JPH0298604A - ポジシヨナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気式調節弁の弁開度を決める自動平衡型のポ
ジショナに関し、特に弁開度の監視を行なうポジショナ
に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に流量制御系は第３図に示すように閉回路構成の負
帰還制御系になっており、流量調節弁も第４図に示すよ
うに多くの場合それ自体が自動平衡型となっている。

第３図において、１は減算器、２はコントローラ、３は
流量調節弁、４は制御対象、５は流量検出器である。ま
た、第４図は第３図の流量調節弁３を詳細に示す系統図
であり、６はポジショナとしての電流／空気圧信号変換
器、７は弁、８は弁リフト変位検出器である。

第３図において、設定信号ａの値と流量信号すの値との
差の信号はコントローラ２に入力され、コントローラ２
は上記差の信号から弁操作電流信号Ｃを出力する。弁操
作流信号Ｃは流量調節弁３を制御し、流量調節弁３は制
御対象（ここでは流量）を制御する。流量検出器５は制
御対象（流量）を検出し、流量信号すとして減算器１へ
出力する。

第４図において、弁操作電流信号Ｃを入力した電流／空
気圧信号変換器６は空気圧により弁７の開閉を制御する
。弁の開閉に応じた弁リフトの変位は弁リフト変位検出
器８により電流／空気圧信号変換器６に与えられ、第４
図の系は自動的に平衡する。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のような系においては、入力に対して調節弁に制御
出力を与えるのみであり、調節弁の動作不良や、制御出
力に対する追従性の悪さなど、調節弁の状態をまったく
無視して制御を行なっていた。これによって故障の発見
や制御速度の遅れなどから思わぬ事故を起こしかねなか
った。また、これらを考慮して、最近、制御機器の信頼
性・安全性のニーズによって、流量検出器５や流量調節
弁３が故障する前にあらかじめ保全しておこうとする予
知保全技術や、コントローラ２を二重化冗長系にして信
頼性の向上をはかる技術等のニーズが高まり、一部適用
されつつある。

しかし、調節弁系の故障の予知保全は一部の用途を除い
て行なわれていない。現状の技術レベルは次のようにな
る。

■　弁のリフトの上・下限の検出 弁ステムが上方限界位置又は下方限界位置にあることを
リミット・スイッチで検出する。

■　弁開度肝を別途設け、新たに２線伝送路を使用して
４〜２０ｍＡ信号で弁開度を伝送する。

上記■は上・下限ばかりでなく任意点にリミットスイッ
チを付けて経済的位置センシングを行なうことができる
が、所詮ポイントのセンシングしかできず、現用の用途
としては、なにか問題が発生したときに弁リフトが所定
の位置または安全サイドにあることを確認するというよ
うに、センサとしてはいわば消極的な機能を持たせてい
るにすぎない。

上記■は別途に２Ｍ式の配線を用いて弁開度を検知しよ
うとするものであるが、水処理系などの特殊な計装例を
除いて、配線費がかかること、コントロールに際して特
に弁開度情報を必要としない（１点または２点のモニタ
でよい）ことなどの理由で多用されてはいない。

本発明はポジショナに調節弁の動作状態を伝送する機能
を持たせ、かつ安価で容易にこれを実現することを課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明は、コントロー
ラから２線の信号線を介して弁操作電流信号を受け、こ
の弁操作電流信号を空気圧信号に変換して空気式調節弁
の弁開度を制御する自動平衡型のポジショナにおいて、
空気式調節弁の弁開度を電気信号に変換する信号変換器
と、弁開度の電気信号を周波数変調した上で前記コント
ローラに送る送信部とを設けるようにしたものである。

〔作用〕

本発明によるポジショナにおいては、弁開度を信号変換
器によって電気信号に変換し、この電気信号を送信部で
周波数変調した上で２線の伝送線上で弁操作電流に重畳
する。これをコントローラ側で受信することにより空気
式調節弁の弁開度を示す信号が伝送される。

〔実施例〕

第１図は、本発明によるポジショナの一実施例が適用さ
れた流量制御系を示す系統図である。同図において、１
０はコントローラ、２０はポジショナ、１１は定電圧電
源、１２は演算増幅器、１３はトランジスタ、１４は抵
抗、１５は弁開度検出回路、１５１はトランス、１５２
は増幅器、１５３はＦ／Ｖ変換器、２１は弁操作電流信
号が流れるマグネットユニット、２２はビーム、２３は
ノズル、２４はパイロットリレー　２５はフィードバッ
クベローズ、２６は弁開度を電気信号に変換する信号変
換器、２７は送信部、２８は弁からの弁リフトが伝わる
伝達軸、２７１は発振器、２７２はトランスである。

次に動作について説明する。コントローラ１０からポジ
ショナ２０に送られた４〜２０ｍＡの入力電流はマグネ
ットユニット２１により力Ｆｒに変換され、ビーム２２
に力を与える。ビーム２２はこの力Ｆｌを受けて変位を
生じ、ノズル２３に背圧を与える。この変位に応じた背
圧は矢印ＡＲで示す空気源が与えられたパイロットリレ
ー２４により増幅され、０．２〜１　ｋｇ　ｆ　７ｃｍ
”の空気圧に変換される。この出力空気圧はフィードバ
ックベローズ２５にフィードバックされ、ビーム２２に
力ＦＰを与えて、ビーム２２を再平衡させる。

上記出力空気圧は弁のエアモータ（図示せず）を駆動し
、弁のリフトを上限させるが、弁リフトの変位は伝達軸
２８を伝わって信号変換器２６の回転に変換され、弁開
度信号ｄが信号変換器２６から送信部２７へ入力される
。発振器２７１は弁開度信号ｄのレベルに応じた周波数
の信号（以下「弁開度周波数信号Ｊという）をトランス
２７２を介してコントローラ１０へ送出する。発振器２
７１は、弁開度信号ｄの変化より十分速い変化の周波数
を持つ弁開度周波数信号を発振する。

第２図はコントローラへ伝送される弁操作信号の波形図
であり、弁操作信号に重畳して周波数変調された弁開度
信号が伝送されている様子を示す。

この時、周波数変調のデユーティ比を５０％にすれば、
弁操作信号にほとんど影響を与えることなく伝送できる
。また、この弁開度信号は常時発信、一定時間毎の発信
、あるいは要求信号を受けての発信など、種々の発信状
態が考えられる。

送信部２７からの弁開度周波数信号は、コントローラ１
０の弁開度検出回路１５のトランス１５１および増幅器
１５２を介して、Ｆ／Ｖ変換器１５３に入力され、弁開
度周波数信号の周波数に応じた電圧信号である弁開度復
調信号ｅとしてＦ／Ｖ変換器１５３から出力される。こ
のようにして、コントローラ１０は弁開度を常時検出す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、空気式調節弁の弁開度を
電気信号に変換する信号変換器と、弁開度の電気信号を
常時前記コントローラに送る送信部とを設けたことによ
り、既存の２　′ｆａ式伝送伝送路用して常に弁開度情
報をポジショナからコントローラへ送出することができ
るので、コントローラ側で常に弁開度を監視でき、弁故
障の予知保全を図れる効果がある。

またこのために配線を新たにする必要もなく、比較的簡
単な構成で実現できるので、現場形の機器としての効果
が大きい。さらに、弁開度の代わりに温度や圧力等の情
報を伝送することも可能であり、発展性も大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるポジショナの一実施例が適用され
た流量制御系を示す系統図、第２図はコントローラへ伝
送される弁操作信号の波形図、第３図は一般的な流量制
御系を示す系統図、第４図は従来のポジショナが通用さ
れた流量調節弁を示す系統図である。 １０・・・コントローラ、１１・・・定電圧電源、１２
・・・演算増幅器、１３・・・トランジスタ、１４・・
・抵抗、１５・・・弁開度検出回路、２０・・・ポジシ
ョナ、２１・・・マグネットユニット、２２・・・ビー
ム、２３・・・ノズル、２４・・・パイロットリレー　
２５・・・フィードバックベローズ、２６・・・信号変
換器、２７・・・送信部、２８・・・伝達軸、１５１，
２７２・・・トランス、１５２・・・増幅器、１５３・
・・Ｆ／Ｖ変換器、２７１・・・発振器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コントローラから２線の信号線を介して弁操作電流信号
   を受け、電流・空気圧変換回路により前記弁操作電流信
   号を空気圧信号に変換して空気式調節弁の弁開度を制御
   する自動平衡型のポジショナにおいて、前記空気式調節
   弁の弁開度を電気信号に変換する信号変換器と、前記弁
   開度の電気信号を周波数変調した上で前記コントローラ
   に送る送信部とを備えたことを特徴とするポジショナ。