KR20210049941A - 예측가능한 자체-교정 토크 컨트롤러를 가진 전자 밸브 액츄에이터 - Google Patents

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Abstract

밸브 액츄에이터의 전자 컨트롤러는, 액츄에이터가 원하는 힘 또는 토크를 밸브에 인가하게 될 모터 입력들을 예측적으로 계산한다. 액츄에이터의 힘/토크 센서는, 모터 출력 및/또는 밸브에서 인가되는 힘 또는 토크를 측정하여, 인가된 힘 또는 토크를 확인하고, 필요에 따라 교정 설정들을 업데이트할 수 있다. 힘/토크 센서의 고장 발생시, 실시예들은 센서 검증 또는 교정 업데이트없이 예측성 작동을 계속한다. 예측성 제어가 실패하면, 실시예들은 힘/토크 센서를 통한 반응성 제어 하에서 밸브 작동을 계속한다. 교정 밸브 시뮬레이터에 연결하면, 실시예들은 액츄에이터의 힘/토크 센서를 사용하여 초기 자체-교정을 수행할 수 있다. 모터는 가변 주파수 구동 AC 모터 또는 DC 모터일 수 있다. 교정은 액츄에이터 기어 트레인의 기계적 성질이 포함될 수 있다.

Description

예측가능한 자체-교정 토크 컨트롤러를 가진 전자 밸브 액츄에이터
본 출원은, 인용에 의해 그 전체 내용이 본 명세서에 통합되는, 2018년 10월 19일에 출원된 미국 특허 출원 번호 16/165,043의 이익을 주장한다.
본 발명은 밸브 액츄에이터들과 같은 제어 액츄에이터들에 관한 것으로서, 특히 전자적으로 제어되는 모터-구동 가변 토크 밸브 액츄에이터들에 관한 것이다.
제어 밸브들과 밸브 액츄에이터들은, 모든 유형의 발전, 석유 및 석유화학, 섬유, 제지 및 식품 가공과 같은 다양한 산업 분야에서 광범위하게 활용되고 있다. 제어 밸브들은 개방 루프 또는 폐쇄 루프 시스템 내에서 온도, 압력 및 유동을 직접적으로 및/또는 간접적으로 제어하는데 종종 사용된다. 제어 밸브의 작동은 일반적으로 밸브 내부의 고정된 시트(seat)에 대해 플러그를 배치하는 것을 포함하고, 액츄에이터는 밸브 플러그를 원하는 제어 위치로 이동시키는데 사용되는 스템(stem)을 통해 밸브 플러그에 직접 연결된다. 밸브 스템의 동작은, 밸브가 선형 밸브인지 로터리 밸브인지에 따라, 선형 이동하거나 회전될 수 있다.
본 명세서에서, 액츄에이터에 의해 밸브 스템에 인가되는 "토크"가 자주 언급된다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 문맥상 달리 요구되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 용어, "토크"는 밸브 액츄에이터가 로터리식 또는 선형으로 구현되는지의 여부에 따라 선형 변위력을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 마찬가지로, 밸브 작동 "속도"는, 밸브 스템과 액츄에이터의 구성에 따라, 선형 속도 또는 회전 속도를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 밸브 "스템"이라는 용어는 회전 작동 밸브 스템에 국한되지 않고, 일반적으로 밸브 스템을 개방 또는 폐쇄시키도록 조정하기 위해 밸브 액츄에이터에 의해 조작되는 밸브 스템의 임의의 기계적 요소를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
가장 단순한 경우에, 밸브 액츄에이터는 순전히 기계적일 수 있다. 그러나, 예를 들어, 원격 제어 및/또는 모니터링을 제공하기 위해 다양한 이유들로 인해 밸브 액츄에이터를 전기적으로 제어하는 것이 종종 편리하다. 이로 인해, 밸브는 멀리 떨어져 있고, 위험하고, 가연성 및/또는 독성이 있는 환경, 및/또는 불편하거나 접근하기 어려운 위치에 배치될 수 있다.
밸브 액츄에이터의 원격 제어는 예를 들어, 전위차계에 의한 것과 같이, "수동"으로 조절될 수 있다. 다른 경우에, 밸브 액츄에이터의 기능은, 즉각적이고, 국부적이고, 사람의 개입없이, 공정 제어, 조절, 속도/토크 프로파일의 구현, 및/또는 비상 차단과 같은 보다 복잡한 작업을 액츄에이터가 수행할 수 있게 하는 온보드(onboard) 제어 전자장치를 포함한다. 많은 경우들에서, 밸브 액츄에이터에 의해 제공되는 작동 속도와 힘 또는 토크는 중요한 파라미터들이다.
밸브 액츄에이터에 의해 밸브에 인가되는 속도와 토크/힘은 다양한 방식으로 제어될 수 있다. 가장 간단한 경우, 일정한 작동 토크와 속도가 필요하면, 고정된 속도의 모터는 기어 세트에 연결되어 밸브에 속도와 토크의 적절한 조합을 제공할 수 있다. 그러나, 이러한 접근법은 제조업체가 적절한 모터와 기어 세트를 신중하게 선택하고 결합하여 액츄에이터에 최적의 토크와 속도를 제공할 필요가 있다. 만약, 제조업체가 고객의 주문에 대하여 신속한 처리시간을 원하면, 제조업체는 다양한 모터들과 기어 세트들의 재고품을 준비해야 한다. 또한, 단일의 일반적인 밸브 액츄에이터 디자인에 대해 수 백 가지의 다양한 변형들을 조립하는데 정통한 전문 인력을 고용해야 한다.
이러한 접근법의 또 다른 단점은, 밸브 조건들의 변경 또는 재-평가로 인해, 밸브 액츄에이터의 토크와 속도 특성을 변경할 필요가 있을 때, 액츄에이터의 서비스를 중단하고 분해한 후, 다른 기어 세트 및/또는 모터로 재조립해야 한다는 것이다.
작동 범위에 걸쳐 및/또는 피드백, 공정 제어 조건 또는 기타 제어 조건으로 인해 액츄에이터의 속도와 토크를 변경할 필요가 있는 많은 응용 분야들이 있다. 예를 들어, 열교환기들은 물, 증기 및 응축수의 가변 제어와 조절이 필요할 수도 있는 일반적인 유형의 폐-루프 제어 분야이다. 그리고, 심지어 일정한 작동 속도가 필요한 경우에, 원하는 일정한 작동 속도를 얻기 위해, 특정 토크 프로파일에 따라 작동 범위에 걸쳐 인가되는 토크를 변경할 필요가 있을 수 있다.
