JP2019019838A - 自動回転弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 開閉操作ができなくなる前に異常を検出することができる自動回転弁を提供する。【解決手段】 回転弁1は、回転弁本体2に異常検出装置3が付加されたもので、異常検出装置3は、開閉に要するステム12の回転時間を検出する回転時間検出装置23と、ステム12の回転時間に基づいて異常を判定する異常判定装置とを備えている。【選択図】 図１

Description

この発明は、自動ボール弁などの自動回転弁に関し、特に、異常検出が可能な自動回転弁に関する。

ボール弁においては、作動不良は、外観からの目視確認で行うことは不可能であり、そのため、現場では、作動不良が発生し、設備の緊急停止、消耗部品の緊急手配等の不測の事態が発生してしまうという問題があった。

特許文献１には、異常検出が可能な回転弁として、ステムの破断を検知するものが開示されている。

特開２００３−１９４２５６号公報

特許文献１記載の自動回転弁においては、ステムの破断が検出された時点で、開閉操作ができないものとなっており、開閉操作ができなくなる前に予兆を確認して不測の事態を未然に防ぐという点では十分でなかった。

この発明の目的は、開閉操作ができなくなる前に異常を検出することができる自動回転弁を提供することにある。

この発明による自動回転弁は、流体入口通路、流体出口通路およびこれらの通路間に設けられた連通部を有するボディと、前記ボディの前記連通部を開閉する回転弁体と一体に回転するステムと、前記ステムを回転させるアクチュエータとを備えている自動回転弁において、開閉に要する前記ステムの回転時間を検出する回転時間検出装置と、前記ステムの前記回転時間に基づいて異常を判定する異常判定装置とをさらに備えていることを特徴とするものである。

回転弁は、ボール弁、バタフライ弁、プラグ弁など、弁体を回転させることで流体通路を開閉する弁をいい、自動回転弁は、アクチュエータを使用して開閉操作を行うものをいう。回転時間検出装置および異常判定装置を従来の自動回転弁に付加することで、早期の異常検出を可能としたものがこの発明による自動回転弁である。例えば、回転時間検出装置によって得られた開閉に要するステムの回転時間が、予め設定されている基準時間よりも長くなった場合、異常判定装置が作動不良が生じていると判定することで、開閉不可能になる前に異常状態を解消することができる。

前記回転時間検出装置は、前記ステムの回転角度に対応する信号を出力する回転式ポテンショメータを有し、前記回転式ポテンショメータの出力から開閉に要する前記ステムの前記回転時間を求めるものであることが好ましい。

回転式ポテンショメータは、回転角度を検出するために使用されるもので、この発明では、ステムの回転角度を検出するためではなく、開閉に要するステムの回転時間を求めるために使用される。前記開閉に要するステムの回転時間に基づいて異常を判定する異常判定装置は、回転式ポテンショメータに組み込まれてもよく、回転式ポテンショメータの信号を受信する監視装置に設けられてもよい。

この発明の自動回転弁によると、回転時間検出装置によって得られた開閉に要するステムの回転時間が予め設定されている基準時間よりも長くなった場合、異常判定装置が作動不良が生じていると判定することで、開閉不可能になる前に異常状態を解消することができる。

図１は、この発明による自動回転弁の１実施形態を示す正面図である。 図２は、図１の一部を切り欠いた側面図である。 図３は、この発明による自動回転弁を使用したバルブの監視システムを示す図である。 図４は、回転式ポテンショメータの出力の１例を示すグラフである。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下は、図１の上下をいうものとする。この上下は、便宜的なものであり、実際の取付けでは、上下方向が鉛直方向とされるだけでなく、水平方向とされることもある。

図１および図２は、この発明による自動回転弁1の１実施形態を示しており、回転弁1は、回転弁本体2に異常検出装置3が付加されたものである。

回転弁本体2は、一般に使用されているボール弁と同じ構造であり、内部構造の図示を省略するが、流体入口通路、流体出口通路およびこれらの通路間に設けられた連通部を有するボディ11と、流体連通路を有しボディ11の連通部に基準軸（上下方向の軸）回りに回転可能に配設されたボールと、ボールに固定されたステム12と、ボディ11の上側に固定されたボンネット13と、ボンネット13の上面に支持されてステム12を回転させるアクチュエータ14とを備えている。

回転弁本体2は、アクチュエータ14がステム12をステム12の軸線回りに９０°回転（正転または逆転）させることで、開または閉の状態とされる。

ステム12は、アクチュエータ14の上面から上方に突出する突出端部12aを有している。

異常検出装置3は、アクチュエータ14の上面にボルト22で固定されたケース21と、回転軸24がケース21内にあるようにケース21上面にネジ25で固定された回転式ポテンショメータ23と、ステム12の突出端部12aとポテンショメータ23の回転軸24の下端部24aとを結合するジョイント26とを備えている。

ステム12の突出端部12aおよび回転軸24の下端部24aは、いずれも水平断面非円形（方形、Ｄ形など）とされており、ジョイント26の上端部には、回転軸24の下端部24aに対応する水平断面非円形の凹所が形成され、ジョイント26の下端部には、ステム12の突出端部12aに対応する水平断面非円形の凹所が形成されている。これにより、ステム12と回転軸24とが相対回転不可能に結合されており、ステム12の回転に伴ってこれと一体に回転式ポテンショメータ23の回転軸24が回転する。

