JP2005106096A - Electric-pneumatic positioner and its driving method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バルブの位置調整を行うための電空ポジショナーおよびその駆動方法に関し、特に空気圧作動の調節弁を機械的にフィードバック制御する電空ポジショナーおよびその駆動方法に関するものである。 The present invention relates to an electropneumatic positioner for adjusting the position of a valve and a driving method thereof, and particularly to an electropneumatic positioner for mechanically feedback controlling a pneumatically operated control valve and a driving method thereof.
ポジショナー装置は、バルブ駆動制御やプロセスオートメーションなどの一般産業用機器の駆動制御に用いられる位置制御装置であり、調節弁に取り付けられて調節弁の開度を調整することで配管中を流れる流体量を調節する用途にも用いられる。ポジショナーを用いた流体の流量調節では、流体の圧力や流量に影響されずに精密かつ定常的に調節弁の開度を制御することが重要である。 The positioner device is a position control device used for drive control of general industrial equipment such as valve drive control and process automation. The amount of fluid that flows through the pipe by adjusting the opening of the control valve attached to the control valve Also used for adjusting In the flow rate adjustment of a fluid using a positioner, it is important to control the opening degree of the control valve accurately and constantly without being affected by the pressure or flow rate of the fluid.
このようなポジショナー装置として、トルクモーターに電流を流して発生する磁力によってアーマチュア(可動片)にトルクを発生させ、アーマチュアの動作に応じて駆動部に供給される空気圧を調整し、駆動部に供給される空気圧によって調節弁の移動を行って調節弁の開度を制御する電空ポジショナーが従来から提案されている。電空ポジショナーでは、アーマチュアの動作と調節弁の動作を拮抗させて、調節弁の開度をフィードバック制御によって調節することで、配管中の流体による影響に対抗して調節弁の開度が保持される。 As such a positioner device, torque is generated in the armature (movable piece) by the magnetic force generated by passing a current through the torque motor, the air pressure supplied to the drive unit is adjusted according to the armature operation, and supplied to the drive unit Conventionally, an electropneumatic positioner for controlling the opening degree of the control valve by moving the control valve with the air pressure has been proposed. In the electropneumatic positioner, the operation of the armature and the operation of the control valve are antagonized, and the opening of the control valve is adjusted by feedback control, so that the opening of the control valve is maintained against the influence of the fluid in the piping. The
調節弁の作動は、トルクモーターに入力される電流が増加したときに空気圧が上昇して調節弁を全閉するものと、電流が減少したときに空気圧が下降して調節弁が全閉するものがある。通常は、駆動部への空気圧供給が停止した場合などの異常が発生したときに、プラント操業の安全確保するために、空気圧供給が停止した場合に調節弁が全開または全閉のどちらとなるかを選んで採用する。トルクモーターへ入力される電流が減少、すなわち駆動部へ供給される空気圧が低下したときに全閉される調節弁は、閉止することをもって安全とする用途に使われるので、異常発生時に限らず通常の操業においても、特に全閉時の締め切りの完全さを要求される。 The control valve is activated when the current input to the torque motor increases and the air pressure increases to fully close the control valve, and when the current decreases, the air pressure decreases and the control valve is fully closed. There is. Normally, in order to ensure the safety of plant operation when an abnormality occurs, such as when the air pressure supply to the drive unit stops, whether the control valve is fully opened or fully closed when the air pressure supply stops Select and adopt. A control valve that is fully closed when the current input to the torque motor decreases, that is, when the air pressure supplied to the drive unit drops, is used for safety purposes when closed. Also in the operation of this, the completeness of the deadline when fully closed is required.
図5は駆動部に供給される空気圧とトルクモーターに入力される電流の関係を示したグラフの一例である。調節弁が全閉状態の時にトルクモーターに入力される電流値は4mAで入力信号0%であり、調節弁が全開状態の時の電流値は20mAで入力信号100%とする。トルクモーターに入力される電流値が、4mAすなわち入力信号0%近傍まで低下すると、駆動部に送られる空気圧は減少して、調節弁は閉止位置まで下降する。しかし、調節弁の開度は常に電空ポジショナーのフィードバック機構によってバランスを保ちながら作動するので、調節弁の弁体は弁座に接触しても、面圧をもって弁座に押しつけられることはない。このため、調節弁が全閉位置に保持されていたとしても、弁体と弁座との間を流れる流体を完全に締め切ることは困難である。 FIG. 5 is an example of a graph showing the relationship between the air pressure supplied to the drive unit and the current input to the torque motor. When the control valve is fully closed, the current value input to the torque motor is 4 mA and the input signal is 0%. When the control valve is fully open, the current value is 20 mA and the input signal is 100%. When the current value input to the torque motor is reduced to 4 mA, that is, to the vicinity of 0% of the input signal, the air pressure sent to the drive unit is reduced and the control valve is lowered to the closed position. However, since the opening degree of the control valve always operates while maintaining a balance by the feedback mechanism of the electropneumatic positioner, even if the valve body of the control valve contacts the valve seat, it is not pressed against the valve seat with surface pressure. For this reason, even if the control valve is held at the fully closed position, it is difficult to completely shut off the fluid flowing between the valve body and the valve seat.
また駆動部の作動空気圧範囲は、大気圧と同程度の圧力を使用すると排気の速度が遅くなり駆動速度が悪化するので、通常は図5に示したように、入力信号が0%すなわち調節弁の弁体が弁座に接触する位置では、駆動部には最大使用圧力の20〜40%程度の圧力が供給されている。したがって、調節弁を完全に閉止して流体を完全に締め切るためには、駆動部内に残存している空気圧を完全に放出して、弁体が十分な力を持って弁座に押しつけられて、流体を締め切る必要がある。 The operating air pressure range of the drive unit is such that if the pressure is about the same as the atmospheric pressure, the exhaust speed is slowed and the drive speed is deteriorated. Therefore, as shown in FIG. At a position where the valve body contacts the valve seat, a pressure of about 20 to 40% of the maximum operating pressure is supplied to the drive unit. Therefore, in order to completely close the control valve and completely close the fluid, the air pressure remaining in the drive part is completely discharged, and the valve body is pressed against the valve seat with sufficient force, The fluid needs to be closed.
