JP2015145680A

JP2015145680A - 電動弁駆動装置

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Publication number: JP2015145680A
Application number: JP2014017622A
Authority: JP
Inventors: 岡田　修; Osamu Okada; 修岡田; 康夫泉; Yasuo Izumi; 優清水; Masaru Shimizu; 安雄福本; Yasuo Fukumoto
Original assignee: Nippon Gear Co Ltd
Current assignee: Nippon Gear Co Ltd
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-08-13
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: JP6070595B2

Abstract

【課題】電動弁駆動装置のモータ巻線の絶縁抵抗測定において、電動弁駆動装置の一部を分解する作業を不要とし、短時間で安全かつ確実に絶縁抵抗を測定する。【解決手段】歯車列を介してモータ２によりバルブを駆動する電動弁駆動装置１であって、前記歯車列とセンサ９を収納する機構部品収納部４と、前記センサ９が接続される制御回路基板13を収納する電気電子部品収納部14と、前記電気電子部品が接続される外部端子台21を収納する端子台収納部19とを有する装置本体３を備え、前記電気電子部品収納部14に前記モータ２への電力を制御する電磁開閉器15を設けると共に前記電磁開閉器15のモータ接続側に絶縁抵抗測定用配線の一端を接続し、前記絶縁抵抗測定用配線の他端を前記端子台収納部19に設けた絶縁抵抗測定用端子台24に接続して前記端子台収納部側から前記モータ２の絶縁抵抗を測定可能とする。【選択図】図１

Description

本発明はモータにより各種のバルブを駆動する電動弁駆動装置に関し、特に保守点検時においてモータ巻線の絶縁抵抗測定を容易にする技術に関する。

火力発電プラント等においては数多くの電動弁駆動装置が使用されており、それらの電動弁駆動装置は駆動する弁の重要度に応じて所定の期間ごとに定期点検を行ってプラント運転時の信頼性確保を図っている。それらの電動弁駆動装置を点検する際には、経年劣化によるモータ巻線の絶縁低下を把握して管理すべく、モータ巻線の絶縁抵抗を測定する必要がある。

従来の電動弁駆動装置においては、図４に概略を示すようにモータへの電源供給ケーブルは電磁開閉器を介して外部端子台に接続されている。このような電動弁駆動装置において、モータ巻線抵抗を測定する場合、電磁開閉器からモータ巻線端子を取り外すか、電磁開閉器を開状態にしてモータ巻線の端子と接地端子間の抵抗を測定する必要がある。

しかし、電磁開閉器は測定者が接近容易な端子台収納部に設けられることはなく、制御回路基板と共に密封構造の電気電子部品収納部に設けられている。したがって、モータ巻線の絶縁抵抗を測定する場合には、測定者が電磁開閉器に接近可能とすべく電動弁駆動装置の一部を分解する必要があった。

このような電動弁駆動装置の分解は、その分解や再組立に余計な時間を費やすことになり、点検時間や点検費用の点で問題があった。また、一部とはいえ電動弁駆動装置を分解すると、設置環境がよくない場所では電気電子部品が収納されている電気電子部品収納部の内部に細かい塵埃や湿気が入り込む恐れがあり、電動弁駆動装置の長期間にわたる運転信頼性を損ねる原因ともなっていた。

なお、電動弁駆動装置に関するものではないが、モータ巻線の対地絶縁抵抗を測定する場合において、電磁開閉器のモータ接続側に測定用線路を接続して絶縁抵抗を自動測定する技術が知られている（特許文献１）。また、電磁開閉器のモータ接続側から絶縁抵抗を測定するための引き出し線を設けた電磁開閉器が知られている（特許文献２）。

特開平６−４３１９５号公報特開２０１０−１６０１２４号公報

電動弁駆動装置の設置場所は、高所や地下空間あるいは配管が複雑に交差する狭隘な場所など、必ずしも作業環境が良好とは言えない場所が多い。それにも拘わらず、点検作業は安全かつ確実に行うことが求められる。また、作業環境が良好な場所に設置された電動弁駆動装置であっても、電動弁駆動装置は１プラント当たりの設置台数が多く、できるだけ短時間で点検作業を行うことが求められる。

しかし、前述した従来の電動弁駆動装置では、測定者が電磁開閉器に接近すべく電動弁駆動装置の一部を分解した後、モータ巻線の絶縁抵抗を測定していたことから、作業に余計な時間を費やしていた。さらに、電動弁駆動装置の内部に細かい塵埃や湿気が入り込む恐れがあった。

