JP2019002416A - 制御弁の制御装置及び制御弁の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御弁の制御装置及び制御弁の調整方法において、制御弁における初期設定作業の作業性の向上を図ると共に調整精度の向上を図る。【解決手段】ＬＶＤＴ３１が検出した検出電圧値に基づいて開閉弁１２の開度を算出する弁開度検出部としてのＬＶＤＴ電圧検出部３２及びＬＶＤＴ電圧処理部３３と、検出電圧値に基づいて開閉弁１２の全閉状態における全閉電圧値及び全開状態における全開電圧値を設定する電圧値設定部５１と、予め設定された第１指令値から第２指令値に変更したときの開閉弁１２のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定するゲイン設定部５３と、サーボ弁１３の中立指令値と検出電圧値との偏差に基づいてサーボ弁１３のオフセットを設定するオフセット設定部５４とを備え、サーボ弁１３の目標開度となる指令値にオフセット及びゲインを加味して駆動電流を設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、制御弁の初期設定を行う制御弁の制御装置及び制御弁の調整方法に関するものである。

蒸気タービンプラントなどを含む各種プラントでは、燃料や蒸気などの流体の供給量を制御するためにサーボ弁が使用されている。このような制御弁の制御装置としては、下記特許文献１に記載されたものがある。

上述した特許文献１に記載されたサーボ弁システムは、ＬＶＤＴが検出した検出電圧を測定し、弁開度算出器が弁の開度を算出し、減算器が弁開度目標値と実弁開度の偏差を算出し、サーボアンプがゲイン調節器により設定されたゲインにより駆動電流を出力し、サーボ弁を作動して弁の開度をフィードバック制御するものである。

特開２００３−１４８１０８号公報

上述したサーボ弁システムは、ＬＶＤＴが検出した検出電圧に基づいて弁の開度を算出することで、この弁の開度をフィードバック制御するものである。そのため、初期設定として、弁の開度とサーボ弁への出力電流との関係を設定する必要がある。従来、このサーボ弁システムの初期設定は、作業者が手動により実施している。そのため、サーボ弁システムの初期調整作業に長時間を要してしまうと共に、高い調整精度を維持することが困難となる。

本発明は上述した課題を解決するものであり、制御弁における初期調整作業の作業性の向上を図ると共に調整精度の向上を図る制御弁の制御装置及び制御弁の調整方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の制御弁の制御装置は、駆動電流により作動流体の供給及び排出を行うことで、アクチュエータを作動して開閉弁を開閉する制御弁の制御装置において、線形可変差動変圧器が検出した検出電圧値に基づいて前記開閉弁の開度を算出する弁開度検出部と、前記検出電圧値に基づいて前記開閉弁の全閉状態における全閉電圧値及び全開状態における全開電圧値を設定する電圧値設定部と、予め設定された第１指令値から第２指令値に変更したときの前記開閉弁のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定するゲイン設定部と、前記制御弁の中立指令値と前記検出電圧値との偏差に基づいて前記制御弁のオフセットを設定するオフセット設定部と、を備え、前記制御弁の目標開度となる指令値に前記オフセット及び前記ゲインを加味して前記駆動電流を設定する、ことを特徴とするものである。

従って、弁開度検出部は、線形可変差動変圧器が検出した検出電圧値に基づいて開閉弁の開度を算出し、電圧値設定部は、検出電圧値に基づいて開閉弁の全閉電圧値及び全開電圧値を設定し、ゲイン設定部は、第１指令値から第２指令値に変更したときの開閉弁のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定し、オフセット設定部は、制御弁の中立指令値と検出電圧値との偏差に基づいて制御弁のオフセットを設定し、指令値にオフセット及びゲインを加味して駆動電流を設定する。そのため、制御弁の初期設定の調整を自動的に行うことが可能となり、作業者にかかる負担を軽減すると共に作業時間を短縮することで作業性の向上を図ることができると共に、初期設定の調整精度の向上を図ることができる。

本発明の制御弁の制御装置では、前記電圧値設定部は、前記全閉電圧値及び前記全開電圧値を設定するとき、前記検出電圧値における最大電圧幅が予め設定された幅判定値より大きく、且つ、予め設定された幅判定時間以上継続したとき、ハンチングが発生したとして処理を終了することを特徴としている。

従って、電圧値設定部が全閉電圧値及び全開電圧値を設定するときに、検出電圧値の振れによるハンチングの発生を適正に検出することができ、オフセット及びゲインの誤設定の発生を抑制することができる。

本発明の制御弁の制御装置では、前記ゲイン設定部は、前記開閉弁の指令値が０％より大きく１０％以下である前記第１指令値から前記開閉弁の指令値が１００％より小さく９０％以上である前記第２指令値に変更したときの前記開閉弁のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定することを特徴としている。

