(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータとバルブ部材を含み、第１の位置と第２の位置の間を移動可能な非常バルブ装置を部分的にストロークする方法であって、
第１の位置から第２の位置へ装置の部分的なストローク移動を開始する工程と、
装置に作用する流体のパラメータを測定する工程と、
測定された流体のパラメータが閾値に達すると、装置の部分的なストローク移動を逆転する工程と、
測定された流体パラメータを数学モデルのパラメータと比較して、非常バルブの作動状態を決定する工程を含む、方法。
【請求項２】
測定されたパラメータは、流体圧を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
閾値圧力は、大気圧を超える圧力を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
測定されたパラメータは、装置から排出される流体の流速を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
測定されたパラメータは、装置に供給される流体の流速を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
更に、非常バルブを部分的にストロークすることを反復する工程を備え、各部分的なストロークは別個の測定された流体パラメータ閾値を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
アクチュエータとバルブ部材を含み、第１の位置と第２の位置の間を移動可能な非常バルブ装置を部分的にストロークする方法であって、
装置に供給されるエネルギを調整することにより、第１の位置から第２の位置へ装置の部分的なストローク移動を開始する工程と、
装置に作用するエネルギを測定する工程と、
測定されたエネルギが閾値レベルに達すると、装置とバルブの部分的なストローク移動を反転する工程を含む、方法。
【請求項８】
装置に作用するエネルギを測定する工程は、電流を測定する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
装置に作用するエネルギを測定する工程は、電圧を測定する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
更に、装置に作用する流体圧を測定する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
更に、測定された圧力を数学モデルと比較して、非常バルブの作動状態を決定する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
更に、非常バルブを部分的にストロークすることを反復する工程を備え、各部分的なストロークは別個の測定された流体パラメータ閾値を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
第１の位置と第２の位置の間を移動可能な非常バルブ装置の作動状態を決定する方法であって、
部分的なストロークテスト時に、装置に作用する圧力を測定する工程と、
部分的なストロークテスト時に、装置に作用する圧力を数学モデルのパラメータと比較する工程を含む、方法。
【請求項１４】
数学モデルは、非作動状態の装置に基づく、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
数学モデルは、部分的ストロークテスト時に、一定量を有する装置に基づく、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
数学モデルとして、以下の式を用いる
【数１】
0005548196.tif 000006
、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
更に、部分的ストロークテスト時に、装置に作用する圧力が数学モデルから閾値の差以上だけ変化するならば、非常バルブが作動状態であることを決定する工程を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
非常シャットダウンシステムを部分的にストロークさせる方法であって、
非常シャットダウンシステムは、
アクチュエータとバルブを備え、パイプライン内の流体流路を制御するように構成されて、第１の位置と第２の位置の間を移動可能であり、第２の位置に向けて付勢された非常バルブ装置と、
給電時に、加圧流体供給部と装置間に流体流路を付与して、加圧流体が装置上に作用でき、それによって装置が第１の位置に移動し、給電されないときに、加圧流体供給部と装置間の流体流路を閉じて、装置と圧力開放出口間の流体流路を開いて、装置に作用する加圧流体を開放するソレノイドバルブと、
装置に作用する圧力を測定するように構成された圧力センサを備え、
