JP2004144258A - バルブ用ポジショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ハンチング或いは温度異常等の異常の発生を先立って，その異常を察知し，メンテナンスの必要性に関する信号を外部に出力することが可能なバルブ用ポジショナにおいて，簡単な構成によりその機能を実現可能すること。
【解決手段】角度検出手段による動作角度位置に基づく電動アクチュエータの移動角度を，駆動制御後の前記動作角度位置に応じて重み付けをした後に累積する移動角度累積手段と，該移動角度累積手段の累積結果に基づいて，当該バルブ用ポジショナのメンテナンスに関する情報を出力するメンテナンス情報出力回路と，を具備してなることを特徴とするバルブ用ポジショナとして構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，ボール弁，バタフライ弁等を駆動制御するバルブ用ポジショナに係り，詳しくは，当該バルブ用ポジショナの異常を事前に察知し得るバルブ用ポジショナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バルブ用ポジショナの運転中の異常に関しては，これらの異常を検知すると共に，その検出結果を外部に出力することで，迅速なる修理（補修）を促す機能を具備したものがある（例えば，特許文献１及び特許文献２参照。）。
このような機能を有するバルブ用ポジショナは，異常による機械の停止を外部に知らせるためのものであり，実際の異常状態が生じた時に異常停止するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３００７５８７号公報
【特許文献２】
特許第２９７７５０５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらバルブを用いた操業などでは，予期せぬ理由により突然操業を停止することは莫大な損失を招くことになるので，上述した従来技術の如く，実際に異常が生じた後にそれを管理者（作業者）に知らせ，修理を促したのでは手遅れである。
一方，このように異常停止してしまったバルブ用ポジショナにおいては，異常停止に陥る前の運転状況や内部に記録されたデータ等に何らかの前兆が現れていたにも拘わらず，管理者（作業者）がその前兆に気づかず放置したため異常停止に至った場合が多い。
従ってこのような突然の異常停止を未然に防ぐためには，異常の兆候を未然に確認する作業が必須となるが，このような事前検知は，実際に行なってもその労力の割には効果が薄いために実行されず，バルブ或いはバルブ用ポジショナが損傷に至るまで過酷な状況で使用されるのが実情である。
そのため，前述のような異常の発生を先だって，その異常を察知し，メンテナンスの必要性に関する信号を外部に出力することが可能なバルブ用ポジショナの開発が必要とされ，また望まれている。
そこで，そのような機能を実現し得るバルブ用ポジショナとしては，該バルブ用ポジショナが通電されていた総運転時間と，実際にバルブを駆動した実駆動時間とを逐次記録すると共に，その両者の比率（つまりは，稼働率）を算出し，その比率に応じてメンテナンス時期を特定する機能を有するものが開発され，本出願人らにより特願２００１−１８１２６３号として出願されている。
しかしながら，上述した総運転時間及び実駆動時間の逐次測定（記録）とその比率の演算を，バルブの駆動制御と並行して行うという手法は，高い処理能力を有する制御基板を要求することとなり，装置の大型化，或いは生産コストを押し上げる要因とならざるを得ない。
