KR102086706B1 - 비산 배출 탐지 장치 - Google Patents

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KR102086706B1
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Abstract

본 발명의 실시예들은 밸브(10)용 밸브 조작기(20)를 포함한다. 이러한 밸브 조작기(20)는 밸브 조작기 하우징(22)을 포함하고, 이러한 밸브 조작기 하우징(22)은 상기 밸브 조작기 하우징 내에 형성되고, 사용시 밸브(17)의 밸브 스템 통로와 적어도 부분적으로 인접하게 위치한 적어도 하나의 공동(30)을 포함한다. 이러한 공동은 고정된 부피를 가지고, 외부 환경으로부터 밀폐된다. 밸브 조작기는 또한 비산 배출 탐지기(40)를 더 포함한다. 이러한 탐지기는 공동의 내부 또는 공동 내에서의 유체의 압력과 온도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서(42, 44)를 포함한다. 이러한 탐지기는 또한 프로세서를 포함하는데, 이러한 프로세서는 적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수신하기 위한 입력, 상기 입력과 통하게 연결되고 상기 입력으로부터 상기 데이터를 수신하며 상기 공동 내의 온도 및 압력의 변화를 비교함으로써 상기 공동 내의 물질의 양의 변화를 모니터링하도록 구성된 처리 유닛, 및 상기 프로세서가 상기 공동 내의 물질의 증가를 나타낼 때 비산 배출의 표시를 제공하기 위한 출력을 포함한다.

Description

비산 배출 탐지 장치
본 발명은 비산(fugitive) 배출 탐지를 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 하지만 배타적이지 않게, 공업용(industrial) 밸브들을 사용하기 위한 비산 배출 탐지 설비에 관한 것이다.
공업용 밸브들은 제조업, 토목(civil) 관련 서비스들 및 다른 산업에서 유체들의 흐름을 제어하기 위해 전체적으로 매우 널리 사용되고 있다. 예를 들면, 공업용 밸브들은 오일과 가스, 물과 폐수, 동력(power), 해양, 광업, 식품, 제약, 및 화학 업계에서 사용될 수 있다. 공업용 밸브들은 누설을 최소화하게 설계되어야 한다. 특히 밸브들은 그 특성상, 그것들이 임의의 산업용 흐름 시스템에서 잠재적인 누설 위치를 나타나게 되는 고정되지 않은(non-static) 밀봉을 필요로 한다. 밸브 제작자들은 항상 위험을 감소시키기 위해 그들의 제품을 개선하고 있지만, 이는 누설 위험 전부를 제거할 수는 없다. 그러한 누설은 이익/수익의 손실, 유지비용 증가, 조작자들에 대한 공정 위험/위험 증가, 오염의 위험(환경에 대한) 및/또는 오염의 위험(유체/제품에 대한)을 초래할 수 있다.
이들 위험은 비산 배출 제어의 원리들에 따른 제어 방법들을 구현함으로써 완화될 수 있다. 다수의 지역적 지령/규정에 따르면, 우선순위에 의한 비산 배출 제어를 위한 제안된 접근 및/또는 최상의 실시는 다음과 같다:
ⅰ. 비누설 또는 누설밀봉 장비의 선택에 의한 예방,
ⅱ. 누설의 탐지를 위한 모니터링,
ⅲ. 가능한 신속하게 누설을 수리하는 것,
ⅳ. 누설 예방 달성의 지속적인 품질 향상.
본 발명은 두 번째 이슈, 즉 누설의 모니터링과 탐지를 직접 다루기 위한 것이다. 이는 관련 분야에서 "비산 배출 탐지"라고 흔히 부른다. 하지만, 제3 원칙과 제4 원칙은 비산 배출 제어 및 탐지의 실행에 의해 직접 영향을 받는 것을 알게 된다. 그것만으로, 당업자라면 효과적인 비산 배출 탐지 시스템이 더 넓은 비산 배출 제어 프로세스들에 충분한 영향을 미칠 수 있다는 것을 알게 된다.
비산 배출 탐지를 위해 현재 사용 중인 및/또는 상업적으로 입수 가능한 다수의 기존의 접근 방법이 존재한다.
그러한 기술들은 수작업의 노동 집약적인 탐지에 의존한다. 예를 들면, 조작자/검사자가 장비로부터 이상한 잡음을 듣는 가청 소음 탐지; 의심이 가는 누설 영역에 스프래이(spray)가 뿌려지고, 누설이 존재할 때 볼 수 있는 기체 기포가 결과로서 생기는 가스 누설 스프레이(Gas Leak Spray)의 사용; 또는 밸브가 격리되고 수작업으로 검사되는 전통적인 밸브 격리 및 검사(아마도 예방 유지 보수 프로그램의 부분으로서)가 있다. 분명히, 이들 방법은 정확도가 제한되고 시간을 소모하는 노동 집약적인 방법이다(종종 전문가의 숙련된 노동을 요구하는).
따라서, 비산 배출 탐지 분야에서 자동화하거나 거들려고 노력하는 다양한 개발예가 존재해왔다.
손으로 들 수 있거나 검사요원이 착용할 수 있고, 환경을 판단하며 배출 감지시 경보를 방출하는 가스 누설 검출 장치들이 이용 가능하다. 그러한 "탐지기(sniffer)" 장치들을 사용하는 검사들은 고정된 간격(interval)으로 행해질 수 있다(이러한 간격들은 안전에 기초하여 결정된다). 보통 그러한 장치들은 사용자에게 해가 될 수 있는 휘발성 가스의 위험한 레벨들의 탐지에 집중된다.
더 많은 흔한 시스템들 중 하나는 적외선 온도 측정 도구(tool)들을 사용하는 것이다. 이들 도구는 밸브의 업스트림(upstream)과 다운스트림(downstream)에서의 온도 값들을 측정하고 비교한다. 주울-톰슨(Joule Thomson) 효과는 업스트림 온도와 다운스트림 온도 모두가 같아야 함을 진술하는데, 즉 이들 밸브 사이의 그러한 불일치는 비산 배출의 표시기일 수 있기 때문이다. 하지만, 이러한 방법에 의해서 모든 누설이 탐지될 수 있는 것은 아니다(일부 누설은 측정 가능한 온도차를 일으키지 않는다). 또한 파이프라인들과 피팅(fitting)들의 외부 온도 판독이 다른 외부 요인들에 의해 영향을 받을 수 있고, 이는 전체적으로 누설들에 관련된 변화들을 탐지하는 정확도 또는 심지어 그러한 능력의 손실을 가져올 수 있다.
또 다른 탐지 시스템은 밸브 내의 난류의 간접적인 측정을 활용하고 그러한 난류에서의 변화에 기초하여 누설을 판단할 수 있는 음향 배출(Acoustic Emission)들이다. 그러한 시스템들은 누설의 간접적인 표시만을 제공하고, 특별한 밸브에 대한 광범위한 개조(tailoring)를 요구한다. 예를 들면, 변화들의 탐지를 지원하기 위해 경험적 데이터의 큰 데이터베이스가 필요로 하고, 탐지시의 많은 변동은 특별한 밸브와 흐름 상태들의 특정된 상세한 지식을 필요로 한다.
