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JP6867972B2 - Wear detection method for electric valve drive device - Google Patents
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Description

本発明は、火力発電所等の各種プラントに設置される電動弁駆動装置のステムナットの摩耗検出方法に関する。 The present invention relates to a method for detecting wear of a stem nut of an electric valve drive device installed in various plants such as a thermal power plant.

各種プラントに設置される弁には種々の形式のものがあるが、本発明は仕切弁などステムが往復動作する弁を駆動する電動弁駆動装置のステムナットの摩耗検出方法に関する技術である。 There are various types of valves installed in various plants, but the present invention is a technique relating to a method for detecting wear of a stem nut of an electric valve drive device that drives a valve such as a sluice valve in which the stem reciprocates.

電動弁駆動装置の一般的な駆動機構は、モータの回転をウォーム歯車等の減速歯車列により減速してドライブスリーブに伝達し、該ドライブスリーブに内嵌されたステムナットを回転させる構造となっている。そして、仕切弁であればステムナットと螺合するステムを往復動作させて弁を開閉することになる。ステムの材料にはステンレス鋼や特殊鋼等の鉄鋼系材料が用いられ、ステムの外周面には雄ねじが形成されている。他方、この雄ねじと螺合するステムナットには、摺動面のかじりを防止するため、黄銅系材料が多く用いられている。このことによりステムの雄ねじとステムナットの雌ねじは円滑な摺動が可能となる。 The general drive mechanism of the electric valve drive device has a structure in which the rotation of the motor is decelerated by a reduction gear train such as a worm gear and transmitted to the drive sleeve, and the stem nut fitted in the drive sleeve is rotated. There is. Then, in the case of a sluice valve, the stem screwed with the stem nut is reciprocated to open and close the valve. Steel-based materials such as stainless steel and special steel are used as the material of the stem, and male threads are formed on the outer peripheral surface of the stem. On the other hand, a brass-based material is often used for the stem nut screwed with the male screw in order to prevent galling of the sliding surface. This enables smooth sliding between the male screw of the stem and the female screw of the stem nut.

しかし、長期間にわたり電動弁駆動装置を運転すると、鉄鋼系材料を用いたステムの雄ねじの摺動面は摩耗しないが、相対的に軟らかい黄銅系材料からなるステムナットの雌ねじの摺動面は多かれ少なかれ摩耗することは避けられない。摩耗の進行程度は電動弁駆動装置が設置された環境条件や保守管理の状況により異なるが、ステムナットの雌ねじの摺動面の摩耗が進行すると、最悪の場合には雌ねじのねじ山が脱落してステムナットとしての機能を喪失することもあり得る。 However, when the electric valve drive device is operated for a long period of time, the sliding surface of the male screw of the stem made of steel material does not wear, but the sliding surface of the female screw of the stem nut made of relatively soft brass material is often. More or less wear is inevitable. The degree of wear varies depending on the environmental conditions in which the electric valve drive device is installed and the maintenance conditions, but if the sliding surface of the female screw of the stem nut progresses, in the worst case, the thread of the female screw will fall off. It is possible that the function as a stem nut will be lost.

したがって、重要な弁を駆動する電動弁駆動装置に対しては、ステムナットの雌ねじの摩耗を検出してステムナットとしての機能を喪失する前に交換するなどの措置が必要になり、特許文献1〜3にはステムナットの摩耗検出方法に関する技術が開示されている。 Therefore, for the electric valve drive device that drives an important valve, it is necessary to take measures such as detecting the wear of the female screw of the stem nut and replacing it before the function as the stem nut is lost. ~ 3 discloses a technique relating to a method for detecting wear of a stem nut.

特許文献1には、ステムナットの摺動面に摩耗が生じると、ステムナットが始動してからステムが始動するまでの遅れ時間が長くなる点に着目し、ステムナットの摩耗量を検出する方法が開示されている。具体的には、弁リフトセンサ、振動加速度センサ及び時間センサを用いてウォームホイールの回転開始衝撃音からステムの移動開始までの時間を算定して摩耗検出を行うものである。 Patent Document 1 focuses on the fact that when the sliding surface of the stem nut is worn, the delay time from the start of the stem nut to the start of the stem becomes long, and a method of detecting the amount of wear of the stem nut. Is disclosed. Specifically, the valve lift sensor, the vibration acceleration sensor, and the time sensor are used to calculate the time from the impact sound of the start of rotation of the worm wheel to the start of movement of the stem to detect wear.

