JP7034688B2 - Pneumatic actuated valve diagnostic system and pneumatic actuated valve diagnostic method - Google Patents
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Description
本発明は、空気圧式作動弁の診断システム及び空気圧式作動弁の診断方法に関するものである。 The present invention relates to a diagnostic system for a pneumatically actuated valve and a method for diagnosing a pneumatically actuated valve.
特許文献1等に示すような空気圧式作動弁において、作動中の異常を認識するものがある。特許文献1に記載のものは、空気圧シリンダに流れ込む圧力空気の流れを制御するコントロールバルブを制御するための操作電気信号や、空気圧シリンダに送出する作動空気圧や、弁棒の変位(ストローク)を監視することにより、空気圧式作動弁の異常部位の特定と監視を行うものである。 Some pneumatic actuated valves as shown in Patent Document 1 and the like recognize an abnormality during operation. The one described in Patent Document 1 monitors an operation electric signal for controlling a control valve that controls the flow of pressure air flowing into a pneumatic cylinder, an operating air pressure sent to the pneumatic cylinder, and a displacement (stroke) of a valve rod. By doing so, the abnormal part of the pneumatically operated valve is identified and monitored.
また、特許文献2に示すような電動弁において、弁棒に施されたマーキング点を撮影し、その画像から、弁棒の軸方向ストローク(昇降運動量)及び歪み量を演算し、これらによって電動弁の異常の有無を診断する方法がある。 Further, in an electric valve as shown in Patent Document 2, marking points made on the valve stem are photographed, and the axial stroke (elevating momentum) and strain amount of the valve stem are calculated from the image, and the electric valve is calculated by these. There is a method of diagnosing the presence or absence of abnormalities in.
特許文献3に記載の作動弁の診断装置は、弁棒位置から弁開度を検出するLVDT(差動変圧器)式の弁開度センサが取付けられた作動弁において、弁の開度と、作動弁に導入する空気の空気圧信号とを監視することで、作動弁が通常に作動している間の作動状態を監視するものである。 The diagnostic device for the actuated valve described in Patent Document 3 is an actuated valve to which an LVDT (differential transformer) type valve opening sensor that detects the valve opening from the valve rod position is attached. By monitoring the air pressure signal of the air introduced into the operating valve, the operating state is monitored while the operating valve is operating normally.
ところで、空気圧式作動弁は、内部の点検等のために分解することがある。このため、分解点検後、空気圧式作動弁を組立てて始動する際に、空気圧式作動弁が正常に作動し始めるか否かを確認する必要がある。 By the way, the pneumatically operated valve may be disassembled for internal inspection or the like. Therefore, after overhaul and inspection, when assembling and starting the pneumatically operated valve, it is necessary to confirm whether or not the pneumatically operated valve starts to operate normally.
この場合、弁棒の全長や、弁棒のストロークは空気圧式作動弁によって異なるものであり、前記特許文献1や特許文献2のように弁棒の変位を追跡する方法では、種々の作動弁に適用することが難しいという問題がある。また、空気圧式作動弁の異常は、例えばグランドパッキン、ダイアフラム、スプリング、弁棒等の様々な場所において発生する。異常の原因としても、異物が噛みこんでいたり、弁棒に傷が発生していたり等、種々のものが考えられる。このように、異常の発生する場所や異常の原因によっては、弁棒の始動開始時の作動空気圧(以下、作動空気圧を単に空気圧という)のみに異常が生じてその後の空気圧には異常がなかったり、弁棒の始動開始時の空気圧には異常がなく、その後の空気圧のみに異常が生じていたりすることがあり、空気圧の異常の出方にも種々のパターンがある。このため、特許文献1や特許文献2のものでは、弁棒の始動開始時の作動空気圧のみに異常が生じてその後の空気圧には異常がない場合に、空気圧式作動弁の異常を精度良く検出できない場合がある。 In this case, the total length of the valve stem and the stroke of the valve stem differ depending on the pneumatically operated valve. There is a problem that it is difficult to apply. Further, the abnormality of the pneumatically operated valve occurs in various places such as a gland packing, a diaphragm, a spring, and a valve stem. There are various possible causes of the abnormality, such as a foreign substance being caught in the valve rod or a scratch on the valve stem. In this way, depending on the location where the abnormality occurs and the cause of the abnormality, an abnormality may occur only in the operating air pressure at the start of valve rod start (hereinafter, the operating air pressure is simply referred to as air pressure), and there is no abnormality in the subsequent air pressure. There is no abnormality in the air pressure at the start of starting of the valve stem, and there may be an abnormality only in the air pressure after that, and there are various patterns in the appearance of the abnormality in the air pressure. Therefore, in Patent Document 1 and Patent Document 2, when an abnormality occurs only in the operating air pressure at the start of starting of the valve stem and there is no abnormality in the subsequent air pressure, the abnormality of the pneumatically operated valve is detected with high accuracy. It may not be possible.
特許文献3に記載されたLVDT式の弁開度センサは、主にプラントの重要系統を運転中に監視・制御するために設けられるものである。すなわち、通常は、特に重要な制御弁(例えば、原子力発電所では制御弁全体の1%程度)に対してのみLVDT式弁開度センサが設けられ、重要系統の制御を実施するものであり、大部分の制御弁には、このようなLVDT式弁開度センサは設けられていない。このため、特許文献3のようにLVDT式弁開度センサを設けるものでは、主に発電所に設置されている大部分の制御弁(LVDT式弁開度センサ等を設けていない制御弁)に対する点検・調整作業へ適用することができない。 The LVDT type valve opening degree sensor described in Patent Document 3 is mainly provided for monitoring and controlling an important system of a plant during operation. That is, normally, the LVDT type valve opening sensor is provided only for a particularly important control valve (for example, about 1% of the entire control valve in a nuclear power plant) to control an important system. Most control valves are not provided with such an LVDT type valve opening sensor. Therefore, in the case of providing the LVDT type valve opening sensor as in Patent Document 3, most of the control valves (control valves not provided with the LVDT type valve opening sensor or the like) mainly installed in the power plant are used. Cannot be applied to inspection / adjustment work.