따라서, 가변 출력 속도/토크를 제공할 수 있는 컨트롤러 및 모터를 가진 밸브 액츄에이터를 제공하는 것이 종종 바람직하다. 가변 속도/토크를 가진 전자적으로 제어되고 모터로 구동되는 많은 액츄에이터들의 중요한 조건들의 하나는, 유량 제어 밸브의 스템을 명령된 위치로 이동시키는 동안 인가되는 최대 힘 또는 토크를 제한하는 것이다. 또한, 많은 응용 분야들에서, 밸브가 작동할 때 지정된 속도/토크 프로파일에 따라 토크를 인가하는 것이 바람직하다. 심지어, 공정 제어 피드백 또는 기타 제어 신호들에 따라 인가되는 속도/토크를 제어할 필요가 있을 수도 있다.
고유한 힘 또는 토크 특성과 한계를 각각 가진 다양한 밸브 디자인들과 사이즈들이 있다. 따라서, 액츄에이터 제조업체의 하나의 과제는 특정 작동 조건에 따라 토크를 정확하게 제어하고 밸브를 배치할 수 있는 액츄에이터를 설계하는 것이다.
하나의 접근법은 모터와 연관된 기어 트레인 사이 및/또는 기어 트레인과 밸브 사이에 토크 또는 힘 감지 디바이스를 구비하고, 컨트롤러가 측정된 값들에 따라 인가되는 토크를 조절하는 것이다. 예를 들어, 감지 디바이스는 다음과 같을 수 있다.
● 지정된 최대 힘 또는 토크에 도달할 때, 접점(contact) 세트를 폐쇄하도록 기계적으로 조정됨으로써, 최대 힘 또는 토크 수준에 도달했음을 나타내는 신호를 전자 컨트롤러에 송신하는 스프링 팩(pack); 또는
● 토크 또는 힘을 동적으로 측정하고, 제어 시스템이 적절한 제어 조치를 취할 수 있도록 힘 또는 토크 측정값을 나타내는 아날로그 신호를 전자 컨트롤러에 전송하하는 스트레인(strain) 게이지와 같은 전자 디바이스.
이러한 센서-조절 접근법은, 밸브에 이미 인가된 토크의 측정된 값들에 따라 컨트롤러가 작동한다는 점에서 본질적으로 반응성(reactive)이라는 점을 주목할 필요가 있다. 따라서, 측정과 기계적 지연(latency)이 발생할 가능성이 있으므로, 전자 컨트롤러가 반응할 수 있기 전에 밸브에 위험한 수준의 힘 또는 토크가 인가될 수도 있다.
또 다른 접근법은, 밸브와 액츄에이터에 대한 사전-교정된(pre-calibrated) 속도/토크 프로파일을 기반으로 모터 설정(setting)들을 계산하고, 컨트롤러가 계산된 설정들을 전기 모터에 인가하게 함으로써 모터가 원하는/필요한 모터 토크를 인가할 수 있도록 전자 컨트롤러 내의 소프트웨어 알고리즘과 로직(logic)을 구현하는 것이다. 이러한 접근법은, 모터가 최대 용량으로 작동하도록 하는 대신에, 모터의 토크 출력을 제어 및 제한하기 위해, 전기 모터 에너지를 본질적으로 조절하는 것이다. 물론, 이러한 접근법의 필수적인 전제조건은 제어 알고리즘에 입력될 수 있는 신뢰할 수 있는 프로파일을 생성하기 위해 모터의 전기적 특성과 시스템의 기계적 기어 성질을 정확하게 측정하는 것이다.
이러한 접근법의 예들은 다음을 포함한다.
● 무-센서(sensor-less) 모터, 따라서 전자 컨트롤러는 작동 이력을 기반으로 각각의 순간에 모터의 고정자에 대한 모터의 회전자의 방향을 예측하고 그에 따라 모터에 전원을 공급하여 원하는 토크를 생성할 필요가 있다.
● 모터의 고정자에 대한 모터의 회전자의 위치를 측정하고, 그에 따라 원하는 토크를 생성하기 위해 모터에 전원을 공급하는 회전자 위치 센서를 구비하는 모터.
이러한 모터 드라이드 제어 접근법은, 이미 인가되고 측정된 힘 또는 토크에 반응하는 것이 아니라, 힘 또는 토크가 실제로 인가되기 전에 사전-정의된 밸브 및 액츄에이터 프로파일을 기반으로 모터 설정들이 계산되고 구현된다는 점에서, 본질적으로 예측가능(predictive)하다. 이러한 접근법은 측정과 반응 지연 시간으로 인한 제어 "오버슈트(overshoot)"를 방지하지만, 시간이 지남에 따라 모터 및/또는 기어 트레인 특성이 변경될 수 있고, 및/또는 시스템의 교정이 빗나가서 예측된 밸브 위치 및/또는 인가되는 토크가 더 이상 정확하지 않게 될 가능성이 존재한다.
이러한 모든 접근법들의 또 다른 단점은, 힘/토크 제어 시스템의 고장이 밸브의 손상을 초래할 수 있다는 점에서 내결함성(fault-tolerant)이 취약한 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 선행기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 예측가능하고, 정확하고, 작동 수명이 연장되고, 내결함성을 가지고, 전자적으로 제어되고, 모터로 구동되는 밸브 액츄에이터에 의해 밸브에 인가되는 힘 또는 토크를 제어하고 제한하는, 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적을 한다.
본 발명은, 예측가능한(predictive) 즉, 비-반응성(non-reactive)이고, 작동 수명이 연장되고, 정확하고, 내결함성을 가진, 전자적으로 제어되고 모터에 의해 구동되는 밸브 액츄에이터에 의해 밸브에 인가되는 힘 또는 토크를 제어하고 제한하는 장치 및 방법이다. 본 발명에 따르면, 전자적으로 제어되고, 모터로 구동되는 액츄에이터는, 모터 출력 토크의 교정된 전자 제어가 가능한 출력 전류 및/또는 전압 센서들을 포함하는 전기 모터 드라이브 기술을 포함한다. 실시예들에서, 액츄에이터는 자속 기준(field orientied) 제어를 이용한 가변 주파수 모터 드라이브에 의해 구동되는 AC 모터를 포함한다. 다른 실시예들에서, 밸브 액츄에이터는 가변 DC 모터 드라이브에 의해 제어되는 DC 모터를 포함한다. 액츄에이터는 지정된 모터의 전기적 특성에 기반하고, 실시예들에서, 액츄에이터 시스템의 기계적 기어 트레인 성질에 기반하는 제어 알고리즘에 따라 밸브에 인가되는 힘 또는 토크를 제어하고 제한한다.
