(57)【要約】【課題】弁本体の弁座部からのプロセス流体の漏洩を確実に防止して、エロージョンによって弁座部が損傷することを防止する。【解決手段】制御装置１０からの操作信号１０ｏを電動式アクチュエータ９に与えて弁ステム８を駆動し、この弁ステム８を介して弁プラグ７を移動させることにより弁開度を制御するようにした電動駆動式調節弁において、制御装置に所定時間毎に出力信号を生じるタイマ１３を設け、このタイマの出力信号１３ｏに基づいて電動式アクチュエータに所定時間毎の弁締切信号を与え、弁プラグ７、弁座部６間に定期的に締切トルクを作用させるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置からの操作信号を電動式アクチュエータに与えて弁ステムを駆動し、この弁ステムを介して弁プラグを移動させることにより弁開度を制御するようにした電動駆動式調節弁において、
前記制御装置に所定時間毎に出力信号を生じるタイマを設け、このタイマの出力信号に基づいて前記電動式アクチュエータに所定時間毎の弁締切信号を与え、当該電動式アクチュエータによって前記弁ステムを介して弁プラグ、弁座部間に締切トルクを作用させることを特徴とする電動駆動式調節弁。
【請求項２】
制御装置からの操作信号を電動式アクチュエータに与えて弁ステムを駆動し、この弁ステムを介して弁プラグを移動させることにより弁開度を制御するようにした電動駆動式調節弁において、
前記弁ケーシングの２次側流路に流体の物理量を監視するセンサーを設け、前記制御装置に前記センサーからの検出信号と予め定めた設定値とを比較して流体の漏洩の有無を判定する判定部を設け、この判定部が流体の漏洩ありと判定したときは前記電動式アクチュエータに弁締切信号を与え、当該電動式アクチュエータによって前記弁ステムを介して弁プラグ、弁座部間に締切トルクを作用させることを特徴とする電動駆動式調節弁。
【請求項３】
前記プロセス流体の物理量を監視するセンサーを温度センサー、圧力センサー、または流量センサーで構成したことを特徴とする請求項２記載の電動駆動式調節弁。
【請求項４】
制御装置からの操作信号を電動式アクチュエータに与えて弁ステムを駆動し、この弁ステムを介して弁プラグを移動させることにより弁開度を制御するようにした電動駆動式調節弁において、
前記弁ステムに締切トルクを常時作用させる向きのスプリングを装着したことを特徴とする電動駆動式調節弁。
【請求項５】
制御装置からの操作信号を電動式アクチュエータに与えて弁ステムを駆動し、この弁ステムを介して弁プラグを移動させることにより弁開度を制御するようにした電動駆動式調節弁において、
前記弁ケーシング内の弁座部の下部に弁座部に締切トルクを常時作用させる方向のスプリングを装着したことを特徴とする電動駆動式調節弁。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載された電動駆動式調節弁を備えたプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動駆動式調節弁に係り、特に弁座部からの流体の漏洩対策を施した電動駆動式調節弁およびその電動駆動式調節弁を備えたプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動駆動式調節弁（以下、電動調節弁と略称する）とは弁本体に電動式アクチュエータを組合わせ、電動機の回転をギヤーで減速し、送りねじによって弁の開閉を行うようにしたものであり、弁ケーシングの１次側流路（入口側流路）、２次側流路（出口側流路）間に形成された弁室内にケージを配置し、このケージ内で弁座部および弁プラグを対向配置し、弁プラグを弁ステムで上下に操作するようにした弁本体と、弁ステムを駆動する電動式アクチュエータとから構成されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
電動式アクチュエータは、制御装置からの操作信号を受け、その値に対応した弁開度になるように弁プラグの送り量を操作するように構成されており、弁プラグは操作信号に対応して全開状態、全閉状態あるいは任意の弁開度で止めることができるようになっている。
