CN110418914B - 切断阀控制装置、切断阀控制系统、切断阀控制系数计算方法以及切断阀控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够在执行阀门部分行程测试时减小设定开度和实际开度的差的切断阀控制装置、切断阀控制系统、切断阀控制系数计算方法以及切断阀控制方法。一种切断阀控制装置，其具备控制螺线管阀(5)的开闭的微控器(7)，螺线管阀(5)对控制切断阀(1)的阀轴(1b)的气缸(3)的缸体(31)进行来自空气供给源(11)的空气的供给以及排气，微控器(7)获取切断阀(1)的设定开度。而且，微控器(7)控制螺线管阀(5)直至达到获取的设定开度除以预先确定的系数C而得的值为止。

Description

切断阀控制装置、切断阀控制系统、切断阀控制系数计算方法 以及切断阀控制方法

技术领域

本发明涉及切断阀控制装置、切断阀控制系统、切断阀控制系数计算方法以及切断阀控制方法。

背景技术

为了在设备发生异常的情况下紧急切断管线而在工厂设备中的石油、气体等的管线中设置有由球阀等构成的切断阀。在将切断阀设置在工厂设备后，以一年一次左右的频率对其实施关闭(由完全打开向完全关闭)的全行程工作测试(也称为阀门完全行程测试或者全行程测试)来确认有无故障。

然而，由于完全关闭切断阀需要停止工厂运作而给通常运行带来妨碍，因此不能在通常运行中执行切断阀的工作测试。因此，通过进行使切断阀工作而由完全打开达到规定开度为止的工作测试(也称为阀门部分行程测试或者部分行程测试)，能够无需完全关闭切断阀、即无需停止工厂运作地进行切断阀的工作测试(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-92110号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1中记载的切断阀控制系统具有切断阀、开闭驱动切断阀的气缸驱动阀、以及对气缸驱动阀的缸体进行空气的供给或者排出的电磁阀(螺线管阀)。

在上述的构成中，利用电信号使电磁阀动作，利用电磁阀的工作对缸体内进行空气供给或者排出而使缸体进行动作，由此进行切断阀的开闭。

在此，虽然电磁阀利用电信号而进行动作而反应速度较快，但是由于切断阀通过利用空气而动作的气缸驱动阀来进行开闭，因此存在比电磁阀延迟地进行动作、相对于电信号而切断阀的控制延迟的倾向。

因此，在进行阀门部分行程测试(以下称为PVST)的情况下，存在即使进行了开闭驱动以达到用户所设定的开度而在该设定开度和切断阀的实际的开度(实际开度)之间也会产生偏离这样的问题。

因此，本发明的目的在于，提供能够在执行PVST时缩小设定开度和实际开度的差的切断阀控制装置、切断阀控制系统、切断阀控制系数计算方法以及切断阀控制方法。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题而完成的第一技术方案所述的发明是一种切断阀控制装置，其具备控制电磁阀的控制单元，所述电磁阀对控制切断阀的阀轴的气缸的缸体进行来自空气供给源的空气的供给以及排气，所述切断阀控制装置的特征在于，其具备获取所述切断阀的设定开度的设定开度获取单元、以及检测所述切断阀的开度的开度检测单元，所述控制单元使所述电磁阀进行动作直至由开度检测单元检测到的开度变为所述设定开度除以预先确定的系数而得的值为止。

另外，第二技术方案所述的发明在第一技术方案所述的发明的基础上，其特征在于，基于所述切断阀的实际的开度和所述设定开度之间的偏差来计算所述系数。

另外，第三技术方案所述的发明是一种切断阀控制系统，其具备切断阀、对该切断阀的阀轴进行旋转控制的气缸、以及对该气缸的缸体进行来自空气供给源的空气的供给以及排气的电磁阀，所述切断阀控制系统的特征在于，所述切断阀控制系统具备第一技术方案或第二技术方案所述的切断阀控制装置。

另外，第四技术方案所述的发明在第三技术方案所述的发明的基础上，其特征在于，在所述电磁阀和所述气缸之间设置有调整所述空气的流量的调整单元。

另外，第五技术方案所述的发明是一种切断阀控制系数计算方法，其计算控制电磁阀的控制单元所确定的系数，所述电磁阀对控制切断阀的阀轴的气缸的缸体进行来自空气供给源的空气的供给以及排气，所述切断阀控制系数计算方法的特征在于，其包括使所述切断阀进行工作直至达到预先确定的设定开度为止的预备工作步骤、对所述预备工作步骤中的所述切断阀的实际的开度进行检测的实际开度检测步骤、计算所述设定开度和所述实际的开度之间的偏差的偏差计算步骤、以及基于在所述偏差计算步骤中计算出的偏差来计算所述系数的系数计算步骤。

另外，第六技术方案所述的发明在第五技术方案所述的发明的基础上，其特征在于，针对多个设定开度分别执行所述预备工作步骤。

另外，第七技术方案所述的发明在第五技术方案或第六技术方案所述的发明的基础上，其特征在于，在所述预备工作步骤中，针对每一个设定开度而多次使所述切断阀进行工作直至达到所述设定开度为止。

另外，第八技术方案所述的发明是一种切断阀控制方法，其是切断阀控制装置的切断阀控制方法，所述切断阀控制装置具备控制电磁阀的控制装置，所述电磁阀对控制切断阀的阀轴的气缸的缸体进行来自空气供给源的空气的供给以及排气，所述切断阀控制方法的特征在于，其包括获取所述切断阀的设定开度的设定开度获取步骤、检测所述切断阀的开度的开度检测步骤、以及使所述电磁阀进行动作直至在开度检测步骤中检测到的开度变为所述设定开度除以预先确定的系数而得的值为止的控制步骤。

