Способ проведения испытания электромагнитного клапана и соответствующее устройство (варианты) - RU2752786C2

Чертежи

Показать все 11 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Этот патент в целом относится к испытаниям электромагнитного клапана и, в частности, к способам и устройствам для испытания электромагнитного клапана аварийного клапана посредством позиционера.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Аварийные клапаны (например, отсечные клапаны, дренажные клапаны) часто используются в средах (например, в нефтяной и газовой промышленности) для защиты людей, оборудования и/или окружающей среды в опасных условиях. Например, аварийный отсечной клапан может активироваться (например, закрываться) для остановки потока опасного материала после обнаружения опасного состояния. В некоторых случаях проводят испытания аварийных клапанов для проверки возможности активации аварийных отсечных клапанов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В одном примере способ включает проведение испытания электромагнитного клапана путем инициирования с выполнением первых команд посредством процессора для периода импульса и периода наблюдения для испытания электромагнитного клапана. Проведение испытания электромагнитного клапана дополнительно включает инструктирование с выполнением вторых команд посредством процессора для электромагнитного клапана на переход из первого состояния во второе состояние в течение периода импульса. Электромагнитный клапан имеет гидравлическое сообщение с исполнительным механизмом, что позволяет исполнительному механизму активировать аварийный клапан. Проведение испытания электромагнитного клапана дополнительно включает определение при выполнении третьих команд посредством процессора функциональности электромагнитного клапана путем измерения посредством позиционера клапана максимального изменения давления напорной камеры исполнительного механизма в течение периода наблюдения. После определения функционального состояния электромагнитного клапана способ включает проведение путем выполнения четвертых команд посредством процессора испытания аварийного клапана с частичным ходом посредством позиционера клапана.

[0004] В другом примере устройство содержит электромагнитный клапан, имеющий гидравлическое сообщение с напорной камерой исполнительного механизма, что позволяет исполнительному механизму активировать аварийный клапан. Электромагнитный клапан имеет первое состояние и второе состояние. Устройство содержит позиционер клапана, имеющий процессор, запускающий период импульса и период наблюдения для испытания электромагнитного клапана, подающий команду электромагнитному клапану на переход из первого состояния во второе состояние в течение периода импульса, определяющий функциональность электромагнитного клапана путем измерения максимального изменения давления в напорной камере исполнительного механизма в течение периода наблюдения, и после определения рабочего состояния электромагнитного клапана проводящий испытание аварийного клапана с частичным ходом.

[0005] В другом примере устройство содержит механизм активации исполнительного механизма, активирующего аварийный клапан. Механизм активации исполнительного механизма имеет гидравлическое сообщение с напорной камерой исполнительного механизма. Механизм активации исполнительного механизма имеет первое состояние и второе состояние. Устройство содержит механизм позиционирования, запускающий период импульса и период наблюдения для испытания механизма активации исполнительного механизма, подающий команду механизму активации исполнительного механизма на переход из первого состояния во второе состояние в течение периода импульса, определяющий функциональность механизма активации исполнительного механизма путем измерения максимального изменения давления в напорной камере исполнительного механизма в течение периода наблюдения, и проведение, после определения рабочего состояния механизма активации исполнительного механизма, испытания аварийного клапана с частичным ходом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0006] Фиг. 1 иллюстрирует типовой отсечной клапан, типовой исполнительный механизм и типовой позиционер клапана в соответствии с идеями данного изобретения.

[0007] Фиг. 2 иллюстрирует исполнительный механизм и позиционер клапана по фиг. 1 и типовой электромагнитный клапан в соответствии с идеями данного изобретения.

[0008] Фиг. 3 представляет собой вид в поперечном разрезе электромагнитного клапана по фиг. 2.

[0009] Фиг. 4 представляет собой увеличенный вид в поперечном разрезе клапанных каналов электромагнитного клапана по фиг. 2.

[0010] Фиг. 5 представляет собой гидродинамическую схему исполнительного механизма, позиционера клапана и электромагнитного клапана по фиг. 1-2 в первом состоянии в соответствии с идеями данного изобретения.

[0011] Фиг. 6 представляет собой гидродинамическую схему исполнительного механизма, позиционера клапана и электромагнитного клапана по фиг. 1-2 во втором состоянии в соответствии с идеями данного изобретения.

[0012] Фиг. 7 представляет собой электрическую и гидродинамическую схему исполнительного механизма, позиционера клапана и электромагнитного клапана по фиг. 1-2 в соответствии с идеями данного изобретения.

[0013] Фиг. 8 представляет собой другую гидродинамическую схему исполнительного механизма, позиционера клапана и электромагнитного клапана по фиг. 1-2 во втором состоянии в соответствии с идеями данного изобретения.

[0014] Фиг. 9 представляет собой график, изображающий типовое испытание электромагнитного клапана по фиг. 2-8, проведенное посредством позиционера клапана по фиг. 1-2 и 5-7.

[0015] Фиг. 10 представляет собой блок-схему, представляющую типовой способ испытания электромагнитного клапана по фиг. 2-8 посредством позиционера клапана по фиг. 1-2 и 5-7 в соответствии с идеями данного изобретения.

[0016] Фиг. 11A представляет собой блок-схему, представляющую типовой способ проведения разрешенного самостоятельного испытания электромагнитного клапана по фиг. 2-8 посредством позиционера клапана по фиг. 1-2 и 5-8 в соответствии с идеями данного изобретения. Фиг. 11B представляет собой блок-схему, представляющую типовой способ проведения разрешенного самостоятельного испытания с частичным ходом отсечного клапана по фиг. 1 посредством позиционера клапана по фиг. 1-2 и 5-8 в соответствии с идеями данного изобретения. Фиг. 11C представляет собой блок-схему, представляющую типовой способ проведения разрешенных общих испытаний электромагнитного клапана по фиг. 2-8 и отсечного клапана по фиг. 1 посредством позиционера клапана по фиг. 1-2 и 5-8 в соответствии с идеями данного изобретения.

[0017] Фиг. 12 изображает список допустимых конфигураций и/или испытаний, которые позиционер клапана по фиг. 1-2 и 5-8 способен провести для электромагнитного клапана по фиг. 2-8 и/или отсечного клапана по фиг. 1 в соответствии с идеями данного изобретения.

[0018] Фигуры представлены не в масштабе. Для пояснения нескольких слоев и областей толщина слоев в графических материалах может быть увеличена. Где это возможно, одинаковые номера позиций использованы в графических материалах и приложенном письменном описании для обозначения одинаковых или подобных деталей.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] Аварийные клапаны (например, отсечные клапаны, дренажные клапаны) используются в средах, например, в нефтяной и газовой промышленности, для защиты людей, оборудования и/или окружающей среды в опасных условиях. Например, отсечной клапан может закрываться после обнаружения опасного состояния для остановки потока опасного материала и таким образом уменьшения риска нанесения ущерба людям, оборудованию и/или окружающей среде.

[0020] Например, некоторые известные отсечные клапаны приводятся в действие (например, закрываются, открываются) посредством исполнительного механизма, который функционально связан с электромагнитным клапаном, связанным с контроллером (например, программируемым контроллером, программируемым логическим контроллером, логическим устройством и т.п.). В некоторых случаях исполнительный механизм содержит поршень, который расположен в камере и функционально соединен с пружиной. Когда давление в камере прикладывает к поршню усилие, которое превышает предварительно установленную нагрузку на пружину, поршень предотвращает срабатывание пружины и таким образом исполнительного механизма, тем самым удерживая отсечной клапан в открытом положении. Когда давление в камере падает ниже предварительно установленной нагрузки на пружину, пружина приводит в действие поршень внутри камеры и таким образом заставляет исполнительный механизм перевести отсечной клапан из открытого положения в закрытое положение. В некоторых случаях положением исполнительного механизма управляет электромагнитный клапан, который подает воздух в камеру и/или удаляет (например, вытягивает, выпускает) воздух из нее. Например, электромагнитный клапан выпускает воздух из исполнительного механизма после получения аварийного сигнала от контроллера, который связан с датчиком, обнаруживающим наличие опасного и/или угрожающего состояния.

