KR920007770B1

KR920007770B1 - 전동식 조절밸브용 액츄에이터

Info

Publication number: KR920007770B1
Application number: KR1019870013583A
Authority: KR
Inventors: 타케시 사이토오; 타케시 스구로; 토시오 엔도; 유타카 우츠미
Original assignee: 니혼 베에레에 가부시끼가이샤; 히라타 야스미츠; 니혼기아 고오교오 가부시끼가이샤; 후치자와 교오조
Priority date: 1987-08-26
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1992-09-17
Also published as: CN1031593A; CA1281796C; ES2005954A6; EP0304526B1; IN168765B; AU8184487A; EP0304526B2; KR890004115A; EP0304526A2; CN1013298B; DE3786666T3; US4794309A; MX169481B; DE3786666T2; DE3786666D1; AU595750B2; EP0304526A3

Abstract

내용 없음.

Description

전동식 조절밸브용 액츄에이터

제1도는 본 발명에 의한 액츄에이터 및 그에 의하여 작동되는 조절밸브의, 일부절개된 정면 입면도.

제2도는 제1도에 나타낸 액츄에이터의 제어계통의 블록도.

제3도는 제1도에 나타낸 액츄에이터이 일부분의 단면도.

제4도는 트러스트 검출 계통의 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 조절 밸브 11 : 입구통로

12 : 출구 통로 13 : 밸브실

14 : 케이싱 15 : 밸브 시이트

16 : 밸브 플러그 17 : 밸브 로드

18 : 서어보 모우터(유도전동기) 19 : 감속기어장치

20 : 볼스크류 장치 21A∼21E : 스퍼어 기어

22 : 수동 핸들 23 : 상부 로드부

24 : 하부 로드부 25 : 어댑터

25A : 어댑터의 작은 구성부분 26 : 커플링

27 : 상태 발신기 27A : 요크

28 : 엔코오더 29 : 트러스트 검출기

30 : 스트레인 게이지 30A : 전원회로

30B : 증폭기 31 : 방수 접속기

32 : 원판 스피링 32A, 32B : 걸어맞춤부

33 : 전자력 제동장치 34 : 제어계통

35 : 토오크 비교기 36 : 트러스트 비교기

37 : 증폭기 38 : 속도 지령 연산회로

39 : 인터페이스 회로 40 : 교류 서어보 증폭기

41 : 속도 연산회로 42 : 토오크 지령 연산회로

43 : 벡터 연산회로 44 : 전류 검출기

45 : 전원 제어회로 46 : 파워 트랜지스터

47 : 트러스트 교정/진단장치 47A : 연산회로

47B : 표시회로 48 : 자동/수동 절환스위치

49 : 밸브 개방버튼 50 : 밸브 폐쇄버튼

51 : 긴급조작 버튼 52 : 인터페이스

61 : 교류전원 62 : 스위치

63 : 교류전원 64 : 인버어터 정류회로부

65 : 배터리 지원장치 66 : 직류 전원

67 : 접속기 68 : 역류 방지장치

69 : DC/DC변환기

본 발명은, 증기 발전소등에서 고압증기와 같은 고압유체의 압력 및 유량을 조절하는데에 적합한, 전기작동식 조절밸브용의 액츄에이터에 관한 것이다.

종래의 전기 작동식 조절밸브는, 밸브식을 포함하는 케이싱과; 입구 및 출구와; 상기 밸브실내에 위치하는 밸브시이트와; 상기 케이싱내에 지지되고 밸브 플러그에 접속되는 이동식 밸브로드와; 상기 조절밸브의 개방정도를 조절하기 위하여, 상기 밸브 플러그를 상기 밸브 시이트와 맞닿게 하거나 떨어지도록 구동하여 상기 밸브로드를 움직이는 직류서어보 모우터를 이용한 액츄에이터로 구성된다.

상기 직류모우터는 위상제어형 제어기의 제어를 받게 되며, 제어기는 실제의 개방도와 요구되는 개방도의 편차를 구하여, 그 편차를 감소시키는데 필요한 방향으로 직류 서어보 모우터를 구동한다.

제어기는 편차가 0으로 되었을 때 직류 서어보 모우터를 정지시킨다.

그러나, 요구되는 개방도에서 정지하였을 때 , 직류 서어보 모우터는 밸브로드에 작용하는 부하의 균형을 맞추기 위한 토오크를 발생시킬 수 없다. 따라서, 자동잠금기능을 제공하는 워엄기어가, 직류 서어보 모우터에서 밸브로드로 토오크를 전달하는 계통에 함께 배설된다.

그러나, 워엄기어의 배설은 토오크 전달계통의 구성을 복잡하게 하며, 워엄기어의 낮은 토오크 전달 효율 때문에 직류 서어보 모우터의 용량을 크게 할 필요가 있다.

