DE112021002895T5

DE112021002895T5 - Diagnosevorrichtung, diagnoseverfahren und diagnoseprogramm fürventilsystem

Info

Publication number: DE112021002895T5
Application number: DE112021002895.2T
Authority: DE
Inventors: Susumu Sekine; Tomoyuki Kojima; Hirofumi Ohara; Hiromitsu Mori
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2023-03-02
Also published as: US20230204128A1; JPWO2022045114A1; CN115605739A; JP7426495B2; WO2022045114A1; KR20230023029A

Abstract

Eine Diagnosevorrichtung für ein Ventilsystem mit einem Steuerventil, einem Servoventil zum Antreiben des Steuerventils und zumindest einem Servomodul zum Bereitstellen eines Steuersignals basierend auf einem Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil an das Servoventil wird mit Folgendem bereitgestellt: zumindest einem Öffnungsgrad-Erfassungsteil, der konfiguriert ist, um einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Steuerventils zu erfassen; und einem Diagnoseteil, der konfiguriert ist, um von dem Öffnungsgrad-Erfassungsteil einen erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils zu akquirieren, während ein Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zumindest eine Servomodul eingegeben wird, und basierend auf dem erfassten Wert eine Abnormität des Ventilsystems zu diagnostizieren. Der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert ändert sich in mehreren Schritten zwischen einem maximalen Öffnungsgrad und einem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Diagnosevorrichtung, ein Diagnoseverfahren und ein Diagnoseprogramm für ein Ventilsystem.
Die vorliegende Erfindung nimmt die Priorität der am 31. August 2020 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-145424 in Anspruch, deren gesamter Inhalt hier unter Bezugnahme enthalten ist.
HINTERGRUND
Für ein Ventilsystem mit einem durch ein Servoventil angetriebenen Steuerventil kann eine Abnormitätsdiagnose basierend auf einem Ansprechen durchgeführt werden, wenn ein Steuersignal dem Servoventil bereitgestellt wird.
Beispielsweise offenbart Patentschrift 1 ein Eingeben eines Schrittsignals, das einen Öffnungsgrad-Befehlswert eines durch ein Servoventil angetriebenen Ventils (Steuerventil) anzeigt, in das Servoventil, und ein Überprüfen des Ventils basierend auf einem Schrittansprechen. In Patentschrift 1 wird ein Schrittsignal verwendet, dass sich zwischen einem Öffnungsgrad-Befehlswert, der ein vollständiges Öffnen des Ventils anzeigt, und einem Öffnungsgrad-Befehlswert, der ein vollständiges Schließen des Ventils anzeigt, ändert, um die Steuereigenschaften zu überprüfen, wenn das Ventil mit voller Geschwindigkeit zwischen den vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Positionen angetrieben wird. Außerdem wird in Patentschrift 1 ein Schrittsignal korrespondierend zu jedem von diskreten Öffnungsgradbereichen (25±5%, 50+5% und 75±5%) verwendet, um ein Schrittansprechen des Ventils in jedem Öffnungsgradbereich zu überprüfen.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentschrift 1: JP 5122398 B
ZUSAMMENFASSUNG
Zu lösende Probleme
Wie in Patentschrift 1 beschrieben, wenn z.B. ein Schrittsignal verwendet wird, das sich zwischen einem Öffnungsgrad-Befehlswert, der ein vollständiges Öffnen des Steuerventils anzeigt, und einem Öffnungsgrad-Befehlswert, der ein vollständiges Schließen des Steuerventils anzeigt, ändert, sogar falls das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität in dem Steuerventil erfasst werden kann, ist es schwierig, den Öffnungsgrad des Steuerventils zu identifizieren, bei dem die Abnormität auftritt. Außerdem, wie z.B. in Patentschrift 1 beschrieben, wenn ein Schrittsignal korrespondierend zu jedem diskreten Öffnungsgradbereich verwendet wird, ist es nicht möglich, eine Abnormität zu erfassen, die bei Öffnungsgraden auftritt, die nicht in diesen Bereichen enthalten sind.
In Anbetracht des Vorstehenden besteht eine Aufgabe von zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darin, eine Diagnosevorrichtung, ein Diagnoseverfahren und ein Diagnoseprogramm für ein Ventilsystem bereitzustellen, wodurch es möglich ist, das Ventilsystem detaillierter zu diagnostizieren.
Lösung der Probleme
Eine Diagnosevorrichtung für ein Ventilsystem gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Diagnosevorrichtung für ein Ventilsystem mit einem Steuerventil, einem Servoventil zum Antreiben des Steuerventils und zumindest einem Servomodul zum Bereitstellen eines Steuersignals basierend auf einem Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil an das Servoventil. Die Diagnosevorrichtung umfasst: zumindest einen Öffnungsgrad-Erfassungsteil, der konfiguriert ist, um einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Steuerventils zu erfassen; und einen Diagnoseteil, der konfiguriert ist, um von dem Öffnungsgrad-Erfassungsteil einen erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils zu akquirieren, während ein Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zumindest eine Servomodul eingegeben wird, und basierend auf dem erfassten Wert eine Abnormität des Ventilsystems zu diagnostizieren. Der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert ändert sich in mehreren Schritten zwischen einem maximalen Öffnungsgrad und einem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade.
Ein Diagnoseverfahren für ein Ventilsystem gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Diagnoseverfahren für ein Ventilsystem mit einem Steuerventil, einem Servoventil zum Antreiben des Steuerventils und zumindest einem Servomodul zum Bereitstellen eines Steuersignals basierend auf einem Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil an das Servoventil. Das Diagnoseverfahren umfasst: einen Schritt zum Eingeben eines Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts in das zumindest eine Servomodul, der sich in mehreren Schritten zwischen einem maximalen Öffnungsgrad und einem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade ändert; einen Schritt zum Akquirieren eines erfassten Werts eines tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zumindest eine Servomodul eingegeben wird; und einen Schritt zum Diagnostizieren einer Abnormität des Ventilsystems basierend auf dem erfassten Wert.
Ein Diagnoseprogramm für ein Ventilsystem gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Diagnoseprogramm für ein Ventilsystem mit einem Steuerventil, einem Servoventil zum Antreiben des Steuerventils und zumindest einem Servomodul zum Bereitstellen eines Steuersignals basierend auf einem Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil an das Servoventil. Das Diagnoseprogramm ist konfiguriert, um einen Computer zu veranlassen, Folgendes auszuführen: einen Prozess zum Eingeben eines Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts in das zumindest eine Servomodul, der sich in mehreren Schritten zwischen einem maximalen Öffnungsgrad und einem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade ändert; einen Prozess zum Akquirieren eines erfassten Werts eines tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zumindest eine Servomodul eingegeben wird; und einen Prozess zum Diagnostizieren einer Abnormität des Ventilsystems basierend auf dem erfassten Wert.
Vorteilhafte Effekte
Zumindest ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine Diagnosevorrichtung, ein Diagnoseverfahren und ein Diagnoseprogramm für ein Ventilsystem bereit, wodurch es möglich ist, das Ventilsystem detaillierter zu diagnostizieren.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Ventilsystems, auf welches eine Diagnosevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel angewendet wird.
2 ist ein Blockdiagramm für die Steuerung eines Steuerventils in dem Ventilsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 ist ein Flussdiagramm des Diagnoseverfahrens für das Ventilsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
5 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen des in das Servoventil eingegebenen Öffnungsgrad-Befehlwerts (Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert) gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein typisches Beispiel von zeitlichen Änderungen in dem in das Servomodul eingegebenen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlwerts und korrespondierende tatsächliche Öffnungsgrade des Steuerventils zeigt.
7A ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Parametern zeigt, die mit der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads, erhalten im Ansprechen auf die Schritteingabe bei jedem Schritt des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlwerts, verknüpft sind.
7B ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Parametern zeigt, die mit der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads, erhalten im Ansprechen auf die Schritteingabe bei jedem Schritt des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlwerts, verknüpft sind.
7C ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Parametern zeigt, die mit der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads, erhalten im Ansprechen auf die Schritteingabe bei jedem Schritt des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts, verknüpft sind.