[0021] В некоторых случаях в среде могут отсутствовать опасные и/или угрожающие состояния в течение длительных периодов времени. В результате аварийный клапан, исполнительный механизм и/или электромагнитный клапан могут не действовать в течение продолжительного периода времени. В таких случаях аварийный клапан, исполнительный механизм и/или электромагнитный клапан могут подвергаться износу и/или повреждениям, которые служат причиной отсутствия срабатывания (например, закрывания отсечного клапана, открывания дренажного клапана) после обнаружения опасного и/или угрожающего состояния. Чтобы убедиться, что аварийный клапан будет срабатывать при обнаружении таких состояний, некоторые аварийные клапаны периодически испытывают.

[0022] Некоторые известные аварийные клапаны испытывают посредством испытания с частичным ходом. Для проведения испытания с частичным ходом позиционер функционально соединяют с исполнительным механизмом, так что во время испытания положение исполнительного механизма и таким образом аварийного клапана контролирует позиционер (а не электромагнитный клапан). Например, во время испытания отсечного клапана с частичным ходом позиционер заставляет исполнительный механизм частично привести в действие отсечной клапан (например, пройти часть полного хода до закрытого положения, например, от 10% до 15%) из открытого положения. Поскольку в ходе испытания с частичным ходом отсечной клапан частично закрывается, испытание с частичным ходом прерывает и/или нарушает работу системы, в которой установлен отсечной клапан, во время проведения испытания с частичным ходом. В результате часто аварийные клапаны испытывают посредством испытания с частичным ходом только один раз в пару лет. Кроме того, поскольку исполнительный механизм и аварийный клапан во время испытания с частичным ходом контролирует непосредственно позиционер, такие испытания не проверяют возникновение со временем износа и/или других повреждений у электромагнитного клапана, которые могут помешать срабатыванию аварийного клапана при обнаружении опасного и/или угрожающего состояния.

[0023] Другие известные аварийные клапаны испытывают путем отключения электромагнитного клапана (например, путем обесточивания электромагнитного клапана), заставляющего аварийный клапан частично закрыться (например, до предварительно определенного частично открытого положения). Однако такие испытания может быть сложно контролировать, поскольку электромагнитный клапан имеет только два состояния управления (например, под напряжением и обесточенное), что делает невозможным точное управление исполнительным механизмом и, таким образом, точное управление аварийным клапаном, когда воздух выходит из исполнительного механизма. Кроме того, поскольку давление в камере в положении покоя исполнительного механизма соответствует силе, которая обычно значительно превышает предварительно установленную нагрузку пружины, часто бывает трудно определить, сколько воздуха должно быть выпущено из камеры до того, как исполнительный механизм начнет приводить в действие аварийный клапан. К тому же, коммуникационные, электрические и/или механические задержки в системе могут затруднить определение того, как долго электромагнитный клапан должен приводить в действие исполнительный механизм, чтобы частично закрыть и/или частично открыть аварийный клапан и/или вернуть аварийный клапан в его исходное положение. В результате сложности контроля таких испытаний аварийный клапан часто не срабатывает, что приводит к ложному отрицательному результату (например, в результате срабатывания электромагнитного клапана в течение слишком короткого промежутка времени). В других случаях такие испытания приводят к действию отсечного клапана более чем на желаемую величину (например, чрезмерному ходу, такому как полное закрывание отсечного клапана, которое происходит в результате срабатывания электромагнитного клапана в течение слишком продолжительного времени), тем самым дополнительно прерывая и/или нарушая работу системы, в которой установлен аварийный клапан. Кроме того, поскольку аварийные клапаны часто испытывают путем срабатывания электромагнитного клапана один раз в пару лет, такие испытания могут не своевременно обнаружить повреждение электромагнитного клапана, который часто изнашивается быстрее, чем исполнительный механизм и/или аварийный клапан.

[0024] Типовые способы и устройство, описываемые в данном документе, позволяют испытывать электромагнитный клапан, который управляет активацией аварийного клапана (например, отсечного клапана, дренажного клапана) аварийной системы посредством позиционера независимо и/или совместно с испытанием аварийного клапана. Таким образом, примеры, описываемые в данном документе, позволяют испытывать электромагнитный клапан без испытания аварийного клапана, испытывать аварийный клапан без испытания электромагнитного клапана и/или совместно испытывать электромагнитный клапан и аварийный клапан. Например, позиционер по примерам, описываемым в данном документе, позволяет планировать автоматическое проведение испытания аварийного клапана (например, испытания с частичным ходом) после завершения испытания электромагнитного клапана (например, совместно с ним), таким образом позволяя испытывать электромагнитный клапан и отсечной клапан на регулярной основе (например, с регулярными интервалами). Кроме того, в примерах, описываемых в данном документе, электромагнитный клапан испытывают без активации отсечного клапана и, таким образом, без прерывания или нарушения работы системы, в которой установлен отсечной клапан. В результате испытания электромагнитных клапанов можно проводить чаще (например, ежемесячно), чем испытания аварийного клапана (например, ежеквартально, ежегодно и т.д.), чтобы обнаружить повреждения электромагнитного клапана между испытаниями аварийного клапана. Кроме того, позиционер по примерам, описываемым в данном документе, позволяет планировать автоматическое проведение испытания отсечного клапана (например, испытания с частичным ходом) после завершения испытания электромагнитного клапана, таким образом позволяя испытывать электромагнитный клапан и отсечной клапан на регулярной основе (например, с регулярными интервалами).

[0025] В примерах, описываемых в данном документе, посредством позиционера, имеющего процессор, проводят испытание электромагнитного клапана аварийной системы и испытание с частичным ходом аварийного клапана (например, отсечного клапана, дренажного клапана) аварийной системы. Электромагнитный клапан имеет гидравлическое сообщение с напорной камерой исполнительного механизма, что позволяет исполнительному механизму активировать аварийный клапан. Электромагнитный клапан имеет первое состояние и второе состояние. Чтобы провести испытание электромагнитного клапана (например, первое испытание электромагнитного клапана), позиционер клапана запускает период импульса и период наблюдения для испытания электромагнитного клапана. Позиционер клапана отдает команду электромагнитному клапану на переход из первого состояния во второе состояние в течение периода импульса. Например, позиционер клапана соединен с электромагнитным клапаном посредством кабеля, позволяющего позиционеру клапана прерывать подачу энергии в электромагнитный клапан, командуя электромагнитному клапану находиться во втором состоянии. Позиционер клапана определяет функциональность электромагнитного клапана путем измерения максимального изменения давления напорной камеры исполнительного механизма в течение периода наблюдения. Кроме того, после определения функционального состояния электромагнитного клапана позиционер клапана проводит испытание с частичным ходом (например, первое испытание с частичным ходом) аварийного клапана. То есть, в примерах, описываемых в данном документе, проводят общее испытание электромагнитного клапана и аварийного клапана аварийной системы.

[0026] В некоторых примерах позиционер клапана определяет, что следует провести испытание с частичным ходом после проведения испытания электромагнитного клапана и перед проведением испытания аварийного клапана с частичным ходом. Если позиционер клапана определяет, что электромагнитный клапан находится в состоянии ошибки, позиционер клапана может прервать испытание аварийного клапана с частичным ходом. В альтернативном варианте, если позиционер клапана определяет, что электромагнитный клапан находится в состоянии ошибки, позиционер клапана может продолжить проведение испытания аварийного клапана с частичным ходом. В некоторых примерах позиционер клапана проводит другое испытание электромагнитного клапана (например, второе испытание электромагнитного клапана) без проведения другого испытания аварийного клапана с частичным ходом (например, второго испытания с частичным ходом). В дополнительном или альтернативном варианте позиционер клапана проводит другое испытание с частичным ходом (например, третье испытание с частичным ходом) без проведения другого испытания электромагнитного клапана (например, третьего испытания электромагнитного клапана). Например, пульт управления можно использовать для запуска одного или большего количества испытаний электромагнитного клапана и/или аварийного клапана аварийной системы.

[0027] В некоторых примерах, чтобы измерить максимальное изменение давления в напорной камере исполнительного механизма, позиционер клапана измеряет первое давление напорной камеры перед тем, как привести электромагнитный клапан во второе состояние, измеряет наименьшее второе давление напорной камеры в течение периода наблюдения и сравнивает указанное первое давление и указанное наименьшее второе давление. В дополнительном или альтернативном варианте функциональность электромагнитного клапана определяют также на основании окончательного изменения давления напорной камеры, которое измеряет позиционер клапана. Например, чтобы измерить окончательное изменение давления, позиционер клапана дает команду электромагнитному клапану на возврат в первое состояние после завершения периода импульса, измеряет третье давление в напорной камере после завершения периода наблюдения и сравнивает указанное первое давление и указанное третье давление.

