JP2713967B2

JP2713967B2 - 空気作動機器の診断装置

Info

Publication number: JP2713967B2
Application number: JP63069647A
Authority: JP
Inventors: 大作田村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1998-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JPH01244330A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、気体を駆動源とする空気作動機器の診断装
置に関する。

（従来の技術）原子力発電所等のプラントには数多くの空気駆動装置
を有した空気作動機器があり、個々の機器により設計仕
様、年間の作動回数、設置場所の環境条件等が異なって
いる。したがって個々の機器に対して管理できないた
め、一定の期間使用したものについて全て分解点検を行
なったり、部品の交換を行なっていた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような点検方法では、機器の設計
仕様、年間の作動回数、設置場所の環境条件により異な
る個々の機器の劣化状況を予測し、故障等について検討
を行ない、最適な点検項目や部品交換を行なえるよう点
検計画を立てることは非常に困難であった。

さらにこのような点検は機器の台数が多いため、多大
な労力と時間が必要となっていた。

たとえば、空気作動機器が弁の場合、開閉状態は重要
な目安すとなるが、駆動部のシャフト（弁棒）やそのシ
ャフトの先に取り付けられているディスク（弁体）が外
れていた場合には実際の状態とは逆の信号を出す。この
原因は状態表示用の検出装置がシャフトの移動量により
表示されるためである。シャフトからディスクがはずれ
ていればシャフトだけが移動し表示は閉から開に変る
が、ディスクは動いていないので実際は閉状態にある。
このような問題は、分解しなければ確認できなかった。

本発明の目的は、空気作動機器の健全性を確認し、劣
化および故障の傾向をつかむことにより適切な点検、管
理ができる空気作動機器の診断装置を得ることにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明においては、気体
を駆動源とする弁体及び駆動部を有する空気作動弁と、
前記弁体に固着されピストンシリンダを貫通する駆動軸
と、この駆動軸に固着され前記ピストンシリンダ内に摺
動自在に内接するピストンと、前記ピストンシリンダ内
に連絡し駆動用気体を導く導管と、前記導管に設けられ
る電磁弁とを具備する空気作動機器において、前記導管
に取着され前記駆動用気体の圧力を検知する第１のセン
サと前記駆動軸に取着され前記駆動軸にかかる負荷を検
知する第２のセンサ及び前記電磁弁の通電電流・電圧を
検知する第３のセンサとを有する検出部と、この検出部
からの信号により前記駆動軸の負荷変動、駆動出力や出
力負荷変動、作動時間及び前記電磁弁の消費電力や作動
回数・時間を検出し前記空気作動機器の健全性を診断す
る診断処理部とを具備し、この診断処理部において前記
駆動軸の負荷変動と前記出力負荷変動を比較し前記弁体
のシール力を診断することを特徴とする空気作動機器の
診断装置を提供する。

（作用）このように構成された装置においては、検出部からの
信号により診断処理部で空気作動機器の健全性を診断す
るので、適切な点検、管理を実施することが可能とな
る。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明に係る空気作動機器の診断装置を有
する一実施例を示す縦断面図である。空気作動弁１は、
管路２を開閉する弁部３と、この弁部３を駆動する駆動
部４とから構成される。弁部３には、弁箱５の上方から
挿入され管路２を閉塞する弁体６が設けられている。こ
の弁体６に対応して弁箱５には、閉状態で弁体６と密着
するように弁座７が形成されている。弁箱５の上部に
は、フランジ部８を介してふた９が取り付けられてい
る。弁体６の上部には駆動部４の出力軸である弁棒10が
固着されている。この弁棒10は、ふた９と駆動部４のピ
ストンシリンダ11を貫通している。このふた９と駆動部
４の弁棒10の貫通部には、それぞれ漏洩防止のためシー
ル部材12および13が配置されている。シール部材12は、
シール押さえ部材14を介してグランドボルト15により上
方から締め付けられている。弁棒10の上端には、ピスト
ン16が固着されており、このピストン16はピストンシリ
ンダ11に摺動自在に内接している。ピストン16の上面と
シリンダ蓋17との間には、バネ18が配置されている。ピ
ストンシリンダ11の下部には、導入口19が形成されてい
る。この導入口19には、駆動用圧縮空気導管20を介して
電磁弁21が接続されている。この電磁弁21には、電流電
圧センサ22を介して電気ケーブル23が接続されている。
導入口19と駆動用圧縮空気導管20の間には圧力センサ24
が設置されている。弁棒10には、歪センサである歪ゲー
ジ25が取着されている。電流電圧センサ22、圧力センサ
24、及び歪ゲージ25から成る検出部は、それぞれケーブ
ル26,27及び28を介してデジタル変換器29に接続されて
いる。このデジタル変換器29には、図示しない電力計、
タイマ、及びカウンタが内蔵されている。デジタル変換
器29には、ケーブル30を介して診断処理部である診断装
置31が接続されている。この診断装置31には、記録部
（図示せず）が内蔵されている。