7D ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Parametern zeigt, die mit der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads, erhalten im Ansprechen auf die Schritteingabe bei jedem Schritt des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlwerts, verknüpft sind.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Anzeige von Diagnoseergebnissen des Ventilsystems zeigt.
9 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen des Öffnungsgrad-Befehlwerts (Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert und vorbereitender Öffnungsgrad-Befehlswert) zeigt, der in das Servoventil gemäß einem Ausführungsbeispiel eingegeben ist.
10 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen des Öffnungsgrad-Befehlwerts (Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert und vorbereitender Öffnungsgrad-Befehlswert) zeigt, der in das Servoventil gemäß einem Ausführungsbeispiel eingegeben ist.
11 ist ein Blockdiagramm für die Steuerung eines Steuerventils in dem Ventilsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
12 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen des Öffnungsgrad-Befehlwerts (Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert) gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
13A ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert und dem tatsächlichen Öffnungsgrad zeigt, wenn das in 11 gezeigte Ventilsystem zu diagnostizieren ist.
13B ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert und dem tatsächlichen Öffnungsgrad zeigt, wenn das in 11 gezeigte Ventilsystem zu diagnostizieren ist.
13C ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zwischen dem durch den ersten Erfassungsteil erfassten tatsächlichen Öffnungsgrad und dem durch den zweiten Erfassungsteil erfassten tatsächlichen Öffnungsgrad zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Es ist allerdings beabsichtigt, dass Abmessungen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Komponenten lediglich als darstellend interpretiert werden sollen und nicht beabsichtigen, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken, sofern dies nicht besonders gekennzeichnet ist.
(Konfiguration von Ventilsystem)
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Ventilsystems, auf welches eine Diagnosevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel angewendet wird. 2 ist ein Blockdiagramm für die Steuerung eines Steuerventils in dem Ventilsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Ventilsystem 10 ein Steuerventil 20, ein Servoventil 30 zum Antreiben des Steuerventils 20 und ein Servomodul 32 zum Bereitstellen eines Steuersignals an das Servoventil 30.
Das Steuerventil 20 ist ein Ventil, das in der Lage ist, die Strömung einer Flüssigkeit zu steuern. In dem in 1 gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil 20 ein Brennstoffventil zum Regulieren der Strömungsrate von einem einer Brennkammer 4 einer Gasturbine 1 zugeführtem Brennstoff. Die Gasturbine 1 umfasst einen Verdichter 2 zum Verdichten von Luft, eine Brennkammer 4 zum Verbrennen von Brennstoff unter Verwendung der verdichteten Luft von dem Verdichter 2 als ein Oxidationsmittel, und eine Turbine 6, die konfiguriert ist, um durch das Brenngas von der Brennkammer 4 angetrieben zu werden. Das Steuerventil 20 ist in einer Brennstoffzufuhrleitung 8 zum Zuführen von Brennstoff an die Brennkammer 4 angeordnet.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das Steuerventil 20 das vorstehend beschriebene Brennstoffventil sein. Alternativ kann das Steuerventil 20 in einigen Ausführungsbeispielen eine Einlassleitschaufel oder eine in dem Verdichter 2 angeordnete variable Leitschaufel sein.
Das in 1 gezeigte Steuerventil 20 wird durch einen hydraulischen Aktor mit einem Zylinder 22 und einem Kolben 24, der konfiguriert ist, um sich innerhalb des Zylinders 22 hin und her zu bewegen, angetrieben. Der Ventilkörper des Steuerventils 20 ist mit dem Kolben 24 über eine Stange verbunden, so dass sich der Ventilkörper und der Kolben 24 linear zusammen bewegen. Der Öffnungsgrad des Steuerventils 20 ist minimal, wenn der Ventilkörper auf dem Ventilsitz sitzt (Öffnungsgrad ist null), und er steigt an, wenn die Entfernung zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz in der Öffnungs-/Schließrichtung des Ventilkörpers (d.h., die Hin- und Herbewegungsrichtung des Kolbens 24) zunimmt.
Wie in 1 gezeigt, ist das Steuerventil 20 mit einem Öffnungsgrad-Erfassungsteil 26 zum Erfassen des tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils 20 versehen. Der Öffnungsgrad-Erfassungsteil 26 kann konfiguriert sein, um den tatsächlichen Öffnungsgrad des Steuerventils 20 basierend auf der Position des Ventilkörpers oder eines Elements (z.B. Kolben oder Stange) zu erfassen, das sich zusammen mit dem Ventilkörper in der Öffnungs-/Schließrichtung des Steuerventils 20 bewegt.
Das Servomodul 32 ist konfiguriert, um einen Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil 20 von einem Steuerteil 40 zu empfangen und ein Steuersignal basierend auf dem Öffnungsgrad-Befehlswert dem Servoventil 30 bereitzustellen. Wie in 2 gezeigt, umfasst das Servomodul 32 einen Steuersignal-Erzeugungsteil 34 zum Erzeugen eines dem Servoventil 30 bereitgestellten Steuersignals. Das Servomodul 32 empfängt den vorstehend beschriebenen Öffnungsgrad-Befehlswert hi von dem Steuerteil 40 und empfängt ein Rückkopplungssignal, das den tatsächlichen Öffnungsgrad ho des Steuerventils 20, erfasst durch den Öffnungsgrad-Erfassungsteil 26, anzeigt. Der Steuersignal-Erzeugungsteil 34 erzeugt das Steuersignal basierend auf der Abweichung zwischen dem Öffnungsgrad-Befehlswert (Zielöffnungsgrad) hi und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho. Der Steuersignal-Erzeugungsteil 34 kann konfiguriert sein, um das Steuersignal zu erzeugen, indem eine proportionale Berechnung basierend auf der Abweichung durchgeführt wird. Das erzeugte Steuersignal wird an das Servoventil 30 gesendet.
Das Servoventil 30 ist konfiguriert, um das Steuerventil 20 basierend auf dem Steuersignal von dem Servomodul 32 anzutreiben. D.h., das Steuersignal von dem Servomodul 32 steuert die Zufuhr von druckbeaufschlagtem Öl an den Zylinder 22 über das Servoventil 30 und den Ausstoß von druckbeaufschlagtem Öl von dem Zylinder 22 über das Servoventil 30, wodurch der Öffnungsgrad des Steuerventils 20 gesteuert wird.
3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Diagnosevorrichtung 42 einen Diagnoseteil 44 zum Diagnostizieren einer Abnormität des Ventilsystems 10. Der Diagnoseteil 44 ist konfiguriert, um von dem Öffnungsgrad-Erfassungsteil 26 einen erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils 20 zu akquirieren, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert von dem Steuerteil 40 in das Servomodul 32 eingegeben wird, und eine Abnormität des Ventilsystems 10 basierend auf dem erfassten Wert zu diagnostizieren. Der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert ist eine Art des Öffnungsgrad-Befehlswerts (Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil 20), der von dem Steuerteil 40 an das Servomodul 32 gesendet wird, und wird für eine Abnormitätsdiagnose des Ventilsystems 10 verwendet. Wie nachstehend beschrieben wird, ändert sich der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in mehreren Schritten zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade.
Die Diagnosevorrichtung 42 kann einen Anzeigeteil 50 (z.B. Anzeige) zum Anzeigen von Informationen basierend auf dem Diagnoseergebnis von dem Diagnoseteil 44 oder dem erfassten Wert des Öffnungsgrads des Steuerventils 20 durch den Öffnungsgrad-Erfassungsteil 26 umfassen.
Der Steuerteil 40 und der Diagnoseteil 44 umfassen einen Computer, der mit einem Prozessor (z.B. CPU), einer Speichervorrichtung (Speicher; z.B. RAM), einem Hilfsspeicherteil und einer Schnittstelle ausgerüstet ist. Der Steuerteil 40 und der Diagnoseteil 44 empfangen Signale von dem Öffnungsgrad-Erfassungsteil 26 über eine Schnittstelle. Der Prozessor ist konfiguriert, um die somit empfangenen Signale zu verarbeiten. Außerdem ist der Prozessor konfiguriert, um in die Speichervorrichtung geladene Programme zu verarbeiten. Dadurch werden die Funktionen des Steuerteils 40 und des Diagnoseteils 44 implementiert. Der Steuerteil 40 und der Diagnoseteil 44 können durch einen gemeinsamen Computer konfiguriert sein.