[0028] В описываемых примерах позиционер клапана имеет гидравлическое сообщение с электромагнитным клапаном и напорной камерой исполнительного механизма. Например, позиционер клапана содержит первый напорный канал, который имеет гидравлическое сообщение с первым клапанным каналом электромагнитного клапана, и второй напорный канал, который имеет гидравлическое сообщение с измерительной линией, измеряющей изменение давления напорной камеры. В дополнительном или альтернативном варианте электромагнитный клапан содержит третий клапанный канал, который имеет гидравлическое сообщение с дренажным отверстием.

[0029] Кроме того, примеры, описываемые в данном документе, позволяют электромагнитному клапану оставаться во втором состоянии в течение периода времени (например, периода времени, соответствующего периоду импульса) перед началом закрывания отсечного клапана (например, изменения положения отсечного клапана) посредством исполнительного механизма. Позиционер клапана описываемого устройства испытывает электромагнитный клапан без активации и/или воздействия на положение (например, без закрывания или частичного закрывания) отсечного клапана. Например, первое давление в напорной камере исполнительного механизма создает первое усилие в указанной напорной камере. Указанное первое усилие больше, чем предварительная нагрузка исполнительного механизма, так что электромагнитный клапан не заставляет исполнительный механизм перемещать аварийный клапан из положения покоя в первом состоянии. Кроме того, второе давление напорной камеры, когда электромагнитный клапан находится во втором состоянии, должно быть меньше, чем первое давление в первом состоянии. Указанное второе давление создает второе усилие большее, чем предварительная нагрузка исполнительного механизма, так что электромагнитный клапан не заставляет исполнительный механизм перемещать отсечной клапан из положения покоя во втором состоянии.

[0030] Обратимся к фигурам, на которых фиг. 1 иллюстрирует типовую аварийную систему 100, описываемую в данном документе. В проиллюстрированном примере аварийная система 100 содержит отсечной клапан 102, исполнительный механизм 104, электромагнитный клапан (например, электромагнитный клапан 202 по фиг. 2) и позиционер 106 клапана (например, цифровой контроллер клапана). Исполнительный механизм 104 содержит первую камеру 108, вторую камеру 110 и корпус 112 приводного модуля. В первой камере 108 находится поршень (например, поршень 510 по фиг. 5), а во второй камере 110 находится пружина (например, пружина 514 по фиг. 5), которая приводит в действие вал (например, вал 502 по фиг. 5) исполнительного механизма 104, расположенный в корпусе 112 приводного модуля. Как проиллюстрировано на фиг. 1, отсечной клапан 102 соединен с корпусом 112 приводного модуля исполнительного механизма 104. Отсечной клапан 102 содержит клапанный элемент (например, шар), который переводит отсечной клапан 102 между открытым положением и закрытым положением, управляя количеством флюида, протекающего между первым концом 114 и вторым концом 116 отсечного клапана 102. Вал исполнительного механизма 104 функционально соединен с клапанным элементом отсечного клапана 102, позволяя исполнительному механизму 104 переводить отсечной клапан 102 между открытым положением и закрытым положением.

[0031] При работе после обнаружения угрожающих и/или опасных условий или состояний исполнительный механизм 104 заставляет отсечной клапан 102 перейти в закрытое положение. Например, отсечной клапан 102 закрывается, прекращая поток флюида (например, потенциально опасного материала), когда обнаружено опасное состояние, чтобы увеличить и/или улучшить безопасность людей, оборудования и/или окружающей среды. Поскольку угрожающие и/или опасные условия могут не обнаруживаться в течение продолжительных периодов времени, позиционер 106 клапана типовой аварийной системы 100 периодически испытывает функциональность отсечного клапана 102 и/или исполнительного механизма 104 (например, посредством испытания с частичным ходом), проверяя способность отсечного клапана 102 закрываться. Например, позиционер 106 клапана периодически проводит испытание с частичным ходом, определяя, не повреждены ли и/или не выведены из строя другим способом исполнительный механизм 104 и/или отсечной клапан 102. Кроме того, в проиллюстрированном примере аварийная система 100 содержит пульт 118 управления, позволяющий оператору инициализировать проведение позиционером 106 клапана испытания отсечного клапана 102, исполнительного механизма 104 и/или электромагнитного клапана аварийной системы 100. Хотя аварийная система 100 по проиллюстрированному примеру содержит отсечной клапан 102, в альтернативном варианте аварийная система 100 может содержать аварийный клапан другого типа, например, дренажный клапан и/или клапан любого другого типа, способный активироваться посредством исполнительного механизма 104.

[0032] Фиг. 2 иллюстрирует позиционер 106 клапана, электромагнитный клапан 202 и часть исполнительного механизма 104 типовой аварийной системы 100. При работе после обнаружения угрожающих и/или опасных условий электромагнитный клапан 202 обесточивается (например, энергия не подается в электромагнитный клапан 202), что заставляет электромагнитный клапан 202 активировать исполнительный механизм 104, который в свою очередь заставляет отсечной клапан 102 (фиг.1) перейти в положение срабатывания (например, закрытое положение отсечного клапана 102). В дополнение к периодическим испытаниям отсечного клапана 102 и/или исполнительного механизма 104, позиционер 106 клапана типовой аварийной системы 100 периодически испытывает электромагнитный клапан 202, проверяя, что электромагнитный клапан 202 будет активировать исполнительный механизм 104 после обнаружения условий срабатывания (например, угрожающих и/или опасных). Например, позиционер 106 клапана проводит испытание, определяя, переключается ли электромагнитный клапан 202 после прекращения позиционером 106 клапана подачи энергии в электромагнитный клапан 202 из первого состояния (например, состояния под напряжением, нормального состояния) во второе состояние (например, обесточенное состояние, аварийное состояние, состояние срабатывания), активируя исполнительный механизм 104.

[0033] Фиг. 3 представляет собой вид в поперечном разрезе типового электромагнитного клапана 202 аварийной системы 100 (фиг.1-2). Как проиллюстрировано на фиг. 3, электромагнитный клапан 202 представляет собой 3/2-ходовый клапан, в котором шток 302 активируется, образуя два альтернативных пути для флюида между тремя каналами. Например, в первом состоянии (например, состоянии под напряжением, нормальном состоянии) шток 302 электромагнитного клапана 202 образует первый путь для флюида между первым клапанным каналом 306 и вторым клапанным каналом 308. Чтобы образовать первый путь для флюида первого состояния шток 302 блокирует, герметизирует или другим способом предотвращает поток флюида через третий клапанный канал 310. Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 3, шток 302 может быть активирован для перевода электромагнитного клапана 202 во второе состояние (например, обесточенное состояние, аварийное состояние, состояние срабатывания), в котором шток 302 образует второй путь 311 для флюида электромагнитного клапана 202 между вторым и третьим клапанным каналом 308, 310, блокируя, герметизируя и/или другим способом предотвращая поток флюида через первый клапанный канал 306.

[0034] Как проиллюстрировано на фиг. 3, шток 302 соединен с якорем 312 так, что перемещение якоря 312 вдоль канала 314 заставляет шток 302 переходить между первым состоянием и вторым состоянием электромагнитного клапана 202. В проиллюстрированном примере якорь 312 по меньшей мере частично расположен в канале 314, образованном катушкой 316 электромагнита, создающей магнитное поле. Якорь 312 состоит из магнитного материала. В результате магнитное поле, создаваемое катушкой 316 электромагнита, толкает, перемещает и/или активирует якорь 312, когда катушка 316 электромагнита переходит между состоянием под напряжением и обесточенным состоянием, заставляя шток 302 переходить между первым состоянием и вторым состоянием электромагнитного клапана 202. В проиллюстрированном примере катушка 316 электромагнита обесточена, а якорь 312 и шток 302 расположены во втором состоянии электромагнитного клапана 202. Когда катушка 316 электромагнита находится под напряжением, магнитное поле, создаваемое катушкой 316 электромагнита, изменяется, таким образом заставляя магнитный якорь 312 и шток 302, соединенный с якорем 312, перемещаться вдоль канала 314 в первое положение электромагнитного клапана 202. Чтобы обесточить катушку 316 электромагнита, позиционер 106 клапана прерывает подачу энергии в электромагнитный клапан 202 (например, на период импульса) посредством кабеля, соединенного с электромагнитным клапаном 202 с помощью зажима 318. Например, кабель соединен с зажимом 318, соединяя с возможностью передачи данных электромагнитный клапан 202 с позиционером 106 клапана (фиг.1 и 2), который испытывает функциональность электромагнитного клапана 202, и/или с контроллером (например, программируемым контроллером, программируемым логическим контроллером, логическим устройством и т.п.), который обнаруживает угрожающие и/или опасные условия посредством датчиков.

