KR100537484B1 - Device for diagonosing an air operated valve system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기구동식 밸브시스템을 보다 정확하게 진단하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for more accurately diagnosing an air driven valve system.
본 발명은 공기구동식 밸브시스템에 있어서, 제어용 공기공급부와 구동부 사이의 공급배관 상에 설치된 제1 및 제2 공기압력센서와, 밸브의 스템 일측 축상에 구비되어 스템의 스트레인을 측정하는 스트레인게이지와, 밸브의 스템 타측 축상에 구비되어 스템의 위치변위를 측정하는 변위센서와, 밸브의 본넷이 장착된 플랜트의 관로 유입측 및 유출측에 각각 구비된 제1 및 제2 유체압력센서와, 플랜트의 관로 상에 설치된 관로 내에 유동하는 유체의 유량 및 온도를 측정하는 유량센서 및 유체온도센서와, 제어용 공기공급부 측에 설치되어 공급되는 제어용 공기의 온도 및 습도를 측정하는 공기온도센서 및 공기습도센서와, 각 센서로부터 입력된 측정된 데이터를 분석처리하는 제어부를 포함한다.In the air-driven valve system, the first and second air pressure sensors provided on the supply pipe between the control air supply unit and the drive unit, and the strain gauge is provided on one axis of the stem of the valve to measure the strain of the stem, A displacement sensor provided on the stem other side of the valve to measure the position displacement of the stem, first and second fluid pressure sensors provided on the inlet and outlet sides of the plant's pipeline with the bonnet of the valve, and the plant's pipeline A flow rate sensor and a fluid temperature sensor for measuring the flow rate and temperature of the fluid flowing in the conduit installed on the air passage, an air temperature sensor and an air humidity sensor for measuring the temperature and humidity of the control air installed and supplied to the control air supply side; And a controller for analyzing and processing the measured data input from each sensor.
Description
본 발명은 제어용 공기에 의해 밸브의 개폐가 이루어지는 공기구동식 밸브시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기구동식 밸브시스템을 보다 정확하게 진단하기 위한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an air driven valve system in which valves are opened and closed by control air, and more particularly, to an apparatus for more accurately diagnosing an air driven valve system.
주지된 바와 같이, 공기구동식 밸브시스템(air operated valve system)은 발전소와 같은 대형의 플랜트에 설치된 각종 관로 내부로 흐르는 고온ㆍ고압의 유체를 제어하기 위한 대표적인 밸브 시스템 중의 하나로서, 유체의 유량, 압력, 방향 등을 제어할 뿐만 아니라 유로 개폐, 교축, 역지, 과압방지 등의 주요 기능을 수행한다. As is well known, an air operated valve system is one of the representative valve systems for controlling high temperature and high pressure fluids flowing into various pipelines installed in large plants such as power plants. It not only controls the direction, direction, etc. but also performs the main functions such as opening and closing of the flow path, throttling, check, and overpressure prevention.
이러한 공기구동식 밸브시스템은 그 구동부의 형태에 따라 다이어프램형, 실린더형으로 구분되고, 또한 공기유입방식에 따라 싱글 구동방식(single acting)과, 더블 구동방식(double acting) 등으로 구분된다. Such an air driven valve system is divided into a diaphragm type and a cylinder type according to the shape of the driving part, and is further classified into a single acting type and a double acting type according to the air inflow method.
이 중에서 도 1은 다이어프램형 구동부가 적용된 공기구동식 밸브 시스템의 일 형태를 예시적으로 도시한 개념도이다. 1 is a conceptual view illustrating one embodiment of an air-driven valve system to which a diaphragm-type drive unit is applied.
도시된 바와 같이, 공기구동식 밸브 시스템은 밸브 제어부(미도시)로부터 인가되는 전류를 공압신호 형태로 변환하는 전류-압력변환기(1)와, 전류-압력변환기(1)에서 변환된 공압신호에 의해 그 열림정도가 결정되는 포지셔너(2)와, 플랜트의 관로(7) 상에 설치된 밸브(4)와, 포지셔너(2)를 통해 공급되는 제어용 공기에 의해 밸브체(4c)를 작동시켜 밸브(4) 내의 유로를 개폐시키는 구동부(5)와, 외부의 공급원(미도시)으로부터 포지셔너(2)를 통해 구동부(5) 측으로 제어용 공기를 공급하는 제어용 공기공급부(미도시)를 포함한다. 여기서, 구동부(5) 내부에는 외력(즉, 공급되는 제어용 공기)이 제거되면 탄성력에 의해 원위치로 복귀하는 다이어프램(5a)이 구비되고, 포지셔너(2), 구동부(5), 및 제어용 공기공급부(미도시)는 공급배관을 통행 상호 연통된다. As shown, the air-driven valve system includes a current-pressure converter 1 for converting a current applied from a valve control unit (not shown) into a pneumatic signal form, and a pneumatic signal converted from the current-pressure converter 1. The valve body 4c is operated by the positioner 2 whose opening degree is determined, the valve 4 provided on the pipeline 7 of the plant, and the control air supplied through the positioner 2 to operate the valve 4c. Drive portion 5 for opening and closing the flow path in the inside), and a control air supply portion (not shown) for supplying control air to the drive portion 5 side through the positioner 2 from an external supply source (not shown). Here, the inside of the drive unit 5 is provided with a diaphragm 5a that returns to its original position by the elastic force when the external force (that is, the supplied control air) is removed, and the positioner 2, the drive unit 5, and the control air supply unit ( (Not shown) communicate with each other through the supply pipe.
