KR20130009396A

KR20130009396A - Fail-freeze device for positioner

Info

Publication number: KR20130009396A
Application number: KR1020110070480A
Authority: KR
Inventors: 플라비오 톤도로; 로베르토 발로티
Original assignee: 에스티아이 에스알엘
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-01-23

Abstract

PURPOSE: A fail-freezer device for a positioner is provided to apply power to a valve positioner from current signal loop without external source. CONSTITUTION: A valve positioner system comprises a converter(46), a monitoring circuit, a main pilot-type valve(68), and a first valve(86). The converter comprises a first type output port and a second type input port. The monitoring circuit generates pilot operating signals while filling a predetermined limit state. The main pilot-type valve communicates with the monitoring circuit and has a first position without having pilot operation signals. The first valve is coupled to the main pilot-type valve and has a first position corresponding to the first position of the main pilot-type valve. While the first valve is in the first position, the first type output port is restricted from a valve actuator. [Reference numerals] (AA) Pressure line; (BB) 4-20mA loop

Description

포지셔너용 오류-정지 장치 {FAIL-FREEZE DEVICE FOR POSITIONER}Error-stop device for positioner {FAIL-FREEZE DEVICE FOR POSITIONER}

관련 출원에 대한 교차-출원Cross-application for related applications

적용 안됨Not applicable

진술: 연방 지원된 연구/개발Statement: Federally Supported Research / Development

적용 안됨Not applicable

본 발명은 유체 유동 제어 및 전자-유압/전자-공기압 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브의 위치를 오류 전 상태(pre-failure state)의 위치로 유지하는 비상 안전 장치(failsafe)를 포함하는 밸브 포지셔너에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to fluid flow control and electro-hydraulic / electro-pneumatic systems, more particularly comprising a failsafe that maintains the position of the valve in a pre-failure state. It relates to a valve positioner.

제어 밸브는 통로를 개방 및 페쇄함으로써 가스, 스팀, 물, 또는 화합물과 같은, 유동 유체를 조절하는데, 이 통로를 통하여 유체가 밸브 요소로 유동한다. 주요 유동 유체는 일반적으로 프로세스로서 지칭된다. 이어서 액츄에이터는 밸브 요소를 개방 및 폐쇄하기 위한 원동력을 제공한다. 공기압 또는 유압 에너지는 밸브 요소의 구성에 따라, 액츄에이터에 의해 회전 또는 선형 운동으로 변환된다.The control valve regulates the flow fluid, such as gas, steam, water, or compound, by opening and closing the passageway through which the fluid flows to the valve element. The main flow fluid is generally referred to as a process. The actuator then provides the driving force for opening and closing the valve element. Pneumatic or hydraulic energy is converted into rotary or linear motion by the actuator, depending on the configuration of the valve element.

통상적으로, 공기압 시스템은 수 개의 명확한 장점 때문에 밸브 액츄에이터용으로 이용된다. 예를 들면, 오일과 같은 유체가 아닌, 공기는 대기로 배기되고, 압축 공기는 초과 압력 및 압력 스파이크를 더 잘 흡수한다. 더 적은 보수 관리 요구와 같은 다른 지엽적인 장점도 있다.Typically, pneumatic systems are used for valve actuators because of several distinct advantages. For example, air, which is not a fluid such as oil, is exhausted to the atmosphere, and compressed air better absorbs excess pressure and pressure spikes. There are other side benefits, such as less maintenance requirements.

종래의 공기압 액츄에이터는 실린더 내에 밀봉된 피스톤을 포함하며 이 피스톤은 밸브 요소에 기계적으로 결합되는 커넥팅 로드를 포함한다. 압축 공기는 커넥팅 로드를 이동시키기 위해 실린더 내로 그리고 실린더 외부로 강제된다. 단일-작용 액츄에이터에서, 압축 공기는 실린더의 하나의 단부 내로 흡입되고 실린더의 하나의 단부로부터 배출되며, 한계 스프링(range spring)에 의해 대항되며, 이중-작용 액츄에이터에서, 공기는 실린더의 일 단부로 흡입되면서 동시에 마주하는 단부로부터 공기가 배출된다.Conventional pneumatic actuators comprise a piston sealed in a cylinder, the piston comprising a connecting rod mechanically coupled to the valve element. Compressed air is forced into and out of the cylinder to move the connecting rod. In a single-acting actuator, compressed air is sucked into one end of the cylinder and discharged from one end of the cylinder, opposed by a range spring, and in a double-acting actuator, air is directed to one end of the cylinder At the same time as being sucked in, air is discharged from the opposite ends.

밸브 액츄에이터, 및 이에 따라 밸브 요소의 정밀하고 정확한 제어는 밸브 액츄에이터에 결합되는 포지셔너 장치로 달성될 수 있다. 상술된 공기압 액츄에이터와 협력할 수 있는 공기압 밸브 포지셔너는 본 발명의 기술분야에 널리 알려져 있다. 액츄에이터의 비례적 운동은 위에서 설명된 바와 같이, 액츄에이터 피스톤 내로 그리고 액츄에이터 피스톤 외부로의 압축 공기의 운동에 의해 달성된다. 더욱 특별하게는, 밸브 포지셔너는 하우징 내에서 회전하거나 축방향으로 슬라이드되는 스풀(또는 다른 장치)을 포트로 결합하여, 압축 공기가 액츄에이터 또는 하나 또는 둘 이상의 배기 포트로 유동한다.Precise and accurate control of the valve actuator, and thus of the valve element, can be achieved with a positioner device coupled to the valve actuator. Pneumatic valve positioners capable of cooperating with the pneumatic actuators described above are well known in the art. Proportional movement of the actuator is achieved by the movement of compressed air into and out of the actuator piston, as described above. More particularly, the valve positioner couples into a port a spool (or other device) that rotates or axially slides within the housing so that compressed air flows to the actuator or one or more exhaust ports.

더욱 상세하게는, 전기 제어 회로는 액츄에이터의 특별한 상태 및 이에 따라 제어 밸브의 특별한 위치에 비례적으로 대응하는 가변 전류 신호를 포지셔너 장치로 제공한다. 이에 의해 발생된 전기 제어 회로 및 전류 신호는 분포된 제어 시스템(DCS)에 의해 관리되는 더 넓은 프로세스의 부분일 수 있다. 일반적으로, 전류는 산업-개방 표준(industry-wide standard)에 따라 4 밀리암페어(mA) 내지 20 mA로 변화되며; 4 mA에서 밸브 포지셔너는 밸브 요소를 완전히 개방하고, 20 mA에서 밸브 포지셔너는 밸브 요소를 완전히 폐쇄한다. 포지셔너는 수신된 전기 신호를 액츄에이터의 전류 위치와 비교하고, 차이가 있는 경우, 액츄에이터는 정확한 위치에 도달할 때까지 이에 따라 움직인다.More specifically, the electrical control circuit provides the positioner device with a variable current signal that is proportional to the particular state of the actuator and hence the particular position of the control valve. The electrical control circuits and current signals generated thereby may be part of a wider process managed by the distributed control system DCS. In general, the current varies from 4 milliamps (mA) to 20 mA in accordance with an industry-wide standard; At 4 mA the valve positioner fully opens the valve element and at 20 mA the valve positioner completely closes the valve element. The positioner compares the received electrical signal with the current position of the actuator, and if there is a difference, the actuator moves accordingly until the correct position is reached.

다수의 작동 상태 또는 예외가 있으며, 이 작동 상태 또는 예외 하에서 액츄에이터의 마지막 위치를 제 위치에 "정지(freeze)"하는 것이 필요하게 된다. 다수의 작동 상태 또는 예외는 포지셔너에 대한 전력의 완전한 손실 또는 포지셔너 내부의 다른 오류, 분포된 제어 시스템의 오류, 액츄에이터 신호를 운반하는 와이어의 절단, 등을 포함한다.There are a number of operating states or exceptions, and it is necessary to "freeze" the last position of the actuator in place under this operating state or exception. Many operating states or exceptions include complete loss of power to the positioner or other errors within the positioner, errors in distributed control systems, cutting of wires carrying actuator signals, and the like.