方法は、
ソレノイドバルブに給電しない工程と、
装置に作用する加圧流体が開放されると、装置に作用する圧力を測定する工程と、
ソレノイドバルブに再び給電して、加圧流体供給部と装置間の流体流路を再び開き、装置と出口間の流体流路を閉じる工程と、
測定された圧力を数学モデルのパラメータと比較する工程を備える方法。
【請求項１９】
装置に作用する加圧流体が開放されると、装置は第１の位置から第２の位置に動く、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
更に、測定された圧力が閾値圧力に達すると、ソレノイドバルブに再び給電する工程を備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
閾値圧力は、装置が第２の位置に達する前に、加圧流体供給部と装置間の流路が開くように選択される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
測定された圧力を数学モデルと比較する工程は、測定された圧力を、一定量を有する装置に基づいた数学モデルと比較する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
測定された圧力を数学モデルと比較する工程は、測定された圧力を以下の式と比較する工程を含む、
【数２】
0005548196.tif 000007
、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
更に、測定された圧力が、数学モデルから閾値の差以上だけ変化するならば、非常バルブが作動状態であることを決定する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
パイプラインバルブ(101)とアクチュエータ(103)を含み、第１の位置と第２の位置との間を移動可能なバルブ装置と、
給電されたときに、加圧流体供給部(106)と装置間の流体流路を形成するように構成され、且つ給電しない時に装置と圧力開放出口との間に流体流路を形成するように構成されたソレノイドバルブ(105)と、
装置上に作用する流体のパラメータを測定するように構成されたセンサ(111)と、
ソレノイド(105)に選択的にソレノイド給電(110)するように配備された制御手段(107)と、
ソレノイドバルブ(105)からソレノイド給電(110)を外すことによって、パイプラインバルブ(101)の部分的なストロークを開始し、それによってソレノイドバルブ(105)に給電せず、アクチュエータに作用する流体の測定されたパラメータが閾値に達したときに、ソレノイドバルブ(105)に再び給電するテスト手段(109)を備え、
前記テスト手段(109)は更に、測定された流体パラメータを数学モデルのパラメータと比較して、パイプラインバルブ(101)の作動状態を決定する非常バルブ。
【請求項２６】
測定されたパラメータは、流体圧を含む、請求項２５に記載の非常バルブ。
【請求項２７】
数学モデルは、一定量を有する装置に基づく、請求項２５に記載の非常バルブ。
【請求項２８】
数学モデルは、以下の式を含む
【数３】
0005548196.tif 000008
、請求項２５に記載の非常バルブ。
【請求項２９】
閾値は、大気圧を超える圧力を含む、請求項２５に記載の非常バルブ。
【請求項３０】
測定されたパラメータは、装置から排出された流体の流速を含む、請求項２５に記載の非常バルブ。
【請求項３１】
測定されたパラメータは、装置に付与される流体の流速を含む、請求項２５に記載の非常バルブ。
【請求項３２】
装置は更に、第１の位置に向けて装置を付勢するように構成された付勢手段(104)を含む、請求項２６に記載の非常バルブ。
【請求項３３】
加圧流体供給部(106)は、付勢手段(104)に打ち勝ち、装置を第１の位置に保持するのに十分な圧力を付与することができる、請求項２６に記載の非常バルブ。
【請求項３４】
装置は、ソレノイドバルブ(105)に給電されない状態で、第１の位置から第２の位置に移動する、請求項２６に記載の非常バルブ。
【請求項３５】
ソレノイドバルブ(105)に再び給電される地点の所定圧力は、非常バルブの部分的なストローク時に、装置が第２の位置に達しないように選択される、請求項２６に記載の非常バルブ。
【請求項３６】
テスト手段(109)は、パイプラインバルブ(101)の部分的なストロークを反復して開始し、
各部分的なストロークは別々の測定された流体パラメータ閾値を含む、請求項２６に記載の非常バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、バルブを全開又は全閉することなく、バルブの作動状態を自動的にテストし、これによって、流体の攪乱又はバルブが制御する工程を最小化する手段に関する。