特許文献2にも特許文献1と同様、電動弁駆動装置に標準的に備えられるハンマーブロー機構に着目し、ステムナットの摩耗量を検出する方法が開示されている。具体的には、変位検出センサ、振動検出センサ及び時間センサを用いて、ウォームホイールとドライブスリーブとの衝接によるハンマーブロー発生からステムの移動開始までの時間を算定して摩耗検出を行うものである。 Similar to Patent Document 1, Patent Document 2 discloses a method of detecting the amount of wear of a stem nut, focusing on a hammer blow mechanism provided as standard in an electric valve drive device. Specifically, a displacement detection sensor, a vibration detection sensor, and a time sensor are used to calculate the time from the occurrence of a hammer blow due to the collision between the worm wheel and the drive sleeve to the start of movement of the stem to detect wear. is there.

特許文献3にも特許文献2と同様、電動弁駆動装置のハンマーブロー機構に着目し、ステムナットの摩耗量を検出する方法が開示されている。具体的には、トルク検出センサと時間センサを用い、ハンマーブローによる衝撃トルクの発生からステムの移動開始時のトルク増加までの時間を算定して摩耗検出を行うものである。 Similar to Patent Document 2, Patent Document 3 discloses a method of detecting the amount of wear of the stem nut by focusing on the hammer blow mechanism of the electric valve drive device. Specifically, a torque detection sensor and a time sensor are used to calculate the time from the generation of impact torque by a hammer blow to the increase in torque at the start of movement of the stem to detect wear.

特開H02−307033号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. H02-307033 特開H09−005064号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. H09-005064 特開2002−130531号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-130531

しかし、特許文献1の発明では、弁リフトセンサおよび振動加速度センサが必須となるが、これらのセンサは電動弁駆動装置に標準装備されていないため、別途手配して装着する必要がある。そのため、時間と費用を費やさねばならない課題がある。 However, in the invention of Patent Document 1, a valve lift sensor and a vibration acceleration sensor are indispensable, but since these sensors are not standard equipment in the electric valve drive device, they need to be separately arranged and installed. Therefore, there is a problem that time and money must be spent.

また、特許文献2の発明でも、変位検出センサおよび振動検出センサが必須であり、特許文献1の発明と同様な課題がある。 Further, the invention of Patent Document 2 also requires a displacement detection sensor and a vibration detection sensor, and has the same problems as the invention of Patent Document 1.

また、特許文献3の発明では、トルク検出センサが必須となるが、標準的な電動弁駆動装置では機械的なトルク制限機構は備えているものの、トルク信号を出力できるトルク検出センサは備えられていない。したがって、標準的な電動弁駆動装置では、トルク検出センサを別途手配して装着する必要があり、時間と費用を費やさねばならない課題がある。 Further, in the invention of Patent Document 3, a torque detection sensor is indispensable, and although a standard electric valve drive device is provided with a mechanical torque limiting mechanism, a torque detection sensor capable of outputting a torque signal is provided. Absent. Therefore, in a standard electric valve drive device, it is necessary to separately arrange and install a torque detection sensor, and there is a problem that time and cost must be spent.

このような事情から、変位検出センサや振動検出センサ、トルク検出センサを必要とすることなく、電動弁駆動装置のステムナットの摩耗状態を検知して管理したいという要望は強い。そこで、本発明はこれらのセンサを必要とすることなく、モータに供給される電流を検出する電流センサを用いるだけで、電動弁駆動装置のステムナットの摩耗量を算出する摩耗検出方法を提供することを目的とする。 Under these circumstances, there is a strong demand for detecting and managing the wear state of the stem nut of the electric valve drive device without requiring a displacement detection sensor, a vibration detection sensor, or a torque detection sensor. Therefore, the present invention provides a wear detection method for calculating the amount of wear of the stem nut of the electric valve drive device without requiring these sensors and only by using a current sensor that detects the current supplied to the motor. The purpose is.

