最终控制元件(FCEs)是过程基本控制系统(BPCS)的重要组成部分。
bpcs的过程控制回路由变送器、控制器和控制阀组成，在动态条件下工作，输出不断调整以进行过程控制。
清楚地了解电子元件和机械部件的故障机制将有助于最终用户更优化和准确地设计与BPCS相关的现场设备。
这将有助于在正常运行期间消除最初的过早故障和不必要的设备下钻。它还将帮助最终用户确定什么系统适合他们的目的，这将节省资本成本。
用于BPCS的FCE的机械阀门组件是过程控制的核心。工艺装置的最佳性能取决于FCE的适当功能。
虽然FCEs是过程控制的主要驱动力，但行业关注的焦点是工厂可用性、环路性能和现场设备的坚固性。
阀门总成可以经历变化的工艺条件。与电子设备不同，机械设备的退化以一定的形式发生，这取决于应用、工艺流体、流体的物理特性、压降、温度、运行历史、维护理念和环境条件。
带有气动附件的机械阀门组件在功能上固有的局限性。他们的校准，配置和零/跨度过程是手动的，通常很复杂，需要高水平的用户专业知识。
这些问题也导致了较长的安装和调试时间。
此外，一些可靠性问题可能会影响机械阀门。例如，空气质量、温度、湿度等外部因素可能会导致软件异常老化和端子箱点蚀，而其他环境条件可能会导致零件和连杆的腐蚀。
振动会触发校准偏移，也会导致行程反馈的损失和机械连杆的脱落。一般的磨损会导致不稳定和虚假的阀门行为。
机械阀门容易出现性能不佳的潜在问题，包括高过程可变性和阀门不跟踪控制器。先进的过程控制需要更严格的控制，同时有更多的生产力和吞吐量要求。
工厂维护理念和监管要求要求定期预防性维护，以避免任何机械灾难，但随着经济压力和竞争力的增长，许多过程工业的周转周期延长。因此，在任何不可预见的问题出现之前，提前预测机械阀门的健康状况非常重要。
然而，由于机械阀门没有诊断功能，因此没有简单的方法来预测阀门的健康状况。人工检查费时费力，需要经常到现场检查。也没有用于数据收集和分析的远程功能。
使用数字阀门控制器
随着数字化的到来，基于微处理器的数字阀门控制器可以通过提供阀门退化分析来帮助预测性维护，这对于控制应用中的关键阀门非常重要。这可以减少定期维护的数量。
安装并不影响工厂将其FCE从非智能迁移到数字解决方案的能力。所需要做的就是将目前的常规仪器转换为基于微处理器的智能仪器。
基于微处理器的数字阀门控制器已经在工业上应用了一段时间。这些智能定位器实现了将电流信号转换为压力信号以操作阀门的传统功能。
他们还可以使用数字通信协议来提供对过程操作的关键信息的简单访问，并提供将这些信息集成到控制系统中的能力。
这意味着控制器可以通过提供阀门退化分析来帮助预测性维护，这对于控制和安全应用中的关键阀门非常重要。这减少了定期维护的工作量。
通过各种行业指定的协议进行通信，控制器与工业物联网(IIoT)的数字生态系统相连，将数据、应用程序和组织联系在一起。
可用于数字设备的广泛诊断可以更深入地了解控制阀的健康状况，允许在发生故障之前预测潜在的故障情况。
数字阀门解决方案从一开始就提供功能，具有自动校准，用户友好的配置和设置向导。它提供了精确的，精确的阀门控制，与一系列仪器警报可用。
预测性维护方法
通信选项可传输关键的设备健康数据，这些数据可用于预测未来的阀门性能。这使得阀门维护从预防性过程转变为预测性过程。
这可以提高可靠性，并允许更广泛地接触到工厂内外的阀门专家，他们可以使用数据来提高阀门性能，减少回路变异性。
数字阀门控制器可以帮助识别潜在的问题，包括:
•座椅状况不佳
•内部磨损
•下游限制
•交叉调整
反馈干扰/松散连杆
执行器和油管泄漏
•行程传感器故障
•摩擦
•压力传感器不良
•优化
I/P和继电器问题
•杠杆不对中
•供应压力不足
预测性方法简化了维护，更容易确保在正确的时间订购正确的备件，而无需长时间存储它们。
关闭、周转或停机计划也得到了改进，因为在阀门仍然正常运行时，可以通过获取数字阀门签名(如x射线)来确定最迫切需要关注的区域，从而节省了大量从管道中剥离阀门并将其送到车间进行维修的成本。
阀门特征在确定可能关注的区域方面有很大的帮助(阀体相关问题，如阀座面积，阀盖部分，填料泄漏，或执行器相关方面，如加压通道泄漏，过行程，损坏的隔膜等)。这有助于减少所需的时间，这对工厂的启动至关重要，并且只处理需要维修的部分阀门总成，从而节省了大量成本。
此外，通过将阀门控制在所需控制器需求附近，持续保持低过程变异性，提高了工厂效率，并防止了计划外停机。
通过定期对阀门进行监测，可以对性能下降的阀门进行识别和修复，避免潜在的故障导致工厂关闭、环境破坏或人员风险。
在线监测能够定义问题，并确定问题的可能原因，补救措施和任何建议的行动。
为了提供一个例子，一个数字解决方案被用于监测发电厂的最终控制元件。诊断检测到阀门总成的特定部分存在问题，并在事件日志中发出黄色警告，并列出可能的原因。
进一步的监测表明，气动部分已经进一步退化，导致红灯发出。数据支持最初的指示，即检测到的组件是负责任的。
在应用推荐的操作后，增加供应压力以消除气动路径中的障碍，恢复正常操作。这避免了代价高昂的停摆。
数字化还允许远程获取数据，而不是派遣人员到危险或难以到达的地区。同样，技术人员也可以直接从控制室校准和配置控制阀。
通过将数字化与预测性维护方法相结合，可以提前安排控制阀的维修，以避免计划外停机，并加强过程安全性。
这节省了运行和维护预算，同时也确保了工厂以安全、最佳的方式运行。