そこで、本発明は電動弁駆動装置のモータ巻線の絶縁抵抗の測定において、測定者が電磁開閉器に接近するために電動弁駆動装置の一部を分解する作業を不要とし、短時間で安全かつ確実に絶縁抵抗の測定を行うことができる電動弁駆動装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、歯車列を介してモータによりバルブを駆動する電動弁駆動装置であって、前記歯車列とセンサを収納する機構部品収納部と、前記センサが接続される制御回路基板を収納する電気電子部品収納部と、前記電気電子部品が接続される外部端子台を収納する端子台収納部とを有する装置本体を備え、前記電気電子部品収納部に前記モータへの電力を制御する電磁開閉器を設けると共に前記電磁開閉器のモータ接続側に絶縁抵抗測定用配線の一端を接続し、前記絶縁抵抗測定用配線の他端を前記端子台収納部に設けた絶縁抵抗測定用端子台に接続して前記端子台収納部側から前記モータの絶縁抵抗を測定可能としたことを特徴とする電動弁駆動装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記機構部品収納部と前記端子台収納部との間が密封構造であることを特徴とする電動弁駆動装置である。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記絶縁抵抗測定用端子台は絶縁材料からなる端子台板に導電材料からなる導電金具を一体成型により形成したことを特徴とする電動弁駆動装置である。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記導電金具の外周に小径または大径の段差を設けたことを特徴とする電動弁駆動装置である。

請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、前記導電金具は両端がビス締め形式であって、前記端子台板の表裏両側に突出させて配設したことを特徴とする電動弁駆動装置である。

請求項１記載の発明によれば、電動弁駆動装置のモータ巻線の絶縁抵抗測定において、測定者が電磁開閉器に接近するために電動弁駆動装置の一部を分解する作業が不要となり、短時間で安全かつ確実に絶縁抵抗の測定を行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、機構部品収納部と端子台収納部との間が密封構造とされていることから、エンコーダやスラストセンサが収納されている機構部品収納部の内部に細かい塵埃や湿気が入り込む恐れがない。したがって、長期間にわたって電動弁駆動装置の運転信頼性を確保できる。

請求項３記載の発明によれば、絶縁抵抗測定用端子台は絶縁材料からなる端子台板に導電材料からなる導電金具を一体成型により形成されるので、端子台板と導電金具とを密着させることができ、信頼性の高い防爆構造を実現できる。

請求項４記載の発明によれば、導電金具の長手方向に外力を加えても端子台板から導電金具が脱落するのを防止できる。

請求項５記載の発明によれば、導電金具を両端ビス締め形式とし、端子台板の表裏両側に突出させて配設したので、端子台板廻りの厚さ方向のスペースを縮小できる。その結果、電動弁駆動装置をコンパクトな外形寸法にまとめることができる。

本発明に係る電動弁駆動装置の概略構成を示す一部断面図である。本発明の実施例を示す電動弁駆動装置の絶縁抵抗測定用端子台配線図である。図１中のＡ−Ａ矢視を示す端子台板の断面図である。従来例による電動弁駆動装置の外部端子台配線図である。

本発明に係る電動弁駆動装置１について図面を参照しながら説明する。図１に示すように電動弁駆動装置には、モータ２がその軸をバルブステム（図示省略）と直交する姿勢で装置本体３の側面に取り付けられている。多くの場合、モータ２には耐久性など信頼性に優れる三相誘導モータが用いられる。

装置本体３の機構部品収納部４にはモータ軸に連結されたウォーム軸５と、該ウォーム軸５に噛み合うウォームホイール６と、該ウォームホイール６の回転をバルブステムの往復動作に変換するスラストユニット７が収納されている。したがって、モータ軸の回転によりバルブステムを往復動作させることができる。

また、機構部品収納部４にはウォームホイール６の回転量からバルブステムの移動量を検出するエンコーダ８が設けられると共に、ウォーム軸５に作用するスラストを検出するスラストセンサ９が設けられている。このスラストセンサ９は、直接的にはウォーム軸５に作用するスラストを検出するものであるが、ウォーム軸５のスラストはウォーム軸５と噛み合うウォームホイール６の回転トルクに対応することから、バルブステムに作用する負荷情報として用いられる。

