JP6301330B2 - 流体制御デバイス漏れ検出のための装置 - Google Patents

Description

本特許は、全般的には漏れ検出に関し、より具体的には流体制御デバイス漏れ検出のための装置に関する。

危険および／または致死的用途（例えば、塩素および／またはポリシリコン製造）で実装される流体制御デバイスは、工程流体がボンネットを介して大気に漏れることを防ぐためのベローズを含むことがある。しかしながら、時間がたつと、ベローズは漏れる可能性がある。いくつかの例では、流体制御デバイス内のベローズ漏れを検出するためにセンサを使用することがある。

本開示の教示に従う例示的な装置は複数のポートを備える。これらのポートのうちの１つは、アクチュエータを駆動するための供給圧力を受け取り、ポートのうちの別の１つは、流体制御デバイスのパージポートに流体的に結合する。本装置は、パージポートの値を計測するセンサと、この値を所定の値または以前に計測された値と比較して値が所定の閾値外にあるかを識別するプロセッサを備える。

別の装置は複数のポートを備える。これらのポートのうちの第１のポートはアクチュエータを駆動するための供給圧力を受け取り、ポートのうちの第２のポートは流体制御デバイスのボンネットポートに流体的に結合する。流体制御デバイスの流動開口部とボンネットポートとの間に配置されたベローズは、工程流体がボンネットポートに流れることを実質的に防ぐ。本装置は、さらにボンネットポートの圧力値を計測するセンサと、圧力値を所定の圧力値または以前に計測された圧力値と比較してベローズ内に漏れが存在するかを決定するプロセッサとを備える。

別の例示的な装置は複数のポートを備える。これらのポートのうちの１つは、アクチュエータを駆動するための供給圧力を受け取り、ポートのうちの別の１つは、流体制御デバイスのパージポートに流体的に結合する。本装置は、パージポートの値を計測するセンサと、計測された値に基づいて流体制御デバイス内に漏れが存在するかを決定するプロセッサとを備える。

既知の流体制御デバイスを示す。 本開示の教示に従う流体制御デバイスおよび例示的な制御装置を示す。 本明細書で開示される任意または全ての例示的な方法および装置を実装するために使用および／またはプログラムされ得る例示的なプロセッサプラットホームの概略図である。

特定の実施例が、上記の特定される図に示され、以下に詳細に説明する。これらの実施例を説明する上で、類似または同一の参照番号は、同じまたは似ている要素を識別するために使用される。図は必ずしも縮尺通りでなく、図の特定の特徴および特定の表示は、明瞭性および／または簡潔性のために縮尺または概略が誇張されて示され得る。さらに、本明細書を通していくつかの実施例を説明した。任意の実施例の任意の特徴は、他の実施例の他の特徴とともに包含、交換、または組み合わせが可能である。

危険および／または致死的用途（例えば、塩素および／またはポリシリコン製造）で実装される流体制御デバイスは、工程流体がボンネットを介して大気に漏れることを防ぐベローズを備える。しかしながら、時間がたつと、ベローズは漏れる可能性がある。追加の空気監視構成要素の組み込みおよび／または危険状況にオペレータを暴露することなしには、そのようなベローズ漏れの検出は困難であり得る。

いくつかの実施例では、ベローズ漏れは、空気監視装置、圧力ゲージ、および／または送信機（例えば、空気監視構成要素）を使用してバルブで、またはバルブの周囲で検出することができる。空気監視構成要素は、監視対象のバルブボンネットのパージポートに結合することができる。動作時、空気品質および／または圧力計測値は、計測された値を分析する制御システムに送信される。制御システムは、空気監視構成要素から離れている。分析に基づいて、制御システムは、潜在的なベローズ漏れをオペレータに警告することができる。システムのロジックは、空気監視構成要素から離れているが、ベローズ漏れを効果的に監視できる。

本明細書で開示された実施例は、制御装置、電気空気圧制御装置、および／またはデジタルバルブ制御装置（ＤＶＣ）を使用して、ベローズ漏れを監視し、そのような漏れに関して自動的に警告し、かつ／または早期検出および／もしくは遠隔通知を提供する。前記の手法は、追加の空気監視構成要素の必要性を排除すると共に、監視対象のバルブの周囲の環境（例えば、バルブ場所）にオペレータを暴露しないことによってプラント安全性を向上させる。

