JPH05187405A - バルブポジショナ - Google Patents

バルブポジショナ

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JPH05187405A
JPH05187405A JP473292A JP473292A JPH05187405A JP H05187405 A JPH05187405 A JP H05187405A JP 473292 A JP473292 A JP 473292A JP 473292 A JP473292 A JP 473292A JP H05187405 A JPH05187405 A JP H05187405A
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JP
Japan
Prior art keywords
signal
circuit
valve opening
valve
time difference
Prior art date
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Pending
Application number
JP473292A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Iwamoto
雄 岩本
Atsushi Kimura
惇 木村
Masaaki Yamaguchi
正明 山口
Tsuyoshi Nishijima
剛志 西島
Hiroshi Hayashi
寛 林
Ryusaku Kubota
龍作 久保田
Minoru Midorikawa
稔 翠川
Yasuo Kasahara
康男 笠原
Akira Inoue
晃 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 調節弁のグランドパッキンでの流体のリーク
の予知を行うことが出来るように改良されたバルブポジ
ショナを提供するにある。 【構成】 2本の伝送線を介して電流信号を受信して入
力回路で回路電源を作ると共にこの電流信号と調節弁の
弁開度に関連する弁開度信号が弁開度検出回路を介して
入力されこれらの偏差を制御演算回路で演算して先の調
節弁の弁開度を制御するバルブポジショナにおいて、先
の制御演算回路に診断信号を出力する診断信号発生手段
と、先の弁開度検出回路からの弁開度検出信号と先の診
断信号発生手段からの診断開始信号とが入力されこれ等
の信号の時間差を検出する時間差検出手段と、この時間
差検出手段の出力と所定の正常時間差信号とを比較して
異常を判定する異常判定手段とを具備し、異常検出のと
きには先の制御演算回路への弁開度信号をオフとして先
の診断開始信号と弁開度検出信号とから先の時間差検出
手段で時間差を検出するバルブポジショナである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラントなどに設けら
れ各種流体の流量制御を行う調節弁に用いられるバルブ
ポジショナに係り、特に調節弁のグランドパッキンでの
流体のリークの予知を行うことが出来るように改良され
たバルブポジショナに関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の調節弁の構成を示す構成図
である。この調節弁6はプロセス流体1の流量を制御す
る本体部2と、この本体部2に弁プラグ3をその軸方向
に往復移動させるダイヤフラム式の操作部4とから構成
されている。更に、これに伝送された4〜20mAの電
流信号Iiに応じて弁開度を調節するバルブポジショナ
5が付加されている。
【0003】本体部2は上流側通路10にあるプロセス
流体が仕切り壁11の中央部においてシートリング12
がはめ込まれた開口部を通って下流側通路13に抜ける
ように構成されている。そして、弁プラグ3がガイドリ
ング14に沿って上下動することにより、開口部の開度
が変化してプロセス流体1の流量が制御される。
【0004】弁プラグ3の上部ロッド3aは、本体上蓋
15のプラグ挿入孔16にグランドパッキン17を介し
て摺動自在に挿通されており、ロッド3aの上端は操作
部4のステム18とステムコネクタ19を介して連結さ
れている。ステム18はスプリング20により下方に付
勢されると共にその上端がダイヤフラム21に固定され
ており、ダイヤフラムケース22の圧力室23内の圧力
に応じて上下動する。
【0005】圧力室23の内部圧力が増大すれば、ステ
ム18が上方に引き上げられ、ステムコネクタ19を介
して連結される弁プラグも上方に移動して本体部2に設
