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JP7375381B2 - Eccentric valve device and its control method - Google Patents
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Description

本発明は、偏心弁装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to an eccentric valve device and a control method thereof.

従来、工場などの生産プロセスを構成する配管システムには、各種ガス、液体、粉体、およびそれらの混合物(以下、単に流体等という)の流れを制御するために、弁装置が組み込まれている。弁装置の弁体の開閉によって、配管内の流路が遮断または開放される。例えば、自動操作機能を備えた弁装置は、手動操作によらずに弁体の開閉を行うことができる。 Conventionally, piping systems that make up production processes such as factories have incorporated valve devices to control the flow of various gases, liquids, powders, and mixtures thereof (hereinafter simply referred to as fluids, etc.). . The flow path in the piping is shut off or opened by opening and closing the valve body of the valve device. For example, a valve device with an automatic operation function can open and close a valve body without manual operation.

一般に、自動操作機能を備えた弁装置は、流路に連通する開口部を有する略円筒状の弁箱と、弁箱内において開口部の周囲に装着されるリング状のシート部材と、弁箱内に回動可能に設けられ、かつ、シート部材に押し当てられることで流路を遮断する弁体と、弁体を回動する弁駆動部と、弁駆動部の駆動を制御する制御部とを備えている。 In general, a valve device with an automatic operation function includes a substantially cylindrical valve box having an opening communicating with a flow path, a ring-shaped seat member attached around the opening in the valve box, and a valve box. a valve element that is rotatably provided within the interior and blocks a flow path by being pressed against a seat member, a valve drive section that rotates the valve body, and a control section that controls driving of the valve drive section. It is equipped with

弁装置において、具体的な弁の種類としては種々のものが知られており、例えば、二重偏心弁や、ボールバルブなどの一重偏心弁がある。二重偏心弁は、弁体の回転軸がシート部材の軸線などに対して偏心した偏心構造を有しており、弁体とシート部材は、流路が開放された状態では接触しておらず、弁体が流路を閉じる位置付近でのみ接触する(特許文献1参照)。一方、ボールバルブでは、弁体とシート部材は常に接触しており、シート部材に押し当てられた状態で弁体の開閉が行われる。 In the valve device, various kinds of specific valves are known, such as double eccentric valves and single eccentric valves such as ball valves. Double eccentric valves have an eccentric structure in which the rotation axis of the valve body is eccentric to the axis of the seat member, and the valve body and seat member do not contact when the flow path is open. , the valve body contacts only near the position where the flow path is closed (see Patent Document 1). On the other hand, in a ball valve, the valve body and the seat member are always in contact with each other, and the valve body is opened and closed while being pressed against the seat member.

特開2015-48856号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-48856

ところで、偏心弁において、閉弁状態では、弁体がシート部材を潰すことで弁体とシート部材の接触面に反発力が生じる。その結果、両者が密着して流体等の流れが遮断される。しかし、閉弁状態であるにもかかわらず、上流から下流に向かって弁体とシート部材の間を流体等が流れる、所謂シート漏れが生じる場合がある。シート漏れは、材料として流れる流体等の量が変わり、製品の品質に悪影響を及ぼすおそれがあるため望ましくない。そこで、弁体の全閉時には流体等の漏れ量を許容範囲内に収めることが求められている。 By the way, in an eccentric valve, when the valve is closed, the valve body crushes the seat member, thereby generating a repulsive force on the contact surface between the valve body and the seat member. As a result, the two come into close contact and the flow of fluid etc. is blocked. However, even though the valve is in the closed state, so-called seat leakage may occur, in which fluid or the like flows between the valve body and the seat member from upstream to downstream. Seat leakage is undesirable because it changes the amount of fluid flowing as a material and may adversely affect the quality of the product. Therefore, when the valve body is fully closed, it is required to keep the leakage amount of fluid, etc. within an allowable range.

一般に、シート漏れには、シート部材と弁体との間に異物が噛み込まれることで生じるシート漏れと、シート部材のへたりや摩耗によって生じるシート漏れがある。前者のシート漏れは、弁体とシート部材の接触面に固形物の異物が付着することで発生するものであり、シート部材に恒久的な傷がつかなければ一時的な漏れである場合が多い。一方、後者のシート漏れは、シート部材の経時的な劣化によって発生するものであり、一度漏れが生じると継続的に漏れが生じるため、例えば、製品の品質などに対して多大な悪影響を及ぼすおそれがある。 In general, seat leakage includes seat leakage caused by foreign matter being caught between the seat member and the valve body, and seat leakage caused by seat member fatigue or wear. The former type of seat leakage is caused by solid foreign matter adhering to the contact surface between the valve body and the seat member, and is often a temporary leak if there is no permanent damage to the seat member. . On the other hand, the latter type of sheet leakage occurs due to deterioration of the sheet member over time, and once leakage occurs, it will continue to occur, so there is a risk that it will have a significant negative impact on, for example, product quality. There is.

また、へたりや摩耗によるシート漏れは、弁装置の内部で生じる事象であるので、外部から発生を直ちに察知することは困難である。特に、自動操作機能を備えた弁装置は、通常、手動点検できない狭い場所や、遠隔地、特殊な雰囲気環境に取り付けられる場合も多く見受けられる。そのため、発生から暫く時間が経過してからシート漏れが発見される場合が多く、エネルギーロスや資源ロス、歩留まりの低下などが生じるおそれがある。例えば、シート漏れを察知するための方法として、流量センサや振動センサなどの各種センサを設置し、そのセンサからの出力によって察知する方法が考えられる。しかし、この方法は、センサを設置するための費用が必要であることや、シート漏れの発生を判断するための閾値を設定することが容易でないなどの問題がある。そのため、へたりや摩耗によるシート漏れを、容易な手段で発生後直ちに検出できることや事前に予測できることが望まれている。 Further, since seat leakage due to settling or wear occurs inside the valve device, it is difficult to immediately detect the occurrence from the outside. In particular, valve devices with automatic operation functions are often installed in narrow spaces where manual inspection is not possible, in remote locations, or in special atmospheric environments. Therefore, sheet leakage is often discovered after some time has elapsed from the time of occurrence, which may cause energy loss, resource loss, decrease in yield, and the like. For example, one possible method for detecting sheet leakage is to install various sensors such as a flow rate sensor or a vibration sensor, and detect it based on the output from the sensor. However, this method has problems such as the cost of installing the sensor and the difficulty in setting a threshold value for determining the occurrence of sheet leakage. Therefore, it is desired to be able to easily detect sheet leakage due to fatigue or abrasion immediately after it occurs, or to be able to predict it in advance.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、二重偏心弁を含む偏心弁において、へたりや摩耗によるシート漏れを精度良く検出または予測することができる偏心弁装置、およびその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an eccentric valve device that can accurately detect or predict seat leakage due to settling or wear in eccentric valves including double eccentric valves, and a control method thereof. The purpose is to provide

本発明の偏心弁装置は、配管内の流路の遮断または開放を制御する偏心弁装置であって、上記偏心弁装置は、上記流路に連通する開口部を有する略円筒状の弁箱と、上記弁箱内において上記開口部の周囲に装着されるリング状のシート部材と、上記弁箱内に回動可能に設けられ、かつ、上記シート部材に押し当てられることで上記流路を遮断する弁体と、上記弁体を回動する弁駆動部と、上記弁駆動部の駆動を制御する制御部とを備え、上記弁体は、開弁状態では上記シート部材と接触せず、閉弁状態では上記シート部材と接触する構造であり、上記制御部は、上記弁駆動部の駆動パラメータに基づいて、上記シート部材と上記弁体間のシート漏れを判定する漏れ判定部を有することを特徴とするものである。 The eccentric valve device of the present invention is an eccentric valve device that controls blocking or opening of a flow path in piping, and the eccentric valve device includes a substantially cylindrical valve box having an opening communicating with the flow path. a ring-shaped seat member mounted around the opening in the valve box; and a ring-shaped seat member rotatably provided in the valve box and pressed against the seat member to block the flow path. a valve body that rotates the valve body, a valve drive unit that rotates the valve body, and a control unit that controls driving of the valve drive unit, and the valve body does not come into contact with the seat member when the valve is open and is not in contact with the seat member when the valve is closed. The control unit has a structure that contacts the seat member in a valve state, and the control unit includes a leakage determination unit that determines seat leakage between the seat member and the valve body based on drive parameters of the valve drive unit. This is a characteristic feature.

