工廠的操作。
[0065]通過這種方式，該技術可提供警告信息到控制室操作人員、維護部門或可靠性工程部門，其中警告信息量化組件的預期剩余失效時間。在一些實施例中，在預期失效時間之前發(fā)生的定期維護停用過程中，警告可在出現(xiàn)之前足夠早地設置。這將向操作人員提供機會，以在預期失效之前安排組件的檢修或更換。該警告信息可包括修理數(shù)據(jù)，例如，推薦備件或推薦檢修行為。警告信息可被提供到遠程計算機系統(tǒng)，以幫助手動修理定購或允許來自組件制造商的更換部件的自動定購。警告信息可被提供到商業(yè)系統(tǒng)計算機35和維護計劃計算機36，這不僅如上所述的幫助定購或更換部件，并且還安排這種更換，例如，在已經(jīng)安排的維護停用期間或在將來的維護停用期間。
[0066]在一些實施例中，根據(jù)過程控制裝置的評定條件以及將來的檢修預測，警告信息的定時可通過過程控制裝置的操作員設定成長于或短于先前設定。例如，當接近預期的失效點時，集成的診斷模塊400可被配置成提供更頻繁的警告信息。警告信息的定時還可在已經(jīng)發(fā)出最初的警告信息之后進行控制。
[0067]當過程控制裝置的性能退化時，更具體地，當不同組件的性能退化時，預期周期壽命數(shù)據(jù)以及最終的實際周期壽命數(shù)據(jù)被存儲在歷史數(shù)據(jù)406中。于此，諸如組件的MTTF和MTBF等數(shù)據(jù)可被存儲，用于集成的診斷模塊400或用于另一裝置的模塊日后進行參考，由此改進了將來周期壽命預測的精確性。在一些實施例中，這種歷史數(shù)據(jù)可經(jīng)過組件擁有者的同意通過專用有線或無線通信與制造商分享。例如，可通過授權(quán)訪問共享數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)頁或無線網(wǎng)絡、存儲歷史數(shù)據(jù)406的副本來提供這種數(shù)據(jù)。提供這種數(shù)據(jù)允許通過使用制造商一方的更可靠算法制定的數(shù)據(jù)來最終替換實驗數(shù)據(jù)。
[0068]這里的系統(tǒng)的預測能力可基于對于具體應用的現(xiàn)場實驗來定制。如同配置文件器408，壽命分析器412和決策模塊418的標準可基于諸如過去時間、閥行程、周期或溫度等數(shù)個參數(shù)來設定。通過這種方式，診斷能力可基于在安裝之前的現(xiàn)場實驗和由裝置控制器收集的數(shù)據(jù)。
[0069]在各種實施例中，模塊可以在硬件或軟件中實施。例如，在硬件中實施的模塊可包括被永久性配置以進行特定操作的專用電路或邏輯(例如，諸如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)等專用處理器)。在軟件中實施的模塊可包括通過軟件臨時性配置以執(zhí)行特定操作的可編程序邏輯或電路(例如，包含在通用處理器或其它可編程處理器中)。應該理解，在專用且永久性配置的電路中的硬件中或者在臨時性配置的電路的軟件中實施該模塊的決定通過成本和時間考慮事項來驅(qū)動。
[0070]因此，術語“硬件模塊”應被理解為包含有形實體，該有形實體是被物理構(gòu)造、永久性配置(例如，被硬連線)或被臨時性配置(例如，被編程)來以特定的方式工作或執(zhí)行這里描述的操作。正如這里所使用的，“硬件實施模塊”是指硬件模塊?？紤]到其中硬件模塊被臨時性配置(例如，被編程)的實施例，每個硬件模塊不需要在任何一個時刻被配置或?qū)嵗＠纾谟布K包括使用軟件配置的通用處理器時，通用處理器可在不同的時間被配置成各個不同的硬件模塊。軟件可相應地配置處理器，例如在一個時刻構(gòu)成一特定的硬件模塊，并在另一時刻構(gòu)成另一不同的硬件模塊。
[0071]硬件模塊可向其它硬件模塊提供信息或從其它硬件模塊接收信息。因此，描述的硬件模塊可被認為是通信地耦接。當多個這種硬件模塊同時存在時，通信可通過連接硬件模塊的信號傳輸(例如，通過適當?shù)碾娐泛涂偩€)來實現(xiàn)。在不同的時間配置或?qū)嵗鄠€硬件模塊的實施例中，這種硬件模塊之間的通信可例如通過多個硬件模塊能夠訪問的存儲結(jié)構(gòu)中的信息存儲和獲取來實現(xiàn)。例如，一個硬件模塊可執(zhí)行一操作并將該操作的輸出存儲到與其通信耦接的存儲裝置中。然后，另一個硬件模塊可在之后的時間訪問存儲裝置以獲得并處理存儲的輸出。硬件模塊還可促使與輸入或輸出裝置的通信并對資源進行操作(例如，信息的收集)。
[0072]這里描述的示例性方法的各種操作可至少部分通過被臨時性配置(例如，通過軟件)或被永久性配置來進行相關操作的一個或多個處理器來進行。無論是臨時性還是永久性配置，這種處理器可構(gòu)成用來執(zhí)行一個或多個操作或功能的處理器應用模塊。在一些示例性的實施例中，這里涉及的模塊包括處理器應用模塊。