また、LVDT式弁開度センサにて弁開度情報を取得する方法では、作動弁が通常に作動している間の作動状態を監視することはできるが、分解点検後、空気圧式作動弁を組立てて始動する際には適用できないという問題がある。すなわち、作動弁を分解する際には、作動弁からLVDTを取り外すため、LVDTから得られる移動量と弁開度の相関が一旦リセットされる。このため、LVDT式弁開度センサを設けたものでは、まず、実際の弁開度(例えば目視で取得)と圧力値(別途設ける圧力計から取得)との相関を別途取得し、LVDT関連以外の調整作業が全て完了した後でなければ、弁開度とLVDTで得られる移動量とを関連付けることができない。 Further, in the method of acquiring the valve opening information with the LVDT type valve opening sensor, it is possible to monitor the operating state while the operating valve is operating normally, but after disassembling and inspecting, the pneumatically operated valve is used. There is a problem that it cannot be applied when assembling and starting. That is, when the operating valve is disassembled, the LVDT is removed from the operating valve, so that the correlation between the movement amount obtained from the LVDT and the valve opening degree is reset once. For this reason, in the case where the LVDT type valve opening sensor is provided, first, the correlation between the actual valve opening (for example, visually acquired) and the pressure value (acquired from a separately provided pressure gauge) is separately acquired, and other than the LVDT related. Only after all the adjustment work of the above is completed can the valve opening degree be associated with the movement amount obtained by the LVDT.
本発明は、上記課題に鑑みて、空気圧式作動弁を組立てた後に始動させる際に、簡便で低コストかつ高い精度で空気圧式作動弁の異常を診断することができる空気圧式作動弁の診断システム及び空気圧式作動弁の診断方法を提供する。 In view of the above problems, the present invention is a diagnostic system for a pneumatically operated valve that can easily diagnose an abnormality in a pneumatically operated valve with high accuracy when starting after assembling a pneumatically operated valve. And a method for diagnosing a pneumatically actuated valve.
本発明の空気圧式作動弁の診断システムは、流入ポートから流出ポートまで流体を流通させる連通路を有する弁箱と、外部から導入される空気圧によって、軸方向に移動して前記連通路を開閉することにより流体の流量を制御する弁棒と一体的に設けられた弁体とを備えた空気圧式作動弁を組立てた後始動させる際の異常の有無を診断する空気圧式作動弁の診断システムであって、空気圧式作動弁に導入する空気圧を計測する空気圧計測手段と、前記弁棒の所定位置に付設され、弁棒の軸方向の位置を表示して、空気圧式作動弁の開度を表示する開度表示手段と、前記開度表示手段を所定時間毎に撮影して、前記開度表示手段の画像を取得する撮像手段と、空気圧式作動弁の異常の有無を診断する診断手段とを備え、前記診断手段は、前記撮像手段にて撮像した画像における前記開度表示手段の位置から、空気圧式作動弁の開度を演算する開度演算部と、空気圧式作動弁の開度と、その開度に対応する画像の取得時の空気圧とを同期させる同期部と、空気圧式作動弁の開度と空気圧との相関を作成する相関作成部と、弁棒の始動開始時に対応する画像及び当該画像の直前に撮像した画像を特定する始動開始時画像特定部と、弁棒の始動開始時に対応する画像及び当該画像の直前に撮像した画像から、弁棒の始動開始時の空気圧を特定する始動開始時空気圧特定部とを備えたものである。 The pneumatically actuated valve diagnostic system of the present invention moves in the axial direction to open and close the communication passage by a valve box having a communication passage for flowing fluid from the inflow port to the outflow port and air pressure introduced from the outside. This is a diagnostic system for pneumatically operated valves that diagnoses the presence or absence of abnormalities when starting after assembling a pneumatically operated valve equipped with a valve rod that controls the flow rate of fluid and a valve body provided integrally. The pneumatic measuring means for measuring the pneumatic pressure introduced into the pneumatically operated valve and the pneumatically operated position of the valve rod attached to the predetermined position of the valve rod are displayed to display the opening degree of the pneumatically operated valve. It is provided with an opening degree display means, an imaging means for acquiring an image of the opening degree display means by photographing the opening degree display means at predetermined time intervals, and a diagnostic means for diagnosing the presence or absence of an abnormality in the pneumatic actuated valve. The diagnostic means includes an opening calculation unit that calculates the opening degree of the pneumatically operated valve from the position of the opening degree display means in the image captured by the imaging means, an opening degree of the pneumatically operated valve, and the opening degree thereof. A synchronization unit that synchronizes the air pressure at the time of acquisition of the image corresponding to the opening, a correlation creating unit that creates a correlation between the opening of the pneumatically operated valve and the air pressure, an image corresponding to the start of the valve rod, and the relevant image. Start to specify the image taken immediately before the image Start to specify the air pressure at the start of start of the valve rod from the image specifying part at the start of start, the image corresponding to the start of start of the valve rod, and the image taken immediately before the image. It is equipped with a starting air pressure specifying part.
