KR100713621B1

KR100713621B1 - 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법

Info

Publication number: KR100713621B1
Application number: KR1020060064422A
Authority: KR
Inventors: 양상민; 박종근; 송동섭; 박종일; 신성기; 조택동; 고성호; 이영신; 이호영
Original assignee: 주식회사 한빛파워서비스
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2007-08-10

Abstract

본 발명은 밸브의 운전성능을 밸브가 실제로 구동할 때 각 구성의 정확한 데이터를 산출하고, 이를 종합적으로 진단하여 보다 현실적이고 정밀한 진단결과를 얻을 수 있도록 한 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 공기구동식 밸브에 공기의 공급, 유체의 진행, 구동부의 구동상태를 감지하여 각 구동구성을 제어하고, 그 결과치를 연산하는 제어부를 밸브와 연결하여 구성하는 단계와; 상기 밸브를 구동시키기 위해 밸브체가 관로로 진행되는 최소한의 힘을 계산하여 밸브요구힘을 산출하는 단계와; 상기 밸브체가 관로를 차단하기 위해 공급할 수 있는 최대의 힘을 계산하여 밸브출력힘을 산출하는 단계와; 상기 밸브출력힘에서 밸브요구힘을 감산하여 밸브의 운전성능을 계산하고, 계산된 운전성능과 미리 설정된 기준값을 대비하여 운전성능을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법을 제공한다.

공기구동식 밸브, 다이어프램, 성능진단

Description

공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법 {Method for Testing Performance of Current air driven type Control Valve}

도 1은 공기구동식 제어밸브의 구성을 나타낸 일부 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 성능진단 방법을 수행하기 위한 측정구성의 블록도.

도 3은 본 발명에 의한 성능진단 방법이 수행되는 과정의 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 공기압력센서 12: 스트레인게이지

13: 변위센서 14: 유체압력센서

15: 유량센서 16: 유체온도센서

17: 공기온도센서 18: 공기습도센서

30: 제어부

본 발명은 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법에 관한 것이다. 상세하게는 밸브의 운전성능을 밸브가 실제로 구동할 때 각 구성의 정확한 데이터를 산출하고, 이를 종합적으로 진단하여 보다 현실적이고 정밀한 진단결과를 얻을 수 있도록 한 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법에 관한 것이다.

공기구동식 밸브는 발전소 및 대형 플랜트에 설치되어 계통의 관로 내부로 흐르는 고온ㆍ고압의 유체를 제어하기 위한 밸브 중의 하나로 유체의 유량, 압력, 방향 등을 제어할 뿐만 아니라 관로 개폐, 교축, 역지, 과압방지 등의 주요 기능을 수행한다. 이러한 공기구동식 밸브시스템은 그 구동부의 유형에 따라 다이어프램형과 실린더형으로 구분되고, 또한 공기유입방식에 따라 단일 구동방식(single acting)과, 더블 구동방식(double acting) 등으로 구분되고 밸브의 몸체의 유형에 따라 글로브(globe) 밸브, 게이트(gate) 밸브, 버터플라이(butterfly) 밸브, 볼(ball) 밸브 등으로 구분된다.

도 1은 상기 밸브 중 다이어프램형 구동부가 적용된 공기구동식 밸브 시스템의 일 형태를 예시적으로 도시한 개념도이다.

도면을 참조하면, 공기구동식 밸브 시스템은 밸브 제어부(미도시)로부터 인가되는 전류를 공압신호 형태로 변환하는 전류-압력변환기(1)와, 전류-압력변환기(1)에서 변환된 공압신호에 의해 그 열림정도가 결정되는 포지셔너(2)와, 플랜트의 관로(7) 상에 설치된 밸브(4)와, 포지셔너(2)를 통해 공급되는 제어용 공기에 의해 밸브체(4c)를 작동시켜 밸브(4) 내의 관로를 개폐시키는 구동부(5)와, 외부의 공급원(미도시)으로부터 포지셔너(2)를 통해 구동부(5) 측으로 제어용 공기를 공급하는 제어용 공기공급부(미도시)를 포함하여 구성된다.

