ES2813248B2

ES2813248B2 - Método de captación de estado de válvula y sistema de captación de estado de válvula

Info

Publication number: ES2813248B2
Application number: ES202090061A
Authority: ES
Inventors: Yu Inoue; Masahiro Kazama; Isao Nishizawa
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2022-07-07
Anticipated expiration: 2039-06-06
Also published as: ES2813248A2; US11892097B2; JP7203843B2; US20210123543A1; CN112469937B; CN112469937A; DE112019002316B4; CN116592174A; JP7607019B2; US20230194016A1; WO2019235599A1; US11761556B2; ES2813248R1; JP2023024785A; JPWO2019235599A1; DE112019002316T5

Description

DESCRIPCIÓN

Método de captación de estado de válvula y sistema de captación de estado de válvula

Campo técnico

La presente invención está relacionada con métodos de captación de estado de válvula y con un sistema de captación de estado de válvula y, en particular, con un método de captación de estado y con un sistema de captación de estado para una válvula rotatoria tal como una válvula de bola.

Antecedentes de la técnica

Generalmente, en diversas ubicaciones, incluidas instalaciones de grandes dimensiones tales como diversas plantas y edificios o instalaciones de pequeñas dimensiones tales como casas y tiendas, se proporcionan diversas instalaciones de fontanería, incluidas diversas tuberías y válvulas y, además, diversos accionadores para control automático de estas válvulas. En estas instalaciones de fontanería, por ejemplo, entre las válvulas rotatorias tales como válvulas de bola y válvulas de mariposa, hay una gran demanda de las de tipo rotación a 90 grados (tipo cuarto de vuelta). También, como accionadores para impulsar estas, a menudo se montan accionadores neumáticos, que son de estructura simple, son fáciles de reducir en tamaño, y también son excelentes en cuanto a costes.

Normalmente, en estas instalaciones de fontanería, para el control automático de dispositivos y similares tales como las válvulas y los accionadores y la gestión y el mantenimiento de la situación de funcionamiento, se requieren medios para monitorizar el estado de estos dispositivos y similares por medio de algunos medios mecánicos o artificiales. Además, en los últimos años, la escasez de recursos humanos cualificados y la escasez de herencia tecnológica son cada vez más evidentes. También se ha demandado cada vez más no solo la monitorización de estado para las válvulas y los accionadores en las instalaciones de fontanería, sino también la predicción del fallo y la diagnosis de la vida de estos dispositivos y, además, una capacidad más precisa de detección de estado tal como una discriminación y evaluación apropiadas para cada fallo y/o síntoma a nivel de producto y/o componente, y sistemas capaces de gestionar y controlar los dispositivos sobre la base de esos resultados de detección desde diversos puntos de vista.

En particular, una válvula rotatoria de un tipo tal como una válvula de bola (en particular, de tipo flotante) o una válvula de mariposa que incluye un asiento de válvula hecho de resina tal como material PTFE o PEEK y que rota al recibir sucesivamente la acción complicada y fina de la fricción bajo una fuerza de impulsión debida a un accionador se ha usado como válvula típica de apertura/cierre o válvula de ajuste de caudal en cualquiera de los diversos modos de uso en muchos ambientes, independientemente del área o ubicación, y en los últimos años cada vez se han demandado más sus medios precisos de diagnosis y monitorización de estado. Por ejemplo, un asiento de bola de una válvula de bola es el núcleo de la función de válvula y una zona que tiende a cambiar su estado debido a características de material y tiene la máxima necesidad de captar el estado en la válvula de bola en funcionamiento.

Por otro lado, convencionalmente se han sugerido diversas técnicas como medios con el propósito de al menos monitorizar el estado de una válvula y/o un accionador en instalaciones de fontanería, Por ejemplo en PTL 1, sobre la base de una gráfica de característica adquirida a partir del funcionamiento de un dispositivo, especialmente, la válvula y/o el accionador, se intenta comprobar diversos estados del dispositivo. PTL 1 describe un método para determinar el estado de un componente de control de configuración de proceso mediante el uso de gráficas de características y, específicamente, el método en el que una medición para una gráfica de característica se realiza por un dispositivo durante un periodo predeterminado, y luego una medición para una gráfica de característica se realiza por el mismo dispositivo durante otro periodo, y estas dos gráficas de características se muestran en un monitor por medio de un dispositivo de cálculo, de modo que el estado del dispositivo se evalúa en el dispositivo de cálculo al comparar las gráficas de características (si el estado se encuentra entre valores límite).

Por otro lado, en diversas instalaciones de fontanería como se han descrito anteriormente, independientemente de la estructura y de la situación, se pueden requerir medios artificiales para un trabajador, esto es, una comprobación en el emplazamiento de la situación de funcionamiento del accionador y/o de la válvula, debido a diversas causas. Por ejemplo, en una estructura simple de planta sin un sistema de instrumentación sofisticado tal como un bus de campo, una sala de control o similar no puede realizar la monitorización y el control remotos, y por tanto tiene que aparecer un trabajador en ese emplazamiento para comprobar uno a uno las válvulas y los accionadores individuales. También, incluso si se proporciona un sistema de monitorización remota, si está fuera de servicio o similar, se requiere al menos una comprobación en el emplazamiento.

Sin embargo, en esta comprobación en el emplazamiento, por ejemplo, incluso si se proporciona un indicador predeterminado o similar al árbol de control de un accionador de válvula, si la válvula o el accionador se instalan en un conducto complejo o en un lugar estrecho y esta situación de fontanería no está soportada, el trabajo de comprobación en el emplazamiento se hace difícil. Además, una instalación configurada para poder ser monitorizada a distancia se configura a menudo, con simplificación del sistema, como instalación en la que se supone que no hay comprobación en el emplazamiento. También en este caso, una comprobación en el emplazamiento es difícil. Además, cuando recientemente se ha intentado proporcionar un dispositivo de registro y visualización a un accionador o válvula existentes para promover una comprobación en el emplazamiento, a menudo se requieren trabajos de desarmar, conectar o sustituir dispositivos tales como el accionador, la válvula y la fontanería. Además, si se proporciona el dispositivo de este tipo, el accionador o similar puede ser de mayor tamaño e incluso no se puede disponer en el conducto.

Por esta razón, en el trabajo de comprobación en el emplazamiento alrededor de la instalación de fontanería como se ha descrito anteriormente, el estado de la válvula y/o el accionador se puede comprobar fácilmente en el emplazamiento. También últimamente se han demandado mucho los medios de monitorización configurados como un tipo de unidad para ser retroinstalables con facilidad para una válvula y/o un accionador que ya ha sido dispuesto en la instalación de fontanería o que está en funcionamiento. Además, en años recientes, también se ha deseado una configuración de sistema que pueda gestionar dispositivos tales como válvulas por medio de una tecnología denominada IOT (internet de las cosas) y/o una tecnología de cálculo en la nube. Además, existe la demanda de un sistema que tenga un sistema de instrumentación existente pero que pueda captar el estado de un dispositivo de manera simple independientemente de ese sistema existente. Varias sugerencias de técnicas de este tipo ya están presentes y, por ejemplo, se han sugerido las de los PTL 2 y 3.

PTL 2 describe un sistema de mantenimiento predecible para válvulas, específicamente, el sistema configurado para ser tal que, mientras un sensor de posición tipo magnético se acomoda en una caja conectable y desconectable a un miembro de soporte en un lado de alojamiento; se disponen unos imanes que generan, cada uno, un campo magnético que se mide por un sensor en un lado de vástago con un espacio predeterminado y se declara un estado como un daño en una bola o en el asiento o un fallo de un accionador sobre la base de al menos una posición angular del vástago adquirida a partir de un mecanismo de detección angular formado a partir de estos y se evalúa la información de par a partir de un sensor de par incluido en el vástago y, en particular, el estado se evalúa a partir de una gráfica de curva par-ángulo.

PTL 3 describe un ejemplo configurado de tal manera que, mientras una unidad de monitorización de tipo de válvula suplementario se conecta por medio de una escuadra a una parte superior de un accionador montado en una válvula de cuarto de giro, un sensor capaz de leer un estado de accionador (posición angular de un vástago) y de transmitir una señal de variación angular a la unidad de monitorización se conecta sobre el lado de vástago de una válvula, permitiendo de ese modo monitorizar siempre el estado de la válvula sobre la base de la posición angular del vástago. Por ejemplo, en un diagrama de gráfica de esa PTL, se representa una gráfica de ángulos de vástago con respecto al tiempo y, sobre la base de su patrón, se infiere un estado defectuoso de la válvula.

Lista de citas

Bibliografía de patentes

PTL 1: Publicación de solicitud de patente japonesa no examinada (Traducción de la solicitud PCT) N.° 2009-543194

PTL 2: WO 2016/139376

PTL 3: Publicación de solicitud de patente japonesa no examinada (Traducción de la solicitud PCT) N.° 2015-528085

Sumario de la invención

Problema técnico

Sin embargo, si bien la técnica en PTL 1 se puede considerar como que es aplicable ampliamente a objetivos generales en vista de la comparación y evaluación de las gráficas de características del dispositivo, no se describen medios específicos tales como un método para adquirir gráficas de características. Así, por ejemplo, es imposible realizar la captación y diagnosis precisas de objetivos específicos individuales para cada tipo de válvula tal como una válvula de bola o una válvula de mariposa o para cada componente tal como un asiento o empaquetadura de válvula y, además, en relación con un estado de los daños, el tiempo de sustitución, etc. de estos. Así, no se puede decir que la técnica pueda realizar la captación y diagnosis precisas de estado descritas anteriormente para cada objetivo específico tal como una válvula de bola o válvula de mariposa.

En este sentido, a pesar de que se describe específicamente dentro de los ejemplos de las gráficas de características una gráfica de la presión de accionador y posición de movimiento de un accionador neumático, para adquirir esta gráfica de característica de un accionador existente, esto es, después de una conexión de fontanería, se requiere retirar de una vez un sistema de fontanería que admite y expulsa presión de aire, hace que se incorpore un sensor de presión o similar en el accionador, y luego ensambla el accionador de nuevo. Así, es imposible una retroinstalación fácil como dispositivo de monitorización a un dispositivo o similar.

También en la configuración del dispositivo de los PTL 2 y 3, es un requisito la conexión separada de un miembro como objetivo medido al menos a un lado de la válvula o accionador tal como un vástago. Así, los dispositivos de los PTL 2 y 3 son de un tipo de medición de información externa y, puesto que se requiere este miembro medido, se aumenta el número de componentes del dispositivo y la fabricación y las etapas de gestión, se requiere tiempo y esfuerzo para la conexión para reducir la manejabilidad y, además, el objetivo de aplicación es limitado y se disminuye la usabilidad. Se puede decir que esto supone desventajas. Así, las técnicas en los PTL 2 y 3 todavía son insuficientes a la vista de los problemas descritos anteriormente para lograr una estructura simple y una retroinstalación fácil.

Además, en los PTL 2 y 3, el estado del dispositivo se capta meramente sobre la base de los datos del sensor de ángulo que detecta el ángulo del árbol rotatorio tal como un vástago. Sin embargo, como se describirá adicionalmente más adelante, para captar en detalle con una estructura simple el movimiento de, especialmente, el árbol rotatorio que rota conforme recibe la acción aleatoria de la fricción, el sensor formado por al menos el sensor de ángulo todavía es insuficiente para lograr el análisis detallado del movimiento y, en particular, es insuficiente como medio de adquisición de datos para usar en el diagnóstico de la vida. Específicamente, en el sensor de ángulo, únicamente se puede adquirir una gráfica lineal o curvada suavemente como transiciones temporales del ángulo. Esto significa que, en el sensor de ángulo, únicamente se adquieren datos de movimiento bastos que resultan insuficientes y con baja precisión. Así, es imposible resolver los problemas descritos anteriormente para lograr la captación y diagnosis de un objetivo con más precisión al usar información de ángulo por el sensor de ángulo.

De hecho, en la gráfica ángulo-tiempo descrita en PTL 3, cada gráfica de valores de medición en tiempo real adopta una forma lineal o una curva lisa, y así se puede decir que únicamente se capta una característica de movimiento rotatorio aproximada. En particular, si bien se representan gráficas de medición que vibran como ondas, estas son meramente ejemplos en los que la rotación de válvula es invertida y meramente se capta un movimiento simplemente sobreoscilante y extremadamente raro.

Adicionalmente, para los problemas descritos anteriormente, al menos para la monitorización del estado de la válvula y/o el accionador, se requiere, como era de esperar, proporcionar un sensor capaz de medir estos estados (tal como un ángulo de rotación). En particular, un sensor que se pueda retroinstalar fácilmente se considera eficaz. Convencionalmente se han sugerido varias técnicas de este tipo, por ejemplo, con un sensor inercial (unidad de medición inercial (IMU)) proporcionado a una válvula y/o un accionador, pero se han sugerido meramente como medidores de apertura de válvula que miden un grado de apertura (ángulo de rotación) de una válvula. Así, incluso si a la válvula y/o el accionador se le proporciona un sensor, tal como un sensor inercial, que se puede retroinstalar fácilmente a un producto objetivo, no se pueden conocer qué datos tienen que ser adquiridos por este sensor, de qué manera ni cómo se usan los datos adquiridos para resolver los problemas descritos anteriormente (captación y diagnosis precisas de estado) etc., y así es imposible resolver los problemas descritos anteriormente.

Así, la presente invención se desarrolló para resolver los problemas descritos anteriormente, y tiene el objeto de proporcionar un sistema de captación de estado de válvula que se pueda retroinstalar fácilmente a cualquiera de diversas válvulas (válvulas rotatorias) y accionadores existentes o en funcionamiento, y, en particular, incluso instalaciones a las que no se suministra energía comercial, y permite la captación y diagnosis detallados y precisos de estado o la predicción del fallo para la válvula o el accionador.

Solución al problema

Para lograr el objeto descrito anteriormente, la invención según la reivindicación 1 se dirige a un sistema de captación de estado de válvula configurado para realizar, basándose en datos de velocidad angular de un vástago de válvula que abre y cierra una válvula, la monitorización de estado, la diagnosis y la predicción de vida de esta válvula.

La invención según la reivindicación 2, por medio de la captación de las posiciones, tamaños, y anchura de pico de una pluralidad de picos que aparecen en la gráfica de velocidad angular de acuerdo con el número de veces que la válvula es abierta y cerrada, el estado de desgaste del asiento de bola de la válvula de bola y la válvula de mariposa se puede usar para predecir el fallo de la válvula calculando el desgaste del asiento de caucho y el deterioro de la superficie de sellado.

La invención según la reivindicación 3 se dirige al sistema de captación de estado de válvula en el que la base de datos tiene almacenada en la misma una tabla de datos de referencia formados de una pluralidad de trozos de datos de etiqueta y los datos de rasgo según un recuento predeterminado de aperturas/cierres de la válvula para cada condición específica, estando provistos la unidad de sensor y/o el servidor de primeros medios de diagnosis de anomalía configurados para captar el estado de desgaste y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula, incluyendo estos primeros medios de diagnosis de anomalía medios de generación de datos específicos que generan datos específicos formados de una condición específica de la válvula, un recuento de aperturas/cierres de la válvula, y datos específicos de rasgo basados en datos de velocidad angular, medios de adquisición de datos que adquieren de la tabla de datos de referencia datos de referencia que tienen un recuento de aperturas/cierres igual al recuento de aperturas/cierres de los datos específicos y un valor de rasgo específico sustancialmente igual, y medios de comparación y determinación que comparan cualquier trozo de datos de etiqueta incluido en estos datos de referencia adquiridos y un umbral predeterminados para adquirir un resultado de determinación predeterminado.

La invención según la reivindicación 4 se dirige al sistema de captación de estado de válvula en el que la base de datos tiene almacenado en la misma un modelo de aprendizaje que calcula un trozo de datos de etiqueta inferidos a partir de los datos de rasgo, estando provistos la unidad de sensor y/o el servidor de segundos medios de diagnosis de anomalía configurados para captar el estado de desgaste y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula, incluyendo estos segundos medios de diagnosis de anomalía medios de generación de valor de rasgo que generan los datos de rasgo basados en los datos de medición, medios de cálculo de datos de etiqueta inferidos que calcula un trozo de datos de etiqueta inferidos por medio del modelo de aprendizaje sobre la base de los datos de rasgo, y medios de comparación y determinación que comparan estos datos de etiqueta inferidos y un umbral predeterminado para adquirir un resultado de determinación.

La invención según la reivindicación 5 se dirige al sistema de captación de estado de válvula en el que la base de datos tiene almacenado en la misma un modelo de aprendizaje que calcula datos de modelo de datos de rasgo acumulados, la unidad de sensor y/o el servidor se proveen de terceros medios de diagnosis de anomalía configurados para captar el estado de desgaste y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula, y estos terceros medios de diagnosis de anomalía incluyen medios de generación de valor de rasgo que generan datos de rasgo predeterminados basados en los datos de medición, medios de acumulación de datos que acumulan los datos de rasgo en la base de datos y generan los datos de rasgo acumulados, medios de control de datos que realizan control predeterminado, medios de cálculo de datos de modelo que calculan los datos de modelo por medio del modelo de aprendizaje sobre la base de los datos de rasgo acumulados, medios de cálculo de índice que calculan un índice predeterminado de los datos de modelo y nuevos datos de rasgo, y medios de comparación y determinación que comparan el índice y un umbral predeterminado para adquirir un resultado de determinación.

La invención según la reivindicación 6 se dirige al sistema de captación de estado de válvula en el que el componente de desgaste es un asiento de válvula, la válvula es una válvula rotatoria, la unidad de sensor es una única unidad capaz de tener comunicación inalámbrica con el servidor y que incluye un suministro de energía, y esta unidad de sensor se fija de manera conectable y desconectable en un modo capaz de rotar simultáneamente con el vástago de válvula.

La invención según la reivindicación 7 se dirige al sistema de captación de estado de válvula en el que los datos de etiqueta se forman de datos dimensionales formados de una dimensión del componente de desgaste en un estado sin desgaste y/o datos de cantidad de fuga formados de una cantidad de fuga cuando la válvula está totalmente cerrada.

La invención según la reivindicación 8 se dirige a un sistema de captación de estado de válvula que incluye una válvula, una unidad de sensor giroscópico fijada a esta válvula, y un servidor conectado comunicativamente a esta unidad de sensor giroscópico y que incluye una base de datos, en donde, esta base de datos tiene almacenada en la misma una segunda tabla de datos de referencia que incluye datos de salida y datos de producto según un recuento de aperturas/cierres de la válvula, estando provistos la unidad de sensor y/o el servidor de cuartos medios de diagnosis de anomalía configurados para captar un estado de desgaste de un componente de desgaste incluido en la válvula y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula, incluyendo estos cuartos medios de diagnosis de anomalía medios de generación de datos que generan datos de medición que incluyen datos de salida y datos de producto medidos por la unidad de sensor giroscópico según un recuento de aperturas/cierres de la válvula, medios de adquisición de datos que adquieren, de la segunda tabla de datos de referencia, segundos datos de referencia que tienen datos de salida sustancialmente iguales a los datos de salida de la válvula incluidos en estos datos de medición, y medios de determinación de fallos que determinan predicción de fallo de la válvula sobre la base de datos de frecuencia de uso de la válvula incluidos en estos segundos datos de referencia adquiridos.

Efectos ventajosos de la invención

Según la invención, el vástago de válvula de la válvula es una parte unida con el cuerpo de válvula y que recibe directamente su movimiento, y es por tanto adecuado como parte para observar el movimiento del cuerpo de válvula a la que se reflejan directamente las prestaciones y el síntoma de la válvula en el momento presente, tal como el estado del asiento de válvula a través de la acción de fricción. También, puesto que el vástago de válvula está relacionado directamente con diversas partes importantes tales como el apoyo y la empaquetadura, los estados de estos también tienden a ser reflejados directamente.

Por otro lado, esencialmente, a diferencia de los datos de posición (angular), los datos de velocidad (angular) con, al menos, alta precisión indican información sobre la cual las características de movimiento de un objetivo en el momento de medición se reflejan bien y, por ejemplo, en un movimiento aleatorio bajo la acción de fricción, también se refleja una característica de movimiento fino no reflejada sobre los datos de posición. Así, si los datos de velocidad angular del vástago de válvula de la válvula se toman como base, es posible lograr fácilmente y con precisión la monitorización de estado, la diagnosis y la predicción de vida de la válvula.

De acuerdo con la invención, según el sensor giroscópico, el movimiento rotatorio (fricción por rodadura) se puede adquirir como gráfica de velocidad angular que tiene una región no lineal que incluye una pluralidad de picos. Así, la información de diagnosis detallada que ha sido difícil de captar se puede adquirir de manera simple, permitiendo captar el estado de la válvula en detalle sobre la base de estos datos. También, puesto que el sensor giroscópico es un sensor para detectar el movimiento rotatorio con respecto al eje de referencia con alta precisión, el sensor giroscópico es muy útil como sensor para predicción de vida incluso si es un sensor barato, de bajas prestaciones o de finalidad general.

