1.本公开内容总体上涉及检测控制阀组件中的轴转矩，具体而言，涉及用于测量轴转矩并使该测量可用于阀控制器的技术。
背景技术：2.分布式过程控制系统，例如用于发电、化学、石油或其他过程的分布式或可升级过程控制系统，通常包括一个或多个过程控制器，所述过程控制器彼此通信耦合，经由过程控制网络通信耦合到至少一个主机或操作员工作站，并且经由模拟、数字或模拟/数字混合总线通信耦合到一个或多个仪表或现场设备。
3.现场设备执行过程或工厂内的功能，例如打开或关闭阀、接通和断开设备以及测量过程参数。示例现场设备包括阀、阀定位器、开关和变送器(例如，包括用于测量温度、压力或流速的传感器的设备；和用于传送所感测的温度、压力和流速的变送器)。
4.过程控制器通常位于工厂环境中，接收指示由现场设备进行的过程测量的信号(或与现场设备有关的其他信息)，并执行运行例如不同控制模块的控制器应用程序，该不同控制模块进行过程控制决策，基于所接收的信息生成控制信号，并与在智能现场设备(例如，和fieldbus现场设备)中实现的控制模块或块协调。
5.控制模块的执行使得过程控制器通过通信链路或信号路径将控制信号发送到现场设备，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作(例如，控制在工厂或系统内运行或执行的一个或多个工业过程的至少一部分)。例如，第一组控制器和现场设备可以控制由过程工厂或系统控制的过程的第一部分，并且第二组控制器和现场设备可以控制过程的第二部分。
6.输入/输出(i/o)卡(有时称为“i/o设备”或“i/o模块”)，通常也位于工厂环境中，通常通信地设置在控制器和一个或多个现场设备之间，使得能够在其间进行通信(例如，通过将电信号转换为数字值，反之亦然)。典型地，i/o卡用作过程控制器与一个或多个现场设备输入或输出之间的中间节点，所述现场设备输入或输出被配置用于与i/o卡所使用的通信协议相同的一个或多个通信协议。具体而言，现场设备输入和输出通常被配置用于模拟或离散通信。为了与现场设备进行通信，控制器通常需要i/o卡，所述i/o卡被配置用于由现场设备使用的相同类型的输入或输出。即，对于被配置为接收模拟控制输出信号(例如，4-20ma信号)的现场设备，控制器需要模拟输出(ao)i/o卡来传送适当的模拟控制输出信号；并且对于被配置为经由模拟信号传送测量或其他信息的现场设备，控制器通常需要模拟输入(ai)卡来接收传送的信息。类似地，对于被配置为接收离散控制输出信号的现场设备，控制器需要离散输出(do)i/o卡来传送适当的离散控制输出信号；并且对于被配置为经由离散控制输入信号传送信息的现场设备，控制器需要离散输入(di)i/o卡。
7.如本文所使用的，现场设备、控制器和i/o设备通常被称为“过程控制设备”，并且通常位于、设置或安装在过程控制系统或工厂的现场环境中。由一个或多个控制器、通信连
接到一个或多个控制器的现场设备、以及促进控制器与现场设备之间的通信的中间节点形成的网络可以被称为“i/o网络”或“i/o子系统”。
8.来自i/o网络的信息可以通过数据高速通道或通信网络(“过程控制网络”)提供给一个或多个其他硬件设备，例如操作员工作站、个人计算机或计算设备、手持设备、数据历史记录装置、报告生成器、集中式数据库或其他通常放置在控制室或远离工厂的更恶劣现场环境的其他位置(例如，在过程工厂的后端环境中)的集中式管理计算设备。
9.通过过程控制网络传送的信息使操作员或维护人员能够经由连接到网络的一个或多个硬件设备执行关于过程的期望功能。这些硬件设备可以运行应用程序，这些应用程序使操作员能够例如改变过程控制例程的设置、修改过程控制器或智能现场设备中的控制模块的操作、查看过程工厂中的过程的当前状态或特定设备的状态、查看由现场设备和过程控制器生成的警报、为了培训人员或测试过程控制软件而仿真过程的操作、诊断过程工厂中的问题或硬件故障等。由硬件设备、控制器和现场设备使用的过程控制网络或数据高速通道可以包括有线通信路径、无线通信路径或有线和无线通信路径的组合。
10.作为一个示例，由emerson销售的deltav
tm
控制系统和ovation
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分布式控制系统(dcs)各自都包括存储在位于过程工厂内不同位置的不同设备内并由其执行的多个应用程序。配置应用程序驻留在过程控制系统或工厂的后端环境中的一个或多个工作站或计算设备中，使用户能够创建或改变过程控制模块，并经由数据高速通道将这些过程控制模块下载到专用的分布式控制器。通常，这些控制模块由通信互连的功能块组成，这些功能块是面向对象的编程协议中的对象，这些对象(i)基于对其的输入来执行控制方案内的功能，并且(ii)向控制方案内的其他功能块提供输出。配置应用程序还可以允许配置设计者创建或改变操作员界面，所述操作员界面由查看应用程序使用来向操作员显示数据，并使操作员能够改变过程控制例程内的设置，例如设定点。
11.每个专用过程控制器(以及在一些情况下，一个或多个现场设备)存储并执行相应的控制器应用程序，该控制器应用程序运行被分配并下载到该控制器应用程序的控制模块，以实现实际的过程控制功能。可以在一个或多个操作员工作站上(或在与操作员工作站和数据高速通道通信连接的一个或多个远程计算设备上)执行的查看应用程序经由数据高速通道从控制器应用程序接收数据，并使用用户界面向过程控制系统设计者、操作员或用户显示该数据，并且可以提供多个不同视图中的任何视图，例如操作员的视图、工程师的视图、技术人员的视图等。数据历史记录应用程序通常存储在数据历史记录设备中并由其执行，该设备收集并存储一些或所有通过数据高速通道提供的数据，而配置数据库应用程序可以在连接到数据高速通道的另一计算机中运行，以存储当前过程控制例程配置和与之相关的数据。可替换地，配置数据库可以位于与配置应用程序相同的工作站中。
12.除了过程控制器、i/o卡和现场设备之外，典型的过程控制系统包括许多其他支持设备，这些支持设备对于过程操作也是必需的，或者与过程操作相关。这些附加设备包括例如位于典型工厂中的许多位置处的供电设备、发电和配电设备、诸如涡轮机的旋转设备等。
13.注意，该背景技术描述提供了便于理解和领会以下具体实施方式的上下文。就背景技术部分中描述的而言(以及在提交时可能不构成现有技术的背景技术描述的方面)，当前署名的发明人的工作既不明示地也不暗示地被认为是本公开内容的现有技术。
技术实现要素：14.所描述的方法和系统能够直接测量控制阀组件中的轴转矩。测量的转矩可被用于分析控制阀的性能或健康状况。所描述的技术代表了对典型控制阀监视和诊断技术的改进。所描述的技术利用对轴转矩的直接测量，从而提供比间接或代理测量更准确且精确的测量。