いくつかの実施例では、ベローズ漏れに関してバルブを監視するために、一体的な圧力感知能力を有するＤＶＣの圧力感知ポートにボンネットのパージポートを結合する。バルブが単動式バルブである実施例では、圧力感知ポートは、パージポート圧力を計測するように配設されたＤＶＣの未使用ポートであり得る。バルブが複動式バルブである実施例では、圧力感知ポートは、パージポート圧力の計測専用のＤＶＣのポートであり得、したがってベローズ漏れを検出する。監視対象のバルブの類型に関係なく、開示された実施例は、パージポートの圧力変化を識別することによりベローズ漏れを監視する。圧力が特定の量だけ変化することをＤＶＣが判定すると、ＤＶＣは、制御システムおよび／または監視ソフトウエアに警告を伝えることによってオペレータに通知する。さらに、ＤＶＣはベローズ漏れの日付、時間等を含む報告を生成するためにデータを生成および／または提供することができる。

いくつかの実施例では、ＤＶＣが圧力変化を検出することを可能にするために、ＤＶＣがバルブを監視する（例えば、バルブの調子を監視する）性能診断を可能にするＤＶＣの診断機能を使用して、プロファイルが作成される。いくつかの実施例では、プロファイルは、監視ソフトウエアを使用して構成および／またはセットアップされる。プロファイルは、警告を送る前の最少ベローズ圧力変化を指定することができる。しかしながら、他の実施例では、開示された実施例を実装するために使用されるファームウエアは、ベローズ漏れ警告を含むことができる。いくつかの前記の実施例では、圧力変化に関するプロファイルは作成されない（例えば、オペレータによってセットアップされない）。開示された任意の実施例では、監視ソフトウエアは、ＡＭＳソフトウエアおよび／またはＥｍｅｒｓｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ＭａｎａｇｅｍｅｎｔのＶａｌｖｅＬｉｎｋ Ｓｏｌｏソフトウエアであり得る。上記の実施例は、ベローズ漏れを識別するために圧力を計測することを説明しているが、空気品質などの他のパラメータを追加で、または代わりに計測して漏れを識別するために使用してもよい。

工程圧力が約１５０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）を超える用途では、工程圧力がＤＶＣを損傷することを実質的に防ぐためにパージポートとＤＶＣとの間に圧力調整器を取り付けることができる。いくつかの実施例では、工程流体からＤＶＣを保護するために、圧力感知ダイヤフラムが工程流体をＤＶＣから分離する。圧力感知ダイヤフラムは、ＤＶＣに一体的および／またはＤＶＣの外部であってよい。

図１は、工程流体が大気に流れることを実質的に防ぐためのベローズ１０４を備える既知の流体制御デバイスおよび／またはバルブ１０２を示す。ベローズ１０４は、流路１０６と流体制御デバイス１０２のパージポート１０８との間に配置される。しかしながら、時間がたつと、ベローズ１０４は漏れる可能性がある。

動作時、ベローズ漏れを監視するために、センサ１１０はパージポート１０８の値を計測する。この値は、ベローズ１０４が漏れているかを決定するためにセンサ１１０から離れた制御システム１１２によって使用される。計測される値が空気品質値である実施例では、制御システム１１２は、計測された空気品質値が変化した、かつ／または許容可能および／もしくは所定の空気品質値外である場合、ベローズ１０４が漏れていると決定することができる。計測される値が圧力値である実施例では、制御システム１１２は、計測された圧力値が所定の圧力よりも高い、および／またはその圧力が特定の量だけ上昇する場合、ベローズ１０４が漏れていると決定することができる。センサ１１０が制御システム１１２に結合されていない実施例では、オペレータがバルブ場所に歩いてセンサ１１０を観測することによって、ベローズ漏れに関して流体制御デバイス１０２を監視することができる。