本発明の空気圧式作動弁の診断システムによれば、撮像手段にて開度表示手段を所定時間毎に撮影して、空気圧式作動弁の開度と空気圧との相関を連続して自動で取得することができる。また、弁棒の始動開始時に対応する画像及び当該画像の直前に撮像した画像を特定し、これらの画像に基づいて弁棒の始動開始時の空気圧を特定することができる。すなわち、弁棒始動開始時の空気圧と、その後、弁棒停止時までの弁棒作動中の空気圧の挙動とを追跡することができる。これにより、弁棒の始動開始時の空気圧のみに異常が生じる場合や、弁棒作動中の空気圧のみに異常が生じる場合であっても、空気圧式作動弁の異常を発見することができる。しかも、簡易な構成で既存の空気圧式作動弁に取り付け及び取り外しが容易であり、LVDT等の取り付けや伝送回線の敷設など、恒久的な加工や改造が一切不要となって、既存の空気圧式作動弁に適用することが可能となる。 According to the diagnostic system for the pneumatically operated valve of the present invention, the opening degree display means is photographed at predetermined time intervals by the imaging means, and the correlation between the opening degree of the pneumatically operated valve and the pneumatic pressure is continuously and automatically acquired. can do. In addition, the corresponding image at the start of the valve stem and the image captured immediately before the image can be specified, and the air pressure at the start of the valve stem can be specified based on these images. That is, it is possible to track the behavior of the air pressure at the start of the valve rod start and the air pressure during the valve rod operation until the valve rod stops thereafter. This makes it possible to detect an abnormality in the pneumatically operated valve even when an abnormality occurs only in the air pressure at the start of starting of the valve stem or when an abnormality occurs only in the air pressure during the operation of the valve stem. Moreover, the simple configuration makes it easy to install and remove from the existing pneumatically operated valve, eliminating the need for permanent processing or modification such as installing the LVDT or laying the transmission line, and the existing pneumatically operated valve. It can be applied to valves.
前記開度演算部は、画像上において、弁棒の始動開始時の開度表示手段の位置と、始動後に静止した開度表示手段の位置が予め記憶されており、これらの位置に基づいて空気圧式作動弁の開度を演算するものである。これにより、簡単な方法で、弁棒の開度を正確に演算することができる。 The opening degree calculation unit stores in advance the position of the opening degree displaying means at the start of starting of the valve stem and the position of the opening degree displaying means stationary after starting on the image, and the air pressure is based on these positions. The opening degree of the type actuated valve is calculated. This makes it possible to accurately calculate the opening degree of the valve stem by a simple method.
前記構成において、前記撮像手段は、前記空気圧式作動弁と一体的に取り付けられるのが好ましい。これにより、撮像手段は、空気圧式作動弁が振動しても、その影響の少ない画像を取得することができる。 In the above configuration, it is preferable that the imaging means is integrally attached to the pneumatic actuated valve. As a result, the image pickup means can acquire an image having little influence even if the pneumatic actuated valve vibrates.
前記構成において、前記開度表示手段は、前記弁棒とともに移動して所定色を有する指標を備え、前記診断手段は、指標に付された所定色を認識することにより弁棒の位置を認識する色認識部を備えたものであるのが好ましい。これにより、種々の形状の空気式作動弁に対応することができて、汎用性が高いものとなる。 In the configuration, the opening degree display means includes an index that moves together with the valve stem and has a predetermined color, and the diagnostic means recognizes the position of the valve stem by recognizing a predetermined color attached to the index. It is preferably provided with a color recognition unit. As a result, it is possible to cope with various shapes of pneumatically operated valves, and the versatility is high.
前記構成において、前記診断手段は、前記相関作成部に基づく相関及び弁棒の始動開始時の空気圧とから、空気圧式作動弁の異常の有無を判定する判定部を備えるのが好ましい。これにより、異常の有無を自動的に判定することができる。 In the above configuration, it is preferable that the diagnostic means includes a determination unit for determining the presence or absence of an abnormality in the pneumatically operated valve from the correlation based on the correlation creation unit and the air pressure at the start of starting of the valve stem. This makes it possible to automatically determine the presence or absence of an abnormality.
本発明の空気圧式作動弁の診断方法は、流入ポートから流出ポートまで流体を流通させる連通路を有する弁箱と、外部から導入される空気圧によって、軸方向に移動して前記連通路を開閉することにより流体の流量を制御する弁棒と一体的に設けられた弁体とを備えた空気圧式作動弁を組立てた後始動させる際の異常の有無を診断する空気圧式作動弁の診断方法であって、前記弁棒の所定位置に付設され、弁棒の軸方向の位置を表示して、空気圧式作動弁の開度を表示する開度表示手段を所定時間毎に撮影して開度表示手段の画像を取得しつつ、空気圧式作動弁に導入する空気圧を計測し、撮像した画像における前記開度表示手段の位置から、空気圧式作動弁の開度を演算し、空気圧式作動弁の開度と、その開度に対応する画像の取得時の空気圧とを同期させて、空気圧式作動弁の開度と空気圧との相関を作成するとともに、弁棒の始動開始時に対応する画像及び当該画像の直前に撮像した画像から、弁棒の始動開始時の空気圧を特定し、空気圧式作動弁の開度と空気圧との相関及び弁棒の始動開始時の空気圧に基づいて空気圧式作動弁の異常の有無を診断するものである。 The method for diagnosing a pneumatically operated valve of the present invention is a valve box having a communication passage for flowing fluid from an inflow port to an outflow port, and a valve box having an air pressure introduced from the outside to move in the axial direction to open and close the communication passage. This is a diagnostic method for a pneumatically operated valve that diagnoses the presence or absence of abnormalities when starting after assembling a pneumatically operated valve equipped with a valve rod that controls the flow rate of fluid and a valve body provided integrally. The opening display means, which is attached to the predetermined position of the valve rod, displays the axial position of the valve rod, and displays the opening degree of the pneumatically operated valve, is photographed at predetermined time intervals. While acquiring the image of, the pneumatic pressure to be introduced into the pneumatically operated valve is measured, the opening degree of the pneumatically operated valve is calculated from the position of the opening degree display means in the captured image, and the opening degree of the pneumatically operated valve is calculated. And the air pressure at the time of acquisition of the image corresponding to the opening degree are synchronized to create a correlation between the opening degree of the pneumatically operated valve and the air pressure, and the corresponding image at the start of the valve rod start and the image concerned. From the image taken immediately before, the air pressure at the start of valve rod start is specified, and the abnormality of the pneumatically operated valve is based on the correlation between the opening of the pneumatically operated valve and the air pressure and the air pressure at the start of valve rod start. It diagnoses the presence or absence.