또한, 직류 서어보 모우터를 이용하는 밸브 액츄에이터는, 밸브가 완전히 닫혀있을 때 또는 중간정도로 열려 있을 때, 밸브 플러그와 밸브 시이트 사이에 끼어드는 이물질에 의한 과도한 힘으로부터 밸브부재 및 토오크 전달계통 자체를 보호하기 위하여, 토오크 전달계통내에 토오크 제한 스위치(리미터)를 함께 배설하여야만 한다.

또한, 직류모우터가 전류를 정류하기 위하여는 브러쉬를 필요로 하기 때문에 운전속도가 제한되며, 부가적인 유지작업을 필요로 하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 된 것으로서, 본 발명의 목적은, 직류 서어보 모우터와, 밸브를 자동적으로 잠그는 워엄기어열 및, 토오크 전달 계통내에 토오크 리미터 등을 사용하지 않고, 조절밸브를 정확하게 작동할 수 있는 전동식 액츄에이터를 제공하는데 있다.

상기와 같이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 1실시예에 의하면, 밸브실과 입구 및 출구를 포함하는 케이싱과, 상기 밸브실내에 위치하는 밸브 시이트와, 상기 케이싱 내에 지지되어 있으며 밸브 플러그에 접속되는 이동가능한 로드로서 구성되는 형식의 조절밸브용 전동식 액츄에이터로써; (Ⅰ)상기 밸브 플러그가 상기밸브 시이트와 맞닿거나 떨어지도록 상기 밸브로드를 움직임으로써 상기 조절밸브의 개방도를 조절하는 교류유도 전동기와, (Ⅱ)요구되는 개방도와 실제의 개방도 사이의 편차를 구하며, 그 편차에 따라 밸브 개방 또는 폐쇄속도 지령을 발생하며, 실재의 개방 또는 폐쇄 속도와 지령 속도 사이의 편차를 구하여, 그 속도 편차에 따라 토오크 지령을 발생하고 상기 유도전동기가 적절한 토오크를 출력할 수 있도록 상기 유도전동기에 공급되는 1차 전류를 벡터계산법에 의하여 계산하는 제어계통을 이용하는 전동식 액츄에이터가 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 밸브실과 입구 및 출구를 포함한 케이싱과, 상기 밸브실내에 위치하는 밸브 시이트와 상기 케이싱 내에 지지되어 있으며 밸브 플러그에 접속되는 이동가능한 로드로서 구성되는 형식의 조절밸브용 전기 액츄에이터로써, 상기 액츄에이터가; (Ⅰ) 상기 밸브 플러그가 상기 밸브 시이트와 맞닿거나 떨어지도록 상기 밸브로드를 움직임으로써 상기 조절밸브의 개방도를 조절하는 교류유도 전동기와, (Ⅱ)요구되는 개방도와 실제의 개방도 사이의 편차를 구하여, 그 편차에 따라 밸브 개방 또는 폐쇄 속도 지령을 발생하며, 실제의 개방 또는 폐쇄속도와 지령속도사이의 편차를 구하여, 그 속도 편차에 따라 토오크지령을 발생하고, 상기 유도전동기가 적절한 토오크를 출력할 수 있도록 상기 유도전동기에 공급되는 1차 전류를 벡터계산법에 의하여 계산하는 제어계통과, (Ⅲ) 밸브가 완전히 폐쇄된 상태에서, 상기 제어계통에 의하여 상기 유도전동기에 공급되는 전류가 차단되었을 때에, 부하작용에 기인한 전동기 축의 공회전을 방지하기 위해 상기 전동기 축상에 작용하는 전자력 제동장치와; (Ⅳ)밸브로드에 작용하는 트러스트력을 검출하는 트러스트 검출기와; (Ⅴ)밸브가 완전히 폐쇄된 상태에서, 트러스트력이 소정수준과 편차가 생길 경우에, 상기 유도전동기를 재시동하고 상기 제동장치를 해제하도록 출력신호를 발생하는 트러스트 비교기를 이용하는 전동식 액츄에이터가 제공된다.

본 발명의 이들 양 실시예에 의하면, 밸브가 어떤 위치에 있더라도, 유도전동기가 항상 부하에 대해 균형을 맞추기 위해 적절한 토오크를 출력하도록 벡터 제어되기 때문에, 밸브로드속도에 관계없이 밸브를 원활하게 제어할 수 있다.

또한 밸브를 잠그는 특정한 기구가 필요없이, 요구되는 개방도가 유지되도록 벡터제어가 가능하다.

따라서, 높은 토오크 전달효율을 가지는 스퍼어기어열이, 워엄기어열을 대신하여 사용될 수 있다.

그 결과로, 전체 크기와 중량이 감소하도록, 작은 용량의 소형 모우터를 이용할 수 있다.

또한 제어계통은 유도전동기에 공급되는 전류를 계속감시하여, 밸브를 개방하거나 폐쇄하도록 출력되는 토오크가 소정수준을 초과하지 않도록 하며, 그리하여, 토오크 전달계통내에 기계적인 토오크 제한 스위치(리미터)를 배설할 필요를 없게 한다.

