JP2012103271A - 電動弁の診断方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基準時の電流に対応する電気信号を直交座標のX軸又はY軸に、出力トルクをY軸又はX軸に表示して該電気信号と出力トルクとの相関を図表化した曲線であって、電気信号に対応するX軸又はY軸に平行に延びる線分L1と該線分L1の先端位置からX軸又はY軸に対して所定の傾きをもって延びる線分L2からなる基準状態における入出力曲線と、次回以降の測定における電流に対応する電気信号を直交座標のX軸又はY軸に、出力トルクをY軸又はX軸に表示して該電気信号と出力トルクとの相関を図表化した曲線であって、電気信号に対応するX軸又はY軸に平行に延びる線分L1と該線分L1の先端位置からX軸又はY軸に対して所定の傾きをもって延びる線分L2からなる次回以降の入出力曲線を対比することで電動弁の診断を行う。
【選択図】図1
Description
次回以降の入出力曲線における上記線分L1と線分L2の交点位置と基準状態の入出力曲線における上記線分L1と線分L2の交点位置が略一致するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L2の傾きと基準状態の入出力曲線における上記線分L2の傾きが略一致した状態において、次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクよりも低トルク側へ変化しているときには電動弁の設定トルクが低下していると診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクと略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L2が基準状態の入出力曲線における上記線分L2よりも高電流側へ変化しているときには電動弁の入力側において駆動損失が増大していると診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクに対応する電流が基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクに対応する電流と略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクよりも低トルク側へ変化しているときには電動弁の出力側において駆動損失が増大していると診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクと略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L1が基準状態の入出力曲線における上記線分L1よりも高トルク側へ変化するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L2が基準状態の入出力曲線における上記線分L2よりも高電流側へ変化しているときには弁棒摺動抵抗の増大と診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクと略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L1が基準状態の入出力曲線における上記線分L1よりも低トルク側へ変化するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L2が基準状態の入出力曲線における上記線分L2よりも低電流側へ変化しているときには弁棒摺動抵抗の減少と診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクに対応する電流が基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクに対応する電流と略一致するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L1と上記線分L2の交点位置で規定される電流が基準状態の入出力曲線における上記線分L1と上記線分L2の交点位置で規定される電流と略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L1及び線分L2が基準状態の入出力曲線における上記線分L1及び線分L2よりも低トルク側へ変化しているときには出力トルクを検出するセンサの感度が劣化していると診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクと略一致するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L1と上記線分L2の交点位置で規定される最少出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L1と上記線分L2の交点位置で規定される最少出力トルクと略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L2が基準状態の入出力曲線における上記線分L2よりも低電流側へ変化しているときには電流を検出するセンサの感度が劣化していると診断することを特徴としている。
この実施形態では、上記電動弁10に入力される電気量(特に、この実施形態では電流)を、磁場センサにより検出される磁気信号に基づいて取得するとともに、この磁気信号と電気信号の相関をデータベースとして取得することで、次回以降の電気信号の取得の容易化及び迅速化を図っている。
この実施形態では、より簡易に且つ安全に、しかも高精度で磁気信号を取得するために、三個の磁場センサ8を組み合わせて磁気信号を取得するようにしている。
ここで、図2を参照して、上記各磁場センサ8A,8B,8Cを用いた磁気信号の演算手法について説明する。
次に、上述の磁気信号の取得手法を踏まえた上で、図1を参照して、診断装置30の構成及びこれによる診断方法について説明する。
上記診断装置30は、上述の上記電線管1に配置された三個の磁場センサ8A,8B,8Cのほかに、磁気信号演算手段31、電気信号演算手段32、磁気−電気信号データベース33、磁気信号−物理量データベース34、出力パターンデータベース35、診断手段36、出力手段37及び物理量信号演算手段40を備えて構成される。
