УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРОТЕЧКИ РЕГУЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2017 года по МПК F16K31/12 F16K37/00 F17D5/02 G01M3/28 G05B9/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение в общем относится к обнаружению протечки и, в частности, к устройству для обнаружения протечки регулирующего устройства для текучей среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Регулирующие устройства для текучей среды, предназначенные для работы во вредных и/или смертельно опасных случаях (например, при производстве хлора и/или полисиликона), могут содержать сильфон для препятствования просачивания технологической текучей среды через крышку в атмосферу. Однако со временем этот сильфон может давать протечку. В некоторых случаях эти датчики могут быть использованы для обнаружения протечки сильфона в регулирующем устройстве для текучей среды.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Пример устройства в соответствии с идеей настоящего изобретения содержит множество каналов. Один из каналов выполнен с возможностью приема нагнетающего давления для приведения в действие исполнительного механизма, а другой канал соединен с продувочным отверстием регулирующего устройства для текучей среды с обеспечением возможности сообщения. Устройство содержит датчик для измерения значения в продувочном отверстии и процессор для сравнивания значения с заданным значением или предварительно измеренным значением для идентификации факта выхода значения за пределы заданного порога.

[0004] Другое устройство содержит множество каналов. Первый из каналов выполнен с возможностью приема нагнетающего давления для приведения в действие исполнительного механизма, а второй канал соединен с каналом крышки регулирующего устройства для текучей среды с обеспечением возможности сообщения. Сильфон, расположенный между проходным отверстием регулирующего устройства для текучей среды и каналом крышки, по существу препятствует протеканию технологической текучей среды в канал крышки. Устройство также содержит датчик для измерения значения давления в канале крышки и процессор для сравнивания значения давления с заданным значением давления или предварительно измеренным значением давления для определения наличия протечки в сильфоне.

[0005] Другой пример устройства содержит множество каналов. Один из каналов выполнен с возможностью приема нагнетающего давления для приведения в действие исполнительного механизма, а другой канал соединен с продувочным отверстием регулирующего устройства для текучей среды с обеспечением возможности сообщения. Устройство содержит датчик для измерения значения в продувочном отверстии и процессор для определения наличия протечки в регулирующем устройстве для текучей среды на основании измеренного значения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0006] На фиг. 1 показано известное регулирующее устройство для текучей среды.

[0007] На фиг. 2 показано регулирующее устройство для текучей среды и пример контроллера в соответствии с идеей настоящего изобретения.

[0008] На фиг. 3 схематически показан пример процессорной платформы, которая может быть использована и/или запрограммирована для осуществления каких-либо или всех примеров способов и устройства, описанных в настоящей заявке.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] На вышеуказанных чертежах показаны некоторые примеры, которые подробно описаны ниже. В описании этих примеров подобные или идентичные позиционные номера использованы для обозначения тех же самых или подобных элементов. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе, и некоторые особенности и виды на чертежах для ясности и/или краткости могут быть показаны в увеличенном масштабе или схематично. Кроме того, в настоящей заявке описаны несколько примеров. Любые особенности из любого примера могут быть включены в другие особенности из других примеров, заменены другими особенностями из других примеров или иным способом объединены с ними.

[0010] Регулирующие устройства для текучей среды, предназначенные для работы во вредных и/или смертельно опасных случаях применения (например, при производстве хлора и/или полисиликона), могут содержать сильфон для препятствования просачивания технологической текучей среды через крышку в атмосферу. Однако со временем этот сильфон может давать протечку. Обнаружение таких протечек сильфона может быть затруднительным без установки дополнительных компонентов для отслеживания воздуха и/или извещения операторов о вредных условиях.

[0011] Согласно некоторым вариантам реализации протечки сильфона могут быть обнаружены в клапане или вокруг него с использованием оборудования для отслеживания воздуха, манометров и/или передатчиков (например, компонентов для отслеживания воздуха). Компоненты для отслеживания воздуха могут быть связаны с продувочным отверстием крышки отслеживаемого клапана. При использовании качество атмосферы и/или результаты измерений давления передаются в систему управления, которая анализирует измеренные значения. Система управления является дистанционной относительно компонентов для отслеживания воздуха. На основании указанного анализа система управления может предупредить оператора о потенциальной протечке сильфона. Оставаясь эффективной в отслеживании протечек сильфона, логика таких систем расположена дистанционно относительно компонентов для отслеживания воздуха.