더욱이, 농형(Squirrel-cage)유도전동기의 사용에 의해 운전속도가 증가되며, 브러쉬가 없기 때문에 유지작업이 감소된다.

본 발명의 제2실시예에 있어서는, 밸브가 완전히 폐쇄될 때에 유도전동기에 공급되는 전원이 차단되고, 동시에 제동장치가 전동기축을 제동한다.

따라서, 전력이 절약되며, 열이 발생하지 않게 된다.

또한, 트러스트 비교기는 트러스트 검출기로부터의 신호를 계속 감시하고, 유체온도의 변화에 따라 부하가 조정되어져야 할 경우에, 유도전동기를 재시동하고 제동장치를 해제하여, 트러스트제어가 항상 최적상태로 되도록 한다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예를, 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명함으로써 상기한 바와 같은 본 발명의 목적들과, 특징 및 장점등이 명백하여진다.

제1도에 나타낸 바와 같이, 조절밸브(10)는, 그의 내부에 밸브실(13)과 입구통로(11) 및 출구통로(12)와, 케이싱(14)내에 위치하는 밸브 시이트(15) 및 케이싱(14)내에 지지되며, 밸브 플러그(16)에 접속되는 이동가능한 밸브로드(17)를 포함하는 케이싱(14)을 구비한다. 조절밸브(10)는 유도전동기식의 교류 서어보 모우터(18)를 포함하는 액츄에이터에 의해 작동되도록 고안되어 있다. 서어보 모우터(18)는, 감속기의 장치(19) 및 볼스크류 장치(20)를 통하여 밸브로드(17)에 접속되며, 밸브 플러그(16)를 밸브 시이트(15)와 맞닿거나 떨어지게 함으로써 조절밸브(10)의 개방정도를 제어하도록, 밸브로드(17)를 구동한다. 감속기어 장치(19)는 스퍼어기어(21A)내지 (21D)를 포함하는 스피어 기어열로 구성된다. 수동핸들(22)은 기어(21E)를 통하여 감속기어장치(19)에 접속된다. 밸브로드(17)는 볼스크류 장치(20)에 접속되는 상부로드부(23)와, 밸브 플러그(16)에 접속되는 하부로드부(24)와, 상부로드부(23)의 아랫끝단 및 커플링(26)에 접속되는 어댑터(25)로 구성되며, 커플링(26)은 어댑터(25)와 동축적으로 결합되어 하부로드부(24)의 윗끝단에 접속된다. 조절밸브(10)는, 차동변압기 형식으로 되어 있는 상태발신기(27)에 장착되는 요크(27A)를 구비한다. 도시된 실시예에 있어서, 하부로드부(24)의 축방향 이동량이 상태발신기(27)로 연결부를 통해 전달되고, 발신기(27)는 조절밸브(10)의 개방정도에 대한 신호를 발신한다. 엔코오더(28)는 모우터(18)의 축에 마련되며, 모우터 축의 회전량을 검출한다. 조절밸브(10)에는 트러스트 검출기 (29)가 마련되어, 밸브로드(17)에 작용하는 트러스트력을 검출한다.

제3도에 나타낸 바와 같이 트러스트 검출기(29)는, 휘스톤 브리지의 형태로 구성되며, 어댑터(25)의 작은 구경 부분에 부착되는 스트레인 게이지(30)를 구비한다. 제4도에 나타낸 바와 같이 스트레인 게이지(30)는 전원회로(30A)에 접속된다. 스트레인 게이지(30)의 출력은, 증폭기(30B)를 거쳐 트러스트 비교기(36)로 전달된다. 또한, 제3도에 나타낸 바와 같이, 걸어맞춤부(32A) 및 (32B)내에서 발생할 수 있는 축방향 신장을 흡수하도록, 어댑터(25)와 커플링(26)사이에 완충용 원판 스프링(32)이 마련된다. 서어보모우터(18)에는, 모우터(18)로의 전류 공급이 제어계통(34)에 의해 끊어졌을 때, 부하작용에 의한 모우터 축의 공회전을 방지하도록 전자력 제동장치(33)가 마련된다.

제2도에서 나타낸 바와 같이 제어계통(34)에는 토오크 비교기(35)와 트러스트 비교기(36)가 연결된다. 제어계통(34)은 속도지령 연산회로(38)를 포함하여, 상태발신기(27)로부터 전달되는 요구밸브 개방조 Ko 및 현재 밸브 개방도 K를 증폭기(37)를 개재하여 받아들인다. 속도지령 연산회로(38)는 요구개방도 Ko로 부터의 현재개방도 K의 편차 Ke에 따르는 개방속도 지령 OVo또는 폐쇄속도 지령 CVo를 연산한다. 개방속도 지령 OVo, 또는 폐쇄속도 지령 CVo는 인터페이스 회로(39)로 거쳐 교류 서어보 증폭기(40)로 전달된다.