각각의 해결책이 하나 또는 둘 이상의 사항에서 부족하지만, 이 같은 "오류 정지(fail freeze)" 기능에 대한 다양한 해결책이 개발되었다. 하나는 전류 신호를 모니터링하도록 외부 부품의 이용, 오류 상태의 감지시 솔레노이드 밸브의 구동을 포함한다. 그러나, 전류 한계 스위치와 같이 전류를 모니터링하고 솔레노이드로의 전력을 제어하는 특별한 부품과 함께, 안전한 외부 전원이 요구되기 때문에 이는 비용이 많이드는 제안이 된다. 부가적으로, 추가의 와이어링 및 전기회로 집합 장치(junction box)가 요구된다. 결국, 이러한 해결책의 증가되는 복잡성은 위험한 환경에 대해 특히 부적합하게 한다(예를 들면, 매우 고가임). 또 다른 해결책은 정상 상태에서 폐쇄되는 온/오프 밸브를 구비한 포지셔너의 이용을 포함한다. 이 같은 포지셔너의 유량이 통상적으로 너무 낮아서 승압기가 특정 스트로킹 시간을 충족하기 위해 필요하기 때문에, 이는 또한 부적절하다. 더욱이, 승압기로부터의 어떠한 누출도 필수적으로 정지 작용(freezing action)을 무효화한다. 또 다른 해결책은 개별 오류-정지 전자-공기압 I/P 변환기를 구비한 공기압 포지셔너를 포함한다. 다시, 이러한 해결책은 요구한 제안 내에서 액츄에이터의 스트로킹이 가능하지 않도록 개별 포지셔너가 약 6초의 느린 반응 시간을 가지기 때문에 결함이 있는 것으로 증명되었다.Although each solution is lacking in one or more aspects, various solutions have been developed for this "fail freeze" function. One involves the use of external components to monitor the current signal, the operation of the solenoid valve in the detection of a fault condition. However, this is a costly proposal because a safe external power source is required, along with special components that monitor current and control power to the solenoid, such as current limit switches. In addition, additional wiring and junction boxes are required. As a result, the increased complexity of these solutions makes them particularly unsuitable for hazardous environments (eg very expensive). Another solution involves the use of a positioner with an on / off valve that is closed in steady state. This is also inappropriate because the flow rate of such positioners is typically so low that a booster is needed to meet a specific stroking time. Moreover, any leak from the booster essentially negates the freezing action. Another solution includes a pneumatic positioner with a separate error-stopping electron-pneumatic I / P converter. Again, this solution proved to be defective because the individual positioners had a slow response time of about 6 seconds so that stroking of the actuators was not possible within the required proposal.

따라서, 본 기술분야에서 오류 전 상태의 위치로 밸브의 위치를 유지하는 비상 안전 장치를 구비한 개선된 밸브 포지셔너에 대한 요구가 있다. 더욱이, 이는 본 기술분야에서 외부 소스 없이 전류 신호 루프로부터 밸브 포지셔너로 전력을 가하는 오류-정지 기능을 포함하는 밸브 포지셔너에 대한 요구가 있다. 또한, 본질적으로 안전한 오류-정지 기능을 가진 밸브 포지셔너에 대한 요구가 있다.Accordingly, there is a need in the art for an improved valve positioner with an emergency safety device that maintains the position of the valve in its pre-error position. Moreover, there is a need in the art for a valve positioner that includes an error-stop function that powers the valve positioner from a current signal loop without an external source. There is also a need for a valve positioner with an intrinsically safe error-stop function.

본 발명의 일 실시예에 따라, 밸브 포지셔너 시스템이 고려된다. 이 시스템은 밸브 액츄에이터로 연결가능한 제 1 타입의 출력 포트 뿐만 아니라 밸브 위치 신호를 수용하는 제 2 타입 입력 포트를 구비한 변환기를 가질 수 있다. 밸브 위치 신호는 제 1 타입 출력 포트의 출력에 비례할 수 있다. 또한, 시스템은 모니터링 회로롤 포함할 수 있다. 파일럿 작동 신호는 미리 한정된 상태가 충족되는 동안 모니터링 회로에 의해 발생될 수 있다. 또한 모니터링 회로와 소통하는 주 파일럿형 밸브(primary piloted valve)가 있을 수 있다. 주 파일럿형 밸브는 파일럿 작동 신호의 부존재시 제 1 위치 및 파일럿 작동 신호를 수신하는 동안 제 2 위치를 가질 수 있다. 밸브 포지셔너 시스템은 주 파일럿형 밸브에 결합되는 제 1 밸브를 포함할 수 있다. 제 1 밸브는 주 파일럿형 밸브의 제 1 위치에 대응하는 제 1 위치, 및 주 파일럿형 밸브의 제 2 위치에 대응하는 제 2 위치를 가질 수 있다. 제 1 밸브가 제 1 위치에 있는 동안 제 1 타입 출력 포트는 밸브 액츄에이터로부터 분리될 수 있으며, 제 1 밸브가 제 2 위치에 있는 동안 제 1 타입 출력 포트는 밸브 액츄에이터와 유체 소통될 수 있다.According to one embodiment of the invention, a valve positioner system is contemplated. The system may have a transducer having a first type output port connectable to the valve actuator as well as a second type input port for receiving a valve position signal. The valve position signal may be proportional to the output of the first type output port. The system may also include a monitoring circuit. The pilot actuation signal may be generated by the monitoring circuit while the predefined condition is met. There may also be a primary piloted valve in communication with the monitoring circuit. The main pilot valve may have a first position in the absence of the pilot actuation signal and a second position while receiving the pilot actuation signal. The valve positioner system can include a first valve coupled to the main pilot valve. The first valve may have a first position corresponding to the first position of the main pilot valve and a second position corresponding to the second position of the main pilot valve. The first type output port may be disconnected from the valve actuator while the first valve is in the first position, and the first type output port may be in fluid communication with the valve actuator while the first valve is in the second position.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 밸브 포지셔너 비상 안전 장치가 고려된다. 이 장치는 변환기 출력 포트 및 밸브 신호 위치를 수용하는 전기 입력 포트를 구비한 전자-공기압 변환기를 포함할 수 있다. 변환기 출력의 압력 밸브는 밸브 위치 신호의 전류 레벨 값에 비례할 수 있다. 상기 장치는 또한 밸브 위치 신호를 수용하는 전류 레벨 모니터링 회로를 포함할 수 있다. 밸브 위치 신호의 전류 값이 미리 결정된 오류 값보다 크게 남아 있는 동안 파일럿 작동 신호가 발생될 수 있다. 또한 주 파일럿형 밸브 출력 포트 및 압력 라인 흡입 포트를 포함하는 주 파일럿형 밸브가 있을 수 있다. 주 파일럿형 밸브는 전류 레벨 모니터링 회로와 소통될 수 있다. 더욱이, 주 파일럿형 밸브 출력 포트로 연결되는 제 1 밸브 파일럿 입력 포트를 포함하는 제 1 밸브일 수 있다. 제 1 밸브 입력 포트는 변환기 출력 포트들 중 제 1 변환기 출력 포트에 결합될 수 있으며, 제 1 밸브 출력 포트는 밸브 액츄에이터의 액츄에이터 입력 포트들 중 제 1 액츄에이터 입력 포트에 결합될 수 있다. 제 1 밸브는 변환기를 액츄에이터로 선택적으로 유체적으로 결합할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a valve positioner emergency safety device is contemplated. The device may comprise an electro-pneumatic transducer having a transducer output port and an electrical input port for receiving a valve signal position. The pressure valve at the transducer output may be proportional to the current level value of the valve position signal. The apparatus may also include a current level monitoring circuit that receives the valve position signal. The pilot actuation signal may be generated while the current value of the valve position signal remains greater than the predetermined error value. There may also be a main pilot valve including a main pilot valve output port and a pressure line suction port. The main pilot valve may be in communication with a current level monitoring circuit. Furthermore, it may be a first valve comprising a first valve pilot input port connected to a main pilot valve output port. The first valve input port may be coupled to a first transducer output port of the transducer output ports, and the first valve output port may be coupled to a first actuator input port of the actuator input ports of the valve actuator. The first valve can selectively fluidically couple the transducer to the actuator.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 액츄에이터를 포함하는 밸브 포지셔너로 프로세스의 비상 안전 조절을 위한 방법이 고려된다. 이 방법은 밸브 위치 신호를 수신하는 단계로 시작될 수 있다. 그 후, 이 방법은 공기압 파일럿형 밸브에 대한 파일럿 신호를 비작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 이는 미리 결정된 오류 레벨보다 작은 전류 값을 가지는 밸브 위치 신호에 반응할 수 있다. 이 방법은 또한 파일럿 신호를 비작동시키는 단계에 반응하여 공기압 파일럿형 밸브를 폐쇄하는 스위칭 단계를 포함할 수 있다. 또한, 이 방법은 밸브 포지셔너의 제 1 출력부를 액츄에이터의 제 1 입력부로 선택적으로 결합하는 제 1 밸브를 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 스위칭된 폐쇄형 공기압 파일럿형 밸브에 반응할 수 있다. 파일럿 신호의 비작동화 전에 존재하는 액츄에이터의 제 1 입력부에 대한 공기압 압력은 제 1 밸브의 폐쇄시 유지될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method for emergency safety control of a process with a valve positioner comprising an actuator is contemplated. The method may begin with receiving a valve position signal. The method may then include deactivating the pilot signal for the pneumatic pilot valve. This may respond to a valve position signal having a current value less than a predetermined error level. The method may also include a switching step of closing the pneumatic pilot valve in response to deactivating the pilot signal. The method may also include switching a first valve that selectively couples the first output of the valve positioner to the first input of the actuator. It may respond to a switched closed pneumatic pilot valve. The pneumatic pressure on the first input of the actuator, which is present before deactivation of the pilot signal, can be maintained upon closing of the first valve.