본 발명의 밸브 액츄에이터는, 밸브에 인가되는 힘 또는 토크를 직/간접적으로 모니터링하고 그 측정값들을 전자 컨트롤러에 릴레이시키도록 구성된 적어도 하나의 토크 측정 센서를 더 포함한다.
본 발명의 방법은, 밸브 액츄에이터가 작동되기 전에 모터 제어 파라미터들의 함수로서 인가되는 힘 또는 토크의 초기 교정(initial calibration)을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 이러한 교정은 수동으로 수행되고, 그 결과들은 액츄에이터의 교정 테이블에 입력된다. 다른 실시예들에서, 이러한 초기 교정은, 토크 스탠드(stand)와 같은 테스트 장치에 밸브 액츄에이터를 연결시키고, 전자 컨트롤러가 다양한 크기의 토크를 테스트 장치에 인가하여 액츄에이터를 자체-교정시키고, 통합된 토크 측정 센서를 이용하여 복수의 모터 제어 파라미터 설정들의 각각에 대해 인가된 토크를 기록함으로써, 수행된다. 일부 실시예들에서, 토크 스탠드는 액츄에이터와 직접 통신하는 반면, 다른 실시예들에서, 조작자는 토크 스탠드에 의해 측정된 값들을 액츄에이터의 교정 테이블에 입력한다.
밸브 액츄에이터가 교정되고 서비스에 들어가면, 개시된 방법은 교정 파라미터들에 따라 모터를 제어함으로써, 밸브에 인가되는 힘 또는 토크의 예측가능한 제어를 포함한다.
본 발명의 방법은, 토크 측정 센서에 의한 밸브에 인가되는 힘 또는 토크의 주기적 또는 연속적, 직접 또는 간접 측정에 의해 밸브에 인가되는 힘 또는 토크를 동시적으로, 반응적으로 모니터링하는 단계, 및 측정되고 인가된 힘 또는 토크를 전자 컨트롤러에 보고하는 단계를 더 포함한다. 임의의 마모, 온도 드리프트(drift), 전압 드리프트, 또는 발생할 수도 있는 단기적 또는 장기적 교정 부정확성의 임의의 다른 소스에도 불구하고, 전자 컨트롤러는, 인가된 힘 또는 토크의 측정에 따라, 인가된 힘 또는 토크에 대해 정확하고 예측가능한 제어를 유지하기 위해, 주기적으로 또는 지속적으로 교정 파라미터들을 업데이트하고 수정한다. 따라서, 출력 속도 및/또는 토크는 모터 컨트롤러의 출력 전류 및/또는 전압 센서들에 의해 제공하는 피드백(feedback)에 따라, 적어도 부분적으로 직접적으로 조정되는 한편, 액츄에이터 교정 테이블의 정확도는 토크 측정 센서에 의한 측정값들에 의해 확인되고 업데이트된다.
또한, 실시예들은, 예측가능한 제어 시스템 또는 반응성 제어 시스템의 고장을 검출하도록 더 구성되고, 고장이 검출될 때, 고장이 복구될 때까지, 인가된 힘 또는 토크의 지속적인 제어와 제한에 대해 실패하지 않는 방식(modality)에만 오로지 의존하도록 구성된다.
반응성 측정 시스템들은 예를 들어, 전자 컨트롤러가 토크 측정 센서로부터 측정값을 더 이상 수신하지 않는 경우, 또는 심지어 모터가 작동하더라도 수신된 측정값들이 지속적으로 0인 경우, 또는 지정된 "작동" 범위를 벗어날 경우, 고장이 감지될 수 있다. 예를 들어, 실시예들은, 모터에 전원이 공급되는 경우에도 보고된 힘 또는 토크가 0의 출력 전류 또는 전압을 지속적으로 보고하고, 모터에 전원이 공급되지 않은 경우에도 전체 스케일을 등록하거나, 그렇지 않고, 비현실적인 값들 및/또는 지정된 작동값의 범위를 벗어난 값들을 보고하는 경우, 토크 측정 시스템이 고장났다고 결정한다.
유사하게, 실시예들은, 모터 컨트롤러의 출력 전류 및/또는 전압 센서들이 전류 또는 전압 값들을 보고하지 못하고, 모터에 전원이 공급되는 경우에도 0의 출력 전류 또는 전압을 지속적으로 보고하고, 모터에 전원이 공급되지 않은 경우에도 전체 스케일을 등록하거나, 그렇지 않고 비현실적인 값들 및/또는 지정된 작동값의 범위를 벗어난 값들을 보고하면, 예측가능한 제어가 고장났다고 결정한다.
문맥상 달리 지시하는 경우를 제외하고, "힘"과 "토크"라는 용어들은 밸브에 인가되는 기계적 작동의 크기를 나타내기 위해 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 실시예들에서, "토크 측정 센서"는 실시예들의 조건에 따라, 토크가 아닌, 밸브에 인가되는 선형 힘을 측정할 수 있다. 유사하게, 전기 "모터"라는 용어는 본 명세서에서 기존의 전기 회전 모터에 국한되지 않지만, 선형 출력 힘을 제공하도록 구성된 솔레노이드 액츄에이터들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. .
