KR102663968B1 - 가스 계량기 및 가스 계량기의 차단 밸브를 모니터링하는 방법 - Google Patents

가스 계량기 및 가스 계량기의 차단 밸브를 모니터링하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 계량기(1)의 차단 밸브(21)의 상태를 모니터링 하는 방법(500)에 관한 것으로, 본 발명에 따른 가스 계량기는 측정 구획(11)을 구비한 중공 본체(10), 입구 도관(13), 측정 구획(11)과 유체 연통하는 출구 도관(15), 및 액추에이터(23)를 포함하고, 액추에이터는 차단 밸브(21)와 결합하여 차단 밸브(21)를 개방 상태로 전환시킴으로써 측정 구획(11)으로의 가스 흐름을 허용하는 한편, 차단 밸브(21)를 폐쇄 상태로 전환시킴으로써 측정 구획(11)으로의 가스 흐름을 차단한다. 상기 방법(500)은 또한, 액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태를 모니터링하는 단계(512) 및 임계값을 초과하는 액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태 변화 감지에 기초하여 차단 밸브(21)의 한 상태에서 다른 상태로의 전환을 결정하는 단계(533)를 포함한다. 상기 방법(500)은 또한, 차단 밸브(21)의 온도(TL)를 측정하는 단계(501), 측정된 온도(TL)에 기초하여 최소 전환 시간(tmin) 및 최대 전환 시간(tMAX)을 결정하는 단계(503), 차단 밸브(21)가 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 시작 시점으로부터의 경과 시간(tS)을 계산하는 단계(509) 및 경과 시간(tS)이 최소 전환 시간(tmin) 및 최대 전환 시간(tMAX) 사이에 포함되어 있는지 여부를 확인하는 단계(515, 530);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 계량기 및 가스 계량기의 차단 밸브를 모니터링하는 방법
본 발명은 유체 계량기 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가스 계량기의 차단 밸브를 모니터링하기 위한 방법 및 그러한 방법을 구현하도록 구성된 가스 계량기에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 가스 계량기는 사용자에게 공급되는 가스의 양을 측정하는 데 사용된다.
따라서, 시중에 공지된 계량기들은 가스 분배 네트워크에 연결하기 위한 입구 도관과 사용자에 연결하기 위한 출구 도관을 포함한다.
차단 밸브는 계량기의 내부에, 일반적으로 입구 도관과 나란히 배치됨으로써 계량기로 향하는 가스 흐름을 선택적으로 차단하는 한편, 계량기의 하류(downstream)에 있는 사용자에게 가스를 공급할 수 있도록 구성된다.
따라서 가스 공급을 올바르게 제어하려면 차단 밸브의 상태를 인지하는 것이 중요하다.
이를 위해 예컨대, 볼 셔터(ball shutter)에 의해 차단 밸브의 상태를 확인하는 방법이 공지되어 있는데, 이러한 볼 셔터에는 밸브의 셔터 자체의 움직임에 의해 활성화되도록 구성된 적절한 전기 스위치가 배치된다. 또한, 밸브 셔터가 제1위치(차단 밸브의 개방 상태에 해당)에 있을 때에는 제1스위치가 활성화되고, 밸브 셔터가 제2위치(차단 밸브의 폐쇄 상태에 해당)에 있을 때에는 제2스위치가 활성화되도록 구성된다. 각 스위치의 활성화는 가스 계량기의 제어 유닛에 의해 감지됨으로써, 차단 밸브의 상태를 식별할 수 있도록 구성된다.
그러나 스위치의 기계 부품들은 부식(예컨대, 갈바닉 부식 및/또는 산화) 및 마모되기 때문에, 시간이 경과함에 따라 차단 밸브의 상태를 올바르게 감지하지 못할 수 있다.
또한 각 스위치는 각각의 배선, 일반적으로 2개의 배선이 있어야 작동이 가능하다. 따라서 차단 밸브, 보다 일반적으로 가스 계량기 전체의 설계, 생산 및 조립은 이러한 배선의 존재로 인해 복잡해진다.
이에 대한 해결방안이 미국 특허 출원 US 2016/369898 및 US 2014/343734에 공지되어 있는데, 여기서는 엑츄에이터의 전기 흡수에 대한 상태를 모니터링함으로써 가스 계량기의 차단 밸브의 상태를 모니터링하도록 구성되며, 이때 액츄에이터가 밸브와 결합시 밸브를 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환하도록 구성된다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 가스 계량기 및 가스 계량기의 차단 밸브를 모니터링하는 방법을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 가스 계량기에서 차단 밸브의 상태를 간단하고 효과적으로 식별하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 생산이 용이하면서도 차단 밸브의 상태를 오랜 기간 동안 신뢰성 있게 검출할 수 있는 가스 계량기를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 기타 목적들은 본 설명의 필수적인 부분을 구성하는 첨부된 청구 범위의 특징들을 포함하는 장치에 의해 구현된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 가스 계량기는 중공 본체, 입구 도관, 및 중공 본체의 측정 구획과 유체 연통하는 출구 도관을 포함한다. 액추에이터는 차단 밸브와 결합하여 밸브를 개방 상태로 전환시킴으로써 측정 구획으로의 가스 흐름을 허용하는 한편, 밸브를 폐쇄 상태로 전환시킴으로써 측정 구획으로의 가스 흐름을 차단하도록 구성된다. 밸브의 상태를 감지하기 위해, 액추에이터의 전기 흡수에서 임계값 이상의 변화 감지에 기초하여 액추에이터의 전기 흡수에 대한 상태를 모니터링하는 한편, 차단 밸브의 한 상태에서 다른 상태로의 전환이 결정된다. 본 방법은 측정된 온도에 기초하여 차단 밸브의 작동 온도를 측정하는 단계, 및 밸브를 한 상태에서 다른 상태로 전환하기 위한 최소 허용 시간 및 최대 허용 시간을 결정하는 단계를 포함한다. 따라서, 본 방법은 한 상태에서 다른 상태로의 전환 시작으로부터 경과된 시간을 카운팅하는 단계, 및 경과된 시간이 최소 허용 시간과 최대 허용 시간 사이에 포함되는지 여부를 확인하는 단계를 포함한다.
