KR100285801B1 - 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법 및 전공식 밸 - Google Patents

전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법 및 전공식 밸 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법에 관한 것으로,토오크모터(1), 토오크모터(1)에 의해 작동하는 플래퍼(3), 플래퍼(3)에 의해 개폐되는 밸브노즐부(5), 밸브노즐부(5)로 공기를 공급하는 위치제어기(7)를 갖는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치에서, 토오크모터(1)로 소정치의 전류를 입력시키는 제 1단계; 토오크모터(1)로 입력되는 전류의 미세저항을 조절하는 제 2단계; 및 입력된 전류의 전류량에 상응하여 플래퍼(3)를 밸브노즐부(5)로부터 이격시켜 밸브노즐부(5)를 입력 전류에 상응하는 정도로 개방하여 밸브노즐부(5)로부터 공기를 배출하는 제 3단계를 포함하여, 시밸브스템 변화에 대응하여 불규칙한 장치에 적용되는 밸브의 개도를 정확하게 제어함으로써 온도 및 압력을 설정된 값으로 신속하고 정확하게 제어할 수 있고, 밸브체의 개구를 원하는 정도로 미세하게 개폐할 수 있으며, 입력되는 동력의 과부하를 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법 및 전공식 밸브개폐자동위치제어장치{METHOD FOR CONTROLLING ELECTRO/PNEUMATIC DEVICE FOR CONTROLLING OPENING/CLOSING POSITION OF VALVE AUTOMATICALLY AND THEREBY ELECTRO/PNEUMATIC DEVICE}
본 발명은 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법 및 전공식 밸브개폐자동위치제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시스템 변화에 대응하여 불규칙한 온도, 압력 및 유량 등을 설정된 값으로 신속하고 정확하게 제어할 수 있고, 밸브체의 개구를 원하는 정도로 미세하게 개폐할 수 있으며, 입력되는 동력의 과부하를 방지할 수 있는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법 및 전공식 밸브개폐자동위치제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선박용 파이핑이나 화학 플랜트에서 온도, 압력 및 유량조절 등은 상당히 중요한 요소이다. 예를 들어, 증기공급밸브시스템 및 냉각밸브시스템이 특정온도 혹은 압력에 도달했을 때 밸브의 개폐량을 조절하여 유체의 온도, 압력 및 유량 등을 항상 일정하도록 자동조절해야 한다. 증기공급벨브시스템, 냉각밸브시스템 등이 사용되는 일반적인 조선파이핑 및 화학플랜트, 내연발전소 등에 온도및 압력조절을 위한 장치에는 일정한 상태를 유지하고 밸브시스템의 안정성을 도모하기 위하여 밸브위치 지동제어기 즉 '포지셔너(positioner)'라는 장치를 설치한다.
포지셔너의 역할은 밸브시스템의 변화에 따라 온도조절장치, 동작조절장치의 불규칙한 동작을 제어하고, 비례적으로 설정온도를 추종하게 한다. 또한, 압력조절장치의 작동이 정확하고 신속하게 개폐하도록 제어하는 장치이다.
최근에 상품화되고 있는 포지셔너(positioner)의 형태는 여러가지가 있다. 그 중에서도, 토오크 모터유닛(torque motor unit), 파일롯 릴레이 유닛(pilot relay unit), 직선 또는 회전 운동피드백장치(linear and rotary motion unit) 및 기타 부속품 등으로 구성된다.
포지셔너를 동력원에 따라 구분하면, 전자(전기)식과 공압식으로 구분된다. 전자식 포지셔너는 유체의 온도나 압력 등을 전자센서로 감지하여 이를 다시 전기제어신호로 변환하여 전동구동식 밸브장치를 제어하는 장치이다. 공압식 포지셔너는 유체의 압력을 공기압 제어신호로 변환하여 공압구동식밸브장치를 제어하는 장치이다.
그리고, 전공식 밸브장치는 전기신호를 입력받아 공압으로 출력하는 밸브시스템이다.
