JP2983339B2 - 電動弁の健全性評価装置 - Google Patents

電動弁の健全性評価装置

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JP2983339B2
JP2983339B2 JP3200691A JP20069191A JP2983339B2 JP 2983339 B2 JP2983339 B2 JP 2983339B2 JP 3200691 A JP3200691 A JP 3200691A JP 20069191 A JP20069191 A JP 20069191A JP 2983339 B2 JP2983339 B2 JP 2983339B2
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智香子 岩城
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子力プラント
の各種電動弁の健全性を確認する場合等に適用される電
動弁の健全性評価装置に係り、特に弁棒のスラスト荷重
に基づいて遠隔操作により簡便に健全性評価が行える電
動弁の健全性評価装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に原子力プラントには約10,000台も
の弁が設置され、各弁は圧力バウンダリを構成するな
ど、プラントの安全上重要な役割を果たしている。特に
電動弁は約400 台設置され、これらは運転員が直接監視
できない遠隔操作弁で、安全に係わる系統に配置されて
いるものが多く、重要性が高い。
【0003】ところで電動弁は通常、モータによって回
転駆動される弁棒を介して弁体の開閉動作が行われる構
成とされているが、グランドパッキンの締付け力の変化
によるシール不良や摺動不良、弁棒の摩耗や曲り、ある
いは弁体シート部への異物混入や摩耗等による異常を来
す可能性があり、これらはいずれも弁体の作動、すなわ
ち弁の重要な機能である流体制御に直接影響を及ぼす。
【0004】そこで従来、電動弁の健全性を評価する技
術が種々開発されている。その一つとして、弁開閉作動
時の弁棒のスラスト荷重を測定し、スラスト荷重の異常
な変化を観察することによって上述した異常事象を検知
する技術が知られている。従来では、このスラスト荷重
の測定を、弁棒に直接歪センサを取付けるか、または弁
棒を支持しているヨーク部にセンサを取付けることによ
って、スラスト荷重の測定を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述した従来
の技術では、センサを直接弁の構成部に取付ける必要が
あるため弁近傍での比較的繁雑な作業が必要となり、原
子力プラントの場合には被曝防止の見地から必ずしも好
ましいものではない。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、電動弁から離れた場所で容易に取付け作業等が
行えるとともに、遠隔操作等によって簡便に健全性評価
が行え、原子力プラントに対して有効的に適用できる電
動弁の健全性評価装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、モータによって回転駆動される弁棒を
介して弁体の開閉動作が行われる電動弁についての健全
性評価を、前記弁棒に作用するスラスト荷重に基づいて
行うようにした健全性評価装置において、前記モータ駆
動用の電流値を検出する電流検出部と、この電流検出部
から出力される検出信号をデジタル信号に変換するA/
D変換器と、このA/D変換器から出力される信号値を
周波数分析することにより前記弁棒の回転数成分を抽出
する周波数分析器と、前記弁棒の回転数とスラスト荷重
との関係を予めデータとして保持し、このデータに基づ
いて前記周波数分析器で得られた回転数成分から前記弁
棒のスラスト荷重を演算することにより前記弁棒の健全
性を評価する演算部とを備えたことを特徴とする。
【0008】
【作用】電動弁の異常事象は、弁開閉動作時の弁棒のス
ラスト荷重を測定し、スラスト荷重の異常な変化を観察
することによって検知できることが知られているのは上
記の通りであるが、発明者においては、さらに弁棒の作
動に影響を及ぼす異常が生じると、弁棒駆動部に不均一
な異常負荷がかかって弁棒の回転数が変化し、この変化
はモータ駆動用の電流値を周波数分析することにより、
弁棒の回転周波数ピーク値の変化として検出することが
できるとの着想を得た。
【0009】例えばグランドパッキンの締め過ぎや、弁
棒の曲り等が生じて弁棒に正常時よりも大きな負荷がか
かると、モータ駆動用の電流値は変化し、これを周波数
分析すると弁棒の回転数成分のピークレベルが正常時よ
りも上昇する。
【0010】そこで予め別途に作動試験を行って、スラ
スト荷重と回転数成分のピークレベルとの関係を実験的
に求めておき、その関係を用いて電流の周波数分析結果
から得られた弁棒の回転数成分のピークレベル値に基づ
いて、弁棒にかかるスラスト荷重を演算することによ
り、健全性評価を行うものである。
【0011】したがって、上記構成を有する本発明によ
れば、モータ駆動用の電流値を検出する電流検出部を電
