用于无线监视和预测线性阀故障的系统技术领域
本发明涉及用于控制和监视工业设施中的流体流动的系统和装置。更
特定而言，本发明涉及用于无线地监视和预测线性阀的故障的系统和方
法。
背景技术
在当今的工业环境中，系统和设备必须在数十年前认为不可能的水平
运行。全球竞争推动工业持续地改进过程操作、产品品质、产量和生产率
并且利用比之前更少的人力。生产设备必须实现前所未有的可靠性、可用
性和可维护性水平，因为工厂管理者设法降低操作和支持成本并且排除或
最小化资本投资。简言之，工业必须诉诸于新的措施来改进生产、性能、
安全性和可靠性，而同时最小化成本并且延长新的和老化设备的操作寿
命。
阀和气动促动器是每个流程工业中的重要元件。同一申请人的
WO2008/078323公开了一种用于无线地监视工业设施中的阀状态特别是
角位置的装置和系统。更具体而言，这个公告公开了安装到球阀(在本领
域中也被称作“直角回转阀”)上的附加监视装置和由多个这样的监视装置
所形成的网络。监视装置在短程无线网络诸如蓝牙、Zigbee、ISA100或无
线HART等中操作。每个监视装置经由短程网络向控制中心报告每个相应
球阀的状态。
WO2008/078323的监视装置可以附连到手动操作的直角回转阀上、或
者附连到利用阀促动装置而远程促动的直角回转阀上。WO2008/078323的
监视装置的发射器周期性地、或者当发生事件时发射所述直角回转阀的状
态能允许所述装置的发射器大部分时间保持在“休眠状态”，并且仅在需要
的时间“唤醒”以用于发射所述阀的状态。以此操作方式，可以使用相对紧
凑的电池，并且这种电池能持续长达数年。
在另一典型方面中，阀可以旋转(手动地或者利用促动器)到0°至90°
范围内的任何所希望的角位置。WO2008/078323的监视装置能以非常高的
精确度来无线地报告所述杆的角位置。在自动操作的情况下，监视装置向
控制中心提供反馈，反馈能允许控制中心确认的确已经适当地设置了阀的
所需角定位。
在另一方面，PCT/IL2013/050494公开了一种用于预测直角回转阀促
动器的未来故障的系统。一般而言，PCT/IL2013/050494的系统包括：(a)
传感器，其用于当在促动器处接收到控制命令时，持续地感测阀杆的角位
置，并且向监视单元输送相应角度变化信号；以及，(b)监视单元，其包括
(b1)采样单元，其用于接收所述角度变化信号并且产生转变矢量(transition
vector)，转变矢量包括来自所述角度变化信号的周期性采样；(b2)本地存
储器，其用于存储所述促动器-阀对的标称转变值；以及(b3)本地比较器单
元，其用于将所述转变矢量的至少一部分与标称转变值的相对应的所存储
的集合相比较，并且如果确定了差值高于一个或多个预先限定的阈值，则
发布所述促动器可能故障的警报。
如所提到的那样，WO2008/078323和PCT/IL2013/050494针对于利用
直角回转阀进行的操作。更具体而言，WO2008/078323提供了一种监视装
置，其确定并且报告直角回转阀的角位置，并且PCT/IL2013/050494预测了
直角回转阀的促动器的可能故障。
类似于直角回转阀，线性阀也广泛地在用于控制流体流动的工业中使
用。然而，WO2008/078323和PCT/IL2013/050494的监视和预测装置分别不
能在线性阀环境中执行所述监视或预测任务，因为它们都被设计成用于仅
在发生了杆的角度变化时操作，如在直角回转阀环境中的情况。
通常，当从打开状态切换到闭合状态时，或者从闭合状态切换到打开
状态时，线性阀的杆被线性地移位数十毫米的距离(例如，25毫米)。为