이와 같이 간단하고 신뢰할 수 있는 방식으로, 또한 센서들(이동 가능하거나 가스에 노출되어 부식 위험이 있는 기계 부품을 포함) 없이도, 가스 계량기의 작동 조건으로 인한 밸브 작동의 정상적인 변화를 고려하는 한편, 차단 밸브가 원하는 상태에 도달했는지 여부를 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 차단 밸브의 상태를 감지하는 방법은 차단 밸브의 전환 시작으로부터 경과된 시간을 카운팅하는 단계, 및 경과된 시간이 최소 허용 시간 미만인지 여부를 확인하는 단계를 더 포함한다.
이러한 해결 방안으로 인해 일부 유형의 오류, 특히 차단 밸브의 차단 오류에 대한 가능성을 식별할 수 있도록 구성된다.
일 실시예에서, 차단 밸브의 상태를 감지하는 방법은 차단 밸브의 전환 시작으로부터 경과된 시간을 카운팅하는 단계, 및 경과된 시간이 최대 허용 시간 이상인지 여부를 확인하는 단계를 더 포함한다.
이러한 해결 방안으로 인해 다른 유형의 결함, 특히 밸브가 아이들링(idling) 중인지 여부를 식별할 수 있도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 방법은 또한 차단 밸브의 현재 상태를 원격 장치로 전달하는 단계를 포함한다.
이러한 해결 방안으로 인해 가스 계량기의 상태, 특히 차단 밸브의 신호 오류 상태에 입각하여 적시에 가스 분배기의 IT 네트워크와 같은 원격 장치를 업데이트할 수 있도록 구성된다.
일 실시예에서, 경과 시간이 최소 허용 시간과 최대 허용 시간 사이에 포함되지 않을 경우 안전 절차가 수행된다. 이러한 안전 절차에 의해 차단 밸브의 전환을 반전시켜 밸브를 이전 상태로 복구하도록 구성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 안전 절차는 예컨대 제어 시스템의 사용자 인터페이스를 통해 경보 신호를 실행하도록 구성된다.
이러한 해결 방안으로 인해 오류의 부정적인 영향을 완화하고 및/또는 오류 발생시 사용자 또는 기술자의 주의를 끌도록 구성된다.
일 실시예에서, 액추에이터의 전기 흡수에 대한 상태를 모니터링하는 방법은 액추에이터에 의해 흡수된 전류의 강도를 모니터링함으로써 흡수된 전류의 강도 변화를 감지하는 단계를 포함한다.
이러한 방식으로 액추에이터의 전기 흡수에 대한 상태 변화, 즉 정지 밸브(stop valve)의 전환에 대한 식별이 특히 효율적인 방식으로 구현된다.
본 발명의 다른 양태는 측정 구획, 입구 도관, 및 측정 구획과 유체 연통하는 출구 도관을 구비한 중공 본체를 포함하는 가스 계량기에 관한 것이다. 액추에이터는 차단 밸브와 결합하여, 바람직하게는 입구 도관과 결합하여 밸브를 개방 상태로 전환시킴으로써 측정 구획으로의 가스 흐름을 허용하는 한편, 폐쇄 상태로 전환시킴으로써 측정 구획으로의 가스 흐름을 차단하도록 구성된다. 또한 가스 계량기는 액추에이터의 전기 흡수에서 임계값 이상의 변화 감지에 기초하여 액추에이터의 전기 흡수에 대한 상태를 모니터링하는 한편, 차단 밸브의 한 상태에서 다른 상태로 전환을 결정함으로써, 밸브의 상태를 감지하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다. 제어 시스템은 차단 밸브의 전환 시작으로부터 경과된 시간을 카운트하는 한편, 경과된 시간이 최소 전환 시간과 최대 전환 시간 사이에 포함되어 있는지 여부를 확인하도록 구성된다. 최소 허용 시간 및 최대 허용 시간은 제어 시스템에 의해 결정되며, 차단 밸브의 작동 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서에 의해 측정된 온도에 기초하여 결정된다.