本発明の空気圧式作動弁の診断システム及び空気圧式作動弁の診断方法では、簡易な構成であるため、既存の空気圧式作動弁に適用することが可能となる。これにより、空気圧式作動弁を組立て後に始動させる際に、簡便で低コストかつ高い精度で空気圧式作動弁の異常を診断することができる。 The pneumatically actuated valve diagnostic system and the pneumatically actuated valve diagnostic method of the present invention have a simple configuration and can be applied to existing pneumatically actuated valves. This makes it possible to diagnose an abnormality in the pneumatically operated valve easily, at low cost, and with high accuracy when starting the pneumatically operated valve after assembling.
以下本発明の実施の形態を図1~図7に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
本発明の空気圧式作動弁の診断システムは、空気圧式作動弁の組立て後、最初に作動させる際に空気圧式作動弁の異常の有無を診断するものであり、弁棒の始動開始時の空気圧と弁開度との相関を検出することにより空気圧式作動弁1の異常の有無を診断するものである。空気圧式作動弁の組立てとは、一旦組立てられた空気圧式作動弁を分解した後に再度組立てた場合と、空気圧式作動弁を初めて組立てる場合の両方を含む。この空気圧式作動弁の診断システムは、本実施形態では、例えば原子力発電所の放射線管理区域内において使用されるものである。 The diagnostic system for the pneumatically operated valve of the present invention diagnoses the presence or absence of an abnormality in the pneumatically operated valve when it is first operated after assembling the pneumatically operated valve, and the pneumatic pressure at the start of starting the valve rod. By detecting the correlation with the valve opening degree, the presence or absence of abnormality in the pneumatically operated valve 1 is diagnosed. Assembling the pneumatically operated valve includes both the case where the once assembled pneumatically operated valve is disassembled and then reassembled, and the case where the pneumatically operated valve is assembled for the first time. In this embodiment, this pneumatically actuated valve diagnostic system is used, for example, in a radiation controlled area of a nuclear power plant.
空気圧式作動弁1は、本実施形態では図1に示すような正作動型(空気圧の供給によって弁棒を下降させて弁を閉じる型式)のものを使用している。空気圧式作動弁1は、作動弁本体1aを備えている。 In the present embodiment, the pneumatically operated valve 1 uses a normally operated type (a type in which the valve stem is lowered by supplying pneumatic pressure to close the valve) as shown in FIG. The pneumatic actuated valve 1 includes an actuated valve body 1a.
作動弁本体1aは、図示省略の配管に接続される弁箱10と、この弁箱10の上方のヨーク(枠体)11を介して設置された駆動部12とを備えている。弁箱10は、内部が仕切壁13によって仕切られ、流入ポート14から流出ポート15まで流体を流通させる連通路16を有する本体部17と、本体部17の上面開口部にグランドパッキン18を介して固定された上蓋19と、この上蓋19およびグランドパッキン18を摺動自在に貫通して設けられ、弁体20が一体的に設けられた弁棒21とを備えている。弁棒21は、その上端が駆動軸22に連結されている。
The actuating valve main body 1a includes a
駆動部12は、ダイアフラム25によって上下2つの室26a,26bに分離されたケーシング24を備える。ダイアフラム25は、外周縁部がケーシング24に取り付けられて、板状のダイアフラムプレート29上に設けられている。上方の室26aは、圧力調整弁1bから計測用の出力空気圧が配管1cを経て供給されることで空気圧室を形成している。下方の室26bは大気に開放されており、ダイアフラム25を上方に付勢する圧縮コイルばね28を収納することによりスプリング室を形成している。
The
駆動軸22は、ダイアフラムプレート29に固定されている。一方、駆動軸22の下端部は、前述のように弁棒21の上端部に連結されている。
The
圧力調整弁1bから、上方の室26aに空気圧が導入されることによって、ダイアフラム25が圧縮コイルばね28に抗して下降し、弁棒21に連結された弁体20が駆動軸22と一体的に下降して連通路16を閉状態とする。また、上方の室26aの空気圧を低下させると、圧縮コイルばね28の付勢力にてダイアフラム25が上昇し、弁棒21に連結された弁体20が駆動軸22と一体的に上昇して連通路16を開状態とする。このようにして、弁棒21に連結された弁体20が軸方向に移動して連通路16を開閉動作することにより流体の流量を制御する。
By introducing air pressure from the
作動弁本体1aと圧力調整弁1bとを接続する配管1cにおいて、さらに配管30が分岐して設けられており、この配管30には、空気圧計測手段40が接続されている。空気圧計測手段40は、作動弁本体1aに導入する空気の圧力を電気量に変換して計測することができる圧力センサ(圧力変換器)である。この空気圧計測手段40は、空気圧式作動弁1を始動させる際の異常の有無の診断前において取り付けが可能であるとともに、診断後において取り外しが可能である。このため、空気圧式作動弁1を組立てた後始動させる際の異常の有無を診断する際にのみ空気圧計測手段40を設置することができる。
In the
空気圧式作動弁1には、開度表示手段31が設けられている。開度表示手段31は、例えばヨーク11に設置された目盛部32と、弁棒21と一体的に設けられて弁棒21とともに上下方向に移動する指標33とを備えている。目盛部32は、空気圧式作動弁1の開度を表示するものであり、最上位が開度100%(全開状態)を示しており、等間隔に目盛が付され、最下位が開度0%(全閉状態)を示している。指標33は、目盛部32のいずれかを指示し、指標33の先端部には、例えば先端先細り形状となる色付き(例えば赤色)のテープ34が貼付される等して、所定色が施されている。
The pneumatic actuated valve 1 is provided with an opening degree display means 31. The opening degree display means 31 includes, for example, a
図2に示すように、撮像手段36が、把持手段35を介して空気圧式作動弁1のヨーク11と一体的に取り付けられている。すなわち、把持手段35の一方の把持部37aは、撮像手段36を把持し、把持手段35の他方の把持部37bは、ヨーク11とは別の被固定部38を把持している。撮像手段36は、少なくとも指標33が表示された画像60(図4及び図5参照)を取得するものであり、例えば本実施形態ではWEB(USB)カメラにて構成されている。撮像手段36は、短い間隔で連続的に撮像できるものが望ましい。この撮像手段36は、空気圧式作動弁1を始動させる際の異常の有無の診断前において取り付けが可能であるとともに、診断後において取り外しが可能である。このため、空気圧式作動弁1を組立てた後始動させる際の異常の有無を診断する際にのみ撮像手段36を設置することができる。