また、本発明の偏心弁装置において、上記制御部は、上記弁体を回動させて上記開弁状態から上記閉弁状態に変化させる過程において、上記弁体が上記シート部材に近接した所定位置で上記弁体の回動を一時停止する一時停止部を有し、上記漏れ判定部は、上記弁体の回動の一時停止後において、上記シート漏れを判定する。 Further, in the eccentric valve device of the present invention, the control unit may be configured to move the valve body to a predetermined position close to the seat member in the process of rotating the valve body to change the valve open state to the closed state. The valve body includes a temporary stop portion that temporarily stops the rotation of the valve body, and the leakage determination portion determines the seat leakage after the rotation of the valve body is temporarily stopped.

本発明において、「近接した所定位置」とは、弁体がシート部材に接触しない位置であって、弁体とシート部材間の隙間を狭めて、弁体とシート部材に付着した異物を吹き飛ばす程度に流体等の流速を速めることができる位置である。また、本発明において、「シート漏れを判定する」とはシート漏れが実際に発生したことの判定に加えて、シート漏れの兆候の判定も含む。 In the present invention, a "proximate predetermined position" is a position where the valve body does not come into contact with the seat member, and is such that the gap between the valve body and the seat member is narrowed and foreign matter attached to the valve body and the seat member is blown away. This is a position where the flow rate of fluid, etc. can be increased. Furthermore, in the present invention, "determining sheet leakage" includes not only determination that sheet leakage has actually occurred but also determination of signs of sheet leakage.

また、本発明の偏心弁装置において、上記制御部は、上記弁体の回転角度に基づいて上記弁体が上記所定位置まで回動したことを判定する位置判定部を有し、上記一時停止部は、上記位置判定部が上記所定位置まで回動したと判定した場合に上記弁体の回動を一時停止させる。 Further, in the eccentric valve device of the present invention, the control unit includes a position determination unit that determines that the valve body has rotated to the predetermined position based on a rotation angle of the valve body, and the temporary stop unit The valve body temporarily stops rotating when the position determining section determines that the valve body has rotated to the predetermined position.

また、本発明の偏心弁装置において、上記一時停止部は、上記弁体の回動を0.5秒~2秒停止させる。 Further, in the eccentric valve device of the present invention, the temporary stop portion stops rotation of the valve body for 0.5 seconds to 2 seconds.

また、本発明の偏心弁装置において、上記制御部は、上記駆動パラメータに基づいて上記弁駆動部の駆動トルクを算出するトルク算出部を有し、上記漏れ判定部は、上記トルク算出部により算出された上記駆動トルクが所定の閾値よりも小さい場合に上記シート漏れが生じたと判定する。 Further, in the eccentric valve device of the present invention, the control section includes a torque calculation section that calculates a drive torque of the valve drive section based on the drive parameter, and the leakage determination section calculates the drive torque of the valve drive section based on the drive parameter. If the determined driving torque is smaller than a predetermined threshold value, it is determined that the sheet leakage has occurred.

本発明の偏心弁装置の制御方法は、配管内の流路の遮断または開放を制御する偏心弁装置の制御方法であって、上記偏心弁装置は、上記流路に連通する開口部を有する略円筒状の弁箱と、上記弁箱内において上記開口部の周囲に装着されるリング状のシート部材と、上記弁箱内に回動可能に設けられ、かつ、上記シート部材に押し当てられることで上記流路を遮断する弁体と、上記弁体を回動する弁駆動部とを備え、上記弁体は、開弁状態では上記シート部材と接触せず、閉弁状態では上記シート部材と接触する構造であり、上記制御方法は、上記弁体を回動させて上記開弁状態から上記閉弁状態に変化させる過程において、上記弁体が上記シート部材に近接した所定位置で上記弁体の回動を一時停止するステップと、上記弁体の回動の一時停止後において、上記弁駆動部の駆動パラメータに基づいて、上記シート部材と上記弁体間のシート漏れを判定するステップとを有することを特徴とするものである。 A control method for an eccentric valve device according to the present invention is a control method for an eccentric valve device that controls blocking or opening of a flow path in piping, wherein the eccentric valve device has an opening communicating with the flow path. a cylindrical valve box; a ring-shaped seat member mounted around the opening in the valve box; and a ring-shaped seat member rotatably provided within the valve box and pressed against the seat member. and a valve drive unit that rotates the valve body, the valve body does not contact the seat member in the valve open state, and does not contact the seat member in the valve closed state. In the process of rotating the valve body to change the valve open state to the closed state, the valve body contacts the seat member at a predetermined position close to the valve body. a step of temporarily stopping the rotation of the valve body; and a step of determining seat leakage between the seat member and the valve body based on a drive parameter of the valve drive unit after the rotation of the valve body is temporarily stopped. It is characterized by having.

以上により、本発明に係る偏心弁装置およびその制御方法によれば、へたりや摩耗によるシート漏れを精度良く検出または予測することができる。 As described above, according to the eccentric valve device and the control method thereof according to the present invention, seat leakage due to settling or wear can be detected or predicted with high accuracy.

本発明に係る偏心弁装置の全体の概略構成を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing the overall schematic configuration of an eccentric valve device according to the present invention. 図1の弁機構部の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of the valve mechanism section of FIG. 1; 弁体の全開状態を示す断面図である。It is a sectional view showing a fully open state of a valve body. 弁体の全閉状態を示す断面図である。It is a sectional view showing a fully closed state of a valve body. 本発明に係る偏心弁装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an eccentric valve device according to the present invention. 弁体が全閉状態から全閉状態へ移行する際のトルク変化を示す図である。It is a figure which shows the torque change when a valve body shifts from a fully closed state to a fully closed state. 弁体の閉弁動作の一時停止状態を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the valve closing operation of the valve body is temporarily stopped. シート漏れ検出の処理手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a processing procedure for detecting sheet leakage. 算出されたトルクと閾値との関係を示す図である。It is a figure showing the relationship between calculated torque and a threshold value. 弁体が全開状態から全閉状態へ移行する際の流れを示すタイミングチャートである。It is a timing chart showing the flow when the valve body transitions from a fully open state to a fully closed state.

図1は、本発明に係る偏心弁装置の全体の概略構成を示す説明図であり、図2は、図1の弁機構部の拡大断面図である。なお、図1では、偏心弁装置の一部を断面図として示している。図1に示す偏心弁装置1は、流体等が流れる配管内の流路の途中に配置され、流路の遮断または開放を制御する装置である。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall schematic configuration of an eccentric valve device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the valve mechanism section of FIG. 1. Note that FIG. 1 shows a part of the eccentric valve device as a sectional view. An eccentric valve device 1 shown in FIG. 1 is a device that is disposed in the middle of a flow path in a pipe through which fluid or the like flows, and controls blocking or opening of the flow path.

図1に示すように、偏心弁装置1は、弁体22を有する弁機構部2と、弁機構部2を駆動する弁駆動部3と、弁駆動部3の駆動を制御する制御部4とを備える。弁機構部2および弁駆動部3は、弁棒35によって連結されており、弁駆動部3の駆動を弁機構部2に伝達可能になっている。偏心弁装置1は、弁体22の姿勢を、全開位置や、全閉位置、任意の位置(例えば全閉直前の位置など)に保持できる機能を有している。 As shown in FIG. 1, the eccentric valve device 1 includes a valve mechanism section 2 having a valve body 22, a valve drive section 3 that drives the valve mechanism section 2, and a control section 4 that controls the drive of the valve drive section 3. Equipped with The valve mechanism section 2 and the valve drive section 3 are connected by a valve rod 35, and the drive of the valve drive section 3 can be transmitted to the valve mechanism section 2. The eccentric valve device 1 has a function of maintaining the posture of the valve body 22 at a fully open position, a fully closed position, or an arbitrary position (for example, a position immediately before fully closing).