流供給用のコードに取付ければよいから、電動弁から離
れた場所で容易かつ安全に取付け作業を行え、またA/
D変換器や周波数分析器ならびに演算部は制御室等に設
置して簡便に遠隔操作することができる。
【0012】よって例えば原子力プラントの電動弁の健
全性評価等に対しても、被曝を特に問題とすることなく
有効的に適用でき、能率向上が図れるようになる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
【0014】図1は評価対象となる電動弁の構成を示
し、図2は健全性評価装置の構成を示している。
【0015】図1に示すように、本実施例の電動弁1は
弁本体2と、駆動源であるモータ3と、モータ3の回転
駆動力を弁本体2に伝達する弁駆動部4とによって構成
されている。
【0016】弁本体2は弁箱5内の弁座6に接離する弁
体7がねじステムである弁棒8によって進退可能に支持
された構成となっている。
【0017】モータ3はステップモータ等により構成さ
れ、その出力軸9に、弁駆動部4の第1段ギアを構成す
るモータピニオン10が設けられている。
【0018】弁駆動部4は、モータピニオンに噛合する
ギア11と、このギア11と一体回転するウォーム12
と、このウォーム12に噛合するウォームギア13と、
弁棒8のねじ部と螺合しウォームギア13と一体回転す
るステムナット14とを有する構成となっている。
【0019】そして、モータ3の出力軸9の回転がモー
タピニオン10およびこれに噛合するギア11を介して
ウォーム12に伝達され、このウォーム12の回転によ
りウォームギア13を介してステムナット14が回転
し、これによりステムナット14に螺合する弁棒8が軸
方向に進退動作され、弁本体の弁体7が開閉動作するよ
うになっている。
【0020】健全性評価装置15は図2に示すように、
電流検出部としてのクランプ式電流計16と、バンドパ
スフィルタ17と、A/D変換器18と、周波数分析器
19と、演算部としてのスラスト演算器20とを順次に
接続した構成とされている。
【0021】クランプ式電流計16は、モータ3の電流
供給用コード21を任意の位置で挾み込むようにセット
され、弁開閉動作中のモータ3駆動用の電流値を検出す
るものである。例えば、このクランプ式電流計16のセ
ット位置は、モータ3から離れたコントロールセンタ等
のように、遠隔地とすることも可能である。
【0022】バンドパスフィルタ17は、クランプ式電
流計16から出力される検出信号101のうち、ステム
ナット14の回転周波数成分付近の帯域に相当する信号
のみを選択的に通過させ、余分な低周波数および高周波
数帯域の信号はカットするものである。
【0023】A/D変換器18は、バンドパスフィルタ
17を通過した一定帯域の検出信号102をデジタル信
号に変換するものである。
【0024】周波数分析器19は、例えばフーリエ変換
により周波数スペクトル分析を行うもので、A/D変換
器18から出力されるデジタル信号103の信号値を周
波数分析することにより、ステムナット14ひいては弁
棒8の回転数成分を抽出する。すなわち、図3は縦軸に
電流値(A)、横軸に電流値(A)の変動周波数(H
z)をそれぞれ表したもので、実線で示した特性曲線a
は正常時のものである。
【0025】スラスト演算器20は、周波数分析器19
から出力されるステムナット14の回転数成分信号10
4を受け、このステムナット14ひいては弁棒8の回転
数と、その弁棒8に発生するスラスト荷重との関係を求
めるものである。すなわち、このスラスト演算器20に
は、予め弁棒8の回転数とスラスト荷重との関係データ
が保持されており、このデータに基づいて周波数分析器
19で検出された回転数成分から弁棒8のスラスト荷重
が演算される。すなわち、図4はスラスト演算器20に
保持されるデータ特性を示したもので、縦軸に弁棒8の
スラスト荷重T、横軸に弁棒8の回転数レベル値Vsを
それぞれ表している。本実施例では、図4に示したデー
タ曲線bから分かるように、スラスト荷重Tと回転数レ
ベル値Vsとは略比例的な関係にある。
【0026】次に、作用を説明する。
【0027】クランプ式電流計16で得られた電流信号
101は、まずバンドパスフィルタ17に入力されてス
テムナット14の回転周波数成分付近の帯域に相当する
検出信号102となり、A/D変換器18でデジタル信
号103に変換される。デジタル信号103は周波数分
析器19によって周波数分析され、ここでステムナット
14の回転周波数のピーク値が抽出される(通常時のピ
ーク値は例えば図3のa1点である)。そして、このピ
ーク値を有する回転数成分信号104がスラスト演算器
20に入力され、別途求めてあるレベルとスラスト荷重
との関係より、ピークのレベル値からスラスト荷重が求
められる。
【0028】もし、例えばグランドパッキンの締付け力
の不良や、弁棒8の摩耗や曲り等、弁棒作動に影響を及
ぼす異常が生じた場合には、ステムナット14とステム
である弁棒8との結合部に不均一な異常負荷がかかり、
ステムナット14の回転数が変化する。この変化は例え
ば図3に破線cで示すように、ステムナット14を駆動
させているモータ3の電流を周波数分析して現れるステ
ムナットの回転周波数ピーク値の変化(c1)として検
出することができる。