従って、開閉弁が大きな作動領域で作動するとき、開閉弁のオーバーシュート量及び動作時間を検出してゲインを設定することで、開閉弁のオーバーシュート量及び動作時間を高精度に検出し、ゲインを適正に設定することができる。

本発明の制御弁の制御装置では、前記制御弁の中立指令値は、前記開閉弁の指令値５０％に対応する指令値であることを特徴としている。

従って、制御弁の中立指令値を開閉弁の指令値５０％に対応する指令値とすることで、制御弁の作動性及び安全性を向上することができる。

本発明の制御弁の制御装置では、前記制御弁は、中空形状をなすハウジング内に円筒形状をなすブッシングが装着され、前記ブッシング内にスプールが軸方向に移動自在に支持され、トルクモータのコイルに前記駆動電流を付与することで移動する前記スプールにより作動流体を吸排して前記アクチュエータを作動可能であり、前記ブッシングは、前記トルクモータの前記コイルが非通電時に、作動流体が排出される位置に所定のずれ量を持って装着され、前記オフセット設定部は、前記ずれ量に相当する前記制御弁のオフセットを設定することを特徴としている。

従って、停電時における制御弁の安全性を向上することができる。

本発明の制御弁の制御装置では、前記制御弁は、高圧電気油圧式サーボ弁であることを特徴としている。

従って、制御弁を非圧縮性流体である作動油により作動するサーボ弁とすることで、オフセット及びゲインを高精度に設定することが可能となり、サーボ弁の初期設定の調整精度を向上することができる。

また、本発明の制御弁の調整方法は、駆動電流により作動流体の供給及び排出を行うことで、アクチュエータを作動して開閉弁を開閉する制御弁の調整方法において、線形可変差動変圧器が検出した検出電圧値に基づいて前記開閉弁の全閉状態における全閉電圧値及び全開状態における全開電圧値を設定する工程と、前記制御弁の中立指令値と前記検出電圧値との偏差に基づいて前記制御弁のオフセットを設定する工程と、予め設定された第１指令値から第２指令値に変更したときの前記開閉弁のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定する工程と、前記制御弁の目標開度となる指令値に前記オフセット及び前記ゲインを加味して前記駆動電流を設定する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、制御弁の初期設定の調整を自動的に行うことが可能となり、作業者にかかる負担を軽減すると共に作業時間を短縮することで作業性の向上を図ることができると共に、初期設定の調整精度の向上を図ることができる。

本発明の制御弁の制御装置及び制御弁の調整方法によれば、制御弁における初期設定作業の作業性の向上を図ることができると共に、調整精度の向上を図ることができる。

図１は、本実施形態の制御弁の制御装置を表す概略構成図である。 図２は、制御弁の調整方法を表すフローチャートである。 図３は、制御弁の調整方法を表すフローチャートである。 図４は、ゲインの設定方法を表す説明図である。 図５は、制御弁を表す概略図である。 図６は、制御弁の調整方法を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る制御弁の制御装置及び制御弁の調整方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態の制御弁の制御装置を表す概略構成図である。

本実施形態において、図１に示すように、制御弁の制御装置が適用されるサーボ弁システムは、アクチュエータ１１により開閉弁１２の開閉動作を行うとき、アクチュエータ１１に対して作動油（作動流体）を供給したり、排出したりすることで、開閉弁１２の開度を制御するサーボ弁（制御弁）１３を制御するものである。本実施形態にて、サーボ弁１３は、高圧電気油圧式制御弁であって、例えば、ＧＴＣＣ（ガスタービンコンバインドサイクル）発電プラントにて、ガスタービンの燃焼器における燃料供給弁や燃料調節弁、圧縮機における吸入空気のＩＧＶ（インレットガイドベーン）、蒸気タービンにおける蒸気弁などの制御に適用される。

サーボ弁１３は、中空形状をなすハウジング２１内に円筒形状をなすブッシング２２が装着され、このブッシング２２内にスプール２３が軸方向に移動自在に支持されて構成されている。また、サーボ弁１３は、トルクモータ２４のコイルが装着され、アマチュア２５に設けられたフラッパ２６とスプール２３の動作が連結されている。なお、ブッシング２２は、調整器２７によりハウジング２１に対する軸方向位置が調整可能となっている。そして、ハウジング２１は、作動油の供給ポート２８と排出ポート２９が設けられると共に、吸排ライン３０を介してアクチュエータ１１に接続されている。そのため、トルクモータ２４のコイルに指令値が入力されると、アマチュア２５が作動し、フラッパ２６を介してスプール２３を移動する。このとき、スプール２３が一方方向（図１にて、左方）に移動すると、供給ポート２８と吸排ライン３０が接続され、アクチュエータ１１に作動油が供給されて作動し、開閉弁１２が開放される。一方、スプール２３が他方方向（図１にて、右方）に移動すると、排出ポート２９と吸排ライン３０が接続され、アクチュエータ１１の作動油が排出されて作動し、開閉弁１２が閉止される。