As shown in FIG. 2, the image pickup means 36 is integrally attached to the
空気圧計測手段40及び撮像手段36には、図1及び図3に示すように、空気圧式作動弁1の異常の有無を診断する診断手段41が接続されている。診断手段41はコンピュータから構成されており、本実施形態では、持ち運びや取付に至便なタブレットパソコンにて構成されている。診断手段41は、図3に示すように、診断前情報部42と、タイマー43と、色認識部44と、開度演算部45と、同期部46と、相関作成部47と、始動開始時画像特定部48と、始動開始時空気圧特定部49と、判定部50と、メモリ51とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the pneumatic measuring means 40 and the imaging means 36 are connected to the diagnostic means 41 for diagnosing the presence or absence of an abnormality in the pneumatic actuated valve 1. The diagnostic means 41 is composed of a computer, and in the present embodiment, it is composed of a tablet personal computer that is convenient to carry and install. As shown in FIG. 3, the diagnostic means 41 includes a
診断前情報部42は、診断対象となる空気圧式作動弁1の画像60(図4(a)(b)参照)において、全閉位置情報と全開位置情報とが格納されている。全閉位置情報と全開位置情報は、診断動作を行う前の準備として、予め空気圧式作動弁1の弁棒21を全閉状態から全開状態に作動させつつ、画像60を連続的に撮像することにより取得される。すなわち、図4(a)に示すように、全閉状態、つまり弁棒21の始動点(開度0%であり、静止状態から作動状態となる場所)における画像60において、指標に相当する範囲61の位置を認識し、例えばその重心を通る水平線の画面上における位置を始動位置62として設定する。また、図4(b)に示すように、全開状態、つまり弁棒の終点(開度100%であり、作動状態から静止状態になる場所)における画像60において、指標に相当する範囲61の位置を認識し、例えばその重心を通る水平線の画面上における位置を終点位置63として設定する。診断前情報部42には、これら始動位置62及び終点位置63の情報が格納されている。なお、指標に相当する範囲61の位置の認識は、後述する色認識部44により行う。
The
タイマー43は、空気圧計測手段40にて取得した空気圧の取得時と、撮像手段36にて撮像した画像60の取得時とを認識するものである。空気圧の情報及び取得した画像60は、その取得時の情報とともにメモリ51に保存される。
The timer 43 recognizes the time when the air pressure acquired by the air pressure measuring means 40 is acquired and the time when the
色認識部44は、取得した画像60において、指標に相当する範囲61を認識するものであり、本実施形態では、指標33に施された所定色に基づいて、指標に相当する範囲61を認識する。具体的には、指標33のいずれかの場所(本実施形態では指標33の先端部)には、所定色(本実施形態では赤色)が施されており、色認識部44は、画像60から赤色の範囲を抽出し、この抽出した範囲を指標に相当する範囲61として認識する。
The color recognition unit 44 recognizes the
開度演算部45は、撮像手段36にて撮像した画像60における開度表示手段(指標に相当する範囲61)の位置から、空気圧式作動弁1の開度を演算するものである。具体的には、空気圧式作動弁1の弁棒21を全閉状態から全開状態(又は全開状態から全閉状態)に作動させつつ撮像手段36にて画像60を取得する際に、画像60において、指標に相当する範囲61の重心を通る水平線の画面上の位置が、始動位置62(0%)から終点位置63(100%)の間のどの位置(何パーセントの位置)にあるかを画像データから演算する。なお、図5では、指標に相当する位置が、始動位置62(0%)から終点位置63(100%)の間の中間に位置しており、弁棒21の開度は約50%であることを示している。
The opening degree calculation unit 45 calculates the opening degree of the pneumatic actuated valve 1 from the position of the opening degree display means (range 61 corresponding to the index) in the
同期部46は、メモリ51に格納された空気圧式作動弁1の空気圧と、空気圧の夫々の取得時と同時に取得された画像に基づいて演算された空気圧式作動弁1の開度とを対応させるものである。これにより、空気圧の測定時と、その測定時に対応する空気圧式作動弁1の開度との情報が複数形成される。
The
相関作成部47は、空気圧式作動弁の開度と空気圧との相関を作成するものである。すなわち、相関作成部47は、同期部46において同期させた空気圧と、その測定時に対応する空気圧式作動弁1の開度との情報を複数用いて、それを連続的なものとすることにより、空気圧式作動弁1の開度と空気圧との相関情報を作成する。このとき、相関作成部47は、図6に示すようなグラフ図を作成して表示させてもよい。
The correlation creating unit 47 creates a correlation between the opening degree of the pneumatically operated valve and the pneumatic pressure. That is, the correlation creating unit 47 uses a plurality of information on the pneumatic pressure synchronized in the
始動開始時画像特定部48は、弁棒21の始動開始時に対応する画像及び当該画像の直前に撮像した画像を特定するものである。すなわち、診断用に取得した画像(すなわち、診断動作を行う前の準備で取得した画像を除く)において、開度が初めて0%より大きくなった画像を始動開始時の画像として抽出するとともに、その直前の0%における画像を始動開始直前の画像として抽出する。
The image specifying unit 48 at the start of starting identifies the image corresponding to the start of starting of the
始動開始時空気圧特定部49は、弁棒の始動開始時に対応する画像及び当該画像の直前に撮像した画像から、弁棒の始動開始時の空気圧を特定するものである。すなわち、始動開始時画像特定部48において抽出した始動開始時の画像の取得時の空気圧を、始動開始時の空気圧として特定することができる。 The air pressure specifying unit 49 at the start of starting specifies the air pressure at the start of starting of the valve stem from the image corresponding to the start of starting of the valve stem and the image captured immediately before the image. That is, the air pressure at the time of acquisition of the image at the start of start extracted by the image specifying unit 48 at the start of start can be specified as the air pressure at the start of start.