또한, 용어 "기어들"과 "기어 트레인"은 예컨대, 회전 축, 회전 토크의 방향 및/또는 크기를 변경함으로써, 선형 힘을 회전 토크로 변환시킴으로써, 및/또는 회전 토크를 선형 힘으로 변환시킴으로써, 기계적 힘, 토크 및/또는 속도의 크기, 방향 및/또는 유형을 변경하는 임의의 기계적 메커니즘을 지칭하기 위해 본 명세서에서 광범위하게 사용된다. 이러한 "기어들" 및 "기어 트레인들"은 특정 실시예들을 참조하여 본 명세서에서 언급되지만, 본 발명은 이러한 "기어들" 또는 "기어 트레인들"을 포함하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제1 측면은, 전자적으로 제어되고, 전기 모터로 구동되는 밸브 액츄에이터를 제공한다. 액츄에이터는 전자 컨트롤러, 전자 컨트롤러로부터 수신된 모터 입력에 따라, 밸브를 선형으로 또는 회전되게 작동시키도록 구성된 전기 모터로서, 전기 모터에 대하여 모터 입력이 인가되면, 액츄에이터의 외부에 있고 밸브와 기계적으로 연통하는 장치에 밸브 힘 또는 토크가 인가되게 하는 모터 출력 힘 또는 토크를 결정하고, 및 밸브 힘 또는 토크와 관련된 감지된(sensed) 힘 또는 토크를 측정하도록 구성된 토크 센서를 구비한다. 전자 컨트롤러는 다음과 같이 구성된다.
a. 모터 구성 파라미터 세트, 및 밸브에 인가될 필요한 힘 또는 토크를 포함하는 밸브 제어 조건을 저장한다.
b. 저장된 모터 구성 파라미터 세트에 따라, 전기 모터에 인가될 때, 필요한 힘 또는 토크가 밸브에 인가될 것으로 예상되는 예측된(predicted) 모터 입력을 결정한다.
c. 필요한 힘 또는 토크가 밸브에 인가될 때, 토크 센서에 의해 측정될 예측된 감지된 힘 또는 토크를 결정한다.
d. 예측된 모터 입력을 전기 모터에 인가한다.
e. 측정된(measured) 감지된 힘 또는 토크를 토크 센서로부터 수신한다.
f. 측정된 감지된 힘 또는 토크를 예측된 감지된 힘 또는 토크와 비교한다.
g. 측정된 감지된 힘 또는 토크와 예측된 감지된 힘 또는 토크 사이의 차이가 지정된 한계를 초과하는 경우, 측정된 감지된 힘 또는 토크와 예측된 감지된 힘 또는 토크 사이의 차이에 따라 저장된 모터 구성 파라미터 세트를 수정한다.
실시예들은 모터 출력 힘 또는 토크를 밸브 힘 또는 토크로 변환하도록 구성된 기어 트레인을 더 구비하고, 모터 구성 파라미터 세트는 기어 트레인의 기계적 특성과 관련된 파라미터들을 포함한다.
임의의 전술한 실시예들에서, 감지된 힘 또는 토크는 모터 출력 힘 또는 토크, 또는 밸브 힘 또는 토크와 실질적으로 동일할 수 있다.
임의의 전술한 실시예들에서, 밸브 액츄에이터는 복수의 토크 센서들을 포함 할 수 있고, 제1 토크 센서는 모터 출력 힘 또는 토크와 실질적으로 동일한 제1 감지된 힘 또는 토크를 측정하도록 구성되고, 제2 토크 센서는 밸브 힘 또는 토크와 실질적으로 동일한 제2 힘 또는 토크를 측정하도록 구성된다.
임의의 전술한 실시예들에서, 전기 모터는 교류에 의해 구동될 수 있고, 자속 기준(field orientied) 제어를 가진 가변 주파수 모터 드라이브에 의해 제어될 수 있고, 또는 전기 모터는 직류에 의해 구동될 수 있고, 가변 직류 소스에 의해 제어될 수 있다.
임의의 전술한 실시예들에서, 전자 컨트롤러는 초기 모터 제어 파라미터 세트를 결정하도록 더 구성될 수 있고, 상기 결정은 복수의 모터 입력들을 전기 모터에 순차적으로 인가하는 것, 및 인가되는 모터 입력들의 각각에 대해, 센서에 의해 측정되는 것과 상응하게 감지된 힘 또는 토크를 기록하는 것을 포함한다.
임의의 전술한 실시예들에서, 전자 컨트롤러는 상술한 작동 b 내지 작동 g를 주기적으로 또는 연속적으로 반복하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자 컨트롤러는 토크 센서의 고장을 검출하도록 더 구성되고, 상기 고장 검출시 작동 b 내지 작동 d를 계속 반복하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 전자 컨트롤러는, 전자 컨트롤러가 예상된 측정된 감지된 힘 또는 토크를 수신하지 않거나, 센서로부터 수신되는 측정된 감지된 힘 또는 토크가 지정된 작동값들의 범위를 벗어나는 경우, 토크 센서가 고장났다고 결정하도록 구성된다.
전자 컨트롤러가 작동 b 내지 작동 g를 주기적으로 또는 연속적으로 반복하도록 구성된 임의의 전술한 실시예들에서, 전기 모터에 인가되는 예측된 모터 입력은 전류 또는 전압 센서에 의해 제공되는 전류 또는 전압 측정에 따라 전기 모터에인가되는 전류 또는 전압을 포함할 수 있고, 전류 또는 전압 센서가 고장났다고 검출하면, 전자 컨트롤러는 측정된 감지된 힘들 또는 토크들에 기반하여 전기 모터의 반응성 제어를 구현하도록 더 구성된다.
임의의 전술한 실시예들은 밸브의 위치를 측정하고 측정된 밸브 위치를 전자 컨트롤러와 통신하도록 구성된 밸브 위치 센서를 더 구비할 수 있다.
임의의 전술한 실시예들은 전기 모터에 포함된 회전자의 회전 위치를 측정하고 측정된 회전자 위치를 전자 컨트롤러와 통신하도록 구성된 회전자 위치 센서를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 제2 측면은 제어 밸브를 작동시키는 방법을 제공한다. 이 방법은, 전자 컨트롤러, 전자 컨트롤러로부터 수신되는 모터 입력에 따라 밸브를 선형 또는 회전되게 작동하도록 구성된 전기 모터, 및 밸브 힘 또는 토크와 관련된 감지된 힘 또는 토크를 측정하도록 구성된 토크 센서를 구비하고, 상기 전기 모터에 대하여 상기 모터 입력을 인가하면 밸브에 밸브 힘 또는 토크가 인가되게 하는 모터 출력 힘 또는 토크를 결정하는, 밸브 액츄에이터를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 전자 컨트롤러가 다음을 수행하도록 하는 단계를 더 포함한다.