(Diagnosefluss von Ventilsystem)
Nachstehend wird das Diagnoseverfahren für das Ventilsystem 10 gemäß einigen Ausführungsbeispielen beschrieben. Im Folgenden wird der Fall beschrieben, dass das Ventilsystem 10 unter Verwendung der Diagnosevorrichtung 42 diagnostiziert wird, aber in einigen Ausführungsbeispielen kann eine andere Vorrichtung verwendet werden, um das Ventilsystem 10 zu diagnostizieren. Außerdem kann ein Teil oder das Ganze der nachstehend beschriebenen Prozedur manuell durchgeführt werden.
4 ist ein Flussdiagramm des Diagnoseverfahrens für das Ventilsystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem Ausführungsbeispiel wird der mehrstufige Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert von dem Steuerteil 40 in das Servomodul 32 eingegeben (S4). Wie nachstehend detailliert beschrieben wird, kann ein vorbereitender Öffnungsgrad-Befehlswert in das Servomodul 32 in Schritt S2 vor Schritt S4 eingegeben werden.
5 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen in dem Öffnungsgrad-Befehlswert (Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert) gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. Beispielsweise ändert sich, wie in 5 gezeigt, der in das Servomodul 32 in Schritt S4 eingegebene Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D in mehreren Schritten zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade. Anders ausgedrückt, der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D ändert sich kontinuierlich zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad über Zwischen-Öffnungsgrade und nimmt alle Werte zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad an. Der in 5 gezeigte Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D ändert sich in mehreren Schritten zwischen dem minimalen Öffnungsgrad 0% (Öffnungsgrad in der vollständig geschlossenen Position des Steuerventils 20) und dem maximalen Öffnungsgrad 100% (Öffnungsgrad in der vollständig geöffneten Position des Steuerventils 20) über Zwischen-Öffnungsgrade 25%, 50% und 75%.
D.h., das Servomodul 32 ist mit mehreren Schritteingaben I1 bis I8 (s. 5) versehen, die den Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D anzeigen. Jede der Schritteingaben I1 bis I8 weist als einen Anfangswert den ersten Öffnungsgrad, der einer aus dem minimalen Öffnungsgrad, dem maximalen Öffnungsgrad und den Zwischen-Öffnungsgraden ist, und als einen Zielwert den zweiten Öffnungsgrad auf, der ein anderer aus dem minimalen Öffnungsgrad, dem maximalen Öffnungsgrad und den Zwischen-Öffnungsgraden ist.
Insbesondere steigt der in 5 gezeigte Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D mehrfach schrittweise von dem minimalen Öffnungsgrad 0% zu dem maximalen Öffnungsgrad 100% über die Zwischen-Öffnungsgrade 25%, 50% und 75% an (Schritteingaben I1 bis 14) und fällt dann mehrfach schrittweise von dem maximalen Öffnungsgrad 100% zu dem minimalen Öffnungsgrad 0% über die Zwischen-Öffnungsgrade 70%, 50% und 25% ab (Schritteingaben I5 bis 18). In diesem Fall lauten der Anfangswert (Öffnungsgrad) bis zu dem Zielwert (Öffnungsgrad) der Schritteingaben I1 bis I8 jeweils I1 : 0% bis 25%, I2 : 25% bis 50%, 13: 50% bis 75%, 14: 75% bis 100%, 15: 100% bis 75%, I6: 75% bis 50%, 17: 50% bis 25% und 18: 25% bis 0%.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der minimale Öffnungsgrad des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D größer sein als 0%. In einigen Ausführungsbeispielen kann der maximale Öffnungsgrad des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D kleiner sein als 100%.
Hier muss die Ventilposition mit einem Öffnungsgrad des Steuerventils 20 von 100% nicht notwendigerweise die Ventilposition mit dem physikalisch möglichen maximalen Öffnungsgrad des Steuerventils 20 sein. D.h., die Definition der Ventilposition mit einem Öffnungsgrad des Steuerventils 20 von 100% kann künstlich entschieden werden.
Während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das Servomodul 32 in Schritt S4 eingegeben wird, akquiriert der Diagnoseteil 44 den durch den Öffnungsgrad-Erfassungsteil 26 erhaltenen erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils 20 (Schritt S6). Hier ist 6 ein Diagramm, das ein typisches Beispiel von zeitlichen Änderungen in dem in das Servomodul bei einem Schritt eingegebenen mehrstufigen Öffnungsgrad-Befehlswert (irgendeine von Schritteingaben I1 bis 18) und korrespondierenden tatsächlichen Öffnungsgraden ho des Steuerventils 20 zeigt. Die in 6 gezeigte Schritteingabe weist den Öffnungsgrad I_A als den Anfangswert und den Öffnungsgrad I_B als den Zielwert auf.
Wie in 6 gezeigt, wenn die Schritteingabe, die den Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D anzeigt, dem Servomodul 32 bereitgestellt wird, dann wird eine Schrittantwort als der erfasste Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads ho erhalten. D.h., wenn mehrere Schritteingaben I1 bis I8, die den Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D anzeigen, in Schritt S4 bereitgestellt werden, dann wird die Schrittantwort des erfassten Werts des tatsächlichen Öffnungsgrads ho für jede der Schritteingaben I1 bis I8 erhalten.
Dann wird eine Abnormität des Ventilsystems 10 basierend auf dem erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads ho des Steuerventils 20, erhalten in Schritt S6, diagnostiziert, d.h., die mehreren Schrittantworten korrespondierend zu den mehreren Schritteingaben I1 bis I8 (S8 bis S22).
In einigen Ausführungsbeispielen akquiriert der Diagnoseteil 44 in Schritt S8 einen Parameter, der mit jeder der Schrittantworten des tatsächlichen Öffnungsgrads ho bis zu den Schritteingaben (I1 bis I8) des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D verknüpft ist. Der Parameter kann eine Betriebsverzögerungszeit TD, einen Überschwingungsbetrag OS, eine Einschwingzeit TS oder eine Restabweichung E (s. 6) der tatsächlichen Öffnung ho im Ansprechen auf jede der Schritteingaben I1 bis I8 des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D darstellen.
Dann wird eine Abnormität des Ventilsystems 10 in Schritt S10 basierend auf dem in Schritt S8 akquirierten Parameter diagnostiziert. In Schritt S10 kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität in dem Ventilsystem 10 basierend auf dem Vergleich zwischen dem Parameter und einem Schwellenwert bestimmt werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird, falls in Schritt S10 die Betriebsverzögerungszeit TD gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert, bestimmt, dass das Ventilsystem 10 keine Abnormität aufweist (Ja in S10), und in Schritt S12 wird das Diagnoseergebnis als nicht abnorm bestimmt. Falls in Schritt S10 die Betriebsverzögerungszeit TD größer ist als der Schwellenwert, wird bestimmt, dass das Ventilsystem 10 eine Abnormität aufweist (Nein in S10), und in Schritt S14 wird das Diagnoseergebnis als abnorm bestimmt.
In einem Ausführungsbeispiel wird, falls in Schritt S10 der Überschwingungsbetrag OS gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert, bestimmt, dass das Ventilsystem 10 keine Abnormität aufweist (Ja in S10), und in Schritt S12 wird das Diagnoseergebnis als nicht abnorm bestimmt. In einem Ausführungsbeispiel wird, falls in Schritt S10 der Überschwingungsbetrag OS größer ist als der Schwellenwert, bestimmt, dass das Ventilsystem 10 eine Abnormität aufweist (Nein in S10), und in Schritt S14 wird das Diagnoseergebnis als abnorm bestimmt.
In einem Ausführungsbeispiel wird, falls in Schritt S10 die Einschwingzeit TS gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert, bestimmt, dass das Ventilsystem 10 keine Abnormität aufweist (Ja in S10), und in Schritt S12 wird das Diagnoseergebnis als nicht abnorm bestimmt. Falls in Schritt S10 die Einschwingzeit TS größer ist als der Schwellenwert, wird bestimmt, dass das Ventilsystem 10 eine Abnormität aufweist (Nein in S10), und in Schritt S14 wird das Diagnoseergebnis als abnorm bestimmt.
