1、简介
磨损和出现撕裂是控制阀工作期间出现的正常现象，因此需要定期检修。通常，许多工厂都会每年或者两到三年停一次工。所有的控制阀都会被拆卸下来检查阀体内诸如阀芯、阀座环之类的零件是否出现损坏或异常的迹象。劣化的零件将被更换。这是一项繁杂耗时的工作，而当这项工作完成时候，许多阀门也许又根本不需要维修。因此，如果能够在早期不拆卸阀门的情况下诊断出需要维修的阀门，那么企业将获得很好的经济效益。

第一部便携式控制阀诊断系统于1990年问世。这部系统名叫FlowScanner，能对气动控制阀及其附件进行诊断。 



图1 FlowScanner 6000 

此系统在工业中被广泛用于诊断关键阀门。然而尽管FlowScanner流动扫描器诊断功能强大，但它需要专家人员花费一定的时间来安装、运行系统并解释诊断结果，诊断也通常在过程停工的时候进行。于1994年问世的第一台数字式阀门控制器（HART协议）给诊断工作带来了变化。数字式阀门控制器与FlowScanner不同，它直接安装在阀门上并含有行程和压力传感器。因此，利用数字式阀门控制器进行诊断工作不需要花费安装时间。对控制阀的诊断工作通常被限定在离线状态或一些带有在线报警的停工状态下进行。目前在市场需求扩大的压力推动下，许多过程企业将设备检修时间间隔延长为5年或更长。这使得开发一种在不停止生产的情况下对控制阀任何劣化迹象进行检测的技术越来越有必要。本文首先将回顾离线诊断存在的问题，然后介绍控制阀在线诊断和性能维护的新技术。文中还将讨论具体工业实例中各种诊断的运行，以及为满足特定过程的要求对控制阀性能的优化的例子。

2 一个好的控制阀
控制阀作为终端控制元件，其性能的好坏对过程有着直接影响。过程回路可通过采用先进的过程控制和实时优化技术加以改善。然而，所有的潜能只有在终端控制元件性能优化以后才能得以变为现实。性能差的阀门将导致差的过程回路。为保证阀门按照预定性能工作，以下几项措施应得到考虑。首先，应正确选择符合特定过程要求的尺寸合适的阀门；其次，定位器必须控制快速、准确；最后，定位器和阀门应正确安装和校准。

3、根据原由资料诊断控制阀性能：离线诊断   
在试车过程中，阀门/定位器组件应适当调整保证稳定性和响应性性。阶跃响应诊断常用于检测阀门组件的动态响应特性。对于要求控制阀开/关速度严格的场合，此项诊断还可以检测阀门开/关所需时间。典型阶跃响应诊断如图2所示，图中曲线分别为气源压力（绿线），设定值（蓝线）和实际阀门响应值（红线）。气源压力曲线表示阀门向靠近设定值方向动作时需要的压力，这样就可诊断出阀门可能的低气源压力的故障。



图2 阶跃响应诊断

另外一个诊断是图3所示的阀门信号诊断。外侧两条曲线之间的差距表示阀门摩擦力，各曲线平滑渐变表示阀门行程平滑。除摩擦力以外，图中还包含了校准问题，阀门和执行机构安装的不正确、控制阀尺寸不当、阀座完整性、关闭作用力、阀门粘着、气源压力问题、填料函摩擦力过大和门行程不彻底等信息。诸如阀座载荷，所需阀座载荷，平均摩擦力和动态误差区等控制阀特性的汇总信息列在了“Analyzed”表中。 



图3 阀门信号：图 


图4 阀门信号：分析

这些诊断可以帮助诊断过程中的潜在问题，同时对控制阀的性能做出初步诊断

4、维持控制阀性能：在线诊断   
通常，许多工厂都会每年或者两年停一次工。然而如前所述，竞争的市场促使许多过程企业将设备检修时间间隔延长为5年或更长，因此在过程运转期间维持控制阀的性能就变得非常重要。如果没有任何装置对控制阀的性能进行监测，阀门可能会在工作期间发生劣化，从而引发过程非正常停工，导致生产的中断，并使得企业花费更多成本用于重新恢复生产（Miller, 2002）。   

今天，智能阀门诊断技术使得对运转中的阀门进行检测变得可行。阀门信息将在过程运转期间被动收集。收集到的数据信息经过分析处理，得出可能原因。一旦发现问题，系统就会报告问题严重程度、可能的原因和推荐解决方法。在线诊断可检测包括仪表空气泄漏、阀门摩擦力和死区、表空气质量，连接松动、源压力限定和阀门组件校准在内的诸多问题。目前在线诊断系统可诊断200种不同类型的故障（Rinehart & Ingram, 2004）。