CN205036952U - 使用电子阀致动器诊断阀的装置 - Google Patents

Abstract

公开了使用电子阀致动器诊断阀的装置。示例性装置包括电动机，用于致动阀；旋转传感器，用于监测与所述电动机相关联的驱动轴的转动以确定所述驱动轴移动的距离；以及阀位置传感器，用于监测所述阀的流体控制元件的位置。示例性电子阀致动器还包括处理器，用于基于来自所述旋转传感器和所述阀位置传感器的反馈生成警报，所述警报与所述阀的故障相关联。

Description

使用电子阀致动器诊断阀的装置

技术领域

本公开一般地涉及致动器，更具体地，涉及使用电子阀致动器诊断阀的装置。

背景技术

控制阀(例如，滑动阀杆阀)通常被用于过程控制系统中以控制过程流体的流动。控制阀典型地包括使该控制阀的操作自动化的致动器(例如，电子致动器，液压致动器等)。电子致动器经常使用经由驱动系统(例如，一个或多个传动装置)可操作地耦接至流体控制元件的电动机。在操作期间，当电功率被提供给电动机时，电子致动器在关闭位置和打开位置之间移动流体控制元件，以调节流过阀的流体。当阀被关闭时，流体控制元件典型地被配置为密封地接合布置在流动路径内的环形的或圆周形的密封件(例如，阀座)，以阻止在阀的入口和出口之间的流体流动。随着时间的推移以及重复的使用，阀元件和/或致动器元件可能磨损，导致各种形式的故障(例如，阀内件故障、填料故障、传动结构磨损等)，这可能减少致动器控制阀和/或阀达到紧密密封以阻止泄露的可靠性。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的随着时间的推移以及重复的使用，阀元件和/或致动器元件可能磨损，导致各种形式的故障，从而减少致动器控制阀和/或阀达到紧密密封以阻止泄露的可靠性的问题，本实用新型公开了使用电子阀致动器诊断阀的装置。示例性装置包括：电动机，用于致动阀；旋转传感器，用于监测与所述电动机相关联的驱动轴的转动，以确定所述驱动轴移动的距离；以及阀位置传感器，用于监测所述阀的流体控制元件的位置。示例性电子阀致动器还包括处理器，用于基于来自所述旋转传感器和所述阀位置传感器的反馈生成警报，所述警报与所述阀的故障相关联。

在一个实施例中，所述处理器用于计算当所述阀完全关闭时测量到的所述流体控制元件的位置与参考位置之间的差值，并且基于所述差值，生成所述警报以指示阀内件的故障。

在另一个实施例中，当所述阀完全关闭时测量到的所述流体控制元件的所述位置基于所述阀位置传感器检测所述流体控制元件何时停止运动来确定。

在另一个实施例中，当所述阀完全关闭时测量到的所述流体控制元件的所述位置基于当关闭所述阀时在所述电动机停止转动之前所述旋转传感器检测所述驱动轴移动的所述距离来确定。

在另一个实施例中，还包括电流传感器，用于当所述电动机正移动所述流体控制元件时，监测所述电动机引出的电流，所述处理器用于将所述电动机引出的所述电流与参考电流进行比较，并且基于所述比较生成所述警报。

在另一个实施例中，当所述电动机引出的所述电流高于所述参考电流至少第一阈值时，所述警报用于指示填料磨损、填料失调或过度阀内件摩擦中的至少一种，并且其中当所述电动机引出的所述电流低于所述参考电流至少第二阈值时，所述警报用于指示低填料负载。

在另一个实施例中，当所述电动机引出的所述电流的峰值与所述参考电流的峰值之间的差值超过一个阈值时，所述警报用于指示阀内件故障。

在另一个实施例中，还包括内部负载弹簧，用于当至所述电子阀致动器的电功率被移除时，偏置所述阀，当所述驱动轴移过对应于当所述阀关闭时所述阀的所述位置的位置时，所述内部负载弹簧被加载。

在另一个实施例中，所述处理器用于当所述电动机停止转动时，经由所述旋转传感器确定所述驱动轴移动的所述距离，并且当所述电动机停止转动时所述驱动轴移动的所述距离与参考距离之间的距离超过一个阈值时，所述警报用于指示弹簧故障或阀内件故障中的至少一种。

在另一个实施例中，所述处理器用于：在所述阀的一系列连续的冲程期间，监测所述驱动轴移动的所述距离与所述参考距离之间的差值；基于所述差值的变化率，生成所述警报，以指示所述弹簧故障或所述阀内件故障中的一种。

在另一个实施例中，还包括电流传感器，用于当所述电动机正加载所述内部负载弹簧时，监测所述电动机引出的电流，所述处理器用于如果所述电动机引出的所述电流与参考电流之间的差值超过一个阈值，则生成所述警报以指示弹簧故障。

本实用新型的各实施例的装置能够增加致动器控制阀和/或阀达到紧密密封以阻止泄露的可靠性。

附图说明

图1为根据此处公开的教导构建的示例性电子阀致动器的示意图；

图2为表示图1的操作阀的示例性致动器的驱动轴的示例性移动跨度的图；

图3为未加压的阀被打开和关闭时的示例性参考电流轮廓；

图4为加压的阀被打开和关闭时的示例性参考电流轮廓；

图5为与图3和图4的示例性参考轮廓进行比较的、显示潜在故障的阀的示例性测量到的电流轮廓；

图6-7为表示用于实现图1的示例性致动器的示例性过程的流程图；

图8为示例性处理器平台的示意图，该处理器平台可以被用于和/或编程为执行图6-7的示例性过程，和/或更一般地，实现图1的示例性致动器。

具体实施方式

电子阀致动器是关闭阀的有效方式。然而，当电动机停止时(例如，不再施加电功率)，阀可能打开，特别地，当阀堵塞高压流体时，由于过程流体推加在阀上的力，阀可能打开。在一些实例中，提供给电子阀致动器的功率从不被关掉，从而使得致动器内的电动机能够维持阀内的紧密密封。但是，这种方式低效且昂贵，因为其消耗大量功率。作为一个替代，一些电子阀致动器甚至在电动机停止之后，使用弹簧，例如贝式弹簧(Bellevillespring)或贝式垫圈(Bellevillewasher)，来帮助在阀座上施加压力以确保阀被适当地关闭，如2013年4月2日授权的Schade等人的美国专利8,408，518中所描述的，在此作为一个整体并入作为参考。当使用这种内部偏置的致动器关闭阀时，一旦阀杆被定位至0％的位置(例如，完全关闭的位置)，电动机继续驱动阀杆。然而，在该点，阀的位置不再变化(因为阀塞已经接合阀座)，但是电动机继续促使弹簧至完全压缩，由此在功率被从致动器移除之前，加载弹簧。

尽管如上所描述的，以内部负载弹簧偏置的电子阀致动器能够使得提供至致动器的功率被关断，但是电子阀致动器仍旧出现诊断阀本身及其对应的致动器的潜在故障的挑战。进一步地，使用内部负载弹簧提供了潜在的故障的额外来源，其可能混淆对阀内故障的适当诊断。特别地，阀内的故障可以包括：(1)由阀塞和阀座的密封表面的腐蚀和磨损引起的阀内件故障，这导致阀不能达到其预期的关断能力；(2)过度阀内件摩擦，这降低了阀的反应灵敏度并且可能增加致动器上的压力；(3)导致阀内增加的摩擦的填料故障，来自于填料的磨损、不兼容的材料或填料的失调；(4)导致泄漏(以及减少的摩擦)的填料故障，来自于低填料负载或来自于填料被挤压出。如上所指出的，除了阀故障之外，有可能致动器的内部负载弹簧要么由于失去其弹性和/或要么由于被破坏也发生故障。进一步地，致动器的传动机构可能随着时间的推移而磨损，导致对阀的运动的控制精确度降低。