また、サーボ弁システムは、アクチュエータ１１と開閉弁１２とサーボ弁１３に加えて、線形可変差動変圧器（Ｌｉｎｅａｒ Ｖａｒｉａｂｌｅ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ：以下、ＬＶＤＴと称する。）３１と、ＬＶＤＴ電圧検出部３２と、ＬＶＤＴ電圧処理部３３と、サーボアンプ３４と、制御装置３５とを備えている。

ＬＶＤＴ３１は、開閉弁１２に設けられており、ＬＶＤＴ電圧検出部３２に接続されている。ＬＶＤＴ３１は、可動鉄心４１と、１次側コイル４２と、２次側コイル４３，４４とから構成されている。ＬＶＤＴ電圧検出部３２は、ドライブ回路４５と、整流回路４６，４７とを有している。可動鉄心４１は、その位置が開閉弁１２の開度に対応して移動可能となっている。可動鉄心４１は、その周囲に１次側コイル４２と２次側コイル４３，４４が包囲するように配置されている。１次側コイル４２は、ＬＶＤＴ電圧検出部３２のドライブ回路４５に接続されている。ドライブ回路４５は、所定の周波数を有する交流電圧を１次側コイル４２に出力する。１次側コイル４２は、ドライブ回路４５から交流電圧が印加されることで、２次側コイル４３、４４にそれぞれ２次側出力電圧を誘起する。２次側コイル４３，４４は、２次側出力電圧を出力する。２次側出力電圧は、交流電圧であり、出力される２次側出力電圧の実効値は、可動鉄心４１の位置に依存する。即ち、２次側出力電圧は、いずれも開閉弁１２の開度に対応する。２次側出力電圧は、それぞれ整流回路４６，４７に入力され、この整流回路４６，４７は、それぞれ２次側出力電圧を整流してＬＶＤＴ電圧処理部３３に出力する。

ＬＶＤＴ電圧処理部３３は、整流された２次側出力電圧に基づいて開閉弁１２の開度（実弁開度）を算出する。このＬＶＤＴ電圧処理部３３が算出した開度は、０％〜１００％の範囲の値をとり、サーボアンプ３４に出力される。サーボアンプ３４は、減算器６１と、乗算器６２と、加算器６３とを有している。減算器６１は、開閉弁１２の目標開度である指令値と、ＬＶＤＴ電圧処理部３３が処理した開閉弁１２の実弁開度（０％〜１００％）とが入力される。オフセットは、−１００％〜１００％の間の値に設定される。指令値がこの範囲に設定される理由は、開閉弁１２における全開位置と全開電圧値及び全閉位置と全閉電圧値との関係を初期設定するとき、開閉弁１２を強制的に全開位置及び全閉位置に移動させるためである。

なお、本発明の弁開度検出部は、ＬＶＤＴが検出した検出電圧値に基づいて開閉弁１２の開度を算出するものであり、本実施形態では、ＬＶＤＴ電圧検出部３２とＬＶＤＴ電圧処理部３３とから構成される。

減算器６１は、開閉弁１２の指令値とフィードバックされた実弁開度との偏差を算出して出力する。乗算器６２は、減算器６１が算出した開閉弁１２の指令値と実弁開度との偏差と、ゲインとが入力される。乗算器６２は、偏差にゲインを乗算して増幅させて出力する。加算器６３は、乗算器６２が算出した偏差の増幅値とオフセットが入力される。加算器６３は、偏差の増幅値にオフセットを加算して出力する。サーボアンプ３４は、開閉弁１２の指令値と実弁開度との偏差にゲインを乗算した後にオフセットを加算して求めた信号を、この信号に比例したサーボ出力電圧に変換し、このサーボ出力電圧をサーボ弁１３に対する駆動電流として出力し、トルクモータ２４のコイルに供給する。

制御装置３５は、電圧値設定部５１と、指令値設定部５２と、ゲイン設定部５３と、オフセット設定部５４とを有している。

電圧値設定部５１は、初期設定時に、ＬＶＤＴ電圧検出部３２から検出電圧値として、開閉弁１２の全閉状態における全閉電圧値と、全開状態における全開電圧値が入力される。即ち、開閉弁１２を強制的に全閉したときの電圧値を指令値０％のときの全閉電圧値として設定し、開閉弁１２を強制的に全開したときの電圧値を指令値１００％のときの全開電圧値として設定する。電圧値設定部５１は、この指令値０％〜１００％に対する全閉電圧値−全開電圧値との関係を表す線形マップをＬＶＤＴ電圧処理部３３に出力する。そのため、ＬＶＤＴ電圧処理部３３は、ＬＶＤＴ電圧検出部３２から入力された検出電圧値に基づいて、開閉弁１２の開度（０％〜１００％）を算出することができる。