上記磁気−電気信号データベース33では、基準状態(例えば、初回の測定時)において、上記磁気信号演算手段31から入力される磁気信号(基準磁気信号)と上記電気信号演算手段32から入力される電気信号(基準電気信号)との相関を求め、これをデータベースとして保有する。従って、次回以降の測定においては、上記磁気信号演算手段31から入力される磁気信号Saに対応する電気信号を上記磁気−電気信号データベース33から読み出し、これを電気信号Scとして診断手段36へ出力する。
上記磁気信号−物理量データベース34は、上記磁気信号演算手段31から入力される基準状態における磁気信号Saと、後述する物理量信号演算手段40から入力される物理量信号Seとを受けてこれらの相関を求め、これをデータベースとして保有する。従って、次回以降の測定では、上記磁気信号演算手段31から入力される磁気信号Saに対応する物理量信号を上記磁気信号−物理量データベース34から読み出してこれを上記診断手段36における診断に用いることができる。
上記出力パターンデータベース35は、上記電線管1内で上記電力線2の位置を変化させた場合における上記各磁場センサ8A,8B,8Cの出力パターン(基準出力パターン)をデータベースとして保有し、この基準出力パターンと、実際の測定における上記各磁場センサ8A,8B,8Cの出力パターンである実出力パターンとを対比し、その対比結果を出力パターン信号Sfとして上記診断手段36に出力し、該診断手段36での診断に反映させるものである。
上記物理量信号演算手段40には、上記ヨーク応力センサ25によって検出されるヨーク応力信号が入力される。この物理量信号演算手段40には、図示しないが、ヨーク応力と該ヨーク応力と対応関係にある弁軸力の基準状態における相関データベースが備えられている。そして、上記物理量信号演算手段40は、上記ヨーク応力センサ25からヨーク応力信号が入力されると、これを受けて、例えば、該ヨーク応力信号そのものを物理量信号Seとして、又は入力されたヨーク応力信号に対応する弁軸力を上記相関データベースから読み出してこれを物理量信号Seとして、上記磁気信号−物理量データベース34と上記診断手段36へ出力する。
上記診断手段36は、上記磁気信号演算手段31から入力される磁気信号Saと、上記電気信号演算手段32から入力される電気信号Sbと、上記磁気−電気信号データベース33から入力される電気信号Scと、上記磁気信号−物理量データベース34から入力される物理量信号Sdと、上記物理量信号演算手段40から入力される物理量信号Seと、上記出力パターンデータベース35から入力される出力パターン信号Sfとを受けて、上記電動弁10の各種の診断を行う。この診断手段36における具体的な診断については、後述する。
上記出力手段37は、上記診断手段36から出力される診断結果を受けて、表示手段38にその診断結果を表示させるとともに、警報手段39において所要の警報を発生させる。
ここで、上記診断手段36におけるいくつかの診断例を、図3〜図7を参照して説明する。
図3には、電流とヨーク応力との相関図を示している。ここで、電動弁10においては、ヨーク応力は出力トルクに対応し、また電流はその積算値が入力に対応することから、上記相関図は上記電動弁10の入出力曲線に相当する。そして、基準時における入出力曲線は、ヨーク応力(即ち、出力トルク)が変化せずに電流(積算値)のみが上昇変化する状態を示す線分L1と、ヨーク応力と電流の双方が所定の上昇率で上昇変化する状態を示す線分L2で規定される。
図4には、実線で示す基準状態における入出力曲線に対して、次回以降の測定においては基準状態における線分L2が破線で示す線分L21,L22のように変化した例を示している。第1の場合は、線分L21で示すように、最大出力トルク(設定トルクスイッチの動作時の出力トルク)は変化することなく、基準状態における線分L2がそのまま高電流側へ変化した場合である。第2の場合は、線分L22で示すように、最高出力トルク(設定トルクスイッチの動作時の出力トルク)が低トルク側へ変化するとともに、基準状態における線分L2が高電流側へ変化した場合である。
図5には、実線で示す基準状態における入出力曲線が、次回以降の測定では破線で示すように変化した例を示している。第1の場合は、基準状態における線分L1が線分L11で示すように高トルク側へ変化するとともに、基準状態における線分L2が線分L21で示すように高電流側へ変化し、しかも設定トルクスイッチの動作時の出力トルクには変化が無い場合である。第2の場合は、基準状態における線分L1が線分L12で示すように低トルク側へ変化するとともに、基準状態における線分L2が線分L22で示すように低電流側へ変化し、しかも設定トルクには変化が無い場合である。
図6には、実線で示す基準状態における入出力曲線が、次回以降の測定では、破線で示すように、設定トルクスイッチの動作時の出力トルクに対応する電流「G1」、及び弁タッチ時の電流「G2」を維持したまま、全体として低トルク側へ所定量だけ平行移動するように変化した場合を示している。
図7には、実線で示す基準状態における入出力曲線の線分L2が、次回以降の測定では、破線で示す線分L21のように、最小出力トルク及び最大出力トルク(設定トルクスイッチの動作時の出力トルク)を維持したまま、低電流側へ変化した場合を示している。
1A〜1C・・電線管
2 ・・電力線
4 ・・フレキシブル管部
5 ・・電動機
6 ・・電気箱
7 ・・電源線
8 ・・磁場センサ
10 ・・電動弁
11 ・・弁本体部
12 ・・弁座部
13 ・・弁体
14 ・・弁棒
15 ・・ヨーク
16 ・・弁駆動部
21 ・・ウォーム軸
22 ・・ウォーム
23 ・・ウォームホイール
24 ・・スプリングカートリッジ
25 ・・ヨーク応力センサ
26 ・・ドライブスリーブ
29 ・・電気制御盤
30 ・・診断装置
31 ・・磁気信号演算手段
32 ・・電気信号演算手段
33 ・・磁気−電気信号データベース
34 ・・磁気信号−物理量データベース
35 ・・出力パターンデータベース
36 ・・診断手段
37 ・・出力手段
38 ・・表示手段
39 ・・警報手段
40 ・・物理量信号演算手段
41 ・・診断装置
42 ・・第1診断部
43 ・・第2診断部
44 ・・第1演算部
45 ・・第2演算部
46 ・・表示部
47 ・・第1出力部
48 ・・第3演算部