한편, 제어계통(34)은, 모우터축의 회전량을 검출하는 엔코오더(28)의 출력신호를 받아들여서 실제의 모우터 속도 V를 연산하는 속도 연산회로(41)와 연결된다. 교류 서어보 증폭기(40)는, 개방속도지령 OVo 또는 폐쇄 속도 지령 CVo에 대한 실제 모우터 속도 V의 속도편차 Ve를 구한다. 속도편차 Ve는, 속도편차 Ve와 관련한 토오크 It를 연산하는 토오크지령 연산회로(42)에 입력한다.

전기 신호의 형태로된 토오크지령 It는 벡터연산방법에 의거하여, 모우터(18)에 공급되는 1차 전류치 I₁을 연산하는 벡터 연산회로(43)에 출력된다. 좀더 상세하게는, 벡터 연산회로(43)는 서어보 모우터의 U상, V상 및 W상에 인가되는 지령전류, Iu, Iv 및 Iw를 연산한다. 전류편차 Ie는, 전류편차 Ie에 의거하여 전압지령 Eu, Ev 및 Ew를 구하는 전원 제어회로(45)로 공급된다. 전압지령 Eu, Ev 및 Ew는, 서어보모우터(18)의 해당 위상에 접속되어, 서어보 모우터(18)를 제어하는 파워 트랜지스터(8)로 입력된다. 벡터 연산회로(43)는, 토오크 지령연산회로(42)에서 연산된 토오크 지령 It와, 속도연산회로(41)에서 연산된 모우터축의 각속도 ωm와, 교류서어보 증폭기(40)에 기억된 소정의 여자전류지령 Io를 받아서, 하기 (1)내지(4)식에 의하여, 1차 전류치 I₁과 위상각 ø와, 슬리핑(slipping)주파수 ωs 및 출력 주파수 ωo를 구한다.

위식에서 τ는 각각의 모우터에 대한 모우터 정수이다.

그리고, 벡터연산회로(43)는 상기 (1)내지 (4)식의 결과를 이용하여, 하기 (5-1), (5-2) 및 (5-3)식에 의하여, 서어보 모우터(18)의 해당 위상에 대한 1차전류 지령 Iu, Iv 및 Iw를 연산한다.

또한, 액츄에이터를 보호하기 위한 안전장치로서, 벡터 연산회로(43)는, 서어보 모우터(18)의 출력 토오크가 최대 허용 토오크 Tmax를 초과하지 않도록, 최대 허용토오크 Tmax에 대한 소정 전류치에 따르는 신호를, 인터페이스(52)를 통하여 지속적으로 받아들인다.

토오크 비교기(35)는 밸브 폐쇄토오크나, 밸브 운전 토오크등의 여러 가지 통상의 자료를 내장하고 있으며, 발생가능한 초과 토오크를 검출하기 위하여, 서어보모우터(18)의 실제 출력 토오크와 내장된 자료를 비교한다. 만약, 초과토오크가 발생되면, 서어보모우터를 정지시키기 위하여, 토오크 비교기(35)가 전원 제어회로(45)에 정지신호 SV를 출력한다. 트러스트 검출기(29)는 밸브로드(17)에 작용하는 트러스트력을 계속적으로 감시한다. 밸브가 완전히 폐쇄된 위치에 있을 때, 서어보 모우터(18)로 공급되는 전원이 차단되기 때문에 예를 들면 유체 온도의 변화에 의한 트러스트력의 변화가 있는 경우에는, 트러스트 비교기(36)가 트러스트 검출기(29)로부터의 신호를 감시하며, 밸브로드(17)에 작용하는 트러스트가 최적 수준이 되도록 하고 서어보 모우터(18)를 재시동하기 위하여 인터페이스(39) 및 전원 제어회로(45)에 신호 RV를 출력한다.

또한, 트러스트 비교기(36)는, 서어보 모우터(18)가 재시동 되었을 때, 제동장치(33)를 해제하도록 신호를 출력한다.

더욱이, 트러스트 비교기(36)가 밸브로드(17)에 작용하는 트러스트력을 계속하여 감시하기 때문에 트러스트 비교기(36)는 토오크 비교기(35)의 기능을 중복하여 행하게 되고, 토오크 비교기(35)의 고장시, 서어보 모우터의 전원 공급을 차단하는 제2의 수단으로서 기능을 수행한다.

또한, 본 발명에 의한 액츄에이터에는, 토오크 비교기(35) 및 트러스트 비교기(36)에 의한 소정 수치를 내장하는 추력 교정/진단장치(47)가 마련되어 있어서, 트러스트 검출기(29)와 결합된 증폭기(30B)를 교정하고, 밸브로드(17)에 작용하는 트러스트력을 표시한다. 트러스트 교정/진단장치(47)는, 효율을 계산하기 위해서, 서어보모우터(18)의 출력 토오크와, 트러스트 검출기(29)에 의하여 검출되는 밸브로드(17)상의 실제 트러스트를 비교한다.