[0035] Фиг. 4 представляет собой увеличенный вид в поперечном разрезе первого, второго и третьего клапанного канала 306, 308, 310 и штока 302, когда электромагнитный клапан 202 находится во втором состоянии. В проиллюстрированном примере шток 302 содержит первый уплотнитель 402 (например, первое уплотнительное кольцо), который входит в зацепление с корпусом 404 электромагнитного клапана 202 смежно с первым клапанным каналом 306. Первый уплотнитель 402 образует уплотнение с корпусом 404 электромагнитного клапана 202, предотвращающее гидравлическое сообщение первого клапанного канала 306 с третьим клапанным каналом 310 и вторым клапанным каналом 308, когда электромагнитный клапан 202 находится во втором состоянии. Кроме того, шток 302 не блокирует третий клапанный канал 310 или второй клапанный канал 308, когда электромагнитный клапан 202 находится во втором состоянии, образуя второй путь 311 для флюида второго состояния.

[0036] Как проиллюстрировано на фиг. 4, шток 302 содержит второй уплотнитель 406 (например, второе уплотнительное кольцо), который входит в зацепление с корпусом 404 электромагнитного клапана 202 смежно с третьим клапанным каналом 310, когда электромагнитный клапан 202 находится в первом состоянии. Второй уплотнитель 406 образует уплотнение с корпусом 404 электромагнитного клапана 202, предотвращающее гидравлическое сообщение третьего клапанного канала 310 со вторым клапанным каналом 308 или первым клапанным каналом 306 в первом состоянии электромагнитного клапана 202. Кроме того, шток 302 не блокирует второй клапанный канал 308 или первый клапанный канал 306, когда электромагнитный клапан 202 находится в первом состоянии, образуя первый путь для флюида первого состояния.

[0037] Фиг. 5 и 6 изображают гидродинамическую схему типовой аварийной системы 100, в которой позиционер 106 клапана испытывает функциональность электромагнитного клапана 202 независимо от испытания функциональности отсечного клапана 102 (фиг.1) и/или исполнительного механизма 104. Конкретнее, фиг. 5 иллюстрирует аварийную систему 100 во время испытания электромагнитного клапана 202, когда электромагнитный клапан 202 находится в первом состоянии (например, состоянии под напряжением, нормальном состоянии), а фиг. 6 иллюстрирует аварийную систему 100 во время испытания электромагнитного клапана 202, когда электромагнитный клапан 202 находится во втором состоянии (например, обесточенном состоянии, аварийном состоянии, состоянии срабатывания).

[0038] Как проиллюстрировано на фиг. 5, исполнительный механизм 104 содержит вал 502, который функционально соединен с клапанным элементом отсечного клапана 102, переводящий отсечной клапан 102 между открытым и закрытым положением. Вал 502 функционально соединен со штоком 504 исполнительного механизма 104 посредством зажимного механизма 506, расположенного в корпусе 112 приводного модуля. Первый конец 508 штока 504 входит в первую камеру 108 исполнительного механизма 104 и соединен с поршнем 510, расположенным в первой камере 108, а второй конец 512 штока 504 входит во вторую камеру 110 и соединен с пружиной 514, расположенной во второй камере 110.

[0039] На фиг. 5 исполнительный механизм 104 находится в положении покоя, которое соответствует открытому положению отсечного клапана 102. Например, пружина 514 предварительно нагружена так, что пружина 514 сжата внутри второй камеры 110. Кроме того, давление внутри напорной камеры 516 первой камеры 108 прикладывает усилие к поршню 510 в первом направлении (например, влево в проиллюстрированном примере), существенно большее усилия (например, предварительной нагрузки), прикладываемого пружиной 514 ко второму концу 512 штока 504 в противоположном направлении (например, вправо в проиллюстрированном примере). Исполнительный механизм 104 остается в положении покоя, пока усилие, прикладываемое пружиной 514, не превосходит усилие, прикладываемое давлением в напорной камере 516. Например, после обнаружения угрожающего и/или опасного состояния напорная камера 516 может вентилироваться в течение определенного периода времени для существенного уменьшения давления внутри напорной камеры 516. В таких случаях исполнительный механизм 104 начинает закрывать отсечной клапан 102, только когда усилие, прикладываемое поршнем 510, становится меньше усилия, прикладываемого пружиной 514.

[0040] Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 5, исполнительный механизм 104, позиционер 106 клапана и электромагнитный клапан 202 типовой аварийной системы 100 имеют гидравлическое сообщение друг с другом. Позиционер 106 клапана содержит первый напорный канал 518, второй напорный канал 520 и третий напорный канал 522. Третий напорный канал 522 принимает подаваемый флюид (например, нерегулируемый технологический воздух), который подают в первый напорный канал 518, указанный первый напорный канал 518 имеет гидравлическое сообщение с первым клапанным каналом 306 электромагнитного клапана 202, а второй напорный канал 520 имеет гидравлическое сообщение со вторым клапанным каналом 308 электромагнитного клапана 202 и напорной камерой 516 исполнительного механизма 104 посредством измерительной линии 524. Кроме того, третий клапанный канал 310 имеет гидравлическое сообщение с дренажным каналом.

[0041] На фиг. 5 электромагнитный клапан 202 находится в первом состоянии, в котором третий клапанный канал 310 закрыт, образуя первый путь для флюида между первым клапанным каналом 306 и вторым клапанным каналом 308. В результате напорная камера 516 исполнительного механизма 104 имеет гидравлическое сообщение с первым напорным каналом 518 позиционера 106 клапана и получает из него флюид. Например, флюид, подаваемый первым напорным каналом 518, заставляет напорную камеру 516 создавать первое давление в напорной камере 516, когда электромагнитный клапан 202 находится в первом состоянии. Первое давление напорной камеры 516 прикладывает первое усилие к поршню 510, которое больше, чем предварительная нагрузка исполнительного механизма 104 (например, создаваемая пружиной 514), тем самым позволяя исполнительному механизму 104 оставаться в положении покоя, когда электромагнитный клапан 202 находится в первом состоянии.

[0042] Кроме того, позиционер 106 клапана испытывает функциональность электромагнитного клапана 202, определяя, переходит ли электромагнитный клапан 202 между первым состоянием (фиг.5) и вторым состоянием (фиг.6), когда позиционер 106 клапана дает соответствующую команду электромагнитному клапану 202 (например, путем прерывания подачи энергии в электромагнитный клапан 202). Например, позиционер 106 клапана определяет, переходит ли электромагнитный клапан 202 из первого состояния во второе состояние, путем определения наличия изменения давления в напорной камере 516 исполнительного механизма 104. Поскольку усилие, прикладываемое к поршню 510 давлением напорной камеры 516, существенно больше, чем усилие, прикладываемое пружиной 514, когда электромагнитный клапан 202 типовой аварийной системы 100 находится в первом состоянии, позиционер 106 клапана способен проверить функциональность электромагнитного клапана 202 путем создания и измерения относительно небольшого снижения давления без влияния на положение исполнительного механизма 104 и/или отсечного клапана 102 (например, без закрывания отсечного клапана 102).

[0043] Чтобы обнаружить изменение в напорной камере 516 исполнительного механизма 104, которая имеет гидравлическое сообщение с электромагнитным клапаном 202, второй напорный канал 520 позиционера 106 клапана измеряет давление напорной камеры 516 посредством измерительной линии 524. Например, позиционер 106 клапана сначала измеряет посредством измерительной линии 524 первое давление в напорной камере 516, когда электромагнитный клапан 202 получает команду находиться в первом состоянии. Затем позиционер 106 клапана дает команду электромагнитному клапану 202 на переход во второе состояние (например, прерывая подачу электропитания в электромагнитный клапан 202).