従って本発明の目的とするところは，前述のような異常の発生を先だって，その異常を察知し，メンテナンスの必要性に関する信号を外部に出力することが可能なバルブ用ポジショナであって，より簡単な構成によりその機能を実現可能なバルブ用ポジショナを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は，バルブを駆動する正逆転自在な電動アクチュエータと，前記電動アクチュエータの動作角度位置を検出する角度検出手段と，前記電動アクチュエータの目標角度を設定する角度設定手段と，前記角度設定手段により設定された前記目標角度と前記角度検出手段により検出された前記動作角度位置とに基づいて前記電動アクチュエータを制御する制御手段と，を具備するバルブ用ポジショナにおいて，前記角度検出手段による前記動作角度位置に基づく前記電動アクチュエータの移動角度を，駆動制御後の前記動作角度位置に応じて重み付けをした後に累積する移動角度累積手段と，該移動角度累積手段の累積結果に基づいて，当該バルブ用ポジショナのメンテナンスに関する情報を出力するメンテナンス情報出力回路と，を具備してなることを特徴とするバルブ用ポジショナとして構成される。
ここで，前記移動角度累積手段としては，前記制御手段により駆動制御された前記電動アクチュエータの移動角度を算出する移動角度算出手段と，前記電動アクチュエータの動作角度位置毎に所定の重み値が予め記憶された重み値記憶手段と，駆動制御後の前記動作角度位置に応じて前記重み記憶手段から読み出される重み値と，前記移動角度算出手段により算出される前記移動角度と，を積算する移動角度積算手段と，前記移動角度積算手段による積算結果を累積する積算結果累積手段とを具備してなるものが考えられる。
このような構成により，当該バルブ用ポジショナに対するメンテナンス時期が，バルブの動作角度位置（停止位置）を考慮して累積演算されたバルブの移動角度の累積値に基づいて特定される。
つまり，バルブの動作が，負荷の殆ど掛かない動作（例えば，中間位置から全開位置に至るバルブ動作）であるか，大きな負荷が掛かる動作（例えば，全閉位置近傍でのバルブ動作）であるか，を考慮した上で累積演算されたバルブの移動角度（以下，累積移動角度という）に基づいて，メンテナンス時期の判定がなされるため，バルブの使用状況を反映した最適なメンテナンス時期を特定することが可能となる。
【０００６】
また，前記バルブ用ポジショナのメンテナンスに関する情報としては，当該バルブ用ポジショナにメンテナンスを行うべき時期に関する情報，或いは，累積演算された前記電動アクチュエータの移動角度のいずれかであることが望ましい。このような情報を外部に出力することで，前記報知手段の出力によって，当該バルブ用ポジショナに異常が発生しつつあることが，使用者或いはサービスマン等に確実に報知され，より迅速なる対応（修復作業）を促し得る。
【０００７】
【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，以下の実施の形態及び実施例は，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ない。
ここに，図１は本発明の一実施形態にかかるバルブ用ポジショナの概略構成を示すブロック図，図２はメンテナンス時期を特定する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【０００８】
本発明の実施の形態に係るバルブ用ポジショナＡは，図１に示すように，設定値入力回路（角度設定手段の一例に該当）１，制御回路（制御手段の一例に該当）２，モータ駆動回路３，角度検出回路（角度検出手段の一例に該当）４，移動角度累積回路２０（移動角度累積手段の一例に該当），メンテナンス判定回路１０，信号出力回路１１（メンテナンス情報出力回路の一例に該当），モータＭ（電動アクチュエータの一例に該当）を具備して概略構成される。更に，前記移動角度累積角度２０は，移動角度算出回路（移動角度算出手段の一例に該当）５，移動角度積算回路（移動角度積算手段の一例に該当）６，重みテーブル（重み値記憶手段の一例に該当）７，記録制御回路８，不揮発性メモリ９（積算結果累積手段の一例に該当）を具備して構成される。
先ず，当該バルブ用ポジショナＡにおいて，接続される不図示であるバルブのバルブ開度を所定の開度に制御する状況での，上述した各部の動作について以下に説明する。
前記角度検出回路４は，例えば可変抵抗器その他を含んで構成され，接続される前記モータＭの出力軸の回転角度（バルブ開度位置）ｂを検出し，デジタル信号（通常は０〜１００％）に変換して前記制御回路２に出力する。
