JPWO2006022408A1 - Motorized valve diagnostic method and diagnostic device - Google Patents

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Abstract

電動弁の診断を高精度に行うことができる電動弁の診断方法及び該診断方法の実施に好適な診断装置を提供する。その手段は、弁体駆動部においてウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮するスプリングカートリッジを備えた電動弁の駆動力に関する診断を行う電動弁診断方法において、電動弁の開作動時及び閉作動時の双方における、弁体駆動部からの駆動力出力信号とスプリングカートリッジの圧縮状態から求まる駆動力との相関関係を第1の相関データベースとして保存し、弁体駆動部への駆動力入力信号と駆動力出力信号との相関関係を取得し該相関関係に基づいて弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視するとともに、第1の相関データベースを参照して、計測にて取得されるヨーク応力に対応する駆動力を読み出し、該駆動力に基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行う。Provided are a diagnosis method for a motor-operated valve capable of performing diagnosis of the motor-operated valve with high accuracy, and a diagnosis device suitable for carrying out the diagnosis method. In the motor-operated valve diagnosis method for diagnosing the driving force of the motor-operated valve having a spring cartridge that expands and contracts according to the reaction force acting in the axial direction of the worm in the valve body driving unit, The correlation between the driving force output signal from the valve element driving unit and the driving force obtained from the compression state of the spring cartridge in both closing operations is stored as a first correlation database, and the driving force input to the valve element driving unit The correlation between the signal and the driving force output signal is acquired, and the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is monitored based on the correlation, and the measurement is acquired by referring to the first correlation database The driving force corresponding to the yoke stress to be read is read, and a diagnosis relating to the driving force of the motor-operated valve is performed based on the driving force.

Description

本願発明は、電動弁の駆動力に関する診断を行う場合における診断方法及び該診断方法を実施するに好適な診断装置に関するものである。  The present invention relates to a diagnostic method and a diagnostic apparatus suitable for carrying out the diagnostic method in the case of performing a diagnosis relating to the driving force of an electric valve.

電動弁は、弁体の開閉をモータ駆動力で行うように構成したものであって、その最大の特徴は、大きな弁体駆動力を確保できることと、開閉操作を遠隔操作によって行える点等であり、このような特質から、例えば大口径配管が設備されている大型プラントとか、人手による操作が規制される原子力発電所の配管等において多用され、且つその用途は、流量調整用の弁として使用されるよりも、配管内流路の全開・全閉用の弁として使用されることが多い。
そして、このような電動弁は、配管内流路を開閉する弁体と、モータにより回転駆動されるウォームの回転力を受けて前記弁体を開閉作動させる弁体駆動部と、該弁体駆動部において前記ウォームに発生する推力に応じて伸縮する皿バネを規定の圧縮力で圧縮した状態(このときの圧縮力を「張込荷重」という)で組み込んだスプリングカートリッジを備え、該スプリングカートリッジの圧縮状態から求まる駆動力、即ち、電動弁のトルクを前記弁体駆動部に付与して弁体を開閉作動させる一方、前記スプリングカートリッジの圧縮量が規制量に達した時点で前記モータを停止させることで、弁の適正な開閉保持力による信頼性の高い弁機能の確保と、過大な駆動力の回避による損傷の防止を実現している。
一方、電動弁においては、その機能を長期に亘って維持するためには、該電動弁そのものの機能の健全性の確認は勿論のこと、その他に、電動部分とかウォームの回転力を弁体側に伝達する弁体駆動部等の健全性の確認が必要となる。このための診断の着目点としては、例えば、適正なトルクで弁体を駆動させているかどうか、弁体の全開・全閉状態において適正な保持トルクが確保されているかどうか、所要のトルクが付与された時点でモータを自動停止させるトルクスイッチの設定が適正であるか、弁体駆動部等の磨耗の進行具合はどの程度か、等である。これらの診断項目のうちでも、前記トルク[スプリングカートリッジの圧縮力との間に一定の関係を有する物理量、即ち、スプリングカートリッジの圧縮力から求まるトルクであって、トルク=スプリングカートリッジ圧縮力 × r(r:ウォームホイールのピッチ円径の1/2。図1、図2参照)として取得される]に関する診断は、電動弁の不具合の多くがトルクの不適正が原因であるという過去の例からして、最も重要と考えられる。このため、トルクに関する電動弁の診断方法については、従来から各種の提案がなされている。
例えば、特許文献1に示されるように、スプリングカートリッジの部分に歪ゲージを貼設し電動弁の作動状態において前記歪ゲージによってスプリングカートリッジの圧縮力、即ち、これに対応するトルクの値を取得し、この取得されたトルクに基づいてトルクに関する診断を行うようにした、所謂「内蔵型トルクセンサ法」がある。
また、診断作業に際し、スプリングカートリッジの外端側にトルクに関する検出手段を取り付け、この検出手段を用いてトルクに関する電動弁の診断を行う手法が提案されている(特許文献2及び3参照)。
特許文献2に示されるものは、所謂「トルクセンサ外付法」と称されるもので、スプリングカートリッジの外端側に、該スプリングカートリッジに掛かる圧縮力を検出する圧縮力検出手段と該スプリングカートリッジの圧縮量、即ち、ウォームの移動量を検出する移動量検出手段を取り付ける。そして、電動弁を作動させた状態で、これら圧縮力検出手段と移動量検出手段で検出されたスプリングカートリッジの圧縮量とこれに対応する圧縮力との相関関係を取得する。しかる後、圧縮量を測定し、前記相関関係を参照してこの測定値から実際に作用している圧縮力を取得する。さらに、この圧縮力に基づいて実際にウォームによって弁体駆動部に作用しているトルクを知り、このトルクに基づいて電動弁のトルクに関する診断を行なうものである。
この方法によれば、圧縮力については、圧縮力検出手段の構造上、電動弁の開動作時と閉動作時の何れか一方側のみしか検出できないが、電動弁の動作方向が開動作方向であっても閉動作方向であっても、スプリングカートリッジが圧縮されるという現象は同じであって何等異なるところがないことから、スプリングカートリッジの圧縮量さえ開動作時と閉動作時の双方で測定しておけば、他方側における圧縮力も知ることができる。即ち、圧縮量と、この圧縮量をトルクに換算した値をデータとして取得しておけば、電動弁の開動作時と閉動作時のどちらにおいても圧縮量を測定すればこれに対応するトルクを知ることができるものである。
一方、特許文献3に示されるものは、所謂「バネ圧縮法」と称されるもので、スプリングカートリッジの外端(即ち、スプリングカートリッジの反ウォーム側の端部)側に歪ゲージと位置検出手段及び圧縮手段を取り付け、電動弁の作動停止状態下で、前記圧縮手段によって前記スプリングカートリッジの皿バネを外部から圧縮し、その場合における前記スプリングカートリッジに対する圧縮力を前記歪ゲージで、また前記スプリングカートリッジの圧縮量を前記位置検出手段で、それぞれ取得し、前記スプリングカートリッジの圧縮量とこれに対応する圧縮力との関係を取得する。次に、電動弁の作動状態下で圧縮量を測定し、この測定値から実際に作用している圧縮力を取得し、さらに、この圧縮力に基づいて、実際にウォームによって弁体駆動部に作用するトルクを知り、このトルクに基づいて電動弁のトルクに関する診断を行なうものである。
特国開WO95/14186号公報(第3頁右下欄第19行〜第4頁右上欄第29行、FIG2、FIG3) 特許第2982090号公報(段落「0021」〜[0031],図1〜図4) 特開平7−310845号公報(段落「0028」〜「0036」、図2)。
The motor-operated valve is configured to open and close the valve body with a motor driving force, and its greatest features are that a large valve body driving force can be secured and that the opening and closing operation can be performed remotely. Because of these characteristics, for example, it is frequently used in large plants equipped with large-diameter pipes, pipes of nuclear power plants where manual operation is regulated, and the use is used as a valve for flow rate adjustment. It is often used as a valve for fully opening and closing the flow path in the pipe.
Such an electric valve includes a valve body that opens and closes a flow path in a pipe, a valve body drive unit that opens and closes the valve body in response to the rotational force of a worm that is rotationally driven by a motor, and the valve body drive A spring cartridge in which a disc spring that expands and contracts in accordance with the thrust generated in the worm is compressed with a specified compression force (the compression force at this time is referred to as “tension load”), The driving force obtained from the compressed state, that is, the torque of the motor-operated valve is applied to the valve body driving unit to open and close the valve body, while the motor is stopped when the compression amount of the spring cartridge reaches the regulation amount. This ensures a highly reliable valve function with the proper opening and closing force of the valve and prevents damage by avoiding excessive driving force.
On the other hand, in order to maintain the function of the motorized valve for a long period of time, not only the soundness of the function of the motorized valve itself is confirmed, but also the rotational force of the motorized part or the worm is applied to the valve body side. It is necessary to check the soundness of the transmitting valve body drive unit. The focus of diagnosis for this is, for example, whether or not the valve body is driven with an appropriate torque, whether or not an appropriate holding torque is ensured in the fully open / closed state of the valve body, and the required torque is applied. The setting of the torque switch that automatically stops the motor at the time when the motor is applied is appropriate, the degree of progress of the wear of the valve body drive unit, and the like. Among these diagnostic items, the torque [a physical quantity having a certain relationship with the compression force of the spring cartridge, that is, a torque obtained from the compression force of the spring cartridge, and torque = spring cartridge compression force × r ( r: obtained as ½ of the pitch circle diameter of the worm wheel (see FIGS. 1 and 2)) is based on the past example that many of the malfunctions of the motor-operated valve are caused by torque improperness. Is considered the most important. For this reason, various proposals have conventionally been made for methods for diagnosing motor-operated valves related to torque.
For example, as shown in Patent Document 1, a strain gauge is attached to a spring cartridge portion, and the compression force of the spring cartridge, that is, a torque value corresponding to the compression force of the spring cartridge is obtained by the strain gauge in the operating state of the electric valve. There is a so-called “built-in torque sensor method” in which a diagnosis regarding torque is performed based on the acquired torque.
Further, a method has been proposed in which a detection means related to torque is attached to the outer end side of the spring cartridge, and a motor-operated valve related to torque is diagnosed using this detection means during diagnosis work (see Patent Documents 2 and 3).
What is disclosed in Patent Document 2 is a so-called “torque sensor external method”, and a compression force detecting means for detecting a compression force applied to the spring cartridge on the outer end side of the spring cartridge, and the spring cartridge A moving amount detecting means for detecting the amount of compression, that is, the moving amount of the worm is attached. Then, with the motor operated, the correlation between the compression amount of the spring cartridge detected by the compression force detection means and the movement amount detection means and the corresponding compression force is acquired. Thereafter, the amount of compression is measured, and the compression force actually acting is obtained from the measured value with reference to the correlation. Further, the torque actually acting on the valve body drive unit by the worm is determined based on the compression force, and a diagnosis relating to the torque of the electric valve is performed based on the torque.
According to this method, the compression force can be detected only on one side of the open operation or the close operation of the motorized valve due to the structure of the compression force detecting means, but the operation direction of the motor operated valve is the open operation direction. Even if it is in the closing operation direction, the phenomenon that the spring cartridge is compressed is the same and there is no difference, so even the amount of compression of the spring cartridge is measured both in the opening operation and in the closing operation. If so, the compressive force on the other side can also be known. That is, if the amount of compression and the value obtained by converting the amount of compression into torque are acquired as data, if the amount of compression is measured both during the opening and closing of the motorized valve, the corresponding torque can be obtained. It is something you can know.
On the other hand, what is disclosed in Patent Document 3 is a so-called “spring compression method”, and a strain gauge and a position detection means are provided on the outer end of the spring cartridge (that is, the end on the opposite side of the spring cartridge). And the compression means is attached, and the disc spring of the spring cartridge is compressed from the outside by the compression means under the operation stop state of the motorized valve, and in this case, the compression force on the spring cartridge is applied by the strain gauge and the spring cartridge. Are acquired by the position detection means, respectively, and the relationship between the compression amount of the spring cartridge and the corresponding compression force is acquired. Next, the amount of compression is measured under the operating state of the motorized valve, the compression force actually acting is obtained from this measured value, and based on this compression force, the valve body drive unit is actually applied to the valve body by the worm. The torque that acts is known, and the diagnosis relating to the torque of the motor-operated valve is performed based on this torque.
Japanese National Publication No. WO95 / 14186 (page 3, lower right column, line 19 to page 4, upper right column, line 29, FIG2, FIG3) Japanese Patent No. 2982090 (paragraphs “0021” to [0031], FIGS. 1 to 4) Japanese Patent Laid-Open No. 7-310845 (paragraphs “0028” to “0036”, FIG. 2).

ところが、「内蔵型トルクセンサ法」では、歪ゲージがスプリングカートリッジ側に一体化されているので、その構造そのものが複雑で、コストが高くつくこと、歪ゲージ付スプリングカートリッジの組み付けに際しては電動弁の一部を開放して改造する必要があり専門技術を要すること、歪ゲージ信号取出部の可動パッキン部の密封管理を要すること、前記歪ゲージの校正に際しても、前記スプリングカートリッジと一体的に前記歪ゲージを電動弁側から取り出して校正を行う必要があり、該歪ゲージの校正作業が面倒であること、等の問題があった。
一方、「トルクセンサ外付法」では、電動弁に付設される装置が大掛かりなものとなることから作業性が悪く、しかも電動弁の一部を開放する必要があることから、診断作業時期の制約を受けるとともに、このような取り付け作業をトルク診断の都度行っていたのでは、作業量が多くなり診断コストが高くつくという問題があった。
また、「バネ圧縮法」では、電動弁に対して、加重計と位置検出手段及び圧縮手段等を仮設的に設置するが、その場合、個々の電動弁について前記加重計等の設置を可能とすべく所要の改造を施す必要があること、加重計等はこれを常設できず診断時毎に設置しなければならないことから設置に手間がかかること、さらに前記加重計等を各電動弁間で共用することが難しく各電動弁個々に製作することが必要であること、等のことから、診断作業に伴うコストが高くつくという問題があった。
以上に述べた「内蔵型トルクセンサ法」、「トルクセンサ外付法」及び「バネ圧縮法」は、何れもスプリングカートリッジの圧縮力からトルクを求め、このトルクを用いて電動弁のトルクに関する診断を行うための手法である。
ところで、電動弁の実際の作動においては、モータ等の駆動源から出力される駆動力は、ウォーム、ウォームホイール、ドライブスリーブ、ステムナットで構成される弁体駆動部を介して弁棒に伝達されるものであるため、該弁体駆動部に摩擦力が発生すると、該弁体駆動部へ入力される駆動力と、該弁体駆動部から弁棒に伝達される力とが一致せず、これら両者間に差が生じることになる。例えば、ステムナット部分に油切れが生じて摩擦力が発生すると、その分だけ弁体駆動部における駆動力伝達効率(即ち、弁体駆動部への入力と該弁体駆動部からの出力との比率)が低下し、例え規定の駆動力が入力されても、実際に弁棒に作用する力は、油切れが発生していない状態のときよりも小さなものとなる従って、電動弁の機能として診断すべき事項が「前記駆動力、即ち、トルクに関する診断」であることを勘案すれば、電動弁の駆動力、即ち、トルクに関する診断を単に、トルクとヨーク応力との相関関係を一定とみなし、即ち、前記駆動力伝達効率を一定とみなして、計測にて取得されるヨーク応力に対応するトルクを読み出すのでは不十分であり、弁体駆動部における駆動力伝達効率の経時変化の影響等をも考慮することが必要である。
そこで、本願発明では、トルクとヨーク応力の相関関係から、計測にて取得されるヨーク応力に対応するトルクを読み出して電動弁の駆動力に関する診断を行うものにおいて、駆動力伝達効率の変化状態を駆動力の算出に反映させることで高精度で信頼性の高い診断を実現するとともに、この診断を、電動弁の運転中においても簡易な操作で作業性良く、且つ低コストで高精度に行うことができるようにした電動弁の診断方法、及びこの診断方法の実施に好適な診断装置を提供することを目的としてなされたものである。
However, in the “built-in torque sensor method”, since the strain gauge is integrated on the spring cartridge side, the structure itself is complicated and expensive, and when installing the spring cartridge with strain gauge, It is necessary to open and remodel some parts, require specialized technology, require sealing management of the movable packing part of the strain gauge signal extraction part, and also to calibrate the strain gauge, the strain is integrated with the spring cartridge. There is a problem that it is necessary to take out the gauge from the motor-operated valve side and perform calibration, and the calibration work of the strain gauge is troublesome.
On the other hand, with the “torque sensor external method”, the work attached to the motor-operated valve becomes large and the workability is poor, and it is necessary to open a part of the motor-operated valve. In addition to being restricted, if such an installation operation was performed each time the torque was diagnosed, there was a problem that the amount of work increased and the diagnosis cost was high.
In addition, in the “spring compression method”, a weight meter, a position detection means, a compression means, etc. are temporarily installed on the motor-operated valve. In this case, the weight meter, etc. can be installed on each motor-operated valve. It is necessary to make necessary modifications, weight meters etc. cannot be permanently installed, and must be installed at the time of diagnosis. Since it is difficult to share and it is necessary to manufacture each motorized valve individually, there is a problem that the cost associated with the diagnosis work is high.
The “built-in torque sensor method”, “torque sensor external method” and “spring compression method” described above all obtain torque from the compression force of the spring cartridge, and use this torque to diagnose the torque of the motorized valve. It is a technique for doing.
By the way, in the actual operation of the electric valve, the driving force output from a driving source such as a motor is transmitted to the valve stem through a valve body driving unit composed of a worm, a worm wheel, a drive sleeve, and a stem nut. Therefore, when a frictional force is generated in the valve body driving unit, the driving force input to the valve body driving unit and the force transmitted from the valve body driving unit to the valve stem do not match, There will be a difference between them. For example, if the stem nut portion runs out of oil and generates frictional force, the driving force transmission efficiency in the valve body drive unit (that is, the input to the valve body drive unit and the output from the valve body drive unit) Even if the specified drive force is input, the force actually acting on the valve stem will be smaller than when there is no oil shortage. Taking into account that the matter to be diagnosed is “diagnosis relating to the driving force, ie torque”, the diagnosis relating to the driving force of the motorized valve, ie torque, is simply regarded as a constant correlation between torque and yoke stress. That is, it is not sufficient to read the torque corresponding to the yoke stress obtained by measurement, assuming that the driving force transmission efficiency is constant, and the influence of the temporal change of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit, etc. Also consider There is a need.
Therefore, in the present invention, the torque corresponding to the yoke stress obtained by measurement is read from the correlation between the torque and the yoke stress, and the diagnosis regarding the driving force of the motor-operated valve is performed. Reflecting this in the calculation of driving force realizes highly accurate and reliable diagnosis, and performs this diagnosis with simple operation with good workability and low cost and high accuracy even during operation of the motorized valve. The purpose of the present invention is to provide a diagnostic method for a motorized valve that can be performed and a diagnostic device suitable for carrying out this diagnostic method.

本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として、次のような態様を採用している。
第1の態様では、電動力によって回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して弁体を開閉駆動する弁体駆動部と、該弁体駆動部において前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮するスプリングカートリッジとを備えた電動弁の駆動力に関する診断を行う電動弁診断方法において、電動弁の開作動時及び閉作動時の双方における、前記弁体駆動部からの駆動力出力信号と前記スプリングカートリッジの圧縮状態から求まる駆動力との相関関係を第1の相関データベースとして保有し、前記弁体駆動部への駆動力入力信号と前記駆動力出力信号との相関関係を取得し該相関関係に基づいて前記弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視するとともに、前記第1の相関データベースを参照して、計測にて取得される駆動力出力信号に対応する前記駆動力を読み出し、該駆動力に基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行うことを特徴としている。
ここで、「弁体駆動部における駆動力伝達効率」とは、弁体駆動部側へ入力される駆動力と該弁体駆動部側から出力される駆動力の比率であり、駆動力入力信号と駆動力出力信号の相関関係として把握できるものである。また、「駆動力伝達効率の変化状態の監視」とは、前記相関関係の変化状態を継続的に、あるいは必要に応じてスポット的に監視することであり、この駆動力伝達効率の変化状態を電動弁の駆動力に関する診断に反映させるものである。
例えば、駆動力伝達効率が、所定の変化率以上に変化し、あるいは所定値以上に変化した場合には、駆動力伝達系の異常と判断し、その変化率あるいは変化量に対応して駆動力出力信号に対応する駆動力を補正して該駆動力に関する診断の適正化を図るとともに、駆動力伝達系の劣化傾向を予想し保全計画に反映させることができる。
また、「駆動力に関する診断」とは、直接に駆動力として把握される要素、即ち、駆動力入力信号であるトルク[スプリングカートリッジの圧縮力から求まるトルク、即ち、スプリングカートリッジ圧縮力 × r(r:ウォームホイールのピッチ円径の1/2)]、スプリングカートリッジの圧縮量及び圧縮力、ウォームを駆動するモータの電流値等に限らず、間接的に駆動力として把握される要素、即ち、駆動力出力信号である弁棒応力やヨーク応力も含む概念である。
従って、この第1の態様によれば、予め前記弁体駆動部からの駆動力出力信号と、前記スプリングカートリッジの圧縮力から求まる駆動力との前記第1の相関関係を求めてこれを保有しておけば、以後は該第1の相関データベースを参照することで、計測にて取得される駆動力出力信号に対応する前記駆動力を読み出し、該駆動力に基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行うことができ、例えば、電動弁の駆動力に関する診断の度に、測定が比較的困難な種類の物理量を取得して診断を行う場合に比して、診断作業が極めて簡易であり、且つ該作業を作業性良く行うことができ、それだけ省力化により診断コストの低減化が促進される。
例えば、
a.設定トルクの適否の診断、例えば、電動弁の閉作動時でのトルクスイッチの作動タイミングにおけるトルク値の適否の診断、
b.弁シート力の適否の診断、即ち、電動弁の閉作動時における弁体の締切り保持トルクの大きさの適否の診断、
c.駆動力の余裕度の確認、例えば、電動弁の開作動時において必要トルクが最大となる弁体引抜き時における引抜きトルクに対する駆動力の余裕度の確認、
等ができ、その結果、電動弁の駆動力伝達系のトータル的な診断が可能となる。
以上のような電動弁診断方法を実施し、前記作用効果を得るための電動弁診断装置として、第9の態様を提案している。即ち、この第9の態様では、電動力によって回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して弁体を開閉駆動する弁体駆動部と、該弁体駆動部において前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮するスプリングカートリッジとを備えた電動弁の駆動力に関する診断を行う電動弁診断装置において、電動弁の開作動時及び閉作動時の双方における、前記弁体駆動部からの駆動力出力信号と前記スプリングカートリッジの圧縮状態から求まる駆動力との相関関係を示す第1の相関データベースと、前記弁体駆動部への駆動力入力信号と前記駆動力出力信号との相関関係を取得し該相関関係に基づいて前記弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視する監視手段と、前記第1の相関データベースを参照して、計測にて取得される駆動力出力信号に対応する前記駆動力を読み出し、該駆動力に基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行う診断手段とを備えたことを特徴としている。
第2の態様では、前記第1の態様の電動弁診断方法において、駆動力伝達効率の変化状態を監視し、該変化状態を前記駆動力出力信号に対応する駆動力の算出に反映させることを特徴としている。
ここで、駆動力伝達効率の変化状態を駆動力の算出に反映させるとは、例えば、駆動力伝達効率が、所定の変化率以上に変化し、あるいは所定値以上に変化した場合には、その変化率あるいは変化値に対応させて前記第1の相関データベースを補正し、この補正後の第1の相関データベースに基づいて駆動力の算出を行うことである。
従って、この第2の態様に係る電動弁診断方法によれば、弁体駆動部における駆動力伝達効率に応じて補正された第1の相関データベースに基づいて駆動力が算出され、これに基づいて電動弁の駆動力に関する診断が行われることで、より高精度で且つ信頼性の高い診断が実現される。
以上のような電動弁診断方法を実施し、前記作用効果を得るための電動弁診断装置として、第10の態様を提案している。即ち、この第10の態様では、前記第9の態様に係る電動弁診断装置において、駆動力伝達効率の変化状態を監視し、該変化状態を前記駆動力出力信号に対応する駆動力の算出に反映させる演算手段を備えたことを特徴としている。
第3の態様では、第1の態様に係る電動弁診断方法において、前記駆動力出力信号として、ヨークに作用するヨーク応力を用いることを特徴としている。
ここで、ヨーク応力を駆動力出力信号として用いた場合、該ヨーク応力は電動弁の外部に露出したヨークの外表面に歪センサ等のセンサを取付けて直接計測でき、しかも電動弁の運転の如何に拘わらず常時計測可能であることから、駆動力伝達効率の変化状態を継続的に監視することができる。また、ヨーク応力は、歪センサから出力される電圧信号として取得されるものであることから、これを弁棒応力として直接得ることはできないが、量的に取得されるので、駆動力伝達効率の変化傾向を知得する上においては好適である。
さらに、ヨーク応力は電動弁の外表面に露出した部分で計測可能であることから、例えば、電動弁の一部を開放してその内部に歪ゲージを取り付けて応力の計測を行うような場合に比して、その作業が格段に容易であり、その結果、診断作業性の更なる向上、省力化による診断コストのより一層の低減が可能となるものである。
以上のような電動弁診断方法を実施し、前記作用効果を得るための電動弁診断装置として、第11の態様を提案している。即ち、この第11の態様では、前記第9又は第10の態様に係る電動弁診断装置において、前記駆動力出力信号として、ヨークに作用するヨーク応力を用いることを特徴としている。
第4の態様では、前記第3の態様に係る電動弁診断方法において、前記駆動力出力信号としての弁棒に作用する弁棒応力と前記ヨーク応力との相関関係を示す第2の相関データベースを保有し、前記第2の相関データベースを参照して計測により取得されるヨーク応力に対応して読み出される前記弁棒応力と、計測により取得される前記駆動力入力信号とに基づいて、前記弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視することを特徴としている。
ここで、前記弁棒応力は、前記弁体駆動部からの駆動力出力信号として把握されるものであるが、電動弁の運転中は直接計測することが制限されている。しかし、前記ヨーク応力は、弁棒応力と同様に弁体駆動部からの駆動力出力信号として把握され且つ電動弁の運転中でも常時計測可能であることから、該ヨーク応力と弁棒応力との相関関係を前記第2の相関データベースとして保有すれば、以後は、計測にて取得されるヨーク応力に基づいて該第2の相関データベースを参照して駆動力出力信号としての弁棒応力を読み出して取得することができる。従って、例えば、電動弁の診断の度に、弁棒応力を取得して診断を行う場合に比して、診断作業が極めて簡易であり、且つ該作業を作業性良く行うことができ、それだけ省力化により診断コストの低減化が促進される。
尚、この弁棒応力とヨーク応力の相関は、例えば、電動弁の全閉側への作動が可能なときに、弁棒に既知値の荷重(軸力)をかけ、そのときの弁棒応力とヨーク応力(例えば、何れも歪センサによって電圧信号として取得される)とを計測することで取得される。
さらに、前記弁棒応力が数値的に正確に求められることで、弁棒とステムナットの間における摩擦係数「μ」を求め、これが適正範囲内であるかどうかの診断を高精度で行うことができる。即ち、摩擦係数「μ」は、周知の摩擦係数算出式「=〔A×(トルク/弁棒応力)−B×d〕/〔d+C×(トルク/弁棒応力)〕。dはステム有効径、A,B,Cは定数」で求められるが、この算出式においては「トルク/弁棒応力」以外の要素は全て定数的な値であることから、前記トルクと前記弁棒応力の比「トルク/弁棒応力」を求めることで、弁体駆動部の摩擦係数「μ」を求めその適否を診断することが可能であり、この結果、電動弁に関する設計値等との定量的な比較診断を行うことで、弁体駆動部の摩擦状況(潤滑状況)が正常であるのか、それとも異常であるのかが定量的に且つ容易に判断でき、それだけ弁体駆動部の信頼性が向上することになる。
ところで、電動弁の実際の作動においては、モータ等の駆動源から出力される駆動力は、弁体駆動部を介して弁棒に伝達されるものであるため、該弁体駆動部に摩擦力が発生すると、該弁体駆動部へ入力される駆動力と、該弁体駆動部から弁棒に伝達される力とが一致せず、これら両者間に差が生じることになる。例えば、ステムナット部分に油切れが生じて摩擦力が発生すると、その分だけ弁体駆動部における駆動力伝達効率(即ち、弁体駆動部への入力と該弁体駆動部からの出力との比率)が低下し、例え規定の駆動力が入力されても、実際に弁棒に作用する力は、油切れが発生していない状態のときよりも小さなものとなる。従って、電動弁本来の機能(閉止機能等)として診断すべき事項である、実際に弁体に直接作用している力(=[駆動力出力信号としての弁棒応力]−[パッキン等の摺動抵抗]−[流体圧力])、即ち、弁棒に作用する弁棒応力を取得することが重要であるが、この場合、前記ヨーク応力は弁棒応力の反力として計測にて取得できるので、ヨーク応力に対応する弁棒応力に基づいて閉止機能(シート力)等の弁体に直接作用している力に関する診断を行うことで、電動弁全体についての極めて信頼性の高い診断結果を得ることができる。
以上のような電動弁診断方法を実施し、前記作用効果を得るための電動弁診断装置として、第12の態様を提案している。即ち、この第12の態様では、前記第11の態様に係る電動弁診断装置において、前記駆動力出力信号としての弁棒に作用する弁棒応力と前記ヨーク応力と前記弁棒応力との相関関係を示す第2の相関データベースと、前記第2の相関データベースを参照して計測により取得されるヨーク応力に対応して読み出される前記弁棒応力と、計測により取得される前記駆動力入力信号とに基づいて、前記弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視する監視手段とを備えたことを特徴としている。
本願の第5の態様では、前記第1、第2、第3又は第4の態様に係る電動弁診断方法において、前記駆動力入力信号が、駆動力に対応する電流値信号又は前記スプリングカートリッジの圧縮量に対応する圧縮量信号又は前記スプリングカートリッジの圧縮力に対応する圧縮力信号であることを特徴としている。
これら各駆動力入力信号のうち、電流値信号は、電動機への供給電流値として、電線を収納した電線管の外部側に配置される電流値センサ(例えば、後述する磁気センサ)によって、電動弁の運転中連続的に計測にて取得することができる。この計測によって取得される電流値は、予め求めた電流値と駆動力との相関関係に基づいて、該電流値に対応した駆動力として数値的に把握される。
スプリングカートリッジの圧縮量は、例えばスプリングカートリッジの軸方向外端側に取付けられるレーザセンサとか差動トランス(所謂、「LVDT」である。)によって、電動弁の開作動時と閉作動時の双方において、ウォームの移動量として電動弁の運転中にも計測にて取得できる。特に、コンパクトな形体をもつレーザセンサを採用した場合においては、該レーザセンサを電動弁に常設して、スプリングカートリッジの圧縮量を電動弁の運転中連続的に計測にて取得することができる。この計測にて取得される圧縮量は、予め求めたスプリングカートリッジのバネ特性、即ち、圧縮量と圧縮力の相関関係に基づいて、駆動力として数値的に把握される。
スプリングカートリッジの圧縮力は、例えば、該スプリングカートリッジに歪センサを取付けることで、電動弁の開作動時と閉作動時の双方において、電動弁の運転中連続的に計測にて取得することができる。この計測により取得される圧縮力は、上述のように、該圧縮力とウォームホイールのピッチ円径との積として演算により直接的に駆動力が取得される。
これら各駆動力入力信号は、弁体駆動部における駆動力伝達効率の判断基準の要素の一つであって、駆動力との正確な相関関係が常時担保されていることが必要であり、このため適宜手法にて校正される。例えば、電流値は、スプリングカートリッジの軸端側に取付けたロードセルによって校正できる。また、スプリングカートリッジの圧縮量及び圧縮力は、スプリングカートリッジに外付けされたロードセルによって電動弁を作動させて校正できるほか、電動弁の運転停止中に前記スプリングカートリッジを外部から圧縮するとか、該スプリングカートリッジを電動弁から取り外して単体状態で圧縮することで、それぞれ校正できる。
このように、第5の態様に係る電動弁診断方法によれば、前記弁体駆動部への駆動力入力信号として、前記電流値信号又は前記圧縮量信号又は前記圧縮力信号とし、これらの計測と演算によって前記駆動力を数値的に求めるようにしているので、駆動力入力信号の取得に最適なセンサを選択できるとともに、取得される駆動力の精度が高く、この取得された駆動力に基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行うことで、高精度で信頼性の高い診断が実現される。
以上のような電動弁診断方法を実施し、前記作用効果を得るための電動弁診断装置として、第13の態様を提案している。即ち、この第13の態様では、前記第9、第10、第11又は第12の態様に係る電動弁診断装置において、前記駆動力入力信号として、駆動力に対応する電流値信号又は前記スプリングカートリッジの圧縮量に対応する圧縮量信号又は前記スプリングカートリッジの圧縮力に対応する圧縮力信号を用いることを特徴としている。
本願の第6の態様では、前記第5の態様に係る電動弁診断方法において、前記駆動力入力信号を駆動力に対応する電流値信号とし、該電流値信号を、電線を収納した電線管の外表面に取り付けられた複数個の磁気センサから出力される信号情報に基づいて取得することを特徴としている。
ここで、前記磁気センサは、ホール素子を利用したセンサであって、前記電線管内に収納された電線からの磁気を感知したとき、その磁気の大きさに対応した電圧を発生するものであり、その出力信号と駆動力との相関関係に基づいて、電動機からの駆動力を取得することができるものである。
この場合、電線管内には電線が収納されているが、この電線の電線管内における位置関係は不確定であり、従って、一個の磁気センサを用いたときには、前記電線の位置によっては磁気を明確に検知できないことも有り得る。このため、この発明では、前記磁気センサを電線管の外部に複数個取付けることで、電線管の内部における電線の位置の如何に拘わらず、磁気を的確に計測し得るようにしている。さらにこの場合、前記複数個の磁気センサを、電線管の軸方向に直交する一つの面上に、且つ電線管の周方向に同一ピッチで取付けることで、磁気の計測機能がより一層高められ、延いては、計測信号に基づいて取得される駆動力の信頼性が向上することになる。
以上のような電動弁診断方法を実施し、前記作用効果を得るための電動弁診断装置として、第14の態様を提案している。即ち、この第14の態様では、前記第13の態様に係る電動弁診断装置において、前記駆動力入力信号としての前記電流値信号を、電線を収納した電線管の外表面に取り付けられた複数個の磁気センサから出力される信号情報に基づいて取得する駆動力入力信号取得手段を備えたことを特徴としている。
第7の態様では、前記第5の態様に係る電動弁診断方法において、前記弁体駆動部への駆動力入力信号を前記スプリングカートリッジの圧縮量に対応する圧縮量信号とし、該圧縮量信号を、電動弁の外面側に固定されたアダプタに備えられて前記スプリングカートリッジの軸端側に接触・非接触可能とされ且つ接触状態では前記スプリングカートリッジの圧縮変位に追従して偏位する接触子の軸方向への変位情報に基づいて取得することを特徴としている。
ここで、前記接触子が、電動弁の外面側に固定されたアダプタに備えられていることから、駆動力入力信号としての前記圧縮量を計測する場合には、スプリングカートリッジの特性を直接的に、且つ電動弁の外部から容易に計測することができる。このため、駆動力出力信号としてのヨーク応力あるいは弁棒応力が共にヨークに取付けられた歪センサによって電動弁の外部から容易に計測できることと相俟って、計測作業の容易化が促進される。
また、圧縮量の計測を行わない場合には、前記接触子を前記スプリングカートリッジの軸端側に非接触状態とすることができるので、該接触子によって前記スプリングカートリッジの作動が妨げられることはない。さらに、前記接触子を前記アダプタに対して油密的に取付けることで、該接触子を使用して圧縮量の計測を行う場合に前記スプリングカートリッジの外端側を開放させる必要が無く、例えば、該スプリングカートリッジを開放させる場合のように、該スプリングカートリッジ側からのグリースの漏洩という事態が未然に回避される。
以上のような電動弁診断方法を実施し、前記作用効果を得るための電動弁診断装置として、第15の態様を提案している。即ち、この第15の態様では、前記第13の態様に係る電動弁診断装置において、前記駆動力入力信号としての前記圧縮量信号を、電動弁の外面側に固定されたアダプタに備えられて前記スプリングカートリッジの軸端側に接触・非接触可能とされ且つ接触状態では前記スプリングカートリッジの圧縮変位に追従して変位する接触子の軸方向への変位情報に基づいて取得する駆動力入力信号取得手段を備えたことを特徴としている。
第8の態様では、前記第3の態様に係る電動弁診断方法において、前記スプリングカートリッジの圧縮力と圧縮量とを計測にて取得し保有する一方、電動弁の開作動時及び閉作動時の双方において前記ヨーク応力と前記スプリングカートリッジの伸縮方向のガタ量が演算により除去された正確な圧縮量とを取得し保有し、これら保有された圧縮量と圧縮力及びヨーク応力から求まる前記開作動時と閉作動時との双方における前記駆動力と前記ヨーク応力との相関関係を前記第1の相関データベースとして取得し、前記第1の相関データベースを参照して、計測にて取得される、ヨーク応力に対応する駆動力を読み出すことを特徴としている。
ここで、圧縮量として、前記スプリングカートリッジの伸縮方向のガタ量が演算により除去された正確な圧縮量を取得し、これに基づいて前記第1の相関データベースを取得することから、該第1の相関データベースを参照して、計測にて取得されるヨーク応力に対応して読み出される駆動力はガタの影響の無い正確なものとなり、それだけ高精度で信頼性の高い駆動力に関する診断が可能となる。
以上のような電動弁診断方法を実施し、前記作用効果を得るための電動弁診断装置として、第16の態様を提案している。即ち、この第16の態様では、前記第11の態様に係る電動弁診断装置において、電動弁の開作動時及び閉作動時の双方において前記ヨーク応力と計測によって前記スプリングカートリッジの伸縮方向のガタ量が演算により除去された正確な圧縮量とを取得し保有する第1の取得手段と、前記スプリングカートリッジの圧縮力と圧縮量とを計測にて取得し保有する第2の取得手段と、これら保有された圧縮量と圧縮力及びヨーク応力から求まる前記開作動時及び閉作動時の双方における前記駆動力と前記ヨーク応力との相関関係を示す第1の相関データベースと、前記第1の相関データベースを参照して、計測にて取得されるヨーク応力に対応する駆動力を読み出す駆動力読出手段とを備えたことを特徴としている。
In the present invention, the following modes are adopted as specific means for solving such a problem.