[0044] Фиг. 6 изображает типовую аварийную систему 100, когда электромагнитный клапан 202 находится во втором состоянии. Как проиллюстрировано на фиг. 6, первый клапанный канал 306 закрыт во втором состоянии, таким образом образуя второй путь 311 для флюида (фиг.3-4) между вторым клапанным каналом 308 и третьим клапанным каналом 310 электромагнитного клапана 202. Таким образом, когда электромагнитный клапан 202 находится во втором состоянии, электромагнитный клапан 202 позволяет флюиду выходить из напорной камеры 516 через второй путь 311 для флюида электромагнитного клапана 202 в дренажное отверстие. В результате давление, измеряемое во втором напорном канале 520, в проиллюстрированном примере уменьшается со временем, когда электромагнитный клапан 202 находится во втором состоянии, относительно того, когда электромагнитный клапан 202 находится в первом состоянии.

[0045] Когда электромагнитный клапан 202 получает команду находиться во втором состоянии, второй напорный канал 520 позиционера 106 клапана посредством измерительной линии 524 измеряет второе давление напорной камеры 516 исполнительного механизма 104, которая имеет гидравлическое сообщение с электромагнитным клапаном 202. В некоторых примерах позиционер 106 клапана непрерывно наблюдает давление в напорной камере 516 в течение предварительно определенного количества времени (например, в течение периода наблюдения). Чтобы определить функциональность электромагнитного клапана 202, позиционер 106 клапана определяет и/или рассчитывает максимальное изменение давления на основании первого давления и наименьшего второго давления, измеренного в течение периода наблюдения. Поскольку электромагнитный клапан 202 заставляет напорную камеру 516, которая имеет гидравлическое сообщение со вторым напорным каналом 520, сбрасывать давление во втором состоянии, второй напорный канал 520 обнаруживает уменьшение давления, если электромагнитный клапан 202 переходит из первого состояния во второе состояние.

[0046] Таким образом, если второй напорный канал 520 позиционера 106 клапана не регистрирует уменьшение давления (например, первое изменение давления представляет собой не отрицательную величину) в течение периода наблюдения, позиционер 106 клапана определяет, что электромагнитный клапан 202 не перешел из первого состояния во второе состояние, и таким образом с электромагнитным клапаном 202 произошла ошибка. И наоборот, позиционер 106 клапана может определить, что электромагнитный клапан 202 функционирует надлежащим образом (например, электромагнитный клапан 202 переходит из первого состояния во второе состояние после получения соответствующего сигнала), если второй напорный канал 520 позиционера 106 клапана регистрирует уменьшение давления (например, первое изменение давления представляет собой отрицательную величину) в течение периода наблюдения.

[0047] Кроме того, позиционер 106 клапана может определить наличие ошибки электромагнитного клапана 202, если максимальное изменение давления не удовлетворяет (например, не превышает) пороговое значение максимального изменения давления (например, пороговое значение давления срабатывания). И наоборот, позиционер 106 клапана может определить, что электромагнитный клапан 202 функционирует надлежащим образом, если максимальное изменение давления удовлетворяет (например, превышает) пороговое значение максимального изменения давления (например, пороговое значение давления срабатывания).

[0048] Во время испытаний электромагнитный клапан 202 должен оставаться во втором состоянии и сбрасывать давление в напорной камере 516 в течение относительно короткого периода времени (например, периода времени, соизмеримого с длительностью импульса). В результате усилие, прикладываемое к поршню 510 напорной камерой 516, остается большим, чем усилие, прикладываемое пружиной 514 во время испытания электромагнитного клапана 202. Например, давление (например, второе давление) внутри напорной камеры 516 создает усилие (например, второе усилие), прикладываемое к поршню 510, большее, чем предварительная нагрузка исполнительного механизма 104 (например, обеспечиваемая пружиной 514). Таким образом, позиционер 106 клапана и/или электромагнитный клапан 202 не перемещают отсечной клапан 102 (фиг.1) из закрытого положения, когда позиционер 106 клапана испытывает электромагнитный клапан 202.

[0049] В некоторых примерах позиционер 106 клапана дополнительно испытывает функциональность электромагнитного клапана 202, отдавая электромагнитному клапану 202 команду на возврат в первое состояние (например, разрешая подачу электропитания в электромагнитный клапан 202) после предварительно определенного количества времени (например, после завершения периода наблюдения), а затем измеряя третье давление напорной камеры 516. Позиционер 106 клапана определяет и/или рассчитывает окончательное изменение давления на основании первого давления и третьего давления. Поскольку позиционер 106 клапана подает флюид в напорную камеру 516, когда электромагнитный клапан 202 находится в третьем состоянии, позиционер 106 клапана обнаруживает увеличение давления, когда электромагнитный клапан 202 переходит из второго состояния в первое состояние.

[0050] Позиционер 106 клапана может определить наличие ошибки электромагнитного клапана 202, если окончательное изменение давления не удовлетворяет (например, не падает ниже) порогового значения окончательного изменения давления (например, порогового значения исходного давления). И наоборот, позиционер 106 клапана может определить, что электромагнитный клапан 202 функционирует надлежащим образом, если окончательное изменение давления удовлетворяет (например, падает ниже) пороговое значение окончательного изменения давления (например, пороговое значение исходного давления).

[0051] В дополнительном или альтернативном варианте позиционер 106 клапана измеряет температуру среды во время испытания электромагнитного клапана 202. Если позиционер 106 клапана определяет, что электромагнитный клапан 202 не функционирует надлежащим образом, измеренная температура может указывать причину ошибки, происходящей с электромагнитным клапаном 202. Например, позиционер 106 клапана, измеряющий относительно низкую температуру (например, значительно более низкую, чем нормальная рабочая температура) во время обнаружения ошибки электромагнитного клапана 202, указывает, что влага и/или смазка внутри электромагнитного клапана 202, возможно, замерзла и таким образом препятствует своевременному переходу электромагнитного клапана 202 между первым состоянием и вторым состоянием (например, электромагнитный клапан 202 остается во втором состоянии в течение слишком долгого и/или слишком короткого времени относительно длительности импульса).

[0052] Фиг. 7 изображает электрическую и гидродинамическую схему аварийной системы 100 в соответствии с идеями, представленными в данном документе, когда электромагнитный клапан 202 находится во втором состоянии. Как проиллюстрировано на фиг. 7, электромагнитный клапан 202 соединен с возможностью передачи данных с позиционером 106 клапана и первым источником 702 выходного сигнала посредством кабелей 704, 706, 708. Например, для соединения с возможностью передачи данных электромагнитного клапана 202 и позиционера 106 клапана кабель 704 соединяет позиционер 106 клапана с зажимом 710, а кабель 706 соединяет зажим 710 с электромагнитным клапаном 202. Таким образом, кабели 704, 706 позволяют позиционеру 106 клапана прерывать и/или разрешать подачу электропитания в электромагнитный клапан 202, испытывая функциональность электромагнитного клапана 202. Кроме того, кабель 708 соединяет первый источник 702 выходного сигнала с зажимом 710, соединяя с возможностью передачи данных первый источник 702 выходного сигнала с электромагнитным клапаном 202. В некоторых примерах первый источник 702 выходного сигнала представляет собой выходной зажим контроллера (например, программируемого контроллера, программируемого логического контроллера, логического устройства и т.п.), который подает и/или предоставляет электропитание (например, посредством сигнала 24+В постоянного тока) в электромагнитный клапан 202, открывая отсечной клапан 102 (фиг.1), и/или прекращает подачу электропитания (например, посредством сигнала 0 В постоянного тока), закрывая отсечной клапан 102 после обнаружения угрожающего и/или опасного состояния. Таким образом, как проиллюстрировано на фиг. 7, позиционер 106 клапана установлен для испытания электромагнитного клапана 202 без влияния на способность электромагнитного клапана 202 закрывать отсечной клапан 102 после обнаружения угрожающего и/или опасного состояния.