けられた開口部の弁開度が大きくなる。逆に、圧力室2
3の内部圧力が減少すれば、弁プラグ3が下方に移動し
て弁開度が小さくなる。
【0006】圧力室23の圧力調整はバルブポジショナ
5によって行われる。バルブポジショナ5は弁開度を示
す電流信号Iiを入力端子7から入力し、ステム18の
上下動に伴って回動するレバー24により弁開度を検出
し、その値をフイードバックして実際の弁開度を電流信
号Iiに対応する弁開度と一致させるべく空気室23の
圧力調整を行う。
【0007】このような調節弁においては、プラグ挿入
孔16のシール性を向上させるためにグランドパッキン
17を押圧する押圧部材25が上蓋15の上に設けられ
ており、プラグ挿入孔16からのプロセス流体1のリー
ク防止が図られている。
【0008】押圧部材25としては、弁プラグ3の上部
ロッド3aが貫通する中心孔を有するパッキンホロワ2
6と、このパッキンホロワ26上に置かれたパッキンフ
ランジ27と、このパッキンフランジ27をパッキンホ
ロワ26に押しつける複数個のスタッドボルト28およ
びナット29とで構成され、ボルト28が上蓋15のね
じ孔にねじ込められている。
【0009】グランドパッキン17は摩耗などにより次
第に緩むので、押圧部材25の締め直しを適宜行って締
め付け圧の最適化を図り、必要に応じてグランドパッキ
ン17自体の交換を行っている。
【0010】しかしながら、グランドパッキン17の緩
みの進行具合は、グランドパッキン17の材質や調節弁
の設置条件などによりさまざまである。しかも、その緩
み具合の検出に関しては、保守者が押圧部材25のボル
ト29の緩み具合をチエックしたり、あるいはプロセス
流体1が液体の場合にはプラグ挿入孔16の上部からリ
ーク状態を目視によって監視するなど人手による監視を
している。
【0011】そこで、この問題を解決する提案として実
開昭63ー173501「バルブポジショナ」がある。
この提案は、タイミング発生手段からのタイミング信号
を入力した時点の空気圧を圧力検出手段を用いて記憶さ
せ、さらにこのタイミング信号を入力した後の弁リフト
が変化を開始した時点の空気圧を記憶させ、これらの空
気圧差を基準の空気圧と比較してリーク異常を検出す
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2本の
伝送線から伝送される4〜20mAの電流信号のみの限
られた電力でポジショナの回路電源を賄う必要がある場
合に、消費電流を必要とする圧力検出手段、具体的には
圧力センサをリーク異常の検出手段として用いる必要が
あるので、余分な電力を消費し、他の機能を盛り込む際
の制約をともない、さらにコストアップにも繋がるとい
う問題がある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、2本の伝送線を介して電流
信号を受信して入力回路で回路電源を作ると共にこの電
流信号と調節弁の弁開度に関連する弁開度信号が弁開度
検出回路を介して入力されこれらの偏差を制御演算回路
で演算して先の調節弁の弁開度を制御するバルブポジシ
ョナにおいて、先の制御演算回路に診断信号を出力する
診断信号発生手段と、先の弁開度検出回路からの弁開度
検出信号と先の診断信号発生手段からの診断開始信号と
が入力されこれ等の信号の時間差を検出する時間差検出
手段と、この時間差検出手段の出力と所定の正常時間差
信号とを比較して異常を判定する異常判定手段とを具備
し、異常検出のときには先の制御演算回路への弁開度信
号をオフとして先の診断開始信号と弁開度検出信号とか
ら先の時間差検出手段で時間差を検出するようにしたも
のである。
【0014】
【作 用】診断信号発生手段は、伝送された電流信号に
関連する信号と弁開度信号が帰還されこれ等を制御演算
する制御演算回路に診断信号を出力する。この弁開度検
出回路からの弁開度検出信号と先の診断信号発生手段か
らの診断開始信号とが時間差検出手段に入力され、時間
差検出手段はこれ等の信号の時間差を検出する。
【0015】異常判定手段はこの時間差検出手段の出力
と所定の正常時間差信号とを比較して異常を判定する。
そして、異常検出のときには先の制御演算回路への弁開
度信号をオフとして先の診断開始信号と弁開度検出信号
とから先の時間差検出手段で時間差を検出することによ
り、格別の圧力センサ等を用いることなしに、プロセス
流体のリークを知る。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図1に示す従来の調節弁と同一の機能
を有する部分には同一の符号を引用して適宜にその説明
を省略する。
【0017】入力端子7には、図示しない2本の伝送線