15.在实施例中，提供了一种被配置为利用阀中的轴转矩的测量的系统。该系统可以包括用于阀的阀阻塞器。阀阻塞器被配置为调整相对于阀体的位置以调整通过阀的材料的流量。该系统可以包括轴，该轴机械地连接到阀阻塞器，使得当轴移动(例如，旋转)时，阻塞器类似地旋转。该系统可以包括致动器，该致动器机械地连接到轴并且被配置为致动轴。该系统可以包括阀控制器，该阀控制器被配置为向致动器传送致动信号以致动轴，并由此实现阀阻塞器的期望位置或取向。该系统可以包括应变传感器，该应变传感器设置在轴上并且被配置为：(i)检测轴的机械变形；(ii)基于检测到的机械变形，生成利用转矩参数的测量值编码的电信号；和/或(iii)传送电信号。该系统可以包括通信地耦合到应变传感器和阀控制器两者的电-压力转换器。电-压力转换器被配置为(i)接收电信号；(ii)解码电信号以检测测量值；(iii)生成用测量值编码的压力信号；以及(iv)向阀控制器传送用转矩参数的测量值编码的压力信号。
16.注意，提供本发明内容是为了介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。如在具体实施方式中所解释的，某些实施例可以包括在本发明内容中没有描述的特征和优点。此外，某些实施例可省略本发明内容中描述的一个或多个特征或优点。
附图说明
17.图1a示出了被配置为直接测量和利用阀的轴的转矩的示例阀。
18.图1b是示例过程设备或环境的框图，其中图1a所示的阀可被实施以获得和利用轴转矩的直接测量。
19.图2是示出可以与图1a和1b中示出的阀通信连接的诊断系统(也在图1b中示出)的框图。
20.图3示出了阀的透视图，其代表图1a和1b中所示的阀的示例。
具体实施方式
21.所描述的方法和系统能够直接测量控制阀组件中的轴转矩。测量的转矩可被用于分析控制阀的性能或健康状况。所描述的技术代表了对典型控制阀监视和诊断技术的改进。所描述的技术利用对轴转矩的直接测量，从而提供比间接或代理测量更准确且精确的测量。在实施例中，应变计设置在阀致动器和阀阻塞器之间的轴上，并且被配置为检测轴的机械变形(例如，扭曲、弯曲等)。应变计可以生成表示与检测到的变形相对应的测量转矩的电信号。该电信号可被馈送到转换器，该转换器被配置为生成对应于所接收的电信号的压力信号。该压力信号可以被馈送到阀控制器。阀控制器可以接收携带测量的转矩信息的压力信号，并且如果需要，可以存储测量的转矩或根据测量的转矩实施控制。如果需要，阀控制器可以将测量的转矩传送到过程控制系统中的一个或多个节点，例如过程控制器、历史记录装置、工作站等。
i.具有示例转矩模块的示例控制阀
22.图1a示出了根据所描述的技术的被配置为直接测量和利用阀100的轴的转矩的示例阀100。阀100可以是被配置用于过程控制环境的任何合适的阀100。例如，它可以是二通阀、三通阀、四通阀等。在实施例中，阀100可以经由有线或无线通信链路129通信地连接到过程控制器11，过程控制器可以将阀100连接到更大的i/o网络或过程控制网络。
23.一般而言，“通信链路”或“链路”是连接网络的两个或更多个节点的电信路径或介质。当在传送信息或数据的系统或设备的上下文中使用时，术语“网络”是指节点(例如，能够发送、接收或转发信息的设备或系统)和链路的集合，它们被连接以实现节点之间的电信。取决于实施例(除非另有说明)，每个所述网络可以包括负责转发节点之间的定向业务的专用路由器、交换机或集线器，以及可选地，负责配置和管理网络的专用设备。所述网络中的一些或所有节点也可适于用作路由器，以便引导在其他网络设备之间发送的业务。所述网络的节点可以以有线或无线方式互连，并且可以具有不同的路由和传输能力。
24.链路可以是物理链路或逻辑链路。物理链路是信息在其上传输的接口或介质，并且本质上可以是有线或无线的。示例物理链路包括(i)有线链路，诸如具有用于传输电能的导体或用于传输光的光纤连接的线缆，以及(ii)无线链路，诸如经由对电磁波的一个或多个特性所做出的改变来携带信息的无线电磁信号。所描述的无线信号可以例如以在大约30khz到3,000ghz的频谱中找到的任何一个或多个频带内的频率振荡(例如，2.4ghz频带中的802.11信号)。两个或多个节点之间的逻辑链路表示连接两个或多个节点的底层物理链路或中间节点的抽象。例如，两个或更多个节点可以经由逻辑链路逻辑地耦合。逻辑链路可以经由物理链路和中间节点(例如，路由器、交换机或其他联网设备)的任意组合来建立。链路有时被称为“通信信道”。
25.一般而言，术语“节点”是指电信网络中的连接点、再分布点或通信端点。节点可以是能够发送、接收或转发信息的任何设备或系统(例如，计算机系统)。例如，发起或最终接收消息的终端设备或终端系统是节点。接收和转发消息(例如，在两个终端设备之间)的中间设备通常也被认为是“节点”。
26.在任何情况下，链路129可以是电流信号链路(例如，4-20ma)、电压信号链路、数字链路、无线链路等。链路129可以符合任何合适的过程控制通信标准或协议，诸如链路、无线链路等。链路129可以符合任何合适的过程控制通信标准或协议，诸如fieldbus、profibus、devicenet、controlnet、modbus等标准。在实施例中，链路129可以符合其他协议或标准，例如来自tcp/ip套件、协议、协议等的任何合适的协议。
27.阀100可以包括阀外壳或阀组件102。在一些实施例中，阀100的部件可以容纳在多个外壳内。在任何情况下，阀100可以包括以下中的任何一个或多个(其中的任何一个可以部分地或完全地设置在外壳102内或上)：阀定位器或控制器101、致动器102、控制元件或阀阻塞器105、转矩模块111和/或一个或多个传感器117(例如，用于测量阀位置、通过阀100的材料的流率、存在于阀100中或存在于连接到阀100的一个或多个管道中的压力、阀100中或一个或多个管道中的材料的温度等)。转矩模块111可以包括应变计113或电-压力信号转换器115。
28.阀控制器101是控制器或定位器，所述控制器或定位器被配置为经由链路129将信号传送致动器103以发信号通知致动器103致动，从而使阻塞器105移动或调整到期望位置。
15psi信号)并经由链路127将其传送到阀控制器101。
34.控制器101可以分析接收到的信号以检测测量的转矩值。转矩值可以是任何合适的值或值的范围(例如，0英尺-磅-10,000英尺-磅、400英尺-磅至4,600英尺-磅等)。在一些情况下，控制器101可以确定转矩是否表示“正常”或预期值。响应于确定转矩异常高或异常低(例如，指示轴已经断裂或其正经历不安全的转矩量)，控制器101可生成警报和/或可采取控制动作(例如，将阻塞器105驱动到安全状态)。
35.阀100可以包括任何一个或多个传感器117，其可以经由通信链路117(例如，承载电流信号)通信地耦合到阀控制器101。一个或多个传感器117可检测任何合适的过程输出参数，例如阻塞器105的阀位置；流过阀100的材料的温度、流率或压力；等等。一个或多个传感器117可以将检测到的或感测到的参数传送到阀控制器101，阀控制器可以以考虑检测到的参数的方式实施控制。如果需要，控制器101可以将检测到的参数传送到工厂网络或i/o网络中的一个或多个其他设备(例如，过程控制器、i/o设备、工作站等)。在一些实施例中，传感器117中的任何一个或多个可以将检测到的参数直接传送到这样的设备(例如，传送到过程控制器)。ii.示例工厂环境
