JP2002174549A - 電動アクチュエータの制御装置 - Google Patents

電動アクチュエータの制御装置

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JP2002174549A
JP2002174549A JP2000371279A JP2000371279A JP2002174549A JP 2002174549 A JP2002174549 A JP 2002174549A JP 2000371279 A JP2000371279 A JP 2000371279A JP 2000371279 A JP2000371279 A JP 2000371279A JP 2002174549 A JP2002174549 A JP 2002174549A
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JP
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frequency distribution
frequency
acceleration
driven member
electric actuator
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JP2000371279A
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Naoyuki Hata
直行 畑
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Tomoe Technical Research Co Ltd
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Tomoe Technical Research Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブ,配管等のプラント設備の振動の加速
度を検出するのに,従来は,加速度センサをプラント設
備の側面等に取付けることで,ウォータハンマ等の大き
な振動の加速度は検出できたが,例えば,バルブの弁体
自身の微小な振動による加速度などは検出できなかっ
た。また,プラント設備に加速度センサを取付けるた
め,その工数をプラント建設の際に考慮する必要があっ
た。 【解決手段】 電動アクチュエータ101の出力軸の加
速度を検出する加速度センサ121と,加速度センサ1
21で検出した加速度より周波数解析を行ってプラント
設備の振動の周波数分布を算出する周波数解析部122
と,プラントが通常運用されている場合の振動の周波数
分布を記憶しているメモリ123と,周波数解析部12
2で算出された周波数分布とメモリ123に記憶されて
いる周波数分布とを比較判定する判定部124とで構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,電動アクチュエー
タが駆動する被駆動部材,或いは該被駆動部材に接続さ
れる部材(例えば,バルブやバルブの駆動軸等)に発生
する振動の加速度を電動アクチュエータ出力軸より加速
度センサを用いて検出し,該検出した加速度に基づいて
上記振動の周波数解析を行い,上記振動が通常時の振動
と同様か否かを判定する電動アクチュエータの制御装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば,バルブや配管等では各種原因に
より様々な振動が発生している。その例としては,配
管内の流体が曲管部を通過するときに,流体の運動量変
化によって発生する振動,配管が接続されているポン
ブ,コンプレッサー,タービン等の機械より伝播される
振動,屋外に配設される配管が風等の気象条件による
振動,配管に接続されているバルブが急閉した場合に
発生するウォータハンマによる振動,バルブ周辺で発
生するキャビテーションによる振動,バルブ閉時の流
体漏れによる振動等がある。このような振動に対して従
来は,上記振動の周波数と,配管,バルブ等の設備の固
有周波数とが一致して共振を起こさないように上記設備
の設計段階から防振対策を施す等の策を講じてきた。し
かし,上記のような策を講じたにもかかわらず,プラン
トの運転状況などによって設計段階では予測できないよ
うな振動が発生することもある。そこで,プラントの運
用開始後一定期間はプラント設備に加速度センサ等を取
り付けて,振動を観測し経過を見る必要があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したように,加速
度センサは,従来,バルブの外側面や配管の側面などに
取り付けられていたので,流体の圧力変化によるウォー
タハンマ等の大きな振動による加速度は検出できたが,
外部に表面化しにくい,例えば,バルブの弁体自身の微
小な振動等(例えば,僅かなキャビテーションによる振
動)の微小な挙動による加速度などは検出できなかっ
た。また,従来,加速度センサは配管等に取り付けられ
ていたので,内部流体による振動はある程度検出できた
が,バルブ本体自体に関する振動を高精度に検出するこ
とはできなかった。そこで,本発明は上記事情を鑑みて
なされたものであり,その目的とするところは,バルブ
等の被駆動部材に連結される電動アクチュエータの出力
軸に加速度センサを設け,上記被駆動部材の加速度よ
り,被駆動部材の振動の周波数分布を算出し,その算出
した周波数分布が通常時と異なるか否かの判定を行うこ
とによって,上記ウォータハンマ等の大きな振動から弁
体自身の微小な振動までの振動を精度よく判定可能とす