【０００４】
なお、制御装置は電動式アクチュエータに対し弁操作時のみ操作信号を与え、弁が所定位置まで移動（回転）した後は操作信号を消失させて電動式アクチュエータ自体でその状態を維持するようにしている。
【０００５】
電動調節弁の使用例としては、流量設定値とフィードバック値との偏差に応じて弁開度を連続して制御するのが一般的であるが、火力発電プラントの配管系に設置される電動調節弁では、通常のプラント運転時には全閉状態にしておく使用例も見受けられる。
【０００６】
例えば、火力発電プラントにおいては、ボイラへ給水するために脱気器から送られてくる給水を昇圧して給水加熱器に供給するようにしており、しかもボイラ給水ポンプによる温度上昇の防止のため、ポンプ最低必要流量（ミニマムフロー量）を確保する制御を実施している。このため、万一給水ポンプの吸込流量がミニマムフロー量以下となったとき、通常のプラント運転時に全閉状態としている弁を開いて脱気器にミニマムフロー量を再循環させるようにしている。
【０００７】
なお、上記のようにボイラ給水系に適用されている技術ではないが、あらかじめ弁の監視運転モードに先立って１次側配管圧力を一定時間検出してアクチュエータに入力し、このデータに基づいて判定基準を作成しておき、監視運転モード時に検出した圧力変動データをこの判定基準と比較することにより、１次側で検出された圧力変動値の異常値がウォータハンマーに起因するものであるかそれともバルブ２次側への漏洩に起因するものであるかを判定し、２次側への漏洩に起因するものと判定した場合は、バルブアクチュエータを作動させてバルブ全閉位置の調整を自動で行うようにした発明が公開されている（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】社団法人日本機械学会、機械工学便覧、昭和４３年１月１５日、第５版、第２１編第２８頁（２１−２８）
【特許文献１】特開２００２−１８１２２９号公報（第３頁、図２−図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した脱気器にミニマムフロー量を再循環させる際に開く弁のステムは、給水の温度変化によって希に熱伸縮が生じる場合がある。弁ステム長が伸縮した場合、弁シート部すなわち弁プラグと弁座部との接触面に僅かな隙間ができてそこから高温高圧の給水が漏洩し、この状態が放置されると、エロージョンによって弁座部が損傷を受ける可能性がある。
【０００９】
また、上記特許文献１に記載の発明の場合は、バルブ２次側で直接流体の漏洩を検出するものではなく、監視運転モードに先立って予め作成しておいた判定基準と、監視運転モード時に検出された実際の圧力変動データとを比較するので、この発明を前述の火力発電プラントの給水系に適用した場合、流体に僅かな漏洩が生じたときに、１次側に圧力変動として現れるかどうか疑問であり、もし１次側に圧力変動として現れるとしてもノイズとの弁別を正しく行うためには判定基準の作り方が非常に難しく、結局アクチュエータの設計が非常に難しいものとなる。
【００１０】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、本発明の第１の目的とするところは、弁本体の弁座部からの流体の漏洩を確実に防止し、エロージョンによって弁座部が損傷することを防止するようにした電動駆動式調節弁および電動駆動式調節弁を備えたプラントを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的とするところは、弁本体の弁座部からの流体が漏洩した場合、簡単かつ確実に検出して漏洩による影響を最小限度に止め、エロージョンによって弁座部が損傷することを防止するようにした電動駆動式調節弁および電動駆動式調節弁を備えたプラントを提供することにある。
【００１２】