36.图1b是示例过程工厂或环境5的框图，其中阀组件100(也在图1a中示出)可以被实施以获得和利用轴转矩的直接测量。过程工厂5控制可以被称为具有表征过程状态(例如，罐液位、流率、材料温度等)的一个或多个“过程输出”和一个或多个“过程输入”(例如，各种环境条件和致动器的状态，对致动器的操纵可以导致过程输出改变)的过程。图1b的过程工厂或控制系统5包括现场环境122(例如”过程工厂现场122“)和后端环境125，它们中的每一个都通过过程控制主干网或数据高速通道10通信地连接。主干网10(有时称为“链路10”或“网络10”)可以包括一个或多个有线或无线通信链路，并且可以使用任何期望的或合适的通信协议(诸如以太网协议)来实现。
37.一般而言，如本文所使用的并且除非另外指定，术语“网络”是指节点(例如，能够发送、接收或转发信息的设备或系统)和链路的集合，它们被连接以实现节点之间的电信。取决于实施例(除非另有说明)，每个所述网络可以包括负责转发节点之间的定向业务的专用路由器、交换机或集线器，以及可选地，负责配置和管理网络的专用设备。所述网络中的一些或所有节点也可适于用作路由器，以便引导在其他网络设备之间发送的业务。所述网络的节点可以以有线或无线方式互连，并且可以具有不同的路由和传输能力。设置在现场环境122中的节点可以被配置为承受现场环境122中的预期或潜在条件。例如，一个或多个节点可以是本质安全的，使得能够部署在危险环境中。类似地，工厂5的网络中的节点可以被特别地配置以满足过程控制环境所特有的通信需求(例如，可以被配置以具有增加的可靠性和/或冗余性)。
38.在高层级(并且如图1b所示)，现场环境122包括物理部件(例如，过程控制设备、网络元件等)，其被设置、安装和互连以在运行时期间操作来控制过程。例如，现场环境122包括i/o网络6。大体上，i/o网络6的部件位于、设置在或以其他方式包括在过程工厂5的现场环境122中。一般而言，在过程工厂5的现场环境122中，接收原材料并使用设置在其中的物理部件对原材料进行处理以生成一个或多个产品。
39.相反，过程工厂5的后端环境125包括各种部件，例如计算设备、操作员工作站、数
据库或数据总库等，它们被屏蔽或保护以免受现场环境122的恶劣条件和材料的影响。在一些配置中，包括在过程工厂5的后端环境125中的各种计算设备、数据库和其他部件和设备可以物理地位于不同的物理位置，其中一些可以在过程工厂5本地，而其中一些可以是远程的。如果需要，后端环境125中的任何部件可以接收由控制阀100生成或传送的数据。
40.如所述的，现场环境122包括一个或多个i/o网络，例如i/o网络6，其中的每一个包括：(i)一个或多个控制器，(ii)一个或多个现场设备，通信连接到一个或多个控制器，及(iii)一个或多个中间节点(例如i/o卡或模块)，便于控制器和现场设备之间的通信。如图所示，i/o网络6可以包括控制阀100，其可以经由i/o卡26或28通信地链接到过程控制器11。在一些实施例中，现场设备可以直接与控制器通信(例如，没有i/o卡)。
41.通常，至少一个现场设备执行物理功能(例如，打开或关闭阀、升高或降低温度、进行测量、感测条件等)以控制在过程工厂5中实现的过程的操作。现场设备可以被认为是操纵过程输入(例如，阀位置或泵状态)或测量过程输出(例如，罐液位、流速、压力、温度等)的装置。例如，控制阀100被配置为打开或关闭，从而控制通过与阀100连接的管道的流动。阀100可以响应于从控制器11接收的命令来调整阀的位置(例如，0％打开、50％打开、100％打开)。如果需要，控制阀100可以包括一个或多个传感器，用于检测阀位置、通过阀的材料的流率、通过阀的材料的温度、管道或阀中存在的压力。控制阀100可以将这些检测或测量的参数传送到控制器11。如果需要，控制器11可以向i/o网络6或工厂网络5中的任何一个或多个节点提供测量结果。在一些实施例中，控制阀100能够将测量结果直接传送(例如，经由有线或无线传输)到这些其他节点，而不是通过控制器11发送测量结果。
42.如所述的，一些类型的现场设备通过i/o设备(有时称为“i/o卡”)与控制器通信。本文描述的过程控制器、现场设备和i/o卡可以被配置用于有线或无线通信。任何数量和组合的有线和无线过程控制器、现场设备和i/o设备可以包括在过程工厂环境或系统5中。例如，现场环境122包括i/o网络6，其包括经由i/o卡26和i/o卡28通信连接到一组有线现场设备15-22的过程控制器11。如果需要，控制阀100可以经由i/o卡，例如i/o卡26或28，通信链接到过程控制器11。
43.现场环境122还包括无线网络70，其包括(例如，经由无线网关35和网络10)耦合到控制器11的一组无线现场设备40-46。无线网络70可以是i/o网络6的一部分，或者可以是图1b中未示出的i/o网络的一部分(并且可以包括图2中未示出的控制器或i/o卡)。在一些实施方式中，阀100的阀控制器101可以包括能够无线地接收或传送本文描述为由控制阀100传送或接收的任何数据的电路。该数据可以经由任何合适的无线协议(例如，wirelesshart、蓝牙、wifi等)来传送或接收。如果需要，阀控制器101可以被配置为经由有线链路进行通信。在这种情况下，阀控制器101可以通信地链接到给予阀100无线能力的外部无线收发机或适配器。
44.在一些配置中，控制器11可以使用不同于主干网10的一个或多个通信网络通信地连接到无线网关35，诸如通过使用支持一个或多个通信协议的任何数量的其他有线或无线通信链路，所述通信协议例如是wi-fi或其他符合ieee 802.11的无线局域网协议、移动通信协议(例如wimax、lte或其他符合itu-r的协议)、profibus、fieldbus等。
45.控制器11可以是由艾默生过程管理公司出售的deltav
tm
控制器，它可以使用现场
设备15-22和40-46中的至少一些来实施批次处理或连续处理。除了通信连接到过程控制数据高速通道10之外，控制器11还使用与例如标准4-20ma设备、i/o卡26、28或任何智能通信协议(例如fieldbus协议、协议、协议等)相关的任何期望的硬件和软件通信连接到现场设备15-22和40-46中的至少一些。在图1b中，控制器11、现场设备15-22和i/o卡26、28是有线设备；而现场设备40-46是无线现场设备。当然，有线现场设备15-22和无线现场设备40-46可以符合任何其他期望的标准或协议，例如任何有线或无线协议，包括将来开发的任何标准或协议。