본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 읽을 때 아래의 상세한 설명을 참조하여 최상으로 이해될 것이다.The invention will be best understood with reference to the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings.

본 명세서에서 공개된 다양한 실시예의 이러한 및 다른 특징 및 장점은 아래의 상세한 설명 및 도면을 참조하여 용이하게 이해될 것이다.These and other features and advantages of the various embodiments disclosed herein will be readily understood with reference to the following detailed description and drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 밸브 포지셔너를 위한 비상 안전 시스템의 다양한 부품을 도시하는 블록도이며,
도 2는 예시적인 하나의 밸브 포지셔너 장치의 사시도이며,
도 3은 밸브 포지셔너 장치의 다양한 전기 연결을 도시하는 와이어링 도면이며,
도 4는 예시적인 하나의 피에조-전기 파일럿형 밸브의 사시도이며,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸브 포지셔너를 이용한 프로세스의 비상-안전 조절을 위한 방법의 단계들을 보여주는 흐름도이다.1 is a block diagram illustrating various components of an emergency safety system for a valve positioner in accordance with one embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of an exemplary one valve positioner device,
3 is a wiring diagram showing various electrical connections of the valve positioner device,
4 is a perspective view of one exemplary piezo-electric pilot valve;
5 is a flow chart showing the steps of a method for emergency-safe adjustment of a process using a valve positioner according to another embodiment of the present invention.

공통의 도면 부호는 동일한 요소들을 표시하도록 도면 및 상세한 설명을 통하여 이용된다.Common reference numerals are used throughout the drawings and the description to denote like elements.

첨부된 도면과 관련하여 아래 제시되는 상세한 설명은 본 발명의 소정의 실시예들의 상세한 설명으로서 의도되지만 개선되거나 이용될 수 있는 유일한 형태를 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 상세한 설명은 도시된 실시예들과 관련하여 다양한 기능을 제시하지만, 동일하거나 균등한 기능들은 또한 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도되는 상이한 실시예들에 의해 수행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 상부 및 바닥, 제 1 및 제 2 등과 같은 관련 용어들의 이용은 이 같은 실재물들 사이의 어떠한 실제의 이 같은 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지는 않으면서 서로로부터 하나의 실재물을 구별하기 위해서만 이용된다는 것이 또한 이해된다.The detailed description set forth below in connection with the appended drawings is intended as a detailed description of certain embodiments of the present invention but is not intended to represent the only form that may be improved or used. Although the detailed description sets forth various functions in connection with the illustrated embodiments, it should be understood that the same or equivalent functions may also be performed by different embodiments that are intended to be included within the scope of the present invention. The use of related terms such as top and bottom, first and second, etc., is used only to distinguish one entity from each other without necessarily requiring or implying any actual such relationship or order between such entities. It is also understood.

도 1의 블록도는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 포지셔너 비상 안전 시스템(10)을 도시한다. 일반적으로, 유체 유동 프로세스의 일 부분을 조절하는 제어 밸브(도시안됨)의 위치를 변형하는 밸브 액츄에이터(14)로 결합되는 포지셔너 장치(12)가 있다. 전술된 바와 같이, 밸브 액츄에이터(14)는 챔버(18)를 형성하는 실린더 바디(16)를 포함한다. 압축 공기가 공급되고 압축공기로부터 배출될 때 피스톤(20)은 실린더 바디(16) 내에서 왕복 운동한다. 피스톤(20)은 커넥팅 로드(22)로 기계적으로 연결되고 이어서 커넥팅 로드(22)는 제어 밸브로 결합된다. 선형 밸브 액츄에이터(14)의 특별한 구성은 단지 예시적으로 제시되며, 로터리 타입 또는 다이어프램 타입과 같은, 다른 타입의 액츄에이터가 대용된다.The block diagram of FIG. 1 shows a valve positioner emergency safety system 10 in accordance with one embodiment of the present invention. Generally, there is a positioner device 12 coupled to a valve actuator 14 that modifies the position of a control valve (not shown) that regulates a portion of the fluid flow process. As described above, the valve actuator 14 includes a cylinder body 16 forming the chamber 18. The piston 20 reciprocates in the cylinder body 16 when compressed air is supplied and withdrawn from the compressed air. The piston 20 is mechanically connected to the connecting rod 22 and then the connecting rod 22 is coupled to the control valve. The particular configuration of the linear valve actuator 14 is presented by way of example only, and other types of actuators, such as rotary type or diaphragm type, are substituted.

밸브 포지셔너 비상 안전 시스템(10)의 부품은 비록 어떠한 다른 불활성 가스들이 이용될 수 있지만, 압축 공기에 의해 구동되는 것으로 본 명세서에서 다양하게 도시된다. 이러한 라인을 따라, 유압 부재와 같은 다른 유체 동력 시스템은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 대용될 수 있다. 그러나, 상술된 바와 같이, 압축 공기는 잠재적으로 위험한 산업적 환경에서 반응 시간 및 안전에 대해 수 개의 장점을 제공한다.Parts of the valve positioner emergency safety system 10 are variously shown herein as being driven by compressed air, although any other inert gases may be used. Along these lines, other fluid power systems, such as hydraulic elements, can be substituted without departing from the scope of the present invention. However, as described above, compressed air offers several advantages for reaction time and safety in potentially hazardous industrial environments.

설명에 도움이 되는 실례는 실린더 바디(16)에 의해 한정되는 제 1 유체 유동 통로(24) 및 제 2 유체 유동 통로(26)를 보여주며, 이는 압축 공기가 챔버의 일 측부로 공급되고 다른 측부가 배기되는, 이중-작동 액츄에이터의 특성이다. 그러나, 포지셔너 장치(12)의 구성에 대한 부수적인 변형을 따라, 스프링 복귀부를 구비한 단일-작용 액츄에이터가 대신 사용될 수 있다는 것이 특별히 고려된다.Illustrative examples show the first fluid flow passage 24 and the second fluid flow passage 26 defined by the cylinder body 16, where compressed air is supplied to one side of the chamber and the other side. Is a characteristic of a double-actuated actuator. However, it is particularly contemplated that a single-acting actuator with a spring return may be used instead, along with additional variations on the configuration of the positioner device 12.

밸브 액츄에이터(14)로 압축 공기의 공급 및 배출은 포지셔너 장치(12)에 의해 제어되며, 이의 하나의 예시적인 변형이 도 2에 도시된다. 포지셔너 장치(12)는 또한 밸브 위치 제어기 또는 서보메카니즘으로서 지칭될 수 있으며, 이의 부품은 하우징(28) 내에 포함된다. 포지셔너 장치(12)는 압력 라인 흡입 포트(30), 제 1 출력 포트(32), 및 제 2 출력 포트(34)를 포함하며, 이들 각각은 연결 호스를 수용하는 하우징(28) 상에 개구를 형성한다. 특히, 제 1 출력 포트(32)는 제 1 공기압 연결 라인(36)으로 밸브 액츄에이터(14)의 제 1 유체 유동 통로(24)와 유체 소통되고, 제 2 출력 포트(34)는 제 2 공기압 연결 라인(38)으로 밸브 액츄에이터(14)의 제 2 유체 유동 통로(26)와 유체 소통된다. 제 1 및 제 2 출력 포트(32, 34)는 또한 전기 또는 유압 타입 출력 포트들로부터 구별되는 바와 같이, 제 1 타입 출력 포트, 즉 공기압 타입 출력 포트로서 지칭될 수 있다. 압력 라인 흡입 포트(30)는 원격 소스로 결합되는 압력 라인(40)으로부터 압력 공기를 수용한다.The supply and discharge of compressed air to the valve actuator 14 is controlled by the positioner device 12, one exemplary variant of which is shown in FIG. 2. Positioner device 12 may also be referred to as a valve position controller or servomechanism, a part of which is included in housing 28. The positioner device 12 comprises a pressure line suction port 30, a first output port 32, and a second output port 34, each of which has an opening on the housing 28 which receives the connection hose. Form. In particular, the first output port 32 is in fluid communication with the first fluid flow passage 24 of the valve actuator 14 by a first pneumatic connection line 36, and the second output port 34 is by a second pneumatic connection. Line 38 is in fluid communication with the second fluid flow passage 26 of the valve actuator 14. The first and second output ports 32, 34 may also be referred to as first type output ports, ie pneumatic type output ports, as distinguished from electrical or hydraulic type output ports. Pressure line intake port 30 receives pressure air from pressure line 40 coupled to a remote source.