指令値設定部５２は、開閉弁１２の目標開度となる指令値（０％−１００％）をサーボアンプ３４（減算器６１）に出力する。

ゲイン設定部５３は、予め設定された第１指令値（例えば、５％）から第２指令値（例えば、９５％）に変更したときの開閉弁１２のオーバーシュート量（ＯＳ）及び動作時間と、第２指令値（例えば、９５％）から第１指令値（例えば、５％）に変更したときの開閉弁１２のアンダーシュート量（ＵＳ）及び動作時間を算出する。ゲイン設定部５３は、この開閉弁１２のオーバーシュート量（ＯＳ）と動作時間に基づいてゲインを設定する。この場合、開閉弁１２のオーバーシュート量（ＯＳ）と動作時間との関係でゲインの増減を決定する。なお、ゲインの設定に開閉弁１２のアンダーシュート量（ＵＳ）及び動作時間を用いてもよい。

オフセット設定部５４は、サーボ弁１３の中立指令値と検出電圧値との偏差に基づいて制御弁のオフセットを設定する。図５は、制御弁を表す概略図、図６は、制御弁の調整方法を表す概略図である。

図５に示すように、サーボ弁１３は、ハウジング２１内に装着されたブッシング２２内にスプール２３が軸方向に移動自在に支持され、トルクモータ２４におけるアマチュア２５（フラッパ２６）の作動によりスプール２３の位置を制御可能となっている。ここで、サーボ弁１３は、トルクモータ２４のコイルが非通電時に、排出ポート２９と吸排ライン３０が接続されて開閉弁１２が閉止されるように設定されている。即ち、施設の停電時に、サーボ弁１３が停止しても開閉弁１２が閉止されるような安全対策が施されている。この安全対策は、開閉弁１２が、例えば、燃料を供給する燃料弁であったときに、燃料の供給が停止されることで実行される。そのため、開閉弁１２が、例えば、冷却水を供給する冷却水弁であったとき、サーボ弁１３は、供給ポート２８と吸排ライン３０が接続されて冷却水弁が開放されるように設定される。

このような安全対策から、サーボ弁１３は、スプール２３に対するブッシング２２の軸方向装着位置が、トルクモータ２４のコイルが非通電時に、排出ポート２９と吸排ライン３０が接続される位置（図５に示す位置）となっている。ところが、トルクモータ２４のコイルが非通電時におけるスプール２３の位置は、一般に、サーボ弁１３に対する指令値５０％の位置であり、サーボ弁１３は、この位置で開閉弁に１２に対して作動油の吸排を停止する必要がある。つまり、サーボ弁１３は、安全対策のため、ブッシング２２がハウジング２１に対して所定量だけ軸方向にずれていることから、指令値５０％のときのスプール２３の位置をこの所定量だけオフセットさせる必要がある。

そのため、オフセット設定部５４は、サーボ弁１３の中立指令値となる指令値５０％と、このときの開閉弁１２の検出電圧値から算出した実弁開度との偏差に基づいてサーボ弁１３のオフセットを算出する。

ここで、本実施形態の制御弁の制御装置が適用されたサーボ弁システムの初期設定の制御について詳細に説明する。図２及び図３は、制御弁の調整方法を表すフローチャートである。

サーボ弁１３の初期設定制御において、図１及び図２に示すように、制御装置３５は、ステップＳ１１にて、ゲイン設定部５３によりゲインを０に設定し、ステップＳ１２にて、オフセット設定部５４によりオフセットを−１００％に設定する。すると、サーボアンプ３４は、指令値設定部５２からの指令値に拘わらず、弁開度−１００％に対応する駆動電流をトルクモータ２４のコイルに出力する。そのため、サーボ弁１３は、スプール２３が閉止動作（図１にて、左方移動）を開始し、ステップＳ１３にて、開閉弁１２が全閉する。

このとき、ＬＶＤＴ３１は、可動鉄心４１が開閉弁１２の開度に対応して移動し、２次側出力電圧を出力する。ＬＶＤＴ電圧検出部３２は、検出した２次側出力電圧を整流して電圧値設定部５１に出力する。ステップＳ１４にて、電圧値設定部５１は、開閉弁１２を強制的に全閉したときの検出電圧値（ＬＶＤＴ電圧値）を移動平均処理し、ステップＳ１５にて、移動平均処理した検出電圧値を指令値が０のときの全閉電圧値として保存する。次に、ステップＳ１６にて、オフセット設定部５４によりオフセットを＋１００％に設定する。すると、サーボアンプ３４は、指令値設定部５２からの指令値に拘わらず、弁開度＋１００％に対応する駆動電流をトルクモータ２４のコイルに出力する。そのため、サーボ弁１３は、スプール２３が開止動作（図１にて、右方移動）を開始し、ステップＳ１７にて、開閉弁１２が全開する。