本発明は一般に、動作に高い信頼性が重要な流体制御バルブのあらゆる用途に関する。そのような用途は複数の産業内に存在する。特に、本発明は、例えば加工産業に用いられる非常シャットダウンシステムに関する。一般に、石油およびガスプラントは、該プラントのシステム内に空気圧で制御された非常バルブを有する。危険の可能性がある場合、非常バルブは閉じてプラントを隔離するか、開いて制御された流体をバイパスさせる。多くの例において、これらの非常バルブは、数ヶ月又は数年も作動位置を保持する。従って、そのようなバルブについての頻発する問題は、非常時に正しく作動できないことであり、何故なら構成要素が応答に対して急に止まるか遅くなるからである。この問題は危険な状況に繋がる。
本発明は、プラントの通常動作への衝撃を最小化したそのようなバルブの自動化されたテストに関し、危険の可能性がある場合、バルブが意図したように作動する高い信頼性を得る。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の記載
市場内には、非常バルブを含む、バルブを自動的にテストする多数の製品が存在する。これらの多くは、危険な状況時に、所定時間導入されるべき手順を開始することに基づいており、該所定時間はバルブが急に止まらず、正しく自由に作動することを決定するのには十分長いが、バルブが十分に作動せず、制御された工程を妨害するには十分短い時間である。そのような自動的にテストする機械は、当該技術分野で部分的ストロークテストと呼ばれる。
【０００３】
米国特許第6,089,269号は、所定の電圧オフ期間に基づく部分的ストロークの非常バルブを開示している。この6,089,269号特許は、最初はタイマーを最小にし、徐々に電圧オフ期間を増加させて、所望のバルブ位置を越えることを防止することを開示している。
【０００４】
米国特許第6,920,409号は、所定の時間間隔に基づく部分的ストロークテストの方法を記載している。該方法は次に、以前に功を奏したバルブの動作から収集されたデータを、自動的にテストする間に収集されたデータと比較する。重要な局面で、最初のテストと次のテストの間でデータが異なる場合は、バルブが故障する可能性が認識される。
【０００５】
本発明は、最初のテスト又は最初のテストデータの必要なくして、バルブの故障の可能性を検知する方法を記載する。
【発明の概要】
【０００６】
発明の態様
私の発明の主たる目的は、バルブの以前のテストに依存することなく、バルブの部分的ストロークテストを容易にする装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の態様によれば、アクチュエータとバルブ部材を備え、第１の位置と第２の位置の間を移動可能な非常バルブ装置を部分的にストロークする方法は、第１の位置から第２の位置へ装置の部分的なストローク移動を開始する工程と、装置に作用する流体のパラメータを測定する工程と、流体の測定されたパラメータが閾値に達したときに、装置の部分的なストローク移動を逆転させる工程を有する。
【０００８】
測定されたパラメータは、流体圧を含むのが好ましい。方法は更に、測定された圧力を数学モデルと比較して、非常バルブの作動状態を決定する工程を含むのが好ましい。
【０００９】
閾値圧力は、大気圧を超える圧力を含むのが好ましい。
【００１０】
測定されたパラメータは、装置から排出された流体の流速を含むのが好ましい。測定されたパラメータは、装置に供給される流体の流速を含むのが好ましい。
【００１１】
方法は更に、非常バルブを部分的にストロークすることを反復する工程を備え、各部分的なストロークは別々の測定された流体パラメータの閾値を備える。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、アクチュエータとバルブ部材を備え、第１の位置と第２の位置の間を移動可能な非常バルブ装置を部分的にストロークする方法は、装置に供給されるエネルギを調節することによって、第１の位置から第２の位置へ装置の部分的なストローク移動を開始する工程と、装置に作用するエネルギを測定する工程と、測定されたエネルギが閾値に達したときに、装置とバルブの部分的なストローク動作を逆転する工程を有する。
装置に作用するエネルギを測定する工程は、電流を測定する工程を含むのが好ましい。
装置に作用するエネルギを測定する工程は、電圧を測定する工程を含むのが好ましい。
方法は更に、装置に作用する流体圧を測定する工程を含むのが好ましい。方法は更に、測定された圧力を数学モデルと比較して、非常バルブの作動状態を決定する工程を含むのが好ましい。
方法は更に、非常バルブを部分的にストロークすることを反復する工程を備え、各部分的なストロークは別々の測定されたエネルギ閾値を備えるのが好ましい。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、第１の位置と第２の位置の間を移動可能な非常バルブ装置の作動状態を決定する方法は、部分的なストロークテスト時に、装置に作用する圧力を測定する工程と、部分的なストロークテスト時に、装置に作用する圧力を数学モデルと比較する工程とを備える。