h. 모터 구성 파라미터 세트 및 밸브에 인가될 필요한 힘 또는 토크를 포함하는 밸브 제어 조건을 저장하는 단계;
i. 저장된 모터 구성 파라미터 세트에 따라, 전기 모터에 인가될 때, 필요한 힘 또는 토크가 밸브에 인가될 것으로 예측되는 예측된 모터 입력을 결정하는 단계;
j. 필요한 힘 또는 토크가 밸브에 인가될 때 토크 센서에 의해 측정될 예측된 감지된 힘 또는 토크를 결정하는 단계;
k. 예측된 모터 입력을 전기 모터에 인가하는 단계;
l. 측정된 감지된 힘 또는 토크를 토크 센서로부터 수신하는 단계;
m. 측정된 감지된 힘 또는 토크를 예측된 감지된 힘 또는 토크와 비교하는 단계; 및
n. 측정된 감지된 힘 또는 토크와 예측된 감지된 힘 또는 토크 사이의 차이가 지정된 한계를 초과하면, 측정된 감지된 힘 또는 토크와 예측된 감지된 힘 또는 토크 사이의 차이에 따라 저장된 모터 구성 파라미터 세트를 변경하는 단계.
실시예들에서, 방법은 전자 컨트롤러가 초기 모터 제어 파라미터 세트를 결정하게 하는 단계를 더 포함하고, 상기 결정은 복수의 모터 입력들을 전기 모터에 순차적으로 인가하는 것; 및 인가된 모터 입력들의 각각에 대해, 토크 센서에 의해 측정된 것에 상응하는 감지된 힘 또는 토크를 기록하는 것을 포함한다.
임의의 전술한 실시예에서, 방법은 전자 컨트롤러가 단계 i 내지 단계 n을 주기적으로 또는 연속적으로 반복하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들은, 토크 센서가 고장났는지 여부를 전자 컨트롤러에 의해 결정하는 단계, 및 토크 센서가 고장났다고 결정할 때, 단계 i 내지 단계 k를 계속 반복하는 단계를 더 포함한다.
전술한 임의의 실시예들에서, 전기 모터에 인가되는 예측된 모터 입력은 전류 또는 전압 센서에 의해 제공되는 전류 또는 전압 측정에 따라 전기 모터에 인가되는 전류 또는 전압을 포함할 수 있고, 방법은, 전류 또는 전압 센서가 고장났다고 검출할 때, 측정된 감지된 힘들 또는 토크들에 기반하여 전기 모터의 반응성 제어를 구현하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서 설명된 특징들과 이점들은 모든 것을 포함하는 것은 아니며, 특히 많은 다른 특징들과 이점들은 도면, 상헤한 설명 및 청구 범위의 관점에서 당업자에게 명백할 것이다. 더욱이, 본 명세서에서 사용된 언어는 주로 가독성 및 교육 목적을 위해 선택되었으며 본 발명의 기술적 사상의 범위를 제한하지 않는다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 액츄에이터의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 방법 실시예를 예시하는 흐름도이다.
본 발명은, 예측가능하고, 단기적 및 장기적으로 정확하고, 내결함성이 있고, 전자적으로 제어되고, 모터로 구동되는 밸브 액츄에이터에 의해 밸브에 인가되는 힘 또는 토크를 제어하고 제한하는 장치 및 방법이다. 도 1을 참조하면, 전자적으로 제어되고, 모터로 구동되는 액츄에이터(100)는, 모터 컨트롤러(104) 내에 포함되거나 그렇지 않으면 그것과 통신하는 출력 전류 및/또는 전압 센서들에 따라 모터(102)의 출력 토크를 전자적으로 제어할 수 있는 모터 컨트롤러(104)에 의해 제어되는 전기 모터(102)를 포함한다.
모터(102)는 업계에 알려진 임의의 적절한 모터일 수 있다. 다양한 유형의 모터는 본 발명의 범위에 포함된다. 단상 유도 모터 또는 다상 유도 모터를 포함하는 거의 모든 AC 모터가 포함될 수 있다. 가변 속도/토크 모터(102)는 권선 회전자 모터, 다중-속도 모터, 일정하거나 가변적인 토크 모터, 또는 유니버설 모터와 같은 다른 유형의 AC 모터일 수 있다. 본 발명의 범위는 비-여자(excited) 동기 모터, 히스테리시스 및 릴럭턴스 모터와 같은 동기 모터들, 및 DC-여자 동기 모터들을 더 포함한다. 또한, 가변-속도 모터(102)는 서보 모터, 브러시리스 서보 모터 및/또는 선형 모터일 수도 있다.
모터 컨트롤러(104)는 가변-속도 모터(102)의 속도와 토크를 제어할 수 있는 임의의 컨트롤러일 수 있다. 예를 들어, 모터 컨트롤러(104)는 고체-상태 컨트롤러일 수 있다. 본 명세서에서, "컨트롤러"라는 용어는 컨트롤러들과 드라이브들을 모두 지칭하기 위해 사용된다.
일반적으로, 위에서 언급된 유형의 모터들의 경우, 모터 출력 토크는 모터(102)에 공급되는 전류에 거의 정비례하는 반면, 모터 속도는 인가되는 전압에 대략 비례한다. 따라서, 모터(102)에 공급되는 전압을 제어하면 모터(102)의 속도가 제어되는 한편, 전류를 제어하면 모터 토크가 제어된다.
본 발명에 따르면, 모터 컨트롤러(104)는, 특정의 모터의 전기적 특성에 기반하고, 실시예들에서, 액츄에이터 시스템(100)의 기어 트레임(108)의 기계적 성질들에도 기반하는 제어 알고리즘에 따라 모터(102)에 의해 밸브(106)에 인가되는 힘 또는 토크를 제어하고 제한한다. 모터 컨트롤러(104)는 업계에 알려진 AC 또는 DC 모터의 속도 및/또는 토크를 제어할 수 있는 임의의 적절한 컨트롤러일 수 있다.
본 발명의 밸브 액츄에이터(100)는 적어도 하나의 토크 측정 센서(110,112)를 더 구비한다. 도 1은 밸브(106)에 인가되는 힘 또는 토크를 직접 모니터링하도록 구성된 토크 측정 센서(112)인지 여부, 또는 기어 트레인(108)에 인가되는 전기 모터(100)의 힘 또는 토크 출력을 모니터링하도록 구성된 토크 측정 센서(110)인지 여부에 따라, 토크 측정 센서(110,112)가 위치될 수 있는 2개의 가능한 위치들을 나타낸다. 도 1의 실시예에서, 토크 측정 센서들(110,112) 모두는 그들의 측정값(114)을 전자 모터 컨트롤러(104)로 릴레이한다. 도 1의 실시예에서, 밸브 액츄에이터(100)는 원격(116)으로 제어 및 모니터링될 수 있다. 유사한 실시예들은 원격으로 제어되는 것에 부가하여 국부적으로 제어되거나 그 대신에 제어될 수 있다.
