JP5215345B2 - 弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定方法と装置 - Google Patents
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Description
ステムナットは、長期間使用すると、軟質のステムナットの雌ねじが次第に摩耗するので、雌ねじが摩耗限界に達する以前に、ステムナットを交換する必要がある。そのため、電動式及び手動式いずれの弁駆動装置においても、保守点検に際しては、ステムナットの摩耗量を測定しなければならない。
これは、使用可能な限度を超えて摩耗したたステムナットであっても、その摩耗量は微少であるため、目視により正確に判定することは困難であり、また大型プラントにおいては、しばしば、弁装置を大型機器の上方や下方あるいは裏側に設けることがあり、このような場合、目視が困難である。
この手段は、電動弁駆動装置を新設する場合には効果的に実施しうるが、既設の電動弁駆動装置に組み込むことは困難であり、電動弁駆動装置全体を交換しなければならず、さらにステムが所定の基準位置を通過した際でなければ摩耗量を検知できない。また、手動式の弁駆動装置には適用できない。
この手段は、電動弁駆動装置を新設したときの計測時間、またはステムナット交換時の計測時間を履歴値として必要とし、かつハンマーブロー時の音響信号の取得に動弁駆動装置毎に個体差があって、未知の電動弁駆動装置の保守に適しないとともに、ドラブスリーブを手動ハンドルで回転させる手動式の弁駆動装置においては、ステムナットの空転時間が安定しないので適用できない。
(1)
弁体を開閉駆動するステムに螺合し、ステムの軸線方向両側でスラストラジアル軸受されて回転するステムナットを備えた電動式又は手動式の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定方法であって、
ステムを弁開閉いずれかの方向に一旦駆動するステップと、
前記ステップにおけるステムの移動方向とは逆方向にステムを駆動し、そのステムの逆方向駆動時に、ステムナットと協動するドライブスリーブの逆回り回転角度を検出するステップと、
同じく、ステムの逆方向駆動時に、ステムナットと協動するドライブスリーブの軸線方向のガタ成分を検出するステップと
同じく、ステムの逆方向駆動時に、ステムの動きだしを検出するステップと、
前記回転角度の検出値と、前記ガタ成分の検出値と、前記動きだしの検出値から、ステムナットの摩耗量を検出するステップとを備える。
ステムを弁開閉いずれかの方向に一旦駆動した後、ステムの駆動方向を逆方向に反転して、ステムを駆動するに際し、ステムナットと協動するドライブスリーブの空転区間を検出するステムの移動検出センサと、
ドライブスリーブの空転区間において、ドライブスリーブの軸線方向の移動量を検出するドライブスリーブ移動量検出手段と、
同じくドライブスリーブの空転区間において、ドライブスリーブの回転方向の回転量を検出するドライブスリーブ回転量検出手段と、
を具備し、ドライブスリーブの空転区間におけるドライブスリーブの軸線方向移動量と回転量からステムナットの摩耗量を検出する。
また、信号処理手段として、汎用的なリニアアンプと、汎用的なデータロガーと、汎用的な波形プロッターなどで簡便に構成でき、特殊なプログラムや高度処理を行う高価なシステムを必要としなく、安易な処理システムで安価に摩耗量の検出ができる。
図1は、電動式の電動弁駆動装置1の上部におけるステム2上端の駆動部周辺を切欠して示す外観斜視図である。
治具34における円筒部36の軸線に沿って上を向き、傾斜勾配(螺旋ピッチ)を一定とした傾斜面35の上方に、光学距離測定センサ43を、マグネットスタンド44の支持アーム45に固定して設ける。
ステップ1
ステム駆動ユニット15における駆動軸12を、弁体4を開弁する方向、または閉弁する方向のいずれかに回転して、ステム2を一旦駆動する。
なお、この駆動軸12の駆動は、電動モータ11によって駆動しても、図1に示す手動ハンドル56を手動回転して駆動しても、いずれの手段によって駆動してもよいが、実施例においては、手動ハンドル56による緩やかな駆動速度の方が好ましい。
このステップ1において、ドライブスリーブ16の回転位置を、次の手順でドライブスリーブ16を回転する方向に合わせる。すなわち、傾斜面35の距離を測る光学距離測定センサ43の計測スポットが、傾斜面35の最上端斜面35aまたは最下端斜面35bを通るように合わせ、かつ回転開始位置を、これから開弁操作するのか、もしくは閉弁操作するのかに応じて、最上端35aまたは最下端斜面35bに合致させて、ドライブスリーブ16を停止する。