여기서, 구동부(5) 내부에는 외력(즉, 공급되는 제어용 공기)이 제거되면 탄성력에 의해 초기 위치로 복귀하는 다이어프램(5a)이 구비되고, 포지셔너(2), 구동부(5), 및 제어용 공기공급부(미도시)는 공급배관을 통행 상호 연통된다. 또한, 밸브(4)는 플랜트의 관로 상에 설치된 케이싱(4a)과, 케이싱(4a) 내부의 관로 상에 장착된 밸브 시트(4b)와, 밸브 시트(4b)를 개폐하는 플러그 형태의 밸브체(4c)와, 밸브체(4c)의 상부에 연결된 스템(4d)으로 이루어진다.

이러한 구성에 의해, 밸브 제어부(미도시)로부터 인가되는 전류가 전류-압력 변환기(1)에서 전류량에 비례한 공압신호 형태로 변환되면, 전류-압력 변환기(10)에서 변환된 공압신호에 의해 포지셔너(2)는 그 열림 정도를 결정하게 되고, 이에 따라 제어용 공기공급부(미도시)로부터 제어용 공기가 포지셔너(2)를 통해 구동부(5) 측으로 유입된다. 이와 같이 제어용 공기가 구동부(5)로 유입되거나 배출되면, 구동부(5)의 다이어프램(5a)이 작동하여 밸브(4)의 스템(4d)이 상하로 이동하고, 이 스템(4d)의 상하 작동에 의해 밸브체(4c)는 밸브 시트(4b)를 개폐하게 됨에 따라 플랜트에 설치된 밸브의 개도율이 결정되어 밸브 관로(7)의 내부에 흐르는 유체의 유량 또는 압력이 제어된다.

이러한 공기구동 밸브는 밸브가 구동되기 위한 요구힘이 밸브가 허용할 수 있는 출력힘 보다 크면 밸브의 동작이 원활치 못함으로써 관로 내부의 유체 유량 또는 압력을 조절할 수 없고 이로 인해 발전소 및 대형 플랜트의 안전성을 보장할 수 없다. 예시하면, 상기 밸브가 유체를 차단하기 위해 요구되는 압력이 10이라 가정할 경우, 밸브 자체에서 허용되어 다이어프램에 공급할 수 있는 공압이 8정도라면 상기된 문제점이 발생됨은 당연하다.

상기 문제점을 해소하기 위해 종래에는 밸브를 운전할 수 있는 지의 여부를 판단하기 위해서는 밸브를 완전분해 하여 밸브의 각 구성요소의 고장의 유, 무를 확인하거나 밸브의 단순 개폐 동작을 통해 밸브의 개도량과 완전 밀폐를 확인하고 밸브의 교체의 유, 무를 판단하였다.

상기와 다른 판단 방법으로 밸브 진단장치를 이용하는 경우, 밸브의 개도와 구동부의 공기압력의 상관관계를 분석하여 밸브의 전체 개도량, 밸브의 개도 및 공기압력의 선형성, 밸브의 마찰력 등을 구하고 밸브 제작사에서 제공한 설계값과 비교하여 밸브의 각 구성요소의 고장 유, 무를 판별하였다.

상기와 같은 밸브의 운전 가능성 여부를 판단하는 방법에 의하면, 전자의 경우, 밸브의 완전분해를 통한 밸브의 각 구성요소의 고장진단은 구성요소의 결함을 가시적으로 직접 확인할 수 있는 경우에만 가능하기 때문에 판단결과의 정밀도가 대단히 낮게 된다. 또한, 후자의 경우 밸브진단장치에 의한 판단은, 각 구성요소의 복합적인 성능저하로 인해 발생되는 밸브의 전체적인 성능저하를 판단하지 못하게 된다.

결국, 상기와 같은 전자와 후자의 판단방법에 의하면 얻어진 판단결과가 대단히 낮은 정밀도를 갖기 때문에, 밸브의 운전도중 밸브가 유체압력을 극복하지 못하고 파손되거나 누수되는 안전성이 저하되는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로서, 밸브의 운전성능을 판단하기 위해 밸브의 요구힘/토크와 밸브의 출력힘/토크를 각 구성부분의 개별적인 정확한 데이터를 산출하고, 이를 종합하여 밸브의 현실적인 운전성능을 판단할 수 있도록 하고, 밸브의 개폐동작 뿐만 아니라 밸브의 개도량을 제어하여 유체의 유량과 압력을 제어하는 기능을 수행하므로 밸브의 개도에 따른 성능평가를 수행할 수 있도록 한 성능진단 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 특징을 갖는다.