そこで従来の電空ポジショナーでは、駆動部に供給される空気圧を大気圧程度まで下げて調節弁を完全に閉止させるために、駆動部とトルクモーターとの間のフィードバック機構を改良して、入力信号が0%あるいはその近傍まで下降した際に駆動部の空気圧が低下するようにしている。このフィードバック機構の改良は、例えばカムの形状を一部変形させて、調節弁の締め切り位置近傍でのフィードバック情報を変化させるものがある。このようなフィードバック機構では、調節弁が全閉位置近傍になったとしても、弁体が弁座に到達していないかのように意図的にフィードバック機構の力の釣り合いを不均衡にして、調節弁の位置が変化しない状態でも、駆動部に供給される空気圧の圧力が低下するようにしている。駆動部に供給される圧力が大気圧程度まで低下されることで、調節弁の弁体が弁座に圧力を持って密着させて調節弁の完全な締め切りを達成してきた。(例えば特許文献1および特許文献2参照)
Therefore, in the conventional electro-pneumatic positioner, the feedback mechanism between the drive unit and the torque motor is improved to reduce the air pressure supplied to the drive unit to about atmospheric pressure and completely close the control valve. When the air pressure drops to 0% or close to it, the air pressure of the drive unit is reduced. As an improvement of this feedback mechanism, for example, there is one that changes the feedback information in the vicinity of the closing position of the control valve by partially deforming the shape of the cam. In such a feedback mechanism, even if the control valve is in the vicinity of the fully closed position, the feedback mechanism is intentionally unbalanced so that the valve body does not reach the valve seat. Even in a state where the position of the valve does not change, the pressure of the air pressure supplied to the drive unit is reduced. Since the pressure supplied to the drive unit is reduced to about atmospheric pressure, the valve body of the control valve is brought into close contact with the valve seat with pressure, and the control valve has been completely closed. (For example, see
しかし、トルクモーターと駆動部の間でのフィードバック機構をカムの変形などで機械的に調整する方法では、フィードバック機構内の弁軸位置情報の伝達特性を変化させている。このため、調節弁を締め切っているときには、フィードバック機構はバランス状態ではなく偏差を生じた状態を保ち続けている。したがって、閉じている調節弁を再び開いて作動させるように入力信号を上昇させたとしても、所定の入力信号より大幅に大きな信号を入力して、駆動部に供給される空気圧が上昇し、締め切った調節弁が開きはじめてカムの形状変更した部分を経過して、通常の位置に戻るまでは正常な作動に復帰しない。 However, in the method of mechanically adjusting the feedback mechanism between the torque motor and the drive unit by cam deformation or the like, the transmission characteristic of the valve shaft position information in the feedback mechanism is changed. For this reason, when the control valve is closed, the feedback mechanism keeps a state in which a deviation has occurred rather than a balanced state. Therefore, even if the input signal is increased so that the closed control valve is opened and operated again, a signal that is significantly larger than the predetermined input signal is input, and the air pressure supplied to the drive unit increases and closes. The normal operation is not restored until the control valve starts to open and passes through the part where the shape of the cam has changed and returns to the normal position.
これは図6に示すように、調節弁の完全な締め切りとその後の調節弁の開放動作に際して、入力信号と調節弁開度の伝達特性にいわゆるヒステリシスを生じることとなる。このヒステリシスの幅が過大となる場合には、調節弁の位置調整が精密に行えなくなるため、電空ポジショナーと調節弁を用いたプラントで操業上の不具合が生じることがあった。また、機械構造的にフィードバック機構の調整を行っているために、駆動部に供給される空気圧の低下を行って調節弁の完全締め切りを達成するための条件を微細に調整して変更することができず不便であった。 As shown in FIG. 6, when the control valve is completely closed and the control valve is subsequently opened, so-called hysteresis occurs in the transmission characteristics of the input signal and the control valve opening. When the hysteresis width is excessive, the position of the control valve cannot be precisely adjusted, which may cause operational problems in the plant using the electropneumatic positioner and the control valve. In addition, since the feedback mechanism is adjusted mechanically, the conditions for achieving the complete closing of the control valve by reducing the air pressure supplied to the drive unit can be finely adjusted and changed. It was inconvenient.
したがって本願発明は、調節弁の完全締め切りとその後の調節弁開放動作において過大なヒステリシスを生じさせず、調節弁の完全締め切り条件を容易に変更することが可能な電空ポジショナーおよびその駆動方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides an electropneumatic positioner and a driving method thereof that can easily change the complete closing condition of the control valve without causing excessive hysteresis in the complete closing of the control valve and the subsequent opening operation of the control valve. The purpose is to do.
上記課題を解決するために本願発明の電空ポジショナーは、トルクモーター部で発生するトルクと調節弁の位置とをフィードバック制御して調節弁の開度調節を行う電空ポジショナーであって、前記トルクモーター部に対して供給される電流値を制御する電流入力回路を備え、前記電流入力回路は、検出した電流が前記調節弁の全閉状態を示す場合には、前記調節弁が全閉位置で平衡状態となる電流よりも前記調節弁が閉じる方向に、前記トルクモーター部に供給される電流を変化させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an electropneumatic positioner according to the present invention is an electropneumatic positioner that performs feedback control of torque generated in a torque motor unit and a position of a control valve to adjust the opening of the control valve. A current input circuit for controlling a current value supplied to the motor unit, and the current input circuit is configured such that when the detected current indicates the fully closed state of the control valve, the control valve is in the fully closed position; The current supplied to the torque motor unit is changed in a direction in which the control valve is closed with respect to a current that is in an equilibrium state.
調節弁の全閉状態を示す電流値が入力された場合に、調整弁が全閉である状態よりもさらに調節弁が閉まる方向にトルクモーターに供給される電流を変化させることにより、調節弁は圧力が加えられた状態での全閉状態となる。これにより、調節弁を完全に締め切ることができ、調節弁による流体の遮断を行うことが可能となる。また、電流入力回路によってトルクモーター部に供給される電流を制御することにより、調節弁の完全締め切りを実現するため、機械的なフィードバック機構に完全締め切りを実行するための要素を形成する必要が無く、簡便な構成によって調節弁の完全締め切りを実現することができる。また、調節弁の完全締め切りを行う入力信号の作動点およびスイッチングのヒステリシス幅は、可変抵抗および回路内の抵抗値によって容易かつ高精度に任意の値に設定することができる。 When a current value indicating the fully-closed state of the control valve is input, the control valve is changed by changing the current supplied to the torque motor in the direction in which the control valve is further closed than in the state where the control valve is fully closed. Fully closed when pressure is applied. As a result, the control valve can be completely closed and the fluid can be shut off by the control valve. In addition, by controlling the current supplied to the torque motor unit by the current input circuit, the control valve can be completely closed, so there is no need to form an element for executing the complete cutoff in the mechanical feedback mechanism. The control valve can be completely closed with a simple configuration. Further, the operating point of the input signal for completely closing the control valve and the hysteresis width of the switching can be easily and accurately set to an arbitrary value by the variable resistance and the resistance value in the circuit.