또한, 밸브(4)는 플랜트의 관로 상에 설치된 본넷(4a, bonnet)과, 본넷(4a) 내부의 유로 상에 장착된 밸브 시트(4b)와, 밸브 시트(4b)를 개폐하는 플러그 형태의 밸브체(4c)와, 밸브체(4c)의 상부에 연결된 스템(4d)으로 이루어진다. In addition, the valve 4 has a bonnet 4a and bonnet provided on the plant conduit, a valve seat 4b mounted on the flow path inside the bonnet 4a, and a plug type for opening and closing the valve seat 4b. It consists of the valve body 4c and the stem 4d connected to the upper part of the valve body 4c.
이러한 구성에 의해, 밸브제어부(미도시)로부터 인가되는 전류가 전류-압력 변환기(1)에서 전류량에 비례한 공압신호 형태로 변환되면, 전류-압력 변환기(10)에서 변환된 공압신호에 의해 포지셔너(2)는 그 열림정도를 결정하게 되고, 이에 따라 제어용 공기공급부(미도시)로부터 제어용 공기가 포지셔너(2)를 통해 구동부(5) 측으로 유입된다. With this configuration, when the current applied from the valve control unit (not shown) is converted into a pneumatic signal form proportional to the amount of current in the current-pressure converter 1, the positioner is converted by the pneumatic signal converted in the current-pressure converter 10. (2) determines the opening degree, so that the control air flows into the drive unit 5 side through the positioner 2 from the control air supply unit (not shown).
이렇게 제어용 공기가 구동부(5)로 유입되거나 배출되면, 구동부(5)의 다이어프램(5a)이 작동하여 밸브(4)의 스템(4d)이 상하로 이동하고, 이 스템(4d)의 상하 작동에 의해 밸브체(4c)는 밸브 시트(4b)를 개폐하게 됨에 따라 플랜트의 관로(7) 개도율이 결정된다.When the control air is introduced into or discharged from the driving unit 5 in this way, the diaphragm 5a of the driving unit 5 is activated to move the stem 4d of the valve 4 up and down, and to move the stem 4d up and down. As a result, the opening ratio of the conduit 7 of the plant is determined as the valve body 4c opens and closes the valve seat 4b.
한편, 이러한 공기구동식 밸브시스템은 그 작동상태에 대해 정확한 진단을 실시하여야 할 필요가 있다. On the other hand, such an air driven valve system needs to carry out an accurate diagnosis on its operating state.
이에 따라, 종래에는 공기구동식 밸브시스템의 진단을 위해 밸브(4)의 스템(4d)의 축선 상에 장착된 지시막대(4e)를 육안으로 확인하여 밸브(4)의 상태를 진단하여 왔으나, 이는 많은 측정오차를 수반하고, 또한 주어진 조건에 따라 구동부(5)로 유입되는 공기압력과 밸브(4)의 개도 사이의 상관관계를 분석할 수 없는 단점이 있었다. Accordingly, conventionally, the indicator bar 4e mounted on the axis of the stem 4d of the valve 4 has been visually checked to diagnose the state of the valve 4 for the diagnosis of the air-driven valve system. There is a disadvantage that it involves many measurement errors and also cannot analyze the correlation between the air pressure flowing into the drive section 5 and the opening degree of the valve 4 according to the given conditions.