따라서, 트러스트 교정/진단장치(47)는, 일정 시간 동안에 발생할 수 있는 효율의 저하가, 동력 전달계통이나 밸브체의 여러 기계부분 또는, 서어보 모우터의 마모 및/또는 기능저하에 의한 것인지의 여부를 진단하는데 이용된다.

상세하게는, 교정/진단장치(47)는 연산회로(47A) 및 표시회로(47B)로 구성된다. 상태 발신기(27)에 의해 검출되고 현재의 밸브개방도를 나타내는 신호와, 트러스트 검출기(29)에 의해 검출되고 트러스트를 나타내는 신호가 연산회로(47A)에 공급된다.

그러면 연산회로(47A)는, ①밸브의 개방도와, 조절밸브(1)의 가동초기단계(예를 들면 시운전시)에서의 트러스트와의 관계를 기준 데이터로서 저장하고, ②밸브의 개방도와, 조절밸브(10)의 가동경과단계에서의 트러스트와의 관계를 실제 데이터로서 연산하고, ③기준 데이터와 실제데이터를 비교한다.

따라서, 연산회로(47A)는, 실제 데이터의 각 개방도에 대한 트러스트가 기준데이터의 각 해당 개방도에 대한 트러스트의 허용범위밖에 있는가를 조건으로 하여 조절밸브에서의 이상발생을 진단한다. 부수적으로, 각 개방도에 있어서의 기준 트러스트에 대한 실제 데이터의 허용범위는, 연산회로(47A)의 메모리부에 저장되어 있는 것을 이용한다.

또한, 표시회로(47B)는, 트러스트 검출기(29)가 검출한 트러스트 및 연산회로(47A)가 연산한 진단결과를 표시한다.

액츄에이터에는 자동/수동 절환 스위치(48)가 마련된다.

이 스위치가 수동으로 절환된 때는 조절밸브(10)가 밸브 개방버튼(49)이나 밸브 폐쇄버튼(50)에 의하여 수동으로 조작될 수 있다. 수동조작속도는 임의의 범위내에서 조정될 수 있다.

또한, 액츄에이터에는, 긴급조작버튼(51)이 마련되어 있어서, 버튼이 눌러지면, 자동/수동 절환스위치(48)의 상태와 관계없이, 예정된 조건에 따라 밸브를 개방하거나 폐쇄하는 회로를 구성한다. 서어보 모우터의 긴급 조작속도는 임의의 범위내에서 조정될 수 있다. 조절밸브(10)에 있어서는, 교류전원(3상 200V)(61)이, 모우터(18)를 구동하기 위하여 파워 트랜지스터(46)를 구비하는 인버터어 정류회로부(64)와, 정류기(63) 및 스위치(62)를 개재하여 모우터(18)에 접속된다.

또한, 조절밸브(10)는, 교류전원(61)이 끊어졌을 때 작동되는 배터리 지원장치(65)를 구비한다. 배터리 지원장치(65)는 접속기(67)(예를 들면 전자릴레이)에 의하여 직류전원(110V)를 인버어터 정류회로부(64)에 접속가능하게 하며, 교류전원(61)이 끊어졌을때에, 접속기(67)를 자동적으로 폐쇄시켜 모우터(18)가 구동가능하도록 한다. 부호(68)은 다이오우드를 이용한 역류방지장치를 나타낸다.

또한, 접속기(67)가 폐쇄되면, 배터리 지원장치(65)는, 직류전원(66)을 DC/DC 변환기(69)를 개재하여 전원제어회로 (45)에 접속한다.

전원 제어회로(45)에 접속된 직류전원(66)은, 인버어터 정류회로부(64)의 파워트랜지스터(46)의 베이스 전압을 제어하고, 전원 제어회로(45)의 전류 편차 Ie에 대한 3상 교류를 발생하기 위한 제어전원으로 사용된다.

이하, 본 발명의 액츄에이터에 의해 작동되는 조절밸브(10)의 작동에 대해서 설명한다.

① 현재 개방도 K가, 요구개방도 Ko와 편차가 있을 때, 속도지령 연산회로(38)는, 편차 Ke에 관련하여 개방속도지령 OVo또는 폐쇄속도지령 CVo를 연산한다. 서어보 증폭기(40)의 토오크 지령 연산회로(42)는 연산된 개방속도지령 OVo또는 폐쇄속도지령 CVo에 대한 실제의 개방 또는 폐쇄속도 V의 편차 Ve에 관련하여 토오크지령 It를 연산한다. 교류 서어보 증폭기(40)의 벡터연산회로(43)는, 서어보 모우터(18)에 공급되어야 할 1차 전류 I₁를 연산한다. 그리고, 전원제어회로(45)가 서어보 모우터(18)에 1차 전류 I₁을 공급하여, 요구개방도 Ko에 대한 현재 개방도 K의 편차 Ke가 0로 감소될 때까지 밸브로드(17)를 구동한다.