また電流入力回路は、調節弁を全閉状態での完全締め切りから通常の平衡状態での開度調整に変化させる際に、調節弁を全閉位置で平衡状態とするのに必要な電流をトルクモーター部に供給する。調節弁の完全締め切りは、トルクモーター部に流れる電流を調節弁が全閉である状態よりもさらに調節弁が閉まる方向に変化させることによって行われるため、調節弁を開放していく動作に入る際には、調節弁を全閉状態で圧力が加わっていない状態にまでトルクモーター部に流れる電流を戻す必要がある。トルクモーター部に流れる電流を変化させるだけで、調節弁の完全締め切りと平衡状態での全閉状態を切り替えることができるため、機械的なフィードバック機構で完全締め切りを行うよりもヒステリシス幅を小さくして精度良く調節弁の開度調整を行うことが可能となる。 In addition, the current input circuit torques the current required to bring the control valve into the equilibrium state in the fully closed position when the control valve is changed from the complete deadline in the fully closed state to the opening adjustment in the normal equilibrium state. Supply to the motor section. The complete closing of the control valve is performed by changing the current flowing through the torque motor in the direction that the control valve closes more than when the control valve is fully closed. Therefore, it is necessary to return the current flowing through the torque motor unit to a state where the pressure is not applied when the control valve is fully closed. By simply changing the current flowing through the torque motor, the control valve can be switched between the fully closed state and the fully closed state in an equilibrium state. Therefore, the hysteresis width is made smaller than when the mechanical feedback mechanism is used. It is possible to adjust the opening of the control valve with high accuracy.
また電流入力回路は、調節弁の全閉状態を示す閾値電流まで電流値が降下した場合には、トルクモーターへの電流供給を止める。外部から電空ポジショナーに入力される電流が調節弁の全閉状態を示す閾値になった場合に、電流入力回路が回路を短絡してトルクモーター部への電流供給を止めることにより、調節弁の全閉での平衡状態を示す電流値が外部から供給され続けたとしても、トルクモーター部に流れる電流は完全締め切り状態を実現するためのものとなる。したがって、外部から入力される信号や電空ポジショナーの機械的なフィードバック機構に変更を加えることなく、簡便に調節弁の完全締め切りを実現することが可能となる。 Further, the current input circuit stops the current supply to the torque motor when the current value drops to the threshold current indicating the fully closed state of the control valve. When the current input to the electro-pneumatic positioner reaches a threshold value indicating the fully closed state of the control valve, the current input circuit shorts the circuit and stops the current supply to the torque motor unit. Even if a current value indicating an equilibrium state in the fully closed state continues to be supplied from the outside, the current flowing through the torque motor unit is for realizing a complete deadline state. Therefore, it is possible to easily realize the complete closing of the control valve without changing the signal input from the outside or the mechanical feedback mechanism of the electropneumatic positioner.
また、上記課題を解決するために本願発明の電空ポジショナーの駆動方法は、電空ポジショナーのトルクモーター部で発生するトルクと調節弁の位置とをフィードバック制御して調節弁の開度調節を行う電空ポジショナーの駆動方法であって、前記調節弁が全閉状態であるときには、前記調節弁が全閉位置で平衡状態となる電流よりも前記調節弁が閉じる方向に、前記トルクモーター部に供給される電流を変化させ、前記調節弁の完全締め切りを行うことを特徴とする。 In order to solve the above problem, the electropneumatic positioner driving method of the present invention performs feedback control of the torque generated in the torque motor section of the electropneumatic positioner and the position of the control valve to adjust the opening of the control valve. A method of driving an electropneumatic positioner, wherein when the control valve is in a fully closed state, the control valve is supplied to the torque motor unit in a direction in which the control valve is closed in a direction closer to an equilibrium state in the fully closed position. And the control valve is completely closed.
調節弁の全閉状態を示す電流値が入力された場合に、調整弁が全閉である状態よりもさらに調節弁が閉まる方向にトルクモーターに供給される電流を変化させることにより、調節弁は圧力が加えられた状態での全閉状態となる。これにより、調節弁を完全に締め切ることができ、調節弁による流体の遮断を行うことが可能となる。また、電流入力回路によってトルクモーター部に供給される電流を制御することにより、調節弁の完全締め切りを実現するため、機械的なフィードバック機構に完全締め切りを実行するための要素を形成する必要が無く、簡便な構成によって調節弁の完全締め切りを実現することができる。また、調節弁の完全締め切りを行う入力信号の作動点およびスイッチングのヒステリシス幅は、可変抵抗および回路内の抵抗値によって容易かつ高精度に任意の値に設定することができる。 When a current value indicating the fully-closed state of the control valve is input, the control valve is changed by changing the current supplied to the torque motor in the direction in which the control valve is further closed than in the state where the control valve is fully closed. Fully closed when pressure is applied. As a result, the control valve can be completely closed and the fluid can be shut off by the control valve. In addition, by controlling the current supplied to the torque motor unit by the current input circuit, the control valve can be completely closed, so there is no need to form an element for executing the complete cutoff in the mechanical feedback mechanism. The control valve can be completely closed with a simple configuration. Further, the operating point of the input signal for completely closing the control valve and the hysteresis width of the switching can be easily and accurately set to an arbitrary value by the variable resistance and the resistance value in the circuit.
本発明によれば、トルクモーターに入力される電流を動作電力とする電子回路の働きによって、機械式電空ポジショナーの内部機構を変更することなく、調節弁を全閉させる入力信号が与えられたとき、駆動部に供給される空気圧を完全に解放することができる。駆動部に供給される空気圧を開放することで、調節弁の弁体をオフセット圧力に相当する力をもって弁座に密着させ、調節弁の完全な締め切りを行うことが出来る。また、調節弁の完全締め切りを行う入力信号の作動点およびスイッチングのヒステリシス幅は、可変抵抗および回路内の抵抗値によって容易かつ高精度に任意の値に設定することができる。 According to the present invention, an input signal for fully closing the control valve is provided without changing the internal mechanism of the mechanical electro-pneumatic positioner by the action of the electronic circuit that uses the current input to the torque motor as the operating power. Sometimes the air pressure supplied to the drive can be completely released. By releasing the air pressure supplied to the drive unit, the valve body of the control valve can be brought into close contact with the valve seat with a force corresponding to the offset pressure, and the control valve can be completely closed. Further, the operating point of the input signal for completely closing the control valve and the hysteresis width of the switching can be easily and accurately set to an arbitrary value by the variable resistance and the resistance value in the circuit.
また、トルクモーターに供給される電流である入力信号から電空ポジショナーの回路にいわゆるフィードフォワード制御を行うことで、調節弁の完全締め切りとその後の開放動作に際してもヒステリシス幅は電子回路上のみで処理でき、機械構造的な方法に比べて実用上十分な幅にヒステリシス幅を狭くすることができる。また、回路定数を変更することでヒステリシス幅を任意に調整することも可能である。 Also, by performing so-called feedforward control from the input signal, which is the current supplied to the torque motor, to the electropneumatic positioner circuit, the hysteresis width is processed only on the electronic circuit even when the control valve is fully closed and then opened. The hysteresis width can be narrowed to a practically sufficient width as compared with the mechanical structure method. It is also possible to arbitrarily adjust the hysteresis width by changing the circuit constant.