46.过程控制器11包括处理器30，其实施或监视一个或多个过程控制例程38(例如，存储在存储器32中的)。处理器30被配置为与现场设备15-22和40-46以及与通信地连接到控制器11的其他节点通信。注意，如果需要，本文所述的任何控制例程或模块可以具有由不同的控制器或其他设备实现或执行的其部分。同样，本文描述的将在过程控制系统5内实施的控制例程或模块38可以采取任何形式，包括软件、固件、硬件等。控制例程可以以任何期望的软件格式来实现，例如使用面向对象的编程、梯形逻辑、顺序功能图、功能框图，或者使用任何其他软件编程语言或设计范例。控制例程38可以被存储在任何期望类型的存储器32中，例如随机存取存储器(ram)或只读存储器(rom)。同样，控制例程38可以被硬编码到例如一个或多个eprom、eeprom、专用集成电路(asic)或任何其他硬件或固件元件中。简单地说，控制器11可以被配置为以任何期望的方式实施控制策略或控制例程。
47.控制器11使用通常被称为功能块的部件来实施控制策略，其中每个功能块是整个控制例程的对象或其他部分(例如，子例程)。控制器11可以与由其他设备(例如，其他控制器或现场设备)实施的功能块一起操作，以实施过程控制系统5内的过程控制回路。
48.一般而言，短语“控制回路”是指用于实现特定控制目标(例如，基于一个或多个测量的过程参数来控制到罐的入口阀)的特定的一组过程控制设备和/或软件模块(例如，功能块)。此外，每个阀或其他设备(例如阀100)又可以包括内部回路，其中例如阀定位器或阀控制器控制阀致动器(其本质上可为电动的、气动的或液压的)以移动阀阻塞器或最终控制元件，例如阀塞。阀定位器或控制器可响应于控制信号(例如，来自诸如控制器11的控制器)移动阀阻塞器，并且可从传感器(诸如位置传感器)获得反馈以控制控制元件或阻塞器的移动(从而控制通过阀的流量)。
49.在气动阀致动器的情况下，控制元件或阀阻塞器可响应于致动器(诸如弹簧偏置隔膜)上的变化的空气或气体压力而移动，该变化的空气或气体压力可由响应于命令信号的变化的阀定位器或控制器引起(在其他情况下，阀控制器可执行内部或本地控制例程，该内部或本地控制例程使其移动控制元件)。例如，在一个标准阀机构中，具有在4至20ma(毫安)范围内变化的量值的命令信号使阀定位器或控制器与到压力室的命令信号的量值(例如，通过传送相应的3-15psi信号)成比例地改变压力室内的空气量，并因此改变压力室内的空气压力。改变压力室中的空气压力导致致动器(即，在该示例中的基于弹簧的隔膜)移动，这导致控制元件(例如，阀塞、旋转盘或球等)移动。通常，准确和精确的控制取决于(i)施加在控制元件上的压力变化与(ii)所得的控制元件的行程(有时简称为阀的行程)之间的已知关系。
50.返回到功能块，功能块通常执行以下之一：(i)输入功能，诸如与变送器、传感器或其他过程参数测量设备相关联的输入功能(有时被称为“输入块”)；(ii)控制功能，例如与
执行pid、模糊逻辑等的控制例程相关联的控制功能(有时称为“控制块”)；或(iii)输出功能，控制某些设备(例如阀)的操作以执行过程控制系统5内的某些物理功能(有时称为“输出块”)。当然，存在混合和其他类型的功能块。
51.功能块可以存储在控制器11中并由其执行，这通常是当这些功能块用于标准4-20ma设备和诸如设备的一些类型的智能现场设备或与之相关联时的情况，或者可以存储在现场设备自身中并由其实现，这可以是fieldbus设备的情况。例如，在一些情况下，阀100的阀控制器101可以是存储和执行功能块(例如，表示阀100的内或内部控制回路)的“智能”现场设备。一个或多个控制例程38可以实现一个或多个控制回路，这些控制回路是通过执行一个或多个功能块来执行的。
52.如果需要，控制器11可以被配置为基于从控制阀100接收的数据来控制一个或多个阀和/或一个或多个泵。例如，当阀100处的检测流量被认为过高或过低时，控制器11可以重新定位阀100和/或一个或多个上游或下游阀或泵。此外，控制器11可以被配置为基于来自其他现场设备的数据来控制阀100。例如，在实施例中，阀100可以是通向控制器11控制的罐的入口阀。在这样的实施例中，控制器11可以响应于控制器11检测到罐液位达到或接近阈值(例如，基于来自设置在罐处的液位传感器的数据)而向阀100传送命令以使阀100关闭或限制流动。同样，在阀100是通向罐的入口阀的这种实施例中，当检测到低罐液位时，控制器11可以向阀100传送命令以使阀100打开并且由此增加向罐的流入。
53.在任何情况下，有线现场设备15-22可以是任何类型的设备，例如传感器、阀、变送器、定位器等，而i/o卡26和28可以是符合任何期望的通信或控制器协议的任何类型的过程控制i/o设备。在图1b中，现场设备15-18是标准4-20ma设备或设备，它们通过模拟线路或组合的模拟和数字线路与i/o卡26通信，而现场设备19-22是智能设备，例如fieldbus现场设备，它们使用fieldbus通信协议通过数字总线与i/o卡28通信。另外或可替换地，在一些实施例中，至少一些有线现场设备15-22或至少一些i/o卡26、28使用过程控制数据高速通道10或通过使用其他合适的控制系统协议(例如profibus、devicenet、foundation fieldbus、controlnet、modbus、hart等)与控制器11通信。
54.在图1b中，无线现场设备40-46使用无线协议，诸如协议，经由无线过程控制通信网络70进行通信。这样的无线现场设备40-46可以直接与无线网络70的一个或多个其他设备或节点通信，所述其他设备或节点也被配置为无线地通信(例如，使用无线协议或另一无线协议)。为了与一个或多个未被配置为无线通信的其他节点进行通信，无线现场设备40-46可以利用连接到过程控制数据高速通道10或连接到另一过程控制通信网络的无线网关35。无线网关35提供对无线通信网络70的各种无线设备40-58的访问。特别地，无线网关35提供无线设备40-58、有线设备11-28或过程控制工厂5的其他节点或设备之间的通信耦合。例如，无线网关35可以通过使用过程控制数据高速通道10或通过使用过程工厂5的一个或多个其他通信网络来提供通信耦合。
55.类似于有线现场设备15-22，无线网络70的无线现场设备40-46执行过程工厂5内的物理控制功能，例如，打开或关闭阀，或进行过程参数的测量。然而，无线现场设备40-46被配置为使用网络70的无线协议进行通信。这样，无线现场设备40-46、无线网关35和无线
网络70的其他无线节点52-58是无线通信分组的生产者和消费者。
56.在过程工厂5的一些配置中，无线网络70包括非无线设备。例如，在图1b中，现场设备48是传统4-20ma设备，而现场设备50是有线设备。为了在网络70内进行通信，现场设备48和50经由无线适配器52a、52b连接到无线通信网络70。无线适配器52a、52b支持诸如wirelesshart的无线协议，并且还可以支持诸如fieldbus、profibus、devicenet等的一个或多个其他通信协议。如果需要，阀100可以经由适配器(例如适配器52a/b)耦合到无线网络70(和例如控制器)。