このとき、ＬＶＤＴ３１は、前述と同様に、可動鉄心４１が開閉弁１２の開度に対応して移動し、２次側出力電圧を出力する。ＬＶＤＴ電圧検出部３２は、検出した２次側出力電圧を整流して電圧値設定部５１に出力する。ステップＳ１８にて、電圧値設定部５１は、開閉弁１２を強制的に全開したときの検出電圧値（ＬＶＤＴ電圧値）を移動平均処理し、ステップＳ１９にて、移動平均処理した検出電圧値を指令値が１００のときの全開電圧値として保存する。ここで、電圧値設定部５１は、開閉弁１２が全閉したときの全閉電圧値と、開閉弁１２が全開したときの全開電圧値とを設定することができ、開閉弁１２の開度（指令値０％〜１００％）に対する電圧値の関係を表す線形マップを設定してＬＶＤＴ電圧処理部３３に出力する。

また、ステップＳ２０にて、電圧値設定部５１は、設定した全閉電圧値と全開電圧値の判定を実施する。即ち、ＬＶＤＴ電圧検出部３２が検出した最小電圧値が予め設定された最小判定値より大きく、且つ、最大電圧値と最小電圧値との偏差が偏差判定値より大きいと判定（Ｙｅｓ）されると、全閉電圧値と全開電圧値が正常であると判定する。一方、ＬＶＤＴ電圧検出部３２が検出した最小電圧値が予め設定された最小判定値以下であると判定（Ｎｏ）されたり、また、最大電圧値と最小電圧値との偏差が偏差判定値以下であると判定（Ｎｏ）されたりすると、全閉電圧値と全開電圧値が異常であると判定する。このとき、ステップＳ２１にて、各種ケーブルの未接続または誤接続とし、ステップＳ２２にて、このシーケンスを終了して警報などを出力する。

更に、ステップＳ２３にて、ステップＳ１４，１８の処理時、開閉弁１２の開度が一定に固定されている状態での振れ幅（電圧幅）を保存する。そして、ステップＳ２４にて、開閉弁１２のハンチング（発散）の判定を行う。即ち、振れ幅の最大値と最小値の偏差が幅判定値より小さいと判定（Ｙｅｓ）されると、正常と判定する。一方、振れ幅の最大値と最小値の偏差が幅判定値より大きく、この状態が所定時間以上継続したと判定（Ｎｏ）されると、異常と判定する。このとき、ステップＳ２５にて、ハンチングが発生したと判定し、ステップＳ２６にて、このシーケンスを終了して警報などを出力する。また、ステップＳ２７にて、ハンチング以外の要因でシーケンスが終了したかどうかを判定し、ハンチング以外の要因でシーケンスが終了していないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ２４に戻って処理を継続し、ハンチング以外の要因でシーケンスが終了したと判定（Ｙｅｓ）されると、ハンチングの判定を終了する。

全閉電圧値及び全開電圧値の判定とハンチングの判定で、正常であると判定されると、この時点で、制御装置３５による開閉弁１２の開度のフィードバック（ＦＢ）制御が可能となる。ステップＳ３１にて、オフセット設定部５４は、オフセットを０％に設定する。すると、サーボアンプ３４は、弁開度０％に対応する駆動電流をトルクモータ２４のコイルに出力する。そのため、ステップＳ３２にて、サーボ弁１３は、スプール２３が閉止動作（図１にて、左方移動）を開始し、開閉弁１２が閉動作する。ステップＳ３３にて、サーボアンプ３４からの駆動電流によるサーボ弁１３の動作、開閉弁１２の動作の確認を行う。即ち、サーボアンプ３４が駆動電流０％をトルクモータ２４のコイルに供給したとき、予め設定された所定時間内に開閉弁１２が所定開度まで閉止したかどうかを判定する。ここで、所定時間内に開閉弁１２が所定開度まで閉止しないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ３４にて、サーボ弁１３の調整エラーと判定し、ステップＳ３５このシーケンスを終了して警報などを出力する。

一方、ステップＳ３３にて、所定時間内に開閉弁１２が所定開度まで閉止したと判定（Ｙｅｓ）されると、正常であると判定する。そして、ステップＳ３６にて、ゲイン設定部５３は、ゲインを前回調整した値に設定する。ここで、ゲイン設定部５３は、ゲインの初期制定であれば、規定値（例えば、５）に設定する。また、ステップＳ３７にて、指令値設定部５２は、開閉弁１２の指令値を５０％に設定する。すると、サーボアンプ３４は、弁開度５０％にゲインを乗算した信号に対応する駆動電流をトルクモータ２４のコイルに出力する。そのため、ステップＳ３８にて、サーボ弁１３は、スプール２３が開放動作（図１にて、右方移動）を開始し、開閉弁１２が半開位置付近（例えば、４８％開度付近）に停止する。