了监视阀的状态，通常设置了来自杆的延伸部来启动一对微型开关。来自
所述成对微型开关的第一开关被设置于延伸部的假设移位的第一端处，而
来自所述微型开关的第二开关被设置于假设移位的相对端处。以此方式，
两个微型开关的状态分别提供关于阀是处于其闭合状态还是处于其打开
状态的指示。
线性阀广泛地用于食品工业中，例如用于奶制品工业中。当用于奶制
品工业中时，需要维持持续关注并且格外小心以便在操作期间保持管、阀、
和所有相关联的内部部件完全清洁，从而避免细菌的滋生。这对于奶制品
工业产品典型的批量生产和快速分配和使用而言特别重要。例如，如果并
未完好地维持管和阀部件的清洁，则甚至在检测到故障和污染之前的很短
时间(大约数小时)内，数以万计人的健康可能会同时受到影响。为了在
奶制品工业中维持管、阀和内部部件卫生，通常使用“双阀”结构，并且每
隔数小时执行一次“双提升”程序。“双提升阀”是定位在介于两个管之间的
通道中的两个线性阀的结构。在主要操作模式中，所述两个阀可以同时移
位以打开介于两个管之间的通道，因而允许材料从一个管流到另一个管。
当两个阀不移位时，由于在阀上的密封件，则在管之间并不存在材料流动。
在另一操作模式，当两个阀处于闭合位置时，所述两个阀中每一个可能独
立于另一个移位，而另一个阀保持静止并且闭合。在正常奶制品生产的时
间期间，通过将两个阀同时移位到相同方向，促动器可能闭合或打开介于
两个管之间的通道，由此能允许材料在管之间的流动。过程中清洁(CIP)
程序(其通常每数小时执行一次)是双步骤程序。CIP程序总是始于其中
两个阀处于闭合位置的状态。在第一步骤期间，促动器使所述两个阀中的
第一个阀部分地向第一方向移位到第一管内，而第二阀保持静止在通道闭
合的状态。在部分移位之后，所述第一阀被第一管内的清洁剂和水的流动
加以冲洗。在完成对第一阀的冲洗时，通过使这个阀返回到通道闭合的位
置(在这个阶段，由所述两个阀二者来保持通道闭合)，促动器再次执行
部分移位。由促动器使所述两个阀中的第二个阀部分地向第二方向移位到
所述第二管的空间内来起始CIP程序的第二步骤，而第一阀保持静止在通
道闭合的状态。在部分移位之后，所述第二阀现由第二管内的清洁剂和水
的流动加以冲洗。在完成对第二阀的冲洗之后，通过使这个阀返回到通道
闭合的位置，则促动器再次执行部分移位，并且完成冲洗程序(在这个阶
段，同样由所述两个阀二者来维持通道闭合)。
主要打开-闭合线性移位通常为大约25至50mm。相比而言，部分(CIP)
移位通常更小得多，大约为所述主要打开-闭合移位的5-10％。更具体而言，
虽然主要打开-闭合移位大约为至少25至50mm(取决于具体应用)，所述
部分移位为大约2-4mm。遗憾的是，上文所讨论的所述微型开关布置能够
感测大约至少15-20毫米的移位，而不能感测这种2-4毫米的较短移位。由
于这种限制，执行所述两步骤CIP程序，而无需向控制中心反馈，即，并
未监视所述阀的部分移位，并且未确保移位的确已发生。显然，这种没有
反馈的操作方式给制造商带来重大风险(丢失产品和材料的风险)并且也
给公众健康带来重大风险。此外，目前使用的程序并不能允许关于部件故
障做出任何预测。
因此，本发明的目的在于提供一种特别地适合于线性阀的无线监视系
统。
本发明的另一目的在于提供一种无线监视系统，这种无线监视系统能
够监视线性阀的较短移位，如在食品工业中清洁程序期间特别地执行的线
性阀的较短移位。
本发明的再一目的在于提供一种监视系统，其能检测线性阀操作中的
故障。
本发明的又一目的在于提供一种监视系统，这种监视系统能够预测线
性阀的操作中的故障。
本发明的还一目的在于提供所述监视、故障检测和预测系统，这种系