도 1의 실시예는 밸브의 위치를 측정하고 측정된 밸브 위치를 전자 컨트롤러(104)와 통신하도록 구성된 밸브 위치 센서(118)를 더 구비한다. 유사한 실시예들은 전기 모터(102) 내에 포함된 회전자의 회전 위치를 측정하고 측정된 회전자의 위치를 전자 컨트롤러(104)와 통신하도록 구성된 회전자 위치 센서를 구비한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 방법은, 밸브 액츄에이터가 모터 제어 파라미터의 함수로서 밸브(106)에 인가되는 힘 또는 토크를 사용하기 전에 초기 교정(initial calibration)을 수행하는 단계(단계 200)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 교정은 수동으로 수행되고, 그 결과들은 액츄에이터의 교정 테이블에 입력된다. 다른 실시예들에서, "토크 스탠드(torque stand)"와 같은 테스트 장치에 밸브 액츄에이터를 연결하고, 다양한 크기의 토크를 테스트 장치에 인가함으로써 전자 컨트롤러가 액츄에이터를 자체-교정하게 하고, 통합된 토크 측정 센서를 이용하여 복수의 모터 제어 파라미터 설정들의 각각에 대해 인가된 토크를 기록함으로써, 이러한 초기 교정이 수행된다. 일부 실시예들에서, 토크 스탠드는 액츄에이터와 직접 통신하는 반면, 다른 실시예들에서, 작업자는 토크 스탠드에 의해 측정된 값을 액츄에이터의 교정 테이블에 입력한다.
실시예에 따르면, 초기 교정은 설치 전에 각각의 유닛에 대해 수행될 수 있고, 또는 일련의 동일한 각각의 유닛에 대해 단일 교정이 적용될 수 있으므로, 유닛들 사이의 임의의 작은 차이는 토크 센서에 의한 측정에 따라 서비스 동안 자체- 정정된다.
밸브 액츄에이터가 교정되고 서비스에 들어가면, 개시된 방법은 밸브에 인가되는 힘 또는 토크의 예측성 제어를 포함한다. 따라서, 컨트롤러(104)는 모터(102)가 원하는 힘 또는 토크를 생성하거나, 지정된 최대 토크를 초과하지 않으면서 원하는 회전 또는 선형 위치로 이동시키게 하는 모터 제어 설정들을 예측하기 위해 모터 파라미터들의 교정을 사용한다(단계 202).
이어서, 예측된 모터 제어 설정들이 모터(102)에 인가된다(단계 204). 밸브(106)에 힘 또는 토크를 인가함으로써 모터(102)가 응답하면, 전자 컨트롤러(104)는 하나 이상의 토크 측정 센서들(110,112)로부터 인가되는 힘 또는 토크의 실제로 측정된 값들을 수신한다(단계 206). 밸브(106)에 인가된 실제로 측정된 힘 또는 토크가 원하는 힘 또는 토크(208)와 실질적으로 동일하면, 밸브의 제어는 계속된다. 그러나, 밸브(106)에 인가된 측정된 힘 또는 토크가 원하는 힘 또는 토크와 실질적으로 동일하지 않으면, 측정된 값(들)은 모터 파라미터들의 교정을 업데이트하는데 사용된다(단계 210).
실시예에 따라, 예를 들어, 밸브(106)에 힘 또는 토크를 개별적으로 인가한 후, 또는 밸브가 지속적으로 작동하고 있으면 연속적 또는 주기적인 방식으로, 모터 파라미터들의 측정 및 재-교정이 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 모터 교정의 정확도가 유지되고 정확성이 보장됨으로써, 마모, 온도 드리프트, 전압 드리프트, 또는 교정에 오류를 유발할 수 있는 단기 또는 장기 공정의 임의의 다른 원인이 존재하더라도, 예측된 설정들이 밸브에 손상을 야기할 만큼 오류가 있을 가능성을 최소화한다.
실시예들은, 예측성 제어 시스템 또는 반응성 제어 시스템의 고장을 탐지하도록 더 구성되고, 고장이 탐지되면, 고장이 복구될 때까지, 인가되는 힘 또는 토크의 연속되는 제어와 제한에 대해 실패하지 않은 방식에만 의존하도록 구성된다.
예를 들어, 전자 컨트롤러(104)가 토크 측정 센서(들)(110,112)로부터 측정값을 더 이상 수신하지 않을 때, 모터(102)에 전원이 공급될 때에도 수신된 측정값들이 지속적으로 0일 때, 모터에 공급되는 전원이 변할 때에도 측정값들이 지속적으로 동일한 값일 때, 또는 수신된 측정값들이 지정된 "작동" 값의 범위를 벗어날 때, 반응성 측정 시스템에 고장이 감지될 수 있다. 예를 들어, 실시예들은 보고된 힘 또는 토크가 항상 0이고, 항상 풀 스케일이고, 그렇지 않으면 모터 제어에 응답하지 않으면, 토크 측정 시스템이 고장났다고 결정한다.
유사하게, 실시예들은, 모터 컨트롤러의 출력 전류 및/또는 전압 센서들이 전류 또는 전압 값들을 보고하지 못할 때, 모터에 전원이 공급되더라도 지속적으로 0의 출력 전류 또는 전압을 보고할 때, 전체 스케일을 지속적으로 등록할 때, 또는 비현실적인 값들 및/또는 지정된 작동 값들의 범위를 벗어난 값들을 보고할 때, 예측성 제어가 고장났다고 결정한다.
문맥상 달리 지시하는 경우를 제외하고, "힘"과 "토크"라는 용어들은 밸브에 인가되는 기계적 작동의 크기를 나타내기 위해 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 실시예들에서 "토크 측정 센서"는 실시예의 조건에 따라 토크가 아닌, 밸브에 인가되는 선형 힘을 측정할 수 있다. 유사하게, 전기 "모터"라는 용어는 본 명세서에서 종래의 전기 회전 모터에 국한되지 않지만, 선형 출력 힘을 제공하도록 구성된 솔레노이드 액츄에이터를 포함하지만 이에 한정되지 않는, 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 임의의 디바이스를 포함할 수 있다.