請求項1の発明は、モータの回転を減速歯車列により減速してドライブスリーブに伝達し、前記ドライブスリーブに内嵌されたステムナットの回転により前記ステムナットと螺合するステムを往復動作させる電動弁駆動装置において、前記モータに供給される電流を検出する電流センサと、前記ステムナットの摩耗量を算出して記録する摩耗検出器とを備え、前記ステムの動作を逆方向に始動させる際、前記ドライブスリーブの回転開始時(A)のモータ電流に関して第1の設定値を記憶部に登録し、前記ステムの動作開始時(B)のモータ電流に関して第2の設定値を記憶部に登録し、第1の設定値は無負荷電流の平均値に対してハンマーブロー発生時の測定電流から予め定めた値とし、第2の設定値はハンマーブロー発生後の電流の平均値から所定量増加した値とし、前記ステムの動作開始時(B)から第2の設定値に達した時(C)までの遅れ時間(ΔT)を、電動弁駆動装置の機種とサイズごとに把握しておき、モータ電流が第2の設定値に達した時(C)から遅れ時間(ΔT)を差し引いてステムの動作開始時(B)とし、ドライブスリーブの回転開始時(A)からステムの動作開始時(B)までの時間によりステムナットの摩耗量を算出することを特徴とする電動弁駆動装置の摩耗検出方法である。 According to the first aspect of the present invention, the rotation of the motor is decelerated by the reduction gear train and transmitted to the drive sleeve, and the rotation of the stem nut fitted in the drive sleeve causes the stem screwed with the stem nut to reciprocate. The valve drive device includes a current sensor that detects the current supplied to the motor and a wear detector that calculates and records the amount of wear of the stem nut, and when the operation of the stem is started in the opposite direction, The first set value for the motor current at the start of rotation of the drive sleeve (A) is registered in the storage unit, and the second set value for the motor current at the start of operation of the stem (B) is registered in the storage unit. , The first set value is a value predetermined from the measured current at the time of hammer blow occurrence with respect to the average value of no-load current, and the second set value is increased by a predetermined amount from the average value of the current after hammer blow occurrence. As a value, the delay time (ΔT) from the start of operation (B) of the stem to the time (C) when the second set value is reached is grasped for each model and size of the electric valve drive device, and the motor. When the current reaches the second set value (C), the delay time (ΔT) is subtracted to make the stem operation start (B), and from the drive sleeve rotation start (A) to the stem operation start (B). ) Is a method for detecting wear of an electric valve drive device, which is characterized in that the amount of wear of the stem nut is calculated based on the time until.

請求項の発明は、請求項に記載の発明において、前記摩耗検出器は演算部とタイマーと記憶部とを備え、前記ステムナットの摩耗率を算出してタイムスタンプとともに前記記憶部に記録し、電動弁駆動装置の累積運転時間と摩耗率から回帰分析を行って許容摩耗限界値に達する時期を予測することを特徴とするものである。 The invention of claim 2 is the invention of claim 1 , wherein the wear detector includes a calculation unit, a timer, and a storage unit, calculates the wear rate of the stem nut, and records it in the storage unit together with a time stamp. However, it is characterized in that the time when the allowable wear limit value is reached is predicted by performing regression analysis from the cumulative operating time and the wear rate of the electric valve drive device.

本発明によれば、電動弁駆動装置にトルクセンサや振動センサを装着する必要がなく、モータに電流を供給する電源線に非接触の電流センサを装着するだけで、電動弁駆動装置のステムナットの摩耗量を算出することができる。したがって、従来技術に較べると作業の安全性が高く、作業時間および費用も大幅に低減できるという優れた効果を奏する。 According to the present invention, it is not necessary to attach a torque sensor or a vibration sensor to the electric valve drive device, and simply by attaching a non-contact current sensor to the power supply line that supplies current to the motor, the stem nut of the electric valve drive device The amount of wear can be calculated. Therefore, the work safety is higher than that of the conventional technique, and the work time and cost can be significantly reduced, which is an excellent effect.

本発明の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of this invention. モータトルク値、モータ電流値、ステム変位の関係を示す波形図である。It is a waveform figure which shows the relationship of a motor torque value, a motor current value, and a stem displacement.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る電動弁駆動装置1の摩耗検出方法の構成を示すブロック図である。モータ2の回転をウォーム歯車等の減速歯車列3により減速してドライブスリーブ4に伝達し、該ドライブスリーブ4に内嵌されたステムナット5を回転させる構造となっている。そして、仕切弁であればステムナット5と螺合するステム6を往復動作させて弁7を開閉することになる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wear detection method for the electric valve drive device 1 according to the present invention. The structure is such that the rotation of the motor 2 is decelerated by a reduction gear train 3 such as a worm gear and transmitted to the drive sleeve 4, and the stem nut 5 fitted in the drive sleeve 4 is rotated. Then, in the case of a sluice valve, the stem 6 screwed with the stem nut 5 is reciprocated to open and close the valve 7.

また、減速歯車列3の終段歯車であるウォームホイールとドライブスリーブ4との間には、ウォームホイールが反転始動する際、ドライブスリーブ4に対し周方向のハンマーブローが作用するように構成されている。この構成は従来技術と同じであり、周知技術であることから図示を省略している。 Further, between the worm wheel, which is the final gear of the reduction gear train 3, and the drive sleeve 4, a hammer blow in the circumferential direction acts on the drive sleeve 4 when the worm wheel reversely starts. There is. This configuration is the same as that of the prior art, and is not shown because it is a well-known technique.