空気作動弁１に閉から開への作動信号が出されると、
電気ケーブル23が通電されパイロット電磁弁21が開く。
これにより、駆動用圧縮空気配管20の気体が導入口19を
介してピストンシリンダ11内に導入され、ピストン16を
バネ18の力に対抗して押し上げる。よってピストン16に
結合している弁棒18及び弁体６が引き上げられ、管路２
が開となる。

このとき、パイロット電磁弁21の通電電流・電圧及び
リミットスイッチ開閉信号を電流電圧センサ22により電
気信号として取り出す。電流電圧センサ22からの信号
は、デジタル変換器29の電力計、タイマ及びカウンタに
より処理され、消費電力・作動時間及び回数が測定され
る。圧力センサ24からの信号は、デジタル変換器29によ
り処理され、ピストンシリンダ11のシリンダ内圧が測定
される。歪ゲージ25からの信号は、デジタル変換器７に
より処理され、弁棒10の歪みが測定される。これらの測
定された信号は、診断装置31に入力され、あらかじめ明
確になっている設計仕様、実績値等のデータと組合せて
診断される。

診断装置31の診断の内容を第２図のブロック図を参照
して説明する。

弁棒10の歪みにより、弁棒10の材質のヤング率が算出
され、弁棒の負荷変動40が検出される。弁棒の負荷変動
40により、弁棒の負荷変動の範囲41、シール力の低下4
2、シール部材の締すぎ43、及びシール部材の劣化44を
診断する。シール力の低下42で表示されるシール力と
は、弁体６を弁座７に押しつける力である。シール部材
の締すぎ43とは、シール部材12をグランドボルト15で締
め付けているトルクである。シール部材の劣化44を判定
するには、さらに設計時に決まる流体の圧力、重圧面積
を含む計算式を用いて計算する。あるいは、グランドボ
ルト15をゆるめて測定しなおしてもよい。

シリンダ内圧により、駆動部４の駆動出力45が検出さ
れる。この駆動出力45はシリンダ内圧にピストン16の面
積を乗じることにより算出される。駆動出力45により、
出力負荷の変動46及びシリンダ・トラブル47を診断す
る。出力負荷の変動46は、弁棒の負荷変動40と比較さ
れ、シール力の低下42及びシール部材の締すぎ43が診断
される。シリンダ・トラブル47とは、ピストンシリンダ
の漏洩及び電磁弁のシートパス等のことをいう。

リミットスイッチの開閉信号により、作動時間48が検
出される。作動時間48により、シール部材12等の各部品
の劣化、グランドボルト15の締すぎ等の劣化・異常49が
診断される。