さらに、装置本体３にはバルブを手動操作するための手動ハンドル11と、電動操作から手動操作に切り替えるためのクラッチ機構12が設けられている。

モータ２が取り付けられた装置本体３の反対側の側面には、制御回路基板13などを収納する電気電子部品収納部14が設けられている。図１に示す実施例では機構部品収納部４と電気電子部品収納部14とが一部品として構成されているが、これらを別々の部品として構成することもできる。

電気電子部品収納部14にはＣＰＵが搭載された制御回路基板13のほか、制御電源としての直流電源装置やモータ２への供給電源を開閉する電磁開閉器15が収納される。また、仕様によってはモータ２の回転数を可変制御するインバータ装置が収納されることもある。制御回路基板13には前述したエンコーダ８とスラストセンサ９が接続され、バルブステムの位置情報およびバルブステムに作用する負荷情報として入力される。

電気電子部品収納部14の開口部には操作箱16が取り付けられ、この操作箱16の外面には電動弁駆動装置１をローカルモードで操作するためのスイッチ17が設けられている。また、バルブの開度を表示するための開度表示器18またはバルブの全開・全閉状態等を示すランプなどが備えられている。これらのスイッチ17、開度表示器18やランプなどは制御回路基板13に接続され、入出力信号として用いられる。

電気電子部品収納部14の開口部への操作箱16の取り付けは密封構造とされる。さらに、操作箱16とスイッチ17や開度表示器18の取り付けも密封構造とされる。例えばロータリースイッチには、スイッチ軸を操作箱16に貫通させる必要のない磁気感知式のものを用いて密封構造を実現している。

制御回路基板13には、前述した入出力信号のほか、電動弁駆動装置１をリモートモードで操作するための遠隔入力信号が接続可能とされている。また、ＣＰＵが搭載された制御回路基板13はバルブの開度情報である全開や全閉状態をリレー出力信号として生成し、中央制御室など外部へも送信可能とされている。これらの遠隔入力信号やリレー出力信号は、制御回路基板13から端子台収納部19に設けられた外部端子台21を経由して外部と接続されるようになっている。

電磁開閉器15はモータ２への電力供給を開閉するための汎用部品であり、制御回路基板13からの制御信号によってモータ２への電力供給を制御する。電磁開閉器15の出力側はモータ巻線22に接続され、入力側は外部端子台21に接続される。かかる構成は従来の電動弁駆動装置と同じである。ただし、本発明においては、図２に示すように従来技術の構成に加えて電磁開閉器15のモータ接続側に絶縁抵抗測定用配線23の一端23aを接続し、この絶縁抵抗測定用配線23の他端23bを端子台収納部19に設けた絶縁抵抗測定用端子台24に接続している。

絶縁抵抗測定用端子台24はモータ巻線22の対地絶縁抵抗を測定するために設けられた専用端子台である。絶縁抵抗測定用端子台24は、図３に示すように外部端子台21と同様、端子台板25と一体的に形成される。具体的には合成樹脂など絶縁材料からなる端子台板25に、銅合金など導電材料からなる導電金具26,27,28を一体成型により形成される。

端子台板25はオーリング29などの密封部材を用いて装置本体３の一部を成す端子台収納部19の奥部に取り付けられる。端子台板25は、外部端子台21を構成する導電金具26,27および絶縁抵抗測定用端子台24を構成する導電金具28とも気密液密構造とされている。具体的には端子台板25を合成樹脂材料で成型する際に、前述の各導電金具26,27,28をインサートして成型される。

外部端子台21および絶縁抵抗測定用端子台24に接続される信号線や動力線は、端子台収納部19の下部に設けられた電線管接続孔31を経由して外部と接続される。

端子台収納部19の開口部は、オーリング32などの密封部材と収納部蓋33により気密液密構造とされており、端子台収納部19は防爆仕様にも対応可能とされている。ここで、端子台収納部19の開口部から収納部蓋33を取り外して端子台収納部19が開放された状態であっても、端子台板25が装置本体３と密封構造を有して取り付けられていることから、機構部品収納部４や電気電子部品収納部14に細かい塵埃や湿気が入り込むのを防止できる。

絶縁抵抗測定用端子台24を構成する導電金具28の外周には小径または大径の段差34,35が設けられている。具体的には丸軸状の導電金具28の両端部に小径の段差34が設けられると共に、丸軸の中間部にも複数の小径の段差35が設けられている。このことにより端子台板25を合成樹脂材料で一体成型する際に、導電金具28の小径部分にも合成樹脂材料が流れ込み、導電金具28が端子台板25に強固に密着して確実な気密液密構造を実現できる。また、導電金具28の外周に小径または大径の段差34,35を設けることにより、導電金具28に軸方向の外力が加わっても端子台板25から導電金具28が抜け落ちるのを防止できる。