制御部4は、周知のCPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。なお、図1や図5では、便宜上、制御部4を弁駆動部3と区別して記載しているが、弁駆動部3内部にもマイコンが内蔵されており、後述する制御部4の機能の全部または一部を、弁駆動部3のマイコンに持たせてもよい。 The control unit 4 is mainly composed of a microcomputer including a well-known CPU, ROM, RAM, etc. Note that in FIGS. 1 and 5, the control unit 4 is shown separately from the valve drive unit 3 for convenience, but the valve drive unit 3 also has a built-in microcomputer, and the functions of the control unit 4, which will be described later, are The microcomputer of the valve drive unit 3 may have all or part of it.

弁機構部2は、略円筒状の弁箱21と、弁箱21内に回動可能に設けられる弁体22と、弁箱21内に装着されるリング状のシート部材23と、シート部材23を支持する支持部材24とを備える。弁機構部2は、流体等の配管の途中に設置され、弁箱21の上流側と下流側にはそれぞれ配管(図示省略)が接続される。流体等は、図1の矢印方向に流れる。弁機構部2において弁体22が回動することで、弁箱21内の流路が遮断または開放されて、上流側から下流側への流体等の流れを遮断または開放することができる。 The valve mechanism section 2 includes a substantially cylindrical valve box 21, a valve body 22 rotatably provided within the valve box 21, a ring-shaped seat member 23 mounted within the valve box 21, and a seat member 23. A support member 24 that supports the. The valve mechanism section 2 is installed in the middle of piping for fluid, etc., and piping (not shown) is connected to the upstream and downstream sides of the valve box 21, respectively. Fluid and the like flow in the direction of the arrow in FIG. By rotating the valve body 22 in the valve mechanism section 2, the flow path in the valve box 21 is blocked or opened, and the flow of fluid etc. from the upstream side to the downstream side can be blocked or opened.

図2に示すように、弁箱21は、上流側の流路と下流側の流路を連通する開口部211を有する。開口部211の周囲には、弁箱21の内周面が縮径するように径方向内側に張り出した段部214が形成されており、その段部214にシート部材23が装着されている。シート部材23は、弁箱21の上流側端部から挿入された支持部材24によって支持されている。弁箱21の上部には、内周面と外周面とが貫通し、弁棒35が挿入される装着孔212が形成されている。装着孔212は、弁箱21の軸方向と直交する向きで形成され、弁棒35が回転可能に挿入されている。また、弁箱21の下部には、ピン25が嵌り込むピン溝213が形成されている。 As shown in FIG. 2, the valve box 21 has an opening 211 that communicates the upstream flow path with the downstream flow path. A step 214 is formed around the opening 211 and extends radially inward so that the inner circumferential surface of the valve box 21 is reduced in diameter, and the seat member 23 is attached to the step 214 . The seat member 23 is supported by a support member 24 inserted from the upstream end of the valve box 21 . A mounting hole 212 is formed in the upper part of the valve box 21, through which the inner circumferential surface and the outer circumferential surface pass, and into which the valve stem 35 is inserted. The mounting hole 212 is formed in a direction perpendicular to the axial direction of the valve box 21, and the valve rod 35 is rotatably inserted therein. Further, a pin groove 213 into which the pin 25 fits is formed in the lower part of the valve box 21.

弁箱21内において、弁棒35の端部には弁体22が連結されており、弁棒35の回転に伴って弁体22が回動する。弁棒35の回転軸と弁体22の回転軸は一致している。なお、図2では、弁体22が開口部211を塞いでいる全閉状態を示している。 Inside the valve box 21, a valve body 22 is connected to an end of a valve stem 35, and as the valve stem 35 rotates, the valve body 22 rotates. The axis of rotation of the valve stem 35 and the axis of rotation of the valve body 22 are aligned. Note that FIG. 2 shows a fully closed state in which the valve body 22 closes the opening 211.

弁体22は、略円盤状の弁部221と、支持部222、223を有している。弁部221の上流側端面は、シール面を構成しており、円盤中央部の平面と円盤周縁部の曲面で形成されている。該曲面は、上流側に向かって凸状に形成されている。支持部222は弁棒35に接続されており、支持部223はピン25に接続されている。弁体22は、ステンレス鋼などの金属材料により形成される。 The valve body 22 has a substantially disc-shaped valve portion 221 and support portions 222 and 223. The upstream end surface of the valve portion 221 constitutes a sealing surface, and is formed by a flat surface at the center of the disk and a curved surface at the peripheral edge of the disk. The curved surface is formed in a convex shape toward the upstream side. The support portion 222 is connected to the valve stem 35 and the support portion 223 is connected to the pin 25. The valve body 22 is made of a metal material such as stainless steel.

シート部材23は、中空円形のシートリング231とゴムリング232を有している。シートリング231の弁体22との対向面は、シール面を構成している。シートリング231のシール面の背面側には、凹溝が形成され、その凹溝にゴムリング232が嵌め込まれている。シートリング231は、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂などの樹脂で形成される。この樹脂には、炭素繊維やガラス繊維などの繊維状補強材が配合されていてもよい。また、ゴムリング232には、例えば、四フッ化エチレン-パーフルオロメチルビニルエーテルゴム(FFKM)などのフッ素ゴムや、ニトリルブタジエンゴム(NBR)などを使用できる。図2に示すような閉弁状態では、弁体22の弁部221が押し当てられることで、シート部材23のシール面と弁体22のシール面とが密着する。 The seat member 23 has a hollow circular seat ring 231 and a rubber ring 232. The surface of the seat ring 231 facing the valve body 22 constitutes a sealing surface. A groove is formed on the back side of the sealing surface of the seat ring 231, and a rubber ring 232 is fitted into the groove. The seat ring 231 is made of resin such as polytetrafluoroethylene resin, for example. This resin may contain a fibrous reinforcing material such as carbon fiber or glass fiber. Further, for the rubber ring 232, for example, fluororubber such as tetrafluoroethylene-perfluoromethyl vinyl ether rubber (FFKM), nitrile butadiene rubber (NBR), or the like can be used. In the valve closed state as shown in FIG. 2, the valve portion 221 of the valve body 22 is pressed against the sealing surface of the seat member 23 and the sealing surface of the valve body 22.

続いて、弁機構部2の動作について、図3および図4を用いて説明する。図3および図4は、図2の弁機構部を弁棒側から見た一部断面図である。各図に示すように、弁体22は二重偏心構造を有している。具体的には、シートリング231の軸線に対して、弁体22の回転軸Oが距離Y偏心するとともに、シートリング231のシール面に対して、弁体22の回転軸Oが距離X偏心している。 Next, the operation of the valve mechanism section 2 will be explained using FIGS. 3 and 4. 3 and 4 are partial sectional views of the valve mechanism section of FIG. 2 viewed from the valve stem side. As shown in each figure, the valve body 22 has a double eccentric structure. Specifically, the rotation axis O of the valve body 22 is eccentric by a distance Y with respect to the axis of the seat ring 231, and the rotation axis O of the valve body 22 is eccentric by a distance X with respect to the sealing surface of the seat ring 231. There is.

図3は、弁体22の全開状態を示しており、弁体22の弁部221は、流路に対して直交する方向を向いている。このとき、弁体22は、シート部材23とは接触していない。この全開状態から、弁体22は、弁部221が流路の上流側を向くように回動する。弁体22は、全開状態を0度、全閉状態を90度として、0度から90度の回転角度θで回動する。図4は、弁体22の全閉状態を示しており、弁体22の弁部221は、流路の上流方向を向いている。弁体22がシート部材23と密着することで流路が遮断される。弁体22の開閉速度は適宜設定でき、一般に、全開状態から全閉状態までの所要時間は1秒以上である。 FIG. 3 shows the valve body 22 in a fully open state, and the valve portion 221 of the valve body 22 faces in a direction perpendicular to the flow path. At this time, the valve body 22 is not in contact with the seat member 23. From this fully open state, the valve body 22 rotates so that the valve portion 221 faces the upstream side of the flow path. The valve body 22 rotates at a rotation angle θ from 0 degrees to 90 degrees, with a fully open state being 0 degrees and a fully closed state being 90 degrees. FIG. 4 shows the valve body 22 in a fully closed state, with the valve portion 221 of the valve body 22 facing in the upstream direction of the flow path. The flow path is blocked by the valve body 22 coming into close contact with the sheet member 23. The opening and closing speed of the valve body 22 can be set as appropriate, and generally the time required from a fully open state to a fully closed state is 1 second or more.