또한, 종래의 공기구동식 밸브시스템의 진단방식은 단순히 밸브의 개폐량만을 고려함으로써 밸브의 입출력 조건이 밸브의 응답특성에 어떠한 영향을 미치는지를 분석할 수 없을 단점이 있었다. In addition, the conventional diagnosis method of the air-driven valve system has a disadvantage in that it is not possible to analyze how the input / output condition of the valve affects the response characteristics of the valve by simply considering the opening / closing amount of the valve.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 밸브의 입출력 조건(즉, 전류-압력 변환기의 입력 전력과 구동부로 유입되는 공기압력), 밸브의 개도율, 구동부의 구동력 및 밸브의 응답속도 등을 종합적으로 고려하여 분석할 수 있도록 함으로써, 구동부 파손, 구동부의 밀폐불량, 전류-압력변환기 및 포지셔너의 보정, 밸브의 개도범위, 패킹 및 밸브 시트의 마찰력 보정 등과 같이 밸브시스템의 각 구성요소에 대한 종합적인 진단을 수행할 수 있게 하는 공기구동식 밸브시스템의 진단장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made in view of the above, the input and output conditions of the valve (that is, the input power of the current-pressure converter and the air pressure flowing into the drive unit), the opening ratio of the valve, the driving force of the drive unit and the response speed of the valve By comprehensively considering and analyzing the components, the components of the valve system, such as the failure of the driving unit, the sealing failure of the driving unit, the correction of the current-pressure transducer and the positioner, the opening range of the valve, the friction force of the packing and the valve seat, etc. It is an object of the present invention to provide a diagnostic device for an air-operated valve system that can perform a comprehensive diagnosis.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 밸브 제어부로부터 인가되는 전류를 공압신호 형태로 변환하는 전류-압력변환기와; 전류-압력변환기에서 변환된 공압신호에 의해 그 열림정도가 결정되는 포지셔너와; 포지셔너를 통해 공급되는 제어용 공기가 유입 및 유출되는 구동부와; 플랜트의 관로 상에 장착된 본넷과, 이 본넷 내부의 유로 상에 구비된 밸브 시트와, 구동부에 의해 상하이동가능하게 설치된 스템과, 이 스템의 하단부에 결합되어 밸브 시트를 개폐하는 밸브체로 이루어진 밸브와; 포지셔너를 통해 구동부 측으로 제어용 공기를 공급하는 제어용 공기공급부를 포함하는 공기구동식 밸브시스템에 있어서,The present invention for achieving the above object, the current-pressure converter for converting the current applied from the valve control unit in the form of a pneumatic signal; A positioner whose opening degree is determined by a pneumatic signal converted in the current-pressure converter; A drive unit through which control air supplied through the positioner flows in and out; A valve consisting of a bonnet mounted on the plant's pipeline, a valve seat provided on the flow path inside the bonnet, a stem installed so as to be movable by the driving unit, and a valve body coupled to the lower end of the stem to open and close the valve seat. Wow; In the air-driven valve system including a control air supply for supplying control air to the drive unit side through the positioner,
제어용 공기공급부와 구동부 사이의 공급배관 상에 설치된 제1 및 제2 공기압력센서와, 밸브의 스템 일측 축상에 구비되어 스템의 스트레인을 측정하는 스트레인게이지와, 밸브의 스템 타측 축상에 구비되어 스템의 위치변위를 측정하는 변위센서와, 밸브의 본넷이 장착된 플랜트의 관로 유입측 및 유출측에 각각 구비된 제1 및 제2 유체압력센서와, 플랜트의 관로 상에 설치된 관로 내에 유동하는 유체의 유량 및 온도를 측정하는 유량센서 및 유체온도센서와, 제어용 공기공급부 측에 설치되어 공급되는 제어용 공기의 온도 및 습도를 측정하는 공기온도센서 및 공기습도센서와, 각 센서로부터 입력된 측정된 데이터를 분석처리하는 제어부를 포함한다.The first and second air pressure sensors provided on the supply pipe between the control air supply unit and the driving unit, a strain gauge provided on one stem of the stem of the valve to measure the strain of the stem, and on the other axis of the stem of the valve. Displacement sensor for measuring position displacement, first and second fluid pressure sensors provided respectively at the inlet and outlet side of the pipe line of the plant equipped with the bonnet of the valve, and the flow rate of the fluid flowing in the line installed on the pipe line of the plant And a flow sensor and a temperature sensor for measuring temperature, an air temperature sensor and an air humidity sensor for measuring the temperature and humidity of the control air installed and supplied to the control air supply, and the measured data input from each sensor It includes a control unit for processing.
바람직하게는, 변위센서는 스템의 타측 축선 상에 직각방향으로 클램핑결합된 안내막대를 매개로 상하이동하는 스템의 위치변위를 측정하도록 구성될 수도 있다. Preferably, the displacement sensor may be configured to measure the positional displacement of the stem moving up and down via a guide bar clamped in a direction perpendicular to the other axis of the stem.