此处描述的教导提供了通过识别此处描述的一个或多个潜在故障模式的可能性来克服上述挑战的方式。此外，此处描述的装置和方法提供了辨别各种故障模式的方式，以识别故障最可能的原因从而更好地辅助维护人员解决该故障。

图1为根据此处公开的教导构建的示例性电子阀致动器100的示意图。在示出的实施例中，示例性致动器100从外部功率源102处接收功率，以操作和监测控制阀104。在示出的实施例中，致动器100包括处理器或微控制器106，电动机驱动器108，电动机110，一个或多个旋转传感器112，方向传感器114，阀位置传感器116，电流传感器118，电压传感器120，温度传感器122和通信接口124。

在示出的实施例中，微控制器106接收来自传感器112，114，116，118，120，122中的一个或多个传感器的信息和/或经由通信接口124接收外部信息，以监测和/或控制阀104。在一些实施例中，基于接收到的信息，微控制器106经由电动机驱动器108控制电动机110以在阀104内移动流体控制元件。在一些实施例中，阀104是滑动阀杆阀。在一些实施例中，电动机110经由将电动机110的旋转运动转换成驱动轴的直线运动的传动装置可操作地耦接至驱动轴。在该些实施例中，驱动轴耦接至阀104的阀杆，从而使得电动机110的运动转化成流体控制元件的运动。在其他实施例中，阀104是旋转阀，从而传动装置将电动机110的旋转运动转换成驱动轴的旋转运动，用于相应地旋转耦接至阀盘或其他阀元件的阀轴以打开和关闭阀。因此，尽管此处公开的教导主要结合滑动阀杆阀进行描述，但是这些教导也可以应用于旋转阀。

在一些实施例中，传动装置和电动机110的驱动轴以严格的公差水平进行制造，以精确地控制驱动轴在线性方向移动驱动轴相应的旋转数目的距离。在一些实施例中，致动器100包括旋转传感器112，用于监测驱动轴的旋转。在一些实施例中，旋转传感器112实现为非接触传感器，例如，譬如霍尔效应传感器，光学编码器等。特别地，在旋转传感器112包括霍尔效应传感器的一些实施例中，电动机110的驱动轴包括围绕轴的圆周分布的一个或多个磁体。当每个磁体经过旋转传感器112时，产生一个指示驱动轴的旋转的信号或脉冲。旋转传感器112的数目以及围绕驱动轴分布的磁体的数目确定监测驱动轴的运动(以及阀104内相应的流体控制元件)的分辨率。例如，在一些实施例中，致动器100包括3个旋转传感器，以及驱动轴包括10个磁体。在该些实施例中，轴的一个全程旋转对应于从旋转传感器112处接收到30(3×10)个脉冲。假设驱动轴的一个全程旋转对应于驱动轴线性运动0.3英寸，示例性致动器100能够控制或监测阀104内的流体控制元件在0.01英寸(0.3英寸/旋转÷30脉冲/旋转)内的运动。进一步地，电动机110的速度也能够基于脉冲被接收到的速率(基于磁体经过旋转传感器112)来监测。附加地或替换地，在一些实施例中，旋转传感器112可以被定位为在电动机110的传动装置内的其他位置检测相应的磁体。在该些实施例中，驱动轴移动的相应距离以上述描述的相同方式来确定，除了要考虑任何齿轮齿数比。进一步地，示例性致动器100包括方向传感器114，用于检测驱动轴旋转的方向，由此指示驱动轴移动的方向并且因此指示阀104内的流体控制元件正在运动的方向。

如上所述，通过经由旋转传感器112监测电动机110的驱动轴移动的距离(和方向)，能够推断阀104的位置(也即，阀104内流体控制元件的位置)。例如，能够基于当电动机110将流体控制元件从参考位置移动到关注的位置时接收到的脉冲的数目来推断阀104的位置。在一些实施例中，参考位置对应于阀104在完全打开的位置。在该些实施例中，当驱动轴从完全打开的位置关闭阀104时经由旋转传感器112接收到的脉冲的数目能够被用于确定驱动轴移动的距离，并且由此确定阀104的流体控制元件已经运动到关闭的距离。类似地，在一些实施例中，参考位置对应于电动机110停止转动与此同时将流体控制元件移动到关闭位置时该电动机110的位置。在一些实施例中，当阀104到达完全关闭的位置时电动机110停止转动，因为当阀塞遇到阀座时导致机械的停止。在该些实施例中，通过基于当阀104从完全关闭的位置打开时经由旋转传感器112接收到的脉冲的数目确定驱动轴从电动机停止转动的位置所移动的距离，能够推断流体控制元件的位置。

在其他例子中，致动器100包括内部负载弹簧或偏置元件，用于当功率从示例性致动器100移除时偏置阀104。在一些实施例中，内部负载弹簧包括贝式弹簧或贝式垫圈。在一些这样的实施例中，电动机110的驱动轴移动阀104内的流体控制元件直至其完全关闭，并且随后继续在相同的方向上移动经过阀104的完全关闭的位置，以加载内部负载弹簧。因此，在该些实施例中，电动机110停止转动的点对应于内部负载弹簧被完全压缩或者被完全加载(例如，来自负载弹簧的偏置力等于电动机110产生的力)的点。由于当加载弹簧时电动机110的驱动轴运动而阀104的流体控制元件在完全关闭的位置维持静止，因此流体控制元件的位置无法基于驱动轴从对应于电动机110停止转动的位置的参考位置所移动的距离(例如，基于来自旋转传感器112的脉冲)来直接推断。然而，在一些实施例中，随着时间的推移，驱动轴从阀完全关闭的位置移动至电动机110停止转动的位置的距离(也即，移动至完全加载内部负载弹簧的距离)维持不变。因此，在该些实施例中，阀104的流体控制元件的位置能够基于驱动轴从参考位置(也即，停止转动的位置)移动的距离减去驱动轴作用于内部负载弹簧期间的固定距离来推断。

在图1示出的实施例中，致动器100也包括阀位置传感器116。在一些实施例中，阀位置传感器116被配置为直接测量阀104内的流体控制元件的位置，而非基于经由旋转传感器112接收的脉冲的数目所确定的驱动轴移动的距离来推断阀运动。因此，在一些实施例中，阀位置传感器116提供冗余来确定阀104的位置(也即，相应的流体控制元件的位置)。附加地或替换地，阀位置传感器116和旋转传感器112可以被协作地用于诊断阀104内潜在的故障。