También, en una fase de uso real, con sustancialmente solo el trabajo de unir de manera desconectable la unidad de monitorización a la parte de vástago de válvula de cada producto objetivo, se puede configurar un sistema simple de captación de estado de válvula independiente del sistema existente. También, la anchura del objetivo de conexión (tal como el tipo de producto, la situación de fontanería y si se está realizando funcionamiento) y el método de conexión es muy amplio. Así, cualquier trabajador puede retroinstalar muy fácilmente el sistema a cualquiera de los diversos productos objetivo por parte de cualquier trabajador. Además, las funciones que se pueden concentrar en forma compacta como unidad de monitorización, manejabilidad o usabilidad como producto son excelentes, también a la vista de coste, etc.

De acuerdo con la invención, puesto que al menos el árbol rotatorio de la válvula rotatoria se toma como objetivo de medición, el objetivo de movimiento a medir por el sensor giroscópico se forma únicamente de un simple movimiento rotatorio axial con respecto al eje de referencia no desplazado, y así se puede ejercer al máximo la función del sensor giroscópico como sensor de movimiento de rotación axial. Por lo tanto, se puede realizar la medición precisa del movimiento con una estructura simple.

De acuerdo con la invención, es posible captar el estado de una válvula de bola de cuarto de vuelta o válvula de mariposa, que se ha extendido ampliamente en diversos escenarios independientemente de si la válvula es de tipo manual o automático y que actualmente está sumamente demandada o también lo estará en el futuro para diversas necesidades. También, cuando se realiza el cálculo de ángulos a partir de los datos de velocidad angular adquiridos, entre otros, a partir del movimiento de la válvula, el intervalo de acumulación (desplazamiento angular) es pequeño, 90 grados como máximo. Así, los errores acumulados pueden estar únicamente en un pequeño intervalo, lo que también puede llevar a un ahorro de recursos de cálculo y la estructura del dispositivo.

De acuerdo con la invención, el asiento de válvula, el prensaestopas, y/o el cojinete de vástago asumen cada uno una parte importante de la válvula, y las prestaciones de estos, incluido el estado de desgaste, influyen en las funciones importantes de la válvula. Por otro lado, estos son miembros consumibles que están incorporados internamente, y así su estado de desgaste se somete normalmente a la retirada/desmontaje del dispositivo de válvula, la retirada de componentes, y la inspección visual y es difícil al menos captar el estado de desgaste rápidamente de manera simple y no destructiva. Sin embargo, según la presente invención, también se puede lograr la diagnosis detallada con extrema facilidad para estos componentes interiores y las partes importantes asociadas con la vida del producto.

De acuerdo con la invención, la información acerca del ángulo y el grado de apertura es importante como información básica acerca de la válvula en diversos escenarios, y se pueden usar eficazmente los datos de velocidad angular al menos para el cálculo del ángulo.

De acuerdo con la invención, el estado de desgaste del componente de desgaste de la válvula se diagnostica sobre la base del valor de rasgo de los datos de medición adquiridos a partir del funcionamiento real de la válvula. Es el caso de la diagnosis de anomalía mediante un denominado esquema de inspección no destructivo para captar el estado del dispositivo de una señal de accionamiento. Esto no es sino permitir la sustitución racional en vista del mantenimiento de todo el sistema en un sistema de fontanería donde se disponen una pluralidad de válvulas en una única fontanería. Esto es, incluso si se realiza el mantenimiento únicamente en una válvula, el funcionamiento de su fontanería tiene que ser detenido, y toda la sustitución se realiza en las circunstancias presentes incluso si hay otra válvula dispuesta que todavía es utilizable. Según la presente invención, puesto que una válvula con menos frecuencia de uso tiene una expectativa de vida práctica más larga que la de otras válvulas del mismo tipo y por lo tanto no se requiere que sea sustituida, se puede lograr la reducción de coste en relación con el mantenimiento. También, puesto que se mantienen datos para todo el periodo desde el momento en el que el producto es nuevo hasta un momento en el que el producto falla, incluso si el sensor giroscópico se conecta a una válvula cuyo periodo de uso dura hasta cierto punto, se puede captar el estado de uso. Así, en el mercado se puede desarrollar rápidamente el control de la predicción de fallo.

De acuerdo con la invención, el movimiento rotatorio del vástago de válvula tiene una tendencia muy fuerte a caracterizarse por una gráfica de velocidad angular adquirida por la medición por el sensor giroscópico, y así el procesamiento de los datos de medición también se realiza muy fácilmente. La invención es muy adecuada para captar el estado del objetivo también a la vista de una gran cantidad de procesamiento de datos tal como, en particular, el aprendizaje de máquina.

De acuerdo con la invención, el valor de rasgo se restringe para que tenga únicamente cualquiera de varios patrones de gráfica reconocibles, y así es posible extraer datos de rasgo que son fáciles de procesar.

De acuerdo con la invención, sobre la base del patrón claro adquirido a partir de los datos de velocidad angular, la válvula puede diagnosticarse fácilmente a partir de la tabla de referencia por medio de procesamiento simple. También, los datos de referencia adquiridos a partir del funcionamiento real del producto de válvula se pueden usar muy eficazmente. Además, también se puede aplicar el aprendizaje de máquina predeterminado.

De acuerdo con la invención, al usar un esquema de aprendizaje de máquina con datos únicos especializados para el objetivo, se realiza una diagnosis de anomalía de válvula basada en los datos de etiqueta adquiridos por medio de este aprendizaje de máquina. Así, con el desarrollo de la tecnología de aprendizaje de máquina en los últimos años, una mejora en las prestaciones de las calculadoras y la capacidad de almacenamiento de datos, y una disminución en el coste, es posible realizar fácilmente una diagnosis de anomalía con precisión especializada para el objetivo y alta fiabilidad.

De acuerdo con la invención, es posible realizar una diagnosis basada en datos en tiempo real según la individualidad del producto en funcionamiento real que se está usando en condiciones específicas. Así, la precisión y la fiabilidad de la diagnosis se pueden mejorar según el producto y, al menos cuando se configura el sistema, únicamente se requiere preparar una base de datos solo para un producto individual que funciona realmente.

De acuerdo con la invención, puesto que la unidad de sensor es una única unidad capaz de comunicación inalámbrica, es muy fácil la retroinstalación y la retirada de las instalaciones donde se dispone la válvula o la monitorización de estado válvula es muy fácil, y la propia unidad también es fácil de manejar.

De acuerdo con la invención, un valor que es importante para las características de la válvula se selecciona como datos de etiqueta, y de este modo la invención es muy adecuada para la diagnosis anormal de válvula.

De acuerdo con la invención, cuando todos los datos desde un estado en el que la válvula es nueva a un estado en el que la válvula ha fallado se almacenan previamente en la segunda tabla de datos de referencia, por medio de los medios de determinación de fallos que determinan la predicción de fallo de válvula sobre la base de los datos de frecuencia de uso de la válvula, se puede hacer una notificación de una temporización de sustitución momentáneamente de manera escalonada, tal como tres meses antes o tres meses antes. Además, puesto que se mantienen los datos para todo el periodo desde el momento en el que el producto es nuevo hasta un momento en el que el producto falla, incluso si el sensor giroscópico se conecta a una válvula cuyo periodo de uso dura hasta cierto punto, se puede captar el estado de uso. Así, en el mercado se puede desarrollar rápidamente el control de la predicción de fallo.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva externa de una válvula de bola equipada con un accionador del presente ejemplo.

La Figura 2 es una vista en planta externa de la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en sección de una parte a lo largo de una línea A-A en la Figura 2.

La Figura 4 es un diagrama de bloques que representa una estructura interior de una unidad de monitorización del presente ejemplo.

La Figura 5 es un ejemplo de una gráfica de velocidad angular adquirida en una realización (número de prueba 10) en condiciones específicas.

La Figura 6 es un ejemplo de la gráfica de velocidad angular adquirida en la realización (número de prueba 10) en condiciones específicas.

La Figura 7 es un ejemplo de la gráfica de velocidad angular adquirida en la realización (número de prueba 10) en condiciones específicas.

La Figura 8 es un ejemplo de la gráfica de velocidad angular adquirida en la realización (número de prueba 10) en condiciones específicas.

La Figura 9 es un ejemplo de la gráfica de velocidad angular adquirida en la realización (número de prueba 10) en condiciones específicas.

La Figura 10 es una vista en sección de una línea B-B de la Figura 3, representando la vista en sección un ejemplo de una válvula de bola en un estado totalmente cerrado.

La Figura 11 es una vista en sección de la línea B-B de la Figura 3, representando la vista en sección un ejemplo de la válvula de bola con un grado de apertura en el medio.

La Figura 12 es una vista en sección de la línea B-B de la Figura 3, representando la vista en sección un ejemplo de la válvula de bola con un grado de apertura en el medio.

La Figura 13 es una vista en sección de la línea B-B de la Figura 3, representando la vista en sección un ejemplo de la válvula de bola con un grado de apertura en el medio.

La Figura 14 es una vista en sección de la línea B-B de la Figura 3, representando la vista en sección un ejemplo de la válvula de bola en un estado totalmente abierto.

La Figura 15 es un ejemplo de una gráfica de velocidad angular adquirida en una realización (número de prueba 2) en condiciones específicas.

La Figura 16 es un ejemplo de la gráfica de velocidad angular adquirida en la realización (número de prueba 2) en condiciones específicas.

La Figura 17 es un ejemplo de la gráfica de velocidad angular adquirida en la realización (número de prueba 2) en condiciones específicas.

La Figura 18 es un ejemplo de una gráfica de velocidad angular adquirida en una realización (número de prueba 8) en condiciones específicas.

La Figura 19 es un ejemplo de la gráfica de velocidad angular adquirida en la realización (número de prueba 8) en condiciones específicas.

La Figura 20 es un ejemplo de la gráfica de velocidad angular adquirida en la realización (número de prueba 8) en condiciones específicas.

La Figura 21 es un ejemplo de una gráfica de velocidad angular adquirida en una realización (número de prueba 11) en condiciones específicas.

La Figura 22 es un ejemplo de la gráfica de velocidad angular adquirida en la realización (número de prueba 11) en condiciones específicas.

La Figura 23 es un ejemplo de la gráfica de velocidad angular adquirida en la realización (número de prueba 11) en condiciones específicas.

La Figura 24 es un diagrama descriptivo esquemático que describe un ejemplo de una situación para medir una cantidad de desgaste de un asiento de bola.

La Figura 25 es un ejemplo de una gráfica de velocidad angular de eje X adquirida en otro ejemplo (movimiento inicial).

La Figura 26 es un ejemplo de una gráfica de velocidad angular de eje Y adquirida en el otro ejemplo (movimiento inicial).

La Figura 27 es un ejemplo de una gráfica de velocidad angular de eje Z adquirida en el otro ejemplo (movimiento inicial).

La Figura 28 es un ejemplo de una gráfica de velocidad angular de eje X adquirida en otro ejemplo (veinte mil veces).

La Figura 29 es un ejemplo de una gráfica de velocidad angular de eje Y adquirida en el otro ejemplo (veinte mil veces).

La Figura 30 es un ejemplo de una gráfica de velocidad angular de eje Z adquirida en el otro ejemplo (veinte mil veces).

La Figura 31 es un diagrama de bloques que representa un esbozo general de un sistema de captación de estado de válvula de la presente invención.

La Figura 32 es un diagrama de flujo que representa un esbozo general de un proceso de diagnosis de anomalía del sistema de captación de estado de válvula de la presente invención.

La Figura 33 es un diagrama de flujo de datos que representa un proceso de diagnosis de anomalía (flujo normal) por cuartos medios de diagnosis de anomalía.

La Figura 34 es un diagrama de flujo de datos que representa un proceso de diagnosis de anomalía (flujo de creación de referencia) por los cuartos medios de diagnosis de anomalía.

La Figura 35 es un ejemplo de una gráfica de aceleración adquirida en otro ejemplo (movimiento inicial).

La Figura 36 es un ejemplo de una gráfica de aceleración adquirida en otro ejemplo (veinte mil veces).

Descripción de realizaciones

A continuación, el sistema de captación de estado de válvula en una realización de la presente invención se describe en detalle sobre la base de los dibujos. La Figura 1 es una vista en perspectiva externa de una válvula de bola equipada con accionador en un estado en el que una unidad de monitorización 1 se conecta a un accionador 2 en la presente realización, y la Figura 2 es una vista en planta externa del accionador 2 en la Figura 1 desde arriba. También, la Figura 1 representa un estado completamente abierto de una válvula 3, con el eje X coincidiendo con una dirección central axial de camino de flujo, estando el eje Y en una dirección (dirección hacia arriba en el dibujo) en la que un árbol de control 4 se extiende afuera con respecto a este eje X, y el eje Z es una dirección de giro a derechas sobre los ejes X e Y.

En la Figura 1 y la Figura 2, en cuanto a una carcasa (medios de acomodación) de una unidad de monitorización 1, se puede seleccionar cualquier forma exterior, material y otros siempre que la carcasa tenga un tamaño compacto y un peso de modo que sea fácilmente portable con una mano. En el presente ejemplo, la carcasa es un alojamiento hecho de resina formado en forma de placa rectangular que tiene una longitud de aproximadamente 15 cmx10 cm y un grosor de aproximadamente 3 cm y que tiene un peso del orden de varios cientos de gramos como producto finalizado. Por ejemplo, en un lado de la superficie delantera se expone información de producto, número de modelo o dirección de conexión (método de uso), etc. En un lado de la superficie posterior, se proporciona una parte de conexión predeterminada formada de un orificio hembra de tornillo, una superficie de unión, etc. no representados, que permite conectar a la misma un acople 5. Como alternativa, por ejemplo, la carcasa se puede formar en una forma de disco circular de un tamaño aproximadamente similar.

El acople 5 es un ejemplo de medios de conexión y, en el presente ejemplo, se forma de una placa de metal en forma de L, con una superficie lateral que sirve como superficie de conexión conectada fijamente al lado de la superficie posterior de la unidad de monitorización 1 y el otro lado de la superficie conectado fijamente a una parte extrema superior del árbol de control 4 del accionador 2 con un perno 6. Aquí, el estándar NAMUR es un estándar de interfaz (VDI/VDE 3845-2010) para accionadores, y se definen las dimensiones para la conexión de válvula y conexión de un accesorio en una parte superior del accionador. Si el accionador 2 cumple este estándar NAMUR, a una parte extrema superior del árbol de control 4 se le proporciona una parte hembra de tornillo, no representada, que cumple este estándar. Al usar esta parte hembra, la unidad de monitorización 1 se puede retroinstalar fácilmente al accionador 2 por medio del acople 5.

Aquí, en un accionador que ya está siendo usado, un dispositivo accesorio tal como un interruptor de final de apertura/cierre se puede conectar a una parte superior del árbol de control 4. En este caso, al usar la placa de metal en forma de L del presente ejemplo, la unidad de monitorización 1 se pueden conectar al árbol de control 4 mientras se asegura un espacio superior del árbol de control 4 con el dispositivo accesorio conectado a la misma.

En la Figura 1, la Figura 2 y la Figura 4, un sensor giroscópico 7, que es un elemento semiconductor rectangular incorporado en la unidad de monitorización 1 del presente ejemplo, se proporciona a un sustrato interior para que esté paralelo a los lados cortos y los lados largos de la unidad de monitorización rectangular 1. Específicamente, en la Figura 1 y la Figura 2, la unidad de monitorización 1 se conecta para tener una orientación paralela al plano XY. En este estado, el eje de orientación del sensor giroscópico 7 coincide con la dirección del eje Z y el eje de vuelco y el eje de cabeceo coinciden con las direcciones del eje Y y del eje X, respectivamente.

En la Figura 2, en el presente ejemplo, en una posición de referencia donde la válvula 3 está en un estado completamente abierto, el sensor giroscópico 7 incorporado en la unidad de monitorización 1 se proporciona para ser posicionado por partida doble excéntricamente con respecto a la posición del árbol de control 4. Específicamente, la unidad de monitorización 1 se dispone en una posición alejada en paralelo de la posición central axial del árbol de control 4 (dirección central axial de los caminos de flujo 26a y 27a), una distancia excéntrica a (dirección a la derecha en el dibujo) por medio del acople 5 y, según la posición del sensor giroscópico 7 sobre el sustrato, se dispone en una posición que se aleja de la posición central axial del perno 6 (dirección vertical al centro axial de los caminos de flujo 26a y 27a una distancia excéntrica b (dirección hacia abajo en el dibujo). En el presente ejemplo, se establece a=18 mm y b=33 mm.

Con el sensor giroscópico 7 dispuesto en esta posición doblemente excéntrica, al menos, cuando la unidad de monitorización 1 se conecta a un producto objetivo, se puede usar con facilidad un espacio vacante donde no hay presente otro miembro, y la unidad de monitorización 1 se puede conectar al producto objetivo fácilmente de manera compacta, y también se puede retroinstalar fácilmente en el emplazamiento en cualquiera de los productos que tengan diversos tamaños, estructuras y orientaciones. En particular, una facilidad de trabajo de conexión basta es favorable, y la anchura de objetivos de conexión también se ensancha. También, si bien la posición de la unidad de monitorización 1 se mantiene próxima en distancia a la posición del árbol de control 4, se puede asegurar un radio de rotación grande (a2+b2)1/2 desde el árbol de control 4, que es un árbol rotatorio como objetivo de medición. Obsérvese que la disposición del sensor giroscópico no se limita a la estructura por medio del acople 5, y se puede fijar en una posición a medio camino del árbol de control en la dirección axial mediante un acople fijado en una forma de adaptador al árbol de control.

De esta manera, al vástago de válvula se fija de manera conectable y desconectable la unidad de monitorización 1 que tiene al menos el sensor giroscópico tipo semiconductor 7. También, como se describirá adicionalmente más adelante, en la presente invención, basándose en datos de velocidad angular del vástago de válvula que abre y cierra la válvula 3 se realiza la monitorización de estado, la diagnosis y la predicción de vida de esta válvula. Estos datos de velocidad angular incluyen datos (Figura 5 a la Figura 9, Figura 15 a Figura 23) formados en una gráfica de velocidad angular según un movimiento rotacional del cuerpo de válvula (bola 30) desde estar totalmente abierta o totalmente cerrada a totalmente cerrada o totalmente abierta adquirida a partir de la unidad de monitorización 1. Además, si bien la unidad de monitorización 1 se conecta al árbol de control 4 en el presente ejemplo, se puede conectar a un árbol de salida 14 por medio de medios de conexión apropiados.

En la Figura 4, un ejemplo de una estructura básica incorporada en la unidad de monitorización 1 se representa como diagrama de bloques. Esta estructura no es restrictiva, y se puede seleccionar cualquier estructura según la implementación. Sin embargo, la unidad tiene al menos el sensor giroscópico 7 (sensor de velocidad angular) como sensor de movimiento. El sensor giroscópico 7 del presente ejemplo es un sensor giroscópico de tipo vibratorio con tecnología MEMS (Sistema Micro Eléctrico Mecánico) tipo IC, y es de tipo semiconductor e incluido en el sustrato interior.

Específicamente, el sensor giroscópico es un sensor giroscópico triaxial capaz de medir la rotación en direcciones ortogonales en tres ejes XYZ, y actualmente se usa uno incorporado en diversos productos de consumo generales. Más específicamente, se usa un producto "L3GD20" fabricado por STMicroelectronics, y sus características son, por ejemplo: tensión de suministro de energía: 3.3 V CC (intervalo de funcionamiento: 2.4 V CC a 3.6 V CC); corriente consumida: 6.1 mA; intervalo de medición: ±250 dps (potencia de resolución: 0.00875 dps), ±500 dps (potencia de resolución: 0.0175 dps), y ±2000 dps (potencia de resolución: 0.07 dps). Sin embargo, estas características no son restrictivas, y no es preciso decir que se puede realizar cualquier selección y ajuste según la implementación.

Adicionalmente, en la Figura 4, la unidad de monitorización 1 incluye al menos una CPU 8 (unidad de procesamiento central), una memoria 9, un módulo de comunicación 10, un suministro de energía 11 y una etiqueta IC 12, y también incluye un sensor de temperatura en la presente realización que se describirá más adelante. Además, aparte del sensor giroscópico 7 descrito anteriormente, un sensor de aceleración y un sensor magnético no representados se pueden combinar para usarse en el sistema de la presente invención. También, para ahorro de energía, un sensor piezoeléctrico se puede combinar para activar el sensor giroscópico cuando sea necesario.

Se entiende que la CPU 8 incluye una caché, se puede usar una con especificaciones generales y se puede seleccionar cualquiera según la implementación. En particular, se requiere tener capacidad de procesamiento que pueda lograr cada función descrita adicionalmente más adelante (en particular, la función de ahorro de energía). Esta CPU 8 se conecta a elementos periféricos tales como la memoria 9 y el módulo de comunicación 10 por medio de un bus. Como con la CPU 8, cualquier memoria 9 que tenga capacidades (capacidad y velocidad) capaces de lograr cada función descrita adicionalmente más adelante también se selecciona según la implementación. Si no se supone un suministro de energía sucesivo, es preferible una memoria no volátil.

Además, la capacidad que es capaz de leer suficientemente diversas aplicaciones que realizan la función para ahorro de energía y otras resulta adecuada.