即ち、サーボ弁１３は、スプール２３の半開（指令値５０％）位置とブッシング２２の軸方向装着位置が所定量だけ軸方向にずれている。そのため、指令値設定部５２が開閉弁１２の指令値を５０％に設定し、例えば、ゲイン１０でオフセット０であるとき、ＬＶＤＴ電圧処理部３３は、ＬＶＤＴ電圧検出部３２が検出した検出電圧値に基づいて開閉弁１２の開度を、例えば、４９％と出力する。この開閉弁１２の実弁開度４９％は、ＦＢ開度として制御装置３５に出力されて記憶される。このとき、減算器６１は、開閉弁１２の指令値５０％とフィードバックされた実弁開度４９％との偏差１％と算出する。ゲインが前回調整時の１０であるとき、オフセット設定部５４は、偏差１％にゲイン１０を乗算し、１０％の出力となることから、オフセットを１０に設定する。すると、このオフセット１０により指令値が変更されてトルクモータ２４に供給されることから、ＬＶＤＴ電圧処理部３３は、開閉弁１２の開度を５０％と出力し、開閉弁１２の実弁開度５０％と指令値５０％との偏差０％となる。

ステップＳ３９にて、オフセット設定部５４は、このときのオフセットの値、つまり、指令値とフィードバックした実弁開度（ＦＢ）との偏差にゲインを乗算した値を保存する。ステップＳ４０にて、この設定したオフセットの値が適正であるかどうかを判定する。即ち、指令値とフィードバックした実弁開度との偏差が予め設定されたオフセット判定値より小さいか、つまり、−０．５％＜偏差＜０．５％の範囲にあると判定（Ｙｅｓ）されると、正常と判定する。一方、偏差が予め設定されたオフセット判定値より大きいか、つまり、−０５％＜偏差＜０．５％の範囲にないと判定（Ｎｏ）されると、異常と判定し、ステップＳ４１にて、サーボ弁１３の調整エラーと判定し、ステップＳ４２にて、このシーケンスを終了して警報などを出力する。

図１及び図３に示すように、制御装置３５は、ステップＳ４３にて、指令値設定部５２により指令値５％に設定すると、サーボアンプ３４は、指令値設定部５２からの指令値にゲインとオフセットを加味した駆動電流をトルクモータ２４のコイルに出力する。そのため、サーボ弁１３は、スプール２３が閉止動作（図１にて、左方移動）を開始し、ステップＳ４４にて、開閉弁１２の開度が５％付近となる。そして、制御装置３５は、ステップＳ４５にて、指令値設定部５２により指令値９５％に設定すると、サーボアンプ３４は、指令値設定部５２からの指令値にゲインとオフセットを加味した駆動電流をトルクモータ２４に出力する。そのため、サーボ弁１３は、スプール２３が開放動作（図１にて、右方移動）を開始し、ステップＳ４６にて、開閉弁１２の開度が９５％付近となる。制御装置３５は、ステップＳ４７にて、開閉弁１２の開度が５％から９５％に変更されたときの動作時間とオーバーシュート（ＯＳ）量を検出して記憶する。

また、制御装置３５は、ステップＳ４８にて、指令値設定部５２により指令値５％に設定すると、サーボアンプ３４は、指令値設定部５２からの指令値にゲインとオフセットを加味した駆動電流をトルクモータ２４に出力する。そのため、サーボ弁１３は、スプール２３が閉止動作（図１にて、左方移動）を開始し、ステップＳ４９にて、開閉弁１２の開度が５％付近となる。制御装置３５は、ステップＳ５０にて、開閉弁１２の開度が９５％から５％に変更されたときの動作時間とアンダーシュート（ＵＳ）量を検出して記憶する。そして、ステップＳ５１にて、ゲイン設定部５３は、開閉弁１２の開度が５％から９５％に変更されたときの動作時間とオーバーシュート量に基づいてゲインを設定する。