In the first aspect, the valve body drive unit that opens and closes the valve body by using the rotational drive force of the worm to which the rotational drive force is applied by the electric force, and the valve body drive unit acts in the axial direction of the worm. In the motor-operated valve diagnosis method for diagnosing the driving force of a motor-operated valve having a spring cartridge that expands and contracts in response to the reaction force, the valve body drive unit at both the opening and closing of the motor-operated valve A correlation between the driving force output signal and the driving force obtained from the compression state of the spring cartridge is held as a first correlation database, and the correlation between the driving force input signal to the valve body driving unit and the driving force output signal And the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body drive unit is monitored based on the correlation, and is obtained by measurement with reference to the first correlation database. Reading the driving force corresponding to the drive power output signal, it is characterized by performing a diagnosis of the driving force of the electric valves on the basis of the drive force.
Here, the “driving force transmission efficiency in the valve body driving unit” is a ratio of the driving force input to the valve body driving unit side and the driving force output from the valve body driving unit side, and a driving force input signal And the driving force output signal. The “monitoring of the change state of the driving force transmission efficiency” is to monitor the change state of the correlation continuously or as a spot if necessary. This is reflected in the diagnosis regarding the driving force of the electric valve.
For example, if the driving force transmission efficiency changes to a predetermined change rate or more, or changes to a predetermined value or more, it is determined that the driving force transmission system is abnormal, and the driving force corresponds to the change rate or change amount. The driving force corresponding to the output signal can be corrected to optimize the diagnosis regarding the driving force, and the deterioration tendency of the driving force transmission system can be predicted and reflected in the maintenance plan.
In addition, “diagnosis relating to driving force” refers to an element that is directly grasped as driving force, that is, torque that is a driving force input signal [torque obtained from compression force of spring cartridge, that is, spring cartridge compression force × r (r : 1/2 of the pitch circle diameter of the worm wheel)], the amount and force of compression of the spring cartridge, the current value of the motor that drives the worm, etc. It is a concept including valve stem stress and yoke stress which are force output signals.
Therefore, according to the first aspect, the first correlation between the driving force output signal from the valve drive unit and the driving force obtained from the compression force of the spring cartridge is obtained in advance and retained. Then, by referring to the first correlation database, the driving force corresponding to the driving force output signal acquired by measurement is read out, and the diagnosis relating to the driving force of the motor-operated valve is performed based on the driving force. For example, the diagnosis work is extremely simple compared to the case where a diagnosis is performed by acquiring a physical quantity of a type that is relatively difficult to measure each time the diagnosis regarding the driving force of the motorized valve is performed, and The work can be performed with good workability, and the labor saving is promoted to reduce the diagnosis cost.
For example,
a. Diagnosis of appropriateness of set torque, for example, diagnosis of appropriateness of torque value at the operation timing of the torque switch when the motorized valve is closed,
b. Diagnosis of appropriateness of the valve seat force, that is, diagnosis of appropriateness of the magnitude of the holding torque of the valve body when the motor-operated valve is closed,
c. Confirmation of margin of driving force, for example, confirmation of margin of driving force with respect to extraction torque at the time of valve body extraction when the required torque becomes maximum when the motorized valve is opened,
As a result, a total diagnosis of the driving force transmission system of the electric valve can be performed.
The ninth mode is proposed as a motor-operated valve diagnostic apparatus for carrying out the motor-operated valve diagnostic method as described above to obtain the above-described effects. That is, in the ninth aspect, a valve body driving unit that opens and closes the valve body using the rotational driving force of the worm to which the rotational driving force is applied by the electric force, and the shaft of the worm in the valve body driving unit. In the motor-operated valve diagnostic device for diagnosing the driving force of a motor-operated valve having a spring cartridge that expands and contracts in response to a reaction force acting in the direction, the valve element drive at both the opening and closing of the motor-operated valve A first correlation database indicating a correlation between a driving force output signal from the portion and a driving force obtained from the compression state of the spring cartridge, a driving force input signal to the valve body driving portion, and the driving force output signal. The monitoring means for acquiring the correlation and monitoring the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit based on the correlation, and the first correlation database are used for measurement. Reading the driving force corresponding to the drive power output signal, it is characterized in that a diagnostic means for performing diagnosis of the driving force of the electric valves on the basis of the drive force.
According to a second aspect, in the motor-operated valve diagnosis method according to the first aspect, the change state of the driving force transmission efficiency is monitored, and the change state is reflected in the calculation of the driving force corresponding to the driving force output signal. It is a feature.
Here, to reflect the change state of the driving force transmission efficiency in the calculation of the driving force is, for example, when the driving force transmission efficiency changes to a predetermined change rate or changes to a predetermined value or more. The first correlation database is corrected in accordance with the change rate or the change value, and the driving force is calculated based on the corrected first correlation database.
Therefore, according to the motor-operated valve diagnosis method according to the second aspect, the driving force is calculated based on the first correlation database corrected according to the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit, and based on this By performing diagnosis regarding the driving force of the motorized valve, more accurate and reliable diagnosis is realized.
The tenth aspect is proposed as a motor-operated valve diagnostic apparatus for carrying out the motor-operated valve diagnostic method as described above and obtaining the above-described effects. That is, in the tenth aspect, in the motor-operated valve diagnostic apparatus according to the ninth aspect, the change state of the driving force transmission efficiency is monitored, and the change state is calculated for the driving force corresponding to the driving force output signal. It is characterized by having a calculation means for reflecting.
According to a third aspect, in the motor-operated valve diagnosis method according to the first aspect, a yoke stress acting on the yoke is used as the driving force output signal.
Here, when the yoke stress is used as the driving force output signal, the yoke stress can be directly measured by attaching a sensor such as a strain sensor to the outer surface of the yoke exposed to the outside of the motor-operated valve, and whether the motor-operated valve is operated or not. Regardless of this, since it is possible to always measure, the change state of the driving force transmission efficiency can be continuously monitored. Further, since the yoke stress is obtained as a voltage signal output from the strain sensor, it cannot be directly obtained as the valve stem stress, but is obtained quantitatively. It is suitable for learning the change tendency.
Furthermore, since the yoke stress can be measured at the part exposed on the outer surface of the motor-operated valve, for example, when measuring a stress by opening a part of the motor-operated valve and attaching a strain gauge inside the motor-operated valve. In comparison, the work is much easier, and as a result, the diagnostic workability can be further improved and the diagnostic cost can be further reduced by labor saving.
The eleventh aspect is proposed as a motor-operated valve diagnostic apparatus for carrying out the motor-operated valve diagnostic method as described above and obtaining the above-described effects. That is, the eleventh aspect is characterized in that, in the motor-operated valve diagnostic apparatus according to the ninth or tenth aspect, a yoke stress acting on the yoke is used as the driving force output signal.
According to a fourth aspect, in the motor-operated valve diagnosis method according to the third aspect, a second correlation database showing a correlation between the valve stem stress acting on the valve stem as the driving force output signal and the yoke stress is provided. Based on the valve stem stress that is stored and read corresponding to the yoke stress obtained by measurement with reference to the second correlation database, and the driving force input signal obtained by measurement, the valve body It is characterized by monitoring the change state of the driving force transmission efficiency in the driving unit.
Here, although the said valve stem stress is grasped | ascertained as a driving force output signal from the said valve body drive part, direct measurement during the driving | operation of a motor operated valve is restrict | limited. However, since the yoke stress is grasped as a driving force output signal from the valve body drive unit as well as the valve stem stress and can be always measured even during operation of the motorized valve, the correlation between the yoke stress and the valve stem stress is obtained. If the relationship is held as the second correlation database, thereafter, the valve stem stress as a driving force output signal is read out and acquired by referring to the second correlation database based on the yoke stress acquired by measurement. can do. Therefore, for example, the diagnosis work is extremely simple and the work can be performed with good workability compared to the case where the diagnosis is performed by obtaining the valve stem stress each time the motor-operated valve is diagnosed. Reduction of diagnosis cost is promoted by the conversion.
The correlation between the valve stem stress and the yoke stress is, for example, that when a motor-operated valve can be operated to the fully closed side, a known value of load (axial force) is applied to the valve stem, and the valve stem stress at that time And yoke stress (for example, both are acquired as a voltage signal by the strain sensor).
Furthermore, since the valve stem stress is obtained numerically and accurately, a friction coefficient “μ” between the valve stem and the stem nut can be obtained, and whether or not this is within an appropriate range can be diagnosed with high accuracy. it can. That is, the friction coefficient “μ” is a well-known friction coefficient calculation formula “= [A × (torque / valve stem stress) −B × d] / [d + C × (torque / valve stem stress)]. D is the effective stem diameter. , A, B, and C are constants. In this calculation formula, all the elements other than “torque / valve stem stress” are constant values, and therefore the ratio of the torque to the stem pressure “ By obtaining the “torque / valve stem stress”, it is possible to obtain the friction coefficient “μ” of the valve body drive unit and diagnose its suitability. As a result, quantitative comparison diagnosis with the design value etc. of the motorized valve It is possible to quantitatively and easily determine whether the frictional state (lubricating state) of the valve body drive unit is normal or abnormal, and the reliability of the valve body drive unit is improved accordingly. Become.
By the way, in the actual operation of the motor-operated valve, the driving force output from a driving source such as a motor is transmitted to the valve stem through the valve body driving unit. When this occurs, the driving force input to the valve body drive unit and the force transmitted from the valve body drive unit to the valve rod do not coincide with each other, resulting in a difference between the two. For example, if the stem nut portion runs out of oil and generates frictional force, the driving force transmission efficiency in the valve body drive unit (that is, the input to the valve body drive unit and the output from the valve body drive unit) Even if a specified driving force is input, the force actually acting on the valve stem is smaller than when no oil shortage occurs. Therefore, the force acting directly on the valve body (= [valve stem stress as a driving force output signal] − [sliding of packing, etc.), which is a matter to be diagnosed as the original function of the motorized valve (closing function, etc.) Dynamic resistance]-[fluid pressure]), that is, it is important to obtain the valve stem stress acting on the valve stem. In this case, the yoke stress can be obtained by measurement as a reaction force of the valve stem stress. Diagnosing the force acting directly on the valve body, such as the closing function (seat force), based on the valve stem stress corresponding to the yoke stress, obtains a highly reliable diagnosis result for the entire motor-operated valve be able to.
A twelfth aspect is proposed as a motor-operated valve diagnostic apparatus for carrying out the motor-operated valve diagnostic method as described above and obtaining the above-described effects. That is, in the twelfth aspect, in the motor-operated valve diagnostic apparatus according to the eleventh aspect, the correlation between the valve stem stress acting on the valve stem as the driving force output signal, the yoke stress, and the valve stem stress. A second correlation database showing, the valve stem stress read out corresponding to the yoke stress obtained by measurement with reference to the second correlation database, and the driving force input signal obtained by measurement On the basis of this, a monitoring means for monitoring the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is provided.
In a fifth aspect of the present application, in the motor-operated valve diagnosis method according to the first, second, third, or fourth aspect, the driving force input signal is a current value signal corresponding to the driving force or the spring cartridge. It is a compression amount signal corresponding to the compression amount or a compression force signal corresponding to the compression force of the spring cartridge.
Among these driving force input signals, the current value signal is a motor-operated valve by a current value sensor (for example, a magnetic sensor described later) disposed on the outside of the conduit containing the electric wire as a current value supplied to the motor. Can be obtained by continuous measurement during operation. The current value acquired by this measurement is numerically grasped as the driving force corresponding to the current value based on the correlation between the current value obtained in advance and the driving force.
The amount of compression of the spring cartridge is, for example, both when the motor-operated valve is opened and closed by a laser sensor or a differential transformer (so-called “LVDT”) attached to the outer end of the spring cartridge in the axial direction. The amount of movement of the worm can be obtained by measurement even during operation of the electric valve. In particular, when a laser sensor having a compact form is adopted, the laser sensor can be permanently installed in the motor-operated valve, and the compression amount of the spring cartridge can be obtained by continuous measurement during operation of the motor-operated valve. The compression amount acquired by this measurement is grasped numerically as a driving force based on the spring characteristics of the spring cartridge obtained in advance, that is, the correlation between the compression amount and the compression force.
The compressive force of the spring cartridge can be obtained by continuous measurement during the operation of the motor-operated valve both when the motor-operated valve is opened and when the motor-operated valve is closed by attaching a strain sensor to the spring cartridge. . As described above, the driving force is directly acquired by calculation as the product of the compressive force and the pitch circle diameter of the worm wheel.
Each of these driving force input signals is one of the criteria for determining the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit, and it is necessary that an accurate correlation with the driving force is always secured. Therefore, it is calibrated by an appropriate method. For example, the current value can be calibrated by a load cell attached to the shaft end side of the spring cartridge. The compression amount and compression force of the spring cartridge can be calibrated by operating the motorized valve with a load cell attached to the spring cartridge, and the spring cartridge is compressed from the outside while the motorized valve is stopped, or the spring Each cartridge can be calibrated by removing it from the motorized valve and compressing it in a single state.
Thus, according to the motor-operated valve diagnosis method according to the fifth aspect, the driving force input signal to the valve body drive unit is the current value signal, the compression amount signal, or the compression force signal, and these measurements And calculating the driving force numerically, it is possible to select the most suitable sensor for acquiring the driving force input signal, and the accuracy of the acquired driving force is high, based on the acquired driving force. Thus, a diagnosis with respect to the driving force of the motor-operated valve can be performed to achieve a highly accurate and reliable diagnosis.
The thirteenth aspect is proposed as a motor-operated valve diagnostic apparatus for carrying out the motor-operated valve diagnostic method as described above and obtaining the above-described effects. That is, in the thirteenth aspect, in the motor-operated valve diagnostic device according to the ninth, tenth, eleventh or twelfth aspect, as the driving force input signal, a current value signal corresponding to the driving force or the spring cartridge. A compression amount signal corresponding to the compression amount or a compression force signal corresponding to the compression force of the spring cartridge is used.
According to a sixth aspect of the present application, in the motor-operated valve diagnosis method according to the fifth aspect, the driving force input signal is a current value signal corresponding to the driving force, and the current value signal is a current value of a conduit that houses an electric wire. It is obtained based on signal information output from a plurality of magnetic sensors attached to the outer surface.
Here, the magnetic sensor is a sensor using a Hall element, and generates a voltage corresponding to the magnitude of the magnetism when sensing magnetism from the electric wire housed in the conduit. Based on the correlation between the output signal and the driving force, the driving force from the electric motor can be acquired.
In this case, the electric wire is accommodated in the electric conduit, but the positional relationship of the electric wire in the electric conduit is uncertain. Therefore, when one magnetic sensor is used, the magnetism is clearly determined depending on the position of the electric wire. It may be impossible to detect. For this reason, in the present invention, by attaching a plurality of the magnetic sensors to the outside of the conduit, the magnetism can be accurately measured regardless of the position of the wire within the conduit. Furthermore, in this case, the magnetic measurement function is further enhanced by mounting the plurality of magnetic sensors on one surface orthogonal to the axial direction of the conduit and at the same pitch in the circumferential direction of the conduit. As a result, the reliability of the driving force acquired based on the measurement signal is improved.
The fourteenth aspect is proposed as a motor-operated valve diagnostic apparatus for carrying out the motor-operated valve diagnostic method as described above and obtaining the above-described effects. That is, according to the fourteenth aspect, in the motor-operated valve diagnostic apparatus according to the thirteenth aspect, a plurality of the current value signals as the driving force input signals are attached to the outer surface of the conduit containing the electric wires. A driving force input signal acquisition means for acquiring the signal based on signal information output from the magnetic sensor is provided.
In a seventh aspect, in the motor-operated valve diagnosis method according to the fifth aspect, a driving force input signal to the valve body drive unit is a compression amount signal corresponding to the compression amount of the spring cartridge, and the compression amount signal is A contactor which is provided on an adapter fixed to the outer surface side of the motor-operated valve so as to be contactable / non-contactable with the shaft end side of the spring cartridge and which deviates following the compression displacement of the spring cartridge in the contact state. It is obtained based on displacement information in the axial direction.
Here, since the contact is provided in an adapter fixed to the outer surface side of the motor-operated valve, when measuring the compression amount as a driving force input signal, the characteristics of the spring cartridge are directly set. And it can measure easily from the outside of a motor operated valve. Therefore, coupled with the fact that both the yoke stress or the valve stem stress as the driving force output signal can be easily measured from the outside of the motor-operated valve by the strain sensor attached to the yoke, the measurement work is facilitated.
Further, when the compression amount is not measured, the contact can be brought into a non-contact state on the shaft end side of the spring cartridge, so that the operation of the spring cartridge is not hindered by the contact. . Furthermore, by attaching the contact to the adapter in an oil-tight manner, there is no need to open the outer end side of the spring cartridge when measuring the amount of compression using the contact. As in the case of opening the spring cartridge, a situation of leakage of grease from the spring cartridge side is avoided in advance.
The fifteenth aspect is proposed as a motor-operated valve diagnostic apparatus for carrying out the motor-operated valve diagnostic method as described above and obtaining the above-described effects. That is, in the fifteenth aspect, in the motor-operated valve diagnostic apparatus according to the thirteenth aspect, the compression amount signal as the driving force input signal is provided in an adapter fixed to the outer surface side of the motor-operated valve. Driving force input signal acquisition means for acquiring contact based on displacement information in the axial direction of the contact that can be contacted and non-contacted with the shaft end side of the spring cartridge and is displaced following the compression displacement of the spring cartridge in the contact state. It is characterized by having.
According to an eighth aspect, in the electric valve diagnosis method according to the third aspect, the compression force and the compression amount of the spring cartridge are obtained and held by measurement, while the electric valve is opened and closed. In both cases, the yoke stress and the accurate compression amount in which the backlash amount in the expansion / contraction direction of the spring cartridge is acquired and held, and the opening operation is obtained from the held compression amount, the compression force, and the yoke stress. The correlation between the driving force and the yoke stress in both the closed operation and the closed operation is acquired as the first correlation database, and the yoke stress acquired by measurement with reference to the first correlation database The driving force corresponding to is read out.
Here, as the compression amount, an accurate compression amount in which the backlash amount in the expansion / contraction direction of the spring cartridge is removed by calculation is acquired, and the first correlation database is acquired based on the compression amount. By referring to the correlation database, the driving force read out corresponding to the yoke stress obtained in the measurement is accurate without play and the diagnosis of the driving force with high accuracy and high reliability becomes possible. .
The sixteenth aspect is proposed as a motor-operated valve diagnostic apparatus for carrying out the motor-operated valve diagnostic method as described above and obtaining the above-described effects. That is, in the sixteenth aspect, in the motor-operated valve diagnostic apparatus according to the eleventh aspect, the amount of play in the expansion / contraction direction of the spring cartridge is determined by the yoke stress and measurement both during opening and closing of the motor-operated valve. First acquisition means for acquiring and holding the exact compression amount removed by the calculation, second acquisition means for acquiring and holding the compression force and compression amount of the spring cartridge by measurement, and these holdings A first correlation database indicating a correlation between the driving force and the yoke stress in both the opening operation and the closing operation, which are obtained from the compressed amount, the compression force, and the yoke stress, and the first correlation database; With reference to the driving force reading means for reading the driving force corresponding to the yoke stress obtained by the measurement, the driving force reading means is provided.

以上のように、本願発明に係る電動弁の診断方法及び電動弁の診断装置によれば、トルクとヨーク応力との相関関係から、計測にて取得されるヨーク応力に対応するトルクを読み出して電動弁の駆動力(トルク)に関する診断を行うものにおいて、駆動力伝達効率の変化状態を前記駆動力の算出に反映させることで、高精度で信頼性の高い診断が実現されるとともに、この診断を、電動弁の運転中においても簡易な操作で作業性良く、且つ低コストで高精度に行うことができるものである。しかも、電動弁の駆動部側から弁本体側までの駆動力伝達系全体の診断、及び駆動力の伝達状況の経時変化の診断、即ち、駆動力伝達効率の傾向管理が可能である。  As described above, according to the motor-operated valve diagnosis method and motor-operated valve diagnosis apparatus according to the present invention, the torque corresponding to the yoke stress obtained by measurement is read out from the correlation between the torque and the yoke stress. In the diagnosis of valve driving force (torque), highly accurate and reliable diagnosis is realized by reflecting the change in driving force transmission efficiency in the calculation of the driving force. Even during the operation of the motor-operated valve, the operation can be performed with a simple operation with good workability and at a low cost with high accuracy. In addition, it is possible to diagnose the entire driving force transmission system from the driving unit side to the valve body side of the electric valve and diagnose the change with time in the transmission state of the driving force, that is, to manage the tendency of the driving force transmission efficiency.