마지막으로, 가능한 누설 경로들을 찾기 위해 초음파가 밸브를 통과하게 하는 초음파 청진기(Ultrasonic Stethoscopes)들이 사용될 수 있다. 이러한 방법의 효율은 현재 확인되지 않는다. 하지만, 부근의 잡음을 걸러내기 위해 듣는 주파수가 매우 조심스럽게 선택되어야 하기 때문에 이러한 접근법에 대한 명확한 한계/어려움이 존재한다. 따라서 초음파 청진기의 사용은 특별히 훈련되고 숙련된 조작자를 요구한다.
그러므로 비산 배출 탐지와, 특히 밸브와 연관된 비산 배출을 돕는 것 및/또는 자동화하는 것을 위한 배출 탐지 방법 및/또는 기기를 제공하려는 욕구가 남아 있음을 알게 된다. 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들은 전술한 방법들 중 일부의 단점들 중 적어도 일부를 다룰 수 있는 대안적인 배출 탐지 시스템을 제공하려고 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브용 밸브 조작기(operator)가 제공되고,
이러한 밸브 조작기는 밸브 조작기 하우징과 비산 배출 탐지기를 포함하며,
상기 밸브 조작기 하우징은, 상기 밸브 조작기 하우징 내에 형성되고, 사용시 상기 밸브의 밸브 스템 통로(stem passage)와 적어도 부분적으로 인접하게 위치하는, 적어도 하나의 공동(cavity)을 포함하고, 상기 공동은 고정된 부피를 가지고 외부 환경으로부터 밀폐되어 있고,
상기 탐지기는 상기 공동의 내부 내의 유체의 온도와 압력을 측정하기 위한 적어도 하나의 센서와 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수신하기 위한 입력;
상기 입력과 통하게(communicably) 연결되고 상기 입력으로부터 상기 데이터를 수신하며 상기 공동 내의 온도 및 압력의 변화를 비교함으로써 상기 공동 내의 물질의 양의 변화를 모니터링하도록 구성된 처리 유닛; 및
상기 프로세서가 상기 공동 내의 물질의 증가를 나타낼 때 비산 배출의 표시를 제공하기 위한 출력을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브가 제공되고,
이러한 밸브는 사용시 밸브 부재를 움직이기 위한 밸브 작동(actuation) 스템(stem), 및 상기 밸브를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 밸브 스템 통로를 형성하는 부분을 포함하는 하우징을 포함하고,
상기 밸브는, 상기 하우징 내에 형성되고, 사용시 상기 밸브 스템 통로와 적어도 부분적으로 인접하게 위치하는 적어도 하나의 공동을 더 포함하고, 상기 공동은 고정된 부피를 가지고 외부 환경으로부터 밀폐되어 있고,
상기 밸브는 비산 배출 탐지기를 더 포함하고, 상기 탐지기는 상기 공동의 내부 내의 유체의 온도와 압력을 측정하기 위한 적어도 하나의 센서와 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수신하기 위한 입력;
상기 입력과 통하게 연결되고 상기 입력으로부터 상기 데이터를 수신하며 상기 공동 내의 온도 및 압력의 변화를 비교함으로써 상기 공동 내의 물질의 양의 변화를 모니터링하도록 구성된 처리 유닛; 및
상기 프로세서가 상기 공동 내의 물질의 증가를 나타낼 때 비산 배출의 표시를 제공하기 위한 출력을 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 통합된 밸브 비산 배출 탐지 설비를 가지는 공업용 밸브 조작기가 제공된다.
본 발명의 상황에서, 통합된 비산 배출 탐지 설비는 밸브 조작기 내로 적어도 부분적으로 통합되어 있지만 제어/모니터링 네트워크 내로 임의로 통합될 수 있는 탐지기를 포함한다는 점을 알 수 있다. 일부 실시예들에서는 국부적인(local) 프로세싱 유닛에 밸브 조작기가 제공될 수 있다. 대안적으로, 원격 프로세서(예를 들면, 복수의 장치에 의해 공유된 컴퓨터)가 네트워크에 걸쳐 데이터를 수신하는 프로세서를 가지고 활용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 밸브용 밸브 조작기가 제공되고, 이러한 밸브 조작기는 밸브 조작기 하우징을 포함하고, 이러한 밸브 조작기 하우징은 상기 밸브 조작기 하우징 내에 형성되고, 사용시 상기 밸브의 밸브 스템 통로와 적어도 부분적으로 인접하게 위치하는, 적어도 하나의 공동과,
사용시 플랜지(flange)와 밀봉되게 맞물리도록 구성된 밀봉 면(sealing face)을 포함하고, 이러한 플랜지는 밸브 상에서 제공되며, 그러한 플랜지에 장착될 때 공동 또는 공동들을 외부 환경으로부터 격리하도록 밸브 스템 통로를 둘러싸고, 이러한 밸브 조작기는 또한 상기 공동에서 가스 상태를 모니터링하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함한다.
따라서, 밸브 조작자는 통합된 비산 배출 탐지 설비를 포함할 수 있다.
이러한 밸브는 공업용 밸브일 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예들은 통합된 밸브 비산 배출 탐지 설비를 가지는 밸브 조작기를 제공할 수 있다.
이러한 밸브 조작기는 밸브 스템과 맞물리고 사용시 밸브를 제어하고 작동시키기 위한 수단을 제공하기 위해, 당업자라면 알게 되는, 보통은 공업용 밸브에 부착되는 임의의 알려진 타입의 밸브 조작기 장치일 수 있다. 예를 들면, 가장 간단한 형태의 밸브 조작기는 간단한 작동 레버(lever) 또는 핸드-휠(hand-wheel)일 수 있다. 대안적으로 그러한 조작기는 밸브 작동기일 수 있고, 예를 들면 그러한 밸브 조작기는 전기식, 공기 작동식(Pneumatic) 또는 유압식 액추에이터 중 임의의 것일 수 있다. 밸브 조작기는 또한 기어박스 또는 어댑터와 같은 밸브 작동 시스템에서의 중간 성분일 수 있다. 그러한 중간 성분들은 공업용 밸브에 부착될 수 있고(밸브 스템에 맞물리기 위해), 그런 다음 밸브 액추에이터 등에 연결될 수 있다.
당업자라면 그러한 다양한 밸브 조작기가 회사들의 로토크(Rotork) PLC 그룹으로부터 바로 상업적으로 입수 가능하다는 점을 알게 된다. 유리하게, 본 발명의 실시예들은 비교적 최소의 변경만을 가지고 그러한 알려진 장치들 내로 쉽게 통합될 수 있다.