发明效果

如以上说明的那样，根据第一技术方案所述的发明，控制单元对电磁阀进行打开控制直至达到设定开度除以预先确定的系数而得的值为止。通过这样，能够通过系数而在控制单元内部将设定开度变更为考虑了切断阀的动作延迟的量的值。因此，能够将实际的开度控制为接近设定开度的值，能够减小设定开度和实际的开度之间的偏离。另外，由于能够仅通过电控制而实现，因此在一定的条件下不需要延长针体来进行制动等这样的机械式结构，从而不需要为了测试而追加部件。

根据第二技术方案所述的发明，由于基于切断阀的实际的开度和设定开度之间的偏差而计算系数，因此能够不基于单纯的差而基于多个数据的离差来计算系数，从而能够使系数精度更高。

根据第三技术方案所述的发明，在具备切断阀、对该切断阀的阀轴进行旋转控制的气缸、以及对该气缸的缸体进行来自空气供给源的空气的供给以及排气的电磁阀的切断阀控制系统中，能够减小设定开度和实际的开度之间的偏离。

根据第四技术方案所述的发明，由于在电磁阀和气缸之间设置有调整空气的流量的调整单元，因此利用调整单元缩小从气缸排出的空气的量来控制排气量，从而限制了缸体的动作速度，容易进行切断阀的开度的控制。因此，能够减少设定开度和实际的开度之间的偏离。

根据第五技术方案所述的发明，首先，进行使切断阀工作直至达到预先确定的设定开度为止的预备工作步骤，检测该预备工作步骤中的切断阀的实际的开度，计算设定开度和实际的开度之间的偏差，基于该偏差计算系数。通过这样，从而能够基于切断阀的实际的开度和所述设定开度之间的偏差来计算系数，并基于多个数据的离差来计算系数，能够高精度地计算系数。然后，能够通过该系数而在控制单元内部将设定开度变更为考虑了切断阀的动作延迟的量的值，因此能够进行控制直至使实际的开度变为接近设定开度的值，从而能够减小设定开度和实际的开度之间的偏离。

根据第六技术方案所述的发明，由于针对多个设定开度分别进行预备工作步骤，因此能够进一步提高系数的精度。

根据第七技术方案所述的发明，由于在预备工作步骤中针对每一个设定开度而多次使切断阀工作直至达到设定开度为止，因此能够获取更多用于计算系数的数据，从而能够进一步提高系数的精度。

根据第八技术方案所述的发明，在控制步骤中，对电磁阀进行打开控制直至达到设定开度除以预先确定的系数而得的值为止。通过这样，能够通过系数而在控制单元内部将设定开度变更为考虑了切断阀的动作延迟的量的值。因此，能够将实际的开度控制为接近设定开度的值，能够减小设定开度和实际的开度之间的偏离。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的具有切断阀控制装置的切断阀控制系统的主视图。

图2是图1所示的切断阀控制系统的局部剖视图。

图3是对图1所示的螺线管阀和气缸的构成进行表示的说明图。

图4是图1所示的切断阀控制装置的功能性构成的框图。

图5是图1所示的切断阀控制装置的包括故障的预知在内的设定时的工作测试(PVST)时的动作的流程图。

图6是说明以往的PVST中的问题点的说明图。

图7是对本发明的第一实施方式所涉及的切断阀控制装置的动作原理进行说明的说明图。

图8是图1所示的切断阀控制装置的系数计算动作的流程图。

图9是对有系数的情况和无系数的情况下的设定开度和实际开度进行比较的例子的表。

图10是本发明的第二实施方式所涉及的切断阀控制装置的包括故障的预知在内的设定时的工作测试(PVST)时的动作的流程图。

图11是对本发明的第二实施方式所涉及的切断阀控制装置的动作原理进行说明的说明图。

图12是对本发明的第三实施方式所涉及的切断阀控制装置的动作原理进行说明的说明图。

图13是本发明的第三实施方式所涉及的切断阀控制装置的时间差计算动作的流程图。

图14是对本发明的第四实施方式所涉及的切断阀控制系统的螺线管阀和气缸的构成进行表示的说明图。

图15是图14所示的速度控制器的构成的剖视图。

图16是图14所示的速度控制器的动作说明图。

图17是本发明的第四实施方式所涉及的切断阀控制装置的包括故障的预知在内的设定时的工作测试(PVST)时的动作的流程图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。

图1、图2表示本发明的第一实施方式所涉及的切断阀控制系统的构成，图1为主视图，图2为局部剖视图。切断阀控制系统具备切断阀1、经由固定轭2而安装于切断阀1的上部并控制切断阀1的开度的气缸3、安装于气缸3的上部的室外型或者防爆型构造的定位箱4。在定位箱4中收纳有后述的螺线管阀5、压力传感器(电子式数字压力计)6、微型控制器(以下，称为微控器)7、开度传感器8、以及螺线管阀控制电源10等。

切断阀1由例如具有球状的阀体1a的球阀构成，连接于工厂设备的管线等上。在阀体1a连结有向上方延伸的阀轴1b。阀体1a通过由阀轴1b进行90度旋转而切换为完全打开状态(图2参照)和完全关闭状态(未图示的)。阀体1a的周围密封有垫圈密封件1c，阀轴1b的周围密封有压盖密封件1d。

如图3所示，气缸3设置有在单工作空气式的缸体31内通过活塞杆32连结的一对活塞33以及34。其中一个活塞33通过在缸体31的一个端部内配设的螺旋弹簧35的作用力而被施力，以便一直朝向关阀方向(图3中的右方向)进行滑动。另一个活塞34通过来自与设置于缸体31的另一端部上的空气送入口36连接的螺线管阀5的出口端口OUT所供给的空气而被施力，以便克服施力螺旋弹簧35的作用力而朝向开阀方向(图2中的左方向)进行滑动。在活塞杆32上设置有将该活塞杆32的往复运动转换为旋转运动并传递至阀轴1b的传动机构37。传动机构37具有突出设置于活塞杆32上的卡合销37a、以及安装于阀轴1b的上端部的双叉卡合片37b，使双叉卡合片37b的前端卡合于卡合销37a，通过卡合销37a的左右移动而使双叉卡合片37b转动，由此，使阀轴1b进行90度旋转。此外，气缸3不限于图示那样的单工作缸体，也可以是多工作缸体等其他方式。

