JP5406417B1

JP5406417B1 - 流量計機能付き調節弁

Info

Publication number: JP5406417B1
Application number: JP2013531034A
Authority: JP
Inventors: 雄一藤川
Original assignee: Tlv Co Ltd
Current assignee: Tlv Co Ltd
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-06-13
Also published as: JPWO2014007047A1; WO2014007047A1

Abstract

調節計（６）からの操作出力信号に基いて駆動部（４）が作動して弁（３４）が所望位置に開弁することにより通過する流体の流量を制御する調節弁に、弁（３４）の一次側と二次側の表面温度を検出する表面温度検出手段（３０，３２）をそれぞれ設けると共に、前記調節計（６）に、弁（３４）の開度とＣｖ値の関係を予め記憶せしめた開度−Ｃｖ値記憶部と、表面温度と圧力の関係を予め記憶せしめた表面温度−圧力記憶部と、調節計（６）が出力した前記操作出力信号に対応する弁開度に基づき前記記憶せしめた関係からＣｖ値を求めると共に表面温度検出手段（３０，３２）が検出した表面温度に基づき前記記憶せしめた関係から圧力値を求め該求められたＣｖ値と圧力値とから弁（３４）を通過する流量を演算する演算部と、を設ける。

Description

本発明は蒸気配管系に取り付けて二次側の流体圧力や流量、温度、湿度等を調節する弁に関し、特にその弁に流量測定機能を持たせたものに関する。

従来の流量計機能付き調節弁は、例えば特許文献１に開示されている。これは、調節計からの操作出力信号に基いて駆動部が作動して弁が所望位置に開弁することにより弁を通過する流体の流量を制御する調節弁に、前記弁の一次側と二次側の圧力を検出する圧力検出器をそれぞれ設けると共に、前記調節計に、弁の開度とＣｖ値の関係を予め記憶せしめた開度−Ｃｖ値記憶部と、前記調節計が出力した前記操作出力信号に対応する弁開度に基づき前記記憶せしめた関係からＣｖ値を求め該求められたＣｖ値と前記圧力検出手段からの圧力値とから前記弁を通過する流体の流量を演算するものである。

特開平４−１８１０８２号公報

上記従来の流量計機能付き調節弁は、圧力検出器で検出した圧力値を用いて、この圧力値とＣｖ値とから弁を通過する流体の流量を演算するものである。

本発明が解決しようとする課題は、圧力検出器を用いずに弁を通過する流体の流量を演算することのできる流量計機能付き調節弁を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の流量計機能付き調節弁は、調節計からの操作出力信号に基いて駆動部が作動して弁が所望位置に開弁することにより弁を通過する流体の流量を制御する調節弁に、前記弁の一次側と二次側の温度を検出する温度検出手段をそれぞれ設けると共に、前記調節計に、弁の開度とＣｖ値の関係を予め記憶せしめた開度−Ｃｖ値記憶部と、温度と圧力の関係を予め記憶せしめた温度−圧力記憶部と、前記調節計が出力した前記操作出力信号に対応する弁開度に基づき前記記憶せしめた関係からＣｖ値を求めると共に温度検出手段が検出した温度に基づき前記記憶せしめた関係から圧力値を求め該求められたＣｖ値と圧力値とから前記弁を通過する流量を演算する演算部と、を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、圧力検出器を用いずに弁を通過する流体の流量を演算することのできる流量計機能付き調節弁を提供できる。

本発明の実施の形態に係わる流量計機能付き調節弁の構成図である。本発明の別の実施の形態に係わる流量計機能付き調節弁の構成図である。

[第１実施形態]
以下、本発明の実施の形態について、図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる流量計機能付き調節弁の構成図である。本実施の形態は二次側の温度を所望の温度に調節する空気駆動式の調節弁に流量計機能を付加したものであり、空気駆動式の調節弁は弁本体部２、駆動部４、調節計６及び電気空気式バルブポジショナ１８から構成される。弁本体部２は入口８、出口１０を有し、両者を弁口１２で連通する。入口８は一次側配管１４に、出口１０は二次側配管１６にそれぞれ接続する。調節計６は一次側表面温度検出器３０および二次側表面温度検出器３２に接続される。一次側表面温度検出器３０は一次側配管１４の表面温度を測定することができ、二次側表面温度検出器３２は二次側配管１６の表面温度を測定することができる。駆動部４はダイヤフラム２０の上面に駆動のための操作空気圧力を作用せしめ、下面には開弁方向に作用するばね２２を設け、その両力の釣り合いによりステム２４が上下へ移動し、その下端に設けられた弁３４が弁口１２を開閉するようになっている。参照番号２８はステム２４、つまり弁３４の変位を検出してバルブポジショナ１８に伝達するレバーである。