[0012] Примеры, описанные в настоящей заявке, выполнены с возможностью отслеживания протечек сильфона и автоматического предупреждения и/или раннего обнаружения, и/или дистанционного уведомления о таких протечках с использованием контроллера, электропневматического контроллера и/или цифрового контроллера клапана (DVC). Такой подход избавляет от необходимости использования дополнительных компонентов для отслеживания воздуха и в то же время улучшает безопасность установки, поскольку не требуется присутствие оператора в среде вокруг отслеживаемого клапана (например, на месте расположения клапана).

[0013] Согласно некоторым вариантам реализации для отслеживания клапана на предмет протечек сильфона продувочное отверстие крышки связано с чувствительным к давлению каналом цифрового контроллера клапана, имеющего встроенные чувствительные к давлению средства. В примерах, в которых клапаном является клапан одностороннего действия, чувствительным к давлению каналом может быть неиспользованный канал цифрового контроллера клапана, который выполнен с возможностью измерения давления в продувочном отверстии. В примерах, в которых клапаном является клапан двухстороннего действия, чувствительным к давлению каналом может быть канал цифрового контроллера клапана, выделенный для измерения давления в продувочном отверстии и, таким образом, обнаружения протечек сильфона. Независимо от типа отслеживаемого клапана, описанные примеры обеспечивают возможность отслеживания протечки сильфона путем идентификации изменений давления в продувочном отверстии. Если цифровой контроллер клапана определяет, что давление изменилось на заданную величину, цифровой контроллер клапана уведомляет оператора путем передачи сигнала тревоги в систему управления и/или отслеживающей программе. Кроме того, цифровой контроллер клапана может формировать отчет и/или передавать данные для формирования отчета, включая дату, время и т.п., о протечке сильфона.

[0014] Согласно некоторым вариантам реализации для обеспечения возможности обнаружения изменения давления посредством цифрового контроллера клапана создан профиль с использованием диагностических возможностей цифрового контроллера клапана, который обеспечивает диагностику характеристик цифрового контроллера клапана для отслеживания клапана (например, отслеживания работоспособности клапана). Согласно некоторым вариантам реализации профиль выполнен и/или настроен с использованием отслеживающего программного обеспечения. В профиле может быть указано минимальное изменение давления сильфона перед передачей сигнала тревоги. Однако, согласно другим вариантам реализации программируемое оборудование, используемое для осуществления описанных примеров, может включать сигнал тревоги при протечке сильфона. В некоторых таких примерах профиль для изменения давления не создается (например, не настраивается оператором). В любом из описанных примеров отслеживающее программное обеспечение может быть программным обеспечением стратегии управления аварией и/или программным обеспечением ValveLink Solo, созданным компанией Emerson Process Management. Несмотря на то что в вышеуказанном примере описано измерение давления для идентификации протечки сильфона, в дополнение к данному или согласно другому варианту реализации для идентификации протечки могут быть измерены и использованы другие параметры, такие как качество атмосферы.

[0015] В случаях применения, в которых технологическое давление больше чем приблизительно 150 фунтов на кв. дюйм (psi) (1035 кПа), регулятор давления может быть установлен между продувочным отверстием и цифровым контроллером клапана для фактического препятствования повреждению цифрового контроллера клапана технологическим давлением. Согласно некоторым вариантам реализации для защиты цифрового контроллера клапана от технологической текучей среды чувствительная к давлению мембрана отделяет технологическую текучую среду от цифрового контроллера клапана. Чувствительная к давлению мембрана может быть встроена в цифровой контроллер клапана и/или может быть внешней по отношению к цифровому контроллеру клапана.

[0016] На фиг. 1 показано известное регулирующее устройство для текучей среды и/или клапан 102, который содержит сильфон 104, который фактически препятствует протечке технологической текучей среды в атмосферу. Сильфон 104 расположен между проходным каналом 106 и продувочным отверстием 108 регулирующего устройства 102. Однако со временем сильфон 104 может давать протечку.

[0017] При использовании, для отслеживания протечки сильфона датчик 110 измеряет значение в продувочном отверстии 108. Это значение используется системой 112 управления, дистанционно расположенной относительно датчика 110, для определения факта протечки сильфона 104. В примерах, в которых измеренным значением является значение качества атмосферы, система 112 управления может определить факт протечки сильфона 104, если измеренное значение качества атмосферы изменено и/или находится за пределами приемлемого и/или заданного значения качества атмосферы. В примерах, в которых измеренным значением является значение давления, система 112 может определить, что сильфон 104 дает протечку, если измеренное значение давления выше, чем заданное давление, и/или если давление поднялось на конкретную величину. В примерах, в которых датчик 110 не связан с системой 112, регулирующее устройство 102 может быть отслежено на предмет протечек сильфона оператором, осуществляющим обход участка, где расположен клапан, и наблюдающим датчик 110.

