JP7202909B2 - 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 - Google Patents
電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7202909B2 JP7202909B2 JP2019012292A JP2019012292A JP7202909B2 JP 7202909 B2 JP7202909 B2 JP 7202909B2 JP 2019012292 A JP2019012292 A JP 2019012292A JP 2019012292 A JP2019012292 A JP 2019012292A JP 7202909 B2 JP7202909 B2 JP 7202909B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- opening
- valve body
- output shaft
- deterioration index
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
- Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)
Description
一方、電動アクチュエータとともに使用される操作端には保証期間が設定されていて、保証期間の満了に応じて新たなものに交換する必要がある。しかし、実際には保証期間を超えて長期間にわたり使用される場合もある。
まず、図1を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10について説明する。図1は、電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
弁本体20は、流体が流れる流路21が内部に形成された金属管からなり、流路21の途中には流体の流量を制御するための弁体22が回動自在に取り付けられている。弁体22には、弁本体20の外部へ一端が導出された弁軸26が結合されており、この弁軸26の回動操作により弁体22が回動し、流路21の断面積、すなわち弁開度が変化して、流体の流量が制御される。
電動アクチュエータ10は、ヨーク31を介して弁本体20の本体上面24に取り付けられており、継手30を介して弁軸26と接続されている出力軸16を回動制御することにより、弁体22の弁開度を制御して、流体の流量制御を行う機能を有している。
電動アクチュエータ10には、主な構成として、設定回路11、モータ駆動回路12、モータ13、動力伝達部14、リターンスプリング15、出力軸16、出力側角度センサ17A、弁側角度センサ17V、記憶回路18、および制御回路19が設けられている。
モータ駆動回路12は、制御回路19から出力されたモータ制御信号に基づいて、モータ13を駆動する機能を有している。
動力伝達部14は、歯数の異なる複数の歯車が噛合されたギヤボックスなどの動力伝達機構からなり、モータ13のシャフト13Aの回転速度を減速して出力軸16を回動させる機能を有している。
出力軸16は、継手30および弁軸26を介して弁体22と連結されて、弁体22を回動するための軸である。
以下では、出力側角度センサ17Aとしては、例えば円形差動トランス型角度センサ(特許文献2)や磁気抵抗型角度センサ(特許文献3)を用いた場合を例として説明する。本発明は、これら特許文献2および特許文献3に記載されたすべての内容を含むものとする。なお、出力側角度センサ17Aは、これに限定されるものではなく、ポテンショメータ、インクリメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダなど、回転角度が計測できるセンサを出力側角度センサ17Aとして用いてもよい。
また、弁側角度センサ17Vには温度センサS3が取り付けられており、温度センサS3で検出された検出温度Txに基づいて、弁側角度センサ17Vの弁側開度θvが開度現在値θに温度補正される。なお、弁側開度θvの温度補正は、本実施の形態において必須ではなく、弁側角度センサ17Vのセンサ出力が周囲温度の影響を受けない場合には、温度補正を省くこともできる。
弁体22を弁本体20内の流路21に回動自在に取り付ける際、内壁23の上側部と下側部とで弁軸26を係止している。このため、弁軸26の下端を本体底面25から弁本体20の外部へ導出することが可能であり、弁本体20の外側へ導出した弁軸26の下端の回動角度を弁側角度センサ17Vで検出すればよい。
制御回路19は、主な処理部として、開度制御部19Aと劣化指標処理部19Bとを備えている。
より具体的には、劣化指標処理部19Bは、モータトルクをTmとし、リターンスプリングのばね定数をkとし、出力側角度センサ17Aで検出された出力側開度をθaxとした場合、弁体トルクTvを後述する式(3)で計算する機能とを備えている。
次に、図2を参照して、弁側角度センサ17Vで検出した弁側開度θvを用いた、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の流量制御動作について説明する。図2は、流量制御処理を示すフローチャートである。
制御回路19は、流路21を流れる流体の流量を制御する場合、図2の流量制御処理を実行する。
また、制御回路19内の記憶部(図示せず)には、弁側角度センサ17Vの弁側センサ出力値Svと弁体22の弁開度との対応関係の基準となる弁側出力基準値Ssが予め設定されているものとする。
続いて、開度制御部19Aは、差圧ΔPと開度現在値θに対応する流量係数Cvを記憶回路18の特性テーブルから取得し(ステップS104)、流量係数Cvと差圧ΔPに基づいて、流路21を流れる流体の流量現在値Qを計算する(ステップS105)。この際、流路21の口径などによって定まる定数をAとした場合、流量現在値Qは、Q=A・Cv・(ΔP)1/2で求められる。
ここで、ΔQがゼロと等しくΔQ=0である場合(ステップS107:ΔQ=0)、開度制御部19Aは、弁開度を変更することはないが、流量目標値Qrefが変更にならなくても、管路の状態により流量現在値Qが変化するため、ステップS100に戻る。
また、ΔQがゼロより大きくΔQ>0である場合(ステップS107:ΔQ>0)、開度制御部19Aは、所定のモータ制御信号をモータ駆動回路12へ出力することにより、モータ13をΔQに相当する弁開度分だけ閉方向に駆動し(ステップS109)、ステップS100に戻る。