図4の全閉状態ではシート部材23は、弁体22に押し付けられることで弾性変形する。シート部材23が変形する量(シート幅代)は、一般にシート部材23の断面幅の1/500~1/1000程度である。偏心弁の場合、シート部材は、弁体が開閉するたびに繰り返し変形する。この弁体の開閉回数に略比例して、シート部材が削れ、シート部材の潰れる量が小さくなっていき、最終的にシート漏れが生じるおそれがある。シート漏れのおそれがあっても、重大な影響がない場合、生産プロセスは停止することはなくそのまま運転が継続されるが、エネルギーロスなどが生じる。また、生産プロセスに重大な影響を及ぼす場合には、生産プロセスを緊急停止しなければならず、多大な損失が生じる。 In the fully closed state shown in FIG. 4, the seat member 23 is pressed against the valve body 22 and thereby elastically deforms. The amount by which the sheet member 23 deforms (sheet width margin) is generally about 1/500 to 1/1000 of the cross-sectional width of the sheet member 23. In the case of an eccentric valve, the seat member repeatedly deforms each time the valve body opens and closes. The seat member is scraped approximately in proportion to the number of times the valve body is opened and closed, and the amount of collapse of the seat member becomes smaller, which may eventually cause seat leakage. Even if there is a risk of sheet leakage, if there is no serious impact, the production process will continue to operate without stopping, but energy loss will occur. Furthermore, if the production process is seriously affected, the production process must be stopped immediately, resulting in a large loss.

本発明に係る偏心弁装置1は、弁体22が開弁状態から閉弁状態へ移行する際の弁駆動部の駆動パラメータに基づいて、漏れ判定を行うことでシート漏れを検出または予測することができる。これにより、容易な手段でシート漏れの検出を行うことができる。さらに、本発明において、シート部材のへたりや摩耗によって生じるシート漏れを対象としており、異物の噛み込みによるシート漏れと区別して検出するため、弁体の閉弁動作を一時停止させることが好ましい。具体的には、閉弁動作の際に、弁体がシート部材に接触する直前で弁体を一旦停止させて、シート部材と弁体の間を流れる流体等の流速を一時的に速く保つことで、各シート面に付着した異物を吹き飛ばす工程を設ける。これにより、異物の噛み込みにより駆動パラメータが受ける影響を排除でき、シート部材のへたりや摩耗によるシート漏れをより精度よく検出することができる。 The eccentric valve device 1 according to the present invention detects or predicts seat leakage by determining leakage based on the drive parameters of the valve drive unit when the valve body 22 transitions from the open state to the closed state. I can do it. Thereby, sheet leakage can be detected by easy means. Further, in the present invention, since the present invention is directed to seat leakage caused by seat member fatigue or wear, it is preferable to temporarily stop the valve-closing operation of the valve element in order to detect it separately from seat leakage caused by foreign matter being caught. Specifically, during a valve closing operation, the valve body is temporarily stopped just before it contacts the seat member to temporarily maintain a high flow rate of the fluid flowing between the seat member and the valve body. Then, a step is provided to blow away foreign matter adhering to each sheet surface. Thereby, it is possible to eliminate the influence of the drive parameters due to foreign matter being caught, and it is possible to detect sheet leakage due to fatigue or wear of the sheet member with higher accuracy.

図5は、本発明に係る偏心弁装置の一例を示すブロック図である。偏心弁装置1は、弁機構部2と、弁駆動部3と、制御部4とを備えており、弁機構部2の具体的な構成は上述のとおりである。また、偏心弁装置1は、駆動パラメータを検出する各センサ51、52、53を有しており、各センサは、制御部4に接続されている。各センサの検出結果は随時、制御部4に入力され、開閉動作中に連続で検出、記憶できる構成となっている。また、制御部4は、各種演算機能も有している。なお、本発明において、駆動パラメータは、弁駆動部3の駆動状態を示すパラメータであり、例えば、モータ部33のモータ回転速度や、モータ電流値、モータ電圧値、駆動トルク、回転角度θを含むものである。本発明では、シート漏れの検出に弁駆動部3の駆動パラメータを用いているため、流量センサや振動センサといった別途のセンサが必須とはならず、容易な手段でシート漏れの検出を行うことができる。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of an eccentric valve device according to the present invention. The eccentric valve device 1 includes a valve mechanism section 2, a valve drive section 3, and a control section 4, and the specific configuration of the valve mechanism section 2 is as described above. The eccentric valve device 1 also includes sensors 51, 52, and 53 that detect drive parameters, and each sensor is connected to the control unit 4. The detection results of each sensor are input to the control unit 4 at any time, and are configured to be continuously detected and stored during the opening/closing operation. The control unit 4 also has various calculation functions. In the present invention, the drive parameters are parameters indicating the drive state of the valve drive section 3, and include, for example, the motor rotation speed of the motor section 33, motor current value, motor voltage value, drive torque, and rotation angle θ. It is something that In the present invention, since the drive parameters of the valve drive unit 3 are used to detect seat leakage, separate sensors such as a flow rate sensor or a vibration sensor are not required, and seat leakage can be detected by easy means. can.

弁駆動部3は、電源回路部31と、モータ回路部32と、モータ部33と、減速機(ギアボックス)34と、弁棒35と、電流センサ53とを備えている。モータ回路部32は、電源回路部31に接続され、制御部4の制御信号に基づいて、モータ部33に流れる電流を調整する。モータ部33は、ブラシレスモータからなり、モータ回路部32から流れる電流に基づいて出力軸を回転させる。図1の構成では、主力軸の回転速度を減速機34にて減速して、弁棒35を回転させる。 The valve drive section 3 includes a power supply circuit section 31 , a motor circuit section 32 , a motor section 33 , a reduction gear (gear box) 34 , a valve rod 35 , and a current sensor 53 . The motor circuit section 32 is connected to the power supply circuit section 31 and adjusts the current flowing through the motor section 33 based on a control signal from the control section 4 . The motor section 33 is composed of a brushless motor, and rotates the output shaft based on the current flowing from the motor circuit section 32. In the configuration of FIG. 1, the rotational speed of the main shaft is reduced by the reducer 34, and the valve stem 35 is rotated.

図5において、制御部4は、位置判定部41と、一時停止部42と、トルク算出部43と、漏れ判定部44とを有する。各部における処理は、主に弁体22が開弁状態から閉弁状態へ移行する際に実行される。 In FIG. 5, the control section 4 includes a position determination section 41, a temporary stop section 42, a torque calculation section 43, and a leakage determination section 44. Processes in each part are mainly executed when the valve body 22 transitions from the open state to the closed state.

位置判定部41は、弁体22がシート部材23に近接した所定位置まで回動したことを判定する。近接した所定位置は、弁体22がシート部材23に接触しない位置であって、弁体22とシート部材23との間の隙間が狭まり、弁体22とシート部材23に付着した異物を吹き飛ばす程度に流体等の流速を速めることができる位置である。例えば、弁部221のシール面とシートリング231のシール面との間の距離d(図7参照)が約0.5mmとなった位置である。 The position determination unit 41 determines that the valve body 22 has rotated to a predetermined position close to the seat member 23. The close predetermined position is a position where the valve body 22 does not contact the seat member 23, and the gap between the valve body 22 and the seat member 23 is narrowed to the extent that foreign matter attached to the valve body 22 and the seat member 23 is blown away. This is a position where the flow rate of fluid, etc. can be increased. For example, this is the position where the distance d (see FIG. 7) between the sealing surface of the valve portion 221 and the sealing surface of the seat ring 231 is approximately 0.5 mm.