数学モデルは非作動状態の装置に基づくのが好ましい。
数学モデルは、部分的なストロークテスト時は一定量を有する装置に基づくのが好ましい。方法は更に、数学モデルとして以下の式を用いる工程を備えるのが好ましい。
【００１４】
【数１】
0005548196.tif 000002
【００１５】
方法は更に、部分的なストロークテスト時に装置に作用する圧力が、数学モデルから閾値の差以上だけ変化するならば、非常バルブが作動状態であることを決定する工程を備えるのが好ましい。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、非常シャットダウンシステムを部分的にストロークさせる方法であって、非常シャットダウンシステムは、
アクチュエータとバルブを備え、パイプライン内の流体流れを制御するように構成され、第１の位置と第２の位置の間を移動可能であり、第２の位置に向かって付勢された非常バルブ装置と、
給電された時に、加圧流体供給部と装置の間に流体流路を付与して、加圧流体を装置に作用させ、それによって装置を第１の位置に移動させ、且つ給電されない時に加圧流体供給部と装置の間の流体流路を閉じ、装置と圧力開放出口の間の流体流路を開いて装置に作用する加圧流体を開放するソレノイドバルブと、
装置上に作用する圧力を測定するように構成された圧力センサを備え、
方法は、
ソレノイドバルブに通電しない工程と、
装置上に作用する加圧流体が開放されると、装置上に作用する圧力を測定する工程と、
ソレノイドバルブに再び給電して、加圧流体供給部と装置の間の流体流路を再び開き、装置と出口の間の流体流路を閉じる工程と、
測定された圧力を数学モデルと比較する工程とを備える。
【００１７】
装置は、装置上に作用する加圧流体が開放されると、第１の位置から第２の位置へ移動するのが好ましい。
【００１８】
方法は更に、測定された圧力が閾値圧力に達すると、ソレノイドバルブに再び給電する工程を備えるのが好ましい。
【００１９】
閾値圧力は、装置が第２の位置に達する前に、加圧流体供給部と装置の間の流体流路が開くように選択されるのが好ましい。
【００２０】
測定された圧力を数学モデルと比較する工程は、測定された圧力と一定量を有する装置に基づいた数学モデルと比較する工程を含むのが好ましい。
【００２１】
測定された圧力を数学モデルと比較する工程は、測定された圧力を以下の式と比較する工程を含むのが好ましい。
【００２２】
【数２】
0005548196.tif 000003
【００２３】
方法は更に、測定された圧力が数学モデルから閾値の差以上だけ変化するならば、非常バルブが作動状態であることを決定する工程を備えるのが好ましい。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、非常バルブは、パイプラインバルブとアクチュエータを含んで、第１の位置と第２の位置との間を移動可能であるバルブ装置と、
給電されたときに、加圧流体供給部と装置の間に流体流路を付与するように構成され、給電されない時に装置と圧力開放出口の間に流体流路を付与するように構成されたソレノイドバルブと、
装置上に作用する流体のパラメータを測定するように構成されたセンサと、
ソレノイドにソレノイド電流を選択的に供給するように配備された制御手段と、
ソレノイドバルブからソレノイド給電を外すことによって、パイプラインバルブの部分的なストロークを開始し、それによってソレノイドバルブに給電せず、アクチュエータ上に作用する流体の測定されたパラメータが閾値に達したときにソレノイドバルブに再び給電するテスト手段とを備える。
【００２５】
測定されたパラメータは、流体圧を含むのが好ましい。
【００２６】
更に、テスト手段は、測定された流体圧を数学モデルと比較するように構成されて、パイプラインバルブの作動状態を決定するのが好ましい。
【００２７】
数学モデルは、一定量を有する装置に基づいているのが好ましい。
【００２８】
数学モデルは、以下の式を備えるのが好ましい。
【００２９】
【数３】
0005548196.tif 000004
【００３０】
閾値は大気圧を越える圧力を有するのが好ましい。
【００３１】
測定されたパラメータは、装置から排出される流体の流速を含むのが好ましい。
【００３２】
測定されたパラメータは、装置に供給される流体の流速を含むのが好ましい。
【００３３】
装置は更に、装置を第１の位置に向けて付勢するように構成された付勢手段を備えるのが好ましい。
【００３４】
加圧流体供給部は、付勢手段に打ち勝ち、装置を第１の位置に保持するのに十分な圧力を付与することができるのが好ましい。
【００３５】
装置はソレノイドバルブが給電されない後に、第１の位置から第２の位置に向けて動くのが好ましい。
【００３６】
ソレノイドバルブに再び給電される時点の所定圧力は、非常バルブの部分的なストローク時に、装置が第２の位置に達しないように選択されるのが好ましい。