[0053] Как проиллюстрировано на фиг. 7, позиционер 106 клапана соединен с возможностью передачи данных со вторым источником выходного сигнала 712, который отправляет входной сигнал (например, сигнал 4-20 мА) в позиционер 106 клапана, управляя позиционером 106 клапана. Кроме того, источник 712 выходного сигнала отправляет испытательный сигнал (например, посредством протокола передачи данных HART, PROFIBUS АР, сетевой шины FOUNDATION Fieldbus и т.п.), начиная испытание (например, испытание с частичным ходом) электромагнитного клапана 202, исполнительного механизма 104 и/или отсечного клапана 102. Таким образом, позиционер 106 клапана по проиллюстрированному примеру испытывает функциональность электромагнитного клапана 202 независимо от испытаний функциональности отсечного клапана 102 и/или исполнительного механизма 104. В некоторых случаях электромагнитный клапан 202 может иметь большую вероятность износа и/или повреждения со временем по сравнению с исполнительным механизмом 104 и/или отсечным клапаном 102. В таких случаях, позиционер 106 клапана проводит испытание электромагнитного клапана 202 чаще (например, ежемесячно), чем он может проводить испытание с частичным ходом отсечного клапана 102 (например, ежеквартально, ежегодно и т.д.). Кроме того, в некоторых примерах запланировано (например, запрограммировано) проведение позиционером 106 клапана испытания с частичным ходом отсечного клапана 102 после испытания функциональности электромагнитного клапана 202. В таких примерах, если позиционер 106 клапана идентифицирует ошибку и/или неисправность электромагнитного клапана 202, позиционер 106 клапана может быть запрограммирован прервать или продолжить запланированное испытание с частичным ходом и/или предоставить этот выбор оператору,

[0054] Фиг. 8 изображает гидродинамическую схему другой аварийной системы 800, содержащей отсечной клапан 102 (фиг.1), исполнительный механизм 104, позиционер 106 клапана и электромагнитный клапан 202, когда электромагнитный клапан 202 находится во втором состоянии. В типовой аварийной системе 800 в соответствии с фиг. 8 позиционер 106 клапана испытывает электромагнитный клапан 202 и исполнительный механизм 104 способом, по существу аналогичным или идентичным тому, который использует типовая аварийная система 100, описанная на фиг. 5-7. Поскольку эти характеристики подробно описаны в связи с аварийной системой 100 по фиг. 5-7, эти характеристики аварийной системы 800 по фиг. 8 не описаны более подробно ниже.

[0055] Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 8, аварийная система 800 по проиллюстрированному примеру включает регенеративную дыхательную систему 801, в которой третий клапанный канал 310 электромагнитного клапана 202, дренажное отверстие 802 позиционера 106 клапана и дренажное отверстие 804 вспомогательной камеры 806 первой камеры 108 исполнительного механизма 104 сбрасывают давление через обратный клапан 808. Дренажное отверстие 804 первой камеры 108 предотвращает образование вакуума во вспомогательной камере 806, когда поршень 510 перемещается внутри первой камеры 108 (например, по направлению вправо в проиллюстрированном примере), дополнительно обеспечивая перемещение поршня 510, когда давление внутри напорной камеры 516 изменяется. Чтобы предотвратить втягивание вспомогательной камерой 806 загрязненного воздуха и/или химических веществ из атмосферы, регенеративная дыхательная система 801 позволяет вспомогательной камере 806 втягивать по существу чистый воздух из дренажного отверстия 802 позиционера 106 клапана и/или третьего клапанного канала 310 электромагнитного клапана 202. Кроме того, обратный клапан 808 поддерживает давление (например, приблизительно 1 фунт на квадратный дюйм (703 кг/м²)) внутри регенеративной дыхательной системы 801, позволяя вспомогательной камере 806 втягивать выходящий воздух из дренажного отверстия 802 позиционера 106 клапана и/или третьего клапанного канала 310 электромагнитного клапана 202. Таким образом, позиционер 106 клапана способен испытывать функциональность электромагнитного клапана 202, когда регенеративная дыхательная система 801 встроена в аварийную систему 800.

[0056] Фиг. 9 представляет собой график 900, изображающий типовое испытание типового электромагнитного клапана 202 по фиг. 2-8, проведенное посредством типового позиционера 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7. В проиллюстрированном примере изменение 902 давления в напорной камере 516 (фиг.5-6) исполнительного механизма 104 (фиг.1-2 и 5-6) и импульсный сигнал 904 представлены в графической форме в зависимости от времени.

[0057] Как проиллюстрировано на фиг. 9, импульсный сигнал 904 отправляется, чтобы перевести электромагнитный клапан 202 из первого состояния (например, состояния под напряжением, указанного значением ‘1’ на фиг. 9) во второе состояние (например, обесточенное состояние, указанное значением ‘0’ на фиг. 9). Импульсный сигнал 904 отправляется в момент 906 начала и продолжается в течение периода 908 импульса до момента 910 окончания импульса. Кроме того, позиционер 106 клапана наблюдает давление на противоположных концах электромагнитного клапана 202 в течение периода 912 наблюдения. В проиллюстрированном примере период 912 наблюдения начинается в момент 906 начала периода 908 импульса. Например, позиционер 106 клапана измеряет начальное давление 914 в момент 906 начала. В других примерах период 912 наблюдения может начинаться до момента 906 начала импульсного сигнала 904, так, что начальное давление 914 измеряется до отправки импульсного сигнала 904. Кроме того, период 912 наблюдения продолжается до момента 916 окончания наблюдения. Период 912 наблюдения больше периода 908 импульса, так что позиционер 106 клапана продолжает наблюдение давления на противоположных концах электромагнитного клапана 202 после прекращения импульсного сигнала 904.

[0058] График 900 представляет в графической форме изменение 902 давления, измеренное позиционером 106 клапана, со временем в зависимости от момента отправки позиционером 106 клапана импульсного сигнала 904 в электромагнитный клапан 202. Позиционер 106 клапана определяет и/или рассчитывает изменение 902 давления, сравнивая результат измерения давления напорной камеры 516 в определенный момент времени с начальным давлением 914. Как проиллюстрировано на фиг. 9, позиционер 106 клапана измеряет уменьшение давления после отправки позиционером 106 клапана импульсного сигнала 904 в электромагнитный клапан 202 и увеличение давления после прекращения позиционером 106 клапана импульсного сигнала 904. В проиллюстрированном примере давление напорной камеры 516 начинает уменьшаться приблизительно в момент 906 начала импульсного сигнала 904. В других примерах давление начинает уменьшаться после момента 906 начала по причине задержки передачи данных между позиционером 106 клапана и электромагнитным клапаном 202 и/или по причине механической или электрической задержки электромагнитного клапана 202 (например, задержки перемещения штока 302 по фиг. 3 и 4 из первого состояния во второе состояние). Кроме того, в проиллюстрированном примере максимальное изменение 920 давления электромагнитного клапана 202 происходит приблизительно в момент 910 окончания импульса импульсного сигнала 904. В других примерах максимальное изменение 920 давления происходит после окончания импульсного сигнала 904 по причине задержки передачи данных, электрической и/или механической задержки. Например, задержка срабатывания, связанная с отсечным клапаном, может привести к вентилированию отсечной задержки в течение периода времени, заканчивающегося немного позже момента 910 окончания импульса импульсного сигнала 904. В таком примере максимальное изменение 920 давления может происходить в момент времени, соответствующий окончанию периода вентилирования отсечного клапана, в отличие от момента 910 окончания импульса импульсного сигнала 904. Максимальное изменение 920 давления может происходить в любой момент времени в течение периода 912 наблюдения, описанного выше.

[0059] График 900 проиллюстрированного примера по фиг. 9 изображает изменение 902 давления функционального электромагнитного клапана 202. График 900 по фиг. 9 включает типовое значение 922 срабатывания (например, пороговое значение максимального изменения давления) и типовое исходное значение 926 (например, пороговое значение окончательного изменения давления). Значение 922 срабатывания соответствует изменению давления, которое должно быть превышено в момент времени в течение периода 912 наблюдения для того, чтобы была определена функциональность электромагнитного клапана 202. Исходное значение 926 соответствует изменению давления, которое не должно быть превышено в момент 916 окончания наблюдения периода 912 наблюдения для того, чтобы была определена функциональность электромагнитного клапана 202. Например, исходное значение 926 может быть превышено в тех случаях, когда измеренное давление электромагнитного клапана 202 не достаточно возвратилось к начальному давлению 914 на момент 916 окончания наблюдения периода 912 наблюдения. В проиллюстрированном примере по фиг. 9 определена функциональность электромагнитного клапана 202, поскольку максимальное изменение 920 давления больше значения 922 срабатывания (например, больше порогового значения максимального изменения давления), и изменение 924 давления в момент 916 окончания наблюдения меньше исходного значения 926 (например, меньше порогового значения окончательного изменения давления).