바람직하게는, 본 고안의 진단장치는 밸브 측면에 설치된 진동센서와 밸브 외측에 근접배치된 음향감지센서를 더 구비할 수도 있을 것이다.Preferably, the diagnostic apparatus of the present invention may further include a vibration sensor installed on the valve side and a sound sensor disposed close to the outside of the valve.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기구동식 밸브시스템의 진단장치를 도시한다. 2 illustrates a diagnostic apparatus of an air driven valve system according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명은 밸브 제어부로부터 인가되는 전류를 공압신호 형태로 변환하는 전류-압력변환기(1)와, 전류-압력변환기(1)에서 변환된 공압신호에 의해 그 열림정도가 결정되는 포지셔너(2)와, 포지셔너(2)를 통해 공급되는 제어용 공기가 유입 및 유출되는 구동부(5)와, 구동부(5)에 의해 구동하는 밸브(4)와, 포지셔너(2)를 통해 구동부(5) 측으로 제어용 공기를 공급하는 제어용 공기공급부(20)를 포함하는 공기구동식 밸브시스템에 있어서, As shown, the present invention is the opening degree is determined by the current-pressure converter (1) for converting the current applied from the valve control unit in the form of a pneumatic signal, and the pneumatic signal converted in the current-pressure converter (1) The positioner 2, the drive unit 5 through which the control air supplied through the positioner 2 flows in and out, the valve 4 driven by the drive unit 5, and the drive unit 5 through the positioner 2. In the air-driven valve system comprising a control air supply unit for supplying control air to the side),
제어용 공기공급부(20)와 구동부(5) 사이의 공급배관(21, 22) 상에 설치된 제1 및 제2 공기압력센서(11, 12)와, 밸브(4)의 스템(4d) 일측 축상에 구비되어 스템의 스트레인을 측정하는 스트레인게이지(13)와, 밸브(4)의 스템(4d) 타측 축상에 구비되어 스템의 위치변위를 측정하는 변위센서(14)와, 밸브(4)의 본넷(4a)이 장착된 플랜트의 관로(7) 유입측 및 유출측에 각각 구비된 제1 및 제2 유체압력센서(15, 16)와, 플랜트의 관로(7) 상에 설치된 관로(7) 내에 유동하는 유체의 유량 및 온도를 측정하는 유량센서 및 유체온도센서(17, 18)와, 제어용 공기공급부(20) 측에 설치되어 공급되는 제어용 공기의 온도 및 습도를 측정하는 공기온도센서 및 공기습도센서(19a, 19b)와, 각 센서(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19a, 19b)로부터 입력된 측정된 데이터를 분석처리하는 제어부(30)를 포함한다. The first and second air pressure sensors 11 and 12 provided on the supply pipes 21 and 22 between the control air supply unit 20 and the driving unit 5 and on one shaft of the stem 4d of the valve 4. A strain gauge 13 for measuring the strain of the stem, a displacement sensor 14 provided on the other axis of the stem 4d of the valve 4, for measuring the displacement of the stem, and a bonnet of the valve 4 Flow in the conduit 7 provided on the conduit 7 of the plant and the first and second fluid pressure sensors 15 and 16 provided on the inlet side and the outlet side of the conduit 7 of the plant equipped with 4a), respectively. Flow rate sensor and fluid temperature sensor (17, 18) for measuring the flow rate and temperature of the fluid, and air temperature sensor and air humidity sensor for measuring the temperature and humidity of the control air supplied to the control air supply unit 20 side 19a, 19b, and a control unit 30 for analyzing the measured data input from each of the sensors 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19a, 19b. All.
제1 공기압력센서(11)는 제어용 공기공급부(20)와 포지셔너(2) 사이의 공급배관(21) 상에 설치되어 제어용 공기공급부(20)로부터 공급되는 제어용 공기의 압력을 측정하고, 제2 공기압력센서(12)는 포지셔너(2)와 구동부(5) 사이의 공급배관(22) 상에 설치되어 구동부(5)로 유입되는 제어용 공기의 압력을 측정하도록 구성된다. The first air pressure sensor 11 is installed on the supply pipe 21 between the control air supply unit 20 and the positioner 2 to measure the pressure of the control air supplied from the control air supply unit 20, and the second The air pressure sensor 12 is configured on the supply pipe 22 between the positioner 2 and the drive unit 5 and configured to measure the pressure of the control air flowing into the drive unit 5.
