众所周知，在过程行业，控制阀性能是影响控制回路性能的最重要因素。若控制阀性能低下，则即便有设计周全、调试精准的回路，也可能会导致较高的过程多变性。智能控制阀正是因应这种情况而推出的一款控制阀，其具备监控自身性能、运行状况，并会在性能下降时及时通知操作员的特点。而所有这一切，只需集成一个智能数字式阀门控制器即可实现。因此，数字式阀门控制器的作用已不仅限于传统的实时精确定位阀门，它已成为一种全天候管理控制阀性能的工具，一个持续监控控制阀运行状况，并在阀门性能不达标时及时通知操作员的家庭医生。

集成了微处理器的 FIELDVUE 数字式阀门控制器（DVC6200 系列）提供了大量确定控制阀性能的诊断手段。通过ValveLink软件的控制面板（见图 1），可快速概览阀门性能总体情况，并能瞬时检测性能降低问题（例如行程偏差或气源压力不足）并发出警告。

性能诊断是一系列阀门组件诊断测试功能的的总称，而ValveLink软件可在控制阀在线或工作时运行这些功能。数字式阀门控制器中的多个传感器会监控控制器的输入电流、设备的气源压力、执行机构的输出压力、阀位、现场温度、驱动信号、内部 I/P 转换器的驱动电流以及放大器增压位置。通过分析前述收集到的数据，其可评估气源压力；确定双作用执行机构的放大器位置以确保放大器的两个端口处于正确的位置；确定阀门组件偏离设定点的原因；评估气动路径（I/P 及放大器组件）是否有阻塞；以及通过执行机构膜片或活塞 O 型圈检测气动路径是否出现泄漏。若诊断功能检测出故障，其将会生成一份详细的故障说明报告，内含导致故障的潜在原因以及建议的纠正措施，具体示例见图 2 和图 3。

另一项在线诊断功能是持续摩擦及死区监控。在控制阀处于工作状态时，及时了解其摩擦状况有助于准确地找出控制阀性能问题。举例来说，一家电力公司发现其辅助蒸汽压力回路之一出现了问题，具体体现在较高的过程变化 (3.5 bar) 和回路呈现不稳定的状态。经过分析追踪，我们发现问题与该回路的控制阀相关。为改进该阀门性能，我们用费希尔 DVC6000 远程安装数字式阀门控制器替换了原有的定位器（见图 4）。考虑到高温工作环境，选择远程安装定位器可有效延长数字阀门控制器的使用寿命。

实施替换方案后，该控制阀对过程需求的响应得到了大幅优化，从而显著降低了过程变化。

运行两个月后，操作员发现阀门开口在 19% 以上时，过程变化仍维持在较低水平。但是，若阀门开口低于 19%，则结果更可提升约 10 倍之多。在此低行程范围内，阀门会开始轻微振动。此时在各行程将执行在线摩擦测试，具体结果见图 5。如图所示，当阀门开口处于 16-19% 时，摩擦值约比正常值高 10 倍。综合分析离线测试和在线测试结果，我们可确定填料摩擦力并不是问题所在。因此，我们可将有问题的范围收窄至阀芯和阀笼等内部组件。在公司定期进行的阀门维修期间，发现Whisperflow降噪阀内件严重受损和阻塞（见图 6）。当阀门行程运行至此处时候造成高摩擦力从而造成损伤。找出问题根源后，我们替换了阀内件，之后阀门性能恢复为正常水平。

到目前为止，我们提到的在线诊断都属于运行状况监控。在控制阀工作时，数字式阀门控制器会持续监控其性能。若检测到异常状况，控制器会立即向操作员或维护人员发出警告。该控制器有一整套诊断工具可用于预测性维护以及测量控制阀的动态性能。这些诊断工具通常会在过程未运行（离线）时工作，而阀门特性曲线则是用于确定阀门及执行机构机械状况的主要工具。诸如阀座磨损、阀杆磨损/弯曲、气源压力不足、弹簧设定范围错误、摩擦力不足以及阀门卡死等问题均能通过这些测试检测出来。例如，亚洲的一家化工厂制定了在停运期间检查其所有阀门的例行计划，即使在运营时未发现任何性能问题也会照常进行。在获得阀门特性曲线图后，该厂发现其中一个阀门出现了超出行程现象。为免出错，他们又将该阀门特性曲线与两年前调试期间（此时阀门为全新）生成的特性曲线进行了比对。比对结果如图 7 所示，插入图是特性曲线的放大版。

总的来看，两张阀门特性曲线图几乎完全相同，但最新曲线图显示的阀门行程要比原有曲线图的阀门行程多了约 2.4 度。在大多数情况下，阀座/阀芯受损是造成此情况的最主要原因。尽管这不会影响到阀门性能，但我们还是建议工厂制定阀门维护计划，以免影响过程和工厂安全。按计划对阀门进行维护后，工厂发现密封保护圈和 HD（重载）金属球座已经损坏（见图 8），这就导致球体未按预期行程移至阀座。找出原因后，我们替换了阀门的密封保护圈和 HD （重载）金属球座，之后阀门恢复正常工作。

在下一个示例中，我们将对 2失效关闭直行程阀门、2.5行程阀和流量放大器的阀门特性曲线图进行详细分析。图 9a 和 9b 分别是阀门的特性曲线图以及在调试期间对其进行的分析。如图所示，由于配备了流量放大器，因此回程性能稍有提升。多回路的开口端则造成了极大的摩擦波动。此外，工作阀座负载远高于规定的阀座负载，因此工作期间有足够的阀座负载以在发生故障时，依据其 ANSI 泄漏等级完全关断阀门。

阀门工作一年后，员工开始抱怨阀门的流通出现问题。为此，我们派遣了一位维护工程师前往现场并绘制了阀门特性曲线。相关曲线图及分析见图 10。从最近的阀门特性曲线图中，我们可以找到若干问题。首先，处于 0-30% 之间阀门行程范围的摩擦值要低于处于 30 -100% 之间阀门行程范围的摩擦值。在检查后，我们发现由于阀门的行程范围仅达到 30%，因而导致阀杆的上部严重生锈，而这些生锈的组件便是导致摩擦力上升的元凶。其次，我们观察到在阀门特性曲线分析中，工作阀座负载下降到几乎只有规定水平的一半，这就导致了阀座端没有峰值。由此可知，阀门在正常工作期间将无法达到关断等级。最后，我们发现阀座端的阀门行程超出约 0.13。如同上一个示例，这表明阀座/阀芯已经腐蚀。接下来，我们对阀门进行了维护并发现阀座已损坏，也就是导致阀座负载下降的主要原因。

在线监控是一个在控制阀工作期间对其性能状况进行监控的绝佳工具，其能够跟踪气源压力，检查气动泄漏、执行机构或 O 型圈泄漏，监控摩擦和死区，调整放大器，检测气动阻塞和校准是否发生漂移等。这一监控是使阀门进行离线诊断并执行阀门特性曲线详细分析等预测性维护的先决条件。。

阀门特性曲线是一种无需拆卸阀门，即可检查阀门内部状况的便捷诊断方式。上述事例已清楚展示了阀门特性曲线图在确认阀门组件（可能会影响控制阀性能以及更重要的工厂安全）潜在问题方面的超高效率。