以下、本願発明を適用した電空ポジショナーおよびその駆動方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本願発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明は、電空ポジショナーのトルクモーターに入力される電流値が減少したときに、調節弁を全閉にするためのゼロ落ち機能、および入力信号値を微細に調整し変更する機能を電子回路によって行うものである。なお以下の説明においては、トルクモーターに流れる電流を小さくすることで調節弁が閉じる方向に変化するため、完全締め切りを実現するためにトルクモーターに流れる電流をゼロまたは小さくする。したがって、トルクモーターに流れる電流が大きくすることで調節弁が閉じる方向に変化する場合には、完全締め切りを実現するためにトルクモーターに流れる電流を大きくすることになる。 Hereinafter, an electropneumatic positioner to which the present invention is applied and a driving method thereof will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following description, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. The present invention provides an electronic circuit having a zero drop function for fully closing a control valve and a function for finely adjusting and changing an input signal value when a current value input to a torque motor of an electropneumatic positioner decreases. Is what you do. In the following description, since the control valve changes in the closing direction by reducing the current flowing through the torque motor, the current flowing through the torque motor is set to zero or small in order to achieve a complete deadline. Therefore, when the current flowing through the torque motor increases and the control valve changes in the closing direction, the current flowing through the torque motor is increased in order to achieve a complete deadline.
図1は、本発明の電空ポジショナーの構造を示す模式断面図である。電空ポジショナーは、トルクモーター部1と、圧力調整部2と、駆動部3と、フィードバック機構4と、電流入力回路5とが組み合わされた構造を有している。トルクモーター部1は、電流が流れることで調節弁の位置制御に必要なトルクを発生させる装置である。圧力調整部2は、トルクモーター部1で発生したトルクに応じて駆動部3に供給される気圧を調整する装置である。駆動部3は、圧力調整部2から供給される空気圧によって調節弁の位置を動かす装置である。フィードバック機構4は、駆動部3が調節弁の位置を動かした際にその動作をトルクモーター部1に伝達して、トルクモーター部1の動作と駆動部3の動作をフィードバック制御する装置である。電流入力回路5は、トルクモーター部1に供給する電流値を制御する電気回路である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the electropneumatic positioner of the present invention. The electropneumatic positioner has a structure in which a
トルクモーター部1は、導電材を巻いたコイル11を取り囲むように馬蹄形の磁石12を配置し、コイル11の中心軸位置に強磁性体の棒状部材であるアーマチュア13を配置した構造を有している。コイル11に巻かれた導電材の両端は外部に延長されて電流の入力端子が形成されており、入力信号である電流が入力端子に供給されることで、コイル11に発生する磁力により磁化されたアーマチュア13と磁石12の間で力が発生し、アーマチュア13に図中矢印A方向やその逆方向へのトルクが発生することになる。
The
アーマチュア13の一端にはL字形状の弾性体である支点板バネ14が取り付けられており、支点板バネ14の一辺は磁石12に対して固定して取り付けられている。また、支点板バネ14にはフラッパ15とフラッパアーム16とが一体に形成されている。アーマチュア13にトルクが加わると、トルクに応じて支点板バネ14が弾性変形し、支点板バネ14の固定位置を回転中心としてフラッパ15およびフラッパアーム16が回転する。
A
また、フラッパ15には圧力調整部2から供給される気体を噴出するノズル17が当接されており、アーマチュア13にトルクが加わることでフラッパ15が動作して、ノズル17とフラッパ15との位置関係が変化し、ノズル17から噴出する気体量が変化することになる。
The flapper 15 is in contact with a nozzle 17 that ejects the gas supplied from the
圧力調整部2は、外部から供給配管21を介して大気圧よりも高い気圧の気体が供給され、出力配管22を介して駆動部3との間で気体の授受を行うとともに、ノズル配管23を介してノズル17から気体を噴出する。圧力調整部2は、外形を形成している筐体内部に摺動可能にリレースプール25が配置され、筐体内部に形成された気体の流路に気体が流れることで、気密を保持しながらリレースプール25の位置が変化する構造となっている。リレースプール25の内部には、中心軸付近に排気流路24が形成されており、排気流路24を介して圧力調整部2外部に排気が行われる。
The
圧力調整部2の筐体内部には、供給圧力室26、ノズル背圧室28およびリレースプール圧力室29が形成されており、供給圧力室26内にはパイロット弁30が配置されている。供給圧力室26とリレースプール圧力室29には供給配管21が接続され、供給圧力室26内部とリレースプール圧力室29内部に加圧された気体が供給されている。ノズル背圧室28は、固定絞り27を介して供給圧力室26と接続されるとともに、ノズル17と配管を介して接続されている。ノズル背圧室28とリレースプール圧力室29とは、変形可能な隔壁を隔てて隣接しており、ノズル背圧室28とリレースプール圧力室29に導入されている気体の圧力差に応じてリレースプール25が移動可能となっている。
A
パイロット弁30は、リレースプール25の位置に応じて移動可能に配置されており、供給圧力室26と出力配管22との間の流路を閉じているときには供給配管21と排気流路24との接続を開き、供給圧力室26と出力配管22との間の流路が開いているときには供給配管21と排気流路24との接続を閉じる機能を実現している。
The
駆動部3は、駆動部筐体31内部に配されたダイヤフラム32が配置され、ダイヤフラム32によって仕切られた駆動部筐体31内部の一方の空間に反発力を生じる駆動部スプリング33が配され、他方の空間が駆動部圧力室34として形成されている。駆動部圧力室34には、出力配管22を介して圧力調整部2から気体が供給され、駆動部スプリング33の力と駆動部圧力室34内部の気圧による力の均衡によって、ダイヤフラム32の位置が決定される。ダイヤフラム32には棒状の部材である弁軸35が固定して取り付けられており、ダイヤフラム32の動作に追随して弁軸35が移動する。弁軸35の先端には弁体36が取り付けられており、ダイヤフラム32と弁軸35の移動によって弁体36と弁座37との位置関係が変化する。弁体36と弁座37はプラントなどで用いられている流量制御が必要な流体の配管内に配置されており、弁体36と弁座37の間隙を流体が流れていくため、弁体36と弁座37の位置関係によって流体の流量が制御されることになる。
The
フィードバック機構4は、フィードバックレバー41,42、カム43、レンジ調整アーム44、ベアリング軸45、ゼロ調整アーム46およびフィードバックスプリング47が組み合わされて、弁軸35の動作をフラッパアーム16に伝達する。フィードバックレバー41は、弁軸35の中間位置付近に固定して取り付けられており、弁軸35の移動に応じてフィードバックレバー41も動作する。フィードバックレバー42は、カム43に固定して取り付けられ、フィードバックレバー41の動作を受けてカム43とともに回転運動を行う。カム43は略楕円形状の部材であり、回転軸を中心としてフィードバックレバー42の動きと一致した回転運動を行う。
In the