以下、本願発明に係る電動弁の診断方法及び診断装置を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
先ず、本願発明に係る診断方法の説明に先立って、図1〜図7を参照して、電動弁の駆動系の構造等を説明する。
図1には、本願発明に係る診断方法が適用される通常の電動弁の駆動系(以下、「第1の電動弁駆動系」という)の要部を示している。また、図2には、内蔵型トルクセンサ(スプリングカートリッジ付近の可動軸に歪ゲージを貼設したもの)を設置した電動弁の駆動系(以下、「第2の電動弁駆動系」という)の要部を示している。
A:第1の電動弁駆動系
図1において、符号1は、その下端に弁体(図示省略)が連結された弁棒であって、該弁棒の上部側のネジ部にはステムナット2が螺合されている。さらに、このステムナット2は、筒状のドライブスリーブ3に内挿固定されこれと一体化されている。また、前記ドライブスリーブ3は、その外周側に嵌装配置されたウォームホィール4と一体的に回転可能とされ、前記ステムナット2の回転力を前記弁棒1にその軸方向変位力として伝達し、該弁棒1を介して前記弁体を開閉駆動(昇降駆動)させるようになっている。尚、前記弁棒1は、その軸方向移動のみが可能とされ、その回転は規制されている。
前記ウォームホィール4にはウォーム5が噛合されており、該ウォーム5がモータ軸6を介してモータ(図示省略)によって回転駆動されることで、該ウォームホィール4が回転し、その回転力が前記ステムナット2を介して前記弁棒1に対してその昇降駆動力として伝達される。
前記モータ軸6にはスプライン6aが設けられており、このスプライン6a部分に前記ウォーム5がスプライン嵌合されることで、前記ウォーム5は前記モータ軸6からの回転力は受けるものの、その軸方向(矢印R−L方向)には移動自在とされる。
また、前記ウォーム5は、その一端側を軸方向に延長させてこれを延設筒部7としている。この延設筒部7の外周には周溝8が設けられ、且つ該周溝8にはトルクスイッチ9の作動子9aが係入されている。このトルクスイッチ9は、前記ウォーム5がその中立位置から軸方向に移動してその移動量が所定値に達した時点で作動し,前記モータの停止信号を発してこれを停止させることで、前記弁棒1側に過度のトルクが伝達されるのを規制してその保護を図るものである。
前記ウォーム5の延設筒部7の端部には、軸受10がナット11により固着されると共に、該軸受10を介して次述の可動軸12が相対回転自在に連結されている。この可動軸12は、前記軸受10が内挿連結される大径筒部12aと該大径筒部12aに連続する小径筒部12bとを備えた異径筒体であって、前記ウォーム5の軸方向への移動に伴ってこれと一体的に軸方向へ移動するようになっている。また、前記可動軸12の小径筒部12bには、次述のスプリングカートリッジ13が取り付けられている。
前記スプリングカートリッジ13は、前記弁体が全開又は全閉となった後に、前記ウォーム5を介して前記ウォームホィール4に所定の保持トルクを発生させるものであって、前記可動軸12の大径筒部12aと小径筒部12bとの間の段差面側に配置された一方のワッシャ14と前記小径筒部12bの端部に螺着されたナット16側に配置された他方のワッシャ15との間に、複数の皿バネ17を交互に表裏対向させ且つ所要の張込荷重を付与した状態で取り付けて構成される。
前記スプリングカートリッジ13の単体状態での軸長(即ち、所定の張込荷重を発生させた状態での前記各ワッシャ14,15間の外寸)は、前記可動軸12の大径筒部12aと小径筒部12bとの間の段差面と前記ナット16の座面とによって所定値に固定保持される。
さらに、前記可動軸12と前記スプリングカートリッジ13のうち、前記可動軸12は前記ウォーム5と同軸上に設けられた小径穴部19内に嵌挿され、また前記スプリングカートリッジ13は前記小径穴部19に連続する大径穴部20内に嵌挿されており、該可動軸12は前記小径穴部19内で軸方向に移動可能に、また前記スプリングカートリッジ13は前記大径穴部20内で伸縮可能となっている。
前記スプリングカートリッジ13の一端側に配置された前記ワッシャ14は、これが小径穴部19と大径穴部20との間の肩部21に係合することで、それ以上に矢印L方向へ移動するのが規制される。また、前記スプリングカートリッジ13の他端側に配置された前記ワッシャ15は、前記大径穴部20の外端に取り付けられるカートリッジ押え45の端面45aに当接することで、それ以上に矢印R方向へ移動するのが規制される。尚、このカートリッジ押え45は、通常運転時において前記スプリングカートリッジ13の外端側を覆ってこれを保護するキャップとしての機能も持つものである。
そして、この第1の電動弁駆動系においては、前記スプリングカートリッジ13がこれに作用する圧縮力に応じて伸縮作動し前記トルクスイッチ9が作動することで、前記弁棒1側(即ち、弁体側)に過大な荷重が入力されるのを未然に且つ確実に防止され、電動弁の安全で信頼性の高い作動が担保される。尚、符号18は、前記皿バネ17の最大圧縮変位量を規制するトルクリミットスリーブである。
B:第2の電動弁駆動系
図2において、符号1は、その下端に弁体(図示省略)が連結された弁棒であって、該弁棒の上部側のネジ部にはステムナット2が螺合されている。さらに、このステムナット2は、筒状のドライブスリーブ3に内挿固定されこれと一体化されている。また、前記ドライブスリーブ3は、その外周側に嵌装配置されたウォームホィール4と一体的に回転可能とされ、前記ステムナット2の回転力を前記弁棒1にその軸方向変位力として伝達し、該弁棒1を介して前記弁体を開閉駆動(昇降駆動)させるようになっている。尚、前記弁棒1は、その軸方向移動のみが可能とされ、その回転は規制されている。
前記ウォームホィール4にはウォーム5が噛合されており、該ウォーム5がモータ軸6を介してモータ(図示省略)によって回転駆動されることで、該ウォームホィール4が回転し、その回転力が前記ステムナット2を介して前記弁棒1に対してその昇降駆動力として伝達される。
前記モータ軸6にはスプライン6aが設けられており、このスプライン6a部分に前記ウォーム5がスプライン嵌合されることで、前記ウォーム5は前記モータ軸6からの回転力は受けるものの、その軸方向(矢印R−L方向)には移動自在とされる。
また、前記ウォーム5は、その一端側を軸方向に延長させてこれを延設筒部7としている。この延設筒部7の外周には周溝8が設けられ、且つ該周溝8にはトルクスイッチ9の作動子9aが係入されている。このトルクスイッチ9は、前記ウォーム5がその中立位置から軸方向に移動してその移動量が所定値に達した時点で作動し,前記モータの停止信号を発してこれを停止させることで、前記弁棒1側に過度のトルクが伝達されるのを規制してその保護を図るものである。
前記ウォーム5の延設筒部7の端部には、軸受10がナット11により固着されると共に、該軸受10を介して次述の可動軸12が相対回転自在に連結されている。この可動軸12は、前記軸受10が内挿連結される大径筒部12aと該大径筒部12aに連続する小径筒部12bとを備えた異径筒体であって、前記ウォーム5の軸方向への移動に伴ってこれと一体的に軸方向へ移動するようになっている。また、前記可動軸12の小径筒部12bには、次述のスプリングカートリッジ13が取り付けられている。
前記スプリングカートリッジ13は、前記弁体が全開又は全閉となった後に、前記ウォーム5を介して前記ウォームホィール4に所定の保持トルクを発生させるものであって、前記可動軸12の大径筒部12aと小径筒部12bとの間の段差面側に配置された一方のワッシャ14と前記小径筒部12bの端部に螺着された後述のナット26側に配置された他方のワッシャ15との間に、複数の皿バネ17を交互に表裏対向させ且つ所要の張込荷重を付与した状態で取り付けて構成される。
前記スプリングカートリッジ13の単体状態での軸長(即ち、所定の張込荷重を発生させた状態での前記各ワッシャ14,15間の外寸)は、前記可動軸12の大径筒部12aと小径筒部12bとの間の段差面と前記ナット26の座面とによって所定値に固定保持される。
さらに、前記可動軸12と前記スプリングカートリッジ13のうち、前記可動軸12は前記ウォーム5と同軸上に設けられた小径穴部19内に嵌挿され、また前記スプリングカートリッジ13は前記小径穴部19に連続する大径穴部20内に嵌挿されており、該可動軸12は前記小径穴部19内で軸方向に移動可能に、また前記スプリングカートリッジ13は前記大径穴部20内で伸縮可能となっている。
前記スプリングカートリッジ13の一端側に配置された前記ワッシャ14は、これが小径穴部19と大径穴部20との間の肩部21に係合することで、それ以上に矢印L方向へ移動するのが規制される。また、前記スプリングカートリッジ13の他端側に配置された前記ワッシャ15は、前記大径穴部20の外端寄りに配置された次述のカートリッジ押え42の端面42aに当接することで、それ以上に矢印R方向へ移動するのが規制される。
前記カートリッジ押え42は、大径部と小径部からなる段付円筒体で構成され、ケーシングの端面上にボルト固定されたアダプタ38によって固定保持され、その大径部側の端面42aによって前記ワッシャ15の移動規制を行う。
一方、前記可動軸12の大径筒部12aの端面上には、歪ゲージ37が、前記一方のワッシャ14と非接触状態で貼設されている。この歪ゲージ37は、第2の電動弁駆動系における特徴的な構成要素であって、前記スプリングカートリッジ13の矢印L方向及びR方向への圧縮に伴って前記可動軸12に掛かる荷重(即ち、スプリングカートリッジ13の圧縮力)を歪変位として計測するものであり、その計測データは、外部へ取り出され、電動弁の診断データとして用いられる。
前記ナット26は、前記小径筒部12bの端部に螺合される本体部26aと該本体部26aの一端側から同軸状に延出する筒状の延出部26bからなる異形ナットで構成され、その内孔を通してリード線41が前記歪ゲージ37側から引き出されるとともに、その先端にはコネクタ48が取り付けられている。
さらに、前記ナット26の延出部26bは、前記カートリッジ押え42の小径部の内側に嵌挿されており、該カートリッジ押え42の内周面との間にはOリング24が配置されている。このOリング24によって、前記カートリッジ押え42とこれに対してその軸方向へ相対移動する前記ナット26の間の軸封が行われる。また、前記カートリッジ押え42の大径部の外周面と前記アダプタ38の内周面の間には、Oリング25が配置されている。なお、前記コネクタ48は、前記カートリッジ押え42の端面から外方へ臨むが、通常運転時には、前記カートリッジ押え42にキャップ46が装着される。
ところで、電動弁においては、それ本来の機能を長期に亘って維持するためには、例えば、電動部分とかウォームを含む、該ウォームの回転力を弁体側に伝達する弁体駆動部等の健全性の確認とともに、適正な駆動力で弁体を駆動させているかどうか、弁体の全開・全閉状態において適正な保持トルクが確保されているかどうか、等の駆動力に関する診断を適宜実行することが必要であることは既述の通りである。
このような各種の診断項目のうち、特に駆動力に関する診断における診断データを取得するために、電動弁の診断時には、前記第1の電動弁駆動系では、次述のセンサユニット30が、前記カートリッジ押え45に代えて、仮設的に取り付けられる。また、前記第2の電動弁駆動系では、前記歪ゲージ37が常設されている。
先ず、前記第1の電動弁駆動系(図1参照)では、図3に示すように、電動弁の通常運転時には常時装着されている前記カートリッジ押え45をケーシング側から取り外し、これに代えて、前記スプリングカートリッジ13の外端側に次述のセンサユニット30を仮設的に装着し、電動弁の作動状態下で前記スプリングカートリッジ13の圧縮量とこれに作用する圧縮力を計測して取得する構成とされている。
前記センサユニット30は、前記大径穴部20の端部側を覆うようにケーシングの端面22上にパッキン23を介して鍔付筒状のアダプタ31を衝合固定するとともに、該アダプタ31の外端面にセンサホルダ32を取り付けて構成されている。そして、前記アダプタ31の外端面と前記センサホルダ32の端面との間には、これら両者間に跨る空間を軸方向に二分するように板状のロードセル33が配置されている。このロードセル33には、歪ゲージ35が貼設されるとともに、コア36の一端が連結されている。また、このコア36の他端は、前記スプリングカートリッジ13側の前記ワッシャ15に当接され、該ワッシャ15がそれ以上に矢印R方向へ移動するのを規制するようになっている。従って、前記スプリングカートリッジ13に掛かる圧縮力は、前記ワッシャ15から前記コア36を介して前記ロードセル33に伝達され、該ロードセル33において歪量(電圧値)として歪ゲージ35により検出され、この歪量に基づいて前記スプリングカートリッジ13に掛かる圧縮力が取得される。
前記ロードセル33で区画された前記アダプタ31側の区間と前記センサホルダ32側の区間のうち、前記アダプタ31側の空間内には、前記コア36の内側に位置するようにして、前記ナット16が進入配置されている。また、前記センサホルダ32側の空間内には、レーザセンサ34が配置されている。このレーザセンサ34は、前記ロードセル33及び前記コア36に設けられた透孔(図示省略)を通して、前記可動軸12の先端に取り付けられた前記ナット16に臨み、該ナット16の頂面の位置を計測することで、前記ウォーム5の軸方向移動量、即ち、前記スプリングカートリッジ13の圧縮量を計測する。具体的には、前記ナット16の頂面に「計測点」を設定し、前記レーザセンサ34から前記計測点までの距離(間隔)を計測するように構成されている。
また、これらロードセル33及びレーザセンサ34の他に、診断データ取得手段として、図6に示すように、弁体が収容された弁箱61と前記ウォームホィール4、ウォーム5等が収容された弁体駆動部62との間に、前記弁棒1を覆うように介在配置されたヨーク50に作用する応力、即ち、ヨーク応力を計測するために、該ヨーク50の左右一対の支柱53,54にそれぞれ歪ゲージ51,52を設置するとともに、前記弁棒1に作用する応力、即ち、弁棒応力を計測するために、該弁棒に歪ゲージ55を設置している。
尚、前記弁棒1は、電動弁の作動に伴って昇降するため、多くの場合、該弁棒1に直接歪ゲージ55を設置できるのは該歪ゲージ55が外部から見える範囲で弁棒が作動する場合に限られる。しかし、例えば、駆動力伝達効率の変化状態を弁棒応力に基づいて監視したいような場合には、該弁棒応力を継続的に取得することが必要となる。このような場合には、例えば、電動弁の全閉側への作動が可能なときにおいて前記弁棒に既知値の荷重(軸力)を掛けるとともに、その場合におけるヨーク応力を歪ゲージ51,52によって計測して、弁棒応力とヨーク応力との相関関係を相関データベースとして取得しておく。そして、以後は前記相関データベースを参照して、計測にて取得されるヨーク応力に対応する弁棒応力を読み出す手法をとる。
さらに、図7及び図8に示すように、前記モータの電流値を計測するために、電線62が内装された電線管61の外表面上に複数の磁気センサ60が配置される。この磁気センサ60は、前述のように、ホール素子を利用したセンサであって、前記電線管61内に収納された電線62からの磁気を感知したとき、その磁気の大きさに対応した電圧を発生するものであり、その出力信号と駆動力との相関関係に基づいて、電動機からの駆動力を取得することができるものである。
この場合、電線管61内には電線62が収納されているが、この電線62の電線管61内における位置関係は不確定であり、従って、一個の磁気センサを用いたときには、前記電線の位置によっては磁気を明確に検知できないことも有り得る。このため、ここでは前記磁気センサ60を前記電線管61の外表面に複数個取付けることとし、且つその配置数は、前記電線62が2相線である場合には、図8に実線図示するように、2個又は2の倍数個(即ち、4個、6個等)配置し、前記電線62が3相線である場合には、図8に鎖線図示するように、3個又は3の倍数個(即ち、、6個、9個等)配置し、さらに、この場合、前記複数個の磁気センサ60を、電線管61の軸方向に直交する一つの面上に、且つ電線管61の周方向に同一ピッチで取付けることで、前記電線管61の内部における前記電線62の位置の如何に拘わらず、磁気信号を明確に且つ安定した可級的に平滑な信号波形として得られるようにしている。
尚、従来一般的に使用されているクランプ式の磁気センサでは、計測の度(即ち、磁気センサを取り付ける度)に電線管内の電線に対する磁気センサの位置関係が異なり安定した信頼性の高い計測は困難である。このため、ここでは、前記各磁気センサ60を前記電線管61に固定的に取付け、常時前記電線管61に対する前記各磁気センサ60の位置関係が一定に保持されるようにし、もって常時信頼性の高い計測ができるようにしている。
ところで、前記センサユニット30は、前記ウォーム5の閉作動(矢印R方向への移動時)と開作動(矢印L方向への移動時)の双方における移動量(即ち、スプリングカートリッジ13の実圧縮量に前記スプリングカートリッジのガタの影響を加えた量)は前記レーザセンサ34によって計測できるが、前記スプリングカートリッジ13に対する圧縮力については、前記ロードセル33の機能上、閉作動時と開作動時の何れか一方側(この実施形態では閉作動側)のみ計測可能で、他方側(開作動側)については計測できない。従って、開作動側の圧縮力の取得に際しては、後述するように、実測に依らずに、閉作動側の圧縮量と圧縮力の相関関係、及び開作動時の圧縮量に基づいて求める手法がとられる。
一方、前記第2の電動弁駆動系(図2参照)では、前記可動軸12の大径筒部12aの端面上に前記歪ゲージ37を貼設しているので、前記スプリングカートリッジ13の圧縮力を閉作動と開作動の双方において直接計測して取得することができる。
しかし、前記歪ゲージ37は校正しておく必要があり、この校正のため、図4に示すように前記第1の電動弁駆動系に取り付けたものと略同様の構成のセンサユニット40を、前記アダプタ38と前記カートリッジ押え42及び前記キャップ46に代えて、前記スプリングカートリッジ13の外端側に仮設的に取り付け、前記センサユニット40の前記ロードセル33及び前記レーザセンサ34によって前記歪ゲージ37の校正を行うようにしている。
即ち、前記センサユニット40は、前記大径穴部20の端部側を覆うようにケーシングの端面22上にパッキン23を介して鍔付筒状のアダプタ39を衝合固定するとともに、該アダプタ39の外端にセンサホルダ32を取り付けて構成されている。そして、前記アダプタ39の外端と前記センサホルダ32の端面との間には、これら両者間に跨る空間を軸方向に二分するように板状のロードセル33が配置されている。このロードセル33には、歪ゲージ35が貼設されるとともに、コア43の一端が連結されている。また、このコア43の他端43aは、前記スプリングカートリッジ13側の前記ワッシャ15に当接され、該ワッシャ15がそれ以上に矢印R方向へ移動するのを規制するようになっている。従って、前記スプリングカートリッジ13に掛かる圧縮力は、前記ワッシャ15から前記コア43を介して前記ロードセル33に伝達され、該ロードセル33において歪量として歪ゲージ35により検出され、この歪量に基づいて前記スプリングカートリッジ13に掛かる圧縮力が取得される。
前記ロードセル33で区画された前記アダプタ39側の区間と前記センサホルダ32側の区間のうち、前記アダプタ39側の空間内には、前記コア43の内側に位置するようにして、前記ナット26が進入配置されている。そして、このナット26の先端に取り付けた前記コネクタ48から信号線44を外部側へ取り出すために、前記アダプタ39及び前記コア43の周壁には、それぞれスリット27,28が設けられている。
また、前記センサホルダ32側の空間内には、レーザセンサ34が配置されている。このレーザセンサ34は、前記ロードセル33及び前記コア43に設けられた透孔(図示省略)を通して、前記可動軸12の先端に取り付けられた前記ナット26に臨み、該ナット26の頂面の位置又は前記コネクタ48の所定位置を計測することで、前記ウォーム5の軸方向移動量、即ち、前記スプリングカートリッジ13の圧縮量を間接的に計測する。
尚、ここでは、上述のように、前記歪ゲージ37の校正を前記センサユニット40の前記ロードセル33及び前記レーザセンサ34によって行うようにしているが、係る構成に限定されるものではなく、例えば、前述の「バネ圧縮法」を適用し、電動弁の作動停止状態下で前記スプリングカートリッジの皿バネを外部から圧縮し、その場合における前記スプリングカートリッジに対する圧縮力とその圧縮量の相関関係に基づいて前記歪ゲージ37を校正することもできる。
また、前記第2の電動弁駆動系(図2参照)において前記歪ゲージ37が校正済みの場合、これによって前記スプリングカートリッジ13にかかる圧縮力を閉作動時と開作動時の双方において取得できる、という利点を生かす(例えば、後述のように、前記スプリングカートリッジ13にかかる圧縮力と圧縮量を常時計測してトルク曲線を取得し、トルク曲線の変化から前記スプリングカートリッジ13の劣化を診断)等の観点から、図5に示すように、前記キャップ46に代えて、前記レーザセンサ34のみを備えたセンサホルダ47を取り付けることもできる。
これと同様の観点、及び弁体駆動部に封入されているグリースによってレーザセンサで反射光の計測が困難となるのを未然に防止するとともに、センサホルダの着脱時における弁体駆動部側からのグリースの漏洩防止等の観点から、図9〜図13には、接触子70を備えた計測構造を示している。
図9において、符号65は、前記スプリングカートリッジ13側の前記可動軸12の端部に取付けられた前記ナット16を内包するように、前記ケーシング1の端面22上に締着固定されたアダプタである。このアダプタ65は、前記ナット16に対向する端面壁65aを備えるとともに、該端面壁65aの外面側には、ネジが刻設された外周面をもつ筒部66が一体的に形成されている。前記端面壁65aの軸心位置には、軸孔67が設けられるとともに、該軸孔67には次述の接触子70がその軸方向に摺動自在に嵌挿され、且つ該軸孔67に設けたOリング68によって軸封されている。
前記接触子70は、前記ナット16寄りの一端に大径円板状の当接体71を備えるとともに、他端側にはCリング72が取付けられており、図9に実線図示するように、軸方向外方側へ移動して前記当接体71が前記端面壁65aの内面に当接係合した非使用時位置と、同図に鎖線図示するように、軸方向内側へ移動して前記当接体71が前記ナット16の頂面又は前記可動軸12の端面に当接係合した使用時位置の間で移動可能とされている。また、前記接触子70の他端面には、後述する延長棒81を連結するためのネジ孔73が設けられている。
また、前記アダプタ65の筒部66の内側には、図9及び図10に示すように、略L形に形成されたストッパ75が、ピン76によって前記端面壁65a側に枢支され、該ピン76を回動中心として回動可能とされている。この場合、前記ストッパ75は、その先端部分が前記筒部66の端面から外方へ所定寸法突出し、且つ非使用時位置にある前記接触子70側のCリング72の内側面に係合し得るような長さに寸法設定されている。
そして、このストッパ75は、図9及び図10に示すように、該ストッパ75に外力が作用していないときには自重によって回動し、前記筒部66の内周面に当接して位置保持される一方、図11及び図12に示すように、前記筒部66にキャップ69が取付けられた状態では、該筒部66の軸心寄りへ回動し、前記端面壁65aの外面と非使用時位置にある前記接触子70側のCリング72の間に位置して保持されるようになっている。
前記キャップ69は、図11に示すように、外筒69aと内筒69bを備えた有底二重筒状形体をもち、外筒69aの内面側には前記アダプタ65の筒部66に外嵌螺合する内ネジが形成されている。また、前記内筒69bの内側は、前記ストッパ75が嵌入可能な内空部69cとされている。
従って、図11に示すように、前記アダプタ65に前記キャップ69を取付けた状態においては、前記接触子70は前記ストッパ75によって非使用時位置に固定され、該非使用時位置から使用時位置への移動が規制される。このため、前記接触子70は、前記スプリングカートリッジ13側とは常時非接触状態にあり、該スプリングカートリッジ13の作動には何等の支障も生じない。
一方、スプリングカートリッジ13の圧縮量の計測を行う場合には、図13に示すように、前記アダプタ65から前記キャップ69を取り外し、該キャップ69の代わりに次述のセンサホルダ80を取付ける。前記センサホルダ80は、軸方向の中間位置に隔壁80aを備えた筒体で構成され、その一端側を前記アダプタ65の筒部66に螺嵌合させることで該アダプタ65側に取付けられる。前記センサホルダ80の他端側には、ブラケット85を介してレーザセンサ84が取付けられている。
また、前記センサホルダ80の前記隔壁80aには、これを軸方向に貫通して延長棒81が取付けられている。この延長棒81は、その一端が前記接触子70の他端の前記ネジ孔73に螺合されることで該接触子70と連結され、これと一体化される。一方、この延長棒81の他端側には、計測体82が一体的に設けられている。そして、この計測体82と前記センサホルダ80の他端部との間にはバネ83が縮装され、該バネ83の付勢力によって、前記延長棒81及びこれに連結された前記接触子70は、一体的に前記スプリングカートリッジ13側へ押圧され、前記接触子70の当接体71は常時前記ナット16の頂面あるいは前記可動軸12の端面に押圧接触されている。
従って、図13に示す状態において、電動弁が作動し前記可動軸12が軸方向へ変位すると、該可動軸12の変位に追従して前記接触子70及び延長棒81が一体的に移動する。この移動量を、前記レーザセンサ84が、前記計測体82の端面で構成されるレーザ光の反射面を計測点として該計測体82の変位量を計測することで、前記スプリングカートリッジ13の圧縮量を、電動弁の閉作動時と開作動時の双方において連続的に計測することができる。
また、例えば、図3に示したセンサユニット30とか、図4に示したセンサユニット40に備えられたレーザセンサ34では、該レーザセンサ34による計測点である前記ナット16の頂面が、前記弁体駆動部のグリースが封入された部位に存在することから、該ナット16の頂面に付着したグリースによって正確な計測ができない。しかし、この構造によれば、図13に示すように、前記接触子70が前記アダプタ65の前記端面壁65aを油密的に貫通してその外側へ延出し、この接触子70の外部側の端部に前記レーザセンサ34の測定点となる計測体82を備えた前記延長棒81が連結されているので、該計測体82は前記弁体駆動部側に封入されたグリースによって何等支障を受けることなく前記レーザセンサ34によってその位置が計測されることとなり、精度の高い計測が実現される。
さらに、前記センサホルダ80の着脱に前記アダプタ65の着脱を伴わないことから、該センサホルダ80の着脱時に前記弁体駆動部側に封入されていたグリースが漏洩することを未然に且つ確実に防止することができる。
尚、前記第1及び第2の各電動弁駆動系に仮設的に取り付けられる前記センサユニット30及びセンサユニット40は、ウォーム位置の計測手段として前記レーザセンサ34を用いていることから、コンパクトな構成であり、従って、常時連続的にデータ取得を行わせることも可能である。
「電動弁の駆動力に関する診断方法及びその装置の具体例」
続いて、本願発明を適用して、前記センサユニット30とか、その他の歪ゲージ等の診断データ取得手段を用いて前記電動弁の診断、主としてトルクに関する診断を行う場合の診断方法及び装置について説明する。
先ず、本願発明に係る診断方法の基本思想を説明する。上述のように、前記センサユニット30は診断時に装着される。前記歪ゲージ37は常設される。磁気センサ60は、電動弁の外部において容易に設置できるもので、必ずしも常設の必要は無く、これを常設することも、診断時においてのみ設置することも可能であるが、ここでは該磁気センサ60を前記電線管61に常設するものとして説明する。また、ヨーク50に配置される歪ゲージ51,52は、これが常設されても電動弁の作動上何ら問題はないので常設される。これに対して、前記弁棒1に設置される歪ゲージ55は、これが常設されると弁の開閉作動に伴って前記弁棒1が軸方向に昇降移動する際に巻き込まれる虞があるため、ここでは後述のように、弁棒応力とヨーク応力の間には相関関係があり、この相関関係に基づけば、常時計測によって取得できるヨーク応力に基づいて算出するものとし、該相関関係を取得する場合においてのみ前記弁棒1に設置し、それ以外では設置しないものとする。
ところで、電動弁の各診断項目についての診断時毎に、直接、前記各センサを用いて診断データを取得することは煩に耐えず、診断作業の効率化等の観点からして好ましいものとは言えない。そこで、本願発明の診断方法では、初回には各センサ等を使用して診断データを取得するものの、この初回の取得データに基づいて各データ間の相関関係を求め、これを相関データベースとして保有し、次回以降は、比較的簡単に取得できるデータのみ計測し、前記データベースを参照して、前記計測データに対応する他のデータを読み出し、この読み出しデータに基づいて所要の診断項目について診断を行うことで、診断作業の効率化を図るものである。以下、本願発明の診断方法等を幾つかの実施形態に基づいて具体的に説明する。
I:第1の実施形態
第1の実施形態の診断方法及び装置は、図1に示すように、前記スプリングカートリッジ13側に歪ゲーを備えず、且つ通常運転時には前記スプリングカートリッジ13の軸方向外端側にキャップ38が装着される一方、電動弁の診断時には、図3に示すように前記キャップ38に代えて、前記センサユニット30が仮設的に装着される構成の電動弁をその対象としている。そして、この実施形態は、診断方法に関する発明の態様1、態様2、態様3、態様5及び態様8、並びに診断装置に関する態様9、態様10、態様11、態様13及び態様16に対応するものである。
即ち、図14に示すように、大きく分けて二つの診断形態を備えている。その一つは、計測にて取得されるヨーク応力、及びヨーク応力と駆動力との第1の相関データベースを用いて駆動力に関する診断を行う第1の診断形態である。他の一つは、弁体駆動部へ入力される駆動力と該弁体駆動部から出力される駆動力とに基づき該弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視し、この変化状態を前記第1の診断形態に反映させる第2の診断形態である。
I−A:第1の診断形態
先ず、前記第1の診断形態であるが、この診断形態においては、電動弁の開作動時及び閉作動時の双方における、ヨーク応力と前記スプリングカートリッジ13の圧縮状態から求まる駆動力との相関関係を取得し、これを第1の相関データベースとして保有する。
尚、この第1の相関データベースは、相関関係をもつ情報値間で取得されるもので、前記ヨーク50に作用するヨーク応力は前記弁棒1に作用する弁棒応力の反力であり弁体駆動部からの駆動力出力として把握される。また前記ステムナット2に掛かるトルクは、前記スプリングカートリッジ13の圧縮力と、前記ウォームホイール4の半径寸法の積として求められ、この駆動力(ここでは「トルク」として扱う)とヨーク応力には相関関係が成立することから、図15に示すように、トルクとヨーク応力をパラメータとして、相関曲線Lを設定し、これを前記第1の相関データベースとするものである。
ここで、この実施形態では上述のように前記スプリングカートリッジ13側に歪ゲージを備えず、前記センサユニット30を備えたものであることから、該センサユニット30の構造上、開作動時における圧縮力は計測にて取得できない。このため、前記センサユニット30によって前記スプリングカートリッジ13の閉作動時における圧縮力と圧縮量及び開作動時における圧縮量を求める。そして、先ず、この閉作動時における圧縮力と圧縮量に基づいて該スプリングカートリッジ13のバネ特性を求めた後、さらにこのバネ特性から、開作動時における圧縮量に対応する圧縮力を読み出し、これによって、開作動時及び閉作動時の双方における圧縮力を求め、この圧縮力に基づいて演算にて駆動力を取得し且つ保持することになる。
この場合、前記スプリングカートリッジ13の軸長と前記弁体駆動部側におけるスプリングカートリッジ収容部の両端面間距離の間には寸法公差、即ち、「ガタ」が不可避的に生じる。従って、前記スプリングカートリッジ13の圧縮量の計測に際して、このガタ量が除去された状態で圧縮量を求めないと正確な圧縮量は得られず、延いては前記第1の相関データベースの信頼性そのものが確保されないことになる。そのため、この実施形態では、請求項8に係る発明を適用して、駆動力の取得過程で「ガタの処理」を行って、正確な圧縮量を求め、この正確な圧縮量に基づいて前記駆動力を取得するようにしている。尚、この「ガタの処理」については後述する。
このようにして前記第1の相関データベースを取得し且つ保有した後は、次回以降の診断に際しては、電動弁の外部から常時容易に計測できる前記弁体駆動部からの駆動力出力信号としてのヨーク応力のみを計測により取得し、前記第1の相間データベースを参照して、計測により取得された前記ヨーク応力(図15のヨーク応力「σ」)に対応するトルク(図15のトルク「T」)を読み出し、この読み出されたトルクに基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行うものである。
前記ヨーク応力は、図6に示すように、前記ヨーク50に配置された前記歪ゲージ51,52によって取得される。この場合、この実施形態では、前記歪ゲージ51,52の前記ヨーク50に対する取付位置を以下のように設定している。即ち、前記ヨーク50は、前述のように、前記弁箱61側に衝合締着される下側フランジ部56と前記弁体駆動部62側に衝合締着される上側フランジジ部57の間に跨って配置された左右一対の支柱53,54を備えた二股状形態をもち、該一対の支柱53,54間の中間位置を上下方向に貫設状態で前記弁棒1が配置されている。
そして、このヨーク50の前記一対の支柱51,52の内側中央寄り位置にそれぞれ歪ゲージ51,52を貼設するようにしている。この歪ゲージ51,52が貼設された前記各支柱53,54の内側位置は、前記ヨーク50において歪量が大きく且つ安定的に生じる部位であることが本件出願人等の実験によって確認された。従って、このような位置に前記歪ゲージ51,52を配置することで、該歪ゲージ51,52を用いて計測にて取得されるヨーク応力は、その信頼性が高く、また該第1の相関データベースを参照して、前記ヨーク応力に対応して読み出される前記トルクも信頼性が高いものとなり、その結果、電動弁の診断結果の精度及び信頼性がより一層向上することになる。
尚、図41には、ヨークにおけるヨーク応力分布の確認実験を行った際におけるヨークへのヨーク応力センサ(歪ゲージ)の配置図を示している。ここで、センサ「1」は弁棒上に配置されて弁棒応力を直接計測する。センサ「2」及び「5」は、ヨークの外側中央寄りに配置されている。センサ「3」及び「4」は、ヨークの内側中央寄りに配置されている。センサ「6」は、ヨークの上側肩部の外側に配置されている。センサ「7」は、ヨークの下側肩部の外面に配置されている。センサ「8」は、ヨークの下側肩部の側面に配置されている。
そして、これら各センサによるヨーク応力の計測データを図42及び図43にそれぞれ示している。これら各データをみれば、これら各センサの中でも、センサ3及びセンサ4の出力(歪量)が最も大きく且つ安定的に生じていることが確認できる。係る実験結果を踏まえて、この実施形態では、前述のように、前記歪ゲージ51,52をヨーク50の前記一対の支柱51,52の内側中央寄り位置にそれぞれ配置したものである。
また、前記各歪ゲージ51,52を、前記ヨーク50における前記弁棒軸心部を挟んだ対称位置にそれぞれ配置し、該各歪ゲージ51,52のそれぞれの出力値の平均値を前記ヨーク応力として取得するようにしている。このように構成することで、前記各歪ゲージ51,52で計測されるヨーク応力の計測値そのものの信頼性がさらに高められ、延いては、電動弁の診断結果の精度及び信頼性の更なる向上が期待できる。
この場合、歪ゲージ個々間には、製造公差によってその出力特性に微妙なバラつきがあることは否めない。従って、同一の電動弁のヨーク59に一対として取付けられる歪ゲージ51,52としては、その出力特性が近似するもの同士を選んで取付けることが望ましく、係る設定をすることで、前述した効果、即ち、各歪ゲージ51,52の出力値の平均値を前記ヨーク応力として取得することによるヨーク応力の計測値の信頼性がさらに向上することになる。
さらに、歪ゲージとして、受感素子部分に金属製のフランジを取付けた構造のものを使用するのが好適である。係る構造の歪ゲージにあっては、電動弁のヨーク50に歪ゲージを取付ける場合、前記フランジ部を点溶接によってヨーク50の表面に溶着させることができ、例えば、歪ゲージを接着剤でヨーク50の表面に貼着する場合のように接着剤が固化して接着強度が確保されるまで次の作業(弁の開閉作動による診断用データ計測等)を休止するというような必要がなく、極短時間で歪ゲージの取付を完了でき、また複数の歪ゲージの取付けをほぼ同時進行で行うことができ、歪ゲージ取付作業の簡易化及び作業の迅速化という点において極めて有利である。尚、ヨーク50に取付けられる歪ゲージは、雨水等の水分に晒される機会が多いことから、該歪ゲージとしては、受感素子を完全モールドした防水タイプのものを使用することが望ましい。
この第1の診断形態によれば、前記第1の相関データベースを、ヨークに作用するヨーク応力と、前記スプリングカートリッジ13の圧縮力から求まるトルクとの相関関係を示すデータベース(図15参照)として保有し、該第1の相関データベースを参照して、計測にて取得されるヨーク応力(図15のヨーク応力「σ」)に対応する前記トルク(図15のトルク「T」)を読み出すようにすることで、以後の診断においてはヨーク応力のみを計測により取得すれば、前記第1の相関データベースを参照して、前記スプリングカートリッジ13の圧縮力から求まるトルクを読み出し、このトルクに基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行うことができ、例えば、電動弁の駆動力に関する診断の度に、前記スプリングカートリッジの圧縮力から求まるトルクを取得して診断を行う場合に比して、診断作業が極めて簡易であり、且つ該作業を作業性良く行うことができ、それだけ省力化により診断コストの低減化が促進される。
さらに、この場合、ヨーク応力は、電動弁の外部に露出したヨーク50に作用する応力であって電動弁の外部から計測可能であり、ここに前記歪ゲージ51,52を取り付けてその歪量からこれに対応する応力、即ち、ヨーク応力を取得することは、例えば、電動弁の一部を開放してその内部に歪ゲージを取り付けて応力の計測を行う場合に比して、その作業が格段に容易であることから、診断作業性の更なる向上、省力化による診断コストのより一層の低減が可能となるものである。
ここで、前記「ガタの処理」について具体的に説明する。前述のように、閉作動時の圧縮量と圧縮力との相関データと、開作動時の圧縮量に基づいて、開作動時の圧縮力を取得するに際して問題となるのが前記スプリングカートリッジ13の「ガタ」である。
即ち、前述のように前記スプリングカートリッジ13の圧縮量は、これを両端から直接計測するのではなく、図3に示すように、前記センサユニット30における前記レーザセンサ34によって前記ウォーム5と一体的に移動する前記ナット16のウォーム軸方向への移動量として間接的に計測する構成を採っている。一方、図1にも示したように、前記スプリングカートリッジ13の単体での軸長は前記各皿バネ7の列設方向の両端に位置する前記一対のワッシャ14,15の外寸で規定される。また、前記スプリングカートリッジ13は、その一方のワッシャ14が前記ケーシングの大径穴部20と小径穴部19の段差面21に当接することで矢印L方向への移動規制がなされ、他方のワッシャ15が前記ケーシングの端面22上に衝合固定された前記アダプタ31の内側に配置された前記コア36の端面36aに当接することで矢印R方向への移動規制がなされる。
この場合、前記スプリングカートリッジ13の軸長と、前記段差面21と前記コア36の端面36aの間隔寸法が合致していれば、前記ナット16の移動量を計測して前記スプリングカートリッジ13の圧縮量として取得しても、常に「ナット移動量=スプリングカートリッジ圧縮量」となり、このナット移動量で間接的に取得された「スプリングカートリッジ圧縮量」を前記「圧縮量」として採用しても何ら問題は生じない。
ところが、現実問題として、前記スプリングカートリッジ13とか前記アダプタ31等の製作公差、これらの組付公差、あるいは前記パッキン23の「ヘタリ」等の原因で、前記スプリングカートリッジ13の軸長と、前記段差面21と前記コア36の端面36aの間隔寸法、との間には寸法差、即ち、「ガタ」が不可避的に生じる。従って、この「ガタ」の存在する状態では、前記ナットの移動量(移動距離)と前記スプリングカートリッジ13の実際の圧縮量とは合致せず、その結果、前記ナット16の移動量を計測して前記スプリングカートリッジ13の圧縮量とみなして取得し、且つこの取得された「みなし圧縮量」を前記「圧縮量」として採用した場合、後述の如き問題が生じる。
先ず、ここで、電動弁が閉作動し、さらに開作動する場合において、前記スプリングカートリッジ13の圧縮量として前記ナット16の移動量(移動距離)から間接的に取得する場合の一般的な手法について説明する。
図21は、電動弁の閉作動開始前の状態における前記スプリングカートリッジ13を示している。この電動弁の閉作動開始前の状態では、前記スプリングカートリッジ13が張込荷重以下の状態とされ、且つ一方のワッシャ15が前記コア36の端面36aに当接している。このとき、前記スプリングカートリッジ13の他方のワッシャ14は前記段差面21にガタΔLをもって離間対向している。そして、前記レーザセンサ34は、前記ケーシングの端面22を計測基準位置として、該端面22から前記ナット16までの距離[Ls1]を計測する。
図21に示す状態から、前記ウォーム5が閉作動方向へ移動すると、図22に示すように、前記ウォーム5と一体的に前記可動軸12が矢印R方向へ移動し、前記スプリングカートリッジ13が圧縮される。この際、前記レーザセンサ34は、前記ケーシングの端面22を計測基準位置として、該端面22から前記ナット16までの距離[L1]を計測する。従って、前記スプリングカートリッジ13の閉作動時における圧縮量は、「Ls1−L1」として求められる。
一方、図23は、電動弁の開作動開始前の状態における前記スプリングカートリッジ13を示している。この電動弁の開作動開始前の状態では、前記スプリングカートリッジ13が張込荷重以下の状態とされ、且つ他方のワッシャ14が前記段差面21に当接している。このとき、前記スプリングカートリッジ13の一方のワッシャ15は、前記コア36の端面36aにガタΔLをもって離間対向している。そして、前記レーザセンサ34は、前記ケーシングの端面22を計測基準位置として、該端面22から前記ナット16までの距離[Ls2]を計測する。
図23に示す状態から、前記ウォーム5が開作動方向へ移動すると、図24に示すように、前記ウォーム5と一体的に前記可動軸12が矢印L方向へ移動し、前記スプリングカートリッジ13が圧縮される。この際、前記レーザセンサ34は、前記ケーシングの端面22を計測基準位置として、該端面22から前記ナット16までの距離[L2]を計測する。従って、前記スプリングカートリッジ13の開作動時における圧縮量は、「L2−Ls2」として求められる。
このように、前記スプリングカートリッジ13の圧縮量を前記ナット16の移動量(移動距離)として間接的に取得する場合においては、閉作動時には図21に示された前記ナット16の位置を原点として行い、また、開作動時には図23に示された前記ナット16の位置を原点として行うことが必要である。
しかるに、一般には、同一の計測対象物が軸方向の両側に移動する場合においてその移動量を計測するときには原点を単一位置に設定すれば計測が容易である、との認識があり(即ち、「ガタ」が存在しないことが前提となっている)、例えば、前記計測例のようにスプリングカートリッジ13が閉作動方向と開作動方向に移動する場合、これら何れの作動方向での計測においても単一位置(例えば、図21に示す位置)を原点として計測することが往々にして行われる。
ここで、もし、スプリングカートリッジ13が閉作動方向と開作動方向に移動する場合において、これら何れの方向の計測においても図21に示す前記ナット16の位置を原点として計測が行われると、閉作動方向においては当該方向にガタが存在しないため問題は生じないが、作動方向が閉作動方向から開作動方向へ転じ、開作動が行われる場合には、ここで計測される計測値は前記ガタΔLを含んだものとなり(前記計測例の場合には、取得される計測値が「L2+ΔL」となる)、スプリングカートリッジ13の圧縮量について開作動時の計測値はガタΔLに相当する誤差が生じることになる。
ここで、図21〜図24に示したスプリングカートリッジ13の作動時の状態を、図25に時系列グラフとして示した。
この図25において、閉作動時におけるスプリングカートリッジ13の基準位置となる第1初期位置は、図21に示した状態に対応し、この状態におけるナット16の端面位置が、閉作動方向への移動量計測の原点となる。そして、図25の第1計測値が、閉作動時における前記原点からの前記ナット16の移動量である。
また、図25において、開作動時におけるスプリングカートリッジ13の基準位置となる第2初期位置は図23に示した状態に対応し、この状態におけるナット16の端面位置が、開作動方向への移動量計測の原点となる。そして、図25の第2計測値が、開作動時における前記原点である第2初期位置からの前記ナット16の移動量である。