を介して調節計などから4〜20mAの電流信号Ii
入力される。この電流信号Iiはこれを用いて入力回路
30がこのポジショナ31で使用する回路電源としての
定電圧Ebを作り、同時にこの電流信号Iiに対応する電
圧信号Viを出力する。
【0018】この電圧信号Viは制御演算回路32の入
力の一端に入力され、その他端には弁開度検出回路33
からの帰還信号Vfが入力される。制御演算回路32は
これ等の電圧信号Viと帰還信号Vfとの偏差を演算して
その出力端に駆動信号VDを空気圧発生機構34に出力
する。
【0019】空気圧発生機構34は供給空気圧PSが供
給されており、この供給空気圧PSを用いて駆動信号VD
に対応する操作圧P0を調節弁6に出力する。この空気
圧発生機構34は、たとえば駆動信号VDを電磁駆動ア
クチュエータを駆動する駆動回路に印加しこれに伴って
流れる駆動電流に対応する変位をノズル/フラッパ機構
に印加して空気圧信号に変換し、これをパイレットリレ
ーなどで増幅して操作圧P0として出力される。
【0020】調節弁6はこの操作圧P0に対応してその
ステムSTMを上下に移動させる。この移動は調節弁6
の弁開度VAを変更させるが、またこの移動は弁開度検
出回路33にも出力される。ここで、この弁開度VA
対応する電気信号として帰還信号Vfに変換して、帰還
信号Vfは制御演算回路32に出力される。
【0021】さらに、診断信号発生回路35は診断開始
信号CH1と診断信号CH2を制御演算回路32に出力
すると共に診断開始信号CH3を時間計測回路36に出
力する。
【0022】また、弁開度検出回路33は、この弁開度
Aの変化信号ΔVAを時間計測回路36に出力する。時
間計測回路36は診断開始信号CH3の受信から変化信
号ΔVAを受信するまでの時間を計測する。この計測し
た値は異常判定回路37に出力する。
【0023】異常判定回路37はこの計測時間が予め決
めた所定時間T0以下であれば異常と判定して警報発生
回路38に出力する。次に、以上のように構成された実
施例の動作について図2に示す特性図を用いて説明す
る。
【0024】このポジショナ31が通常の動作をしてい
る場合に、グランドパッキン17からのプロセス流体の
リークを診断しようとするときは、まず診断信号発生回
路35から制御演算回路32に診断開始信号CH1を出
力する。
【0025】この診断開始信号CH1により帰還回路で
ある弁開度検出回路33からの帰還信号Vfを例えばカ
ットして弁開度VAを最小に設定する。次に、診断信号
CH2を制御演算回路32に出力して、調節弁6の弁開
度VAを例えば最大にする。
【0026】この時には同時に診断信号発生回路35か
ら時間計測回路36にも診断開始信号CH3を出力す
る。これらの時間をt0とする。時間計測回路36はこ
の診断開始信号CH3を受信した時間t0から調節弁6
が移動を開始する変化信号ΔVAを受信するまでの時間
1の時間差(t1−t0)を計測する。このときの特性
が図2に示す特性Aである。特性Bも同様にして時間差
(t3−t2)を計測したものである。
【0027】これらの時間差は調節弁6のグランドパッ
キンの緩みに対応している。特性Bは調節弁6を設置し
運転開始前に測定したものであるが,特性Aは稼働中に
グランドパッキンとロッドが緩み摩擦が少なくなった特
性を示している。
【0028】従って、時間差(t1−t0)、或いは時間
差(t3−t2)の値が設定値以上となったときはグラン
ドパッキンが緩んできたことを示すこととなり、これを
時間計測回路36で計測する。なお、診断信号発生回路
35が、診断に先立って弁開度検出回路33からの帰還
信号Vfをカットする理由について図3を用いて説明す
る。
【0029】電圧信号Viと帰還信号Vfとは制御演算回
路32で偏差が演算されてその駆動信号VDが空気圧発
生機構34(ゲインはG0)に出力され調節弁6を介し
てその変位が弁開度検出回路33(伝達関数はH)で電
圧信号に変換されて帰還信号V fとして負帰還されてい
る。
【0030】このときは、 (P0/Vi)=G0/(1+G0H) の関係がある。但し、G0=20、G0H>1で90とし
て(通常は30〜150)計算すると、(P0/Vi)=
0.2となる。
【0031】しかし、ここで帰還信号Vfをカットする
と、(G0/0.2)=(20/0.2)=100とな
り、わずかな入力信号で操作圧P0を大きく変化させる
ことができる。なお、以上の説明では、弁開度を最小値
から最大値に向かって変化させたが、これに限らず最大
値から最小値に向かって変化させてもよい。
【0032】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、診断信号を制御演算手段と時間計