El módulo de comunicación 10 es deseablemente un módulo de comunicación inalámbrica de campo cercano. En el presente ejemplo, se usa Bluetooth (marca comercial registrada). Por medio de este módulo de comunicación 10, al menos los datos de velocidad angular y su transición por el sensor giroscópico 7 se comunican con un terminal portátil externo no representado. Este terminal portátil permite el registro del estado y la comprobación de exposición de una válvula automática por medio de una aplicación dedicada. Además, también se puede usar algo distinto a Bluetooth (marca comercial registrada), rayos infrarrojos, Wi-Fi Direct, o similar.

El suministro de energía 11 incluye un circuito de conversión predeterminado de suministro de energía, y se puede seleccionar cualquiera de acuerdo con la implementación. Por ejemplo, el suministro de energía es un suministro de energía independiente por una batería de botón, o un suministro de energía de batería. Por ejemplo, en caso de una batería de botón, en su posición de conexión y desconexión, una tapa de batería en forma de disco se acopla y se fija a una parte de orificio formada en un cuerpo de tapa por medio de un miembro de sellado no representado, y se proporciona de manera conectable y desconectable conforme es rotada por un destornillador plano o similar en un ángulo predeterminado. El suministro de energía 11 tiene conectado al mismo cada uno de los elementos, incluido el sensor giroscópico 7, la CPU 8, la memoria 9 y el módulo de comunicación 10, y sirve como fuente de accionamiento para estos.

En la etiqueta IC 12, se acumula información única acerca del accionador 2 y/o la válvula 3. Esa información incluye al menos (1) el tipo de modelo y el número de orden del accionador 2 y/o la válvula 3 y (2) un URL para descargar software de aplicación. Estos datos acumulados se introducen en un terminal dedicado o similar no representado. La URL para descargar software de aplicación es para terminales portátiles. Desde esta URL para descargar, se puede adquirir software de aplicación.

La unidad de monitorización 1 descrita anteriormente tiene al menos, como parte de una monitorización de estado y una función para captación para el producto objetivo (válvula 3 y/o el accionador 2), una función para medición de datos y una función para acumular los datos de medición. Los datos de un objetivo de medición incluyen datos de velocidad angular en el árbol de control 4 para al menos cada vez o cada recuento de aperturas/cierres. Los datos adquiridos se sacan a partir del sensor giroscópico 7, y se acumulan en la memoria 9 por medio de un procesamiento de datos en la CPU 8. En este caso, los datos pueden ser convertidos a datos visualizables como gráfica en un monitor externo. También, estos trozos de datos se pueden establecer para acumularse en la memoria 9 después de realizar al menos un procesamiento de datos simple, tal como la denominada "interpolación" en la que estos trozos de datos se acumulan en la memoria 9 desde la CPU 8 en intervalos constantes, un valor promedio de datos, o un filtrado predeterminado (eliminación de ruido). En respuesta a una petición del terminal portátil, los datos acumulados se trasmiten al terminal portátil por medio del módulo de comunicación inalámbrica de campo cercano 10, que es Bluetooth (marca comercial registrada). Mediante este terminal portátil, se exponen y comprueban las grabaciones del estado del accionador 2 y/o la válvula 3.

También, como se describe adicionalmente más adelante, sobre la base del estado monitorizado y captado de la válvula, la unidad de monitorización 1 puede incluir diversas funciones requeridas en un proceso (flujo formado de diversas etapas de proceso) para realizar una diagnosis de síntomas, tal como una predicción de fallo a nivel de componente/parte de la válvula (producto objetivo), funciones opcionales tales como la función para ahorro de energía y una función para prueba de lectura de datos por un sensor auxiliar (tal como un sensor de aceleración), o una función a realizar por una aplicación predeterminada adquirida externamente.

También, estas diversas funciones pueden ser realizadas en la unidad de monitorización 1 o en un servidor externo o similar, y se asignan apropiadamente según sea necesario. En particular, cuando la estructura es tal que se pueden calcular además datos de ángulo sobre la base de los datos de velocidad angular, es adecuado usar un sensor de aceleración según sea apropiado para la corrección de la deriva del sensor giroscópico 7 según un cálculo sumatorio (tal como el método rectangular) por las cuatro operaciones fundamentales, sin intervención de medios integradores, a la vista de la precisión de datos, el consumo de energía, y la carga. Además, en un servidor externo o similar se puede construir una base de datos predeterminada para usar en el análisis de datos desde la unidad de monitorización 1.

En la presente invención, básicamente, se adquiere una gráfica de velocidad angular de los datos de velocidad angular medida y, sobre la base del análisis de forma/patrón de estos datos de gráfica, se realizan diversos procesos de diagnosis, incluido un proceso de predicción de vida. Estos procesos de diagnosis incluyen, por ejemplo, un proceso para reconocer y evaluar el patrón de gráfica, un proceso para llamar los datos acumulados existentes (datos de gráfica para comparación) para comparación con el patrón de gráfica adquirido, un proceso de determinación de síntoma, y un proceso para sacar y exponer el resultado, una alerta, etc. Un sistema físico o lógico se configura de modo que estos diversos procesos se pueden realizar apropiadamente.

Además, se puede proporcionar una función para medir y retener diversos datos únicos, una función para sacar y exponer externamente estos trozos de datos, o una función para usar en cualquiera de los procesos descritos anteriormente, incluyendo los diversos datos únicos, como información única del producto objetivo: presión de fluido, viscosidad y temperatura; temperatura y humedad de un ambiente de producto; recuento de aperturas/cierres de válvula y tiempo de funcionamiento tras la instalación; presión de suministro de accionador y velocidad de activación; o, en una válvula de bola, coeficiente de material y desgaste del asiento de bola o la empaquetadura y el tamaño de la bola y el camino de flujo.

En particular, el sensor giroscópico 7 tiene una gran cantidad de consumo de energía eléctrica, y la unidad de monitorización 1 de la presente invención se usa como si se dejara un largo periodo de tiempo a un nivel de varios años como máximo. Así, a la vista del ahorro de energía, es importante seleccionar una combinación del sensor giroscópico 7 y el suministro de energía 11, y la función para ahorro de energía también es importante. Por ejemplo, la CPU 8 puede estar normalmente en un estado de ahorro de energía para recibir datos del sensor giroscópico 7 pero no acumular estos trozos de datos en la memoria 9 y, cuando se detecta el funcionamiento del accionador 2, el estado de ahorro de energía puede ser borrado y al menos los datos de velocidad angular detectados por el sensor giroscópico 7 pueden ser acumulados en la memoria 9. El estado puede ser posterior al estado de ahorro de energía después de que el estado en el que no se ha detectado el funcionamiento del accionador 2 continúa durante un tiempo predeterminado. Obsérvese que, como función de ahorro de energía, por ejemplo, se puede usar un sensor giroscópico de tipo autogeneración (tal como generación de energía de vibración o generación de energía fotovoltaica).

Por otro lado, de la Figura 1 a la Figura 3, en el presente ejemplo, como productos objetivo de monitorización para la unidad de monitorización 1, se describe el accionador rotatorio neumático 2 en una estructura de yugo escocés de doble accionamiento y la válvula 3 de bola rotatoria de 90 grados.

De la Figura 1 a la Figura 3, dentro del cuerpo principal del accionador 2 se proporciona un mecanismo de conversión 13 que convierte un movimiento de vaivén a un movimiento rotacional. La fuerza rotatoria de este mecanismo de conversión 13 puede ser sacada por el árbol de salida 14 a un vástago 15 de la válvula de bola 3. El mecanismo de conversión 13 se forma de una estructura en la que un yugo escocés 35 para la trasmisión al árbol rotatorio (vástago de válvula) y unos rodillos de pasador emparejados 16 a los que se acopla este yugo escocés 35 se proporcionan a un vástago de pistón 17, y estos se incorporan en un alojamiento 18.

A un lado del alojamiento 18, que es un lado derecho en la Figura 3, se fija una parte de cilindro 19. Dentro de una carcasa de cilindro 20 de esta parte de cilindro 19, se acomoda un pistón 21 integrado con el vástago de pistón 17. La carcasa de cilindro 20 se puede someter a recubrimiento con un material, por ejemplo, PTFE (politetrafluoretileno), ENP (niquelado por reducción química), o Hcr (metalización dura con cromo). El presente ejemplo describe un tipo de doble accionamiento, y la parte de cilindro 19 se provee de lumbreras de admisión/escape de aire 38 y 39. Según la admisión/escape de aire comprimido a las cámaras de aire 22a y 22b por medio de estas lumbreras de admisión/escape de aire 38 y 39, el pistón 21 hace un movimiento en vaivén, y por tanto el vástago de pistón 17 hace un movimiento linealmente en vaivén. Este movimiento es trasmitido al yugo escocés 35 por medio de los rodillos de pasador 16 para su conversión a un movimiento rotatorio.

Al yugo escocés 35 se le proporciona un árbol rotatorio para poder ser insertado y extraído por medio de una parte de conexión fija 23 proporcionada para poder encajar en una loma no representada. La rotación del árbol rotatorio es trasmitida por medio de la parte de conexión fija 23 al yugo escocés 35.

El árbol rotatorio del presente ejemplo se forma del árbol de salida 14 en un lado de la válvula de bola 3 (lado inferior en la Figura 3) y el árbol de control 4 en su lado opuesto (lado superior en la Figura 3). El árbol de salida 14 y el árbol de control 4 se insertan por medio de miembros cilíndricos 24 y 25 al alojamiento 18, respectivamente. En los miembros cilíndricos 24 y 25, se encaja un apoyo predeterminado dentro de un cojinete de vástago hecho de metal no representado, cada uno de estos miembros cilíndricos 24 y 25 se encaja en una parte de apoyo formada en el alojamiento 18, y el árbol de salida 14 y el árbol de control 4 se insertan dentro. El árbol rotatorio se conecta de manera rotatoria y pivotante al cuerpo principal del accionador 2.

Obsérvese que según la implementación, al accionador 2 se le puede proporcionar un sensor de presión (no representado) según sea apropiado. En este caso, por ejemplo, se proporciona un controlador de velocidad (no representado) a cada una de las lumbreras de admisión/escape de aire 38 y 39 y, entre estas lumbreras de admisión/escape de aire 38 y 39, y al controlador de velocidad se conecta un sensor de presión por medio de un acoplamiento tal como un tubo en T, un tubo adaptador, o similar. Si es así, con el sensor de presión insertado en una parte de ramificación del tubo en T, la admisión/escape de aire comprimido no se ve afectada, y la medición de presión por un sensor de presión se puede hacer con una estructura simple.

El objetivo de captación de estado por el sistema de la presente invención es una válvula y, en la presente invención, una válvula rotatoria que abre y cierra un camino de flujo al rotar el vástago de válvula. El vástago de válvula se forma del árbol de salida 14 y el árbol de control 4 de una válvula automática por medio del accionador 2. Sin embargo, el vástago de válvula como objetivo no se limita a uno de la válvula automática y, aunque no se ha representado, puede ser un árbol rotatorio formado de un vástago de una válvula manual por medio de un asidero manual. También, si bien la válvula rotatoria del presente ejemplo es una válvula de bola de cuarto de vuelta, el objetivo puede ser cualquiera de las diversas válvulas rotatorias, incluidos los tipos impulsados por motor tales como una válvula de enchufe, una válvula de mariposa, o una válvula de bola de un tipo rotatorio de 180 grados.

La válvula de bola 3 de la Figura 1 a la Figura 3 es una válvula de bola tipo flotante, y una caja de válvula se configura con un cuerpo 26 que tiene un camino de flujo primario 26a y un capuchón de cuerpo 27 que tiene un camino de flujo secundario 27a conectado fijamente con pernos/tuercas 28. En cada uno del cuerpo 26 y el capuchón de cuerpo 27, se forma un reborde en una parte de conexión del camino de flujo 26a, 27a.

La bola 30, que es un cuerpo de válvula, es de un tipo agujero completo que tiene una parte sustancialmente esférica y un camino pasante 30a formado para que tenga el mismo diámetro que los de los caminos de flujo 26a y 27a, y es soportado por dos asientos de bola anulares A1 y A2, que son asientos de válvula, desde un lado primario y un lado secundario en la cámara de válvula. La sujeción de la bola 30 por estos asientos de bola A1 y A2 es ajustada por la sujeción de los pernos/tuercas 28. En una parte extrema superior de la bola 30, se forma una parte de acoplamiento 29 (por ejemplo, una parte de acoplamiento convexo-cóncava) con la que se puede acoplar el vástago 15 (vástago de válvula). Por medio de esta parte de acoplamiento 29, se trasmite con alta precisión un movimiento rotacional de la bola 30 al vástago 15.

El vástago 15 se conecta rotatoriamente a una parte de prensaestopas 31 del cuerpo 26 por medio de un cojinete de vástago cilíndrico B. También, entre el vástago 15 y la parte de prensaestopas 31, un prensaestopas C y una arandela de empaquetadura se encajan a presión por un retenedor de empaquetadura 32. La sujeción del retenedor de empaquetadura 32 es ajustada por la sujeción de un perno de retención 33. Una escuadra 34, que es un miembro de acoplamiento entre el cuerpo principal del accionador 2 y la válvula de bola 3, se fija con pernos 40. También, en una parte inferior del árbol de salida 14, se forma una parte de conexión rectangular no representada. A esta parte de conexión, se encaja una parte de encaje dentro no representada y formada en una parte superior del vástago 15 para acoplar el árbol de salida 14 y el vástago 15, de ese modo se trasmite con alta precisión un movimiento rotacional del árbol de salida 14 al vástago 15.

En la Figura 1, un codificador rotatorio 37 indicado por líneas de puntos se conecta previamente al producto objetivo antes de la monitorización de estado por el sistema de la presente invención para adquirir los datos necesarios para usar en la presente invención y, básicamente, no se supone que vaya a ser usado en un escenario de uso real de la presente invención. El codificador 37 del dibujo se conecta a una parte extrema superior del árbol de control 4 por medio de una placa de conexión sustancialmente en forma de C 36 para medir con precisión al menos una velocidad de rotación del árbol de control 4, y los datos de medición se mantienen según sea apropiado como datos únicos del producto objetivo. En el presente ejemplo, se usa un producto "E6C3-C" fabricado por OMRON Corporación.

A continuación, se describe un método de uso básico en el sistema de monitorización de estado de válvula de la presente invención. La unidad de monitorización 1 se puede conectar según sea apropiado a una ubicación donde el producto objetivo (válvula o accionador) se puede colocar fácilmente, por ejemplo, se conecta a una ubicación donde la unidad se puede dejar un periodo de tiempo largo sin estorbar el accionamiento del producto objetivo. Aunque el modo de conexión representado en la Figura 1 y la Figura 2 descritas anteriormente no es restrictivo, se requiere conectar la unidad al menos en un modo de rotación simultánea con precisión con la rotación del árbol de control 4 (vástago de válvula).

Cuando la unidad se fija en el modo representado en la Figura 1 y la Figura 2, se hace coincidir un orificio de perno del acople 5 con la parte hembra de tornillo proporcionada en el extremo superior del árbol de control 4 en el estándar NAMUR y, con el estado del acople 5 orientado a una dirección de fijación apropiada, y únicamente el atornillar el perno 6 puede fijar la unidad. Así, la unidad de monitorización 1 de la presente invención se puede retroinstalar fácilmente a una posición predeterminada del producto objetivo sin retirar el accionador 2 y/o válvula 3 existentes del equipamiento de fontanería o retirar el accionador 2 de la válvula 3 o sin ajustar en absoluto el sistema de instrumentación existente o similar. Tras la colocación de esta manera, las características de movimiento rotatorio del árbol de control 4 pueden ser captadas con precisión.

También, el modo de conexión descrito anteriormente reduce la prominencia externa para impedir la expansión de un espacio de instalación. Así, la unidad se puede conectar también a una válvula automática instalada en un espacio estrecho. La unidad de monitorización 1 se puede colocar también en una posición desplazada 180 grados con respecto al accionador 2 y, en este caso, se puede colocar únicamente al conectar y desconectar el perno 6 de manera similar a la anterior. Esto permite proporcionar la unidad de monitorización 1 en cualquiera de lados opuestos 180 grados, según la situación de instalación de la válvula 3 y/o el accionador 2.

Además, no solo cuando la válvula está en un estado completamente abierto sino también incluso cuando esta válvula 3 está en un grado de apertura en el medio y el árbol de control 4 está en el transcurso de rotación, la unidad de monitorización 1 se conecta a este árbol de control 4 conforme es posicionado según sea apropiado. Así, incluso mientras la válvula automática está funcionando, la unidad se puede conectar con precisión para permitir un trabajo de establecimiento inicial.

Tras la conexión de la unidad de monitorización 1, la situación de funcionamiento de la válvula 3 en cada emplazamiento se puede reconocer visualmente al usar el terminal portátil. En este momento, con el uso del módulo de comunicación 10 de Bluetooth (marca comercial registrada), incluso si la válvula 3 y/o el accionador 2 se instalan en un conducto complejo o un lugar estrecho, sin reconocer visualmente directamente estos, el terminal portátil puede hacer una comprobación desde un lugar cercano.

Cuando se adopta previamente una función para modo de establecimiento inicial, para realizar un trabajo de establecimiento inicial se realiza en el terminal portátil inmediatamente después de la instalación de la unidad de monitorización 1, únicamente se requiere restablecer al estado del modo de establecimiento inicial según sea apropiado según el modo de uso de la unidad de monitorización 1. En este caso, por ejemplo, se establecen datos tales como datos de ángulo en un valor inicial según un estado completamente cerrado de la válvula 3. También en este momento, no se requiere trabajo de ajuste en un lado de producto objetivo tal como el accionador 2 y/o la válvula 3, y el establecimiento se pueden hacer al usar, por ejemplo, información de producto y/o número de pedido retenidos en la etiqueta IC 12. También, por ejemplo, un software de aplicación para terminales portátiles se descarga de la URL para descargar y se trasmiten datos de establecimiento inicial al servidor, permitiendo de ese modo registrar una fecha de instalación de la unidad de monitorización 1.

Tras finalizar el trabajo de establecimiento inicial, este modo de establecimiento inicial se conmuta a un modo normal. Como se ha descrito anteriormente, en el momento de conmutar al modo normal, el suministro de energía 11 se puede establecer en un estado apagado tras un lapso de un tiempo predeterminado para hacer una transición a un modo de ahorro de energía.

Por otro lado, como terminal portátil descrito anteriormente, por ejemplo, se usa un teléfono inteligente, una tableta o similar no representado. En este caso, , el terminal portátil tiene como funciones relacionadas con la entrada de datos, por ejemplo, (1) una función para recibir datos y la información única de la unidad de monitorización 1, (2) una función para transmitir los datos y la información única recibida de la unidad de monitorización 1 al servidor (no representado), y (3) una función para retener información de posición GPS (Sistema de Posicionamiento Global), imágenes de cámara, etc. y trasmitirlos al servidor.

En (1), la función para recibir datos e información única de la unidad de monitorización 1, los datos de velocidad angular en el momento de rotación del árbol de control 4 son recibidos por medio del módulo de comunicación 10. Por otro lado, la información única del accionador 2 y/o la válvula 3 se recibe por medio de la etiqueta IC 12.

En (2), la función para trasmitir los datos e información única recibidos de la unidad de monitorización 1 al servidor, por ejemplo, se usa un módulo de comunicación inalámbrica de campo medio tal como LTE (Long Term Evolution) o wifi no representado, y se realiza la trasmisión al servidor desde cualquiera de estos. En este caso, los datos de medición no se procesan.

(3) La función para retener información de posición GPS, imágenes de cámara, etc. y transferirla al servidor es una función opcional. En esta función, una imagen tomada por la cámara del terminal portátil y que indica el estado del accionador 2 se trasmite al servidor.

Por otro lado, al usar el terminal portátil, el terminal portátil tiene como funciones en relación con salidas de datos, por ejemplo, (1) una función para hacer que la información recibida del servidor sea expuesta sobre la base de los datos trasmitidos al servidor y (2) una función para hacer que la información sea expuesta, tal como un informe de anomalía preliminar determinado por software de aplicación sobre la base de la información recibida de la unidad de monitorización 1 pero no por medio del servidor.

Aunque no está representado, en (1) la función para hacer que la información recibida del servidor sea expuesta sobre la base de los datos trasmitidos al servidor, información que incluye al menos resultados de diagnosis de la válvula y/o accionador, se puede exponer en una forma visualmente reconocible con facilidad. Por ejemplo, con los datos de velocidad angular expuestos en una gráfica según el recuento de aperturas/cierres de válvula medido, en un intervalo de estar totalmente abierta a totalmente cerrada (totalmente cerrada a totalmente abierta), junto con los datos de objetivo de comparación, y luego se exponen los resultados de determinación. También, es posible exponer cada uno de los siguientes: recuento de accionamientos, tiempo de funcionamiento, datos de presión e historia de par de accionamiento, presión y temperatura de fluido, temperatura de ambiente y humedad del accionador 2 y, además, dibujos del accionador 2, la válvula 3, etc.