【００３７】
テスト手段は、パイプラインバルブの部分的なストロークを反復するように開始し、各部分的なストロークは別々の測定された流体パラメータ閾値を備えるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
本発明の例が、添付の図面を参照することによって、ここに記載される。
【図１】アクチュエータによって制御される流体作動型バルブからなる非常シャットダウンシステムの図であり、システムの作動完全性をテストするのに用いられる圧力トランスデューサを備える。
【図２】時間と対照して、図１に記載されたシステムから成された一般的な測定結果のグラフであり、自動化されたテスト時系列内の重要事項を一緒に示している。
【図３】アクチュエータによって制御される流体作動型バルブからなる非常シャットダウンシステムの図であり、システムの作動完全性をテストするのに用いられる位置トランスデューサを備える。
【図４】アクチュエータによって制御される流体作動型バルブからなる非常シャットダウンシステムの図であり、システムの作動完全性をテストするのに用いられる圧力トランスデューサおよび位置トランスデューサを備える。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１―図４および以下の記載は、特定の例を記述し、当該技術分野の専門家に本発明のベストモードを以下に製作し用いるかを開示している。進歩性のある原理を開示する目的から、幾つかの従来の態様は、簡略化され、又は省略された。当該技術分野の専門家は、本発明の範囲に含まれるこれらの例から変形例を理解するだろう。当該技術分野の専門家は、以下に記載された特徴が種々の方法で組み合わされて、本発明の多数の変形例を形成することを理解するだろう。その結果、本発明は、以下に記載した特定例に限定されない、しかし、特許請求の範囲およびその均等物によって限定される。
【００４０】
図１は、流体作動型バルブ装置からなる非常シャットダウンシステム(10)内における本発明の実施例の図である。流体は、空気圧で供給される流体、油圧で供給される流体、又は他の任意の適切な流体であってもよい。バルブ装置は、パイプラインバルブ(101)およびアクチュエータ(103)を備える。非常シャットダウンシステム(10)は、パイプライン(100)、パイプラインバルブ(101)、アクチュエータ連繋具(102)への非常バルブ、アクチュエータ(103)、アクチュエータ戻しバネ(104)、ソレノイドバルブ(105)、制御流体供給部(106)、制御手段(107)、給電(108)、テスト手段(109)、ソレノイド給電部(110)、センサ(111)、および制御流体導管(112)を備える。
【００４１】
非常シャットダウンシステム(10)は危険が検知された際に、パイプラインバルブ(101)を用いて、パイプライン(100)の流体流路を閉じるべく配備されている。
或いは、非常シャットダウンシステム(10)はパイプラインバルブ(101)を開くように作動して、それによって、パイプライン(100)を介してバイパスを作る。以下に続く記載はパイプラインバルブ(101)のような非常バルブに関するが、本発明は他のタイプのバルブのテストにも等しく適用可能であると理解されるべきである。
【００４２】
同様に、以下の記載はノーマリオ−プン型のバルブを指向しているが、本発明はノーマリクローズタイプのバルブにも等しく適用可能である。
【００４３】
通常動作時にて、危険が認識されない状態で、制御手段(107)はテスト手段(109)に給電(108)し、同様にテスト手段はソレノイドバルブ(105)にソレノイド給電(110)する。
【００４４】
本発明の他の実施例によれば、テスト手段(109)は制御手段(107)内に含まれ、このようにして、制御手段(107)はソレノイドバルブ(105)にソレノイド給電(110)する。制御手段(107)はプロセッサユニット、ＣＰＵ、ユーザインターフェイス等から構成される。
【００４５】
本発明の実施例によれば、ソレノイドバルブ(105)に給電された状態にて、ソレノイドバルブは、流体導管(112)を通って制御流体供給部(106)とアクチュエータ(103)の間に流体流れを提供する。ソレノイドバルブ(105)はまた圧力開放出口を含む。ソレノイドバルブ(105)が給電されたとき、バルブ装置とソレノイドバルブの圧力開放出口の間の流体通路が閉じる。
【００４６】
