KR20240056645A - 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents
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Abstract
밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법이 제공되며, 방법은, 푸시 로드를 최상단 위치로 재설정하는 단계; 밸브 로드를 푸시하도록 푸시 로드를 구동하고, DC 버스(bus) 전류를 실시간으로 측정하고, 그리고 DC 버스 전류의 제1의 급격한 변화가 검출되고 제1의 사전 설정된 지속기간보다 길게 지속될 때 상기 DC 버스 전류의 제1의 급격한 변화의 시작 시 상기 푸시 로드의 제1 위치 값을 기록하는 단계; 밸브 로드를 푸시하고 DC 버스 전류를 실시간으로 측정하도록 푸시 로드를 계속 구동하고, 그리고 DC 버스 전류의 제2의 급격한 변화가 검출되고 제2의 사전 설정된 지속기간보다 길게 지속될 때 DC 버스 전류의 제2의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제2 위치 값을 기록하는 단계; 및 제1 위치 값 및 제2 위치 값에 기초하여 밸브의 스트로크 길이를 계산하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로 밸브(valve) 제어기 분야에 관한 것이고, 특히 밸브 액추에이터(actuator)의 밸브 특성 파라미터(parameter)들을 측정하기 위한 방법 및 디바이스(device)에 관한 것이다.
밸브들은 난방, 환기 및 냉방 시스템(HVAC: heating, ventilation, and air conditioning system)들에서 널리 사용되고, 밸브 액추에이터는 밸브의 위치를 제어함으로써 흐름을 제어한다. 상이한 밸브들은 상이한 크기들, 스트로크(stroke) 길이들, 씰(seal) 유형들, 데드 존(dead zone) 길이들 등을 갖는다. 종래 기술에서, 밸브는 전용 밸브 제어기에 의해 제어되고, 밸브의 특성 파라미터들(스트로크 길이, 데드 존 길이 등)을 측정할 필요성이 존재하지 않는다. 상이한 유형들의 또는 심지어 상이한 특성 파라미터들을 갖는 밸브 제어들은 상호 교환 가능하게 사용될 수 없다. 일부 제조업체들은 밸브 액추에이터들의 다기능성(versatility)을 증가시키기 위해 플랩(flap)들과 같은 기계적 수단을 사용하지만, 여전히 큰 제한이 존재한다.
위의 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법 및 디바이스를 제공하여 밸브 액추에이터들의 다기능성을 개선한다.
위의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법을 제공하며, 밸브 특성 파라미터들은 밸브의 스트로크 길이를 포함하고, 밸브 액추에이터는 밸브를 구동하는 데 사용되고, 모터(motor)에 의해 구동되는 푸시 로드(push rod)를 포함하고, 푸시 로드는 밸브의 밸브 로드를 푸시하도록 구성되고, 그리고 모터는 모터로 흐르는 DC 구동 전류를 측정하도록 구성된 전류 센서(sensor)에 연결되고, 측정 방법은, 푸시 로드를 최상단 위치로 재설정하는 단계; 밸브 로드를 푸시하도록 푸시 로드를 구동하고, DC 구동 전류를 실시간으로 측정하고, 그리고 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화가 검출되고 제1의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속될 때 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제1 위치를 기록하는 단계; 밸브 로드를 푸시하고 DC 구동 전류를 실시간으로 측정하도록 푸시 로드를 계속 구동하고, 그리고 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화가 검출되고 제2의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속될 때 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제2 위치를 기록하는 단계; 제1 위치 및 제2 위치에 기초하여 밸브의 스트로크 길이를 계산하는 단계를 포함한다. 이를 위해, 전류 센서가 모터의 DC 구동 전류를 실시간으로 측정하는 데 사용되고, DC 구동 전류 곡선이 밸브의 특성 파라미터를 결정하는 데 사용되어, 그에 의해 상이한 유형의 밸브들에서 밸브 액추에이터를 사용하는 것을 가능하게 한다.
바람직하게는, 밸브 특성 파라미터들은 데드 존 길이를 더 포함하고, 측정 방법은, 밸브 로드를 푸시하고 모터의 출력 구동력을 실시간으로 측정하도록 푸시 로드를 계속 구동하고, 출력 구동력이 사전 설정된 출력력에 도달할 때 푸시 로드의 제3 위치를 기록하고, 그리고 제2 위치 및 제3 위치에 기초하여 밸브의 데드 존 길이를 계산하는 단계를 더 포함한다. 이를 위해, DC 구동 전류 곡선이 밸브의 데드 존 길이를 결정하는 데 사용될 수 있어, 그에 의해 상이한 유형들의 밸브들에서 밸브 액추에이터를 사용하는 것을 가능하게 한다.