従って、閉作動側の第1初期位置を基準として、開作動時の移動量をみると、第2計測値をガタΔLに相当する移動量だけ開作動方向へシフトしたグラフとなる。このため、開作動時の移動量の計測に際して、その原点を閉作動時の原点と同一点に設定すると、前記ガタΔLに相当する誤差が生じることになるものである
これらのことからして、前記センサユニット30を用いて前記スプリングカートリッジ13の圧縮量として前記ナット16の移動量から間接的に取得しこれを電動弁のトルクに関する診断に用いる場合において、信頼性の高い診断結果を得るためには、前記「ガタΔL」の影響を排した実圧縮量が得られるように計測手法を考慮することが必要である。
ここで、上掲の図21〜図24に示したスプリングカートリッジ13の作動状態を踏まえた上で、これらと対応させながら、図16〜図20を参照して閉作動時の圧縮量と圧縮力の相関データと、開作動時の圧縮量に基づいて、開作動時の圧縮力を取得する場合の具体的手法及び留意点について、説明する。
先ず、図16に示すような、閉作動時の「ヨーク応力−トルク(スプリングカートリッジの圧縮力を数値変換したもの)」の相関データを求める。さらに、図17に示すような閉作動時の「圧縮量−トルク」の相関データとしてトルク曲線L1を求める。そして、この閉作動時のトルク曲線L1を、原点Pから点対称に移動させて、開作動時のトルク曲線L2を求める。
次に、図18に示すような開作動時の「ヨーク応力−圧縮量」の相関データを取得する。そして、この図18の開作動時の「ヨーク応力−圧縮量」の相関データに基づき、実測にて取得される開作動時のヨーク応力「σ1」に対応するスプリングカートリッジ13の圧縮量「W1」を求める。しかる後、図19(図17と同一であるが、説明の便宜上、別図として挙げたもの)に基づいて、開作動時の圧縮量「W1」に対応する開作動時のトルク「T1」を求める。
ところで、ここで求められた開作動時の圧縮量「W1」には、スプリングカートリッジ13のガタΔLは考慮されていない。しかし、実際上は、スプリングカートリッジ13の圧縮方向において前記ガタΔLが不可避的に存在することは既述の通りである。
従って、閉作動時におけるスプリングカートリッジの基準位置を開作動時におけるスプリングカートリッジの基準位置とみなした場合、開作動時におけるスプリングカートリッジ13の圧縮力から求まるトルクを、閉作動時の圧縮量及びトルクに基づいて求める際に前記ガタΔLを考慮しないと、電動弁の診断において高精度の診断結果を得られないことになる。
即ち、図25及び図21〜図24にも示したように、スプリングカートリッジ13の圧縮方向にガタΔLが存在する場合、開作動時のトルク曲線は、ガタΔLが無い場合に比して、開作動方向に該ガタΔLに相当する圧縮量だけシフトしたものになることは既述の通りである。従って、図19に示す開作動時のトルク曲線L2(即ち、ガタΔLが無い場合のトルク曲線)、ガタΔLが存在する場合における開作動時のトルク曲線L3を求めると、図20に示すようになる。
即ち、ガタΔLが無い場合の開作動時のトルク曲線L2は、閉作動時のトルク曲線L1に対して原点Pに点対称に設定される。しかし、ガタΔLが存在する場合における開作動時のトルク曲線L3は、前記トルク曲線L2からガタΔLだけ圧縮量(−)側へシフトして、原点をQとして設定される。
このため、例えば開作動時における圧縮量「W1」(原点Pを基準とした値)に対応するトルクを図20のトルク曲線L3に基づいて求める場合、原点Qを基準として、ここから圧縮量「W1−ΔL」をとり、これに対応するトルクを求めると「トルク=Ta」となる。このトルク「T」は、ガタΔLが存在するときの開作動時における実際のトルクである。
これに対して、例えば、開作動時におけるスプリングカートリッジの圧縮量の基準位置を、原点Qではなく、原点P(閉作動時におけるスプリングカートリッジの圧縮量の基準位置に設定した場合は、前記圧縮量「W1」に対応するトルクとして「トルク=Tb」が求められ、原点Pを基準とした場合と原点Qを基準とした場合の間において、読み出されるトルクに「Tb−Ta」の誤差を生じることになる。
以上のように、開作動時のトルクの取得に際して、スプリングカートリッジ13のガタΔLが考慮されることで、実際に作用しているトルクを高精度で取得することができ、且つこれを用いて電動弁のトルクに関する診断を行うことで、極めて高精度の診断が可能となる。
このようにして取得した開側「圧縮量−トルク」及び開側「圧縮量−ヨーク応力」の相関データに基づいて、開側「ヨーク応力−トルク」の相関データベースを取得する。そして、このようにして取得された前記相関データベースは、計測により取得されたヨーク応力とともに、開作動時のトルクに関する診断に用いられる。また、閉作動時のトルクに関する診断においては、実測にて取得された前記図16の「ヨーク応力−トルク」の相関データが用いられる。
I−B:第2の診断形態
第2の診断形態は、前述のように、弁体駆動部へ入力される駆動力と該弁体駆動部から出力される駆動力とに基づき該弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視し、この変化状態を前述した第1の診断形態に反映させるものである。
先ず、「弁体駆動部における駆動力伝達効率」とは、弁体駆動部側へ入力される駆動力と該弁体駆動部側から出力される駆動力の比率であり、駆動力入力信号と駆動力出力信号の相関関係として把握できるものである。また、「駆動力伝達効率の変化状態の監視」とは、前記相関関係の変化状態を継続的に、あるいは必要に応じてスポット的に監視することであり、この実施形態では継続的に監視する場合を例にとっている。
そして、この駆動力伝達効率の変化状態の監視結果を電動弁の駆動力に関する診断に反映させるものである。例えば、駆動力伝達効率が、所定の変化率以上に変化し、あるいは所定値以上に変化した場合には、駆動力伝達系の異常と判断し、その変化率あるいは変化量に対応して駆動力出力信号に対応する駆動力を補正して該駆動力に関する診断の適正化を図るとともに、駆動力伝達系の劣化傾向を予想し保全計画に反映させるものである。この実施形態では、次述のように、弁体駆動部から出力される駆動力としてヨーク応力を採用していることから、駆動力伝達効率を数値的に知得するものではなく、変化率として知得するものである。
また、駆動力伝達効率の変化状態を反映して、
a.設定トルクの適否の診断、例えば、電動弁の閉作動時でのトルクスイッチの作動タイミングにおけるトルク値の適否の診断、
b.弁シート力の適否の診断、即ち、電動弁の閉作動時における弁体の締切り保持トルクの大きさの適否の診断、
c.駆動力の余裕度の確認、例えば、電動弁の開作動時において必要トルクが最大となる弁体引き抜き時における引抜きトルクに対する駆動力の余裕度の確認、
等ができ、その結果、電動弁の駆動力伝達系のトータル的な診断が可能となるものである。
以下、駆動力伝達効率の変化状態の監視手法及びその監視結果を前記第1の診断形態における各種診断に反映させた場合における診断手法等について説明する。
図14において、前記歪ゲージ51,52により計測にて取得されるヨーク応力を弁体駆動部からの駆動力出力信号とする一方、駆動力入力信号として電流値信号と圧縮量信号及び圧縮力信号のうちの何れかを採用する。ここでは、これか各出力信号のうち、電流値信号を駆動力入力信号として採用するものとする。尚、この電流値信号は、前記磁気センサ60(図7参照)によって前記電線管61内に収納された電線62からの磁気を感知したとき、その磁気の大きさに対応した電圧を発生するものであり、従って、電流値信号は直接駆動力入力信号とはならない。このため、例えば、この電流値と前記スプリングカートリッジ13の圧縮力との相関関係を予め求めておき、この相関関係に基づいて前記電流値に対応する駆動力を得て、これを弁体駆動部へ入力される駆動力として用いる。
そして、この電流値信号から求められる駆動力入力信号と、前記ヨーク応力に基づいて求められる駆動力出力信号を対比し、弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視するものである。
ここで、図26には、前記駆動力出力信号と駆動力入力信号の相関関係を示している。尚、この図26では、駆動力出力信号であるヨーク応力を「弁軸力」と記し、また駆動力入力信号である電流値信号を単に「磁気」と記している。この図26の相関データによれば、駆動力出力信号と駆動力入力信号の対応関係から弁体駆動部における駆動力伝達状態を確認できる。例えば、この図26に示した相関関係が、駆動力伝達効率が適正である場合の相関関係であるとすれば、以後、継続的に前記相関関係を求めた場合において、例えば、前記相関曲線が、前記第1の相関データベースを取得する際に求めた最初の相関曲線よりも上方側(矢印方向)、即ち、磁気信号が増加する方向へ平行移動するように変化している場合には、駆動力伝達効率が低下している、と判断できるものである。
また、図26における前記相関曲線の位置は変わっていない(即ち、駆動力出力信号と駆動力入力信号の相関関係そのものは変化していない)が、設定トルク値が低下方向に変化している場合には、駆動力伝達効率は低化していないが、トルクスイッチの設定がズレていると判断できる。
図27には、トルクシート時における、弁軸力(即ち、ヨーク応力)を計測する前記歪ゲージ51,52の出力信号と、電流値センサとしての前記磁気センサ60の出力信号の生波形を示している。この図27に基づいて、図26の相関曲線が得られる。そして、図26と図27及び前記第1の相関データベースに基づいて、
a.設定トルクの適否の診断、例えば、電動弁の閉作動時でのトルクスイッチの作動タイミングにおけるトルク値の適否の診断、
b.弁シート力の適否の診断、即ち、電動弁の閉作動時における弁体の締切り保持トルクの大きさの適否の診断、
ができる。
例えば、前記[a]項の設定トルクの適否の診断は、先ず、図27において、トルクスイッチ作動によるモータ電源の停止によって磁気信号が消滅した時点における弁軸力(即ち、ヨーク応力)を求め、この弁軸力と前記第1の相関データベースを用いて、現在の設定トルクを知得し、その適否を診断するものである。ここで、弁体駆動部における駆動力伝達効率に変化が無い場合には問題ないが、該駆動力伝達効率に変化が生じているような場合には、前記設定トルクに基づいてその適否の診断を行ったのでは、高精度で信頼性の高い診断は行えない。従って、図26に示した「弁軸力−磁気」の相関から弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を確認し、弁体駆動部における駆動力伝達効率が低下している(即ち、現時点で求めた前記相関曲線が最初の相関曲線よりもY軸の+方向、即ち、上方へ移動している)と判断される場合には、その低下量に対応して前記第1の相関データベースを補正し、この補正された第1の相関データベースに基づいて、前記弁軸力に対応するトルクを読み出し、これを設定トルクとしてその適否を診断する。従って、弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化を反映した正確な設定トルクに基づいてその適否を診断することから、より高精度で信頼性の高い診断が可能となる。
ここで、前記補正の手法を具体的に説明すると、該補正は、図26に略示するように、例えば、今回の計測により求められた相関曲線(一部分のみ図示した)が、最初の相関曲線よりも上方へ移動しており、ある特定の弁軸力(f)における磁気信号が、信号値「m1」から「m2」に変化していたとすると、この磁気信号の変化率「m2/m1」を補正係数とし、この補正係数「m2/m1」を前記第1の相関データベースから求められるトルク「T」に掛けて得られるトルク「(m2/m1)×T」を、設定トルクとして採用するものである。
尚、磁気信号と前記ロードセル33の出力信号との相関関係を用いれば、該磁気信号から設定トルクを求めることは可能であるが、図27に示すように、弁軸力信号は磁気信号に比して信号情報が緻密であるため、上述のように弁軸力に基づいて設定トルクを求めた方が、診断精度という点において好適である。
一方、前記「b」項の弁シート力の適否の診断は、先ず、図27において、弁シート時点の弁軸力(即ち、ヨーク応力)を求め、この弁軸力と前記第1の相関データベースを用いて、現在の弁シート力を知得し、その大きさの適否を診断する。ここで、弁体駆動部における駆動力伝達効率に変化が無い場合には問題ないが、該駆動力伝達効率に変化が生じているような場合には、前記弁シート力に基づいてその適否の診断を行ったのでは、高精度で信頼性の高い診断は行えない。従って、図26に示した「弁軸力−磁気」の相関から弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を確認し、弁体駆動部における駆動力伝達効率が低下していると判断される場合には、その低下量に対応して前記第1の相関データベースを補正し、この補正された第1の相関データベースに基づいて、前記弁軸力に対応する弁シート力を読み出し、この弁シート力の適否を診断する。従って、弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化を反映した正確な弁シート力に基づいてその適否を診断することから、より高精度で信頼性の高い診断が可能となる。
図28には、弁体引抜き時近辺における、弁軸力(即ち、ヨーク応力)を計測する前記歪ゲージ51,52の出力信号と電流値センサとしての前記磁気センサ60の出力信号、及び参考として前記スプリングカートリッジ13の圧縮量を計測する前記レーザセンサ34の出力信号の生波形をそれぞれ示している。また、図29は、弁体引き抜き時近辺における弁軸力及びバネ圧縮力(前記歪ゲージ35で計測される)の生波形に各部の作動状況を対応させて示している。
この図28を用いて電動弁の駆動力の余裕度の確認を行うことができる。
この駆動力の余裕度の確認は、電動弁の信頼性の確保という点において重要である。即ち、この駆動力の余裕度が少ないと、例えば、弁体の面粗さが腐食によって進行するのに伴って弁体の引抜き抵抗が増大したような場合には、弁の開作動が困難になるということも考えられためである。
従って、この駆動力の余裕度に関して、前述の駆動力伝達効率の変化状態の監視が大きな意味をもってくる。即ち、計測されるヨーク応力に対応する弁軸力に基づいて前記駆動力の余裕度を確認し、十分に余裕があると判断されたとしても、これは駆動力の出力側でのデータに基づく判断であって、ここには弁体駆動部における駆動力伝達効率は関与していない。従って、例えば、弁軸力からは、駆動力に十分な余裕があると判断される場合でも、実際には駆動力伝達効率が低下しており、モータ側においては、弁軸力と
前記第1の相関データベースから求められる駆動力以上の駆動力入力信号を必要としており、駆動力の余裕度は少ないという場合があるからである。
このような場合を想定すれば、駆動力伝達効率の変化状態を監視し、その変化の度合いが所定率以上である場合には、駆動力伝達系の異常と判断して、該駆動力伝達効率の変化状態に応じて前記第1の相関データベースを補正するとか、あるいは該相関データベースを参照して求められる駆動力の値を変化率に応じて補正することが極めて有効と考えられる。尚、ここでいう駆動力伝達効率の「変化率」とは、図26の記載からも明らかなように、該図26に示された「弁軸力−磁気」の相関曲線の曲線形状の変化を言うものではなく、該相関曲線全体が前記駆動力伝達効率の変化、即ち、相関関係の変化によりY軸方向に移動するような場合における、最初の相関曲線に対する移動割合(変化割合)を指していることは言うまでも無い。
先ず、図28から弁体引抜き時における弁軸力(ヨーク応力)を求める。そして、この求められた弁軸力に対応するトルクを、前記第1の相関データベースから読み出して「引抜きトルク」とする。そして、この引抜きトルクを、当該電動弁が本来的に保有する全トルクと対比することで、トルク(駆動力)の余裕(前記全トルク−引抜きトルク)がどの程度あるかを確認するものである。ここで、弁体駆動部における駆動力伝達効率に変化が無い場合には問題ないが、該駆動力伝達効率に変化が生じているような場合には、前記引抜きトルクに基づいてトルクの余裕度の診断を行ったのでは、高精度で信頼性の高い診断は行えない。従って、図26に示した「弁軸力−磁気」の相関から弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を確認し、弁体駆動部における駆動力伝達効率が低下していると判断される場合には、その低下量に対応して前記第1の相関データベースを補正し、この補正された第1の相関データベースに基づいて、前記弁軸力に対応するトルクを読み出し、この補正された正確なトルクを「引抜きトルク」とし、これを診断に用いることで、より高精度で信頼性の高い診断が可能となり、弁体の引抜き不良が未然に且つ確実に防止されるもので、特に、原子力発電所における安全性の確保に必要とされる機能の維持を図ることができる。
また、このような駆動力の余裕度の確認方法の他に、図28の磁気信号の波形の変化状態を監視することで、弁体引抜き時において弁体駆動部へ入力される駆動力の変化状態を確認することができる。
尚、図30には、前記第1の相関データベース及び「磁気−トルク」の相関データベースの取り方の手順の一例と、その作業に要した時間を具体的に示したものである。
即ち、先ずステップ1では、診断作業の事前作業として、電動弁に対する拘束力を解除する。このように電動弁に対する拘束力を解除するのは、ヨーク50等に歪が無い状態で歪ゲージを取付ける必要があるためである。
ステップ2では、スプリングカートリッジ(TSCと略記している)の外端側を覆うように弁体駆動部に取付けられたカートリッジ押え45を取り外すとともに、該カートリッジ押え45に代えて取付けられる前記センサユニット30の取付部位と、前記ヨーク応力センサとしての歪ゲージ51,52の取付部位である前記ヨーク50の左右一対の支柱53,54の内側部分をそれぞれ清掃する。この作業に約10分を要した。
次に、ステップ3において、前記磁気センサ60(図30では、多素子高感度磁気センサと表示)を電線管61に取付けるとともに、前記センサユニット30(図30では「共用型トルクセンサ」と表示)を前記弁体駆動部側に取付け、さらに前記ヨーク50にはヨーク応力センサとしての前記歪ゲージ51,52を取付ける。
この場合、前記磁気センサ60と前記センサユニット30の取付位置は、共に電動弁の上側部位であるのに対して、前記歪ゲージ51,52の取付位置は電動弁の中段部位であって、これら各部位は上下方向に離間している。このため、電動弁の上側部位に対する前記磁気センサ60と前記センサユニット30の取付作業と、電動弁の中段部位への前記歪ゲージ51,52の取付作業を、お互いにスペース的な制約を受けることなく、複数の作業者が同時進行の形で行うことができ、例えば、電動弁の近接した部位であるヨークと弁棒のそれぞれにセンサを取付ける場合のように、作業スペースという面から、一方のセンサの取付作業が行われている間は他方のセンサの取付け作業ができず待機しなければならないというような事態が生じず、センサ取付作業の迅速化が図られる。また、特に前記歪ゲージ51,52の前記ヨーク50側への取付作業は、点溶接を用いることで、極めて短時間の作業で完了することができる。この作業に約15分を要した。
ステップ4では、前記歪ゲージで構成されている各センサのそれぞれについて、0点調整を行う。この作業に約1分を要した。
そして、ステップ5において、電動弁を開閉させ、各センサを用いて各種データを採取し、この採取されたデータに基づいて電動弁の前記第1の相関データベース「磁気−トルク」の相関データベースを取得する。この診断作業に約11分を要した。
最後に、ステップ6において、前記各センサの取り外し等の復旧作業を行い、作業の全てを完了する。この復旧作業に、約15分を要した。
この作業は、その事前作業から復旧作業まで含めて、約53分で完了した。この作業時間は、従来手法による作業が約3時間を要することを考え合わせると、作業が極めて短時間で、簡易且つ迅速に行えるといえる。そして、この作業時間の短縮は、センサの取付けに際して電動弁の電気箱の開放を必要としないこと、電動弁の上側部位への前記磁気センサ60と前記センサユニット30の取付作業と、電動弁の中段部位への前記歪ゲージ51,52の取付作業を、作業待ち時間をとることなく同時進行の形で行えること、及び前記ヨークへの歪ゲージの取付けが点溶接により極めて短時間で行えること、に拠るところが大きい。
尚、最初の診断作業においては、前記ステップ1〜ステップ6の全作業を行う必要があるが、次回以降の診断作業においては、ステップ1、ステップ2及びステップ3における前記センサユニット30と前記歪ゲージ51,52の取付け作業は不要であって、ステップ3における前記磁気センサ60も常設であれば取付け作業は不要であって、ステップ5の作業(弁軸力センサと磁気センサのデータ収集)と短時間の復旧作業を行う。
ところで、前記第1及び第2の診断形態では、駆動力とヨーク応力の相関関係、ヨーク応力と電流値との相関関係に基づく診断手法等について説明したが、これら以外の要素間の相関関係を求めることで、さらに以下のように駆動力伝達状況の経時変化の診断も行うことができる。以下、この駆動力伝達状況の経時変化の診断手法について具体的に説明する。
図33には、実際に時間的変化として取得されるデータ例として、電動弁の開状態からの閉作動時と、閉状態からの開作動時の双方における「電流値」、「弁棒応力」、「ナット位置(即ち、ウォーム位置)」、「トルク(スプリングカートリッジ圧縮力×r)」及び「ヨーク応力」の実測データを示している。これら何れか二つの実測データをX−Y変換する(一方をX,他方をYとして、XとYの関係を求める)ことで各種の相関データベースが取得される。尚、図34は、図33における閉作動終期部分を拡大して示したものである。
このような相関データベースは、実測される各データ要素間において任意的に設定できるものであり、ここでは電動弁の駆動力伝達状況等の経時変化の診断要素となり得るデータ間の相関関係として、図35に示す「圧縮量−トルク」の相関図と、図36に示す「弁棒応力−ヨーク応力」の相関図と、図37に示す「ヨーク応力(又は弁棒応力)−トルク(又は圧縮量)、電流値)」の相関図と、図38及び図39に示す「ヨーク応力(又は弁棒応力)−トルク(又は圧縮量)、電流積算値」の相関図を例示する。
図35に示す「圧縮量−トルク」の相関図(即ち、トルク曲線)によれば、スプリングカートリッジ13の張込荷重の経時変化を的確に診断できる。例えば、図35に示すように、スプリングカートリッジ13の設置当初に取得したトルク曲線(1)と所定期間の経過後に取得したトルク曲線(2)において、張込荷重が減少変化し、それに伴ってトルク曲線(1)に対してトルク曲線(2)が低トルク側に変化していることが一目にて把握できる。この張込荷重の減少変化の原因としては、例えば、スプリングカートリッジ13を構成する皿バネの劣化(磨耗等)が考えられ、この張込荷重の減少度合いによって皿バネの経時変化が進んでいること、皿バネの取替え時期が近づいていること、等の診断が行えるとともに、所定期間毎に取得した張込荷重の減少度合いを傾向管理することにより、皿バネの交換時期を予測することもできる。
尚、ここでは、スプリングカートリッジ13の張込荷重の変化状態を継続的に取得し、その変化傾向を監視することで該スプリングカートリッジ13の皿バネの経時変化を知り、その交換時期を予測する手法を説明したが、係る経時変化に基づく予測手法は皿バネの経時変化に限定されるものではなく、電動弁の駆動力に関する診断項目に係わる各種の要素について広く適用され得るものである。また、トルク曲線の変化傾向、モータの電流値の変化傾向、ヨーク応力の変化傾向等を把握することで、駆動系の経時変化に伴うメンテナンス時期の予測とか、弁体とか弁棒の磨耗、変形等による交換時期の予測等を行うことができ、電動弁の安定した信頼性の高い作動を長期に亘って確保するという点において極めて有効である。
図36に示す「弁棒応力−ヨーク応力」の相関図からは、例えば、駆動機構の作動不良とかスプリングカートリッジ13の設定トルクの設定値のズレの有無等を診断することができる。例えば、図36に示すように、スプリングカートリッジ13の設置当初に取得した正常状態での相関曲線(1)と、設置から所定期間経過後に取得した相関曲線(2)を対比した結果、相関曲線(2)の曲線長さが相関曲線(1)のそれよりも短く、弁棒応力とヨーク応力の双方の最大応力が減少変化していると認められる場合、その原因の一つとして、弁棒駆動力(ウォーム側からステムナットを経て実際に弁棒に伝達される駆動力)の減少が考えられる。そして、この弁棒駆動力の減少は、駆動機構の作動不良(例えば、ステムナット部分における油切れ等によってその摩擦抵抗が大きくなって、ウォーム側の駆動力の弁体側への伝達効率が低下している状態)とかスプリングカートリッジ13の設定トルクの設定値のズレ(即ち、設定値の低トルク側へのズレ)に起因するものであることから、駆動機構の作動不良とか設定トルクの設定値のズレの有無を的確に診断することができる。また、各相関曲線が同一直線上にあることから、各センサの感度特性に変化がなく正常であることが確認できる。
図37に示す「ヨーク応力(弁棒応力)−トルク(TSC圧縮量)・電流値エンベロープの相関図では、以下の診断が可能となる(尚、ここで、ヨーク応力は弁棒応力と直線的な相関関係にあるため、「ヨーク応力」を「弁棒応力」と読み替えることも可能である。また、トルクは張込荷重以上においてスプリングカートリッジ(TSCと略記)の圧縮量と直線的な相関関係にあるため、「トルク」を「スプリングカートリッジの圧縮量」と読み替えることも可能である)。
即ち、電動弁の作動が正常な場合のトルク曲線が(a−1)、電流値エンベロープ曲線(電流値のピークを包絡した曲線)が(b−1)であり、所定期間経過後のトルク曲線が(a−2)、電流値エンベロープ曲線が(b−2)であったとする。ここで、例えば、トルク曲線が(a−1)のまま維持されているのに対して、電流値エンベロープ曲線の方は(b−1)から(b−2)のように変化していた場合は、正常時よりもモータ側の電流値が増大側に変化していることを示しており、この変化傾向から、例えば、ウォーム部分から弁体側へは適正なトルク伝達が行われているが、モータは高負荷運転を行っているという状況であり、従って、ウォーム部分からモータ側にかけて何らかの不具合が生じている、と診断できるものである。
これに対して、例えば、トルク曲線が(a−1)から(a−2)に変化した場合には、正常状態に比べて、同じヨーク応力に対して大きなトルクが必要となっていることを示している。従って、この場合には、ウォーム側の駆動力の弁体側への伝達効率が低下していること、例えば、ステムナット部分における油切れ等によってその摩擦抵抗が大きくなり、駆動力伝達効率が低下していることが想定される。
図38は、図37の「ヨーク応力(弁棒応力)−トルク(TSC圧縮量)・電流値エンベロープ」の相関図を「ヨーク応力(弁棒応力)−トルク(TSC圧縮量)・電流積算値(電流値を時間積算した値)」に変換した相関図であり、さらに図38は電流積算値曲線のY軸の一部分(図33における閉作動終期部分である図34に対応)を拡大したものである。ここで、電動弁の作動が正常な場合のトルク曲線が曲線(a−1)、電流積算値曲線が曲線(b−1)であり、所定期間経過後のトルク曲線が曲線(a−2)、電流積算値曲線が曲線(b−2)である。そして、この「ヨーク応力(弁棒応力)−トルク(TSC圧縮量)・電流積算値」相関図によれば、電流積算値を電流値の時間積算として表示するので、時間変化する電流値のサンプリングに伴う測定データ間のバラツキを均一化でき、その結果、モータ側の異常をより精度よく判断することができる。
ところで、電動弁の診断手法のひとつに、図34に示すように、電流オフ時点のトルクでトルク設定値を診断する手法がある。即ち、トルクスイッチが作動するとモータ電流がオフとなり、モータが停止するので、同図に示すように、電流オフ時点のトルクをトルク設定値として診断する場合には、図37に示す「ヨーク応力−トルク」の相関データベースを用いれば、ヨーク応力に基づいてトルク設定値をより簡易に診断することができ、スプリングカートリッジの圧縮力を直接測定するトルク設定値の診断に比べて、診断作業の簡易迅速化、省力化が図れることになる。しかも、この場合、ヨーク応力により、弁本来の機能である弁棒応力や弁体締切力(弁シート力)を直接的に診断することもできる。
尚、前記トルク設定値(許容値=基準値±10%)における基準値は、各種の抵抗力から算出され、基準値=定数×弁棒応力=定数×(弁体締切力+パッキン力+流体による抵抗力)である。
II:第2の実施形態
第2の実施形態の診断方法及び装置は、診断方法に関する態様1、態様2、態様3、態様5及び態様8、並びに診断装置に関する態様9、態様10、態様11、態様13及び態様16に対応するもので、図31に示すように、前記第1の実施形態と同様に、第1の診断形態と第2の診断形態を併有する。
II−A:第1の診断形態
第1の診断形態では、ヨーク応力と駆動力との第1の相関データベースを用い、ヨーク応力の計測のみによって、該ヨーク応力に対応する駆動力を前記第1の相関データベースから読み出し、これに基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行うものであるが、その場合、特にこの実施形態では、図2に示すように、前記スプリングカートリッジ13側に校正済(校正期限前)の歪ゲージ37を配置した構成の電動弁を対象とし、診断時には、前記歪ゲージ37によって前記スプリングカートリッジ13の圧縮力を閉作動時と開作動時の双方において計測して取得すると同時に、前記ヨーク50に設けられた前記一対の歪ゲージ51,52によってヨーク応力を閉作動時と開作動時の双方において計測して取得するようにしている。
そして、この診断方法では、実測される開作動時と閉作動時の双方における圧縮力と、開作動時と閉作動時の双方におけるヨーク応力に基づいて、駆動力とヨーク応力の相関関係を求めてこれを第1の相関データベースとして取得する。次回以降の診断に際しては、ヨーク応力のみを計測にて取得することで、この取得されたヨーク応力に対応する駆動力を前記第1の相関データベースから読み出し、この読み出された駆動力に基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行うことができるものである。
以上の駆動力に関する診断は、歪ゲージ37が校正有効期間内の場合は該歪ゲージ37により直接行うことができる。即ち、図2に示すように、通常運転時と同様の形態、即ち、前記スプリングカートリッジ13の軸方向外端側に前記キャップ46を装着した状態で行える。従って、通常運転から何らの付帯作業を要することなく、直ちに診断作業に移行でき、必要ならば通常運転時に継続的に診断を行うことも可能である。しかし、前記歪ゲージ37が校正期限後は、精度良く診断を行うことができない。
従って、この実施形態の診断方法によれば、計測にて取得されるヨーク応力に対応する駆動力を前記相関データベースから読み出し、この読み出された駆動力に基づいて電動弁の診断を行うものであることから、例えば、診断の度に前記スプリングカートリッジ13の圧縮力から求まる駆動力を直接計測する前記歪ゲージ37が校正期限後となっても、前記歪ゲージ51,52によって精度良く診断を行うことができ、省力化による診断コストの低減が促進される。
ところで、電動弁の実際の作動においては、例えば、弁体駆動部における摩擦力の発生等によって、実際に弁棒に作用する力は必ずしも駆動力と一定関係にはなく、例えば、ステムナット部分に油切れが発生すると、規定の駆動力で駆動していても、実際に弁棒に作用する力は、油切れが発生していない状態よりも小さくなることから、駆動力のみの診断では、本来電動弁の機能として診断すべき弁体や弁棒に作用する力の診断という点で不十分であることは既述の通りである。しかし、この実施形態の場合には、計測により取得されるヨーク応力から弁棒応力に対応する応力を知ることができ、さらに前記歪ゲージ37(校正有効期間内)により直接的にトルクを知ることができるので、この弁棒応力とトルクの対比によって駆動伝達機構の診断を行うこともでき、その結果、駆動力に関する診断との組み合わせによって、電動弁のトータル的な診断が可能となるものである。
また、前記ヨーク50に設けられた前記一対の歪ゲージ51,52の取換時期(即ち、校正期限)の到来に先立って、該歪ゲージ51,52の取付位置の近傍に取換用の歪ゲージを取り付け、前記既設の歪ゲージ51,52の出力特性と前記取換用の歪ゲージの出力特性の相関関係を把握して前記既設の歪ゲージ51,52から前記取換用の歪ゲージへの取換え後は前記取換用の歪ゲージの出力特性に前記相関関係を反映させて順次校正するようにしておけば、前記ヨーク50に設けられた前記歪ゲージ51,52によって、前記相関データベースに基づき前記スプリングカートリッジ13側に設けた歪ゲージ37の校正を行うことができる。
なお、前記スプリングカートリッジ13側に設けた前記歪ゲージ37の校正は、上述のように前記ヨーク50に設けた前記一対の歪ゲージ51,52によって行う他に、図4に示すように、前記キャップ46に代えて、ロードセル33とレーザセンサ34を備えた前記センサユニット40を取り付け、予め校正された前記ロードセル33の出力値と前記歪ゲージ37の出力値とを対比することで、該歪ゲージ37を前記ロードセル33によって校正することができる。この場合、前記ロードセル33は外付けされその校正が容易であることから、この校正されたロードセル33を用いることで、前記歪ゲージ37の校正を容易に行うことができ、例えば、前記歪ゲージ37を電動弁から取り外してその校正を行うような場合に比して、校正作業の簡易迅速化を図ることができる。
さらに、図5に示ように、前記スプリングカートリッジ13の軸方向外端側に、前記キャップ46に代えて、前記レーザセンサ34のみを備えたセンサユニット47を前記アダプタ38によって仮設的に取り付け、該レーザセンサ34により前記スプリングカートリッジ13の圧縮量を計測することで、前記歪ゲージ37との相関関係からトルク曲線を取得することができる。従って、例えば、前記センサユニット47を常設し、且つ常時取得されるトルク曲線を表示することで、スプリングカートリッジ13の張込荷重の経時変化を容易に診断することができる。
また、前記レーザセンサ34は単に前記スプリングカートリッジ13の圧縮量を計測するものであり、従って、係る機能をもつものであれば、前記レーザセンサ34に代えて、例えば、差動トランスを備えた差動式位置計測機構を用いることも可能である。さらに、前記センサユニット47として、図4に示すように前記レーザセンサ34の他にロードセル33を備えた構成の前記センサユニット40を採用することも可能なことは言うまでもない。
さらに、この実施形態では、前記各相関データベースを表示手段によって表示するようにすれば、電動弁の診断時における相関関係に基づく各診断項目の判断が容易となり、それだけ電動弁診断作業の容易且つ迅速化、さらには省力化による診断コストの低減が可能となる。
II−B:第2の診断形態
第2の診断形態は、前記第1の実施形態における第2の診断形態と同様に、弁体駆動部へ入力される駆動力と該弁体駆動部から出力される駆動力とに基づき該弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視し、この変化状態を前述した第1の診断形態に反映させるものである。
ここで、駆動力伝達効率の変化状態の監視手法及びその監視結果を前記第1の診断形態における各種診断に反映させた場合における診断手法等について説明する。
図31において、前記歪ゲージ51,52により計測にて取得されるヨーク応力を弁体駆動部からの駆動力出力信号とする一方、駆動力入力信号として電流値信号と圧縮量信号及び圧縮力信号のうちの何れかを採用する。ここでは、これら各出力信号のうち、電流値信号を駆動力入力信号として採用するものとする。尚、この電流値信号は、前記磁気センサ60(図7参照)によって前記電線管61内に収納された電線62からの磁気を感知したとき、その磁気の大きさに対応した電圧を発生するものであり、従って、電流値信号は直接駆動力入力信号とはならない。このため、例えば、この電流値と前記スプリングカートリッジ13の圧縮力との相関関係を予め求めておき、この相関関係に基づいて前記電流値に対応する駆動力を得て、これを弁体駆動部へ入力される駆動力として用いる。
そして、この電流値信号から求められる駆動力入力信号と、前記ヨーク応力に基づいて求められる駆動力出力信号を対比し、弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視するものである。
尚、この駆動力伝達効率の変化状態の監視結果に基づく診断内容及び前記第1の診断形態への反映手法については前記第1の実施形態の第2の診断形態の項において図25〜図29を参照して説明したものと同様であるので、当該記載を援用し、ここでの説明は省略する。
III:第3の実施形態
第3の実施形態の診断方法及び装置は、態様1〜態様5に対応するもので、図32に示すように、前記第1の実施形態と同様に、第1の診断形態と第2の診断形態を備えるのに加えて、さらに第3の診断形態を備えたものである。第1の診断形態は、ヨーク応力と駆動力との第1の相関データベースを用いて駆動力に関する診断を行うものである。第2の診断形態は、弁体駆動部へ入力される駆動力と該弁体駆動部から出力されるヨーク応力とに基づき該弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を継続的に監視し、この変化状態を前記第1の診断形態に反映させるものである。この第1及び第2の診断形態の内容は、前記第1の実施形態の場合と同様である。
一方、前記第3の診断形態は、弁棒1に作用する弁棒応力を求め、この弁棒応力と弁体駆動部へ入力される駆動力とに基づき該弁体駆動部における駆動力伝達効率の数値や数値の変化状態を監視し、この変化状態を前記第1の診断形態に反映させるものである。
また、弁棒1に直接歪ゲージを設けてこれを計測にて取得せずに、ヨーク応力との相関関係に基づいて求めるようにしたのは、以下のような理由による。
第1に、弁棒応力は弁体に直接作用する応力であって、実際に弁体に掛っている荷重に相当することから、この弁棒応力の値に基づいて電動弁の診断を行うことで、極めて信頼性の高い診断結果が得られること、第2に、図6に示すように、弁棒応力は弁棒1に直接歪ゲージ55を貼設して計測するのが通例であるが、この弁棒1は弁体の開閉作動に伴って軸方向に昇降移動するものであるため、該弁棒1に前記歪ゲージ55を常設して診断作業の度に計測を行うようにした場合には、前記弁棒の露出部が弁棒の昇降移動距離と比較して短い場合に前記歪ゲージ55が弁体側パッキン部に噛み込んで該弁棒1の作動上の障害となるおそれがあり、弁棒応力の直接的な計測頻度を可及的に少なくしたいという要請があること、第3に、ヨーク応力は、理論上、弁棒応力の反力として把握されるものであり、弁棒応力との相関性が極めて良く、しかも、ヨーク応力は、図6に示すように電動弁の外部に露出した部分であり、ここに歪ゲージ51,52を貼設して計測することが容易であるとともに、これを常設しても電動弁の作動上の障害となることはないこと、等である。
以下、前記各診断形態の内容を、図32を参照して具体的に説明する。
III−A:第1の診断形態
前記第1の診断形態においては、先ず、電動弁の開作動時及び閉作動時の双方における、ヨーク応力と前記スプリングカートリッジ13の圧縮状態から求まる駆動力との相関関係を取得し、これを第1の相関データベースとして保有する。
尚、この第1の相関データベースは、相関関係をもつ情報値間で取得されるもので、前記ヨーク50に作用するヨーク応力は前記弁棒1に作用する弁棒応力の反力であり弁体駆動部からの駆動力出力として把握される。また前記ステムナット2に掛かるトルクは、前記スプリングカートリッジ13の圧縮力と前記ウォームホイール4の半径寸法の積として求められ、この駆動力(ここでは「トルク」として扱う)とヨーク応力には相関関係が成立することから、図15に示すように、トルクとヨーク応力をパラメータとして、相関曲線Lを設定し、これを前記第1の相関データベースとするものである。
ここで、この実施形態では上述のように前記スプリングカートリッジ13側に歪ゲージを備えず、前記センサユニット30を備えたものであることから、該センサユニット30の構造上、開作動時における圧縮力は計測にて取得できない。このため、前記センサユニット30によって前記スプリングカートリッジ13の閉作動時における圧縮力と圧縮量及び開作動時における圧縮量を求める。そして、先ず、この閉作動時における圧縮力と圧縮量に基づいて該スプリングカートリッジ13のバネ特性を求めた後、さらにこのバネ特性から、開作動時における圧縮量に対応する圧縮力を読み出し、これによって、開作動時及び閉作動時の双方における圧縮力を求め、この圧縮力に基づいて演算にて駆動力を取得し且つ保持することになる。
この場合、前記スプリングカートリッジ13の軸長と前記弁体駆動部側におけるスプリングカートリッジ収容部の両端面間距離の間には寸法公差、即ち、「ガタ」が不可避的に生じる。従って、前記スプリングカートリッジ13の圧縮量の計測に際して、このガタ量が除去された状態で圧縮量を求めないと正確な圧縮量は得られず、延いては前記第1の相関データベースの信頼性そのものが確保されないことになる。そのため、この実施形態では、請求項8に係る発明を適用して、駆動力の取得過程で「ガタの処理」を行って、正確な圧縮量を求め、この正確な圧縮量に基づいて前記駆動力を取得するようにしている。尚、この「ガタの処理」について前記第1の実施形態において説明した通りである。
このようにして前記第1の相関データベースを取得し且つ保有した後は、次回以降の診断に際しては、電動弁の外部から常時容易に計測できる前記弁体駆動部からの駆動力出力信号としてのヨーク応力のみを計測により取得し、前記第1の相間データベースを参照して、計測により取得された前記ヨーク応力(図15のヨーク応力「σ」)に対応するトルク(図15のトルク「T」)を読み出し、この読み出されたトルクに基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行うものである。
前記ヨーク応力は、図6に示すように、前記ヨーク50に配置された前記歪ゲージ51,52によって取得される。この場合、この実施形態では、前記歪ゲージ51,52の前記ヨーク50に対する取付位置を以下のように設定している。即ち、前記ヨーク50は、前述のように、前記弁箱61側に衝合締着される下側フランジ部56と前記弁体駆動部62側に衝合締着される上側フランジジ部57の間に跨って配置された左右一対の支柱53,54を備えた二股状形態をもち、該一対の支柱53,54間の中間位置を上下方向に貫設状態で前記弁棒1が配置されている。
そして、このヨーク50の前記一対の支柱51,52の内側中央寄り位置にそれぞれ歪ゲージ51,52を貼設するようにしている。この歪ゲージ51,52が貼設された前記各支柱53,54の内側位置は、前記ヨーク50において歪量が大きく且つ安定的に生じる部位であることが本件出願人等の実験によって確認された。従って、このような位置に前記歪ゲージ51,52を配置することで、該歪ゲージ51,52を用いて計測にて取得されるヨーク応力は、その信頼性が高く、また該第1の相関データベースを参照して、前記ヨーク応力に対応して読み出される前記トルクも信頼性が高いものとなり、その結果、電動弁の診断結果の精度及び信頼性がより一層向上することになる。
また、前記各歪ゲージ51,52を、前記ヨーク50における前記弁棒軸心部を挟んだ対称位置にそれぞれ配置し、該各歪ゲージ51,52のそれぞれの出力値の平均値を前記ヨーク応力として取得するようにしている。このように構成することで、前記各歪ゲージ51,52で計測されるヨーク応力の計測値そのものの信頼性がさらに高められ、延いては、電動弁の診断結果の精度及び信頼性の更なる向上が期待できる。
この場合、歪ゲージ個々間には、製造公差によってその出力特性に微妙なバラつきがあることは否めない。従って、同一の電動弁のヨーク59に一対として取付けられる歪ゲージ51,52としては、その出力特性が近似するもの同士を選んで取付けることが望ましく、係る設定をすることで、前述した効果、即ち、各歪ゲージ51,52の出力値の平均値を前記ヨーク応力として取得することによるヨーク応力の計測値の信頼性がさらに向上することになる。
さらに、歪ゲージとして、受感素子部分に金属製のフランジを取付けた構造のものを使用するのが好適である。係る構造の歪ゲージにあっては、電動弁のヨーク50に歪ゲージを取付ける場合、前記フランジ部を点溶接によってヨーク50の表面に溶着させることができ、例えば、歪ゲージを接着剤でヨーク50の表面に貼着する場合のように接着剤が固化して接着強度が確保されるまで次の作業を休止するというような必要がなく、極短時間で歪ゲージの取付を完了でき、また複数の歪ゲージの取付けをほぼ同時進行で行うことができ、歪ゲージ取付作業の簡易化及び作業の迅速化という点において極めて有利である。尚、ヨーク50に取付けられる歪ゲージは、雨水等の水分に晒される機会が多いことから、該歪ゲージとしては、受感素子を完全モールドした防水タイプのものを使用することが望ましい。
この第1の診断形態によれば、前記第1の相関データベースを、ヨークに作用するヨーク応力と、前記スプリングカートリッジ13の圧縮力から求まるトルクとの相関関係を示すデータベース(図15参照)として保有し、該相関データベースを参照して、計測にて取得されるヨーク応力(図15のヨーク応力「σ」)に対応する前記トルク(図15のトルク「T」)を読み出すようにすることで、以後の診断においてはヨーク応力のみを計測により取得すれば、前記第1の相関データベースを参照して、前記スプリングカートリッジ13の圧縮力から求まるトルクを読み出し、このトルクに基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行うことができ、例えば、電動弁の駆動力に関する診断の度に、前記スプリングカートリッジの圧縮力から求まるトルクを取得して診断を行う場合に比して、診断作業が極めて簡易であり、且つ該作業を作業性良く行うことができ、それだけ省力化により診断コストの低減化が促進される。