作为电磁阀的螺线管阀5是将大流量三通电磁阀5A和小流量三通电磁阀5B的两个三通电磁阀内置于一个阀体中而成的阀门。大流量三通电磁阀5A是具有阀切换用的螺线管A以及B、阀的有效截面积较大且在管线中发生异常的情况下将气缸3迅速地向关阀方向驱动来对切断阀1进行紧急切断的紧急切断用的阀门。小流量三通电磁阀5B是具有阀切换用的螺线管C以及D、阀的有效截面积比大流量三通电磁阀5A小的阀门，且是在进行系统的工作测试时使用的工作测试用的阀门。大流量三通电磁阀5A以及小流量三通电磁阀5B的各自的入口端口IN、出口端口OUT以及排气端口EXH相互连接，且设有在阀体中各设置有一个的共用的入口端口IN、出口端口OUT以及排气端口EXH。螺线管阀5将来自位于定位箱4的外部的空气供给源11的空气从共用的入口端口IN经由大流量三通电磁阀5A或者小流量三通电磁阀5B并经由共用的出口端口OUT而供给至气缸3的缸体31，并且螺线管阀5将缸体31内的空气从共用的出口端口OUT经由大流量三通电磁阀5A或者小流量三通电磁阀5B并经由共用的排气端口EXH而向大气中进行排气。

此外，在本实施方式中，虽然以如上述那样具备两个系统的三通阀的阀门对螺线管阀5进行说明，但是螺线管阀5也可以是具备一个系统的阀门。即，可以以一个系统的三通阀来兼作紧急切断用和工作测试用。另外，螺线管阀5不限于图示的全部端口封堵(allport block)三位的双螺线管的三通电磁阀，也可以是两位的三通电磁阀等其他方式。

图4是对本实施方式所涉及的切断阀控制装置的电构成进行表示的框图。切断阀控制装置100具备螺线管阀5、压力传感器6、微控器7、开度传感器8、内部电源12、通信电路13、回路电流控制器14、反向电压保护电路15、阀测试开关16、电流/电阻测定电路17、以及A/D转换器18。

压力传感器6由IN侧压力传感器6A和OUT侧压力传感器6B组成。IN侧压力传感器6A测定从空气供给源11供给至螺线管阀5的压力。OUT侧压力传感器6B测定螺线管阀5的OUT侧和缸体31的内部压力。

微控器7具备CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)、ROM(Read OnlyMemory,只读存储器)，RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)等存储器，通过在CPU运行的程序来管理切断阀控制装置100的整体动作。微控器7例如进行上述的PVST时的螺线管阀5的控制、以及PVST时所使用的系数的计算动作等。即，微控器7作为控制螺线管阀5(电磁阀)的开闭的控制单元而发挥功能。

作为开度检测单元的开度传感器8例如由电位计等构成，并通过测定阀轴1b的角度来检测切断阀1的实际开度。

内部电源12是用于驱动切断阀控制装置100的电源。通信电路13与外部输入输出以及微控器7进行数据的收发。回路电流控制器14基于来自微控器7的控制而进行规定的输出电流控制。

反向电压保护电路15保护微控器7等内部电路不受在逆连接螺线管阀控制电源10的情况下所产生的反向电压的影响。阀测试开关16是用于利用螺线管阀5来实施切断阀的PVST以及阀门完全行程测试(以下，称为FVST)的开关。电流/电阻测定电路17测定螺线管阀5的螺线管通电时的电流，并测定非通电时的电阻。A/D转换器18将电流/电阻测定电路17的测定结果以及开度传感器8的测定结果的模拟信号转换为数字信号。

接下来，对切断阀控制系统的通常的动作进行说明。首先，气缸3的切换用的螺线管阀5在一个阀体中内置有两个(大流量三通电磁阀5A和小流量三通电磁阀5B)作为三通阀的阀门。因此，通常使用大流量三通电磁阀5A。该情况下，小流量三通电磁阀5B被控制为停电状态，形成三个端口全部关闭的全部端口封堵状态。大流量三通电磁阀5A和小流量三通电磁阀5B通过微控器7的控制而电性互锁以使在其中一个电磁阀通电时另一个电磁阀形成停电状态，因此两者不会同时形成通电状态。

若大流量三通电磁阀5A的螺线管A为停电状态而螺线管B中通电，则来自空气供给源11的空气从螺线管阀5的共用的入口端口IN经由大流量三通电磁阀5A并经由共用的出口端口OUT而通过送入口36供给至缸体31，从而活塞34向左方向滑动，切断阀1形成完全打开状态。由此，在对螺线管B的通电中，能够进行管线的运行。此外，在大流量三通电磁阀5A中，通过微控器7的控制而进行电性互锁以使在一个螺线管中进行通电中而在其他螺线管中不通电。

接下来，若微控器7基于工厂设备的异常检测信号或者未图示的紧急切断开关的操作信号而对螺线管A进行通电，则缸体31内的空气从螺线管阀5的出口端口OUT经由大流量三通电磁阀5A而从共用的排气端口EXH向大气进行排气，活塞34因弹簧负载而从左方向向右方向进行滑动，从而阀轴1b进行90度旋转，切断阀1形成完全关闭状态。由此，在对螺线管A的通电中，管线被紧急切断。

此外，在上述的动作中，虽然控制为螺线管A或者B中的任一者一直通电，但是作为其他的动作例子，若保持螺线管A为停电状态不变而对螺线管B进行通电来形成完全打开之后使螺线管B也停电，则大流量三通电磁阀5A形成全部端口封堵状态，切断阀1保持完全打开状态。另外，若保持螺线管B为停电状态不变而对螺线管A进行通电来形成完全关闭之后使螺线管A也停电，则形成全部端口封堵状态，且切断阀1保持完全关闭状态。这样，通过在形成完全打开状态时或者完全关闭状态时将螺线管A以及B的双方控制为停电状态，还能够降低电力消耗。