统能容易地适用于目前市场上的线性阀。
本发明的又一目的在于提供所述监视、故障检测和预测系统，其为附
加系统。
通过下文的描述，本发明的其它目的和优点将会变得显而易见。
发明内容
一种用于监视线性促动器-阀对操作和用于在故障的早期发展阶段检
测故障的系统，这种系统包括：(a)用于打开和闭合介于两个管之间的通道
的线性阀；(b)用于通过使所述阀的杆完全或部分移位而将所述阀驱动到闭
合或打开状态的线性促动器；(c)角度无线阀监视装置，其用于通过检查
主轴的角取向来监视所述对的状态并且用于向控制中心报告所述状态；以
及，线性至角度转换器，其用于将所述杆的所述线性移位转换为所述主轴
的角度进度。
优选地，所述线性至角度转换器包括：(a)第二转移元件，其具有两个
端部，其中在其第一端部处，所述第二转移元件附连到所述阀杆并且在其
第二端部处，所述第二转移元件铰接地附连到第一转移元件；以及(b)第一
转移元件，其铰接地附连到所述第二转移元件，并且其也附连到所述主轴
的第一端，所述主轴在其另一端处连接到所述角度无线阀监视装置。
优选地，所述线性阀是包括两个个别阀的双阀，且其中所述促动器能
同时驱动所述两个个别阀、或者单独地驱动所述个别阀之一。
根据权利要求3所述的系统，其中，两个线性至角度转换器和两个阀
监视装置用来监视所述双阀的两个所述个别阀。
优选地，所述第二转移元件由在其端部处的环而附连到杆，环夹紧所
述杆。
优选地，所述环可打开以围绕所述杆，由此用以提供作为附加系统的
系统。
优选地，所述个别阀之一在CIP程序期间个别地并且部分地移位到所
述管之一内的空间，以用于利用水和清洁剂来冲洗所述相应阀，其中另一
个别阀保持处于闭合状态，闭合所述通道。
优选地，所述部分移位为大约3-5mm。
优选地，所述完全移位为大约20-30mm或更大。
优选地，所述个别阀中每一个包括O形环，当所述个别阀处于所述闭
合状态时，所述O形环能密封所述通道。
优选地，所述角度阀监视装置是增强的角度阀监视装置，其用于监视
阀状态的目的和用于故障检测和预测目的。
优选地，所述增强的角度阀监视装置包括：(a)本地存储器，其用于存
储所述促动器和阀对的标称转变值；(b)采样单元，其用于从主轴上的传感
器接收实际角变化信号，并且产生包括来自所述信号的周期性采样的转变
矢量；以及，(c)比较器单元，其用于：(i)将所述转变矢量的至少一部分与
来自所述存储的标称转变值的相对应集合相比较；以及(ii)如果确定差值高
于一个或多个预先限定的阈值，则发出所述促动器可能故障的警报。
优选地，所述转变矢量被发射到控制中心，并且在控制中心处执行在
所述标称转变值与所述转变矢量之间的比较。
优选地，所述增强的角度阀监视装置预测并且确定下列中至少一个的
故障：(a)线性阀；(b)当使用双阀时，个别线性阀中的每一个；(c)在所述
阀中一个或多个中使用的一个或多个O形环；以及(d)线性促动器。
优选地，两个线性至角度转换器和两个阀监视装置分别用来监视所述
双阀的两个所述个别阀。
优选地，所述线性至角度转换器包括一个或多个齿轮，以用于将线性
移位转换为角度移位。
附图说明
在附图中：
-图1a和图1b示出了通常用于食品工业中的管路系统的现有技术结构；
-图2以示意形式描述了与图1a和图1b的管路布置相关联的线性阀组件
(促动器和双阀)的内部结构；
-图3示出了图2的线性阀组件处于其打开状态；
-图4以示意形式示出了如何由图2和图3的双阀结构来执行CIP循环；
-图5以示意形式示出了在CIP循环的第二步骤期间如何冲洗上阀；
-图6示出了根据本发明的一实施例的监视和故障预测和检测系统的
结构的框图；