本発明の一実施例によれば、バルブ装置はアクチュエータ(103)に流体が行き来可能に繋がり(fluid communication)、ソレノイドバルブ(105)の圧力開放出口が閉じる。しかし、アクチュエータ(103)がない実施例では、流体通路は直にパイプラインバルブ(101)に繋がる。以下の記載は、単に説明の目的から、流体がアクチュエータ(103)に繋がっている実施例に限定される。アクチュエータ(103)を十分に加圧すれば、アクチュエータ(103)と戻しバネ(104)の摩擦力を越え、非常バルブをアクチュエータ連繋具(102)に繋ぎ、今度はパイプライン(100)内のパイプラインバルブ(101)を第１の位置に動かす。本発明の一実施例によれば、パイプラインバルブ(101)の第２の位置は、パイプライン(100)を通る流体流れを阻止する。本発明の他の実施例によれば、パイプラインバルブ(101)の第２の位置により、パイプライン(100)を通る流体流れが許される一方、第１の位置は、パイプライン(100)を通る流体流れを阻止する。
【００４７】
シャットダウンシステム(10)にとって望ましい条件下で、制御手段(107)はテスト手段(109)への給電(108)を外し、従ってテスト手段はソレノイドバルブ(105)へのソレノイド給電(110)を外す。ソレノイドバルブ(105)に給電されない状態であるから、制御流体供給部(106)とアクチュエータ(103)の間の流体流れは阻止され、アクチュエータ(103)とソレノイドバルブ(105)の圧力排出出口の間の流体流れが開く。一旦、アクチュエータ(103)がもはや加圧されないと、バネ(104)はアクチュエータ(103)の摩擦に打ち勝ち、延びることができる。これにより、アクチュエータ連繋具(102)への非常バルブが、パイプライン(100)内で第１の位置から第２の位置に移動する。
【００４８】
本発明の一実施例によれば、制御手段(107)はテスト手段(109)に信号を送信して、非常シャットダウンシステム(10)の部分的なストロークテストを開始することができる。部分的なストロークテストは、上記に概説した動作に続くが、しかし、ソレノイド(105)はパイプライン(100)内でパイプラインバルブ(101)を閉じる前に、再び給電される。パイプラインバルブ(101)は、パイプライン(100)を通る流体流れを完全には閉じないから、パイプラインバルブ(101)が作動しているかを決定する他の方法があるに違いない。更に、完全に閉じると、パイプラインの動作に重大な影響を与えるから、部分的なストロークテスト時にパイプラインバルブ(101)を完全に閉じることは望ましくない。従って、部分的なストロークテストは、全閉の前に終了しなければならない。
従来技術において、部分的なストロークテストは、所定時間後、或いはリミットスイッチによって決定されるバルブ位置に基づいて終了する。しかし、装置に作用する流体の種々のパラメータは既に測定されているから、本発明の実施例によれば、部分的なストロークテストは流体の測定されたパラメータに基づいて制御される。
例えば、測定されたパラメータが閾値に達すると、ソレノイド(105)は再び給電される。測定されたパラメータは、例えば、圧力、流速、又はバルブ装置に作用する流体の圧力、流速の組み合わせを含んでもよい。一旦、測定されたパラメータが閾値に達すると、部分的なストロークテストは終了し、ソレノイド(105)は再び給電される。
【００４９】
更に、多くの状況において、従来技術で見られる減速された速度ではなく、通常の作動速度で部分的なストロークテストを実行するのが望ましい。バルブは減速された速度では意図したように作動せず、従ってテストは不十分な結果をもたらす。従って、本発明の実施例によれば、部分的なストロークテストは通常の作動速度で実行される。しかし、減速された速度で実行するのが望ましい状況があり得て、従って、本発明の他の実施例によれば、部分的なストロークテストは減速された作動速度で実行される。
【００５０】
本発明の他の実施例によれば、装置、特にアクチュエータ(103)への加圧された流体流れ、又はアクチュエータ(103)からの加圧された流体流れの流速が測定される。流速が閾値に達すると、テスト手段(109)は部分的なストロークテストを終了する。尚、本発明の他の実施例に拠れば、テスト手段(109)はソレノイド(105)に作用するエネルギを測定する。ソレノイド(105)上に作用するエネルギが閾値レベルに達すると、テスト手段(109)は部分的なストロークテストを終了することができる。
本発明は、パイプラインバルブ(101)の作動状態を決定する方法を提供する。幾つかの実施例において、ソレノイド(105)上に作用する測定されたエネルギは、電流減衰又は電圧減衰を含むと理解されるべきである。これは、エネルギがソレノイド(105)に供給されて、パイプラインバルブ(101)を開き状態に保ち、このようにして、部分的なストロークテスト時に、エネルギがソレノイド(105)から除去される場合である。
しかし、他の実施例において、エネルギは通常はソレノイド(105)に供給されず、むしろ、部分的なストロークテスト時にソレノイド(105)に供給される。
この実施例において、ソレノイド(105)に作用するエネルギはエネルギ減衰ではなく、電流又は電圧供給を含む。
【００５１】
本発明の実施例によれば、制御手段(107)は非常バルブの部分的なストロークテストを開始する。テスト結果を以前に得られた従来データと比較する従来技術と異なり、本発明はパイプラインバルブ(101)の作動状態を確認するのに、従前のテスト又は以前に得られたデータを必要とはしない。