도 1은 압력변환기가 장착되어 있는 일반적인 밸브장치부의 구성도이고, 도 2는 도 1의 개략도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 밸브장치부는, 토오크모터(torque motor, 1), 토오크모터(1)에 의해 작동하는 플래퍼(3), 플래퍼(3)에 의해 개폐되는 밸브노즐부(5), 밸브노즐부(5)로 공기를 공급하는 압력변환기(relay, 7)를 가지고 있다.
전원공급장치로부터 전원을 공급받아 작동하는 토오크모터(1)에는 플래퍼(flapper, 3)가 장착되어 길게 연장되어 있다. 그리고, 플래퍼(3)의 말단부에는 밸브노즐부(valve nozzle, 5)가 위치하고 있어, 토오크모터(1)에 의해 작동하는 플래퍼(3)가 밸브노즐부(5)를 개폐할 수 있도록 되어 있다. 밸브노즐부(5)는 압력변환기(relay, 7)와 연결되어 있어, 위치제어기(7)로부터 공급되는 작동유체, 예를 들어 공기의 유동을 개폐할 수 있도록 되어 있다.
압력변환기(7)는 다이어프램모터(diaphram motor, 9)와 연결되어 있고, 다이어프램모터(9)에는 밸브스템(stem,11)이 길게 연장되어 있다. 밸브스템(11)의 단부는 캠(cam, 15)장치가 접촉하고 있고, 캠(15)장치에는 지지레버(supproting lever)가 설치된다. 그리고, 지지레버와 토오크모터(1)로부터 연장되는 플래퍼(3)사이에는 피드백스프링(feed-back spring, 13)이 개재되어 밸런스(balancer)의 역할을 수행할 수 있도록 되어 있어, 다이어프램모터(9)와 토오크모터(1)는 비례적으로 작동할 수 있도록 되어 있다.
이러한 구성에 의해, 토오크모터(1)에 전원이 인가되면, 압력변환기(7)의 위치제어 작용에 의해 밸브노즐부(5)의 개구가 적절하게 개폐됨으로써, 작동유체 즉공기의 유동이 적절하게 조절될 수 있게 된다.
그런데, 종래의 이러한 구조에서, 입력되는 전류의 저항이 일정하지 않아서,밸브노즐부의 개폐가 미세하지 않게 되며 이에 따라 밸브장치의 성능이 좋지 못하다는 문제점이 있다. 그리고, 정격전압보다 높은 과전압의 전류가 입력되면, 밸브장치에 과부하가 걸리게 되어, 밸브장치의 고장을 초래하게 된다는 문제점이 있다.그래서, 종래의 위치제어기는, 밸브시스템 변화에 대응하여 불규clr한 온도 및 압력을 설정된 값으로 신속하고 정확하게 제어할 수 없고, 밸브체의 개구를 원하는 정도로 알맞게 개폐할 수 없다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 밸브시스템 변화에 대응하여 불규칙한 온도 및 압력을 설정된 값으로 신속하고 정확하게 제어할 수 있고, 밸브체의 개구를 원하는 정도로 미세하게 개폐할 수 있으며, 입력되는 동력의 과부하를 방지할 수 있는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법 및 전공식 밸브개폐자동위치제어장치를 제공하는 것이다.
도 1 - 압력변환기가 장착되어 있는 일반적인 밸브장치부의 구성도.
도 2 - 도 1의 개략도.
도 3 - 본 발명에 따른 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법을 도시한 블록도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 토오크모터 3 : 플래퍼
5 : 밸브노즐부 7 : 압력변환기
9 : 다이어프램모터(밸브구동부) 11 : 밸브스템
13 : 피드백스프링 15 : 캠
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른, 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법은, 토오크모터, 토오크모터에 의해 작동하는 플래퍼, 플래퍼에 의해 개폐되는 밸브노즐부, 밸브노즐부로 공기를 공급하는 압력변환기를 갖는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법은, 토오크모터로 소정치의 전류를 입력시키는 제 1단계; 토오크모터로 입력되는 전류의 미세저항을 조절하는 제 2단계; 입력된 전류의 전류량에 상응하여 플래퍼를 밸브노즐부로부터 이격시켜 밸브노즐부를 입력 전류에 상응하는 정도로 개방하여 밸브노즐부로부터 공기를 배출하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 자동제어방법은, 토오크모터로 입력되는 전류가 정격전류인지를 확인하는 단계 및 전류가 과부하 상태일 때 토오크모터로의 전류의 입력을 차단하는단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2단계는 전류의 미세저항을 기준치로 셋팅하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 목적은 또한, 토오크모터, 토오크모터에 의해 작동하는 플래퍼, 플래퍼에 의해 개폐되는 밸브노즐부, 밸브노즐부로 공기를 공급하는 위치제어기를 가지고, 토오크모터에 소정치의 전류를 수령하기 위한 회로기판이 장착되고, 회로기판에는 미세저항조절기가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치에 의해 달성된다.