본 발명은 밸브 및/또는 밸브 조작기에서의 고정된 밀봉이 매우 신뢰할 수 있는(그리고, 명목상으로는 완벽한 밀봉이라고 간주될 수 있는)데 반해, 밸브 스템에서 제공된 것과 같은 회전 밀봉은 어쩔 수 없이 덜 신뢰할 수 있다(그리고 따라서 보통 더 규칙적인 유지 보수와 검사를 요구한다)는 출원인의 인식에서 적어도 부분적으로 예상된다. 이와 같이, 밸브로부터의 비산 배출의 누설 경로는 가장 적은 저항을 갖는 경로로서, 밸브 스템 통로를 통하여(그리고 보통 스템과 밸브 하우징 사이의 공간을 닫기 위해 그러한 통로를 가로질러 제공된 회전 밀봉을 통하여), 밸브 조작기로 나아간다는 점을 예상한다는 것이 가능하다.
사용시 밸브 스템 통로를 가지고, 적어도 부분적으로 연속되는 공동을 제공함으로써, 그러한 공동은 임의의 그러한 비산 배출을 받게 된다. 유리하게, 본 발명의 실시예들은 밸브 자체에서보다는 밸브 조작기에서 모니터링/탐지가 행해지는 것을 허용하고, 이는 거의 항상 좀더 편리하고/편리하거나 즉시 접근 가능한 위치에 있게 된다. 심지어 실시예들이 좀더 편리한 위치에서 탐지가 행해지는 것을 허용할 수 있을지라도, 많은 종래 기술의 방법들(적외선 온도 또는 음향 배출과 같은)과는 다르게 본 발명의 실시예들은 누설 유체의 직접적인 시험을 가능하게 하는 것이 또한 유리하다.
또한, 밸브 조작기들은 일반적으로 쉽게 대체되거나 업그레이드된다는 점을 알게 된다(이에 반해 밸브는 연속적인 동작을 필요로 하는 흐름에 있을 수 있다). 예를 들면 밸브 조작기들은 일반적으로 표준화된 밸브 플랜지들 상에 부착하기 위해 구성될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예들에 따른 밸브 조작기는 기존의 공업용 밸브들에 즉시 새로 장착될 수 있다.
특히, 적어도 하나의 센서는 공동 내의 온도 및 압력을 측정할 수 있다. 밸브 조작기 내부에 적어도 하나의 센서가 제공될 수 있다. 이러한 적어도 하나의 센서는 일반적으로 공동의 내부와 직접 통하게 될 수 있다.
하나의 부피 내의 압력 및 온도는 그러한 부피 내에 존재하는 물질의 양에 직접 관련된다는 사실을 알게 된다(이상 기체 법칙에서 표현된 것처럼). 밸브 조작기에서의 공동의 부피는 알려져 있다. 또, 그러한 부피는 보통 일정하다. 압력 및 온도의 측정은 그러한 공동 내에서의 물질의 양의 임의의 변화 표시를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 공동은 하나의 밸브에 설치될 때 일반적으로 밀봉되기 때문에(공업용 밸브의 밸브 스템 통로와 적어도 부분적으로 연속적인 것보다는), 그러한 공동에서 탐지된 임의의 변화는 밸브 스템 하우징으로부터 빠져나간(즉, 밸브 스템 밀봉을 지나서 누설한) 것으로 추정될 수 있다. 그러므로 공동에서의 변화의 탐지는 밸브로부터의 비산 배출을 나타내는 직접적인 기준으로서 사용될 수 있다.
공동의 유효 부피가 일정한 상태로 확실히 유지되게 하기 위해서는, 밸브 스템 통로로부터의 누설 경로와 공동이 유체가 통하게 유지하면서 외부와 공동 사이의 양호한 밀봉을 보장하는 것이 중요하다. 이러한 밀봉은 밸브의 플랜지와 밸브 조작기의 밀봉 면 사이의 맞물림에 의해 제공된다. 밸브 조작기의 밀봉 면은, 예를 들면 오링(O-ring)과 같은 적어도 하나의 탄력 있는 밀봉 부재를 포함할 수 있다. 이러한 탄력 있는 밀봉 부재는, 효과적인 밀봉을 제공하기 위해 사용시, 플랜지의 대향하는 부분들과 밀봉 면 사이에서 압축될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따른 비산 배출 탐지 설비는 챔버(누설을 탐지하기 위한)에서의 물질의 양의 변화(일반적으로 증가)의 실제 양을 판단하기 보다는 그러한 변화를 탐지하기 위해서만 요구될 수 있다. 이는 그러한 실시예의 구현을 간단하게 할 수 있는데, 이는 그러한 공동의 부피가 만약 일정하다면 실제 공동 부피를 알거나 측정하는 것이 반드시 필수적이지는 않기 때문이다. 이는, 예를 들면 제조시 공차로 인해 요구된 임의의 에러 또는 조정을 유리하게 제거할 수 있다.
그러한 공동에는 초과압력 통기 배출구(overpressure vent outlet)가 제공될 수 있다. 이러한 공기구멍 배출구는 그러한 공동 내의 유체 압력이 미리 결정된 명목상 안전 압력 값을 초과할 수 없다는 점을 보장할 수 있다. 만약 그러한 압력이 명목상 안전 압력 값을 초과한다면, 초과압력 통기 배출구는 유체가 공동으로부터 외부 대기로 배출되는 것을 허용하게 된다. 미리 결정된 명목상 안전 압력은 손상이 밸브 조작기에 발생하지 않는 것을 보장하기 위해 충분히 낮게 되도록 선택될 수 있다. 미리 결정된 명목상 안전 압력 값은 비산 배출 탐지의 민감도를 초과하게 선택될 수 있다. 이와 같이, 보통의 동작시 임의의 비산 배출은 시스템이 배출해낼 필요성에 앞서서 시스템에 의해 탐지될 것으로 예상된다(그리고 명목상 안전 압력에 도달하는 하우징에서의 압력 이전에 배출이 일어나는 것을 방지하기 위한 행위가 가능할 수 있다). 초과압력 통기 배출구는, 예를 들면 선택된 명목상 안전 압력에 도달하거나 초과될 때 배출되는 것을 허용하기 위해 밸브 또는 버스트(burst) 다이어프램을 포함할 수 있다.
밸브 조작기는 또한 그것들이 비산 배출을 나타내는지를 판단하기 위해, 그리고 적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수신하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 이러한 프로세서는 밸브 조작기에 대해 국부적일 수 있거나 멀리 떨어져 위치할 수 있다(예를 들면, 네트워크화된 시스템의 부분으로서). 프로세서를 국부적으로 위치하게 하는 것은 시스템이 비산 배출의 탐지의 국부적인 표시를 제공하는 것을 유리하게 허용할 수 있다(예를 들면 리던던시(redundancy)가 제공되도록 모니터링 또는 제어 시스템에 신호를 보내는 것 외에).