In einem Ausführungsbeispiel wird, falls in Schritt S10 der Absolutwert der Restabweichung E gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert, bestimmt, dass das Ventilsystem 10 keine Abnormität aufweist (Ja in S10), und in Schritt S12 wird das Diagnoseergebnis als nicht abnorm bestimmt. In einem Ausführungsbeispiel wird, falls in Schritt S10 der Absolutwert der Restabweichung E größer ist als der Schwellenwert, bestimmt, dass das Ventilsystem 10 eine Abnormität aufweist (Nein in S10), und in Schritt S14 wird das Diagnoseergebnis als abnorm bestimmt.
In Schritt S16 zeigt der Anzeigeteil 50 die in den Schritten S10 bis S14 erhaltenen Diagnoseergebnisse des Ventilsystems 10 an.
In Schritt S18 zeigt der Anzeigeteil 50 für jeden Schritt Informationen über einen oder mehrere mit der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads ho bis zu der Schritteingabe verknüpften Parameter bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D an.
Die Schritte S10 bis S18 können für die mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerte hi__D (I1 bis I8) einen Schritt nach dem anderen sequenziell durchgeführt werden (Schritte S20 bis S22).
7A bis 7D stellen jeweils ein Diagramm dar, das ein Beispiel von Parametern zeigt, die mit der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads ho verknüpft sind, erhalten im Ansprechen auf die Schritteingabe (I1 bis I8) bei jedem Schritt des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D, und zeigen jeweils die Betriebsverzögerungszeit TD, den Überschwingungsbetrag OS (als ein Verhältnis zu dem Bereich (Zielwert - Anfangswert) der Schritteingabe dargestellt), die Einschwingzeit TS und die Restabweichung E der Schrittantwort korrespondierend zu jeder Schritteingabe (I1 bis I8; horizontale Achse). Die 7A bis 7D zeigen Linien (gestrichelte Linien), die Schwellenwerte für jeden Parameter anzeigen.
In dem vorstehend beschriebenen Schritt S18 kann der Anzeigeteil 50 die in 7A bis 7D gezeigten Diagramme anzeigen.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Anzeige von Diagnoseergebnissen des Ventilsystems 10 durch den Anzeigeteil 50 zeigt. 8 zeigt die Werte von Parametern, die mit der Schrittantwort, Schwellenwerten für die Parameter und Diagnoseergebnissen des Ventilsystems 10 basierend auf den Parametern für die Schritteingabe I4 des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D verknüpft sind (Schritteingabe mit Anfangswert 75% und Zielwert 100% des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D).
Wie aus den Diagrammen von 7A bis 7D ersichtlich ist, sind die Betriebsverzögerungszeit TD, der Überschwingungsbetrag OS, die Einschwingzeit TS und die Restabweichung E der Schrittantworten korrespondierend zu den Schritteingaben I1 bis I3 und I5 bis I8 des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D kleiner als die jeweiligen Schwellenwerte. Deshalb wird bestimmt, dass keine Abnormität in dem Ventilsystem 10 in dem Abschnitt einer Öffnung des Steuerventils 20 von einem 0% bis 75%-Öffnungsgrad und dem Abschnitt einer Schließung des Steuerventils 20 von einem 100% bis 0%-Öffnungsgrad aufgetreten ist.
Andererseits überschreiten in dem Diagramm von 7C die Einschwingzeit (s. 7C) der Schrittantwort korrespondierend zu der Schritteingabe I4 des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D (Schritteingabe mit Anfangswert 75% und Zielwert 100% des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D) den Schwellenwert. Deshalb lautet, wie durch die in 8 gezeigten Diagnoseergebnisse angezeigt, in dem Bereich, in dem der Öffnungsgrad des Steuerventils 20 75% bis 100% beträgt, das Bestimmungsergebnis der Einschwingzeit „NG“, und es kann bestimmt werden, dass in dem Ventilsystem 10 eine Abnormität aufgetreten ist.
Da in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Abnormitätsdiagnose unter Verwendung des Steuersignals korrespondierend zu dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D durchgeführt wird, der den gesamten Bereich zwischen dem maximalen Öffnungsgrad (100%) und dem minimalen Öffnungsgrad (0%) des Steuerventils 20 abdeckt, kann eine Abnormität des Steuerventils 20 ohne eine Auslassung leicht erfasst werden. Da außerdem die Diagnose unter Verwendung des Steuersignals korrespondierend zu dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D (Schritteingabe) gemacht wird, der sich in mehreren Schritten zwischen dem maximalen Öffnungsgrad (100%) und dem minimalen Öffnungsgrad (0%) des Steuerventils 20 über Zwischenöffnungen (25%, 50%, 70%) durch Bewertung der Schrittantwort für jeden Schritt der mehreren Schritteingaben ändert, kann identifiziert werden, welcher Schritt der Schritteingaben die erfasste Abnormität bewirkt hat. Beispielsweise kann, wie vorstehend in dem in 7A bis 8 gezeigten Beispiel beschrieben, die Erfassung einer Abnormität basierend auf der Schritteingabe I4 mit einem Anfangswert 75% und einem Zielwert 100% für den Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D identifiziert werden, und somit kann bestimmt werden, dass eine Abnormität (z.B. Kleben des Steuerventils 20) in dem Ventilsystem 10 in dem Bereich aufgetreten ist, in dem der Öffnungsgrad des Steuerventils 20 75% bis 100% beträgt. Somit kann in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Bereich identifiziert werden, in dem eine Abnormität zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad des Steuerventils 20 auftritt. Deshalb kann gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Ventilsystem 10 detaillierter diagnostiziert werden.
Außerdem steigt der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel schrittweise von dem minimalen Öffnungsgrad (0%) bis zu dem maximalen Öffnungsgrad (100%) an, und fällt dann schrittweise von dem maximalen Öffnungsgrad (100%) bis zu dem minimalen Öffnungsgrad (0%) ab. Somit ist es möglich, mehrere Schrittantworten in dem Bereich zwischen dem minimalen Öffnungsgrad (0%) und dem maximalen Öffnungsgrad (100%) sowohl für den Öffnungs- als auch den Schließprozess des Steuerventils 20 schnell zu akquirieren. Deshalb ist es möglich, das Ventilsystem 10 schnell zu diagnostizieren.
Da außerdem in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Informationen über einen oder mehrere Parameter (Betriebsverzögerungszeit TD usw.), verknüpft mit der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads ho bis zu der Schritteingabe (I1 bis I8) an jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D, für jeden Schritt angezeigt werden, kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität in dem Ventilsystem 10 oder dem Öffnungsgradbereich des Steuerventils 20, in dem eine Abnormität in dem Ventilsystem 10 auftritt, leicht visuell erfasst werden.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert aus dem Steuerteil 40 in das Servomodul 32 in Schritt S2 eingegeben werden (s. 4), und dann kann der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert aus dem Steuerteil 40 in das Servomodul 32 in Schritt S4 eingegeben werden. D.h., das Servomodul 32 kann konfiguriert sein, um dem Servoventil 30 das Steuersignal basierend auf dem vorbereitenden Öffnungsgrad-Befehlswert bereitzustellen, und dann dem Servoventil 30 das Steuersignal basierend auf dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert bereitzustellen.
Hier stellen 9 und 10 jeweils ein Diagramm dar, das zeitliche Änderungen in dem Öffnungsgrad-Befehlswert (Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert und vorbereitender Öffnungsgrad-Befehlswert), eingegeben in das Servoventil, gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. Wie in 9 und 10 gezeigt, ändert sich der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P über dem Bereich zwischen dem minimalen Öffnungsgrad (0% in dem vorstehenden Beispiel) und dem maximalen Öffnungsgrad (100% in dem vorstehenden Beispiel) des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D.
Der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P deckt den gesamten Bereich zwischen dem minimalen Öffnungsgrad und dem maximalen Öffnungsgrad des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D ab, und die Weise, wie er sich über die Zeit ändert, ist nicht beschränkt.