判定部50は、空気圧式作動弁1の開度と空気圧との相関及び弁棒21の始動開始時の空気圧に基づいて空気圧式作動弁1の異常の有無を診断するものである。例えば、診断手段41に、前回に空気圧式作動弁1を作動させたときの空気圧式作動弁1の開度と空気圧との相関及び弁棒21の始動開始時の空気圧のデータや、これらの基準値等が保存されており、判定部50は、診断時における空気圧式作動弁1の開度と空気圧との相関及び弁棒21の始動開始時の空気圧と比較して、両者が相違しているか、一致しているか、相違していても、相違値が予め設定された範囲内であるかを判断する。
The
次に、本発明の空気圧式作動弁の診断システムを用いて、空気圧式作動弁を例えば分解した後に組立てた後に始動させる際の異常の有無を診断する方法について説明する。既存の空気圧式作動弁1に、前記実施形態の空気圧式作動弁の診断システムを設置する。具体的には、配管1cのいずれかの位置から分岐した配管30に空気圧計測手段40を設け、空気圧計測手段40を診断手段41に接続する。また、開度表示手段31を撮像できる場所に位置するように、撮像手段36をヨーク11に取り付けるとともに、撮像手段40を診断手段41に接続する。開度表示手段31は、既存の空気圧式作動弁1に設けられているものであってもよいし、本工程において設けてもよい。
Next, a method of diagnosing the presence or absence of an abnormality when starting the pneumatically operated valve after assembling it after disassembling it, for example, will be described using the diagnostic system for the pneumatically operated valve of the present invention. The diagnostic system for the pneumatically operated valve of the above embodiment is installed in the existing pneumatically operated valve 1. Specifically, the air pressure measuring means 40 is provided in the
次に、診断をする前の初期設定を行う(ステップS1)。すなわち、診断対象となる空気圧式作動弁1において、空気圧式作動弁1の弁棒21を全閉状態から全開状態に作動させつつ、撮像手段36にて、所定時間毎(例えば0.1秒毎)に画像60を取得する。これにより、診断前情報部42は、全閉状態、つまり弁棒21の始動点(0%)における画像60(図4(a)参照)を特定し、この全閉状態の画像において、色認識部44が指標に相当する範囲61の位置を認識し、その重心を通る水平線の画面上の位置をマーキングして、画像上において始動位置62を設定する。また、診断前情報部42は、全開状態、つまり弁棒21の終点(100%)における画像60(図4(b)参照)を特定し、この全開状態の画像において、色認識部44が指標に相当する範囲61の位置を認識し、その重心を通る水平線の画面上の位置をマーキングして、画像上において終点位置63を設定する。このようにして、診断前情報部42に、これら始動位置62及び終点位置63を格納する。
Next, the initial setting before making a diagnosis is performed (step S1). That is, in the pneumatically operated valve 1 to be diagnosed, the image pickup means 36 operates the
前記のような初期設定を行った空気圧式作動弁1において、弁棒21を全閉状態から全開状態まで作動させながら、撮像手段36にて、指標33を所定時間毎に撮影して指標33の画像を取得しつつ、空気圧計測手段40にて空気圧式作動弁1に導入する空気圧を計測する(ステップS2)。このとき、タイマー43は、空気圧計測手段40にて取得した空気圧の取得時と、撮像手段36にて撮像した画像60の取得時とを認識しており、空気圧の情報及び取得した画像60は、その取得時の情報とともにメモリ51に保存される(ステップS3)。
In the pneumatically operated valve 1 with the initial settings as described above, the
開度演算部45は、画像における指標の範囲61から、夫々の画像において、空気圧式作動弁の開度を演算する(ステップS4)。すなわち、色認識部44は、画像60から赤色の範囲を抽出し、この抽出した範囲を指標に相当する範囲61として認識する。そして、開度演算部45は、夫々の画像において、認識した指標に相当する範囲61の重心を通る水平線の画面上の位置が、始動位置62(0%)から終点位置63(100%)の間のどの位置にあるかを画像データから演算する。
The opening degree calculation unit 45 calculates the opening degree of the pneumatically operated valve in each image from the
同期部46は、メモリ51に格納された空気圧式作動弁1の空気圧と、空気圧の夫々の取得時と同時に取得された画像に基づいて演算された空気圧式作動弁1の開度とを対応させて、空気圧の測定時と、その測定時に対応する空気圧式作動弁1の開度との情報を複数形成する。そして、相関作成部47は、同期部46において同期させた空気圧と、その測定時に対応する空気圧式作動弁1の開度との情報を複数用いて、それを連続的なものとすることにより、空気圧式作動弁1の開度と空気圧との相関情報を作成する(ステップS5)。このとき、相関作成部47は、図6に示すようなグラフ図を作成して表示させてもよい。なお、図6(a)は空気圧式作動弁1に異常のある場合の挙動を示し、図6(b)は空気圧式作動弁1に異常のない場合の挙動の一例を示す。