57.另外，在一些配置中，无线网络70包括一个或多个网络接入点55a、55b，其可以是与无线网关35有线通信的单独物理设备，或者可以与无线网关35一起被提供作为集成设备。无线网络70还可以包括一个或多个路由器58，用以将分组从一个无线设备转发到无线通信网络70内的另一无线设备。在图1b中，无线设备40-46和52-58彼此通信，并且通过无线通信网络70的无线链路60或经由过程控制数据高速通道10与无线网关35通信。
58.如所述的，后端环境125可以包括各种部件，诸如计算设备、操作员工作站、数据库或数据总库等，其通常被屏蔽或保护以免受现场环境122的恶劣条件和材料的影响。后端环境125可以包括以下中的任何一个或多个，其中的每一个可以通信地连接到数据高速通道10：(i)一个或多个操作员工作站(例如，被配置为向操作员显示来自阀100的数据；或被配置为使得操作员能够向阀100传送命令)；(ii)配置应用程序和配置数据库(例如，使得能够配置阀100)；(iii)数据历史记录应用程序和数据历史记录数据库(例如，存储来自阀100的历史信息，例如测量的阀位置、测量的流量或由阀100生成的诊断信息)；(iv)一个或多个其他无线接入点，其使用其他无线协议与其他设备通信；以及(v)到当前过程控制系统5外部的系统的一个或多个网关。图1b示出了主机150(其可以是任何合适的计算机或服务器)。后端环境125的所描述的部件中的任何一个或多个可以在诸如主机150的计算机或主机上实现。
59.如图所示，工厂5可以包括诊断系统130，其可以在主机(有时称为“服务器”、“计算机”等)150上执行，并且可以通信地耦合到数据高速通道10。主机150可以是任何合适的计算设备，并且可以包括将系统130存储为一个或多个模块、应用程序或指令集的存储器(未示出)；以及执行系统130的处理器(未示出)。存储器可以是包括用于放置、保持和/或接收信息的非暂时性计算机可读介质(例如，ram、rom、eeprom、闪存、光盘存储、磁存储等)的任何系统或设备。在一些配置中，主机150可以是便携式手持工具，例如包括触摸接口。此外，在一些情况下，系统130是专用集成电路(asic)。虽然图1b将主机150示出为包括显示器，但是在一些情况下，主机150不包括显示器。在任何情况下，诊断系统130可以对从阀100接收的数据执行诊断分析(例如，对来自阀100的轴的测量转矩值的诊断分析)。iii.示例控制回路
60.图2是示出诊断系统130(也在图1b中示出)的框图，该诊断系统通信连接到控制阀213(例如，图1a和1b中示出的阀100的示例实施例)，该控制阀是单输入单输出过程控制回路210的一部分。如图所示，控制阀213可以包括定位器或阀控制器214、致动器215、控制元件或阻塞器218、传感器237、应变计223和电-压力转换器221。这些部件分别表示图1a中所示的阀控制器101、致动器103、阻塞器105、(多个)传感器117、应变计115和转换器113的示例，并且可具有与图1a中所示的相应部件相同或相似的配置和/或功能。
61.在示例操作中，诊断系统130收集来自控制阀213和各种传感器的信息，并使用该信息来执行在线诊断、离线诊断和/或对由在线和离线诊断生成的诊断数据的综合分析，使得诊断系统130能够跟踪控制阀213的行为和健康状况。具体地，系统130可以在给定时间跟踪转矩以及转矩与其他变量之间的关系(例如，转矩与阀行程、致动器压力、通过阀的流量等之间的关系)。系统130可以跟踪观察到的最大转矩、观察到的最小转矩、观察到的平均转矩等。在已经收集足够的信息之后，系统130可以生成转矩特征(例如，对于给定阀位置和/或对于给定致动器压力的转矩的“正常”范围)。下面描述控制回路210的部件，接着讨论系统130及其与控制回路210的部件的交互。
62.除了控制阀213之外，控制回路210包括变送器222、求和结点224和控制器212(例如，代表图1a和1b所示的控制器11的示例)。在示例操作中，过程控制器212控制阀213以操纵过程220的过程变量。为了实现阀213的控制，控制器212向控制阀213发送例如4至20ma的命令信号。
63.变送器222可以测量过程220的过程变量，并可以将所测量的过程变量的指示传送到求和节点224。求和结点224将过程变量的测量值(转换为归一化百分比)与设定点进行比较，以产生指示差值的误差信号。求和结点224然后将计算的误差信号提供给过程控制器212。可以由用户、操作员或另一控制器生成的设定点通常被归一化为0到100％之间，并且指示过程变量的期望值。过程控制器212使用误差信号来根据任何期望的技术生成命令信号，并将命令信号传递到控制阀213，从而实现过程变量的控制。
64.如所述的，诊断系统130从回路210中的各种设备收集数据，并利用所收集的数据来估计各种回路参数(转矩、阀行程、致动器压力、摩擦力、死区时间、死区等)并执行在线和离线诊断。系统130的一个或多个部件可以由诸如图1b中所示的主机150之类的主机来实现。在一些配置中，诊断系统130的一个或多个部件可以在过程控制网络中的控制阀213或任何其他过程控制设备(例如，现场设备)的内部。例如，系统130可以经由多个设备来分布和实现。如果控制阀213是基于微处理器的设备，则诊断系统130可以共享与已经在控制阀213内的处理器和存储器相同的处理器和存储器。因此，可以设想，可以在进行测量(例如，轴转矩的测量)的设备中执行统计分析(例如，转矩信息的统计分析)，其中结果被发送到用户显示器或主机设备(例如，主机150)以供使用。可替换地，信号测量可以由设备(例如阀213)进行，然后将这样的测量结果发送到远程位置(例如主机150)，在那里执行统计分析。在任何情况下，不管系统130的精确性质如何，系统130都可以收集与阀213有关的数据(例如，经由阀213内部和/或外部的传感器)。
65.例如，诊断系统130可以使用电流传感器232检测传递到定位器214的命令信号、使用压力传感器234检测来自定位器214的压力输出、使用压力传感器236检测由致动器215输出的致动器命令信号、以及使用位置传感器237检测控制元件218的输出处的阀位置中的一个或多个。如果需要，诊断系统130还可以或可替换地检测设定点信号、求和结点224的输出处的误差信号、过程变量、变送器222的输出或引起或指示控制阀213或过程控制回路210的移动或操作的任何其他信号或现象。还应当注意，其他类型的过程控制设备可以具有诊断系统130可以使用的其他信号或与其相关联的现象。取决于实施例，压力传感器234和/或236可以容纳在控制阀213的组件或外壳内(例如，在定位器214的外壳内)，或者可以设置在控制阀213外部的某处。