바람직하게는, 밸브 액추에이터는 또한 모터의 구동 축 위치를 검출하는 데 사용되는 위치 센서를 갖고, 측정 방법은, 위치 센서에 의해 모터의 구동 축 위치를 측정하고, 그리고 구동 축 위치를 푸시 로드의 위치로 변환하는 단계를 포함한다. 이를 위해, 푸시 로드의 위치가 모터의 구동 축의 위치를 통해 획득될 수 있으며, 이는 구조의 복잡성을 감소시킨다.
바람직하게는, 측정 방법은, DC 구동 전류를 실시간으로 측정하고, DC 구동 전류의 평균 변화율을 계산하고, 그리고 순간 변화율이 평균 변화율보다 클 때 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화 및/또는 제2의 급격한 변화를 식별하는 단계를 포함한다. 이를 위해, DC 구동 전류의 급격한 변화들이 측정된다.
바람직하게는, 측정 방법은 측정 방법을 복수 회 반복하고, 그리고 측정 방법에서의 복수 회의 측정의 결과들이 일치할 때 측정 결과를 밸브의 특성 파라미터로서 취하는 단계를 포함한다. 이를 위해, 복수의 측정들은 측정 결과의 정확성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 디바이스를 제공하며, 밸브 특성 파라미터들은 밸브의 스트로크 길이를 포함하고, 밸브 액추에이터는 밸브를 구동하는 데 사용되고, 모터에 의해 구동되는 푸시 로드를 포함하고, 푸시 로드는 밸브의 밸브 로드를 푸시하도록 구성되고, 그리고 모터는 모터로 흐르는 DC 구동 전류를 측정하도록 구성된 전류 센서(sensor)에 연결되고, 측정 디바이스는, 푸시 로드를 최상단 위치로 재설정하는 재설정 모듈(module); 푸시 로드가 밸브 로드를 푸시하도록 구동되고 DC 구동 전류가 실시간으로 측정될 때, DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화가 검출되고 제1의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속되는 경우 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제1 위치를 기록하는 제1 기록 모듈; 푸시 로드가 밸브 로드를 푸시하도록 계속 구동되고 DC 구동 전류가 실시간으로 계속 측정될 때, DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화가 검출되고 제2의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속되는 경우 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제2 위치를 기록하는 제2 기록 모듈; 및 제1 위치 및 제2 위치에 기초하여 밸브의 스트로크 길이를 계산하는 계산 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 밸브 특성 파라미터들은 데드 존 길이를 더 포함하고, 측정 디바이스는, 밸브 로드를 푸시하도록 푸시 로드가 계속 구동되고 모터의 출력 구동력이 실시간으로 측정될 때, 출력 구동력이 사전 설정된 출력력에 도달할 때 상기 푸시 로드의 제3 위치를 기록하고, 그리고 제2 위치 및 제3 위치에 기초하여 밸브의 데드 존 길이를 계산하는 것을 더 포함한다.
바람직하게는, 밸브 액추에이터는 또한 모터의 구동 축 위치를 검출하는 데 사용되는 위치 센서를 갖고, 측정 디바이스는, 위치 센서에 의해 모터의 구동 축 위치를 측정하고, 그리고 구동 축 위치를 푸시 로드의 위치로 변환하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 측정 디바이스는, DC 구동 전류를 실시간으로 측정하고, DC 구동 전류의 평균 변화율을 계산하고, 그리고 순간 변화율이 평균 변화율보다 클 때 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화 및/또는 제2의 급격한 변화를 식별하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 측정 디바이스는 측정 디바이스의 기능들을 복수 회 반복하고, 그리고 측정 디바이스에 의한 복수 회의 측정의 결과들이 일치할 때 측정 결과를 밸브의 특성 파라미터로서 취하는 것을 포함한다.
또한, 본 발명은 위에서 설명된 바와 같은 측정 디바이스를 갖는 밸브 액추에이터를 제공한다.
또한, 본 발명은 프로세서(processor), 메모리(memory) 및 메모리에 저장된 명령을 포함하는 전자 디바이스를 제공하며, 여기서 명령은 프로세서에 의해 실행될 때 위에서 설명된 바와 같은 방법을 구현한다.