In einem Ausführungsbeispiel, wie in 9 gezeigt, kann sich der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P in mehreren Schritten ändern. Wie in 9 gezeigt, kann sich der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P in mehreren Schritten auf dieselbe Weise wie der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D ändern.
In einem Ausführungsbeispiel, wie in 10 gezeigt, kann der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P eine einzige Schritteingabe sein. In diesem Fall kann die Diagnose des Ventilsystems 10 in einer kürzeren Zeit vorbereitet werden, als wenn sich der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P in mehreren Schritten ändert.
Alternativ muss der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P in einem Ausführungsbeispiel keine Schritteingabe sein, sondern kann sich z.B. linear oder gekrümmt ändern.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Steuersignal basierend auf dem vorbereitenden Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P zunächst in das Servoventil 30 gegeben, um das Steuerventil 20 zwischen dem minimalen Öffnungsgrad und dem maximalen Öffnungsgrad zu betreiben, und dann wird das Steuersignal basierend auf dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D in das Servoventil 30 gegeben, um eine Abnormität des Ventilsystems 10 zu diagnostizieren. D.h., da der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P für einen vorbereitenden Betrieb des Steuerventils 20 vor der Diagnose verwendet wird, kann das Steuerventil 20 bis zu einem gewissen Maß leicht betrieben werden. Dies lässt die Abnormitätsdiagnose des Ventilsystem 10 in einem Zustand nahe an dem Betrieb der Vorrichtung (z.B. Gasturbine 1) zu, auf die das Ventilsystem 10 angewendet wird. Deshalb ist es möglich, eine Abnormität des Ventilsystems 10 in geeigneterer Weise zu diagnostizieren.
11 ist ein Blockdiagramm für die Steuerung des Steuerventils in dem Ventilsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einigen Ausführungsbeispielen kann das zu diagnostizierende Ventilsystem 10 die in 11 gezeigte Konfiguration aufweisen. Das in 11 gezeigte Ventilsystem 10 umfasst eine Vielzahl von Servomotoren 32 (erstes Servomodul 32A und zweites Servomodul 32B). Außerdem ist das Steuerventil 20 mit einer Vielzahl von Öffnungsgrad-Erfassungsteilen 26 (erster Erfassungsteil 26A und zweiter Erfassungsteil 26B; s. 1) versehen, um den tatsächlichen Öffnungsgrad des Steuerventils 20 zu erfassen.
Das erste Servomodul 32A und das zweite Servomodul 32B sind konfiguriert, um miteinander schaltbar zu sein. Insbesondere kann ein Schaltteil 46 zum Schalten des Verbindungzustands zwischen dem Steuerteil 40 und dem ersten Servomodul 32A oder dem zweiten Servomodul 32B vorgesehen sein. Der Öffnungsgrad-Befehlswert hi von dem Steuerteil 40 wird entweder von dem ersten Servomodul 32A oder dem zweiten Servomodul 32B gemäß dem Zustand des Schaltteils 46 empfangen.
Der erste Erfassungsteil 26A ist konfiguriert, um den tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=ha) des Steuerventils 20 zu erfassen, während der Öffnungsgrad-Befehlswert von dem Steuerteil 40 in das erste Servomodul 32A eingegeben wird. Das erste Servomodul 32A empfängt den vorstehend beschriebenen Öffnungsgrad-Befehlswert hi von dem Steuerteil 40 und empfängt ein Rückkopplungssignal, das den tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=ha) des Steuerventils 20, erfasst durch den ersten Erfassungsteil 26A, anzeigt.
Außerdem ist der zweite Erfassungsteil 26B konfiguriert, um den tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=hb) des Steuerventils 20 zu erfassen, während der Öffnungsgrad-Befehlswert von dem Steuerteil 40 in das zweite Servomodul 32B eingegeben wird. Das zweite Servomodul 32B empfängt den vorstehend beschriebenen Öffnungsgrad-Befehlswert hi von dem Steuerteil 40 und empfängt ein Rückkopplungssignal, das den tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=hb) des Steuerventils 20, erfasst durch den zweiten Erfassungsteil 26B, anzeigt.
Das Servoventil 30 ist konfiguriert, um das Steuerventil 20 basierend auf dem Steuersignal von einem des ersten Servomoduls 32A oder des zweiten Servomoduls 32B anzutreiben.
Wenn das Ventilsystem 10 die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweist, dann kann der Diagnoseteil 44 konfiguriert sein, um eine Abnormität des Ventilsystems 10 basierend auf einem erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads ho (=ha) des Steuerventils 20 zu diagnostizieren, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D aus dem Steuerteil 40 in das erste Servomodul 32A eingegeben wird (d.h., ein durch den ersten Erfassungsteil 26A erfasster Wert), und einem erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads ho (=ha) des Steuerventils 20, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D aus dem Steuerteil 40 in das zweite Servomodul 32B eingegeben wird (d.h., ein durch den zweiten Erfassungsteil 26B erfasster Wert).
Hier ändern sich die in das erste Servomodul 32A und das zweite Servomodul 32B eingegebenen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerte hi__D in mehreren Schritten zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade, wie bereits beschrieben. D.h., die von dem Steuerteil 40 zu dem ersten Servomodul 32A und dem zweiten Servomodul 32B gesendeten Öffnungsgrad-Befehlswerte können sich wie in 12 gezeigt ändern. In 11 werden mehrere Schritteingaben I_A1 bis I_A8 (jeweils korrespondierend zu den vorstehend beschriebenen I1 bis I8), die den Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D anzeigen, dem ersten Servomodul 32A bereitgestellt, und dann werden mehrere Schritteingaben I_B1 bis I_B8 (jeweils korrespondierend zu den vorstehend beschriebenen I1 bis I8), die den Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D anzeigen, dem zweiten Servomodul 32B bereitgestellt. 12 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen des Öffnungsgrad-Befehlswerts (Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert) gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
Indem der vorstehend beschriebene Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D verwendet wird, werden mehrere Schrittantworten des Steuerventils 20, jeweils korrespondierend zu den mehreren Schritteingaben I_A1 bis I_A8, die den Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D anzeigen, in das erste Servomodul 32A, und mehrere Schrittantworten des Steuerventils 20, jeweils korrespondierend zu den mehreren Schritteingaben I_B1 bis I_B8, die den Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D anzeigen, in das zweite Servomodul 32B erhalten. Dann wird eine Abnormität des Ventilsystems 10 basierend auf diesen Schrittantworten diagnostiziert.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Abnormität des Ventilsystems 10 zuverlässiger zu diagnostizieren, da die Abnormitätsdiagnose des Ventilsystems 10 unter Verwendung des Schrittsignals korrespondierend zu dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D von jedem der beiden Servomodule 32 (erstes Servomodul 32A und zweites Servomodul 32B) durchgeführt wird. Außerdem ist es in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich, wenn eine Abnormität des Ventilsystems 10 erfasst wird, zu identifizieren, welches des Steuerventils 20, des Servoventils 30 und der beiden Servomodule 32 (erstes Servomodul 32A und zweites Servomodul 32B) die Abnormität aufweist.
Die Abnormitätsdiagnose des Ventilsystems 10 unter Verwendung des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D bis zu dem ersten Servomodul 32A und die Abnormitätsdiagnose des Ventilsystems 10 unter Verwendung des Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D bis zu dem zweiten Servomodul 32B können durch die Prozedur der in 4 gezeigten Schritte S2 bis S22 durchgeführt werden.
Somit kann z.B. der vorläufige Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P aus dem Steuerteil 40 in das erste Servomodul 32A eingegeben werden (Schritt S2), bevor der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D aus dem Steuerteil 40 in das erste Servomodul 32A eingegeben wird (Schritt S4). Außerdem kann der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert hi__P aus dem Steuerteil 40 in das zweite Servomodul 32B eingegeben werden, bevor der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D aus dem Steuerteil 40 in das zweite Servomodul 32B eingegeben wird (Schritt S4).
In einigen Ausführungsbeispielen ist der Anzeigeteil 50 in dem vorstehend beschriebenen Schritt S18 konfiguriert, um ein Diagramm anzuzeigen, das eine Beziehung zwischen dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho des Steuerventils 20 nach einem Einschwingen und dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D (Zielwert) im Ansprechen auf die Schritteingabe (I1 bis I8, I_A1 bis I_A8 oder I_B1 bis I_B8) bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D zeigt.