프로세서는 예를 들면 적어도 하나의 센서로부터 공동에 관련되는 압력 및 온도 측정치를 수신하고, 그러한 공동 내의 물질의 임의의 변화가 발생하였는지를 판단하기 위해 배치될 수 있다. 이러한 프로세서는 예를 들면,
Figure 112018102804693-pct00001
를 계산함으로써 변화를 판단하도록 구성될 수 있고,
이 경우,
Figure 112018102804693-pct00002
은 몰 수의 비례 변화이고,
Figure 112018102804693-pct00003
는 본래의 공동 압력(즉, 자료 압력(datum pressure))이며,
Figure 112018102804693-pct00004
은 현재(측정된) 공동 압력이고,
Figure 112018102804693-pct00005
는 본래의 공동 온도(즉, 자료 온도)이며,
Figure 112018102804693-pct00006
은 현재 공동 온도이다.
이러한 프로세서는 만약
Figure 112018102804693-pct00007
이라면 비산 배출을 표시를 제공할 수 있다.
P0와 T0의 값은 장치가 리셋(re-set)될 때 프로세서에 의해 기록될 수 있다. 예를 들면, 프로세스가 압력과 온도 모두에 관한 데이터 값으로서 감지 값들을 기록하게 하는 리셋 버튼 또는 기능이 제공될 수 있다.
네트워크 모듈(module)(예를 들면, 프로세서에 연결되니 수신기/송신기)이 있는 밸브 조작기가 제공될 수 있다. 이는 예를 들면 제어 또는 모니터링 네트워크로의 비산 배출의 통합을 허용할 수 있다. 네트워크 송신기는, 예를 들면 종래의 유선 또는 무선 필드 네트워크로 연결되게 구성될 수 있다. 예를 들면, 네트워크 송신기는 Rotork로부터 입수 가능한 Pakscan 시스템과 호환되게 배치될 수 있다.
네트워크화된 비산 배출 탐지 설비들을 제공하는 것은 생생하고 연속적인 모니터링을 유리하게 허용할 수 있다. 또, 그러한 시스템은 임의의 밸브 에러들의 신속한 통지 또는 플래깅(flagging)을 제공함으로써, 주위 환경에 대한 비산 배출을 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 추가 실시예는 대응하는 복수의 밸브 중 하나와 각각 연관된 복수의 밸브 조작기를 포함하는 밸브 모니터링 시스템을 제공하고, 이 경우 각각의 밸브 조작기에는 일체형의(integral) 비산 배출 탐지 설비가 제공된다.
밸브 모니터링 시스템은 유선 또는 무선 네트워크를 포함할 수 있다. 이러한 밸브 모니터링 시스템은 중앙 제어기를 포함할 수 있다.
예를 들면, 각각의 밸브 조작기는 본 발명의 실시예들에 따른 밸브 조작기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서의 밸브 조작기는 밸브 및/또는 밸브 조작기의 작동 상태를 탐지하기 위한 추가적인 센서 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 밸브의 스트로크(stroke) 위치를 판단하기 위한 위치 표시기가 제공될 수 있다. 이러한 정보는 위치 센서들(예를 들면, 프로세서에서의)로부터 모니터링된 데이터를 가지고 통합될 수 있다. 이는 추가적인 진단상 목적을 위해 비산 배출 탐지로부터의 데이터가 활용되는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 모니터링 또는 제어 시스템은 배출이 일어나는 밸브 동작의 단계(stage)/위치를 상관시키기 위해 비산 배출 탐지와 함께 위치 센서 정보를 활용하는 것을 가능하게 할 수 있다.
하우징을 구성하는 밸브 조작기 하우징은 적어도 부분적으로는 밸브 조작기의 구성 성분들을 수용한다. 예를 들면, 그것은 캐스트(cast) 하우징일 수 있다. 그러한 하우징은 예를 들면 요구된 환경 밀봉 표준을 충족시키는 하우징일 수 있다.
본 발명의 추가 일 양태에 따르면, 밸브 액추에이터가 제공되고,
이러한 밸브 액추에이터는 사용시 드라이브 샤프트를 회전시키기 위한 모터;
상기 드라이브 샤프트에 의해 구동되며 사용시 밸브의 밸브 스템을 구동하기 위해 배치된 출력; 및
밸브 액추에이터 하우징을 포함하고,
이러한 밸브 액추에이터 하우징은 상기 밸브 액추에이터 하우징 내에 형성되고 사용시 밸브의 밸브 스템 통로와 적어도 부분적으로 연속적이 되게 위치한 적어도 하나의 공동과, 사용시 플랜지와 밀봉되어 맞물리게 구성된 밀봉 면을 포함하고, 이러한 플랜지는 상기 밸브 상에 제공되며 상기 플랜지 상에 장착될 때 외부 환경으로부터 공동 또는 공동들을 격리하도록 밸브 스템 통로를 둘러싸고, 이러한 밸브 액추에이터는 또한 그러한 공동에서의 가스 상태를 모니터링하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함한다.
출력은 기어(gear)를 포함할 수 있다. 이러한 기어는 드라이브 샤프트와 연관된 웜(worm)에 의해 구동될 수 있다.
본 발명의 추가 양태에 따르면, 본 명세서에 설명된 바와 같은 밸브 및 밸브 조작기를 포함하는 밸브 조립기가 제공된다.
당업자라면 비록 상업적으로는 덜 유용할지라도, 밸브 조립체의 밸브 조작기 부분 내로의 비산 배출 탐지의 통합의 기초가 되는 원리를 변경하지 않고 밸브 조작기 및 밸브가 완전체로 형성될 수 있다는 점을 알게 된다.
따라서 본 발명의 추가 양태에서는 밸브 조립체가 제공될 수 있고, 이러한 밸브 조립체는 밸브를 포함하고, 이러한 밸브는 밸브 부재, 밸브 작동(actuation) 스템, 및 상기 밸브를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 밸브 스템 통로를 형성하는 부분을 포함하는 하우징을 포함하고,
상기 밸브는 상기 하우징 내에 형성되고, 외부 환경으로부터 격리되어 있으며, 상기 밸브의 밸브 스템 통로와 적어도 부분적으로 연속되어 있는, 적어도 하나의 공동을 또한 포함하며, 상기 밸브는 공동 내의 기체 상태를 모니터링하기 위한 적어도 하나의 센서를 또한 포함한다.
이러한 밸브는 상기 밸브 스템으로부터 공동을 분리시키는 밸브 스템 밀봉을 포함할 수 있다.
적어도 부분적으로 밸브를 에워싸는 하우징과, 적어도 하나의 공동을 구성하는 하우징이 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 추가 일 실시예에 따르면, 밸브를 위한 비산 배출 탐지 설비를 제공하는 방법이 제공되고, 이러한 방법은
완전한 비산 배출 탐지를 포함하는 밸브 조작기를 제공하는 단계;
밸브 조작기가 비산 배출을 위한 누설 경로에 있도록 밸브 조작기를 밸브에 밀봉되게 연결하는 단계; 및
비산 배출을 탐지하기 위해 밸브 조작기 내의 유체 상태를 모니터링하는 단계를 포함한다.