前記設定値入力回路１は，不図示であるパーソナルコンピュータやメンテナンス用携帯端末その他の外部から受信したバルブ開度設定値ｃを，デジタル信号（通常は０〜１００％）に変換して前記制御回路２に出力する。
前記制御回路２は，前記設定値入力回路１から入力されるバルブ開度設定値ｃと前記角度検出回路４から入力される出力軸の回転角度ｂとの差分を算出し，該差分が小さくなる方向に前記モータＭを回転させるような駆動指令ａを算出すると共に，算出された該駆動指令ａを前記モータ駆動回路３に出力する。
前記モータ駆動回路３は，前記制御回路２から入力される前記動作信号ａに基づいて（例えば，必要に応じて増幅等して）前記モータＭを駆動する。
このような構成により，当該バルブ用ポジショナＡでは，前記モータＭの出力軸に接続された不図示であるバルブの前記バルブ開度ｂを，前記制御回路２に入力された前記バルブ開度設定値ｃに近づくよう駆動制御することが可能である。尚，以上の如き基本的構成，並びに制御動作は，従来公知のバルブ用ポジショナと同様である。
【０００９】
本実施形態に係るバルブ用ポジショナＡは，前記動作角度ｂを前記目標角度ｃに合致させるべく，前記制御回路２より駆動制御された前記モータＭの移動角度を，駆動制御後の動作開度位置（つまりは，前記動作角度ｂ）に応じて重み付けをした後に累積する前記移動角度累積手段２０と，該移動角度累積手段２０により累積演算された累積移動角度に基づいて，前記バルブのメンテナンスの時期を判定するメンテナンス判定回路１０と，その判定結果を出力する前記信号出力回路１１と，を具備してなる点で従来構成と異なる。
このような構成により，当該バルブ用ポジショナＡでは，駆動制御される前記バルブの移動角度を累積する際に，該バルブの動作角度位置，つまりは，その動作が「負荷の殆ど掛からない中間位置から全開位置に至るバルブの動作であったか」，或いは「大きな負荷が掛かり得る全閉位置近傍での動作であったか」等，その受ける負荷の大小に応じて重み付けされた後に累積することが可能となり，その使用状況を反映した累積移動角度が算出される。
従って，前記バルブ用ポジショナＡに対するメンテナンス時期を特定するに当たり，運転状況を反映した評価指数（即ち，重み付けされた移動角度の累積値）を用いることが可能となり，その結果，無駄の無い最適な時期でのメンテナンス作業が特定され，前記バルブの突然の異常停止を防止すると共に，メンテナンスコストの低減も実現し得る。
【００１０】
次に，図１に示すブロック，並びに図２に示すフローチャートに基づいて，本発明の特徴点である，メンテナンス時期を特定する処理の流れについて詳説する。ここにＳ１，Ｓ２，…は，図２に示す処理手順（ステップ番号）を示す。
（Ｓ１）
先ず，外部に設けられる計算機その他から入力されるバルブ開度設定値ｃが前記設定値入力回路１により取得されると共に，前記モータＭの出力軸の回転角度（バルブ開度）ｂが前記角度検出回路４により取得され，それぞれの信号が前記制御回路２へ出力される。
尚，本フローチャートには図示しないが，当該制御回路２では，このステップＳ１において取得した前記バルブ開度設定値ｃに前記バルブ開度ｂを合致させるべく，上述したような駆動制御が実行される。
（Ｓ２）
次に，前記制御回路２は，前記ステップＳ１で受信した前記バルブ開度設定値ｃに変化があるかどうかを判定し，かかる判定において，変化がない場合（図中にはステップ２におけるＮで示す）には引き続き前記バルブ開度設定値ｃの監視を継続し，変化がある場合（図中にはステップＳ２におけるＹで示す）には，次のステップに処理を進める。尚，前記バルブ開度設定値ｃが変化しているかどうかの判定は，例えば，前回サンプリングの値と，現サンプリングの値とを比較することで判定される。
（Ｓ３）
前記ステップＳ２で前記開度設定値ｃが変化したと判定された時点で，前記制御回路２は，前記移動角度算出回路５に対し，該開度設定値ｃに応じて駆動制御される前のバルブ開度ｂ（以下，バルブ開度（制御前位置）ｂという）を出力し，前記移動角度算出回路５に記憶させる。
（Ｓ４）