또한, 본 발명은 컴퓨터(computer) 명령이 저장되는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공하며, 이는 실행 시 위에서 설명된 바와 같은 방법을 실행한다.
다음의 도면들은 본 발명을 개략적으로 예시하고 설명하는 것으로만 의도되고, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 도면들에서,
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 액추에이터 및 밸브의 개략적 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 구동 전류의 개략적 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 디바이스의 개략적 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략적 다이어그램이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 액추에이터 및 밸브의 개략적 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 구동 전류의 개략적 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 디바이스의 개략적 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략적 다이어그램이다.
본 발명의 기술적 특징들, 목적 및 효과들을 더 명확하게 이해하기 위해, 본 발명의 특정 실시예들이 도면들을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.
다음의 설명에서, 본 발명을 완전히 이해하기 위해 많은 특정 세부사항들이 제공된다. 그러나, 본 발명은 또한 본원에 설명된 방식들과 상이한 다른 방식들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 아래에서 개시되는 특정 실시예들에 제한되지 않는다.
특허 명세서 및 청구항들에 나타낸 바와 같이, 문맥상 달리 명백하게 지시하지 않으면, 단수 형태들의 용어들("a", "an", "one" 및/또는 "the")은 단수형으로 특정한 것으로 의도되는 것은 아니며, 복수형을 포함할 수 있다. 일반적으로, "포함하는"("comprising" 및 "including")"이라는 용어들은 명확하게 식별된 단계들 및 엘리먼트(element)들이 포함된다는 것을 의미할 뿐이며, 이러한 단계들 및 엘리먼트들은 배타적인 목록을 구성하지 않고, 방법 또는 디바이스는 또한 다른 단계들 또는 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 액추에이터(210) 및 밸브(220)의 개략적 다이어그램이다. 밸브 액추에이터(210)는 밸브(220)를 구동하는 데 사용된다. 밸브(220)는 기본적으로, 즉, 완전 개방형 위치에서 상시 개방되는 상시 개방형 밸브일 수 있고, 밸브(220)는 밸브 액추에이터(210)의 구동에 따라 부분적으로 개방되거나 폐쇄된다. 또한, 밸브(220)는 기본적으로, 즉, 완전 폐쇄형 위치에서 상시 폐쇄되는 상시 폐쇄형 밸브일 수 있고, 밸브(220)는 밸브 액추에이터(210)의 구동에 따라 부분적으로 또는 완전히 개방된다. 설명을 단순화하기 위해, 상시 개방형 밸브가 아래에서 예로서 사용될 것이다.
밸브 액추에이터(210)는 전력 공급 장치(211), 전류 센서(212), 모터(213), 위치 센서(214), 프로세싱 유닛(processing unit)(215), 속도 변경 메커니즘(mechanism)(216) 및 푸시 로드(217)를 포함한다. 전력 공급 장치(211)는 모터(213)에 전력을 공급하는 데 사용되고, 전류 센서(212)는 전력 공급 장치(211)와 모터(213) 사이의 회로 상에 배열된다. 이러한 목적을 위해, 전류 센서(212)는 모터(213)에 흐르는 DC 구동 전류를 측정하도록 구성된다. 모터(213)는 통합형 모터일 수 있으며, 즉, 액추에이터와 통합될 수 있으며, 이는 부피 및 모터(213)의 비용을 감소시킬 수 있다. 위치 센서(214)는 모터(213) 및 프로세싱 유닛(215)에 연결되고, 모터(213)의 구동 축 위치를 측정하고 구동 축 위치를 프로세싱 유닛(215)에 전송하도록 구성된다. 프로세싱 유닛(215)은 전류 센서(212) 및 위치 센서(214)에 연결되어 전류 센서(212) 및 위치 센서(214)에 의해 전송된 데이터를 수신하고 프로세싱한다. 모터(213), 속도 변경 메커니즘(216) 및 푸시 로드(217)는 순차적으로 연결되어 푸시 로드(217)가 모터(213)의 구동에 따라 이동할 수 있게 한다. 푸시 로드(217)는 밸브(220)의 밸브 로드(221)를 푸시하도록 구성된다.