图2为表示图1的操作阀(例如，图1的阀104)的示例性致动器100的驱动轴的示例性移动跨度的图。特别地，图2提供了对应于致动器100和阀104运行于正常条件下(例如，在任何故障情况发生之前当阀104被第一次组装和校准的制造时)的示例性参考移动跨度200。参考移动跨度200和下文中将更全面地描述的相关联的距离可以被用作参考或基础，以用于随着时间的推移与阀104的操作进行比较，从而基于对于移动跨度所测量到的距离的变化来识别潜在的故障。图2提供了对应于基于阀塞和阀座之间的配合面上的腐蚀或磨损的一种形式的潜在故障的示例性阀内件故障移动跨度202。图2还提供了对应于基于致动器100的内部负载弹簧的变弱或破损的另一种形式或故障的示例性弹簧故障移动跨度204。移动跨度200，202，204中的每一个包括表示阀104在完全打开的位置(例如，100％)和完全关闭的位置(例如，0％)之间移动的距离的相应的阀跨度206，208，210，阀完全关闭的位置有时被称作零位置，其对应于阀104内的流体控制元件在关闭方向无法再移动的位置。附加地，如示出的实施例中所示，移动跨度200，202，204中的每一个包括表示驱动轴在阀完全关闭的位置(例如，当内部负载弹簧未被加压或没有任何加载时)与当电动机110停止转动时的点(例如，当内部负载弹簧被完全加载)之间移动的距离的相应的弹簧跨度212，214，216。在致动器100不包括内部负载弹簧的实施例中，弹簧故障移动跨度204以及参考和阀内件故障移动跨度200，202将仅包括相应的阀跨度206，208，从而使得电动机100停止转动的位置将对应于阀104完全关闭的位置。

在一些例子中，阀103的跨度(例如，完全打开的位置与完全关闭的位置之间的距离)在制造时被确定，并且由此产生的相对于参考位置的距离被存储为参考距离，在阀104的寿命期间，阀104移动的距离(直接经由驱动轴移动的距离来推断)能够与该参考距离进行比较以识别潜在的阀内件故障(例如，阀塞和/或阀座的沿着该阀塞和阀座配合的面的腐蚀)。例如，当阀内件发生腐蚀以及阀塞和/或阀座磨损时，阀塞和阀座之间产生小间隙，从而使得阀塞在碰撞到阀座的急停之前移动地更远以完全关闭阀104。因此，在制造时确定的由初始阀跨度206限定的参考距离与在阀内件由于重复使用而磨损后由阀跨度208限定的测量到的距离之间存在差值220。

附加地或替换地，在一些实施例中，当阀104完全关闭时该阀的位置(也即，阀104内流体控制元件的位置)从相对于电动机110停止转动的位置的参考位置驱动轴移动穿过弹簧跨度(例如，在移动穿过全部弹簧跨度之后)的距离来推断。特别地，弹簧跨度(也即，驱动轴必须移动以完全加载内部负载弹簧的距离)独立于阀跨度或任何相关联的阀内件故障，因为驱动轴将不会开始加载内部负载弹簧直至阀104内的流体控制元件已经停止运动(也即，已经到达完全关闭的位置)。也就是说，如以上所描述的，弹簧跨度被假设为随着时间的推移而保持不变，从而使得由于阀内件磨损(例如，在阀跨度206和阀跨度208上的完全关闭位置之间的差值220)流体控制元件在完全关闭位置的任何位置变化导致整个参考移动跨度200和阀内件移动跨度202之间的相应的差值222。换句话说，如示出的实施例中所表现的，参考移动跨度200的弹簧跨度212在长度上等同于阀内件故障移动跨度202的弹簧跨度214。因此，当操作一个具有阀内件故障的阀时，一旦电动机110停止转动，对应于弹簧跨度的常量距离能够从阀内件故障移动跨度202的整个距离中减去，以推断当阀104完全关闭时该阀的位置。由此获得的阀104的位置能够与在制造时阀104在完全关闭位置的期望或参考位置(例如，对应于参考移动跨度200)进行比较，以确定差值220。在一些实施例中，阀104的位置和/或相应的移动的距离是基于旋转传感器112测量到的脉冲的数目和加载致动器100的弹簧的相应的时间。因此，如示出的实施例中所示的，除了脉冲和时间将相对于参考移动跨度200稍微移动之外，在阀内件故障期间脉冲的数目和加载弹簧的时间与在正常情况下脉冲的数目和加载弹簧的时间相同。在一些实施例中，电动机110引出的电流相对于参考移动跨度200和阀内件故障移动跨度202跟随相同的轮廓(以下将结合图3-5进行更全面的描述)。在一些实施例中，当差值220(或相应的差值222)超过某一阈值(例如，一个绝对距离和/或整个阀跨度的百分比)时，可以触发(trip)警告或警报，以通知操作者、工程师或其他工厂人员潜在的阀内件故障。

在一些实施例中，不是基于驱动轴移动的距离来确定阀104的流体控制元件的位置，差值220是基于当阀104被完全关闭时直接测量到的流体控制元件的位置来确定的。特别地，差值220对应于测量到的流体控制元件的位置与基于对应于制造时(例如，在发生阀内件磨损之前)确定的阀104完全关闭的位置的流体控制元件的参考位置的流体控制元件的期望位置之间的差值。在一些实施例中，当阀104完全关闭时该阀的位置经由示例性致动器100的阀位置传感器116直接来确定。例如，无论是否存在阀内件磨损，阀位置传感器116由于流体控制元件停止运动而可以检测到阀塞何时碰撞到阀座的急停，并且由此检测到阀104何时被完全关闭。

在一些实施例中，示例性致动器100的内部负载弹簧可能开始发生故障(例如，开始失去其弹性)和/或损毁。当发生该种弹簧故障时，内部负载弹簧具有较小的能力(例如，由于减弱的弹性)或没有能力(例如，由于破损的弹簧)推抵驱动轴并且提供期望的偏置力。因此，在一些这样的实施例中，电动机110能够在其停止转动之前相较于平常压缩弹簧更大的距离，如参考移动跨度200的弹簧跨度212与弹簧故障移动跨度204的弹簧跨度216之间的差值224所示出的。在一些这样的实施例中，图2中所示出的弹簧跨度216包括一个未加载区域226，在该区域中，由于弹簧故障，电动机110将在阀杆到达完全关闭的位置(例如，0％位置)后在开始压缩或加载弹簧之前运动某一距离。在一些实施例中，电动机110移动穿过未加载区域226的距离与弹簧故障移动跨度204的弹簧跨度216相对于参考移动跨度200的差值224不同。因此，在一些实施例中，电动机110在加载弹簧时实际的移动跨度可能小于参考移动跨度200的弹簧跨度212，在未加载区域226期间，由于电动机110移动的额外距离，整个弹簧跨度216大于弹簧跨度212。在其他实施例中，内部负载弹簧可能发生故障，从而使得驱动轴无法尽可能地压缩弹簧，这导致了缩短的弹簧跨度。在一些实施例中，当差值224超过某一阈值时，可以触发警告或警报，以通知操作者、工程师或其他工厂人员检测到的弹簧故障。在一些实施例中，上述弹簧跨度216相对于参考弹簧跨度212变化的场景可以通过电动机110沿着弹簧故障移动跨度204移动时该电动机引出的电流轮廓(例如，譬如时间上的移动)的变化来识别。下文中将结合图3-5更详细地描述示例性电流轮廓。