Hier stellen 13A und 13B jeweils ein Diagramm dar, das ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D (Zielwert) und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho zeigt, wenn das in 11 gezeigte Ventilsystem 10 zu diagnostizieren ist. 13A zeigt die Beziehung zwischen dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D (Zielwert) und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=ha), erfasst durch den ersten Erfassungsteil 26A (d.h., der tatsächliche Öffnungsgrad ho, wenn das Steuerventil 20 über das erste Servomodul 32A angetrieben wird). 13B zeigt die Beziehung zwischen dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=hb), erfasst durch den zweiten Erfassungsteil 26B (d.h., der tatsächliche Öffnungsgrad ho, wenn das Steuerventils 20 über das zweite Servomodul 32B angetrieben wird).
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, wie in 13A und 13B gezeigt, da ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho nach einem Einschwingen und dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert (Zielwert) für jeden Schritt (z.B. I1 bis I8) des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts hi__D angezeigt wird, kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität in dem Ventilsystem 10 oder dem Öffnungsgradbereich des Steuerventils, in dem eine Abnormität in dem Ventilsystem 10 auftritt, leicht visuell erfasst werden. Wenn z.B. eine große Abweichung zwischen dem erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads ho durch den Öffnungsgrad-Erfassungsteil 26 und dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert (Zielwert) vorliegt, dann ist es möglich, leicht zu bestimmen, dass das Ventilsystem 10 eine Abnormität aufweist.
13C ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zwischen dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=ha), erfasst durch den ersten Erfassungsteil 26A, und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=hb), erfasst durch den zweiten Erfassungsteil 26B, zeigt, wenn das Steuerventil 20 basierend auf demselben Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert hi__D angetrieben wird.
Falls z.B., wie in 13C gezeigt, keine Abnormität in dem ersten Servomodul 32A und dem zweiten Servomodul 32B vorliegt, ist zu erwarten, dass die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=ha), erfasst durch den ersten Erfassungsteil 26A, und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=hb), erfasst durch den zweiten Erfassungsteil 26B eine gerade Linie mit einer Steigung 1 durch den Ursprung darstellt. Falls andererseits eine Abnormität in einem des ersten Servomoduls 32A oder des zweiten Servomoduls 32B vorliegt, dann wird erwartet, dass die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=ha) und dem tatsächlichen Öffnungsgrad ho (=hb) von der linearen Form mit einer Steigung 1 durch den Ursprung abweicht. Deshalb kann in solch einem Fall bestimmt werden, dass eine Abnormität in irgendeinem der beiden Servomodule 32 (erstes Servomodul 32A und zweites Servomodul 32B) aufgetreten ist. Außerdem ist es möglich, zu identifizieren, welches der beiden Servomodule 32 (erstes Servomodul 32A und zweites Servomodul 32B) die Abnormität aufweist.
Die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Inhalte würden z.B. wie folgt verstanden werden.
(1) Eine Diagnosevorrichtung (42) für ein Ventilsystem (10) gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Diagnosevorrichtung für ein Ventilsystem mit einem Steuerventil (20), einem Servoventil (30) zum Antreiben des Steuerventils und zumindest einem Servomodul (32) zum Bereitstellen eines Steuersignals basierend auf einem Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil an das Servoventil. Die Diagnosevorrichtung umfasst: zumindest einen Öffnungsgrad-Erfassungsteil (26), der konfiguriert ist, um einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Steuerventils zu erfassen; und einen Diagnoseteil (44), der konfiguriert ist, um von dem Öffnungsgrad-Erfassungsteil einen erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils zu akquirieren, während ein Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zumindest eine Servomodul eingegeben wird, und basierend auf dem erfassten Wert eine Abnormität des Ventilsystems zu diagnostizieren. Der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert ändert sich in mehreren Schritten zwischen einem maximalen Öffnungsgrad und einem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade.
Mit der vorstehenden Konfiguration (1) kann eine Abnormität des Brennstoffventils ohne Auslassung leicht erfasst werden, da die Abnormitätsdiagnose unter Verwendung des Steuersignals korrespondierend zu dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert durchgeführt wird, der den gesamten Bereich zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad des Steuerventils abdeckt. Da außerdem die Diagnose unter Verwendung des Steuersignals (Schrittsignale) korrespondierend zu dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert (Schritteingabe) gemacht wird, der sich in mehreren Schritten zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad des Steuerventils ändert, indem die Schrittantwort für jeden Schritt der mehreren Schritteingaben bewertet wird, ist es möglich, zu identifizieren, welcher Schritt der Schritteingaben die erfasste Abnormität verursacht hat. Somit ist es möglich, den Bereich zu identifizieren, in dem eine Abnormität zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad des Steuerventils auftritt. Deshalb ist es mit der vorstehenden Konfiguration (1) möglich, das Ventilsystem detaillierter zu diagnostizieren.
(2) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß der vorstehenden Konfiguration (1) steigt der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert schrittweise von dem minimalen Öffnungsgrad auf den maximalen Öffnungsgrad an oder fällt schrittweise von dem maximalen Öffnungsgrad auf den minimalen Öffnungsgrad ab.
Mit der vorstehenden Konfiguration (2) steigt der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert schrittweise von dem minimalen Öffnungsgrad auf den maximalen Öffnungsgrad an oder fällt schrittweise von dem maximalen Öffnungsgrad auf den minimalen Öffnungsgrad ab. Somit ist es möglich, mehrere Schrittantworten in dem Bereich zwischen dem minimalen Öffnungsgrad und dem maximalen Öffnungsgrad schnell zu akquirieren. Deshalb ist es möglich, das Ventilsystem schnell zu diagnostizieren.
(3) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß der vorstehenden Konfiguration (1) oder (2) steigt der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert schrittweise von dem minimalen Öffnungsgrad auf den maximalen Öffnungsgrad an und fällt dann schrittweise von dem maximalen Öffnungsgrad auf den minimalen Öffnungsgrad ab.
Mit der vorstehenden Konfiguration (3) ist es möglich, da der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert schrittweise von dem minimalen Öffnungsgrad auf den maximalen Öffnungsgrad ansteigt und dann schrittweise von dem maximalen Öffnungsgrad auf den minimalen Öffnungsgrad abfällt, mehrere Schrittantworten in dem Bereich zwischen dem minimalen Öffnungsgrad und dem maximalen Öffnungsgrad sowohl für die Öffnungs- als auch Schließprozesse des Steuerventils schnell zu akquirieren. Deshalb ist es möglich, das Ventilsystem schnell zu diagnostizieren.
(4) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß einer der vorstehenden Konfigurationen (1) bis (3) umfasst das zumindest eine Servomodul ein erstes Servomodul (32A) und ein zweites Servomodul (32B), die konfiguriert sind, um miteinander schaltbar zu sein. Der zumindest eine Öffnungsgrad-Erfassungsteil umfasst einen ersten Erfassungsteil (26A), der konfiguriert ist, um einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Steuerventils zu erfassen, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das erste Servomodul eingegeben wird, und einen zweiten Erfassungsteil (26B), der konfiguriert ist, um einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Steuerventils zu erfassen, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zweite Servomodul eingegeben wird. Der Diagnoseteil ist konfiguriert, um eine Abnormität des Ventilsystems basierend auf einem ersten erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads, der von dem ersten Erfassungsteil akquiriert wird, und einem zweiten erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads, der von dem zweiten Erfassungsteil akquiriert wird, zu diagnostizieren.
Mit der vorstehenden Konfiguration (4) ist es möglich, da die Abnormitätsdiagnose des Ventilsystems unter Verwendung des Schrittsignals korrespondierend zu dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert von jedem der beiden Servomodule (erstes Servomodul und zweites Servomodul) durchgeführt wird, eine Abnormität des Ventilsystems zuverlässiger zu diagnostizieren. Außerdem ist es möglich, wenn eine Abnormität des Ventilsystems erfasst wird, zu identifizieren, welches des Brennstoffventils und der beiden Servomodule die Abnormität aufweist.