También, como otras funciones, se puede exponer información de recomendación de mantenimiento sobre la base de la historia descrita anteriormente, etc., o cuando se sospecha que una entrada errónea en el establecimiento inicial de la unidad de monitorización 1 o el producto objetivo con la unidad de monitorización 1 conectado a la misma es una imitación, se puede exponer una indicación de ese tipo. Ejemplos de este caso son tales que el tiempo de accionamiento del accionador 2 es extremadamente rápido o lento para el tipo de modelo y el número de pedido (las especificaciones especiales varían para cada pedido) del accionador 2 y/o la válvula 3 introducida a la etiqueta IC 12, o la imagen del accionador 2 en el emplazamiento tomada por la cámara del terminal portátil es pequeña.

Por otro lado, como (2), la función de hacer que se exponga información, tal como un informe de anomalía preliminar determinado por software de aplicación sobre la base de la información recibida del dispositivo pero no por medio del servidor, por ejemplo, cuando el tiempo de accionamiento es extremadamente largo o cuando el valor del sensor giroscópico 7 no se cambia aunque se aplique una presión de aire, esto es, cuando el accionador 2 no está activado, se hace una determinación como anomalía, y se expone como informe preliminar. Además, cuando se mide este tipo de valor anómalo, también se expone una indicación para favorecer la trasmisión de datos al servidor.

A continuación, el sistema tiene como servidor para usar en el sistema descrito anteriormente (1) una función para acumular información única del accionador 2 y/o la válvula 3, (2) una función para acumular datos de medición de datos de velocidad angular y presión de aire del accionador 2, (3) una función para calcular un par de accionamiento del accionador 2, y (4) una función para trasmisión y recepción al terminal portátil.

Como (1), la función para acumular información única del accionador 2 y/o la válvula 3, el servidor acumula información de dibujos e información de diseño del accionador 2 para usar en el cálculo del par de activación. Como (2), la función para acumular datos de medición de datos de velocidad angular y presión de aire del accionador 2, cuando se reciben datos de medición del terminal portátil una pluralidad de veces, el servidor acumula estos trozos de datos de medición como una serie. Como (3), la función para calcular el par de accionamiento del accionador 2, por ejemplo, se calcula, sobre la base de datos de presión de aire recibidos del terminal portátil del diámetro de cilindro del accionador 2, la cantidad desplazada del eje central de un piñón (o yugo escocés), la eficiencia de conversión, etc. no representados. Como (4), la función para trasmisión y recepción al terminal portátil, la trasmisión y la recepción son realizadas por un módulo de comunicación inalámbrica de campo medio tal como LTE o wifi.

Obsérvese que si bien el ejemplo se ha descrito en la realización anterior en la que se usa un accionador tipo presión de aire como accionador para el funcionamiento automático, se puede usar un accionador tipo presión de fluido distinto del tipo presión de aire, o se puede usar un accionador motorizado. La carcasa del acople 5 y la unidad de monitorización 1 se pueden cambiar según el tamaño de la válvula 3 y/o el accionador 2 para adecuarse a su forma exterior. Además, si bien en la realización anterior el árbol de control 4 se proporciona según el estándar NAMUR, se puede proporcionar según otro estándar. También en este caso, se hace la formación de acuerdo con la forma, permitiendo de ese modo la conexión al accionador con retroinstalación fácil, como con la carcasa del estándar NAMUR.

Aquí, los ejemplos descritos adicionalmente más adelante son aquellos en los que se diagnostica un asiento de bola en una válvula de flotación de rotación de 90 grados. Sin embargo, el sistema de la presente invención no se limita a este objetivo, y se pueden hacer diagnosis detalladas a nivel de un síntoma específico de parte/específico del producto objetivo al analizar la forma y el patrón de una gráfica de característica (gráfica de velocidad angular) generada a partir de datos que incluyen datos de velocidad angular recogidos ampliamente del producto objetivo. En particular, en una válvula, como parte objetivo/componente, es adecuado incluir la captación del desgaste de al menos el asiento de válvula, el prensaestopas y/o el cojinete de vástago.

También, como se representa de la Figura 5 a la Figura 9 y de la Figura 15 a la Figura 23, que son gráficas de velocidad angular de los ejemplos, al menos una pluralidad de valores pico se indican en cada gráfica de velocidad angular. Este tipo de gráfica de grado de apertura o evolución temporal que tiene estos valores pico no se puede adquirir a partir de, por ejemplo, un sensor de ángulo (posición) normal proporcionado a una válvula rotatoria. Así, en técnicas convencionales, el sistema como en la presente invención para hacer una diagnosis detallada sobre la base de la información acerca de estos valores pico (tales como posiciones, valores, y anchura de pico en la gráfica) no se puede configurar. Según estudios diligentes por parte del solicitante de la presente solicitud, se ha revelado que este tipo de gráfica de velocidad angular se puede adquirir a partir de al menos el sensor giroscópico 7, como se ha descrito anteriormente.

Esto se considera como se indica a continuación, al menos en un sensor giroscópico tipo vibratorio de un tipo semiconductor hecho por MEMS, a partir de su principio de medición. Es decir, puesto que un sensor de ángulo normal únicamente puede capturar un ángulo discreto para cada duración, el cálculo como gradiente en una duración en una gráfica de evolución temporal es la única manera para convertir datos de ángulo a velocidad angular. Por otro lado, en el sensor giroscópico, una fuerza de Coriolis instantánea sentida por un elemento vibratorio se convierte en una velocidad angular para medición. Así, dependiendo del establecimiento, se puede medir con precisión una velocidad angular sustancialmente real. También, a fin de lograr esto con un sensor de ángulo, se requiere al menos establecer una duración extremadamente pequeña, y esto no resulta práctico.

En este sentido, para movimientos suaves, lentos y continuos, no hay mucha diferencia entre ambos (los datos de velocidad angular adquiridos a partir del sensor de ángulo y los adquiridos a partir del sensor giroscópico). Sin embargo, para movimientos rotacionales de un objetivo que hace movimientos como recibir la acción de fricción fina, aleatoria y discontinua, por ejemplo, el vástago de válvula de una válvula rotatoria, hay una diferencia entre ambos. Específicamente, en una gráfica de velocidad angular adquirida a partir del sensor de ángulo, no se pueden seguir en detalle movimientos finos, y por lo tanto no se puede adquirir un patrón vibratorio no curvado, tal como picos. Sin embargo, el sensor giroscópico puede capturar bien movimientos finos del vástago de válvula por la acción de la fricción. Así, existe la posibilidad de que se haya adquirido una gráfica de velocidad angular precisa con aparición de picos en una pluralidad de puntos.

Además, los sensores inerciales, que tipifican los sensores de tipo información interna, normalmente se clasifican en sensor de aceleración y sensores giroscópicos. En tecnologías convencionales, también hay medidores de apertura de válvula de un tipo que incluyen este sensor de aceleración y se proporcionan fácilmente a una parte extrema superior del vástago de la válvula rotatoria. Esto es, la rotación angular o similar del asidero de válvula se detecta por medio de este sensor de aceleración o similar. Sin embargo, si bien al menos un sensor de aceleración tipo MEMS que se ha usado frecuentemente en los años recientes es excelente, en principio, en la detección de un movimiento de traslación o movimiento vibratorio o un gradiente con respecto a la dirección de la gravedad, la detección detallada de un movimiento rotacional no es imposible pero hay mucho campo de mejora en la detección con una estructura simple.

El sensor de aceleración de este tipo tiene una propiedad en la cual un movimiento en un plano horizontal sin un gradiente con respecto a la dirección de la gravedad es casi en una banda muerta y la detección de este tipo de movimiento es extremadamente difícil. Además, el sensor de aceleración captura fácilmente un componente innecesario distinto a la aceleración de rodadura, tales como los componentes de aceleración por gravedad y los componentes de aceleración traslacional (vibratoria). También, se ha encontrado teóricamente que separar apropiadamente la aceleración innecesaria medida de una señal de salida es imposible al usar al menos un sensor de aceleración. En la práctica, el medidor de apertura de válvula de este tipo tiene una limitación en orientación y dirección de fontanería de un objetivo de conexión y, en la mayoría de casos, tras confirmar previamente la orientación de fontanería de una válvula como objetivo de conexión, la configuración del sensor se ajusta para usarse de acuerdo con ese objetivo. Así, es difícil capturar un movimiento rotacional que rota conforme se recibe la fricción aleatoria en detalle, incluso al menos con una estructura simple formada únicamente por un sensor de aceleración. Obsérvese que la Figura 31 y la Figura 32 descritas adicionalmente más adelante representan una verificación real en la que no se pueden capturar en detalle datos en relación con un movimiento rotacional de una válvula rotatoria, dependiendo del sensor de aceleración.

Como se describe específicamente en los siguientes ejemplos, la estructura única para el producto objetivo (válvula de bola) con la unidad de monitorización conectada a la misma se asocia con las posiciones, tamaños y anchura de pico de una pluralidad de picos presentes en los datos de velocidad angular pero en forma de gráfica según sea apropiado para realizar la captación precisa del estado y la diagnosis precisa del producto objetivo sobre la base de esos detalles captados.

Ejemplos

De la Figura 5 a la Figura 23 representan cada una un ejemplo de implementación cuando se capta el estado de la válvula sobre la base de los datos de velocidad angular. De la Figura 5 a la Figura 9 y de la Figura 15 a la Figura 20 son ejemplos de una gráfica de velocidad angular adquirida del sensor giroscópico 7 al usar la unidad de monitorización 1 de la presente invención cuando la bola 30 es rotada 90 grados desde estar totalmente cerrada a totalmente abierta en el accionador de cuarto de vuelta 2 y la válvula de bola flotante 3 representada en la Figura 1 a la Figura 3 descritas anteriormente, con la velocidad angular indicada en el eje vertical derecho (unidades: grados/segundos). También, estos valores de medición de velocidad angular indican valores de medición en la dirección de eje Y en el sensor giroscópico 7 representado en la Figura 1. Obsérvese que si bien los valores de medición en la dirección de eje X y la dirección de eje Z no se usan como datos de gráfica en el presente ejemplo, estos se pueden usar de manera complementaria con el propósito de corregir un error de conexión del sensor giroscópico.

El eje lateral en cada dibujo indica un tiempo de accionamiento de válvula, y es posterior al suministro de presión de aire al accionador 2 por medio de un controlador de velocidad (unidades: milisegundos). Específicamente, la válvula es una válvula de bola hecha de acero inoxidable que tiene un diámetro nominal de 50 A y una presión nominal de 20 K. Objetivos de diagnosis son los asientos de bola hechos de PTFE+PFA A1 y A2, el cojinete de vástago hecho de PTFE impregnado con fibra de vidrio B, y la empaquetadura C, que es una empaquetadura en V hecha de PTFE (a los asientos de bola A, el cojinete de vástago B, y el prensaestopas C se les denomina colectivamente como "componentes de desgaste"). También, como indica un recuento de aperturas/cierres representado en los dibujos, la Figura 5 representa datos adquiridos tras la apertura/cierre en tiempo cero, la Figura 6 tras treinta veces, la Figura 7 tras quinientas veces, la Figura 8 tras mil veces, y la Figura 9 tras diez mil veces. También, la Figura 15 y la Figura 18 representan datos adquiridos después de la apertura/cierre en tiempo cero, la Figura 16 y la Figura 19 tras quinientas veces, y la Figura 17 y la Figura 20 tras mil quinientas veces.

Además, en los presentes ejemplos, el codificador 37 como se representa en la Figura 1 junto con la unidad de monitorización 1 se conecta al árbol de control 4, y los datos de ángulo adquiridos por este codificador 37 también se indican en el eje vertical izquierdo en cada dibujo como grado de apertura de la válvula de la Figura 5 a la Figura 9 y de la Figura 15 a la Figura 20 (unidades: grados).

De la Figura 10 a la Figura 14 representan esquemáticamente la apertura completa al cierre completo de la válvula representada en la Figura 5 a la Figura 9 y la Figura 15 a la Figura 20 en este orden de números de figura y, específicamente, son dibujos para describir la relación de posición entre el camino pasante 30a de la bola 30 y los asientos de bola A1 y A2, etc. La Figura 10 representa un grado de apertura de 0 (totalmente cerrada), la Figura 11 representa un grado de apertura de aproximadamente diez grados, la Figura 12 representa un grado de apertura de aproximadamente veinte grados, la Figura 13 representa un grado de apertura de aproximadamente ochenta grados, y la Figura 14 representa un grado de apertura de noventa grados (totalmente abierta). Obsérvese que de la Figura 10 a la Figura 14 corresponden cada una a una vista en sección de la línea B-B en la Figura 3.

También, cuando el estado en la Figura 10 se toma como el 100 %, una ratio de contacto entre la bola 30 y el asiento de bola A todavía es el 100 % en la Figura 11, se disminuye al 85 % en la Figura 12, se disminuye aún más al 62 % en la Figura 13, y se devuelve al 100 % de nuevo en la Figura 14.

[Tabla 1]

Diez condiciones de prueba de la Tabla 1 son ejemplos de condiciones de productos a prueba requeridos como mínimo a la vista de la ingeniería de calidad para examinar el sistema de la presente invención. De la Figura 5 a la Figura 9 representan datos de experimentos en las condiciones del número de prueba 10 de la tabla (sin embargo, la presión nominal de la válvula para uso fue de 10 K), de la Figura 15 a la Figura 17 representan datos de experimentos en las condiciones del número de prueba 2, y de la Figura 18 a la Figura 20 representan datos de experimentos en las condiciones del número de prueba 8 en la tabla.

En la Tabla 1, el tiempo de impulsión es un tiempo de ajuste de un controlador de velocidad para impulsar una rotación de 90 grados de la válvula desde su estado totalmente cerrada a totalmente abierta, y la orientación de conexión es la orientación de la válvula con respecto a la fontanería, en la que se indica como horizontal una orientación en la Figura 1 con un lado inferior en el dibujo tomado como suelo, se indica como vertical una orientación en la Figura 2 con un lado inferior en el dibujo tomado como suelo, y se indica como lateral una orientación de fontanería con el centro axial del camino de flujo en la Figura 1 rotado 90 grados alrededor del eje de rotación. También, la Presión de suministro de acción indica una presión de aire (MPa) a suministrar al accionador, y fluido indica el tipo de fluido de prueba. La presión de fluido indica la presión del fluido, soporte de fontanería indica una distancia (cm) desde la posición de brida de la válvula a una parte para soportar la fontanería conectada a la válvula, y temperatura ambiente indica las temperaturas de un ambiente de prueba. También, las pruebas con números de prueba 1 a 9 se realizan en un baño a temperatura constante y humedad constante, y la prueba con número de prueba ¹⁰se realiza en el interior.

A continuación, al usar cada una de las gráficas de velocidad angular de la Figura 5 a la Figura 9 (número de prueba 10), de la Figura 15 a la Figura 17 (número de prueba 2), y de la Figura 18 a la Figura 20 (número de prueba ⁸), con referencia a las situaciones del grado de apertura de la válvula representadas en la Figura 10 a la Figura 14, se describe un esbozo general del proceso para realizar la monitorización del estado de válvula. En este proceso, la atención se dirige a captar, en particular, un estado de desgaste de los asientos de bola A, como estado de válvula. Obsérvese que el proceso de diagnosis como se describe más adelante se puede introducir física y lógicamente al sistema de la presente invención tras implementar específicamente como procesamiento de la información (un conjunto de etapas de procesamiento) capaces de usar recursos de hardware de ordenador.

También, la predicción del fallo de válvula y la predicción de vida usando los datos de velocidad angular por el sistema de la presente invención se pueden captar a partir de un movimiento rotacional de la válvula desde estar totalmente abierta o totalmente cerrada a totalmente cerrada o totalmente abierta en relación con el grado de apertura de válvula descrito anteriormente, esto es, a partir de transiciones de datos de velocidad angular según las carreras completas enteras de la válvula, o se pueden captar a partir de transiciones de datos de velocidad angular según una parte de las carreras, por ejemplo, regiones de grado de apertura de válvulas que son características, tales como las regiones T¹a T³como se describe adicionalmente más adelante. Además, se pueden usar como otros datos utilizables en el sistema de la presente invención, por ejemplo, el estado de funcionamiento de la válvula en una planta o en instalaciones de edificios o datos de velocidad angular en un estado de comprobación del funcionamiento de la válvula (denominado prueba de carrera parcial).

En primer lugar, de la Figura 5 a la Figura 9 (número de prueba 10), la región T es una región en la que el grado de apertura de la válvula por medición de codificador se realiza desde un estado totalmente cerrado a un grado de apertura de aproximadamente 10 grados. El funcionamiento de la bola 30 corresponde a los estados de la Figura 10 a la Figura 11.

Dentro de esta región T (una región en la que la velocidad angular sube y baja frecuentemente en un estado en el que la bola 30 hace una junta de sellado por contacto con toda la circunferencia de cada uno de los asientos de bola A1 y A2), los asientos de bola A1 y A2 están ambos en un estado en contacto con la bola 30, y este estado corresponde a un estado inmediatamente después de una transición desde una fricción estática a una fricción dinámica. En cuanto a la frecuencia de disminución de la velocidad angular en esta región, la frecuencia se puede leer como dos veces en la Figura 6, pero se aumenta a cuatro veces en la Figura 9. En esta característica de datos, por ejemplo, se puede estimar que ocurre alguna dificultad con la rotación de la bola 30, en la que, por ejemplo, la bola 30 es movida por el desgaste de los asientos de bola A1 y A2 a un lado secundario del asiento de bola A2 para aumentar una fuerza de presión y aumentar una fuerza de fricción dinámica. Así, esto se puede usar para, a modo de ejemplo, la predicción de un fallo con desgaste por rozamiento de los asientos de bola A1 y/o A2 o el deterioro de la superficie de sellado.

Además, también se puede usar para la predicción del fallo un cambio en el tiempo hasta llegar a la región T¹, esto es, el tiempo requerido desde el momento en el que se suministra una presión de aire al accionador 2 a la bola 30 que empieza la rotación. Específicamente, en la Figura 6, la región T¹empieza desde un tiempo cercano a 1000 milisegundos, y un retraso de tiempo desde el suministro de presión de aire al accionador 2 a rotación es del orden de un segundo. Por otro lado, en la Figura 8, empieza desde un tiempo cercano a 350 milisegundos. Así, conforme aumenta el recuento de aperturas/cierres de válvula, este retraso de tiempo disminuye. A partir de estas características de datos, se puede estimar que la fuerza de fricción estática de los asientos de bola A disminuye.

Además, la duración de la región T¹también se puede usar para la predicción del fallo. Específicamente, si bien la región T¹se puede leer como aproximadamente 1000 milisegundos a 1800 milisegundos en la Figura 7, es de aproximadamente 350 milisegundos a 1500 milisegundos en la Figura 8. Conforme aumenta el recuento de aperturas/cierres de válvula, el tiempo requerido para la región Ti, esto es, el tiempo requerido para la rotación de la bola 30, aumenta. A partir de esta característica de datos, se puede estimar que tiene lugar un aumento en la fuerza de fricción dinámica de los asientos de bola A. Así, esto se puede usar para, a modo de ejemplo, la predicción del fallo con desgaste por rozamiento de los asientos de bola A.

De la Figura 5 a la Figura 9, la región T²es una banda pequeña con un grado de apertura cerca de aproximadamente 30 grados, y esto corresponde, como funcionamiento de la bola 30, a un estado en el que la bola rota aún más (grado de apertura de aproximadamente 20 grados a 30 grados) aproximadamente cerca del estado en la Figura 12. Cerca de esta región T², se incluye un estado en el que, desde un estado de contacto de superficie periférica entera en la región Ti, el camino pasante 30a de la bola 30 llega a los asientos de bola A para hacer una transición a un estado de contacto parcial y, con la válvula abriéndose, el fluido presuriza la pared interior del camino pasante 30a de la bola 30 para provocar una fuerza en una dirección de apertura de la válvula para que actúe sobre la bola 30. En el presente ejemplo, el fluido fluye de izquierda a derecha en la Figura 10 a la Figura 14.

Esta acción de la fuerza de apertura de la válvula por el fluido también está reflejada en la gráfica de velocidad angular (gráfica de característica) como un aumento significativo. Específicamente, si bien el valor máximo local cerca de la región T²en la Figura 6 se puede leer como aproximadamente 44 grados/segundo, el valor máximo local en la Figura 8 cerca del mismo es aproximadamente 63 grados/segundo. Así, se puede leer un aumento en el valor máximo local de la velocidad angular con el aumento en el recuento de aperturas/cierres de válvula. Según esta característica de datos, se puede estimar que ocurre una disminución en la fuerza de fricción dinámica de los asientos de bola A. Así, esto se puede usar para, por ejemplo, la predicción del fallo con desgaste por rozamiento de los asientos de bola A. En un estado en el que la bola 30 hace contacto parcialmente con los asientos de bola A i y A2, además de una disminución en la fuerza de fricción dinámica, con una fuerza aplicada a la dirección rotatoria de la bola 30 por la acción de la presión de fluido, procede aún más la disminución en la fuerza de fricción dinámica. Así, la presión de fluido se capta como elemento de fricción y es adecuada en la región T².