如图2中所示，阀内件故障移动跨度202的总长度和弹簧故障移动跨度204的总长度每一个都比参考移动跨度200长相应的差值222，224。尽管对应于故障移动跨度202，204中的每一个故障移动跨度的差值222，224在图2中被表示为具有相同的长度，但是这并不是必然的情况。相反地，由于故障和对相应的移动跨度202，204所产生的变化是独立的，因此差值222，224可能对应于不同的长度。此外，可能存在弹簧故障和阀内件故障，从而使得阀104的总移动跨度相对于参考移动跨度200的差值是差值222，224的组合。弹簧故障和阀内件故障可能导致相应的移动跨度的长度的总体增加。因此，当仅依赖于经由旋转传感器112测量到的驱动轴移动的距离时，这些故障彼此之间能够被辩别。因此，在一些实施例中，当检测到移动跨度的变化时，警报可以指示弹簧故障或阀内件故障中的至少一个已经发生的可能性，并且工厂人员可以进一步调查并采取适当的矫正措施。然后，由于阀元件腐蚀和/或磨损，阀内件故障通常随着时间的推移而逐渐地发生，从而使得差值222逐渐地增加直至差值222超过预定阈值。相反地，弹簧故障，例如破损的弹簧，可能突然发生，从而使得从阀104的一个冲程到另一个冲程，差值224可能包括实质性的变化。因此，在一些实施例中，在阀104的连续冲程期间，随着时间的推移，监测驱动轴沿着参考移动跨度200和阀内件或弹簧故障移动跨度202移动的距离之间的差值。在该些实施例中，如果差值逐渐地增加，那么警报指示阀内件故障，而如果在连续的冲程之间差值突然地增加，那么警报指示弹簧故障。尽管仅基于来自旋转传感器112的反馈以这种方式辨别故障模式的能力是可能的，然而技术并不是没有限制的，因为阀内件磨损可能在弹簧的突然故障之前已经发生，但是因为阀内件故障还未到达阈值，因此由于弹簧故障的结果而导致未监测到阀内件故障。

在一些实施例中，通过阀位置传感器116来避免阀内件故障和弹簧故障之间的混淆，这能够直接确定阀104何时达到完全关闭的位置(例如，基于阀内的流体控制元件在被关闭时何时停止运动)，由此监测任何潜在的阀内件故障。尽管能够仅依赖于阀位置传感器106来检测阀内件故障，但是阀位置传感器116无法检测致动器100中的弹簧故障。因此，在一些实施例中，旋转传感器112和阀位置传感器116被协作地使用以检测何时阀内件故障或弹簧故障已经发生，并且辨别何时阀内件故障、弹簧故障或两者都发生。

返回至图1，示例性致动器100包括电流传感器118和电压传感器120，用于监测用于操作电动机110的功率，以提供检测阀104内的故障的附加的或替换的方式。电动机110引出的用于转动驱动轴的电流量依赖于电动机110的速度、阀104内的流体压强、当移动流体控制元件时阀内的内部摩擦(例如，阀内件摩擦或填料摩擦)和/或当加载弹簧时(例如，当阀104在完全关闭的位置时)内部负载弹簧的偏置力。在一些实施例中，电动机110的速度由微控制器106来设置，因此是已知的。然而，在一些实施例中，电动机110能够引出的电流量被遏制为安全测量，从而使得如果对电流的需求太高，则电动机110的速度可能低于微控制器106所定义的速度。在一些这样的实施例中，通过比较微控制器106指示的电动机速度和如以上描述的经由旋转传感器112测量到的驱动轴的实际速度来检测降低的速度。除了电动机110的速度，在一些实施例中，基于经由通过通信接口124与致动器100通信的压强传感器的直接测量，也可以知道阀104内的流体压强。因此，在一些实施例中，通过监测由电流传感器118在已知速度和已知压强下确定的电动机110引出的电流，当移动流体控制元件时的内部摩擦和/或当加载内部弹簧时的偏置力的效果能够被用于潜在故障的分析。特别地，在一些实施例中，测量到的电流能够与基于正常运行条件下(例如，在制造时在任何故障情形发生之前确定的)预期的或期望的电流的参考电流进行比较。在该些实施例中，测量到的电流和参考电流之间所产生的差值指示某些故障，例如填料故障(包括填料磨损，填料失调或低填料负载)，过度阀内件摩擦(例如，由于阀内件磨损)，和/或内部负载弹簧的故障。在一些实施例中，当检测到电流的该差值时，触发警告或警报，以通知操作者或工厂人员采取适当的措施。

通常，由于致动器100的传动机构内的元件的加工和/或对齐不完善，因此当电动机110正在运动时，测量到的电流将有一些变化。附加地，随着时间的推移，致动器100内的传动装置将发生磨损(例如，缠绕和/或刮擦，这可能增加电动机110引出的电流的变化。因此，在一些实施例中，为了解释正常的(例如，期望的)变化，指示潜在故障的警告或警报可能不会被触发直至测量到的电流与参考电流之间的差值超过预定阈值。进一步地，在一些实施例中，监测电流的变化从而使得当变化变得更为显著时，可以触发单独的警告和/或警报，以指示致动器100中的磨损和/或提供关于致动器100还将继续在规定的运行条件下运行多久的信息。

在一些实施例中，参考电流是基于对应于正常操作期间(例如，未出现故障情形)阀104被打开和/或关闭的随着时间推移的电流的期望曲线或轮廓。例如，图3-5示出了对应于不同情形下阀(例如，阀104)的打开和关闭的示例性电流轮廓300，400，500。更具体地，图3和图4示出了对应于阀正常操作(例如，在发生填料故障或阀内件故障之前)的示例性参考电流轮廓300，400。参考电流轮廓300对应于阀在未加压时运行(例如，运行于大气压强下)，以及参考电流轮廓400对应于阀在加压时运行(例如在2250psi)。图5示出了对应于在经历故障后阀运行于与图4相同的压强下(例如在2250psi)的示例性测量到的电流轮廓500。

在一些实施例中，在制造阀104时，为阀104生成参考电流轮廓300，400。通过这种方式，所产生的电流轮廓300，400提供了在任何相关联的元件发生磨损或腐蚀之前在冲程阀时电流的期望值，作为与致动器100打开现场的阀104时所引出的电流进行比较的基础。图5的测量到的电流轮廓500表示在阀104已经被重复使用并且开始磨损后可能产生的可能的轮廓。

如示出的实施例中所示的，电流轮廓300，400，500由对应于大约10秒时长上阀104的打开和关闭的打开时间跨度302和关闭时间跨度304组成。更具体地，在初始暂停306后，电流轮廓300，400，500的每一个电流轮廓中示出的电流在大约1秒过后开始上升，并且快速地到达对应于阀104最初开始打开的点的峰值308。在打开期间310，电流近似地保持不变直至阀104在大约4秒过后到达完全打开位置，在该点电流在过渡到关闭时间跨度304期间下降第二暂停312的时长。在大约6秒过后，在示出的实施例中，电流开始上升直至其达到对应于阀104最初开始关闭的点的第二峰值314。如示例性电流轮廓300，400，500中所示，电流在关闭期间316近似地保持不变，然后在对应于何时阀104到达完全关闭的位置和电动机110开始作用于致动器100的内部负载弹簧的关闭点318突然地上升。因此，在一些实施例中，电流传感器118被用作对如以上结合图2所描述的阀104何时完全关闭的替代的和/或附加的测量。进一步地，如示出的实施例中所示的，在电流轮廓300，400，500的每一个电流轮廓中，随着内部负载弹簧开始被完全加载并且电动机110停止转动，电流在下降之前到达峰值320。在一些实施例中，电动机110被配置为在特定的电流界限(例如，在示出的实施例中是2.1amps)停止转动。因此，当内部负载弹簧被电动机110加载时，内部负载弹簧的偏置力增加直至该力匹配电动机110在预定停止转动电流(例如，2.1amps)的力，在预定停止转动电流的该点，电动机110关掉(例如，停止转动)。通过这种方式，电动机110在以上结合图2描述的弹簧跨度的末尾的停止转动位置(对应于何时内部负载弹簧被完全加载)可以基于峰值320被识别。