レンジ調整アーム44は、L字形状若しくはレの字形状の折れ曲がった部材であり、屈折部分を回転軸として回転可能になっている。またレンジ調整アーム44はL字の二辺がカム43の外周に当接するように配置され、カム43の回転運動に応じてレンジ調整アーム44も回転軸を中心とした回転運動を行う。ベアリング軸45はレンジ調整アーム44に形成されたガイド内を摺動し、カム43にレンジ調整アーム44を当接させるとともに、レンジ調整アーム44の運動をゼロ調整アーム46に伝達する。
The range adjustment arm 44 is a bent member having an L shape or a L shape, and is rotatable about a refracting portion as a rotation axis. Further, the range adjustment arm 44 is arranged so that two L-shaped sides abut on the outer periphery of the
ゼロ調整アーム46は、一端に回転軸が形成された棒状部材であり、ベアリング軸45から伝達されたレンジ調整アーム44の動きに従って回転運動を行う。フィードバックスプリング47は、ゼロ調整アーム46の先端とフラッパアーム16とを結ぶ弾性部材であり、ゼロ調整アーム46の回転運動をフラッパアーム16に伝達する。
The zero
次に、図1に示した電空ポジショナーの動作と調節弁の位置決めメカニズムを説明する。電空ポジショナーのトルクモーター部1に入力信号として流れる電流が増加すると、コイル11に発生する磁力が増え、アーマチュア13の磁化が大きくなり支点板バネ14を中心として図中矢印A方向に働くトルクが増加する。このアーマチュア13の動きによって、フラッパ15も図中矢印A方向に動き、フラッパ15とノズル17との間隔がわずかに拡がる。
Next, the operation of the electropneumatic positioner shown in FIG. 1 and the positioning mechanism of the control valve will be described. When the current flowing as an input signal in the
フラッパ15とノズル17との間隔が拡がると、ノズル17から噴出する気体の流量が増加してノズル背圧室28内の圧力が低下し、リレースプール圧力室29とノズル背圧室28の圧力バランスが崩れて、リレースプール25がノズル背圧室28側に移動する。このとき、リレースプール25はパイロット弁30と当接して排気流路24が閉じられ、パイロット弁30が移動して供給圧力室26と出力配管22との流路が開かれる。これにより、供給配管21、供給圧力室26および出力配管22が連通して、加圧された気体が駆動部3の駆動部圧力室34に導入される。
When the gap between the flapper 15 and the nozzle 17 increases, the flow rate of the gas ejected from the nozzle 17 increases, the pressure in the nozzle back
駆動部圧力室34に気体が導入されることで、ダイヤフラム32は駆動部スプリング33の反発力と駆動部圧力室34の気圧がバランスを取る位置まで移動する。ダイヤフラム32が移動すると弁軸35および弁体36も移動して、弁体36と弁座37の間隙が拡がって流体の流量が増加する。同時に、弁軸35の動作はフィードバックレバー41、42を介してカム43に伝達し、カム43を図中矢印C方向に回転させる。カム43の回転によって、レンジ調整アーム44は図中矢印D方向に回転し、ベアリング軸45を介してゼロ調整アーム46が図中矢印E方向に回転する。ゼロ調整アーム46の先端とフラッパアーム16の間には、フィードバックスプリング47が配されているので、ゼロ調整アーム46の回転はフラッパアーム16に伝達される。
When the gas is introduced into the drive
フィードバックスプリング47の張力とアーマチュア13に発生したトルクは互いに反対方向に加わるため、コイル11に発生している磁力によるトルクとフラッパアーム16に加わる力が平衡になるまで、フラッパ15が移動する。このようにして、トルクモーター部1に流れる入力信号電流の変化量に対応して、調節弁の弁体36の位置変化が得られる。
Since the tension of the
電流入力回路5は、トルクモーター部1のコイル11に対して電流値を制御しながら入力信号として電流を供給する装置である。トルクモーター部1でアーマチュア13に加わるトルクの大きさは、コイル11に発生する磁力の大きさに依存するので、コイル11に流れる電流値をもってトルクモーター部1の動作を制御して調節弁の開度を制御する必要がある。
The
図2は電流入力回路5の一例を示す回路図である。電流入力回路5は制御回路部51とスイッチング回路部52とによって構成されており、電流入力回路5に入力された駆動電流は制御回路部51とスイッチング回路部52の働きによって制御されて、トルクモーター部1のコイル11に対して出力される。制御回路部51では、基準抵抗Rに流れる電流の電圧降下を測定することで、電流入力回路5からトルクモーター部1に流れる電流値を検出し、電流値が所定の閾値となった場合にはスイッチング回路部52のスイッチ切り替えを行う。スイッチング回路部52は、制御回路部51からの制御にしたがって電流の流れる方向を切り替える回路であり、図中A位置を接続してコイル11側に電流を流すか、図中B位置を接続して電流を電流入力回路5内部で短絡させるかが決定される。スイッチング回路部52としては、図示したように物理的に電気配線の接続を切り替える装置を用いるとしても良いが、半導体スイッチなどをもちいて電気的に接続方向を切り替えるとしても良い。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the
制御回路部51では、入力信号として入力される電流値が調節弁の全閉位置を示す4mAより大きな場合には、スイッチング回路部52のA位置を接続してコイル11に電流を流す。しかし、入力信号として入力される電流値が調節弁の全閉位置を示す4mAである場合には、スイッチング回路部52のB位置を接続して電流入力回路5内で短絡を行い、コイル11には電流を供給しない。ここでは、スイッチング回路部52で短絡を行ってコイル11に流れる電流をゼロとする例を示しているが、コイル11に流れる電流を4mAよりも小さくするように電流を分岐して、コイル11に発生する磁力を小さくする構成としても良い。制御回路部51がスイッチの切り替えを行う電流値として、調節弁の全閉位置を示す4mAを例として挙げたが任意の閾値電流であってよく、また、閾値電流近傍であれば閾値電流よりも大きな電流値でスイッチの切り替えを行うとしても良い。
In the
本発明の電空ポジショナーおよびその駆動方法では、トルクモーター部1に流す電流値を電流入力回路5によって制御し、調節弁の弁体36が全閉位置にあるときに弁体36を弁座37に対して所定の圧力で押し付けを行って、調節弁の完全締め切りを実現する。以下に全閉位置での調節弁の完全締め切り動作について説明する。
In the electropneumatic positioner and the driving method thereof according to the present invention, the current value flowing through the
電空ポジショナーのトルクモーター部1に入力信号として流れる電流が減少すると、コイル11に発生する磁力が減少し、アーマチュア13の磁化が小さくなり支点板バネ14を中心として図中矢印A方向に働くトルクが減少する。このアーマチュア13の動きによって、フラッパ15も図中矢印A方向と反対方向に動き、フラッパ15とノズル17との間隔がわずかに狭まる。以下、圧力調整部2、駆動部3、フィードバック機構4では上述した電流増加時と逆の動作が行われて、トルクモーター部1に流れる入力信号電流の変化量に対応して、調節弁の弁体36の位置変化が得られる。したがって、コイル11に流れる電流が4mAの時には、弁体36と弁座37とは接触して全閉状態となる。ただし、このときの弁体36は駆動部スプリング33の力と駆動部圧力室34内部の気圧による力の均衡によって静止しているため、弁体36と弁座37との間には互いに圧力が加わっていない状態である。
When the current flowing as an input signal to the
制御回路部51が閾値電流である4mA近傍でスイッチング回路部52の切り替えを行ってコイル11に流れる電流を減少させると、コイル11が発生する磁力は4mAの電流が流れていたときよりも小さくなり、フラッパアーム16とフィードバックスプリング47との力の均衡が崩れ、フラッパ15が支点板バネ14を中心に矢印Aと逆方向に動く。
When the