본 발명은 공기구동식 밸브에 공기의 공급, 유체의 진행, 구동부의 구동상태를 감지하여 각 구동구성을 제어하고, 그 결과치를 연산하는 제어부를 밸브와 연결하여 구성하는 단계와; 상기 밸브를 구동시키기 위해 밸브체가 관로로 진행되는 최소한의 힘을 계산하여 밸브요구힘을 산출하는 단계와; 상기 밸브체가 관로를 차단하기 위해 공급할 수 있는 최대의 힘을 계산하여 밸브출력힘을 산출하는 단계와; 상기 밸브출력힘에서 밸브요구힘을 감산하여 밸브의 운전성능을 계산하고, 계산된 운전성능과 미리 설정된 기준값을 대비하여 운전성능을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 특징이 적용된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 성능진단 방법을 수행하기 위한 측정구성의 블록도이다. 도면 중 도 1과 동일한 부품은 동일한 부호로 표기한 것임을 밝혀둔다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 측정구성은 밸브에 공기가 공급되는 지점 및 밸브의 구동부(5), 유체가 통과하는 지점 등에 각각 설치된 다수의 센서(S)와, 기본적으로 공기의 공급 및 밸브의 구동을 제어하기 위한 프로그램이 내장되고, 상기 센서(S)에 의해 감지 검출된 공기압력, 변위, 유량 등의 신호를 전달받아 밸브의 운전성능을 판단하기 위한 제어부(30)로 구성된다.

도면 중 부호 8은 공기를 공급하기 위한 공급부로 컴프레서 등을 표시하며, 부호 9는 공급부에 의해 공급되는 공기를 일정한 압력으로 유지하기 위한 레귤레이터이다.

상기 밸브의 구동부(5)는 공기의 압력에 의해 유동되는 다이어프램(5a)과, 다이어프램(5a)에 의해 연동되는 스템(4d), 밸브체(4c), 밸브시트(4b) 및 이와 접촉된 주변의 지점을 의미한다. 상기 센서(S)는 공기의 공급라인에 설치된 다수의 공기압력센서(11)와, 스템(4d)의 변형률을 검출하기 위한 스트레인게이지(12)와, 스템(4d)의 위치변화를 검출하는 변위센서(13)와, 관로(7)의 전, 후측(밸브를 기준 하여 유체가 진입하고 통과후의 측부)에 설치된 유체압력센서(14), 관로(7)의 전측 또는 후측에 설치된 유량센서(15), 온도센서(16)와, 공기가 밸브로 진입되기 이전에 공기의 온도, 습도를 검출하기 위한 온도센서(17), 습도센서(18) 등으로 구분되어 설치된다.

상기 제어부(30)는 밸브 구동시 요구되는 프로그램이 내장된 메모리 등을 포함하며, 센서(S)에 의해 검출된 신호를 전달받아 운전성능을 판단하기 위한 연산을 수행하도록 한 마이크로 프로세서 등의 구성이다. 특히, 상기 메모리에는 운전성능을 판단하기 위한 밸브의 설정값 등이 이미 저장되어 구성된다.

도 3은 본 발명에 의한 성능진단 방법이 수행되는 과정의 순서도이다.

도면을 참조하면, 밸브의 운전성능은 밸브에 제어부(30)를 비롯한 센서(S) 등의 측정구성을 설치하고(S1), 밸브요구힘, 밸브출력힘을 산출한 후(S2, S3), 이를 연산하여 운전성능을 계산하고(S4), 이 계산값을 미리 설정된 기준값과 대비하여 판단하게 된다(S5).

상기와 같은 과정에서 밸브요구힘(토크를 포함하는 의미임)은 밸브의 개폐시 밸브의 내적인 요인과 외적인 요인에 의해 밸브가 작동 중 발생하는 저항력으로 밸브의 차압에 의한 힘, 밸브의 마찰력에 의한 힘, 밸브의 디스크 상부에 유입되는 유체압력에 의한 힘, 밸브의 디스크 및 스템의 무게에 의한 힘이 있다.