[0073]類似地，這里描述的方法或程序可至少部分地采用處理器來實現(xiàn)。例如，方法的至少一些操作可通過一個或多個處理器或處理器應用硬件模塊來執(zhí)行。特定操作的執(zhí)行可分布在一個或多個處理器中，不僅設置在單個機器中，而且在多個機器之間展開。在一些示例性的實施例中，一個或多個處理器可位于單個位置(例如，在家庭環(huán)境、辦公室環(huán)境中或作為服務器場)，而在其它實施例中，處理器可以分布在多個位置。
[0074]另外，附圖示出了僅用于例舉目的的映射編輯系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。本領域技術人員將從下面的討論中意識到，在不偏離這里描述的原理的情況下，可使用這里例舉的結(jié)構(gòu)和方法的替換實施例。
[0075]通過閱讀該公開內(nèi)容，本領域技術人員將通過這里公開的原理理解用于識別終端路段的系統(tǒng)和過程的其它替換結(jié)構(gòu)和功能設計。因此，盡管已經(jīng)例舉并描述了特定的實施例和應用，但是應該理解公開的實施例并非用來限制這里公開的具體結(jié)構(gòu)和組件。在不偏離所附權(quán)利要求限定的精神和范圍的情況下，這里公開的方法和裝置的設置、操作和細節(jié)可進行各種改進、變化和變形，這些改進、變化和變形對于本領域技術人員來說是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.用于制定用于過程控制裝置的組件的預期壽命配置文件的方法，其特征在于，所述方法包括: 在集成的診斷模塊接收對所述過程控制裝置的所述組件的識別，其中所述組件能夠在操作所述過程控制裝置的期間隨著時間經(jīng)受機械磨損或失效，以及在所述集成的診斷模塊接收對應于所述組件的操作參數(shù)，其中，所述組件的所述機械磨損或失效隨著所述操作參數(shù)的改變而改變； 在所述集成的診斷模塊接收參考組件的先前記錄的性能數(shù)據(jù)，其中所述先前記錄的性能數(shù)據(jù)在與用來操作所述過程控制裝置的條件相一致的條件下操作所述參考組件的期間被收集；以及 基于所述先前記錄的性能數(shù)據(jù)，在配置文件器中制定用于所述組件的所述預期壽命配置文件，其中所述預期壽命配置文件將所述組件的預期壽命表征為所述操作參數(shù)的值的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 接收用于多個參考組件的先前記錄的性能數(shù)據(jù)，每個參考組件具有在與用來操作所述過程控制裝置的條件相一致的條件下收集的先前記錄的性能數(shù)據(jù)；以及 通過確定所述組件的平均預期壽命配置文件來制定所述組件的所述預期壽命配置文件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 接收用于多個參考組件的先前記錄的性能數(shù)據(jù)，每個參考組件具有在與用于操作所述過程控制裝置的條件相一致的條件下收集的先前記錄的性能數(shù)據(jù)；以及 通過確定所述組件的最小預期壽命配置文件來制定所述組件的所述預期壽命配置文件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述先前記錄的性能數(shù)據(jù)是從在與用于操作所述過程控制裝置的過程工廠條件相對應的過程工廠條件下操作的所述參考組件收集的歷史數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述先前記錄的性能數(shù)據(jù)是通過在與用于操作所述過程控制裝置的條件相一致的條件下測試所述參考組件而收集的實驗測試數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述過程控制裝置是閥裝置，所述組件是所述閥裝置的隔膜組件、填料壓蓋組件、軸襯組件、密封組件或軸組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述預期壽命配置文件是用于所述組件的周期壽命配置文件，其基于所述閥裝置的操作周期的預期數(shù)目為所述操作參數(shù)的函數(shù)來表征所述組件的理想壽命。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，用于所述組件的所述操作參數(shù)是壓力、流速、溫度、泄漏、失效百分比、閥位置、流量、液位、電流/壓力比和致動器位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 接收在操作所述過程控制裝置期間用于所述組件的操作條件；以及 基于接收的操作條件，在所述配置文件器中更新用于所述組件的所述預期壽命配置文件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述接收的操作條件包括壓力、流速、溫度、泄漏、失效百分比、位置、流量、液位和電流/壓力比中的至少一個的數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述接收的操作條件包括過去的時間和周期的數(shù)目中的至少一個的數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 