이러한 해결 방안으로 인해 특정 기계 부품 또는 특정 전기/기계 부품들이 없이도 정밀하게 차단 밸브의 상태를 인지할 수 있으므로, 따라서 가스 계량기가 단순해지고 생산 비용도 감소된다. 특히, 차단 밸브의 작동 중에 차단 밸브의 온도를 모니터링하는 한편, 가스 계량기의 작동 조건으로 인한 밸브 작동의 정상적인 변화를 보상할 수 있도록 구성된다.
일 실시예에서, 차단 밸브는 볼 밸브(ball valve)이다.
이러한 유형의 밸브는 특히, 계량기의 측정 구획으로의 가스 흐름을 선택적으로 차단하는 목적에 적합하다.
본 발명의 추가 특징 및 목적들은 다음의 설명으로부터 더 명확해질 것이다.
본 발명에 따라 종래 기술의 단점을 극복하는 가스 계량기 및 가스 계량기의 차단 밸브를 모니터링하는 방법이 제공된다.
본 발명은 첨부된 도면들에 예시된 다양한 예들을 참조하여 아래에 설명되는데, 이들은 설명의 목적으로 제공되며 이로 인해 그 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 이러한 도면들은 본 발명의 상이한 양태 및 실시예들을 설명하며, 그의 구조, 구성 요소, 재료 및/또는 유사 부재를 나타내는 적절한 참조 부호가 부여되며, 이들은 상이한 도면에서 동일한 참조 부호로 표시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 계량기의 개략도이다.
도 2는 도 1의 가스 계량기의 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 계량기에서 가스의 흐름을 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 4a, 4b 및 4c는 도 1 및 2의 가스 계량기의 차단 장치의 액추에이터에 의해 흡수된 전류의 추세를 보여주는 그래프이다.
본 발명은 다양한 수정 및 대안적 구성들이 가능하지만, 특정의 바람직한 실시예들이 도면에 도시되고 아래에 상세히 설명된다. 따라서 본 발명은 청구 범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있는 모든 수정, 대안 및 등가 구성들을 포함하도록 의도되며, 본 발명을 예시된 특정 실시예들로 제한하려는 의도가 없다는 것이 이해되어야 한다.
"예컨대", "등", "또는"의 사용은 달리 명시되지 않는 한 제한이 없는 비배타적인 대안을 나타낸다. "포함하다"의 사용은 달리 명시되지 않는 한 "포함하지만 이에 제한되지 않음"을 의미한다.
도 1 및 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 계량기(1)를 설명한다. 가스 계량기(1)는 내부에 측정 구획(11)이 형성된 중공의 박스형 본체(10)를 포함한다. 입구 도관(13) 및 출구 도관(15)이 중공 본체(10)에 제공됨으로써, 측정 구획(11)이 가스 계량기 외부의 환경과 유체 연통하도록 구성된다.
차단 장치(20)는 입구 도관(13)과 결합됨으로써, 측정 구획(11)으로의 가스 흐름을 선택적으로 차단하도록 구성된다.
차단 장치(20)는 입구 도관(13)과 측정 구획(11) 사이의 유체 연통을 선택적으로 차단하도록 구성된 차단 밸브(21), 예컨대 볼 밸브; 및 차단 밸브(21)에 작동 가능하게 연결됨으로써 밸브를 폐쇄 상태로 전환시켜 측정 구획(11)으로의 가스 흐름을 차단하는 한편, 밸브를 개방 상태로 전환시켜 측정 구획(11)으로의 가스 흐름을 허용하도록 구성된 엑츄에이터(23);를 포함한다.
또한, 측정 장치(30)는 출구 도관(15)과 결합됨으로써, 측정 구획(11)을 가로 지르는 가스의 흐름을 측정하도록 구성된다.
또한, 가스 계량기(1)는 측정 구획(11) 내부에 수용된 온도 센서(35)를 포함한다. 예컨대, 온도 센서(35)는 측장 장치(30) 내에 포함됨으로써, 가스 계량기(1)의 작동 온도(TL), 즉 차단 밸브(21)의 작동 온도를 측정하도록 구성된다.
가스 계량기(1)는 또한. 예컨대 케이스에 둘러싸인 전자 제어 시스템(40)을 포함하며, 이들 전자 제어 시스템은 중공 본체의 표면 상에서 외부 환경, 즉, 측정 구획(11)의 맞은 편에 노출된 중공 본체(10)의 측벽과 결합된다.
제어 시스템(40)은 후술하는 바와 같이 가스 계량기(1)의 작동을 제어하도록 구성된 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, ASIC, FPGA와 같은 프로세서 모듈(41); 및 명령 및/또는 작동 데이터를 기록하도록 구성된 메모리 모듈(43);을 포함한다.
바람직하게는, 제어 시스템(40)은 유선 연결 및/또는 무선 주파수에 의해 원격 장치(미도시), 예컨대 가스 분배기에 의해 관리되는 정보 시스템과 정보를 교환하도록 구성된 통신 모듈(45)을 포함한다.
제어 시스템은 제어 시스템(40)의 구성 요소들, 차단 장치(20) 및 측정 장치(30)에 전기를 공급하도록 구성된 공급 모듈(47)을 더 포함한다.