さらに、本発明の第３の目的とするところは、弁プラグおよび弁座部間にスプリングで常時一定の押付力を作用させることにより、弁本体に経年的な締付トルクの変化の影響を及ぼさないようにしてエロージョンによる弁座部が損傷することを防止するようにした電動駆動式調節弁および電動駆動式調節弁を備えたプラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る電動駆動式調節弁の発明は、制御装置からの操作信号を電動式アクチュエータに与えて弁ステムを駆動し、この弁ステムを介して弁プラグを移動させることにより弁開度を制御するようにした電動駆動式調節弁において、前記制御装置に所定時間毎に出力信号を生じるタイマを設け、このタイマの出力信号に基づいて前記電動式アクチュエータに所定時間毎の弁締切信号を与え、当該電動式アクチュエータによって前記弁ステムを介して弁プラグ、弁座部間に締切トルクを作用させることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に係る電動駆動式調節弁の発明は、制御装置からの操作信号を電動式アクチュエータに与えて弁ステムを駆動し、この弁ステムを介して弁プラグを移動させることにより弁開度を制御するようにした電動駆動式調節弁において、前記弁ケーシングの２次側流路に流体の物理量を監視するセンサーを設け、前記制御装置に前記センサーからの検出信号と予め定めた設定値とを比較して流体の漏洩の有無を判定する判定部を設け、この判定部が流体の漏洩ありと判定したときは前記電動式アクチュエータに弁締切信号を与え、当該電動式アクチュエータによって前記弁ステムを介して弁プラグ、弁座部間に締切トルクを作用させることを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項４に係る電動駆動式調節弁の発明は、制御装置からの操作信号を電動式アクチュエータに与えて弁ステムを駆動し、この弁ステムを介して弁プラグを移動させることにより弁開度を制御するようにした電動駆動式調節弁において、前記弁ステムに締切トルクを常時作用させる向きのスプリングを装着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、制御装置に設けたタイマによって定期的に弁プラグ、弁座部間に一定の締切トルクを作用させるようにしたので、弁ステム長が伸縮したとしても、弁プラグ、弁座部間に隙間が生じるようなことはなく、したがって、エロージョンによって弁座部を損傷するような事態に進展することを防止することができる。
【００１７】
また、第２の発明によれば、弁本体の２次側流路にセンサーを設けて流体の漏洩を監視するようにしたので、万一弁座部から漏洩があった場合、弁プラグ７に締切トルクを与えて弁プラグ７、弁座部６間を密着させるようにしたので、以後、流体の漏洩を止め流体漏洩の影響を最小限度に抑制することができる。
【００１８】
さらに、第３の発明によれば、弁プラグを弁座部間にスプリングで常時一定の押付力を作用させるようにしたので、各種センサーを設置する必要がなく、また、制御装置にロジック回路を追加することなく、弁本体に経年的な締付トルクの変化の影響を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る電動駆動式調節弁の実施例について、図面を参照して説明する。なお、各図を通して共通する部分には同一符号をつけて重複した説明は省略する。
【００２０】
（実施例１）
図１は、本発明に適用される一般的な電動調節弁の特に弁本体を詳細に示す断面図である。  
図１において、１は火力発電プラントのボイラ給水ポンプのミニマムフロー量を確保するための再循環系に設けた電動調節弁の弁本体であり、弁ケーシング２の１次側流路（入口側流路）３、２次側流路（出口側流路）４間に形成された縦位置の弁室内に円筒型のケージ５を配置し、このケージ５内に弁座部（シートリング）６および弁プラグ７を対向配置し、さらに弁プラグ７を弁ステム８により上下に駆動することで弁開度を制御するように構成されている。そして、弁ステム８は電動式アクチュエータ９によって送り量を制御されるようになっている。
【００２１】
しかも、前記電動式アクチュエータ９は、制御装置１０からの操作信号１０ｏを受けてその値に対応した弁開度になるように弁ステム８を介して弁プラグ７の送り量を正確に操作するように構成されており、操作信号によって全開状態、全閉状態（締切状態）あるいは任意の弁開度で弁プラグ７の位置を維持できるようになっている。
