JPS5919366B2 - 流量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、コンピュータを利用し、モータによつて弁
体変位を行わせる流量制御装置に関し、特に、閉弁時に
、弁体が弁座に、過度の圧力で密合するのを防ぐ事を目
的とする。

気体や液体の流量を、厳密に、しかも実時間で制御する
には、コンピュータを用いるのが最適である。

この場合、コンピュータとのマッチング、精度等を勘案
すると、流量調整弁の弁操作はモータで行うのが便利で
ある。

例えば、パルスモータ、ＤＣモータで弁棒を回転駆動し
、これを昇降変位させる。このように全システムを電気
的に構成すると、精度、速度の点で満足のゆくものがで
きる。

しかし、逆に、新たな欠点も現われる。そのひとつは、
閉弁時に於ける、弁体と弁座との密合状態が不安定であ
るということである。

すなわち、弁体が弁座に軽く接触しても強く密合しても
、流量はｏで変らない。流量だけを観測していたのでは
、弁体と弁座の間の圧力の大小が分からない。従つてモ
ータは閉弁後直ちに止まるか、過度の圧力で密合してか
ら停止するのか不確定である。もし両者の圧接力が過剰
であれば、カジリ、焼付など損傷の原因になる。従来の
ように、空気圧又は油圧シリンダで弁操作をするもので
は、このような問題は少なかつた。

シリンダ圧力に元々限界があるので、弁体、弁座間に過
度の圧接力が加わることはない。本発明は、弁棒の継ぎ
手の一部に、歪ゲージ等の圧力検知器を設け、弁棒に加
わる圧力Ｆがある設定値Ｆ。

を越えた時に、モータを停止するよう構成したものであ
る。以下図面によつて説明する。

１０は配管、１は流量調整弁、２は温度圧力検出器、３
はコンピユータである。

配管１０には、気体、液体等の流体が流れる。

温度圧力検出器２は配管１０の途中に配備する。これは
、内部にオリフイス（ノズルでもよい）を備え、一次側
圧力、二次側圧力及び温度Ｔを測定する。歪みゲージ、
差動トランス等のセンサーを用い、電圧信号としてこれ
ら情報を得ることができる。流量調整弁１は、配管１０
の途中に設ける。

これは、ニードル弁、板弁、玉形弁スリーブ弁、その他
適当な弁を用いることができる。パルスモータ７は弁棒
１４を、正方向逆方向に回転させ、これを昇降する。

弁棒１４が昇降すると、弁体は弁座に当接或は離隔する
ので、任意に流量調整できる。弁の開度は、指針１３、
月盛１８によつて直視できる。

パルスモータ７の回転数は、アツプダウンカウントして
回転数検出器に記憶される。これが、バルブ開度表示９
にデジタル表示される。弁棒１４の継ぎ手部分に歪セン
サー２０を介設する。これには、弁棒１４を通じ、弁体
（図示せず）と弁座（図示せず）との密合圧力にほぼ等
しい力Ｆが加わる。歪センサー２０の出力Ｆは、増幅器
１９で増幅され、比較回路１７で停止設定値Ｆ。

と比較される。設定値Ｆ。は、密合圧力の上限を規定す
るもので、予め設定して卦かなくてはならない。比較回
路１７の出力は、アツプダウンストツプ選択回路５に入
力される。（Ｆ−ＦＯ）く０であれば、パルスモータ７
は回転を許容されるが、（Ｆ−ＦＯ）≧Ｏになると、一
・ルスモータ７は停止するようになつている。

歪センサー２０、比較回路１７より成るモータ停止機構
が本発明の髪点である。以下、全体の作用を説明する。

最初、比較回路４に所望の流量設定値Ｗｓを与える。

温度圧力検出器２は、オリフイスを通過する前後の流体
の一次圧力Ｐ１、二次圧力Ｐ２及び温度Ｔ等を測定する
。

この電圧信号は、μｖ程度でノイズを含み、インピーダ
ンスも高い。ローパスフイルタ３０，３１，３２を通り
、増幅回路４０，４１，４２を経て、ノイズをカツトさ
れた信号は、Ａ／Ｄ変換回路５０，５１，５２によつて
デジタル量に変換される。コンピユータ３は例えば、圧
縮性流体に関する流量式によつて流量を計算する。

ここで、Ｃｖは速度係数、Ｃｃは縮流係数、βは絞り面
積比、χは比熱比である。これら定数は、予めコンピユ
ータ３に入力して卦く。密度γ１は温度Ｔの関数である
。流量が多いときは、バイパス路１１のバイパス弁１２
を開き、分流させる。この場合、バイパス弁１２の開度
パラメータＥも計算式に入つてくるのは勿論である。コ
ンピユータ３で計算された実流量ＷＯと、設定値Ｗｓと
は比較回路４で比較される。

ＷＯ−Ｗｓの値が、正、零、負の場合によつて、アツプ
ダウンストツプ選択回路５の三つの状態−アツプパルス
、パルス無し、ダウンパルス一の内ひとつが選択される
。パルスモータ７はその信号に応じ、正転、反転成は停
止する。