도 1의 블록도를 다시 참조하면, 포지셔너 장치(12)의 기본 기능은 원동력을 밸브 액츄에이터로 제공하도록 압력 라인(40)으로부터 밸브 액츄에이터(14)의 제 1 유체 통로(24) 및 제 2 유체 유동 통로(26)로 압축 공기의 선택적인 포팅을 포함하여 제어 밸브의 위치가 조정될 수 있도록 한다. 밸브 액츄에이터(14)로 유동하는 압축 공기의 용적은 외부 입력에 종속되며, 외부 입력은 일 실시예에 따라 두 개의 와이어 연결부(44)로 포지셔너 장치(12)로 제공된 밸브 위치 신호(42)이다. 두 개의-와이어 연결부(44)로 수용되는 입력 포트는 또한 제 1 타입(공기압 포트)와 구별되는 제 2 타입 입력 포트, 즉 전기 입력 포트로서 지칭된다. 두 개의 와이어 연결부(44)는 밸브 위치 신호(42)를 포지셔너 장치(12)로 전달하는 중앙 조절기 스테이션으로 링크된다. 다른 관련된 또는 관련되지 않은 프로세스들 및 이 프로세스들을 위한 제어 밸브가 조정되는 중앙 조절기 스테이션으로 연결된 다른 포지셔너 장치(12)일 수 있다.Referring back to the block diagram of FIG. 1, the basic function of the positioner device 12 is that the first fluid passage 24 and the second fluid flow of the valve actuator 14 from the pressure line 40 to provide motive force to the valve actuator. Optional porting of compressed air into the passage 26 allows the position of the control valve to be adjusted. The volume of compressed air flowing to the valve actuator 14 is dependent on the external input, which is a valve position signal 42 provided to the positioner device 12 with two wire connections 44 according to one embodiment. The input port received by the two-wire connection 44 is also referred to as a second type input port, ie an electrical input port, which is distinguished from the first type (air pressure port). The two wire connections 44 are linked to a central regulator station which transmits the valve position signal 42 to the positioner device 12. It may be another related or unrelated process and another positioner device 12 connected to a central regulator station where the control valve for these processes is regulated.

공통 산업적 표준에 대하여, 밸브 위치 신호(42)는 4 mA 내지 20 mA 범위의 아날로그 전류이다. 비록 밸브 포지셔너 비상 안전 시스템(10)의 기본 작동은 디지털 신호를 요구하지 않지만, 밸브 위치 신호(42)는 진단, 형성 등과 같은 부가 기능성을 위해 포지셔너 장치(12)에 의해 이용된 디지털 신호를 운반할 수 있으며 따라서 HART(하이웨이 어드레스로 불러낼 수 있는 원격 변환기) 컴플라이언트(compliant)이다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 밸브 위치 신호(42)는 또한 포지셔너 장치(12) 및 다른 관련 부품으로 전력을 제공한다.For a common industrial standard, the valve position signal 42 is an analog current in the range of 4 mA to 20 mA. Although the basic operation of the valve positioner emergency safety system 10 does not require a digital signal, the valve position signal 42 may carry a digital signal used by the positioner device 12 for additional functionality such as diagnosis, formation, or the like. It is therefore HART (a remote addressable addressable to a highway address) compliant. As will be described further below, the valve position signal 42 also provides power to the positioner device 12 and other related components.

밸브 위치 신호(42)는 제어 밸브의 완전한 개방 또는 완전한 폐쇄 위치의 퍼센티지로서, 및 더욱 상세하게는 상기 위치를 달성하도록 압력 라인 흡입 포트(30)로부터 제 1 및 제 2 출력 포트(30, 32)로 포팅되는 압축 공기의 압력으로서 정량될 수 있다. 예를 들면, 적절한 측정시, 0%(4 mA) 입력 신호가 완전한 폐쇄 위치로서 제한될 수 있으며, 100% 신호(20 mA) 입력 신호는 완전한 개방 위치로서 제한될 수 있다. 따라서 12 mA는 50% 위치를 나타낼 수 있다.The valve position signal 42 is a percentage of the fully open or fully closed position of the control valve, and more particularly the first and second output ports 30, 32 from the pressure line inlet port 30 to achieve this position. It can be quantified as the pressure of the compressed air to be ported to. For example, upon proper measurement, the 0% (4 mA) input signal may be limited to the fully closed position and the 100% signal (20 mA) input signal may be limited to the fully open position. Thus 12 mA can represent a 50% position.

전기-공기압 변환기(46), 및 특히 그 안의 마이크로프로세서(48)는 밸브 위치 신호(42)를 수신한다. 밸브 액츄에이터(14)의 정확한 위치설정을 보장하도록, 피드백 신호는 밸브 액츄에이터의 실제 위치를 판독하여 밸브 액츄에이터의 실제 위치를 나타내는 신호를 마이크로프로세서(48)로 전달한다. 밸브 위치 신호(42)는 설정 지점 또는 기준 값을 포함하며, 설정 지점 또는 기준 값과 실제 위치 신호의 값이 비교된다. 변환기(46)는 이어서 밸브 액츄에이터(14)로 다소의 압축 공기로 조정되어 변환기를 지정된 설정 지점으로 위치되도록 한다. 다양한 상이한 알고리즘은 밸브 액츄에이터(14)에 대한 압축 공기의 유량에서의 변화를 실행하기 위해 이용된다.The electro-pneumatic transducer 46, and in particular the microprocessor 48 therein, receives the valve position signal 42. To ensure correct positioning of the valve actuator 14, the feedback signal reads the actual position of the valve actuator and transmits a signal to the microprocessor 48 indicating the actual position of the valve actuator. The valve position signal 42 includes a set point or reference value, and the value of the actual position signal is compared with the set point or reference value. The transducer 46 is then adjusted with some compressed air by the valve actuator 14 to position the transducer to the designated set point. Various different algorithms are used to implement the change in the flow rate of compressed air for the valve actuator 14.

도 3은 단자 블록(50)에 포함된 포지셔너 장치(12)로의 다양한 전기 연결을 도시한다. 각각 특정 기능을 가지는 수 개의 단자 그룹이 있다. 밸브 위치 단자 그룹(52)은 설정 지점 라인 및 접지부로 연결되는 복귀(음의(negative)) 라인을 포함한다. 아날로그 피드백 단자 그룹(54)은 상술된 밸브 위치 피드백 센서로 연결되는 입력 라인을 포함한다. 또한 복수의 출력 라인을 포함하는 디지털 입력 단자 그룹(56), 뿐만 아니라 전압 공급 라인(SUP) 및 복수의 출력 라인(OP1, OP2)을 포함하는 디지털출력 단자 그룹(58)이 있으며, 이들의 이용은 아래에서 더욱 상세하게 설명된다. 디지털 출력 단자 그룹(58)의 복귀 라인(RET)은 또한 밸브 위치 단자 그룹(52)의 복귀 라인으로 연결된다. 도 2를 참조하면, 하우징(28)은 또한 전기 어댑터 포트(52)를 형성하며, 전기 어댑터 포트를 통하여 두 개의 와이어 연결부(4)를 위한 다양한 커넥터가 루팅된다.3 shows various electrical connections to the positioner device 12 included in the terminal block 50. There are several terminal groups, each with a specific function. Valve position terminal group 52 includes a set point line and a return (negative) line to ground. Analog feedback terminal group 54 includes an input line that connects to the valve position feedback sensor described above. There is also a digital input terminal group 56 comprising a plurality of output lines, as well as a digital output terminal group 58 comprising a voltage supply line SUP and a plurality of output lines OP1, OP2, and their use. Is described in more detail below. The return line RET of the digital output terminal group 58 is also connected to the return line of the valve position terminal group 52. Referring to FIG. 2, the housing 28 also forms an electrical adapter port 52, through which various connectors for two wire connections 4 are routed.

포지셔너 장치(12)는 환경 내의 가연성 가스가 보통 회로 및 회로의 구성 부품에서 통상적인 스파크로부터 점화되는 가능성을 가지는 위험한 환경에 저절한 것으로 이해된다. 이에 대해, 포지셔너 장치(12)는 그 중에서도 특히, 전기 부품 및 전기 부품 내에 이용되는 소정의 다른 장치는 낮은 전압으로 작동된다는 점에서 본질적으으로 안전한 것으로 이해된다.The positioner device 12 is understood to be suitable for hazardous environments, where the combustible gas in the environment has the potential to ignite from the usual sparks in the circuit and components of the circuit. In this regard, the positioner device 12 is understood to be intrinsically safe, in particular in that the electrical component and any other apparatus used within the electrical component are operated at a low voltage.