【００２２】
図２は本発明の実施例１に係る電動調節弁の模式図である。  
本実施例１に係る電動調節弁は、弁本体１を全閉にしている状態すなわち締切状態において、制御装置１０から電動式アクチュエータ９に対して定期的に操作信号１０ｏを与え、弁プラグ７、弁座部６間に定期的に締切トルクを作用させるように構成したものである。
【００２３】
すなわち、前記制御装置１０は図示しないプラント内の任意の制御部から出力された制御指令１１ｉを入力し、全閉指令信号１１ｏを出力する全閉指令信号出力部１１と、弁締切信号１２０を出力する弁開度≦０％信号発生部１２と、予め定めた時間毎に出力信号を生じるタイマ１３と、弁開度≦０％信号発生部１２からの弁締切信号１２ｏとタイマ１３の出力信号１３ｏとのアンド条件成立を検出するアンド回路１４と、このアンド回路１４の出力信号１４ｏと全閉指令信号出力部１１の全閉指令信号１１ｏとのオア条件を検出するオア回路１５とを備えており、全閉指令条件が揃ったときにオア回路１５から電動式アクチュエータ９に操作信号１０ｏを出力するように構成されている。
【００２４】
弁本体１自体が正常なときは、全閉指令信号出力部１１から全閉指令信号１１ｏが一旦出力されると電動式アクチュエータ９は予定の締切トルクによって弁プラグ７、弁座６間を密着した状態すなわち全閉状態にする。このためプロセス流体は弁本体１で遮断された状態になっている。
【００２５】
ところで、このように弁本体１が全閉状態において、弁ステム８がプロセス流体の温度変化によって弁ステム長が変わると締切トルクが変化し、場合によっては弁プラグ７、弁座部６間に若干隙間が生じてそこからプロセス流体が漏洩し、この状態を放置しておけば、エロージョンによって弁座部６が損傷する可能性がある。
【００２６】
しかしながら、本実施例１は弁本体１を全閉にしている状態において、制御装置１０に設けたタイマ１３によって予め定めた時間毎にすなわち定期的に電動式アクチュエータ９に対して操作信号１０ｏを与えて弁プラグ７、弁座部６間に一定の締切トルクを作用させるようにしたので、万一、プロセス流体の温度変化によって弁ステム長が伸縮したとしても、弁プラグ７、弁座部６間に隙間が生じるようなことはなく、したがって、プロセス流体の漏洩によるエロージョンによって弁座部６を損傷するような事態を未然に防ぐことができる。
【００２７】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２に係る電動調節弁の模式図である。  
本実施例２に係る電動調節弁は、弁本体１を全閉にしている状態（締切状態）において、弁本体１の２次側流路温度を常時監視し、２次側流路温度が設定値以上になった場合、プロセス流体の漏洩があるものと判定し、制御装置１０から電動式アクチュエータ９に対して弁本体１の２次側流路温度変化に応じて断続的に弁座部に締切トルクを与えるようにしたものである。
【００２８】
すなわち、弁ケーシング２の２次側流路４に温度センサー（ＴＥ）１６を設置して２次側流路温度を常時監視し、一方、制御装置１０には温度センサー１６の出力信号１６ｏを入力し、この信号１６ｏが設定値以上になるとプロセス流体の漏洩があるものと判定して動作出力１７ｏを生じる２次側流路温度判定部１７設けるようにしたものである。
【００２９】
プラント運転中に弁ステム８の伸縮により弁プラグ７、弁座部６間に若干の隙間が生じてその隙間からプロセス流体が漏洩した場合、プロセス流体は温度が高いため温度センサー１６によって検出され、その検出温度信号が制御装置１０内の２次側流路温度判定部１７に入力されて設定値と比較される。２次側流路温度判定部１７は温度センサー１６からの検出温度が予め定めた設定値以上であれば、動作出力１７ｏを生じる。すると、制御装置１０はアンド回路１４、オア回路１５を経て電動式アクチュエータ９に対して弁プラグ７、弁座部６間に一定の締切トルクを作用させるための指令を与える。この結果、弁プラグ７は現状の位置よりもさらに弁座部６側に押し下げられて弁プラグ７、弁座部６間を密着させ、プロセス流体の漏洩を止める。
【００３０】