图4的示例性参考电流轮廓400类似于图3的示例性参考电流轮廓300，除了和与未加压的阀相关联的参考电流轮廓300相比，在与加压的阀相关联的参考电流轮廓400中在关闭期间引出的电流量更高。具体地，如示出的实施例中所示的，当阀104未被加压时(图3)，在打开期间310电动机110引出的电流量近似地与在关闭期间316引出的电流相同，在图3的电流轮廓300中，电流量大约为0.6amps。相比之下，当阀104被加压时，尽管在打开期间310电动机110引出的电流近似地与图3中(例如，大约0.6amps)的相同，但是在关闭期间316引出的电流显著地高于图4中(例如，大约1.3amps)示出的。当阀104内的压强增加时，电动机110引出的电流也增加，因为电动机110必须克服阀104中流体的力以关闭阀104。因此，在一些实施例中，阀104在制造时(例如，在发生故障情形之前)在压强范围内测试阀104，以确定当在关闭期间316在每个测试压强上关闭阀104时期望的参考电流。在一些实施例中，测试的压强范围可被用作数据点，用于推断在关闭期间316对于阀104内的任何压强水平，示例性致动器100的电动机110引出的期望或参考电流。

在一些实施例中，当电流传感器118监测致动器100的电动机110引出的电流以移动现场操作的阀104的流体控制元件时，微控制器106将测量到的电流与基于对应于现场操作的阀104内的流体压强的期望电流轮廓的参考电流进行比较。在一些实施例中，在打开和/或关闭期间310，316测量到的电流和参考电流之间的差值可以指示阀104的潜在故障。例如，在图4和图5中尽管相同的阀104可以运行在相同压强下，但是在测量到的电流轮廓500的打开期间310中引出的电流量高于相应的参考电流(例如，相比于图4中的0.6amps，在图5中大约为0.8amps)。类似地，在图5的关闭期间316引出的电流高于图4的关闭期间316(例如，相比于图4中的1.3amps，在图5中大约为1.5amps)。由于图4和图5对应于阀104运行于相同的压强和相同的速度，图5中电动机110引出的电流中的差值能够被确认为由阀104内的故障造成的。例如，比期望更高的电流指示阀104内增加的摩擦，从而使得电动机110需要额外的功率以克服相关的增加的阻力。这种增加的摩擦可能起因于填料磨损、填料失调和/或过度阀内件摩擦。附加地或替代地，在一些实施例中，电动机110需要的增加的电流可能起因于致动器100的传动机构的磨损。因此，在电动机110引出的电流高于参考电流(如图5中所示的)的一些实施例中，可以触发警告或警报，以通知工厂人员三个上述提及的阀故障之一和/或致动器传动机构磨损已经发生的可能性。相比之下，低于参考电流的测量到的电流指示电动机110必须克服阀104内减少的摩擦，以在阀内移动流体控制元件，这可能在阀内具有较低填料负载时发生。因此，在电动机110引出的电流低于参考电流的一些实施例中，警报可以指示低填料负载。如上所描述的，在示出的实施例中，电动机110被配置为当电动机110正在引出的电流达到2.1amps时停止转动。因此，在一些实施例中，致动器100被限制到与阀104相关联的上流体压强，从而使得在关闭期间316引出的电流显著地低于电流界限(例如，2.1amps)以使得电动机110在关闭阀104时不停止转动。然而，在一些实施例中，在阀104内增加的内部摩擦可能增加电动机110引出的电流，从而使得电动机110可能在完全关闭阀104之前停止转动。在一些实施例中，电动机110何时停止转动由电压传感器120监测的电压下降来指示。因此，在一些实施例中，电压传感器120监测到的电压被用于动态地升高和/或降低电动机110的电流界限，从而在移动阀塞时确定阀104内的阻碍等级。

如示出的实施例中所示的，在打开和关闭期间310，316引出的电流量并不是精确的数字。因此，在一些实施例中，测量到的电流和参考电流基于在相应的期间310，316的电流的平均值。此外，为了解释电流值的正常变化，在一些实施例中，测量到的电流与参考电流之间的差值仅在差值超过预定阈值时引起警报。在一些实施例中，在期望值以上的电流(例如，指示填料磨损、填料失调和过度阀内件摩擦)相对于在期望值以下的电流(例如，指示低填料负载)，其阈值可能不同。

在一些实施例中，通过比较对应于何时阀内的流体控制元件从完全关闭的位置或完全打开的位置开始运动的峰值308，314来检测阀内件故障。如示出的实施例中所示的，图5的测量到的电流轮廓500包括上升显著地高于图4的参考电流轮廓400的相应的峰值308，314的峰值308，314。例如，如图4中示出的，峰值308，314分别到达大约0.7amps和1.3amps的电流，而图5的峰值308，314分别到达大约1.0amps和2.0amps的电流。在一些这样的实施例中，当在相应的峰值308，314测量到的电流(图5)与参考电流之间的差值超过阈值时，触发警报以指示潜在的阀内件故障。如上所描述的，在打开和关闭期间310，316的电流也可能在测量到的电流与参考电流之间变化。因此，在一些实施例中，对于测量到的电流和参考电流，通过计算对应于在峰值308，314引出的最大电流量与在相应的打开或关闭期间310，316引出的平均电流之间的差值的电流峰值高度，来归一化用于在峰值308，314进行比较的值。例如，对于在每个峰值308，314电流峰值高度为0.1，图4的峰值308，314比相应的打开和关闭期间310，316高大约0.1amps。相比之下，对于在每个峰值308，314电流峰值高度为0.2，图5的峰值308，314比相应的打开和关闭期间310，316高大约0.2amps。在一些实施例中，基于测量到的电流的电流峰值高度与参考电流的电流峰值高度之间的差值来触发警报。

除了测量到的电流的一些预期的变化，在致动器100的传动机构中有磨损效应的一些实施例中，变化可能更显著或明显。例如，当参考电流轮廓300，400的打开和关闭期间310，316与一个实质上不变的电流(例如，最小变化)相关联时，在参考电流轮廓500的打开和关闭期间310，316电动机110引出的电流包括显著地更多的变化。因此，在一些实施例中，相对于参考电流的变化，比较测量到的电流的变化，并且当差值超过阈值时，触发指示传动机构潜在的磨损的警报。