바람직하게는, 제어 시스템(40)에는 케이스에 노출된 입력 장치(예: 하나 이상의 버튼) 및 출력 장치(예: 스크린, 하나 이상의 LED, 부저 등)가 장착된 사용자 인터페이스(49)가 제공됨으로써, 운영자에게 정보를 제공하는 한편 이들로부터의 지시를 수신하도록 구성된다.
마지막으로, 제어 시스템(40)은 도면에는 도시되지 않은, 동기 신호(클럭) 생성용 회로와 같은 하나 이상의 보조 회로, 입/출력 신호 증폭기, 배터리 등을 더 포함할 수 있다.
제어 시스템(40)은 차단 장치(20) 및 측정 장치(30)에 작동 가능하게 결합됨으로써 이들을 제어하고 공급 기능을 수행하도록 구성된다. 특히, 제어 시스템(40)은 차단 장치(20)의 액추에이터(23)에 작동 가능하게 연결됨으로써, 그의 작동을 명령하여 차단 밸브(21)의 개폐를 제어하도록 구성된다. 제어 시스템(40)은 또한 온도 센서(35)에 작동 가능하게 연결됨으로써, 차단 장치(20)의 작동 온도(TL)의 표시를 수신하도록 구성된다. 예컨대, 제어 시스템(40)은 용이한 배선 연결을 통해 액추에이터(23) 및 온도 센서(35)와 결합된다.
일 실시예에서, 제어 시스템(40)은 전술한 원격 장치(미도시), 예컨대 가스 공급자가 관리하는 정보 시스템에 의해 통신 모듈(45)을 거쳐 제공되는 지시에 따라 차단 장치(20)의 차단 밸브(21)의 상태를 모니터링하도록 구성된다. .
특히, 제어 시스템(40)은 차단 장치(20), 특히 액추에이터(23)에 전기를 공급하도록 구성된다. 액추에이터(23)에 공급되는 전압 및 전류의 극성을 교대로 전환함으로써, 제어 시스템(40)은 차단 밸브(21)의 한 상태에서 다른 상태로의 전환을 제어한다. 예컨대, 제어 시스템(40)의 공급 모듈(47)은 제1극성을 갖는 전류 및 전압을 액추에이터(23)에 공급함으로써 차단 밸브(21)를 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환하는 반면, 공급 모듈(47)은 제1극성과 반대되는 극성을 갖는 전류 및 전압을 액추에이터(23)에 공급함으로써 차단 밸브(21)를 반대 방향, 즉 폐쇄 상태에서 개방 상태로 전환하도록 구성된다.
특히, 도 4a의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 제어 시스템(40)은 액추에이터(23)에 소정의 전류(IA(t))를 공급함으로써 차단 밸브(21)를 한 상태에서 다른 상태로 전환하도록 구성된다. 구체적으로, 액추에이터(23)에 공급되는 전류(IA(t))는 차단 밸브(21)가 한 상태에서 다른 상태로 전환하는 동안 흡수된 전환 강도(IC)로 초기에 공급된다(구간 t0 ≤ t < tS 의 그래프 선). 그런 다음, 차단 밸브(21)의 셔터가 한계 정지부(limit stop)에 접하는 경우, 또는 차단 밸브(21)가 결함으로 인해 중간 위치에서 차단되는 경우, 전류(IA(t))의 강도는 변화하는데, 즉 차단 밸브(21)가 개방 또는 폐쇄 상태에 도달시(t = tS) 흡수된 정지 강도(IS)까지 증가한다(도 4c의 도시 참조). 전환 강도(IC)는 정지 강도(IS)보다 낮은데, 그 이유는 액추에이터(23)가 받는 저항 토크는 차단 밸브(21)가 연통할 때 더 낮은 값을 갖는 한편, 개방 또는 폐쇄 상태에서 차단될 때 더 높은 값을 갖기 때문이다. 원하는 상태에 도달하면, 차단 밸브(21)의 셔터(도시되지 않음)가 대응하는 정지 부재(도시되지 않음)에 접하는 한편 액추에이터(23)의 공급이 중단될 수 있다.
차단 밸브(21)가 한 상태에서 다른 상태로 전환하는 데 필요한 전환 시간(tC)(여기서, tC = tS)은 다양한 요인에 따라 달라진다. 예컨대, 이러한 전환 시간은 사용되는 차단 밸브(21)의 유형 및 구조적 특성(예: 셔터의 치수, 시트 및 본체의 구조)뿐만 아니라 액추에이터의 유형 및 구조적 특성(예: 개발된 구동 토크) 및 차단 밸브가 작동해야 하는 환경 조건 등에 따라 달라진다.
특히, 전환 시간(tC)은 차단 장치(20), 특히 차단 밸브(21)의 작동 온도(TL)에 따라 달라진다. 실제로 이러한 온도는 재료의 물리적 특성, 특히 시일(seal)의 고무 재료에 영향을 미침으로써, 결과적으로 밸브의 구성 요소들 간의 내부 마찰, 예컨대 차단 밸브(21)의 셔터와 시일 사이에 존재하는 마찰을 야기한다.