以上述べたように、本実施例２に係る電動調節弁は、弁ケーシング２の２次側に設置した温度センサー１６により弁本体１の２次側流路温度を直接監視し、その検出温度が２次側流路温度判定部で予め定めた設定値以上の場合、プロセス流体の漏洩があるものと判定し、弁プラグ７に締切トルクを与えて弁プラグ７、弁座部６間を密着させるようにしたので、以後、プロセス流体の漏洩を止めることができる。
【００３１】
したがって、本実施例２によれば、弁ステム長の伸縮による締付力トルク減少によってプロセス流体が漏洩したとしても、特許文献１に記載の発明のような難しい判定基準を設ける必要のない簡単な装置でプロセス流体の漏洩の影響を最小限度にとどめることができる。
【００３２】
（実施例３）
図４は本発明の実施例３に係る電動調節弁の模式図である。  
本実施例３に係る電動調節弁は、弁本体１を全閉にしている状態（締切状態）において、弁本体１の２次側流路圧力を常時監視し、２次側流路圧力が設定値以上になった場合、プロセス流体の漏洩があるものと判定し、制御装置１０から電動式アクチュエータ９に対して弁本体１の２次側流路圧力変化に応じて断続的に弁座部に締切トルクを与えるようにしたものである。
【００３３】
すなわち、弁ケーシング２の２次側流路４に圧力センサー（ＰＴ）１８を設置して２次側流路圧力を常時監視し、一方、制御装置１０には圧力センサー１８の出力信号１８ｏを入力し、この信号１８ｏが設定値以上になるとプロセス流体の漏洩があるものと判定して動作出力１９ｏを生じる２次側流路圧力判定部１９設けるようにしたものである。
【００３４】
プラント運転中に弁ステム８の伸縮により弁プラグ７、弁座部６間に若干の隙間が生じてその隙間からプロセス流体が漏洩した場合、プロセス流体は圧力が高いため圧力センサー１８によって検出され、その検出圧力信号が制御装置１０内の２次側流路圧力判定部１９に入力されて設定値と比較される。２次側流路圧力判定部１９は圧力センサー１８からの検出圧力が予め定めた設定値以上であれば、プロセス流体の漏洩があるものと判定して動作出力１９ｏを生じる。すると、制御装置１０はアンド回路１４、オア回路１５を経て電動式アクチュエータ９に対して弁プラグ７、弁座部６間に一定の締切トルクを作用させるための指令を与える。この結果、弁プラグ７は現状の位置よりもさらに弁座部６側に押し下げられて弁プラグ７、弁座部６間を密着させ、プロセス流体の漏洩を止める。
【００３５】
以上述べたように、本実施例３に係る電動調節弁は、弁ケーシング２の２次側に設置した圧力センサー１８により弁本体１の２次側流路圧力を直接監視し、その検出圧力が２次側流路圧力判定部で予め定めた設定値以上の場合、プロセス流体の漏洩があるものと判定し、弁プラグ７に締切トルクを与えて弁プラグ７、弁座部６間を密着させるようにしたので、以後、プロセス流体の漏洩を止めることができる。
【００３６】
したがって、本実施例３によれば、弁ステム長の伸縮による締付力トルク減少によってプロセス流体が漏洩したとしても、実施例２同様、特許文献１に記載の発明のような難しい判定基準を設ける必要のない簡単な装置でプロセス流体の漏洩の影響を最小限度にとどめることができる。
【００３７】
（実施例４）
図５は本発明の実施例４に係る電動調節弁の模式図である。  
本実施例４に係る電動調節弁は、弁本体１を全閉にしている状態（締切状態）において、弁本体１の２次側流路流量を常時監視し、２次側流路流量が予定値以上になった場合、プロセス流体の漏洩があるものと判定し、制御装置１０から電動式アクチュエータ９に対して弁本体１の２次側流路流量変化に応じて断続的に弁座部に締切トルクを与えるようにしたものである。
【００３８】
すなわち、弁ケーシング２の２次側流路４に流量センサー（ＦＴ）２０を設置して２次側流路流量を常時監視し、一方、制御装置１０には流量センサー２０の出力信号２０ｏを入力し、この信号２０ｏが設定値以上になるとプロセス流体の漏洩があるものと判定して動作出力２１ｏを生じる２次側流路流量判定部２１設けるようにしたものである。
【００３９】