이렇게 측정된 제어용 공기의 압력 데이터는 A/D 신호변환되어 제어부(30) 측으로 전송되고, 제어부(30)는 이러한 공기압력 데이터를 바탕으로 제어용 공기의 압력 상태를 진단하게 된다. 예컨대, 구동부(5) 측으로 공급되는 공기의 압력이 과대할 경우 공기압이 구동부(5)에 손상을 가하게 될 것이고, 반대로 공기의 압력이 과소할 경우 밸브(4)의 개폐가 원활하지 못하는 등과 같은 현상을 진단할 수 있게 된다. The measured pressure data of the control air is A / D signal converted and transmitted to the control unit 30 side, the control unit 30 diagnoses the pressure state of the control air based on the air pressure data. For example, if the pressure of the air supplied to the driving unit 5 side is excessive, the air pressure will damage the driving unit 5. On the contrary, if the air pressure is too low, opening and closing of the valve 4 may not be performed smoothly. You can diagnose this.
스트레인게이지(13)는 밸브(4)의 스템(4d) 일측 축선 상에 설치되어 제어용 공기의 압력에 의해 작동하는 구동부(5)의 다이어프램(5a)에 의해 스템(4d)이 이동할 때 발생하는 스트레인(strain)을 측정하도록 구성된다. 여기서, 스트레인게이지(13)는 후술하는 제어부(30)의 보정모드에 의해 그 초기치가 설정된 후에 그 측정작업이 이루어진다. Strain gauge 13 is a strain generated when the stem 4d is moved by the diaphragm 5a of the drive unit 5 installed on one axis of the stem 4d of the valve 4 and operated by the pressure of the control air. and to measure the strain. Here, the strain gauge 13 is measured after the initial value is set by the correction mode of the controller 30 to be described later.
이렇게 측정된 스트레인 데이터는 A/D 신호변환된 후에 제어부(30)측으로 전송되고, 제어부(30)는 이 스트레인 데이터를 바탕으로 구동부(5)로부터 스템(4d)의 축선방향으로 전달되는 축력을 계측하게 된다. The measured strain data is transmitted to the control unit 30 after A / D signal conversion, and the control unit 30 measures the axial force transmitted from the driving unit 5 in the axial direction of the stem 4d based on the strain data. Done.
한편, 스트레인게이지(13)에 의해 계측된 스템(4d)의 축력은 구동부(5)의 구동력, 밸브 시트(4b)/패킹의 마찰력 및 유체 차압 등에 의해 변화하기 때문에 후술하는 제어부(30)의 정적진단모드 및 동적진단모드에 따라 별도로 진단될 것이다. 여기서, 구동부(5)의 구동력은 유입되는 공기압과 구동부(5)의 유효단면적으로부터 구하고, 유체 차압은 후술하는 제1 및 제2 유체압력센서(15, 16)로부터 계측된다. On the other hand, the axial force of the stem 4d measured by the strain gauge 13 is changed by the driving force of the driving unit 5, the friction force of the valve seat 4b / packing, the fluid differential pressure, and the like. It will be diagnosed separately according to the diagnosis mode and the dynamic diagnosis mode. Here, the driving force of the drive part 5 is calculated | required from the inflow air pressure and the effective cross-sectional area of the drive part 5, and a fluid differential pressure is measured from the 1st and 2nd fluid pressure sensors 15 and 16 mentioned later.
본 발명은 이렇게 계측된 스템(4d)의 축력, 구동부(5)의 구동력 및 유체차압 데이터 등을 바탕으로 밸브 시트(4b)/패킹의 마찰력을 분석할 수 있게 되고, 이에 따라 밸브 시트(4b)/패킹의 마찰력을 조정할 수 있는 특징이 있다. According to the present invention, the friction force of the valve seat 4b / packing can be analyzed based on the axial force of the stem 4d, the driving force of the driving part 5, and the fluid differential pressure data. Thus, the valve seat 4b can be analyzed. / Features the ability to adjust the friction of the packing.
변위센서(14)는 도 3에 도시된 바와 같이, 스템(4d)의 타측 축선 상에 직각방향으로 클램핑결합된 안내막대(27)를 매개로 상하이동하는 스템(4d)의 위치변위를 측정하도록 구성된다. The displacement sensor 14 is adapted to measure the position displacement of the stem 4d, which swings through the guide bar 27 clamped in a right angle on the other axis of the stem 4d, as shown in FIG. It is composed.
이렇게 측정된 위치변위 데이터는 A/D 신호변환된 후에 제어부(30) 측으로 전송되고, 제어부(30)는 이 위치변위 데이터의 최저값과 최고값을 이용하여 밸브의 개폐가 유효한 범위 내에서 작동하는 지를 판별하고, 밸브의 시작점과 최종점을 조정함으로써 스템의 이동상태를 진단하게 된다. The measured position displacement data is transmitted to the control unit 30 after A / D signal conversion, and the control unit 30 determines whether the opening and closing of the valve operates within the effective range using the lowest value and the highest value of the position displacement data. By determining the start point and the end point of the valve, the movement state of the stem is diagnosed.