絶縁抵抗測定用端子台24を構成する導電金具28は、丸軸の両端がビス締め形式であって、端子台板25の表裏両側に等量突出させて形成されている。導電金具28を端子台板25の表裏両側に等量突出させて配設することにより端子台板廻りの厚さ方向のスペースを縮小できる。導電金具28の軸径が大きくなっても、導電金具28を端子台板25の表裏両側に突出させることで端子台板25を機構部品収納部４側の空間を活用して取り付け可能となり、端子台板25の端子台収納部19側への導電金具28の突出量を少なくできる。その結果、電動弁駆動装置１をコンパクトな外形寸法に纏めることができる。

次に、本発明に係る電動弁駆動装置１において、モータ巻線22の対地絶縁抵抗を測定する手順について説明する。

先ず、中央制御室等で主電源であるモータ２への電源がオフであることを確認し、現場表示器等でも主電源がオフであることを確認する。その後、端子台収納部19の開口部から収納部蓋33を取り外す。これで準備は完了し、絶縁抵抗測定作業に移行できる。

外部端子台21において電磁開閉器15が開路状態であることを確認した後、絶縁抵抗測定器のプローブを外部端子台21のアース端子36と、絶縁抵抗測定用端子台24の各端子との間に接触させて抵抗値を読み取る。この作業だけで十分であり、他の作業は要しない。すなわち、モータ巻線22の絶縁抵抗測定作業において、機構部品収納部４や電気電子部品収納部14は密封状態が保持されたままであり、装置本体３の内部に細かい塵埃や湿気が入り込む恐れはない。安全かつ短時間に絶縁抵抗を測定できる。測定終了後は、端子台収納部19の開口部に収納部蓋33を取り付けてすべての作業は完了する。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施をすることができる。例えば、前述した実施例では、絶縁抵抗測定用端子台24と外部端子台21を別々に構成したが、これらの端子台を一体として形成することもできる。また、実施例では三相誘導モータを用いたが、駆動モータは三相誘導モータに限定されるものではなく、単相モータや直流モータにも適用できる。さらに、実施例ではバルブステムの移動量を検出するのにエンコーダ8を用いたが、エンコーダの代わりに機械式リミットスイッチや電磁式検出器を用いることもできる。また、実施例ではウォーム軸５に作用するスラストを検出するのにスラストセンサ９を用いたが、スラストセンサの代わりに皿バネなどによる機械式検出器を用いることもできる。

本発明に係る電動弁駆動装置は、モータ巻線の対地絶縁抵抗を安全かつ短時間に測定できることから、プラントの運転信頼性確保に寄与することができる。

１電動弁駆動装置
２モータ
３装置本体
４機構部品収納部
９スラストセンサ
13 制御回路基板
14 電気電子部品収納部
15 電磁開閉器
19 端子台収納部
21 外部端子台
23 絶縁抵抗測定用配線
24 絶縁抵抗測定用端子台

Claims

歯車列を介してモータによりバルブを駆動する電動弁駆動装置であって、前記歯車列とセンサを収納する機構部品収納部と、前記センサが接続される制御回路基板を収納する電気電子部品収納部と、前記電気電子部品が接続される外部端子台を収納する端子台収納部とを有する装置本体を備え、前記電気電子部品収納部に前記モータへの電力を制御する電磁開閉器を設けると共に前記電磁開閉器のモータ接続側に絶縁抵抗測定用配線の一端を接続し、前記絶縁抵抗測定用配線の他端を前記端子台収納部に設けた絶縁抵抗測定用端子台に接続して前記端子台収納部側から前記モータの絶縁抵抗を測定可能としたことを特徴とする電動弁駆動装置。
前記機構部品収納部と前記端子台収納部との間が密封構造であることを特徴とする請求項１記載の電動弁駆動装置。
前記絶縁抵抗測定用端子台は絶縁材料からなる端子台板に導電材料からなる導電金具を一体成型により形成したことを特徴とする請求項１または２記載の電動弁駆動装置。
前記導電金具の外周に小径または大径の段差を設けたことを特徴とする請求項３記載の電動弁駆動装置。
前記導電金具は両端がビス締め形式であって、前記端子台板の表裏両側に突出させて配設したことを特徴とする請求項３または４記載の電動弁駆動装置。