調節計６では設定温度と二次側表面温度検出器３２から出力される実測温度が比較され、ＰＩＤ制御に基いてその偏差を収斂する為の弁の操作出力信号を信号線３８にて電気空気式バルブポジショナ１８へ一般的に％開度を４〜２０ｍＡの電流信号に変換して送る。電気空気式バルブポジショナ１８では駆動用の空気圧力（供給配管３６）を調節計６から送られてきた操作出力信号に比例した操作空気圧力に変換し、導管２６にてダイヤフラム２０の上面へ供給する。

調節計６内のコンピュータに予め求めた弁の開度とＣｖ値の関係及び表面温度と圧力の関係を予め記憶させる。弁の一次側と二次側の表面温度と内部の飽和水蒸気温度との関係を予め求めておき、飽和水蒸気温度と飽和圧力の関係から表面温度と圧力の関係を予め記憶させることができる。二次側の表面温度を二次側表面温度検出器３２で検出して調節計へ出力しているが、更に一次側の表面温度を一次側表面温度検出器３０で検出して調節計６へ出力する。調節計６内のコンピュータは出力した操作出力信号に対応する弁開度に基づき記憶関係からＣｖ値を求めると共に入力された一次側表面温度及び二次側表面温度に基づき記憶関係から一次側圧力値及び二次側圧力値を求め、この求められたＣｖ値と圧力値とから流量を次式により算出する。

ここで、Ｑ：流量、ΔＰ：差圧、Ｐ１：一次側圧力、Ｐ２：二次側圧力である。
但し、Ｐ２がＰ１／２より小さいときは臨界圧力に達するために次式を用いる。

[第２実施形態]
本発明の別の実施の形態について、図２を参照して説明する。図２は本発明の別の実施の形態に係わる流量計機能付き調節弁の構成図である。なお、図１に対応する部材には図１と同じ符号を付して説明を省略する。本実施の形態は弁本体部２の入口８の内部温度を一次側内部温度検出器４０で検出するとともに、弁本体部２の出口１０の内部温度を二次側内部温度検出器４２で検出する。

調節計６では設定温度と二次側内部温度検出器４２から出力される実測温度が比較され、ＰＩＤ制御に基いてその偏差を収斂する為の弁の操作出力信号を信号線３８にて電気空気式バルブポジショナ１８へ送る。

調節計６内のコンピュータに予め求めた弁の開度とＣｖ値の関係及び内部温度と圧力の関係を予め記憶させる。二次側の内部温度を二次側内部温度検出器４２で検出して調節計へ出力しているが、更に一次側の内部温度を一次側内部温度検出器４０で検出して調節計６へ出力する。調節計６内のコンピュータは出力した操作出力信号に対応する弁開度に基づき記憶関係からＣｖ値を求めると共に入力された一次側内部温度及び二次側内部温度に基づき記憶関係から一次側圧力値及び二次側圧力値を求め、この求められたＣｖ値と圧力値とから流量を前記式により算出する。

上記図１の実施の形態においては、一次側配管１４と二次側配管１６の表面温度を検出する例について説明したが、一次側配管１４と二次側配管１６の内部温度を検出してもよい。また、上記図２の実施の形態においては、弁本体部２の入口８と出口１０の内部温度を検出する例について説明したが、入口８と出口１０の表面温度を検出してもよい。