-图7示出了根据本发明的一实施例用于监视在双阀结构中的线性移
位的系统；
-图8a和图8b详细地示出了两个线性至角度转换器；
-图9示出了诸如在WO2008/078323中所描述的两个角度无线阀监视装
置如何附连到具有线性阀组件的管路结构上；
-图10示出了正常促动器和双阀对从闭合状态(0％)至打开状态
(100％)的转变矢量；
-图11示出了与图10的曲线类似的曲线，但其关于系统从闭合状态到打
开状态的转变；
-图12a示出了在本发明的系统中在CIP循环期间执行的在第一方向上
的部分移位(2-4mm)；
-图12b以放大比例示出了图12a的曲线；
-图13示出了图12a的阀返回到其原始位置；
-图14示出了在正常阀的标称曲线“N”与有缺陷的阀的实际曲线“A”之
间的比较；
-图15示出了与线性阀从闭合位置(100％)转移到打开位置(0％)有
关的在标称曲线“N”与实际曲线“A”之间的又一比较；以及
-图16描述了线性到角度转变的精确度。
具体实施方式
本发明提供一种用于线性阀的无线监视和故障预测系统。本发明的监
视系统可以监视如在食品工业中的双阀的CIP程序期间通常执行的大约
2-3毫米的线性阀移位。本发明的系统还可以预测在所述线性促动器和阀中
的未来故障的发展，例如，在通常用于所述线性阀用来密封相应通道的O
形环中。应当指出的是，尽管在需要监视大约2-4毫米的线性阀移位时本发
明特别有利，本发明也可以用来监视更大得多的移位。此外，尽管说明书
涉及在食品中特别是在奶制品工业中所使用的具体结构，本发明也可以适
用于监视和预测在任何其它环境中的线性阀和促动器中的故障。
在图1a和图1b中示出了在食品工业中使用的管路系统100的典型现有
技术结构。系统100包括两个相邻的管101和102、线性促动器103、和位于
位置104处的线性“双阀”。在图1a和图1b中并未示出在位置104处包括两个
个别阀的双阀，因为双阀在内部并且被不透明的元件在遮挡住。在正常操
作中，双阀打开或闭合(阻塞)在管101与102之间的通道104。当通道104被
阻塞时，分别在两个管101和102内个别地发生在箭头方向111和112上的单
独流体流动。在必需时，例如为了将管101的流体与管102的流体混合，促
动器103通过驱动所述双阀的杆107而打开通道104从而使得其同时将两个
所述个别阀定位于管101或102之一(例如，在管101内)的空间内。双阀
的这种典型的同时定位涉及阀杆107的大约至少25-50毫米的线性移位，这
种线性移位继而同时驱动两个个别阀。之后，用于完全打开或闭合介于管
101与102之间的连接通道104的杆的所述同时移位也将被称作“正常移
位”。在打开通道104时，流体流动可以在箭头113的路线中流动，即始于
管101中，经过通道104，并且与管102的流体相混合、或者在相反方向上。
促动器和双阀是本领域中熟知的部件。如上文所指出的那样，除了所
述典型闭合和打开移位之外，涉及更小得多移位的两步CIP程序也是食品
工业中常见的。在第一步骤，促动器103将第一个别阀从所述双阀结构部
分地驱动到管101或102之一的空间内，而第二个别阀维持通道104完全闭
合。这种部分驱动涉及第一阀的大约2-4毫米移位，这之后利用在管101内
流动的清洁剂和水来冲洗阀。在完成对第一阀的冲洗之后，这个阀往回移
位到其原始位置以便联结第二个别阀来闭合通道104。在第二步骤，第二
阀个别地移位2-4毫米到管102的空间内，并且对于第二阀重复进行相同的
冲洗程序。在完成对第二阀的冲洗时，第二阀被驱动回到其原始位置，在
其原始位置，通道104由所述第一个别阀和第二个别阀所阻塞。