이러한 방법은 개장(retrofitting) 방법일 수 있다. 따라서, 밸브 조작기를 제공하는 단계는 기존의 밸브 조작기를 제거하는 추가 단계를 포함할 수 있다.
밸브 조작기는, 예를 들면 본 발명의 임의의 실시예에 따른 밸브 조작기일 수 있다.
이러한 방법은 밸브 조작기를 제어 네트워크에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
유체 상태를 모니터링하는 단계는 임의의 비산 배출의 표시를 제공하기 위해, 밸브 조작기의 한 부분 내의 압력 및/또는 온도의 변화를 모니터링하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명은 다수의 실시예와 양태를 참조하여 위에서 설명되었지만, 이어지는 설명 또는 도면에서 또는 위에서 설명된 특징들의 임의의 창의적인 조합을 포함한다는 점이 이해되어야 한다.
이제, 본 발명의 구체적인 실시예가 예에 의해서만, 그리고 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 및 밸브 조작기를 개략적으로 예시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조작기에서 제공된 비산 배출 탐지 설비의 단면도를 개략적으로 예시하는 도면.
도 3은 본 발명의 대안 실시예에 따른 밸브 조작기에서 제공된 비산 배출 탐지 설비의 단면도를 개략적으로 예시하는 도면.
도 1은 공업적 응용예에서 유체의 흐름을 제어하기 위해 사용될 수 있는 전형적인 공업용 밸브 조립체(10)를 보여준다. 예를 들면, 이러한 밸브 조립체(10)는 오일과 가스, 물과 폐수, 동력, 해양, 광업, 식품, 제약, 및 화학 업계에서 사용될 수 있다. 이러한 밸브 조립체는 밸브 작동(actuation) 스템(14)에 연결된, 밸브 부재(12)를 포함하는 밸브(10)를 포함한다. 이러한 밸브는 예를 들면 1/4 회전 밸브 또는 다수 회전(multi-turn) 밸브 설비일 수 있다.
밸브 부재(12)와 스템(14)은 하우징(16) 내에 제공된다. 하우징(16)의 상부 부분은 밸브 스템 통로(17)를 포함하고, 플랜지(18)에서 끝난다. 스템 통로(17)와 스템(14) 사이에 적어도 하나의 스템 밀봉(15)이 제공되고, 이러한 스템 밀봉(15)은 사용 중인 밸브 하우징(16)으로부터 유체가 빠져나가는 것을 방지하도록 의도된다. 스템 밀봉(15)은 고정되지 않은 밀봉이기 때문에(스템(14)은 일반적으로 작용하는 동안에 통로(17)에 대해 회전하게 되기 때문에), 고정된 밀봉보다 덜 신뢰할 수 있는 밀봉을 제공한다(예를 들면, 밸브 하우징과 연관된 파이프 또는 도관 사이의 것들). 그러므로 밸브에서 누설이 발생할 때에는 스템 밀봉(15)이 가장 적은 저항을 갖는 경로이고, 밀봉(15)을 넘어서 그리고 스템 통로(17) 밖으로 지나가는 것으로 예상될 것이다.
밸브 조립체(1)는 또한 밸브 조작기(20)를 포함한다. 이러한 밸브 조작기(20)는 밸브 스템(14)의 상부 구동 부분과 구동 가능하게 맞물리고, 사용 중인 밸브 부재(12)를 제어하고 작동시키기 위한 수단을 제공한다. 밸브 조작기(20)는 플랜지(18)를 거쳐 밸브 하우징(16)에 연결되게 배치되는 밸브 조작기 하우징(22) 내에 제공된다. 밸브 조작기는 그것의 가장 간단한 형태가 핸드 휠(hand wheel)(연관된 기어링 설비를 포함할 수 있는)과 같은 수동(manual) 조작기일 수 있다. 도 1의 예에서는 밸브 조작기가 전기 밸브 액추에이터를 나타낸다(예를 들면, Rotork Controls Limited로부터 입수 가능한 IQ 액추에이터 범위 중 하나). 일부 실시예들에서는 밸브 액추에이터가 또한 밸브 작동 시스템에서의 중간 성분일 수 있는데, 이러한 중간 성분은 예를 들면 스템(14)과 구동 가능하게 맞물리지만 중간 성분에 동력을 공급하고/하거나 제어하기 위한 추가 액추에이터를 받는 밸브 플랜지(18)에 연결되는 어댑터 또는 기어박스이다.
도 2의 개략적인 부분 단면도에서 가장 잘 보이듯이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 밸브 조작기(20)에는 완전한 비산 배출 탐지 시스템이 제공된다(그것의 성분들과 작동은 아래에서 설명된다).
이러한 밸브 조작기(20)는 임의의 종래의 방식으로 밸브 플랜지(18)에 연결된다. 밸브 조작기 하우징(22)의 짝이 되는 표면은 밸브 플랜지의 대응하는 상면과 이웃하는 밀봉 면(23)을 제공한다. 밀봉 면에는 예를 들면 오목부(25)에서 수용된 오링(O-ring)과 같은 적어도 하나의 밀봉 부재(24)가 제공된다. 밸브 하우징(16)에 장착된 밸브 조작기(20)를 가지고, 밀봉 설비는 밸브 스템 통로(17)의 상부 끝 둘레에 밀봉을 효과적으로 형성한다.
밸브 조작기(20)에는 하우징(22)의 내부 내에 형성되는 공동(30)이 제공된다. 이러한 공동(30)은 임의의 편리한 모양 또는 프로필(profile)을 가질 수 있다. 공동(30)의 모양은 개개의 밸브 조작기(20)에 따라 달라질 수 있고, 예를 들면 복수의 서로 연결된 부공동(sub-cavity)들이나 챔버들로 형성될 수 있다. 하지만, 개개의 프로필에 관계없이, 공동(30)의 적어도 한 부분(32)은 밸브 조작기가 밸브(10)에 설치되었을 때 밸브 스템 통로(17)와 인접해야 한다. 플랜지(18)와 밀봉 표면(23) 둘레의 밀봉(명목상으로 완벽한 밀봉을 허용하는 것으로 고려될 수 있는 고정된 밀봉인)으로 인해, 하우징(22)에 의해 형성된 공동(30)은 비산 배출이 스템 밀봉(15)을 넘어서 빠져나간다면 스템 통로(17)로부터의(연속된 부분(32)을 거치는) 유일한 배출구이다.
공동(30) 내에서 위험한 압력 레벨들이 발생하는 것을 방지하기 위해, 초과압력 통기 배출구(34)가 제공되어 정상적으로 밀봉된 공동(30)의 외부 대기로의 분출을 가능하게 한다. 밸브 또는 파열 다이어프램과 같은 압력 제어기(35)가 정상적인 작동 동안에 초과압력 통기 배출구(34)를 폐쇄하여, 조작기(20)의 하우징(22) 내의 압력에 관한 명목상의 안전 값에 기초한 미리 결정된 압력에서의 분출만이 일어난다. 비산 배출 설비의 작동은, 정상적인 작동 동안에는 초과압력 통기 배출구(34)의 존재에 의해 영향을 받지 않는데, 이는 비산 배출 탐지의 민감도가 과도한 압력 상황을 초래하는 것이 요구되는 비산 배출의 레벨의 상당히 아래에 있게 선택될 수 있기 때문이다.