(5) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß einer der vorstehenden Konfigurationen (1) bis (4) ist das Servomodul konfiguriert, um das Steuersignal basierend auf einem vorbereitenden Öffnungsgrad-Befehlswert dem Servoventil bereitzustellen und dann das Steuersignal basierend auf dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert dem Servoventil bereitzustellen. Der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert ändert sich über einen Bereich zwischen dem minimalen Öffnungsgrad und dem maximalen Öffnungsgrad.
Mit der vorstehenden Konfiguration (5) wird das Steuersignal basierend auf dem vorbereitenden Öffnungsgrad-Befehlswert zunächst an das Servoventil gegeben, um das Steuerventil zwischen dem minimalen Öffnungsgrad und dem maximalen Öffnungsgrad zu betreiben, und dann wird das Steuersignal basierend auf dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert an das Servoventil gegeben, um eine Abnormität des Ventilsystems zu diagnostizieren. D.h., da der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert für einen vorbereitenden Betrieb des Steuerventils vor einer Diagnose verwendet wird, kann das Steuerventil bis zu einem gewissen Maß leicht betrieben werden. Dies ermöglicht die Abnormitätsdiagnose des Ventilsystems in einem Zustand nahe an dem Betrieb der Vorrichtung, auf die das Ventilsystem angewendet wird. Deshalb ist es möglich, eine Abnormität des Ventilsystems in geeigneterer Weise zu diagnostizieren.
(6) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß einer der vorstehenden Konfigurationen (1) bis (5) ist der Diagnoseteil konfiguriert, um eine Abnormität des Ventilsystems basierend auf einem oder mehreren Parametern zu diagnostizieren, die mit einer Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads auf eine Schritteingabe bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts verknüpft sind.
Mit der vorstehenden Konfiguration (6) ist es möglich, eine Abnormität des Ventilsystems basierend auf einem oder mehreren Parametern, die mit der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads zu der Schritteingabe bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts verknüpft sind, zu diagnostizieren.
(7) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß der vorstehenden Konfiguration (6) umfassen der eine oder die mehreren Parameter, die mit der Schrittantwort verknüpft sind, eine Verzögerungszeit, einen Überschwingungsbetrag, eine Einschwingzeit oder eine Restabweichung des tatsächlichen Öffnungsgrads.
Mit der vorstehenden Konfiguration (7) ist es möglich, eine Abnormität des Ventilsystems basierend auf der Verzögerungszeit, dem Überschwingungsbetrag, der Einschwingzeit oder der Restabweichung der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads zu der Schritteingabe bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts in geeigneter Weise zu diagnostizieren.
In einigen Ausführungsbeispielen gemäß der vorstehenden Konfiguration (6) oder (7) ist der Diagnoseteil konfiguriert, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität des Ventilsystems basierend auf einem Vergleich zwischen dem einen oder den mehreren Parametern, die mit der Schrittantwort verknüpft sind, und einem Schwellenwert zu bestimmen.
Mit der vorstehenden Konfiguration (8) ist es möglich, eine Abnormität des Ventilsystems basierend auf einem Vergleich zwischen einem oder mehreren Parametern, die mit der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads zu der Schritteingabe bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts verknüpft sind, und dem Schwellenwert zu diagnostizieren.
(9) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß einer der vorstehenden Konfigurationen (1) bis (8) umfasst die Diagnosevorrichtung einen Anzeigeteil (50), der konfiguriert ist, um für jeden Schritt Informationen über einen oder mehrere Parameter anzuzeigen, die mit einer Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads auf eine Schritteingabe bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts verknüpft sind.
Mit der vorstehenden Konfiguration (9) kann, da die Informationen über einen oder mehrere Parameter, die mit der Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads zu der Schritteingabe bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts verknüpft sind, für jeden Schritt angezeigt werden, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität in dem Ventilsystem oder dem Öffnungsgradbereich des Steuerventils, in dem eine Abnormität in dem Ventilsystem auftritt, leicht visuell erhalten werden.
(10) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß der vorstehenden Konfiguration (9) ist der Anzeigeteil konfiguriert, um ein Diagramm anzuzeigen, das eine Beziehung zwischen dem tatsächlichen Öffnungsgrad nach dem Einschwingen und dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert für eine Schritteingabe bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts zeigt.
Mit der vorstehenden Konfiguration (10) kann, da ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Öffnungsgrad nach dem Einschwingen und dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert zeigt, für jeden Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts angezeigt wird, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität in dem Ventilsystem oder dem Öffnungsgradbereich des Steuerventils, in dem eine Abnormität in dem Ventilsystem auftritt, leicht visuell erhalten werden.
(11) Ein Diagnoseverfahren für ein Ventilsystem gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Diagnoseverfahren für ein Ventilsystem (10) mit einem Steuerventil (20), einem Servoventil (30) zum Antreiben des Steuerventils und zumindest einem Servomodul (32) zum Bereitstellen eines Steuersignals basierend auf einem Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil an das Servoventil. Das Diagnoseverfahren umfasst: einen Schritt (S4) zum Eingeben eines Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts in das zumindest eine Servomodul, der sich in mehreren Schritten zwischen einem maximalen Öffnungsgrad und einem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade ändert; einen Schritt (S6) zum Akquirieren eines erfassten Werts eines tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zumindest eine Servomodul eingegeben wird; und einen Schritt (S8 bis S22) zum Diagnostizieren einer Abnormität des Ventilsystems basierend auf dem erfassten Wert.
Mit dem vorstehenden Verfahren (11) kann, da die Abnormitätsdiagnose unter Verwendung des Schrittsignals (Steuersignal) korrespondierend zu dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert, der den gesamten Bereich zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad des Steuerventils abdeckt, durchgeführt wird, eine Abnormität des Brennstoffventils ohne Auslassung leicht erfasst werden. Außerdem ist es möglich, da die Diagnose unter Verwendung des Schrittsignals korrespondierend zu dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert gemacht wird, der sich in mehreren Schritten zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad des Steuerventils ändert, indem die Schrittantwort für jeden Schritt der mehreren Schrittsignale bewertet wird, zu identifizieren, welcher Schritt der Schrittsignale die erfasste Abnormität verursacht hat. Somit ist es möglich, den Bereich zu identifizieren, in dem eine Abnormität zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad des Steuerventils auftritt. Deshalb ist es mit dem vorstehenden Verfahren (11) möglich, das Ventilsystem detaillierter zu diagnostizieren.
(12) Ein Diagnoseprogramm für ein Ventilsystem gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Diagnoseprogramm für ein Ventilsystem (10) mit einem Steuerventil (20), einem Servoventil (30) zum Antreiben des Steuerventils und zumindest einem Servomodul (32) zum Bereitstellen eines Steuersignals basierend auf einem Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil an das Servoventil. Das Diagnoseprogramm ist konfiguriert, um einen Computer zu veranlassen, Folgendes auszuführen: einen Prozess zum Eingeben eines Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts in das zumindest eine Servomodul, der sich in mehreren Schritten zwischen einem maximalen Öffnungsgrad und einem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade ändert; einen Prozess zum Akquirieren eines erfassten Werts eines tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zumindest eine Servomodul eingegeben wird; und einen Prozess zum Diagnostizieren einer Abnormität des Ventilsystems basierend auf dem erfassten Wert.
Mit dem vorstehenden Programm (12) kann, da die Abnormitätsdiagnose unter Verwendung des Schrittsignals (Steuersignal) korrespondierend zu dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert, der den gesamten Bereich zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad des Steuerventils abdeckt, durchgeführt wird, eine Abnormität des Brennstoffventils ohne Auslassung leicht erfasst werden. Außerdem ist es möglich, da die Diagnose unter Verwendung des Schrittsignals korrespondierend zu dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert gemacht wird, der sich in mehreren Schritten zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad des Steuerventils ändert, indem die Schrittantwort für jeden Schritt der mehreren Schrittsignale bewertet wird, zu identifizieren, welcher Schritt der Schrittsignale die erfasste Abnormität verursacht hat. Somit ist es möglich, den Bereich zu identifizieren, in dem eine Abnormität zwischen dem maximalen Öffnungsgrad und dem minimalen Öffnungsgrad des Steuerventils auftritt. Deshalb ist es mit dem vorstehenden Programm (12) möglich, das Ventilsystem detaillierter zu diagnostizieren.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend detailliert beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können implementiert werden.
