限制控制壓強的裝置、過程控制設(shè)備和閥定位器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型概括而言涉及過程控制系統(tǒng)，更具體而言，涉及為過程控制系統(tǒng)中的 過程控制設(shè)備提供過壓保護。
【背景技術(shù)】
[0002] 過程控制系統(tǒng)，如分布式或可擴展的過程控制系統(tǒng)（如用于化工、石油或其他過 程中使用的過程控制系統(tǒng)），通常包括一個或多個過程控制器，該過程控制器經(jīng)由模擬、數(shù) 字或組合的模擬/數(shù)字總線可通信地耦接到一個或多個現(xiàn)場設(shè)備?，F(xiàn)場設(shè)備可以包括例 如控制閥組件（例如控制閥、致動器、閥控制器）、閥定位器、開關(guān)和發(fā)射器（例如溫度、壓 強和流速傳感器），執(zhí)行過程中的功能，例如打開或關(guān)閉閥、測量過程參數(shù)和執(zhí)行基本診斷。 過程控制器接收指示由現(xiàn)場設(shè)備進行的過程測量值和/或與現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的其他信息，并 且使用該信息來執(zhí)行或?qū)崿F(xiàn)一個或多個控制例程來產(chǎn)生控制信號，該控制信號通過總線發(fā) 送給現(xiàn)場設(shè)備以控制過程的操作。來自每個現(xiàn)場設(shè)備和控制器的信息通?？捎糜谟梢粋€或 多個其他硬件設(shè)備（如主機或用戶工作站、個人計算機或計算設(shè)備）執(zhí)行的一個或多個應(yīng) 用，以使得操作員能夠執(zhí)行與過程有關(guān)的任何希望的功能，如設(shè)置過程參數(shù)、觀察過程的當 前狀態(tài)、修改過程的操作，等等。
[0003] 過程控制系統(tǒng)通常采用電動-氣動控制器（例如電動-氣動定位器）來控制在過 程控制系統(tǒng)中操作的過程控制設(shè)備（例如控制閥、泵、節(jié)氣閘等）。電動-氣動控制器通常 被配置為接收一個或多個控制信號并將那些控制信號轉(zhuǎn)換為提供給氣動致動器的壓強以 使得耦接到該氣動致動器的過程控制設(shè)備執(zhí)行希望的操作。例如，如果過程控制例程需要 氣動致動的閥來傳遞更大量的過程流體，則施加給與閥相關(guān)聯(lián)的電動-氣動控制器的控制 信號的大小可能增加（例如在電動-氣動致動器被配置為接收4-20mA控制信號的情況下 從10毫安（mA)增加到15mA)。
[0004] 電動-氣動致動器通常包括氣動模塊，其可以包括第一氣動級（如電流到壓強（1/ P)換能器或者電壓到壓強（E/P)換能器）和第二氣動級（如繼電器）。氣動模塊通常接收 加壓的供應(yīng)流體，如空氣，并且根據(jù)控制信號（例如電流驅(qū)動信號）對加壓的供應(yīng)流體進行 調(diào)整以產(chǎn)生響應(yīng)于該控制信號的氣動輸出信號。供應(yīng)流體通常經(jīng)由位于電動-氣動設(shè)備的 壓強源和壓強供應(yīng)輸入之間的供應(yīng)壓強調(diào)節(jié)器（如過濾減壓器（airset)設(shè)備或空氣過濾 器設(shè)備）被提供給電動-氣動控制器，并且更具體而言，提供給電動-氣動控制器的氣動 級。壓強調(diào)節(jié)器通常被配置來提供適當?shù)墓?yīng)壓強，以保證電動-氣動控制器的控制壓強 輸出不超過某個最大壓強（例如正由電動-氣動控制器控制的致動器的最大控制壓強額定 值），從而為被控制的設(shè)備提供過壓保護。
[0005] 然而，壓強調(diào)節(jié)器的失靈或故障可能造成該電動-氣動控制器所控制的設(shè)備的過 壓，這可能損壞正在被控制的設(shè)備（例如使致動器破裂）并且可能導(dǎo)致過程控制系統(tǒng)中的 可能的危險情況。為了在壓強調(diào)節(jié)器失靈或故障的情況下保護設(shè)備，通常在電動-氣動控 制器的控制壓強輸出和被控制器控制的設(shè)備的控制壓強輸入之間耦接安全閥。當控制流體 的壓強例如由于壓強調(diào)節(jié)器設(shè)備的失靈或故障而升高時，該安全閥例如將控制流體放出到 大氣中。這樣，安全閥為設(shè)備提供了冗余的過壓保護以在供應(yīng)流體調(diào)節(jié)器設(shè)備失靈或故障 情況下避免設(shè)備過壓。然而，這種安全閥可能非常昂貴并且不方便，并且/或者可能難以安 裝到過程控制設(shè)備中。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 因此，本實用新型針對的技術(shù)問題是如上所述的在壓強調(diào)節(jié)器失靈或故障的情況 下過程控制工程中的設(shè)備可能被損壞從而導(dǎo)致危險情況。