図2におけるこのほかのステップについては、前述と同様であり、ここでの説明は省略する。
次に、図4および図5を参照して、本実施の形態にかかる電動アクチュエータ10の動作について説明する。図4は、劣化指標処理を示すフローチャートである。図5は、劣化指標処理動作を示す説明図である。
制御回路19は、動力伝達部14の劣化指標を計算する際、図4の劣化指標処理を実行する。なお、図5に示すように、劣化指標計算時に出力軸16を回動する制御開度θxは、予め設定されているものとする。
次に、劣化指標処理部19Bは、出力軸16が制御開度θxで保持されている状態で、出力側角度センサ17Aの出力側センサ出力値Saから得られた出力側開度θaxを取得する(ステップS151)、モータ13に流れるモータ電流に基づいてモータトルクTmを取得する(ステップS152)。モータ電流については、モータ13を駆動制御する開度制御部19Aから取得すればよい。
このように、本実施の形態は、開度制御部19Aが、モータ13を駆動制御して、任意の制御開度θaに出力軸16を回動し、劣化指標処理部19Bが、出力軸16を制御開度θaに回動して保持した状態で、リターンスプリング15およびモータ13に生じた、スプリングトルクTsおよびモータトルクTmとに基づいて、弁体22の劣化指標として、弁体22の弁体トルクTvを計算するようにしたものである。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
Claims (6)
- 弁体を回動するための出力軸と、
動力伝達部を介して前記出力軸を回動するモータと、
前記モータを駆動制御することにより前記弁体の開度を制御する制御回路と、
前記出力軸に取り付けられて、電源遮断時に自己の復帰力で前記出力軸を所定の開度位置まで戻すリターンスプリングとを備え、
前記制御回路は、
前記モータを駆動制御して所定の制御開度へ前記出力軸を回動する開度制御部と、
前記出力軸を前記制御開度に回動して保持した状態で、前記リターンスプリングおよび前記モータに生じた、スプリングトルクおよびモータトルクに基づいて、前記弁体の劣化指標として、前記弁体の弁体トルクを計算する劣化指標処理部とを有する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。 - 請求項1に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記出力軸の回動角度を出力側開度として検出する出力側角度センサをさらに備え、
前記劣化指標処理部は、前記制御開度に前記出力軸を回動して保持した状態で、前記出力側角度センサで検出された出力側開度と、前記リターンスプリングのばね定数とに基づいて、前記スプリングトルクを計算する
ことを特徴とする電動アクチュエータ。 - 請求項2に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記劣化指標処理部は、前記モータトルクをTmとし、前記リターンスプリングのばね定数をkとし、前記出力側角度センサで検出された出力側開度をθaxとした場合、前記弁体トルクTvを次の式、Tv=-Tm-k・θaxで計算することを特徴とする電動アクチュエータ。 - 弁体を回動するための出力軸と、動力伝達部を介して前記出力軸を回動するモータと、前記モータを駆動制御することにより前記弁体の開度を制御する制御回路と、前記出力軸に取り付けられて、電源遮断時に自己の復帰力で前記出力軸を所定の開度位置まで戻すリターンスプリングとを備える電動アクチュエータで用いられる劣化指標計算方法であって、
前記制御回路の開度制御部が、前記モータを駆動制御して所定の制御開度へ前記出力軸を回動する開度制御ステップと、
前記制御回路の劣化指標処理部が、前記出力軸を前記制御開度に回動して保持した状態で、前記リターンスプリングおよび前記モータに生じた、スプリングトルクおよびモータトルクに基づいて、前記弁体の劣化指標として、前記弁体の弁体トルクを計算する劣化指標処理ステップと
を備えることを特徴とする劣化指標計算方法。 - 請求項4に記載の劣化指標計算方法において、
前記劣化指標処理ステップは、前記制御開度に前記出力軸を回動して保持した状態で、前記出力軸の回動角度を検出する出力側角度センサで検出された出力側開度と、前記リターンスプリングのばね定数とに基づいて、前記スプリングトルクを計算するステップを含むことを特徴とする劣化指標計算方法。 - 請求項5に記載の劣化指標計算方法において、
前記劣化指標処理ステップは、前記モータトルクをTmとし、前記リターンスプリングのばね定数をkとし、前記出力側角度センサで検出された出力側開度をθaxとした場合、前記弁体トルクTvを次の式、Tv=-Tm-k・θaxで計算することを特徴とする劣化指標計算方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019012292A JP7202909B2 (ja) | 2019-01-28 | 2019-01-28 | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019012292A JP7202909B2 (ja) | 2019-01-28 | 2019-01-28 | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020118283A JP2020118283A (ja) | 2020-08-06 |
JP7202909B2 true JP7202909B2 (ja) | 2023-01-12 |
Family
ID=71890393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019012292A Active JP7202909B2 (ja) | 2019-01-28 | 2019-01-28 | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7202909B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008039126A (ja) | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Hitachi Ltd | 弁装置の監視システム |