즉, 밸브의 요구힘은 밸브의 차압에 의한 힘, 밸브의 마찰력에 의한 힘, 밸브의 디스크 상부에 유입되는 유체압력에 의한 힘, 밸브의 디스크 및 스템의 무게에 의한 힘을 모두 가산하여 산출할 수 있다. 아래의 수학식 1은 이를 나타낸다.

상기 밸브의 차압에 의한 힘은 밸브의 전단과 후단의 유체압력의 차이에 의해 밸브의 동작 중 디스크(6)에 발생하는 저항력으로 밸브의 차압과 밸브 시트의 면적의 곱으로 구한다.

상기 밸브의 마찰력에 의한 힘은, 밸브의 스템(4d) 및 구동부(5)의 스템(4d) 마찰력 등이 있으나, 일반적으로 밸브의 스템(4d)에서 발생하는 마찰력이 주된 요인으로 밸브의 스템(4d)과 스템(4d)의 외면에 접촉된 패킹과의 마찰력을 적용한다. 이 마찰력은 밸브 제작사에서 제공하는 패킹의 마찰력을 적용하여 왔으나 이것은 이상적인 설계값으로 패킹을 밸브에 설치하는 조립과정에서 사용자는 유체의 누설을 방지하기 위해 정해진 범위보다 더 큰 힘으로 패킹을 체결하는 경우가 많다. 따라서, 밸브 제작사에서 제공한 설계값은 실제 밸브보다 너무 적거나 상황에 따라 너무 보수적인 값을 제공함으로써 그 불확실도가 크다.

이러한 불확실도를 해소하기 위해, 밸브 제작사에서 제공한 설계값과 밸브 시험을 통해 도출한 밸브 마찰력을 적용하는 것을 모두 고려하는 것이 바람직하다. 여기서, 밸브 시험을 통한 밸브 마찰력은 관로의 유체가 흐르지 않는 정적시험 조건에서 통상의 방법에 의해 패킹 마찰력을 직접 측정하거나 밸브의 개도와 구동부의 공기압력의 관계를 이용하여 도출할 수 있다. 이는 밸브를 1회 작동 또는 수회 개폐하여 얻은 구동부(5)의 열림시 공기압력과 닫힘시 공기압력의 차이의 1/2과 구동부의 유효면적의 곱을 이용하여 계산한다.

상기 밸브의 디스크(6) 상부 유체 압력에 의한 힘은 디스크(6) 상부에 유입되는 유체압력에 의해 스템(4d)이 작동 중 발생하는 저항력으로 디스크(6) 상부의 유체압력과 스템(4d)의 단면적의 곱으로 계산할 수 있다.

상기 밸브의 디스크(6) 및 스템(4d)의 무게에 의한 힘은 스템의 무게와 디스크의 무게에 의해 밸브의 작동 중 저항력으로 스템의 무게와 디스크의 무게를 적용한다.

상기 밸브출력힘(토크를 포함하는 의미임)은 구동부(5)의 출력힘과 구조적 취약힘으로 구분하며 각 운전여유도를 독립적으로 도출하는 경우, 각각을 밸브의 출력힘으로 계산하고 만약 통합하여 도출하는 경우 구동부의 출력힘과 구조적 취약힘 중 작은 값을 밸브의 출력힘으로 결정한다.

특히, 구동부(5)의 출력힘은 구동부(5)의 공기압력에 의한 힘과 스프링(10)에 의한 힘으로 구분된다. 여기서, 공기구동식 밸브는 단일구동방식과 더블구동방식으로 구분하는데, 단일구동방식은 밸브의 열림시와 닫힘시 한 방향은 공기압력에 의해 다른 방향은 스프링(10)에 의해 작동된다. 또한, 더블구동방식은 각 방향이 공기압력에 의해 구동되거나 한 방향은 공기압력에 의해 다른 방향은 공기압력과 스프링(10)에 의해 작동된다. 따라서, 밸브의 출력힘은 단일구동방식의 경우, 구동부의 공기압력과 스프링에 의한 힘으로 더블구동 방식의 경우, 구동부의 상부와 하부의 공기압력의 차이와 스프링에 의한 힘으로 작동된다.

아래의 수학식 2는 이를 나타낸다.