[第３実施形態]
上記実施形態においては、流量計機能を付加した調節弁が有する調節計６内のコンピュータにおいて流量を演算する例を説明したが、流量を演算する装置は任意である。例えば、遠隔に設置されたコンピュータ（例えばモニタリングシステムを構成するコンピュータ）上に調節計６内の演算機能を設けて、このコンピュータが流量を演算するようにしてもよい。この場合、このコンピュータが、弁の開度とＣｖ値の関係を予め記憶せしめた開度−Ｃｖ値記憶部と、温度と圧力の関係を予め記憶せしめた温度−圧力記憶部とにそれぞれアクセスできるように構成する。これにより、このコンピュータにおいて、調節計が出力した操作出力信号に対応する弁開度に基づき、弁の開度とＣｖ値との関係からＣｖ値を求め、温度検出器が検出した温度に基づき、温度と圧力との関係から圧力値を求め該求められたＣｖ値と圧力値とから、弁を通過する流量を演算することができる。

このように、弁を通過する流体の流量を制御する工程と、弁の一次側と二次側の温度を検出する工程とを設けておき、弁の開度とＣｖ値との関係および温度と圧力との関係をそれぞれ記憶しておくことにより、制御量に対応する弁開度に基づいてＣｖ値を求め、検出した温度に基づいて圧力値を求め、求めたＣｖ値と圧力値とから弁を通過する流量を演算することができる。

本発明は、蒸気や圧縮空気等の流体配管系に取り付けて、二次側の流体圧力や流量、温度、湿度等を調節する弁に利用することができる。

２弁本体部
４駆動部
６調節計
８入口
１０出口
１８電気空気式バルブポジショナ
３０，３２表面温度検出器
３４弁
４０，４２内部温度検出器

Claims

調節計からの操作出力信号に基いて駆動部が作動して弁が所望位置に開弁することにより弁を通過する流体の流量を制御する調節弁に、前記弁の一次側と二次側の温度を検出する温度検出手段をそれぞれ設けると共に、前記調節計に、弁の開度とＣｖ値の関係を予め記憶せしめた開度−Ｃｖ値記憶部と、温度と圧力の関係を予め記憶せしめた温度−圧力記憶部と、前記調節計が出力した前記操作出力信号に対応する弁開度に基づき前記記憶せしめた関係からＣｖ値を求めると共に前記温度検出手段が検出した温度に基づき前記記憶せしめた関係から圧力値を求め該求められたＣｖ値と圧力値とから前記弁を通過する流量を演算する演算部と、を設けたことを特徴とする流量計機能付き調節弁。
前記温度検出手段は、入口が接続される一次側配管および出口が接続される二次側配管のそれぞれの表面温度を検出する表面温度検出器、または、前記一次側配管および前記二次側配管のそれぞれの内部温度を検出する内部温度検出器であることを特徴とする請求項１に記載の流量計機能付き調節弁。
前記温度検出手段は、前記調節弁の入口および前記調節弁の出口のそれぞれの表面温度を検出する表面温度検出器、または、前記入口および前記出口のそれぞれの内部温度を検出する内部温度検出器であることを特徴とする請求項１に記載の流量計機能付き調節弁。
調節計からの操作出力信号に基いて駆動部が作動して弁が所望位置に開弁することにより弁を通過する流体の流量を制御する調節弁と、
前記弁の一次側と二次側の温度を検出する温度検出手段と
弁の開度とＣｖ値の関係を予め記憶せしめた開度−Ｃｖ値記憶部と、
温度と圧力の関係を予め記憶せしめた温度−圧力記憶部と、
前記調節計が出力した前記操作出力信号に対応する弁開度に基づき前記記憶せしめた関係からＣｖ値を求めると共に前記温度検出手段が検出した温度に基づき前記記憶せしめた関係から圧力値を求め該求められたＣｖ値と圧力値とから前記弁を通過する流量を演算する演算部と、
を含む流量計測システム。
調節計からの操作出力信号に基いて駆動部が作動して弁が所望位置に開弁することにより弁を通過する流体の流量を制御する弁調整工程と、
前記弁の一次側と二次側の温度を検出する温度検出工程とを含み、
弁の開度とＣｖ値の関係を予め記憶せしめた開度−Ｃｖ値記憶部と、温度と圧力の関係を予め記憶せしめた温度−圧力記憶部とにアクセスして、前記調節計が出力した前記操作出力信号に対応する弁開度に基づき前記記憶せしめた関係からＣｖ値を求めると共に前記温度検出工程が検出した温度に基づき前記記憶せしめた関係から圧力値を求め該求められたＣｖ値と圧力値とから前記弁を通過する流量を演算する流量計測方法。