流体制御デバイス１０２の位置を制御するために、電気空気圧制御装置１１４は、第１のポート１１６を介してアクチュエータ１１５に結合し、第２のポート１２０を介して空気供給１１８に結合する。アクチュエータ１１５が複動式アクチュエータである実施例では、制御装置１１４がさらに第３のポート１２２を介してアクチュエータ１１５に結合する。しかしながら、図１で示されるように、アクチュエータ１１５が単動式アクチュエータである実施例では、第３のポート１２２は使用されない。動作時、制御装置１１４は、アクチュエータ１１５の位置を計測し、遠隔制御システム１１２から受け取るコマンドに基づいて、アクチュエータ１１５を特定の位置に動かす。

図２は、本開示の教示に従う統合されたベローズ漏れ検出機能を備えた実施例の制御装置２００を示す。動作時、ベローズ漏れを監視するために、制御装置２００の第１のおよび／または空気監視ポート２０２をパージポート１０８に結合して制御装置２００のセンサ２０４がパージポート１０８の値を計測することを可能にする。制御装置２００のプロセッサ２０６は、計測された値を使用してベローズ１０４が漏れているかを決定する。したがって、制御システム１１２（図１）の遠隔処理機能を使用し、追加の外部の監視機器を必要とする既知の実施例と対照的に、制御装置２００は、バルブ場所でベローズ１０４が漏れているかを決定する（即ち、ローカル決定）。

センサ２０４は、圧力センサ、空気品質センサなどであり得る。センサ２０４が空気品質センサである実施例では、計測された空気品質値が変化した、かつ／または許容可能および／もしくは所定の空気品質値外である場合、プロセッサ２０６はベローズ１０４が漏れていると決定することができる。センサ２０４が圧力センサである実施例では、例えば計測された圧力値が所定の閾値および／もしくは固定圧力よりも高い、かつ／または圧力が特定の時間量にわたって特定の量だけ上昇する場合、制御システム１１２はベローズ１０４が漏れていると決定することができる。

ベローズ１０４が漏れていることをプロセッサ２０６が決定すると、プロセッサ２０６は、制御システムおよび／もしくは監視システム２０８ならびに／またはそれに関連するオペレータに自動的に警告および／または通知することができる。流体制御デバイス１０２を使用して危険な流体および／または材料の流動を制御することができるので、ベローズ漏れの前記の早期通知はオペレータの安全を向上させる。さらに、または代わりに、プロセッサ２０６は、検出されたベローズ漏れに関連する報告を生成するためにデータを生成および／または提供することができる。いくつかの前述の実施例では、その報告は、タイムスタンプ（例えば、日付、時間等）を含むことができる。

過剰の工程圧力および／または工程流体がセンサ２０４および／または制御装置２００を損傷することを実質的に防ぐために、圧力調整器２１０および／または圧力感知ダイヤフラムがパージポート１０８とセンサ２０４との間に流体的に結合する。

流体制御デバイス１０２の位置を制御するために、制御装置２００は第２のポート２１２を介してアクチュエータ１１５に結合し、かつ第３のポート２１４を介して空気供給１１８に結合する。アクチュエータ１１５が複動式アクチュエータである実施例では、制御装置２００は、さらに第４のポート２１６を介してアクチュエータ１１５に結合する。制御装置２００は第４のポート２１６を備えているが、他の実施例では、制御装置２００は第４のポート２１６を備えなくてもよい。動作時、制御装置２００はアクチュエータ１１５の位置を計測し、制御システム２０８から受け取るコマンドに基づいて、アクチュエータ１１５を特定の位置に動かす。

図３は、制御装置２００を実装するために使用および／またはプログラムされ得る例示的なプロセッサプラットホームＰ１００および／または本明細書で開示される任意の他の実施例の概略図である。例えば、プロセッサプラットホームＰ１００は、１つ以上の汎用プロセッサ、プロセッサコア、マイクロコントローラ等によって実装され得る。

図３の実施例のプロセッサプラットホームＰ１００は、少なくとも１つの汎用プログラマブルプロセッサＰ１０５を備える。プロセッサＰ１０５は、プロセッサＰ１０５のメインメモリ内（例えば、ＲＡＭ Ｐ１１５および／またはＲＯＭ Ｐ１２０内）に存在する符号化命令Ｐ１１０および／またはＰ１１２を実行する。プロセッサＰ１０５は、プロセッサコア、プロセッサ、および／またはマイクロコントローラなどの任意の類型の処理ユニットでよい。プロセッサＰ１０５は、とりわけ、本明細書で説明された例示的な方法および装置を実行することができる。