또한, "기어들"과 "기어 트레인"과 같은 용어들은, 예컨대, 회전 축, 회전 토크의 방향 및/또는 진폭을 변경함으로써, 선형 힘을 회전 토크로 변환함으로써, 및/또는 회전 토크를 선형 힘으로 변환함으로써, 기계적 힘 또는 토크의 크기, 방향, 속도 및/또는 유형을 변경하는 임의의 기계적 메커니즘을 지칭하기 위해 본 명세서에서 광범위하게 사용된다. 이러한 "기어들"과 "기어 트레인들"은 특정 실시예들을 참조하여 본 명세서에서 언급되지만, 본 발명은 이러한 "기어들" 또는 "기어 트레인들"을 포함하는 실시예에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 대한 전술한 설명은 예시와 설명의 목적으로 제시되었다. 이 출원서의 각각의 페이지와 모든 페이지들, 및 그 안의 모든 내용은 특성화되거나 식별되거나 참조후보가 부여되어 있더라도, 본 출원서의 형식이나 배치에 관계없이 모든 목적을 위해이 출원서의 실질적인 부분으로 간주된다. 이 명세서는 포괄적인 것이 아니거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하려는 것이 아니다. 본 개시에 비추어 많은 수정과 변경이 가능하다.
본 출원은 제한된 수의 형태로 도시되었지만, 본 발명의 범위는 이들 형태에 한정되지 않고 그 정신을 벗어나지 않으면서 다양한 변경과 수정이 가능하다. 본 명세서에 제시된 개시 내용은 본 발명의 범위 내에 속하는 모든 가능한 특징 조합을 명시적으로 개시하지 않는다. 다양한 실시예에 대해 본 명세서에 개시된 특징은 일반적으로 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 자기 모순이 아닌 임의의 조합으로 교환되고 결합될 수 있다. 특히, 청구범위의 종속항에 제시된 제한은 종속항이 논리적으로 서로 호환되지 않는 한, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 수 및 임의의 순서로 대응하는 독립항과 결합될 수 있다.
100...액츄에이터 102...모터
104...모터 컨트롤러 106...밸브
108...기어 트레인 110...토크 측정 센서
112...토크 측정 센서 114...토크 측정값
116...원격 118...밸브 위치 센서

Claims (19)

  1. 전자적으로 제어되고, 전기 모터로 구동되는 밸브 액츄에이터로서,
    전자 컨트롤러;
    상기 전자 컨트롤러로부터 수신된 모터 입력에 따라, 밸브를 선형으로 또는 회전되게 작동시키도록 구성된 전기 모터로서, 상기 전기 모터에 대하여 상기 모터 입력이 인가되면, 액츄에이터의 외부에 있고 상기 밸브와 기계적으로 연통하는 장치에 밸브 힘 또는 토크가 인가되게 하는 모터 출력 힘 또는 토크를 결정하고; 및
    상기 밸브 힘 또는 토크와 관련된 감지된(sensed) 힘 또는 토크를 측정하도록 구성된 토크 센서를 구비하고,
    상기 전자 컨트롤러는,
    A) 모터 구성 파라미터 세트, 및 상기 밸브에 인가될 필요한 힘 또는 토크를 포함하는 밸브 제어 조건을 저장하도록 구성되고;
    B) 저장된 모터 구성 파라미터 세트에 따라, 상기 전기 모터에 인가될 때, 상기 필요한 힘 또는 토크가 상기 밸브에 인가될 것으로 예상되는 예측된(predicted) 모터 입력을 결정하도록 구성되고;
    C) 상기 필요한 힘 또는 토크가 상기 밸브에 인가될 때, 상기 토크 센서에 의해 측정될 예측된 감지된 힘 또는 토크를 결정하도록 구성되고;
    D) 상기 예측된 모터 입력을 상기 전기 모터에 인가하도록 구성되고;
    E) 측정된(measured) 감지된 힘 또는 토크를 상기 토크 센서로부터 수신하도록 구성되고;
    F) 상기 측정된 감지된 힘 또는 토크를 상기 예측된 감지된 힘 또는 토크와 비교하도록 구성되고; 및
    G) 상기 측정된 감지된 힘 또는 토크와 상기 예측된 감지된 힘 또는 토크 사이의 차이가 지정된 한계를 초과하는 경우, 상기 측정된 감지된 힘 또는 토크와 상기 예측된 감지된 힘 또는 토크 사이의 차이에 따라 상기 저장된 모터 구성 파라미터 세트를 수정하도록 구성된, 밸브 액츄에이터.
  2. 청구항 1에서,
    상기 모터 출력 힘 또는 토크를 상기 밸브 힘 또는 토크로 변환하도록 구성된 기어 트레인을 더 구비하고,
    상기 모터 구성 파라미터 세트는 상기 기어 트레인의 기계적 성질과 관련된 파라미터들을 포함하는, 밸브 액츄에이터.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에서,
    상기 감지된 힘 또는 토크는 상기 모터 출력 힘 또는 토크와 실질적으로 동일한, 밸브 액츄에이터.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에서,
    상기 감지된 힘 또는 토크는 상기 밸브 힘 또는 토크와 실질적으로 동일한, 밸브 액츄에이터.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에서,
    상기 밸브 액츄에이터는 복수의 토크 센서들을 포함하고,
    상기 토크 센서들의 제1 토크 센서는 상기 모터 출력 힘 또는 토크와 실질적으로 동일한 제1 감지된 힘 또는 토크를 측정하도록 구성되고, 상기 토크 센서들의 제2 토크 센서는 상기 밸브 힘 또는 토크와 실질적으로 동일한 제2 힘 또는 토크를 측정하도록 구성된, 밸브 액츄에이터.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에서,
    상기 전기 모터는 교류에 의해 구동되고, 자속 기준(field orientied) 제어를 이용한 가변 주파수 모터 드라이브에 의해 제어되는, 밸브 액츄에이터.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에서,
    상기 전기 모터는 직류에 의해 구동되고, 가변 직류 소스에 의해 제어되는, 밸브 액츄에이터.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에서,
    상기 전자 컨트롤러는 초기 모터 제어 파라미터 세트를 결정하도록 더 구성되고,
    상기 결정은 상기 전기 모터에 복수의 모터 입력들을 순차적으로 인가하는 것, 및 인가된 모터 입력들의 각각에 대해, 상기 센서에 의해 측정되는 상응하는 감지된 힘 또는 토크를 기록하는 것을 포함하는, 밸브 액츄에이터.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에서,
    상기 전자 컨트롤러는 상기 B) 내지 상기 G)를 주기적으로 또는 연속적으로 반복하도록 구성되는, 밸브 액츄에이터.