通常，双阀杆穿过开放的空间120。通常设置了来自杆的延伸部124以
分别启动设置于开放空间的两个相对位置处的两个微型开关(未图示)之
一。以此方式，并且基于杆107位置，提供了关于完全打开或完全闭合通
道的相应指示。来自微型开关的线通常将开关指示引导至监视单元116，
监视单元116可以将阀的状态传送到控制中心。然而，这个指示限于其中
发生至少25-50毫米的完全移位的情况，但这种微型开关结构不适用于感测
如在CIP程序期间发生的很短移位(大约2-3毫米)。
图2以示意形式描述了线性阀组件(促动器和双阀)100的内部结构，
这种内部结构与图1a和图1b的管路布置相关联。促动器103线性地驱动杆
135以便造成双阀130的打开或闭合。双阀130分别包括两个个别阀131和
132。促动器103同时驱动两个阀131和132以便打开或闭合通道104。在图2
中，通道104被示出处于其闭合状态。两个个别阀131和132中每一个分别
包括用于在需要时密封所述通道104的O形环垫圈141和142。能由单个阀
131或132、或替代地当两个阀都放置于它们的相应密封位置时由两个阀来
获得对通道104的完全密封。在图2、图3、图4和图5的示例中，O形环141
被安放于阀131处的周围凹槽内，而O形环142被安放于阀132的底表面处的
凹槽内。然而，这只是示例，替代地，两个O形可以在周围或者定位于阀
的顶表面或底表面上。
图3示出了图2的线性阀组件处于其打开状态。如图所示，个别阀141
和142由促动器103而一起移位到管102的空间内，由此用以打开通道104，
并且能允许在两个管101与102之间的流体流动。如已经提到的那样，移位
通常在大约25-50毫米(相对于图2的闭合状态)，即，将由上文所讨论的两
个微型开关结构所监视到的足够大的移位。
图4以示意形式示出了如何由图2和图3的双阀结构执行CIP循环。在第
一步骤，下阀131移位2-4毫米到管102的空间内，而上阀132保持在其闭合
密封位置(O形环142密封通道104)。以此方式，防止通过通道104在管101
与102之间的流体流动。另一方面，在管101内的水和清洁剂的流动能到达
O形环141，以及整个阀131并且冲洗它们。CIP循环的第一步骤由阀131返
回到其闭合位置而终止。图5以示意形式示出了在CIP循环的第二步骤期间
如何冲洗上阀132。在第二步骤，上阀132移位2-4毫米到管102空间内，而
阀131保持在其闭合密封位置，密封了从管101到管102、以及从管102到管
101的可能流体流动。另一方面，在管102内的水和清洁剂的流动能到达O
形环142、以及整个阀132，并且冲洗它们。在CIP循环的所述第二步骤结
束时，阀132返回到其密封状态。同样，阀132的最大移位为大约2-4毫米，
这不能被微型开关结构所感测到。
本发明克服现有技术系统不能允许对部分移位进行监视的所述缺陷。
术语“部分移位”在本文中指大约2-5毫米的移位，大约2-5毫米的移位例如
在CIP程序期间发生，诸如在上文中所描述。
图6是示出了本发明的监视和故障预测和检测系统的结构的框图。促
动器103线性地驱动两个杆151和152，杆151和152继而分别连接到图2至图
5的两个个别阀131和132(在图6中未示出)。阀和管路组件160为与图2至
图5所示的基本上相同的结构。促动器103可以按先前关于图2至图5所描述
的方式同时或个别地驱动杆151和152。当促动器103同时驱动所述杆151和
152时，这些杆移位25-50毫米以用于实现通道104的完全打开或完全闭合
(在先前的图中示出)。当促动器103分别在CIP循环的第一步骤和第二步