[0018] Для управления положением регулирующего устройства 102 электропневматический контроллер 114 связан с исполнительным механизмом 115 посредством первого канала 116 и связан с пневматической сетью 118 посредством второго канала 120. В примерах, в которых исполнительным механизмом 115 является реверсивный исполнительный механизм, контроллер 114 также связан с исполнительным механизмом 115 посредством третьего канала 122. Однако в примерах, в которых исполнительным механизмом 115 является исполнительный механизм одностороннего действия, как показано на фиг. 1, третий канал 122 не используется. При использовании, контроллер 114 измеряет положение исполнительного механизма 115 и на основании инструкций, принятых от системы 112 дистанционного управления, вызывает перемещение исполнительного механизма 115 в конкретное положение.

[0019] На фиг. 2 показан пример контроллера 200 со встроенными средствами для обнаружения протечки сильфона в соответствии с описаниями настоящего изобретения. При использовании, для отслеживания протечки сильфона первый канал и/или канал 202 для отслеживания атмосферы, расположенный в контроллере 200, связан с продувочным отверстием 108 для обеспечения возможности измерения датчиком 204 контроллера 200 значения в продувочном отверстии 108. Измеренное значение используется в процессоре 206 контроллера 200 для определения факта протечки сильфона 104. Таким образом, в отличие от известных способов, в которых использованы дистанционные обрабатывающие средства системы 112 управления (как показано на фиг. 1) и требуется использование дополнительного внешнего отслеживающего оборудования, контроллер 200 определяет факт протечки сильфона 104 на месте расположения клапана (т.е., выполняет локальное определение).

[0020] Датчик 204 может быть датчиком давления, датчиком качества атмосферы, и т.п. В примерах, в которых датчик 204 является датчиком качества атмосферы, процессор 206 может определять факт протечки сильфона 104, если измеренное значение качества атмосферы изменено и/или находится за пределами приемлемого и/или заданного значения качества атмосферы. В примерах, в которых датчик 204 является датчиком давления, система 112 управления может определять факт протечки сильфона 104, если измеренное значение давления выше, чем заданное, пороговое и/или фиксированное давление, и/или, например, если давление поднялось на конкретную величину в течение конкретного интервала времени.

[0021] Процессор 206 в случае определения факта протечки сильфона 104 может автоматически предупредить и/или известить систему управления, и/или отслеживающую систему 208, и/или оператора, за которым закреплено данное оборудование. Такое раннее извещение о протечке сильфона повышает безопасность оператора, поскольку для управления потоком вредных текучих сред и/или материалов может быть использовано регулирующее устройство 102. В дополнение к данному или согласно другому варианту реализации процессор 206 может формировать и/или передавать данные для формирования отчета, относящегося к обнаруженной протечке сильфона. В некоторых таких примерах отчет может включать отметку времени (например, дату, время и т.п.).

[0022] Для фактического препятствования повреждению датчика 204 и/или контроллера 200 чрезмерным технологическим давлением и/или технологической текучей средой регулятор 210 давления и/или чувствительная к давлению мембрана могут обеспечивать сообщение между продувочным отверстием 108 и датчиком 204.

[0023] Для управления положением регулирующего устройства 102 контроллер 200 связан с исполнительным механизмом 115 посредством второго канала 212 и связан с пневматической сетью 118 посредством третьего канала 214. В примерах, в которых исполнительный механизм 115 является реверсивным исполнительным механизмом, контроллер 200 также связан с исполнительным механизмом 115 посредством четвертого канала 216. Несмотря на то что согласно одному варианту реализации контроллер 200 содержит четвертый канал 216, согласно другим вариантам реализации контроллер 200 может не содержать четвертый канал 216. При использовании, контроллер 200 измеряет положение исполнительного механизма 115 и на основании команд, принятых от системы 208 управления, вызывает перемещение исполнительного механизма 115 в конкретное положение.

[0024] На фиг. 3 показана принципиальная схема примера процессорной платформы P100, которая может быть использована и/или запрограммирована для реализации контроллера 200 и/или любого из других примеров, описанных в настоящей заявке. Например, процессорная платформа P100 может быть реализована одним или большим количеством процессоров общего назначения, процессорными ядрами, микроконтроллерами и т.п.