さらに、この場合、ヨーク応力は、電動弁の外部に露出したヨーク50に作用する応力であって電動弁の外部から計測可能であり、ここに前記歪ゲージ51,52を取り付けてその歪量からこれに対応する応力、即ち、ヨーク応力を取得することは、例えば、電動弁の一部を開放してその内部に歪ゲージを取り付けて応力の計測を行う場合に比して、その作業が格段に容易であることから、診断作業性の更なる向上、省力化による診断コストのより一層の低減が可能となるものである。
III−B:第2の診断形態
第2の診断形態は、前述のように、弁体駆動部へ入力される駆動力と該弁体駆動部から出力される駆動力とに基づき該弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視し、この変化状態を前述した第1の診断形態に反映させるものである。
即ち、図32において、前記歪ゲージ51,52により計測にて取得されるヨーク応力を弁体駆動部からの、駆動力出力信号とする一方、駆動力入力信号として電流値信号と圧縮量信号及び圧縮力信号のうちの何れかを採用する。ここでは、これら各出力信号のうち、電流値信号を駆動力入力信号として採用するものとする。尚、この電流値信号は、前記磁気センサ60(図7参照)によって前記電線管61内に収納された電線62からの磁気を感知したとき、その磁気の大きさに対応した電圧を発生するものであり、従って、電流値信号は直接駆動力入力信号とはならない。このため、例えば、この電流値と前記スプリングカートリッジ13の圧縮力との相関関係を予め求めておき、この相関関係に基づいて前記電流値に対応する駆動力を得て、これを弁体駆動部へ入力される駆動力として用いる。
そして、この電流値信号から求められる駆動力入力信号と、前記ヨーク応力に基づいて求められる駆動力出力信号を対比し、弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視し、その結果を前記第1の診断形態に反映させるものである。この反映手法については、前述の第1の実施形態における第2の診断形態の項において説明したのと同様であり、その該当記載を援用することで、ここでの説明を省略する。
III−C:第3の診断形態
第3の診断形態は、前述のように、弁体駆動部から出力される駆動力して弁棒応力を採用し、弁体駆動部へ入力される駆動力と弁棒応力とに基づいて弁体駆動部における駆動力伝達効率の数値や数値の変化状態を監視し、この変化状態を前述した第1の診断形態に反映させるものである。
ここで、第3の診断形態の基本思想等を説明する。
この第3の診断形態は、その診断の重点を弁棒応力にもおくものであって、その趣旨は以下の通りである。
モータ等の駆動源から出力される駆動力は、弁体駆動部を介して弁棒に伝達されるものであるため、該弁体駆動部に摩擦力が発生すると、該弁体駆動部へ入力される駆動力と、該弁体駆動部から弁棒に伝達される力とが一致せず、これら両者間に差が生じることになる。例えば、ステムナット部分に油切れが生じて摩擦力が発生すると、その分だけ弁体駆動部における駆動力伝達効率(即ち、弁体駆動部への入力と該弁体駆動部からの出力との比率)が低下し、例え規定の駆動力が入力されても、実際に弁棒に作用する力は、油切れが発生していない状態のときよりも小さなものとなる。
そこで、この第3の診断形態においては、電動弁本来の機能(閉止機能等)として診断すべき事項である、実際に弁体に直接作用している力、即ち、弁棒に作用する弁棒応力を取得するようにしたものである。
また、前記弁棒応力は、大きさを数値的に正確に求めることができるので、例えば、弁棒とステムナットの間における摩擦係数「μ」を求めることで、これが適正範囲内であるかどうかの診断を高精度で行うことができる。従って、この摩擦係数「μ」に基づいて、電動弁に関する設計値等との定量的な比較診断を行うことで、弁体駆動部の摩擦状況(潤滑状況)が正常であるのか、それとも異常であるのかが定量的に且つ容易に判断できる。この点も、前記弁棒応力を電動弁の診断に用いる理由の一つである。
以下、この第3の診断形態の内容を説明する。
図32において、先ず、電動弁の全閉側への作動が可能なときに、前記弁棒1に弁棒応力センサで計測される既知の軸力を掛けて、弁棒応力とともに、そのときのヨーク応力を計測して取得する。そして、このヨーク応力と弁棒応力の相関関係を第2の相関データベースとして取得し保有する。
そして、この第3の診断形態を実行して弁体駆動部における現在の駆動力伝達効率を取得しようとする場合には、前記歪ゲージ51,52により前記ヨーク50に作用するヨーク応力を計測にて取得すると同時に、弁体駆動部入力される駆動力を、例えば、前記磁気センサ60(図7参照)によって計測して取得する。
しかる後、前記第2の相関データベースを参照して、計測にて取得されたヨーク応力に対応する弁棒応力を読み出し、この読み出された弁棒応力と前記駆動力を対比して、現時点での駆動力伝達効率を確認する。
そして、この確認された駆動力伝達効率を前記第1の診断形態での診断に反映させるものである。この反映手法については、前述の第1の実施形態における第2の診断形態の項において説明したのと同様であり、その該当記載を援用することで、ここでの説明を省略する。
さらに、この第3の診断形態によれば、弁棒応力を数値的に求めるものであることから、この数値的に求められた弁棒応力を用い、駆動力と弁棒応力の相関関係の適否を判断することで弁体駆動部の潤滑性に関する信頼性の高い診断が可能となる。しかも、その場合、直接、前記弁棒応力を計測して求めるのではなく、前記第2の相関データベースを用いることで、簡易に計測可能な前記ヨーク応力に基づいて求めることから、診断コストの低減化、診断結果の信頼性の向上、等が実現されるものである。
即ち、この第3の診断形態においては、駆動力伝達効率の確認に弁棒応力を用いているが、この弁棒応力はその大きさが数値的に取得されるので、この弁棒応力を用いることで弁体駆動部における摩擦係数「μ」を数値的に正確に取得することができる。
具体的には、電動弁の弁体駆動部における摩擦係数「μ」は、周知の摩擦係数算出式「=〔A×(トルク/弁棒応力)−B×d〕/〔d+C×(トルク/弁棒応力)〕。 dはステム有効径、A,B,Cは定数」で求められるが、この算出式においては「トルク/弁棒応力」以外の要素は定数的な値であることから、前記トルクと前記弁棒応力の比「トルク/弁棒応力」を求めることで、弁体駆動部の摩擦係数「μ」を求めその適否を診断することが可能であり、この場合、電動弁に関する設計値等との定量的な比較診断を行うことで、弁体駆動部の摩擦状況(潤滑状況が)正常であるのか、それとも異常であるのかが定量的に且つ容易に判断できる。
具体例では、「トルク/弁棒応力」の値が、摩擦状況(潤滑状況)を判定する際の基準となり、該「トルク/弁棒応力」の値が許容上限値を上回ったときに、「潤滑状況の異常」と判断するようにしている。例えば、前記ステムナット部に油切れが発生し、摩擦抵抗が大きくなった場合には、トルクが一定で変化しなくても、弁棒応力は小さくなるため、前記「トルク/弁棒応力」の値が前記上限値を越える傾向となるので、これをもって、摩擦状況(潤滑状況)の異常による「油切れ」という異常判断が可能となるものである。
尚、図39には、駆動力(トルク)と弁棒応力(弁棒スラスト)に基づく摩擦係数の適否の診断結果のデータを示している。この診断例では、摩擦係数の適否の判断値が「0.20以下」であるところ、診断では摩擦係数「0.12」となっており、この電動弁の摩擦係数は合格と判断される。
Hereinafter, a motor-driven valve diagnosis method and diagnosis apparatus according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments.
First, prior to the description of the diagnostic method according to the present invention, the structure of the drive system of the motor-operated valve will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a main part of a normal motor-driven valve drive system (hereinafter referred to as “first motor-driven valve drive system”) to which the diagnosis method according to the present invention is applied. FIG. 2 also shows an electric valve drive system (hereinafter referred to as “second electric valve drive system”) in which a built-in torque sensor (with a strain gauge attached to a movable shaft near the spring cartridge) is installed. The main part is shown.
A: First electric valve drive system
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a valve stem having a valve body (not shown) connected to the lower end thereof, and a stem nut 2 is screwed into a screw portion on the upper side of the valve stem. Further, the stem nut 2 is inserted into and fixed to a cylindrical drive sleeve 3 and integrated therewith. The drive sleeve 3 is rotatable integrally with a worm wheel 4 fitted and arranged on the outer peripheral side thereof, and transmits the rotational force of the stem nut 2 to the valve stem 1 as its axial displacement force. The valve element is opened / closed (lifted / lowered) via the valve rod 1. The valve rod 1 can only move in the axial direction, and its rotation is restricted.
A worm 5 is engaged with the worm wheel 4, and the worm 5 is rotated by a motor (not shown) via a motor shaft 6, whereby the worm wheel 4 is rotated and the rotational force is It is transmitted to the valve stem 1 through the stem nut 2 as its lifting drive force.
The motor shaft 6 is provided with a spline 6a. When the worm 5 is spline-fitted to the spline 6a, the worm 5 receives the rotational force from the motor shaft 6, but its axial direction. It can be moved in the direction of arrow RL.
The worm 5 has one end side extended in the axial direction to form an extended cylindrical portion 7. A circumferential groove 8 is provided on the outer periphery of the extended cylindrical portion 7, and an actuator 9 a of a torque switch 9 is engaged with the circumferential groove 8. The torque switch 9 operates when the worm 5 moves in the axial direction from its neutral position and the amount of movement reaches a predetermined value, and generates a stop signal for the motor to stop it. The excessive torque is transmitted to the valve stem 1 side to protect it.
A bearing 10 is fixed to the end of the extended cylindrical portion 7 of the worm 5 with a nut 11, and a movable shaft 12 described below is connected to the end of the extending cylindrical portion 7 through the bearing 10 so as to be relatively rotatable. The movable shaft 12 is a different-diameter cylindrical body having a large-diameter cylindrical portion 12a into which the bearing 10 is inserted and connected, and a small-diameter cylindrical portion 12b continuous to the large-diameter cylindrical portion 12a. Along with the movement in the axial direction, it moves in the axial direction integrally therewith. A spring cartridge 13 described below is attached to the small-diameter cylindrical portion 12b of the movable shaft 12.
The spring cartridge 13 generates a predetermined holding torque on the worm wheel 4 via the worm 5 after the valve body is fully opened or fully closed. Between one washer 14 disposed on the stepped surface side between the portion 12a and the small diameter cylindrical portion 12b and the other washer 15 disposed on the nut 16 side screwed to the end of the small diameter cylindrical portion 12b. In addition, a plurality of disc springs 17 are alternately mounted so as to face each other and with a required tension load applied thereto.
The axial length of the spring cartridge 13 in a single state (that is, the outer dimension between the washers 14 and 15 when a predetermined tension load is generated) is the same as that of the large-diameter cylindrical portion 12a of the movable shaft 12. It is fixedly held at a predetermined value by the step surface between the small diameter cylindrical portion 12b and the seat surface of the nut 16.
Further, of the movable shaft 12 and the spring cartridge 13, the movable shaft 12 is fitted into a small diameter hole portion 19 provided coaxially with the worm 5, and the spring cartridge 13 is inserted into the small diameter hole portion 19. The movable shaft 12 can be moved in the axial direction within the small-diameter hole 19, and the spring cartridge 13 can be expanded and contracted within the large-diameter hole 20. It is possible.
The washer 14 disposed on one end side of the spring cartridge 13 is moved further in the direction of the arrow L by engaging with the shoulder portion 21 between the small diameter hole portion 19 and the large diameter hole portion 20. Is regulated. Further, the washer 15 disposed on the other end side of the spring cartridge 13 abuts on the end surface 45a of the cartridge retainer 45 attached to the outer end of the large-diameter hole portion 20, thereby further moving in the arrow R direction. Movement is restricted. The cartridge retainer 45 also has a function as a cap that covers and protects the outer end side of the spring cartridge 13 during normal operation.
In the first electric valve drive system, the spring cartridge 13 is expanded and contracted according to the compression force acting on the spring cartridge 13, and the torque switch 9 is operated, whereby the valve rod 1 side (that is, the valve body side). ) To prevent an excessive load from being input without fail and to ensure safe and reliable operation of the motor-operated valve. Reference numeral 18 denotes a torque limit sleeve that regulates the maximum amount of compression displacement of the disc spring 17.
B: Second electric valve drive system
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a valve stem having a valve body (not shown) connected to the lower end thereof, and a stem nut 2 is screwed into a screw portion on the upper side of the valve stem. Further, the stem nut 2 is inserted into and fixed to a cylindrical drive sleeve 3 and integrated therewith. The drive sleeve 3 is rotatable integrally with a worm wheel 4 fitted and arranged on the outer peripheral side thereof, and transmits the rotational force of the stem nut 2 to the valve stem 1 as its axial displacement force. The valve element is opened / closed (lifted / lowered) via the valve rod 1. The valve rod 1 can only move in the axial direction, and its rotation is restricted.
A worm 5 is engaged with the worm wheel 4, and the worm 5 is rotated by a motor (not shown) via a motor shaft 6, whereby the worm wheel 4 is rotated and the rotational force is It is transmitted to the valve stem 1 through the stem nut 2 as its lifting drive force.
The motor shaft 6 is provided with a spline 6a. When the worm 5 is spline-fitted to the spline 6a, the worm 5 receives the rotational force from the motor shaft 6, but its axial direction. It can be moved in the direction of arrow RL.
The worm 5 has one end side extended in the axial direction to form an extended cylindrical portion 7. A circumferential groove 8 is provided on the outer periphery of the extended cylindrical portion 7, and an actuator 9 a of a torque switch 9 is engaged with the circumferential groove 8. The torque switch 9 operates when the worm 5 moves in the axial direction from its neutral position and the amount of movement reaches a predetermined value, and generates a stop signal for the motor to stop it. The excessive torque is transmitted to the valve stem 1 side to protect it.
A bearing 10 is fixed to the end of the extended cylindrical portion 7 of the worm 5 with a nut 11, and a movable shaft 12 described below is connected to the end of the extending cylindrical portion 7 through the bearing 10 so as to be relatively rotatable. The movable shaft 12 is a different-diameter cylindrical body having a large-diameter cylindrical portion 12a into which the bearing 10 is inserted and connected, and a small-diameter cylindrical portion 12b continuous to the large-diameter cylindrical portion 12a. Along with the movement in the axial direction, it moves in the axial direction integrally therewith. A spring cartridge 13 described below is attached to the small-diameter cylindrical portion 12b of the movable shaft 12.
The spring cartridge 13 generates a predetermined holding torque on the worm wheel 4 via the worm 5 after the valve body is fully opened or fully closed. One washer 14 disposed on the step surface side between the portion 12a and the small diameter cylindrical portion 12b, and the other washer 15 disposed on the nut 26 described later screwed to the end of the small diameter cylindrical portion 12b, In between, a plurality of disc springs 17 are alternately mounted so as to face each other and with a required tension load applied thereto.
The axial length of the spring cartridge 13 in a single state (that is, the outer dimension between the washers 14 and 15 when a predetermined tension load is generated) is the same as that of the large-diameter cylindrical portion 12a of the movable shaft 12. It is fixed and held at a predetermined value by the step surface between the small diameter cylindrical portion 12b and the seat surface of the nut 26.
Further, of the movable shaft 12 and the spring cartridge 13, the movable shaft 12 is fitted into a small diameter hole portion 19 provided coaxially with the worm 5, and the spring cartridge 13 is inserted into the small diameter hole portion 19. The movable shaft 12 can be moved in the axial direction within the small-diameter hole 19, and the spring cartridge 13 can be expanded and contracted within the large-diameter hole 20. It is possible.
The washer 14 disposed on one end side of the spring cartridge 13 is moved further in the direction of the arrow L by engaging with the shoulder portion 21 between the small diameter hole portion 19 and the large diameter hole portion 20. Is regulated. Further, the washer 15 disposed on the other end side of the spring cartridge 13 is brought into contact with an end surface 42a of the cartridge presser 42 described below disposed near the outer end of the large-diameter hole portion 20, thereby further The movement in the direction of arrow R is restricted.
The cartridge retainer 42 is formed of a stepped cylindrical body having a large diameter portion and a small diameter portion, and is fixedly held by an adapter 38 that is bolted to the end surface of the casing. The washer 15 is supported by the end surface 42a on the large diameter portion side. Restrict movement of
On the other hand, a strain gauge 37 is stuck on the end face of the large-diameter cylindrical portion 12 a of the movable shaft 12 in a non-contact state with the one washer 14. This strain gauge 37 is a characteristic component in the second electric valve drive system, and is a load (that is, a load applied to the movable shaft 12 as the spring cartridge 13 is compressed in the arrow L direction and the R direction). The compression force of the spring cartridge 13) is measured as strain displacement, and the measurement data is taken out and used as diagnostic data for the motor-operated valve.
The nut 26 is constituted by a deformed nut comprising a main body portion 26a screwed into an end portion of the small diameter cylindrical portion 12b and a cylindrical extending portion 26b extending coaxially from one end side of the main body portion 26a. The lead wire 41 is pulled out from the strain gauge 37 side through the inner hole, and a connector 48 is attached to the tip thereof.
Further, the extended portion 26 b of the nut 26 is fitted inside the small diameter portion of the cartridge retainer 42, and an O-ring 24 is disposed between the inner periphery of the cartridge retainer 42. The O-ring 24 seals the shaft between the cartridge retainer 42 and the nut 26 that moves relative to the cartridge retainer 42 in the axial direction. An O-ring 25 is disposed between the outer peripheral surface of the large-diameter portion of the cartridge retainer 42 and the inner peripheral surface of the adapter 38. The connector 48 faces outward from the end face of the cartridge retainer 42, but a cap 46 is attached to the cartridge retainer 42 during normal operation.
By the way, in order to maintain the original function for a long period of time in the motor-operated valve, for example, the soundness of the valve body drive unit that transmits the rotational force of the worm to the valve body side, including the motorized part or the worm, for example. In addition to confirming the above, it is possible to appropriately perform a diagnosis on the driving force, such as whether the valve element is driven with an appropriate driving force, and whether an appropriate holding torque is secured in the fully opened / closed state of the valve element. As described above, it is necessary.
Among these various diagnostic items, in order to obtain diagnostic data especially in the diagnosis relating to the driving force, at the time of diagnosis of the motor-operated valve, the sensor unit 30 described below is used in the cartridge in the first motor-operated valve driving system. Instead of the presser 45, it is temporarily attached. In the second electric valve drive system, the strain gauge 37 is permanently installed.
First, in the first electric valve drive system (see FIG. 1), as shown in FIG. 3, the cartridge presser 45, which is always mounted during normal operation of the electric valve, is removed from the casing side. A configuration in which the sensor unit 30 described below is temporarily mounted on the outer end side of the spring cartridge 13, and the compression amount of the spring cartridge 13 and the compression force acting thereon are measured and acquired under the operation state of the motor-operated valve. It is said that.
The sensor unit 30 abuts and fixes a flanged cylindrical adapter 31 on the end surface 22 of the casing via a packing 23 so as to cover the end portion side of the large-diameter hole portion 20, and the outside of the adapter 31. The sensor holder 32 is attached to the end face. A plate-shaped load cell 33 is disposed between the outer end surface of the adapter 31 and the end surface of the sensor holder 32 so as to bisect the space between the two in the axial direction. A strain gauge 35 is attached to the load cell 33 and one end of a core 36 is connected to the load cell 33. Further, the other end of the core 36 is brought into contact with the washer 15 on the spring cartridge 13 side to restrict the washer 15 from moving further in the arrow R direction. Accordingly, the compressive force applied to the spring cartridge 13 is transmitted from the washer 15 to the load cell 33 via the core 36, and is detected by the strain gauge 35 as a strain amount (voltage value) in the load cell 33. Based on this, the compression force applied to the spring cartridge 13 is acquired.
Of the section on the adapter 31 side and the section on the sensor holder 32 side partitioned by the load cell 33, the nut 16 is positioned inside the core 36 in the space on the adapter 31 side. The approach is arranged. A laser sensor 34 is disposed in the space on the sensor holder 32 side. The laser sensor 34 faces the nut 16 attached to the tip of the movable shaft 12 through a through hole (not shown) provided in the load cell 33 and the core 36, and the position of the top surface of the nut 16 is determined. By measuring, the amount of movement of the worm 5 in the axial direction, that is, the amount of compression of the spring cartridge 13 is measured. Specifically, a “measurement point” is set on the top surface of the nut 16 and the distance (interval) from the laser sensor 34 to the measurement point is measured.
In addition to the load cell 33 and the laser sensor 34, as shown in FIG. 6, as a diagnostic data acquisition means, a valve box 61 in which a valve body is housed, a valve body in which the worm wheel 4, the worm 5 and the like are housed. In order to measure the stress acting on the yoke 50 disposed so as to cover the valve rod 1 between the drive unit 62, that is, the yoke stress, the pair of left and right support columns 53 and 54 of the yoke 50 are respectively measured. The strain gauges 51 and 52 are installed, and in order to measure the stress acting on the valve stem 1, that is, the valve stem stress, the strain gauge 55 is installed on the valve stem.