[0007] 根據(jù)第一示例性方面，提供了一種用于限制提供給與閥定位器耦接的閥的致動器 的控制壓強的裝置。該裝置包括用于向該閥定位器的氣動級提供驅(qū)動信號的單元，其中該 氣動級被配置為根據(jù)該驅(qū)動信號控制該閥定位器的輸出壓強。該裝置還包括用于從可通信 地耦接到該閥定位器的壓強傳感器獲取壓強測量值的單元，并且還包括用于基于該壓強測 量值檢測異常壓強的單元。該裝置還包括用于響應(yīng)于檢測到該異常壓強，控制該驅(qū)動信號 從而限制該閥定位器的該輸出壓強的單元，其中該輸出壓強向該致動器提供控制壓強。
[0008] 根據(jù)第二示例性方面，一種用于限制閥定位器的輸出壓強的過程控制設(shè)備包括 閥；耦接到該閥并且被配置來控制該閥的位置的致動器；以及耦接到該閥和該致動器的閥 定位器，該閥定位器被配置為向該致動器提供控制壓強以控制該致動器的位置。該閥定位 器包括被配置為接收驅(qū)動信號并且根據(jù)該驅(qū)動信號控制該閥定位器的輸出壓強的氣動級。 該閥定位器還包括過壓保護控制電路，該過壓保護控制電路用于：從可通信地耦接到該閥 定位器的壓強傳感器獲取測量值；基于該壓強測量值檢測異常壓強；以及響應(yīng)于檢測到該 異常壓強，控制該驅(qū)動信號以限制該閥定位器的輸出壓強，其中該輸出壓強向該致動器提 供該控制壓強。
[0009] 根據(jù)第三示例性方面，一種閥定位器，該閥定位器耦接到包括閥和致動器的過程 控制設(shè)備，該閥定位器被配置為接收來自過程控制系統(tǒng)的控制信號并且根據(jù)該控制信號控 制提供給該致動器的壓強。該閥定位器包括被配置為接收驅(qū)動信號并且根據(jù)該驅(qū)動信號控 制該閥定位器的輸出壓強的氣動級。該過壓保護控制電路還包括過壓保護控制電路，該過 壓保護控制電路用于從可通信地耦接到該閥定位器的壓強傳感器獲取測量值；基于該壓強 測量值檢測異常壓強；以及響應(yīng)于檢測到該異常壓強，控制該驅(qū)動信號以限制該閥定位器 的輸出壓強，其中該輸出壓強向該致動器提供控制壓強。
[0010] 根據(jù)上述第一、第二或第三方面的任意一個或多個，一種裝置、過程控制設(shè)備和/ 或閥定位器還可以包括以下優(yōu)選形式中的任意一種或多種。
[0011] 在一種優(yōu)選形式中，該壓強傳感器被配置為感測提供給該閥定位器的供應(yīng)壓強的 水平。
[0012] 在另一種優(yōu)選形式中，該壓強傳感器被配置為感測該閥定位器的該輸出壓強的水 平。
[0013] 在另一種優(yōu)選形式中，檢測該異常壓強包括：將該壓強測量值與預(yù)定閾值進行比 較；并且當所測量的壓強超過該預(yù)定閾值時，確定該壓強異常。
[0014] 在另一種優(yōu)選形式中，該閥定位器包括被配置來接收該壓強測量值的控制電路， 并且檢測該異常壓強和控制該驅(qū)動信號由該控制電路執(zhí)行。
[0015] 在另一種優(yōu)選形式中，該驅(qū)動信號是電流信號，并且控制該驅(qū)動信號包括將該驅(qū) 動信號設(shè)置為零毫安或接近零毫安的值。
[0016] 在另一種優(yōu)選形式中，該驅(qū)動信號是電壓信號，并且控制該驅(qū)動信號包括將該驅(qū) 動信號設(shè)置為零毫伏或接近零毫伏的值。
[0017] 在另一種優(yōu)選形式中，該過壓保護模塊被配置為將該壓強測量值與預(yù)定閾值進行 比較；并且當所測量的壓強超過該預(yù)定閾值時，確定該壓強異常。
[0018] 在另一種優(yōu)選形式中，該閥定位器包括處理器和存儲器，并且該過壓保護模塊包 括存儲在該存儲器中并且可由該處理器執(zhí)行的計算機可讀指令。
[0019] 在另一種優(yōu)選形式中，該過壓保護模塊包括硬件控制電路。
[0020] 在另一種優(yōu)選形式中，該驅(qū)動信號是電流驅(qū)動信號，并且該過壓檢測模塊被配置 為響應(yīng)于檢測到該異常壓強，將該驅(qū)動信號設(shè)置為零毫安或接近零毫安的值。
[0021] 在另一種優(yōu)選形式中，該驅(qū)動信號是電壓驅(qū)動信號，并且其中該過壓檢測模塊被 配置為響應(yīng)于檢測到該異常壓強，將該驅(qū)動信號設(shè)置為零毫伏或接近零毫伏的值。
[0022] 利用本實用新型的方案，能夠保證即使在壓強調(diào)節(jié)器失靈或故障的情況下也能將 安全控制壓強提供給致動器，從而為致動器提供額外或冗余的過壓保護。
【附圖說明】
[0023] 圖1是根據(jù)本實用新型的原理配置的具有一個或多個現(xiàn)場設(shè)備的過程控制系統(tǒng) 的示意性表示。
[0024] 圖2是根據(jù)本實用新型的實施例配置的示例性現(xiàn)場設(shè)備的方框圖。
[0025] 圖3是根據(jù)本實用新型的另一實施例配置的示例性現(xiàn)場設(shè)備的方框圖。
[0026] 圖4是根據(jù)一個實施例的過壓保護方案的流程圖。
[0027] 圖5是根據(jù)本實用新型的另一實施例配置的示例性現(xiàn)場設(shè)備的方框圖。
[0028] 圖6是根據(jù)本實用新型的又一實施例配置的示例性現(xiàn)場設(shè)備的方框圖。
[0029] 圖7是用于限制提供給