JP2003343503A - バルブポジショナ - Google Patents

バルブポジショナ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】長期間の使用、予期していない外乱、振動、温
度変化によるバルブポジショナに特有なヒステリシス特
性の変化に伴う交換作業を不用とする。 【解決手段】弁開度信号と入力信号との偏差に基づいて
調整弁の弁開度位置を制御する制御信号を演算出力する
制御演算手段と、前記制御信号に基づいて前記調整弁の
駆動信号を送出する電空変換手段と、からなるバルブポ
ジショナにおいて、前記制御信号が所定の範囲を超える
場合に、修復信号を前記電空変換手段に出力する修復演
算手段を備えることを特徴とするバルブポジショナ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、調節弁の弁開度を
所定の値に制御するバルブポジショナに関し、特にバル
ブポジショナに特有なヒステリシス特性の変動を修復す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来のバルブポジショナとしては、例え
ば本出願人による特開2001―141107「バルブ
ポジショナ」に開示されている。このようなバルブポジ
ショナは、図2に示すように、電気的な信号に基づいて
空気流量を制御してバルブをコントロールする電空ポジ
ショナであり、調整弁12の弁開度目標値を設定する入
力信号SPを入力し、この入力信号SPと調整弁度のフ
ィードバック信号である弁開度信号PVに基づいて制御
信号MVを演算出力する制御演算手段11と、制御信号
MVに基づいて空気流量を変化させる電空変換手段16
と、空気流量によりステムを変位させて流体を制御する
調整弁12と、調整弁12のステム変位を検出する位置
センサ手段15とから構成される。
【0003】このような構成からなるバルブポジショナ
の動作としては、入力信号SPと弁開度信号PVとが一
致するように、制御演算手段11は制御信号MVを変化
させる。入力信号SPと弁開度信号PVとに差がない場
合は、制御演算手段11は制御信号MVの値を一定に保
つ。
【0004】次に、制御演算手段11の制御対象とな
る、電空変換手段16と調整弁12と位置センサ手段1
5が有する非線形特性について説明する。図3は、弁開
度信号PVに相関がある電空変換手段16のノズル背圧
Pnと、制御信号MVに相関がある電空変換手段16の
電流Iと、のヒステリシス特性を示す。このヒステリシ
スの主要因は電空変換手段16の有する磁性体のB―H
カーブによるものである。
【0005】図3のヒステリシス特性を説明する。通常
の特性20に関して、B点を初期値として、電流Iが上
昇していくと、C点でノズル背圧PnがPoとなり、更
に制御信号MVが上昇するとD点となり、ここから電流
Iが減少していくと、A点でノズル背圧PnがPoとな
る。つまり、ノズル背圧PnがPoとなる制御信号MV
の値は、制御信号の履歴が大きな影響を及ぼす。
【0006】このような特性において、例えば、特開2
001―141107では、系が必ずA点を使用するよ
うな工夫がされる。つまり、系がC点を使用しないよう
な工夫がされる。入力信号SPが一定で、ノズル背圧P
nがPoとなる場合において、通常の特性20では電流
IはIoとなり、動作点はA点となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このようなバルブポジ
ショナをフィールド環境で使用すると、長期間の使用、
予期していない外乱、振動、温度変化によって、ヒステ
リシス特性が変化してしまうことがある。
【0008】ヒステリシス特性の変化を図3で説明す
る。ヒステリシス特性がマイナス側にずれた特性10と
なると系は弁開度信号PVがPoを保つようにフィード
バックが働き制御信号MVはI1となり、動作点はE点
となる。ヒステリシス特性がプラス側にずれた特性30
となると系は弁開度信号PVがPoを保つようにフィー
ドバックが働き制御信号MVはI2となり、動作点はF
点となる。
【0009】このような場合、I1及びI2が制御信号
MVの制御可能な範囲を越えていると、バルブポジショ
ナは動作不能となり、作業員が現場へ出向いて交換作業
が必用である。
【0010】本発明は、上述の交換作業が不用となるよ
うにすることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、次の通りである。 (1)弁開度信号と入力信号との偏差に基づいて調整弁