在所述集成的診斷模塊接收所述過程控制裝置的多個組件的識別； 在所述集成的診斷模塊接收多個參考組件的先前記錄的性能數(shù)據(jù)，每個性能參數(shù)對應于所述過程控制裝置的不同組件； 基于所述先前記錄的性能數(shù)據(jù)，在所述配置文件器中制定用于每個所述組件的預期壽命配置文件；以及 基于用于所述組件的所述預期壽命配置文件，在所述配置文件器中制定用于所述過程控制裝置的預期壽命配置文件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述集成的診斷模塊包含在所述過程控制裝置中。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述集成的診斷模塊遠離所述過程控制裝置存儲，并通過通信線路與所述過程控制裝置通信。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述先前記錄的性能數(shù)據(jù)遠離所述集成的診斷模塊存儲，并通過通信線路接收。
16.用于確定過程控制裝置的組件的預期剩余壽命的方法，其特征在于，所述方法包括: 在集成的診斷模塊接收用于所述組件的預期壽命配置文件，其中所述預期壽命配置文件基于先前記錄的性能數(shù)據(jù)來制定，所述先前記錄的性能數(shù)據(jù)在與用于操作所述過程控制裝置的條件相一致的條件下操作參考組件的期間收集，其中所述預期壽命配置文件將所述組件的預期壽命表征為操作參數(shù)的函數(shù)； 在所述集成的診斷模塊接收在操作所述過程控制裝置期間用于所述組件的操作參數(shù)的當前數(shù)據(jù)； 在壽命數(shù)據(jù)分析器中分析用于所述組件的操作參數(shù)的當前數(shù)據(jù)和用于所述組件的所述預期壽命配置文件，以確定所述組件的預期剩余壽命；以及 基于確定的預期剩余壽命來確定所述組件的操作員通知狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述過程控制裝置是閥裝置，所述組件是所述閥裝置的隔膜組件、填料壓蓋組件、軸襯組件、密封組件或軸組件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述預期壽命配置文件是用于所述組件的周期壽命配置文件，其基于所述閥裝置的操作周期的預期數(shù)目將所述組件的理想壽命表征為所述操作參數(shù)的函數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，用于所述組件的所述操作參數(shù)是壓力、流速、溫度、泄漏、失效百分比、閥位置、流量、液位、電流/壓力比、致動器位置中的一個。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述操作員通知狀態(tài)為:(i)正常，指示不需要對所述過程控制裝置進行維護；(ii)維護，指示應該在正常維護窗口中進行維護；或者(iii)警報，指示應該在所述正常維護窗口之前進行維護。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括如果所述通知狀態(tài)是維護或警報，則將通知狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送給維護操作人員。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括將通知狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到遠程計算機或遠程操作員。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括: 將通知狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到維護計劃；以及 基于所述預期剩余壽命在所述過程控制組件上自動安排維護。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括自動地生成與計劃維護相對應的維護順序。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括將通知狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到遠程計算機或遠程操作員，其中所述通知狀態(tài)數(shù)據(jù)包括用來對所述組件進行維護或更換的推薦更換部件和/或推薦檢修行為。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述集成的診斷模塊包含在所述過程控制裝置中。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述集成的診斷模塊位于通過通信線路與所述過程控制裝置通信的遠程計算機系統(tǒng)中。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述操作參數(shù)的當前數(shù)據(jù)通過所述通信線路從所述過程控制裝置接收到所述遠程計算機系統(tǒng)。