Since the valve stem 1 moves up and down with the operation of the motorized valve, in many cases, the strain gauge 55 can be installed directly on the valve stem 1 within the range where the strain gauge 55 can be seen from the outside. Limited to operation. However, for example, when it is desired to monitor the change state of the driving force transmission efficiency based on the valve stem stress, it is necessary to continuously acquire the valve stem stress. In such a case, for example, when the operation of the motor-operated valve to the fully closed side is possible, a known value of load (axial force) is applied to the valve stem, and the yoke stress in that case is applied to the strain gauges 51 and 52. The correlation between the valve stem stress and the yoke stress is acquired as a correlation database. Thereafter, a method of reading the valve stem stress corresponding to the yoke stress obtained by measurement with reference to the correlation database is employed.
Further, as shown in FIGS. 7 and 8, in order to measure the current value of the motor, a plurality of magnetic sensors 60 are arranged on the outer surface of a conduit 61 in which an electric wire 62 is housed. As described above, the magnetic sensor 60 is a sensor using a Hall element. When the magnetism from the electric wire 62 accommodated in the conduit 61 is sensed, a voltage corresponding to the magnitude of the magnetism is obtained. The driving force from the electric motor can be acquired based on the correlation between the output signal and the driving force.
In this case, the electric wire 62 is housed in the electric conduit 61, but the positional relationship of the electric wire 62 in the electric conduit 61 is uncertain. Therefore, when one magnetic sensor is used, the position of the electric wire is not determined. Depending on the situation, the magnetism may not be clearly detected. For this reason, here, a plurality of the magnetic sensors 60 are attached to the outer surface of the conduit 61, and the number of the magnetic sensors 60 is as shown by a solid line in FIG. 8 when the wire 62 is a two-phase wire. 2 or a multiple of 2 (that is, 4 or 6), and when the electric wire 62 is a three-phase wire, a multiple of 3 or 3 as shown by a chain line in FIG. (In other words, six, nine, etc.), and in this case, the plurality of magnetic sensors 60 are arranged on one surface orthogonal to the axial direction of the conduit 61 and around the conduit 61. By attaching them at the same pitch in the direction, the magnetic signal can be obtained as a clear and stable, gradual and smooth signal waveform regardless of the position of the wire 62 inside the conduit 61. .
In the conventional clamp type magnetic sensor, the positional relationship of the magnetic sensor with respect to the electric wire in the conduit differs every time measurement is performed (that is, every time the magnetic sensor is attached). Have difficulty. For this reason, here, each magnetic sensor 60 is fixedly attached to the conduit 61 so that the positional relationship of the magnetic sensor 60 with respect to the conduit 61 is always kept constant. High measurement is possible.
By the way, the sensor unit 30 moves in both the closing operation (when moving in the direction of arrow R) and the opening operation (when moving in the direction of arrow L) of the worm 5 (that is, the actual compression amount of the spring cartridge 13). The amount by which the play of the spring cartridge is added) can be measured by the laser sensor 34, but the compression force on the spring cartridge 13 is either the closing operation or the opening operation due to the function of the load cell 33. Only one side (closed operation side in this embodiment) can be measured, and the other side (open operation side) cannot be measured. Therefore, when acquiring the compression force on the open operation side, as described later, there is a method for obtaining based on the correlation between the compression amount and the compression force on the close operation side and the compression amount at the time of the open operation without depending on actual measurement. Be taken.
On the other hand, in the second electric valve drive system (see FIG. 2), the strain gauge 37 is attached on the end surface of the large-diameter cylindrical portion 12a of the movable shaft 12, so that the compression force of the spring cartridge 13 is increased. Can be directly measured and acquired in both the closing operation and the opening operation.
However, the strain gauge 37 needs to be calibrated, and for this calibration, the sensor unit 40 having a configuration substantially the same as that attached to the first electric valve drive system as shown in FIG. Instead of the adapter 38, the cartridge retainer 42 and the cap 46, the strain gauge 37 is calibrated by the load cell 33 and the laser sensor 34 of the sensor unit 40 temporarily attached to the outer end side of the spring cartridge 13. Like to do.
That is, the sensor unit 40 abuts and fixes the flanged cylindrical adapter 39 on the end surface 22 of the casing via the packing 23 so as to cover the end portion side of the large-diameter hole portion 20. The sensor holder 32 is attached to the outer end of the lens. A plate-shaped load cell 33 is disposed between the outer end of the adapter 39 and the end surface of the sensor holder 32 so as to bisect the space between the two in the axial direction. A strain gauge 35 is attached to the load cell 33 and one end of a core 43 is connected to the load cell 33. The other end 43a of the core 43 is in contact with the washer 15 on the spring cartridge 13 side to restrict the washer 15 from moving further in the arrow R direction. Accordingly, the compressive force applied to the spring cartridge 13 is transmitted from the washer 15 to the load cell 33 via the core 43, and is detected by the strain gauge 35 as a strain amount in the load cell 33, and based on the strain amount, The compressive force applied to the spring cartridge 13 is acquired.
Among the section on the adapter 39 side and the section on the sensor holder 32 side partitioned by the load cell 33, the nut 26 is positioned in the core 43 in the space on the adapter 39 side. The approach is arranged. And in order to take out the signal wire | line 44 from the said connector 48 attached to the front-end | tip of this nut 26 to the exterior side, the slits 27 and 28 are provided in the surrounding wall of the said adapter 39 and the said core 43, respectively.
A laser sensor 34 is disposed in the space on the sensor holder 32 side. This laser sensor 34 faces the nut 26 attached to the tip of the movable shaft 12 through a through hole (not shown) provided in the load cell 33 and the core 43, and the position of the top surface of the nut 26 or By measuring a predetermined position of the connector 48, the axial movement amount of the worm 5, that is, the compression amount of the spring cartridge 13 is indirectly measured.
Here, as described above, the strain gauge 37 is calibrated by the load cell 33 and the laser sensor 34 of the sensor unit 40. However, the present invention is not limited to such a configuration. Applying the above-mentioned “spring compression method”, the disk spring of the spring cartridge is compressed from the outside under the operation stop state of the motor-operated valve, and based on the correlation between the compression force on the spring cartridge and the compression amount in that case The strain gauge 37 can be calibrated.
Further, when the strain gauge 37 has been calibrated in the second electric valve drive system (see FIG. 2), the compressive force applied to the spring cartridge 13 can thereby be acquired both during the closing operation and during the opening operation. (For example, as will be described later, the compression force and the compression amount applied to the spring cartridge 13 are constantly measured to obtain a torque curve, and the deterioration of the spring cartridge 13 is diagnosed from the change in the torque curve). From the viewpoint, as shown in FIG. 5, a sensor holder 47 having only the laser sensor 34 can be attached in place of the cap 46.
The same viewpoint as above, and the grease sealed in the valve body drive unit prevents the laser sensor from making it difficult to measure reflected light. From the viewpoint of preventing leakage of grease and the like, FIGS. 9 to 13 show a measurement structure provided with a contact 70.
In FIG. 9, reference numeral 65 denotes an adapter fastened and fixed on the end surface 22 of the casing 1 so as to contain the nut 16 attached to the end of the movable shaft 12 on the spring cartridge 13 side. . The adapter 65 includes an end face wall 65a facing the nut 16, and an outer surface of the end face wall 65a is integrally formed with a cylindrical portion 66 having an outer peripheral surface on which screws are engraved. A shaft hole 67 is provided at the axial center position of the end face wall 65 a, and a contactor 70 described below is fitted into the shaft hole 67 so as to be slidable in the axial direction. The shaft is sealed by the provided O-ring 68.
The contact 70 is provided with a large-diameter disk-shaped contact body 71 at one end near the nut 16 and a C-ring 72 is attached to the other end, as shown by a solid line in FIG. A non-use position where the abutment body 71 abuts and engages with the inner surface of the end face wall 65a by moving outward in the axial direction, and moving inward in the axial direction as shown by a chain line in FIG. The abutment body 71 is movable between use positions where the abutment body 71 abuts and engages with the top surface of the nut 16 or the end surface of the movable shaft 12. Further, a screw hole 73 for connecting an extension rod 81 described later is provided on the other end surface of the contact 70.
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, a stopper 75 formed in a substantially L shape is pivotally supported on the end wall 65 a side by a pin 76 inside the cylindrical portion 66 of the adapter 65. It is possible to rotate about 76 as a rotation center. In this case, the stopper 75 can be engaged with the inner surface of the C-ring 72 on the side of the contactor 70, the tip portion of which protrudes outward from the end surface of the cylindrical portion 66 by a predetermined dimension. It is dimensioned to such a length.
As shown in FIGS. 9 and 10, the stopper 75 rotates by its own weight when no external force is applied to the stopper 75, and abuts on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 66 and is held in position. On the other hand, as shown in FIGS. 11 and 12, in the state where the cap 69 is attached to the cylindrical portion 66, the cylindrical portion 66 rotates toward the axial center, and the outer surface of the end wall 65a and the non-use position. It is positioned and held between the C-rings 72 on the contact 70 side.
As shown in FIG. 11, the cap 69 has a bottomed double cylindrical shape having an outer cylinder 69a and an inner cylinder 69b. The cap 69 is fitted on the inner surface side of the outer cylinder 69a to the cylindrical portion 66 of the adapter 65. An internal thread to be screwed is formed. The inner cylinder 69b has an inner space 69c into which the stopper 75 can be fitted.
Therefore, as shown in FIG. 11, in the state where the cap 69 is attached to the adapter 65, the contactor 70 is fixed to the non-use position by the stopper 75, and the non-use position is moved to the use position. Movement is restricted. For this reason, the contact 70 is always in a non-contact state with the spring cartridge 13 side, and no trouble occurs in the operation of the spring cartridge 13.
On the other hand, when measuring the compression amount of the spring cartridge 13, as shown in FIG. 13, the cap 69 is removed from the adapter 65, and the sensor holder 80 described below is attached instead of the cap 69. The sensor holder 80 is constituted by a cylinder body having a partition wall 80a at an intermediate position in the axial direction, and is attached to the adapter 65 side by screwing one end side thereof to the cylinder portion 66 of the adapter 65. A laser sensor 84 is attached to the other end side of the sensor holder 80 via a bracket 85.
An extension rod 81 is attached to the partition wall 80a of the sensor holder 80 so as to penetrate the partition wall 80a in the axial direction. One end of the extension bar 81 is screwed into the screw hole 73 at the other end of the contactor 70 to be connected to the contactor 70 and integrated therewith. On the other hand, a measuring body 82 is integrally provided on the other end side of the extension rod 81. A spring 83 is compressed between the measuring body 82 and the other end of the sensor holder 80, and the urging force of the spring 83 causes the extension rod 81 and the contactor 70 connected thereto to The contact body 71 of the contactor 70 is always pressed against and contacted with the top surface of the nut 16 or the end surface of the movable shaft 12.
Accordingly, in the state shown in FIG. 13, when the motor-operated valve is operated and the movable shaft 12 is displaced in the axial direction, the contactor 70 and the extension rod 81 move integrally following the displacement of the movable shaft 12. The amount of compression of the spring cartridge 13 is measured by the laser sensor 84 measuring the amount of displacement of the measuring body 82 using the laser light reflecting surface formed by the end face of the measuring body 82 as a measurement point. Can be measured continuously both when the motor-operated valve is closed and when it is opened.
Further, for example, in the sensor unit 30 shown in FIG. 3 or the laser sensor 34 provided in the sensor unit 40 shown in FIG. 4, the top surface of the nut 16 that is a measurement point by the laser sensor 34 is the valve. Since the grease of the body drive unit is present in the sealed portion, accurate measurement cannot be performed by the grease attached to the top surface of the nut 16. However, according to this structure, as shown in FIG. 13, the contactor 70 penetrates the end wall 65a of the adapter 65 in an oil-tight manner and extends to the outside thereof. Since the extension rod 81 provided with the measuring body 82 which becomes the measurement point of the laser sensor 34 is connected to the end portion, the measuring body 82 is not affected by the grease sealed on the valve body driving portion side. The position is measured by the laser sensor 34 without any problem, and a highly accurate measurement is realized.
Further, since the attachment and detachment of the sensor holder 80 is not accompanied by the attachment and detachment of the adapter 65, it is possible to prevent the leakage of the grease sealed on the valve body drive unit side when the sensor holder 80 is attached and detached. can do.
Note that the sensor unit 30 and the sensor unit 40 that are temporarily attached to the first and second motor-operated valve drive systems use the laser sensor 34 as a worm position measuring unit, and thus have a compact configuration. Therefore, it is possible to continuously obtain data continuously.
“Specific example of diagnostic method and apparatus for driving force of electric valve”
Subsequently, a diagnosis method and apparatus for applying the invention of the present application and performing diagnosis of the motor-operated valve, mainly related to torque, using the sensor unit 30 or other diagnostic data acquisition means such as a strain gauge will be described. .
First, the basic idea of the diagnostic method according to the present invention will be described. As described above, the sensor unit 30 is mounted at the time of diagnosis. The strain gauge 37 is permanently installed. The magnetic sensor 60 can be easily installed outside the motor-operated valve, and does not necessarily need to be installed permanently. It can be installed permanently or only at the time of diagnosis. Is assumed to be permanently installed in the conduit 61. Further, the strain gauges 51 and 52 arranged in the yoke 50 are permanently installed because there is no problem in the operation of the motor-operated valve even if they are permanently installed. On the other hand, the strain gauge 55 installed on the valve stem 1 may be caught when the valve stem 1 moves up and down in the axial direction along with the opening / closing operation of the valve if the strain gauge 55 is permanently installed. Here, as will be described later, there is a correlation between the valve stem stress and the yoke stress. Based on this correlation, the calculation is based on the yoke stress that can be always obtained by measurement, and the correlation is acquired. It is assumed that it is installed on the valve stem 1 only in some cases and is not installed otherwise.
By the way, it is not troublesome to acquire diagnostic data directly using the sensors for each diagnosis of each diagnostic item of the motorized valve, which is preferable from the viewpoint of improving the efficiency of the diagnostic work. I can not say. Therefore, in the diagnosis method of the present invention, although diagnostic data is acquired using each sensor or the like for the first time, a correlation between each data is obtained based on the first acquired data, and this is stored as a correlation database. From the next time, measure only data that can be obtained relatively easily, refer to the database, read other data corresponding to the measurement data, and perform diagnosis on the required diagnostic items based on the read data Thus, the efficiency of the diagnosis work is improved. Hereinafter, the diagnostic method and the like of the present invention will be specifically described based on some embodiments.
I: First embodiment
As shown in FIG. 1, the diagnostic method and apparatus of the first embodiment does not have a strain gauge on the spring cartridge 13 side, and a cap 38 is attached to the axially outer end side of the spring cartridge 13 during normal operation. On the other hand, at the time of diagnosis of the motor-operated valve, instead of the cap 38, as shown in FIG. 3, the motor-operated valve having a configuration in which the sensor unit 30 is temporarily mounted is targeted. This embodiment corresponds to Aspect 1, Aspect 2, Aspect 3, Aspect 5 and Aspect 8 of the invention relating to the diagnostic method, and Aspect 9, Aspect 10, Aspect 11, Aspect 13 and Aspect 16 relating to the diagnostic device. is there.
That is, as shown in FIG. 14, there are roughly two diagnostic forms. One of them is a first diagnosis form in which a diagnosis relating to a driving force is performed using a yoke stress obtained by measurement and a first correlation database between the yoke stress and the driving force. The other one monitors the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit based on the driving force input to the valve body driving unit and the driving force output from the valve body driving unit. It is a 2nd diagnostic form which reflects a state in the said 1st diagnostic form.
IA: First diagnostic form
First, in the first diagnosis mode, in this diagnosis mode, the correlation between the yoke stress and the driving force obtained from the compressed state of the spring cartridge 13 in both the opening operation and the closing operation of the motor-operated valve. Is stored as a first correlation database.
The first correlation database is acquired between correlated information values, and the yoke stress acting on the yoke 50 is the reaction force of the valve stem stress acting on the valve stem 1 and the valve body. It is grasped as a driving force output from the driving unit. The torque applied to the stem nut 2 is obtained as a product of the compression force of the spring cartridge 13 and the radial dimension of the worm wheel 4, and is correlated with the driving force (herein referred to as “torque”) and the yoke stress. Since the relationship is established, as shown in FIG. 15, a correlation curve L is set using torque and yoke stress as parameters, and this is used as the first correlation database.
Here, in this embodiment, since the strain gauge is not provided on the spring cartridge 13 side as described above, and the sensor unit 30 is provided, the compressive force during the opening operation is provided due to the structure of the sensor unit 30. Cannot be obtained by measurement. Therefore, the sensor unit 30 obtains the compression force and the compression amount when the spring cartridge 13 is closed and the compression amount when the spring cartridge 13 is opened. First, after obtaining the spring characteristics of the spring cartridge 13 based on the compression force and the compression amount during the closing operation, the compression force corresponding to the compression amount during the opening operation is further read out from the spring characteristics. Thus, the compression force in both the opening operation and the closing operation is obtained, and the driving force is obtained and held by calculation based on the compression force.
In this case, a dimensional tolerance, that is, “backlash” is inevitably generated between the axial length of the spring cartridge 13 and the distance between both end surfaces of the spring cartridge housing portion on the valve body driving portion side. Therefore, when the compression amount of the spring cartridge 13 is measured, an accurate compression amount cannot be obtained unless the compression amount is obtained in a state where the backlash amount is removed. As a result, the reliability of the first correlation database itself is not obtained. Will not be secured. Therefore, in this embodiment, the invention according to claim 8 is applied to perform “backlash processing” in the process of acquiring the driving force to obtain an accurate compression amount, and the drive based on the accurate compression amount. Try to get power. This “backlash processing” will be described later.
After acquiring and holding the first correlation database in this way, the yoke as a driving force output signal from the valve body drive unit that can be always easily measured from the outside of the motor-operated valve in the subsequent diagnosis Only the stress is acquired by measurement, and the torque corresponding to the yoke stress (yoke stress “σ” in FIG. 15) acquired by measurement with reference to the first interphase database (torque “T” in FIG. 15). , And a diagnosis relating to the driving force of the motor-operated valve is performed based on the read torque.
The yoke stress is acquired by the strain gauges 51 and 52 disposed in the yoke 50 as shown in FIG. In this case, in this embodiment, the mounting positions of the strain gauges 51 and 52 with respect to the yoke 50 are set as follows. That is, as described above, the yoke 50 is between the lower flange portion 56 that is abutted and fastened to the valve box 61 side and the upper flange portion 57 that is abutted and fastened to the valve body drive portion 62 side. The valve stem 1 has a bifurcated shape including a pair of left and right support columns 53 and 54 disposed across the pair, and the valve rod 1 is disposed in a vertically penetrating manner at an intermediate position between the pair of support columns 53 and 54. .
And the strain gauges 51 and 52 are each affixed in the inner center position of the pair of support columns 51 and 52 of the yoke 50, respectively. It has been confirmed by experiments of the present applicant that the inner positions of the respective struts 53 and 54 to which the strain gauges 51 and 52 are affixed are portions where the amount of strain is large and stably generated in the yoke 50. . Therefore, by arranging the strain gauges 51 and 52 at such positions, the yoke stress obtained by measurement using the strain gauges 51 and 52 is highly reliable, and the first correlation is obtained. With reference to the database, the torque read in correspondence with the yoke stress is also highly reliable, and as a result, the accuracy and reliability of the diagnosis result of the motor-operated valve are further improved.
FIG. 41 shows a layout of the yoke stress sensor (strain gauge) on the yoke when the yoke stress distribution confirmation experiment is performed on the yoke. Here, the sensor “1” is disposed on the valve stem and directly measures the valve stem stress. The sensors “2” and “5” are arranged near the center of the outer side of the yoke. Sensors “3” and “4” are arranged closer to the inner center of the yoke. Sensor “6” is located outside the upper shoulder of the yoke. Sensor “7” is located on the outer surface of the lower shoulder of the yoke. Sensor “8” is disposed on the side of the lower shoulder of the yoke.
The measurement data of the yoke stress by each of these sensors is shown in FIGS. 42 and 43, respectively. From these data, it can be confirmed that among these sensors, the output (distortion amount) of the sensor 3 and the sensor 4 is the largest and stably generated. Based on such experimental results, in this embodiment, as described above, the strain gauges 51 and 52 are respectively arranged at positions closer to the inside center of the pair of columns 51 and 52 of the yoke 50.
Further, the strain gauges 51 and 52 are respectively arranged at symmetrical positions with the valve stem axis portion in the yoke 50 interposed therebetween, and the average value of the output values of the strain gauges 51 and 52 is determined as the yoke stress. Like to get as. With this configuration, the reliability of the measured value of the yoke stress itself measured by each of the strain gauges 51 and 52 is further enhanced, and further, the accuracy and reliability of the diagnosis result of the motor-operated valve is further increased. Improvement can be expected.
In this case, it cannot be denied that there is a slight variation in output characteristics between individual strain gauges due to manufacturing tolerances. Therefore, it is desirable that the strain gauges 51 and 52 to be attached as a pair to the yoke 59 of the same motor-operated valve are selected from those having similar output characteristics, and the above-described effects, that is, The reliability of the measured value of the yoke stress is further improved by acquiring the average value of the output values of the strain gauges 51 and 52 as the yoke stress.
Further, it is preferable to use a strain gauge having a structure in which a metal flange is attached to the sensitive element portion. In the strain gauge having such a structure, when the strain gauge is attached to the yoke 50 of the electric valve, the flange portion can be welded to the surface of the yoke 50 by spot welding. For example, the strain gauge is attached to the yoke 50 with an adhesive. There is no need to pause the next work (diagnostic data measurement by opening / closing the valve) until the adhesive is solidified and the adhesive strength is ensured, as in the case of sticking to the surface of the metal. Strain gauge installation can be completed in time, and a plurality of strain gauges can be installed almost simultaneously, which is extremely advantageous in terms of simplification of the strain gauge installation work and speeding up of the work. Since the strain gauge attached to the yoke 50 is often exposed to moisture such as rain water, it is desirable to use a waterproof type with a sensitive element completely molded.
According to the first diagnostic form, the first correlation database is held as a database (see FIG. 15) indicating the correlation between the yoke stress acting on the yoke and the torque obtained from the compression force of the spring cartridge 13. Then, referring to the first correlation database, the torque (torque “T” in FIG. 15) corresponding to the yoke stress (yoke stress “σ” in FIG. 15) acquired by measurement is read out. Thus, in the subsequent diagnosis, if only the yoke stress is obtained by measurement, the torque obtained from the compression force of the spring cartridge 13 is read with reference to the first correlation database, and the motor-operated valve Diagnosis regarding the driving force can be performed. For example, each time the diagnosis regarding the driving force of the motor-operated valve is performed, the compression force of the spring cartridge is Compared with the case of performing diagnosis acquires et determined torque, diagnostic work is extremely simple, and the said working can be performed with high workability, reduction in diagnosis cost is facilitated by much labor saving.
Further, in this case, the yoke stress is a stress acting on the yoke 50 exposed to the outside of the motor-operated valve, and can be measured from the outside of the motor-operated valve. Acquiring the stress corresponding to this, that is, the yoke stress, is, for example, much more work than when the stress is measured by opening a part of the motor-operated valve and attaching a strain gauge inside it. Therefore, it is possible to further improve the diagnostic workability and further reduce the diagnostic cost by saving labor.
Here, the “backlash processing” will be specifically described. As described above, the problem of obtaining the compression force during the opening operation based on the correlation data between the compression amount and the compression force during the closing operation and the compression amount during the opening operation is a problem of the spring cartridge 13. It is “backlash”.
That is, as described above, the compression amount of the spring cartridge 13 is not measured directly from both ends, but is integrated with the worm 5 by the laser sensor 34 in the sensor unit 30 as shown in FIG. A configuration is adopted in which the moving nut 16 is indirectly measured as the amount of movement in the worm axis direction. On the other hand, as shown in FIG. 1, the axial length of the spring cartridge 13 as a single unit is defined by the outer dimensions of the pair of washers 14 and 15 located at both ends of the disc springs 7 in the row direction. . Further, the spring cartridge 13 is restricted in movement in the direction of the arrow L when one washer 14 abuts against the stepped surface 21 of the large diameter hole portion 20 and the small diameter hole portion 19 of the casing, and the other washer 15. Is in contact with the end surface 36a of the core 36 disposed inside the adapter 31 that is abutted and fixed on the end surface 22 of the casing, thereby restricting movement in the direction of arrow R.
In this case, if the axial length of the spring cartridge 13 and the distance between the stepped surface 21 and the end surface 36a of the core 36 match, the amount of movement of the nut 16 is measured and the amount of compression of the spring cartridge 13 is measured. However, even if it is obtained as “Nut travel amount = spring cartridge compression amount”, the “spring cartridge compression amount” obtained indirectly by this nut movement amount is used as the “compression amount”. Does not occur.
However, as a matter of fact, the axial length of the spring cartridge 13 and the stepped surface due to the manufacturing tolerance of the spring cartridge 13 or the adapter 31, the assembly tolerance thereof, or the “sagging” of the packing 23, etc. A dimensional difference, that is, “backlash” inevitably occurs between the gap 21 and the gap dimension of the end surface 36 a of the core 36. Therefore, in the state where this “backlash” exists, the movement amount (movement distance) of the nut does not match the actual compression amount of the spring cartridge 13, and as a result, the movement amount of the nut 16 is measured. When the compression amount of the spring cartridge 13 is acquired and the acquired “deemed compression amount” is adopted as the “compression amount”, the following problems occur.
First, here is a general method for indirectly obtaining the compression amount of the spring cartridge 13 from the movement amount (movement distance) of the nut 16 when the electric valve is closed and further opened. explain.
FIG. 21 shows the spring cartridge 13 in a state before starting the closing operation of the electric valve. In a state before starting the closing operation of the motor-operated valve, the spring cartridge 13 is in a state of a tension load or less, and one washer 15 is in contact with the end surface 36 a of the core 36. At this time, the other washer 14 of the spring cartridge 13 is opposed to the stepped surface 21 with a backlash ΔL. The laser sensor 34 measures the distance [Ls1] from the end surface 22 to the nut 16 with the end surface 22 of the casing as a measurement reference position.
When the worm 5 moves in the closing operation direction from the state shown in FIG. 21, the movable shaft 12 moves integrally with the worm 5 in the arrow R direction as shown in FIG. 22, and the spring cartridge 13 is compressed. Is done. At this time, the laser sensor 34 measures the distance [L1] from the end surface 22 to the nut 16 with the end surface 22 of the casing as a measurement reference position. Therefore, the compression amount when the spring cartridge 13 is closed is obtained as “Ls1−L1”.
On the other hand, FIG. 23 shows the spring cartridge 13 in a state before the opening operation of the electric valve is started. In the state before the opening operation of the motor-operated valve, the spring cartridge 13 is in a state below the tension load, and the other washer 14 is in contact with the stepped surface 21. At this time, one washer 15 of the spring cartridge 13 is opposed to the end surface 36a of the core 36 with a backlash ΔL. The laser sensor 34 measures the distance [Ls2] from the end surface 22 to the nut 16 with the end surface 22 of the casing as a measurement reference position.
When the worm 5 moves in the opening operation direction from the state shown in FIG. 23, as shown in FIG. 24, the movable shaft 12 moves in the direction of arrow L integrally with the worm 5, and the spring cartridge 13 is compressed. Is done. At this time, the laser sensor 34 measures the distance [L2] from the end surface 22 to the nut 16 with the end surface 22 of the casing as a measurement reference position. Therefore, the compression amount when the spring cartridge 13 is opened is obtained as “L2−Ls2”.
In this way, when the compression amount of the spring cartridge 13 is indirectly obtained as the movement amount (movement distance) of the nut 16, the position of the nut 16 shown in FIG. Moreover, it is necessary to perform the position of the nut 16 shown in FIG.
However, in general, when the same measurement object moves to both sides in the axial direction, there is a recognition that measurement is easy if the origin is set at a single position when measuring the movement amount (i.e., For example, when the spring cartridge 13 moves in the closing operation direction and the opening operation direction as in the above measurement example, the measurement in either of these operation directions is simple. Measurement is often performed using one position (for example, the position shown in FIG. 21) as the origin.
Here, if the spring cartridge 13 moves in the closing operation direction and the opening operation direction, if the measurement is performed with the position of the nut 16 shown in FIG. In the direction, there is no problem because there is no play in that direction. However, when the operation direction changes from the closed operation direction to the open operation direction and the open operation is performed, the measured value measured here is the backlash ΔL. (In the case of the above measurement example, the measured value to be acquired is “L2 + ΔL”), and the measured value at the time of the opening operation of the compression amount of the spring cartridge 13 has an error corresponding to the backlash ΔL. become.
Here, the state at the time of the action | operation of the spring cartridge 13 shown in FIGS. 21-24 was shown as a time series graph in FIG.
In FIG. 25, the first initial position, which is the reference position of the spring cartridge 13 during the closing operation, corresponds to the state shown in FIG. 21, and the end face position of the nut 16 in this state is the amount of movement in the closing operation direction. This is the starting point of measurement. The first measured value in FIG. 25 is the amount of movement of the nut 16 from the origin during the closing operation.
In FIG. 25, the second initial position, which is the reference position of the spring cartridge 13 during the opening operation, corresponds to the state shown in FIG. 23, and the end face position of the nut 16 in this state is the amount of movement in the opening operation direction. This is the starting point of measurement. And the 2nd measured value of FIG. 25 is the movement amount of the said nut 16 from the 2nd initial position which is the said origin at the time of opening operation | movement.
Accordingly, when the movement amount at the opening operation is viewed with the first initial position on the closing operation side as a reference, a graph is obtained in which the second measurement value is shifted in the opening operation direction by a movement amount corresponding to the backlash ΔL. For this reason, when measuring the amount of movement during the opening operation, if the origin is set to the same point as the origin during the closing operation, an error corresponding to the play ΔL will occur.
From these facts, when the sensor unit 30 is used to indirectly obtain the compression amount of the spring cartridge 13 from the movement amount of the nut 16 and use it for diagnosis related to the torque of the motor-operated valve, the reliability In order to obtain a high diagnosis result, it is necessary to consider the measurement method so that an actual compression amount that eliminates the influence of the “backlash ΔL” is obtained.
Here, in consideration of the operation state of the spring cartridge 13 shown in FIGS. 21 to 24 described above, the compression amount and the compression force during the closing operation are referred to FIGS. 16 to 20 while corresponding to these. Based on the correlation data and the compression amount at the time of opening operation, a specific method and points to be noted when acquiring the compression force at the time of opening operation will be described.
First, as shown in FIG. 16, correlation data of “yoke stress-torque (value obtained by converting the compression force of the spring cartridge)” during the closing operation is obtained. Further, a torque curve L1 is obtained as correlation data of “compression amount−torque” during the closing operation as shown in FIG. Then, the torque curve L1 during the closing operation is moved point-symmetrically from the origin P to obtain the torque curve L2 during the opening operation.
Next, correlation data of “yoke stress-compression amount” at the time of opening operation as shown in FIG. 18 is acquired. Then, the compression amount “W1” of the spring cartridge 13 corresponding to the yoke stress “σ1” at the time of opening operation obtained by actual measurement based on the correlation data of “yoke stress-compression amount” at the time of opening operation of FIG. Ask for. Thereafter, based on FIG. 19 (which is the same as FIG. 17 but given as a separate figure for convenience of explanation), the torque “T1” at the opening operation corresponding to the compression amount “W1” at the opening operation is obtained. Ask.
By the way, the play amount ΔW of the spring cartridge 13 is not taken into consideration in the compression amount “W1” at the time of opening operation obtained here. However, in practice, as described above, the play ΔL inevitably exists in the compression direction of the spring cartridge 13.
Accordingly, when the reference position of the spring cartridge at the closing operation is regarded as the reference position of the spring cartridge at the opening operation, the torque obtained from the compression force of the spring cartridge 13 at the opening operation is used as the compression amount and torque at the closing operation. If the play ΔL is not taken into consideration when obtaining based on this, a highly accurate diagnosis result cannot be obtained in the diagnosis of the motor-operated valve.
That is, as shown in FIGS. 25 and 21 to 24, when there is a backlash ΔL in the compression direction of the spring cartridge 13, the torque curve at the time of opening operation is more open than when there is no backlash ΔL. As described above, the operating direction is shifted by the amount of compression corresponding to the play ΔL. Accordingly, when the torque curve L2 at the time of opening operation shown in FIG. 19 (that is, the torque curve when there is no backlash ΔL) and the torque curve L3 at the time of opening operation when the backlash ΔL exists are obtained, as shown in FIG. Become.
That is, the torque curve L2 at the time of opening when there is no backlash ΔL is set point-symmetrically with respect to the origin P with respect to the torque curve L1 at the time of closing. However, when the play ΔL exists, the torque curve L3 during the opening operation is shifted from the torque curve L2 by the play ΔL toward the compression amount (−) side, and the origin is set as Q.
For this reason, for example, when the torque corresponding to the compression amount “W1” (value based on the origin P) during the opening operation is obtained based on the torque curve L3 in FIG. Taking “W1−ΔL” and obtaining the torque corresponding to this, “torque = Ta”. This torque “T” is an actual torque during the opening operation when the play ΔL exists.
On the other hand, for example, the reference position of the compression amount of the spring cartridge at the opening operation is not the origin Q but the origin P (if the reference position of the compression amount of the spring cartridge at the closing operation is set, the compression amount “Torque = Tb” is obtained as the torque corresponding to “W1”, and an error of “Tb−Ta” is generated in the read torque between the case where the origin P is the reference and the origin Q is the reference. become.
As described above, when the torque at the time of opening operation is acquired, the backlash ΔL of the spring cartridge 13 is taken into consideration, so that the actually acting torque can be acquired with high accuracy, and electric power can be obtained using this. By making a diagnosis regarding the torque of the valve, an extremely high-precision diagnosis becomes possible.