附加地或替换地，在一些实施例中，测量到的电流轮廓500与参考电流轮廓400进行比较，用于诊断致动器100内的内部负载弹簧的故障。例如，如上所描述的，每个电流轮廓300，400，500具有独特的关闭点318，其指示阀104完全关闭并且致动器100的电动机110的额外的运动加载(例如，压缩)内部负载弹簧的点。如图3和图4的示例性电流轮廓300，400中示出的，当弹簧被加载时，电动机110引出的电流斜坡上升以克服弹簧增加的力直至其到达峰值320，这指示内部负载弹簧被完全加载。在一些实施例中，完全加载的弹簧对应于电动机110停止转动的点(例如，内部负载弹簧的力等于电动机110在为致动器100设置的电流界限的力)。如图5中示出的，测量到的电流轮廓500在关闭点318突然尖峰上升至峰值320而不是以参考电流轮廓300，400中示出的相同的方式斜坡上升至停止转动位置(例如，在峰值320)，由此指示内部负载弹簧由于弹簧故障未被适当地加载。因此，在一些实施例中，当关闭点318与峰值320之间的沿着电流轮廓的测量到的电流与在峰值320的参考电流不同时，触发警报以指示弹簧故障。在一些实施例中，警报仅在差值超过预定阈值时被触发。

示出的实施例的电流轮廓300，400，500通过示例的方式示出，其仅为了解释的目的，并不旨在指示当冲程阀时引出的电流的精确值和/或时机。相反地，电动机110引出的电流量可以基于多种因素而改变，这些因素包括耦接至电动机的阀的尺寸，阀被致动的速度，限定阀何时被致动的控制策略，阀的流体控制元件运动到的位置和阀内的压强。

仍返回图1，示例性致动器100还包括温度传感器，用于监测致动器100的温度。在一些例子中，致动器100的温度影响电动机110引出的电流。例如，电动机110在较低的温度下可以更有效率地运行，但是较低的温度可能增加系统中的润滑脂的黏性，并且因此增加电动机110待克服的摩擦力。因此，在一些实施例中，当将测量到的电动机110引出的电流与参考电流进行比较时，考虑致动器100的温度。例如，在一些实施例中，致动器温度和电流之间的关系被用于调整与参考电流相关联的基础电流值。附加地或替代地，在一些实施例中，在触发警报之前，基于温度的变化来调整参考电流与测量到的电流之间的阈值，以解释参考值与测量到的值之间的任何预期的变化。

此外，如示出的实施例中所示的，致动器100包括通信接口124，用于使得致动器100能够与过程控制系统中的其他元件和/或工厂人员进行通信。例如，在一些实施例中，以上描述的任何警报通过通信接口124传送给工厂人员。附加地，在一些实施例中，致动器100经由通信接口124与压强传感器进行通信，用于获取与阀104相关联的压强的实时测量，以确定相应的参考电流来与以上结合图3-5描述的测量到的电流进行比较。

尽管图1中示出了实现示例性致动器100的示例性方式，然而，图1中示出的元件，过程和/或设备中的一个或多个可以结合，分离，重新排列，省略，去除和/或以任何其他的方式来实现。进一步地，图1的示例性微控制器106，示例性电动机驱动器108，示例性电动机110，示例性旋转传感器112，示例性方向传感器114，示例性阀位置传感器116，示例性电流传感器118，示例性电压传感器120，示例性温度传感器122，示例性通信接口124，和/或更一般地，示例性致动器100可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任意组合来实现。因此，例如，示例性微控制器106，示例性电动机驱动器108，示例性电动机110，示例性旋转传感器112，示例性方向传感器114，示例性阀位置传感器116，示例性电流传感器118，示例性电压传感器120，示例性温度传感器122，示例性通信接口124，和/或更一般地，示例性致动器100中的任一个能够通过一个或多个模拟或数字电路，逻辑电路，可编程处理器，专用集成电路(ASIC)，可编程逻辑设备(PLD)和/或现场可编程逻辑设备(FPLD)来实现。当阅读本专利的任何装置或系统权利要求以覆盖纯软件和/或固件实现时，示例性微控制器106，示例性电动机驱动器108，示例性电动机110，示例性旋转传感器112，示例性方向传感器114，示例性阀位置传感器116，示例性电流传感器118，示例性电压传感器120，示例性温度传感器122，和/或示例性通信接口124中的至少一个在此被清楚地限定为包括有形计算机可读存储设备或存储光盘，例如存储软件和/或固件的存储器，数字多用途光盘(DVD)，压缩光盘(CD)，蓝光光盘等。更进一步地，除了图1中示出的那些或者替代图1中示出的那些，示例性致动器100可以包括一个或多个元件，过程和/或设备，和/或可以包括多于一个的任意或全部的示出元件，过程和设备。

图6-7示出了表示用于实现图1的示例性致动器100的示例性方法的流程图。在这些实施例中，可以使用机器可读指令来实现该些方法，机器可读指令包括由例如下文中将结合图8描述的示例性处理器平台800中示出的处理器812的处理器来执行的程序。程序可以以存储在有形计算机可读存储介质上的软件来体现，有形计算机可读存储介质例如是CD-ROM，软盘，硬盘，数字多用途光盘(DVD)，蓝光光盘，或与处理器812相关联的存储器，但是整个程序或其部分替代地能够由除了处理器812之外的设备来执行和/或以固件或专用硬件来体现。进一步地，尽管示例性程序参照图6-7中示出的流程图来描述，但是，许多其他实现示例性致动器100的方法可以替代地被使用。例如，可以改变块执行的顺序，和/或改变，去除或组合所描述的块中的一些块。

如上所提及的，图6-7的示例性过程可以使用存储在有形计算机可读存储介质上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现，有形计算机可读存储介质例如是硬盘驱动，闪存，只读存储器(ROM)，压缩光盘(CD)，数字多用途光盘(DVD)，缓存，随机存取存储器(RAM)和/或其中的信息可存储任意时长(例如，扩展的时长、永久地、短暂的实例、临时的缓冲，和/或信息的缓存)的其他任何存储设备或存储盘。在此使用的，术语有形计算机可读存储介质被清楚地限定为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘并且排除传播信号。在此使用的，“有形计算机可读存储介质”和“有形机器可读存储介质”可以交换地使用。附加地或替代地，图6-7的示例性过程可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现，非暂时性计算机和/或机器可读介质例如是硬盘驱动，闪存，只读存储器，压缩光盘，数字多用途光盘，缓存，随机存取存储器和/或其中的信息可存储任意时长(例如，扩展的时长、永久地、短暂的实例、临时的缓冲，和/或信息的缓存)的其他任何存储设备或存储盘。在此使用的，术语非暂时性计算机可读介质被清楚地限定为包括任何类型的计算机可读设备和/或盘并且排除传播信号。在此使用的，当短语“至少”被用作权利要求前序部分的过渡术语，其与术语“包括”是开放式的相同也属于开放式的。

图6的方法开始于块600，在块600，电子阀致动器100的微控制器106监测阀104。在一些实施例中，致动器100经由阀位置传感器116直接地监测阀104。附加地或替代地，在一些实施例中，致动器100经由旋转传感器112和/或与致动器100相关联的电流传感器118间接地监测阀104。在块602，微控制器106经由电动机110关闭阀104。在块604，微控制器106确定阀104是否完全关闭。在一些实施例中，基于检测何时阀塞已经到达阀座导致急停来做出确定。在一些实施例中，经由阀位置传感器116来检测急停。在一些实施例中，基于何时致动器100的电动机110停止转动(例如，当没有内部负载弹簧时)来检测急停。在有内部负载弹簧的其他实施例中，基于驱动轴完全加载内部负载弹簧所移动的已知距离以及电动机110停止转动的点来确定完全关闭的位置。在一些实施例中，基于经由电流传感器118检测到的电动机引出的电流中的突然变化来确定阀104的完全关闭的位置。如果微控制器106确定阀104未完全关闭，控制返回块602以继续关闭阀。如果微控制器106确定阀完全关闭，控制前进到块606。