モータ2には、三相誘導モータが採用される場合が多い。堅牢で故障し難く、保守費用が安く済む利点があるためである。交流電源から三相誘導モータに電力を供給する電力線の1本には、非接触で電流を検出できる電流センサ8としての変流器(CT)が装着され、電流センサ8の出力信号は信号ケーブルにより摩耗検出器9に伝えられる。この実施例では電流センサ8として変流器を使用しているが、市販されているクランプ式の電流計であっても出力付きであれば使用することができる。 A three-phase induction motor is often used for the motor 2. This is because it is robust, hard to break down, and has the advantages of low maintenance costs. A current transformer (CT) as a current sensor 8 that can detect current in a non-contact manner is attached to one of the power lines that supply power from an AC power supply to a three-phase induction motor, and the output signal of the current sensor 8 is a signal cable. Is transmitted to the wear detector 9. In this embodiment, a current transformer is used as the current sensor 8, but even a commercially available clamp type ammeter can be used as long as it has an output.

摩耗検出器9には、アナログデータをデジタルデータに変換するA/D変換器10と、計時機能を有するタイマー11と、デジタルデータを記録する記憶部12と、電流データや時間データ等を演算処理する演算部13が備えられている。電流センサ8からは電流データがA/D変換器10に入力される。 The wear detector 9 calculates an A / D converter 10 that converts analog data into digital data, a timer 11 having a timing function, a storage unit 12 that records digital data, current data, time data, and the like. A calculation unit 13 is provided. Current data is input to the A / D converter 10 from the current sensor 8.

図2は、電動弁駆動装置により仕切弁を反転動作させた実施例のモータトルク値、モータ電流値、ステム変位の関係を示す波形図である。図2における横軸は時間軸であって、時間は左側から右側へと推移し、前記3つのデータの時間軸は同期した同一目盛で示している。破線で示すカーソル線(A)は、ハンマーブローの発生時すなわちドライブスリーブの回転開始時であるとともに、後述する第1の設定値に対応する時点でもある。カーソル線(B)は、ステムの動作開始時を示している。また、カーソル線(C)は、後述する第2の設定値に対応する時点である。 FIG. 2 is a waveform diagram showing the relationship between the motor torque value, the motor current value, and the stem displacement of the embodiment in which the sluice valve is inverted by the electric valve drive device. The horizontal axis in FIG. 2 is the time axis, the time changes from the left side to the right side, and the time axes of the three data are shown on the same scale in synchronization. The cursor line (A) shown by the broken line is when the hammer blow occurs, that is, when the drive sleeve starts rotating, and also when it corresponds to the first set value described later. The cursor line (B) indicates the start of operation of the stem. The cursor line (C) is a time point corresponding to the second set value described later.

他方、縦軸はトルク値、電流値、ステム変位の状態量を示すものであるが、これらのデータの状態変化を見易くするため、各データの目盛レンジは予め調整してある。すなわち、各データの絶対値に大きな意味はなく、各データの横軸に対する状態変化の推移に意味があるものである。 On the other hand, the vertical axis shows the state quantities of the torque value, the current value, and the stem displacement, and the scale range of each data is adjusted in advance in order to make it easy to see the state change of these data. That is, the absolute value of each data does not have a big meaning, and the transition of the state change with respect to the horizontal axis of each data has a meaning.

横軸に示した区間Iは、電動弁駆動装置によりステムを上昇させてから、いったん停止した後、下降動作を開始すべくモータを反転始動した後の区間である。この区間では、モータの回転は減速歯車列に伝達されるものの、ハンマーブロー発生前であることからモータにとって無負荷に近い状態である。したがって、トルク値および電流値はきわめて小さく、実務上は無負荷として取り扱うことができる。また、ドライブスリーブとステムナットは回転しないため、当然のことながら区間Iではステム変位に変化はない。 The section I shown on the horizontal axis is a section after the stem is raised by the electric valve drive device, stopped once, and then the motor is reversely started to start the lowering operation. In this section, although the rotation of the motor is transmitted to the reduction gear train, it is in a state of almost no load for the motor because it is before the hammer blow occurs. Therefore, the torque value and the current value are extremely small, and can be treated as no load in practice. Further, since the drive sleeve and the stem nut do not rotate, the stem displacement does not change in the section I as a matter of course.