図４は、ゲインの設定方法を表す説明図である。なお、以下の説明に記載のゲインの設定方法は、一例であり、この方法に限定されるものではない。

図１及び図３に示すように、即ち、ステップＳ５１にて、ゲイン設定部５３は、動作時間とオーバーシュート量に基づいてゲインを設定する必要があると判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ５２にて、現在のゲインの値にゲイン調整値を加算してゲインを設定する。具体的に、図４に示すように、記憶部７１は、オーバーシュート量に対するゲイン修正値を記憶しており、検出した開閉弁１２のオーバーシュート量に基づいてゲイン修正値を設定する。また、記憶部７２は、動作時間が予め設定された閾値以下のときの動作時間に対する補正係数を記憶しており、検出した開閉弁１２の動作時間に基づいて補正係数を設定する。更に、記憶部７３は、動作時間が予め設定された閾値より大きいときの動作時間に対するゲイン調整値を記憶しており、検出した開閉弁１２の動作時間に基づいてゲイン調整値を設定する。乗算部７４は、記憶部７１で設定されたゲイン調整値に記憶部７２で設定された補正係数を乗算し、加算部７５は、現在のゲインに乗算部７４で算出されたゲイン調整値と記憶部７３で設定されたゲイン調整値を加算して次回のゲインを算出する。なお、加算部７５は、減算部であって、現在のゲインから乗算部７４で算出されたゲイン調整値や記憶部７３で設定されたゲイン調整値を減算して次回のゲインを算出してもよい。

図１及び図３に示すように、ステップＳ５１にて、ゲイン設定部５３が次回のゲインを判定すると、ステップＳ４５に戻って再処理を実行する。ステップＳ５３にて、開閉弁１２における弁開度０％から１００％の間における弁開度と検出電圧値との関係のデータを取得するための複数の指令を出力する。ステップＳ５４にて、複数の指令に対する検出電圧値を検出し、開閉弁１２の動特性データを出力する。そして、ステップＳ５５にて、サーボ弁１３の初期設定の調整が完了する。

このように本実施形態の制御弁の制御装置にあっては、駆動電流により作動油の供給及び排出を行うことで、アクチュエータ１１を作動して開閉弁１２を開閉する制御弁の制御装置であって、ＬＶＤＴ３１が検出した検出電圧値に基づいて開閉弁１２の開度を算出する弁開度検出部としてのＬＶＤＴ電圧検出部３２及びＬＶＤＴ電圧処理部３３と、検出電圧値に基づいて開閉弁１２の全閉状態における全閉電圧値及び全開状態における全開電圧値を設定する電圧値設定部５１と、予め設定された第１指令値から第２指令値に変更したときの開閉弁１２のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定するゲイン設定部５３と、サーボ弁１３の中立指令値と検出電圧値との偏差に基づいてサーボ弁１３のオフセットを設定するオフセット設定部５４とを備え、サーボ弁１３の目標開度となる指令値にオフセット及びゲインを加味して駆動電流を設定する。

従って、サーボ弁１３の初期設定の調整を自動的に行うことが可能となり、作業者にかかる負担を軽減すると共に作業時間を短縮することで作業性の向上を図ることができると共に、初期設定の調整精度の向上を図ることができる。

本実施形態の制御弁の制御装置では、電圧値設定部５１は、全閉電圧値及び全開電圧値を設定するとき、検出電圧値における最大電圧幅が予め設定された幅判定値より大きく、且つ、予め設定された幅判定時間以上継続したとき、ハンチングが発生したとして処理を終了する。従って、電圧値設定部５１が全閉電圧値及び全開電圧値を設定するときに、検出電圧値の振れによるハンチングの発生を適正に検出することができ、オフセット及びゲインの誤設定の発生を抑制することができる。

本実施形態の制御弁の制御装置では、ゲイン設定部５３は、開閉弁１２の指令値が０％より大きく１０％以下である第１指令値から開閉弁１２の指令値が１００％より小さく９０％以上である第２指令値に変更したときの開閉弁１２のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定する。従って、開閉弁１２が大きな作動領域で作動するとき、開閉弁１２のオーバーシュート量及び動作時間を検出してゲインを設定することで、開閉弁１２のオーバーシュート量及び動作時間を高精度に検出し、ゲインを適正に設定することができる。

本実施形態の制御弁の制御装置では、サーボ弁１３の中立指令値を開閉弁１２の指令値５０％に対応する指令値としている。従って、サーボ弁１３の作動性及び安全性を向上することができる。

本実施形態の制御弁の制御装置では、中空形状をなすハウジング２１内に円筒形状をなすブッシング２２を装着し、ブッシング２２内にスプール２３を軸方向に移動自在に支持してサーボ弁１３を構成し、トルクモータ２４のコイルに駆動電流を付与することで移動するスプール２３により作動油を吸排してアクチュエータ１１を作動可能とし、ブッシング２２をトルクモータ２４のコイルが非通電時に、作動油が排出される位置に所定のずれ量を持って装着し、オフセット設定部５４は、このブッシング２２のずれ量に相当するサーボ弁１３のオフセットを設定する。従って、停電時における制御弁の安全性を向上することができる。