29.閥控制器，其特征在于，包括: 閥致動器，其耦接到閥并能夠操作來致動所述閥的可移動的控制部件； 致動器控制信號發(fā)生器，其被設置成接收閥控制信號，并生成相應的致動器控制信號并將所述致動器控制信號傳送到所述閥致動器； 閥位置控制器，其從控制器接收設定點值，并執(zhí)行控制算法來輸出用于控制所述閥的所述閥控制信號； 操作條件傳感器，其被設置成檢測操作所述閥或所述閥致動器的操作環(huán)境的參數(shù)；以及 集成的診斷模塊，其接收下列信息: (a)所檢測的所述操作環(huán)境的參數(shù)的指示；以及 (b)(i)所述可移動的控制部件的位置； (?)所述可移動的控制部件的運動； (iii)所述閥控制信號； (iv)所述相應的致動器控制信號；或者 (v)所述設定點值， 所述集成的診斷模塊被設置成分析所接收的信息(a)和(b)，并基于所接收的信息(a)和(b)以及基于用于所述閥或所述閥致動器的預定配置文件數(shù)據(jù)來確定所述閥的組件或所述閥致動器的組件的預測剩余壽命。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的閥控制器，其特征在于，所述預定配置文件數(shù)據(jù)識別在給定的操作條件下具有可預測的壽命的所述閥的一個或多個組件和/或所述致動器的一個或多個可更換的組件。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的閥控制器，其特征在于，所述預定配置文件數(shù)據(jù)還識別所述可預測的壽命和所述給定的操作條件之間的關系。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的閥控制器，其特征在于，所述集成的診斷模塊接收所檢測的所述操作環(huán)境的參數(shù)的指示，并根據(jù)接收的所檢測的所述操作環(huán)境的參數(shù)的指示來選取相應的預定配置文件數(shù)據(jù)的子集，并使用所述預定配置文件數(shù)據(jù)的所述子集來確定所述預測剩余壽命。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的閥控制器，其特征在于，所述集成的診斷模塊執(zhí)行計數(shù)，所述計數(shù)根據(jù)信息(b)增加或減小。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的閥控制器，其特征在于，所述信息(b)被從位置傳感器接收。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的閥控制器，其特征在于，所述預定配置文件數(shù)據(jù)被從在對應于所述操作環(huán)境的條件下操作的相同閥或相同致動器的實驗數(shù)據(jù)獲取。
36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的閥控制器，其特征在于，所述集成的診斷模塊被設置成生成通知狀態(tài)數(shù)據(jù)并將所述通知狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到遠程計算機或遠程操作員，其中所述通知狀態(tài)數(shù)據(jù)指出所述組件的預測剩余壽命。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的閥控制器，其特征在于，所述通知狀態(tài)數(shù)據(jù)包括用來對所述組件進行維護或更換的推薦更換部件和/或推薦檢修行為。
38.根據(jù)權(quán)利要求29所述的閥控制器，其特征在于，所述組件是所述閥裝置的隔膜組件、填料壓蓋組件、軸襯組件、密封組件或軸組件。
39.根據(jù)權(quán)利要求29所述的閥控制器，其特征在于，所述預測剩余壽命是用于所述組件的周期壽命，其基于所述閥裝置的操作周期的預期數(shù)目將所述組件的理想壽命表征為所述操作環(huán)境的參數(shù)的函數(shù)。
【文檔編號】G05B23/02GK104049628SQ201410099012
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】T·D·格雷博, S·W·安德森 申請人:費希爾控制國際公司