상기 밸브 구동부의 공기압력에 의한 힘은 구동부(5)에 유입되는 공기압력과 구동부(5)의 유효면적으로 계산한다. 특히 더블구동방식의 경우, 상부와 하부의 공기압력의 차이와 구동부의 유효면적으로 계산한다.

상기 밸브의 구동부(5) 스프링(10)에 의한 힘은 스프링(10)의 변위에 의한 힘과 스프링(10)의 초기 힘으로 계산된다. 즉, 스프링(10)에 의한 힘은 현재 스프링(10)의 압축 또는 인장에서의 변위와 스프링(10) 탄성계수의 곱과 스프링의 초기 위치에서의 스프링(10) 프리로드(강도)를 합하여 계산한다. 이 때, 스프링(10) 탄성계수는 밸브 제작사에서 제공한 설계값을 적용하는 것이 일반적이나, 밸브의 사용기간 동안 스프링(10)의 탄성계수가 변화할 수 있고 밸브의 설치조건에 따라 스프링(10) 프리로드가 변할 수 있으므로 정적시험에 의해 밸브의 개도와 구동부(5) 공기압력의 상관관계로부터 도출된 시험값을 적용하는 것이 우선된다.

상기와 같은 방법으로 공기구동식 밸브를 작동하는데 있어 요구되는 힘과 밸브가 최대로 허용할 수 있는 출력힘을 산출한다. 여기에 밸브의 각 구성요소(다이어프램, 구동부 스프링, 스템 스프링, 요크, 플랜지, 스템 등)의 구조적 취약성을 계산하여 밸브의 출력힘과 비교하고 작은 힘을 밸브가 허용할 수 있는 힘으로 선정한다.

이러한 밸브의 각 구성요소의 취약성은, 밸브가 작동하는데 있어 각 구성요소의 재질의 물성과 구조형상을 고려하여 구조적으로 안전한 범위내의 최대 힘을 계산하여 산출하게 된다. 이는 밸브의 구동부(5)가 큰 힘을 생성할 수 있을지라도 구조적으로 그 힘을 견디지 못하면 밸브의 안전성을 보장할 수 없으므로 밸브의 허용 출력힘은 구동부(5)의 힘과 구조적으로 계산 각 요소의 힘을 비교하여 작은 힘을 밸브의 허용 출력힘으로 선정한다.

상기 운전성능을 계산하고 판단하는 과정은, 밸브의 요구힘과 밸브의 최대허용 힘의 관계로부터 밸브의 운전 여유도를 산출하고 이를 이용하여 공기구동식 밸브의 운전성능 상태를 판단한다. 즉, 상기 운전 여유도를 산출하기 위해서는 밸브출력힘에서 밸브요구힘을 감산(운전여유도 = 밸브출력힘 - 밸브요구힘)하게 된다. 결국 운전성능의 판단은 운전 여유도와 전술된 기준값(제어부의 메모리에 이미 저장된 설정값)이 대비되어 수행되는 것이다.

여기서, 밸브의 허용 출력힘을 구동부(5)의 힘과 구조적 취약힘을 비교하여 작을 값을 선정하는 경우로 하여 운전 여유도를 산출하는 경우와 밸브의 요구힘과 밸브의 구동 출력힘의 관계로부터 구동부(5)의 운전 여유도를 독립적으로 계산하거 나 밸브의 요구힘과 밸브의 구조적 취약힘의 관계로부터 구조적 운전 여유도를 독립적으로 산출 할 수 있다.

즉, 상기 운전여유도는 구동부 운전여유도와 구조여유도로 구분되며, 상기 구동부 운전여유도는 구동부에 전달되는 공기힘과 스프링에 의한 힘을 가산하여 산출된 구동부 출력힘에서 밸브요구힘을 감산(구동부 운전여유도 = 구동부 출력힘 - 밸브요구힘)하여 산출된다. 또한, 상기 구조여유도는 각 구성요소의 구조적 취약성을 산출하여서 된 구조적 취약힘에서 밸브요구힘을 감산(구조여유도 = 구조적 취약힘 - 밸브요구힘)하여 산출하게 된다.