そして、弁体は、差の絶対値１（ＷＯ−Ｗｓ）ｌを減少
させる方向へ変位する。流量ＷＯの計算は、一定サンプ
リング時間Ｔｓごとに行われる。従つて自動的に、迅速
な修正動作が遂行され、速やかに、流量ＷＯは設定値Ｗ
ｓに収束する。さて閉弁時が問題である。

たとえば、閉弁の為に、設定値Ｗｓ＝Ｏとすると、弁体
が弁座に軽く接触しただけでもＷＯ＝０になるから、Ｗ
Ｏ−Ｗｓ＝Ｏで、モータは停止してしまう。

しかし、弁体と弁座の間には或る程度の押圧力が働いて
いなくてはならない。

そうでなければ、微小な漏れを阻止できないからである
。そこで、Ｗｓ＝−δ（δ〉Ｏ）に例えば設定する。

するとＷＯ：Ｏであつても、比較回路４は停止信号を出
さず、モータ７は回転を持続できる。徐々に、歪センサ
ー２０に加わる圧力Ｆが増加するから、やがて設定圧力
Ｆ。に達する。ここで比較回路１７は、選択回路５に停
止信号を与える。パルス発生は止まり、モータ７も停止
する。０Ｒ回路１６、微分回路１５は緊急保護系統に係
る。

０Ｒ回路１６は圧力Ｐ，，Ｐ２、温度Ｔの急激な変動を
検出し、コンピユータ３を通さずアツプダウンストツプ
選択回路５に緊急指令を与える。

微分回路１６は、二次圧力Ｐ２の急激な変動の「増」又
は「減」の方向を知るためのものである。これら緊急保
護回路は、コンピユータ３の処理時間が十分速ければ不
用になる。図では、比較回路４、アツプダウンストツプ
選択回路５、比較回路１７等は、コンピユータ３の外部
に設けられている。

しかし、これら機能をコンピユータ３の内部で代替させ
ることは容易である。コンピユータ３として、マイクロ
コンピユータを使うのが経済性の点で有望であるが、マ
イクロコンピユータであつても、それら機能を担わせる
ことができる。本発明によれば、流量を算出するのにコ
ンピユータを用いるため、変数が多くても厳密に、然か
も迅速に実流量を知ることがでさる。

また、パルスモータ駆動型の流量調整弁を用いるため、
弁体変位を厳格に規定することができる。更に圧力・温
度の異常急変を０Ｒ回路で検出し、これをアツプダウン
ストツプ選択回路へ直接入力する構成としているため、
コンピユータによる演算が追随できないような温度・圧
力異常な急変動があつても、流量調整弁を迅速に作動す
ることができる。本発明によれば、閉弁時に、弁体と弁
座の密合圧力Ｆを一定値Ｆ。以下に規制できるので、弁
座、弁体のカジリ、焼付その他の機械的損傷を防ぐこと
ができる。そゐように有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の回路系統図である。 １は流量調整弁、２は温度圧力検出器、３はコンピユー
タ、４は比較回路、５はアツプダウンストツプ選択回路
、６はパルスモータドライバー、７はパルスモータ、１
４は弁棒、１７は比較回路、２０は歪センサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体が通過する配管１０中に設けたパルスモータ７
   駆動形流量調整弁１と；前記配管１０に配設した温度・
   圧力検出器２と；温度・圧力検出器２からの温度Ｔ、１
   次圧力Ｐ＿１、２次圧力Ｐ＿２の各信号を入力とするロ
   ーパスフィルター３０、３１、３２と；前記各フィルタ
   ー３０、３１、３２の出力信号を増幅する増幅回路４０
   、４１、４２と；各増幅回路４０、４１、４２の出力信
   号を変換するＡ／Ｄ変換器５０、５１、５２と；前記各
   Ａ／Ｄ変換器５０、５１、５２からの入力により流体流
   量Ｗ＿ｏを計算するマイクロコンピュータ３と；前記流
   体流量Ｗ＿ｏと流量設定値Ｗ＿ｓを比較する比較回路４
   と；前記各増幅器４０、４１、４２の出力を入力信号と
   し、温度・圧力の異常変動を検出するＯＲ回路１６と；
   前記温度・圧力検出器２からの二次圧力信号Ｐ＿２を微
   分し、弁の開閉方向を決定する信号を出力する微分回路
   １５と；前記流量制御弁１の弁棒継手部４に配設され、
   弁棒に加わる力Ｆを検出する歪センサー２０と；該歪セ
   ンサー２０の出力を増幅する増幅器１９と；増幅器１９
   の出力とモータ停止設定値Ｆ＿ｏとを比較する比較回路
   １７と；前記比較回路４、ＯＲ回路１６、微分回路１５
   及び比較回路１７の各出力を入力信号として弁の開・閉
   ・停止作動を決定するアップダウンストップ選択回路５
   と；該選択回路５からの信号により前記パルスモータ７
   を駆動するパルスモータドライバー６とより構成した流
   量制御装置。