プロセッサＰ１０５は、バスＰ１２５を介してメインメモリ（ＲＯＭ Ｐ１２０および／またはＲＡＭ Ｐ１１５を含む）と通信可能である。ＲＡＭ Ｐ１１５は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、および／または任意の類型のＲＡＭデバイスによって実装することができ、ＲＯＭは、フラッシュメモリおよび／または任意の他の所望の類型のメモリデバイスによって実装することができる。メモリＰ１１５およびメモリＰ１２０へのアクセスは、メモリコントローラ（図示せず）によって制御することができる。

プロセッサプラットホームＰ１００は、さらにインターフェース回路Ｐ１３０を備える。インターフェース回路Ｐ１３０は、外部メモリインターフェース、シリアルポート、汎用入力／出力等の任意の類型のインターフェース規格によって実装することができる。１つ以上の入力デバイスＰ１３５および１つ以上の出力デバイスＰ１４０が、インターフェース回路Ｐ１３０に接続される。

本明細書に記載したように、装置は複数のポートを備える。これらのポートのうちの１つは、アクチュエータを駆動するための供給圧力を受け取り、ポートのうちの別の１つは、流体制御デバイスのパージポートに流体的に結合する。本装置は、パージポートの値を計測するセンサと、その値を所定の値または以前に計測された値と比較してその値が所定の閾値外にあるかを識別するプロセッサとを備える。

いくつかの実施例では、所定の閾値外である値は、流量制御デバイス内のベローズ漏れに関連付けられる。いくつかの実施例では、その値が所定の閾値外にあると、プロセッサは警告を生成する。いくつかの実施例では、プロセッサがその値が所定の閾値外であることを識別することに基づいて、プロセッサは遠隔監視システムに警告を自動的に通信する。いくつかの実施例では、その値が所定の閾値外にあると、プロセッサは報告を生成する。いくつかの実施例では、報告はタイムスタンプを含む。

いくつかの実施例では、本装置は、さらにパージポートとセンサとの間に流体的に結合する圧力調整器を備える。いくつかの実施例では、センサは圧力感知ダイヤフラム組立体を備える。いくつかの実施例では、その値は圧力値を含む。

別の装置は、複数のポートを含む。これらのポートのうちの第１のポートは、アクチュエータを駆動するための供給圧力を受け取り、ポートのうちの第２のポートは、流体制御デバイスのボンネットポートに流体的に結合する。流体制御デバイスの流動開口部とボンネットポートとの間に配置されたベローズは、工程流体がボンネットポートに流れることを実質的に防ぐ。本装置は、ボンネットポートの圧力値を計測するセンサと、圧力値を所定の圧力値または以前に計測された圧力値と比較してベローズ内に漏れが存在するかを決定するプロセッサとを備える。

いくつかの実施例では、プロセッサがベローズ内に漏れが存在することを決定すると、プロセッサは警告を生成する。いくつかの実施例では、プロセッサがベローズ内に漏れが存在することを決定することに基づいて、プロセッサは遠隔監視システムに警告を自動的に通信する。いくつかの実施例では、プロセッサがベローズ内に漏れが存在することを決定することに基づいて、プロセッサは報告を生成する。

別の例示的な装置は、複数のポートを備える。これらのポートのうちの１つはアクチュエータを駆動するための供給圧力を受け取り、ポートのうちの別の１つは、流体制御デバイスのパージポートに流体的に結合する。ベローズは、流体制御デバイスの流動開口部とパージポートとの間に配置され、工程流体がパージポートに流れることを実質的に防ぐ。本装置は、さらに流体制御デバイス内のベローズ漏れを検出するための手段を備える。

いくつかの実施例では、漏れを検出する手段は、パージポートの値を計測するセンサを備える。いくつかの実施例では、漏れを検出するための手段は、その値を所定の値または以前に計測された値と比較して漏れが存在するかを決定するプロセッサを備える。