온도 센서(42)와 압력 센서(44)가 밸브 조작기(20) 내에 제공되고, 공동(30) 내에서의 유체의 직접적인 모니터링을 허용하게 구성된다. 온도 센서(42)와 압력 센서(44)는 공동(30) 내의 상태에 대한 정보를 프로세서(40)(예를 들면, 로직 솔버(logic solver)일 수 있는)에 제공한다. 예시된 실시예에서, 프로세서(40)는 밸브 조작기(20)에 대해 구성 요소로서 국부적으로 제공된다. 하지만, 미가공(raw) 데이트가 프로세서를 포함할 수 있는 원격 제어 또는 모니터링 위치로 대안적으로 보내질 수 있다는 점을 알게 된다. 밸브 조작기에는 인코더 장치(42)에 연결될 수 있는 밸브 위치 센서(46)와 같은 추가적인 상태 센서들이 임의로 제공될 수 있다.
다수의 밸브 장치를 모니터링하는 것과, 바람직한 생생하고 연속적인 모니터링을 허용하기 위해, 프로세서(40)에는 원격 모니터링 시스템(55)과의 사이를 인터페이스로 접속하기 위한 송신기 또는 네트워크 모듈이 제공될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 유선 시스템 또는 무선 시스템일 수 있는 필드 네트워크(55)를 통한 연결이 이루어질 수 있다.
일단 일 실시예에 따른 밸브 조작기(20)가 밸브(10)에 설치되었다면, 센서(42, 44)에 의해 제공된 압력 정보와 온도 정보가 비산 배출을 탐지하기 위해 프로세서(40)에 의해 활용될 수 있다.
이러한 프로세서는 이상 기체의 법칙, 즉 PV=nRT를 활용하고,
이 경우 P는 압력(Pa),
V는 부피(㎥),
n은 화학적 양(몰),
R은 이상기체 상수,
T는 온도(K)이다.
밸브 조작기(20)에서는, 공동(30)의 부피(V)가 일정하다. 또한, 누설을 탐지하기 위해, 몰수로 나타낸 비례 변화를 결정하기 위해 비산 배출 탐지가 오로지 요구된다. 그러므로 다음 등식, 즉
Figure 112018102804693-pct00008
이 유도될 수 있고,
이 경우,
Figure 112018102804693-pct00009
은 몰 수의 비례 변화이고,
Figure 112018102804693-pct00010
는 본래의 공동 압력(즉, 자료 압력(datum pressure))이며,
Figure 112018102804693-pct00011
은 현재(측정된) 공동 압력이고,
Figure 112018102804693-pct00012
는 본래의 공동 온도(즉, 자료 온도)이며,
Figure 112018102804693-pct00013
은 현재 공동 온도이다.
만약
Figure 112018102804693-pct00014
=0이라면 누설이 존재하지 않는다.
그 결과, 프로세서(40)는 밸브 조작기(42, 44) 내의 센서들에 의해 제공된 압력(P)과 온도(T)를 판독한 것을 사용하여 공동(30) 내의 n의 임의의 비례 변화를 계산할 수 있다. 공동이 정상적인 작동시 밀봉될 때, n의 임의의 탐지된 변화는 밸브 스템 통로(17)로부터 공동(30)으로 들어가는 비산 배출을 나타내는 것이 된다.
공동의 부피가 일정하다고 가정함으로써, 상이한 밸브 및 밸브 조작기들에 대한 본 발명의 실시예들의 구현은 매우 단순화된다는 점을 주목하는 것이 중요한데, 이는 프로세서(40)가 압력과 온도의 변화만을 측정할 필요가 있기 때문이다.
도 3에는 본 발명의 대안적인 일 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예에서는 샤프트(14') 상에 한 쌍의 이격된 밀봉 설비를 제공함으로써, 공동(30')이 플랜지(18') 아래에 형성된다. 샤프트(14')는 액추에이터로부터 연장하고 사용시 밸브 스템에 연결된 출력일 수 있다는 점을 알게 된다. 샤프트(14')는 밸브 스템의 구성 요소일 수 있다. 당업자라면 샤프트(14')가 본 발명의 상황에서 밸브 조작기인 것으로 간주될 수 있다는 점을 알게 된다.
샤프트(14')는 밸브의 밸브 스템 통로와 인접해 있는 샤프트 하우징(22') 내에 포함된다. 공동(30')은 샤프트 하우징(22')과, 샤프트(14')의 길이를 따라 축 방향으로 이격된 한 쌍의 밀봉 요소에 의해 샤프트(14') 둘레에 형성된다. 예시된 실시예에서, 밀봉 요소들은 팩(pack)(19')에 의해 형성된 1차(primary) 밀봉과 2차(secondary) 밀봉(15')(종래의 샤프트 밀봉일 수 있는)을 포함한다. 팩(19')은 샤프트 밀봉(15') 아래에 있지만, 하우징(22')과 샤프트(14')의 개개의 배치에 따라서 밀봉의 순서/유형은 반대로 될 수 있다는 점을 알게 된다. 그러므로 고정된 부피를 가지는 고리 모양의 공동(30')은 샤프트(14'), 하우징(22'), 및 밀봉(15', 19') 사이에 형성된다.
센서(42', 44')가 제공되고 이들은 공동(30') 내의 온도 및 압력을 측정한다(비록, 대안적으로 하나의 센서가 압력과 온도 모두를 감지하기 위해 배치될 수 있다는 점을 알게 될지라도). 챔버 내의 압력 및 온도에 관련되는 센서(들)로부터의 데이터가 이전 실시예에서처럼 프로세서에 제공되고, 압력 변화 및 온도 변화가 공동 내에서의 물질의 변화(즉, 유체의 양)를 나타내고 비산 배출의 표시를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
제1 실시예의 다른 특징들은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 제2 실시예로 통합될 수 있다는 점을 알게 된다. 예를 들면, 과도한 비산 배출의 경우에, 제어된 배출을 허용하기 위해 초과압력 통기 배출구가 공동(30')에 제공될 수 있다. 또, 하우징(22')은 밸브 하우징과 일체로 형성되거나 임의의 편리한 방식으로(적절한 밀봉이 제공된 채로) 하우징에 부착될 수 있다는 점을 알게 된다.