한편, 변위센서(14)는 후술하는 제어부(30)의 보정모드에 의해 그 초기치가 설정된 후에 그 측정작업이 이루어진다. On the other hand, the displacement sensor 14 is measured after the initial value is set by the correction mode of the controller 30 to be described later.
변위센서(14)는 도 3에 도시된 바와 같이, LVDT(Linear Variable Differential Transformer, 변위측정 자기센서) 또는 와이어 방식의 접촉센서을 채택할 수도 있고, 레이저변위센서와 같은 비접촉식 센서를 채택할 수도 있을 것이다. As shown in FIG. 3, the displacement sensor 14 may adopt a linear variable differential transformer (LVDT) or a wire type contact sensor or a non-contact sensor such as a laser displacement sensor. .
제1 및 제2 유체압력센서(15, 16)는 밸브(4)의 본넷(4a)이 장착된 플랜트 관로(7)의 유입측 및 유출 측에 각각 설치되어, 본넷(4a) 내로 유입되는 유체의 압력 및 본넷(4a) 내로부터 유출되는 유체의 압력을 측정한다. The first and second fluid pressure sensors 15 and 16 are respectively installed on the inlet side and the outlet side of the plant pipeline 7 on which the bonnet 4a of the valve 4 is mounted, and the fluid flowing into the bonnet 4a. The pressure of the fluid and the pressure of the fluid flowing out of the bonnet 4a are measured.
이렇게 측정된 유체의 유입 및 유출 압력 데이터는 A/D 신호변환된 후에 제어부(30)로 전송되고, 제어부(30)에서 유체의 유입 및 유출 압력 데이터를 이용하여 유체차압 데이터를 산출하게 되며, 이렇게 산출된 유체차압 데이터는 후술하는 제어부(30)의 동적진단모드에 이용된다. The measured inflow and outflow pressure data of the fluid is transmitted to the control unit 30 after A / D signal conversion, and the control unit 30 calculates the fluid differential pressure data using the inflow and outflow pressure data of the fluid. The calculated fluid differential pressure data is used in the dynamic diagnosis mode of the controller 30 described later.
한편, 이와 같은 유체차압 데이터는 밸브(4)의 유입 및 유출 측에 발생하는 유체의 차압에 의한 저항이 밸브의 거동에 영향을 미치게 되고, 이로 인해 밸브의 응답이 느려지거나 밸브 내에 진동 및 소음을 유발하게 되는 현상 등을 진단하는 변수로서 이용가능할 것이다. On the other hand, such fluid differential pressure data, the resistance due to the differential pressure of the fluid generated on the inlet and outlet side of the valve 4 affects the behavior of the valve, which causes a slow response of the valve or vibration and noise in the valve It may be used as a variable for diagnosing a phenomenon or the like which is caused.
유량센서 및 유체온도센서(17, 18)는 플랜트의 관로(7) 상에 각각 설치되어, 관로(7) 내로 유동하는 유체의 유량 및 온도를 측정한다. The flow rate sensor and the fluid temperature sensors 17 and 18 are respectively installed on the conduit 7 of the plant to measure the flow rate and the temperature of the fluid flowing into the conduit 7.
이렇게 측정된 유체의 유량 및 온도 데이터는 A/D 신호변환된 후에 제어부(30)로 전송되고, 이 유체의 유량 및 온도 데이터는 후술하는 제어부(30)의 동적진단모드에 이용된다. The flow rate and temperature data of the fluid thus measured are transmitted to the control unit 30 after A / D signal conversion, and the flow rate and temperature data of the fluid is used in the dynamic diagnosis mode of the control unit 30 to be described later.
공기온도센서 및 공기습도센서(19a, 19b)는 제어용 공기공급부(20) 및 레귤레이터(23) 사이의 배관 상에 설치되어 공급되는 제어용 공기의 온도 및 습도를 측정하고, 이렇게 측정된 공기의 온도 및 습도 데이터는 A/D 신호변환된 후에 제어부(30)로 전송된다. Air temperature sensor and air humidity sensor (19a, 19b) is installed on the pipe between the control air supply unit 20 and the regulator 23 to measure the temperature and humidity of the control air supplied, and to measure the temperature and The humidity data is transmitted to the control unit 30 after the A / D signal conversion.
외부 대기의 온도에 따라 구동부(5)로 유입되는 공기의 습도가 변화하게 되면, 구동부(5)에 손상을 주고, 또한 구동부(5)의 밀폐기능을 저감시키게 된다. 따라서, 이와 같은 요인에 대한 밸브의 진단변수로 상술한 공기의 온도 및 습도 데이터가 이용될 수 있을 것이다. When the humidity of the air flowing into the driving unit 5 changes according to the temperature of the external atmosphere, the driving unit 5 is damaged, and the sealing function of the driving unit 5 is reduced. Therefore, the above temperature and humidity data of the air may be used as a diagnostic parameter of the valve for such a factor.
바람직하게는, 본 고안의 진단장치는 밸브(4) 측면에 설치된 진동센서(25)와 밸브(4) 외측에 근접배치된 음향감지센서(26)를 더 구비할 수도 있을 것이다. Preferably, the diagnostic apparatus of the present invention may further include a vibration sensor 25 installed on the side of the valve 4 and a sound sensor 26 disposed close to the outside of the valve 4.
진동감지센서(25)는 밸브(4) 내로 유체가 유동함에 따라 발생하는 진동치를 측정하고, 이 측정된 진동 데이터는 A/D 신호변환된 후에 제어부(30)로 전송된다. 음향감지센서(26)는 밸브(4) 내에서 캐비테이션 등에 의해 발생하는 고주파 소음을 측정하고, 이 측정된 음향 데이터는 A/D 신호변환된 후에 제어부(30)로 전송된다. The vibration sensor 25 measures a vibration value generated as the fluid flows into the valve 4, and the measured vibration data is transmitted to the controller 30 after the A / D signal is converted. The acoustic sensor 26 measures high frequency noise generated by cavitation or the like in the valve 4, and the measured acoustic data is transmitted to the controller 30 after A / D signal conversion.
이러한 진동 및 음향감지센서(25, 26)에 의해, 밸브(4)의 작동에 따른 진동 및 소음에 대한 진단기능을 수행할 수 있게 된다. By the vibration and sound sensor 25, 26, it is possible to perform a diagnostic function for the vibration and noise in accordance with the operation of the valve (4).
제어부(30)는 기본적으로 밸브(4)의 구동을 위한 각종 제어신호를 처리하도록 구성되고, 예컨대, 제어입력전류를 D/A 신호변환하여 그 신호를 전류-압력 변환기(1)로 전송함으로써 전류-압력 변환기(1)를 구동시킨다.The control unit 30 is basically configured to process various control signals for driving the valve 4, for example, by converting a control input current into a D / A signal and transmitting the signal to the current-pressure converter 1 for the current. -Drive the pressure transducer (1).
또한, 제어부(30)는 각 센서(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19a, 19b, 25, 26)로부터 입력된 측정 데이터를 분석하여 밸브시스템의 다양한 진단을 수행하게 되고, 이러한 제어부(30)의 진단모드는 보정모도, 정적진단모드, 동적진단모드로 구분된다. In addition, the controller 30 analyzes the measurement data input from each of the sensors 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19a, 19b, 25, and 26 to perform various diagnosis of the valve system. The diagnostic mode of the controller 30 is divided into a correction mode, a static diagnosis mode, and a dynamic diagnosis mode.
제어부(30)의 보정모드는 변위센서(14) 및 스트레인게이지(13)의 초기치를 설정하는 보정기능을 수행하고, 또한 전류-압력 변환기(1) 및 포지셔너(2)의 적절한 보정을 통해 구동부(5)로 유입되는 공기압을 조정하는 기능을 수행한다. The correction mode of the control unit 30 performs a correction function for setting initial values of the displacement sensor 14 and the strain gauge 13, and also through the appropriate correction of the current-pressure converter 1 and the positioner 2. 5) To adjust the air pressure flowing into.
제어부(30)의 정적진단모드는 밸브(4)의 본넷(4a) 내로 유체가 유동하지 않는 상태에서 진단기능을 수행하는 것으로, 전류-압력 변환기(1)로 입력되는 전류에 의한 밸브(4)의 개도량과 구동부로 유입되는 공기압의 관계를 이용하여 진단기능을 수행한다. The static diagnosis mode of the controller 30 performs a diagnostic function in a state in which no fluid flows into the bonnet 4a of the valve 4, and the valve 4 by the current input to the current-pressure converter 1 is performed. The diagnostic function is performed by using the relationship between the opening amount of air and the air pressure flowing into the driving unit.
제어부(30)의 동적진단모드는 밸브(4)의 본넷(4a) 내로 유체가 유동하는 상태에서 진단기능을 수행하는 것으로, 밸브(4)의 개도량 및 구동부(5)로 유입되는 공기압의 관계를 이용할 뿐만 아니라 상술한 유체압력센서(15, 16), 유량센서 및 유체온도센서(17, 18)에서 측정된 데이터를 활용하여 진단기능을 수행한다. In the dynamic diagnosis mode of the controller 30, a diagnostic function is performed in a state in which fluid flows into the bonnet 4a of the valve 4, and the relationship between the opening amount of the valve 4 and the air pressure flowing into the driving unit 5 is provided. In addition to using the above, the diagnostic function is performed by using the data measured by the above-described fluid pressure sensor 15, 16, flow sensor and fluid temperature sensor 17, 18.
이와 같이, 본 발명은 각 센서(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19a, 19b, 25, 26)에서 측정된 데이터를 이용하여 제어부(30)에서 밸브의 입출력 조건(즉, 전류-압력 변환기의 입력 전력과 구동부로 유입되는 공기압력), 밸브의 개도율, 구동부의 구동력 및 밸브의 응답속도 등을 종합적으로 고려하여 분석할 수 있도록 함으로써, 구동부 파손, 구동부의 밀폐불량, 전류-압력변환기 및 포지셔너의 보정, 밸브의 개도범위, 패킹 및 밸브 시트의 마찰력 보정 등과 같이 밸브시스템의 각 구성요소에 대한 종합적인 진단을 수행하게 되는 특징이 있다. As described above, the present invention uses the data measured by the sensors 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19a, 19b, 25, 26 to control the input and output conditions of the valve in the controller 30 ( That is, by analyzing the input power of the current-pressure converter and the air pressure flowing into the driving unit), the opening ratio of the valve, the driving force of the driving unit, and the response speed of the valve, etc. It is characterized by performing a comprehensive diagnosis of each component of the valve system, such as the correction of the current-pressure transducer and the positioner, the opening degree of the valve, the friction force of the packing and the valve seat, and the like.
한편, 본 발명은 도 1 및 도 2에 예시적으로 도시된 다이어프램형 구동부가 적용된 공기구동식 밸브 시스템에만 한정되지 아니하고, 그외에 다양한 형태의 공기구동식 밸브 시스템에도 적용가능할 것이다. On the other hand, the present invention is not limited to the air-driven valve system to which the diaphragm-type driving unit shown by way of example in Figures 1 and 2 will be applicable to other types of air-driven valve system.
상기와 같은 본 발명은, 밸브의 입출력 조건(즉, 전류-압력 변환기의 입력 전력과 구동부로 유입되는 공기압력), 밸브의 개도율, 구동부의 구동력 및 밸브의 응답속도 등을 종합적으로 고려하여 분석할 수 있도록 함으로써, 구동부 파손, 구동부의 밀폐불량, 전류-압력변환기 및 포지셔너의 보정, 밸브의 개도범위, 패킹 및 밸브 시트의 마찰력 보정 등과 같이 밸브시스템의 각 구성요소에 대한 종합적인 진단을 수행할 수 있는 장점이 있다. As described above, the present invention analyzes in consideration of the input and output conditions of the valve (that is, the input power of the current-pressure converter and the air pressure flowing into the driving unit), the opening degree of the valve, the driving force of the driving unit, and the response speed of the valve. By doing so, it is possible to carry out a comprehensive diagnosis of each component of the valve system, such as damage to the drive unit, poor sealing of the drive unit, correction of the current-pressure transducer and positioner, opening range of the valve, friction force of the packing and valve seat, etc. There are advantages to it.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with respect to certain preferred embodiments. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains may vary without departing from the spirit of the technical idea of the present invention described in the claims below. It may be changed.
도 1은 일반적인 다이어프램형 구동부가 적용된 공기구동식 밸브 시스템을 예시적으로 도시한 부분 단면도.1 is a partial cross-sectional view showing an exemplary air-driven valve system to which a general diaphragm type drive unit is applied.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기구동식 밸브시스템의 진단장치를 도시한 개념도.Figure 2 is a conceptual diagram showing a diagnostic apparatus of an air driven valve system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 진단장치의 변위센서 부분을 상세하게 도시한 예시도이다. Figure 3 is an exemplary view showing in detail the displacement sensor portion of the diagnostic device of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11, 12 : 제1 및 제2 공기압력센서11, 12: first and second air pressure sensor
13 : 스트레인게이지 14 : 변위센서13: strain gauge 14: displacement sensor
15, 16 : 제1 및 제2 유체압력센서15, 16: first and second fluid pressure sensor
17, 18 : 유량센서 및 유체온도센서17, 18: flow sensor and fluid temperature sensor
19a, 19b : 공기온도센서 및 공기습도센서19a, 19b: air temperature sensor and air humidity sensor
30 : 제어부30: control unit
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