También, como con la región Ti, también se puede usar un tiempo hasta llegar a la región T²para la predicción del fallo. Si bien la región T²ocurre aproximadamente cerca de 2300 milisegundos en la Figura 6, ocurre aproximadamente cerca de 2000 milisegundos en la Figura 8. Así, el tiempo disminuye conforme aumenta el recuento de aperturas/cierres de válvula, y la rotación empieza en una fase temprana. Así, se puede estimar que la fuerza de fricción estática o la fuerza de fricción dinámica de los asientos de bola A disminuye, y esto se puede usar para la predicción del fallo con desgaste por rozamiento de los asientos de bola A.

De la Figura 5 a la Figura 9, la región T³es una región desde un grado de apertura de aproximadamente 80 grados a un estado completamente abierto (un grado de apertura de 90 grados y una velocidad angular de 0), y esto corresponde a un estado de la Figura 13 a la Figura 14 como funcionamiento de la bola 30. En esta región T³, se incluye un estado en el que se hace una transición desde el estado de contacto parcial al estado de contacto de superficie periférica entera de nuevo con respecto a los asientos de bola A y se hace una transición desde la fuerza de fricción dinámica a la fuerza de fricción estática.

En la región T³, si bien se indica una tendencia en la Figura 6 en la que la magnitud de la velocidad angular disminuye desde aproximadamente 42 grados/segundo, una tendencia decreciente desde aproximadamente 30 grados/segundo se indica en la Figura 8. Según esta característica de datos, incluso si se hace una transición al estado en el que la bola 30 sella con la superficie periférica entera de los asientos de bola A1 y A2, esto no lleva a una disminución en la velocidad angular. Así, se puede estimar que, por ejemplo, ocurre una disminución en la fuerza de fricción dinámica, y esto se puede usar para la predicción del fallo con desgaste por rozamiento de los asientos de bola A.

La duración de la región T³también se puede usar para la predicción del fallo. Específicamente, si bien la región T³se puede leer como aproximadamente 3500 milisegundos a 4000 milisegundos en la Figura 7, es de aproximadamente 3500 milisegundos a 4100 milisegundos en la Figura 8. Conforme aumenta el recuento de aperturas/cierres de válvula, el tiempo requerido para la región T³, esto es, el tiempo requerido para la rotación de la bola 30, aumenta. A partir de esta característica de datos, se puede estimar que ocurre un aumento en la fuerza de fricción dinámica de los asientos de bola A. Así, esto se puede usar para, a modo de ejemplo, la predicción del fallo con desgaste por rozamiento de los asientos de bola A. Obsérvese que si bien el estado se representa ejemplarmente en el presente ejemplo en el que el aumento de tiempo requerido como recuento de aperturas/cierres de la válvula 3 aumenta en la región T³, esto no significa que sea restrictivo y el estado de desgaste de los asientos de bola A1 y A2 se puede captar con referencia a un estado en el que el tiempo requerido disminuye.

A continuación, se hace una descripción a los resultados de medir una cantidad de desgaste real del asiento de bola A2 en los ejemplos del número de prueba 10 descrito anteriormente. Obsérvese que la Figura 24 es un diagrama descriptivo esquemático que describe esta situación de medición. En la medición, tras el funcionamiento en cada recuento de aperturas/cierres (treinta veces, quinientas veces, mil veces, y diez mil veces), la válvula de bola 3 fue desmontada para extraer la bola 30 y el asiento de bola secundario A2 y, como se representa en el diagrama esquemático de la Figura 24, el asiento de bola A2 extraído fue colocado en una superficie horizontal apropiada y, con la bola 30 extraída colocada en su superficie de sellado, se midió una altura total h desde un lado de la superficie inferior del asiento de bola A2 al ápice de la bola 30 para cada recuento de aperturas/cierres. Esto es, de acuerdo con un aumento de la cantidad de desgaste del asiento de bola A2, esta altura total h disminuye ligeramente y, por lo tanto, a partir de esa cantidad de disminución, se puede captar al menos el grado de un estado de desgaste (a la altura total h se la denomina como "dimensión G" del asiento de bola A).

En realidad, la cantidad de disminución = 0.26 mm fue la misma entre el recuento de aperturas/cierres de treinta veces (correspondiente a la Figura 6) y el recuento de aperturas/cierres de quinientas veces (correspondiente a la Figura 7). Sin embargo, la cantidad de disminución fue =0.36 para el recuento de aperturas/cierres de mil veces (correspondiente a la Figura 8) y la cantidad de disminución fue = 0.48 mm para el recuento de aperturas/cierres de diez mil veces (correspondiente a la Figura 9), y de ese modo se confirmó que la cantidad de disminución aumenta conforme aumenta el recuento de accionamientos y se procede al desgate realmente. Obsérvese que como resultado de comprobar la superficie de sellado real por inspección visual tras el accionamiento con cada recuento de aperturas/cierres, se observó difícilmente un cambio de la superficie de sellado en los recuentos de aperturas/cierres de tiempo cero y treinta veces pero se observó un rastro lineal o en forma de surco del contacto con la bola en el recuento de aperturas/cierres de mil veces y un signo de rozamiento con un metal (bola) y se observó un rastro de contacto en forma de banda en el recuento de aperturas/cierres de diez mil veces.

Obsérvese que se confirmó una fuga de junta de sellado de válvula tras el accionamiento de diez mil veces en el presente ejemplo. Por lo tanto, con la adquisición de al menos los datos de velocidad angular en la Figura 9, se puede realizar la predicción del fallo debido al desgaste de los asientos de bola etc. y la previsión de vida.

A continuación, se describe un esbozo general del proceso de monitorización del estado en la Figura 15 a la Figura 17 (número de prueba 2) y la Figura 18 a la Figura 20 (número de prueba ⁸). También en cada una de la Figura 15 a la Figura 20, las regiones T¹a T³indican el mismo significado similar al anterior. De estas gráficas, como con las anteriores, se puede hacer la monitorización del estado de válvula.

Esto es, al leer el tiempo hasta llegar a la región T¹, la duración, o un cambio en frecuencia de la apariencia del pico de máximo local o mínimo local de la velocidad angular en esa región según el recuento de aperturas/cierres de válvula, al menos el estado de desgaste de los asientos de bola se puede inferir y usar para la predicción del fallo de la válvula. También en la región T², al leer un cambio en la posición o magnitud del pico de máximo local según el recuento de aperturas/cierres, se puede inferir al menos el estado de desgaste de los asientos de bola y usarse para predicción de fallo de válvula. Sin embargo, en la Figura 16 y la Figura 17 (número de prueba 2), la posición del pico de máximo local difiere de los otros resultados, y se puede encontrar que se desplaza a una posición cerca de una región T²' (una banda pequeña con un grado de apertura cerca de aproximadamente 40 grados). También en la región T³, al leer un cambio en tiempo y duración hasta llegar a esa región o en la tasa de cambio de la velocidad angular en esa región según el recuento de aperturas/cierres, al menos el estado de desgaste de los asientos de bola se puede inferir y usar para la predicción del fallo de la válvula.

A continuación, en cada una de la Figura 21 a la Figura 23 (número de prueba 11), aunque no se representa un diagrama estructural, se representa un ejemplo de una gráfica de velocidad angular adquirida a partir del sensor giroscópico al usar la unidad de monitorización de la presente invención cuando el cuerpo de válvula rota desde estar totalmente cerrada a totalmente abierta 90 grados en un accionador neumático de doble accionamiento en una estructura de cremallera y piñón y una válvula de mariposa tipo cuarto de vuelta. Los detalles de marcas de gráfica son similares a los anteriores, y las condiciones de prueba corresponden a las del número de prueba 11 en la Tabla 1.

Específicamente, esta válvula de mariposa tiene una estructura de válvula de mariposa tipo central hecha por vaciado en matriz de aluminio y que tiene una presión nominal de 10 K y un diámetro nominal de 50 A. A su vástago de válvula, la unidad de monitorización de la presente invención se conecta de manera similar al modo descrito anteriormente. Las gráficas en los dibujos también son similares a las anteriores, y los ángulos obtenidos por la medición del codificador y las velocidades angulares adquiridas por el sensor giroscópico (valores de medición de eje Y) incorporado en la unidad de monitorización se ponen en forma de gráfica. El objetivo de diagnosis es un asiento de caucho hecho de EPDM. También, la Figura 21 representa datos adquiridos tras la apertura/cierre con el recuento de aperturas/cierres de tiempo cero, la Figura 22 tras quinientas veces, y la Figura 23 tras mil quinientas veces.

También en la Figura 21 a la Figura 23, cada una de las regiones T¹y T²significa lo mismo que anteriormente. De estas gráficas, se puede hacer la monitorización de estado de válvula de una manera similar a la anterior. Esto es, la región T¹es una región en la que el cuerpo de válvula abandona el estado de estar en contacto con el asiento de caucho, y también es una región donde ocurre un fenómeno denominado salto. En esta región, conforme el accionamiento se repite con el recuento de aperturas/cierres a quinientas veces y luego mil quinientas veces, se puede observar un cambio en la tendencia creciente/decreciente de la velocidad angular. Según esta característica de datos, por ejemplo, esto se puede usar para la predicción del fallo con desgaste por rozamiento del asiento de caucho y el deterioro de la superficie de sellado.

También en la región T², el cuerpo de válvula deja el asiento de caucho para orientarse con un grado de apertura intermedio. En este estado, un par desequilibrado por el fluido actúa en el cuerpo de válvula, provocando que el cuerpo de válvula se abra aún más con facilidad. Conforme el accionamiento se repite con el recuento de aperturas/cierres a quinientas veces y luego mil quinientas veces, también se puede leer que un aumento en la velocidad angular se vuelve pronunciado, y una tendencia en la que el tiempo se acorta hasta llegar a la región T². Según esta característica de datos, esto se puede usar para la predicción del fallo con desgaste por rozamiento del asiento de caucho, por ejemplo, en una dirección vertical (alrededor del vástago) del cuerpo de válvula.

A continuación, de la Figura 25 a la Figura 30 representan, cada una, una gráfica de velocidad angular adquirida en otro ejemplo diferente del ejemplo descrito anteriormente. En este otro ejemplo, se realizaron pruebas sustancialmente en las mismas condiciones que las del número de prueba 10 descrito anteriormente (condiciones que incluyen fontanería horizontal usando la válvula de bola representada en la Figura 1, vapor de agua, y 1.0 Mpa), y marca de gráfica (tales como la cantidad indicada por cada eje y tipos de línea) también es similar a la de la Figura 5, etc. Sin embargo, a diferencia del ejemplo descrito anteriormente, también se miden datos de velocidad angular en el eje X y el eje Z (distintos al eje de vuelco) del sensor giroscópico 7 representados en la Figura 1. Esto es, la Figura 25 es una gráfica en la que los datos de velocidad angular en la dirección del eje X en el movimiento inicial se ponen en forma de gráfica, la Figura 26 es una gráfica en la que los datos de velocidad angular en la dirección del eje Y en movimiento inicial se ponen en forma de gráfica, y la Figura 27 es una gráfica en la que los datos de velocidad angular en la dirección del eje Z en el movimiento inicial se ponen en forma de gráfica. Así, la Figura 5 y la Figura 26 representan gráficas de velocidad angular sustancialmente en las mismas condiciones.

También, de la Figura 28 a la Figura 30 son gráficas de velocidad angular después de que la válvula se abre y se cierra veinte mil veces tras el movimiento inicial de la Figura 25 a la Figura 27, y los datos de velocidad angular en la dirección del eje X en la Figura 28, en la dirección del eje Y en la Figura 29, y en la dirección del eje X en la Figura 30 se ponen en formato de gráfica, de una manera similar a las de la Figura 25 a la Figura 27. Así, la Figura 28 corresponde a la Figura 25, la Figura 29 corresponde a la Figura 26, y la Figura 30 corresponde a la Figura 27. En particular, se puede decir que la Figura 29 representa datos adquiridos tras la Figura 9, que es una gráfica después de que la válvula se abre y se cierra diez mil veces sustancialmente en las mismas condiciones.

Como se representa en la Figura 26 y la Figura 29, a partir de las gráficas de velocidad angular en la dirección del eje Y, se puede leer una tendencia similar a la de las otras gráficas en la dirección del eje Y. En particular, en la Figura 26, como con la Figura 5, uno o una pluralidad de rasgos semejantes a picos aparecen en la región Ti, aparece al menos un patrón pronunciado cerca de la región T², y aparece un patrón decreciente en la región T³. También en la Figura 29, se adquieren rasgos sustancialmente similares a la anteriores. Sin embargo, comparado particularmente con la Figura 9, si bien el rasgo semejante a un pico (valor máximo) en la región T²es más significativo, se adquiere un patrón gradual en el que la velocidad angular disminuye como conjunto. En cualquier caso, se puede decir que se adquieren rasgos que son fáciles de capturar.

Por otro lado, en la Figura 25, la Figura 27, la Figura 28 y la Figura 30, que son gráficas en relación con direcciones distintas a las direcciones del eje Y, al menos no aparecen significativamente rasgos como se han descrito anteriormente, y se observan muchas amplitudes aleatorias que no son fáciles de capturar. Así, como datos de velocidad angular a poner en forma de gráfica, se puede decir que son preferibles los datos de velocidad angular en la dirección de rotación del eje de vuelco (eje Y).

A continuación, en la Figura 31 y la Figura 32, se describe el sistema de captación del estado de válvula de la presente invención. La presente invención se dirige a un sistema de captación del estado de válvula, y el sistema incluye la válvula 3, una unidad de sensor 1 fijada a esta válvula 3, y un servidor 41 conectado comunicativamente a esta unidad de sensor 1, sobre la base de un valor de rasgo incluido en los datos de medición medidos por el sensor 7 incluido en la unidad de sensor 1 de un vástago de válvula 4 que abre y cierra la válvula 3, y se capta un estado de desgaste de un componente de desgaste (A, B, C).

En la Figura 31, la válvula 3 es la válvula de bola descrita anteriormente representada en la Figura 1, y la unidad de sensor 1 también es la unidad de monitorización 1 descrita anteriormente y representada en la Figura 1. También, como se representa en la Figura 2, como con la unidad de monitorización 1, la unidad de sensor 1 se fija de manera conectable y desconectable como única unidad independiente que incluye un suministro de energía 11 en un modo capaz de rotar simultáneamente con el vástago de válvula 4, y se conecta mediante el módulo de comunicación 10 por medio de internet 43 al servidor 41, etc., al usar un protocolo predeterminado de comunicación inalámbrica para permitir la comunicación inalámbrica. También, como componentes de desgaste, se seleccionan los asientos de bola A descritos anteriormente.

En la Figura 31, una tableta 44 y un PC 45 son ejemplos de un terminal para comprobar la información en relación con la válvula 3 a trasmitir desde la unidad de sensor 1, y para incluir medios de exposición capaces de exponer datos de trasmisión desde la unidad de sensor 1. Para estos medios de exposición, por ejemplo, se puede usar cualquier aplicación para exponer que se pueda adquirir a partir de un servidor de aplicaciones incluido en el servidor 41.

En la Figura 31, el servidor 41 usa un servidor en la nube. El servidor en la nube es adecuado para diversos procesos de computación y medidas de seguridad descritos adicionalmente más adelante. También, el servidor incluye una base de datos y todos o parte de los medios de diagnosis de anomalía no representados, que se describirán más adelante. Además, el servidor puede incluir un servidor de aplicaciones predeterminado para la exposición de terminal o similar. En este caso, un usuario que tiene un terminal puede acceder al servidor en cualquier momento y cualquier lugar para ver un estado de válvula.

Un valor de rasgo de datos de medición para usar en la captación del estado de válvula puede ser un tiempo desde el estado completamente abierto de la válvula 3 a un grado de apertura predeterminado que aparece en una gráfica de velocidad angular (Figura 5 a la Figura 9, Figura 15 a Figura 23, Figura 26 y Figura 29) adquirida de datos de velocidad angular en la dirección central axial (dirección del eje Y) del vástago de válvula 4 (por ejemplo, un tempo T¹desde 0 grados hasta que el grado de apertura alcanza 10 grados y un tiempo T²desde 0 grados hasta 30 grados), un tiempo de completamente cerrada a completamente abierta hasta completamente cerrada, o un tiempo desde un grado de apertura predeterminado a un estado completamente cerrado (por ejemplo, un tiempo T³desde 80 grados hasta que el grado de apertura alcanza 90 grados). También, el valor de rasgo puede ser el número de gradientes pronunciados y la posición, magnitud, y/o anchura de cada gradiente pronunciado de velocidad angular incluido en una región de tiempo predeterminada (por ejemplo, la región de tiempo T¹o T²), puede ser un tiempo hasta que la velocidad angular alcanza un valor máximo o un valor máximo local o la magnitud o anchura del valor máximo o el valor máximo local, o incluye todos o parte de estos. Además, el valor de rasgo puede ser un tiempo de inicio/fin de un tiempo predeterminado (tal como el tiempo T¹) y, en cuanto a un valor de fuga, puede ser un valor que indica la presencia o ausencia de fuga (valor binario). Según estos tipos de valores de rasgo, se generan datos de rasgo como datos numéricos (escalares, vectores).

Aquí, por ejemplo, como aparece en cada una de la Figura 5 a la Figura 9, la Figura 15 a la Figura 20, la Figura 21 a la Figura 23 y la Figura 25 a la Figura 30, el gradiente pronunciado indica una parte de un o alguno de una pluralidad de puntos en posiciones desiguales torcidas con respecto al eje de tiempo entre un estado completamente abierto y completamente cerrado en una gráfica de velocidad angular en la que el grado de apertura de válvula cambia bruscamente. Un gradiente para ser leído como gradiente pronunciado (tasa de cambio) se puede establecer según sea apropiado según la implementación. Por ejemplo, cualquiera de los siguientes gradientes se puede leer como gradiente pronunciado: un gradiente de un lugar unimodal representado en la región T¹de la Figura 5 a la Figura 9, de Figura 15 a la Figura 20, y de Figura 21 a la Figura 23; un gradiente cerca de la región T²de la Figura 5 a la Figura 9, la Figura 19, la Figura 20, y la Figura 23; y un gradiente cerca de la región T²' en la Figura 16 y la Figura 17.

También, el número de gradientes pronunciados es, por ejemplo, el número de gradientes pronunciados que aparecen en una gráfica y sus tiempos legibles. La posición de un gradiente pronunciado puede ser un tiempo cuando se inicia o finaliza ese gradiente pronunciado o un tiempo en el medio de estos tiempos o, en caso de un lugar unimodal, un tiempo en un valor máximo local. También, un desplazamiento de un gradiente pronunciado es una diferencia entre valores (grados de apertura o velocidades angulares) correspondientes a los tiempos de inicio y fin de ese gradiente pronunciado y, en caso de un lugar unimodal, se puede establecer en la altura pico de un valor máximo local apropiado. De manera similar, la anchura de un gradiente pronunciado es, por ejemplo, una diferencia entre los tiempos de inicio y fin de ese gradiente pronunciado y, en caso de un lugar unimodal, se puede establecer en una anchura según la altura pico de un valor máximo local apropiado.

De esta manera, si un rasgo fácilmente captable aparece en el patrón de datos que se puede adquirir según la apertura y el cierre de válvula una vez, se puede reducir u optimizar el tamaño de la cantidad de información requerido para procesar la operación estadística de datos descrita adicionalmente más adelante. En particular, puesto que la gráfica de velocidad angular por el sensor giroscópico se puede caracterizar fácilmente, se generan fácilmente datos de enseñanza (datos de prueba), como se describe adicionalmente más adelante. En un sensor distinto al sensor giroscópico, un rasgo es difícil que aparezca en el patrón de datos que se puede adquirir según la apertura y el cierre de válvula. Así, cuando esta información con menos rasgos se usa para el aprendizaje de máquina, se requiere realizar por separado el procesamiento estadístico para extraer rasgos y usar la mayoría o todos los trozos de los datos adquiridos. Sin embargo, en los datos de gráfica de velocidad angular para usar en la presente invención, aparece fácilmente un gradiente pronunciado de característica. Así, únicamente con esta menor información en relación con gradientes pronunciados (un conjunto de varios valores numéricos tales como la posición, número, desplazamiento y/o anchura), se puede realizar la operación estadística con alta precisión, llevando de ese modo a un ahorro de recursos de computación.

Al usar estos trozos de datos de rasgo adquiridos de las gráficas de velocidad angular, los primeros medios de diagnosis de anomalía, los segundos medios de diagnosis de anomalía o los terceros medios de diagnosis de anomalía realizan la captación del estado de válvula en la presente invención de la siguiente manera. Los medios que realizan cada función descrita a continuación no son particularmente restrictivos, y se pueden proporcionar al sistema según sea apropiado según la implementación.

En los primeros medios de diagnosis de anomalía, una base de datos 42 tiene almacenada en la misma una primera tabla de datos de referencia (no representada) formada a partir de una pluralidad de trozos de datos de etiqueta y datos de rasgo según un recuento predeterminado de aperturas/cierres de la válvula para cada condición específica; la unidad de sensor 1 y/o el servidor 41 se proveen de primeros medios de diagnosis de anomalía configurados para captar un estado de desgaste y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula 3, estos primeros medios de diagnosis de anomalía incluyen medios de generación de datos específicos que generan datos específicos formados de una condición específica de la válvula 3, un recuento de aperturas/cierres de la válvula 3, y datos específicos de rasgo basados en datos de velocidad angular, medios de adquisición de datos que adquieren a partir de una primera tabla de datos de referencia unos primeros datos de referencia que tienen un recuento de aperturas/cierres igual al recuento de aperturas/cierres de los datos específicos y un valor de rasgo específico más cercano, y medios de comparación y determinación que comparan cualquier trozo de estos datos de etiqueta adquiridos contenidos en los primeros datos de referencia y un umbral predeterminado para adquirir un resultado de determinación predeterminado.