JP2008138769A (ja) | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Yamatake Corp | スプリングリターン型電動流量調整装置 |
US20150149100A1 (en) | 2013-11-25 | 2015-05-28 | Fisher Controls International Llc | Methods and apparatus to diagnose a valve using electric valve actuators |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4990338B2 (ja) * | 2009-10-13 | 2012-08-01 | 岡野バルブ製造株式会社 | 電動弁装置の健全性診断方法及び健全性診断装置並びにプログラム |
WO2014098008A1 (ja) * | 2012-12-22 | 2014-06-26 | 株式会社Schaft | 回転駆動装置 |
-
2019
- 2019-01-28 JP JP2019012292A patent/JP7202909B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008039126A (ja) | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Hitachi Ltd | 弁装置の監視システム |
JP2008138769A (ja) | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Yamatake Corp | スプリングリターン型電動流量調整装置 |
US20150149100A1 (en) | 2013-11-25 | 2015-05-28 | Fisher Controls International Llc | Methods and apparatus to diagnose a valve using electric valve actuators |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020118283A (ja) | 2020-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2971883B1 (en) | Advanced valve actuator with true flow feedback | |
TWI616735B (zh) | 致動器故障偵測裝置、控制裝置及方法 | |
JP5101581B2 (ja) | 流量制御装置 | |
JP5048511B2 (ja) | 可変オリフィスを備えたプロセス流体流量装置 | |
CN108292128B (zh) | 致动器和操作致动器的方法 | |
CN105339713B (zh) | 一种基于步进电机的流量控制阀伺服机构及其控制方法 | |
JP6786096B2 (ja) | 圧力式流量制御装置 | |
JP7202909B2 (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
KR101567400B1 (ko) | 밸브 제어 장치 및 밸브 제어 방법 | |
JP7197385B2 (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
JP2019002508A (ja) | 流量制御弁および弁開度検出方法 | |
JP7248466B2 (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
JP7256018B2 (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
JP7248464B2 (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
JP7256041B2 (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
JP2020118282A (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
JP2020118281A (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
JP2020153410A (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
JP2020153405A (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
JP2020154531A (ja) | 電動アクチュエータおよびねじれ角計算方法 | |
JP2020153407A (ja) | 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法 | |
JP2020154528A (ja) | 電動アクチュエータおよびねじれ角計算方法 | |
JP2009092110A (ja) | 遮断弁制御システムおよび遮断弁制御システムの故障予知方法 | |
JP2019019830A (ja) | 流量制御弁および負荷トルク計算方法 | |
JP2019028815A (ja) | 流量制御弁および開度現在値補正方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211223 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221214 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221226 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7202909 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |