JPH1054778A - 調節弁異常検出方法および検出装置 - Google Patents
調節弁異常検出方法および検出装置Info
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- JPH1054778A JPH1054778A JP3479297A JP3479297A JPH1054778A JP H1054778 A JPH1054778 A JP H1054778A JP 3479297 A JP3479297 A JP 3479297A JP 3479297 A JP3479297 A JP 3479297A JP H1054778 A JPH1054778 A JP H1054778A
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- G05D7/005—Control of flow characterised by the use of auxiliary non-electric power combined with the use of electric means
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体の制御状態や流体流量の状態が変動して
いても、制御弁の異常を精度良く検出できるようにする
ことを目的とする。 【解決手段】 操作器空気圧力推定部２３４では、特性
方程式記憶部２３３に格納されている特性方程式より、
流量検出手段２３２が検出している流体流量により流体
状態検出手段２３７が求めた流体力および弁軸変位検出
手段２２４が検出している弁軸変位を用いて、操作器空
気圧力推定値を算出する。そして、操作器空気圧力比較
部２３５は、操作器空気圧力検出手段２３１が検出した
空気圧力と操作器空気圧力推定値とを比較することで、
異常発生の判断を行う。
いても、制御弁の異常を精度良く検出できるようにする
ことを目的とする。 【解決手段】 操作器空気圧力推定部２３４では、特性
方程式記憶部２３３に格納されている特性方程式より、
流量検出手段２３２が検出している流体流量により流体
状態検出手段２３７が求めた流体力および弁軸変位検出
手段２２４が検出している弁軸変位を用いて、操作器空
気圧力推定値を算出する。そして、操作器空気圧力比較
部２３５は、操作器空気圧力検出手段２３１が検出した
空気圧力と操作器空気圧力推定値とを比較することで、
異常発生の判断を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、弁軸駆動手段に
より駆動する弁軸の移動により弁を動かして流路の開度
を調節する調節弁の異常を検出する調節弁異常検出方法
および検出装置に関する。
より駆動する弁軸の移動により弁を動かして流路の開度
を調節する調節弁の異常を検出する調節弁異常検出方法
および検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体や気体などの流量プロセスの流量の
調節部には調節弁が用いられる。図５は、この調節弁の
構成を示す断面図である。図５に示されるように、バル
ブプラグ１はガイドリング２にガイドされ、バルブステ
ム３により稼働する。また、バルブステム３は、封止部
であるグランドパッキン４により気密性を有した状態で
保持されている。また、バルブステム３は、ダイヤフラ
ム６とダイヤフラムケース７となどからなる駆動部によ
り駆動される。
調節部には調節弁が用いられる。図５は、この調節弁の
構成を示す断面図である。図５に示されるように、バル
ブプラグ１はガイドリング２にガイドされ、バルブステ
ム３により稼働する。また、バルブステム３は、封止部
であるグランドパッキン４により気密性を有した状態で
保持されている。また、バルブステム３は、ダイヤフラ
ム６とダイヤフラムケース７となどからなる駆動部によ
り駆動される。
【０００３】ここで、この調節弁の動作について簡単に
説明する。エア供給口８よりエアを送り込んでダイヤフ
ラム６を押し下げると、バルブステム３も同時に押し下
げられる。これに連動して、このバルブステム３の先端
に接続されているバルブプラグ１も下がる。これによ
り、流路が狭められることになり、入り口１０より入り
出口１１より出ていく流体の量が減少する。一方、エア
供給口８より送り込むエアの圧力を下げると、ダイヤフ
ラム６はバネ９により押し上げられる。これに連動し
て、バルブステム３の先端に接続されているバルブプラ
グ１は上がる。これにより、流路は広がり、入り口１０
より入り出口１１より出ていく流体の量は増加する。
説明する。エア供給口８よりエアを送り込んでダイヤフ
ラム６を押し下げると、バルブステム３も同時に押し下
げられる。これに連動して、このバルブステム３の先端
に接続されているバルブプラグ１も下がる。これによ
り、流路が狭められることになり、入り口１０より入り
出口１１より出ていく流体の量が減少する。一方、エア
供給口８より送り込むエアの圧力を下げると、ダイヤフ
ラム６はバネ９により押し上げられる。これに連動し
て、バルブステム３の先端に接続されているバルブプラ
グ１は上がる。これにより、流路は広がり、入り口１０
より入り出口１１より出ていく流体の量は増加する。
【０００４】このような調節弁の異常検出として、従来
では、例えば特開平４−１１９２７５号公報に記載され
ているものがある。これは、バルブステム３の変位とエ
ア供給口８に供給されるエア圧との関係などにより異常
検出をおこなうようにしたものである。図６は、その従
来の技術による調節弁異常検出システムの構成を示す構
成図である。このシステムは、図６に示されるように、
電空ポジショナ６１とこれに制御される調節弁６２、そ
して異常検出部６３から構成されている。この中で、電
空ポジショナ６１では、まず入力手段６１１に入力され
た目標値が、制御演算手段６１２に入力される。そし
て、この入力された目標値に従い、制御演算手段６１２
は、操作器空気圧力発生手段６１３を制御する。ここ
で、操作器空気圧力発生手段６１３は、図５に示したよ
うに、エア供給口８にエアを送り込んでダイヤフラム６
を押し下げることで、調節弁６２を駆動させる。そし
て、制御演算手段６１２は、弁軸変位検出手段（変位検
出部）６１４が検出する弁軸変位を監視し、これが目標
値となったら操作器空気圧力発生手段６１３の動作を停
止する。
では、例えば特開平４−１１９２７５号公報に記載され
ているものがある。これは、バルブステム３の変位とエ
ア供給口８に供給されるエア圧との関係などにより異常
検出をおこなうようにしたものである。図６は、その従
来の技術による調節弁異常検出システムの構成を示す構
成図である。このシステムは、図６に示されるように、
電空ポジショナ６１とこれに制御される調節弁６２、そ
して異常検出部６３から構成されている。この中で、電
空ポジショナ６１では、まず入力手段６１１に入力され
た目標値が、制御演算手段６１２に入力される。そし
て、この入力された目標値に従い、制御演算手段６１２
は、操作器空気圧力発生手段６１３を制御する。ここ
で、操作器空気圧力発生手段６１３は、図５に示したよ
うに、エア供給口８にエアを送り込んでダイヤフラム６
を押し下げることで、調節弁６２を駆動させる。そし
て、制御演算手段６１２は、弁軸変位検出手段（変位検
出部）６１４が検出する弁軸変位を監視し、これが目標
値となったら操作器空気圧力発生手段６１３の動作を停
止する。
【０００５】一方、異常検出部６３では、操作器空気圧
力検出手段６３１が操作器空気圧力発生手段６１３の送
り出しているエア圧力を検出している。また、流量検出
手段６３２が、調節弁６２の調節している流体流量を検
出している。そして、特性記憶部６３３には、弁軸変位
検出手段６１４が検出する弁軸変位と、流量検出手段６
３２が検出する流量との、調節弁６２の正常時における
関係を示す特性が記憶されている。また、特性記憶部６
３４には、弁軸変位と操作器空気圧力検出手段６３１が
検出する操作器空気圧力との、調節弁６２の正常時にお
ける関係を示す特性が記憶されている。また、特性記憶
部６３５には、流量と操作器空気圧力との調節弁６２の
正常時における関係を示す特性が記憶されている。
力検出手段６３１が操作器空気圧力発生手段６１３の送
り出しているエア圧力を検出している。また、流量検出
手段６３２が、調節弁６２の調節している流体流量を検
出している。そして、特性記憶部６３３には、弁軸変位
検出手段６１４が検出する弁軸変位と、流量検出手段６
３２が検出する流量との、調節弁６２の正常時における
関係を示す特性が記憶されている。また、特性記憶部６
３４には、弁軸変位と操作器空気圧力検出手段６３１が
検出する操作器空気圧力との、調節弁６２の正常時にお
ける関係を示す特性が記憶されている。また、特性記憶
部６３５には、流量と操作器空気圧力との調節弁６２の
正常時における関係を示す特性が記憶されている。
【０００６】そして、比較演算部６３６では、弁軸変位
検出手段６１４が検出した弁軸変位と、流量検出手段６
３２が検出した流量との関係を特性記憶部６３３の特性
に照らし合わせる。そして、検出した関係が特性より逸
脱している場合、異常発生の旨を警報手段６３９に送
る。また、比較演算部６３７では、弁軸変位と操作器空
気圧力検出手段６３１が検出した操作器空気圧力との関
係を特性記憶部６３４の特性に照らし合わせる。そし
て、検出した関係が特性より逸脱している場合、異常発
生の旨を警報手段６３９に送る。
検出手段６１４が検出した弁軸変位と、流量検出手段６
３２が検出した流量との関係を特性記憶部６３３の特性
に照らし合わせる。そして、検出した関係が特性より逸
脱している場合、異常発生の旨を警報手段６３９に送
る。また、比較演算部６３７では、弁軸変位と操作器空
気圧力検出手段６３１が検出した操作器空気圧力との関
係を特性記憶部６３４の特性に照らし合わせる。そし
て、検出した関係が特性より逸脱している場合、異常発
生の旨を警報手段６３９に送る。
【０００７】また、同様に、比較演算部６３８では、検
出した流量と操作器空気圧力との関係を特性記憶部６３
５の特性に照らし合わせる。そして、検出した関係が特
性より逸脱している場合、異常発生の旨を警報手段６３
９に送る。以上説明したことにより、異常発生の旨を受
けた警報手段６３９は、調節弁６２に異常が発生したも
のとして警報を発する。そして、以上に説明した異常検
出では、操作器空気圧力と弁軸変位は、ある関係によっ
て一意的に決まるものとしている。また、同様に、操作
器空気圧力と流体流量の関係、および、弁軸変位と流体
流量の関係も一意的に決まるものとしている。
出した流量と操作器空気圧力との関係を特性記憶部６３
５の特性に照らし合わせる。そして、検出した関係が特
性より逸脱している場合、異常発生の旨を警報手段６３
９に送る。以上説明したことにより、異常発生の旨を受
けた警報手段６３９は、調節弁６２に異常が発生したも
のとして警報を発する。そして、以上に説明した異常検
出では、操作器空気圧力と弁軸変位は、ある関係によっ
て一意的に決まるものとしている。また、同様に、操作
器空気圧力と流体流量の関係、および、弁軸変位と流体
流量の関係も一意的に決まるものとしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来は以上のように構
成されていたので、場合によっては、正常であるにもか
かわらず、誤って異常警報を発してしまう場合があると
いう問題があった。例えば、従来では、計測している弁
軸変位と操作器空気圧力との関係が、設定されている特
性式より逸脱していると警報を出すようにしている。こ
こで、この設定されている弁軸変位と操作器空気圧力と
の関係は、ある流量におけるものである。しかし、流体
流量が変化することで、弁軸変位と操作器空気圧力との
関係は変化する。このため、ある時の流体流量の状態
が、設定されている特性式が得られた流体状態より大き
く異なるとき、調節弁が正常であるにもかかわらず、従
来では異常として判断してしまう。
成されていたので、場合によっては、正常であるにもか
かわらず、誤って異常警報を発してしまう場合があると
いう問題があった。例えば、従来では、計測している弁
軸変位と操作器空気圧力との関係が、設定されている特
性式より逸脱していると警報を出すようにしている。こ
こで、この設定されている弁軸変位と操作器空気圧力と
の関係は、ある流量におけるものである。しかし、流体
流量が変化することで、弁軸変位と操作器空気圧力との
関係は変化する。このため、ある時の流体流量の状態
が、設定されている特性式が得られた流体状態より大き
く異なるとき、調節弁が正常であるにもかかわらず、従
来では異常として判断してしまう。
【０００９】したがって、この発明では、以上のような
問題点を解消するために、流体の制御状態や流体流量の
状態が変動していても、制御弁の異常を精度良く検出で
きるようにすることを目的とする。
問題点を解消するために、流体の制御状態や流体流量の
状態が変動していても、制御弁の異常を精度良く検出で
きるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の調節弁異常検
出方法は、調節弁が正常なときにおける、弁軸の変位
と，弁駆動手段により弁軸の一端に加えられ弁軸の変位
に連動して変化する駆動力と，流体が弁を介して弁軸の
他端に及ぼす流体力との関係を示す特性式を用意する。
そして、変位，駆動力，および流体力の中からいずれか
２つのを計測し、その計測結果と特性式を用いて残りの
１つの推定値を算出し、残りの１つを計測し、その計測
結果と推定値とを比較することで、調節弁の異常を判断
するようにした。すなわち、この調節弁異常検出方法で
は、変位と駆動力と流体力とのバランスが正常時と比較
して崩れたときに、調節弁に異常が発生したものと判断
する。
出方法は、調節弁が正常なときにおける、弁軸の変位
と，弁駆動手段により弁軸の一端に加えられ弁軸の変位
に連動して変化する駆動力と，流体が弁を介して弁軸の
他端に及ぼす流体力との関係を示す特性式を用意する。
そして、変位，駆動力，および流体力の中からいずれか
２つのを計測し、その計測結果と特性式を用いて残りの
１つの推定値を算出し、残りの１つを計測し、その計測
結果と推定値とを比較することで、調節弁の異常を判断
するようにした。すなわち、この調節弁異常検出方法で
は、変位と駆動力と流体力とのバランスが正常時と比較
して崩れたときに、調節弁に異常が発生したものと判断
する。
【００１１】また、この発明の調節弁異常検出装置は、
調節弁が正常なときにおける弁軸の変位，弁駆動手段に
より弁軸の一端に加えられ弁軸の変位に連動して変化す
る駆動力，流体が弁を介して弁軸の他端に及ぼす流体力
の関係を示す特性式が格納されている特性方程式記憶部
と、変位を検出する変位検出手段と、駆動力を検出する
駆動力検出手段と、流体力を求める流体状態検出手段と
を備える。そして変位検出手段が計測した変位，駆動力
検出手段が検出した駆動力，および流体状態検出手段が
求めた流体力のいずれか２つの計測値より、特性式を用
いて残りの１つの推定値を算出する推定値算出手段と、
推定値と残りの１つの計測値とを比較することで調節弁
の異常を判断する比較部とを備えるようにした。したが
って、この調節弁異常検出装置において、比較部は、変
位と駆動力と流体力とのバランスが正常時に比較して崩
れたときに、調節弁に異常が発生したものと判断する。
調節弁が正常なときにおける弁軸の変位，弁駆動手段に
より弁軸の一端に加えられ弁軸の変位に連動して変化す
る駆動力，流体が弁を介して弁軸の他端に及ぼす流体力
の関係を示す特性式が格納されている特性方程式記憶部
と、変位を検出する変位検出手段と、駆動力を検出する
駆動力検出手段と、流体力を求める流体状態検出手段と
を備える。そして変位検出手段が計測した変位，駆動力
検出手段が検出した駆動力，および流体状態検出手段が
求めた流体力のいずれか２つの計測値より、特性式を用
いて残りの１つの推定値を算出する推定値算出手段と、
推定値と残りの１つの計測値とを比較することで調節弁
の異常を判断する比較部とを備えるようにした。したが
って、この調節弁異常検出装置において、比較部は、変
位と駆動力と流体力とのバランスが正常時に比較して崩
れたときに、調節弁に異常が発生したものと判断する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。まず、この発明の概要について説明
する。調節弁における弁軸芯方向の力の関係は、図１に
示されるように、操作器空気圧力によるバルブステム
（弁軸）３の駆動力，ダイヤフラム６を押し戻すバネ９
の力，そして，バルブプラグ１が流体より受ける流体力
でバランスをとっている。
参照して説明する。まず、この発明の概要について説明
する。調節弁における弁軸芯方向の力の関係は、図１に
示されるように、操作器空気圧力によるバルブステム
（弁軸）３の駆動力，ダイヤフラム６を押し戻すバネ９
の力，そして，バルブプラグ１が流体より受ける流体力
でバランスをとっている。
【００１３】ここで、流体が弁軸３に及ぼす力Ｆｆは、
調節弁を通過する流体のバルブプラグ１周辺の圧力によ
る力と、流体運動量変化による力との和になる。したが
って、力Ｆｆと流体の調節弁（バルブプラグ１）の前後
差圧ΔＰと流体流量Ｑとの関係を、例えば、以下の
（１）式で近似的に表すことができる。そして、あらか
じめ定数Ｃ1，Ｃ2を求めておけば、差圧ΔＰと流量Ｑを
検出することで、力Ｆｆを検出することができる。Ｆｆ
＝Ｃ1×ΔＰ＋Ｃ2Ｑ・・・（１）なお、Ｆｆ＝Ｃ1×Δ
Ｐ＋Ｃ2Ｑ＋Ｃ3Ｑ2とおいても良い。この場合は、あら
かじめ定数Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3を求めておけば、差圧ΔＰと
流量Ｑを検出することで、力Ｆｆを検出することができ
る。
調節弁を通過する流体のバルブプラグ１周辺の圧力によ
る力と、流体運動量変化による力との和になる。したが
って、力Ｆｆと流体の調節弁（バルブプラグ１）の前後
差圧ΔＰと流体流量Ｑとの関係を、例えば、以下の
（１）式で近似的に表すことができる。そして、あらか
じめ定数Ｃ1，Ｃ2を求めておけば、差圧ΔＰと流量Ｑを
検出することで、力Ｆｆを検出することができる。Ｆｆ
＝Ｃ1×ΔＰ＋Ｃ2Ｑ・・・（１）なお、Ｆｆ＝Ｃ1×Δ
Ｐ＋Ｃ2Ｑ＋Ｃ3Ｑ2とおいても良い。この場合は、あら
かじめ定数Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3を求めておけば、差圧ΔＰと
流量Ｑを検出することで、力Ｆｆを検出することができ
る。
【００１４】このとき、以下の（２）式で示される調節
弁容量Ｃvと、弁軸変位ｘの関係Ｃv（ｘ）、つまり流量
特性が既知であれば、（１）式は（２）式により以下の
（３）式あるいは（４）式となる。 Ｃv＝Ｑ／（ΔＰ）1/2・・・（２） Ｆｆ＝Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑ，ΔＰ＝（Ｑ／Ｃv（ｘ））2・・・（３） Ｆｆ＝Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑ，Ｑ＝Ｃv（ｘ）（ΔＰ）1/2・・・（４）
弁容量Ｃvと、弁軸変位ｘの関係Ｃv（ｘ）、つまり流量
特性が既知であれば、（１）式は（２）式により以下の
（３）式あるいは（４）式となる。 Ｃv＝Ｑ／（ΔＰ）1/2・・・（２） Ｆｆ＝Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑ，ΔＰ＝（Ｑ／Ｃv（ｘ））2・・・（３） Ｆｆ＝Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑ，Ｑ＝Ｃv（ｘ）（ΔＰ）1/2・・・（４）
【００１５】（３）式を用いれば、流体流量を検出する
ことで、流体が弁軸に及ぼす力が検出できる。また、
（４）式を用いれば、調節弁前後差圧を検出すること
で、流体が弁軸に及ぼす力が検出できる。一方、流体が
弁軸に及ぼす力Ｆｆを調節弁上流圧Ｐ１と下流圧Ｐ２と
流体流量Ｑを用い、以下の（１）′式で近似的に表すこ
ともできる。 Ｆｆ＝Ｃ１×Ｐ１＋Ｃ２×Ｐ２＋Ｃ３×Ｑ・・・・（１）′ ここで、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は定数であり、これらを予め
求めておけば、上流圧Ｐ１と下流圧Ｐ２と流量Ｑを検出
することで、流体が弁軸に及ぼす力Ｆｆを検出すること
ができる。
ことで、流体が弁軸に及ぼす力が検出できる。また、
（４）式を用いれば、調節弁前後差圧を検出すること
で、流体が弁軸に及ぼす力が検出できる。一方、流体が
弁軸に及ぼす力Ｆｆを調節弁上流圧Ｐ１と下流圧Ｐ２と
流体流量Ｑを用い、以下の（１）′式で近似的に表すこ
ともできる。 Ｆｆ＝Ｃ１×Ｐ１＋Ｃ２×Ｐ２＋Ｃ３×Ｑ・・・・（１）′ ここで、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は定数であり、これらを予め
求めておけば、上流圧Ｐ１と下流圧Ｐ２と流量Ｑを検出
することで、流体が弁軸に及ぼす力Ｆｆを検出すること
ができる。
【００１６】また、前述した（２）式とΔＰ＝Ｐ１−Ｐ
２の関係とから、上述の（１）′式は、以下の（４）′
式となる。 Ｆｆ＝Ｃ１×Ｐ１＋Ｃ２×Ｐ２＋Ｃ３×Ｑ， Ｑ＝Ｃv（ｘ）×（Ｐ１−Ｐ２）1/2 ・・・（４）′ この（４）′式を用いれば、調節弁上流圧および下流圧
を検出することで、流体が弁軸に及ぼす力を検出でき
る。
２の関係とから、上述の（１）′式は、以下の（４）′
式となる。 Ｆｆ＝Ｃ１×Ｐ１＋Ｃ２×Ｐ２＋Ｃ３×Ｑ， Ｑ＝Ｃv（ｘ）×（Ｐ１−Ｐ２）1/2 ・・・（４）′ この（４）′式を用いれば、調節弁上流圧および下流圧
を検出することで、流体が弁軸に及ぼす力を検出でき
る。
【００１７】ただし、流体が弁軸３に及ぼす力と、調節
弁を通過する流体の圧力と流体流量の関係は、調節弁機
種によって異なる。流体が弁軸３に及ぼす力が、調節弁
を通過する流体の圧力または流体流量のみの関数として
表現できる場合もある。また、流体の圧力による力が、
調節弁上流圧または調節弁下流圧のみの関数として表現
できる場合もある。つまり、いずれにしても、調節弁前
後差圧または調節弁上流圧および下流圧または流体流量
を検出することで、流体が弁軸３に及ぼす力を検出でき
る。なお、以下では、流体が弁軸に及ぼす力を調節弁前
後差圧と流体流量で近似できる場合を例に取り説明す
る。
弁を通過する流体の圧力と流体流量の関係は、調節弁機
種によって異なる。流体が弁軸３に及ぼす力が、調節弁
を通過する流体の圧力または流体流量のみの関数として
表現できる場合もある。また、流体の圧力による力が、
調節弁上流圧または調節弁下流圧のみの関数として表現
できる場合もある。つまり、いずれにしても、調節弁前
後差圧または調節弁上流圧および下流圧または流体流量
を検出することで、流体が弁軸３に及ぼす力を検出でき
る。なお、以下では、流体が弁軸に及ぼす力を調節弁前
後差圧と流体流量で近似できる場合を例に取り説明す
る。
【００１８】ここで、これらの、流体が弁軸に及ぼす力
と調節弁前後の差圧または流体流量の関係を、以下の
（５）式に示す特性方程式として用意しておく。空気で
駆動する調節弁の場合、以下に示すような特性方程式と
なる。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ0）＋Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑ・・・（５） なお、Ｐは操作器空気圧力、ｘは弁軸変位、ΔＰは調節
弁前後の差圧、Ｑは流体流量、Ｓはダイヤフラム断面積
（定数１）、Ｋはバネ剛性を表す定数（定数２）、ｘ0
は弁軸変位初期値（定数３）、Ｃ1，Ｃ2は流体力を表す
定数（定数４，５）である。
と調節弁前後の差圧または流体流量の関係を、以下の
（５）式に示す特性方程式として用意しておく。空気で
駆動する調節弁の場合、以下に示すような特性方程式と
なる。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ0）＋Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑ・・・（５） なお、Ｐは操作器空気圧力、ｘは弁軸変位、ΔＰは調節
弁前後の差圧、Ｑは流体流量、Ｓはダイヤフラム断面積
（定数１）、Ｋはバネ剛性を表す定数（定数２）、ｘ0
は弁軸変位初期値（定数３）、Ｃ1，Ｃ2は流体力を表す
定数（定数４，５）である。
【００１９】ここでは、調節弁の弁軸の軸芯方向に作用
する力の平衡関係を考慮し、以下の３つの状態の関係を
特性方程式として表現している。すなわち、操作器空
気圧力に相当する弁軸駆動力ＰＳと、弁軸を支えるバ
ネにおける弁軸変位によって決まるバネ縮み量に相当す
るバネ力Ｋ（ｘ−ｘ0 ）と、流体を流すことにより弁
軸が受ける流体力Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑとの関係である。そし
て、例えば、測定した弁軸変位と流量とより上記（５）
式により操作器空気圧力の推定値を求め、この推定値と
実測により得られた操作器空気圧力の値とを比較する。
この比較による乖離が所定値以上で有れば、調節弁に異
常が発生しているものと判断できる。
する力の平衡関係を考慮し、以下の３つの状態の関係を
特性方程式として表現している。すなわち、操作器空
気圧力に相当する弁軸駆動力ＰＳと、弁軸を支えるバ
ネにおける弁軸変位によって決まるバネ縮み量に相当す
るバネ力Ｋ（ｘ−ｘ0 ）と、流体を流すことにより弁
軸が受ける流体力Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑとの関係である。そし
て、例えば、測定した弁軸変位と流量とより上記（５）
式により操作器空気圧力の推定値を求め、この推定値と
実測により得られた操作器空気圧力の値とを比較する。
この比較による乖離が所定値以上で有れば、調節弁に異
常が発生しているものと判断できる。
【００２０】なお、調節弁前後差圧を計測せず、流体流
量のみを計測する場合には、以下の（６）式に示す関係
式を特性方程式とすればよい。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ0）＋Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑ， ΔＰ＝（Ｑ／Ｃv（ｘ））2 ・・・（６） なお、Ｃv（ｘ）は流量特性である。また、流体流量を
計測せず、調節弁前後差圧を計測する場合には、以下の
（７）式に示す関係式を特性方程式とすればよい。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ0）＋Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑ， Ｑ＝Ｃv（ｘ）・（ΔＰ）1/2 ・・・（７） この場合、定数１〜５まで、および、弁容量Ｃv と弁軸
変位ｘの関係すなわち流量特性Ｃv（ｘ）をあらかじめ
用意しておけばよい。
量のみを計測する場合には、以下の（６）式に示す関係
式を特性方程式とすればよい。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ0）＋Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑ， ΔＰ＝（Ｑ／Ｃv（ｘ））2 ・・・（６） なお、Ｃv（ｘ）は流量特性である。また、流体流量を
計測せず、調節弁前後差圧を計測する場合には、以下の
（７）式に示す関係式を特性方程式とすればよい。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ0）＋Ｃ1ΔＰ＋Ｃ2Ｑ， Ｑ＝Ｃv（ｘ）・（ΔＰ）1/2 ・・・（７） この場合、定数１〜５まで、および、弁容量Ｃv と弁軸
変位ｘの関係すなわち流量特性Ｃv（ｘ）をあらかじめ
用意しておけばよい。
【００２１】一方、流体が調節弁３に及ぼす力を調節弁
上流圧，下流圧，流体流量で近似する場合においては、
前述の特性方程式として、以下の（５）′を用いるよう
にすればよい。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ０）＋Ｃ１×Ｐ１＋Ｃ２×Ｐ２＋Ｃ３×Ｑ・・・（５）′ なお、Ｐ１は調節弁上流圧、Ｐ２は調節弁下流圧、Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３は流体力を表す定数（定数４，５，６）
である。また、流体流量を計測せず、調節弁上流圧，下
流圧を計測する場合には、以下の（７）′式を特性方程
式とすればよい。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ０）＋Ｃ１×Ｐ１＋Ｃ２×Ｐ２＋Ｃ３×Ｑ， Ｑ＝Ｃv（ｘ）×（Ｐ１−Ｐ２）1/2・・・（７）′ この場合、定数１〜６まで、および、弁容量Ｃvと弁軸
変位ｘの関係、すなわち、流量特性Ｃv（ｘ）を予め用
意しておけばよい。
上流圧，下流圧，流体流量で近似する場合においては、
前述の特性方程式として、以下の（５）′を用いるよう
にすればよい。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ０）＋Ｃ１×Ｐ１＋Ｃ２×Ｐ２＋Ｃ３×Ｑ・・・（５）′ なお、Ｐ１は調節弁上流圧、Ｐ２は調節弁下流圧、Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３は流体力を表す定数（定数４，５，６）
である。また、流体流量を計測せず、調節弁上流圧，下
流圧を計測する場合には、以下の（７）′式を特性方程
式とすればよい。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ０）＋Ｃ１×Ｐ１＋Ｃ２×Ｐ２＋Ｃ３×Ｑ， Ｑ＝Ｃv（ｘ）×（Ｐ１−Ｐ２）1/2・・・（７）′ この場合、定数１〜６まで、および、弁容量Ｃvと弁軸
変位ｘの関係、すなわち、流量特性Ｃv（ｘ）を予め用
意しておけばよい。
【００２２】図２は、この発明の実施の形態における調
節弁異常検出システムの構成を示す構成図である。な
お、図２は、流体が弁軸３に及ぼす力が、流体流量で近
似できる場合の構成である。図２に示されるように、こ
の調節弁異常検出システムは、調節弁２１とこの調節弁
２１を駆動制御する電空ポジショナ２２と調節弁異常検
出装置２３および警報手段２４から構成されている。電
空ポジショナ２２では、まず入力手段２２１に入力され
た目標値が、制御演算手段２２２に入力される。
節弁異常検出システムの構成を示す構成図である。な
お、図２は、流体が弁軸３に及ぼす力が、流体流量で近
似できる場合の構成である。図２に示されるように、こ
の調節弁異常検出システムは、調節弁２１とこの調節弁
２１を駆動制御する電空ポジショナ２２と調節弁異常検
出装置２３および警報手段２４から構成されている。電
空ポジショナ２２では、まず入力手段２２１に入力され
た目標値が、制御演算手段２２２に入力される。
【００２３】この入力された目標値に従い、制御演算手
段２２２は、操作器空気圧力発生手段２２３を制御す
る。ここで、操作器空気圧力発生手段２２３は、図５に
示したエア供給口８にエアを送り込んでダイヤフラム６
を押し下げることで、調節弁２１を駆動させる。そし
て、制御演算手段２２２は、弁軸変位検出手段２２４が
検出する弁軸変位を監視し、これが目標値となったら操
作器空気圧力発生手段２２３の動作を停止する。
段２２２は、操作器空気圧力発生手段２２３を制御す
る。ここで、操作器空気圧力発生手段２２３は、図５に
示したエア供給口８にエアを送り込んでダイヤフラム６
を押し下げることで、調節弁２１を駆動させる。そし
て、制御演算手段２２２は、弁軸変位検出手段２２４が
検出する弁軸変位を監視し、これが目標値となったら操
作器空気圧力発生手段２２３の動作を停止する。
【００２４】一方、異常検出部２３では、操作器空気圧
力検出手段２３１が操作器空気圧力発生手段２２３の送
り出している空気圧力を検出している。また、流量検出
手段２３２が調節弁の調節している流体流量を検出して
いる。そして、流体状態検出手段２３７で、前述した流
体が弁軸３に及ぼす力と流体流量の関係、および、流量
検出手段２３２が検出している流体流量から、流体が弁
軸３に及ぼす力、すなわち、流体力を求めるようにして
いる。ここで、操作器空気圧力推定部２３４では、特性
方程式記憶部２３３に格納されている前述した特性方程
式より、流体状態検出手段２３７が算出している流体力
および弁軸変位検出手段２２４が検出している弁軸変位
を用い、操作器空気圧力推定値を算出する。
力検出手段２３１が操作器空気圧力発生手段２２３の送
り出している空気圧力を検出している。また、流量検出
手段２３２が調節弁の調節している流体流量を検出して
いる。そして、流体状態検出手段２３７で、前述した流
体が弁軸３に及ぼす力と流体流量の関係、および、流量
検出手段２３２が検出している流体流量から、流体が弁
軸３に及ぼす力、すなわち、流体力を求めるようにして
いる。ここで、操作器空気圧力推定部２３４では、特性
方程式記憶部２３３に格納されている前述した特性方程
式より、流体状態検出手段２３７が算出している流体力
および弁軸変位検出手段２２４が検出している弁軸変位
を用い、操作器空気圧力推定値を算出する。
【００２５】一方、操作器空気圧力比較部２３５は、操
作器空気圧力検出手段２３１が検出した空気圧力と操作
器空気圧力推定値とを比較する。そして、操作器空気圧
力比較部２３５は、この比較の結果、検出された空気圧
力と操作器空気圧力推定値とが動作範囲の５％以上乖離
していた場合、警報信号出力部２３６に警報信号を出力
させる。警報信号出力部２３６が警報信号を出力する
と、これを受けた警報手段２４が、調節弁２１に異常が
発生していることを警報を発するなどにより知らせる。
作器空気圧力検出手段２３１が検出した空気圧力と操作
器空気圧力推定値とを比較する。そして、操作器空気圧
力比較部２３５は、この比較の結果、検出された空気圧
力と操作器空気圧力推定値とが動作範囲の５％以上乖離
していた場合、警報信号出力部２３６に警報信号を出力
させる。警報信号出力部２３６が警報信号を出力する
と、これを受けた警報手段２４が、調節弁２１に異常が
発生していることを警報を発するなどにより知らせる。
【００２６】ところで、上述した図２を用いた説明で
は、流体の弁軸３に及ぼす力が、流体流量で近似できる
場合について説明したが、これに限るものではない。前
述したように、流体が弁軸３に及ぼす力Ｆｆは、実際に
は、調節弁を通過する流体のバルブプラグ１周辺の圧力
による力と、流体運動量変化による力との和になる。し
たがって、図７に示すように、図２に示す構成に加えて
圧力検出手段２３８を設け、流量検出手段２３２が検出
した流体流量に加え、その圧力検出手段２３８が検出し
た調節弁上流圧，下流圧も用いて、流体状態検出２３７
が流体力を求めるようにしてもよい。また、流体の弁軸
３に及ぼす力が、調節弁前後差圧で近似できる場合は、
圧力検出手段２３８が検出した調節弁上流圧および下流
圧のみを用いて、流体状態検出２３７が流体力を求める
ようにしてもよい。また、調節弁上流圧もしくは調節弁
下流圧どちらかのみを用いるようにしてもよく、加えて
それらの差圧を用いるようにしてもよい。
は、流体の弁軸３に及ぼす力が、流体流量で近似できる
場合について説明したが、これに限るものではない。前
述したように、流体が弁軸３に及ぼす力Ｆｆは、実際に
は、調節弁を通過する流体のバルブプラグ１周辺の圧力
による力と、流体運動量変化による力との和になる。し
たがって、図７に示すように、図２に示す構成に加えて
圧力検出手段２３８を設け、流量検出手段２３２が検出
した流体流量に加え、その圧力検出手段２３８が検出し
た調節弁上流圧，下流圧も用いて、流体状態検出２３７
が流体力を求めるようにしてもよい。また、流体の弁軸
３に及ぼす力が、調節弁前後差圧で近似できる場合は、
圧力検出手段２３８が検出した調節弁上流圧および下流
圧のみを用いて、流体状態検出２３７が流体力を求める
ようにしてもよい。また、調節弁上流圧もしくは調節弁
下流圧どちらかのみを用いるようにしてもよく、加えて
それらの差圧を用いるようにしてもよい。
【００２７】以上示したように、この実施の形態によれ
ば、図３に示すように、操作空気圧力と弁軸変位と
流体力の３者のバランス関係に基づく関係式を用い、
調節弁の異常を検出するようにした。なお、流体が弁軸
に及ぼす力つまり流体力が、調節弁前後差圧または流体
流量で近似できる場合には、操作器空気圧力と弁軸
変位と流体流量の３者のバランス関係に基づく関係式
を用い、調節弁の異常を検出するようにすればよい。こ
のため、いずれか２つの関係だけを用いるようにした従
来とは異なり、流体の制御状態が大きく異なるような場
合でも、これを異常として検出することなく、精度良く
調節弁の異常を検出できる。
ば、図３に示すように、操作空気圧力と弁軸変位と
流体力の３者のバランス関係に基づく関係式を用い、
調節弁の異常を検出するようにした。なお、流体が弁軸
に及ぼす力つまり流体力が、調節弁前後差圧または流体
流量で近似できる場合には、操作器空気圧力と弁軸
変位と流体流量の３者のバランス関係に基づく関係式
を用い、調節弁の異常を検出するようにすればよい。こ
のため、いずれか２つの関係だけを用いるようにした従
来とは異なり、流体の制御状態が大きく異なるような場
合でも、これを異常として検出することなく、精度良く
調節弁の異常を検出できる。
【００２８】なお、上述では、流体力と弁軸変位を用
い、操作空気圧力推定値を算出するようにしている。ま
た、流体力を調節弁前後差圧または流体流量で近似でき
る場合は流体流量と弁軸変位を用い、操作空気圧力推定
値を算出するようにしているが、これらに限るものでは
ない。操作器空気圧力（弁軸駆動力）と弁軸変位を用
い、流体力（流体の弁軸に及ぼす力）の推定値を算出
し、検出した流体力と比較するようにしてもよい。ま
た、流体力を調節弁前後差圧または流体流量で近似でき
る場合は、操作器空気圧力と弁軸変位を用いて流体流量
の推定値を算出し、検出した流体流量と比較するように
してもよい。一方、操作空気圧力と流体力を用いて弁軸
変位の推定値を算出し、計測した弁軸変位と比較するよ
うにしてもよい。この場合についても、流体力を調節弁
前後差圧または流体流量で近似できる場合は、操作器空
気圧力と流体流量を用いて弁軸変位の推定値を算出し、
計測した弁軸変位と比較するようにしてもよい。
い、操作空気圧力推定値を算出するようにしている。ま
た、流体力を調節弁前後差圧または流体流量で近似でき
る場合は流体流量と弁軸変位を用い、操作空気圧力推定
値を算出するようにしているが、これらに限るものでは
ない。操作器空気圧力（弁軸駆動力）と弁軸変位を用
い、流体力（流体の弁軸に及ぼす力）の推定値を算出
し、検出した流体力と比較するようにしてもよい。ま
た、流体力を調節弁前後差圧または流体流量で近似でき
る場合は、操作器空気圧力と弁軸変位を用いて流体流量
の推定値を算出し、検出した流体流量と比較するように
してもよい。一方、操作空気圧力と流体力を用いて弁軸
変位の推定値を算出し、計測した弁軸変位と比較するよ
うにしてもよい。この場合についても、流体力を調節弁
前後差圧または流体流量で近似できる場合は、操作器空
気圧力と流体流量を用いて弁軸変位の推定値を算出し、
計測した弁軸変位と比較するようにしてもよい。
【００２９】ところで、上記実施の形態では、上下する
バルブプラグにより流量を制御する調節弁に関して示し
たが、これに限るものではない。図４に示される、バタ
フライ弁と呼ばれる調節弁に対応することもできる。こ
の調節弁は、弁軸３の上下運動により、弁羽根４１を軸
４２を中心として回転することで、管４３内を流れる流
体流量を調節する。この場合、特性式は、軸４２回りの
トルクの釣り合い式を用いるようにすればよい。
バルブプラグにより流量を制御する調節弁に関して示し
たが、これに限るものではない。図４に示される、バタ
フライ弁と呼ばれる調節弁に対応することもできる。こ
の調節弁は、弁軸３の上下運動により、弁羽根４１を軸
４２を中心として回転することで、管４３内を流れる流
体流量を調節する。この場合、特性式は、軸４２回りの
トルクの釣り合い式を用いるようにすればよい。
【００３０】図４に示されるバタフライ弁の場合も、前
述した上下するバルブプラグにより流量を制御する調節
弁と同様に、流体が弁羽根４１に及ぼす力は、調節弁を
通過する流体の弁羽根４１周辺の圧力による力と、流体
運動量変化による力であると考えることができる。図４
に示されるように、管４３内を流量Ｑ，流速ｖで流体が
流れているとすると、弁羽根４１前後に差圧が発生す
る。ここで、弁羽根４１の前後差圧による力は、弁羽根
４１の上部と下部において等しくなっている。したがっ
て、軸４２回りのトルクの釣り合いを考えると、弁前後
差圧による軸４２回りのトルクは発生していない。
述した上下するバルブプラグにより流量を制御する調節
弁と同様に、流体が弁羽根４１に及ぼす力は、調節弁を
通過する流体の弁羽根４１周辺の圧力による力と、流体
運動量変化による力であると考えることができる。図４
に示されるように、管４３内を流量Ｑ，流速ｖで流体が
流れているとすると、弁羽根４１前後に差圧が発生す
る。ここで、弁羽根４１の前後差圧による力は、弁羽根
４１の上部と下部において等しくなっている。したがっ
て、軸４２回りのトルクの釣り合いを考えると、弁前後
差圧による軸４２回りのトルクは発生していない。
【００３１】一方、弁羽根４１と管４３の隙間の下部と
上部を通っていく流体は、その流速がそれぞれｖ1，ｖ2
となっており、これはｖより非常に大きなものとなって
いる。すなわち、それらの領域では、流体の運動量が変
化していることになる。このため、その反力として、弁
羽根４１はＦ1，Ｆ2の力を受けることになる。また一
方、流体が弁羽根４１に沿って上部と下部に流れる場
合、弁羽根４１に沿って方向について流体運動量の法則
を適用すれば、弁羽根４１の上部と下部とでは流量に差
が発生していることがわかる。したがって、ｑ1＞ｑ2と
なり、したがってｖ1＞ｖ2となる。つまり、運動量の変
化の度合いは下部の方が大きく、したがって、Ｆ1＞Ｆ2
となる。
上部を通っていく流体は、その流速がそれぞれｖ1，ｖ2
となっており、これはｖより非常に大きなものとなって
いる。すなわち、それらの領域では、流体の運動量が変
化していることになる。このため、その反力として、弁
羽根４１はＦ1，Ｆ2の力を受けることになる。また一
方、流体が弁羽根４１に沿って上部と下部に流れる場
合、弁羽根４１に沿って方向について流体運動量の法則
を適用すれば、弁羽根４１の上部と下部とでは流量に差
が発生していることがわかる。したがって、ｑ1＞ｑ2と
なり、したがってｖ1＞ｖ2となる。つまり、運動量の変
化の度合いは下部の方が大きく、したがって、Ｆ1＞Ｆ2
となる。
【００３２】すなわち、弁羽根４１は流体の流れによっ
てその回転方向に力を受けることになり、それが流体力
に関係する力となっている。したがって、この調節弁に
おいては、上述したＦ1＞Ｆ2のために発生する力による
軸４２回りのトルクの釣り合い式を特性式に用いるよう
にすれば、前述と同様にしてその異常を検出することが
可能となる。
てその回転方向に力を受けることになり、それが流体力
に関係する力となっている。したがって、この調節弁に
おいては、上述したＦ1＞Ｆ2のために発生する力による
軸４２回りのトルクの釣り合い式を特性式に用いるよう
にすれば、前述と同様にしてその異常を検出することが
可能となる。
【００３３】すなわち、このバタフライ弁の場合は、流
体が弁軸３に及ぼす力Ｆｆと、流体流量との関係に注目
すれば良く、それらの関係を、例えば、以下の（８）式
で近似的に表すことができる。 Ｆｆ＝Ｃ2Ｑ・・・（８） そして、あらかじめ定数Ｃ2を求めておけば、流量Ｑを
検出することで、力Ｆｆを検出することができる。な
お、Ｆｆ＝Ｃ2Ｑ ＋Ｃ3Ｑ2とおいても良い。この場合
は、あらかじめ定数Ｃ2，Ｃ3を求めておけば、流量Ｑを
検出することで、力Ｆｆを検出することができる。ま
た、Ｆｆ＝Ｃ3Ｑ2とおいてもよい。
体が弁軸３に及ぼす力Ｆｆと、流体流量との関係に注目
すれば良く、それらの関係を、例えば、以下の（８）式
で近似的に表すことができる。 Ｆｆ＝Ｃ2Ｑ・・・（８） そして、あらかじめ定数Ｃ2を求めておけば、流量Ｑを
検出することで、力Ｆｆを検出することができる。な
お、Ｆｆ＝Ｃ2Ｑ ＋Ｃ3Ｑ2とおいても良い。この場合
は、あらかじめ定数Ｃ2，Ｃ3を求めておけば、流量Ｑを
検出することで、力Ｆｆを検出することができる。ま
た、Ｆｆ＝Ｃ3Ｑ2とおいてもよい。
【００３４】ここで、それらの流体が弁軸に及ぼす力と
流体流量の関係を、以下の（９）式に示すような特性方
程式として用意しておく。なおこれは、調節弁を空気で
駆動する場合である。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ0）＋Ｃ2’Ｑ・・・（９） なお、Ｐは操作器空気圧力、ｘは弁軸変位、Ｑは流体流
量、Ｓはダイヤフラム断面積（定数１）、Ｋはバネ剛性
を表す定数（定数２）、ｘ0 は弁軸変位初期値（定数
３）、Ｃ2’は流体力を表す定数（定数５）である。な
お、（９）式は、軸４２回りのトルク、つまり弁軸駆動
力によって生じる軸４２回りのトルクと、流体力によっ
て生じる軸４２回りのトルクとが釣り合っていることを
近似的に表している。
流体流量の関係を、以下の（９）式に示すような特性方
程式として用意しておく。なおこれは、調節弁を空気で
駆動する場合である。 ＰＳ＝Ｋ（ｘ−ｘ0）＋Ｃ2’Ｑ・・・（９） なお、Ｐは操作器空気圧力、ｘは弁軸変位、Ｑは流体流
量、Ｓはダイヤフラム断面積（定数１）、Ｋはバネ剛性
を表す定数（定数２）、ｘ0 は弁軸変位初期値（定数
３）、Ｃ2’は流体力を表す定数（定数５）である。な
お、（９）式は、軸４２回りのトルク、つまり弁軸駆動
力によって生じる軸４２回りのトルクと、流体力によっ
て生じる軸４２回りのトルクとが釣り合っていることを
近似的に表している。
【００３５】そして、例えば、測定した弁軸変位と流量
とで上記（９）式により操作器空気圧力の推定値を求
め、この推定値と実測により得られた操作器空気圧力の
値とを比較する。この比較による乖離が所定値以上で有
れば、このバタフライ弁においても異常が発生している
ものと判断できる。すなわち、図２の調節弁異常検出シ
ステムの特性方程式記憶部２３３に、上述の特性方程式
を用意しておけばよい。
とで上記（９）式により操作器空気圧力の推定値を求
め、この推定値と実測により得られた操作器空気圧力の
値とを比較する。この比較による乖離が所定値以上で有
れば、このバタフライ弁においても異常が発生している
ものと判断できる。すなわち、図２の調節弁異常検出シ
ステムの特性方程式記憶部２３３に、上述の特性方程式
を用意しておけばよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、調
節弁が正常なときにおける、弁軸の変位と，弁駆動手段
により弁軸の一端に加えられ弁軸の変位に連動して変化
する駆動力と，流体が弁を介して弁軸の他端に及ぼす流
体力との関係を示す特性式を用意する。そして、変位，
駆動力，および流体力のいずれか２つの計測結果より、
特性式を用いて残りの１つの推定値を算出し、例えば、
この推定値とその残りの１つの計測結果との差が所定値
以上となったとき、調節弁に異常が発生していると判断
するようにした。すなわち、変位と駆動力と流体力との
バランスが、正常時に比較して崩れたときに異常と判断
するようにした。このため、ある時の流体流量の状態
が、設定されている特性式が得られる流量状態より大き
く異なるときなど、制御状態が大きく変化しているよう
な場合でも、正確に調節弁の異常を検出できるようにな
る。
節弁が正常なときにおける、弁軸の変位と，弁駆動手段
により弁軸の一端に加えられ弁軸の変位に連動して変化
する駆動力と，流体が弁を介して弁軸の他端に及ぼす流
体力との関係を示す特性式を用意する。そして、変位，
駆動力，および流体力のいずれか２つの計測結果より、
特性式を用いて残りの１つの推定値を算出し、例えば、
この推定値とその残りの１つの計測結果との差が所定値
以上となったとき、調節弁に異常が発生していると判断
するようにした。すなわち、変位と駆動力と流体力との
バランスが、正常時に比較して崩れたときに異常と判断
するようにした。このため、ある時の流体流量の状態
が、設定されている特性式が得られる流量状態より大き
く異なるときなど、制御状態が大きく変化しているよう
な場合でも、正確に調節弁の異常を検出できるようにな
る。
【００３７】さらに、本発明において、駆動力（操作器
空気圧力）と弁軸変位と流体流量と流体の圧力（調節弁
上流圧力および下流圧力、または調節弁前後差圧）を検
出する構成を用いる場合、ある程度異常の原因特定がで
きるようになる。例えば、上述の場合においては、弁軸
変位，流体流量，流体の圧力を検出しているので、流体
流量と調節弁前後差圧から算出できる調節弁容量と、弁
軸変位との関係を監視することもできる。つまり、実際
に所望とする調節弁容量となっているかどうかという流
量特性の変化を併せて検出することができる。この流量
特性の変化は、例えば、バルブプラグの摩耗などにより
発生するものである。したがって、この流量特性の変化
を検出することで、バルブプラグの摩耗など、調節弁の
異常な状態を検出することができる。
空気圧力）と弁軸変位と流体流量と流体の圧力（調節弁
上流圧力および下流圧力、または調節弁前後差圧）を検
出する構成を用いる場合、ある程度異常の原因特定がで
きるようになる。例えば、上述の場合においては、弁軸
変位，流体流量，流体の圧力を検出しているので、流体
流量と調節弁前後差圧から算出できる調節弁容量と、弁
軸変位との関係を監視することもできる。つまり、実際
に所望とする調節弁容量となっているかどうかという流
量特性の変化を併せて検出することができる。この流量
特性の変化は、例えば、バルブプラグの摩耗などにより
発生するものである。したがって、この流量特性の変化
を検出することで、バルブプラグの摩耗など、調節弁の
異常な状態を検出することができる。
【００３８】一方、駆動力と弁軸変位と流体流量と流体
の圧力を検出する構成を用いる場合、流体流量と流体圧
力により流体力を求めるようにしている。すなわち、こ
の構成においては、調節弁容量と弁軸変位との関係、つ
まり、流量特性の式を特性方程式として利用していな
い。このため、この構成では流量特性の変化は異常検出
の対象とはならない。すなわち、上述した構成により異
常検出を行う場合、流量特性の変化による異常は検出さ
れない。しかし、この構成では流体流量と調節弁前後差
圧を測定しているので、それらから流量特性を算出でき
る。
の圧力を検出する構成を用いる場合、流体流量と流体圧
力により流体力を求めるようにしている。すなわち、こ
の構成においては、調節弁容量と弁軸変位との関係、つ
まり、流量特性の式を特性方程式として利用していな
い。このため、この構成では流量特性の変化は異常検出
の対象とはならない。すなわち、上述した構成により異
常検出を行う場合、流量特性の変化による異常は検出さ
れない。しかし、この構成では流体流量と調節弁前後差
圧を測定しているので、それらから流量特性を算出でき
る。
【００３９】したがって、例えば、測定した流体流量と
調節弁前後差圧の結果より流量特性上に変化が検出さ
れ、一方で、上述した駆動力と弁軸変位と流体流量と流
体の圧力による異常検出では異常が検出されなければ、
それは、流量特性に変化をもたらす部分に異常が発生し
ているものと判断できる。一方、この駆動力と弁軸変位
と流体流量と流体の圧力による異常検出で異常が検出さ
れれば、この場合は、流量特性の変化はもたらさない部
分に異常が発生しているものと判断できる。以上のこと
から、本発明において、駆動力（（操作器空気圧力）と
弁軸変位と流体流量と流体の圧力（調節弁上流圧力およ
び下流圧力、または調節弁前後差圧）を検出する構成を
用いる場合、例えば、流量特性の変化を引き起こす不具
合とそれ以外の調節弁の不具合との切り分けなど、ある
程度の原因の特定が可能となる。
調節弁前後差圧の結果より流量特性上に変化が検出さ
れ、一方で、上述した駆動力と弁軸変位と流体流量と流
体の圧力による異常検出では異常が検出されなければ、
それは、流量特性に変化をもたらす部分に異常が発生し
ているものと判断できる。一方、この駆動力と弁軸変位
と流体流量と流体の圧力による異常検出で異常が検出さ
れれば、この場合は、流量特性の変化はもたらさない部
分に異常が発生しているものと判断できる。以上のこと
から、本発明において、駆動力（（操作器空気圧力）と
弁軸変位と流体流量と流体の圧力（調節弁上流圧力およ
び下流圧力、または調節弁前後差圧）を検出する構成を
用いる場合、例えば、流量特性の変化を引き起こす不具
合とそれ以外の調節弁の不具合との切り分けなど、ある
程度の原因の特定が可能となる。
【図１】 調節弁の概略構成を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態における調節弁異常検
出システムの構成を示す構成図である。
出システムの構成を示す構成図である。
【図３】 操作器空気圧力と弁軸変位と流体力の３者の
関係を示す説明図である。
関係を示す説明図である。
【図４】 バタフライ弁方式の調節弁の概略構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図５】 一般的な調節弁の構成を示す断面図である。
【図６】 従来の技術による調節弁異常検出システムの
構成を示す構成図である。
構成を示す構成図である。
【図７】 この発明の他の実施の形態における調節弁異
常検出システムの構成を示す構成図である。
常検出システムの構成を示す構成図である。
２１…調節弁、２２…電空ポジショナ、２３…調節弁異
常検出装置、２４…警報手段、２２１…入力手段、２２
２…制御演算手段、２２３…操作空気圧発生手段、２２
４…弁軸変位検出手段（第１もしくは第２の検出手
段）、２３１…操作器空気圧力検出手段、２３２…流量
検出手段、２３３…特性方程式記憶部、２３４…操作器
空気圧力推定部、２３５…操作器空気圧力比較部、２３
６…警報信号出力部、２３７…流体状態検出手段（第２
もしくは第１の検出手段）、２３８…圧力検出手段。
常検出装置、２４…警報手段、２２１…入力手段、２２
２…制御演算手段、２２３…操作空気圧発生手段、２２
４…弁軸変位検出手段（第１もしくは第２の検出手
段）、２３１…操作器空気圧力検出手段、２３２…流量
検出手段、２３３…特性方程式記憶部、２３４…操作器
空気圧力推定部、２３５…操作器空気圧力比較部、２３
６…警報信号出力部、２３７…流体状態検出手段（第２
もしくは第１の検出手段）、２３８…圧力検出手段。
Claims (12)
- 【請求項１】 流体が通る流路を開閉する弁と、前記弁
に接続して動かす弁軸と、前記弁軸をその軸方向に動か
す弁軸駆動手段とを備えた調節弁の異常を検出する調節
弁異常検出方法において、 前記調節弁が正常なときにおける、前記弁軸の変位と，
前記弁駆動手段により前記弁軸の一端に加えられ前記弁
軸の変位に連動して変化する駆動力と，前記流体が前記
弁を介して前記弁軸の他端に及ぼす流体力との関係を示
す特性式を用意し、 前記変位，駆動力，および流体力の中のいずれか２つを
計測し、その計測結果と前記特性式を用いて残りの１つ
の推定値を算出し、 前記残りの１つを計測し、その計測結果と前記推定値と
を比較することで前記調節弁の異常を判断することを特
徴とする調節弁異常検出方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の調節弁異常検出方法にお
いて、 前記流体力と流体の流量との関係を示す関係式を用意
し、 前記流体の流量を測定して前記関係式より前記流体力を
求めることを特徴とする調節弁異常検出方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の調節弁異常検出方法にお
いて、 前記流体力と流体の調節弁前後差圧との関係を示す関係
式を用意し、 前記流体の調節弁前後差圧を測定して前記関係式より前
記流体力を求めることを特徴とする調節弁異常検出方
法。 - 【請求項４】 請求項１記載の調節弁異常検出方法にお
いて、 前記流体力と流体の調節弁上流圧および下流圧との関係
を示す関係式を用意し、 前記流体の調節弁上流圧および下流圧を測定して前記関
係式より前記流体力を求めることを特徴とする調節弁異
常検出方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の調節弁異常検出方法にお
いて、 前記流体力と流体の調節弁上流圧との関係を示す関係式
を用意し、 前記流体の調節弁上流圧を測定して前記関係式より前記
流体力を求めることを特徴とする調節弁異常検出方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の調節弁異常検出方法にお
いて、 前記流体力と流体の調節弁下流圧との関係を示す関係式
を用意し、 前記流体の調節弁下流圧を測定して前記関係式より前記
流体力を求めることを特徴とする調節弁異常検出方法。 - 【請求項７】 流体が通る流路を開閉する弁と、前記弁
に接続して動かす弁軸と、前記弁軸をその軸方向に動か
す弁軸駆動手段とを備えた調節弁の異常を検出する調節
弁異常検出装置において、 前記調節弁が正常なときにおける、前記弁軸の変位と，
前記弁駆動手段により前記弁軸の一端に加えられ前記弁
軸の変位に連動して変化する駆動力と，前記流体が前記
弁を介して前記弁軸の他端に及ぼす流体力との関係を示
す特性式が格納されている特性方程式記憶部と、 前記変位を検出する変位検出手段と、 前記駆動力を検出する駆動力検出手段と、 前記流体力を求める流体状態検出手段と、 前記変位検出手段が計測した変位，前記駆動力検出手段
が検出した駆動力，前記および流体状態検出手段が求め
た流体力のいずれか２つの計測値より、前記特性式を用
いて残りの１つの推定値を算出する推定値算出手段と、 前記推定値と前記残りの１つの計測値とを比較すること
で、前記調節弁の異常を判断する比較部とを備えたこと
を特徴とする調節弁異常検出装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の調節弁異常検出装置にお
いて、 前記流体状態検出手段は前記流体力と流体の流量との関
係を示す関係式を備え、流量検出手段により検出した前
記流体の流量より、前記関係式を用いて前記流体力を求
めることを特徴とする調節弁異常検出装置。 - 【請求項９】 請求項７記載の調節弁異常検出装置にお
いて、 前記流体状態検出手段は前記流体力と流体の調節弁前後
差圧との関係を示す関係式を備え、差圧検出手段により
検出した前記流体の調節弁前後差圧より、前記関係式を
用いて前記流体力を求めることを特徴とする調節弁異常
検出装置。 - 【請求項１０】 請求項７記載の調節弁異常検出装置に
おいて、 前記流体状態検出手段は前記流体力と流体の調節弁上流
圧および下流圧との関係を示す関係式を備え、上流圧力
検出手段と下流圧力検出手段により検出した流体の調節
弁上流圧および下流圧より、前記関係式を用いて前記流
体力を求めることを特徴とする調節弁異常検出装置。 - 【請求項１１】 請求項７記載の調節弁異常検出装置に
おいて、 前記流体状態検出手段は前記流体力と流体の調節弁上流
圧との関係を示す関係式を備え、上流圧力検出手段によ
り検出した流体の調節弁上流圧より、前記関係式を用い
て前記流体力を求めることを特徴とする調節弁異常検出
装置。 - 【請求項１２】 請求項７記載の調節弁異常検出装置に
おいて、 前記流体状態検出手段は前記流体力と流体の調節弁下流
圧との関係を示す関係式を備え、下流圧力検出手段によ
り検出した流体の調節弁下流圧より、前記関係式を用い
て前記流体力を求めることを特徴とする調節弁異常検出
装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3479297A JP3182717B2 (ja) | 1996-06-06 | 1997-02-19 | 調節弁異常検出方法および検出装置 |
| US08/864,846 US5758686A (en) | 1996-06-06 | 1997-05-29 | Control valve abnormality detection method and apparatus |
| DE1997124754 DE19724754B4 (de) | 1996-06-06 | 1997-06-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung einer Abnormität in einem Regelventil |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-144011 | 1996-06-06 | ||
| JP14401196 | 1996-06-06 | ||
| JP3479297A JP3182717B2 (ja) | 1996-06-06 | 1997-02-19 | 調節弁異常検出方法および検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054778A true JPH1054778A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3182717B2 JP3182717B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=26373635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3479297A Expired - Fee Related JP3182717B2 (ja) | 1996-06-06 | 1997-02-19 | 調節弁異常検出方法および検出装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5758686A (ja) |
| JP (1) | JP3182717B2 (ja) |
| DE (1) | DE19724754B4 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007055370A1 (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-18 | Ham-Let Motoyama Japan Ltd. | 流体制御装置と圧力調節弁と制御方法 |
| JP2011174766A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 機器劣化評価支援方法及び機器劣化評価支援装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| US6382226B1 (en) * | 2001-04-17 | 2002-05-07 | Fisher Controls International, Inc. | Method for detecting broken valve stem |
| WO2008011092A2 (en) * | 2006-07-20 | 2008-01-24 | Askew Andy R | High pressure transducer |
| DE102008058208B4 (de) * | 2008-11-19 | 2017-01-05 | Samson Aktiengesellschaft | Stellgerät und Verfahren zur Überprüfung der korrekten Funktionsfähigkeit eines Faltenbalges eines Stellgerätes |
| FI125797B (fi) | 2009-01-09 | 2016-02-29 | Metso Flow Control Oy | Menetelmä ja laitteisto venttiilin kunnonvalvontaan |
| US9441453B2 (en) | 2010-08-04 | 2016-09-13 | Safoco, Inc. | Safety valve control system and method of use |
| JP5824333B2 (ja) * | 2011-11-10 | 2015-11-25 | アズビル株式会社 | スティックスリップ検出装置および検出方法 |
| JP6010354B2 (ja) * | 2012-06-08 | 2016-10-19 | アズビル株式会社 | ポジショナ |
| JP6010353B2 (ja) * | 2012-06-08 | 2016-10-19 | アズビル株式会社 | ポジショナ |
| ITCO20120066A1 (it) * | 2012-12-20 | 2014-06-21 | Nuovo Pignone Srl | Metodo per bilanciare la spinta, turbina e motore a turbina |
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| CN104216401B (zh) * | 2014-09-19 | 2017-01-18 | 中国商用飞机有限责任公司 | 多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置 |
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| US11340636B2 (en) * | 2017-11-29 | 2022-05-24 | Fujikin Incorporated | Abnormality diagnosis method of fluid supply line |
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1997
- 1997-02-19 JP JP3479297A patent/JP3182717B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-29 US US08/864,846 patent/US5758686A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-05 DE DE1997124754 patent/DE19724754B4/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| DE19724754B4 (de) | 2006-06-29 |
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