Ferner ist in der vorliegenden Spezifikation ein Ausdruck für eine relative oder absolute Anordnung wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht so auszulegen, dass er nur die Anordnung in einem streng wörtlichen Sinne anzeigt, sondern auch einen Zustand umfasst, in dem die Anordnung um eine Toleranz oder um einen Winkel oder einen Abstand relativ verschoben ist, wodurch es möglich ist, die gleiche Funktion zu erreichen.
Beispielsweise ist ein Ausdruck für einen gleichen Zustand wie „derselbe/dieselbe/dasselbe“, „gleich“ und „einheitlich“ nicht so zu verstehen, dass er nur den Zustand anzeigt, in dem das Merkmal streng gleich ist, sondern auch einen Zustand umfasst, in dem es eine Toleranz oder einen Unterschied gibt, mit dem dennoch dieselbe Funktion erreicht werden kann.
Ferner ist der Begriff einer Form, wie etwa eine rechteckige Form oder eine zylindrische Form, nicht so zu verstehen, dass er nur die geometrisch strenge Form bezeichnet, sondern auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Bereichs umfasst, in dem dieselbe Wirkung erzielt werden kann.
Andererseits sind Ausdrücke wie „aufweisen“, „umfassen“ und „haben“ nicht so zu verstehen, dass sie andere Bestandteile ausschließen.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
2: Verdichter
4: Brennkammer
6: Turbine
8: Brennstoffzufuhrleitung
10: Ventilsystem
20: Steuerventil
22: Zylinder
24: Kolben
26: Öffnungsgrad-Erfassungsteil
26A: Erster Erfassungsteil
26B: Zweiter Erfassungsteil
30: Servoventil
32: Servomodul
32A: Erstes Servomodul
32B: Zweites Servomodul
34: Steuersignal-Erzeugungsteil
40: Steuerteil
42: Diagnosevorrichtung
44: Diagnoseteil
46: Schaltteil
50: Anzeigeteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020145424 [0002]
JP 5122398 B [0005]

Claims

Eine Diagnosevorrichtung für ein Ventilsystem mit einem Steuerventil, einem Servoventil zum Antreiben des Steuerventils und zumindest einem Servomodul zum Bereitstellen eines Steuersignals basierend auf einem Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil an das Servoventil, wobei die Diagnosevorrichtung aufweist: zumindest einen Öffnungsgrad-Erfassungsteil, der konfiguriert ist, um einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Steuerventils zu erfassen; und einen Diagnoseteil, der konfiguriert ist, um von dem Öffnungsgrad-Erfassungsteil einen erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils zu akquirieren, während ein Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zumindest eine Servomodul eingegeben wird, und basierend auf dem erfassten Wert eine Abnormität des Ventilsystems zu diagnostizieren, wobei sich der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in mehreren Schritten zwischen einem maximalen Öffnungsgrad und einem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade ändert.
Die Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem nach Anspruch 1, wobei der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert schrittweise von dem minimalen Öffnungsgrad auf den maximalen Öffnungsgrad ansteigt oder schrittweise von dem maximalen Öffnungsgrad auf den minimalen Öffnungsgrad abfällt.
Die Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert schrittweise von dem minimalen Öffnungsgrad auf den maximalen Öffnungsgrad ansteigt und dann schrittweise von dem maximalen Öffnungsgrad auf den minimalen Öffnungsgrad abfällt.
Die Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zumindest eine Servomodul ein erstes Servomodul und ein zweites Servomodul umfasst, die konfiguriert sind, um miteinander schaltbar zu sein, wobei der zumindest eine Öffnungsgrad-Erfassungsteil einen ersten Erfassungsteil umfasst, der konfiguriert ist, um einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Steuerventils zu erfassen, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das erste Servomodul eingegeben wird, und einen zweiten Erfassungsteil, der konfiguriert ist, um einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Steuerventils zu erfassen, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zweite Servomodul eingegeben wird, und wobei der Diagnoseteil konfiguriert ist, um eine Abnormität des Ventilsystems basierend auf einem ersten erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads, der von dem ersten Erfassungsteil akquiriert wird, und einem zweiten erfassten Wert des tatsächlichen Öffnungsgrads, der von dem zweiten Erfassungsteil akquiriert wird, zu diagnostizieren.
Die Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Servomodul konfiguriert ist, um das Steuersignal basierend auf einem vorbereitenden Öffnungsgrad-Befehlswert dem Servoventil bereitzustellen und dann das Steuersignal basierend auf dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert dem Servoventil bereitzustellen, und wobei sich der vorbereitende Öffnungsgrad-Befehlswert über einen Bereich zwischen dem minimalen Öffnungsgrad und dem maximalen Öffnungsgrad ändert.
Die Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Diagnoseteil konfiguriert ist, um eine Abnormität des Ventilsystems basierend auf einem oder mehreren Parametern zu diagnostizieren, die mit jeder Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads auf eine Schritteingabe bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts verknüpft sind.
Die Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem nach Anspruch 6, wobei der eine oder die mehreren Parameter, die mit der Schrittantwort verknüpft sind, eine Verzögerungszeit, einen Überschwingungsbetrag, eine Einschwingzeit oder eine Restabweichung des tatsächlichen Öffnungsgrads umfassen.
Die Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Diagnoseteil konfiguriert ist, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität des Ventilsystems basierend auf einem Vergleich zwischen dem einen oder den mehreren Parametern, die mit der Schrittantwort verknüpft sind, und einem Schwellenwert zu bestimmen.
Die Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die einen Anzeigeteil aufweist, der konfiguriert ist, um für jeden Schritt Informationen über einen oder mehrere Parameter anzuzeigen, die mit einer Schrittantwort des tatsächlichen Öffnungsgrads auf eine Schritteingabe bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts verknüpft sind.
Die Diagnosevorrichtung für das Ventilsystem nach Anspruch 9, wobei der Anzeigeteil konfiguriert ist, um ein Diagramm anzuzeigen, das eine Beziehung zwischen dem tatsächlichen Öffnungsgrad nach dem Einschwingen und dem Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert für eine Schritteingabe bei jedem Schritt des mehrstufigen Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts zeigt.
Ein Diagnoseverfahren für ein Ventilsystem mit einem Steuerventil, einem Servoventil zum Antreiben des Steuerventils und zumindest einem Servomodul zum Bereitstellen eines Steuersignals basierend auf einem Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil an das Servoventil, wobei das Diagnoseverfahren aufweist: einen Schritt zum Eingeben eines Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts in das zumindest eine Servomodul, der sich in mehreren Schritten zwischen einem maximalen Öffnungsgrad und einem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade ändert; einen Schritt zum Akquirieren eines erfassten Werts eines tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zumindest eine Servomodul eingegeben wird; und einen Schritt zum Diagnostizieren einer Abnormität des Ventilsystems basierend auf dem erfassten Wert.
Ein Diagnoseprogramm für ein Ventilsystem mit einem Steuerventil, einem Servoventil zum Antreiben des Steuerventils und zumindest einem Servomodul zum Bereitstellen eines Steuersignals basierend auf einem Öffnungsgrad-Befehlswert für das Steuerventil an das Servoventil, wobei das Diagnoseprogramm konfiguriert ist, um einen Computer zu veranlassen, Folgendes auszuführen: einen Prozess zum Eingeben eines Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswerts in das zumindest eine Servomodul, der sich in mehreren Schritten zwischen einem maximalen Öffnungsgrad und einem minimalen Öffnungsgrad über einen oder mehrere Zwischen-Öffnungsgrade ändert; einen Prozess zum Akquirieren eines erfassten Werts eines tatsächlichen Öffnungsgrads des Steuerventils, während der Diagnose-Öffnungsgrad-Befehlswert in das zumindest eine Servomodul eingegeben wird; und einen Prozess zum Diagnostizieren einer Abnormität des Ventilsystems basierend auf dem erfassten Wert.