The
始動開始時画像特定部48は、メモリ51に保存された画像のうち、診断用に取得した画像(すなわち、診断動作を行う前の準備で取得した画像を除く)の中から、開度が初めて0%より大きくなった画像を始動開始時の画像として抽出するとともに、その直前の0%における画像を始動開始直前の画像として抽出する(ステップS6)。その後、始動開始時空気圧特定部49は、始動開始時画像特定部48において抽出した始動開始時の画像の取得時の空気圧を、始動開始時の空気圧として特定する(ステップS7)。
The opening of the image specifying unit 48 at the start of start is the first among the images stored in the
判定部50は、空気圧式作動弁1の開度と空気圧との相関及び弁棒21の始動開始時の空気圧に基づいて空気圧式作動弁1の異常の有無を診断する(ステップS8)。すなわち、判定部50は、空気圧式作動弁1の開度と空気圧との相関及び弁棒21の始動開始時の空気圧のデータに基づいて、空気圧式作動弁1に異常があるか否かを判断する。例えば、空気圧式作動弁1の開度と空気圧との相関と、弁棒21の始動開始時の空気圧とのいずれか一方に異常がある場合は、空気圧式作動弁1のいずれかに異常があると判断する。
The
このように、初期設定を行った空気圧式作動弁1において、弁棒21を全閉状態から全開状態まで作動させながら、空気圧式作動弁1の異常の有無を診断する方法について説明したが、最初に弁棒21が全開状態として、弁棒21を全閉状態から全開状態まで作動させながら、空気圧式作動弁1の異常の有無を診断してもよい。
As described above, in the pneumatically operated valve 1 with the initial setting, a method of diagnosing the presence or absence of an abnormality in the pneumatically operated valve 1 while operating the
本発明の空気圧式作動弁の空気圧式作動弁の診断システム及び空気圧作動弁の診断方法では、弁棒始動開始時の空気圧と、その後、弁棒停止時までの弁棒作動中の空気圧の挙動とを追跡することができる。これにより、弁棒始動開始時の空気圧のみに異常が生じる場合や、弁棒作動中の空気圧のみに異常が生じる場合であっても、空気圧式作動弁1の異常を発見することができる。しかも、簡易な構成で既存の空気圧式作動弁1に取り付け及び取り外しが容易であり、LVDT等の取り付けや伝送回線の敷設など、恒久的な加工や改造が一切不要となって、既存の空気圧式作動弁1に適用することが可能となる。これにより、空気圧式作動弁1を組立てた後に始動させる際に、簡便で低コストかつ高い精度で空気圧式作動弁の異常を診断することができる。 In the pneumatic actuated valve diagnostic system and the pneumatic actuated valve diagnostic method of the pneumatic actuated valve of the present invention, the behavior of the air pressure at the start of the valve rod start and the air pressure during the valve rod operation until the valve rod is stopped thereafter. Can be tracked. This makes it possible to detect an abnormality in the pneumatically operated valve 1 even when an abnormality occurs only in the air pressure at the start of valve rod start or when an abnormality occurs only in the air pressure during valve rod operation. Moreover, it is easy to attach and detach to the existing pneumatic actuated valve 1 with a simple configuration, and there is no need for permanent processing or modification such as installation of LVDT or laying of transmission line, and the existing pneumatic type. It can be applied to the actuating valve 1. As a result, when starting the pneumatically operated valve 1 after assembling it, it is possible to easily diagnose an abnormality in the pneumatically operated valve 1 at low cost and with high accuracy.