するとフラッパ15がノズル17に近づき、ノズル17から噴出する気体量が減少するためにノズル背圧室28の圧力が上昇し、リレースプール圧力室29との圧力バランスが崩れ、リレースプール25がパイロット弁30から離れる。これにより、駆動部圧力室34に残されている圧縮気体は、出力配管22を通過してリレースプール25の排気流路24から外部へと放出される。その結果として、駆動部圧力室34内部の気圧は大気圧と同程度まで減少し、ダイヤフラム32には駆動部スプリング33によって押し下げられる方向に力が加わることになる。したがって、弁軸35を介して弁体36にも押し下げられる力が伝達されて、弁体36が弁座37に押しつけられた状態となるため、調節弁の完全締め切りを達成することができる。ここでは、駆動部圧力室34内部の気圧が大気圧と同程度まで減少するとしているが、調節弁の全閉位置で駆動部スプリング33と駆動部圧力室34内部の気圧の圧力バランスを崩す程度まで圧力を減少させることで、弁体36と弁座37とが圧力が加わった状態で接触する完全締め切り状態を達成できる。
Then, the flapper 15 approaches the nozzle 17 and the amount of gas ejected from the nozzle 17 decreases, so that the pressure in the nozzle back
逆に、調節弁を完全締め切り状態から開放状態へと変化させる際には、制御回路部51が基準抵抗Rに流れる電流値の増加を検知してスイッチング回路部52を切り替え、電流入力回路5に入力された電流が全てコイル11に流れるようにする。コイル11に流れている電流はゼロまたは閾値電流以下の状態から、電流入力回路5に入力されている電流値と等しくなるため、コイル11に発生する磁力は増加して、アーマチュア13に加わるトルクが増加し、フラッパ15とノズル17の間隔は調節弁の全閉位置に対応したものとなる。
Conversely, when the control valve is changed from the fully closed state to the open state, the
すると、ノズル17から噴出する気体量が増加してノズル背圧室28の圧力が下降し、リレースプール圧力室29との圧力バランスが全閉状態に復帰し、リレースプール25がパイロット弁30と接触する。これにより、リレースプール25の排気流路24と出力配管22とが閉じられ、パイロット弁30が移動することで供給圧力室26から出力配管22とが連通し、駆動部圧力室34内には圧縮気体が供給されることになる。コイル11に流れる電流が閾値電流である場合には、駆動部圧力室34内の気圧は調節弁を全閉位置とする程度まで上昇するため、弁軸35および弁体36の位置は変化しない。しかし、駆動部圧力室34内部の気圧と駆動部スプリング33からダイヤフラム32に加わる力は均衡状態となるため、弁体36と弁座37とは圧力が加わらない状態での全閉状態となる。
Then, the amount of gas ejected from the nozzle 17 increases, the pressure in the nozzle back
したがって、コイル11に流れる電流が閾値電流から上昇する場合には、フラッパアーム16に加わるフィードバックスプリング47からの力と、アーマチュア13に加わるトルクが均衡状態となっているため、通常の調節弁の開度調整と同様にして弁体36の位置調整を行うことが可能となる。
Therefore, when the current flowing through the coil 11 rises from the threshold current, the force from the
以上説明したように、本発明の電空ポジショナーおよびその駆動方法によれば、調節弁の全閉位置を示す閾値電流が供給された場合に、電流入力回路5によってコイル11に流れる電流を減少させることで、機械式電空ポジショナーのフィードバック機構を変更することなく、駆動部3を作動させる空気圧を大気圧程度に解放して、オフセット圧力に相当する力をもって弁体36を弁座37に密着させて完全な締め切りを行うことが出来る。
As described above, according to the electropneumatic positioner and the driving method thereof of the present invention, the current flowing through the coil 11 is reduced by the
図3は、上述して説明した電空ポジショナーの駆動方法を説明するフローチャートであり、電流入力回路5で行われる動作を説明するものである。なお、本手順はコンピュータープログラムとして定期的に呼び出されて実行されるとしてもよく、所定の回路構成によって物理的に電気回路上で手順を実行するとしてもよい。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the driving method of the electropneumatic positioner described above, and explains the operation performed in the
ステップ1は電流検出を行う手順であり、電流入力回路5に流れる電流値Iを制御回路部51によって検出する。電流値Iの検出方法はどのようなものであっても良く、例えば図2で説明したような基準抵抗での電圧降下を測定するものである。電流値Iの検出が終了した時点で手順はステップ2に移行する。
ステップ2は電流値Iに基づいて条件分岐を行う手順であり、ステップ1で検出した電流値Iが調節弁の全閉位置を示す閾値電流以上か否かを判断する。電流値Iが例えば閾値電流である4mA以上である場合には、調節弁は完全締め切り状態ではないと判断して手順はステップ3に移行する。電流値Iが例えば閾値電流である4mAより小さい場合には、調節弁は完全締め切り状態にすると判断して手順はステップ4に移行する。
ステップ3は電流入力回路5に供給される電流を全てコイル11に対して流すようにする手順である。電流値Iが閾値以上である場合には、調節弁は完全締め切り状態ではなく弁体36と弁座37との間で圧力が加わっていない状態であるので、通常の調節弁位置調整を行うために、電流入力回路5に供給される電流が全てコイル11に対して流れるようにする。コイル11にすべての電流を流す方法は、上述して説明したように電流入力回路5のスイッチング回路部52の接続位置を切り替えることや、半導体スイッチでの接続切り替えを行うことにより行われる。
ステップ3が実行される以前からコイル11に対して全ての電流が流れる状態である場合には、その状態が保持されることになる。ステップ3が実行される以前には、コイル11に対して全ての電流が流れていない場合には、ステップ3が実行されることで電流入力回路5に供給される電流がコイル11に全て流れることになり、調節弁は完全締め切り状態から通常の位置調整に切替わることになる。ステップ3の実行後、手順はリターンステップに移行し、再度一連の手順がステップ1から実行される。
If all currents flow through the coil 11 before
ステップ4はコイル11に流れる電流を減少させる手順である。電流値Iが閾値より小さい場合には、調節弁を完全締め切り状態として弁体36と弁座37とが圧力を加えられて接触する状態であるので、電流入力回路5に供給された電流の一部または全部を短絡させて、電流入力回路5に供給された電流の一部だけがコイル11に流れるか、コイル11に電流がまったく流れないようにする。電流入力回路5に対しては、調節弁の全閉状態を示す電流が供給され続けるが、コイル11に流れる電流は小さくなるため、上述した様に弁体36と弁座37とは圧力が加えられた状態で接触し、調節弁の完全締め切りが実現される。ステップ4の実行後、手順はリターンステップに移行し、再度一連の手順がステップ1から実行される。
図4に、電流入力回路5を実現するための具体的な電子回路の一例を示す。この電流入力回路5は抵抗R1〜R10、トランジスタQ1〜Q4、ダイオードD1、D2、キャパシタCを備えており、一方の端子対である入力端子から電流を供給されて他方の端子対である出力端子から電流を流し、トルクモーター部1に電流を供給するものである。
FIG. 4 shows an example of a specific electronic circuit for realizing the
図4に示しているように、入力端子のプラス極側から出力端子のプラス極側に抵抗R1、R2、トランジスタQ2のコレクタ、エミッタの順に直列に接続されている。また、抵抗R2に並列に可変抵抗R4が接続されている。入力端子のプラス極と抵抗R1の間にトランジスタQ1のエミッタが接続され、トランジスタQ1のコレクタは抵抗R7を介してトランジスタQ2のベースに接続され、トランジスタQ1のベースは抵抗R5を介して可変抵抗R4に接続されている。また、トランジスタQ2のベースとエミッタには抵抗R6が接続されている。 As shown in FIG. 4, resistors R1 and R2, the collector of the transistor Q2, and the emitter are connected in series in this order from the positive pole side of the input terminal to the positive pole side of the output terminal. A variable resistor R4 is connected in parallel with the resistor R2. The emitter of the transistor Q1 is connected between the positive pole of the input terminal and the resistor R1, the collector of the transistor Q1 is connected to the base of the transistor Q2 through the resistor R7, and the base of the transistor Q1 is connected to the variable resistor R4 through the resistor R5. It is connected to the. A resistor R6 is connected to the base and emitter of the transistor Q2.