예컨대, 출원인이 존슨 일렉트릭(Johnson Electric)의 볼 밸브(ZGV114)에 대해 수행한 테스트를 통해, 작동 온도(TL)가 표준 주변 온도인 35℃에 해당할 때 전환 시간(tC)이 약 5초임을 확인할 수 있었다. 또한, 작동 온도(TL)가 -35℃에 해당할 때 전환 시간(tC)이 8초 이상으로 증가함을 확인할 수 있었다. 전환 시간(tC)의 이러한 증가는 예컨대, 낮은 관련 작동 온도(TL)로 인한 차단 밸브(21)의 밀봉 개스킷의 경화에 기인한다.
제어 시스템(40)은 차단 밸브(21)의 상태를 모니터링하기 위한 도 3에 도시된 방법(500)을 구현하도록 구성된다. 고려된 예에서, 상기 방법은 액추에이터(23)의 전기 흡수(예컨대 전기, 전력 또는 전류의 흡수)에 대한 상태를 모니터링함으로써 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 또는 그 반대 상태에서 차단 밸브(21)의 전환을 식별하는 단계를 포함한다.
상기 방법(500)은 제어 시스템(40)에 의해 자동으로 구현된다. 고려된 예에서, 프로세서 모듈(41)은 예컨대 원격 장치에 의해 원격 통신 모듈(45)을 거쳐 공급되는 전환 명령을 수신한 다음, 메모리 모듈(43)에 기록된 지시에 따라 작동하도록 구성된다.
바람직한 실시예에서, 상기 방법(500)은 차단 밸브(21)의 작동 온도(TL)를 측정하는 단계(블록 501)를 포함한다. 예컨대, 제어 시스템(40)은 센서(35)로부터 작동 온도(TL)의 측정치를 연속적으로 또는 주기적으로 획득하도록 구성된다.
작동 온도(TL)의 측정을 바탕으로, 대응하는 한쌍의 시간(tmin 및 tMAX), 즉 최소 허용 전환 시간(이하, 최소 시간[tmin]으로 표시됨) 및 최대 허용 전환 시간(이하, 최대 시간 tMAX로 표시됨)이 선택되며(블록 503), 이 범위 내에서 차단 밸브(21)의 한 상태에서 다른 상태로의 전환이 완료될 것으로 예상된다. 따라서 전환 시간(tC)은 최소 시간(tmin)과 최대 시간(tMAX) 사이에 포함된다. 특히, 최대 시간(tMAX)은 바람직하게는 전환 시간(tC)보다 크지만 반드시 그런 것은 아니다.
최소 및 최대 시간(tmin 및 tMAX)에 의해 계량기의 수명, 재료의 노화 및 마모 등과 같은 많은 중요 인자들을 고려할 수 있도록 구성된다. 예컨대, 특정 작동 온도(TL)에서 차단 밸브(21)에 6초의 전환 시간(tC)이 제공될 경우, 전환 완료를 위한 해당 시간 간격은 4 ~ 8초이다(tmin = 4s 및 tMAX = 8s).
메모리 모듈(43)은 작동 온도(TL)의 상이한 값에 대한 최소 순간 시간(tmin) 및 최대 순간 시간(tMAX)의 값을 각각 저장한다.
따라서, 제어 시스템(40)은 온도 센서에 의해 수신된 작동 온도 값(TL)에 따라 최소 및 최대 시간(tmin 및 tMAX)에 대한 각각의 값을 선택한다. 센서(35)에 의해 측정된 작동 온도(TL)가 메모리 모듈(43)에 기록된 작동 온도 값(TL) 중 하나와 일치하지 않으면, 제어 시스템(40)은 센서(35)에 의해 측정된 온도 값에 가장 가깝게 기록된 작동 온도 값(TL)과 관련된 최소 및 최대 시간(tmin 및 tMAX)의 값을 선택할 것이다.
바람직하게는, 차단 밸브(21)의 전환을 위해 액추에이터(23)에 공급되는 전류의 세기도 또한 측정된 작동 온도(TL)에 기초하여 선택된다(블록 506). 이를 위해, 제어 시스템(40)은 공급 모듈(43)에 의해 공급되는 한편 차단 장치(20)의 액추에이터(23)에 의해 흡수되는 전류(IA(t))의 세기를 선택하도록 구성된다. 구체적으로, 제어 시스템(40)은 측정된 작동 온도(TL)에 기초하여, 차단 밸브(21)가 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 동안 액추에이터(23)에 공급될 전환 전류 강도(IC)를 선택한다. 예컨대, 메모리 모듈(43)은 각각의 작동 온도(TL)와 관련된 2개 이상의 전환 전류 강도(IC)를 기록한다. 실제로, 작동 온도(TL)는 차단 밸브(21)의 구성 요소들(셔터, 시일 및 셔터 시트 등) 사이의 마찰 계수에 영향을 미치므로, 따라서 작동 온도(TL)에 기초하여 액추에이터(23)에 공급되는 전기를 채택함으로써, 특히 전류(IA(t))의 전환 전류 강도(IC) 채택에 의해, 차단 밸브(21)의 신뢰성 있는 전환이 가능하도록 구성된다.