パイロット電磁弁21の電流・電圧50により、消費電力
51、作動回数52及び作動時間53が検出される。

消費電力51は電流と電圧により算出される。消費電力
51により、SO（電磁弁21のソレノイド部）の作動不良5
4、SOの負荷異常55、及びSOコイルの劣化56が診断され
る。SOの作動不良54とは、チャタリング（磁界変動によ
る振動）等のことをいう。SOの負荷異常55とは、電磁弁
21のスティック（弁が固着して動作不能の状態）等のこ
とをいう。SOコイルの劣化56は、抵抗値により判定する
のが好ましい。SOコイルの劣化56のしきい値は電圧で確
認する。

作動回数52は、カウンタにより検出される。作動回数
52により劣化・異常57が診断される。劣化・異常57は、
作動回数と上述してきた診断結果に基づいて総合的に寿
命を管理する。

作動時間53は、タイマにより検出される。作動時間53
により劣化・異常58が診断される。劣化・異常58は、電
磁弁21の励磁の時間により寿命を管理し、異常や劣化を
判定する。

上述した診断結果は、総合的に判定され、故障であれ
ば、不具合箇所の特定ができる。また、連続的に診断し
ていくことにより、適切な点検、寿命管理ができる。こ
れら不具合箇所の特定、点検期間及び時期の決定、寿命
の判定を診断装置の機能に持たせることもできる。

弁棒から弁体がはずれた場合も、駆動出力と弁棒の負
荷変動の関係から判定でき、分解することなく確認でき
る。

このように、本実施例によれば、適切な点検、管理が
できるので、点検に要する労力と時間を短縮できる。し
たがって、原子力プラントに適用した場合には、被曝を
低減することができる。また、分解点検に伴うパッキ
ン、ガスケット等の交換が不用となるため、放射性廃棄
物を低減できる。

なお、この実施例においては、診断結果を総合的に判
定したが、いずれか一つの結果があらかじめ設定された
しきい値を越えたとき、異常と判定してもよい。

また、診断装置は、全ての空気作動機器にあらかじめ
システム的に設置され、中央管理されるのが好ましい
が、一つの診断装置を持ち歩いてデータを取ってもよ
い。あるいは、非常用設備など重要な空気作動機器のみ
に診断装置を常設し、他はデータ採取用の端子のみを設
置するだけでもよい。また、記録装置のみを設置し、フ
ロッピディスクやモデム等により別の場所で診断装置に
かけてもよい。

この実施例では、空気作動弁を用いて説明したが、本
発明は気体の駆動源とする全ての空気作動機器に適用が
可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、特に弁棒やシール部材、電磁弁の劣
化や異常を総合的に判定することで、適切な点検、管理
を実施できるので、労力と時間の短縮をはかることがで
き、さらに空気作動機器の信頼性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空気作動機器の診断装置の一実施
例を示す縦断面図、第２図は診断装置の診断の内容を示
すブロック図である。１……空気作動弁、22……電流電圧センサ 24……圧力センサ、25……歪ゲージ 29……デジタル変換器、31……診断装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気体を駆動源とする弁体及び駆動部を有す
る空気作動弁と、前記弁体に固着されピストンシリンダ
を貫通する駆動軸と、この駆動軸に固着され前記ピスト
ンシリンダ内に摺動自在に内接するピストンと、前記ピ
ストンシリンダ内に連絡し駆動用気体を導く導管と、前
記導管に設けられる電磁弁とを具備する空気作動機器に
おいて、前記導管に取着され前記駆動用気体の圧力を検
知する第１のセンサと前記駆動軸に取着され前記駆動軸
にかかる負荷を検知する第２のセンサ及び前記電磁弁の
通電電流・電圧を検知する第３のセンサとを有する検出
部と、この検出部からの信号により前記駆動軸の負荷変
動、駆動出力や出力負荷変動、作動時間及び前記電磁弁
の消費電力や作動回数・時間を検出し前記空気作動機器
の健全性を診断する診断処理部とを具備し、この診断処
理部において前記駆動軸の負荷変動と前記出力負荷変動
を比較し前記弁体のシール力を診断することを特徴とす
る空気作動機器の診断装置。