プラント運転中に弁ステム８の伸縮により弁プラグ７、弁座部６間に若干の隙間が生じてその隙間からプロセス流体が漏洩した場合、流量センサー２０によって検出される。この検出流量信号は制御装置１０内の流量判定部２１に入力されて設定値と比較される。２次側流路流量判定部２１は流量センサー２０からの検出流量が予め定めた設定値以上であれば、プロセス流体の漏洩があるものと判定して動作出力２１ｏを生じる。すると、制御装置１０はアンド回路１４、オア回路１５を経て電動式アクチュエータ９に対して弁プラグ７、弁座部６間に一定の締切トルクを作用させるための指令を与える。この結果、弁プラグ７は現状の位置よりもさらに弁座部６側に押し下げられて弁プラグ７、弁座部６間を密着させ、プロセス流体の漏洩を止める。
【００４０】
以上述べたように、本実施例４に係る電動調節弁は、流量センサー２０により弁本体１の２次側流路流量の有無を監視し、その監視値が流量判定部２１で予め定めた設定値以上の場合、プロセス流体の漏洩があるものと判定し、弁プラグ７に締切トルクを与えて弁プラグ７、弁座部６間を密着させるようにしたので、以後、プロセス流体の漏洩を止めることができる。
【００４１】
したがって、本実施例４によれば、弁ステム長の伸縮による締付力トルク減少によってプロセス流体が漏洩したとしても、実施例２同様、特許文献１に記載の発明のような難しい判定基準を設ける必要のない簡単な装置でプロセス流体の漏洩の影響を最小限度にとどめることができる。
【００４２】
（実施例５）
図６は本発明の実施例５に係る電動調節弁の模式図である。  
本実施例５に係る電動調節弁は、経年的な締付トルクの変化の影響を抑制するために、常時一定圧力で弁プラグ７を弁座部６に押付けるためのスプリング２２を弁ステム８部に設けたことを特徴とするものである。
【００４３】
本実施例５によれば、弁本体１の２次側流路に前述した各種センサーを設置する必要がなく、また、制御装置にロジック回路を追加せずに極めてシンプルに構成することができる。
【００４４】
（実施例６）
図７は本発明の実施例６に係る電動調節弁の模式図であり、図８は弁座部の拡大断面図である。  
本実施例６に係る電動調節弁は、経年的な締付トルクの変化の影響を抑制するために、常時一定圧力で弁座部６を上方に押上げるためのスプリング２３を設けたことを特徴とするものである。  
本実施例６によれば、実施例５同様にセンサーを設ける必要がなく、また、制御装置１０もロジック回路を追加せずに極めてシンプルに構成することができる。
【００４５】
なお、以上述べた実施例は、脱気器の再循環系に設置した弁を念頭において説明したが、本発明はこれ以外にも例えば、原子力発電プラントにおける主蒸気管と復水器間とを接続するバイパス管に設けられたバイパス弁（通常のプラント運転時は全閉、非常停止時に全開となる弁）等にも適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】電動駆動方調節弁の弁本体の詳細断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る電動調節弁の模式図。
【図３】本発明の実施例２に係る電動調節弁の模式図。
【図４】本発明の実施例３に係る電動調節弁の模式図。
【図５】本発明の実施例４に係る電動調節弁の模式図。
【図６】本発明の実施例５に係る電動調節弁の模式図。
【図７】本発明の実施例６に係る電動調節弁の模式図。
【図８】本発明の実施例６に係る電動調節弁の弁座部の拡大断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１…弁本体、２…弁ケーシング、３…１次側流路（入口側）、４…２次側流路（出口側）、５…ケージ、６…弁座部、７…弁プラグ、８…弁ステム、９…電動式アクチュエータ、１０…制御装置、１１…全閉指令信号出力部、１２…弁開度≦０％信号発生部、１３…タイマ、１４…オア回路、１５…アンド回路、１６…温度センサー、１７…２次温度判定部、１８…圧力センサー、１９…２次圧力判定部、２０…流量センサー、２１…２次流量判定部、２２…スプリング、２３…スプリング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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