る電動アクチュエータの制御装置を提供することであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は,被駆動部材を駆動する電動アクチュエータ
の制御装置において,上記被駆動部材と連結する電動ア
クチュエータの出力軸に設けられる加速度センサと,上
記加速度センサが検出した加速度に基づいて,上記被駆
動部材,或いは上記被駆動部材に接続される部材等の振
動の周波数解析を行う周波数解析手段とを具備すること
を特徴とする電動アクチュエータの制御装置として構成
されている。このように構成されているので,例えば,
ウォータハンマ等の大きな振動から弁体自身の微小な振
動による加速度を高精度で検出可能となる。
【0005】前記被駆動部材,或いは前記被駆動部材に
接続される部材が,通常の状態で運転されている場合に
発生している振動の周波数分布を記憶する記憶手段と,
上記記憶手段に記憶されている上記周波数分布と,前記
周波数解析手段で算出した周波数分布とが同様な周波数
分布を示しているか否かを判定する判定手段とを具備す
るように構成しても良い。このように構成されること
で,プラントが通常の運用をなされている場合に発生し
ている周波数分布と,加速度センサより検出した加速度
に基づいて周波数解析して算出した周波数分布とが同様
な周波数分布を示しているか否かを判定することで,被
駆動部材,例えばバルブの部分に何等かの不具合が生じ
ているか否かを判定することができる。
【0006】また,前記判定手段が,前記記憶手段に記
憶されている前記周波数分布と,前記周波数解析手段で
算出した前記周波数分布とが異なる分布を示しているこ
とを外部に通知する出力手段を具備してなるように構成
されても良い。このように構成されることで,例えば,
出力手段がベル,ランプ等であれば,本発明の電動アク
チュエータの制御装置がプラント内に設置されている場
合に,何処で通常の振動の周波数分布と異なる振動が発
生しているかを直ぐに発見することが可能となる。
【0007】上記被駆動部材がバルブであっても良い。
このように構成することで,流体を扱うプラントのバル
ブの異常等を早期の段階で精度よく発見することができ
て,プラントの信頼性が増す。
【0008】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照しながら,本
発明の実施の形態及び実施例について説明し,本発明の
理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体
化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性
格のものではない。ここに,図1は本発明の実施の形態
に係る電動アクチュエータの制御装置の概略構成図,図
2は本発明の実施の形態に係る電動アクチュエータの制
御装置の処理手順を示すフローチャート,図3はバル
ブ,配管等が通常運用されているときの周波数分布図,
図4はバルブ,配管等に不具合が生じているときの周波
数分布図である。
【0009】本発明の実施の形態に係る電動アクチュエ
ータ101の制御装置100について図1を用いて説明
する。本発明の一実施形態としての制御装置100は,
被駆動部材に連結されている電動アクチュエータの出力
軸より加速度を検出する加速度センサ121と,周波数
解析手段の一例であって,加速度センサ121で検出し
た加速度より周波数解析することで被駆動部材,或いは
該被駆動部材に接続される部材等の振動の周波数分布を
算出する周波数解析部122と,記憶手段の一例であっ
て,バルブ,配管等が通常運転されているときに発生し
ている振動の周波数分布を記憶しているメモリ123
と,判定手段の一例であって,周波数解析部122より
得られる周波数分布がメモリ123に記憶されている周
波数分布と同様な周波数分布を示しているか否かの判定
を行う判定部124と,判定部124の判定の結果,上
記2つの周波数分布が異なる場合にベル,ランプ等で外
部に通知する出力手段127と,メモリ123と接続さ
れていて外部通信機器126とデータの送受信を行なう
通信回路125と,電動アクチュエータの出力軸の角度
を検出する角度検出器と112と,モータ130を駆動
するモータ駆動回路113と,電動アクチュエータ10
1の出力軸の目標角度を設定する設定値入力器111
と,上記各部を制御する制御部110とで概略構成され
ている。また,以下の説明では,被駆動部材の一例とし
てバルブを,被駆動部材に接続される部材の一例として
バルブ駆動軸を前提として説明する。
【0010】通常,電動アクチュエータ101の制御装
置100は,角度検出器112で検出される角度が設定
入力回路111に設定された目標角度となるように,制
御部110がモータ130を駆動するモータ駆動回路1
13を作動させて制御している。本発明の実施の形態で
は,上記制御部110は,上記のようにモータを駆動す
る処理を行いながら,更に以下のような処理を行ってい
る。
【0011】図2を用いて制御装置100の動作の一例
を示す。加速度センサ121は,バルブの弁棒に連結さ
れている電動アクチュエータの出力軸より,バルブの振
動の加速度を検出する(S10)。周波数解析部122
が,加速度センサ121で検出した加速度を周波数解析
することによって,バルブの振動の周波数分布を算出す
る(S20)。
【0012】判定部124は,周波数解析部122で算
出した周波数分布と,メモリ123に予め記憶されてい
る通常時の周波数分布とを比較し,二つの波形が同様な
周波数分布を示しているか否かを判断する(S30)。
ここで,判定部124が,周波数解析部122で算出し
た周波数分布がメモリ123に予め記憶されている通常
時の周波数分布と同様であると判定すれば,バルブに特