在图6的示例性方法的块606，微控制器106经由旋转传感器112和/或阀位置传感器116确定测量到的阀104的流体控制元件的位置是否对应于当阀104完全关闭时该阀的参考位置。在一些实施例中，在阀104的制造时限定参考位置。在一些实施例中，如果测量到的流体控制元件的位置与参考位置之间的差值在阈值内，则测量到的流体控制元件的位置被认为对应于参考位置。如果微控制器106确定测量到的流体控制元件的位置不对应于参考位置(例如，差值超过阈值)，那么微控制器106生成指示阀内件故障的警报(块608)，之后微控制器106确定是否终止阀104的操作(块610)。如果微控制器106确定终止操作，则图6的示例性方法结束。如果微控制器106确定不终止阀104的操作(块610)，则控制前进到块612，在块612，电动机110加载致动器100的内部负载弹簧。在例如已经有弹簧故障的一些实施例中，加载弹簧包括在实际开始加载弹簧之前电动机110移动某一距离(例如，对应于图2的未加载区域226)经过完全关闭的阀位置。返回块606，如果微控制器106确定测量到的流体控制元件的位置不对应于参考位置(例如，差值未超过阈值)，控制前进至块612，在块612，电动机110加载内部负载弹簧。

在块614，微控制器106经由电流传感器118确定电动机110引出的电流是否正常。在一些实施例中，微控制器106通过将测量到的电流与致动器100制造时的参考电流进行比较来确定电动机110引出的电流是否正常。在一些实施例中，如果测量到的电流与参考电流之间的差值在阈值内，电动机110引出的电流被认为是正常的。如果微控制器106确定电动机110引出的电流不正常(例如，差值超过阈值)，则微控制器106生成指示弹簧故障的警报(块616)，之后微控制器106确定是否终止阀104的操作(块618)。如果微控制器106确定终止操作，则图6的示例性方法结束。如果微控制器106确定不终止阀104的操作(块618)，则控制前进到块620，在块620，电动机110加载内部负载弹簧直至电动机110停止转动(例如，对应于完全加载的弹簧)。返回块614，如果微控制器106确定电动机110引出的电流正常，控制前进到块620，在块620，电动机110加载内部负载弹簧直至电动机110停止转动。

在块622，微控制器106经由旋转传感器112确定电动机110的驱动轴是否已经移动期望的距离。在一些实施例中，期望的距离可以对应于电动机110的驱动轴的整个移动跨度或者仅当加载内部负载弹簧时驱动轴的移动跨度(例如，弹簧跨度)。在任一情形下，期望的距离由在致动器100制造时确定的相对于参考位置的参考距离来限定。在一些实施例中，如果测量到的驱动轴移动的距离与参考距离之间的差值位于阈值内，则电动机110被认为已经移动了期望的距离。如果微控制器106确定电动机110未移动期望的距离(例如，差值超过阈值)，则微控制器106生成指示弹簧故障的警报(块624)。在致动器100仅将旋转传感器112实现为测量阀104内的流体控制元件的位置和/或运动的一些实施例中，在块608和块624生成的警报中的每一个警报指示阀内件故障或弹簧故障中的至少一个的可能性，因为不经过次级测量(例如，经由阀位置传感器116)旋转传感器112无法在这些故障之间进行辨别。一旦警报已经生成(块624)，微控制器106确定是否终止阀104的操作(块624)。如果微控制器106确定停止操作，则图6的示例性方法结束。如果微控制器106确定不终止阀104的操作(块626)，则控制前进到块628，在块628，微控制器106确定是否继续监测阀104。返回块622，如果微控制器106确定驱动轴已经移动期望的距离，控制前进到块628。如果微控制器106确定继续监测阀104(块628)，控制返回块600。如果微控制器106确定不再继续监测阀104，图6的示例性方法结束。

图7的方法开始于块700，在块700，电子阀致动器100的微控制器106监测阀104。在一些实施例中，致动器100经由阀位置传感器116直接地监测阀104。附加地或替代地，在一些实施例中，致动器100经由旋转传感器112和/或与致动器100相关联的电流传感器118间接地监测阀104。在块702，微控制器106监测阀104内的压强。在一些实施例中，经由压强传感器来测量压强，该压强传感器经由通信接口124向微控制器106提供反馈。在块712，微控制器106经由电动机110开始移动阀104内的流体控制元件。在块706，微控制器106经由电流传感器118确定电动机110引出的电流是否高于预期。在一些实施例中，电流的期望峰值对应于与在阀104的制造时确定的电动机110引出的峰值(例如，图3-5的峰值308，314)电流相关联的参考电流。在一些实施例中，如果电动机110引出的峰值电流高于参考电流至少一个阈值，则电动机110引出的电流被认为峰值高于预期。如果微控制器106确定电动机110引出的峰值电流高于预期，则微控制器106生成指示阀内件故障的警报(块708)，之后微控制器106确定是否终止阀104的操作(块710)。如果微控制器106确定终止操作，则图7的示例性方法结束。如果微控制器106确定不终止阀104的操作(块710)，则控制前进到块712，在块712，电动机110继续移动流体控制元件。如果微控制器106确定电动机110引出的峰值电流不高于预期(块706)，控制前进至块712。

在块714，微控制器106经由电流传感器118确定电动机110引出的电流是否显示出比预期更多的变化。在一些实施例中，微控制器106通过将测量到的电动机110引出的电流量的变化与在致动器100制造时确定的参考电流的变化进行比较，来确定电动机110引出的电流是否显示出比预期更多的变化。在一些实施例中，如果该变化大于参考电流的变化至少一个阈值，则电动机110引出的电流被认为显示出比预期更多的变化。如果微控制器106确定电动机110引出的电流显示出比预期更多的变化，则微控制器106生成指示致动器内磨损的警报(块716)，之后微控制器106确定是否终止阀104的操作(块718)。如果微控制器106确定终止操作，则图7的示例性方法结束。如果微控制器106确定不终止阀104的操作(块718)，则控制前进到块720。如果微控制器106确定电动机110引出的电流未显示出比预期更多的变化(块714)，控制前进至块720。

在块720，微控制器106确定电动机110的速度是否比预期的慢。在一些实施例中，期望的速度基于由微控制器106基于控制策略以控制阀104限定的速度。当微控制器106经由电动机驱动器108直接控制电动机110，电动机110的速度应当如预期的，除非由于电动机110需要的电流超过可用电流的上限而使可用的电流不够。因此，如果微控制器106确定电动机110的速度比预期低，在块722，微控制器106生成指示以下问题中的至少一种的可能性的警报，以下问题为：(1)填料磨损，(2)填料失调，和/或(3)过度阀内件摩擦。在图7的示例性方法中，控制然后前进至块730，在块730，微控制器106确定是否终止阀104的操作。如果微控制器106确定终止操作，则图7的示例性方法结束。如果微控制器106确定不终止阀104的操作(块730)，则控制前进到块732，在块732，电动机110完成流体控制元件的移动。