Based on the correlation data of the open side “compression amount—torque” and the open side “compression amount—yoke stress” thus obtained, a correlation database of the open side “yoke stress-torque” is acquired. And the said correlation database acquired in this way is used for the diagnosis regarding the torque at the time of opening operation | movement with the yoke stress acquired by measurement. Further, in the diagnosis relating to the torque during the closing operation, the correlation data of “yoke stress-torque” in FIG. 16 obtained by actual measurement is used.
IB: Second diagnostic form
As described above, the second diagnosis form is a change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit based on the driving force input to the valve body driving unit and the driving force output from the valve body driving unit. This change state is reflected in the first diagnosis form described above.
First, “the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit” is a ratio of the driving force input to the valve body driving unit side and the driving force output from the valve body driving unit side, and the driving force input signal and This can be grasped as a correlation of driving force output signals. Further, “monitoring of the change state of the driving force transmission efficiency” is to monitor the change state of the correlation continuously or in a spot manner as necessary. In this embodiment, the state is continuously monitored. Take the case as an example.
And the monitoring result of the change state of this driving force transmission efficiency is reflected in the diagnosis regarding the driving force of a motor operated valve. For example, if the driving force transmission efficiency changes to a predetermined change rate or more, or changes to a predetermined value or more, it is determined that the driving force transmission system is abnormal, and the driving force corresponds to the change rate or change amount. The driving force corresponding to the output signal is corrected to optimize the diagnosis regarding the driving force, and the deterioration tendency of the driving force transmission system is predicted and reflected in the maintenance plan. In this embodiment, as described below, since yoke stress is adopted as the driving force output from the valve body driving unit, the driving force transmission efficiency is not numerically known but is known as the rate of change. It is what you get.
Also, reflecting the changing state of driving force transmission efficiency,
a. Diagnosis of appropriateness of set torque, for example, diagnosis of appropriateness of torque value at the operation timing of the torque switch when the motorized valve is closed,
b. Diagnosis of appropriateness of the valve seat force, that is, diagnosis of appropriateness of the magnitude of the holding torque of the valve body when the motor-operated valve is closed,
c. Confirmation of margin of driving force, for example, confirmation of margin of driving force with respect to extraction torque at the time of pulling out the valve body that requires the maximum torque when the motorized valve is opened,
As a result, a total diagnosis of the driving force transmission system of the electric valve can be performed.
Hereinafter, the monitoring method of the change state of the driving force transmission efficiency and the diagnosis method when the monitoring result is reflected in the various diagnoses in the first diagnosis form will be described.
In FIG. 14, while the yoke stress obtained by measurement by the strain gauges 51 and 52 is used as a driving force output signal from the valve body driving unit, a current value signal, a compression amount signal, and a compressing force signal are used as driving force input signals. One of the above is adopted. Here, among these or each output signal, the current value signal is adopted as the driving force input signal. This current value signal generates a voltage corresponding to the magnitude of the magnetism when the magnetism from the electric wire 62 housed in the conduit 61 is sensed by the magnetic sensor 60 (see FIG. 7). Therefore, the current value signal is not a direct driving force input signal. For this reason, for example, a correlation between the current value and the compression force of the spring cartridge 13 is obtained in advance, a driving force corresponding to the current value is obtained based on the correlation, and this is obtained as a valve body drive unit. Used as driving force input to
Then, the driving force input signal obtained from the current value signal is compared with the driving force output signal obtained based on the yoke stress, and the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is monitored.
FIG. 26 shows the correlation between the driving force output signal and the driving force input signal. In FIG. 26, the yoke stress that is the driving force output signal is referred to as “valve axial force”, and the current value signal that is the driving force input signal is simply referred to as “magnetic”. According to the correlation data of FIG. 26, the driving force transmission state in the valve body driving unit can be confirmed from the correspondence relationship between the driving force output signal and the driving force input signal. For example, if the correlation shown in FIG. 26 is a correlation when the driving force transmission efficiency is appropriate, then when the correlation is continuously obtained, for example, the correlation curve is , Driving when the first correlation database is changed so as to translate in the upward direction (in the direction of the arrow), that is, in the direction in which the magnetic signal increases, from the first correlation curve obtained when acquiring the first correlation database. It can be determined that the power transmission efficiency is low.
In addition, the position of the correlation curve in FIG. 26 has not changed (that is, the correlation itself between the driving force output signal and the driving force input signal has not changed), but the set torque value has changed in the decreasing direction. However, although the driving force transmission efficiency is not lowered, it can be determined that the setting of the torque switch is shifted.
FIG. 27 shows a raw waveform of an output signal of the strain gauges 51 and 52 for measuring a valve shaft force (ie, yoke stress) and an output signal of the magnetic sensor 60 as a current value sensor at the time of torque seat. ing. Based on FIG. 27, the correlation curve of FIG. 26 is obtained. And based on FIGS. 26 and 27 and the first correlation database,
a. Diagnosis of appropriateness of set torque, for example, diagnosis of appropriateness of torque value at the operation timing of the torque switch when the motorized valve is closed,
b. Diagnosis of appropriateness of the valve seat force, that is, diagnosis of appropriateness of the magnitude of the holding torque of the valve body when the motor-operated valve is closed,
Can do.
For example, in the diagnosis of the suitability of the set torque in the item [a], first, in FIG. 27, the valve shaft force (that is, the yoke stress) at the time when the magnetic signal disappears due to the stop of the motor power supply by the torque switch operation is obtained. Using this valve shaft force and the first correlation database, the present set torque is obtained and its suitability is diagnosed. Here, there is no problem when there is no change in the driving force transmission efficiency in the valve body drive unit, but when there is a change in the driving force transmission efficiency, the suitability diagnosis is made based on the set torque. Therefore, a highly accurate and reliable diagnosis cannot be performed. Therefore, the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is confirmed from the correlation of “valve axial force−magnetism” shown in FIG. 26, and the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is reduced (that is, If it is determined that the correlation curve obtained at the present time is moving in the positive direction of the Y-axis from the first correlation curve (that is, moving upward), the first correlation database corresponds to the amount of decrease. And the torque corresponding to the valve shaft force is read out based on the corrected first correlation database, and the propriety of the torque is diagnosed as a set torque. Therefore, since the suitability is diagnosed based on the accurate set torque reflecting the change in the driving force transmission efficiency in the valve body drive unit, a more accurate and reliable diagnosis is possible.
Here, the correction method will be described in detail. As shown in FIG. 26, for example, a correlation curve (only a part of which is obtained by this measurement) is obtained as the first correlation curve. If the magnetic signal at a specific valve axial force (f) is changed from the signal value “m1” to “m2”, the rate of change of the magnetic signal “m2 / m1” Is the correction coefficient, and the torque “(m2 / m1) × T” obtained by multiplying the correction coefficient “m2 / m1” by the torque “T” obtained from the first correlation database is used as the set torque. It is.
If the correlation between the magnetic signal and the output signal of the load cell 33 is used, the set torque can be obtained from the magnetic signal. However, as shown in FIG. 27, the valve axial force signal is different from the magnetic signal. Since the signal information is fine, it is preferable to obtain the set torque based on the valve shaft force as described above in terms of diagnostic accuracy.
On the other hand, in the diagnosis of the appropriateness of the valve seat force in the item “b”, first, in FIG. 27, the valve axial force (ie, yoke stress) at the time of the valve seat is obtained, and this valve axial force and the first correlation database are obtained. Is used to learn the current valve seat force and diagnose its suitability. Here, there is no problem when there is no change in the driving force transmission efficiency in the valve body drive unit, but when there is a change in the driving force transmission efficiency, the propriety of the propulsion is determined based on the valve seat force. With the diagnosis, a highly accurate and reliable diagnosis cannot be performed. Therefore, the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is confirmed from the correlation of “valve axial force−magnetism” shown in FIG. 26, and it is determined that the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is lowered. The first correlation database is corrected in accordance with the amount of decrease, and the valve seat force corresponding to the valve axial force is read based on the corrected first correlation database. Diagnose the appropriateness of the seat force. Accordingly, since the suitability is diagnosed based on the accurate valve seat force reflecting the change in the driving force transmission efficiency in the valve body drive unit, a more accurate and reliable diagnosis is possible.
FIG. 28 shows an output signal of the strain gauges 51 and 52 for measuring a valve axial force (ie, yoke stress) in the vicinity of when the valve body is pulled out, an output signal of the magnetic sensor 60 as a current value sensor, and as a reference. The raw waveforms of the output signals of the laser sensor 34 for measuring the compression amount of the spring cartridge 13 are shown. FIG. 29 shows the operating state of each part corresponding to the raw waveforms of the valve shaft force and spring compression force (measured by the strain gauge 35) in the vicinity of when the valve body is pulled out.
The margin of the driving force of the electric valve can be confirmed using FIG.
Confirmation of this driving force margin is important in terms of ensuring the reliability of the motor-operated valve. In other words, if the margin of the driving force is small, for example, when the pulling resistance of the valve body increases as the surface roughness of the valve body advances due to corrosion, it is difficult to open the valve. It is also possible to become.
Therefore, regarding the margin of the driving force, the monitoring of the change state of the driving force transmission efficiency is significant. That is, the degree of margin of the driving force is confirmed based on the valve shaft force corresponding to the measured yoke stress, and even if it is determined that there is a sufficient margin, this is based on the data on the output side of the driving force. This is a determination, and the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is not involved here. Therefore, for example, even if it is determined from the valve shaft force that the drive force has a sufficient margin, the drive force transmission efficiency actually decreases, and on the motor side, the valve shaft force and
This is because a driving force input signal equal to or higher than the driving force obtained from the first correlation database is required, and there is a case where the driving force margin is small.
Assuming such a case, the change state of the driving force transmission efficiency is monitored, and when the degree of change is a predetermined rate or more, it is determined that the driving force transmission system is abnormal, and the driving force transmission efficiency is determined. It is considered to be extremely effective to correct the first correlation database according to the change state or to correct the driving force value obtained by referring to the correlation database according to the change rate. Incidentally, the “change rate” of the driving force transmission efficiency here is a change in the curve shape of the “valve axial force-magnetic” correlation curve shown in FIG. 26, as is clear from the description of FIG. The movement rate (change rate) with respect to the first correlation curve when the entire correlation curve moves in the Y-axis direction due to the change in the driving force transmission efficiency, that is, the change in the correlation. Needless to say.
First, the valve shaft force (yoke stress) when the valve body is pulled out is obtained from FIG. Then, the torque corresponding to the obtained valve shaft force is read from the first correlation database and is set as “pull-out torque”. Then, by comparing this pull-out torque with the total torque inherently possessed by the motor-operated valve, it is confirmed how much torque (driving force) is available (the total torque minus the pull-out torque). . Here, there is no problem when there is no change in the driving force transmission efficiency in the valve body drive unit, but when there is a change in the driving force transmission efficiency, a margin of torque based on the pull-out torque. Therefore, it is impossible to make a highly accurate and reliable diagnosis. Therefore, the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is confirmed from the correlation of “valve axial force−magnetism” shown in FIG. 26, and it is determined that the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is lowered. The first correlation database is corrected in accordance with the amount of decrease, and the torque corresponding to the valve shaft force is read out based on the corrected first correlation database. By using the exact torque as the "pull-out torque" and using it for diagnosis, it is possible to make a more accurate and reliable diagnosis, and the valve body pull-out failure can be prevented without fail. It is possible to maintain the functions required for ensuring safety in nuclear power plants.
In addition to such a method for confirming the margin of driving force, by monitoring the change state of the waveform of the magnetic signal in FIG. 28, the change in driving force input to the valve body drive unit when the valve body is withdrawn. The state can be confirmed.
FIG. 30 specifically shows an example of a procedure for obtaining the first correlation database and the “magnetic-torque” correlation database and the time required for the work.
That is, first, in step 1, the restraining force on the motor-operated valve is released as a preliminary work of the diagnosis work. The reason why the restraining force on the motor-operated valve is released in this way is that it is necessary to attach a strain gauge in a state where there is no distortion in the yoke 50 and the like.
In step 2, the cartridge holder 45 attached to the valve body drive unit is removed so as to cover the outer end side of the spring cartridge (abbreviated as TSC), and the sensor unit 30 attached in place of the cartridge holder 45 is attached. And the inner portions of the pair of left and right columns 53 and 54 of the yoke 50, which are the attachment portions of the strain gauges 51 and 52 as the yoke stress sensor, are respectively cleaned. This operation took about 10 minutes.
Next, in Step 3, the magnetic sensor 60 (indicated as a multi-element high-sensitivity magnetic sensor in FIG. 30) is attached to the conduit 61, and the sensor unit 30 (indicated as “shared torque sensor” in FIG. 30). The strain gauges 51 and 52 as yoke stress sensors are attached to the yoke 50.
In this case, the mounting positions of the magnetic sensor 60 and the sensor unit 30 are both upper parts of the motor-operated valve, whereas the mounting positions of the strain gauges 51 and 52 are middle parts of the motor-operated valve. Each part is spaced apart in the vertical direction. For this reason, the installation work of the magnetic sensor 60 and the sensor unit 30 to the upper part of the motor-operated valve and the installation work of the strain gauges 51 and 52 to the middle part of the motor-operated valve are subject to space constraints. However, a plurality of workers can be carried out in the form of simultaneous progress.For example, in the case of attaching a sensor to each of a yoke and a valve stem, which are adjacent parts of the motor-operated valve, from the viewpoint of work space, While the sensor mounting operation is being performed, a situation in which the other sensor cannot be mounted and a standby state does not occur, thereby speeding up the sensor mounting operation. In particular, the work of attaching the strain gauges 51 and 52 to the yoke 50 side can be completed in a very short time by using spot welding. This operation took about 15 minutes.
In step 4, the zero point adjustment is performed for each of the sensors constituted by the strain gauges. This operation took about 1 minute.
In step 5, the motor-operated valve is opened and closed, various data are collected using each sensor, and a correlation database of the first correlation database “magnetic-torque” of the motor-operated valve is acquired based on the collected data. To do. This diagnostic operation took about 11 minutes.
Finally, in step 6, recovery work such as removal of each sensor is performed, and all of the work is completed. This recovery process took about 15 minutes.
This work was completed in about 53 minutes, including the preliminary work and recovery work. In consideration of the fact that the work by the conventional method takes about 3 hours, it can be said that the work can be performed easily and quickly in an extremely short time. This shortening of the work time does not require opening of the electric box of the motor-operated valve when installing the sensor, the operation of mounting the magnetic sensor 60 and the sensor unit 30 on the upper part of the motor-operated valve, Attaching the strain gauges 51 and 52 to the middle part can be performed in the form of simultaneous progress without taking work waiting time, and attaching the strain gauge to the yoke can be performed in a very short time by spot welding, The place which depends on is big.
In the first diagnosis work, it is necessary to perform all the steps 1 to 6. However, in the subsequent diagnosis work, the sensor unit 30 and the strain gauge in step 1, step 2 and step 3 are used. 51 and 52 are not required, and if the magnetic sensor 60 in step 3 is also permanently installed, it is not necessary to perform the installation, and the operation in step 5 (valve axial force sensor and magnetic sensor data collection) is short. Perform time recovery work.
In the first and second diagnostic forms, the correlation between the driving force and the yoke stress and the diagnostic method based on the correlation between the yoke stress and the current value have been described. As a result, it is possible to diagnose the change in the driving force transmission status with time as follows. Hereinafter, a method for diagnosing a change with time in the driving force transmission state will be specifically described.
In FIG. 33, “current value” and “valve stem stress” in both the closed operation from the open state of the motorized valve and the open operation from the closed state are shown as examples of data actually acquired as a temporal change. , “Nut position (ie, worm position)”, “torque (spring cartridge compression force × r)” and “yoke stress” are shown. Various correlation databases are acquired by XY-converting any two of these measured data (determining the relationship between X and Y, where one is X and the other is Y). FIG. 34 is an enlarged view of the closing operation end portion in FIG.
Such a correlation database can be arbitrarily set between actually measured data elements, and here, as a correlation between data that can be a diagnostic element of a change over time such as a driving force transmission state of a motorized valve, 35, a correlation diagram of “compression amount-torque”, a correlation diagram of “valve stem stress-yoke stress” shown in FIG. 36, and “yoke stress (or valve stem stress) -torque (or compression amount) shown in FIG. ), Current value) ”and a correlation diagram of“ yoke stress (or valve stem stress) −torque (or compression amount), current integrated value ”shown in FIGS. 38 and 39.
According to the “compression amount—torque” correlation diagram (that is, the torque curve) shown in FIG. 35, it is possible to accurately diagnose the temporal change in the tension load of the spring cartridge 13. For example, as shown in FIG. 35, in the torque curve (1) acquired at the beginning of the installation of the spring cartridge 13 and the torque curve (2) acquired after the lapse of a predetermined period, the tension load decreases and the torque is changed accordingly. It can be grasped at a glance that the torque curve (2) changes to the low torque side with respect to the curve (1). As a cause of the decrease change of the tension load, for example, deterioration (wearing, etc.) of the disc spring constituting the spring cartridge 13 is considered, and the time-dependent change of the disc spring is advanced by the degree of decrease of the tension load. The disc spring replacement time is approaching, and the disc spring replacement time can be predicted by managing the tendency of the decrease in the tension load obtained every predetermined period.
In this case, a method of continuously acquiring the change state of the tension load of the spring cartridge 13 and monitoring the change tendency to know the change over time of the disc spring of the spring cartridge 13 and predict the replacement time. However, the prediction method based on the change over time is not limited to the change over time of the disc spring, and can be widely applied to various elements related to the diagnostic items related to the driving force of the motor-operated valve. In addition, by grasping changes in torque curves, changes in motor current values, changes in yoke stress, etc., it is possible to predict the maintenance time associated with changes over time in the drive train, wear and deformation of valve bodies and valve stems, etc. It is extremely effective in that the replacement timing can be predicted by, for example, ensuring stable and reliable operation of the motor-operated valve over a long period of time.
From the correlation diagram of “valve rod stress−yoke stress” shown in FIG. 36, for example, it is possible to diagnose the malfunction of the drive mechanism or the presence or absence of deviation of the set value of the set torque of the spring cartridge 13. For example, as shown in FIG. 36, the correlation curve (1) in the normal state acquired at the beginning of the installation of the spring cartridge 13 and the correlation curve (2) acquired after a predetermined period from the installation are compared. If the curve length of 2) is shorter than that of the correlation curve (1) and it is recognized that the maximum stress of both the valve stem stress and the yoke stress is decreasing, one of the causes is the valve stem drive. A reduction in the force (the driving force actually transmitted from the worm side to the valve stem through the stem nut) can be considered. This decrease in the valve stem drive force is caused by a malfunction of the drive mechanism (for example, the friction resistance increases due to oil shortage in the stem nut portion, etc., and the transmission efficiency of the drive force on the worm side to the valve body side is reduced. Of the set torque of the spring cartridge 13 (that is, a shift of the set value toward the low torque side), the malfunction of the drive mechanism or the set value of the set torque. It is possible to accurately diagnose the presence or absence of deviation. Further, since each correlation curve is on the same straight line, it can be confirmed that the sensitivity characteristic of each sensor is normal with no change.
In the correlation diagram of “yoke stress (valve stem stress) -torque (TSC compression amount) / current value envelope shown in FIG. 37, the following diagnosis is possible (note that the yoke stress is linear with the valve stem stress). It is possible to read “yoke stress” as “valve stem stress.” Also, the torque is linearly correlated with the compression amount of the spring cartridge (abbreviated as TSC) above the tension load. Therefore, “torque” can be read as “compression amount of spring cartridge”).
That is, the torque curve when the operation of the electric valve is normal is (a-1), the current value envelope curve (the curve enveloping the peak of the current value) is (b-1), and the torque curve after a predetermined period has elapsed. Is (a-2) and the current value envelope curve is (b-2). Here, for example, while the torque curve is maintained as (a-1), the current value envelope curve changes from (b-1) to (b-2). Indicates that the current value on the motor side has changed to an increasing side than normal, and from this changing tendency, for example, proper torque transmission is performed from the worm part to the valve body side, The motor is in a situation where it is operating at a high load, and therefore, it can be diagnosed that some trouble has occurred from the worm portion to the motor side.
In contrast, for example, when the torque curve changes from (a-1) to (a-2), a larger torque is required for the same yoke stress than in the normal state. Show. Therefore, in this case, the transmission efficiency of the driving force on the worm side to the valve body side is reduced, for example, the frictional resistance is increased due to oil shortage in the stem nut portion, and the driving force transmission efficiency is reduced. It is assumed that
FIG. 38 shows a correlation diagram of “yoke stress (valve stem stress) −torque (TSC compression amount) / current value envelope” in FIG. 37, and “yoke stress (valve stem stress) −torque (TSC compression amount) / current integrated value”. FIG. 38 is an enlarged view of a portion of the Y-axis of the current integrated value curve (corresponding to FIG. 34 which is the closing operation end portion in FIG. 33). It is. Here, the torque curve when the operation of the motor-operated valve is normal is the curve (a-1), the current integrated value curve is the curve (b-1), and the torque curve after the lapse of a predetermined period is the curve (a-2). The current integrated value curve is the curve (b-2). According to this “yoke stress (valve stem stress) −torque (TSC compression amount) / current integrated value” correlation diagram, the current integrated value is displayed as the time integrated value of the current value. As a result, the abnormality on the motor side can be judged with higher accuracy.
By the way, as shown in FIG. 34, there is a method of diagnosing the torque setting value with the torque at the time of turning off the electric current as one of the diagnostic methods for the electric valve. That is, when the torque switch is activated, the motor current is turned off and the motor is stopped. As shown in FIG. 37, when diagnosing the torque at the time of turning off the current as the torque setting value, the “yoke stress− By using the correlation database of “torque”, the torque setting value can be diagnosed more easily based on the yoke stress, and the diagnosis work can be performed more easily and quickly than the diagnosis of the torque setting value that directly measures the compression force of the spring cartridge. And labor saving. In addition, in this case, the valve stem stress and the valve body cutoff force (valve seat force), which are the original functions of the valve, can be directly diagnosed by the yoke stress.
The reference value in the torque setting value (allowable value = reference value ± 10%) is calculated from various resistance forces, and the reference value = constant × valve stem stress = constant × (valve closing force + packing force + fluid Resistance).
II: Second embodiment
The diagnostic method and apparatus of the second embodiment correspond to aspect 1, aspect 2, aspect 3, aspect 5 and aspect 8 relating to the diagnostic method, and aspect 9, aspect 10, aspect 11, aspect 13 and aspect 16 relating to the diagnostic apparatus. Thus, as shown in FIG. 31, the first diagnosis form and the second diagnosis form are provided in the same manner as in the first embodiment.
II-A: First diagnostic form
In the first diagnostic form, the first correlation database between the yoke stress and the driving force is used, and the driving force corresponding to the yoke stress is read from the first correlation database only by measuring the yoke stress, and based on this. In this case, particularly in this embodiment, as shown in FIG. 2, a strain gauge 37 that has been calibrated (before the calibration deadline) is arranged on the spring cartridge 13 side. At the time of diagnosis, the compression force of the spring cartridge 13 is measured and acquired by both the closing operation and the opening operation at the time of diagnosis. The yoke stress is measured and acquired by the pair of strain gauges 51 and 52 both during the closing operation and during the opening operation.
In this diagnostic method, the correlation between the driving force and the yoke stress is obtained based on the measured compressive force during both the opening and closing operations and the yoke stress during both the opening and closing operations. This is acquired as a first correlation database. In the subsequent diagnosis, by acquiring only the yoke stress by measurement, the driving force corresponding to the acquired yoke stress is read out from the first correlation database, and based on the read driving force. It is possible to make a diagnosis regarding the driving force of the electric valve.
The above diagnosis regarding the driving force can be performed directly by the strain gauge 37 when the strain gauge 37 is within the calibration effective period. That is, as shown in FIG. 2, it can be performed in the same form as during normal operation, that is, with the cap 46 mounted on the outer end side in the axial direction of the spring cartridge 13. Therefore, it is possible to immediately shift to the diagnosis work without requiring any additional work from the normal operation, and if necessary, the diagnosis can be continuously performed during the normal operation. However, the strain gauge 37 cannot accurately diagnose after the calibration deadline.
Therefore, according to the diagnosis method of this embodiment, the driving force corresponding to the yoke stress obtained by measurement is read from the correlation database, and the motor-operated valve is diagnosed based on the read driving force. Therefore, for example, even when the strain gauge 37 that directly measures the driving force obtained from the compression force of the spring cartridge 13 for each diagnosis is after the calibration deadline, the strain gauges 51 and 52 perform the diagnosis with high accuracy. It is possible to reduce the diagnosis cost by labor saving.
By the way, in the actual operation of the motor-operated valve, the force actually acting on the valve stem is not necessarily in a fixed relationship with the driving force due to, for example, the generation of frictional force in the valve body driving unit. When oil shortage occurs, the actual force acting on the valve stem is smaller than when there is no oil shortage, even when driving with the specified driving force. As described above, it is insufficient in terms of diagnosing the force acting on the valve body and the valve stem to be diagnosed as the function of the electric valve. However, in the case of this embodiment, the stress corresponding to the valve stem stress can be known from the yoke stress obtained by measurement, and the torque can be directly known by the strain gauge 37 (within the calibration effective period). Therefore, the drive transmission mechanism can be diagnosed by comparing the valve stem stress with the torque, and as a result, the combined diagnosis with the driving force enables a total diagnosis of the motor-operated valve. .
Further, prior to the time for replacement of the pair of strain gauges 51 and 52 provided in the yoke 50 (that is, the calibration deadline), the strain for replacement is placed near the mounting position of the strain gauges 51 and 52. A gauge is attached, and the correlation between the output characteristics of the existing strain gauges 51 and 52 and the output characteristics of the replacement strain gauge is grasped, and the existing strain gauges 51 and 52 are changed to the replacement strain gauge. After the replacement, if the correlation is sequentially reflected in the output characteristics of the replacement strain gauge, the correlation database is obtained by the strain gauges 51 and 52 provided in the yoke 50. Accordingly, the strain gauge 37 provided on the spring cartridge 13 side can be calibrated.
The calibration of the strain gauge 37 provided on the spring cartridge 13 side is performed by the pair of strain gauges 51 and 52 provided on the yoke 50 as described above, as shown in FIG. In place of 46, the sensor unit 40 including the load cell 33 and the laser sensor 34 is attached, and the output value of the load cell 33 calibrated in advance and the output value of the strain gauge 37 are compared with each other. Can be calibrated by the load cell 33. In this case, since the load cell 33 is externally attached and the calibration is easy, the strain gauge 37 can be easily calibrated by using the calibrated load cell 33. For example, the strain gauge 37 Compared to the case where the motor is removed from the motor-operated valve and the calibration is performed, the calibration work can be simplified and speeded up.
Further, as shown in FIG. 5, a sensor unit 47 having only the laser sensor 34 instead of the cap 46 is temporarily attached to the axially outer end side of the spring cartridge 13 by the adapter 38. By measuring the amount of compression of the spring cartridge 13 by the laser sensor 34, a torque curve can be obtained from the correlation with the strain gauge 37. Therefore, for example, by permanently installing the sensor unit 47 and displaying a torque curve that is always acquired, it is possible to easily diagnose a change with time in the tension load of the spring cartridge 13.
Further, the laser sensor 34 merely measures the amount of compression of the spring cartridge 13, and therefore, if it has such a function, for example, a difference provided with a differential transformer instead of the laser sensor 34. It is also possible to use a dynamic position measuring mechanism. Furthermore, it goes without saying that, as the sensor unit 47, the sensor unit 40 having a configuration including a load cell 33 in addition to the laser sensor 34 as shown in FIG.
Furthermore, in this embodiment, if each correlation database is displayed by the display means, it is easy to judge each diagnosis item based on the correlation at the time of diagnosis of the motorized valve, and the motorized valve diagnosis work can be performed easily and quickly. It is possible to reduce the diagnostic cost by reducing the cost and labor.
II-B: Second diagnostic form
Similar to the second diagnosis mode in the first embodiment, the second diagnosis mode is based on the driving force input to the valve body driving unit and the driving force output from the valve body driving unit. The change state of the driving force transmission efficiency in the body drive unit is monitored, and this change state is reflected in the first diagnosis form described above.
Here, the monitoring method of the change state of the driving force transmission efficiency and the diagnostic method when the monitoring result is reflected in the various diagnoses in the first diagnosis form will be described.
In FIG. 31, the yoke stress obtained by measurement by the strain gauges 51 and 52 is used as a driving force output signal from the valve body drive unit, while a current value signal, a compression amount signal, and a compression force signal are used as driving force input signals. One of the above is adopted. Here, among these output signals, a current value signal is adopted as a driving force input signal. This current value signal generates a voltage corresponding to the magnitude of the magnetism when the magnetism from the electric wire 62 housed in the conduit 61 is sensed by the magnetic sensor 60 (see FIG. 7). Therefore, the current value signal is not a direct driving force input signal. For this reason, for example, a correlation between the current value and the compression force of the spring cartridge 13 is obtained in advance, a driving force corresponding to the current value is obtained based on the correlation, and this is obtained as a valve body drive unit. Used as driving force input to
Then, the driving force input signal obtained from the current value signal is compared with the driving force output signal obtained based on the yoke stress, and the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is monitored.
Note that the diagnostic contents based on the monitoring result of the change state of the driving force transmission efficiency and the reflection method to the first diagnostic form are shown in FIGS. 25 to 29 in the second diagnostic form of the first embodiment. Since it is the same as that described with reference to, the description is incorporated and the description here is omitted.
III: Third embodiment
The diagnosis method and apparatus according to the third embodiment correspond to aspects 1 to 5, and as shown in FIG. 32, the first diagnosis form and the second diagnosis are the same as in the first embodiment. In addition to having a form, a third diagnostic form is further provided. In the first diagnosis form, a diagnosis relating to driving force is performed using a first correlation database of yoke stress and driving force. In the second diagnosis mode, the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is continuously monitored based on the driving force input to the valve body driving unit and the yoke stress output from the valve body driving unit. This change state is reflected in the first diagnosis form. The contents of the first and second diagnostic forms are the same as in the case of the first embodiment.
On the other hand, in the third diagnosis mode, the valve stem stress acting on the valve stem 1 is obtained, and the driving force transmission efficiency in the valve body drive unit is determined based on the valve stem stress and the drive force input to the valve body drive unit. And the change state of the numerical value are monitored, and this change state is reflected in the first diagnosis form.
Further, the reason why the strain gauge is directly provided on the valve stem 1 and is not obtained by measurement but based on the correlation with the yoke stress is as follows.
First, since the valve stem stress is directly acting on the valve body and corresponds to the load actually applied to the valve body, diagnosis of the motor-operated valve is performed based on the value of the valve stem stress. Thus, extremely reliable diagnostic results can be obtained. Second, as shown in FIG. 6, the valve stem stress is usually measured by attaching a strain gauge 55 directly to the valve stem 1. Since the valve rod 1 moves up and down in the axial direction in accordance with the opening / closing operation of the valve body, the strain gauge 55 is permanently installed on the valve rod 1 to perform measurement every time the diagnosis work is performed. If the exposed portion of the valve stem is shorter than the up-and-down movement distance of the valve stem, the strain gauge 55 may bite into the valve body side packing portion, which may hinder the operation of the valve stem 1. There is a request to reduce the frequency of direct measurement of valve stem stress as much as possible. Is theoretically grasped as the reaction force of the valve stem stress, and has a very good correlation with the valve stem stress, and the yoke stress is a portion exposed to the outside of the motor-operated valve as shown in FIG. The strain gauges 51 and 52 can be easily attached and measured here, and even if the strain gauges 51 and 52 are permanently installed, there is no obstacle to the operation of the motor-operated valve.
Hereinafter, the contents of each diagnosis form will be specifically described with reference to FIG.
III-A: First diagnostic form
In the first diagnosis mode, first, the correlation between the yoke stress and the driving force obtained from the compression state of the spring cartridge 13 in both the opening operation and the closing operation of the motor-operated valve is obtained, and this is obtained. 1 as a correlation database.
The first correlation database is acquired between correlated information values, and the yoke stress acting on the yoke 50 is the reaction force of the valve stem stress acting on the valve stem 1 and the valve body. It is grasped as a driving force output from the driving unit. The torque applied to the stem nut 2 is obtained as the product of the compression force of the spring cartridge 13 and the radial dimension of the worm wheel 4, and there is a correlation between this driving force (herein referred to as “torque”) and the yoke stress. Therefore, as shown in FIG. 15, a correlation curve L is set using torque and yoke stress as parameters, and this is used as the first correlation database.
Here, in this embodiment, since the strain gauge is not provided on the spring cartridge 13 side as described above, and the sensor unit 30 is provided, the compressive force during the opening operation is provided due to the structure of the sensor unit 30. Cannot be obtained by measurement. Therefore, the sensor unit 30 obtains the compression force and the compression amount when the spring cartridge 13 is closed and the compression amount when the spring cartridge 13 is opened. First, after obtaining the spring characteristics of the spring cartridge 13 based on the compression force and the compression amount during the closing operation, the compression force corresponding to the compression amount during the opening operation is further read out from the spring characteristics. Thus, the compression force in both the opening operation and the closing operation is obtained, and the driving force is obtained and held by calculation based on the compression force.
In this case, a dimensional tolerance, that is, “backlash” is inevitably generated between the axial length of the spring cartridge 13 and the distance between both end surfaces of the spring cartridge housing portion on the valve body driving portion side. Therefore, when the compression amount of the spring cartridge 13 is measured, an accurate compression amount cannot be obtained unless the compression amount is obtained in a state where the backlash amount is removed. As a result, the reliability of the first correlation database itself is not obtained. Will not be secured. Therefore, in this embodiment, the invention according to claim 8 is applied to perform “backlash processing” in the process of acquiring the driving force to obtain an accurate compression amount, and the drive based on the accurate compression amount. Try to get power. This “backlash processing” is as described in the first embodiment.