본 발명의 일 실시예에 따라, 밸브 포지셔너 비상 안전 시스템(10)은 "오류-정지(fail-freeze)" 기능을 포함하는 것을 고려한다. 상술된 바와 같이, "오류-정지"는 액츄에이터 장치(14)의 위치가 오류 전 가장 가까운 위치에 유지되는 기능을 지칭한다. 이러한 오류는 신호 소스로부터 단속되는 두 개의 와이어 연결부(44)에 의한 전력의 손실, 압력 라인(40)에서의 압력의 손실, 액츄에이터 위치 피드백 신호의 손실, 등을 포함한다. 본 발명은 전력의 손실이 오류-정지 기능을 시작하는 일 실시예의 상세한 설명을 포함하며 이는 단지 예시적이고 제한적이지 않은 실례에 의해 제시된다. 위에서 열거된 것과 같은 다른 오류 상태는 또한 오류-정지 기능을 시작할 수 있으며, 밸브 포지셔너 비상 안전 시스템(10)의 다른 실시예가 오류-정지 기능에 적용될 수 있다.According to one embodiment of the invention, it is contemplated that the valve positioner emergency safety system 10 includes a " fail-freeze " function. As mentioned above, "error-stop" refers to the function by which the position of the actuator device 14 is maintained at the closest position before the error. These errors include loss of power by two wire connections 44 interrupted from the signal source, loss of pressure in pressure line 40, loss of actuator position feedback signal, and the like. The invention includes a detailed description of one embodiment where the loss of power initiates an error-stopping function, which is presented by way of example only and not by way of limitation. Other fault conditions, such as those listed above, can also initiate a fault-stop function, and other embodiments of the valve positioner emergency safety system 10 can be applied to the fault-stop function.

도 1을 참조하면, 포지셔너 장치(12)는 모니터링 회로(62)를 포함한다. 비록 포지셔너 장치(12)의 일 부분이 되는 것으로 도시되었지만, 모니터링 회로(62)가 독립 장치가 될 수 있는 것이 특히 고려된다. 모니터링 장치(62)는 공기압 변환기(46)로 두 개의 와이어 연결부(44)와 직렬로 배치되며, 따라서 유입되는 밸브 위치 신호(42)를 수용한다. 상술된 바와 같이, 밸브 위치 신호(42)는 포지셔너 장치(12)에 전력을 공급함으로써 모니터링 회로(62)에 전력이 인가된다. 공기압 변환기(46)로 공급되는 전류는 전술된 동일한 4 내지 20 mA에 있는 것으로 이해된다. 현재, 모니터링 회로(62) 없이, 공기압 변환기(46)에 대한 입력 전압은 12 내지 30 볼트의 범위 내에 있는 것으로 이해된다. 모니터링 회로(62)의 직렬 부가로, 입력 전압 범위는 20 내지 30 볼트로 증가될 수 있다.Referring to FIG. 1, the positioner device 12 includes a monitoring circuit 62. Although shown as being part of the positioner device 12, it is particularly contemplated that the monitoring circuit 62 may be an independent device. The monitoring device 62 is arranged in series with the two wire connections 44 as a pneumatic transducer 46 and thus receives the incoming valve position signal 42. As described above, the valve position signal 42 is powered by the monitoring circuit 62 by powering the positioner device 12. It is understood that the current supplied to the pneumatic transducer 46 is at the same 4-20 mA described above. Currently, without the monitoring circuit 62, it is understood that the input voltage to the pneumatic transducer 46 is in the range of 12 to 30 volts. With the series addition of the monitoring circuit 62, the input voltage range can be increased to 20 to 30 volts.

본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 회로(62)는 밸브 위치 신호(42)의 전류 레벨을 연속적으로 평가한다. 전류 레벨이 미리 결정된 오류 레벨 위에 남아 있는 한, 파일럿 작동 신호(64)는 모니터 출력 라인(66)에 발생된다. 이러한 미리 결정된 오류 레벨은 3.7 mA일 수 있으며 여기에서 적절한 신호는 4 mA 내지 20 mA를 가지며, 이는 단지 예시적이며 제한적인 것은 아니다. 상술된 바와 같이, 밸브 위치 신호(42)의 손실 외의 다른 오류 상태가 모니터링될 수 있다. 이러한 점에서, 이 같은 다른 오류 상태가 감지되지 않는 동안 파일럿 작동 신호(64)는 또한 남아 있을 수 있다. 따라서, 전 시스템에 미치는 압축 공기 압력, 위치 피드백 에러율, 등과 같은 모니터링 상태가 미리 조절될 수 있다.The monitoring circuit 62 according to one embodiment of the invention continuously evaluates the current level of the valve position signal 42. As long as the current level remains above the predetermined error level, the pilot actuation signal 64 is generated at the monitor output line 66. This predetermined error level can be 3.7 mA where the appropriate signal has 4 mA to 20 mA, which is merely exemplary and not limiting. As mentioned above, other error conditions than the loss of the valve position signal 42 can be monitored. In this regard, the pilot actuation signal 64 may also remain while such other error conditions are not detected. Thus, monitoring conditions such as compressed air pressure, position feedback error rate, etc. on the entire system can be pre-adjusted.

밸브 포지셔너 비상 안전 시스템(10)은 또한 모니터링 회로(62)와 소통되는 주 파일럿형 밸브(68)를 포함한다. 도 3을 더 참조하면, 주 파일럿형 밸브(68)는 양의 라인(72) 및 음의 라인(74)을 구비한 피에조전기(또는 소정의 다른 저 전력) 파일럿 요소(70)를 포함한다. 양의 라인(72)은 차례로 디지털 출력 단자 그룹(58)의 전압 공급 라인(SUP) 뿐만 아니라 밸브 위치 단자 그룹(52)의 복귀(음의) 라인으로 연결된다. 여기서, 피에조전기 파일럿 요소(70)는 두 개의 와이어 연결부(44)와 직렬로 배치되고 또한 이에 의해 전력이 공급된다.The valve positioner emergency safety system 10 also includes a main pilot valve 68 in communication with the monitoring circuit 62. Referring further to FIG. 3, the main pilot valve 68 includes a piezoelectric (or some other low power) pilot element 70 having a positive line 72 and a negative line 74. The positive line 72 is in turn connected to the return (negative) line of the valve position terminal group 52 as well as the voltage supply line SUP of the digital output terminal group 58. Here, the piezoelectric pilot element 70 is arranged in series with the two wire connections 44 and is thereby powered.

두 개의 와이어 연결부(44)(피에조전기 파일럿 요소(70)로 평행한)와 직렬로 되어 있는 마이크로프로세서(48)로 공급되는 전력으로, 낮은 또는 개방 값은 파일럿 작동 신호(64)로서 디지털 출력 단자 그룹(58) 상의 디지털 출력 라인(OP1)으로 출력된다. 낮은 값을 출력함으로서, 전류는 피에조 전기 파일럿 요소(70)를 통하여 유동하여, 주 파일럿형 밸브(68)를 작동시킨다. 따라서, 정상 작동 동안, 파일럿 작동 신호(64) 및 이에 따라 주 파일럿형 밸브(68)가 온(on) 상태로 남아 있게 된다. 그러나, 오류가 감지된 후 양의 라인(72)에 남아 있는 어떠한 전력도 존재하는 정도로 개방 값을 출력함으로써, 피에조전기 파일럿 요소(70)가 전력이 오프되고 주 파일럿형 밸브(68)가 비작동된다.The power supplied to the microprocessor 48 in series with the two wire connections 44 (parallel to the piezoelectric pilot element 70), the low or open value being the digital output terminal as the pilot actuation signal 64. It is output to the digital output line OP1 on the group 58. By outputting a low value, current flows through the piezo electric pilot element 70 to actuate the main pilot valve 68. Thus, during normal operation, the pilot actuation signal 64 and thus the main pilot valve 68 remain on. However, by outputting an open value to the extent that there is any power remaining on the positive line 72 after a fault is detected, the piezoelectric pilot element 70 is powered off and the main piloted valve 68 is deactivated. do.

주 파일럿형 밸브(68)는 스프링 복귀부를 구비한 종래의 정상 상태에서 폐쇄된 3/2 방 밸브인 것이 이해된다. 전력 소모는 약 6 밀리와트(mW)인 것으로 이해되고 매우 낮은 유체 유량(CV)을 가지며, 추가의 작업이 이의 출력으로 수행될 수 있다. 이 같은 낮은 전력 장치는 또한 본지적으로 안전하고 위험한 환경에서 이용하기에 적절한 것으로 알려져 있다.It is understood that the main pilot valve 68 is a 3 / 2-way valve closed in a conventional steady state with a spring return. Power consumption is understood to be about 6 milliwatts (mW) and has a very low fluid flow rate (CV), further work can be performed at its output. Such low power devices are also known to be inherently suitable for use in safe and hazardous environments.