測手段に送ることにより調節弁の応答時間差から、格別
にこのために圧力変換センサ等を用いる必要がなく、調
節弁のグランドパッキン部の摩耗状態を簡単に計測で
き、使用電源の限られている2線式のポジショナ等では
極めて有効である。このような手段を講じることによ
り、パッキンの緩みを事前に検知でき、早期に対策を打
つことができ、プラントを停止するようなこともなくな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】図1に示す実施例の動作を説明する説明図であ
る。
【図3】図1に示す実施例の動作を説明する他の説明図
である。
【図4】従来の調節弁の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
2 本体部 4 操作部 5 バルブポジショナ 6 調節弁 7 入力端子 17 グランドパッキン 30 入力回路 32 制御演算回路 34 空気圧発生機構 35 診断信号発生回路 36 時間計測回路 37 異常判定回路 38 警報発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西島 剛志 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 林 寛 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 久保田 龍作 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 翠川 稔 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 笠原 康男 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 井上 晃 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2本の伝送線を介して電流信号を受信して
    入力回路で回路電源を作ると共にこの電流信号と調節弁
    の弁開度に関連する弁開度信号が弁開度検出回路を介し
    て入力されこれらの偏差を制御演算回路で演算して前記
    調節弁の弁開度を制御するバルブポジショナにおいて、
    前記制御演算回路に診断信号を出力する診断信号発生手
    段と、前記弁開度検出回路からの弁開度検出信号と前記
    診断信号発生手段からの診断開始信号とが入力されこれ
    等の信号の時間差を検出する時間差検出手段と、この時
    間差検出手段の出力と所定の正常時間差信号とを比較し
    て異常を判定する異常判定手段とを具備し、異常検出の
    ときには前記制御演算回路への弁開度信号をオフとして
    前記診断開始信号と弁開度検出信号とから前記時間差検
    出手段で時間差を検出することを特徴とするバルブポジ
    ショナ。
JP473292A 1992-01-14 1992-01-14 バルブポジショナ Pending JPH05187405A (ja)

Priority Applications (1)

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JP473292A JPH05187405A (ja) 1992-01-14 1992-01-14 バルブポジショナ

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JP473292A JPH05187405A (ja) 1992-01-14 1992-01-14 バルブポジショナ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2754922A1 (fr) * 1996-10-21 1998-04-24 Samson Ag Procede et dispositif de controle d'appareils de positionnement
JP2009287754A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Yano Special Vehicle Manufacturing Corp 底弁開閉量測定器
CN111396627A (zh) * 2020-04-27 2020-07-10 徐州阿卡控制阀门有限公司 一种激光式智能阀门***

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