返回块720，如果微控制器106确定电动机110的速度不比正常的慢，则微控制器106经由电流传感器118确定电动机110引出的电流是否比预期的高(块724)。在一些实施例中，微控制器106通过将测量到的电动机110引出的电流量与在致动器100制造时确定的参考电流进行比较，来确定电动机110引出的电流是否比预期的高。在一些实施例中，参考电流取决于阀104内的压强。因此，在一些实施例中，微控制器106将监测到的电流与对应于在块702确定的阀内的压强的参考电流进行比较。在一些实施例中，如果电动机110引出的电流高于参考电流至少一个阈值，则电动机110引出的电流被认为比预期的高。如果微控制器106确定电动机110引出的电流比预期的高，则控制返回块722，在块722，微控制器106生成如上所描述的警报。

如果微控制器106确定电动机110引出的电流不比预期的高，则控制前进至块726，在块726，微控制器106经由电流传感器118确定电动机110引出的电流是否比预期的低。在一些实施例中，微控制器106以与以上结合块724所描述的方式相同的方式来确定电动机110引出的电流是否比预期的低，除了该确定是基于电动机110引出的电流低于参考电流至少一个阈值。如果微控制器106确定电动机110引出的电流比预期的低，则微控制器106生成指示低填料负载的警报(块728)，之后微控制器106确定是否如以上所描述的终止阀104的操作(块730)。如果微控制器106确定电动机110引出的电流比预期的低，控制前进至块732，在块732，微控制器106经由电动机110完成流体控制元件的移动。在块734，微控制器106确定是否继续监测阀104。如果微控制器106确定继续监测阀104，则控制返回块700。如果微控制器106确定不继续监测阀104，则图7的示例性方法结束。

图8为能够执行图6-7的指令以实现图1的致动器100的示例性处理器平台800的框图。处理器平台800可以是例如，服务器，个人电脑，移动设备(例如，蜂窝手机，智能手机，譬如iPad^TM的平板电脑)，个人数字助理(PDA)，因特网工具，或其他任何类型的计算设备。

示出的实施例的处理器平台800包括处理器812。示出的实施例的处理器812是硬件。例如，处理器812能够由一个或多个来自任何期望的家族或制造商的集成电路，逻辑电路，微处理器或控制器来实现。

示出的实施例的处理器812包括本地存储器813(例如，缓存)。示出的实施例的处理器812经由总线818与包括易失存储器814和非易失存储器816的主存储器进行通信。易失存储器814可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM)，动态随机存取存储器(DRAM)，RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其他类型的随机存取存储设备来实现。非易失存储器816可以由闪存和/或任何其他期望类型的存储设备来实现。对主存储器814，816的访问由存储器控制器来控制。

示出的实施例的处理器平台800还包括接口电路820。接口电路820可以由任何类型的接口标准，例如以太网接口，通用串行总线(USB)和/或PCIexpress接口来实现。

在示出的实施例中，一个或多个输入设备822被连接至接口电路820。输入设备822允许用于输入数据和命令至控制器812。输入设备能够通过例如，声音传感器，麦克风，摄像机(静态或视频)，键盘，按钮，鼠标，触摸屏，轨迹板(track-pad)，轨迹球，iso点(isopoint)和/或语音识别系统来实现。

一个或多个输出设备824也被连接至示出的实施例的接口电路820。输出设备824能够例如，通过显示设备(例如，发光二极管(LED)，有机发光二极管(OLED)，液晶显示，阴极管射线显示(CRT)，触摸屏，触觉输出设备，发光二极管(LED)，打印机和/或扬声器)来实现。示出的实施例的接口电路820因此典型地包括图形驱动卡，图形驱动芯片或图形驱动处理器。

示出的实施例的接口电路82还包括通信设备，例如发射器，接收器，收发器，调制解调器和/或网络接口卡，以便于经由网络826(例如，以太网连接，数字用户线(DSL)，电话线，同轴电缆，蜂窝电话系统等)与外部机器(例如，任何类型的计算设备)进行数据交换。

示出的实施例的处理器平台800还包括一个或多个大容量存储设备828，用于存储软件和/或数据。这种大容量存储设备828的实施例包括软盘驱动，硬盘驱动，压缩光盘驱动，蓝光光盘驱动，RAID系统和数字多用途光盘(DVD)驱动。

实现图6-7的方法的编码指令832可以存储在大容量存储设备832中，易失存储器814中，非易失存储器816中和/或例如CD或DVD的可移除有形计算机可读存储介质上。

尽管本文已经公开了某些示例性方法，装置和制造物品，但是本专利的覆盖范围并不限于此。相反地，本专利覆盖适度地落入本专利权利要求的范围内的所有方法，装置和制造物品。

Claims (11)

1.一种使用电子阀致动器诊断阀的装置，其特征在于，包括：

电动机，用于致动阀；

旋转传感器，用于监测与所述电动机相关联的驱动轴的转动，以确定所述驱动轴移动的距离；

阀位置传感器，用于监测所述阀的流体控制元件的位置；

处理器，用于基于来自所述旋转传感器和所述阀位置传感器的反馈生成警报，所述警报与所述阀的故障相关联。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器用于计算当所述阀完全关闭时测量到的所述流体控制元件的位置与参考位置之间的差值，并且基于所述差值，生成所述警报以指示阀内件的故障。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述阀完全关闭时测量到的所述流体控制元件的所述位置基于所述阀位置传感器检测所述流体控制元件何时停止运动来确定。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述阀完全关闭时测量到的所述流体控制元件的所述位置基于当关闭所述阀时在所述电动机停止转动之前所述旋转传感器检测所述驱动轴移动的所述距离来确定。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电流传感器，用于当所述电动机正移动所述流体控制元件时，监测所述电动机引出的电流，所述处理器用于将所述电动机引出的所述电流与参考电流进行比较，并且基于所述比较生成所述警报。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述电动机引出的所述电流高于所述参考电流至少第一阈值时，所述警报用于指示填料磨损、填料失调或过度阀内件摩擦中的至少一种，并且其中当所述电动机引出的所述电流低于所述参考电流至少第二阈值时，所述警报用于指示低填料负载。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述电动机引出的所述电流的峰值与所述参考电流的峰值之间的差值超过一个阈值时，所述警报用于指示阀内件故障。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括内部负载弹簧，用于当至所述电子阀致动器的电功率被移除时，偏置所述阀，当所述驱动轴移动经过对应于当所述阀关闭时所述阀的所述位置的位置时，所述内部负载弹簧被加载。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理器用于当所述电动机停止转动时，经由所述旋转传感器确定所述驱动轴移动的所述距离，并且当所述电动机停止转动时所述驱动轴移动的所述距离与参考距离之间的距离超过一个阈值时，所述警报用于指示弹簧故障或阀内件故障中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理器用于：

在所述阀的一系列连续的冲程期间，监测所述驱动轴移动的所述距离与所述参考距离之间的差值；

基于所述差值的变化率，生成所述警报，以指示所述弹簧故障或所述阀内件故障中的一种。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括电流传感器，用于当所述电动机正加载所述内部负载弹簧时，监测所述电动机引出的电流，所述处理器用于如果所述电动机引出的所述电流与参考电流之间的差值超过一个阈值，则生成所述警报以指示弹簧故障。