After acquiring and holding the first correlation database in this way, the yoke as a driving force output signal from the valve body drive unit that can be always easily measured from the outside of the motor-operated valve in the subsequent diagnosis Only the stress is acquired by measurement, and the torque corresponding to the yoke stress (yoke stress “σ” in FIG. 15) acquired by measurement with reference to the first interphase database (torque “T” in FIG. 15). , And a diagnosis relating to the driving force of the motor-operated valve is performed based on the read torque.
The yoke stress is acquired by the strain gauges 51 and 52 disposed in the yoke 50 as shown in FIG. In this case, in this embodiment, the mounting positions of the strain gauges 51 and 52 with respect to the yoke 50 are set as follows. That is, as described above, the yoke 50 is between the lower flange portion 56 that is abutted and fastened to the valve box 61 side and the upper flange portion 57 that is abutted and fastened to the valve body drive portion 62 side. The valve stem 1 has a bifurcated shape including a pair of left and right support columns 53 and 54 disposed across the pair, and the valve rod 1 is disposed in a vertically penetrating manner at an intermediate position between the pair of support columns 53 and 54. .
And the strain gauges 51 and 52 are each affixed in the inner center position of the pair of support columns 51 and 52 of the yoke 50, respectively. It has been confirmed by experiments of the present applicant that the inner positions of the respective struts 53 and 54 to which the strain gauges 51 and 52 are affixed are portions where the amount of strain is large and stably generated in the yoke 50. . Therefore, by arranging the strain gauges 51 and 52 at such positions, the yoke stress obtained by measurement using the strain gauges 51 and 52 is highly reliable, and the first correlation is obtained. With reference to the database, the torque read in correspondence with the yoke stress is also highly reliable, and as a result, the accuracy and reliability of the diagnosis result of the motor-operated valve are further improved.
Further, the strain gauges 51 and 52 are respectively arranged at symmetrical positions with the valve stem axis portion in the yoke 50 interposed therebetween, and the average value of the output values of the strain gauges 51 and 52 is determined as the yoke stress. Like to get as. With this configuration, the reliability of the measured value of the yoke stress itself measured by each of the strain gauges 51 and 52 is further enhanced, and further, the accuracy and reliability of the diagnosis result of the motor-operated valve is further increased. Improvement can be expected.
In this case, it cannot be denied that there is a slight variation in output characteristics between individual strain gauges due to manufacturing tolerances. Therefore, it is desirable that the strain gauges 51 and 52 to be attached as a pair to the yoke 59 of the same motor-operated valve are selected from those having similar output characteristics, and the above-described effects, that is, The reliability of the measured value of the yoke stress is further improved by acquiring the average value of the output values of the strain gauges 51 and 52 as the yoke stress.
Further, it is preferable to use a strain gauge having a structure in which a metal flange is attached to the sensitive element portion. In the strain gauge having such a structure, when the strain gauge is attached to the yoke 50 of the electric valve, the flange portion can be welded to the surface of the yoke 50 by spot welding. For example, the strain gauge is attached to the yoke 50 with an adhesive. There is no need to suspend the next operation until the adhesive is solidified and the adhesive strength is ensured, as in the case of sticking to the surface of the material. The strain gauge can be attached almost simultaneously, which is extremely advantageous in terms of simplification of the strain gauge attaching work and speeding up of the work. Since the strain gauge attached to the yoke 50 is often exposed to moisture such as rain water, it is desirable to use a waterproof type with a sensitive element completely molded.
According to the first diagnostic form, the first correlation database is held as a database (see FIG. 15) indicating the correlation between the yoke stress acting on the yoke and the torque obtained from the compression force of the spring cartridge 13. Then, referring to the correlation database, by reading out the torque (torque “T” in FIG. 15) corresponding to the yoke stress (yoke stress “σ” in FIG. 15) acquired by measurement, In the subsequent diagnosis, if only the yoke stress is obtained by measurement, the torque obtained from the compression force of the spring cartridge 13 is read with reference to the first correlation database, and the driving force of the motor-operated valve is determined based on this torque. Diagnosis can be performed, for example, from the compression force of the spring cartridge for each diagnosis related to the driving force of the motorized valve. Compared with the case of performing diagnosis to get that torque, diagnostic work is extremely simple, and the said working can be performed with high workability, reduction in diagnosis cost is facilitated by much labor saving.
Further, in this case, the yoke stress is a stress acting on the yoke 50 exposed to the outside of the motor-operated valve, and can be measured from the outside of the motor-operated valve. Acquiring the stress corresponding to this, that is, the yoke stress, is, for example, much more work than when the stress is measured by opening a part of the motor-operated valve and attaching a strain gauge inside it. Therefore, it is possible to further improve the diagnostic workability and further reduce the diagnostic cost by saving labor.
III-B: Second diagnostic form
As described above, the second diagnosis form is a change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit based on the driving force input to the valve body driving unit and the driving force output from the valve body driving unit. This change state is reflected in the first diagnosis form described above.
That is, in FIG. 32, the yoke stress obtained by measurement by the strain gauges 51 and 52 is used as a driving force output signal from the valve body driving unit, while a current value signal and a compression amount signal are used as the driving force input signal. Any one of the compression force signals is employed. Here, among these output signals, a current value signal is adopted as a driving force input signal. This current value signal generates a voltage corresponding to the magnitude of the magnetism when the magnetism from the electric wire 62 housed in the conduit 61 is sensed by the magnetic sensor 60 (see FIG. 7). Therefore, the current value signal is not a direct driving force input signal. For this reason, for example, a correlation between the current value and the compression force of the spring cartridge 13 is obtained in advance, a driving force corresponding to the current value is obtained based on the correlation, and this is obtained as a valve body drive unit. Used as driving force input to
Then, the driving force input signal obtained from the current value signal is compared with the driving force output signal obtained based on the yoke stress, and the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit is monitored, and the result is obtained. This is reflected in the first diagnosis form. This reflection technique is the same as that described in the section of the second diagnosis form in the first embodiment described above, and the description here is omitted by using the corresponding description.
III-C: Third diagnostic form
As described above, the third diagnosis form employs the valve stem stress as the driving force output from the valve body driving unit, and based on the driving force and the valve stem stress input to the valve body driving unit. The numerical value of the driving force transmission efficiency in the body driving unit and the change state of the numerical value are monitored, and this change state is reflected in the first diagnosis form described above.
Here, the basic idea and the like of the third diagnostic form will be described.
The third diagnostic form places the priority of the diagnosis on the valve stem stress, and the gist thereof is as follows.
Since the driving force output from a driving source such as a motor is transmitted to the valve stem via the valve body driving unit, if frictional force is generated in the valve body driving unit, it is input to the valve body driving unit. The driving force to be transmitted and the force transmitted from the valve body driving unit to the valve stem do not coincide with each other, resulting in a difference between the two. For example, if the stem nut portion runs out of oil and generates frictional force, the driving force transmission efficiency in the valve body drive unit (that is, the input to the valve body drive unit and the output from the valve body drive unit) Even if a specified driving force is input, the force actually acting on the valve stem is smaller than when no oil shortage occurs.
Therefore, in the third diagnosis mode, the force that is actually acting directly on the valve body, that is, the valve rod acting on the valve stem, which is an item to be diagnosed as the original function (such as the closing function) of the motor-operated valve. The stress is acquired.
In addition, since the magnitude of the valve stem stress can be determined numerically and accurately, for example, by determining the friction coefficient “μ” between the valve stem and the stem nut, whether or not this is within an appropriate range. Can be diagnosed with high accuracy. Therefore, based on this friction coefficient “μ”, a quantitative comparison diagnosis with a design value or the like related to the motor-operated valve is performed to determine whether the friction state (lubrication state) of the valve body drive unit is normal or abnormal. It can be determined quantitatively and easily. This is one of the reasons why the valve stem stress is used for diagnosis of the motor-operated valve.
Hereinafter, the contents of the third diagnosis mode will be described.
In FIG. 32, first, when the operation of the motor-operated valve to the fully closed side is possible, a known axial force measured by the valve stem stress sensor is applied to the valve stem 1 to obtain the valve stem stress and at that time. Measure and obtain the yoke stress. The correlation between the yoke stress and the valve stem stress is acquired and held as a second correlation database.
When the current driving force transmission efficiency in the valve body drive unit is to be acquired by executing this third diagnostic form, the strain stresses 51 and 52 are used to measure the yoke stress acting on the yoke 50. At the same time, the driving force input to the valve body drive unit is measured and acquired by, for example, the magnetic sensor 60 (see FIG. 7).
Thereafter, referring to the second correlation database, the valve stem stress corresponding to the yoke stress obtained by measurement is read, and the read valve stem stress and the driving force are compared, Check the driving force transmission efficiency.
The confirmed driving force transmission efficiency is reflected in the diagnosis in the first diagnosis form. This reflection technique is the same as that described in the section of the second diagnosis form in the first embodiment described above, and the description here is omitted by using the corresponding description.
Further, according to the third diagnosis mode, the valve stem stress is obtained numerically. Therefore, the appropriateness of the correlation between the driving force and the valve stem stress is determined by using the numerically obtained valve stem stress. This makes it possible to make a highly reliable diagnosis regarding the lubricity of the valve body drive unit. Moreover, in this case, instead of directly measuring and obtaining the valve stem stress, the second correlation database is used to obtain it based on the yoke stress that can be easily measured, thereby reducing diagnostic costs. And improving the reliability of diagnosis results.
That is, in this third diagnostic form, the valve stem stress is used for confirming the driving force transmission efficiency, but since the magnitude of this valve stem stress is obtained numerically, this valve stem stress is used. Thus, the friction coefficient “μ” in the valve body drive unit can be obtained numerically and accurately.
Specifically, the friction coefficient “μ” in the valve body drive unit of the motor-operated valve is calculated by the well-known friction coefficient calculation formula “= [A × (torque / valve stem stress) −B × d] / [d + C × (torque / (Valve stem stress)] d is a stem effective diameter, and A, B, and C are constants, but in this calculation formula, elements other than “torque / valve stem stress” are constant values. By determining the torque / valve stem stress ratio “torque / valve stem stress”, it is possible to obtain the friction coefficient “μ” of the valve body drive unit and diagnose its suitability. By performing a quantitative comparison diagnosis with a design value or the like, it is possible to quantitatively and easily determine whether the frictional state (lubricating state) of the valve body drive unit is normal or abnormal.
In a specific example, the value of “torque / valve stem stress” serves as a reference for determining the friction status (lubrication status), and when the value of “torque / valve stem stress” exceeds the allowable upper limit value, It is determined that the lubrication condition is abnormal. For example, when oil shortage occurs in the stem nut portion and the frictional resistance increases, the valve stem stress decreases even if the torque remains constant and does not change. Since the value tends to exceed the upper limit value, it is possible to determine an abnormality “out of oil” due to an abnormality in the friction state (lubrication state).
Note that FIG. 39 shows data of diagnosis results of appropriateness of the friction coefficient based on driving force (torque) and valve stem stress (valve stem thrust). In this diagnosis example, when the determination value of whether or not the friction coefficient is appropriate is “0.20 or less”, the diagnosis indicates that the friction coefficient is “0.12”, and the friction coefficient of the motor-operated valve is determined to be acceptable.

トルクセンサを内蔵しない形式の電動弁の駆動部を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the drive part of the motor operated valve of the type which does not incorporate a torque sensor. トルクセンサを内蔵した形式の電動弁の駆動部を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the drive part of the electric valve of the type which incorporated the torque sensor. 図1に示した電動弁にセンサユニットを仮設的に取り付けた状態を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the state which attached the sensor unit temporarily to the motor operated valve shown in FIG. 図2に示した電動弁にセンサユニットを仮設的に取り付けた状態を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the state which attached the sensor unit temporarily to the motor operated valve shown in FIG. 図2に示した電動弁にレーザセンサのみを取り付けた状態を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the state which attached only the laser sensor to the motor operated valve shown in FIG. 電動弁のヨーク部分の拡大図である。  It is an enlarged view of the yoke part of a motor operated valve. 電線管に対する磁気センサの具体的な取り付け方法を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the specific attachment method of the magnetic sensor with respect to a conduit tube. 図7のVIII−VIII断面図である。  It is VIII-VIII sectional drawing of FIG. トルクセンサを内蔵した形式の電動弁の駆動部の他の構造例を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the other structural example of the drive part of the motor operated valve of the type which incorporated the torque sensor. 図9のX−X矢視図である。  It is a XX arrow line view of FIG. 図9に示す駆動部の端部にキャップを取付けた状態を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the state which attached the cap to the edge part of the drive part shown in FIG. 図11のXII−XII矢視図である。  It is a XII-XII arrow line view of FIG. 図9に示す駆動部の端部にセンサホルダを取付けた状態を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the state which attached the sensor holder to the edge part of the drive part shown in FIG. 本願発明の第1の実施形態に係る電動弁の診断方法における機能ブロック図である。  It is a functional block diagram in the diagnostic method of the motor operated valve concerning a 1st embodiment of the present invention. 相関データベースの説明図である。  It is explanatory drawing of a correlation database. ヨーク応力とトルクの相関データベースである。  It is a correlation database of yoke stress and torque. 圧縮量とトルクの相関データベースである。  It is a correlation database of compression amount and torque. ヨーク応力と圧縮量の相関データベースである。  It is a correlation database of yoke stress and compression amount. 圧縮量とトルクの相関データベースである。  It is a correlation database of compression amount and torque. 圧縮量とトルクの相関データベースである。  It is a correlation database of compression amount and torque. スプリングカートリッジの閉作動開始前の状態を示す模式図である。  It is a schematic diagram which shows the state before the closing operation start of a spring cartridge. スプリングカートリッジの閉作動中の状態を示す模式図である。  It is a schematic diagram which shows the state in the closing operation | movement of a spring cartridge. スプリングカートリッジの開作動開始前の状態を示す模式図である。  It is a schematic diagram which shows the state before the opening operation | movement start of a spring cartridge. スプリングカートリッジの開作動中の状態を示す模式図である。  It is a schematic diagram which shows the state in open operation of a spring cartridge. 電動弁の閉作動時及び開作動時におけるウォーム位置の時間的変化を示す時系列グラフである。  It is a time series graph which shows the time change of the worm position at the time of closing operation and opening operation of an electric valve. 取得データをX−Y変換して得られる相関関係データのうち、「弁軸力−磁気」の相関データ曲線である。  It is a correlation data curve of “valve axial force-magnetism” among correlation data obtained by XY conversion of acquired data. 電動弁のトルクシート時における弁軸力信号と磁気信号の生波形図である。  It is a raw waveform figure of a valve axial force signal and a magnetic signal at the time of a torque seat of an electric valve. 電動弁の弁体引抜き時近辺における弁軸力信号とバネ圧縮量信号と磁気信号の生波形図である。  FIG. 6 is a raw waveform diagram of a valve shaft force signal, a spring compression amount signal, and a magnetic signal in the vicinity of when the valve body is pulled out of the motor-operated valve. 電動弁の弁体引抜き時近辺における電動弁各部の作動関係を説明するための弁軸力信号とバネ圧縮力信号の生波形図である。  It is a raw waveform figure of a valve axial force signal and a spring compression force signal for explaining operational relations of each part of a motor operated valve near the time of valve body extraction of a motor operated valve. 診断作業フロー図である。  It is a diagnostic work flowchart. 本願発明の第2の実施形態に係る電動弁の診断方法における機能ブロック図である。  It is a functional block diagram in the diagnostic method of the motor operated valve which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本願発明の第3の実施形態に係る電動弁の診断方法における機能ブロック図である。  It is a functional block diagram in the diagnostic method of the motor operated valve which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 取得データの説明図である。  It is explanatory drawing of acquisition data. 図27における閉作動終期部分の拡大図である。  FIG. 28 is an enlarged view of a closing operation end portion in FIG. 27. 取得データをX−Y変換して得られる相関データのうち、スプリングカートリッジ圧縮量とトルクの相関データである。  Of the correlation data obtained by XY conversion of the acquired data, this is correlation data between the spring cartridge compression amount and the torque. 取得データをX−Y変換して得られる相関関係データのうち、弁棒応力とヨーク応力の相関データである。  Of the correlation data obtained by XY conversion of the acquired data, this is correlation data between the valve stem stress and the yoke stress. 取得データをX−Y変換して得られる相関関係データのうち、ヨーク応力(弁棒応力)とトルク(スプリングカートリッジ圧縮量)、電流値エンベロープの相関データである。  Of the correlation data obtained by XY conversion of the acquired data, this is correlation data of yoke stress (valve stem stress), torque (spring cartridge compression amount), and current value envelope. 取得データをX−Y変換して得られる相関関係データのうち、ヨーク応力(弁棒応力)とトルク(スプリングカートリッジ圧縮量)、電流(積算値)の相関データである。  Of the correlation data obtained by XY conversion of the acquired data, this is correlation data of yoke stress (valve stem stress), torque (spring cartridge compression amount), and current (integrated value). 図32の電流積算値曲線のY軸の一部分の拡大図である。  FIG. 33 is an enlarged view of a part of a Y axis of the current integrated value curve of FIG. 32. ステム(弁棒)とステムナットの摩擦状況の診断データである。  It is diagnostic data of the friction state of a stem (valve stem) and a stem nut. ヨーク応力の分布確認実験に際してのヨーク応力センサ配置図である。  It is a yoke stress sensor arrangement | positioning figure in the case of a distribution confirmation experiment of a yoke stress. ヨーク歪の分布データである。  This is yoke strain distribution data. ヨーク歪の分布データである。  This is yoke strain distribution data.

符号の説明Explanation of symbols

1 ・・弁棒
2 ・・ステムナット
3 ・・ドライブスリーブ
4 ・・ウォームホィール
5 ・・ウォーム
6 ・・モータ軸
7 ・・延設筒部
8 ・・周溝
9 ・・トルクスイッチ
10 ・・軸受
11 ・・ナット
12 ・・可動軸
13 ・・トルクスプリングカートリッジ
14 ・・ワッシャ
15 ・・ワッシャ
16 ・・ナット
17 ・・皿バネ
18 ・・トルクリミットスリーブ
19 ・・小径穴部
20 ・・大径穴部
21 ・・大径穴部の肩部
22 ・・ケーシングの端面
23 ・・パッキン
24 ・・Oリング
25 ・・Oリング
26 ・・ナット
27 ・・スリット
28 ・・スリット
30 ・・センサユニット
31 ・・アダプタ
32 ・・センサホルダ
33 ・・ロードセル
34 ・・レーザセンサ
35 ・・歪ゲージ
36 ・・コア
37 ・・歪ゲージ
38 ・・アダプタ
39 ・・アダプタ
40 ・・センサユニット
41 ・・リード線
42 ・・カートリッジ押え
43 ・・コア
44 ・・信号線
45 ・・カートリッジ押え
46 ・・キャップ
47 ・・センサホルダ
48 ・・コネクタ
50 ・・ヨーク
51 ・・歪ゲージ
52 ・・歪ゲージ
55 ・・歪ゲージ
60 ・・磁気センサ
61 ・・電線管
62 ・・電線
65 ・・アダプタ
66 ・・筒部
67 ・・軸孔
68 ・・Oリング
69 ・・キャップ
70 ・・接触子
71 ・・当接体
72 ・・Cリング
73 ・・ネジ孔
75 ・・ストッパ
76 ・・ピン
80 ・・センサホルダ
81 ・・延長棒
82 ・・計測体
83 ・・バネ
84 ・・レーザセンサ
1 ·· Valve stem 2 ·· Stem nut 3 · · Drive sleeve 4 · · Worm wheel 5 · · Worm 6 · · Motor shaft 7 · · Extension cylinder 8 · · Circumferential groove 9 · · Torque switch 10 · · Bearing 11 ..Nut 12 ..Movable shaft 13 ..Torque spring cartridge 14 ..Washer 15 ..Washer 16 ..Nut 17 ..Belleville spring 18 ..Torque limit sleeve 19 ..Small diameter hole 20 ..Large diameter hole Part 21 ..Shoulder part 22 of large-diameter hole part ..End face 23 of casing ..Packing 24 ..O-ring 25 ..O-ring 26 ..Nut 27 ..Slit 28 ..Slit 30 ..Sensor unit 31. -Adapter 32-Sensor holder 33-Load cell 34-Laser sensor 35-Strain gauge 36-Core 37-Strain gauge 38 ·· Adapter 39 · · Adapter 40 · · Sensor unit 41 · · Lead wire 42 · · Cartridge presser 43 · · Core 44 · · Signal wire 45 · · Cartridge presser 46 · · Cap 47 · · Sensor holder 48 · · Connector 50 ・ ・ Yoke 51 ・ ・ Strain gauge 52 ・ ・ Strain gauge 55 ・ ・ Strain gauge 60 ・ ・ Magnetic sensor 61 ・ ・ Conduit pipe 62 ・ ・ Electric wire 65 ・ ・ Adapter 66 ・ ・ Cylinder part 67 ・ ・ Shaft hole 68 ・· O ring 69 · · Cap 70 · · Contact 71 · · Contact body 72 · · C ring 73 · · Screw hole 75 · · Stopper 76 · · Pin 80 · · Sensor holder 81 · · Extension rod 82 · · Measurement Body 83 .. Spring 84 .. Laser sensor

Claims (16)

電動力によって回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して弁体を開閉駆動する弁体駆動部と、該弁体駆動部において前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮するスプリングカートリッジとを備えた電動弁の駆動力に関する診断を行う電動弁診断方法であって、
電動弁の開作動時及び閉作動時の双方における、前記弁体駆動部からの駆動力出力信号と前記スプリングカートリッジの圧縮状態から求まる駆動力との相関関係を第1の相関データベースとして保有し、
前記弁体駆動部への駆動力入力信号と前記駆動力出力信号との相関関係を取得し該相関関係に基づいて前記弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視するとともに、
前記第1の相関データベースを参照して、計測にて取得される駆動力出力信号に対応する前記駆動力を読み出し、該駆動力に基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行うことを特徴とする電動弁診断方法。
According to the valve body drive unit that opens and closes the valve body using the rotational drive force of the worm to which the rotational drive force is applied by the electric force, and the reaction force acting in the axial direction of the worm in the valve body drive unit An electric valve diagnosis method for diagnosing the driving force of an electric valve provided with a spring cartridge that expands and contracts,
A correlation between the driving force output signal from the valve drive unit and the driving force obtained from the compression state of the spring cartridge in both the opening operation and the closing operation of the motorized valve is held as a first correlation database.
While obtaining the correlation between the driving force input signal to the valve body driving unit and the driving force output signal, and monitoring the change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit based on the correlation,
The driving force corresponding to the driving force output signal acquired by measurement is read with reference to the first correlation database, and diagnosis relating to the driving force of the motor-operated valve is performed based on the driving force. Motorized valve diagnostic method.
請求項1において、
駆動力伝達効率の変化状態を監視し、該変化状態を前記駆動力出力信号に対応する駆動力の算出に反映させることを特徴とする電動弁診断方法。
In claim 1,
A method for diagnosing a motor-operated valve, wherein a change state of driving force transmission efficiency is monitored and the changed state is reflected in calculation of a driving force corresponding to the driving force output signal.
請求項1において、
前記駆動力出力信号が、ヨークに作用するヨーク応力であることを特徴とする電動弁診断方法。
In claim 1,
The motor-driven valve diagnosis method, wherein the driving force output signal is a yoke stress acting on the yoke.
請求項3において、
前記駆動力出力信号としての弁棒に作用する弁棒応力と前記ヨーク応力との相関関係を示す第2の相関データベースを保有し、
前記第2の相関データベースを参照して計測により取得されるヨーク応力に対応して読み出される前記弁棒応力と、計測により取得される前記駆動力入力信号とに基づいて、前記弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視することを特徴とする電動弁診断方法。
In claim 3,
Possessing a second correlation database indicating a correlation between the valve stem stress acting on the valve stem as the driving force output signal and the yoke stress;
Based on the valve stem stress read corresponding to the yoke stress obtained by measurement with reference to the second correlation database and the driving force input signal obtained by measurement, the valve body drive unit A motor-driven valve diagnosis method characterized by monitoring a change state of driving force transmission efficiency.
請求項1,2,3又は4において、
前記駆動力入力信号が、前記駆動力に対応する電流値信号又は前記スプリングカートリッジの圧縮量に対応する圧縮量信号又は前記スプリングカートリッジの圧縮力に対応する圧縮力信号であることを特徴とする電動弁診断方法。
In claim 1, 2, 3 or 4,
The driving force input signal is a current value signal corresponding to the driving force, a compression amount signal corresponding to the compression amount of the spring cartridge, or a compression force signal corresponding to the compression force of the spring cartridge. Valve diagnosis method.
請求項5において、
前記駆動力入力信号が駆動力に対応する電流値信号であって、該電流値信号が、電線を収納した電線管の外表面に取り付けられた複数個の磁気センサから出力される信号情報に基づいて取得されることを特徴とする電動弁診断方法。
In claim 5,
The driving force input signal is a current value signal corresponding to the driving force, and the current value signal is based on signal information output from a plurality of magnetic sensors attached to the outer surface of a conduit tube containing the electric wire. The motor-driven valve diagnostic method characterized by the above-mentioned.
請求項5において、
前記駆動力入力信号が前記スプリングカートリッジの圧縮量に対応する圧縮量信号であって、該圧縮量信号が、電動弁の外面側に固定されたアダプタに備えられて前記スプリングカートリッジの軸端側に接触・非接触可能とされ且つ接触状態では前記スプリングカートリッジの圧縮変位に追従して変位する接触子の軸方向への変位情報に基づいて取得されることを特徴とする電動弁診断方法。
In claim 5,
The driving force input signal is a compression amount signal corresponding to the compression amount of the spring cartridge, and the compression amount signal is provided on an adapter fixed to the outer surface side of the motor-operated valve and is provided on the shaft end side of the spring cartridge. A motor-operated valve diagnosis method characterized in that it is acquired based on displacement information in an axial direction of a contactor that can be contacted / non-contacted and is displaced following the compression displacement of the spring cartridge in the contacted state.
請求項3又は4において、
前記スプリングカートリッジの圧縮力と圧縮量とを計測にて取得し保有する一方、
電動弁の開作動時及び閉作動時の双方において前記ヨーク応力と前記スプリングカートリッジの伸縮方向のガタ量が演算により除去された正確な圧縮量とを取得し保有し、
これら保有された圧縮量と圧縮力及びヨーク応力から求まる前記開作動時及び閉作動時の双方における前記駆動力と前記ヨーク応力との相関関係を前記第1の相関データベースとして取得し、
前記第1の相関データベースを参照して、計測にて取得されるヨーク応力に対応する駆動力を読み出すことを特徴とする電動弁診断方法。
In claim 3 or 4,
While acquiring and holding the compression force and compression amount of the spring cartridge by measurement,
Acquire and retain the accurate compression amount in which the yoke stress and the backlash amount in the expansion / contraction direction of the spring cartridge are removed by calculation both during the opening operation and the closing operation of the motorized valve,
Obtaining the correlation between the driving force and the yoke stress in both the opening operation and the closing operation obtained from the retained compression amount and the compression force and the yoke stress as the first correlation database,
A motor-driven valve diagnostic method, wherein a driving force corresponding to a yoke stress obtained by measurement is read with reference to the first correlation database.
電動力によって回転駆動力が付与されたウォームの回転駆動力を利用して弁体を開閉駆動する弁体駆動部と、該弁体駆動部において前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮するスプリングカートリッジとを備えた電動弁の駆動力に関する診断を行う電動弁診断装置であって、
電動弁の開作動時及び閉作動時の双方における、前記弁体駆動部からの駆動力出力信号と前記スプリングカートリッジの圧縮状態から求まる駆動力との相関関係を示す第1の相関データベースと、
前記弁体駆動部への駆動力入力信号と前記駆動力出力信号との相関関係を取得し該相関関係に基づいて前記弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視する監視手段と、
前記第1の相関データベースを参照して、計測にて取得される駆動力出力信号に対応する前記駆動力を読み出し、該駆動力に基づいて電動弁の駆動力に関する診断を行う診断手段とを備えたことを特徴とする電動弁診断装置。
According to the valve body drive unit that opens and closes the valve body using the rotational drive force of the worm to which the rotational drive force is applied by the electric force, and the reaction force acting in the axial direction of the worm in the valve body drive unit A motor-operated valve diagnostic device that performs a diagnosis on the driving force of a motor-operated valve including a spring cartridge that expands and contracts,
A first correlation database showing a correlation between a driving force output signal from the valve element driving unit and a driving force obtained from a compression state of the spring cartridge, both at the time of opening and closing of the electric valve;
Monitoring means for acquiring a correlation between the driving force input signal to the valve body driving unit and the driving force output signal, and monitoring a change state of the driving force transmission efficiency in the valve body driving unit based on the correlation;
Diagnostic means for reading out the driving force corresponding to the driving force output signal obtained by measurement with reference to the first correlation database and making a diagnosis on the driving force of the motor-operated valve based on the driving force; A motor-operated valve diagnostic device.
請求項9において、
駆動力伝達効率の変化状態を監視し、該変化状態を前記駆動力出力信号に対応する駆動力の算出に反映させる演算手段を備えたことを特徴とする電動弁診断装置。
In claim 9,
A motor-operated valve diagnosis apparatus comprising: a calculation unit that monitors a change state of driving force transmission efficiency and reflects the change state in calculation of a driving force corresponding to the driving force output signal.
請求項9において、
前記駆動力出力信号として、ヨークに作用するヨーク応力を用いることを特徴とする電動弁診断装置。
In claim 9,
A motor-operated valve diagnostic apparatus using yoke stress acting on a yoke as the driving force output signal.
請求項11において、
前記駆動力出力信号としての弁棒に作用する弁棒応力と前記ヨーク応力と前記弁棒応力との相関関係を示す第2の相関データベースと、
前記第2の相関データベースを参照して計測により取得されるヨーク応力に対応して読み出される前記弁棒応力と、計測により取得される前記駆動力入力信号とに基づいて、前記弁体駆動部における駆動力伝達効率の変化状態を監視する監視手段とを備えたことを特徴とする電動弁診断装置。
In claim 11,
A second correlation database showing a correlation between the valve stem stress acting on the valve stem as the driving force output signal, the yoke stress, and the valve stem stress;
Based on the valve stem stress read out corresponding to the yoke stress obtained by measurement with reference to the second correlation database, and the driving force input signal obtained by measurement, the valve body drive unit A motor-operated valve diagnostic apparatus comprising: monitoring means for monitoring a change state of driving force transmission efficiency.
請求項9,10,11又は12において、
前記駆動力入力信号として、駆動力に対応する電流値信号又は前記スプリングカートリッジの圧縮量に対応する圧縮量信号又は前記スプリングカートリッジの圧縮力に対応する圧縮力信号を用いることを特徴とする電動弁診断装置。
In claim 9, 10, 11 or 12,
As the driving force input signal, a current value signal corresponding to the driving force, a compression amount signal corresponding to the compression amount of the spring cartridge, or a compression force signal corresponding to the compression force of the spring cartridge is used. Diagnostic device.
請求項13において、
前記駆動力入力信号としての前記電流値信号を、電線を収納した電線管の外表面に取り付けられた複数個の磁気センサから出力される信号情報に基づいて取得する駆動力入力信号取得手段を備えたことを特徴とする電動弁診断装置。
In claim 13,
A driving force input signal acquisition means for acquiring the current value signal as the driving force input signal based on signal information output from a plurality of magnetic sensors attached to the outer surface of a conduit containing the electric wire. A motor-operated valve diagnostic apparatus characterized by that.
請求項13において、
前記駆動力入力信号としての前記圧縮量信号を、電動弁の外面側に固定されたアダプタに備えられて前記スプリングカートリッジの軸端側に接触・非接触可能とされ且つ接触状態では前記スプリングカートリッジの圧縮変位に追従して変位する接触子の軸方向への変位情報に基づいて取得する駆動力入力信号取得手段を備えたことを特徴とする電動弁診断装置。
In claim 13,
The compression amount signal as the driving force input signal is provided in an adapter fixed to the outer surface side of the motor-operated valve, and can be contacted / non-contacted with the shaft end side of the spring cartridge. A motor-driven valve diagnostic apparatus comprising driving force input signal acquisition means for acquiring information based on displacement information in the axial direction of a contact that is displaced following the compression displacement.
請求項11又は12において、
電動弁の開作動時及び閉作動時との双方において前記ヨーク応力と計測によって前記スプリングカートリッジの伸縮方向のガタ量が演算により除去された正確な圧縮量とを取得し保有する第1の取得手段と、
前記スプリングカートリッジの圧縮力と圧縮量とを計測にて取得し保有する第2の取得手段と、
これら保有された圧縮量と圧縮力及びヨーク応力から求まる前記開作動時と閉作動時との双方における前記駆動力と前記ヨーク応力との相関関係を示す第1の相関データベースと、
前記第1の相関データベースを参照して、計測にて取得されるヨーク応力に対応する駆動力を読み出す駆動力読出手段とを備えたことを特徴とする電動弁診断装置。
In claim 11 or 12,
First acquisition means for acquiring and holding the accurate compression amount in which the backlash amount in the expansion and contraction direction of the spring cartridge is removed by calculation by the yoke stress and measurement both at the time of opening and closing of the electric valve When,
Second acquisition means for acquiring and holding the compression force and the compression amount of the spring cartridge by measurement;
A first correlation database showing a correlation between the driving force and the yoke stress in both the opening operation and the closing operation, which are obtained from the retained compression amount, the compression force, and the yoke stress;
A motor-driven valve diagnosis device comprising driving force reading means for reading a driving force corresponding to a yoke stress acquired by measurement with reference to the first correlation database.
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