이와 같은 각각의 운전여유도는 백분율로 표시된다. 즉, 상기 백분율을 표시하기 위해 운전여유도(%) = (밸브 출력힘 - 밸브 요구힘)/밸브 요구힘 × 100, 구동부 운전여유도(%) = (구동부의 출력힘 - 밸브 요구힘)/밸브 요구힘 × 100, 구조여유도(%) = (구조적 취약힘 - 밸브 요구힘)/밸브 요구힘 × 100 로 계산을 수행하여 결과를 산출한다.

상기와 같은 각각의 과정을 수행한 후, 상기 운전성능의 판단결과가 기준값보다 작은 경우(S6)(큰 경우에는 밸브의 사용상 문제가 없기 때문에 운전성능 평가를 완료함(S7))에는 정적시험을 수행한 후(S8) 밸브의 운전성능을 계산하고, 운전성능의 계산값과 기준값을 대비하여 운전성능을 다시 판단하게 된다(S10).

여기서, 상기 밸브의 정적시험은 밸브의 내부에 유체가 흐르지 않는 조건에서 밸브의 개폐를 1회 작동 또는 수회 작동시키면서 밸브의 구동부에 유입되는 공기압력, 밸브의 개도, 밸브의 스템(4d) 힘을 측정하여 밸브의 개도와 구동부의 공기압력의 상관관계로부터 밸브의 요구힘과 출력힘에 필요한 계산변수를 산출하는 것이다. 이 때, 정적시험에서 도출한 계산변수는 스프링계수, 패킹마찰력, 시트 힘, 최대와 최소 벤치셋, 스프링 프리로드 등이 있다.

이 때, 상기 정적시험은 계산변수를 산출한 후, 이 계산변수가 적용된 밸브요구힘과 밸브출력힘을 산출하는 과정(S9)을 포함한다.

또한, 상기와 같은 과정을 수행한 후, 정적시험에 의한 운전성능의 판단결과가 기준값보다 작은 경우(S11)(큰 경우에는 밸브의 사용상 문제가 없기 때문에 운전성능 평가를 완료함)에는 밸브 교정 및 보수를 수행하고 다시 정적시험을 수행하며 운전성능의 판단결과가 기준값보다 작은 경우 동적시험을 수행하여(S12) 운전성능과 기준값을 대비한 후 밸브의 운전성능을 계산하고, 운전성능의 계산값과 기준값을 대비하여 운전성능을 다시 판단하게 된다(S14).

이 때, 상기 밸브 교정 및 보수는 보수자의 의도 또는 작업메뉴얼 등의 지시에 따라 1회 이상 수회 실시할 수 있는 것이며, 이는 밸브의 종류, 규격 등에 따라 교정 및 보수를 수행해야 하는 각 구성의 상태에 대응하여 적당한 횟수가 설정된다.

또한, 상기 동적시험은 밸브의 요구힘에 가장 지배적인 계산변수인 밸브의 전단과 후단의 유체압력과 차압을 밸브 제작사로부터 제공받을 수 없는 경우, 상용해석 프로그램을 이용하여 정확히 모사할 수 없는 경우, 정적시험에 설치된 센 서(S)와 더불어 밸브의 전단과 후단에 유체압력센서(14)와 유량센서(15)를 설치하고 밸브 내에 유체를 유입하여 밸브의 개폐를 1회 작동 또는 수회 작동시키면서 유체압력과 유량을 측정하고 이를 요구힘에 적용하는 것이다.

이 때, 상기 동적시험은 밸브요구힘과 밸브출력힘을 산출하는 과정(S13)을 포함한다.

이 후, 상기과정에서 운전성능의 판단결과가 기준값보다 작은 경우(S15)(큰 경우에는 밸브의 사용상 문제가 없기 때문에 운전성능 평가를 완료함)에는, 밸브의 각 구성요소를 분해하여 개개의 성능을 진단하고(S16), 성능이 저하된 구성요소에 대해서는 교정이나 보수를 수행하거나, 교정, 보수가 불가능할 경우 부품 또는 밸브 자체를 교체하게 된다.

상기와 같은 과정은 제어부(30)에 의해 일괄적으로 수행되며, 특히, 운전성능을 판단하기 위해 요구되는 밸브요구힘, 밸브출력힘, 운전여유도 등의 수치데이터는 제어부(30)에 저장된 연산프로그램에 의해 연산될 수 있다. 또한, 상기 제어부(30)는 외부의 컴퓨터, 전용의 단말기 등의 모니터, 프린터에 연결되어 그 결과를 운전성능 평가자 등이 직접 확인할 수 있도록 함은 당연하다.