도 4에 최상으로 도시된 바와 같이, 주 파일럿형 밸브(68)는 압력 라인(40)에 결합되는 압력 라인 흡입 포트(76), 주 출력 포트(78), 및 제 2 출력 포트(80)를 가진다. 정상 상태에서 폐쇄된 또는 비작동화된 제 1 위치에서, 압력 라인 흡입 포트(76)는 주 출력 포트(78) 또는 제 2 출력 포트(80) 어느 것과도 유체 소통되지 않는다. 대신, 주 출력 포트(78)는 배치되는 제 2 출력 포트(80)와 유체 소통된다. 비작동화된, 주 파일럿형 밸브(68)의 2 위치에서, 압력 라인 흡입 포트(76)는 주 출력 포트(78)와 유체 소통된다. 따라서, 압력 라인(40)으로부터 압축 공기는 관통 유동하고 다른 작업이 이와 함께 수행된다.As best shown in FIG. 4, the main pilot valve 68 has a pressure line suction port 76, a main output port 78, and a second output port 80 coupled to the pressure line 40. Have In the closed or non-operated first position in the normal state, the pressure line suction port 76 is not in fluid communication with either the main output port 78 or the second output port 80. Instead, main output port 78 is in fluid communication with a second output port 80 that is disposed. In two positions of the deactivated, main pilot valve 68, the pressure line suction port 76 is in fluid communication with the main output port 78. Thus, the compressed air from the pressure line 40 flows through and other work is carried out with it.

주 출력 포트(78)는 제 1 밸브(86)의 제 1 공기압 파일럿(82) 뿐만 아니라 제 2 밸브(88)의 제 2 공기압 파일럿(84)과 유체 소통된다. 제 1 및 제 2 밸브는 포지셔너 장치(12)와 밸브 액츄에이터(14) 사이에 삽입되는 스프링 복귀부를 구비한 정상 상태에서 폐쇄된 두-위치 밸브가 되는 것으로 이해된다. 더욱 상세하게는, 제 1 밸브(84)는 제 1 공기압 연결 라인(36)으로 포지셔너 장치(12)의 제 1 출력 포트(32), 및 밸브 액츄에이터(14)의 제 1 유체 유동 통로(24)와 직접 유체 소통되는 제 1 출력 포트(92)와 직접 유체 소통된다. 이러한 라인들을 따라, 제 2 밸브(88)는 제 2 공기압 커넥팅 라인(38)으로 포지셔너 장치(12)의 제 2 출력 포트(34)와 직접 유체 소통되는 제 2 입력 포트(94), 및 밸브 액츄에이터(14)의 제 2 유체 유동 통로(26)와 직접 유체 소통되는 제 2 출력 포트(96)를 가진다.The main output port 78 is in fluid communication with the first pneumatic pilot 82 of the first valve 86 as well as the second pneumatic pilot 84 of the second valve 88. It is understood that the first and second valves are closed two-position valves in a steady state with a spring return inserted between the positioner device 12 and the valve actuator 14. More specifically, the first valve 84 is a first pneumatic connecting line 36, the first output port 32 of the positioner device 12, and the first fluid flow passage 24 of the valve actuator 14. Is in direct fluid communication with a first output port 92 in direct fluid communication with the first output port 92. Along these lines, the second valve 88 is a second input port 94 in direct fluid communication with the second output port 34 of the positioner device 12 with a second pneumatic connecting line 38, and a valve actuator. It has a second output port 96 in direct fluid communication with the second fluid flow passage 26 of 14.

압축 공기가 주 파일럿형 밸브(68)의 주 출력 포트(78)로부터 유동하지 않고, 제 1 밸브(84) 및 제 2 밸브(88)는 제 1 입력 포트(90) 및 제 2 입력 포트(94)가 각각 제 1 출력 포트(92) 및 제 2 출력 포트(96)로부터 차단되는 제 1 폐쇄 위치에 남아 있게 된다. 제 1 공기압 파일럿(82)이 주 파일럿형 밸브(68)의 주 출력 포트(78)로부터 압축 공기의 유동에 의해 작동되면, 제 1 밸브(84) 및 제 2 밸브(88)가 턴 온(turn on)되어, 제 1 입력 포트(90) 및 제 2 입력 포트(94)를 각각 제 1 출력 포트(92) 및 제 2 출력 포트(96)로 연결한다. 제 1 밸브(84) 및 제 2 밸브(88)가 비작동될 때, 제 1 유체 유동 통로(24) 및 제 2 유체 유동 통로(26) 각각의 압력이 이 같은 제 1 및 제 2 밸브(84, 88)가 트러거링 오프되기 바로 전 레벨로 유지된다.No compressed air flows from the main output port 78 of the main pilot valve 68, and the first valve 84 and the second valve 88 are connected to the first input port 90 and the second input port 94. ) Remain in the first closed position that is isolated from the first output port 92 and the second output port 96, respectively. When the first pneumatic pilot 82 is operated by the flow of compressed air from the main output port 78 of the main pilot valve 68, the first valve 84 and the second valve 88 are turned on. on), connecting the first input port 90 and the second input port 94 to the first output port 92 and the second output port 96, respectively. When the first valve 84 and the second valve 88 are deactivated, the pressure of each of the first fluid flow passage 24 and the second fluid flow passage 26 is such a first and second valve 84. 88 is maintained at the level just before the triggering off.

도 5의 흐름도를 참조하면, 포지셔너 장치(2) 및 밸브 액츄에이터(14)가 구비된 프로세스의 비상-안전 조절을 위한 방법이 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 고려된다. 이 방법은 두 개의 와이어 연결부(44)로 밸브 위치 신호(42)를 수행하는 단계(200)로 시작한다. 이 방법은 이어서 주 파일럿형 밸브(68)로 전달되는 파일럿 작동 신호(64)를 비활성화하는 단계(202)로 계속된다. 이는 결정 단계(2010에서 평가되고 상술된 바와 같은, 미리 결정된 오류 레벨 또는 한계 값보다 작은 전류 값을 가지는 밸브 위치 신호(42)에 반응하여 발생하는 것으로 이해된다.Referring to the flowchart of FIG. 5, a method for emergency-safe control of a process equipped with a positioner device 2 and a valve actuator 14 is contemplated according to another embodiment of the invention. The method begins with a step 200 of performing a valve position signal 42 with two wire connections 44. The method then continues with step 202 of inactivating the pilot actuation signal 64 that is transmitted to the main pilot valve 68. This is understood to occur in response to the valve position signal 42 having a current value that is less than a predetermined error level or threshold value, as assessed in the determination step 2010 and described above.

파일럿 작동 신호(64)가 턴 오프되면, 이 방법은 주 파일럿형 밸브(68)를 폐쇄로 스위칭하는 단계(204)로 계속된다. 주 파일럿형 밸브(68)를 통한 압축 공기의 유동의 턴 오프는 또한 제 1 공기압 파일럿(82) 및 제 2 공기압 파일럿(86)를 비 작동시킨다. 그 후, 단계(206)에 따라, 제 1 밸브(84) 및 제 2 밸브(88)가 폐쇄되게 스위칭된다. 이는 이어서 포지셔너 장치(12)로부터 밸브 액츄에이터(14)로의 압축 공기의 유동을 중단하는 단계, 및 파일럿 작동 신호(64)의 비활성화 바로 전으로부터 밸브 액츄에이터(14)로 압력을 홀딩하는 단계를 실행한다.If the pilot actuation signal 64 is turned off, the method continues with step 204 of switching the main pilot valve 68 to close. Turning off the flow of compressed air through the main pilot valve 68 also deactivates the first pneumatic pilot 82 and the second pneumatic pilot 86. Then, according to step 206, the first valve 84 and the second valve 88 are switched to close. This then carries out stopping the flow of compressed air from the positioner device 12 to the valve actuator 14 and holding the pressure to the valve actuator 14 from just before deactivation of the pilot actuation signal 64.