상기 방법(500)은 차단 밸브(21)의 전환의 시작으로부터, 즉 초기 시점(t0)로부터 경과된 시간(tS)을 카운팅하는 단계를 더 포함한다(블록 509). 예컨대, 제어 시스템(40)은 초기 시점(t0)로부터 시작하여 주기적으로 계량기의 데이타, 즉 메모리 모듈(43)에 기록된 데이타를 증가시키며, 상술한 바와 같이 차단 장치(20)의 액추에이터(23)에 적절한 극성의 전류 및 전압을 공급하여 차단 밸브(21)의 전환을 명령하도록 구성된다.
차단 장치(20)의 전기 흡수, 특히 액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태는 밸브를 전환하는 동안 모니터링됨으로써 액추에이터 내 임계값 이상의 변화를 감지하도록 구성된다(판단 블록 512). 예컨대, 제어 시스템(40)은 차단 장치(20)의 액추에이터(23)에 의해 흡수된 전류(IA(t))의 추세를 모니터링함으로써, 임계 강도(Ith) 이상의 강도 변화를 감지하는 한편 차단 밸브의 셔터에 대한 정지 여부를 식별하도록 구성된다. 특히, 임계 강도(Ith)는 전환 강도(IC)와 정지 강도(IS) 사이에 포함될 수 있으며, 바람직하게는 전환 강도(IC)와 정지 강도(IS) 사이의 중간 값이나 정지 강도(IS)의 값 자체로부터 나오는 값의 간격으로 구성된다(즉, IC+(IS-IC)/2 ≤ Ith ≤ IS).
액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태의 변화가 임계값(Ith) 이상으로 감지되지 않으면(판단 블록 512 → 출구 분기 N), 제어 시스템(40)은 경과 시간(tS)이 최대 순간 전환 시간(tMAX)보다 큰지 여부를 검증한다(블록 515).
경과 시간(tS)이 최대 순간 전환 시간(tMAX)보다 크지 않으면(판단 블록 515 → 출구 분기 N), 제어시스템은 블럭 512로 복귀하여 전기 흡수에 대한 상태를 계속 모니터링한다.
경과 시간(tS)이 최대 순간 전환 시간(tMAX)보다 크면(판단 블록 515 → 출구 분기 Y), 차단 밸브(21)의 결함이 식별되는데(블록 518), 그 이유는 전기 흡수에 대한 상태 변화가 감지되지 않기 때문이다(도 4b의 그래프에 표시된 상태). 이러한 결함은 차단 밸브(21)의 하나 이상의 기계 부품이 파손되어 이로 인해 밸브가 원하는 상태에서 정지하지 못함으로써 발생하는 것일 수 있다.
이 경우, 안전 절차(블록 521)의 구현이 포함될 수 있다. 예컨대, 안전 절차는 이전 상태로 복귀하기 위한 시도에서 차단 밸브(21)의 전환을 반전시키는 단계 및/또는 사용자 인터페이스(49)에 의해 경보 신호를 방출하는 단계를 포함할 수 있다.
그런 다음, 차단 밸브(21)의 현재 상태, 이 경우 결함은 메모리 모듈(43)에 기록되고(블록 524), 원격 통신 모듈(45)을 통해 원격 장치로 전달된다(블록 527).
다시 판단 블록 512로 돌아가서, 액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태의 변화가 임계값 이상으로 감지되면(판단 블록 512 → 출구 분기 Y), 경과 시간(ts)이 측정된 작동 시간(TL)과 관련된 최소 시간(tmin)보다 작은지 여부에 대한 검사가 이루어진다(판단 블록 530).
경과 시간(ts)이 최소 시간(tmin)보다 작으면(판단 블록 530 → 출구 분기 Y), 제어시스템은 블록 518로 이동하여 차단 밸브(21)의 결함을 식별한다. 이 경우 최소 시간(tmin) 이전에 발생한 액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태의 변화(tS < tmin, 도 4c의 그래프에 도시된 상태)는 차단 밸브(21)의 일 구성 요소의 파손을 나타낼 수 있으며, 이로 인해 리미트 스위치(limit switch)에 도달할 때의 움직임을 차단하거나, 또는 밸브 내 이물질의 존재로 인하여 차단 밸브(21)의 완전한 전환을 저해할 수 있다.
따라서, 제어시스템은 안전 절차가 구현된 블록 521로 이동한 다음, 후술하는 바와 같이 블록 524 및 527로 이동함으로써 각각 오류를 기록하는 한편 전달하도록 구성된다.
다시 판단 블록 530으로 돌아가서, 경과 시간(ts)이 최소 시간(tmin)보다 작지 않으면(판단 블록 530 → 출구 분기 N), 차단 밸브(21)의 전환이 올바르게 완료된 것으로 간주된다(블록 533).
즉, 판단 블록(512, 530 및 533)으로 설정된 단계에서 차단 밸브(21)의 올바른 전환을 결정함으로써, 최소 및 최대 시간(tmin과 tMAX) 사이에 전기 흡수에 대한 상태의 변화가 발생하는지 여부를 확인한다(tmin ≤ tS ≤ tMAX, 도 4a의 그래프에 표시된 상태).