骤期间个别地驱动杆151和152之一时，杆也以上文中描述的方式仅驱动2-4
毫米。第一线性至角度转换器271、以及第二线性至角度转换器272各自分
别由相应夹紧环181和182附连到第一杆151和第二杆152。夹紧环181和182
因此随着杆151和152一起线性移位，并且它们将所述线性移位分别转移到
第一线性至角度转换器271和第二线性至角度转换器272。第一线性至角度
转换器271和第二线性至角度转换器272为将分别从环181和182所接收到
的线性移位分别转换成轴191和192的角旋转的机械布置。轴191和912中每
一个以分别与杆151和152的线性移位成比例的角旋转而旋转。轴191和192
中每一个将其旋转分别转移到第一角度监视单元201和第二角度监视单元
202。角度监视单元是无线单元，具有在WO2008/078323中全面描述的结
构(在下文中，当使用表达“角度监视单元”时，该术语指具有基本上如在
WO2008/078323中所描述的单元的结构和特征的单元)。因此，角度监视
单元201和202中的每一个能以很准确的方式测量角旋转。因此，监视单元
能易于感测小至2-4毫米的很小的移位。这种准确度实际上取决于在线性移
位与轴191和192的半径之间的机械转移比例或机械转换比例。更具体而
言，在移位(25-50mm或2-4mm)是给定的并且固定时，轴191和192的半
径的任何减小将导致较大角度变化、以及通常更高的精确度。
示例1
例如，25-50mm线性移位可以转换为轴191或192中每一个的90°旋转。
在那种情况下，2mmCIP移位将转换为7.2°轴旋转(以25mm主要移位，这
对应于2/25*90＝7.2°)和3.6度轴旋转(在50mm主要移位中，这对应于
2/50*90＝3.6°)并且在4mmCIP移位的情况下，这将转换为14.4°轴旋转(在
25mm主要移位中，这对应于4/25*90＝14.4°)和7.2°轴旋转(在50mm主要
移位中，这对应于4/50*90＝7.2°)。角度测量为10比特/1000点准确度，因而
每个1°旋转将得到11个测量点，这将在3.6度最小旋转的情况下导致11个测
量点。因而，201和202第一和第二角度监视单元的角度分辨率足够精确以
准确测量CIP移位。
如图所示，在这种结构中，甚至能容易地检测、监视和甚至以高准确
度检查出大约2-4mm的较小移位，因为较小移位被转换为显著的测量变
化。这与涉及使用微型开关和限制于感测仅大得多的移位的现有技术布置
形成对照。
图7示出了根据本发明的一实施例用于监视双阀结构中的线性移位的
系统。该系统包括线性促动器103，线性促动器103连接到阀杆，阀杆继而
穿过开放空间120。杆继续穿过双阀并且终止于框架143下方的第二双空
间。应当指出的是为了简单起见，术语“杆”以单数形式使用以描述这种结
构，然而，实际上，这种杆包括更复杂的结构，其如所述的那样允许同时
启动两个阀(图2至图5的101和102)，如在主要打开和闭合期间那样，或
者允许单独地启动每个个别阀，如在CIP循环的两个步骤期间所使用般。
该系统还包括两个角度监视单元220a和220b，分别用于监视阀131和132的
移位(在图2至图4中示出)。每个监视单元由线性至角度转换器210a和210b
连接到杆103的相应部分，如之前所描述的那样。框架143通常用于利用螺
钉将转换器附连到阀组件上，并且用于容纳各种机械部件。
图16描绘了线性至角度转变的准确度。轴线X是呈源自全标度(FS)
的百分比的测量角，其将导致与源自FS的按百分比表示的实际线性移动的
测量偏差。示出了两个线。线A是与线性移动的实际位置相比原始数据的