위 설명으로부터 본 발명의 실시예들이 밸브 조작기가 통합된 비산 배출 탐지 설비를 포함하는 유리한 설비를 제공할 수 있다는 점을 알게 된다. 실시예들의 장점은 다음 내용들, 즉
·명령(commission) 후에는 어떠한 노력 입력이 요구되지 않는다. 즉 정보가 적절한 인원에게 필드 네트워크(유선 또는 무선)를 거쳐 중계된다. 이러한 정보는 생생한 것이거나 연속적인 것일 수 있다,
·누설 유체의 직접적인 탐지,
·실시예들은 개선되고 좀 더 효과적인 자산(asset) 관리를 초래할 수 있는 진단 도구로서 사용될 수 있다,
·실시예들은 적절한 인원으로의 신속한 통지를 거친 비산 배출에 의한 환경으로 방출된 유체의 부피를 감소시키는데 도움이 될 수 있다. 이는 임의의 누설의 엄격함(severity)에 있어서의 상당한 감소와, 누설 장비의 적시의 수리 또는 교체를 초래할 수 있다,
·이러한 탐지는 이전의 경험적 데이터에 의존하지 않는다,
·예상 보수 관리를 위한 필요성을 최소화한다,
·밸브의 구체적인 지식을 요구하지 않는다,
·외부 노이즈에 의해 영향을 받지 않는다,
·다양한 유체에 관해 사용될 수 있다,
·밸브 작동과 간섭하지 않는다(즉, 제작 공정에 아무런 영향을 미치지 않는다),
중 하나 이상을 포함할 수 있다.
비록, 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 위에서 설명되었지만, 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변경 또는 수정이 이루어질 수 있다는 점을 알게 된다. 예를 들면, 설명된 실시예가 비산 배출을 탐지하기 위해 하나의 공동을 활용하고 있지만, 당업자라면 리던던시를 요구하는 시스템에서는 복수의 공동을 형성하고 각각의 공동에 본 발명의 방법론을 독립적으로 적용하는 것이 가능할 수 있다는 점을 쉽사리 예견할 수 있다.

Claims (19)

  1. 밸브 조작기로서,
    상기 밸브 조작기는 밸브 조작기 하우징과 비산 배출 탐지기를 포함하고,
    상기 밸브 조작기 하우징은, 상기 밸브 조작기 하우징 내에 규정되고 사용시 밸브의 밸브 스템 통로(valve stem passage)와 적어도 부분적으로 연속적이 되게 위치하는 적어도 하나의 공동(cavity)을 포함하고, 상기 공동은 고정된 부피를 가지고 외부 환경으로부터 밀폐되어 있고,
    상기 탐지기는 상기 공동의 내부의 유체의 온도와 압력을 측정하기 위한 적어도 하나의 센서와 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수신하기 위한 입력;
    상기 입력과 통하게(communicably) 연결되고 상기 입력으로부터 상기 데이터를 수신하며 상기 공동 내의 온도 및 압력의 변화를 비교함으로써 상기 공동 내의 몰 수의 비례 변화를 모니터링하도록 구성된 처리 유닛; 및
    상기 프로세서가 상기 공동 내의 몰 수의 증가를 나타낼 때 비산 배출의 표시를 제공하기 위한 출력을 포함하고,
    상기 프로세서는
    Figure 112019120592508-pct00030
    를 계산함으로써 상기 공동 내의 상기 몰 수의 비례 변화를 결정하고,
    Figure 112019120592508-pct00031
    은 몰 수의 비례 변화이고,
    Figure 112019120592508-pct00032
    는 본래의 공동 압력이고, 상기 본래의 공동 압력은 자료 압력(datum pressure)이며,
    Figure 112019120592508-pct00033
    은 측정된 공동 압력이고,
    Figure 112019120592508-pct00034
    는 본래의 공동 온도이고, 상기 본래의 공동 온도는 자료 온도(datum temperature)이며,
    Figure 112019120592508-pct00035
    은 측정된 공동 온도이고,
    Figure 112019120592508-pct00036
    인 경우 상기 프로세서는 누설이 존재하지 않는 것을 나타내고,
    Figure 112019120592508-pct00037
    인 경우 상기 프로세서는 비산 배출의 존재를 나타내는, 밸브 조작기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브는 공업용 밸브인, 밸브 조작기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 상기 공동의 내부와 직접 통해 있는, 밸브 조작기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공동에는 초과압력 통기 배출구(overpressure vent outlet)가 제공되고,
    상기 초과압력 통기 배출구는 상기 공동의 내부의 유체 압력이 미리 결정된 명목상 안전 압력 값을 초과하는 경우에 상기 유체가 상기 공동으로부터 외부 대기로 배출되는 것을 허용하는, 밸브 조작기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 밸브 조작기에 국부적으로 통합되도록 제공된 것인, 밸브 조작기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 조작기는 네트워크 모듈을 더 포함하는, 밸브 조작기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 조작기 하우징은 사용시 플랜지(flange)와 밀봉되게 맞물리도록 구성된 밀봉 면(sealing face)을 더 포함하고,
    상기 플랜지는 상기 밸브 조작기 하우징이 상기 플랜지에 장착될 때 상기 공동 또는 공동들을 외부 환경으로부터 격리하도록 상기 밸브 스템 통로를 둘러싸는 상기 밸브 상에 제공되는, 밸브 조작기.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 밸브 조작기 하우징의 상기 밀봉 면은 적어도 하나의 탄력 있는 밀봉 부재를 포함하는, 밸브 조작기.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 공동 내의 온도의 변화에 대한 압력의 변화를 모니터링함으로써 상기 공동 내의 상기 몰 수의 비례 변화를 결정하도록 설정된, 밸브 조작기.
  10. 삭제
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 및 상기 밸브 조작기의 작동 상태를 탐지하기 위한 추가적인 센서 장치를 더 포함하는, 밸브 조작기.
  12. 제1 항에 있어서,
    사용시 드라이브 샤프트를 회전시키기 위한 모터와, 상기 드라이브 샤프트에 의해 구동되며 사용시 상기 밸브의 밸브 스템을 구동하기 위해 배치된 출력을 더 포함하는, 밸브 조작기.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 출력은 기어(gear)를 포함하고,
    상기 기어는 상기 드라이브 샤프트와 연관된 웜(worm)에 의해 구동될 수 있는, 밸브 조작기.
  14. 밸브 모니터링 시스템으로서,
    제1 항에 따른 복수의 밸브 조작기를 포함하고,
    상기 복수의 밸브 조작기 각각은 대응하는 복수의 밸브 중 하나와 연관되는, 밸브 모니터링 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 더 포함하는, 밸브 모니터링 시스템.
  16. 밸브 조립체로서,
    제1 항에 따른 밸브 조작기와 밸브를 포함하는 밸브 조립체.