位置判定部41による位置判定は、具体的には、エンコーダなどの角度センサ52によって検出された回転角度θに基づいて行われる。回転角度θ(図7参照)が所定角度(例えば、60度や70度)になった場合に、位置判定部41は、弁体22が所定位置まで回動したと判定する。 Specifically, position determination by the position determination unit 41 is performed based on the rotation angle θ detected by an angle sensor 52 such as an encoder. When the rotation angle θ (see FIG. 7) reaches a predetermined angle (for example, 60 degrees or 70 degrees), the position determination unit 41 determines that the valve body 22 has rotated to a predetermined position.

一時停止部42は、位置判定部41が所定位置まで回動したと判定した場合に、弁体22の閉弁動作を一時停止する。具体的には、モータ回路部32からモータ部33への電力の供給を遮断して、弁駆動部3の駆動を停止させる。一時停止の時間は、特に限定されず、弁体22の開閉速度や、配管の径サイズ、流体等の種類などによって適宜設定される。一時停止の時間は、例えば0.5秒~2秒である。 The temporary stop unit 42 temporarily stops the valve-closing operation of the valve body 22 when the position determination unit 41 determines that it has rotated to a predetermined position. Specifically, the supply of electric power from the motor circuit section 32 to the motor section 33 is cut off, and the drive of the valve drive section 3 is stopped. The temporary stop time is not particularly limited, and is appropriately set depending on the opening/closing speed of the valve body 22, the diameter size of the pipe, the type of fluid, etc. The pause time is, for example, 0.5 seconds to 2 seconds.

トルク算出部43は、回転センサ51によって検出されるモータ部33の回転速度や、電流センサ53によって検出されるモータ電流値などの駆動パラメータに基づいて、弁駆動部3の駆動トルクを算出する。駆動トルクの算出は、公知の方法に従って行うことができる。 The torque calculation unit 43 calculates the drive torque of the valve drive unit 3 based on drive parameters such as the rotational speed of the motor unit 33 detected by the rotation sensor 51 and the motor current value detected by the current sensor 53. The calculation of the driving torque can be performed according to a known method.

漏れ判定部44は、弁駆動部3の駆動パラメータに基づいて、シート部材23と弁体22間のシート漏れを判定する。例えば、図5の構成では、トルク算出部43で算出された駆動トルクと所定の閾値とに基づいてシート漏れを判定する。 The leakage determination section 44 determines seat leakage between the seat member 23 and the valve body 22 based on the drive parameters of the valve drive section 3 . For example, in the configuration of FIG. 5, sheet leakage is determined based on the drive torque calculated by the torque calculation unit 43 and a predetermined threshold value.

ここで、弁体22の駆動トルクは、全開状態から全閉状態に至るまでに約10倍以上変化する。図6は、弁体22の回転角度θが0度(全開状態)から90度(全閉状態)まで変化した場合のトルク変化を示している。図6では、正常時、異物の噛み込みによるシート漏れ時、摩耗によるシート漏れ時の3つのパターンのトルク変化を示している。 Here, the driving torque of the valve body 22 changes by about 10 times or more from the fully open state to the fully closed state. FIG. 6 shows the torque change when the rotation angle θ of the valve body 22 changes from 0 degrees (fully open state) to 90 degrees (fully closed state). FIG. 6 shows three patterns of torque changes: normal, seat leakage due to foreign matter biting, and seat leakage due to wear.

図6に示すように、いずれのパターンも、回転角度θが60度付近まではトルクが低値で安定しており、回転角度θが60度を超えた付近からトルクが上昇し始め、回転角度θが90度に到達するまでトルクが上昇している。二重偏心弁の構造上、シート部材23と弁体22の接触は全閉位置近辺のみであり、例えばボールバルブに比べると、特に60度付近までの角度域でのトルクは安定している。 As shown in Figure 6, in each pattern, the torque is stable at a low value until the rotation angle θ is around 60 degrees, and when the rotation angle θ exceeds 60 degrees, the torque starts to increase, and the rotation angle The torque increases until θ reaches 90 degrees. Due to the structure of the double eccentric valve, the seat member 23 and the valve body 22 only come into contact near the fully closed position, and compared to, for example, a ball valve, the torque is particularly stable in an angle range up to about 60 degrees.

異物の噛み込みによるシート漏れの場合は、正常の場合に比べて、立ち上がりが早く、かつ、トルク値も大きくなる。例えば、流体等が、粉体、スラリーなどの固形物の異物を含む場合には、弁体22とシート部材23の各シール面に異物が付着しやすく、これらの間に異物が入り込むと、閉弁動作が過負荷となるため、正常時に比べてトルクが大きくなる。一方、摩耗によるシート漏れの場合は、正常の場合に比べて、トルクが小さくなる傾向がある。例えば、シート部材にへたりや摩耗が生じると、多くの場合、閉弁時におけるシート部材の反発力が減少するため、正常時に比べてトルクが小さくなる。このように、事象に基づくトルク変化の違いを考慮することで、へたりや摩耗によるシート漏れをより精度良く検出することができる。 In the case of sheet leakage due to foreign matter being caught, the start-up is faster and the torque value is larger than in the normal case. For example, if the fluid etc. contains solid foreign matter such as powder or slurry, the foreign matter tends to adhere to each sealing surface of the valve body 22 and the seat member 23, and if the foreign matter gets between these, it may cause the valve to close. Since the valve operation becomes overloaded, the torque becomes larger than when it is normal. On the other hand, in the case of seat leakage due to wear, the torque tends to be smaller than in the normal case. For example, when the seat member becomes sagging or worn, the repulsive force of the seat member when the valve is closed is reduced in many cases, so that the torque becomes smaller than when it is normal. In this way, by considering differences in torque changes based on events, seat leakage due to fatigue or wear can be detected with higher accuracy.

具体的には、漏れ判定部44は、算出された駆動トルクが所定の閾値よりも小さい場合にシート漏れが生じたと判定する。上記所定の閾値は、シート漏れ量とトルクとの相関を予め実験によって取得しておき、それに基づいて設定することができる。また、漏れ判定部44におけるその他の判定方法として、算出された駆動トルクと過去値(例えば、前回の閉弁時に算出されたトルク)との差分が、一定以上になった場合にシート漏れが生じたと判定する方法も採用できる。過去値には、例えば過去100回分の平均値などが用いられる。 Specifically, the leakage determination unit 44 determines that sheet leakage has occurred when the calculated drive torque is smaller than a predetermined threshold. The above-mentioned predetermined threshold value can be set based on a correlation between the amount of sheet leakage and the torque obtained through an experiment. In addition, as another determination method in the leakage determination unit 44, seat leakage occurs when the difference between the calculated driving torque and the past value (for example, the torque calculated at the time of the previous valve closing) exceeds a certain value. It is also possible to adopt a method of determining that For example, an average value of the past 100 times is used as the past value.

また、図5の構成では、トルク算出部43によって算出された駆動トルクに基づいてシート漏れを判定したが、モータ部33の駆動トルクを検出可能なトルクセンサを有する偏心弁装置では、該トルクセンサで検出された駆動トルクに基づいて漏れ判定を行うこともできる。また、駆動トルク以外の駆動パラメータに基づいて、漏れ判定を行ってもよい。例えば、モータ電流値はモータ部33の駆動トルクとほぼ相関関係にあるため、モータ電流値を漏れ判定に用いることができる。 Further, in the configuration of FIG. 5, seat leakage is determined based on the drive torque calculated by the torque calculation unit 43, but in an eccentric valve device having a torque sensor capable of detecting the drive torque of the motor unit 33, the torque sensor Leakage determination can also be performed based on the drive torque detected in . Furthermore, leakage determination may be performed based on drive parameters other than drive torque. For example, since the motor current value has a substantially correlation with the driving torque of the motor unit 33, the motor current value can be used for leakage determination.