このような微調整を含む作業には、上述の如く、手動ハンドル56を操作して、ドライブスリーブ16を回転させた方がよい。
ただし、このステップ1の調整作業においては、ドライブスリーブ16の逆転操作を含ませないようにすることが重要である。
ステム2を前回とは逆方向に駆動し、ドライブスリーブ16の回転に伴う、傾斜面35と光学距離測定センサ43の距離Aと、水平面37と光学距離測定センサ46の距離Bを計測する。
前回のステップ2の継続中に、ステム2の上下移動を検出する反射体51と光学距離測定センサ55の距離を測定する。
光学距離測定センサ55に、顕著な変化が現れたら、ステム2の駆動を停止して測定を終了する。
上記各ステツプを経て求められた光学距離測定センサ43、46、55測定データから、ステムナット22の摩耗量W(mm)は、以下の式1によって、計算される。
W(mm)={C(A−B)/360(度)}×n×p ……式1
ここで
C(度/mm):螺旋リング(傾斜面35)の傾き
n :ステムネジ条数
P(mm):ステムネジピッチ
A(mm):計測値
B(mm):計測値
ステムナット摩耗率R(%)
R(%)=W÷(P/2)
判定:歯幅の30%以下の摩耗ならば良とする。
:30%を超えたならば交換する。
摩耗量計測治具58は、角度当りの径の増加率を一定にした螺旋状の拡径部59を有し、その拡径部59の周面60を、回転角度を測る光学距離測定センサ61に向けて、軸線と直交する横方向の距離を測定するようにして使用する。
なお、弁装置3とステム駆動ユニット15のケーシング19を連結する連結支持体10の部分は、図1、図2と同一なので、同一番号を付して詳細な説明は省略する。
図13は、図12の状態に対して、摩耗量計測治具62における傾斜部64を止着部65から取外して、2度目の計測を行う状態を示している。
2 ステム
3 弁装置
4 弁体
5 弁室
6 グランドパッキン部
7 グランドパッキン押え
8 雄ねじ
9 電動駆動ユニット
10 連結支持体
11 電動モータ
12 駆動軸
13 ウオーム
14 ウオームホイール
15 ステム駆動ユニット
16 ドライブスリーブ
16a 内腔
16b 上端
17 スラストラジアル軸受
18 スラストラジアル軸受
19 ケーシング
20 開口
21 エンドキャップ
22 ステムナット
23 スプライン
24 雌ねじ
25 スプライン
26 ロックナット
27 雌ねじ
28 段部
29 下面
30 インナー
31 スリーブ
32 インナー
33 拡径段部
34 摩耗量計測用治具
35 傾斜面
36 円筒部
37 水平面
38 フランジ
39 円筒部
40 係合突起
41 永久磁石
42 切欠き
43 光学距離測定センサ
44 マグネットスタンド
45 支持アーム
46 光学距離測定センサ
47 マグネットスタンド
48 アーム
49 クランパー
50 延出ロッド
51 反射体
52 反射面
53 マグネットスタンド
54 支持アーム
55 光学距離測定センサ
56 手動ハンドル
57 光学距離測定センサ
58 摩耗量計測治具
59 拡径部
60 周面
61 光学距離測定センサ
62 摩耗量計測治具
63 傾斜面
64 斜面部
65 止着部
66 拡径フランジ
67 凹み
68 縮径突起
69 永久磁石
70 永久磁石
71 永久磁石
72 手動式弁駆動装置
73 ステムカバー
74 ベベルギアー
75 手動ハンドル
76 ベベルギアー
77 ジャイロセンサ
78 手動ハンドル
Claims (14)
- 弁体を開閉駆動するステムに螺合し、ステムの軸線方向両側でスラストラジアル軸受されて回転するステムナットを備えた電動式又は手動式の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定方法であって、
ステムを弁開閉いずれかの方向に一旦駆動するステップと、
前記ステップにおけるステムの移動方向とは逆方向にステムを駆動し、そのステムの逆方向駆動時に、ステムナットと協動するドライブスリーブの逆回り回転角度を検出するステップと、
同じく、ステムの逆方向駆動時に、ステムナットと協動するドライブスリーブの軸線方向のガタ成分を検出するステップと
同じく、ステムの逆方向駆動時に、ステムの動きだしを検出するステップと、
前記回転角度の検出値と、前記ガタ成分の検出値と、前記動きだしの検出値から、ステムナットの摩耗量を検出するステップ
とを備えることを特徴とする弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定方法。 - ステムを弁開閉いずれかの方向に一旦駆動するステップが、手動ハンドル操作によって、次のステップの開始点を微調整される請求項1記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定方法。