[0060] Фиг. 10 представляет собой блок-схему, представляющую типовой способ 1000 испытания электромагнитного клапана 202 по фиг. 2-8 посредством типового позиционера 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7. Хотя указанный типовой способ 1000 описан со ссылкой на блок-схему, проиллюстрированную на фиг. 10, много других способов испытания электромагнитного клапана 202 по фиг. 2-8 посредством позиционера 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 можно использовать в альтернативных вариантах. Например, можно изменить порядок исполнения блоков и/или изменить, убрать и/или объединить некоторые из описываемых блоков. Кроме того, блоки типового способа 900 реализуются путем исполнения соответствующих команд (например, первых команд, вторых команд, третьих команд и т.д.) посредством процессора.

[0061] Типовой способ 1000 по фиг. 10 обсуждается в связи с электромагнитным клапаном 202 по фиг. 2-8 и позиционером 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7. Компоненты, идентифицированные на фиг. 1-8, имеющие функции, по существу аналогичные или идентичные функциям компонентов, описываемых ниже, не будут подробно описаны снова. Вместо этого для аналогичных структур будут использованы одинаковые номера позиций.

[0062] Типовой способ 1000 по фиг. 10 начинается, когда типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 запускает период импульса и период наблюдения (блок 1002). Например, позиционер 106 клапана может запускать таймер периода импульса и таймер периода наблюдения. После блока 1002 управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1004.

[0063] В блоке 1004 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 измеряет первое давление напорной камеры исполнительного механизма (например, исполнительного механизма 104 по фиг. 1-2 и 5-8), имеющей гидравлическое сообщение с типовым электромагнитным клапаном 202 по фиг. 2-8 (блок 1004). Например, напорный канал (например, второй напорный канал 520 по фиг. 5-6) позиционера 106 клапана может измерять указанное первое давление посредством измерительной линии (например, измерительной линии 524 по фиг. 5-6). После блока 1004 управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1006.

[0064] В блоке 1006 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 отдает команду типовому электромагнитному клапану 202 по фиг. 2-8 на переход из первого состояния (например, состояния под напряжением, нормального состояния) во второе состояние (например, обесточенное состояние, аварийное состояние, состояние срабатывания) (блок 1006). Например, позиционер 106 клапана может отдавать команду электромагнитному клапану 202 на переход из первого состояния во второе состояние, прерывая подачу электропитания в электромагнитный клапан 202. После блока 1006 управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит совместно и одновременно к блокам 1008 и 1014.

[0065] В блоке 1008 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 определяет, завершен ли период импульса (блок 1008). Например, позиционер 106 клапана может определять, истек ли таймер периода импульса. Если позиционер 106 клапана определяет в блоке 1008, что период импульса не завершен, управление типового способа 1000 по фиг. 10 остается у блока 1008. Если же позиционер 106 клапана определяет в блоке 1008, что период импульса завершен, управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1010.

[0066] В блоке 1010 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 отдает команду типовому электромагнитному клапану 202 по фиг. 2-8 на переход из второго состояния (например, обесточенного состояния, аварийного состояния, состояния срабатывания) в первое состояние (например, состояние под напряжением, нормальное состояние) (блок 1010). Например, позиционер 106 клапана может отдавать команду электромагнитному клапану 202 на переход из второго состояния в первое состояние, возобновляя подачу электропитания в электромагнитный клапан 202. После блока 1010 управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1012.

[0067] В блоке 1012 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 определяет, завершен ли период наблюдения (блок 1012). Например, позиционер 106 клапана может определять, истек ли таймер периода наблюдения. Если позиционер 106 клапана определяет в блоке 1012, что период наблюдения не завершен, управление типового способа 1000 по фиг. 10 остается у блока 1012. Если же позиционер 106 клапана определяет в блоке 1012, что период наблюдения завершен, управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1022.

[0068] В блоке 1014 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 измеряет второе давление напорной камеры исполнительного механизма (например, исполнительного механизма 104 по фиг. 1-2 и 5-8), имеющей гидравлическое сообщение с типовым электромагнитным клапаном 202 по фиг. 2-8 (блок 1014). Например, напорный канал (например, второй напорный канал 520 по фиг. 5-6) позиционера 106 клапана может измерять указанное второе давление посредством измерительной линии (например, измерительной линии 524 по фиг. 5-6). После блока 1014 управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1016.

[0069] В блоке 1016 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 определяет максимальное изменение давления на основании первого давления и наименьшего измеренного второго давления (блок 1016). Например, позиционер 106 клапана может определять максимальное изменение давления, сравнивая первое давление с тем, которое в настоящее время представляет собой наименьшее измеренное второе давление. Если впоследствии позиционер 106 клапана измеряет меньшее второе давление в блоке 1014 типового способа 1000 по фиг. 10, позиционер 106 клапана будет использовать указанное меньшее (например, наименьшее) измеренное второе давление для определения максимального изменения давления в блоке 1016. После блока 1016 управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1018.

[0070] В блоке 1018 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 определяет, завершен ли период наблюдения (блок 1018). Например, позиционер 106 клапана может определять, истек ли таймер периода наблюдения. Если позиционер 106 клапана определяет в блоке 1018, что период наблюдения не завершен, управление типового способа 1000 по фиг. 10 возвращается к блоку 1014. Если же позиционер 106 клапана определяет в блоке 1018, что период наблюдения завершен, управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1020.

[0071] В блоке 1020 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 определяет, завершен ли период импульса (блок 1020). Например, позиционер 106 клапана может определять, истек ли таймер периода импульса. Если позиционер 106 клапана определяет в блоке 1020, что период импульса не завершен, управление типового способа 1000 по фиг. 10 остается у блока 1020. Если же позиционер 106 клапана определяет в блоке 1020, что период импульса завершен, управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1022.

[0072] В блоке 1022 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 измеряет третье давление напорной камеры исполнительного механизма (например, исполнительного механизма 104 по фиг. 1-2 и 5-8), имеющей гидравлическое сообщение с типовым электромагнитным клапаном 202 по фиг. 2-8 (блок 1022). Например, напорный канал (например, второй напорный канал 520 по фиг. 5-6) позиционера 106 клапана может измерять указанное третье давление посредством измерительной линии (например, измерительной линии 524 по фиг. 5-6). После блока 1022 управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1024.

[0073] В блоке 1024 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 определяет окончательное изменение давления на основании первого давления и третьего давления (блок 1024). Например, позиционер 106 клапана может определять окончательное изменение давления, сравнивая первое давление с третьим давлением. После блока 1024 управление типового способа 1000 по фиг. 10 переходит к блоку 1026.

[0074] В блоке 1026 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-7 определяет функциональность типового электромагнитного клапана 202 по фиг. 2-8 на основании максимального изменения давления и окончательного изменения давления (блок 1026). Например, позиционер 106 клапана может определить наличие ошибки электромагнитного клапана 202, если максимальное изменение давления представляет собой неотрицательную величину (например, указывающую, что электромагнитный клапан 202 не перешел из первого состояния во второе состояние, когда получил соответствующую команду), и/или если максимальное изменение давления не удовлетворяет (например, не превышает) пороговое значение максимального изменения давления (например, пороговое значение давления срабатывания). В качестве другого примера, позиционер 106 клапана может определить наличие ошибки электромагнитного клапана 202, если окончательное изменение давления не удовлетворяет (например, не опускается ниже) пороговому значению окончательного изменения давления (например, порогового значения исходного давления). После блока 1026 типовой способ 1000 по фиг. 10 завершается.

[0075] Фиг. 11A представляет собой блок-схему, представляющую типовой способ 1100A проведения типового разрешенного самостоятельного испытания типового электромагнитного клапана 202 по фиг. 2-8 посредством типового позиционера 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8. Фиг. 11B представляет собой блок-схему, представляющую типовой способ 1100B проведения типового разрешенного самостоятельного испытания с частичным ходом типовой отсечного клапана 102 по фиг. 1 посредством типового позиционера 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8. Фиг. 11C представляет собой блок-схему, представляющую типовой способ 1100C проведения типовых разрешенных общих испытаний типового электромагнитного клапана 202 по фиг. 2-8 и типового отсечного клапана 102 по фиг. 1 посредством типового позиционера 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8. Типовой способ 1100A по фиг. 11A, типовой способ 1100B по фиг. 11B и типовой способ 1100C по фиг. 11C можно запускать в любое время и в любой последовательности по отношению друг к другу. Хотя типовые способы 1100A, 1100B и 1100C описаны со ссылкой на соответствующие блок-схемы, проиллюстрированные на фиг. 11A, 11B и 11C, много других способов проведения разрешенного самостоятельного испытания электромагнитного клапана 202 по фиг. 2-8 посредством позиционера 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8, проведения разрешенного самостоятельного испытания с частичным ходом отсечного клапана 102 по фиг. 1 посредством позиционера 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8, и/или проведения разрешенных общих испытаний электромагнитного клапана 202 по фиг. 2-8 и отсечного клапана 102 по фиг. 1 посредством позиционера 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8 можно использовать в альтернативных вариантах. Например, можно изменить порядок исполнения блоков и/или изменить, убрать и/или объединить некоторые из описываемых блоков. Кроме того, блоки типовых способов 1100A, 1100B и 1100C реализуются путем исполнения соответствующих команд (например, первых команд, вторых команд, третьих команд и т.д.) посредством процессора.