に不具合が無いといえるので処理が再びステップS10
へ移行する。一方,判定部124が,周波数解析部12
2で算出した周波数分布がメモリ123に予め記憶され
ている通常時の周波数分布と異なると判定した場合,例
えば,周波数解析部122で解析した周波数分布図(図
4)が,メモリ123に記憶されている周波数分布図
(図3)と異なる場合は,バルブ或いは,そこを通る流
体に何等かの不具合が発生しているといえるので,処理
はステップS40へ移行する。
【0013】ステップS40では,通常運用時(図3)
の周波数分布と異なる周波数分布を示すデータ(図4)
をメモリ123に記憶する。これは,例えば,後から外
部通信機器126を用いて上記データ(図4)を取得し
て解析するためである。更に,現状,図4のような振動
の周波数分布がバルブ部分に発生している旨を外部に通
知するべく,判定手段124は出力手段127を作動さ
せる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように,本発明は,被駆動
部材を駆動する電動アクチュエータの制御装置におい
て,上記被駆動部材と連結する電動アクチュエータの出
力軸に設けられる加速度センサと,上記加速度センサが
検出した加速度に基づいて,上記被駆動部材,或いは上
記被駆動部材に接続される部材等の振動の周波数解析を
行う周波数解析手段とを具備することを特徴とする電動
アクチュエータの制御装置として構成されているので,
例えば,ウォータハンマ等の大きな振動から弁体自身の
微小な振動による加速度を高精度で検出可能となる。
【0015】前記被駆動部材,或いは前記被駆動部材に
接続される部材が,通常の状態で運転なされている場合
に発生している振動の周波数分布を記憶する記憶手段
と,上記記憶手段に記憶されている上記周波数分布と,
前記周波数解析手段で算出した周波数分布とが同様な周
波数分布を示しているか否かを判定する判定手段とを具
備するように構成しても良く,この場合,プラントが通
常の状態で運転をなされている場合に発生している周波
数分布と,加速度センサより検出した加速度に基づいて
周波数解析して算出した周波数分布とが同様な周波数分
布を示しているか否かを判定することで,被駆動部材,
例えばバルブの部分に何等かの不具合が生じているか否
かを判定することができる。
【0016】また,前記判定手段が,前記記憶手段に記
憶されている前記周波数分布と,前記周波数解析手段で
算出した前記周波数分布とが異なる分布を示しているこ
とを外部に通知する出力手段を具備してなるように構成
されても良い。このように構成されることで,例えば,
出力手段がベル,ランプ等であれば,本発明の電動アク
チュエータの制御装置がプラント内に設置されている場
合に,何処で通常の振動の周波数分布と異なる振動が発
生しているかを直ぐに発見することが可能となる。
【0017】上記被駆動部材がバルブであっても良く,
この場合,流体を扱うプラントのバルブの異常等を早期
の段階で精度よく発見することができて,プラントの信
頼性が増す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る電動アクチュエータ
の制御装置の概略構成図。
【図2】本発明の実施の形態に係る電動アクチュエータ
の制御装置の処理手順を示すフローチャート。
【図3】バルブ,配管等が通常運転されているときの周
波数分布図。
【図4】バルブ,配管等に不具合が生じているときの周
波数分布図。
【符号の説明】
100………制御装置 101………電動アクチュエータ 110………制御部 111………設定値入力器 112………角度検出器 113………モータ駆動回路 121………加速度センサ 122………周波数解析部(周波数解析手段) 123………メモリ(記憶手段) 124………判定部(判定手段) 125………通信回路 126………外部通信機器 127………出力手段 130………モータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被駆動部材を駆動する電動アクチュエー
    タの制御装置において,上記被駆動部材と連結する電動
    アクチュエータの出力軸に設けられる加速度センサと,
    上記加速度センサが検出した加速度に基づいて,上記被
    駆動部材,或いは上記被駆動部材に接続される部材等の
    振動の周波数解析を行う周波数解析手段とを具備するこ
    とを特徴とする電動アクチュエータの制御装置。
  2. 【請求項2】 前記被駆動部材,或いは前記被駆動部材
    に接続される部材が,通常の状態で運転されている場合
    に発生している振動の周波数分布を記憶する記憶手段
    と,上記記憶手段に記憶されている上記周波数分布と,
    前記周波数解析手段で算出した周波数分布とが同様な周
    波数分布を示しているか否かを判定する判定手段とを具
    備してなる請求項1記載の電動アクチュエータの制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記判定手段が,前記記憶手段に記憶さ
    れている前記周波数分布と,前記周波数解析手段で算出
    した前記周波数分布とが異なる分布を示していることを
    外部に通知する出力手段を具備してなる請求項2記載の
    電動アクチュエータの制御装置。
  4. 【請求項4】 上記被駆動部材がバルブである請求項1
    から請求項3のいずれかに記載の電動アクチュエータの
    制御装置。
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Effective date: 20040210