横軸に示した区間IIは、ハンマーブロー発生後からステムが動作開始する時までの区間である。言い換えると、ドライブスリーブの回転開始時からステムの動作開始時までの時間である。この区間IIの時間は、ステムナットの摩耗量に依存することになる。すなわち、ハンマーブローの発生によりドライブスリーブは回転し始めるが、その段階で当接していたステムナットの雌ねじ面と、ステムの雄ねじ面との接触が離れても、それらの雌ねじ面と雄ねじ面との間にはバックラッシ(すき間)が存在するため、ステムの動作は遅れ、その段階でステムが直ちに動作することはないからである。 The section II shown on the horizontal axis is a section from the occurrence of the hammer blow to the start of operation of the stem. In other words, it is the time from the start of rotation of the drive sleeve to the start of operation of the stem. The time of this section II will depend on the amount of wear of the stem nut. That is, the drive sleeve starts to rotate due to the occurrence of the hammer blow, but even if the female threaded surface of the stem nut that was in contact at that stage is separated from the male threaded surface of the stem, the female threaded surface and the male threaded surface of the stem are still in contact with each other. Because there is a backlash (gap) between them, the operation of the stem is delayed, and the stem does not operate immediately at that stage.

ステムの動作遅れ時間はバックラッシ量に比例する。換言すると、ハンマーブローの発生によってドライブスリーブが回転し始めてから、ステムが動作開始するまでの時間を検知することができればバックラッシ量を知ることが可能となる。この知見は従来技術として実施されているが、本発明の特徴的な点はモータに供給される電流データから前記時間を検知できることにある。 The operation delay time of the stem is proportional to the amount of backlash. In other words, if the time from the start of rotation of the drive sleeve due to the occurrence of the hammer blow to the start of operation of the stem can be detected, the amount of backlash can be known. Although this finding has been carried out as a prior art, a characteristic feature of the present invention is that the time can be detected from the current data supplied to the motor.

ここで、ステムナットの雌ねじピッチは螺合するステムの雄ねじピッチと等しいことから、既設の電動弁駆動装置であっても、ステムの雄ねじピッチから摩耗検出対象となるステムナットのピッチを容易に知ることができる。本発明による摩耗検出方法により得られたバックラッシ量を算出できれば、ステムナットの雌ねじ山の残存厚さを把握することができる。したがって、電動弁駆動装置を分解点検することなく、ステムナットの交換が必要か否かを容易に判断することが可能となる。 Here, since the female thread pitch of the stem nut is equal to the male thread pitch of the stem to be screwed, even in the existing electric valve drive device, the pitch of the stem nut to be wear-detected can be easily known from the male thread pitch of the stem. be able to. If the amount of backlash obtained by the wear detection method according to the present invention can be calculated, the residual thickness of the female thread of the stem nut can be grasped. Therefore, it is possible to easily determine whether or not the stem nut needs to be replaced without disassembling and inspecting the electric valve drive device.

なお、横軸に示した区間IIIは、ステムが下降動作中の時間であり、ステムは一定の速度で下降する。ただし、ステムが一定の速度で下降動作していても、その途中で弁が設置された配管ラインを流れる流体の圧力や流量等に変動があると、図2のトルクデータや電流データに示すように、一次的なピークが発生することはある。 The section III shown on the horizontal axis is the time during which the stem is in the descending operation, and the stem descends at a constant speed. However, even if the stem is descending at a constant speed, if there are fluctuations in the pressure, flow rate, etc. of the fluid flowing through the piping line where the valve is installed, as shown in the torque data and current data in FIG. In addition, a primary peak may occur.

(第1の実施の形態)
第1の実施の形態は、ドライブスリーブの回転開始時(A)をモータの電流が第1の設定値に達した時として検出し、ステムの動作開始時(B)をモータの電流が第2の設定値に達した時として検出するものである。
(First Embodiment)
In the first embodiment, the start of rotation of the drive sleeve (A) is detected as when the current of the motor reaches the first set value, and the current of the motor is the second when the operation of the stem starts (B). It is detected when the set value of is reached.

図2に示すモータの電流データから明らかなように、ハンマーブローの発生により、ドライブスリーブが回転開始するため、モータの電流は急激に増大する。このことからドライブスリーブの回転開始時(A)をモータの電流変化から容易に検出することができる。電動弁駆動装置の機種やサイズ、使用条件等が決定すると、モータの仕様も決定し、図2の横軸に示す区間Iにおける無負荷電流の平均値は、モータの個体差を別にすれば具体的に定まる。そこで、無負荷電流の平均値に対するハンマーブロー発生時の電流を予め測定しておき、その電流を第1の設定値として記憶部に登録する。たとえば無負荷電流の平均値から10%増加した電流を第1の設定値として記憶部に登録する。このようにするとモータの電流が第1の設定値に達した時(A)にハンマーブローが発生し、ドライブスリーブの回転が開始することになる。 As is clear from the current data of the motor shown in FIG. 2, the drive sleeve starts to rotate due to the occurrence of the hammer blow, so that the current of the motor increases sharply. From this, it is possible to easily detect the start of rotation (A) of the drive sleeve from the change in the current of the motor. When the model, size, usage conditions, etc. of the electric valve drive device are determined, the specifications of the motor are also determined, and the average value of the no-load current in the section I shown on the horizontal axis of FIG. 2 is specific except for individual differences of the motor. It is decided. Therefore, the current at the time of hammer blow generation with respect to the average value of the no-load current is measured in advance, and the current is registered in the storage unit as the first set value. For example, a current that is 10% higher than the average value of the no-load current is registered in the storage unit as the first set value. In this way, when the current of the motor reaches the first set value, a hammer blow is generated (A), and the rotation of the drive sleeve is started.