[0025] Процессорная платформа P100 в примере, показанном на фиг. 3, содержит по меньшей мере один программируемый процессор P105 общего назначения. Процессор P105 выполняет кодированные команды P110 и/или P112, присутствующие в основном запоминающем устройстве процессора P105 (например, в ОЗУ P115 и/или ПЗУ P120). Процессор P105 может быть процессором любого типа, таким как процессорное ядро, процессор и/или микроконтроллер. Процессор P105 может реализовывать помимо прочего примеры способов и устройств, описанных в настоящей заявке.

[0026] Процессор P105 соединен с основным запоминающим устройством (включая ПЗУ P120 и/или ОЗУ P115) с возможностью передачи информации посредством шины P125. ОЗУ P115 может быть реализовано в форме динамического ОЗУ (DRAM), синхронного динамического ОЗУ (SDRAM) и/или ОЗУ любого другого типа, и ПЗУ может быть реализовано в форме запоминающего устройства типа флеш-памяти и/или ЗУ любого другого необходимого типа. Доступом к запоминающему устройству P115 и запоминающему устройству P120 можно управлять посредством контроллера запоминающего устройства (не показан).

[0027] Процессорная платформа P100 также содержит интерфейсную схему P130. Интерфейсная схема P130 может быть осуществлена в форме стандартного интерфейса любого типа, такого как интерфейс внешней памяти, последовательный порт, устройство ввода-вывода общего назначения и т.п. С интерфейсной схемой P130 соединены одно или большее количество устройств P135 ввода и одно или большее количество устройств P140 вывода.

[0028] Как описано в настоящей заявке, устройство содержит множество каналов. Один из каналов выполнен с возможностью приема нагнетающего давления для приведения в действие исполнительного механизма, а другой канал соединен с продувочным отверстием регулирующего устройства с обеспечением возможности сообщения. Устройство содержит датчик для измерения значения в продувочном отверстии и процессор для сравнивания измеренного значения с заданным значением или предварительно измеренным значением для идентификации факта выхода значения за пределы заданного порога.

[0029] Согласно некоторым вариантам реализации значение, выходящее за пределы заданного порога, свидетельствует о протечке сильфона в регулирующем устройстве для текучей среды. Согласно некоторым вариантам реализации процессор генерирует сигнал тревоги, если значение находится за пределами заданного порога. Согласно некоторым вариантам реализации процессор автоматически передает сигнал тревоги удаленной отслеживающей системе на основании идентификации процессором факта выхода значения за пределы заданного порога. Согласно некоторым вариантам реализации процессор формирует отчет, если значение находится за пределами заданного порога. Согласно некоторым вариантам реализации отчет включает отметку времени.

[0030] Согласно некоторым вариантам реализации устройство также содержит регулятор давления, обеспечивающий сообщение между продувочным отверстием и датчиком. Согласно некоторым вариантам реализации датчик содержит чувствительный к давлению мембранный узел. Согласно некоторым вариантам реализации значение включает значение давления.

[0031] Другое устройство содержит множество каналов. Первый из каналов выполнен с возможностью приема нагнетающего давления для приведения в действие исполнительного механизма, а второй канал соединен с каналом крышки регулирующего устройства с обеспечением возможности сообщения. Сильфон, расположенный между проходным отверстием регулирующего устройства и каналом крышки, по существу препятствует протеканию технологической текучей среды в канал крышки. Устройство также содержит датчик для измерения значения давления в канале крышки и процессор для сравнивания измеренного значения давления с заданным значением давления или предварительно измеренным значением давления для определения наличия протечки в сильфоне.

[0032] Согласно некоторым вариантам реализации процессор в случае определения протечки в сильфоне генерирует сигнал тревоги. Согласно некоторым вариантам реализации процессор автоматически передает сигнал тревоги отдаленной отслеживающей системе на основании факта присутствия протечки в сильфоне. Согласно некоторым вариантам реализации процессор формирует отчет на основании определения наличия протечки в сильфоне.

[0033] Устройство согласно другому варианту реализации содержит множество каналов. Один из каналов выполнен с возможностью приема нагнетающего давления для приведения в действие исполнительного механизма, а другой канал соединен с продувочным отверстием регулирующего устройства для текучей среды с обеспечением возможности сообщения. Сильфон расположен между отверстием регулирующего поток текучей среды устройства и продувочным отверстием по существу для препятствования протекания технологической текучей среды к продувочному отверстию. Устройство также содержит средство для обнаружения протечки сильфона в регулирующем устройстве для текучей среды.