이상에서 설명한 것과 같이 본 발명은, 밸브의 운전성능을 밸브가 실제로 구 동할 때 발생되는 각 구성에 의한 밸브의 요구힘/토크와 밸브의 출력힘/토크의 정확한 데이터가 산출되고, 이를 종합적으로 진단하여 보다 현실적이고 정밀한 진단결과가 얻어지게 된다.

따라서, 본 발명은 밸브의 운전가능성 여부 및 현 상태의 밸브 정확한 성능 및 나아가 밸브의 사용수명을 보다 정확하게 예측할 수 있게 되어 밸브를 보다 안전하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

공기구동식 밸브에 공기의 공급, 유체의 진행, 구동부의 구동상태를 감지하여 각 구동구성을 제어하고, 그 결과치를 연산하는 제어부(30)를 밸브와 연결하여 구성하는 단계와;

상기 밸브를 구동시키기 위해 밸브체(4c)가 관로(7)로 진행되는 최소한의 힘을 계산하여 밸브요구힘을 산출하는 단계와;

상기 밸브체(4c)가 관로(7)를 차단하기 위해 공급할 수 있는 최대의 힘을 계산하여 밸브출력힘을 산출하는 단계와;

상기 밸브출력힘에서 밸브요구힘을 감산하여 밸브의 운전성능을 계산하고, 계산된 운전성능과 미리 설정된 기준값을 대비하여 운전성능을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 운전성능의 판단결과가 기준값보다 작은 경우, 밸브의 내부에 유체가 흐르지 않는 조건에서 밸브의 개폐를 1회 작동 또는 수회 작동시켜 구동부의 공기압력의 상관관계에 의해 밸브요구힘, 밸브출력힘에 필요한 계산변수를 산출하는 정적시험을 수행한 후 밸브의 운전성능을 계산하고, 운전성능의 계산값과 기준값을 대비하여 운전성능을 다시 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기구동 식 제어밸브의 성능진단 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 운전성능의 판단결과가 기준값보다 작은 경우, 밸브의 내부에 유체를 진행시키고 밸브의 개폐를 1회 작동 또는 수회 작동시켜 밸브의 전단과 후단의 유체압력과 차압을 검출하여 밸브요구힘에 적용하는 동적시험을 수행한 후 운전성능과 기준값을 대비한 후 밸브의 운전성능을 계산하고, 운전성능의 계산값과 기준값을 대비하여 다시 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 운전성능의 판단결과가 기준값보다 작은 경우, 밸브의 각 구성요소를 분해하여 개개의 성능을 진단하고, 성능이 저하된 구성요소 또는 밸브 자체를 교체하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밸브의 요구힘은 밸브의 차압에 의한 힘과, 밸브의 마찰력에 의한 힘 과, 밸브의 디스크(6) 상부에 유입되는 유체압력에 의한 힘과, 밸브의 디스크(6) 및 스템(4d)의 무게에 의한 힘, 밸브의 밀봉력을 가산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밸브의 출력힘은 구동부에 전달되는 공기힘과 스프링에 의한 힘을 가산하여 산출된 구동부 출력힘과 각 구성요소의 구조적 취약성을 산출하여서 된 구조적 취약힘 중 작은 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 운전성능의 계산값은 운전여유도로 표시되며, 상기 운전여유도는 밸브출력힘에서 밸브요구힘을 감산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 운전여유도는 구동부 운전여유도와 구조여유도로 구분되며, 상기 구동부 운전여유도는 구동부(5)에 전달되는 공기힘과 스프링에 의한 힘을 가산하여 산출된 구동부 출력힘에서 밸브요구힘을 감산하여 산출되고, 상기 구조여유도는 각 구성요소의 구조적 취약성을 산출하여서 된 구조적 취약힘에서 밸브요구힘을 감산하여 산출된 것을 특징으로 하는 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 여유도는 감산된 계산값을 밸브요구힘으로 나누고 100을 곱해서 된 백분율로 표시되는 것을 특징으로 하는 공기구동식 제어밸브의 성능진단 방법.