接下来，参照图5的流程图对包括故障的预知在内的设定时的工作测试(PVST)时的动作进行说明。在工作测试时，使用小流量三通电磁阀5B。此外，图5虽然作为PVST而进行说明，但是也能够通过将设定开度设为完全关闭而应用于FVST。此外，由微控器7来执行该流程图。

首先，设定切断阀1的设定开度(步骤S100)。由微控器7经由通信电路13等获取该设定开度，并在微控器7内进行设定。即，微控器7作为获取切断阀1的设定开度的设定开度获取单元而发挥功能。然后，例如对阀测试开关16进行操作来执行以下的动作。

接下来，获取OUT侧压力传感器6B的检测值并检查(步骤S101)，在切断阀1为完全关闭状态的情况下(步骤S102：切断阀1为完全关闭状态)将测试结果保持于微控器7内的存储器(步骤S117)并完成测试。由于OUT侧压力传感器6B能够测定缸体31的内部压力，因此通过在微控器7内预先设定将切断阀1为完全关闭状态下的活塞34的位置、以及切断阀1为完全打开位置时的活塞34的位置的各自的缸体31的内部压力值，能够判断切断阀1为完全关闭状态还是完全打开状态。

另一方面，在切断阀1为完全打开状态的情况下(步骤S102：切断阀1为完全打开状态)关闭切断阀1(步骤S103)。具体地，由微控器7对小流量三通电磁阀5B的螺线管C进行通电，使缸体31内的空气从螺线管阀5的出口端口OUT经由小流量三通电磁阀5B而从共用的排气端口EXH向大气进行排气。这样一来，活塞34因弹簧负载而从左方向向右方向进行滑动。

接下来，从内部存储器等读入达到设定开度为止的允许时间(步骤S104)，将当前的OUT侧压力传感器6B的检测值和开度传感器8的检测值保持于内部存储器等中(步骤S105)，对达到设定开度为止的允许时间和在步骤S103中从开始关闭切断阀后至当前为止的经过时间进行比较(检查)(步骤S106)。此外，允许时间被预先设定于微控器7中。另外，经过时间由微控器7中内置的计时器等进行计时即可。

在步骤S106中比较出的结果为超过允许时间的情况下(步骤S107：超过允许时间)将测试结果保持于微控器7内的存储器(步骤S117)并完成测试。另一方面，在步骤S106中比较出的结果为未超过允许时间的情况下(步骤S107：未超过允许时间)检查是否达到设定开度(步骤S108)。在步骤S106中比较出的结果为超过允许时间的情况下，作为测试的结果而发现切断阀1的粘连等异常，对该结果进行保持。

接下来，在通过步骤S108检查设定开度的结果为未达到设定开度的情况下(步骤S109：未达到设定开度)返回至步骤S105，并再次执行步骤S105之后的步骤。另一方面，在通过步骤S108检查设定开度的结果为达到设定开度的情况下(步骤S109：达到设定开度)打开切断阀1(步骤S110)。

若执行步骤S110，则微控器7将螺线管C设为停电状态，并将螺线管D设为通电状态。这样一来，来自空气供给源11的空气从螺线管阀5的共用的入口端口IN经由小流量三通电磁阀5B并经由共用的出口端口OUT而通过送入口36供给至缸体31，从而活塞34向左方向进行滑动，切断阀1向完全打开状态转变。

接下来，从内部存储器等读入由预先设定的设定开度至完全打开为止的允许时间(步骤S111)，将当前的OUT侧压力传感器6B的检测值和开度传感器8的检测值保持于内部存储器等中(步骤S112)，对直至形成完全打开为止的允许时间和在步骤S110中从开始打开切断阀1后至当前为止的经过时间进行比较(检查)(步骤S113)。

在步骤S113中比较出的结果为超过允许时间的情况下(步骤S114：超过允许时间)将测试结果保持于微控器7内的存储器(步骤S117)并完成测试。另一方面，在步骤S113中比较出的结果为未超过允许时间的情况下(步骤S114：未超过允许时间)检查切断阀1是否再次形成完全打开(步骤S115)。在步骤S113中比较出的结果为超过允许时间的情况下，作为在从设定开度恢复至完全打开时发现某种异常而对该结果进行保持。

接下来，在步骤S115中对是否形成完全打开进行检查的结果为未形成完全打开的情况下(步骤S116：没有完全打开)返回至步骤S112，并再次执行步骤S112之后的步骤。另一方面，在步骤S115中对是否形成完全打开进行检查的结果为形成完全打开的情况下(步骤S116：完全打开)将测试结果保持于微控器7内的存储器(步骤S117)并完成测试。即，在依次执行了步骤S114、S115、S116、S117的情况下能够判定为测试已正常结束。

在上述的测试(PVST)中，虽然螺线管阀5基于电信号而进行动作且反应速度较快，但是由于切断阀1通过利用空气而动作的气缸3来进行开闭，因此存在比螺线管阀5延迟地进行动作、相对于电信号而切断阀1的控制延迟的倾向。因此，即使在PVST时驱动切断阀1以使其从完全打开状态关闭至用户所设定的开度(设定开度)，切断阀1进行停止(或者转移为打开控制)也比螺线管阀5在设定开度检测时停止(或者转移为打开控制)要延迟打开控制。因而，切断阀1关闭得比设定开度多，从而在设定开度和切断阀1的实际开度之间产生偏离(参照图6)。