여기서, 미세저항조절기는 기준치로 셋팅가능하도록 하는 것이 바람직하다.그리고, 회로기판에는 정격프로브 및 과부하방지장치가 설치되어, 토오크모터로 입력되는 전류가 정격전류인지를 확인하여, 입력되는 전류가 과부하 상태일 때 토오크모터로의 전류의 입력을 차단할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
이에 따라, 밸브시스템 변화에 대응하여 불규칙한 온도 및 압력을 설정된 값으로 신속하고 정확하게 제어할 수 있고, 밸브체의 개구를 원하는 정도로 개폐할 수 있으며, 입력되는 동력의 과부하가 방지될 수 있게 된다.
이하 첨부도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법 및 전공식 밸브개폐자동위치제어장치를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 전공식 밸브개폐자동위치제어장치는, 토오크모터(1), 토오크모터(1)에 의해 작동하는 플래퍼(3), 플래퍼(3)에 의해 개폐되는 밸브노즐부(5), 밸브노즐부(5)로 공기를 공급하는 압력변환기(7) 및 토오크모터(1)에 소정치의 전류를 수령하기 위해 장착되는 회로기판으로 구성되어 있다.
회로기판에는 미세저항조절기가 장착되어 있어, 불균일한 전압을 가지고 있는 전류의 미세저항을 최적의 상태로 조절할 수 있도록 되어 있다. 미세저항조절기는 기준치로 셋팅될 수 있도록 되어 있다. 그리고, 회로기판에는 정격프로브 및과부하방지장치가 각각 설치되어, 토오크모터(1)로 입력되는 전류가 정격전류인지를 확인하여, 입력되는 전류가 과부하 상태일 때 토오크모터(1)로의 전류의 입력을차단할 수 있도록 되어 있다.
전원공급장치로부터 전원을 공급받아 작동하는 토오크모터(1)에는 플래퍼(3)가 장착되어 길게 연장되어 있다. 그리고, 플래퍼(3)의 말단부에는 밸브노즐부(5)가 위치하고 있어, 토오크모터(1)에 의해 작동하는 플래퍼(3)가 밸브노즐부(5)를 개폐할 수 있도록 되어 있다. 밸브노즐부(5)는 압력변환기(relay, 7)와 연결되어 있어, 압력변환기(7)로부터 공급되는 작동유체, 예를 들어 공기의 유동을 개폐할수 있도록 되어 있다.
위치제어기(7)는 다이어프램모터(9)와 연결되어 있고, 다이어프램모터(9)에는 밸브스템(stem, 11)이 길게 연장되어 있다. 밸브스템(11)의 단부는 캠(15)장치가 접촉하고 있고, 캠(15)장치에는 지지레버가 설치되다. 그리고, 지지레버와 토오크모터(1)로부터 연장되는 플래퍼(3) 사이에는 피드백스프링(feed-back spring, 13)이 개재되어 밸런스(blancer)의 역할을 수행할 수 있도록 되어 있어, 다이어프램모터(9)와 토오크모터(1)는 비례적으로 작동할 수 있도록 되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법을 도시한 블록도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법은, 토오크모터(1)로 소정치의 전류를 입력시키는 제 1단계; 토오크모터(1)로 입력되는 전류의 미세저항을 조절하는 제 2단계; 토오크모터(1)로 입력되는 전류가 정격전류인지를 확인하는 단계 및 전류가 과부하 상태일 때 토오크모터(1)로의 전류의 입력을 차단하는 제 3단계; 입력된 전류의 전류량에 상응하여 플래퍼(3)를 밸브노즐부(5)로부터 이격시켜 밸브노즐부(5)를 입력전류에 상응하는 정도로 개방하여 밸브노즐부(5)로부터 공기를 배출하는 제 4단계로 구성된다. 미세저항을 조절하는 단계는, 미리 기준치로 셋팅되어 있다.