トランジスタQ3とトランジスタQ4とはダーリントン接続されており、トランジスタQ4のベースがトランジスタQ3のエミッタに接続されている。また、トランジスタQ4のエミッタとトランジスタQ3のエミッタとの間に抵抗R8が接続されている。また、トランジスタQ3、Q4のコレクタは、ともに抵抗R3を介してトランジスタQ1のベースに接続されるとともに、抵抗R10を介して入力端子のマイナス極と出力端子のマイナス極を結ぶ導電線に接続されている。さらに、キャパシタCがトランジスタQ3、Q4のコレクタとトランジスタQ3のベースの間に接続され、トランジスタQ3のベースは抵抗R9を介してトランジスタQ2のエミッタに接続されている。 Transistor Q3 and transistor Q4 are Darlington-connected, and the base of transistor Q4 is connected to the emitter of transistor Q3. A resistor R8 is connected between the emitter of the transistor Q4 and the emitter of the transistor Q3. The collectors of the transistors Q3 and Q4 are both connected to the base of the transistor Q1 via the resistor R3 and connected to a conductive line connecting the negative pole of the input terminal and the negative pole of the output terminal via the resistor R10. Yes. Further, the capacitor C is connected between the collectors of the transistors Q3 and Q4 and the base of the transistor Q3, and the base of the transistor Q3 is connected to the emitter of the transistor Q2 via the resistor R9.
ダイオードD1は、抵抗R1、R2、トランジスタQ2に並列に接続されており、電流入力回路5に電流が供給されるときにプラス極とマイナス極が逆に接続された場合に、電流入力回路5が破壊されることを防止するためのものである。またダイオードD2は、トランジスタQ1のベースとトランジスタQ2のコレクタを接続しており、電流入力回路5に供給される電流が大きくなった場合に、電流入力回路5自体が不要に大きな電圧降下を発生させないためのものである。
The diode D1 is connected in parallel to the resistors R1 and R2 and the transistor Q2. When the current is supplied to the
R1およびR2は、電流検出のための基準抵抗であり、抵抗R2に並列に接続された可変抵抗R4は、スイッチング回路部を作動してトルクモーター部1のコイル11に流れる電流をゼロにする閾値電流を設定するためのものである。電流入力回路5に供給力された電流によって抵抗R1、R2の両端では電圧降下が起こり、その電圧降下がトランジスタQ1への入力となる。電流入力回路5に供給される電流が可変抵抗R4で設定される閾値以上においては、抵抗R1、R2における電圧降下はトランジスタQ1のエミッタ・ベース間に電流が流れるのに必要な電位差を有している。このためトランジスタQ1がオン動作し、トランジスタQ1のエミッタ・コレクタ間がオンとなる。
R1 and R2 are reference resistors for current detection, and a variable resistor R4 connected in parallel with the resistor R2 operates a switching circuit unit to make a current flowing through the coil 11 of the
これにより、トランジスタQ2にベース電流が流れてトランジスタQ2がオン動作し、トランジスタQ2のコレクタ・エミッタ間がオンとなる。このとき、トランジスタQ2のコレクタ・エミッタ間の電圧降下は、ダーリントン接続されたトランジスタQ3、Q4の2つのエミッタ・ベース間に電流を流す閾値を下回り、トランジスタQ3、Q4はオフ状態となる。このため、電流入力回路5に供給された電流は全てコイル11に流れることになる。
As a result, a base current flows through the transistor Q2, the transistor Q2 is turned on, and the collector-emitter of the transistor Q2 is turned on. At this time, the voltage drop between the collector and the emitter of the transistor Q2 falls below the threshold value for passing a current between the two emitters and bases of the Darlington-connected transistors Q3 and Q4, and the transistors Q3 and Q4 are turned off. For this reason, all of the current supplied to the
電流入力回路5に供給される電流が可変抵抗R4で設定される閾値より小さい場合においては、抵抗R1、R2における電圧降下が小さくなり、トランジスタQ1のエミッタ・ベース間の電位差が減少してベース電流が流れなくなり、トランジスタQ1のエミッタ・コレクタ間がオフとなる。このため、トランジスタQ2にベース電流が流れず、トランジスタQ2がオフ動作となるため、トランジスタQ2のエミッタ・コレクタ間はオフになり、コイル11には電流が流れなくなる。同時に、トランジスタQ2のコレクタ・エミッタ間には電位差が生じ、この電位差はダーリントン接続されたトランジスタQ3、Q4の2つのエミッタ・ベース間に電流を流す閾値を上回り、トランジスタQ3、Q4はオンとなる。したがって、トランジスタQ2がオフになることでコイル11に対して流れなくなった電流は、トランジスタQ3、Q4側に流れることになり電流入力回路5を短絡して、コイル11に流れる電流を遮断することができる。
When the current supplied to the
電流入力回路5に供給される電流が可変抵抗R4で設定される閾値以下から増加してくる場合には、上述した説明とは逆に、抵抗R1、R2の両端における電圧降下が増加し、トランジスタQ1のエミッタ・ベース間の電位差が上昇してベース電流が流れ始め、トランジスタQ1がオン動作してエミッタ・コレクタ間に電流が流れる。このため、トランジスタQ2にベース電流が流れて、トランジスタQ2がオン動作してコレクタ・エミッタ間に電流が流れてオンになる。トランジスタQ3、Q4では二つのベース・エミッタ間の電位差が閾値を割り込んでオフになり、コイル11には全ての電流が流れることになる。
When the current supplied to the