本実施形態の制御弁の制御装置では、サーボ弁１３を高圧電気油圧式サーボ弁としている。従って、オフセット及びゲインを高精度に設定することが可能となり、サーボ弁１３の初期設定の調整精度を向上することができる。

また、本実施形態の制御弁の調整方法にあっては、ＬＶＤＴ３１が検出した検出電圧値に基づいて開閉弁１２の全閉状態における全閉電圧値及び全開状態における全開電圧値を設定する工程と、サーボ弁１３の中立指令値と検出電圧値との偏差に基づいてサーボ弁１３のオフセットを設定する工程と、予め設定された第１指令値から第２指令値に変更したときの開閉弁１２のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定する工程と、サーボ弁１３の目標開度となる指令値にオフセット及びゲインを加味して駆動電流を設定する工程とを有する。従って、サーボ弁１３の初期設定の調整を自動的に行うことが可能となり、作業者にかかる負担を軽減すると共に作業時間を短縮することで作業性の向上を図ることができると共に、初期設定の調整精度の向上を図ることができる。

１１ アクチュエータ
１２ 開閉弁
１３ サーボ弁（制御弁）
２１ ハウジング
２２ ブッシング
２３ スプール
２４ トルクモータ
２５ アマチュア
２６ フラッパ
２７ 調整器
２８ 供給ポート
２９ 排出ポート
３０ 吸排ライン
３１ 線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）
３２ ＬＶＤＴ電圧検出部
３３ ＬＶＤＴ電圧処理部
３４ サーボアンプ
３５ 制御装置
５１ 電圧値設定部
５２ 指令値設定部
５３ ゲイン設定部
５４ オフセット設定部
６１ 減算器
６２ 乗算器
６３ 加算器

Claims (7)

1. 駆動電流により作動流体の供給及び排出を行うことで、アクチュエータを作動して開閉弁を開閉する制御弁の制御装置において、
   線形可変差動変圧器が検出した検出電圧値に基づいて前記開閉弁の開度を算出する弁開度検出部と、
   前記検出電圧値に基づいて前記開閉弁の全閉状態における全閉電圧値及び全開状態における全開電圧値を設定する電圧値設定部と、
   予め設定された第１指令値から第２指令値に変更したときの前記開閉弁のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定するゲイン設定部と、
   前記制御弁の中立指令値と前記検出電圧値との偏差に基づいて前記制御弁のオフセットを設定するオフセット設定部と、
   を備え、
   前記制御弁の目標開度となる指令値に前記オフセット及び前記ゲインを加味して前記駆動電流を設定する、
   ことを特徴とする制御弁の制御装置。
2. 前記電圧値設定部は、前記全閉電圧値及び前記全開電圧値を設定するとき、前記検出電圧値における最大電圧幅が予め設定された幅判定値より大きく、且つ、予め設定された幅判定時間以上継続したとき、ハンチングが発生したとして処理を終了することを特徴とする請求項１に記載の制御弁の制御装置。
3. 前記ゲイン設定部は、前記開閉弁の指令値が０％より大きく１０％以下である前記第１指令値から前記開閉弁の指令値が１００％より小さく９０％以上である前記第２指令値に変更したときの前記開閉弁のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御弁の制御装置。
4. 前記制御弁の中立指令値は、前記開閉弁の指令値５０％に対応する指令値であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御弁の制御装置。
5. 前記制御弁は、中空形状をなすハウジング内に円筒形状をなすブッシングが装着され、前記ブッシング内にスプールが軸方向に移動自在に支持され、トルクモータのコイルに前記駆動電流を付与することで移動する前記スプールにより作動流体を吸排して前記アクチュエータを作動可能であり、前記ブッシングは、前記トルクモータの前記コイルが非通電時に、作動流体が排出される位置に所定のずれ量を持って装着され、前記オフセット設定部は、前記ずれ量に相当する前記制御弁のオフセットを設定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制御弁の制御装置。
6. 前記制御弁は、高圧電気油圧式サーボ弁であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御弁の制御装置。
7. 駆動電流により作動流体の供給及び排出を行うことで、アクチュエータを作動して開閉弁を開閉する制御弁の調整方法において、
   線形可変差動変圧器が検出した検出電圧値に基づいて前記開閉弁の全閉状態における全閉電圧値及び全開状態における全開電圧値を設定する工程と、
   前記制御弁の中立指令値と前記検出電圧値との偏差に基づいて前記制御弁のオフセットを設定する工程と、
   予め設定された第１指令値から第２指令値に変更したときの前記開閉弁のオーバーシュート量及び動作時間に基づいてゲインを設定する工程と、
   前記制御弁の目標開度となる指令値に前記オフセット及び前記ゲインを加味して前記駆動電流を設定する工程と、
   を有することを特徴とする制御弁の調整方法。

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