因此，在本实施方式中，微控器7针对用户所设定的设定开度而进行基于规定的系数的运算，将设定开度变更为比本来的值更大的值，比起表面上的设定开度而使切断阀1更早地进行停止，从而使实际开度接近用户所设定的值(参照图7)。图8中表示上述的规定的系数的计算动作(切断阀控制系数计算方法)的流程图。

首先，作为初始设定，使螺线管阀5进行动作，并使微控器7识别切断阀1为完全打开以及完全关闭时的开度传感器8的检测值(步骤S201)。接下来，通过图5所示的动作来执行PVST(步骤S202)。暂不使用系数而通过以往那样的方法来执行该PVST。另外，优选为改变设定开度而多次进行PVST。进一步地，优选为对每一个设定开度多次进行PVST。

接下来，针对各个设定开度获取步骤S202中所执行的PVST中的切断阀1的实际开度(步骤S203)。接下来，求出各个设定开度和实际开度之间的偏差α(步骤S204)，求出偏差的平均(标准偏差)β(步骤S205)。然后，通过在步骤S205求出的标准偏差β而作为C＝1-β计算出系数C(步骤S206)。即，基于切断阀1的实际的开度和设定开度之间的偏差来计算出系数C。

根据图7的流程图，步骤S202为预备工作步骤，步骤S203为实际开度检测步骤，步骤S204、S205为偏差计算步骤，步骤S206为系数计算步骤。

图9中表示在有系数的情况和无系数的情况下将进行PVST后的设定开度(SettingPosition)和实际开度(Actual Position)的例子进行比较的表。在图9的情况下，作为设定开度而对25％、50％、75％的三个开度各进行五次有系数的情况和无系数的情况下的各自的PVST。

在图9中，如上述那样基于无系数的情况下的数据而计算系数。在图9中，分别对设定开度25％、50％、75％计算实际开度的平均(Ave)，并计算该平均和设定开度之间的偏差α。然后，对分别对设定开度25％、50％、75％进行计算而得的偏差α进行加法运算来计算标准偏差β，通过1-β来计算系数C。

在图9中计算的系数C为0.817308。以该系数C进行除法运算后的设定开度为25％的情况下，得值为30.588224％而形成比设定开度大的值。同样地在设定开度50％的情况下得值为61.176446％，在设定开度为75％的情况下得值为91.764671％，依然形成为比设定开度大的值。设定开度形成为较大的值是为了在进行PVST时由完全打开状态(100％)向关闭方向进行控制而形成为设定开度的近前值。

若利用这样求出的替代设定开度的值来进行PVST，则如图9中的有系数的行所示那样，可以明确，在任一设定开度下实际开度均形成为与设定开度接近的值，在误差方面也是有系数的情况比无系数的情况小。

通过图8的流程图计算的系数C，在图5的步骤S104中，替换设定开度而读入变为以由该系数C进行除法运算的结果的值为基准的开度为止的允许时间。步骤S106、S108等也不基于设定开度而替换为基于除法运算结果的开度来进行判断。即，微控器7对螺线管阀5(电磁阀)的小流量三通电磁阀5B的螺线管C进行通电，直至开度传感器8(开度检测单元)所检测的开度变为获取的设定开度除以预先确定的系数C而得的值为止，使缸体31内的空气从螺线管阀5的出口端口OUT经由小流量三通电磁阀5B而从共用的排气端口EXH向大气进行排气(进行动作)。

因而，步骤S100作为设定开度获取步骤、步骤S105作为开度检测步骤、步骤S108、S109作为控制步骤而发挥功能。

根据本实施方式，其为切断阀控制装置100，其具备控制螺线管阀5的开闭的微控器7，该螺线管阀5对控制切断阀1的阀轴1b的气缸3的缸体31进行来自空气供给源11的空气的供给以及排气，微控器7获取切断阀1的设定开度。而且，微控器7使螺线管阀5进行动作直至为获取的设定开度除以预先确定的系数C所得的值。通过这样，能够通过系数C而在微控器7内部将设定开度变更为考虑了切断阀1的动作的延迟的量的值。因此，能够进行控制直至使实际的开度变为接近设定开度的值为止，从而能够减小设定开度和实际的开度之间的偏离。另外，由于能够仅通过电控制而实现，因此在一定的条件下不需要延长针体来进行制动等这样的机械式结构，从而不需要为了测试而追加部件。

另外，由于基于切断阀1的实际的开度和设定开度之间的偏差来计算系数C，因此能够不基于单纯的差而基于多个数据的离差来计算系数，从而能够使系数精度更高。

(第二实施方式)

接下来，参照图10以及图11对本发明的第二实施方式所涉及的切断阀控制系统进行说明。此外，对与前述的第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记而省略说明。

本实施方式中，切断阀控制系统的构成与图1～图4相同。在本实施方式中，切断阀控制系统的动作不同。参照图10的流程图对本实施方式中的包括故障的预知在内的设定时的工作测试(PVST)时的动作进行说明。

在图10的流程图中，步骤S300～S304与图5的流程图的步骤S100～S104相同。在步骤S304后进行的步骤S305中，将开度传感器8的检测值(实际开度)保持于内部存储器等中，并检查该检测值是否达到规定的开度(步骤S306)。

该规定的开度例如为设定开度的120％左右的值等。若该规定的开度过大，则短时间打开后述的切断阀的次数会增加，从而耗费测试时间。另一方面，若过于接近设定开度，则如在问题中说明的那样，存在因切断阀1的动作的延迟而超过设定开度的情况。因此，在本实施方式中，优选至少为设定开度的150％，即优选为切断阀1从完全打开状态至设定开度为止的移动量的一半以上。即，微控器7控制为，使在螺线管阀5(电磁阀)多次进行开闭动作中的初次的动作中，切断阀1比第二次以后的动作关闭得多。