Una etiqueta es, por ejemplo, unos datos dimensionales o unos datos de cantidad de fuga, y unos datos de etiqueta son un valor numeral de la etiqueta. En el presente ejemplo, los datos dimensionales o los datos de cantidad de fuga se usan como datos de etiqueta. Para la etiqueta, es adecuado usar un valor de característica de un tipo que sea importante para captación del estado del estado de desgaste de un componente de desgaste de la válvula 3.

Un ejemplo de los datos dimensionales es, por ejemplo, en caso de los asientos de bola A, la dimensión G representada en la Figura 24 descrita anteriormente, y se forma de datos dimensionales de cualquier parte de un componente de desgaste en un estado sin desgaste y disminuye según el aumento en la cantidad de desgaste. Los datos de cantidad de fuga son, por ejemplo, en el caso de la válvula 3, en el estado completamente cerrado representado en la Figura 14, un valor medido por un dispositivo de medición predeterminado la cantidad del fluido que fuga entre la bola 30 y los asientos de bola A, y es un valor de característica en el que se reflejan directamente las prestaciones de sellado de la válvula. Como la cantidad de fuga es más, el estado de válvula se evalúa como que se degrada más.

Los primeros datos de referencia son, por ejemplo, un registro en cada fila indicado en la siguiente Tabla 2 (un ejemplo de una tabla de datos de referencia), y, para cada condición específica y según el recuento de aperturas/cierres de la válvula 3 que incluye un componente de desgaste específico, se forma de una pluralidad de combinaciones de etiquetas (el recuento de aperturas/cierres de válvula, la cantidad de desgaste por rozamiento dimensional de los asientos de bola, y la presencia o ausencia de fuga) y una combinación de datos de rasgo (tiempo de inicio de la región T¹y valor máximo local cerca de la región T²). Las condiciones específicas son diversas condiciones requeridas para identificar una válvula en un estado de uso, tal como el tipo de válvula y el nombre del fabricante del producto, así como condiciones de uso (tales como el ambiente de instalación que incluye la temperatura y el fluido en uso) y el tipo del componente de desgaste y la parte de datos dimensionales. Los primeros datos de referencia adquieren de la válvula como objetivo de medición, bajo las mismas condiciones específicas, unos datos según los primeros datos de referencia que incluyen datos de velocidad angular, y se acumulan previamente en la base de datos 42. Los primeros datos de referencia acumulados se gestionan como clasificados por la condición específica, y se adquiere previamente una cantidad suficiente de datos según la pluralidad de combinaciones de etiquetas.

También, los datos de velocidad angular para usar en al menos los primeros medios de diagnosis de anomalía incluyen datos requeridos para adquirir una gráfica de velocidad angular a medir por el sensor giroscópico 7, así como información en relación con el recuento de aperturas/cierres de la válvula 3 y la condición específica. Además, en cuanto al recuento de aperturas/cierres de la válvula 3, por ejemplo, si el número de tiempos de mediciones se define previamente para cada condición específica, los registros del recuento de aperturas/cierres se pueden hacer uniformes. Así, cuando los medios de adquisición de datos descritos adicionalmente más adelante se refieren a la primera tabla de datos de referencia, se puede hacer coincidir el recuento de aperturas/cierres de los datos específicos y el recuento de aperturas/cierres del registro de un referente.

Por lo tanto, en cuanto a los primeros datos de referencia, únicamente con la unidad de sensor 1 conectada a la válvula para iniciar, los primeros datos de referencia en diversas condiciones específicas pueden ser adquiridos fácilmente por, por ejemplo, una firma de fabricación o de mantenimiento de válvulas, y acumularse en la base de datos sin estorbar el funcionamiento real de la válvula. También, los datos específicos de rasgo significan un trozo de datos de rasgo seleccionado previamente de los datos de rasgo, y se selecciona un valor de característica notable con una tendencia de fuerte correlación con la etiqueta.

[Tabla 2]

Los medios de generación de datos específicos son medios que identifican y leen, a partir de los datos de gráfica adquiridos por la conversión de los datos de velocidad angular (datos sin procesar) medidos por el sensor giroscópico 7 a datos de gráfica de velocidad angular en la dirección del eje Y, un valor de rasgo específico que aparece en esta gráfica, y combinan una condición específica de esta válvula 3 y el recuento de aperturas/cierres de válvula en el momento de esta medición y los emite como un conjunto de valores numéricos. Obsérvese que los datos de gráfica adquiridos en esta memoria pueden ser emitidos a un dispositivo de exposición predeterminado para poder exponerse.

Los medios de adquisición de datos son medios que toman datos específicos como entrada; acceden a la tabla de datos de referencia de la base de datos 42 para buscar una tabla que coincide con una condición específica incluida en estos datos específicos; si la tabla coincide, se refieren, desde esta tabla, a un registro con el recuento de aperturas/cierres igual al recuento de aperturas/cierres de válvula incluido en los datos específicos y adquiere un valor de rasgo específico (valor de rasgo de registro) de un registro correspondiente a un valor de rasgo específico (valor de rasgo de datos específicos) incluido en los datos específicos; y, además, determina si este valor de rasgo de registro es sustancialmente igual al valor de rasgo de datos específicos. Aquí, según sea apropiado se establece previamente un intervalo en el que se determina que son sustancialmente iguales entre sí.

Los medios de comparación y determinación son medios que toman, como datos de etiqueta inferidos de la válvula 3, una pluralidad de trozos de datos de etiqueta incluidos en un registro que tiene un valor de rasgo de registro determinado que es sustancialmente igual al valor de rasgo de los datos específicos, compara estos datos de etiqueta inferidos con una pluralidad de umbrales, cada uno establecido previamente para cada uno de los datos de etiqueta y, según el resultado de la comparación, emite un resultado de determinación predeterminado. Por ejemplo, cuando los datos de etiqueta inferidos son iguales o mayores que el umbral, se emite como resultado de determinación una información de advertencia predeterminada (alerta). Cuando los datos de etiqueta son menores que el umbral, se emite como resultado de determinación una información predeterminada en relación con el estado actual. Por ejemplo, cuando se toma la medida más segura, se emite una alerta si cualquier trozo de datos de etiqueta supera el umbral.

Aquí, se describe una manera específica de leer la Tabla 2. En una serie de dibujos indicados en la tabla, en una región en la que el grado de apertura de la válvula va desde el cierre total hasta un grado de apertura de aproximadamente 10 grados (región T¹), por ejemplo, cuando el recuento de aperturas/cierres de válvula es mil veces (Figura 8), el momento en el que la velocidad angular empieza a aumentar es anterior en comparación con el caso de quinientas veces (Figura 7), esto es, 350 milisegundos, que está significativamente por debajo de 1000 milisegundos desde el inicio de la operación de apertura de válvula. Aquí, la cantidad de disminución de la altura total (h dimensión en la Figura 24) del asiento de bola es de 0.36 mm, que además grande que el caso de quinientas veces (cantidad de disminución de 0.26 mm), y se puede captar que el asiento de bola está procediendo a desgastarse.

Estos datos son almacenados previamente por el fabricante de válvulas, la firma de mantenimiento, o similar en la memoria 9, el servidor 41 o similar como datos de referencia, y luego se comparan con los datos de medición real (datos de velocidad angular) de la válvula 3 para usar en una planta operativa o similar, permitiendo de ese modo captar el estado de desgaste del asiento de bola en esa válvula.

Específicamente, en los datos de medición real de la válvula con el recuento de aperturas/cierres de mil veces, si la temporización de un aumento en la velocidad angular en la región T¹es de 400 milisegundos, este valor está cerca de los datos de referencia de 350 milisegundos, y así se puede inferir una situación en la que el asiento de bola como miembro de sellado se ha desgastado casi a 0.36 mm. Obsérvese que la temporización de un aumento en la velocidad angular en la región T se determina únicamente desde un punto, 400 milisegundos, lo cual se puede determinar sobre la base de una pluralidad de valores tales como un valor promedio por unidad de tiempo. Aquí, mientras el tiempo requerido para abrir y cerrar la válvula en el presente ejemplo se puede captar usando un reloj incorporado en la CPU 8, se puede usar otro temporizador separado. También, el recuento de aperturas/cierres de válvula se cuenta usando, además del codificador, un microinterruptor (límite de carrera) que detecta una posición de válvula completamente abierta/completamente cerrada, o similar.

En una pequeña región en la que el grado de apertura de la válvula es aproximadamente cerca de 30 grados (región T²), por ejemplo, cuando el recuento de aperturas/cierres de válvula es mil veces (Figura 8), el valor de una velocidad angular que aumenta bruscamente es más grande en comparación con el caso de quinientas veces (Figura 7), esto es, 63 grados de apertura/segundo (rad/s), que está significativamente sobre 45 grados de apertura/segundo. Aquí, como se ha descrito anteriormente, la cantidad de disminución de la altura total (dimensión h en la Figura 24) del asiento de bola es de 0.36 mm, que es más grande que en el caso de quinientas veces (cantidad de disminución de 0.26 mm), y se puede captar, a partir del aumento brusco de la velocidad angular en la región T², que el asiento de bola está procediendo a desgastarse.

Específicamente, en los datos de medición real de la válvula con el recuento de aperturas/cierres de mil veces, si la velocidad angular en la región T²es de 65 (rad/s), este valor está cerca de los datos de referencia de 63 (rad/s), y así se puede inferir una situación en la que el asiento de bola como miembro de sellado se ha desgastado casi 0.36 mm.

Además, en cuanto a una manera específica de leer la Tabla 2, en combinación con datos de fuga de válvula, la vida del componente de sellado se puede pronosticar sobre la base de la velocidad angular medida. Específicamente, cuando el recuento de aperturas/cierres de válvula es diez mil veces (Figura 9), la cantidad de disminución de la altura total (dimensión h en la Figura 24) del asiento de bola es 0.48 mm, que es más grande que en el caso de mil veces (cantidad de disminución de 0.36 mm), y se puede captar que el asiento de bola está procediendo a desgastarse. Y, puesto que se confirma una fuga de asiento de válvula en la válvula, se determina que la vida del asiento de bola finaliza cuando el recuento de aperturas/cierres de válvula alcanza diez mil veces. Aquí, la prueba de fuga de asiento de válvula para la válvula en el presente ejemplo se realizó con la condición de usar nitrógeno como fluido de prueba y esta presión de fluido es de 0.6 MPa.

Estos datos son almacenados previamente por el fabricante de válvulas, la firma de mantenimiento, o similar en la memoria 9, el servidor 41 o similar como datos de referencia, y luego se comparan con los datos de medición real (datos de velocidad angular) de la válvula 3 para usar en una planta operativa o similar, permitiendo de ese modo predecir la vida del asiento de bola en esa válvula.

Específicamente, por ejemplo, en los datos de medición real de la válvula con el recuento de aperturas/cierres de mil veces, si la temporización de un aumento en la velocidad angular en la región T¹es de 400 milisegundos o la velocidad angular en la región T²es de 65 (rad/s), se puede determinar que este es el estado de la válvula a lo largo de los datos de referencia en la Tabla 2, y la vida del asiento de bola finaliza con el recuento de aperturas/cierres de diez mil veces, y se puede realizar el mantenimiento de manera planificada antes que el recuento de aperturas/cierres de la válvula alcance diez mil veces.

Además, en cuanto a una manera específica de leer la Tabla 2, en combinación con los datos de dimensión o consumo que sirven como referencia para la sustitución de un componente de sellado, la vida del componente de sellado se puede pronosticar sobre la base de la velocidad angular medida. Específicamente, si la referencia para la sustitución es de manera que la cantidad de disminución de la altura total (dimensión h en la Figura 24) del asiento de bola se vuelve 0.40 mm, se determina sobre la base de una relación proporcional entre el recuento de aperturas/cierres de válvula de mil veces y el de diez mil veces en los datos de referencia en la Tabla 2 que la vida del asiento de bola finaliza cuando el recuento de aperturas/cierres de válvula alcanza tres mil veces.

Específicamente, en los datos de medición real de la válvula con el recuento de aperturas/cierres de mil veces, si la velocidad angular en la región T²es de 65 (rad/s), este valor está cerca de los datos de referencia de 63 (rad/s), y así se puede inferir una situación en la que el asiento de bola como miembro de sellado se ha desgastado casi a 0.36 mm y se puede determinar que la vida finaliza con el recuento descrito anteriormente de tres mil veces.

Obsérvese que en cuanto a los datos para usar en los primeros medios de diagnosis de anomalía, por ejemplo, como se representa en la Tabla 2, los datos de rasgo con dos (o más) trozos de datos de etiqueta se acumulan en la base de datos como datos de prueba, y ese trata de un problema denominado multietiqueta (clasificación multiclase). Así, a los datos acumulados de referencia se les puede aplicar un modelo de aprendizaje conocido en relación con una clasificación multiclase.

A continuación, los medios de diagnosis de anomalía segundos y terceros realizan diagnosis de anomalía mediante un esquema de aprendizaje de máquina con una única etiqueta. En la base de datos 42, se almacena un modelo de aprendizaje predeterminado generado sobre la base de datos de entrenamiento de etiquetado. Los datos de etiqueta inferidos para usar en estos segundos medios de diagnosis de anomalía son un valor inferido obtenidos a partir del modelo de aprendizaje.

El modelo de aprendizaje descrito anteriormente se genera de la siguiente manera, por ejemplo. En el estado de la misma condición específica, en un intervalo en el que los datos de etiqueta (dimensión, cantidad de fuga) se pueden considerar los mismos, la válvula se abre y se cierra un número de veces suficiente para adquirir los datos de velocidad angular y, de estos, se genera cada trozo de datos de rasgo (esto es, de una gráfica de velocidad angular se lee un valor de rasgo). Para estos, para generar los datos de enseñanza para el entrenamiento se proporcionan los mismos datos de etiqueta. Estos trozos de datos de enseñanza se muestrean en cantidad suficiente para cada trozo de datos de etiqueta y se almacenan en la base de datos 42.

Para un grupo de muestras de los datos de enseñanza para cada trozo de los mismos datos de etiqueta, se aplica un aprendizaje de máquina (operación estadística) para generar un modelo (modelo de identificación o modelo de generación). Si bien esto puede tomarse como un modelo de aprendizaje, además se puede realizar un examen por datos de prueba, se puede encontrar un modelo estadístico óptimo o se pueden ajustar un grupo de parámetros para cada modelo estadístico, mejorando de ese modo la precisión y la fiabilidad. Por lo tanto, con un esquema de un denominado aprendizaje de máquina supervisado se genera un modelo de aprendizaje. Como aprendizaje de máquina, se puede hacer una selección y mejora según sea apropiado de acuerdo con la implementación. Por ejemplo, se puede aplicar un esquema conocido según sea apropiado. Si los datos de etiqueta tienen valores continuos, normalmente se toma un esquema de regresión (tal como regresión lineal, regresión logística o SVM). En este caso, el modelo de aprendizaje corresponde a una función para regresión f que se puede inferir como "datos de etiqueta inferidos = f (datos de rasgo)", y la función se identifica con un parámetro predeterminado.

Además, se puede considerar el caso de que un componente de desgaste es sustituido por otro componente en el transcurso del funcionamiento de la válvula y los datos de etiqueta de ese otro componente sustituido no se han muestreado lo suficiente previamente o no están presentes en absoluto. En este caso, en la base de datos no hay presente un modelo de aprendizaje del componente de sustitución, y de este modo no se pueden ejecutar los medios de diagnosis de anomalía. En este caso, el modelo de aprendizaje almacenado en la base de datos se puede corregir para el uso. Por ejemplo, se puede tomar un esquema conocido como aprendizaje de trasferencia. Por ejemplo, se puede dar un peso predeterminado a los datos de etiqueta de un modelo de aprendizaje conocido para corregir y usar los datos de etiqueta para el componente de sustitución.

Por otro lado, la unidad de sensor 1 y el servidor 41 se proveen de medios de diagnosis de anomalía no representados y configurados para captar un estado de desgaste y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula. Estos medios de diagnosis de anomalía se forman de al menos medios de generación de valor de rasgo que generan datos de rasgo predeterminados, medios de cálculo de datos de etiqueta inferidos que calculan datos de etiqueta (escalares) por medio de aprendizaje de máquina sobre la base de datos de rasgo, y medios de comparación y determinación que comparan estos datos de etiqueta con un umbral predeterminado para adquirir un resultado de determinación.

Los medios de generación de valor de rasgo identifican y leen, a partir de datos de gráfica adquiridos por conversión de datos de velocidad angular (datos sin procesar) medidos por el sensor giroscópico 7 a datos de gráfica de velocidad angular en la dirección del eje Y, cada valor de rasgo que aparece en esta gráfica, y emiten en forma de rasgo datos formados a partir de una pluralidad de conjuntos de valores numéricos. Obsérvese que los datos de la gráfica adquiridos en esta memoria pueden ser emitidos a un dispositivo de exposición predeterminado para poder exponerse.

Los medios de cálculo de datos de etiqueta inferidos son medios que toman datos de rasgo como entrada y aplican estos datos de rasgo a un modelo de aprendizaje llamado a partir de la base de datos 42, calculando y sacando de ese modo datos de etiqueta como valor inferido. En el caso de una pluralidad de etiquetas (valor dimensional, valor de fuga), se llama a cada modelo de aprendizaje según el tipo de etiqueta.

Los medios de comparación y determinación toman los datos de etiqueta inferidos como entrada, comparan estos datos de etiqueta con un umbral establecido y almacenado previamente según la etiqueta, y emiten información predeterminada de advertencia (alerta) como resultado de determinación cuando los datos de etiqueta inferidos superan el umbral y emiten información predeterminada en relación con el estado actual como resultado de determinación cuando los datos de etiqueta inferidos son menores que el umbral. Cuando los resultados de determinación para una pluralidad de etiquetas son mutuamente contradictorios, el resultado de determinación se asocia con uno cualquiera de estos según sea apropiado. Obsérvese que en lugar de este retorno binario (OK, NG), se puede establecer una pluralidad de umbrales y se puede establecer un resultado de determinación correspondiente al intervalo de cada umbral.

Por ejemplo, en cuanto a los datos dimensionales, un primer umbral se puede establecer para una cantidad de desgaste evaluada como fallo (sustitución requerida); como cantidad de desgaste más pequeña que esta primera cantidad de desgaste, por ejemplo, los datos de una cantidad de desgaste correspondiente a un periodo de tres meses antes de la evaluación se toman como fallo (cantidad de desgaste tres meses antes) cuando una válvula del mismo tipo usada en una condición de uso normal se puede adquirir por separado previamente; y esta cantidad de desgaste se puede establecer como segundo umbral. Por ejemplo, cuando el valor de los datos de etiqueta inferidos es igual o mayor que el segundo umbral y es menor que el primer umbral, como resultado de determinación se requiere un mensaje que indica tres meses antes de la sustitución. De manera similar, en cuanto a los umbrales de desgaste (que tienen un valor más pequeño como periodo predeterminado y es más largo), que se adquieren en series de tiempo según la cantidad de desgaste antes del periodo predeterminado (cantidad de desgaste antes del periodo predeterminado), en el orden de valor se pueden establecer una pluralidad de umbrales de desgaste para hacer los resultados de determinación sumamente más precisos. Las salidas de estos resultados de determinación multifase se pueden realizar de manera similar para datos de cantidad de fuga.

Obsérvese que en cuanto a la temporización de diagnosis realizada por los primeros y segundos medios de diagnosis de anomalía descritos anteriormente, por ejemplo, una diagnosis puede ser realizada por una instrucción de un usuario por medio de un terminal o se puede realizar cada vez que se abre y se cierra la válvula. Como alternativa, la temporización se puede establecer con un recuento predeterminado de aperturas/cierres de válvula o a intervalos de tiempo predeterminados.

Adicionalmente, se pueden proporcionar medios que transmiten el resultado de determinación a una aplicación en el terminal de modo que se pueden exponer y medios que notifican a un servidor de gestión gestionado por el fabricante (a cargo del mantenimiento) de la válvula del resultado de determinación.

Los datos de enseñanza (datos de prueba) que usan la etiqueta descrita anteriormente se preparan previamente en la base de datos 42 como modelo de aprendizaje para cada etiqueta (valor de característica) de un componente de desgaste en la condición específica de una válvula tal como una válvula o un fluido para usar. Así, únicamente aplicando los datos de rasgo a este modelo de aprendizaje se puede realizar una diagnosis. Así, si bien se requiere recoger datos de enseñanza (datos de prueba) y generar modelos de aprendizaje previamente, se puede realizar el procesamiento de la diagnosis a alta velocidad durante el funcionamiento real de la válvula 3, y también se pueden reducir los recursos para la configuración de sistema.