  10. 청구항 9에서,
    상기 전자 컨트롤러는 상기 토크 센서의 고장을 검출하도록 더 구성되고, 고장 검출시, 상기 B) 내지 상기 D)를 계속 반복하도록 구성되는, 밸브 액츄에이터.
  11. 청구항 10에서,
    상기 전자 컨트롤러는, 상기 전자 컨트롤러가 예상되는 측정된 감지된 힘 또는 토크를 수신하지 않을 때, 또는 상기 센서로부터 수신되는 측정된 감지된 힘 또는 토크가 지정된 작동값의 범위를 벗어날 때, 상기 토크 센서가 고장난 것으로 결정하도록 구성된, 밸브 액츄에이터.
  12. 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 항에서,
    상기 전기 모터에 인가되는 예측된 모터 입력은, 전류 또는 전압 센서에 의해 제공되는 전류 또는 전압 측정에 따라 상기 전기 모터에 인가되는 전류 또는 전압을 포함하고,
    상기 전류 또는 전압 센서가 고장난 것을 탐지할 때, 상기 전자 컨트롤러는 상기 측정된 감지된 힘 또는 토크에 기반하여 상기 전기 모터의 반응성(reactive) 제어를 구현하도록 더 구성된, 밸브 액츄에이터.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에서,
    상기 밸브의 위치를 측정하고 측정된 밸브 위치를 상기 전자 컨트롤러에 통신하도록 구성된 밸브 위치 센서를 더 구비하는, 밸브 액츄에이터.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에서,
    상기 전기 모터 내에 포함된 회전자의 회전 위치를 측정하고, 측정된 회전자 위치를 상기 전자 컨트롤러에 통신하도록 구성된 회전자 위치 센서를 더 구비하는, 밸브 액츄에이터.
  15. 제어 밸브를 작동시키는 방법으로서,
    전자 컨트롤러, 상기 전자 컨트롤러로부터 수신되는 모터 입력에 따라 밸브를 선형적으로 또는 회전되게 작동시키도록 구성된 전기 모터로서, 상기 전기 모터에 대하여 상기 모터 입력이 인가되면, 밸브 힘 또는 토크를 상기 밸브에 인가시키는 모터 출력 힘 또는 토크를 결정하고; 및 상기 밸브 힘 또는 토크와 관련된 감지된 힘 또는 토크를 측정하도록 구성된 토크 센서를 구비하는, 밸브 액츄에이터를 제공하는 단계; 및
    A) 상기 전자 컨트롤러가, 모터 구성 파라미터 세트, 및 상기 밸브에 인가되는 필요한 힘 또는 토크를 포함하는 밸브 제어 조건을 저장하는 단계;
    B) 상기 전자 컨트롤러가, 저장된 모터 구성 파라미터 세트에 따라, 상기 전기 모터에 인가될 때, 상기 필요한 힘 또는 토크가 상기 밸브에 인가되도록 예상되는 예측된 모터 입력을 결정하는 단계;
    C) 상기 전자 컨트롤러가, 상기 필요한 힘 또는 토크가 상기 밸브에 인가될 때, 상기 토크 센서에 의해 측정될 예측된 감지된 힘 또는 토크를 결정하는 단계;
    D) 상기 전자 컨트롤러가, 상기 예측된 모터 입력을 상기 전기 모터에 인가하는 단계;
    E) 상기 전자 컨트롤러가, 측정된 감지된 힘 또는 토크를 상기 토크 센서로부터 수신하는 단계;
    F) 상기 전자 컨트롤러가, 상기 측정된 감지된 힘 또는 토크를 상기 예측된 감지된 힘 또는 토크와 비교하는 단계; 및
    G) 상기 전자 컨트롤러가, 상기 측정된 감지된 힘 또는 토크와 상기 예측된 감지된 힘 또는 토크 사이의 차이가 지정된 한계를 초과하는 경우, 상기 측정된 감지된 힘 또는 토크와 상기 예측된 감지된 힘 또는 토크 사이의 차이에 따라 상기 저장된 모터 구성 파라미터 세트를 수정하는 단계를 포함하는, 제어 밸브 작동 방법.
  16. 청구항 15에서,
    상기 방법은, 상기 전자 컨트롤러가 초기 모터 제어 파라미터 세트를 결정하게 하는 단계를 더 포함하고,
    상기 결정은 복수의 모터 입력들을 상기 전기 모터에 순차적으로 인가하는 것, 및 인가된 모터 입력들의 각각에 대해, 상기 토크 센서에 의해 측정된 상응하는 감지된 힘 또는 토크를 기록하는 것을 포함하는, 제어 밸브 작동 방법.
  17. 청구항 15 또는 청구항 16에서,
    상기 방법은, 전자 컨트롤러가 상기 단계 B) 내지 상기 G)를 주기적으로 또는 연속적으로 반복하게 하는 단계를 더 포함하는, 제어 밸브 작동 방법.
  18. 청구항 15 내지 청구항 17 중 어느 한 항에서,
    상기 토크 센서가 고장났는지 여부를 상기 전자 컨트롤러에 의해 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 토크 센서가 고장났다고 결정될 때, 상기 단계 B) 내지 상기 D)를 계속 반복하는 단계를 더 포함하는, 제어 밸브 작동 방법.
  19. 청구항 15 내지 청구항 18 중 어느 한 항에서,
    상기 전기 모터에 인가되는 상기 예측된 모터 입력은, 전류 또는 전압 센서에 의해 제공되는 전류 또는 전압 측정에 따라 상기 전기 모터에 인가되는 전류 또는 전압을 포함하고,
    상기 방법은, 상기 전류 또는 전압 센서가 고장났다고 탐지할 때, 상기 측정된 감지된 힘 또는 토크에 기반하여 상기 전기 모터의 반응성 제어를 구현하는 단계를 더 포함하는, 제어 밸브 작동 방법.
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