66.显然，当控制阀213被配置为传送那些测量结果时，诊断系统130也可以读取控制器命令信号、压力信号、致动器命令信号或阀位置的指示。同样，诊断系统130可以检测由已经在控制阀213内的其他传感器生成的信号，例如由位置传感器237指示的阀位置。当然，诊断系统130所使用的传感器可以是任何已知的传感器，并且可以是模拟或数字传感器。例如，位置传感器237可以是任何期望的运动或位置测量装置，包括例如电位计、线性可变差动变压器(lvdt)、旋转可变差动变压器(rvdt)、霍尔效应运动传感器、磁阻运动传感器、可变电容器运动传感器等。应当理解，如果传感器是模拟传感器，则诊断系统130可以包括一个或多个模数转换器，其对模拟信号进行采样并将采样的信号存储在诊断系统130内的存储器中。然而，如果传感器是数字传感器，则它们可以直接向诊断系统130提供数字信号，然后诊断系统可以以任何期望的方式将这些信号存储在存储器中。此外，如果收集了两个或更多个信号，则诊断系统130可以将这些信号存储为与任何特定时间相关联的数据点的分量。例如，在时间t1、t2、...tn的每个数据点可具有输入命令信号分量、压力信号分量、致动器行程信号分量、测量转矩分量、流率分量等。当然，这些数据点或其分量可以以任何期望或已知的方式存储在存储器中。iv.示例控制阀
67.图3示出了阀300的透视图，其代表图1a和1b中所示的阀100的示例。如图所示，控制阀300可以包括定位器或阀控制器301、致动器303、控制元件或阻塞器305、电-压力转换器313、应变计315、致动链路321(例如，将压力信号从控制器301传送到致动器303)、轴323、电或导电链路325和链路327(例如，传送压力或气动信号)。这些部件分别表示图1a所示的阀控制器101、致动器103、阻塞器105、(多个)传感器117、电-压力转换器113、应变计115、致动链路121、轴123、电或导电链路125和链路127的示例，并且可具有与图1a所示的相应部件相同或相似的配置和/或功能。
68.如图所示，阀300包括包装材料351，其用作密封件，允许杆或轴323的运动，同时密封过程流体，因此在移动杆323和致动器303之间不会发生泄漏。为了形成密封，包装材料351可以对轴323施加力。不幸的是，这也可能导致施加的阻力，从而导致轴323的与包装材料351接触的部分阻挡由致动器303驱动的旋转。应变计315可以用于检测由该阻力产生的机械变形和转矩，使得控制器301能够在转矩变得过大和不安全的情况下采取校正动作。与应变计115类似，应变计315可以以任何合适的方式附着到轴，诸如通过使用粘合剂。
69.应变计315可以经由链路325电耦合到电-压力转换器313。如同转换器113一样，转换器313可以检测来自应变计315的表示机械变形程度的电特性(例如，电阻、电流、电压等)。在一些实施例中，阀控制器301的外壳可容纳电-压力转换器313。在所示实施例中，链路325远离应变计315沿着轴325朝向致动器303的主体延伸，缠绕在致动器303的后端周围，并且连接到转换器313。在一些实施例中，链路325可以延伸穿过致动器303的主体以连接到转换器313。链路325可以以适合的方式在应变计315和转换器313之间行进，并且可以以任何适合的导线绝缘来绝缘。
70.外壳302的腔353可被配置为接收连接到阻塞器的轴的端部，从而使阻塞器305能够正确地安置在组件302内并旋转。
71.如图所示，致动器303包括弹簧357和机械地联接到轴323的致动器轴355。当致动器303顶部的空气压力增加时，弹簧357被压缩，并且致动器轴355行进以驱动轴323。在所示
的示例中，轴355和轴323之间的联动装置操作以将线性运动转换成旋转运动。即，轴355的上下运动被转换为轴323的旋转运动。在一些实施例中，除了轴323之外或代替轴323，应变计可放置在致动器轴355上。
72.在示例操作中，应变计315检测轴323的机械变形。应变计315可以基于检测到的机械变形生成与检测到的机械变形相对应的电信号(例如，其与施加在轴323上的给定转矩对应)。例如，应变计315可以被配置为随着应变计本身随着轴323变形而变形而改变电阻。在实施例中，应变计315可以包括生成与检测到的变形相对应的电流或电压信号的部件或以其他方式与该部件通信。
73.在任何情况下，电-压力转换器313接收电信号(表示检测到的变形或测得的转矩值(例如，经由链路325))。电-压力转换器313检测电信号并对电信号进行解码以确定与信号相对应的测量值(例如，与电阻值、电流值、电压值等相对应)。例如，转换器313可以确定与检测到的电阻、电流或电压相对应的测量扭矩值。然后，电-压力转换器313可以对压力信号(例如，3-15psi信号)进行编码，该压力信号经由链路327从电-压力转换器313传送到阀控制器301。
74.当阀控制器301接收到该信号时，控制器301可对该信号进行解码以检测测量的转矩。控制器301可分析转矩值以确定其是否落在安全范围之外。在一些情况下，控制器301基于历史转矩值的分析识别安全或不安全转矩范围。在一些情况下，控制器301分析转矩和另一参数之间的关系，例如阀行程、致动器压力、通过阀的流率等，并且可以将该关系与预期关系或预期关系范围(例如，从历史数据的分析确定)进行比较。在一些情况下，控制器301将转矩传送到过程工厂5中的一个或多个其他节点(例如，过程控制器11)。控制器11然后可以分析转矩值并且可以响应于确定例如该值处于不安全范围中而采取控制动作(例如，通过向控制器301传送输命令以将阀驱动到安全状态)。在一些情况下，当转矩值表示意外的或不安全的值时，过程工厂5中的一个或多个设备(例如，阀控制器301、控制器11、主机150等)可以生成警报。
75.在一些实施例中，阀300可具有不同的配置。例如，在一些情况下，控制器301和转换器313之间的链路327可以位于控制器301和转换器313的另一侧。在一些情况下，转换器313和301的一侧可以包括电连接，并且第二侧可以具有气动连接，例如气动链路327。在一些情况下，控制器301可以向转换器313提供电力。在实施例中，控制器301包括机载压力传感器，其用于检测经由链路327传送的信号。在一些实施例中，控制器301利用设置在控制器301的外壳外部的压力传感器来读取经由链路327传送的信号。在任一情况下，控制器301的一个或多个处理器可经由任何合适的通信手段从这种压力传感器接收信号值(由链路327传送)(例如，压力传感器可经由电信号将从压力链路327检测到的值传送到控制器301的处理器)。v.其他考虑
76.当以软件实现时，本文描述的应用程序、服务和引擎中的任一个可被存储在任何有形非暂时性计算机可读存储器中，诸如存储在磁盘、激光盘、固态存储器设备、分子存储器存储设备或其他存储介质上、计算机或处理器的ram或rom中等等。尽管本文公开的示例系统被公开为包括在硬件上执行的软件或固件以及其他部件，但是应当注意，这样的系统仅仅是说明性的，并且不应当被认为是限制性的。例如，可以设想，这些硬件、软件和固件组