이러한 구성에 의해, 토오크모터(1)에 전원이 인가되면, 인가된 전류는 회로기판을 통과하면서, 미세저항조절기에 의해 불균일한 전압을 가지고 있는 전류의 미세저항을 최적의 상태로 조절할 수 있게 된다. 그리고, 정격프로브(rated probe) 및 과부하방지장치에 의해, 토오크모터(1)로 입력되는 전류가 정격전류(rated current)인지 확인되어, 입력되는 전류가 과부하 상태일 때 토오크모터(1)로의 전류 입력이 차단될 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 인가되는 전류가 최적의 상태로 입력됨으로써, 압력변환기(7)의 위치제어 작용에 의해 밸브노즐부(5)의 개구가 적절하게 개폐됨으르써, 작동유체 즉 공기의 유동이 적절하게 조절될 수 있게 된다.
이에따라, 밸브노즐부의 개폐가 미세하게 조작되어, 밸브장치의 성능이 향상되고, 정격전압보다 높은 과전압의 전류가 입력이 원천적으로 차단되어, 밸브장치에 과부하가 걸리게 않게 됨으로써, 밸브장치가 쉽게 고장나지 않게 된다.
그래서, 종래의 위치제어기에 비해서, 밸브시스템 변화에 대응하여 불규칙한온도 및 압력을 설정된 값으로 신속하고 정확하게 제어할 수 있게 되고, 밸브체의개구를 원하는 정도로 알맞게 개폐할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의자동제어방법 및 전공식 밸브개폐자동위치제어장치에 의하면, 밸브시스템 변화에 대응하여 불규칙한 온도 및 압력이 설정된 값으로 신속하고 정확하게 제어될 수 있고, 밸브체의 개구가 원하는 정도로 미세하게 개폐될 수 있으며, 입력되는 동력의 과부하가 방지될 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (6)

  1. 토오크모터, 상기 토오크모터에 의해 작동하는 플래퍼, 상기 플래퍼에 의해개폐되는 밸브노즐부, 상기 밸브노즐부로 공기를 공급하는 압력변환기를 갖는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법에 있어서,
    상기 토오크모터로 소정치의 전류를 입력시키는 제 1단계;
    상기 토오크모터로 입력되는 전류의 미세저항을 조절하는 제 2단계;
    입력된 상기 전류의 전류량에 상응하여 상기 플래퍼를 상기 밸브노즐부로부터 이격시켜 상기 밸브노즐부를 상기 입력 전류에 상응하는 정도로 개방하여 상기밸브노즐부로부터 공기를 배출하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자동제어방법은, 상기 토오크모터로 입력되는 전류가정격전류인지를 확인하는 단계 및 상기 전류가 과부하 상태일 때 상기 토오크모터로의 전류의 입력을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의 자동제어방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 2단계는 전류의 미세저항이 기준치로셋팅되는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치의자동제어방법.
  4. 토오크모터, 상기 토오크모터에 의해 작동하는 플래퍼, 상기 플래퍼에 의해개폐되는 밸브노즐부, 상기 밸브노즐부로 공기를 공급하는 압력변환기를 갖는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치에 있어서,
    상기 토오크모터에는 소정치의 전류를 수령하기 위한 회로기판이 장착되고,상기 회로기판에는 미세저항조절기가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 미세저항조절기는 기준치로 셋팅가능한 것을 특징으로 하는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 회로기판에는 정격프로브 및 과부하방지장치가 설치되어, 상기 토오크모터로 입력되는 전류가 정격전류인지를 확인하여, 입력되는 상기 전류가 과부하 상태일 때 상기 토오크모터로의 전류의 입력을 차단하는 것을 특징으로 하는 전공식 밸브개폐자동위치제어장치.
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