Además, a diferencia del esquema de los medios de diagnosis de anomalía descritos anteriormente, el sistema de captación del estado de válvula de la presente invención se puede configurar también por un esquema por aprendizaje de máquina no supervisado. También en este caso, la base de datos 42 se puede usar como almacén de datos de la misma forma que la de los datos de rasgo descritos anteriormente. Los medios de diagnosis de anomalía mediante este esquema son los terceros medios de diagnosis de anomalía, e incluyen al menos medios de acumulación de datos, medios de control de datos, medios de cómputo de datos de modelo, medios de cálculo de índice, y medios de comparación y determinación.

Los medios de acumulación de datos generan los mismos datos de rasgo que se han descrito anteriormente a partir de los datos de la gráfica de velocidad angular adquirida de los datos de velocidad angular medidos por el sensor giroscópico 7, y transmiten estos datos de rasgo a la base de datos 42 y hacen que los datos de rasgo sean almacenados en la base de datos 42 en un formato predeterminado para generar datos de rasgo acumulados. Los medios de acumulación de datos pueden usar, según sea apropiado, los medios para conversión desde datos de velocidad angular a datos de gráfica y los medios de generación de valor de rasgo descritos anteriormente. Este almacenamiento de datos es controlado por los medios de control de datos. Los medios de control de datos controlan los medios de acumulación de datos de modo que los datos adquiridos de rasgo se almacenan en la base de datos 42 cada vez que se abre y se cierra la válvula hasta que los datos de rasgo de una cantidad predeterminada establecida previamente se acumulan en la base de datos 42. Cuando los datos acumulados alcanzan la cantidad predeterminada, esto se detecta, y se hace una notificación como tal a los medios de cómputo de datos de modelo.

Los medios de cómputo de datos de modelo notificados como tales aplican el aprendizaje de máquina a todos los trozos de datos de rasgo acumulados en la base de datos 42 en este momento (datos de rasgo acumulados) para generar un modelo de aprendizaje. A un valor de salida de este modelo de aprendizaje se le denomina datos de consumo. Por lo tanto, el modelo de aprendizaje es generado por un esquema de un denominado aprendizaje de máquina no supervisado. Estos datos de consumo se denominan datos normales, y se requiere que sean datos adquiridos y acumulados mientras la válvula está funcionando normalmente.

Así, como un aprendizaje de máquina en este caso, se puede hacer una selección y mejora según sea apropiado según la implementación. Como un esquema conocido, por ejemplo, se toma un esquema de reducción de dimensionalidad (tal como PCA o SVD). Por ejemplo, en el método del subespacio, se genera un subespacio U en funcionamiento normal tomando, como base, vectores k superiores en un único grupo de vectores (componente principal con subíndice en la distribución) adquiridos al realizar el análisis de componente principal usando todos los trozos de datos de rasgos acumulados (que se toma como vector de N dimensiones) en el momento del funcionamiento normal. Esta computación es realizada por los medios de cómputo del modelo. Así, el modelo de aprendizaje soporta una matriz nxk (tensor de segundo orden).

Los medios de cálculo de índice calculan y tienen como salida un índice predeterminado definido entre los datos de rasgo (nuevos datos de rasgo) por los datos de velocidad angular adquirida de la apertura/cierre inicial de válvula después de que los medios de control de datos notifiquen a los medios de cómputo de modelo y los datos de consumo descritos anteriormente.

En el método de subespacio descrito anteriormente, se puede definir un grado de anomalía (índice) como la distancia predeterminada entre el subespacio normal generado por los medios de cómputo de datos de modelo y los nuevos datos de rasgo (datos desconocidos). Por ejemplo, cuando un subespacio U adquirido del grupo de datos normales es (m,... uk) y los datos desconocidos son x=(x¹,... ^xn), se puede definir un grado de anomalía d2=xTx-xTUkUTkx.

Los medios de comparación y determinación comparan el índice descrito anteriormente con un umbral establecido y almacenado previamente y, por ejemplo, emiten, como valores atípicos anormales, la información predeterminada de advertencia (alerta) como resultado de determinación cuando el índice se vuelve igual o mayor que el umbral y emiten información predeterminada en relación con el estado actual como resultado de determinación cuando el índice es menor que el umbral.

A continuación, la Figura 32 representa un esbozo general de un proceso de captación del estado de válvula según la presente invención. Primero, la unidad de sensor 1 se conecta a la válvula 3 como objetivo. Específicamente, la unidad se fija en el modo descrito anteriormente representado en la Figura 1. Normalmente, la unidad de sensor 1 es una unidad única e independiente que sigue controlando automáticamente la válvula 3 una vez acoplada, y así su suministro de energía debe ser comprobado, como la energía de carga suficiente. También, normalmente, se hace que la unidad realice una comunicación inalámbrica como se representa en la Figura 31, y así se requiere también comprobar un estado de comunicación con objetivos de comunicación necesarios, tales como el servidor en la nube 41, y los terminales 44 y 45 por medio de internet 43.

En la Figura 32, en el ajuste inicial 46, la posición de apertura/cierre de la válvula se establece con precisión para el sensor giroscópico 7, y se fija la información en relación con la válvula 3 (tal como el tipo y fabricante de la válvula, el ambiente de uso y el fluido de uso) para la unidad de sensor 1. En particular, también se fija la información en relación con las etiquetas (tales como valores dimensionales, la cantidad de fuga, y los umbrales). Después de finalizar el ajuste inicial 46, la válvula 3 se pone realmente a funcionar.

En la Figura 32, los procesos proporcionados colectivamente con un número de referencia 47 corresponden a un esbozo general del proceso de diagnosis por los medios de diagnosis de anomalía primeros a terceros descritos anteriormente. Como se ha descrito anteriormente, en los primeros y segundos medios de diagnosis de anomalía, se requiere almacenar datos predeterminados previamente en la base de datos 42 del servidor en la nube 41. Así, para ejecutar los primeros y segundos medios de diagnosis de anomalía, se tienen que adquirir previamente valores de etiqueta, esto es, un número suficiente de trozos de datos de muestra tales como un valor dimensional específico de un componente de desgaste específico y una cantidad de fuga de una válvula específica en una condición específica.

En el proceso 47, primero se adquieren datos de gráfica en una temporización predeterminada por medios de conversión de gráfica a partir de datos de velocidad angular medidos por el sensor giroscópico 7 del vástago de válvula 4 de la válvula 3 que está funcionando. A partir de estos datos de gráfica, los medios de generación de valor de rasgo adquieren datos de rasgo (un valor numérico formado de un valor de rasgo específico en los primeros medios de diagnosis de anomalía y un conjunto de valores numéricos formados de todos los valores de rasgo en los segundos medios de diagnosis de anomalía).

A continuación, en los primeros medios de diagnosis de anomalía, se hace referencia a los datos de referencia específicos por los medios de adquisición de datos. Los medios de comparación y determinación comparan un valor de rasgo específico incluido en estos datos de referencia y un umbral predeterminado, y el resultado de determinación se entrega al usuario. En los segundos medios de diagnosis de anomalía, un modelo de aprendizaje es llamado por los medios de cálculo de datos de etiqueta inferidos por medios de llamada de modelo de la base de datos 42, y los datos de rasgo se aplican al modelo de aprendizaje para adquirir los datos de etiqueta. Estos datos de etiqueta son comparados por los medios de comparación y determinación con un umbral, y su resultado de determinación se trasmite por medios de trasmisión de resultado a los medios de exposición (terminal), permitiendo de ese modo entregar el resultado de determinación al usuario.

Además, en el proceso 47, se pueden ejecutar los terceros medios de diagnosis de anomalía usando el esquema descrito anteriormente por aprendizaje de máquina no supervisado. En este caso, no se requiere acumular datos de enseñanza, pero se requiere implementar un programa según el producto, tal como los medios de acumulación de datos, los medios de control de datos, los medios de cómputo de datos de modelo, los medios de cálculo de índice o el modelo de aprendizaje adaptado al producto.

A continuación, se describen los cuartos medios de diagnosis de anomalía. La configuración en la Figura 31 y la Figura 32 es como se ha descrito anteriormente. En los dibujos, un sistema de captación del estado de válvula incluye la válvula 3, una unidad de sensor giroscópico 1 fijado a esta válvula 3 y que incluye el sensor giroscópico 7, y el servidor 41 conectado comunicativamente a esta unidad de sensor giroscópico 1 y que incluye la base de datos 42, en donde, esta base de datos 42 tiene almacenada en la misma una segunda tabla de datos de referencia que incluye datos de salida y datos de producto según un recuento de aperturas/cierres de la válvula 3, la unidad de sensor giroscópico 1 y/o el servidor 41 se proveen de cuartos medios de diagnosis de anomalía configurados para captar un estado de desgaste de un componente de desgaste (A, B, C) incluido en la válvula 3 y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula 3, estos cuartos medios de diagnosis de anomalía incluyen medios de generación de datos que generan datos de medición que incluyen datos de salida y datos de producto medidos por la unidad de sensor giroscópico 1 de acuerdo con un recuento de aperturas/cierres de la válvula 3, medios de adquisición de datos que adquieren, de la segunda tabla de datos de referencia, segundos datos de referencia que tienen datos de salida de la válvula 3 sustancialmente iguales a los datos de salida de la válvula 3 incluidos en estos datos de medición, y medios de determinación de fallos que determinan la predicción del fallo de la válvula 3 sobre la base de datos de frecuencia de uso de la válvula 3 incluido en estos segundos datos de referencia adquiridos.

Los segundos datos de referencia contenidos en la segunda tabla de datos de referencia incluyen datos de producto y datos de salida. La Tabla 3 es un ejemplo de esta segunda tabla de datos de referencia, y un registro en cada fila son los segundos datos de referencia. Los datos de producto son datos que identifican atributos y especificaciones del producto y, en el presente ejemplo, como en lo siguiente, los constituyen el nombre del fabricante, el tipo de válvula, la parte de objetivo de componente de desgaste, y la frecuencia de uso promedio de válvula (datos de frecuencia de uso). En cuanto a los datos de salida, en el presente ejemplo, desde un estado de producto nuevo (apertura/cierre para la primera vez) a un estado de fallo (variando para cada producto, por ejemplo, cincuenta mil veces), para cada apertura/cierre (recuento de operaciones), un valor de salida del sensor giroscópico para cada etapa de grado de apertura (1 g ra d o ® grados a 89 grados®90 grados) recogido previamente de la válvula de prueba con el sensor giroscópico fijado a la misma se almacena en la base de datos 42 proporcionada en un lado de servidor en la nube 41 como valor de referencia. Esto significa que, por ejemplo, si el producto es fabricado por su propia empresa, se realizan repetidamente experimentos previamente, en condiciones que son variadas, dentro de la empresa antes de sacarlo a la venta al mercado y los resultados se almacenan como datos de referencia básicos. Sin embargo, los datos de salida pueden no ser estos trozos de datos de 0 grados a 90 grados, pero se pueden usar parcialmente únicamente partes de rasgo (valores de rasgo) de los datos de velocidad angular como se ha descrito anteriormente.

También, en el presente ejemplo, el sensor giroscópico 7 puede emitir datos de salida en un mismo formato que los de los datos de salida de los segundos datos de referencia incluidos en los datos de medición para cada recuento de operación. Los datos de medición se forman de datos de producto y datos de salida del sensor giroscópico 7 para cada recuento de aperturas/cierres (recuento de operaciones) de la válvula 3, e incluyen al menos los datos incluidos en los segundos datos de referencia.

Obsérvese que los datos de frecuencia de uso descritos anteriormente (frecuencia de uso promedio de la válvula) se pueden incluir según sea apropiado también en los datos de salida, en lugar de los datos de producto. Por ejemplo, en el lado de una unidad de sensor giroscópico 1, el recuento de operaciones se puede adquirir a partir de la válvula 3 en uso en una temporización predeterminada, y se puede calcular la frecuencia de uso sobre la base de este recuento de operaciones y emitida como incluida en los datos de salida. También, cuando la unidad de monitorización 1 (unidad de sensor 1) se conecta a la válvula 3 en el transcurso de uso, si se ha adquirido previamente información acerca del recuento de operaciones de la válvula 3 en este momento, este recuento de operaciones puede ser introducido en la unidad de monitorización 1 (unidad de sensor 1) para corregir el recuento de operaciones en los datos de salida.

[Tabla 3]

_{_______}

Los medios de generación de datos son medios que generan, como trozo de datos de medición, datos de medición (datos de velocidad angular de grado de apertura completo) aproximadamente una rotación desde completamente abierta a completamente cerrada medidos por el sensor giroscópico 7 en la forma de los datos de salida y los datos de producto descritos anteriormente de la válvula 3 introducidos en la unidad de sensor giroscópico 1 en un formato predeterminado (por ejemplo, datos manualmente introducidos en la unidad 1 o lectura de los datos mediante un sensor de lectura óptica predeterminado), junto con el recuento de aperturas/cierres de la válvula 3 en este momento y transmiten los datos de medición generado al lado de un servidor 41.

Los medios de adquisición de datos son medios que toman los datos de medición descritos anteriormente como entrada y adquieren, de la segunda tabla de datos de referencia, unos segundos datos de referencia sustancialmente iguales a los datos de salida incluidos en estos datos de medición. Aquí, por similitud en los datos de salida para determinar si son sustancialmente iguales (método de comparación de forma de gráfica), se selecciona un esquema conocido apropiado tal como, por ejemplo, la comparación de área, y también se implementan medios para lograrlo. Aquí, se describe adicionalmente más adelante, al usar la Figura 33 y la Figura 34, un proceso específico cuando los segundos datos de referencia a adquirir no están presentes en un referente o cuando los trozos de datos de salida no son sustancialmente iguales entre sí.

Los medios de determinación de fallos son medios que se refieren a datos de frecuencia de uso de la válvula incluidos en los segundos datos de referencia adquiridos por los medios de adquisición de datos y también se refieren al recuento de aperturas/cierres de la válvula 3 incluidos en los datos de medición, y calculan una temporización de fallo de la válvula 3, determinando de ese modo la información de predicción de fallo de la válvula 3 (además, emite la información al terminal de modo que se puede exponer).

Por ejemplo, en la Tabla 3, para una cierta válvula, la frecuencia de uso promedio (veces/mes) y el recuento de aperturas/cierres hasta el fallo se adquieren previamente, y el recuento actual de las aperturas/cierres de la válvula también se adquiere de los datos de medición. Así, a partir de estos, se puede calcular con facilidad un periodo (mes) desde el tiempo actual hasta el fallo. En este caso, si los datos indican tres meses antes del fallo, se puede hacer una notificación de información que indique tres meses antes del momento de sustitución del asiento de bola a la PC 45 en un centro de servicio por medio de internet 43 o a un terminal llevado por un técnico de servicio. Como alternativa, los datos de referencia correspondientes a «tres meses antes» se identifican a partir de la frecuencia de uso de cada una de una pluralidad de válvulas que están presentes en el mercado y, cuando la velocidad angular medida se vuelve aproximadamente igual a estos datos de referencia, se puede hacer una notificación que indica tres meses antes del fallo.

Como se describirá adicionalmente más adelante, puesto que se almacenan todos los trozos de datos de referencia del producto desde un estado de producto nuevo hasta el fallo, se puede hacer momentáneamente una notificación de una temporización de sustitución de manera escalonada, tal como tres meses antes o dos meses antes. Si se hace una notificación que facilita la sustitución del componente pero no se realiza el mantenimiento, esto es, por ejemplo, cuando el recuento alcanza cincuenta mil veces, se puede hacer un advertencia que indica que ha llegado una temporización de fallo. Como se describirá adicionalmente más adelante, como control de predicción de fallo, continúa el control hasta que una fuga del fluido en uso supere un valor permisible tenga lugar realmente para provocar un fallo del sistema en el que el sistema de fontanería no puede ser controlado, y finaliza después de adquirir los datos de salida en el momento del fallo.

En un sistema de fontanería en el que una pluralidad de válvulas se dispone en una única fontanería, este control de la válvula de bola de predicción de fallo no es sino permitir la sustitución racional a la vista del mantenimiento de todo el sistema. Esto es, incluso cuando se realiza mantenimiento únicamente en una válvula, el funcionamiento de su sistema de fontanería tiene que ser detenido, provocando un enorme daño en las circunstancias presentes. Por lo tanto, toda la sustitución se realiza incluso si hay otra válvula dispuesta que todavía es utilizable. Según el presente ejemplo, puesto que una válvula con menos frecuencia de uso tiene una expectativa de vida práctica más larga que la de otras válvulas del mismo tipo, y por lo tanto no se requiere que sea sustituida hasta el siguiente mantenimiento, es posible lograr simultáneamente una reducción en el coste en relación con la sustitución del componente del sistema de fontanería y un acortamiento del tiempo global de mantenimiento del sistema de fontanería.

Además, puesto que se mantienen los datos para todo el periodo desde el momento cuando el producto es nuevo a un momento cuando el producto falla, incluso si el sensor giroscópico se conecta a una válvula cuyo periodo de uso dura hasta cierto punto, se puede captar el estado de uso. Así, en el mercado se puede desarrollar rápidamente el control de predicción del fallo. Por ejemplo, cuando la unidad de sensor 1 se coloca a una válvula usada durante medio año, se hace una búsqueda de datos de referencia aproximadamente igual a los datos de velocidad angular medida, y se encuentra un periodo de uso desde el correspondiente recuento de funcionamientos y la frecuencia de uso promedio. Si el periodo de uso encontrado es medio año, este recuento de operaciones se reconoce como correcto, y se puede iniciar el control de predicción de fallo desde un curso medio.

A continuación, con la Figura 33 y la Figura 34, se describe un proceso de diagnosis de anomalía mediante los cuartos medios de diagnosis de anomalía. La Figura 33 es un diagrama de flujo de datos que representa un proceso de diagnosis por los cuartos medios de diagnosis de anomalía. El proceso 48 es un proceso para determinar, cuándo se ejecutan primero estos medios de diagnosis de anomalía, para unos datos de medición generados por los medios de generación de datos, si una tabla de coincidencia de los datos de producto incluidos en estos datos de medición está presente en la base de datos 42. En el dibujo, para cada trozo de datos de producto, si una tabla de datos de referencia está presente se gestiona previamente con una marca de referencia existente. Así, con esta marca, se determina si está presente una tabla (los mismos datos de producto) para la búsqueda. Si este tipo de tabla está presente, el proceso pasa al proceso 49. Si este tipo de tabla no está presente, el proceso pasa al proceso A de la Figura 34.

En la Figura 33, el proceso 49 es un proceso en el que los datos de medición se introducen en la base de datos 42. En el proceso 50, el proceso es de tal manera que los medios de adquisición de datos que reciben los datos de medición introducidos en la base de datos 42 buscan y adquieren un registro de tabla con el mismo recuento de aperturas/cierres que el recuento de aperturas/cierres incluido en estos datos de medición, y entonces determinan si los datos de salida (patrón de gráfica de velocidad angular) de este registro (datos adquiridos) son sustancialmente iguales a los datos de salida incluidos en los datos de medición. Si se determina que son sustancialmente iguales, el proceso pasa al proceso 52. Si se determina que no son sustancialmente iguales, el proceso pasa al proceso B de la Figura 34. Como método de esta comparación entre dos trozos de datos de salida (un esquema para determinar si son sustancialmente iguales), se puede seleccionar según sea apropiado cualquiera de los diversos esquemas conocidos (tales como el concepto de distancia entre datos y la similitud en fijación y forma).

En la Figura 33, en el proceso 52, el proceso es de manera que los medios de determinación de fallos realizan una predicción del periodo de fallo sobre la base del recuento de operaciones. Específicamente, se adquieren datos de frecuencia de uso (recuento/periodo) y un recuento de fallo de aperturas/cierres (tiempo) incluidos en los datos de producto de los datos adquiridos. Por otro lado, también se adquiere un recuento actual de aperturas/cierres (tiempo) incluido en los datos de medición. De estos, se puede adquirir una temporización pronosticada del fallo de la válvula 3 medida y los datos de medición como /frecuencia de uso (periodo) (recuento de fallo de aperturas/cierres-recuento actual de aperturas/cierres). Esto permite adquirir específicamente una temporización pronosticada de fallo únicamente con un procesamiento simple sin intervención de un procesamiento estadístico (aprendizaje de máquina) con gran coste de procesamiento.

Obsérvese que en este proceso, el resultado de determinación puede adquirirse con referencia a, por ejemplo, una tabla de resultados de determinación no representada. Por ejemplo, esta tabla de resultados de determinación puede ser generada previamente para cada uno de los mismos datos de producto según el recuento de aperturas/cierres; por ejemplo, los registros, cada uno con un detalle de notificación (por ejemplo, normal, advertencia o fallo); se puede preparar una temporización pronosticada de fallo (por ejemplo, una notificación tres meses antes o una notificación un mes antes), o similar como nombre de columna en el orden de magnitud con el recuento de aperturas/cierres de válvula como clave principal; y, por medio de medios apropiados, con referencia a un registro de tabla de resultados de determinación con el mismo recuento de aperturas/cierres que el del recuento de aperturas/cierres incluido en los datos de medición, cada trozos de datos tales como el detalle de notificación y la temporización pronosticada de fallo pueden ser adquiridos como resultado de determinación. El detalle de notificación o similar puede ser dividido con una pluralidad de umbrales predeterminados. De esta manera, la temporización pronosticada de fallo puede ser adquirida por referencia de tabla sin intervención del procesamiento de computación.