他方、モータの電流変化からステムの動作開始時を検出するのは、ドライブスリーブの回転開始時を検出する場合に較べると難易度が高くなる。図2に示すモータの電流データから明らかなように、ステムの動作開始時(B)における電流の増加率は緩やかである。しかもステムの動作開始時に較べると、モータの電流増加時点(C)は遅延する。ただし、この遅延時間は、電動弁駆動装置の機種とサイズが決定すると、略一定の値となることが知られている。したがって、この遅延時間を織り込んだ上で、ステムの動作開始時(B)をモータの電流変化から定めることは可能である。たとえばハンマーブロー発生後の区間IIの電流の平均値から10%増加した電流を第2の設定値として記憶部に登録する。 On the other hand, detecting the start of operation of the stem from the change in the current of the motor is more difficult than detecting the start of rotation of the drive sleeve. As is clear from the current data of the motor shown in FIG. 2, the rate of increase of the current at the start of operation (B) of the stem is gradual. Moreover, the time when the current of the motor increases (C) is delayed as compared with the time when the operation of the stem is started. However, it is known that this delay time becomes a substantially constant value when the model and size of the electric valve drive device are determined. Therefore, it is possible to determine the start of operation (B) of the stem from the current change of the motor after incorporating this delay time. For example, a current increased by 10% from the average value of the current in the section II after the occurrence of the hammer blow is registered in the storage unit as the second set value.

以上説明したようにしてモータ電流に対し、第1の設定値と第2の設定値を記憶部に登録し、電流センサにより検出される実際の電流と比較すれば、ドライブスリーブの回転開始時(A)をモータの電流が第1の設定値に達した時として検出し、ステムの動作開始時(B)をモータの電流が第2の設定値(C)に達した時とみなして検出することができる。なお、各設定値と実際の電流との比較は演算部で行われる。 As described above, when the first set value and the second set value are registered in the storage unit for the motor current and compared with the actual current detected by the current sensor, when the drive sleeve starts rotating ( A) is detected when the motor current reaches the first set value, and the stem operation start (B) is detected as when the motor current reaches the second set value (C). be able to. The comparison between each set value and the actual current is performed by the calculation unit.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態は、ドライブスリーブの回転開始時(A)をモータの電流増加率により検出し、ステムの動作開始時(B)をモータの電流増加率により検出した時(C)から、所定時間を差し引いた時として算出するものである。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the start of rotation of the drive sleeve (A) is detected by the current increase rate of the motor, and the start of operation of the stem (B) is detected by the current increase rate of the motor (C). It is calculated as when the predetermined time is subtracted.

図2に示すハンマーブロー発生時(A)からステムナットの動作開始時(B)までの時間は、ステムナットの摩耗量が少なければ短いし、摩耗量が多ければ長くなる。ハンマーブロー発生時(A)の検出は、第1の実施の形態で説明したと同様にしてモータの電流変化から可能である。ハンマーブロー発生時(A)は、たとえば、予め実測したデータによりモータの電流が区間Iの無負荷電流の平均値から10%増加した時点として記憶部に登録する。区間IIではハンマーブローが発生することにより、電流は瞬間的に大きなピークを生じるものの、すぐに落ち着いた値となり、ステムが下降動作を開始するまで、一定の値となる。 The time from the occurrence of the hammer blow (A) to the start of operation (B) of the stem nut shown in FIG. 2 is short if the amount of wear of the stem nut is small, and long if the amount of wear is large. The detection of the occurrence of the hammer blow (A) is possible from the change in the current of the motor in the same manner as described in the first embodiment. When the hammer blow occurs (A), for example, it is registered in the storage unit as a time when the motor current increases by 10% from the average value of the no-load current in the section I based on the data actually measured in advance. In section II, due to the occurrence of hammer blow, the current momentarily has a large peak, but immediately becomes a calm value, and remains a constant value until the stem starts the descending operation.