図7には、閉弁動作において弁体22が一時停止した状態を示している。図7に示すように、弁体22は、シートリング231と弁部221が接触する直前の位置で一時停止している。この状態では、弁部221のシール面とシートリング231のシール面との距離dが小さくなることで、シートリング231周りの流体等の流速が上がり、弁部221およびシートリング231に付着した異物を除去できる。これにより、その後の弁部221とシートリング231の接触で生じる摩擦力は、異物に影響されない純粋な摩擦力となるため、へたりや摩耗に伴うシール性の低下を精度よく検出できる。 FIG. 7 shows a state in which the valve body 22 is temporarily stopped during the valve closing operation. As shown in FIG. 7, the valve body 22 is temporarily stopped at a position immediately before the seat ring 231 and the valve portion 221 come into contact. In this state, the distance d between the sealing surface of the valve portion 221 and the sealing surface of the seat ring 231 becomes smaller, so that the flow velocity of fluid etc. around the seat ring 231 increases, and foreign matter adhering to the valve portion 221 and the seat ring 231 increases. can be removed. As a result, the frictional force generated by the subsequent contact between the valve portion 221 and the seat ring 231 becomes a pure frictional force unaffected by foreign matter, so that a decrease in sealing performance due to settling or wear can be detected with high accuracy.

続いて、閉弁動作時の制御部4のシート漏れの検出処理について説明する。この検出処理は、所定時間毎に繰り返し実施される。 Next, the sheet leakage detection process of the control unit 4 during the valve closing operation will be described. This detection process is repeatedly performed at predetermined time intervals.

図8は、シート漏れ検出の処理手順を示すフローチャートである。図8のスタートからエンドに至るまでの処理は、所定時間毎に繰り返し実施される。まず、ステップS11において、上位制御装置などから弁体を閉じる指令(閉指令)が入力されているか否かを判定する。ステップS11がYesの場合、ステップS12へ進み、ステップS11がNoの場合、この処理を一旦終了する。 FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure for detecting sheet leakage. The process from the start to the end in FIG. 8 is repeatedly executed at predetermined time intervals. First, in step S11, it is determined whether a command to close the valve body (close command) has been input from a higher-level control device or the like. If step S11 is Yes, the process proceeds to step S12, and if step S11 is No, this process is temporarily ended.

ステップS12では、一時停止フラグがオフであるか否かを判定する。後述するように、一時停止フラグは弁体22が一時停止した後にオンとなる。ステップS12がYesの場合、ステップS13へ進み、モータ部33を駆動させる。モータ部33の駆動により弁体22が全閉状態へ向けて回動する。ステップS14では、モータ部33の駆動に関する駆動パラメータを取得する。具体的には、モータ電流値やモータ回転速度を取得する。続くステップS15では、取得されたモータ電流値およびモータ回転速度に基づいて駆動トルクを算出する。 In step S12, it is determined whether the temporary stop flag is off. As will be described later, the temporary stop flag is turned on after the valve body 22 is temporarily stopped. If step S12 is Yes, the process advances to step S13 and the motor section 33 is driven. The valve body 22 is rotated toward a fully closed state by driving the motor section 33. In step S14, drive parameters regarding the drive of the motor section 33 are acquired. Specifically, the motor current value and motor rotation speed are acquired. In subsequent step S15, drive torque is calculated based on the acquired motor current value and motor rotation speed.

ステップS16では、駆動トルクが正常範囲であるか否かを判定する。具体的には、ステップS15で算出された駆動トルクが所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。所定の閾値は、流路を流れる流体等の種類や流速によって適宜設定される。図6で示したように、一般に、弁体22がシート部材に接触する回転角度(例えば、回転角度θが60度)を超えるまではトルクは低値で安定している。そのため、トルクが急上昇するなどして所定の閾値以上となった場合には、異物の噛み込みなどの異常が発生したと考えられる。駆動トルクが正常範囲でないと判定した場合(ステップS16がNoの場合)、ステップS28に進み、エラー処理を実行する。エラー処理としては、警報アラームの発報や警報ランプの点灯などを行う。なお、エラー処理として、モータ部の駆動を停止して閉弁動作を中断するようにしてもよい。 In step S16, it is determined whether the drive torque is within the normal range. Specifically, it is determined whether the drive torque calculated in step S15 is smaller than a predetermined threshold value. The predetermined threshold value is appropriately set depending on the type and flow rate of the fluid flowing through the flow path. As shown in FIG. 6, the torque is generally stable at a low value until the rotation angle at which the valve body 22 contacts the seat member (for example, the rotation angle θ is 60 degrees) is exceeded. Therefore, if the torque suddenly increases and becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, it is considered that an abnormality such as foreign object jamming has occurred. If it is determined that the drive torque is not within the normal range (No in step S16), the process proceeds to step S28 and error processing is executed. Error processing includes issuing a warning alarm and lighting a warning lamp. Note that as an error process, the drive of the motor section may be stopped to interrupt the valve closing operation.

ステップS16がYesの場合、ステップS17に進み、弁体22が所定位置まで回動したか否かを判定する。具体的には、角度センサ52で検出された回転角度θが所定角度になったか否かを判定する。弁体22が所定位置にまで到達していない場合(ステップS17がNoの場合)、この処理を一旦終了する。なお、図8において、ステップS17がNoの場合に、ステップS13~ステップS17の処理を繰り返し実行するループを設けてもよい。 If step S16 is Yes, the process proceeds to step S17, and it is determined whether or not the valve body 22 has rotated to a predetermined position. Specifically, it is determined whether the rotation angle θ detected by the angle sensor 52 has reached a predetermined angle. If the valve body 22 has not reached the predetermined position (No in step S17), this process is temporarily ended. In addition, in FIG. 8, if step S17 is No, a loop may be provided to repeatedly execute the processes from step S13 to step S17.

弁体22の閉弁動作が進み、弁体が所定位置まで回動すると(ステップS17:Yes)、モータ部33の駆動を停止する(ステップS18)。その後、モータ部33は所定時間経過するまで停止され、所定時間経過した後(ステップS19:Yes)、一時停止フラグをオンにして(ステップS20)、この処理を一旦終了する。なお、ステップS17の処理を実行する部分が位置判定部に相当し、ステップS18およびステップS19の処理を実行する部分が一時停止部に相当する。また、本発明における一時停止は、弁体の動作が完全に停止する場合に限らず、弁体の動作が停止していると擬制できる程度に減速する場合も含む。例えば、減速時の弁体の動作速度は、減速前(一時停止前)の弁体の動作速度の1/20程度に設定される。 When the valve closing operation of the valve body 22 progresses and the valve body rotates to a predetermined position (step S17: Yes), the drive of the motor section 33 is stopped (step S18). Thereafter, the motor unit 33 is stopped until a predetermined time has elapsed, and after the predetermined time has elapsed (step S19: Yes), the temporary stop flag is turned on (step S20), and this process is temporarily ended. Note that the portion that executes the processing in step S17 corresponds to a position determination section, and the portion that executes the processing in steps S18 and S19 corresponds to a temporary stop section. Furthermore, a temporary stop in the present invention is not limited to a case where the operation of the valve body completely stops, but also includes a case where the operation of the valve body is decelerated to such an extent that it can be simulated that the operation of the valve body has stopped. For example, the operating speed of the valve body during deceleration is set to about 1/20 of the operating speed of the valve body before deceleration (before temporary stop).

一時停止フラグがオンとなり、ステップS12が否定されると、ステップS21に進み、モータ部33を再び駆動させる。これにより閉弁動作が再開される。続くステップS22では、弁体が全閉位置であるか否かを判定する。具体的には、角度センサ52で検出された回転角度θが90度であるか否かを判定する。ステップS22がNoの場合、駆動パラメータを取得して(ステップS25)、駆動トルクを算出する(ステップS26)。ステップS25およびステップS26の処理は、ステップS14およびステップS15の処理と同様である。 When the temporary stop flag is turned on and step S12 is negative, the process proceeds to step S21 and the motor section 33 is driven again. This restarts the valve closing operation. In the following step S22, it is determined whether the valve body is in the fully closed position. Specifically, it is determined whether the rotation angle θ detected by the angle sensor 52 is 90 degrees. If step S22 is No, drive parameters are acquired (step S25), and drive torque is calculated (step S26). The processing in step S25 and step S26 is similar to the processing in step S14 and step S15.