在步骤S306的结果为未达到规定的开度的情况下(步骤S307：未达到规定的开度)返回至步骤S305，并重复步骤S305～S307的循环直至达到规定的开度。

另一方面，在步骤S306的结果为达到规定的开度的情况下(步骤S307：达到规定的开度)停止切断阀1(步骤S308)。具体地，微控器7使小流量三通电磁阀5B的螺线管C停电，形成三个端口全部关闭的全部端口封堵状态。这样一来，由于空气的供给和排出均停止，因此缸体31和切断阀1延迟地进行停止。

接下来，短时间打开螺线管阀5(步骤S309)，将开度传感器8的检测值(实际开度)保持于内部存储器等中(步骤S310)，检查该检测值是否达到设定开度(步骤S311)。打开螺线管阀5是指微控器7对小流量三通电磁阀5B的螺线管C进行通电，这样一来，使缸体31内的空气从螺线管阀5的出口端口OUT经由小流量三通电磁阀5B而从共用的排气端口EXH向大气进行排气，从而活塞34因弹簧负载而从左方向向右方向进行滑动。另外，短时间是指切断阀1的开度为关闭少量(几个百分点左右)的程度的时间。即，在步骤S309中，通过短时间打开螺线管阀5来使切断阀1进行细微动作。

此外，步骤S311中检查的设定开度不一定限于与设定开度相同的值而只要是以设定开度为中心的规定的范围(例如±几个百分点)即可。

在步骤S311的结果为未达到设定开度的情况下(步骤S312：未达到设定开度)返回至步骤S309，再次短时间打开螺线管阀5。

另一方面，在步骤S311的结果为达到设定开度的情况下(步骤S312：达到设定开度)对达到设定开度为止的允许时间和在步骤S303中开始关闭切断阀后至当前为止的经过时间进行比较(检查)(步骤S313)。此外，本实施方式的允许时间是与第一实施方式不同的时间，被设为考虑了步骤S306的规定的开度以及多次进行步骤S309的时间。

即，本实施方式中，使螺线管阀5多次动作以使切断阀的开度接近设定开度(参照图11)。在图11中，虽然设为n次，但是次数因切断阀1的特性、初次的开度、第二次以后短时间打开螺线管阀5的时间等而变动。

在步骤S313中比较出的结果为超过允许时间的情况下(步骤S314：超过允许时间)将测试结果保持于微控器7内的存储器(步骤S322)并完成测试。另一方面，在步骤S313中比较出的结果为未超过允许时间的情况下(步骤S314：未超过允许时间)打开切断阀1(步骤S315)。

若执行步骤S315，则微控器7将螺线管C设为停电状态，并将螺线管D设为通电状态。这样一来，来自空气供给源11的空气从螺线管阀5的共用的入口端口IN经由小流量三通电磁阀5B并经由共用的出口端口OUT而通过送入口36供给至缸体31，从而活塞34向左方向进行滑动，切断阀1向完全打开状态转变。

接下来，从内部存储器等读入由预先设定的设定开度至完全打开为止的允许时间(步骤S316)，将当前的OUT侧压力传感器6B的检测值和开度传感器8的检测值保持于内部存储器等中(步骤S317)，对直至形成完全打开为止的允许时间和步骤S215中开始打开切断阀后至当前为止的经过时间进行比较(检查)(步骤S318)。

在步骤S318中比较出的结果为超过允许时间的情况下(步骤S319：超过允许时间)将测试结果保持于微控器7内的存储器(步骤S322)并完成测试。另一方面，在步骤S316中比较出的结果为未超过允许时间的情况下(步骤S319：未超过允许时间)检查切断阀1是否再次形成完全打开(步骤S320)。

接下来，在步骤S320中检查是否形成完全打开的结果为未形成完全打开的情况下(步骤S321：不是完全打开)返回至步骤S317，并再次执行步骤S317之后的步骤。另一方面，在步骤S320中检查是否形成完全打开的结果为形成完全打开的情况下(步骤S321：完全打开)将测试结果保持于微控器7内的存储器(步骤S322)并完成测试。

因而，步骤S300作为设定开度获取步骤、步骤S305作为开度检测步骤、步骤S306、S307作为控制步骤而发挥功能。

根据本实施方式，由于具备检测切断阀1的开度的开度传感器8，微控器7基于开度传感器8的检测值而对螺线管阀5进行多次关闭控制以接近设定开度，因此例如通过使螺线管阀5在设定开度附近进行细微动作而能够逐渐调整实际的开度以形成设定开度。因而，能够减小设定开度和实际开度之间的偏离。另外，由于能够仅通过电控制而实现，因此在一定的条件下不需要延长针体来进行制动等这样的机械式结构，从而不需要为了测试而追加部件。

另外，由于微控器7使在螺线管阀5多次开闭动作中的初次的动作中，切断阀1比第二次以后的动作关闭得多，因此能够尽可能地减少螺线管阀5的开闭控制次数来实现测试时间的缩短。

(第三实施方式)

接下来，参照图12以及图13对本发明的第三实施方式所涉及的切断阀控制系统进行说明。此外，对与前述的第一实施方式、第二实施方式相同的部分标注相同的附图标记而省略说明。

本实施方式中，切断阀控制系统的构成与图1～图4相同。在本实施方式中，替代在第一实施方式中预先计算的系数C而预先测定切断阀1相对于螺线管阀5的延迟时间，基于该测定结果来进行开闭控制。

在图4所示的构成的切断阀控制装置100中，虽然微控器7基于开度传感器8的检测结果来判定是否达到设定开度，但是如上所述，由于切断阀1的反应速度比螺线管阀5慢，因此即使对螺线管阀5进行关闭控制(全部端口封堵)，直至切断阀1实际停止为止也会产生延迟时间。因此，在本实施方式中，预先测定直至达到设定开度的时间以及所述的延迟时间，并以从达到该测定的设定开度的时间扣减延迟时间的量后的时间来对螺线管阀5进行关闭控制(参照图12)。在图13中表示测定本实施方式中的延迟时间的流程图(时间获取步骤)。图13中示出的流程图由微控器7来执行。