En el proceso 52, se adquiere una temporización pronosticada de fallo. En el proceso 53, se adquiere el detalle de notificación. Estos pueden ser trasmitidos al terminal por medio de medios apropiados de modo que se puedan exponer. En el siguiente proceso 54, se determina si ha llegado una temporización de fallo. En cuanto a esta temporización de fallo, por ejemplo, se determina si la temporización pronosticada de fallo ha llegado por tomar un umbral predeterminado como frontera. Si se determina en este proceso 54 que la temporización de fallo ha llegado, el proceso pasa al proceso 55. Si no es así, el proceso puede volver al proceso 49 para continuar la diagnosis anormal.

El proceso 55 es un proceso de advertencia cuando se determina que ha llegado la temporización de fallo. En el siguiente proceso 56, se determina si ha ocurrido un fallo. Si se determina que no ha ocurrido un fallo, el proceso puede volver al proceso 49 para continuar la diagnosis anormal. Obsérvese que estos procesos 52 a 56 pueden ser realizados básicamente por los medios de determinación de fallos, pero es innecesario decir que se pueden establecer según sea apropiado según la implementación.

Por otro lado, en la Figura 33, si no está presente una tabla de datos de referencia que coincide con los datos de producto, hay un proceso de nueva generación de una segunda tabla de datos de referencia con motivo de esta diagnosis anormal. Este proceso es el proceso A representado en la Figura 34, y este proceso A se forma de los procesos 61 y 63. Como se describirá adicionalmente más adelante, puesto que si el proceso pasa al proceso B, que es un proceso para cambiar la segunda tabla de datos de referencia, entonces es gestionado por una marca de cambio de datos de referencia, y en primer lugar se hace una determinación en el proceso 59 en cuanto a una marca de cambio de datos de referencia.

Esto es, cuando las válvulas son las mismas pero tienen una gran diferencia en los datos en una sección de 90 grados desde completamente cerrada a completamente abierta y continúa una tendencia de una pluralidad de válvulas que tiene un grado de diferencia sustancialmente similar a la anterior, esto es, por ejemplo, cuando se limitan los datos de referencia sobre la base de experimentos realizados en su propia empresa y la adquisición de datos sobre la base del número de productos tras las ventas en el mercado se aumenta abrumadoramente, se supone que los datos se degradan por sí mismos. También, se supone que los datos de producto capaces de identificar los atributos y especificaciones del producto, tales como un fluido especial en uso y un intervalo muy ancho de temperatura y humedad exteriores, no coinciden con los datos de salida incluso si esos datos de producto existen como datos de referencia. Además, también se puede suponer que, en primer lugar, no existen datos de producto de válvulas de bola hechas por otra empresa, en otras palabras, no hay almacenados en absoluto datos de referencia. Para resolver un factor variable de degradación en la predicción a la vista del control de predicción del fallo, en el presente ejemplo, hay dos procesos de generación de datos de referencia A y B. El proceso A se denomina modo de generar nuevos datos de referencia, y el proceso B se denomina modo de cambiar datos de referencia. También, al proceso entero representado en la Figura 34 se le denomina proceso de generación de datos de referencia.

En la Figura 34, el proceso 60 es un proceso para almacenar los nuevos segundos datos de referencia generados a partir de los datos de medición en la base de datos 42. Por ejemplo, se describe un caso en el que se realiza una prueba en un producto fabricado por su propia empresa antes del envío de producto. En primer lugar, como datos de medición, se introducen manualmente o automáticamente datos de producto desde un sensor de lectura óptica conocido, y luego, como datos de salida, por control de rotación sobre la válvula de bola por el accionador 2 conectado a la válvula 3, se introduce la frecuencia de uso promedio de la válvula que se supone aproximadamente y los datos de velocidad angular para cada ángulo cada vez que desde el estado completamente cerrada a completamente abierta desde un momento en el que producto es nuevo hasta un momento en el que el producto ha fallado por pruebas. Esta serie de pruebas se realiza N veces, y se captan datos como datos de medición sumamente precisos. En el siguiente proceso 61, se completa una segunda tabla de datos de referencia. En el siguiente proceso 63, se establece una marca de datos de referencia existente que indica que los datos de referencia están presentes nuevamente y el proceso finaliza, volviendo al flujo de detalle de determinación.

A continuación, en el proceso para generar nuevos segundos datos de referencia, por ejemplo, se describe un caso en el que, por ejemplo, se mide una válvula de bola de un producto fabricado por otra empresa. Esto corresponde al registro en la parte inferior de la segunda tabla de datos de referencia representada en la Tabla 3. Según esto, en la fase en la que se conecta la unidad de sensor 1 y se leen los datos de producto, se reconoce que el producto no es el fabricado por la propia empresa sino por otra empresa. Así, en el proceso A, no se realizan N veces la serie de mediciones como se ha descrito anteriormente, y se generan datos de referencia con una medición (proceso 66), y el proceso vuelve al flujo representado en la Figura 33.

Por otro lado, cuando el producto tiene los mismos datos de producto y de este modo la segunda tabla de datos de referencia existente está presente pero esta tabla de datos de referencia no tiene datos de referencia que sean aproximadamente iguales (proceso 51), esto requiere una reescritura de los propios segundos datos de referencia, y se establece una marca de cambio de datos de referencia (proceso 59), y se realiza el proceso B. En este caso, puesto que los datos de referencia existentes están presentes, se toma un proceso de cambio gradual.

En el proceso B, cuando se adquieren datos de salida a partir de los datos de medición (proceso 64), se encuentra una diferencia entre estos datos de salida y los segundos datos de referencia existentes, y se aumentan o disminuyen los segundos datos de referencia existentes un 10 % de esta diferencia y se establecen como nuevos segundos datos de referencia. En los procesos 64 a 67, se establece un contador C a 1, y se introducen los datos de velocidad angular como datos de salida y se someten a un procesamiento similar repetidamente diez veces, y luego el proceso sale del bucle en el proceso 65 y la marca de referencia existente se establece en el proceso 68, y después el proceso finaliza.

Con esto, se realiza la nivelación con los datos de medición al menos diez veces. Así, los segundos datos de referencia no se reescriben con datos de medición únicos para únicamente una válvula de bola. En particular, es menos posible que un cambio brusco en las especificaciones de un asiento de bola de una válvula de bola fabricada por otra empresa sea introducido como datos de producto. Así, es bastante eficaz, a la vista de la precisión, comparar y comprobar no únicamente los datos de producto sino también los datos de medición, en particular, los datos de velocidad angular.

Además, en relación con la reescritura de datos de referencia, como otros medios, también hay una manera de ponderar tal como el promedio ponderado (ponderación con el grado de diferencia en una parte característica). Esto es de la siguiente manera. Por ejemplo, cuando una válvula fabricada por otra empresa es un objetivo, si un cambio brusco en las especificaciones de un asiento de bola debido a alguna razón técnica provoca una conmutación a otro asiento de bola, puesto que cada asiento de bola tiene su velocidad angular única, las mismas válvulas tienen una gran fluctuación de anchura con respecto a los datos de referencia existentes en la mayor parte de la sección de apertura/cierre desde completamente cerrada a completamente abierta. Cuando aparece continuamente una tendencia similar en una pluralidad de válvulas, los datos de producto son ponderados, y los datos de referencia se escriben gradualmente con una ratio de fluctuación más pequeña que la anchura de fluctuación (por ejemplo, si los datos de salida fluctúan a partir de uno de los datos de referencia anteriores en un 10 %, gradualmente se realiza una reescritura con una ratio de fluctuación del 2 %). Esto permite la generación de datos de referencia desde los datos de salida (datos de medición) incluso si los datos de referencia no están almacenados previamente, facilitando el logro de un sistema de predicción de fallo y una mejora en precisión de predicción.

De esta manera, cuando se generan datos de referencia, al combinar un proceso para generar y establecer recientemente datos de referencia y un proceso para reescribir los datos de referencia existentes como que están nivelados y ponderados, se pueden generar datos de referencia del producto antes del envío de producto, se pueden generar automáticamente datos de referencia al introducir datos de medición de un producto fabricado por otra empresa en el mercado, y se pueden abordar diversas situaciones tales como un cambio brusco en el uso de un componente en el mercado.

Así, con la unidad de sensor giroscópico 1 descrita anteriormente usada para la válvula 3 durante el uso, desde los datos de medición adquiridos por medición por esta unidad de sensor giroscópico 1, es posible realizar un proceso para generar segundos datos de referencia que incluyen los datos de salida y los datos de producto según el recuento de aperturas/cierres de la válvula 3. Este segundo proceso de generación de datos de referencia incluye, como se representa en la Figura 34, un nuevo modo de generación de datos de referencia y un modo de cambio de datos de referencia.

Además, en un sistema de fontanería en el que se colocan una pluralidad de válvulas sometidas a mantenimiento a intervalos predeterminados, es posible realizar un método de mantenimiento de sistema de fontanería para realizar, para cada una de la pluralidad de válvulas, la predicción de una temporización de fallo para cada válvula individual al usar el sistema de captación del estado de válvula de la presente invención para adquirir cada resultado de predicción, y excluir, de un objetivo de mantenimiento, una válvula en la que este resultado de predicción supera el intervalo.

Obsérvese que la Figura 35 y la Figura 36 son gráficas adquiridas al medir un movimiento rotacional por un sensor de aceleración en lugar del sensor giroscópico 7 en las mismas condiciones que las representadas en los otros ejemplos (Figura 25 a Figura 30). Este sensor de aceleración se conecta, aunque no se representa, a una posición en el lado de superficie posterior del acople 5 de la unidad de monitorización 1 para medir aceleración en tres ejes XYZ en la Figura 1. La medición se realiza en una posición con aproximadamente la misma cantidad de movimiento que la del sensor giroscópico 7 incorporado en la unidad de monitorización 1.

En la Figura 35, se mide la aceleración en condiciones similares a las de la Figura 25 a la Figura 27. La Figura 35(a) es una gráfica de aceleración en la dirección del eje X, la Figura 35(b) es una gráfica de aceleración en la dirección del eje Y, y la Figura 35(c) es una gráfica de datos de aceleración en la dirección del eje Z. Lo mismo es para la Figura 36, y se mide aceleración en condiciones similares a las de la Figura 28 a la Figura 30. La Figura 36(a) es una gráfica de aceleración en la dirección del eje X, la Figura 36(b) es una gráfica de aceleración en la dirección del eje Y, y la Figura 36(c) es una gráfica de datos de aceleración en la dirección del eje Z. También, si bien las marcas de gráfica son similares a las de los otros dibujos, el eje vertical derecho en la Figura 35 y la Figura 36 representa la aceleración, y ambos tienen incrementos extremadamente pequeños (0.005 G a 0.02 G, siendo G la aceleración de la gravedad).

Como se puede obtener a partir de la Figura 35 y la Figura 36, para la aceleración en cualquiera de las tres direcciones de eje, únicamente se puede adquirir un patrón que fluctúa aleatoriamente en un intervalo extremadamente pequeño. Aunque se mide parcialmente un patrón saliente tipo pico, este es meramente un patrón que aparece únicamente tras establecer una escala de aceleración extremadamente pequeña, y no se puede decir que esa medición no esté en un nivel de adquirir un patrón de gráfica con precisión práctica para la diagnosis de válvula. Así, se ha confirmado que, aunque el sensor de aceleración es un sensor inercial del mismo tipo que el del sensor giroscópico, el movimiento rotacional de la válvula no puede ser captado únicamente por el sensor de aceleración con la precisión necesaria.

Si bien las realizaciones de la presente invención se han descrito en detalle anteriormente, la presente invención no se limita a la descripción de las realizaciones anteriores, y se pueden cambiar con variaciones en un alcance que no se desvíe de la esencia de la invención descrita en el alcance de la reivindicación para patente de la presente invención.

Lista de signos de referencia

1 unidad de monitorización (unidad de sensor)

2 accionador

3 válvula de bola (válvula rotatoria)

4 árbol de control (árbol rotatorio, vástago de válvula)

7 sensor giroscópico

14 árbol de salida (árbol rotatorio, vástago de válvula)

15 vástago (árbol rotatorio, vástago de válvula)

26a, 27a, 30a camino de flujo

30 bola (cuerpo de válvula)

41 servidor en la nube

42 Base de datos

A ¹, A²asiento de bola (asiento de válvula) (componente de desgaste) B cojinete de vástago (componente de desgaste)

C prensaestopas (componente de desgaste)

¹, T², T³valor de rasgo

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de captación de estado de válvula para realizar, basándose en datos de velocidad angular de un vástago de válvula que abre y cierra una válvula, la monitorización de estado de esta válvula, en donde se fija de manera conectable y desconectable al vástago de válvula una unidad de monitorización que tiene al menos un sensor giroscópico de tipo semiconductor y los datos de velocidad angular incluyen la velocidad angular del vástago de válvula adquiridos de esta unidad de monitorización según un movimiento rotacional del cuerpo de válvula de la válvula desde el estado de totalmente abierta o totalmente cerrada a totalmente cerrada o totalmente abierta, siendo la válvula una válvula rotatoria que abre y cierra o controla un camino de flujo al rotar el vástago de válvula y siendo el vástago de válvula un árbol rotatorio formado por un árbol de salida y un árbol de control de una válvula automática por medio del accionador o un vástago de una válvula manual por medio de un asidero manual, siendo los datos de velocidad angular un valor de la medida de la velocidad angular en una dirección sustancialmente igual a la dirección del vástago de válvula, siendo la válvula rotatoria una válvula de bola de cuarto de vuelta o una válvula de mariposa, siendo la monitorización de estado al menos la captación de un estado de desgaste de un asiento de bola de la válvula de bola o un asiento de caucho de la válvula de mariposa, pudiendo calcularse un ángulo de rotación del vástago de válvula además a partir de los datos de velocidad angular, y asociando una estructura de la bola y el asiento de bola de la válvula de bola o una estructura del cuerpo de válvula y el asiento de caucho de la válvula de mariposa con la transición de los datos de velocidad angular, en el que el número de veces de apertura y cierre del árbol de válvula son diferentes entre sí, y se mide el aumento o la disminución de la fuerza de fricción rotacional de, al menos, una primera región (T1) de apertura inicial de la válvula, una segunda región (T2) de apertura intermedia de la válvula, o una tercera región (T3) de apertura final de la válvula dentro del área de rotación para calcular un aumento o disminución de la fuerza de fricción rotacional entre la bola y el asiento de bola o el cuerpo de válvula y el asiento de caucho.

2. Un método de captación de estado de válvula según la reivindicación 1, en el que en la transición de los datos de velocidad angular del vástago de la válvula se capta al menos uno de entre los siguientes: posiciones, tamaños, y anchura de pico de una pluralidad de picos que aparecen en los datos de velocidad angular.

3. Un sistema de captación de estado de válvula para llevar a cabo el procedimiento de la reivindicación 1, que comprende una válvula, una unidad de sensor fijada a esta válvula, y un servidor conectado comunicativamente a esta unidad de sensor y que incluye una base de datos, en donde el sistema se configura para captar un estado de desgaste de un componente de desgaste basado en un valor de rasgo incluido en datos de medición medidos por un sensor incluido en la unidad de sensor a partir de un vástago de válvula que abre y cierra la válvula, siendo el sensor un sensor giroscópico que mide, como datos de medición, datos de velocidad angular con la que rota el vástago de válvula, teniendo la base de datos almacenada en la misma una primera tabla de datos de referencia que tiene una pluralidad de trozos de datos de etiqueta y los datos de rasgo según un recuento predeterminado de aperturas/cierres de la válvula para cada condición específica, estando provistos la unidad de sensor y/o el servidor de primeros medios de diagnosis de anomalía configurados para captar el estado de desgaste y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula, incluyendo estos primeros medios de diagnosis de anomalía medios de generación de datos específicos que generan datos específicos que tienen una condición específica de la válvula, un recuento de aperturas/cierres de la válvula, y datos específicos de rasgo basados en datos de velocidad angular, y medios de adquisición de datos que adquieren de la primera tabla de datos de referencia unos primeros datos de referencia que tienen un valor de rasgo específico sustancialmente igual al valor de rasgo específico de los datos específicos.

4. Un sistema de captación de estado de válvula para llevar a cabo el procedimiento de la reivindicación 1, que comprende una válvula, una unidad de sensor fijada a esta válvula, y un servidor conectado comunicativamente a esta unidad de sensor y que incluye una base de datos, en donde el sistema se configura para captar un estado de desgaste de un componente de desgaste basado en un valor de rasgo incluido en datos de medición medidos por un sensor incluido en la unidad de sensor a partir de un vástago de válvula que abre y cierra la válvula, siendo el sensor un sensor giroscópico que mide, como datos de medición, datos de velocidad angular con la que rota el vástago de válvula, teniendo la base de datos almacenada en la misma un modelo de aprendizaje que calcula un trozo de datos de etiqueta inferidos a partir de los datos de rasgo, estando provistos la unidad de sensor y/o el servidor de segundos medios de diagnosis de anomalía configurados para captar el estado de desgaste y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula, incluyendo estos segundos medios de diagnosis de anomalía medios de generación de valor de rasgo que generan los datos de rasgo basados en los datos de medición, medios de cálculo de datos de etiqueta inferidos que calculan un trozo de datos de etiqueta inferidos por medio del modelo de aprendizaje sobre la base de los datos de rasgo, y medios de comparación y determinación que comparan estos datos de etiqueta inferidos y un umbral predeterminado para adquirir un resultado de determinación.

5. Un sistema de captación de estado de válvula para llevar a cabo el procedimiento de la reivindicación 1, que comprende una válvula, una unidad de sensor fijada a esta válvula, y un servidor conectado comunicativamente a esta unidad de sensor y que incluye una base de datos, en donde el sistema se configura para captar un estado de desgaste de un componente de desgaste basado en un valor de rasgo incluido en datos de medición medidos por un sensor incluido en la unidad de sensor a partir de un vástago de válvula que abre y cierra la válvula, siendo el sensor un sensor giroscópico que mide, como datos de medición, datos de velocidad angular con la que rota el vástago de válvula, teniendo la base de datos almacenada en la misma un modelo de aprendizaje que calcula datos de modelo a partir de datos de rasgo acumulados, estando provistos la unidad de sensor y/o el servidor de terceros medios de diagnosis de anomalía configurados para captar el estado de desgaste y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula, incluyendo estos terceros medios de diagnosis de anomalía medios de generación de valor de rasgo que generan datos de rasgo predeterminados basados en los datos de medición, medios de acumulación de datos que acumulan los datos de rasgo en la base de datos y generan los datos de rasgo acumulados, medios de control de datos que realizan control predeterminado, medios de cálculo de datos de modelo que calculan los datos de modelo por medio del modelo de aprendizaje sobre la base de los datos de rasgo acumulados, medios de cálculo de índice que calculan un índice predeterminado de los datos de modelo y nuevos datos de rasgo, y medios de comparación y determinación que comparan el índice y un umbral predeterminado para adquirir un resultado de determinación.

6. El sistema de captación de estado de válvula según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en donde el componente de desgaste es un asiento de bola, la válvula es una válvula rotatoria, la unidad de sensor es una única unidad capaz de tener comunicación inalámbrica con el servidor y que incluye un suministro de energía, y esta unidad de sensor se fija de manera conectable y desconectable en un modo capaz de rotar simultáneamente con el vástago de válvula.

7. El sistema de captación de estado de válvula según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en donde los datos de etiqueta se forman de datos dimensionales formados de una dimensión del componente de desgaste en un estado sin desgaste y/o de datos de cantidad de fuga formados de una cantidad de fuga cuando la válvula está totalmente cerrada.

8. Un sistema de captación de estado de válvula para llevar a cabo el procedimiento de la reivindicación 1, que comprende una válvula, una unidad de sensor que usa un sensor de movimiento fijado a esta válvula, y un servidor conectado comunicativamente a esta unidad de sensor y que incluye una base de datos, en donde, esta base de datos tiene almacenada en la misma una segunda tabla de datos de referencia que incluye datos de salida y datos de producto según un recuento de aperturas/cierres de la válvula, estando provistos la unidad de sensor y/o el servidor de cuartos medios de diagnosis de anomalía configurados para captar un estado de desgaste de un componente de desgaste incluido en la válvula y realizar una diagnosis de anomalía de la válvula, incluyendo estos cuartos medios de diagnosis de anomalía medios de generación de datos que generan datos de medición que incluyen datos de salida y datos de producto medidos por la unidad de sensor según un recuento de aperturas/cierres de la válvula, medios de adquisición de datos que adquieren, de la segunda tabla de datos de referencia, segundos datos de referencia que tienen datos de salida sustancialmente iguales a los datos de salida de la válvula incluidos en estos datos de medición, y medios de determinación de fallos que determinan una predicción de fallos de la válvula sobre la base de datos de frecuencia de uso de la válvula incluidos en estos segundos datos de referencia adquiridos.