【0029】すなわち、異常が起きた場合で正常時より
大きな負荷がかかると、モータ駆動電流は変化し、これ
を周波数分析するとステムナット14の回転数成分のピ
ークレベルは正常時よりも上昇する。したがってスラス
ト演算器20に保持されたスラスト荷重Tとステムナッ
ト14のレベルVsとの関係 T=f(Vs) を用いて、電流の周波数分析結果より得られたステムナ
ット14のレベル値から、弁棒8にかかる荷重が演算さ
れ、これにより電動弁1の健全性評価が行われるもので
ある。
【0030】よって、本実施例によれば、モータ3駆動
用の電流値を検出するクランプ式電流計16を電流供給
用のコード21に取付ければよいから、電動弁1から離
れた場所で容易かつ安全に取付け作業を行え、またバン
ドパスフィルタ17、A/D変換器18、周波数分析器
19ならびにスラスト演算器20等からなる評価装置1
5は、コントロールセンタ等に設置して簡便に遠隔操作
することができる。特に原子力プラントの電動弁の健全
性評価用として適用した場合には、遠隔操作が可能であ
ることにより、被曝等が特に問題とならず、極めて有効
的なものとなり、しかも評価作業の能率向上が図れるよ
うになる。
【0031】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、スラス
ト荷重と回転数成分のピークレベルとの関係を実験的に
求めておき、その関係を用いて電流の周波数分析結果か
ら得られた弁棒の回転数成分のピークレベル値に基づい
て、弁棒にかかるスラスト荷重を演算することにより、
健全性評価を行うようにしたので、モータ駆動用の電流
値を検出する電流検出部を電流供給用のコードに取付け
ればよく、したがって電動弁から離れた場所で容易かつ
安全に取付け作業を行え、またA/D変換器や周波数分
析器ならびに演算部は制御室等に設置して簡便に遠隔操
作することができ、よって原子力プラントの電動弁の健
全性評価等に対しても、被曝を特に問題とすることなく
有効的に適用でき、能率向上が図れる等の優れた効果が
奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における電動弁を示す構成
図。
【図2】同実施例における健全性評価装置を示す構成
図。
【図3】同実施例における周波数分析器での電流値分析
例を示すグラフ。
【図4】同実施例における電流値とスラスト荷重との関
係を示すグラフ。
【符号の説明】
1 電動弁 3 モータ 7 弁体 8 弁棒 15 健全性評価装置 16 電流検出部(クランプ式電流計) 18 A/D変換器 19 周波数分析器 20 演算部(スラスト演算器)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータによって回転駆動される弁棒を介
    して弁体の開閉動作が行われる電動弁についての健全性
    評価を、前記弁棒に作用するスラスト荷重に基づいて行
    うようにした健全性評価装置において、前記モータ駆動
    用の電流値を検出する電流検出部と、この電流検出部か
    ら出力される検出信号をデジタル信号に変換するA/D
    変換器と、このA/D変換器から出力される信号値を周
    波数分析することにより前記弁棒の回転数成分を抽出す
    る周波数分析器と、前記弁棒の回転数とスラスト荷重と
    の関係を予めデータとして保持し、このデータに基づい
    て前記周波数分析器で得られた回転数成分から前記弁棒
    のスラスト荷重を演算することにより前記弁棒の健全性
    を評価する演算部とを備えたことを特徴とする電動弁の
    健全性評価装置。
JP3200691A 1991-08-09 1991-08-09 電動弁の健全性評価装置 Expired - Lifetime JP2983339B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3525736B2 (ja) * 1998-04-28 2004-05-10 日産自動車株式会社 モータを駆動源とした機械の診断装置
WO2006022044A1 (ja) * 2004-08-24 2006-03-02 Shikoku Research Institute Incorporated 電動弁診断方法と診断装置
EP1916462A4 (en) * 2004-08-24 2014-09-10 Shikoku Res Inst VALVE DIAGNOSTIC METHOD WITH ELECTRICAL CONTROL AND DEVICE THEREOF
CN108760285A (zh) * 2018-08-24 2018-11-06 余姚市三力信电磁阀有限公司 一种电磁阀在线检测系统及方法
JP2020034037A (ja) * 2018-08-28 2020-03-05 日本ギア工業株式会社 電動バルブアクチュエータの異常診断方法および異常診断装置
JP7306968B2 (ja) * 2019-11-06 2023-07-11 株式会社日本製鋼所 異常検知装置、異常検知方法及びコンピュータプログラム

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