밸브(220)는 파이프라인에서 유체의 흐름을 인에이블(enable), 디스에이블(disable) 또는 조절하는 데 사용된다. 밸브는 폐쇄 방향 D로 이동하도록 구성된 푸시 로드(221)를 포함한다. 밸브 로드(221)가 최상단 위치(P1)에 있을 때 밸브(220)는 완전 개방되고, 밸브 로드(221)가 폐쇄 방향(D)을 따라 이동하여 최하단 위치(P2)에 접촉될 때 밸브(220)는 폐쇄된다. 최상단 위치(P1)와 최하단 위치(P2) 사이의 거리는 밸브(220)의 스트로크 길이이다. 탄성 재료들의 경우, 밸브 로드(221)는 최하단 위치(P2)와 접촉된 위치로부터 정지 위치(P3)(도면에 도시되지 않음)까지 계속 이동할 수 있다. 최하단 위치(P2)와 정지 위치(P3) 사이의 거리가 밸브(220)의 데드 존 길이이다. 상이한 유형들의 밸브들(220)은 일반적으로 상이한 스트로크 길이들 및 데드 존 길이들을 갖고, 상이한 유형들의 밸브들 또는 심지어 상이한 특성 파라미터들은 상호 교환 가능하게 사용될 수 없다. 본 발명의 실시예들은 밸브의 스트로크 길이 및 데드 존 길이를 측정함으로써 상이한 유형들의 밸브들에 액추에이터를 사용하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법(100)을 제공하고, 밸브 특성 파라미터들은 밸브의 스트로크 길이를 포함한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 방법(100)의 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 측정 방법은 다음을 포함한다:
푸시 로드를 최상단 위치로 재설정하는 단계(110). 푸시 로드(217)는 아마도 초기에 최상단 위치에 있지 않고, 최상단 위치로 재설정된다. 푸시 로드(217)가 중간 위치로부터 최상단 위치에 도달할 때, 전류 센서(212)에 의해 검출된 DC 구동 전류가 급격하게 변화할 것이다. DC 구동 전류의 급격한 변화를 검출함으로써, 푸시 로드(217)가 최상단 위치에 도달했음이 결정될 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 구동 전류의 개략적 다이어그램이며, 여기서 가로 좌표는 밀리초(ms) 단위의 시간이고, 세로 좌표는 밀리암페어(mA) 단위의 DC 구동 전류이다. S1은 DC 구동 전류 곡선이고, S2는 DC 구동 전류 변화율 곡선이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 푸시 로드(217)가 최상단 위치(P0)에 도달할 때, DC 구동 전류 곡선(S1)은 급격하게 상승하며, 이는 또한 DC 구동 전류의 변화율 곡선(S2)에 반영된다.
밸브 로드를 푸시하도록 푸시 로드를 구동하고, DC 구동 전류를 실시간으로 측정하고, 그리고 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화가 검출되고 제1의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속될 때 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제1 위치를 기록하는 단계(120).
푸시 로드(217)는 밸브(220)의 폐쇄 방향(D)을 향해 이동되도록 구동되고, DC 구동 전류는 실시간으로 측정된다. 도 3에 도시된 바와 같이, DC 구동 전류가 제1의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속되는 제1의 급격한 변화를 가질 때, DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 위치는 푸시 로드(217) 및 밸브 로드(221)가 접촉하기 시작하는 위치이고(즉, 밸브 로드(221)가 푸시 로드(217)가 밸브 로드(221)와 완전히 접합될 때까지 최상단 위치에 있음), DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제1 위치(VP1)가 기록된다. 일부 실시예들에서, 위치 센서(214)는 모터(213)의 구동 축 위치를 검출하고, 구동 축 위치를 푸시 로드(217)의 제1 위치(VP1)로 변환할 수 있다. 일부 실시예들에서, DC 구동 전류를 실시간으로 측정하고 DC 구동 전류의 평균 변화율(예를 들어, 평균 제곱근)을 계산함으로써, 순간 변화율이 평균 변화율보다 클 때 제1 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화가 식별된다.
밸브 로드를 푸시하고 DC 구동 전류를 실시간으로 측정하도록 푸시 로드를 계속 구동하고, 그리고 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화가 검출되고 제2의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속될 때 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제2 위치를 기록하는 단계(130).