[0034] Согласно некоторым вариантам реализации средство для обнаружения протечки содержит датчик для измерения значения в продувочном отверстии. Согласно некоторым вариантам реализации средство для обнаружения протечки содержит процессор для сравнивания указанного значения с заданным значением или предварительно измеренным значением для определения наличия протечки.

[0035] Согласно другому варианту реализации устройство содержит множество каналов. Один из каналов выполнен с возможностью приема нагнетающего давления для приведения в действие исполнительного механизма, а другой канал соединен с продувочным отверстием регулирующего текучую среду устройства с обеспечением возможности сообщения. Устройство содержит датчик для измерения значения в продувочном отверстии и процессор для определения наличия протечки в регулирующем текучую среду устройстве на основании измеренного значения.

[0036] Согласно некоторым вариантам реализации протечка в регулирующем устройстве связана с измеренным значением, выходящим за пределы заданного порога. Согласно некоторым вариантам реализации процессор сравнивает измеренное значение давления с заданным порогом. Согласно некоторым вариантам реализации измеренное значение включает значение давления.

[0037] Несмотря на то что в настоящей заявке описаны некоторые конкретные примеры способов, устройства и готовых изделий, объем защиты настоящего изобретения не ограничивается этими примерами. Напротив, настоящая заявка охватывает все способы, устройства и готовые изделия, справедливо находящиеся в пределах объема, определенного в пунктах приложенной формулы буквально или с учетом доктрины эквивалентов.

Предложено устройство для обнаружения протечки регулирующего устройства для текучей среды. Устройство для обнаружения протечки регулирующего устройства для текучей среды содержит: множество каналов, причем один из каналов выполнен с возможностью приема нагнетающего давления, другой канал выполнен с возможностью приведения в действие исполнительного механизма, и еще один канал соединен с продувочным отверстием крышки регулирующего устройства для текучей среды с обеспечением возможности сообщения; сильфон, расположенный между проходным отверстием регулирующего устройства для текучей среды и продувочным отверстием, с возможностью по существу препятствовать протеканию технологической текучей среды в продувочное отверстие; датчик для измерения значения давления в продувочном отверстии; и процессор для сравнивания указанного значения давления с заданным значением давления или предварительно измеренным значением давления для идентификации факта выхода значения давления за пределы заданного порога. Технический результат – возможность обеспечения улучшения безопасности отслеживания протечки сильфона путем идентификации изменений давления в продувочном отверстии. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для обнаружения протечки регулирующего устройства для текучей среды, содержащее:

множество каналов, причем один из каналов выполнен с возможностью приема нагнетающего давления, другой канал выполнен с возможностью приведения в действие исполнительного механизма, и еще один канал соединен с продувочным отверстием крышки регулирующего устройства для текучей среды с обеспечением возможности сообщения;

сильфон, расположенный между проходным отверстием регулирующего устройства для текучей среды и продувочным отверстием, с возможностью по существу препятствовать протеканию технологической текучей среды в продувочное отверстие;

датчик для измерения значения давления в продувочном отверстии; и процессор для сравнивания указанного значения давления с заданным значением давления или предварительно измеренным значением давления для идентификации факта выхода значения давления за пределы заданного порога.

2. Устройство по п. 1, в котором значение давления, выходящее за пределы заданного порога, связано с протечкой сильфона в регулирующем устройстве для текучей среды.

3. Устройство по п. 1, в котором процессор выполнен с возможностью генерировать сигнал тревоги, если значение давления находится за пределами заданного порога.

4. Устройство по п. 1, в котором процессор выполнен с возможностью автоматически передавать сигнал тревоги удаленной отслеживающей системе на основании идентификации процессором факта выхода значения давления за пределы заданного порога.

5. Устройство по п. 1, в котором процессор выполнен с возможностью формировать отчет, если значение давления находится за пределами заданного порога.

6. Устройство по п. 5, в котором отчет содержит отметку времени.

7. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее регулятор давления, установленный между продувочным отверстием и датчиком с обеспечением возможности сообщения.

8. Устройство по п. 1, в котором датчик содержит чувствительный к давлению мембранный узел.

9. Устройство по п. 1, в котором указанный процессор определяет наличие протечки в регулирующем устройстве для текучей среды на основании значения давления.

10. Устройство по п. 9, в котором протечка в регулирующем устройстве для текучей среды связана со значением давления, выходящим за пределы заданного порога.