このとき、トランジスタQ3、Q4のコレクタからトランジスタQ1のベースに抵抗R3を介し電圧がフィードバックされるため、トランジスタQ1の動作点が変わり、トランジスタQ1のオン動作とオフ動作のスイッチングにおいて電気的に適正なヒステリシス幅を与えることができる。これにより、可変抵抗R4で設定される閾値付近でトランジスタQ1がオンとオフの間を往復して不安定になるのを防止することができる。また、この抵抗R3の値を変えることによりヒステリシスの幅を変化させることができる。また、調節弁の完全締め切りを行う閾値電流の設定と、スイッチングのヒステリシス幅は可変抵抗R4および回路内の抵抗値R3によって容易かつ高精度に任意の値に設定することができる。 At this time, since the voltage is fed back from the collectors of the transistors Q3 and Q4 to the base of the transistor Q1 via the resistor R3, the operating point of the transistor Q1 is changed, and is electrically appropriate in the switching between the ON operation and the OFF operation of the transistor Q1. A hysteresis width can be provided. Thereby, it is possible to prevent the transistor Q1 from reciprocating between on and off near the threshold set by the variable resistor R4 and becoming unstable. Further, the width of the hysteresis can be changed by changing the value of the resistor R3. The threshold current for completely closing the control valve and the switching hysteresis width can be easily and accurately set to any value by the variable resistor R4 and the resistance value R3 in the circuit.
入力信号から電空ポジショナーの電流入力回路にいわゆるフィードフォワード制御を行っているので、締め切りと再稼働の切り替えを行う際のヒステリシス幅を電子回路上の抵抗値を変更することで任意に設定できる。また、機械構造的な方法と比較して実用上十分な幅にヒステリシス幅を狭くすることができるため、調節弁を完全締め切り状態から通常の開度調整に切り替える際の精度を向上させて、調節弁の開度調整能力を向上させることが可能となる。 Since so-called feedforward control is performed from the input signal to the current input circuit of the electropneumatic positioner, the hysteresis width when switching between the deadline and the restart can be arbitrarily set by changing the resistance value on the electronic circuit. In addition, since the hysteresis width can be narrowed to a practically sufficient width compared to the mechanical structure method, the accuracy when switching the control valve from the fully closed state to the normal opening adjustment is improved. It becomes possible to improve the valve opening adjustment capability.
1 トルクモーター部
2 圧力調整部
3 駆動部
4 フィードバック機構
5 電流入力回路
11 コイル
12 磁石
13 アーマチュア
14 支点板バネ
15 フラッパ
16 フラッパアーム
17 ノズル
21 供給配管
22 出力配管
23 ノズル配管
24 排気流路
25 リレースプール
26 供給圧力室
28 ノズル背圧室
29 リレースプール圧力室
30 パイロット弁
31 駆動部筐体
32 ダイヤフラム
33 駆動部スプリング
34 駆動部圧力室
35 弁軸
36 弁体
37 弁座
41,42 フィードバックレバー
43 カム
44 レンジ調整アーム
45 ベアリング軸
46 ゼロ調整アーム
47 フィードバックスプリング
51 制御回路部
52 スイッチング回路部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記トルクモーター部に対して供給される電流値を制御する電流入力回路を備え、
前記電流入力回路は、検出した電流が前記調節弁の全閉状態を示す場合には、前記調節弁が全閉位置で平衡状態となる電流よりも前記調節弁が閉じる方向に、前記トルクモーター部に供給される電流を変化させること
を特徴とする電空ポジショナー。 An electropneumatic positioner that performs feedback control of torque generated in the torque motor unit and the position of the control valve to adjust the opening of the control valve,
A current input circuit for controlling a current value supplied to the torque motor unit;
When the detected current indicates a fully closed state of the control valve, the current input circuit is configured so that the control valve is closed in a direction in which the control valve is closed rather than a current at which the control valve is in an equilibrium state at the fully closed position. An electro-pneumatic positioner characterized in that the current supplied to is changed.
前記調節弁が全閉状態であるときには、前記調節弁が全閉位置で平衡状態となる電流よりも前記調節弁が閉じる方向に、前記トルクモーター部に供給される電流を変化させ、前記調節弁の完全締め切りを行うこと
を特徴とする電空ポジショナーの駆動方法。 A driving method for an electropneumatic positioner that performs feedback control of torque generated by a torque motor unit of the electropneumatic positioner and the position of the control valve to adjust the opening of the control valve,
When the control valve is in a fully closed state, the current supplied to the torque motor unit is changed in the direction in which the control valve is closed, rather than the current in which the control valve is in an equilibrium state in the fully closed position. A method for driving an electropneumatic positioner, characterized in that the deadline is completely closed.
The current value supplied to the torque motor unit is measured, and when the current value drops to a threshold current indicating the fully closed state of the control valve, the current supply to the torque motor unit is stopped. The driving method of the electropneumatic positioner according to claim 4.
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WO2011111827A1 (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-15 | 株式会社 山武 | Feedback mechanism and valve positioner |
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2003
- 2003-09-29 JP JP2003337053A patent/JP2005106096A/en active Pending
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