푸시 로드(217)는 밸브(220)의 폐쇄 방향(D)을 향해 이동되도록 계속 구동되고, DC 구동 전류는 실시간으로 측정된다. 도 3에 도시된 바와 같이, DC 구동 전류가 제2의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속되는 제2의 급격한 변화를 가질 때, DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 위치는 밸브 로드(221)가 최하단 위치와 접촉하게 되는 위치이고, DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제2 위치(VP2)가 기록된다. 일부 실시예들에서, 위치 센서는 모터의 구동 축 위치를 검출하고, 구동 축 위치를 푸시 로드의 위치로 변환할 수 있다. 일부 실시예들에서, 위치 센서(214)는 모터(213)의 구동 축 위치를 검출하고, 구동 축 위치를 푸시 로드(217)의 제2 위치(VP2)로 변환할 수 있다. 일부 실시예들에서, DC 구동 전류를 실시간으로 측정하고 DC 구동 전류의 평균 변화율(예를 들어, 평균 제곱근)을 계산함으로써, 순간 변화율이 평균 변화율보다 클 때 제1 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화가 식별된다.
제1 위치 및 제2 위치에 기초하여 밸브의 스트로크 길이를 계산하는 단계(140).
제1 위치(VP1)는 푸시 로드(217) 및 밸브 로드(221)가 접촉하기 시작하는 위치이고(즉, 밸브 로드(221)가 최상단 위치에 있음), 제2 위치(VP2)는 밸브 로드(221)가 최하단 위치와 접촉하는 위치이다. 밸브의 스트로크 길이는 제2 위치(VP2)로부터 제1 위치(VP1)를 감산함으로써 계산될 수 있다.
일부 실시예들에서, 밸브 특성 파라미터들은 데드 존 길이를 더 포함하고, 측정 방법은, 밸브 로드를 푸시하고 모터의 출력 구동력을 실시간으로 측정하도록 푸시 로드를 계속 구동하고, 출력 구동력이 사전 설정된 출력력에 도달할 때 푸시 로드의 제3 위치를 기록하고, 그리고 제2 위치 및 제3 위치에 기초하여 밸브의 데드 존 길이를 계산하는 단계를 더 포함한다. 밸브를 완전히 폐쇄하는 데 요구되는 힘에 기초하여, 밸브는 출력 구동력이 사전 설정된 출력력에 도달할 때 단단히 폐쇄된 것으로 간주된다.
구체적으로, 푸시 로드(217)는 밸브(220)의 폐쇄 방향(D)으로 이동되도록 계속 구동되고, DC 구동 전류는 실시간으로 측정된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 출력 구동력이 사전 설정된 출력력에 도달할 때, 푸시 로드의 위치는 밸브 로드(221)가 정지하는 위치가 되고, 푸시 로드의 제3 위치(VP3)가 기록된다. 제3 위치(VP3)는 밸브 로드(221)가 정지 위치에 도달하는 위치이다. 밸브의 데드 존 길이는 제3 위치(VP3)로부터 제2 위치(VP2)를 감산함으로써 계산될 수 있다. 일부 실시예들에서, 위치 센서는 모터의 구동 축 위치를 검출하고, 구동 축 위치를 푸시 로드의 위치로 변환할 수 있다. 일부 실시예들에서, 위치 센서(214)는 모터(213)의 구동 축 위치를 검출하고, 구동 축 위치를 푸시 로드(217)의 제3 위치(VP3)로 변환할 수 있다.
일부 실시예들에서, 측정 방법은 측정 방법을 복수 회 반복하고, 그리고 측정 방법에서의 복수 회의 측정의 결과들이 일치할 때 측정 결과를 밸브의 특성 파라미터로서 취하는 단계를 포함한다. 이는 측정 결과의 정확성을 개선할 수 있다.
아래의 표는 본 발명의 실시예들에 따른 측정 방법을 사용한 측정 결과들을 도시한다. 본 발명의 실시예들의 측정 방법은 매우 정확하다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예들은 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법을 제공하며, 여기서 전류 센서가 모터의 DC 구동 전류를 실시간으로 측정하는 데 사용되고, DC 구동 전류 곡선이 밸브의 특성 파라미터를 결정하는 데 사용되어, 그에 의해 상이한 유형의 밸브들에서 밸브 액추에이터를 사용하는 것을 가능하게 한다.