线性转变的偏差，而线B是在对原始数据进行线性回归处理之后与线性移
动的实际位置的偏差。在线性回归处理之后实现了比1％更好的偏差。
如果需要更精确的表示，与实际线性阀位置的1％偏差可能是固定的，
如果在表示线性阀位置之前使用相对偏差表。
图8a和图8b详细地示出了两个线性至角度转换器210a和210b。每个线
性至角度转换器210a和210b结合到角度监视单元220。更具体而言，角度
监视单元220结合到主轴226，主轴226继而附连到第一转移元件227。第一
转移元件227由次要轴234在轴向附连到第二转移元件229上。第二转移元
件229终止于环230，环230夹紧相应杆107(在图8a和图8b中未示出)。这
种结构将相应杆107的线性移位转换为主轴226的角旋转。主轴的角旋转与
杆的线性移位成比例。这种布置能允许选择(或者若必需，调整)线性至
角度转换的比例，例如通过选择在主轴226的轴线与次要轴234的轴线之间
的适当距离。更具体而言，这个距离变得越大，对于杆107的给定线性移
位而言，将导致的角旋转就越大。环230可以分成两个半件，由此能允许
利用环230将转换器容易地安装和附连到相应杆107，特别地易于作为附加
单元来安装该系统。
图9示出了两个角度无线阀监视装置220a和220b分别(诸如在
WO2008/078323中所描述)如何附连到具有线性阀组件的管路结构。两个
线性至角度转换器210a和210b在机械上在结构和尺寸方面略微不同，以适
应于它们的分别在管路系统上的不同位置。
本发明的监视系统也可以用于预测促动器、双阀中的个别阀中的每一
个、或者用在每个个别阀中的相应O形环的未来故障。如在先前所指出的
那样，PCT/IL2013/050494公开了一种增强的阀监视装置(EVMD)，其除了
它的监视功能之外还用于预测促动器-阀对组件的未来故障，其中促动器和
阀为旋转型(在下文中，术语“增强的阀监视装置”将简略地指具有在
PCT/IL2013/050494中所描述的所有特征的装置)。简言之，
PCT/IL2013/050494公开了：用于确定一起控制管线中流体流动的促动器或
阀的可能未来故障的系统，所述控制由促动器决定在管线中的流率，促动
器继而造成所述阀的杆在两种相应阀状态之间的角度变化，该系统包括：
a.传感器，在由所述促动器造成所述杆任何角度变化时，其用于持续
地感测杆的角取向，并且用于向监视单元传送相应角度变化信号；以及
b.增强的阀监视装置(EVMD)，其包括：
i.本地存储器，其用于储存所述促动器和阀对的标称转变值；
ii.用于接收所述角度变化信号和产生包括源自所述信号的周期性采样
的转变矢量的采样单元；以及
iii.比较器单元，用于：(a)将所述转变矢量的至少一部分与来自所述存
储的标称转变值的相对应集合进行比较；以及，(b)如果确定了差值高于一
个或多个预先限定的阈值，则发出所述促动器可能故障的警报。
更具体而言，根据PCT/IL2013/050494，预先存储了描述直角回转阀
杆的取向的角度变化的标称转变曲线。在促动器-阀对的实际操作期间，即，
当旋转促动器启动直角回转阀以改变其状态时，EVMD在其在两种状态之
间转变期间周期性地对杆的角取向进行采样，以产生转变矢量。于是，执
行了在转变矢量与标称转变曲线之间的比较，并且当确定了差值高于一个
或多个预先限定的阈值时，则发出关于可能未来故障的警报。如所提到的
那样，PCT/IL2013/050494的系统的性质是角度，因为其涉及旋转直角回转
阀、相对应的旋转促动器、和对阀杆的角取向周期性地进行采样的增强的
阀监视装置。