別の例示的な装置は、複数のポートを備える。これらのポートのうちの１つは、アクチュエータを駆動するための供給圧力を受け取り、ポートのうちの別の１つは流体制御デバイスのパージポートに流体的に結合する。本装置は、パージポートの値を計測するセンサと、計測された値に基づいて流体制御デバイス内に漏れが存在するかを決定するプロセッサとを備える。

いくつかの実施例では、流体制御デバイス内の漏れは、所定の閾値外である計測された値に関連付けられる。いくつかの実施例では、プロセッサは計測された圧力値を所定の閾値と比較する。いくつかの実施例では、計測された値は圧力値を含む。

本明細書で特定の例示的な方法、装置、および製品が開示されたが、本特許の対象範囲はこれに限定されない。これに対して、本特許は、文字通りまたは均等論の下で全ての方法、装置、および製品を添付の特許請求の範囲内に包含する。

Claims (15)

1. バルブ制御装置を備えた装置であって、該バルブ制御装置は、
   ハウジングと、
   ハウジングによって規定される複数のポートであって、前記ポートのうちの１つがアクチュエータを駆動するための供給圧力を受け取り、前記ポートのうちの別の１つが流体制御デバイスのパージポートに流体的に結合する、ポートと、
   前記パージポートの値を計測し、ハウジング内に配置されたセンサと、
   前記値を所定の値または以前に計測された値と比較して前記値が所定の閾値外にあるかを識別するプロセッサと、を備え、
   前記パージポートの値は、空気品質値及び圧力値の少なくとも１つである、装置。
2. 前記所定の閾値外の前記値が前記流体制御デバイス内のベローズ漏れに関連付けられる、請求項１に記載の装置。
3. 前記値が前記所定の閾値外にあると、前記プロセッサが警告を生成する、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記プロセッサが、前記値が前記所定の閾値外にあることを識別することに基づいて、前記プロセッサが遠隔監視システムに警告を自動的に通信する、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 前記値が前記所定の閾値外にあると、前記プロセッサが報告を生成する、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
6. 前記報告がタイムスタンプを含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記パージポートと前記センサとの間に流体的に結合された圧力調整器をさらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
8. 前記センサが圧力感知ダイヤフラム組立体を備える、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
9. ハウジングと、
   ハウジングによって規定される複数のポートであって、前記ポートのうちの第１のポートがアクチュエータを駆動するための供給圧力を受け取り、前記ポートのうちの第２のポートが流体制御デバイスのボンネットポートに流体的に結合する、ポートと、
   工程流体が前記ボンネットポートに流れることを実質的に防ぐように前記流体制御デバイスの流動開口部と前記ボンネットポートとの間に配置されたベローズと、
   ボンネットポートの圧力値を計測し、ハウジング内に配置されたセンサと、
   前記圧力値を所定の圧力値または以前に計測された圧力値と比較して前記ベローズ内に漏れが存在するかを決定するプロセッサと、を備える、装置。
10. 前記ベローズ内に漏れが存在することを前記プロセッサが決定すると、前記プロセッサが警告を生成する、請求項９に記載の装置。
11. 前記プロセッサが前記ベローズ内に漏れが存在することを決定することに基づいて、前記プロセッサが遠隔監視システムに警告を自動的に通信する、請求項９又は１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記プロセッサが前記ベローズ内に漏れが存在することを決定することに基づいて、前記プロセッサが報告を生成する、請求項９〜１１のいずれかに記載の装置。
13. バルブ制御装置を備えた装置であって、該バルブ制御装置は、
    ハウジングと、
    ハウジングによって規定される複数のポートであって、前記ポートのうちの１つがアクチュエータを駆動するための供給圧力を受け取り、前記ポートのうちの別の１つが流体制御デバイスのパージポートに流体的に結合する、ポートと、
    前記パージポートの値を計測し、ハウジング内に配置されたセンサと、
    前記計測された値に基づいて前記流体制御デバイス内に漏れが存在するかを決定するプロセッサと、を備え、
    前記パージポートの値は、空気品質値及び圧力値の少なくとも１つである、装置。
14. 前記流体制御デバイス内の前記漏れが所定の閾値外の前記計測された値に関連付けられる、請求項１３に記載の装置。
15. 前記プロセッサが計測された圧力値を前記所定の閾値と比較する、請求項１４に記載の装置。

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