図2に示す(B)はステムの動作開始時であり、ステムの動作開始時までステム変位は変化しない。ステムの動作開始時(B)の検出はトルク波形によれば検出可能である。すなわち、トルク波形がハンマーブロー発生後の一定値から概ね10%増加した時と定義することで検出可能となる。しかし、電流波形から(B)を正確に検出することはできない。ステムの動作開始時(B)において、電流の値に変化はないからである。 FIG. 2B shows the start of operation of the stem, and the stem displacement does not change until the start of operation of the stem. The detection at the start of operation (B) of the stem can be detected according to the torque waveform. That is, it can be detected by defining it as when the torque waveform increases by approximately 10% from a constant value after the occurrence of the hammer blow. However, (B) cannot be accurately detected from the current waveform. This is because there is no change in the current value at the start of operation (B) of the stem.

図2に示す電流波形とステム変位波形から明らかなように、ステム変位波形に較べると電流波形の変化には遅れが発生する。ここで、電流波形においてハンマーブロー発生後の電流の平均値から10%増加した時(C)を定義すると、(B)から(C)までの遅れ時間はΔTとなる。このΔTの値は、電動弁駆動装置の機種やサイズが異なると同じ値にならないが、機種とサイズが同じであれば、略同一の値となる。電動弁駆動装置の主要部品は金属材料から構成されており、構成部品の寸法と質量が同じであれば、機能に必要な遅れ時間ΔTは略同一となるからである。 As is clear from the current waveform and the stem displacement waveform shown in FIG. 2, there is a delay in the change of the current waveform as compared with the stem displacement waveform. Here, if (C) is defined when the current waveform is increased by 10% from the average value of the current after the hammer blow occurs, the delay time from (B) to (C) is ΔT. The value of ΔT does not become the same value if the model and size of the electric valve drive device are different, but if the model and size are the same, it becomes substantially the same value. This is because the main component of the electric valve drive device is made of a metal material, and if the dimensions and mass of the component are the same, the delay time ΔT required for the function is substantially the same.

そこで、電動弁駆動装置の機種とサイズごとに、予めΔTを把握しておくことにより、トルクデータやステム変位のデータが無くても、電流データを把握するだけで(B)を検出することが可能となる。すなわち、電流センサで検出される電流データにおいて、たとえばハンマーブロー発生後の電流の平均値から10%増加した時点(C)を定義して検出し、この検出時から遅れ時間ΔTを差し引けば、ステム動作開始時(B)を算出することができる。 Therefore, by grasping ΔT in advance for each model and size of the electric valve drive device, (B) can be detected only by grasping the current data even if there is no torque data or stem displacement data. It will be possible. That is, in the current data detected by the current sensor, for example, if the time point (C) in which the current is increased by 10% from the average value after the occurrence of the hammer blow is defined and detected, and the delay time ΔT is subtracted from this detection time, The start of stem operation (B) can be calculated.

以上説明したように、予め電動弁駆動装置の機種とサイズごとに、遅れ時間ΔTを把握しておくことにより、トルクセンサや振動センサを必要とすることなく、電流センサで検出されるモータの電流データからステムナットの摩耗状況を正確に把握することが可能となる。 As described above, by grasping the delay time ΔT for each model and size of the electric valve drive device in advance, the motor current detected by the current sensor without the need for a torque sensor or vibration sensor. From the data, it is possible to accurately grasp the wear status of the stem nut.

なお、演算部では、モータの電流変化により検出されたドライブスリーブの回転開始時とステムの動作開始時との時間差から、ステムナットの摩耗量を算出する。また、ステムナットの半ピッチに対する摩耗量を摩耗率として算出し、そのときの時刻を示すタイムスタンプとともに記憶部に記録する。さらに、ステムナットの許容摩耗限界値を記憶部に登録しておき、電動弁駆動装置の累積運転時間と摩耗率から回帰分析を行って許容摩耗限界値に達する時期を予測する。このようにして本発明によれば、ステムナットの摩耗状況を診断し、適切に管理することが可能となる。 The calculation unit calculates the amount of wear of the stem nut from the time difference between the start of rotation of the drive sleeve and the start of operation of the stem detected by the change in the current of the motor. Further, the amount of wear of the stem nut with respect to the half pitch is calculated as the wear rate, and is recorded in the storage unit together with the time stamp indicating the time at that time. Further, the allowable wear limit value of the stem nut is registered in the storage unit, and the time when the allowable wear limit value is reached is predicted by performing regression analysis from the cumulative operating time and the wear rate of the electric valve drive device. In this way, according to the present invention, it is possible to diagnose the wear state of the stem nut and appropriately manage it.