【００５２】
図２は、非常シャットダウンシステム(10)内の本発明の実施例の時間に対し、図１に記載されたシステム(10)からなされる一般的な圧力測定のグラフである。
【００５３】
以下に記載するように、テスト手段(109)は非常シャットダウンシステム(10)からなされる圧力測定結果を、軌跡Ａのような数学モデルと比較することができる。軌跡Ａは、バルブ装置が急に停止した(seized)場合に、流体導管(112)内の圧力センサ(111)によって測定される見込み圧力の軌跡を示す。アクチュエータ(103)が急に停止したならば、バネ(104)は圧力損失時にシステムから動かない。従って、アクチュエータ(103)は一定量を有すると特徴付けられる。この一定量のシステムの圧力減衰は、
【００５４】
【数４】
0005548196.tif 000005
【００５５】
のような数学モデルとして特徴付けられる。ここで、
Ｐ＝圧力
ａ＝システムについての一定値
ｅ＝自然対数の底
ｂ＝時間定数
ｔ＝時間
上記に提供された式は、単なる一数学モデルであり、他の数学モデルが使用され得ることが理解されるだろう。更に、数学的分析の他の公式が、圧力読み込みから得られるデータに実行される。例えば、本発明の実施例によれば、部分的なストロークテストは反復して実行される(一連の多数のテスト)。この実施例によれば、各テストから得られる測定された流体パラメータは、互いに比較される。本発明の他の実施例によれば、各テストは測定された流体パラメータについての別々の閾値に基づいて終了する。
【００５６】
アクチュエータ(103)が急に停止すると、システムの圧力は急激に減衰し、これは軌跡Ａとして示される。対照的に、軌跡Ｂはバルブ装置が作動状態であるパイプラインバルブ(101)のテスト時に、圧力センサ(111)から得られる圧力の軌跡を示す。地点(200)にて、テスト手段(109)はソレノイドバルブ(105)からソレノイド給電(110)を外し、このようにしてソレノイドバルブ(105)に給電しない。生じる電力減衰は測定され得る。本発明の一実施例によれば、測定された電力が閾値レベルに達すると、制御手段(107)は部分的なストロークテストを終了する。一般的に、給電(110)がソレノイドバルブ(105)から外されるときと、ソレノイドバルブ(105)が実際に動くときの間では、時間遅延がある。
地点(201)においてソレノイドバルブ(105)には給電されず、このようにして、アクチュエータ(103)からの制御流体供給部(106)を閉じ、同時にアクチュエータ(103)上に作用する圧力と流体導管(112)内の圧力がソレノイドバルブ(105)内の圧力開放出口を通って、大気圧まで減圧される。流体導管(112)の減圧は、地点(201)にて見られ、該地点で圧力が低下する。非常シャットダウンシステム(10)の緻密な構成により、センサ(111)は短時間の攪乱を受け、これは図２に地点(201)と地点(202)の間に示される。
本発明の一実施例によれば、センサは圧力センサを含む。しかし、本発明の他の実施例によれば、センサ(111)は装置に供給され、又は装置から排出される流体の流れを測定する流れセンサを含む。
【００５７】
攪乱の期間後に、地点(202)にて開始すると示されるように、圧力減衰が安定する。圧力は地点(202)にて減衰するが、システム内の圧力はバネ(104)の力に打ち勝つにはまだ十分に高く、このようにして、アクチュエータ(103)は未だ動かない。従って、システムは一定量を有すると特徴付けられ、圧力センサ(111)によって測定される圧力は軌跡Ａで記載されるように数学的カーブに追随する。軌跡Ｂは、戻りバネ(104)のバネ力がアクチュエータ(103)の摩擦力およびアクチュエータ(103)上に作用する圧力に打ち勝つまで、数学モデルに追随する。一旦、アクチュエータ(103)が動くと、システム内の圧力はもはや一定量を有さず、このようにして圧力センサ(111)によって測定される圧力は軌跡Ａから離れる。これは地点(204)にて見られる。軌跡Ａから離れることはパイプラインバルブ(101)の作動を示す、何故ならパイプラインバルブ(101)は、アクチュエータ繋ぎ具(102)への非常バルブを介してアクチュエータ(103)に直に繋がるからである。しかし、テストから得られる圧力が、システム内に圧力がなくなるまで軌跡Ａを追随するならば、アクチュエータ量はおそらく変化せず、従って、パイプラインバルブ(101)は第１の位置から第２の位置へ動くことができない。
【００５８】