② 조절밸브(10)의 중간개방정도의 상태에서, 요구 개방도 Ko와 현재 개방도 K의 편차가 0으로 감소된 때에는, 서어보 모우터(18)가, 밸브로드(17)에 작용하는 트러스트력에 대항하는 출력 토오크를 발생하도록 제어되어, 조절밸브(10)의 현재 개방도를 유지한다.

③ 요구 개방도 Ko가, 밸브의 완전 폐쇄 위치에 해당할 때. 모우터는, 요구 개방도 Ko와 현재 개방도 K의 편차 Ke가 0으로 감소될때까지, 즉 조절밸브(10)가 완전히 폐쇄될때까지 작동된다. 토오크 비교기(35)는 교류서어보 증폭기(40)에 의해 연산된 토오크를 소정의 차단 토오크와 비교하며, 연산된 토오크가 소정의 차단 토오크와 같으면, 서어보 모우터(18) 정지신호를 발생시킨다. 전자력 제동장치(33)는 부하작용에 의한 모우터 축의 공회전을 방지하기 위하여 동시에 작동된다.

④ 조절밸브(10)가 완전히 폐쇄된 상태일 때, 밸브실내의 유체 온도의 변화에 의한 밸브로드(17)에 열팽창이나 수축은, 밸브로드(17)에 작용하는 트러스트력에 변화를 유발한다. 트러스트 비교기(36)는 트러스트 검출기(29)에 의하여 검출되는 트러스트력을 지속적으로 감시한다. 만약 트러스트력의 감소가 검출되면, 트러스트 비교기(36)는 서어보 모우터(18)를 재시동하고 전자력 제어장치(33)를 해제하도록 신호를 발생하며, 따라서 최적의 트러스트력이 될 때까지 밸브로드(17)에 적용되는 토오크가 증가될 수 있다. 반대로, 트러스트력의 증가가 검출되면, 트러스트 비교기(36)는, 서어보 모우터(18)를 재시동하고 전자력 제동장치(33)를 해제하는 신호를 발생하여, 최적의 트러스트력이 회복될 때 까지 밸브로드(17)에 적용되는 토오크가 감소되도록 한다.

⑤ 토오크 비교기(35)는, 작동토오크의 최적치에 관한 데이터를 내장하며, 교류 서어보 증폭기(40)에 의하여 연산된 토오크치와 데이터를 비교하여, 이상 토오크를 검출한다. 만약, 어떠한 밸브 위치에서 초과 토오크가 검출되면, 토오크 비교기(35)는, 서어보 모우터(18)를 정지시키고 전자력 제동장치(33)를 작동하는 신호를 발생한다.

상기한 바에서 알 수 있는 것과 같이, 본 발명의 상술한 실시예는, 여러 가지 장점을 제공한다. 밸브로드 (17)를 작동시키는 교류 서어보 모우터(18)의 출력 토오크를 벡터제어할 수 있으므로, 밸브로드(17)의 속도에 관계없이 최적의 토오크 제어가 가능하다.

따라서, 밸브의 위치와 관계없이, 서어보 모우터(18)는 밸브로드(17)에 작용하는 트러스트와 균형을 이루게 하는 토오크를 발생할 수 있다.

또한, 요망되는 개방정도가, 워엄기어열과 같은 특정 잠금기구를 필요로 하지 않은 채 유지될 수 있다. 결과적으로, 높은 토오크 전달 효율을 가지는 스퍼어기어 형식의 감속기구가, 워엄기어열을 대신하여 이용될 수 있으며, 전체 크기 및 중량을 감소시키기 위하여, 저 용량의 작은 모우터가 사용될 수 있다. 제어계통(34)에는 밸브 또는 토오크 전달계통이 갑자기 막힘으로써 발생되는 초과 토오크를 방지하기 위하여, 서어보 모우터(18)의 출력 토오크를 감시하는 기능이 마련되어 있어서, 기계적인 토오크 리미터가 없이, 밸브부재들과 토오크 전달 계통을 보호할 수 있다. 브러쉬가 없는 농형 유도전동기(18)를 사용함으로써, 밸브 액츄에이터이 고속 운전이 가능하며, 유지작업이 감소된다. 조절밸브가 완전히 폐쇄되면, 모우터 축이 전자력제동장치(33)에 의하여 제동되고, 서어보 모우터(18)의 전원이 끊기므로, 전력이 절약되고, 서어보 모우터(18)의 발열이 방지된다. 항상 최적의 트러스트를 얻기 위하여, 트러스트 비교기(36)는 트러스트 검출기(29)에 의해 검출되고 밸브로드(17)에 작용하는 부하를 계속적으로 감시하며, 유체 온도의 변화에 의하여 밸브로드에 변화가 있을 경우, 서어보 모우터(18)를 재시동하고 제동장치(33)를 해제하는 신호를 출력한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 액츄에이터는, 직류 서어보 모우터를 이용하지 않고 조절밸브의 작동을 정확하고 원활하게 제어할 수 있으며, 밸브 작동 토오크 및 속도가 독립적으로 제어될 수도 있도록 한다.