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施をすることができる。例えば、上述した実施例では仕切弁を対象にして説明したが、仕切弁に限らずバルブステムが往復動作する弁であれば、他の形式の弁であっても適用できる。さらに、適用対象となる弁は新規に設置される場合だけでなく、既設の弁であってもよい。 Although the present invention has been described above based on the examples, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the sluice valve has been described, but the valve is not limited to the sluice valve, and any valve having a reciprocating valve stem can be applied. Further, the applicable valve may be an existing valve as well as a newly installed valve.

また、ステムが下降始動する行程を例にして説明したが、ステムが上昇始動する行程であっても同様して適用できる。 Further, although the process of starting the stem downward has been described as an example, the process of starting the stem ascending can be similarly applied.

本発明に係る電動弁駆動装置の摩耗検出方法は、各種プラントの配管等に設けられる電動弁駆動装置のステムナットの摩耗検出に適用することができる。 The method for detecting wear of an electric valve drive device according to the present invention can be applied to detect wear of a stem nut of an electric valve drive device provided in piping or the like of various plants.

1 電動弁駆動装置
2 モータ
3 減速歯車列
4 ドライブスリーブ
5 ステムナット
6 ステム
8 電流センサ
9 摩耗検出器
1 Electric valve drive device 2 Motor 3 Reduction gear train 4 Drive sleeve 5 Stem nut 6 Stem 8 Current sensor 9 Wear detector

Claims (2)

モータの回転を減速歯車列により減速してドライブスリーブに伝達し、前記ドライブスリーブに内嵌されたステムナットの回転により前記ステムナットと螺合するステムを往復動作させる電動弁駆動装置において、
前記モータに供給される電流を検出する電流センサと、前記ステムナットの摩耗量を算出して記録する摩耗検出器とを備え、
前記ステムの動作を逆方向に始動させる際、前記ドライブスリーブの回転開始時(A)のモータ電流に関して第1の設定値を記憶部に登録し、前記ステムの動作開始時(B)のモータ電流に関して第2の設定値を記憶部に登録し、
第1の設定値は無負荷電流の平均値に対してハンマーブロー発生時の測定電流から予め定めた値とし、第2の設定値はハンマーブロー発生後の電流の平均値から所定量増加した値とし、
前記ステムの動作開始時(B)から第2の設定値に達した時(C)までの遅れ時間(ΔT)を、電動弁駆動装置の機種とサイズごとに把握しておき、
モータ電流が第2の設定値に達した時(C)から遅れ時間(ΔT)を差し引いてステムの動作開始時(B)とし、
ドライブスリーブの回転開始時(A)からステムの動作開始時(B)までの時間によりステムナットの摩耗量を算出することを特徴とする電動弁駆動装置の摩耗検出方法。
In an electric valve drive device in which the rotation of the motor is decelerated by the reduction gear train and transmitted to the drive sleeve, and the stem screwed with the stem nut is reciprocated by the rotation of the stem nut fitted in the drive sleeve.
A current sensor that detects the current supplied to the motor and a wear detector that calculates and records the amount of wear of the stem nut are provided.
When starting the operation of the stem in the opposite direction , the first set value for the motor current at the start of rotation (A) of the drive sleeve is registered in the storage unit, and the motor current at the start of operation (B) of the stem is registered. Register the second set value in the storage unit,
The first set value is a value predetermined from the measured current when the hammer blow occurs with respect to the average value of the no-load current, and the second set value is a value increased by a predetermined amount from the average value of the current after the hammer blow occurs. age,
The delay time (ΔT) from the start of operation (B) of the stem to the time (C) when the second set value is reached is grasped for each model and size of the electric valve drive device.
When the motor current reaches the second set value (C), the delay time (ΔT) is subtracted to set it as the start of stem operation (B).
A method for detecting wear of an electric valve drive device, which comprises calculating the amount of wear of a stem nut from the time from the start of rotation (A) of the drive sleeve to the start of operation (B) of the stem.
前記摩耗検出器は演算部とタイマーと記憶部とを備え、前記ステムナットの摩耗率を算出してタイムスタンプとともに前記記憶部に記録し、電動弁駆動装置の累積運転時間と摩耗率から回帰分析を行って許容摩耗限界値に達する時期を予測することを特徴とする請求項に記載の電動弁駆動装置の摩耗検出方法。 The wear detector includes a calculation unit, a timer, and a storage unit, calculates the wear rate of the stem nut, records it in the storage unit together with a time stamp, and performs regression analysis from the cumulative operating time and wear rate of the electric valve drive device. The wear detection method for an electric valve drive device according to claim 1 , wherein the time when the allowable wear limit value is reached is predicted.
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