の弁開度位置を制御する制御信号を演算出力する制御演
算手段と、前記制御信号に基づいて前記調整弁の駆動信
号を送出する電空変換手段と、からなるバルブポジショ
ナにおいて、前記制御信号が所定の範囲を超える場合
に、修復信号を前記電空変換手段に出力する修復演算手
段を備えることを特徴とするバルブポジショナ。 (2)弁開度信号と入力信号との偏差に基づいて調整弁
の弁開度位置を制御する制御信号を演算出力する制御演
算手段と、前記制御信号に基づいて前期調整弁の駆動信
号を送出する電空変換手段と、からなるバルブポジショ
ナにおいて、所定の周期で、修復信号を前記電空変換手
段に出力する修復演算手段を備えることを特徴とするバ
ルブポジショナ。 (3)前記修復信号は、パルス信号であることを特徴と
する請求項1または請求項2の何れかに記載のバルブポ
ジショナ。 (4)前記修復演算手段は、前記修復信号の出力の後、
所定の間、前記修復信号の出力を禁止することを特徴と
する(1)から(3)の何れかに記載のバルブポジショ
ナ。 (5)前記修復演算手段は、前記入力信号または前記弁
開度信号が所定の範囲でない場合は、前記修復信号の出
力を禁止することを特徴とする(1)から(4)の何れ
かに記載のバルブポジショナ。 (6)前記修復演算手段は、前記制御信号が所定の範囲
より小さい時にマイナス方向の前記修復信号を出力し、
前記制御信号が所定の範囲より大きい時にプラス方向の
前記修復信号を出力することを特徴とする(1)から
(5)の何れかに記載のバルブポジショナ。 (7)前記修復演算手段は、アンプによって増幅した前
記修復信号を出力することを特徴とする(1)から
(6)の何れかに記載のバルブポジショナ。 (8)前記修復演算手段は、前記修復信号を前記制御信
号に重畳することを特徴とする(1)から(7)の何れ
かに記載のバルブポジショナ。
【0012】
【発明の実施の形態】図1に本発明のバルブポジショナ
における実現例の構成を示したブロック図を示す。同図
においてその構成を説明する。図2の従来例と同様の部
分は説明を省略する。図1の実施例の特徴は、制御信号
MVに基づいて修復信号RFを電空変換手段16に演算
出力する修復演算手段17を配置する点である。
【0013】このようなバルブポジショナにおいて、長
期間の使用、予期していない外乱、振動、温度変化によ
って、ヒステリシス特性が変化する場合を説明する。図
2の従来例の場合と同様に、ヒステリシス特性がマイナ
ス側にずれた特性10となると系は弁開度信号PVがP
oを保つようにフィードバックが働き制御信号MVはI
1となり、動作点はE点となる。ヒステリシス特性がプ
ラス側にずれた特性30となると系は弁開度信号PVが
Poを保つようにフィードバックが働き制御信号MVは
I2となり、動作点はF点となる。
【0014】I1及びI2が制御信号MVの所定の範囲
を越える場合に、作業員が現場へ出向いて修復作業をす
る。実際には、具体的なバルブポジショナに適用した実
験によれば、電流Iの通常の使用範囲が0−2.5mA
である場合、+5mAまたは―5mAの高エネルギーの
修復信号RFを電空変換手段16へ出力させる。
【0015】具体的なバルブポジショナに適用した実験
によれば、ヒステリシス特性がマイナス側にずれた時
に、―5mAの高エネルギーの修復信号RFを出力させ
ることにより、ヒステリシス特性は通常の特性20に修
復され動作点はA点となる。また、ヒステリシス特性が
プラス側にずれた時に、+5mAの高エネルギーの修復
信号RFを出力させることにより、ヒステリシス特性は
通常の特性20に修復され動作点はA点となる。
【0016】以上のことにより、本発明では交換作業が
不用となり、保守作業が容易になる。
【0017】上述の例では、作業員が修復信号RFを出
力させる例であったが、これとは別に、バルブポジショ
ナ自身が修復信号RFを出力させるようにしてもよい。
この場合、作業員が現場へ出向く必要がなく、保守作業
が容易になる。また、制御演算及び修復演算のアルゴリ
ズムは、CPU等を用いてはソフトウエアで実現され、
開発効率は向上する。
【0018】また、この時の修復信号RFを調整弁12
の動作に影響しない程度の微小時間のパルス信号で形成
させると、系の安定性が向上する。
【0019】更にまた、修復演算手段17は、修復信号
RFの出力の後、所定の間、修復信号RFの出力を禁止
するようにさせると、修復信号RFが短い周期で繰返し
出力されることがなくなり、修復信号RFで修復できな
い故障時の安全性が高くなる。
【0020】また、修復演算手段17は、入力信号SP