回転式ポテンショメータ（ロータリーポテンショメータと称されることもある）23は、回転軸24の回転角度に比例した信号（電圧または抵抗値）を出力するものであり、時間を横軸に、出力を縦軸に取った場合、開閉操作時には、時間とともにその出力が増減する。

例えば、図４において、正常時には、回転式ポテンショメータ23の出力が実線で示すように直線的に増加して設定値（９０°回転に相当）に到達するのに対し、破線で示すように緩やかに増加して設定値（９０°回転に相当）に到達した（９０°回転に要する時間が長くなった）とする。この場合、回転弁本体2に作動不良が生じていると判定して、回転弁本体2を交換することで、回転弁本体2が開閉不可能となる前に異常状態を解消することができる。

こうして、回転式ポテンショメータ23の出力を常時モニタリングして、その開閉に要するステム12の回転時間を監視することで、開閉不可能となる前の異常を検出することができる。上記においては、回転に要する時間を求めるのにポテンショメータを用いたがこれに限定されるものではない。

自動回転弁1の作動不良については、弁体の摺動部分へのゴミの付着、摩耗など、開閉に要するステム12の回転時間が長くなる場合が多く、この時間を求めることで、この種の作動不良を確実に検出することができる。

ポテンショメータを用いた場合、回転に要する時間だけでなく、回転角度が９０°に到達しないという作動不良や、０°または９０°を超えた位置で停止するなどの作動不良についても検出することができるので好ましい。

図３は、上記のポテンショメータ23を備えた自動回転弁1と監視装置40とを備えた監視システムの１実施例を示す模式図である。

設備やプラントに備え付けられる数多くの自動回転弁1のうちの１つを図示しているが、各自動回転弁1には、その識別番号が書き込まれた電子タグの一つであるＲＦＩＤが取り付けられる。このＲＦＩＤは電池を内蔵したアクティブタイプでもよく、電池を内蔵していないパッシブタイプでも良い。ＲＦＩＤがパッシブタイプの場合は、監視装置40から電波でＲＦＩＤに電源供給を行ってＲＦＩＤの電力とすることができる。

ＲＦＩＤから無線で監視装置40に向けて自動回転弁1の識別番号が送られ、その識別番号は受信部42の受信アンテナ41で受信され、判定部43に一旦格納される。

次に、自動回転弁1のポテンショメータ23からの信号が信号線（符号なし）を経由して監視装置40の受信部42に入って、判定部43に送られる。有線の信号線を経由する信号伝達以外に、無線による信号伝達方法によっても良い。

判定部43では、ポテンショメータ23からの信号が、合格信号なのか不合格信号なのか、具体的には、ポテンショメータ23によって得られた開閉に要するステム12の回転時間と予め設定されている基準時間とを比較して、その差が適正な範囲内にあるかどうかを判定し、その判定結果と識別番号は対になって記憶部44に保存される。

この対となった情報は、監視装置40の表示部（図示せず）に表示させて確認することができる。

さらに、バルブの監視システムは、この対となった情報を発信部45に送り、発信アンテナ46からインターネットネットワーク47に電波発信して、集中管理サーバ48に送ることができる。

集中管理サーバ48は、設備やプラントの全バルブの識別管理が行われており、異常が認められるバルブを即座に発見して、警告を発することができる。

上記監視システムの判定部43は、開閉に要するステム12の回転時間に基づいて異常を判定するもの（異常判定装置）であり、これの一部または全部を回転式ポテンショメータ23に組み込んでおいてもよい。

上記において、ステム12の突出端部12aは、従来のボール弁に存在している部分であり、このようなボール弁であれば、既存のものに異常検出装置3を付加することで、異常検出装置3付きのものに改良することができる。

回転弁本体2は、ボール弁のほか、バタフライ弁や、プラグ弁などであってもよく、要するに、弁体を回転させることで連通遮断を行う弁であれば、上記の異常検出装置3を追加することで、開閉不可能となる前に異常を検出することができる。

1：自動回転弁
2：回転弁本体
3：異常検出装置
11：ボディ
12：ステム
14：アクチュエータ
23：回転式ポテンショメータ（回転時間検出装置）
43：判定部（異常判定装置）

Claims (2)

1. 流体入口通路、流体出口通路およびこれらの通路間に設けられた連通部を有するボディと、前記ボディの前記連通部を開閉する回転弁体と一体に回転するステムと、前記ステムを回転させるアクチュエータとを備えている自動回転弁において、
   開閉に要する前記ステムの回転時間を検出する回転時間検出装置と、前記ステムの前記回転時間に基づいて異常を判定する異常判定装置とをさらに備えていることを特徴とする自動回転弁。
2. 前記回転時間検出装置は、前記ステムの回転角度に対応する信号を出力する回転式ポテンショメータを有し、前記回転式ポテンショメータの出力から開閉に要する前記ステムの前記回転時間を求めるものであることを特徴とする請求項１の自動回転弁。

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