또한, 자동잠금 기구(예를 들면 워엄기어열)와, 기계적인 토오크 리미터등이 불필요하다. 더욱이, 밸브로도에 작용하는 트러스트력이, 유체온도의 변화에 기인한 밸브로드의 열팽창에 관계없이 항상 최적의 상태로 유지된다.

또한 상술한 실시예에 의하면, 트러스트 검출기(29)가 밸브로드(17)상에 마련되기 때문에, 실제로 밸브로드(17)에 작용하는 트러스트가, 밸브의 개방위치에 관계없이, 계속적이면서 높은 정확성으로 검출될 수 있다.

또한, 교정/진단장치(47)가, 트러스트 검출기(29)에 의해 검출된 결과를 기초로하여, 밸브의 이상 유무를 진단하기 때문에, 유체에 포함된 이 물질이 밸브 미끄럼부에 끼거나, 밸브의 미끄럼부 내에서 생길수 있는 기타 이상을, 밸브로드의 트러스트 변화로부터 정확하고 신속하게 진단할 수 있다.

또한, 상술한 실시예에 의하면, 교류모우터(18)를 이용하는 조절밸브(10)내에서 교류전원(61)이 정전되었을 때, 모우터(18)에 구동전력을 공급하기 위하여, 접속기(67)가 즉시 닫히고, 직류 전원(66)이, 인버어터정류 회로부(64)를 개재하여 모우터(18)에 접속된다.

따라서, 정전시에도, 조절밸브(10)는 직류모우터를 이용하거나 DC/AC 변환기를 마련하지 않고서 안정되게 작동될 수 있다.

비록, 본 발명이 상기 실시예에서 가장 바람직하게 기술되었으나, 상기 실시예는 단지 예시적인 것이며, 여러 가지의 변형이, 특허청구의 범위에 의해 한정되는 본 발명의 범위을 벗어나지 않고도 가능함을 알 수있다.