다음으로, 제어시스템은 상기 언급된 블록 524로 이동하여 밸브의 현재 상태, 이 경우 개방 상태 또는 폐쇄 상태 중 하나를 메모리 모듈(43)에 기록한다. 이를 위해, 제어 시스템(40)은 차단 밸브(21)의 현재 상태를 나타내는 상태 정보를 메모리 모듈(43)에 기록할 수 있다. 예컨대, 상태 정보는 밸브(21)의 현재 상태 또는 결함을 나타내는 2개의 논리 상태를 포함할 수 있다.
그런 다음 제어시스템은 상기 언급된 블록 527로 이동하여 차단 밸브(21)의 전환 완료, 및 필요시 밸브의 현재 상태(개방 또는 폐쇄)를 제어 시스템의 통신 모듈(45)을 통해 원격 장치에 전달한다. 예컨대, 제어 시스템(40)은 원격 통신 모듈(45)을 통해 원격 장치에 상태 정보를 포함하는 신호를 전송하도록 구성된다.
따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위들에 기초한 본 발명의 범위 내 수많은 수정 및 변형들을 수용하도록 의도된다. 특히, 상기 방법 중 하나 이상의 단계는 생략될 수도 있거나, 다른 순서로 및/또는 서로 병렬로 수행될 수도 있다.
예컨대, 하나의 대안적인 실시예에서, 작동 온도(TL)를 측정하는 단계는 생략될 수 있다. 따라서, 대안적인 실시예의 방법에서는 최소 및 최대 시간(tmin 및 tMAX)에 대해 항상 동일한 값을 사용한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 개방 상태에서 폐쇄 상태로의 전환을 위한 특정의 조건과 더불어 역 전환, 즉 폐쇄 상태에서 개방 상태로의 전환을 위한 다른 특정의 조건에 의해, 상이한 최소 및 최대 시간(tmin 및 tMAX)의 조건을 정의할 수 있다. 이 경우, 제어 시스템은 메모리 모듈(43)에 보관된 상태 정보에 따라 최소 및 최대 시간(tmin 및 tMAX)을 선택하도록 구성된다. 즉, 먼저 차단 밸브(21)의 현재 상태를 확인한 다음, 최소 및 최대 시간(tmin 및 tMAX)의 조건을 선택함으로써 차단 밸브(21)를 현재 상태에서 반대 상태로 전환하도록 구성된다.
또한, 작동 시간(TL)의 측정은 전환 전류 강도의 수정 없이도 최소 및 최대 시간(tmin 및 tMAX)을 조정하도록 구현될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 방법은 밸브의 전환 자체의 지속 기간에 관계없이 액추에이터의 전기 흡수에 대한 상태의 변화를 감지한 후에 밸브의 전환 완료를 단순 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 밸브에 의해 수행되는 다수의 전환이 카운팅될 수 있다. 또한, 개방 또는 폐쇄 상태는 초기 상태를 인지하고 계산된 전환 횟수를 기준으로 결정할 수 있다.
하나의 대안적인 실시예에서, 상기 방법은 수행 완료된 밸브의 전환 중 하나 이상, 예컨대 모두를 기록하고, 필요시 상응하는 경과 시간(tS) 및/또는 측정된 작동 온도(TL)를 기록하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이러한 정보 중 하나 이상은 결함이 발생한 경우에만 기록될 수 있다.
추가 실시예에서, 상대적인 경과 시간(tS) 및/또는 측정된 작동 온도(TL)는 또한 현재 상태 또는 결함 여부와 함께 원격 장치에 전달된다.
마지막으로 모든 세부 사항은 기술적으로 동등한 다른 부재들로 대체될 수 있다. 예컨대, 차단 밸브는 볼 밸브 대신 나비형 또는 게이트형 밸브로 대체될 수 있다.
또한, 작동 온도(TL)는 가스 계량기(1)의 다른 부분, 예컨대 입구 도관(13) 내부, 측정 구획(11) 내부, 중공 본체(10)의 벽 중 하나에 배치되거나 또는 차단 장치(20) 예컨대 차단 밸브(21)에 가까이 배치되거나 통합 배치된 온도 센서에 의해 측정될 수 있다. 또한, 가스 계량기(1)는 상이하게 배치된 하나 이상의 온도 센서를 포함할 수도 있으며, 이러한 온도 센서에 의해 제공된 측정 값을 결합함으로써 작동 온도(TL)를 획득할 수 있다.