또한, 본 발명은 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 디바이스를 제공한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 디바이스(400)의 개략적 다이어그램이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 측정 디바이스(400)는 다음을 포함한다:
푸시 로드를 최상단 위치로 재설정하는 재설정 모듈(410);
푸시 로드가 밸브 로드를 푸시하도록 구동되고 DC 구동 전류가 실시간으로 측정될 때, DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화가 검출되고 제1의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속되는 경우 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제1 위치를 기록하는 제1 기록 모듈(420);
푸시 로드가 밸브 로드를 푸시하도록 계속 구동되고 DC 구동 전류가 실시간으로 계속 측정될 때, DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화가 검출되고 제2의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속되는 경우 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화의 시작 시 푸시 로드의 제2 위치를 기록하는 제2 기록 모듈(430); 및
제1 위치 및 제2 위치에 기초하여 밸브의 스트로크 길이를 계산하는 계산 모듈(440).
일부 실시예들에서, 밸브 특성 파라미터들은 데드 존 길이를 더 포함하고, 측정 디바이스는, 밸브 로드를 푸시하고 모터의 출력 구동력을 실시간으로 측정하도록 푸시 로드를 계속 구동하고, 출력 구동력이 사전 설정된 출력력에 도달할 때 푸시 로드의 제3 위치를 기록하고, 그리고 제2 위치 및 제3 위치에 기초하여 밸브의 데드 존 길이를 계산하는 것을 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 밸브 액추에이터는 또한 모터의 구동 축 위치를 검출하는 데 사용되는 위치 센서를 갖고, 측정 디바이스는, 위치 센서에 의해 모터의 구동 축 위치를 측정하고, 그리고 구동 축 위치를 푸시 로드의 위치로 변환하는 것을 포함한다.
일부 실시예들에서, 측정 디바이스는, DC 구동 전류를 실시간으로 측정하고, DC 구동 전류의 평균 변화율을 계산하고, 그리고 순간 변화율이 평균 변화율보다 클 때 제1의 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화 및/또는 제2의 급격한 변화를 식별하는 것을 포함한다.
일부 실시예들에서, 측정 디바이스는 측정 방법을 복수 회 반복하고, 그리고 측정 방법에서의 복수 회의 측정의 결과들이 일치할 때 측정 결과를 밸브의 특성 파라미터로서 취하는 것을 포함한다.
또한, 본 발명은 위에서 설명된 바와 같은 측정 디바이스(400)를 갖는 밸브 액추에이터를 제공한다.
또한, 본 발명은 전자 디바이스(500)를 제공한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(500)의 개략적 다이어그램이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(500)는 프로세서(510) 및 메모리(520)를 포함하며, 명령은 메모리(520)에 저장되며, 여기서 명령은 프로세서(510)에 의해 실행될 때 위에서 설명된 바와 같은 방법(100)을 구현한다.
또한, 본 발명은 컴퓨터 명령이 저장되는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공하며, 이는 실행 시 위에서 설명된 바와 같은 방법(100)을 실행한다.
본 발명의 방법 및 디바이스의 일부 양상들은 전적으로 하드웨어(hardware)로 또는 전적으로 소프트웨어(software)(펌웨어(firmware), 상주 소프트웨어, 마이크로코드(microcode) 등을 포함함)로, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 위의 하드웨어 또는 소프트웨어는 "데이터 블록(data block)", "모듈", "엔진(engine)", "유닛(unit)", "컴포넌트(component)" 또는 "시스템(system)"으로 지칭될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit)들, DSP(digital signal processor)들, DSPD(digital signal processing device)들, PLD(programmable logic device)들, FPGA(field programmable gate array)들, 프로세서들, 제어기들, 마이크로제어기(microcontroller)들, 마이크로프로세서(microprocessor)들 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 본 발명의 모든 양상들은 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체들에 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 제품으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 매체들은 자기 저장 디바이스들(예를 들어, 하드 디스크(hard disk)들, 플로피(floppy) 디스크)들, 자기 테이프(tape) 등), 광학 디스크들(예를 들어, CD(compact disc)들, DVD(digital versatile disk)들 등) 및 스마트 카드(smart card)들 및 플래시(flash) 메모리 디바이스들(예를 들어, 카드들, 스틱(stick)들, 키 드라이브(key drive)들 등)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
흐름도들은 본 특허 출원의 실시예들에 따른 방법에 의해 수행되는 동작들을 예시하기 위해 본원에서 사용된다. 이러한 동작들은 반드시 도시된 순서대로 정확하게 수행되는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 대신에, 다양한 단계들이 역순으로 또는 동시에 프로세싱될 수 있다. 동시에, 이러한 프로세스들에 다른 동작들이 추가될 수 있거나, 이러한 프로세스들로부터 한 단계 또는 일부 단계들이 제거될 수 있다.