- ステムの駆動方向とは逆方向に、ステムを駆動するステップが、手動ハンドル操作によって、緩やかな速度で調整される請求項1または2記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定方法。
- ドライブスリーブの回転角度を検出するステップが、ドライブスリーブの先端に止着された治具の傾斜面と光学距離測定センサの間の距離測定による請求項1〜3いづれかに記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定方法。
- ドライブスリーブの回転角度を検出するステップが、ドライブスリーブを回転させる手動ハンドルに止着されたジャイロセンサによる回転角度検出である請求項1〜3いずれかに記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定方法。
- ステムの動きだしを検出するステップが、ステムが露出した部分に止着した反射体と光学距離測定センサの間の距離測定による請求項1〜5いづれかに記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定方法
- 回転角度の検出値と、ガタ成分の検出値と、動きだしの検出値から、ステムナットの摩耗量を検出するステップが、各検出値の値を、それぞれが共通する経過時間軸上にプロットして、何れかの値が特徴的変化を示す部所を基点にして、歯面の切り替わり、ドライブスリーブの軸線方向のガタ吸収、ドライブスリーブの空転区間から、求めるようにしてなる請求項1〜6いづれかに記載の電動弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定方法
- ドライブスリーブの回転角度に対応したガタ成分を含む値を、共通する経過時間軸に合わせて予め検出し、ガタ成分に回転角度を含まない値と時間軸上で合成して、歯面の切り替わり、ドライブスリーブの軸線方向のガタ吸収、ドライブスリーブの空転区間の各検出値を求めるようにした請求項7記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗測定装置。
- 弁体を開閉駆動するステムに螺合し、ステムの軸線方向両側でスラストラジアル軸受されて回転するステムナットを備えた弁駆動装置において、
ステムを弁開閉いずれかの方向に一旦駆動した後、ステムの駆動方向を逆方向に反転して、ステムを駆動するに際し、ステムナットと協動するドライブスリーブの空転区間を検出するステムの移動検出センサと、
ドライブスリーブの空転区間において、ドライブスリーブの軸線方向の移動量を検出するドライブスリーブ移動量検出手段と、
同じくドライブスリーブの空転区間において、ドライブスリーブの回転方向の回転量を検出するドライブスリーブ回転量検出手段と、
を具備し、ドライブスリーブの空転区間におけるドライブスリーブの軸線方向移動量と回転量からステムナットの摩耗量を検出するようにしたことを特徴とする弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定装置。 - 距離検出センサに対して検出距離を漸次に変化させる部位が、ドライブスリーブの軸線方向に延びる円筒状の上面を斜めに裁断した斜面である請求項9記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定装置。
- 距離検出センサに対して検出距離を漸次に変化させる部位が、ドライブスリーブの軸線方向と直交する径方向に、角度当りの径の増加率を一定にして、周方向の径を螺旋状にした面である請求項10記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定装置。
- ガタ成分を検出する部位が、ステムナットの軸線と直交する平面をなしている請求項9記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定装置。
- 距離検出センサに対して検出距離を漸次変化させる傾斜面部位と、ガタ成分を検出する平面部位を、ドライブスリーブの上端に着脱自在の摩耗量測定治具とした、請求項11及び12記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定装置。
- 摩耗量測定治具における検出距離を漸次変化させる傾斜面部位と、ガタ成分を検出する平面部位を、互いに係合離脱自在にして、ドライブスリーブの上端に着脱自在の摩耗量測定治具とした、請求項13記載の弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量測定装置。
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