件中的任何一个或全部可以专门以硬件、专门以软件或以硬件和软件的任何组合来实现。因此，虽然本文描述的示例系统被描述为在一个或多个计算机设备的处理器上执行的软件中实现，但是本领域普通技术人员将容易理解，所提供的示例不是实现这样的系统的唯一方式。
77.具体参考方法400，所描述的功能可以全部或部分地由图1b所示的系统5的设备、电路或例程来实现。方法400可以由电路集合来实现，该电路集合被永久地或半永久地配置(例如，asic或fpga)以执行相应方法的逻辑功能，或者至少被临时地配置(例如，一个或多个处理器和代表逻辑功能、被保存到存储器的指令集或例程集)以执行相应方法的逻辑功能。
78.在整个说明书中，多个实例可以实现被描述为单个实例的部件、操作或结构。尽管将一个或多个方法的各个操作图示和描述为单独的操作，但是在某些实施例中可以同时执行各个操作中的一个或多个。
79.如本文所使用的，对“一个实施例”或“实施例”的任何引用意味着结合该实施例描述的特定元素、特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。在说明书中的各个部分出现的短语“在一个实施例中”不一定全部指同一实施例。
80.如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”或其任何其他变型旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列要素的过程、方法、物品或装置不一定仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的或这样的过程、方法、物品或装置固有的其他要素。此外，除非明确地相反地陈述，否则“或”是指包含性的或而不是排他性的或。例如，条件a或b由以下中的任何一个满足：a为真(或存在)且b为假(或不存在)，a为假(或不存在)且b为真(或存在)，且a和b两者均为真(或存在)。
81.此外，短语“其中该系统包括x、y或z中的至少一个”意味着该系统包括x、y、z或其某种组合。类似地，短语“其中部件被配置用于x、y或z”意味着部件被配置用于x、被配置用于y、被配置用于z、或被配置用于x、y和z的某种组合。
82.此外，使用“一”或“一个”来描述本文实施例的元件和部件。本说明书和随后的权利要求书应被理解为包括一个或至少一个。单数也包括复数，除非明显地另外表示。
83.一般而言，如本文所使用的，短语“存储器”或“存储器设备”指的是包括一种或多种计算机可读介质(“crm”)的系统或设备。“crm”是指可由相关计算系统访问以放置、保持或取回信息(例如，数据、计算机可读指令、程序模块、应用程序、例程等)的一种或多种介质。注意，“crm”指本质上非暂时性的介质，而不指非实体的暂时信号，诸如无线电波。
84.crm可以用包括在相关计算系统中或与相关计算系统通信的任何技术、设备或设备组来实现。crm可以包括易失性或非易失性介质、以及可移动或不可移动介质。crm可以包括但不限于，ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、或者可用于存储信息并可由计算系统访问的任何其他介质。crm可以通信地耦合到系统总线，从而使crm与耦合到系统总线的其他系统或部件之间能够通信。在一些实施方式中，crm可以经由存储器接口(例如，存储器控制器)耦合到系统总线。存储器接口是管理crm和系统总线之间的数据流的电路。
85.本文所述的示例方法的各种操作可以至少部分地由一个或多个所述或隐含公开的控制器或处理器(例如，阀100/212/300的处理器；主机150的处理器等)执行。一般而言，
术语“处理器”和“微处理器”可互换使用，各自都指被配置为获取和执行存储到存储器的指令的计算机处理器。
86.通过执行这些指令，所公开的(一个或多个)处理器可以执行由指令定义的各种操作或功能。所公开的(一个或多个)处理器可以被临时配置(例如，通过指令或软件)或永久被配置为执行相关操作或功能(例如，用于专用集成电路或asic的处理器)，这取决于特定实施例。每个公开的处理器可以是芯片组的一部分，该芯片组还可以包括例如存储器控制器或i/o控制器。芯片组是集成电路中的电子部件的集合，其通常被配置为提供i/o和存储器管理功能以及多个通用或专用寄存器、定时器等。一般而言，所描述的处理器中的一个或多个可以经由系统总线通信地耦合到其他部件(诸如存储器设备和i/o设备)。
87.某些操作的执行可以分布在一个或多个处理器中，不仅驻留在单个机器内，而且跨多个机器部署。例如，当单个处理器被描述为执行一组操作时，应当理解，在一些实施例中，多个处理器可以根据跨多个处理器的任何期望分布来执行该组操作。在一些示例实施例中，一个或多个处理器可以位于单个位置(例如，在家庭环境、办公室环境内或作为服务器群)，而在其他实施例中，处理器可以分布在多个位置上。
88.诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“呈现”、“显示”等的词语可以指机器(例如，计算机)的动作或过程，其操纵或变换被表示为一个或多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器或其组合)、寄存器或接收、存储、传送或显示信息的其他机器部件内的物理(例如，电子、磁或光学)量的数据。
89.除非另有说明，否则本公开内容中描述的“例程”、“模块”或“应用程序”是指可以存储在crm上的计算机可读指令集。通常，crm存储表示或对应于指令的计算机可读代码(“代码”)，并且该代码适于由处理器执行以促进被描述为由例程或应用程序表示或与其相关联的功能。每个例程或应用程序可以经由独立的可执行文件、可执行文件的套件或包、由可执行文件或程序使用的一个或多个不可执行文件、或其某种组合来实现。在一些实例中，除非另有说明，否则所描述的例程中的一个或多个例程可以被硬编码到一个或多个eprom、eeprom、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或任何其他硬件或固件元件中。
90.此外，除非另有说明，每个例程或应用程序可以被具体化为：(i)独立软件程序，(ii)软件程序的模块或子模块，(iii)软件程序的例程或子例程，或(iv)由软件程序经由“调用”而调用或访问的资源，从而使系统实现与资源相关联的任务或功能。每个例程可以由以任何期望的语言实现的代码来表示，诸如源代码(例如，可解释以便执行或可编译为较低级的代码)、目标代码、字节码、机器代码、微代码等。代码可以用任何合适的编程或脚本语言(例如，c、c++、java、actionscript、objective-c、javascript、css、python、xml、swift、ruby、elixir、rust、scala或其他的)来编写。
91.最后，在该文件结尾的专利权利要求不旨在根据35 u.s.c.