首先，作为初始设定，使螺线管阀5进行动作，并使微控器7识别切断阀1为完全打开以及完全关闭时的开度传感器8的检测值(步骤S401)。接下来，通过图5所示的动作来执行PVST(步骤S402)。优选为例如以80％、60％、40％、20％等地改变设定开度而多次进行该PVST。接下来，测定在步骤S402所执行的PVST中直至达到设定开度的时间以及延迟时间(步骤S403)。即，微控器7作为获取切断阀1的设定开度以及切断阀1达到该设定开度为止的时间的时间获取单元而发挥功能。

此外，步骤S402中以多个设定开度执行PVST是由于，因开度不同而施加在缸体31上的压力不同，从而时间差和开度之间的关系不成比例关系。即，针对切断阀1的多个开度预先测定延迟时间。

而且，在执行图5的流程图时，当步骤S106中检查是否达到设定开度时，检查是否经过了从达到所述测定的设定开度的时间扣减延迟时间的量后的时间。即，微控器7基于预先测定的切断阀1相对于螺线管阀5(电磁阀)的延迟时间，使螺线管阀5(电磁阀)动作直至从切断阀1达到该设定开度的时间扣减延迟时间的量后的时间。即，步骤S106、S107作为控制步骤而发挥功能。

此外，就事先测定、达到设定开度的时间、延迟时间而言，用以1％为单位等的微细的开度来进行测定在现实中是困难的，因此如上述那样以20％、10％等为单位的开度来进行测定，在设定它们之间的开度的情况下，可以基于与该设定的开度接近的达到时间、延迟时间来进行推断。例如，在将设定开度设为25％的情况下，且在计算出上述80％、60％、40％、20％的情况下，基于20％的值来进行推断。

根据本实施方式，微控器7基于预先测定的切断阀1相对于螺线管阀5的延迟时间而对螺线管阀5进行打开控制直至从切断阀1达到设定开度的时间扣减延迟时间的量后的时间前。通过这样，微控器7能够考虑切断阀1的动作的延迟量而进行控制。因此，能够减小设定开度和实际的开度之间的偏离。另外，由于能够仅通过电控制而实现，因此在一定的条件下不需要延长针体来进行制动等这样的机械式结构，从而不需要为了测试而追加部件。

另外，由于该时间差是针对切断阀1的多个开度预先测定而得的，因此能够与通过缸体31内的压力而使切断阀1的动作速度因开度不同而发生变化的情况相对应地进行基于适当的延迟时间的控制。

(第四实施方式)

接下来，参照图14～图17对本发明的第四实施方式所涉及的切断阀控制系统进行说明。此外，对与前述的第一实施方式～第三实施方式相同的部分标注相同的附图标记而省略说明。

将本实施方式所涉及的切断阀控制系统的主要部位构成图示于图14。如图14所示，本实施方式中，在螺线管阀5的出口端口OUT和气缸3的空气送入口36之间设置有作为调整单元的速度控制器40。

速度控制器40调节螺线管阀5和气缸3之间的空气的流量。将速度控制器40的构成示于图15。此外，速度控制器不限于图15等中图示的构成、形状，而只要能够调节空气的流量即可。

速度控制器40具备大致圆筒状的主体部41、以及从主体部41的一个端部插入至主体部内的调整部45。主体部41设置有从其筒的侧表面部突出的第一连接部41a、以及形成于主体部41的另一端部的第二连接部41b。第二连接部41b形成为比主体部41的筒部分细。

在第一连接部41a中，形成有空气从外部流入或者流出的通气口42。在第二连接部41b形成有空气从流入外部或者流出的通气口43。通气口42和通气口43与形成于主体部41内的插通孔44连通，从而形成为能够在通气口42和通气口43之间进行空气的吸气排气。插通孔44在通气口43侧的与通气口42的连接部分的附近形成有台阶部44a，使插通孔44的口径变小。另外，在插通孔44的一端侧形成有螺纹部44b，其与后述的调整部45的螺纹部45b啮合。

第一连接部41a例如与气缸3的空气送入口36连接，第二连接部41b例如与螺线管阀5的出口端口OUT连接。

调整部45具备旋钮部45a、螺纹部45b、以及限制部45c。旋钮部形成为大致圆盘状，设置于从螺纹部45b的主体部41露出的一方的前端部。螺纹部45b形成为大致圆棒状，在设置旋钮部45a和限制部45c之间处形成有螺纹槽。该螺纹槽与主体部41的螺纹部44b啮合。限制部45c设置于螺纹部45b的另一方的前端部。即，限制部45c位于主体部41内(插通孔44内)。另外，限制部45c形成为随着从螺纹部45b朝向前端(通气口43方向)而变细的截头圆锥形状。因此，限制部45c通过使该圆锥的斜面部分与上述台阶部44a接触，能够停止空气向通气口43的流出流入。

上述那样的构成的速度控制器40，如图16的左侧所示，若通过旋转操作调整部45的旋钮部45a而将调整部45扭入主体部41来减小调整部45从主体部41的突出量，则限制部45c在插通孔44内向靠近台阶部44a的方向移动。这样一来，限制部45c和台阶部44a的间隔变狭，从而限制从通气口42流入的空气的量。因而，能够以减少在通气口42和通气口43之间流动的空气的量的方式进行调整。

另一方面，如图16的右侧所示，若通过旋转操作调整部45的旋钮部45a而增大调整部45从主体部41的突出量，则限制部45c在插通孔44内向从台阶部44a离开的方向移动。这样一来，限制部45c和插通孔44的间隔变宽，从而从通气口42流入的空气的量变大。因而，能够以增大在通气口42和通气口43之间流动的空气的量的方式进行调整。

这样，速度控制器40能够通过旋转操作调整部45的旋钮部45a而调整在通气口42和通气口43之间流动的空气的量。由于调整部45通过螺纹部45b而与主体部41(螺纹部44b)啮合，因此能够将限制部45c的位置固定于任意的位置。