Claims

밸브실(13)을 포함하며, 입구통로(11) 및 출구통로(12)를 구비한 케이싱(14)과, 상기 밸브실(13)내에 위치하는 밸브 시이트(15)와, 상기 케이싱(14)내에 지지되고 밸브 플러그(16)에 연결되어, 상기 밸브 플러그(16)가 상기 밸브 시이트(15)와 맞닿거나 떨어지도록 구동하여, 상기 조절밸브(10)의 개방도를 변화시킬 수 있도록, 유도전동기(18)에 의해 작동되는, 이동가능한 밸브로도(17)를 갖은 형식의 전동식 조절밸브용 액츄에이터로서; 실제의 개방도와 요구개방도 사이의 편차를 구하여, 상기 개방 편차에 따라 밸브 개방 또는 폐쇄속도지령을 발하고, 상기 속도지령과 실제의 밸브개방 또는 폐쇄속도 사이의 편차를 구하여, 상기 속도편차에 따라 토오크 지령을 발하며, 상기 유도 전동기(18)가 필요한 토오크를 출력할 수 있도록 상기 유도전동기(18)에 공급되어야 할 1차 전류를, 벡터 연산방법에 의하여 연산하는 제어계통(34)에 의하여, 상기 액츄에이터가 제어되는 전동식 조절밸브용 액츄에이터.
밸브실(13)을 포함하며, 입구통로(11) 및 출구통로(12)를 구비한 케이싱(14)과, 상기 밸브실(13)내에 위치하는 밸브 시이트(15)와, 상기 케이싱(14)내에 지지되고 밸브 플러그(16)에 연결되어, 상기 밸브 플러그(16)가 상기 밸브 시이트(15)와 맞닿거나 떨어지도록 구동하여, 상기 조절밸브(10)의 개방도를 변화시킬 수 있도록, 유도전동기(18)에 의해 작동되는, 이동가능한 밸브로도(F17)를 갖은 형식의 전동식 조절밸브용 액츄에이터; 실제의 개방도와 요구개방도 사이의 편차를 구하여, 상기 개방 편차에 따라 밸브 개방 또는 폐쇄속도지령을 발하고, 상기 속도지령과 실제의 밸브 개방 또는 폐쇄속도 사이의 편차를 구하여, 상기 속도편차에 따라 토오크 지령을 발하며, 상기 유도전동기(18)가 필요한 토오크를 출력할 수 있도록 상기 유도전동기(18)에 공급되어야할 1차 전류를, 벡터 연상방법에 의하여 연산하는 제어계통에 의하여, 상기 액츄에이터가 제어되며; 상기 조절밸브(10)가 완전히 폐쇄된 상태일때에, 부사 작용에 의한 상기 전동기축의 공회전을 방지하도록 상기 유도전동기(18)의 축을 제동하는 제동장치(33)를 구비하고; 상기 밸브로드(17)상에 작용하는 트러스트력을 검출하는 트러스트 검출기(29)를 구비하며; 상기 조절밸브(10)가 완전히 폐쇄된 상태일때에, 상기 밸브로드(17)상에 작용하는 트러스트력에 변화가 생긴 경우에, 상기 유도전동기(18)를 재시동하고, 상기 제동장치(33)를 해제하는 수단을 구비하는 전동식 조절밸브용 액츄에이터.
밸브실(13)을 포함하며, 입구통로(11) 및 출구통로(12)를 구비한 케이싱(14)과, 상기 밸브실(13)내에 위치하는 밸브 시이트(15)와 상기 케이싱(14)내에 지지되고 밸브 플러그(16)에 연결되어, 상기 밸브 플러그(16)가 상기 밸브 시이트(15)와 맞닿거나 떨어지도록 구동하여, 상기 조절밸브(10)의 개방도를 변화시킬 수 있도록 유도전동기(18)에 의해 작동되는 이동가능한 밸브로도(17)를 갖는 형식의 전동식 조절밸브용 액츄에이터; 실제의 개방도와 요구개방도 사이의 편차를 구하여, 상기 개방 편차에 따라 밸브 개방 또는 폐쇄속도 지령을 발하고, 상기 속도지령과 실제의 밸브개방 또는 폐쇄속도 사이의 편차를 구하여, 상기 속도 편차에 따라 토오크 지령을 발하며, 상기 유도전동기(18)가 필요한 토오크를 출력할 수 있도록 상기 유도전동기(18)에 공급되어야할 1차 전류를, 벡터연산방법에 의하여 연산하는 제어계통에 의하여 상기 액츄에이터가 제어되며; 상기 조절밸브(10)가 완전히 폐쇄된 상태일때에, 부하 작용에 의한 상기 전동기축의 공회전을 방지하도록 상기 유도전동기(18)의 축을 제동하는 제동장치(33)를 구비하고; 상기 밸브로드(17)상에 작용하는 트러스트력을 검출하는 트러스트 검출기(29)를 구비하며; 상기 조절밸브(10)가 완전히 폐쇄된 상태일때에, 상기 밸브로드(17)상에 작용하는 트러스트력에 변화가 생긴 경우에, 상기 유도전동기(18)를 재시동하고 상기 제동장치(33)를 해제하는 수단을 구비하며; 상기 액츄에이터 및 상기 조절밸브(10)의 이상작동이, 상기 서어보 모우터(18), 또는 토오크 전달계통 내의 기계부분, 또는 밸브체등의 마모 및 손상에 기인하는 가의 여부를 진단하는 수단을 구비하는 전동식 조절밸브용 액츄에이터.
밸브실(13)를 포함하며, 입구통로(11) 및 출구통로(12)를 구비한 케이싱(14)과, 상기 밸브실(13)내에 위치하는 밸브시이트(15)와, 상기 케이싱(14)내에 지지되고 밸브 플러그(16)에 연결되어, 상기 밸브 플러그(16)가 상기 밸브 시이트(15)와 맞닿거나 떨어지도록 구동하여, 상기 조절밸브(10)의 개방도를 변화시킬 수 있도록, 유도전동기(18)에 의해 작동되는, 이동가능한 밸브로드(17)를 갖은 형식의 전동식 조절밸브용 액츄에이터로서; 실제의 개방도와 요구개방도사이의 편차를 구하여, 상기 개방 편차에 따라 밸브 개방 또는 폐쇄속도지령을 발하고, 상기 속도지령과 실제의 밸브개방 또는 폐쇄속도 사이의 편차를 구하여, 상기 속도편차에 따라 토오크 지령을 발하며, 상기 유도 전동기(18)가 필요한 토오크를 출력할 수 있도록 상기 유도전동기(18)에 공급되어야 할 1차 전류를, 벡터연산방법에 의하여 연산하는 제어계통(34)에 의하여 상기 액츄에이터가 제어되며; 상기 조절밸브(10)가 완전히 폐쇄된 상태일때에, 부하작용에 의한 상기 전동기축의 공회전을 방지하도록 상기 유도전동기(18)의 축을 제동하는 제동장치(33)를 구비하고; 교류전원(61)의 정전시에, 상기 접속기(67)를 폐쇄함으로써 상기 유도전동기(18)가 구동되도록, 상기 접속기(67)에 의해 직류전원(66)을 인버어터 정류회로부(64)에 접속하도록 하는 배터리 지원장치(65)를 구비하는 전동식 조절밸브용 액츄에이터.