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、撮像手段36は、ヨークと一体的に取り付けるのが望ましいが、ヨーク以外の場所(他の取付場所)にも取付可能である。空気圧式作動弁1は、図示例のものに限られず、駆動源が空気圧のものであれば、種々のタイプのものに使用することができる。例えば、実施形態では、弁棒21が上昇するにしたがって開状態となる空気圧式作動弁1について説明したが、弁棒21が下降するにしたがって開状態となる空気圧式作動弁1にも適用することもできる。この場合、実施形態における0%の位置が全開位置、実施形態における100%の位置を全閉位置とする。目盛32は省略することも可能である。実施形態では、指標33の先端部に色付きのテープ34を貼付したが、例えばマジック等でマーキングすることにより所定色を有するものとしてもよい。撮影間隔は0.1秒以下が好ましいが、これに限るものではない。タイマー43は、空気圧計測手段40と撮像手段36に夫々内蔵されていてもよい。判定部50を備えることなく、表示手段に表示された空気圧と弁開度との相関を示すグラフ図から、作業者が空気圧式作動弁1の異常の有無を判断してもよい。診断手段41は、他の移動情報端末であってもよく、例えばノートパソコン、デスクトップパソコン等であってもよい。実施形態では、把持手段35の他方の把持部37bは、ヨーク11とは別の被固定部38を把持していたが、他方の把持部37bもヨーク11を把持してもよい。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways. For example, the image pickup means 36 is preferably mounted integrally with the yoke, but can be mounted at a place other than the yoke (another mounting place). The pneumatic actuated valve 1 is not limited to the one shown in the illustrated example, and can be used for various types as long as the drive source is pneumatic. For example, in the embodiment, the pneumatically operated valve 1 that opens as the
1 空気圧式作動弁
10 弁箱
14 流入ポート
15 流出ポート
16 連通路
20 弁体
21 弁棒
31 開度表示手段
33 指標
36 撮像手段
40 空気圧計測手段
41 診断手段
43 タイマー
45 開度演算部
46 同期部
47 相関作成部
48 始動時画像特定部
49 始動時空気圧特定部
50 判定部
1 Pneumatic actuated
Claims (6)
空気圧式作動弁に導入する空気圧を計測する空気圧計測手段と、
前記弁棒の所定位置に付設され、弁棒の軸方向の位置を表示して、空気圧式作動弁の開度を表示する開度表示手段と、
前記開度表示手段を所定時間毎に撮影して、前記開度表示手段の画像を取得する撮像手段と、
空気圧式作動弁の異常の有無を診断する診断手段とを備え、
前記診断手段は、
前記撮像手段にて撮像した画像における前記開度表示手段の位置から、空気圧式作動弁の開度を演算する開度演算部と、
空気圧式作動弁の開度と、その開度に対応する画像の取得時の空気圧とを同期させる同期部と、
空気圧式作動弁の開度と空気圧との相関を作成する相関作成部と、
弁棒の始動開始時に対応する画像及び当該画像の直前に撮像した画像を特定する始動開始時画像特定部と、
弁棒の始動開始時に対応する画像及び当該画像の直前に撮像した画像から、弁棒の始動開始時の空気圧を特定する始動開始時空気圧特定部と
を備えたことを特徴とする空気圧式作動弁の診断システム。 It is integrated with a valve box having a communication passage for flowing fluid from the inflow port to the outflow port, and a valve rod that controls the flow rate of the fluid by moving in the axial direction and opening and closing the communication passage by air pressure introduced from the outside. It is a diagnostic system for a pneumatically operated valve that diagnoses the presence or absence of an abnormality when starting after assembling a pneumatically operated valve equipped with a valve body provided for the purpose.
Pneumatic measuring means for measuring the air pressure introduced into the pneumatically operated valve, and
An opening display means provided at a predetermined position of the valve rod, displaying the axial position of the valve rod, and displaying the opening degree of the pneumatically operated valve.
An image pickup means for acquiring an image of the opening degree display means by photographing the opening degree display means at predetermined time intervals.
It is equipped with a diagnostic means for diagnosing the presence or absence of abnormalities in the pneumatically operated valve.
The diagnostic means is
An opening calculation unit that calculates the opening of the pneumatically operated valve from the position of the opening display means in the image captured by the imaging means.
A synchronization unit that synchronizes the opening degree of the pneumatically operated valve with the air pressure at the time of image acquisition corresponding to the opening degree.
A correlation creation unit that creates a correlation between the opening of a pneumatically operated valve and pneumatic pressure,
An image specifying part at the start of starting to specify the image corresponding to the start of the valve stem and the image captured immediately before the image, and the image specifying part at the start of starting.
A pneumatically operated valve provided with a start-start pneumatic pressure specifying part that specifies the air pressure at the start of the valve stem from the image corresponding to the start of the valve stem and the image taken immediately before the image. Diagnostic system.
前記弁棒の所定位置に付設され、弁棒の軸方向の位置を表示して、空気圧式作動弁の開度を表示する開度表示手段を所定時間毎に撮影して開度表示手段の画像を取得しつつ、空気圧式作動弁に導入する空気圧を計測し、
撮像した画像における前記開度表示手段の位置から、空気圧式作動弁の開度を演算し、空気圧式作動弁の開度と、その開度に対応する画像の取得時の空気圧とを同期させて、空気圧式作動弁の開度と空気圧との相関を作成するとともに、
弁棒の始動開始時に対応する画像及び当該画像の直前に撮像した画像から、弁棒の始動開始時の空気圧を特定し、
空気圧式作動弁の開度と空気圧との相関及び弁棒の始動開始時の空気圧に基づいて空気圧式作動弁の異常の有無を診断することを特徴とする空気圧式作動弁の診断方法。 It is integrated with a valve box having a communication passage for flowing fluid from the inflow port to the outflow port, and a valve rod that controls the flow rate of the fluid by moving in the axial direction and opening and closing the communication passage by air pressure introduced from the outside. It is a diagnostic method of a pneumatically operated valve for diagnosing the presence or absence of an abnormality when starting after assembling a pneumatically operated valve provided with a valve body.
An image of the opening opening display means, which is attached to a predetermined position of the valve stem, displays the axial position of the valve rod, and displays the opening degree of the pneumatically operated valve by photographing at predetermined time intervals. While acquiring, measure the pneumatic pressure to be introduced into the pneumatically operated valve,
The opening degree of the pneumatically operated valve is calculated from the position of the opening degree display means in the captured image, and the opening degree of the pneumatically operated valve is synchronized with the air pressure at the time of acquiring the image corresponding to the opening degree. , Create a correlation between the opening of the pneumatically operated valve and the pneumatic pressure, and
The air pressure at the start of the valve stem is specified from the image corresponding to the start of the valve stem and the image taken immediately before the image.
A method for diagnosing a pneumatically operated valve, which comprises diagnosing the presence or absence of an abnormality in the pneumatically operated valve based on the correlation between the opening degree of the pneumatically operated valve and the pneumatic pressure and the air pressure at the start of starting of the valve rod.
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