밸브 위치 신호(42)가 미리 결정된 오류 레벨 또는 한계 값보다 작은 전류 값을 가지는 한, 단계(206)으로서의 밸브 포지셔너 비상 안전 시스템(10)의 상태가 유지된다, 즉 밸브 액츄에이터는 "오류-정지" 위치에 유지된다. 전류 값이 미리 결정된 오류 레벨 또는 한계 값보다 크거나 동일한 평가 단계(207)가 사실로 밝혀진 후, 상기 방법은 지연을 발생시키는 단계(208)로 계속된다. 이러한 지연은 포지셔너 장치(12)를 재시작하는 지연에 대응하는 것으로 이해된다. 이어서, 단계(210)에 따라, 주 파일럿형 밸브(68)가 재작동된다. 이는, 이어서 제 1 공기압 파일럿(84) 및 제 2 공기압 파일(88)을 각각 개방된 제 2 위치로 스위칭된다. 포지셔너 장치(12)로부터 밸브 액츄에이터(14)로 압축 공기의 유동은 따라서 다시 시작한다.As long as the valve position signal 42 has a current value that is less than a predetermined error level or threshold value, the state of the valve positioner emergency safety system 10 as step 206 is maintained, ie the valve actuator is " error-stopped. &Quot; Is kept in position. After the evaluation step 207 is found to be true that the current value is greater than or equal to a predetermined error level or threshold value, the method continues with step 208 of generating a delay. This delay is understood to correspond to the delay of restarting the positioner device 12. Then, in accordance with step 210, the main pilot valve 68 is reactivated. This then switches the first pneumatic pilot 84 and the second pneumatic pile 88 to the open second position, respectively. The flow of compressed air from the positioner device 12 to the valve actuator 14 thus starts again.

여기서 도시된 특별한 것은 단지 예시적이고 제한적인 것은 아니며, 가장 유용하고 본 발명에서 제시되는 다양한 실시예들의 개념적 양태 및 원리의 상세한 설명을 용이하게 이해하는 것으로 믿어지는 것을 제공하기 위하여 제시된다. 이러한 점에서, 다양한 실시예의 상이한 특징을 기본적으로 이해하기 위해 필요한 것보다 어떠한 더한 상세함을 보여주는 것을 시도하지 않으며, 도면으로 취한 상세한 설명은 이들이 실제로 실시되는 방법이 본 기술분야의 기술자에게 명백하게 된다.The particular depicted herein is merely illustrative and not restrictive and is presented to provide what is believed to be the most useful and readily understood detailed description of the conceptual aspects and principles of the various embodiments presented herein. In this regard, no attempt is made to show any more detail than is necessary to fundamentally understand the different features of the various embodiments, and the detailed description taken in the drawings makes apparent to those skilled in the art how they are practiced.

Claims

밸브 포지셔너 시스템으로서,
밸브 액츄에이터로 연결가능한 제 1 타입 출력 포트 및 상기 제 1 타입 출력 포트의 출력부에 비례하는 밸브 위치 신호를 수신하는 제 2 타입 입력 포트를 포함하는 변환기;
모니터링 회로로서, 미리 한정된 상태가 충족되는 동안 모니터링 회로에 의해 파일럿 작동 신호가 발생되는, 모니터링 회로;
상기 모니터링 회로와 소통되는 주 파일럿형 밸브로서, 상기 주 파일럿형 밸브가 상기 파일럿 작동 신호가 없는 제 1 위치를 가지는, 주 파일럿형 밸브; 및
상기 주 파일럿형 밸브로 결합되는 제 1 밸브로서, 상기 제 1 밸브는 상기 주 파일럿형 밸브의 제 1 위치에 대응하는 제 1 위치를 가지는, 제 1 밸브를 포함하며,
상기 제 1 밸브가 상기 제 1 위치에 있는 동안 상기 제 1 타입 출력 포트는 상기 밸브 액츄에이터로부터 단속되는,
밸브 포지셔너 시스템.
As a valve positioner system,
A converter comprising a first type output port connectable to a valve actuator and a second type input port receiving a valve position signal proportional to an output of the first type output port;
A monitoring circuit, comprising: a monitoring circuit in which a pilot actuation signal is generated by the monitoring circuit while a predefined condition is satisfied;
A main pilot valve in communication with the monitoring circuit, the main pilot valve having a first position free of the pilot actuation signal; And
A first valve coupled to the main pilot valve, the first valve comprising a first valve having a first position corresponding to the first position of the main pilot valve,
Wherein the first type output port is interrupted from the valve actuator while the first valve is in the first position,
Valve positioner system.

제 1 항에 있어서,
상기 주 파일럿형 밸브는 상기 파일럿 작동 신호의 수신 동안 제 2 위치를 가지며,
상기 제 1 밸브는 상기 주 파일럿형 밸브의 제 2 위치에 대응하는 제 2 위치를 가지며,
상기 제 1 밸브가 상기 제 2 위치에 있는 동안 상기 제 1 타입 출력 포트가 상기 밸브 액츄에이터와 유체 소통되는,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 1,
The main pilot valve has a second position during reception of the pilot actuation signal,
The first valve has a second position corresponding to a second position of the main pilot valve,
The first type output port is in fluid communication with the valve actuator while the first valve is in the second position,
Valve positioner system.

제 1 항에 있어서,
상기 제 1 타입 출력 포트는 공기압 타입 출력 포트이고;
상기 변환기는 압력 라인으로 연결된 제 1 타입 입력 포트를 포함하며:
상기 제 2 타입 출력 포트는 전기 타입 출력 포트인,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 1,
The first type output port is a pneumatic type output port;
The transducer comprises a first type input port connected by a pressure line:
The second type output port is an electrical type output port;
Valve positioner system.

제 3 항에 있어서,
상기 제 1 타입 출력 포트의 출력의 압력 값은 상기 밸브 액츄에이터의 존재하는 위치와 상기 밸브 위치 신호의 전류 값이 비교되도록, 그리고 이 같은 비교의 결과로서 상기 밸브 액츄에이터를 정정된 위치로 잠재적으로 이동시키도록 작동되는 포지셔너에 의해 자동적으로 제어되는,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 3, wherein
The pressure value of the output of the first type output port is such that the present position of the valve actuator and the current value of the valve position signal are compared and potentially move the valve actuator to the corrected position as a result of this comparison. Automatically controlled by a positioner operated to
Valve positioner system.

제 4 항에 있어서,
상기 모니터링 회로는 상기 밸브 위치 신호를 수신하고,
상기 미리 한정된 상태가 미리 결정된 오류 값보다 크게 남아 있는 밸브 위치 신호의 전류 값인,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 4, wherein
The monitoring circuit receives the valve position signal,
Wherein the predefined state is a current value of a valve position signal that remains greater than a predetermined error value,
Valve positioner system.

제 5 항에 있어서,
상기 밸브 위치 신호는 4 내지 20 밀리암페어(mA)의 공칭 전류값을 가지는,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 5, wherein
The valve position signal has a nominal current value of 4 to 20 milliamps (mA),
Valve positioner system.

제 3 항에 있어서,
상기 모니터링 회로는 상기 압력 라인으로부터 시스템 압력 값을 유도하고,
상기 미리 한정된 상태는 미리 결정된 오류 값보다 더 크게 남아 있는 시스템 압력 값인,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 3, wherein
The monitoring circuit derives a system pressure value from the pressure line,
The predefined state is a system pressure value that remains greater than a predetermined error value,
Valve positioner system.

제 3 항에 있어서,
상기 미리 한정된 상태는 미리 결정된 오류 한계 값 내에 남아 있는 액츄에이터 위치 피드백 표시기인,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 3, wherein
The predefined state is an actuator position feedback indicator that remains within a predetermined error limit value.
Valve positioner system.

제 3 항에 있어서,
상기 파일럿 작동 신호를 위한 전력은 상기 밸브 위치 신호로부터 유도되는,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 3, wherein
Power for the pilot actuation signal is derived from the valve position signal,
Valve positioner system.

제 3 항에 있어서,
상기 제 1 밸브는 정상 상태에서 폐쇄된, 스프링 작동 공기압 밸브인,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 3, wherein
Said first valve is a spring actuated pneumatic valve, closed in normal condition,
Valve positioner system.

제 3 항에 있어서,
상기 주 파일럿형 밸브는 파일럿 작동 신호로 통전된 저 전력 파일럿 밸브를 포함하는,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 3, wherein
The main pilot valve comprises a low power pilot valve energized with a pilot actuation signal;
Valve positioner system.

제 1 항에 있어서,
상기 주 파일럿형 밸브에 결합되는 제 2 밸브를 더 포함하며,
상기 제 2 밸브는 상기 주 파일럿형 밸브의 제 1 위치에 대응하는 제 1 위치를 가지며, 상기 제 2 밸브가 상기 제 1 위치에 있는 동안 상기 제 1 타입 출력 포트가 상기 밸브 액츄에이터로부터 단속되는,
밸브 포지셔너 시스템.
The method of claim 1,
A second valve coupled to the main pilot valve,
The second valve has a first position corresponding to a first position of the main pilot valve, and wherein the first type output port is intermittent from the valve actuator while the second valve is in the first position;
Valve positioner system.