図２はまた、地点(203)とともに軌跡Ｃを示し、地点(203)は軌跡Ｂが軌跡Ｃと交差する点である。軌跡Ｃは測定されたパラメータの閾値である。パラメータは閾値圧力又は閾流速を含む。閾値はテスト手段(109)内にプログラムされるか、ユーザによって設定され得る。テストラン中は、閾値圧力は、テスト手段(109)がソレノイドバルブ(105)へのソレノイド給電(110)を復帰させる圧力を示す。ソレノイドバルブ(105)に給電しないのと同様に、ソレノイドバルブ(105)に再び給電することは、一般に電力が供給される時と、ソレノイドバルブ(105)が実際に動く時との間に時間遅延がある。従って、軌跡Ｃは、バネ(104)がアクチュエータ(103)に作用する圧力に完全に打ち勝つ地点の前に、ソレノイドバルブ(105)が動くような閾値に選択される。この閾値にてソレノイドバルブ(105)に給電することにより、パイプラインバルブ(101)は第２の位置まで完全には動くことができない。その代わり、アクチュエータ(103)は部分的にストロークすることだけができ、このようにして、パイプラインバルブ(101)を開状態に維持し、システム(10)内の如何なる攪乱も防ぐ。所定時間の後に、テスト手段は圧力センサ(111)を用いて流体導管(112)内の圧力を監視することを中止し、これが地点(205)である。流体の流速が閾値に達すれば、ソレノイドバルブ(105)が再び給電されることが理解されるだろう。
他の実施例によれば、ソレノイドバルブ(105)は、ソレノイドバルブ(105)上に作用するエネルギが閾値レベルに達するときに、再び給電される。
【００５９】
図２に記載されたテスト手順が終了した後に、テスト手段(109)は、テスト手順時に流体導管(112)内の圧力センサ(111)によって測定され、アクチュエータ(103)上に作用する圧力を分析して、地点(202)と地点(203)間のデータを決定する。地点(202)と地点(203)間のデータから、軌跡Ｂの圧力形状(profile)は数１又は同様の式の数学モデルから生成された軌跡Ａの圧力形状と一致することが予想される。地点(204)と地点(205)間のデータも、また分析される。地点(204)にて開始すると、軌跡Ｂの測定された圧力形状は、軌跡Ａによって表される数学モデルから逸脱する。２つの圧力形状が閾量以上だけ異なれば、バルブは十分に作動したと考えられる。他方で、圧力形状が略一致し、又は軌跡Ａから閾値量を越えて逸脱しなければ、バルブは作動することができないと考えられ、更なる調査が必要である。
【００６０】
上記の記載は、パイプライン(100)を閉じる何れかの非常シャットダウンシステムに関し、又は上記の記載の他の実施例は、システムをシャットダウンするのが好ましい条件下で、バルブは閉じずに開くバイパス非常シャットダウンシステムに関すると理解されるべきである。
【００６１】
図３は、上記の記載に対する他の実施例を示し、非常シャットダウンシステム(30)の図であり、該非常シャットダウンシステム(30)はバルブ装置を備え、該バルブ装置は該システム(30)の作動完全性をテストするのに用いられる位置トランスデューサ(113)を有してアクチュエータ(103)によって制御されるパイプラインバルブ(101)を備える。この代替実施例内にて、位置トランスデューサ(113)は、アクチュエータ(103)の出力に接続される。前記のテスト手順時に、位置トランスデューサ(113)はテスト手段(109)によって用いられて、バルブ(101)が十分に作動したと考えられるかを直に決定する。
【００６２】
図４は、前記の記載の他の実施例を示し、アクチュエータ(103)によって制御され空気圧で作動するバルブ(101)を備えた非常シャットダウンシステム(40)の図を提供し、該アクチュエータは圧力トランスデューサ(111)と、システム(40)の作動完全性をテストするのに用いられる位置トランスデューサ(113)を備える。この代替実施例内において、位置トランスデューサ(113)および圧力センサ(111)からの結合されたデータはテスト手段(109)によって用いられて、バルブが十分に作動したと考えられるかを決定する。
【００６３】
上記の実施例の詳細な記載は、発明者によって本発明の範囲内と考えられる全ての実施例の記載を包括するものではない。実際に、当該技術分野の専門家は、上記記載の実施例は種々に結合され又は除去されて、更なる実施例を生成し、そのような実施例は本発明の範囲および開示内に含まれることを理解するだろう。当該技術分野の専門家は、上記記載の実施例は全体的又は部分的に結合されて、本発明の範囲および開示内にて更なる実施例を生成する。
【００６４】
このようにして、説明の目的で、本発明の実施例及び例がここに記載されたが、関連技術分野の専門家が判るように、本発明の範囲内で種々の均等な修正が可能である。ここで提供された開示は他のバルブシステムに適用でき、上記および添付の図面に示された実施例だけに適用されない。従って、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。
【図１】
0005548196.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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