PCT/IL2013/050494的系统使得对于未来故障的确定基于若干观察，
如下：
a.当促动器状况良好时，应在标称时段内执行限定的角旋转变化(例
如，从闭合状态至打开状态)。当用于各种类型的直角回转阀时、以及在
各种操作情形下，促动器的规格通常提供对于这个时段的指示。
b.当促动器改变直角回转阀的状态时，在两个状态之间的整个转变时
段期间，阀杆的角度变化相对于时间基本上是线性的，或者至少明确地限
定角度转变曲线。
c.在促动器故障的初始阶段，当故障刚开始发展时，在转变期间，杆
的角度变化速率开始从所述明确限定的曲线转移。PCT/IL2013/050494的
EVMD监视所述转变曲线，并且当检测到从标称曲线的转移高于预先限定
的阈值时，EVMD发布了通知故障开始发展的警报。
本质为旋转性质的PCT/IL2013/050494的相同的增强的阀监视装置在
本发明中用来预测以下部件的未来故障：(a)线性促动器；(b)双阀中个别阀
中的每一个；以及(c)用于每个个别阀内的O形环。由于本发明的线性至角
度转换器，则将旋转型增强阀监视装置用于预测线性管路系统中的线性部
件的故障在本发明中变得可行，本发明的线性至角度转换器将促动器和个
别阀的线性移动转换成诸如在PCT/IL2013/050494中所教导的EVMD能感
测的旋转概念。
类似于PCT/IL2013/050494，本发明的系统对故障的预测是基于在标
称转变曲线与实际转变矢量之间的比较。
另外的示例
图10示出了正常促动器和双阀对从闭合状态(0％)至打开状态(100％)
的转变矢量。可以看出转移占用了大约230ms，并且转移(移位)在时间
方面基本上是线性的。当转变矢量以预先限定的阈值从线性曲线转移时，
则存在着用于表示该对内的部件之一可能未来故障的符号。图11示出了与
图10的曲线类似的曲线，但其涉及系统从闭合状态到打开状态的转变。
图12a示出了如在本发明的系统中在CIP循环期间执行的在第一方向
上的部分移位(2-4mm)。可以看出，这个部分移位涉及在大约5ms期间的
5％移位。图12b以放大比例示出了图12a的曲线。图13示出了图12a的阀返
回到其原始位置。可以看出在图12a、图12b和图13中，在大部分转变时段，
曲线基本上为线性的。
图14示出了在正常阀的标称曲线“N”与有缺陷的阀的实际曲线“A”之
间的比较。可以看出有缺陷的阀的实际转移的持续时间变得更长，并且至
少在整个持续时间的部分期间曲线变得非线性。已发现的是，这种行为是
O形环撕裂的情况中典型的。
图15示出了与线性阀从闭合(100％)位置转移到打开(0％)位置有
关的在标称曲线“N”与实际曲线“A”之间的另一比较。可以看出，阀的移动
开始于10％，因为受损的O形环并不允许阀闭合到“0％”位置。由于阀始于
10％，其更快到达其100％位置(180ms，而不是在无缺陷的阀中230ms)。
已发现，这种行为是在由于损坏的O形环所造成的故障开始发展的情况下
典型的。
上文的描述只是示出能如何监视包括线性阀和线性促动器的对的线
性系统、以及此外能如何在故障的初始阶段检测和预测故障的几个示例。
通过在实际曲线与标称曲线之间的检查和比较，则能在故障的初始阶段检
测各种其它故障。
此外，上述申请提供了关于线性至角度转换器结构的某些示例。各种
其它线性至角度结构可以同样由本领域工程师开发。在一示例中，转换器
可以包括一个或多个齿轮，而不是所述第一转移元件和第二转移元件。
虽然已经以举例说明的方式描述了本发明的某些实施例，将显然的是
本发明能在做出许多修改变化和调适的情况下被执行，并且利用属于本领
域技术人员范围内的许多等效或替代方案，而不偏离本发明的精神或者超
出本发明的范围。