  17. 공업용 밸브로부터의 비산 배출을 탐지하는 방법으로서,
    고정된 내부 부피를 갖는 공동을 가지는 하우징을 제공하는 단계로서, 상기 공동은 상기 밸브의 밸브 스템 통로로부터의 누출 통로와 유체가 통하게 되어 있는, 상기 하우징을 제공하는 단계,
    외부 환경으로부터 상기 공동을 격리시키는 단계,
    상기 공동 내의 압력과 온도를 측정하는 단계, 및
    상기 공동 내에서의 탐지된 압력 변화와 탐지된 온도 변화를 사용하여 상기 공동에서의 몰 수의 비례 변화를 모니터링하는 단계를 포함하고,
    상기 공동에서의 몰 수의 비례 변화를 모니터링하는 단계는,
    Figure 112019120592508-pct00038
    를 계산하는 것을 포함하고,
    Figure 112019120592508-pct00039
    은 몰 수의 비례 변화이고,
    Figure 112019120592508-pct00040
    는 본래의 공동 압력이고, 상기 본래의 공동 압력은 자료 압력(datum pressure)이며,
    Figure 112019120592508-pct00041
    은 측정된 공동 압력이고,
    Figure 112019120592508-pct00042
    는 본래의 공동 온도이고, 상기 본래의 공동 온도는 자료 온도(datum temperature)이며,
    Figure 112019120592508-pct00043
    은 측정된 공동 온도이고,
    Figure 112019120592508-pct00044
    인 경우 누설이 존재하지 않는 것을 나타내고,
    Figure 112019120592508-pct00045
    인 경우 비산 배출의 존재를 나타내는, 탐지 방법.
  18. 삭제
  19. 밸브로서,
    밸브 부재,
    사용시 상기 밸브 부재를 움직이기 위한 밸브 작동(actuation) 스템, 및
    사용시 상기 밸브를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 밸브 스템 통로를 형성하는 부분을 포함하는 하우징을 포함하고,
    상기 밸브는, 상기 하우징 내에 형성되고, 사용시 상기 밸브 스템 통로와 적어도 부분적으로 인접하게 위치하는 적어도 하나의 공동을 더 포함하고, 상기 공동은 고정된 부피를 가지고 외부 환경으로부터 밀폐되어 있고,
    상기 밸브는 비산 배출 탐지기를 더 포함하고, 상기 탐지기는 상기 공동의 내부 내의 유체의 온도와 압력을 측정하기 위한 적어도 하나의 센서와 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수신하기 위한 입력;
    상기 입력과 통하게 연결되고 상기 입력으로부터 상기 데이터를 수신하며 상기 공동 내의 온도 및 압력의 변화를 비교함으로써 상기 공동 내의 몰 수의 비례 변화를 모니터링하도록 구성된 처리 유닛; 및
    상기 프로세서가 상기 공동 내의 몰 수의 증가를 나타낼 때 비산 배출의 표시를 제공하기 위한 출력을 포함하고,
    상기 프로세서는
    Figure 112019120592508-pct00046
    를 계산함으로써 상기 공동 내의 상기 몰 수의 비례 변화를 결정하고,
    Figure 112019120592508-pct00047
    은 몰 수의 비례 변화이고,
    Figure 112019120592508-pct00048
    는 본래의 공동 압력이고, 상기 본래의 공동 압력은 자료 압력(datum pressure)이며,
    Figure 112019120592508-pct00049
    은 측정된 공동 압력이고,
    Figure 112019120592508-pct00050
    는 본래의 공동 온도이고, 상기 본래의 공동 온도는 자료 온도(datum temperature)이며,
    Figure 112019120592508-pct00051
    은 측정된 공동 온도이고,
    Figure 112019120592508-pct00052
    인 경우 상기 프로세서는 누설이 존재하지 않는 것을 나타내고,
    Figure 112019120592508-pct00053
    인 경우 상기 프로세서는 비산 배출의 존재를 나타내는, 밸브.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11047499B2 (en) 2018-02-28 2021-06-29 Edward P. Davis Valve actuation conversion kit
CA3092110C (en) 2018-02-28 2022-10-18 Edward P. Davis Manual override system for magnetically actuated valves
IT201900015231A1 (it) * 2019-08-29 2021-03-01 Cavagna Group Spa Valvola con sensore integrato
CN111350860A (zh) * 2020-04-10 2020-06-30 武汉格莱特控制阀有限公司 一种带测压功能的电动阀
RU2760167C1 (ru) * 2020-12-22 2021-11-22 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" Интеллектуальная система определения технического состояния трубопроводной арматуры
CN113309865B (zh) * 2021-05-31 2023-11-24 涿州市烽合机械设备有限公司 一种具有泄露氢气去除功能的氢气阀门
US20230213406A1 (en) * 2021-12-31 2023-07-06 Dresser, Llc Detecting emissions from valve packing
CN114544097A (zh) * 2022-01-12 2022-05-27 合肥通用机械研究院有限公司 一种阀门逸散性试验测试装置
CN115090557B (zh) * 2022-07-04 2023-10-31 宁波友谊铜业有限公司 一种管接件全自动气密性检测装置及其检测方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4901751A (en) 1989-06-15 1990-02-20 Systems Chemistry, Inc. Fluid control valve and system with leak detection and containment
US4972867A (en) 1989-11-03 1990-11-27 Ruesch J O Valve stem seal leak protection and detection apparatus
US5203370A (en) 1991-11-26 1993-04-20 Block Gary C Mounting apparatus with fugitive emission collection means for directly coupling a rotary valve to an actuator having rotary drive means
DE4326343A1 (de) 1993-08-05 1995-02-09 Honeywell Ag Diganose-System für Regel- und Absperrarmaturen
US5616829A (en) 1995-03-09 1997-04-01 Teledyne Industries Inc. Abnormality detection/suppression system for a valve apparatus
DE19723207C2 (de) * 1997-06-03 2003-08-21 Samson Ag Stellgerät
DE602004026334D1 (de) * 2003-10-17 2010-05-12 Sundew Technologies Llc Ausfallsicheres, pneumatisch betätigtes ventil
US7367544B2 (en) * 2004-12-17 2008-05-06 Tac, Llc Apparatus and method for replacing existing actuator zone valves in an HVAC system with a ball valve
JP4998217B2 (ja) * 2007-11-08 2012-08-15 パナソニック株式会社 流体遮断装置
US8036837B2 (en) 2008-02-29 2011-10-11 Fisher Controls International Llc Diagnostic method for detecting control valve component failure
JP5499570B2 (ja) 2009-08-31 2014-05-21 日産自動車株式会社 電動車両用駆動装置
US9316323B2 (en) * 2012-06-14 2016-04-19 Fisher Controls International Llc Hydraulic mechanism for valves
FR2993659B1 (fr) * 2012-07-23 2014-08-08 Adixen Vacuum Products Procede et installation de detection pour le controle d'etancheite d'emballages de produits scelles
CN202928762U (zh) * 2012-11-30 2013-05-08 天津市中环电子计算机有限公司 气密性自动化量化测量便携式测试仪
SG10201606105XA (en) * 2013-03-15 2016-09-29 Deka Products Lp System, method, and apparatus for monitoring, regulating, or controlling fluid flow
US9304053B2 (en) * 2013-08-07 2016-04-05 Dresser, Inc. System to monitor performance of packing material in a seal

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