次に，前記移動角度算出回路５は，前記開度設定値ｃに応じて前記バルブが駆動制御され，しかる後，該バルブが停止したかどうかの判定を行う。かかる判定は，前記ステップＳ２同様，前記バルブ開度ｂの前回サンプリングの値と，現サンプリングの値とを比較することで判定される。尚，このステップにおいて前記バルブが停止したと判定される動作状態には，該バルブが完全停止した場合だけでなく，該バルブが反転動作した場合も含まれる。
（Ｓ５）
そして，前記ステップＳ４において前記バルブが停止（或いは反転）したと判定された時点で，前記移動角度算出回路５は，その時点での前記バルブ開度ｂ（以下，バルブ開度（制御後位置）ｂという）を前記制御回路２から取得し，前記ステップＳ３において記憶しておいたバルブ開度（制御前位置）ｂと比較（差分演算）することで，今回の前記開度設定値ｃの変化によって駆動された前記バルブの移動角度ｄを算出し，その算出結果を前記移動角度積算回路６に出力する。（Ｓ６）
前記ステップＳ５における処理と並行して，前記移動角度算出回路５は，前記ステップＳ５において取得された現時点での前記バルブ開度（制御後位置）ｂを前記重みテーブル７に出力する。該重みテーブル７では，そのバルブ開度（制御後位置）ｂに応じた重み値ｅが選択されると共に，その選択された重み値ｅを前記移動角度積算回路６に出力する。
ここに，前記重みテーブル７に記憶される重み値ｅの一例を下表１に示す。
【表１】

このように，前記重み値ｅは，「負荷の殆ど掛からない全開位置」から「大きな負荷が掛かり得る全閉位置」に進むにつれ，順次大きな値が選択されるよう設定され，前記バルブ開度（制御後位置）ｂがどの領域に属するかによって，選択される重み値が異なる。例えば，前記バルブ開度（制御後位置）ｂが「負荷の殆ど掛からない全開位置」の場合には「１」が選択され，一方「大きな負荷が掛かり得る全閉位置」の場合には「１０」が選択される。
（Ｓ７）
前記移動角度積算回路６は，前記ステップＳ５で算出された前記移動角度ｄと，前記ステップＳ６で選択された前記重み値ｅとを取得し，それら両者の積算値ｆを演算する。
続いて，前記移動角度積算回路６において演算された前記積算値ｆは，前記記録制御回路８に転送される。
そして，前記記録制御回路８は，前記不揮発性メモリ９に既に記憶されている積算値ｆを読み出すと共に，新たに取得した前記積算値ｆを加算することによって新たな積算値ｆを算出した後，再び，算出された新たな積算値ｆを前記不揮発性メモリ８に記録する。つまり，このステップＳ７の処理は，前記積算値ｆを前記不揮発性メモリ８に累積する処理である。もちろん，前記不揮発性メモリ８に前記積算値が未だ記録されていない場合には，単純に前記積算値ｆが記録される。
つまり，この時点で，前記不揮発性メモリ９には，前記バルブの前記移動角度ｄを，その動作角度位置（つまりは，前記動作角度（制御後位置）ｂ）に応じて重み付けした後に累積演算した積算値ｆが記憶されている。
（Ｓ８）
前記メンテナンス判定回路１０は，前記記録制御回路８を介して前記不揮発メモリ９から積算値ｆを取り出すと共に，該積算値ｆと予め設定された閾値（つまりは，メンテナンスが必要である累積運転角度）とを比較し，メンテナンスが必要と判断した場合（図中にはステップＳ８におけるＹで示し，つまりは，閾値よりも積算値ｆが大きい場合）には，信号出力回路１１に信号を送る。
尚，このステップＳ８における処理を逐次実施せず，所定のタイミング（例えば１時間に一回）毎に実施するよう構成し，処理の効率化を図ることも可能である。
（Ｓ９）
前記ステップＳ８において，メンテナンスが必要である旨を表す信号を取得した前記信号出力回路１１は，外部に対しメンテナンス警告信号を出力し，使用者に対し速やかにメンテナンスを実施するよう促す。
尚，該信号出力回路１１の一例としては，当該バルブ用ポジショナＡに対して接続される計算機等に異常信号（警報）を出力するデジタル信号出力回路，或いは，当該バルブ用ポジショナの外部カバーに設けられたＬＥＤ点灯回路が考えられる。
前者の回路では，遠隔にある運転室（監視室）等に設定される計算機による一括監視が可能である点に優れ，また，後者の回路では，現場を巡回する作業者に対する報知の迅速性の点で優れる。