[0076] Типовые способы 1100A, 1100B и 1100C обсуждаются в связи с типовым электромагнитным клапаном 202 по фиг. 2-8, типовым отсечным клапаном 102 по фиг. 1 и типовым позиционером 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8. Компоненты, идентифицированные на фиг. 1-8, имеющие функции, по существу аналогичные или идентичные функциям компонентов, описываемых ниже, не будут подробно описаны снова. Вместо этого для аналогичных структур будут использованы одинаковые номера позиций.

[0077] Типовой способ 1100A по фиг. 11A начинается, когда типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8 определяет, разрешено ли самостоятельное испытание типового электромагнитного клапана 202 по фиг. 2-8 (блок 1102). Если позиционер 106 клапана определяет в блоке 1102, что самостоятельное испытание электромагнитного клапана 202 разрешено, управление типового способа 1100A по фиг. 11A переходит к блоку 1104. Если же позиционер 106 клапана определяет в блоке 1102, что самостоятельное испытание электромагнитного клапана 202 не разрешено, типовой способ 1100A по фиг. 11A завершается.

[0078] В блоке 1104 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8 проводит испытание типового электромагнитного клапана 202 по фиг. 1-2 и 5-8 (блок 1104). После блока 1104 типовой способ 1100A по фиг. 11A завершается.

[0079] Типовой способ 1100B по фиг. 11B начинается, когда типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8 определяет, разрешено ли самостоятельное испытание с частичным ходом типового отсечного клапана 102 по ФИГ 1 (блок 1106). Если позиционер 106 клапана определяет в блоке 1106, что самостоятельное испытание с частичным ходом отсечного клапана 102 разрешено, управление типового способа 1100B по фиг. 11B переходит к блоку 1108. Если же позиционер 106 клапана определяет в блоке 1106, что самостоятельное испытание с частичным ходом отсечного клапана 102 не разрешено, типовой способ 1100B по фиг. 11B завершается.

[0080] В блоке 1108 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8 проводит испытание с частичным ходом типового отсечного клапана 102 по фиг. 1 (блок 1108). После блока 1108 типовой способ 1100B по фиг. 11B завершается.

[0081] Типовой способ 1100C по фиг. 11C начинается, когда типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8 определяет, разрешены ли общие испытания типового электромагнитного клапана 202 по фиг. 2-8 и типового отсечного клапана 102 по фиг. 1 (блок 1110). Если позиционер 106 клапана определяет в блоке 1110, что общие испытания электромагнитного клапана 202 и отсечного клапана 102 разрешены, управление типового способа 1100C по фиг. 11C переходит к блоку 1112. Если же позиционер 106 клапана определяет в блоке 1110, что общие испытания электромагнитного клапана 202 и отсечного клапана 102 не разрешены, типовой способ 1100C по фиг. 11C завершается.

[0082] В блоке 1112 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8 проводит испытание типового электромагнитного клапана 202 по фиг. 1-2 и 5-8 (блок 1112). После блока 1112 управление типового способа 1100C по фиг. 11C переходит к блоку 1114.

[0083] В блоке 1114 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8 определяет, прошел ли типовой электромагнитный клапан 202 по фиг. 2-8 испытание электромагнитного клапана (блок 1114). Если позиционер 106 клапана определяет в блоке 1114, что электромагнитный клапан 202 не прошел испытание электромагнитного клапана, управление типового способа 1100C по фиг. 11C переходит к блоку 1116. Если же позиционер 106 клапана определяет в блоке 1114, что электромагнитный клапан 202 прошел испытание электромагнитного клапана, управление типового способа 1100C по фиг. 11C переходит к блоку 1118.

[0084] В блоке 1116 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8 определяет, следует ли продолжать разрешенные общие испытания, если типовой электромагнитный клапан 202 по фиг. 2-8 не прошел испытание электромагнитного клапана (блок 1116). Если позиционер 106 клапана определяет в блоке 1116, что общие испытания следует продолжать, если электромагнитный клапан 202 не прошел испытание электромагнитного клапана, управление типового способа 1100C по фиг. 11C переходит к блоку 1118. Если же позиционер 106 клапана определяет в блоке 1116, что общие испытания не следует продолжать, если электромагнитный клапан 202 не прошел испытание электромагнитного клапана, типовой способ 1100C по фиг. 11C завершается.

[0085] В блоке 1118 типовой позиционер 106 клапана по фиг. 1-2 и 5-8 проводит испытание с частичным ходом типового отсечного клапана 102 по фиг. 1 (блок 1118). После блока 1118 типовой способ 1100C по фиг. 11C завершается.

[0086] Фиг. 12 изображает список 1200 допустимых конфигураций и/или испытаний, которые позиционер 106 клапана способен провести для электромагнитного клапана 202 (фиг.2-7) и/или отсечного клапана 102 (фиг.1). Например, указанный список изображает, как могут проводиться отдельные (например, самостоятельные) испытания электромагнитного клапана 202 и/или отсечного клапана 102 с точки зрения общего испытания, в котором позиционер 106 клапана должен автоматически проводить испытание с частичным ходом отсечного клапана 102 после завершения испытания электромагнитного клапана 202. В проиллюстрированном примере первый набор испытаний 1202 не включает ни отдельное испытание электромагнитного клапана 202, ни отдельное испытание с частичным ходом отсечного клапана 102, так что отдельные испытания не проводятся. Как проиллюстрировано на фиг. 12, если позиционер 106 клапана должен остановить испытание с частичным ходом после обнаружения ошибки электромагнитного клапана 202, общее испытание прекращается до проведения испытания с частичным ходом. Если позиционер 106 клапана должен продолжить испытание с частичным ходом после обнаружения ошибки электромагнитного клапана 202, общее испытание проводит испытание с частичным ходом независимо от результата определения функциональности электромагнитного клапана 202. Кроме того, фиг. 12 изображает второй набор испытаний 1204, в котором отдельное испытание электромагнитного клапана 202 должно проводиться с общим испытанием или без него, третий набор испытаний 1206, в котором отдельное испытание с частичным ходом отсечного клапана 102 должно проводиться с общим испытанием или без него, и четвертый набор испытаний 1208, в котором отдельные испытания электромагнитного клапана 202 и отсечного клапана 102 должны проводиться с общим испытанием или без него.

[0087] Хотя в данном документе описаны некоторые типовые устройства и способы, объем защиты данного патента ими не ограничен. Напротив, данный патент охватывает все способы, устройства и изделия, объективно принадлежащие к объему исправленной формулы изобретения либо буквально, либо по теории эквивалентов. Например, хотя идеи данного изобретения представлены с конкретной ссылкой на испытания электромагнитного клапана и/или отсечного клапана посредством позиционера клапана, в альтернативном варианте описываемые испытания может контролировать, управлять и/или выполнять интеллектуальный электромагнитный клапан.

Реферат

Предложенный способ проведения испытания электромагнитного клапана включает запуск периода импульса и периода наблюдения для испытания электромагнитного клапана путем исполнения первых команд посредством процессора. Подачу команды электромагнитному клапану путем исполнения вторых команд посредством процессора на переход из первого состояния во второе состояние в течение периода импульса, причем электромагнитный клапан имеет гидравлическое сообщение с исполнительным механизмом, позволяющее исполнительному механизму активировать аварийный клапан. Определение путем исполнения третьих команд посредством процессора функциональности электромагнитного клапана путем измерения посредством позиционера клапана максимального изменения давления напорной камеры исполнительного механизма в течение периода наблюдения. После определения функционального состояния электромагнитного клапана проведение путем выполнения четвертых команд посредством процессора испытания аварийного клапана с частичным ходом посредством позиционера клапана. Также предложены варианты устройств для проведения испытания электромагнитного клапана. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

Формула