본 설명은 다양한 실시예들에 따라 제공되지만, 각각의 실시예는 단지 하나의 독립적 기술 솔루션을 포함할 필요가 없다는 것을 이해해야 한다. 이러한 설명 방식은 단지 명료함을 위한 것이고, 당업자들은 본 설명을 전체적으로 고려해야 한다. 또한, 각각의 실시예의 기술적 솔루션(solution)들은 당업자들에 의해 이해될 수 있는 다른 구현들을 형성하기 위해 적절하게 결합될 수 있다.
위의 내용은 단지 본 발명의 예시적인 특정 실시예들이고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되는 것은 아니다. 본 발명의 개념 및 원리를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 행해지는 임의의 등가의 변경들, 수정들 및 조합들은 본 발명의 범위에 속해야 한다.
도면들에서의 참조 부호들
100
측정 방법
110-140
단계들
210
밸브 액추에이터
211
전력 공급 장치
212
전류 센서
213
모터
214
위치 센서
215
프로세싱 유닛
216
속도 변경 메커니즘
217
푸시 로드
220
밸브
221
밸브 로드
D
밸브 폐쇄 방향
P1
제1 위치
P2
제2 위치
400
측정 모듈
410
재설정 모듈
420
제1 기록 모듈
430
제2 기록 모듈
440
계산 모듈
500
전자 디바이스
510
프로세서
520
메모리
Claims (13)
- 밸브 액추에이터(valve actuator)의 밸브 특성 파라미터(parameter)들을 측정하기 위한 방법(100)으로서, 상기 밸브 특성 파라미터들은 밸브의 스트로크(stroke) 길이를 포함하고, 상기 밸브 액추에이터는 상기 밸브를 구동하는 데 사용되고, 모터(motor)에 의해 구동되는 푸시 로드(push rod)를 포함하고, 상기 푸시 로드는 상기 밸브의 밸브 로드를 푸시하도록 구성되고, 그리고 상기 모터는 상기 모터의 DC 구동 전류를 측정하도록 구성된 전류 센서(sensor)에 연결되며, 상기 측정하기 위한 방법(100)은,
- 상기 푸시 로드를 최상단 위치로 재설정하는 단계(110);
- 상기 밸브 로드를 푸시하도록 상기 푸시 로드를 구동하고, 상기 DC 구동 전류를 실시간으로 측정하고, 그리고 상기 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화가 검출되고 제1의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속될 때 상기 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화의 시작 시 상기 푸시 로드의 제1 위치를 기록하는 단계(120);
- 상기 밸브 로드를 푸시하고 상기 DC 구동 전류를 실시간으로 측정하도록 상기 푸시 로드를 계속 구동하고, 그리고 상기 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화가 검출되고 제2의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속될 때 상기 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화의 시작 시 상기 푸시 로드의 제2 위치를 기록하는 단계(130);
- 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여 상기 밸브의 스트로크 길이를 계산하는 단계(140)를 포함하는, 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법(100). - 제1 항에 있어서,
상기 밸브 특성 파라미터들은 데드 존(dead zone) 길이를 더 포함하고, 그리고 상기 측정하기 위한 방법(100)은, 상기 밸브 로드를 푸시하고 상기 모터의 출력 구동력을 실시간으로 측정하도록 상기 푸시 로드를 계속 구동하고, 상기 출력 구동력이 사전 설정된 출력력에 도달할 때 상기 푸시 로드의 제3 위치를 기록하고, 그리고 상기 제2 위치 및 상기 제3 위치에 기초하여 상기 밸브의 데드 존 길이를 계산하는 단계를 더 포함하는, 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법(100). - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 밸브 액추에이터는 또한 상기 모터의 구동 축 위치를 검출하는 데 사용되는 위치 센서를 갖고, 그리고 상기 측정하기 위한 방법(100)은, 상기 위치 센서에 의해 상기 모터의 구동 축 위치를 측정하고, 그리고 상기 구동 축 위치를 상기 푸시 로드의 위치로 변환하는 단계를 포함하는, 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법(100). - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 측정하기 위한 방법(100)은, 상기 DC 구동 전류를 실시간으로 측정하고, 상기 DC 구동 전류의 평균 변화율을 계산하고, 그리고 순간 변화율이 상기 평균 변화율보다 클 때 상기 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화 및/또는 제2의 급격한 변화를 식별하는 단계를 포함하는, 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법(100). - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 측정하기 위한 방법(100)은, 상기 측정하기 위한 