ステップS27では、駆動トルクが正常範囲であるか否かを判定する。具体的には、ステップS26で算出された駆動トルクと所定の閾値とに基づいて判定する。ここで、算出値と閾値との関係を図9に示す。閾値は正常時のトルクよりも低めに設定されており、通常は、算出値よりも低くなる。閾値の設定は、特に限定されないが、正常時(例えば出荷時)のトルクに対して10%低い値などに設定される。図8のステップS27では、例えば、各回転角度の時点で算出された駆動トルクが、その回転角度における所定の閾値よりも小さいか否かが判定される。駆動トルクが所定の閾値よりも小さいと判定した場合(ステップS27がNoの場合)、ステップS28に進み、エラー処理を実行する。 In step S27, it is determined whether the drive torque is within the normal range. Specifically, the determination is made based on the drive torque calculated in step S26 and a predetermined threshold value. Here, the relationship between the calculated value and the threshold value is shown in FIG. The threshold value is set lower than the torque under normal conditions, and is usually lower than the calculated value. Although the threshold value is not particularly limited, it is set to a value that is 10% lower than the normal torque (for example, at the time of shipment). In step S27 of FIG. 8, for example, it is determined whether the drive torque calculated at each rotation angle is smaller than a predetermined threshold value at that rotation angle. If it is determined that the drive torque is smaller than the predetermined threshold (No in step S27), the process proceeds to step S28 and error handling is executed.

駆動トルクが正常範囲であると判定した場合(ステップS27がYesの場合)、この処理を一旦終了する。そして、駆動トルクが正常範囲のまま閉弁動作が進み、弁体22が全閉位置に到達して、ステップS22が肯定されると、モータ部33の駆動を停止して(ステップS23)、一時停止フラグをオフにして(ステップS24)、一連の処理を終了する。なお、ステップS26の処理を実行する部分がトルク算出部に相当し、ステップS27の処理を実行する部分が漏れ判定部に相当する。 If it is determined that the drive torque is within the normal range (Yes in step S27), this process is temporarily terminated. Then, when the valve closing operation continues while the drive torque is within the normal range and the valve body 22 reaches the fully closed position and step S22 is affirmed, the drive of the motor section 33 is stopped (step S23) and temporarily The stop flag is turned off (step S24), and the series of processes ends. Note that the part that executes the process of step S26 corresponds to a torque calculation part, and the part that executes the process of step S27 corresponds to a leakage determination part.

以上、図8では、閉弁動作時の制御部4における処理を示したが、本発明の制御方法はこれに限定されるものではない。例えば、ステップS17で判定する所定位置を、流体等の流速や粘度、温度などに応じて可変にしてもよい。具体的には、流体等の流速が速いほど、流体等の粘度が大きいほど、流体等の温度が低いほど、弁体を一時停止させる位置を開弁側にシフトさせてもよい。また、弁体の一時停止時間(ステップS19)も、流体等の流速や粘度、温度などに応じて可変にしてもよい。具体的には、流体等の流速が速いほど、流体等の粘度が大きいほど、流体等の温度が低いほど、一時停止時間を短くする側にシフトさせてもよい。これにより、弁体などの振動やエロ―ジョンを抑えることができる。 Although FIG. 8 has shown the processing in the control unit 4 during the valve closing operation, the control method of the present invention is not limited to this. For example, the predetermined position determined in step S17 may be made variable depending on the flow rate, viscosity, temperature, etc. of the fluid. Specifically, the position where the valve body is temporarily stopped may be shifted toward the valve opening side as the flow rate of the fluid or the like increases, as the viscosity of the fluid or the like increases, or as the temperature of the fluid or the like decreases. Further, the temporary stop time of the valve body (step S19) may also be made variable depending on the flow rate, viscosity, temperature, etc. of the fluid. Specifically, the temporary stop time may be shifted to the side where the faster the flow rate of the fluid, the greater the viscosity of the fluid, and the lower the temperature of the fluid, the shorter the temporary stop time is. This makes it possible to suppress vibration and erosion of the valve body, etc.

また、図8では、駆動トルクが正常範囲でないと判定した場合(ステップS27がNoの場合)、直ちにエラー処理(ステップS28)を行ったが、異物による異常トルクの可能性を確実に排除するため、エラー処理前に、クリーニング動作を行い、クリーニング動作後に算出された駆動トルクに基づいて再度漏れ判定を行ってもよい。クリーニング動作としては、例えば、上述の一時停止状態と、その一時停止状態から僅かに開弁した状態を一定間隔で複数回繰り返す動作などがある。クリーニング動作によって、弁体とシート部材との間の摩擦に伴い発生するトルクをより正確に算出できる。その結果、漏れ判定の精度を一層高めることができる。 In addition, in FIG. 8, when it is determined that the drive torque is not within the normal range (step S27 is No), error processing (step S28) is immediately performed, but in order to reliably eliminate the possibility of abnormal torque due to foreign matter , a cleaning operation may be performed before the error processing, and the leakage determination may be performed again based on the drive torque calculated after the cleaning operation. Examples of the cleaning operation include an operation in which the above-mentioned paused state and a state in which the valve is slightly opened from the paused state are repeated multiple times at regular intervals. The cleaning operation allows more accurate calculation of the torque generated due to friction between the valve body and the seat member. As a result, the accuracy of leak determination can be further improved.

また、図8では、弁体の一時停止後において、駆動トルクに基づいてシート漏れを判定した。つまり、偏心弁装置1によって、シート漏れの発生を検出する構成を示したが、同様の構成でシート漏れの予測も行うことができる。この場合、例えば、ステップS27で用いる閾値を、シート漏れ検出の場合よりも高く設定することで、シート漏れが発生する直前の段階(シート漏れの兆候)を判定できる。その判定結果に基づくことでシート漏れ時期を予測することができる。また、随時算出した駆動トルクの推移から、シート漏れの発生時期を判定することも可能である。 Moreover, in FIG. 8, seat leakage was determined based on the driving torque after the valve body was temporarily stopped. That is, although a configuration has been shown in which the occurrence of seat leakage is detected using the eccentric valve device 1, it is also possible to predict seat leakage with a similar configuration. In this case, for example, by setting the threshold value used in step S27 higher than in the case of sheet leakage detection, it is possible to determine the stage immediately before sheet leakage occurs (signs of sheet leakage). Based on the determination result, the timing of sheet leakage can be predicted. Furthermore, it is also possible to determine when sheet leakage occurs from changes in the drive torque calculated at any time.

図10は、弁体22が全開状態から全閉状態へ移行する際の流れを示すタイミングチャートである。全開状態において、時刻t1にて弁体の閉指令が出されると、モータ部が起動して閉弁動作が開始される。時間の経過に伴って、回転角度θが大きくなる。この際、トルクは低値で安定している。時刻t2にて、弁体が所定位置まで回動すると、モータ部が停止して閉弁動作が一旦停止される。一時停止時間ta経過後、モータ部が起動して閉弁動作が再開される(時刻t3)。開弁動作が進み、シート部材と弁体が接触することに伴ってトルクが上昇していく。時刻t4にて、全閉状態になると、モータ部が停止して、閉弁動作が完了する。時刻t3~時刻t4の間は、駆動トルクに基づいて、随時シート漏れの判定が行われる。 FIG. 10 is a timing chart showing the flow when the valve body 22 transitions from a fully open state to a fully closed state. In the fully open state, when a command to close the valve body is issued at time t1, the motor section is started and the valve closing operation is started. As time passes, the rotation angle θ increases. At this time, the torque remains stable at a low value. At time t2, when the valve body rotates to a predetermined position, the motor section stops and the valve closing operation is temporarily stopped. After the temporary stop time ta has elapsed, the motor section is activated and the valve closing operation is resumed (time t3). As the valve opening operation progresses and the seat member and the valve body come into contact, the torque increases. When the fully closed state is reached at time t4, the motor section stops and the valve closing operation is completed. Between time t3 and time t4, sheet leakage is determined at any time based on the drive torque.