결론적으로, 다음에 기술된 청구 범위들의 보호를 벗어나지 않는 범위 내에서 특정 구현 요구에 따라 임의의 재료 및 조건부 치수 및 형상이 사용될 수 있다. 특히, 고려된 실시예에서는 가스 계량기를 언급하고 있지만, 본 발명의 원리는 임의의 유체, 또한 비-공기형 유체에 대한 계량기에도 충분히 준용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 가스 계량기(1)의 차단 밸브(21)의 상태를 모니터링 하는 방법(500)에 있어서,
    가스 계량기는 측정 구획(11)을 구비한 중공 본체(10), 입구 도관(13), 측정 구획(11)과 유체 연통하는 출구 도관(15), 및 액추에이터(23)를 포함하고, 액추에이터는 차단 밸브(21)와 결합하여 차단 밸브(21)를 개방 상태로 전환시킴으로써 측정 구획(11)으로의 가스 흐름을 허용하는 한편, 차단 밸브(21)를 폐쇄 상태로 전환시킴으로써 측정 구획(11)으로의 가스 흐름을 차단하며,
    상기 방법(500)은:
    - 액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태를 모니터링하는 단계(512); 및
    - 임계값을 초과하는 액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태 변화 감지에 기초하여 차단 밸브(21)의 한 상태에서 다른 상태로의 전환을 결정하는 단계(533);를 포함하고,
    다음의 단계, 즉:
    - 차단 밸브(21)의 온도(TL)를 측정하는 단계(501);
    - 측정된 온도(TL)에 기초하여 최소 전환 시간(tmin) 및 최대 전환 시간(tMAX)을 결정하는 단계(503);
    - 차단 밸브(21)가 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 시작 시점으로부터의 경과 시간(tS)을 계산하는 단계(509); 및
    - 경과 시간(tS)이 최소 전환 시간(tmin) 및 최대 전환 시간(tMAX) 사이에 포함되어 있는지 여부를 확인하는 단계(515, 530);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    가스 계량기의 차단 밸브의 상태를 모니터링 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    - 차단 밸브(21)가 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 시작 시점으로부터의 경과 시간(tS)을 계산하는 단계(509); 및
    - 경과 시간(tS)이 최소 전환 시간(tmin)보다 작은지 여부를 확인하는 단계(530);를 더 포함하는
    가스 계량기의 차단 밸브의 상태를 모니터링 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 차단 밸브(21)가 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 시작 시점으로부터의 경과 시간(tS)을 계산하는 단계(509); 및
    - 경과 시간(tS)이 최소 전환 시간(tmin)보다 큰지 여부를 확인하는 단계(515);를 더 포함하는
    가스 계량기의 차단 밸브의 상태를 모니터링 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    - 차단 밸브(21)의 현재 상태를 원격 장치에 전달하는 단계(527);를 더 포함하는
    가스 계량기의 차단 밸브의 상태를 모니터링 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    - 차단 밸브(21)를 역으로 전환하는 단계(521); 및
    - 경과 시간(tS)이 최소 전환 시간(tmin) 및 최대 전환 시간(tMAX) 사이에 포함되어 있지 않은 경우, 경보 신호를 실행하는 단계(521);를 더 포함하는
    가스 계량기의 차단 밸브의 상태를 모니터링 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    - 차단 밸브(21)를 역으로 전환하는 단계(521); 및
    - 경과 시간(tS)이 최소 전환 시간(tmin) 및 최대 전환 시간(tMAX) 사이에 포함되어 있지 않은 경우, 경보 신호를 실행하는 단계(521);를 더 포함하는
    가스 계량기의 차단 밸브의 상태를 모니터링 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태를 모니터링하는 단계(512)는:
    - 액추에이터(23)에 의해 흡수된 전류(IA(t))의 강도를 모니터링함으로써 강도의 변화를 감지하는 단계(512)를 더 포함하는
    가스 계량기의 차단 밸브의 상태를 모니터링 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태를 모니터링하는 단계(512)는:
    - 액추에이터(23)에 의해 흡수된 전류(IA(t))의 강도를 모니터링함으로써 강도의 변화를 감지하는 단계(512)를 더 포함하는
    가스 계량기의 차단 밸브의 상태를 모니터링 하는 방법.
  9. 가스 계량기(1) 있어서, 상기 가스 계량기는:
    - 측정 구획(11)을 구비한 중공 본체(10);
    - 입구 도관(13) 및 측정 구획(11)과 유체 연통하는 출구 도관(15);
    - 차단 밸브(21);
    - 차단 밸브(21)와 결합하는 액추에이터(23) - 이때 액추에이터는 차단 밸브(21)를 개방 상태로 전환시킴으로써 측정 구획(11)으로의 가스 흐름을 허용하는 한편, 차단 밸브(21)를 폐쇄 상태로 전환시킴으로써 측정 구획(11)으로의 가스 흐름을 차단함 -; 및
    - 액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태를 모니터링하도록 구성된 제어 시스템(40) - 이때 제어 시스템은 임계값을 초과하는 액추에이터(23)의 전기 흡수에 대한 상태 변화의 감지에 기초하여 차단 밸브(21)의 한 상태에서 다른 상태로의 전환을 결정함 -;을 포함하고,
    상기 가스 계량기는:
    - 차단 밸브(21)의 온도(TL)를 측정하기에 적합한 온도 센서(35)를 더 포함하며,
    제어 시스템(40)은:
    - 측정된 온도(TL)에 기초하여 최소 전환 시간(tmin) 및 최대 전환 시간(tMAX)을 결정하고,
    - 차단 밸브(21)의 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 시작 시점으로부터의 경과 시간(tS)을 계산하며,
    - 경과 시간(tS)이 최소 전환 시간(tmin)과 최대 전환 시간(tMAX) 사이에 포함되어 있는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는
    가스 계량기.
  10. 제9항에 있어서
    차단 밸브(21)는 볼 밸브(ball valve)인 것을 특징으로 하는
    가스 계량기.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제2항에 따른 방법을 구현하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    가스 계량기.
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