在本实施方式中，通过将上述的构成的速度控制器40设置于螺线管阀5的出口端口OUT和气缸3的空气送入口36之间，从而控制从气缸3排出空气的量，限制缸体31的动作速度。

图17中表示本实施方式所涉及的包括故障的预知在内的设定时的工作测试(PVST)时的动作(切断阀控制系统的测试方法)的流程图。图17所示的流程图在图5所示流程图之前追加了步骤S501以及S502。

在步骤S501中，进行速度控制器40的调整。例如，通过速度控制器40来缩小从气缸3排出的空气的量，从而减小排气量。接下来，在步骤S502中，设定设定开度，之后如在图5所说明那样执行流程图。

即，步骤S501为调整步骤，步骤S502为开度设定步骤，步骤S101～S117为工作测试步骤。

此外，为了多次进行速度控制器40的调整，可以多次执行图17所示的流程图。

根据本实施方式，由于在螺线管阀5和气缸3之间设置有调整空气的流量的速度控制器40，因此通过利用速度控制器40缩小从气缸3排出的空气的量来控制排气量，从而限制了缸体31的动作速度并减少切断阀1的延迟。因此，能够减小在PVST执行时设定开度和实际开度之间的偏离。

此外，上述的第四实施方式能够与第一实施方式～第三实施方式进行组合。在与第一实施方式组合的情况下，在螺线管阀5和气缸3之间设置速度控制器40，进一步地通过系数C来变更设定开度。例如，由于小口径的切断阀的开闭非常迅速，因此在小口径的情况下，仅通过上述系数C有可能无法较好地进行在设定开度下的切换控制。因此，通过安装速度控制器40来调节开闭速度，能够精度良好地进行PVST。

接下来，在与第二实施方式组合的情况下，在螺线管阀5和气缸3之间设置速度控制器40，进一步地，多次进行螺线管阀5的开闭动作来逐渐接近设定开度。在该情况下，在上述小口径的切断阀中，也能够通过速度控制器40调节开闭速度，并精度良好地进行PVST。

进而，在与第三实施方式组合的情况下，在螺线管阀5和气缸3之间设置速度控制器40，进一步地，基于测定的延迟时间来控制螺线管阀5。在该情况下，在上述小口径的切断阀中，也能够基于通过速度控制器40调节开闭速度的时间来控制螺线管阀5，从而能够精度良好地进行PVST。

另外，前述的实施方式仅表示本发明的代表性的方式，本发明不限于实施方式。即，本领域技术人员能够按照以往公知的知识而在不偏离本发明的主旨的范围内进行各种变形来实施本发明。即使进行了相关变形，只要仍具备本发明的切断阀控制装置的构成，当然也包含在本发明的范畴内。

附图标记说明

1：切断阀；

1b：阀轴；

3：气缸；

5：螺线管阀(电磁阀)；

7：微型控制器(控制单元、设定开度获取单元、时间获取单元)；

8：开度传感器(开度检测单元)；

11：空气供给源；

31：缸体；

40：速度控制器；

100：切断阀控制装置。

Claims (7)

1.一种切断阀控制装置，其具备控制电磁阀的控制单元，所述电磁阀对控制切断阀的阀轴的气缸的缸体进行来自空气供给源的空气的供给以及排气，所述切断阀控制装置的特征在于，

所述切断阀控制装置具备：

获取所述切断阀的设定开度的设定开度获取单元；以及

检测所述切断阀的开度的开度检测单元，

所述控制单元使所述电磁阀进行动作直至由开度检测单元检测到的开度变为所述设定开度除以预先确定的系数而得的值为止，

基于所述切断阀的实际的开度和所述设定开度之间的偏差来计算所述系数。

2.一种切断阀控制系统，其具备切断阀、对该切断阀的阀轴进行旋转控制的气缸、以及对该气缸的缸体进行来自空气供给源的空气的供给以及排气的电磁阀，所述切断阀控制系统的特征在于，

所述切断阀控制系统具备权利要求1所述的切断阀控制装置。

3.根据权利要求2所述的切断阀控制系统，其特征在于，在所述电磁阀和所述气缸之间设置有调整所述空气的流量的调整单元。

4.一种切断阀控制系数计算方法，其计算控制电磁阀的控制单元所确定的系数，所述电磁阀对控制切断阀的阀轴的气缸的缸体进行来自空气供给源的空气的供给以及排气，所述切断阀控制系数计算方法的特征在于，其包括：

使所述切断阀进行工作直至达到预先确定的设定开度为止的预备工作步骤；

对所述预备工作步骤中的所述切断阀的实际的开度进行检测的实际开度检测步骤；

计算所述设定开度和所述实际的开度之间的偏差的偏差计算步骤；以及

基于在所述偏差计算步骤中计算出的偏差来计算所述系数的系数计算步骤。

5.根据权利要求4所述的切断阀控制系数计算方法，其特征在于，针对多个所述设定开度分别执行所述预备工作步骤。

6.根据权利要求4或5所述的切断阀控制系数计算方法，其特征在于，在所述预备工作步骤中，针对每一个设定开度而多次使所述切断阀进行工作直至达到所述设定开度为止。

7.一种切断阀控制方法，其是切断阀控制装置的切断阀控制方法，所述切断阀控制装置具备控制电磁阀的控制装置，所述电磁阀对控制切断阀的阀轴的气缸的缸体进行来自空气供给源的空气的供给以及排气，所述切断阀控制方法的特征在于，其包括：

获取所述切断阀的设定开度的设定开度获取步骤；

检测所述切断阀的开度的开度检测步骤；以及

使所述电磁阀进行动作直至在开度检测步骤中检测到的开度变为所述设定开度除以预先确定的系数而得的值为止的控制步骤，

基于所述切断阀的实际的开度和所述设定开度之间的偏差来计算所述系数。

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