上記実施形態では、本発明に係る偏心弁装置として、二重偏心弁について説明したが、弁の開閉時に二重偏心弁と同様のトルク変化を示す偏心弁にも、本発明を適用できる。 In the above embodiment, a double eccentric valve has been described as an eccentric valve device according to the present invention, but the present invention can also be applied to an eccentric valve that exhibits the same torque change as a double eccentric valve when opening and closing the valve.

本発明の偏心弁装置は、生産工場の生産プロセス配管に取り付けられた二重偏心弁を含む偏心弁において、へたりや摩耗によるシート漏れを精度良く検出または予測することができるので、安全で効率的なメンテナンスが可能であり、生産プロセスの総合的なロスを低減できる。また、シート漏れが生じる前にバルブを交換することも可能であり、設備の安定運転に貢献し、設備保守やメンテナンスに関わる作業性の低減を図ることができる。 The eccentric valve device of the present invention can accurately detect or predict seat leakage due to fatigue or wear in eccentric valves including double eccentric valves installed in production process piping in production plants, so it is safe and efficient. maintenance is possible, and overall losses in the production process can be reduced. In addition, it is possible to replace the valve before seat leakage occurs, contributing to stable operation of the equipment and reducing work efficiency related to equipment maintenance and maintenance.

1:偏心弁装置
2:弁機構部
21:弁箱
211:開口部
212:装着孔
213:ピン溝
214:段部
22:弁体
221:弁部
222:支持部
223:支持部
23:シート部材
231:シートリング
232:ゴムリング
24:支持部材
25:ピン
3:弁駆動部
31:電源回路部
32:モータ回路部
33:モータ部
34:減速機
35:弁棒
4:制御部
41:位置判定部
42:一時停止部
43:トルク算出部
44:漏れ判定部
51:回転センサ
52:角度センサ
53:電流センサ
1: Eccentric valve device 2: Valve mechanism section 21: Valve box 211: Opening section 212: Mounting hole 213: Pin groove 214: Step section 22: Valve body 221: Valve section 222: Support section 223: Support section 23: Seat member 231: Seat ring 232: Rubber ring 24: Support member 25: Pin 3: Valve drive section 31: Power supply circuit section 32: Motor circuit section 33: Motor section 34: Reducer 35: Valve rod 4: Control section 41: Position determination Section 42: Temporary stop section 43: Torque calculation section 44: Leakage determination section 51: Rotation sensor 52: Angle sensor 53: Current sensor

Claims (5)

配管内の流路の遮断または開放を制御する偏心弁装置であって、
前記偏心弁装置は、前記流路に連通する開口部を有する略円筒状の弁箱と、前記弁箱内において前記開口部の周囲に装着されるリング状のシート部材と、前記弁箱内に回動可能に設けられ、かつ、前記シート部材に押し当てられることで前記流路を遮断する弁体と、前記弁体を回動する弁駆動部と、前記弁駆動部の駆動を制御する制御部とを備え、
前記弁体は、開弁状態では前記シート部材と接触せず、閉弁状態では前記シート部材と接触する構造であり、
前記制御部は、前記弁駆動部の駆動パラメータに基づいて、前記シート部材と前記弁体間のシート漏れを判定する漏れ判定部を有し、
前記制御部は、前記弁体を回動させて前記開弁状態から前記閉弁状態に変化させる過程において、前記弁体が前記シート部材に近接した所定位置で前記弁体の回動を一時停止する一時停止部を有し、
前記漏れ判定部は、前記弁体の回動の一時停止後において、前記シート漏れを判定することを特徴とする偏心弁装置。
An eccentric valve device that controls blocking or opening of a flow path in piping,
The eccentric valve device includes a substantially cylindrical valve box having an opening communicating with the flow path, a ring-shaped seat member mounted around the opening in the valve box, and a ring-shaped seat member mounted in the valve box around the opening. a valve body that is rotatably provided and that blocks the flow path by being pressed against the seat member; a valve drive unit that rotates the valve body; and a control that controls driving of the valve drive unit. Equipped with a
The valve body has a structure that does not contact the seat member in the valve open state and contacts the seat member in the valve closed state,
The control unit includes a leakage determination unit that determines seat leakage between the seat member and the valve body based on drive parameters of the valve drive unit,
The control unit temporarily stops rotation of the valve body at a predetermined position where the valve body is close to the seat member in the process of rotating the valve body to change the valve open state to the closed valve state. It has a temporary stop part to
The eccentric valve device is characterized in that the leakage determination section determines the seat leakage after rotation of the valve body is temporarily stopped .
前記制御部は、前記弁体の回転角度に基づいて前記弁体が前記所定位置まで回動したことを判定する位置判定部を有し、
前記一時停止部は、前記位置判定部が前記所定位置まで回動したと判定した場合に前記弁体の回動を一時停止させることを特徴とする請求項記載の偏心弁装置。
The control unit includes a position determination unit that determines that the valve body has rotated to the predetermined position based on a rotation angle of the valve body,
The eccentric valve device according to claim 1 , wherein the temporary stop section temporarily stops the rotation of the valve body when the position determination section determines that the valve body has rotated to the predetermined position.
前記一時停止部は、前記弁体の回動を0.5秒~2秒停止させることを特徴とする請求項または請求項記載の偏心弁装置。 3. The eccentric valve device according to claim 1 , wherein the temporary stop portion stops rotation of the valve body for 0.5 seconds to 2 seconds. 前記制御部は、前記駆動パラメータに基づいて前記弁駆動部の駆動トルクを算出するトルク算出部を有し、
前記漏れ判定部は、前記トルク算出部により算出された前記駆動トルクが所定の閾値よりも小さい場合に前記シート漏れが生じたと判定することを特徴とする請求項1から請求項までのいずれか1項記載の偏心弁装置。
The control unit includes a torque calculation unit that calculates a drive torque of the valve drive unit based on the drive parameter,
Any one of claims 1 to 3 , wherein the leakage determination unit determines that the sheet leakage has occurred when the drive torque calculated by the torque calculation unit is smaller than a predetermined threshold value. The eccentric valve device according to item 1.
配管内の流路の遮断または開放を制御する偏心弁装置の制御方法であって、
前記偏心弁装置は、前記流路に連通する開口部を有する略円筒状の弁箱と、前記弁箱内において前記開口部の周囲に装着されるリング状のシート部材と、前記弁箱内に回動可能に設けられ、かつ、前記シート部材に押し当てられることで前記流路を遮断する弁体と、前記弁体を回動する弁駆動部とを備え、
前記弁体は、開弁状態では前記シート部材と接触せず、閉弁状態では前記シート部材と接触する構造であり、
前記制御方法は、前記弁体を回動させて前記開弁状態から前記閉弁状態に変化させる過程において、前記弁体が前記シート部材に近接した所定位置で前記弁体の回動を一時停止するステップと、前記弁体の回動の一時停止後において、前記弁駆動部の駆動パラメータに基づいて、前記シート部材と前記弁体間のシート漏れを判定するステップとを有することを特徴とする偏心弁装置の制御方法。
A method for controlling an eccentric valve device that controls blocking or opening of a flow path in piping, the method comprising:
The eccentric valve device includes a substantially cylindrical valve box having an opening communicating with the flow path, a ring-shaped seat member mounted around the opening in the valve box, and a ring-shaped seat member mounted in the valve box around the opening. comprising a valve body that is rotatably provided and that blocks the flow path by being pressed against the sheet member, and a valve drive unit that rotates the valve body,
The valve body has a structure that does not contact the seat member in the valve open state and contacts the seat member in the valve closed state,
The control method includes temporarily stopping the rotation of the valve body at a predetermined position where the valve body is close to the seat member in the process of rotating the valve body to change the valve open state to the closed valve state. and a step of determining seat leakage between the seat member and the valve body based on drive parameters of the valve drive unit after the rotation of the valve body is temporarily stopped. Control method for eccentric valve device.
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