밸브 포지셔너 비상 안전 장치로서,
밸브 위치 신호를 수신하는 전기 입력 포트 및 변환기 출력 포트를 포함하는 전기-공기압 변환기로서, 상기 변환기 출력의 압력 값은 상기 밸브 위치 신호의 전류 레벨 값에 비례하는, 전기-공기압 변환기;
상기 밸브 위치 신호를 수신하는 전류 레벨 모니터링 회로로서, 상기 밸브 위치 신호의 전류 값이 미리 결정된 오류 값보다 더 큰 동안 파일럿 작동 신호가 발생되는, 전류 레벨 모니터링 회로;
주 파일럿형 밸브 출력 포트 및 압력 라인 흡입 포트를 포함하며, 상기 전류 레벨 모니터링 회로와 소통되는, 주 파일럿형 밸브; 및
상기 주 파일럿형 밸브 출력 포트로 연결되는 제 1 밸브 파일럿 입력 포트, 상기 변환기 출력 포트들 중 제 1 변환기 출력 포트로 결합되는 제 1 밸브 입력 포트, 및 밸브 액츄에이터의 액츄에이터 입력 포트들 중 제 1 액츄에이터 입력 포트로 결합되는 제 1 밸브 출력 포트를 포함하며, 상기 변환기를 상기 액츄에이터로 선택적으로 유체 결합하는, 제 1 밸브를 포함하는,
밸브 포지셔너 비상 안전 장치.
As a valve positioner emergency safety device,
An electro-pneumatic transducer comprising an electrical input port and a transducer output port for receiving a valve position signal, wherein the pressure value of the transducer output is proportional to the current level value of the valve position signal;
A current level monitoring circuit that receives the valve position signal, wherein a pilot actuation signal is generated while a current value of the valve position signal is greater than a predetermined error value;
A main pilot valve comprising a main pilot valve output port and a pressure line suction port, in communication with the current level monitoring circuit; And
A first valve pilot input port connected to said main pilot valve output port, a first valve input port coupled to a first transducer output port of said transducer output ports, and a first actuator input of actuator input ports of a valve actuator A first valve output port coupled to the port, the first valve selectively fluidly coupling the transducer to the actuator;
Valve positioner emergency safety device.

제 13 항에 있어서,
상기 파일럿 작동 신호에 대한 전력이 상기 밸브 위치 신호로부터 유도되는,
밸브 포지셔너 비상 안전 장치.
The method of claim 13,
Power for the pilot actuation signal is derived from the valve position signal,
Valve positioner emergency safety device.

제 13 항에 있어서,
상기 밸브 위치 신호는 4 내지 20 밀리암페어(mA)의 공칭 전류 값을 가지는,
밸브 포지셔너 비상 안전 장치.
The method of claim 13,
The valve position signal has a nominal current value of 4 to 20 milliamps (mA),
Valve positioner emergency safety device.

제 13 항에 있어서,
상기 주 파일럿형 밸브 출력 포트로 연결되는 제 2 밸브 파일럿 입력 포트, 상기 변환기 출력 포트들 중 제 2 변환기 출력 포트로 결합되는 제 2 밸브 입력 포트, 및 상기 밸브 액츄에이터의 상기 액츄에이터 입력 포트들 중 제 2 액츄에이터 입력 포트로 결합되는 제 2 밸브 출력 포트를 포함하는 제 2 밸브를 더 포함하는,
밸브 포지셔너 비상 안전 장치.
The method of claim 13,
A second valve pilot input port connected to said main pilot valve output port, a second valve input port coupled to a second transducer output port of said transducer output ports, and a second of said actuator input ports of said valve actuator; Further comprising a second valve comprising a second valve output port coupled to an actuator input port,
Valve positioner emergency safety device.

액츄에이터를 포함하는 밸브 포지셔너를 이용한 프로세스의 비상-안전 조절을 위한 방법으로서,
밸브 위치 신호를 수신하는 단계;
미리 결정된 오류 레벨보다 작은 전류 값을 가지는 상기 밸브 위치 신호에 반응하여 공기압 파일럿형 밸브로의 파일럿 신호를 비활성화하는 단계;
상기 파일럿 신호의 비 활성화에 반응하여 상기 공기압 파일럿형 밸브가 폐쇄되게 스위칭하는 단계; 및
폐쇄되게 스위칭된 상기 공기압 파일럿형 밸브에 반응하여 상기 액츄에이터의 제 1 입력부로 상기 밸브 포지셔너의 제 1 출력부를 선택적으로 결합하는 제 1 밸브의 페쇄를 스위칭하는 단계로서, 상기 제 1 밸브의 폐쇄시 상기 파일럿 신호의 비활성화 전에 존재하는 상기 액츄에이터의 제 1 입력부로의 공기 압력이 유지되는, 제 1 밸브의 폐쇄를 스위칭하는 단계를 포함하는,
액츄에이터를 포함하는 밸브 포지셔너를 이용한 프로세스의 비상-안전 조절을 위한 방법.
A method for emergency-safe control of a process using a valve positioner comprising an actuator,
Receiving a valve position signal;
Deactivating a pilot signal to a pneumatic pilot valve in response to the valve position signal having a current value less than a predetermined error level;
Switching the pneumatic pilot valve to close in response to deactivation of the pilot signal; And
Switching closing of a first valve selectively coupling the first output of the valve positioner to the first input of the actuator in response to the pneumatic pilot valve being switched closed, wherein the closing of the first valve Switching the closing of the first valve, wherein air pressure to the first input of the actuator that is present prior to deactivation of the pilot signal is maintained;
A method for emergency-safe control of a process using a valve positioner comprising an actuator.

제 17 항에 있어서,
폐쇄되게 스위칭되는 공기압 파일럿형 밸브에 반응하여 상기 액츄에이터의 제 2 입력부로 상기 밸브 포지셔너의 제 2 출력부로 선택적으로 결합되는 제 2 밸브가 폐쇄되게 스위칭하는 단계로서, 상기 제 2 밸브의 폐쇄 시 상기 파일럿 신호의 비작동화 전에 존재하는 상기 액츄에이터의 제 2 입력부로의 공기 압력이 유지되는, 제 2 밸브가 폐쇄되게 스위칭하는 단계를 더 포함하는,
액츄에이터를 포함하는 밸브 포지셔너를 이용한 프로세스의 비상-안전 조절을 위한 방법.
The method of claim 17,
Switching to close the second valve selectively coupled to the second input of the actuator to the second input of the actuator in response to the pneumatic pilot valve being switched to be closed, the pilot upon closing of the second valve. Switching to close the second valve, in which air pressure to the second input of the actuator that is present prior to deactivation of the signal is maintained;
A method for emergency-safe control of a process using a valve positioner comprising an actuator.

제 17 항에 있어서,
상기 미리 결정된 오류 레벨보다 크거나 상기 미리 결정된 오류 레벨과 동일한 상기 전류 값으로 상기 밸브 위치 신호를 감지하는 단계;
지연을 발생시키는 단계; 및
상기 지연 후 상기 공기압 파일럿형 밸브를 재 작동시키는 단계를 더 포함하는,
액츄에이터를 포함하는 밸브 포지셔너를 이용한 프로세스의 비상-안전 조절을 위한 방법.
The method of claim 17,
Sensing the valve position signal with the current value that is greater than the predetermined error level or equal to the predetermined error level;
Generating a delay; And
Reactivating the pneumatic pilot valve after the delay;
A method for emergency-safe control of a process using a valve positioner comprising an actuator.

제 17 항에 있어서,
상기 제 1 밸브는 정상 상태에서 폐쇄되는,
액츄에이터를 포함하는 밸브 포지셔너를 이용한 프로세스의 비상-안전 조절을 위한 방법.
The method of claim 17,
The first valve is closed in a normal state,
A method for emergency-safe control of a process using a valve positioner comprising an actuator.

제 17 항에 있어서,
상기 밸브 위치 신호는 4 내지 20 밀리암페어(mA)의 공칭 전류 값을 가지는,
액츄에이터를 포함하는 밸브 포지셔너를 이용한 프로세스의 비상-안전 조절을 위한 방법.
The method of claim 17,
The valve position signal has a nominal current value of 4 to 20 milliamps (mA),
A method for emergency-safe control of a process using a valve positioner comprising an actuator.

제 17 항에 있어서,
상기 공기 파일럿형 밸브로의 전력은 상기 수신된 밸브 위치 신호로부터 유도되는,
액츄에이터를 포함하는 밸브 포지셔너를 이용한 프로세스의 비상-안전 조절을 위한 방법.The method of claim 17,
Power to the air pilot valve is derived from the received valve position signal;
A method for emergency-safe control of a process using a valve positioner comprising an actuator.