§
112(f)来解释，除非明确地叙述了传统的模块加功能的表达方式，诸如在权利要求中明确地叙述的“用于
……
的模块”或“用于
……
的步骤”表达方式。本文描述的系统和方法的至少一些方面涉及对计算机功能的改进，并改进常规计算机的功能。
技术特征：1.一种被配置为利用阀中轴转矩的测量的系统，所述系统包括：用于阀的阀阻塞器，所述阀阻塞器被配置为调整相对于阀体的位置，以调整通过所述阀的材料的流动；轴，所述轴机械地联接到所述阀阻塞器；致动器，所述致动器机械地联接到所述轴并且被配置为致动所述轴；阀控制器，所述阀控制器被配置为将致动信号传送到所述致动器，以致动所述轴并从而实现所述阀阻塞器的期望位置或取向；应变传感器，所述应变传感器设置在所述轴上并且被配置为：(i)检测所述轴的机械变形；(ii)基于检测到的机械变形，生成利用转矩参数的测量值编码的电信号；以及(iii)传送所述电信号；以及电-压力转换器，所述电-压力转换器通信地耦合到所述应变传感器和所述阀控制器两者，其中，所述电-压力转换器被配置为(i)接收所述电信号；(ii)解码所述电信号以检测所述测量值；(iii)生成用所述测量值编码的压力信号；以及(iv)将用所述转矩参数的所述测量值编码的压力信号传送到所述阀控制器。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阀控制器被配置为：(i)分析所述转矩参数的所述测量值，以及(ii)响应于确定所述测量值落在期望范围之外而引起生成警报。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述期望范围是根据对所述转矩参数的所述测量值的历史的分析来确定的。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阀控制器被配置为接收所述压力信号；确定所述测量值超过阈值；以及响应于确定所述测量值超过所述阈值，将致动信号传送到所述致动器，以使所述致动器以将所述阀阻塞器驱动到安全状态的方式致动所述轴。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电信号为电压信号，并且其中，所述电-压力转换器为电压-压力转换器。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阀控制器通信地耦合到过程控制器，其中，所述阀控制器被配置为基于从所述过程控制器接收的命令生成并传送所述致动器信号。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阀控制器包括一个或多个处理器和存储控制例程的一个或多个存储器，其中，所述控制例程在被所述一个或多个处理器执行时使所述阀控制器基于所述控制例程的输出来生成并传送所述致动器信号。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述致动器信号为气动信号。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阀阻塞器被配置为通过绕平行于所述轴的轴线旋转来调整位置，从而调整通过所述阀体的所述材料的流动。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阀阻塞器被配置为通过沿线性方向移动来调整位置，从而调整通过所述阀体的所述材料的流动。11.一种用于利用阀中轴转矩的测量的方法，所述方法包括：经由设置在阀的轴上的应变计检测所述轴的机械变形；基于检测到的机械变形，生成表示转矩参数的测量值的电信号；经由电-压力转换器检测所述电信号；对所述电信号进行解码以检测所述测量值；用所述测量值编码压力信号；以及
将具有所述转矩参数的所述测量值的所述压力信号传送到所述阀的阀控制器。12.根据权利要求11所述的方法，还包括：分析所述转矩参数的所述测量值；确定所述测量值落在期望范围之外；以及响应于所述确定，生成警报。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述期望范围是根据对所述转矩参数的所述测量值的历史的分析来确定的。14.根据权利要求11所述的方法，还包括：分析所述测量值以确定所述测量值超过阈值；响应于所述确定，经由所述阀控制器将致动信号传送到用于所述阀的致动器，以使所述致动器以将用于所述阀的阀阻塞器驱动到安全状态的方式致动所述轴。15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电信号为电压信号，并且其中，所述电-压力转换器为电压-压力转换器。16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电信号为电流信号，并且其中，所述电-压力转换器为电流-压力转换器。17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述阀控制器通信地耦合到过程控制器，其中，所述方法还包括将所述测量值从所述阀控制器传送到所述过程控制器。18.根据权利要求11所述的方法，其中，用所述测量值编码所述压力信号包括传送在3-15psi的范围内的给定压力下的所述压力信号，其中，所述给定压力表示所述测量值。19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述机械变形为所述轴的旋转变形。20.根据权利要求11所述的方法，其中，所述机械变形为所述轴的线性变形。
技术总结所描述的技术提供了控制阀组件中的轴转矩的直接测量。测量的转矩可被用于分析控制阀的性能或健康状况。所描述的技术利用对轴转矩的直接测量，从而提供比间接或代理测量更准确且精确的测量。且精确的测量。且精确的测量。
技术研发人员：J
受保护的技术使用者：费希尔控制产品国际有限公司
技术研发日：2022.04.27
技术公布日：2022/11/1