49 ・・第2出力部
U,V,W ・・電線
Claims (3)
- 基準時において電動弁に入力される電流に対応する電気信号を直交座標のX軸又はY軸に、上記電動弁の出力トルクをY軸又はX軸に表示して該電気信号と出力トルクとの相関を図表化した曲線であって、電気信号に対応するX軸又はY軸に平行に延びる線分L1と該線分L1の先端位置からX軸又はY軸に対して所定の傾きをもって延びる線分L2からなる基準状態における入出力曲線と、
次回以降の測定において電動弁に入力される電流に対応する電気信号を直交座標のX軸又はY軸に、上記電動弁の出力トルクをY軸又はX軸に表示して該電気信号と出力トルクとの相関を図表化した曲線であって、電気信号に対応するX軸又はY軸に平行に延びる線分L1と該線分L1の先端位置からX軸又はY軸に対して所定の傾きをもって延びる線分L2からなる次回以降の入出力曲線を対比することで電動弁の診断を行うことを特徴とする電動弁の診断方法。 - 請求項1において、
次回以降の入出力曲線における上記線分L1と線分L2の交点位置と基準状態の入出力曲線における上記線分L1と線分L2の交点位置が略一致するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L2の傾きと基準状態の入出力曲線における上記線分L2の傾きが略一致した状態において、次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクよりも高トルク側へ変化しているときには電動弁の設定トルクが上昇していると診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L1と線分L2の交点位置と基準状態の入出力曲線における上記線分L1と線分L2の交点位置が略一致するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L2の傾きと基準状態の入出力曲線における上記線分L2の傾きが略一致した状態において、次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクよりも低トルク側へ変化しているときには電動弁の設定トルクが低下していると診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクと略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L2が基準状態の入出力曲線における上記線分L2よりも高電流側へ変化しているときには電動弁の入力側において駆動損失が増大していると診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクに対応する電流が基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクに対応する電流と略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクよりも低トルク側へ変化しているときには電動弁の出力側において駆動損失が増大していると診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクと略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L1が基準状態の入出力曲線における上記線分L1よりも高トルク側へ変化するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L2が基準状態の入出力曲線における上記線分L2よりも高電流側へ変化しているときには弁棒摺動抵抗の増大と診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクと略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L1が基準状態の入出力曲線における上記線分L1よりも低トルク側へ変化するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L2が基準状態の入出力曲線における上記線分L2よりも低電流側へ変化しているときには弁棒摺動抵抗の減少と診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクに対応する電流が基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクに対応する電流と略一致するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L1と上記線分L2の交点位置で規定される電流が基準状態の入出力曲線における上記線分L1と上記線分L2の交点位置で規定される電流と略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L1及び線分L2が基準状態の入出力曲線における上記線分L1及び線分L2よりも低トルク側へ変化しているときには出力トルクを検出するセンサの感度が劣化していると診断し、
次回以降の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L2の先端位置で規定される最大出力トルクと略一致するとともに、次回以降の入出力曲線における上記線分L1と上記線分L2の交点位置で規定される最少出力トルクが基準状態の入出力曲線における上記線分L1と上記線分L2の交点位置で規定される最少出力トルクと略一致した状態で、次回以降の入出力曲線における上記線分L2が基準状態の入出力曲線における上記線分L2よりも低電流側へ変化しているときには電流を検出するセンサの感度が劣化していると診断する、
ことを特徴とする電動弁の診断方法。 - 請求項1又は2において、
上記電気信号を、上記電動弁に通電する電力線を収納した電線管における上記電力線との幾何学的な相対位置が変化しない部位に配置された複数の磁場センサにより取得される基準磁気信号と該基準磁気信号に対応する基準電気信号の相関データベースを参照して、測定により取得される磁気信号に対応する電気信号として取得することを特徴とする電動弁の診断方法。
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