または弁開度信号PVが所定の範囲でない場合は、修復
信号RFの出力を禁止するようにすると、過渡変動時に
修復信号RFが出力されず、定常動作時のみに修復信号
RFが出力され、安定性が向上する。
【0021】一方、上述の例では、制御信号MVが所定
の範囲を超える場合に、修復信号RFを出力していた
が、これとは別に、所定の周期で修復信号RFを出力す
るようにしてもよい。この場合、制御信号MVが制御可
能な範囲を越えないよいうに予防することができる。
【0022】また、修復演算手段17は、アンプによっ
て増幅した修復信号RFを出力し、低インピーダンスで
電空変換手段16を励起させるようにすると、ヒステリ
シス特性の修復が促進される。
【0023】更にまた、修復信号RFを制御信号MVに
重畳し、電空変換手段16に出力するようにすると、電
空変換手段16の入力端の数が減る。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるバ
ルブポジショナは、フィールド環境での長期間の使用、
予期していない外乱、振動、温度変化によるヒステリシ
ス特性の変化に対して、修復信号を前記電空変換手段に
出力することで、交換作業が不用となり保守作業が容易
できる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバルブポジショナにおける実現例の構
成を示したブロック図である。
【図2】従来のバルブポジショナの構成を示したブロッ
ク図である。
【図3】電空変換手段に固有なヒステリシス特性を示し
た図である。
【符号の説明】
11…制御演算手段、12…調整弁、15…位置センサ
手段、16…電空変換手段、17…修復演算手段、SP
…入力信号、MV…制御信号、PV…弁開度信号、RF
…修復信号、10…動作点での電流がマイナス側にずれ
た特性曲線、20…通常の特性曲線、30…動作点での
電流がプラス側にずれた特性曲線

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】弁開度信号と入力信号との偏差に基づいて
    調整弁の弁開度位置を制御する制御信号を演算出力する
    制御演算手段と、前記制御信号に基づいて前記調整弁の
    駆動信号を送出する電空変換手段と、からなるバルブポ
    ジショナにおいて、 前記制御信号が所定の範囲を超える場合に、修復信号を
    前記電空変換手段に出力する修復演算手段を備えること
    を特徴とするバルブポジショナ。
  2. 【請求項2】弁開度信号と入力信号との偏差に基づいて
    調整弁の弁開度位置を制御する制御信号を演算出力する
    制御演算手段と、前記制御信号に基づいて前期調整弁の
    駆動信号を送出する電空変換手段と、からなるバルブポ
    ジショナにおいて、 所定の周期で、修復信号を前記電空変換手段に出力する
    修復演算手段を備えることを特徴とするバルブポジショ
    ナ。
  3. 【請求項3】前記修復信号は、パルス信号であることを
    特徴とする請求項1または請求項2の何れかに記載のバ
    ルブポジショナ。
  4. 【請求項4】前記修復演算手段は、前記修復信号の出力
    の後、所定の間、前記修復信号の出力を禁止することを
    特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載のバル
    ブポジショナ。
  5. 【請求項5】前記修復演算手段は、前記入力信号または
    前記弁開度信号が所定の範囲でない場合は、前記修復信
    号の出力を禁止することを特徴とする請求項1から請求
    項4の何れかに記載のバルブポジショナ。
  6. 【請求項6】前記修復演算手段は、前記制御信号が所定
    の範囲より小さい時にマイナス方向の前記修復信号を出
    力し、前記制御信号が所定の範囲より大きい時にプラス
    方向の前記修復信号を出力することを特徴とする請求項
    1から請求項5の何れかに記載のバルブポジショナ。
  7. 【請求項7】前記修復演算手段は、アンプによって増幅
    した前記修復信号を出力することを特徴とする請求項1
    から請求項6の何れかに記載のバルブポジショナ。
  8. 【請求項8】前記修復演算手段は、前記修復信号を前記
    制御信号に重畳することを特徴とする請求項1から請求
    項7の何れかに記載のバルブポジショナ。
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