【００１１】
【実施例】
上述した実施形態では，前記メンテナンス判定回路１０によりメンテナンス時期を判定した後，その判定結果をデジタル値として前記信号出力回路１１により外部出力する形態について説明している。
ここでは，前記メンテナンス判定回路１０を設けることなく，前記不揮発メモリ９に記憶された積算値ｆを前記記録制御回路８を介して直接（アナログ値として）出力する形態について考える。
このような形態によれば，メンテナンス作業を行う作業者が，その表示値によって，当該バルブの累積移動角度を瞬時に確認することが可能であり，その運転状況の把握が容易となる点で優れる。
無論，メンテナンス時期の判定結果（デジタル値）と，累積移動角度（アナログ値）とを併せて出力するものであってもよい。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，バルブ用ポジショナのメンテナンス時期を特定するに当たり，その運転状況を反映した評価指数（累積移動角度）に基づいてメンテナンス時期が特定されるため，該バルブ用ポジショナにとって最適な時期にメンテナンス作業を行うことが可能となり，異常停止の確実な回避とメンテナンスコストの低減とを両立し得る。また，その構成は，前記従来公知の構成に基づいた簡単なものであるため，装置の大型化や生産コストの押上げ等をすることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるバルブ用ポジショナの概略構成を示すブロック図。
【図２】メンテナンス時期を特定する処理の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
Ａ　…バルブ用ポジショナ
Ｍ　…モータ
１　…設定値入力回路
２　…制御回路
３　…モータ駆動回路
４　…角度検出回路
５　…移動角度算出回路
６　…移動角度積算回路
７　…重みテーブル
８　…記録制御回路
９　…不揮発性メモリ
１０　…メンテナンス判定回路
１１　…信号出力回路
２０　…移動角度累積回路
Ｓ１，Ｓ２，，…処理手順（ステップ）の番号

Claims (4)

1. バルブを駆動する正逆転自在な電動アクチュエータと，
   前記電動アクチュエータの動作角度位置を検出する角度検出手段と，
   前記電動アクチュエータの目標角度を設定する角度設定手段と，
   前記角度設定手段により設定された前記目標角度と前記角度検出手段により検出された前記動作角度とに基づいて前記電動アクチュエータを制御する制御手段と，を具備するバルブ用ポジショナにおいて，
   前記角度検出手段による前記動作角度位置に基づく前記電動アクチュエータの移動角度を，駆動制御後の動作角度位置に応じて重み付けをした後に累積する移動角度累積手段と，
   該移動角度累積手段の累積結果に基づいて，当該バルブ用ポジショナのメンテナンスに関する情報を出力するメンテナンス情報出力回路と，
   を具備してなることを特徴とするバルブ用ポジショナ。
2. 前記移動角度累積手段が，
   前記制御手段により駆動制御された前記電動アクチュエータの移動角度を算出する移動角度算出手段と，
   前記電動アクチュエータの動作角度位置毎に所定の重み値が予め記憶された重み値記憶手段と，
   駆動制御後の前記動作角度位置に応じて前記重み記憶手段から読み出される重み値と，前記移動角度算出手段により算出される前記移動角度と，を積算する移動角度積算手段と，
   前記移動角度積算手段による積算結果を累積する積算結果累積手段と，
   を具備してなる請求項１に記載のバルブ用ポジショナ。
3. 前記バルブ用ポジショナのメンテナンスに関する情報は，該バルブにメンテナンスを行うべき時期に関する情報である請求項１或いは２のいずれかに記載のバルブ用ポジショナ。
4. 前記バルブ用ポジショナのメンテナンスに関する情報は，累積演算された前記電動アクチュエータの移動角度である請求項１或いは２のいずれかに記載のバルブ用ポジショナ。

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