방법(100)을 복수 회 반복하고, 그리고 상기 측정하기 위한 방법(100)에서의 복수 회의 측정의 결과들이 일치할 때 측정 결과를 상기 밸브의 특성 파라미터로서 취하는 단계를 포함하는, 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 방법(100). - 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 디바이스(device)(400)로서, 상기 밸브 특성 파라미터들은 밸브의 스트로크 길이를 포함하고, 상기 밸브 액추에이터는 상기 밸브를 구동하는 데 사용되고, 모터에 의해 구동되는 푸시 로드를 포함하고, 상기 푸시 로드는 상기 밸브의 밸브 로드를 푸시하도록 구성되고, 그리고 상기 모터는 상기 모터의 DC 구동 전류를 측정하도록 구성된 전류 센서에 연결되며, 상기 측정하기 위한 디바이스(400)는,
- 상기 푸시 로드를 최상단 위치로 재설정하는 재설정 모듈(module)(410);
- 상기 푸시 로드가 상기 밸브 로드를 푸시하도록 구동되고 상기 DC 구동 전류가 실시간으로 측정될 때, 상기 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화가 검출되고 제1의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속되는 경우 상기 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화의 시작 시 상기 푸시 로드의 제1 위치를 기록하는 제1 기록 모듈(420);
- 상기 푸시 로드가 상기 밸브 로드를 푸시하도록 계속 구동되고 상기 DC 구동 전류가 실시간으로 계속 측정될 때, 상기 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화가 검출되고 제2의 사전 설정된 시간 기간보다 길게 지속되는 경우 상기 DC 구동 전류의 제2의 급격한 변화의 시작 시 상기 푸시 로드의 제2 위치를 기록하는 제2 기록 모듈(430); 및
- 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여 상기 밸브의 스트로크 길이를 계산하는 계산 모듈(440)을 포함하는, 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 디바이스(400). - 제6 항에 있어서,
상기 밸브 특성 파라미터들은 데드 존 길이를 더 포함하고, 그리고 상기 측정하기 위한 디바이스(400)는, 상기 밸브 로드를 푸시하도록 상기 푸시 로드가 계속 구동되고 상기 모터의 출력 구동력이 실시간으로 측정될 때, 상기 출력 구동력이 사전 설정된 출력력에 도달할 때 상기 푸시 로드의 제3 위치를 기록하고, 그리고 상기 제2 위치 및 상기 제3 위치에 기초하여 상기 밸브의 데드 존 길이를 계산하는 것을 더 포함하는, 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 디바이스(400). - 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
상기 밸브 액추에이터는 또한 상기 모터의 구동 축 위치를 검출하는 데 사용되는 위치 센서를 갖고, 그리고 상기 측정하기 위한 디바이스(400)는, 상기 위치 센서에 의해 상기 모터의 구동 축 위치를 측정하고, 그리고 상기 구동 축 위치를 상기 푸시 로드의 위치로 변환하는 것을 포함하는, 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 디바이스(400). - 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
상기 측정하기 위한 디바이스(400)는, 상기 DC 구동 전류를 실시간으로 측정하고, 상기 DC 구동 전류의 평균 변화율을 계산하고, 그리고 순간 변화율이 상기 평균 변화율보다 클 때 상기 DC 구동 전류의 제1의 급격한 변화 및/또는 제2의 급격한 변화를 식별하는 것을 포함하는, 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 디바이스(400). - 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
상기 측정하기 위한 디바이스(400)는, 상기 측정하기 위한 디바이스(400)의 기능을 복수 회 반복하고, 그리고 상기 측정하기 위한 디바이스(400)에 의한 복수 회의 측정의 결과들이 일치할 때 측정 결과를 상기 밸브의 특성 파라미터로서 취하는 것을 포함하는, 밸브 액추에이터의 밸브 특성 파라미터들을 측정하기 위한 디바이스(400). - 제6 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 측정 디바이스를 갖는, 밸브 액추에이터.
- 전자 디바이스(500)로서,
프로세서(processor)(510), 메모리(memory)(520) 및 상기 메모리(520)에 저장된 명령을 포함하며, 상기 명령은, 상기 프로세서(510)에 의해 실행될 때, 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는, 전자 디바이스(500). - 실행 시 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는, 컴퓨터 명령이 저장된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
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