(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁を音響的に較正する方法であって、
弁行程に沿った複数の位置に弁の閉鎖部材を回転させる工程と、
前記閉鎖部材が前記位置にあるときにセンサを用いて、前記弁を通過する流体により生成される音響放射信号を得る工程と、
音響放射信号から最小の音響放射信号を識別する工程と、
プロセッサを用いて、前記最小の音響放射信号に基づいて前記閉鎖部材のゼロ位置を決定する工程であって、ゼロ位置は弁を通る最小の漏れに対応する工程と、を含む、方法。
【請求項２】
前記ゼロ位置を決定する工程は、前記最小の音響放射信号を前記閉鎖部材の前記ゼロ位置と関連付ける工程とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の位置が、前記閉鎖部材が前記弁の完全開き位置と完全閉じ位置との間にある、第１の位置と、前記閉鎖部材が前記ゼロ位置を通過して配置される、第２の位置とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ゼロ位置を決定する工程が、前記第１の位置と前記第２の位置との間で最小の音響放射信号を見出す工程と、前記最小の音響放射信号を前記閉鎖部材の前記ゼロ位置と関連付ける工程とを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
閉鎖部材を有する回転制御弁と、
前記弁を通過する流体により生成される音響放射信号を得るためのセンサと、
音響放射信号から最小の音響放射信号を識別し、前記最小の音響放射信号に基づいて、弁を通る最小の漏れに対応した前記閉鎖部材のゼロ位置を定めるためのプロセッサと、を備える、装置。
【請求項６】
前記センサが前記弁のシール付近に位置決めされる、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記センサが圧電セラミックセンサである、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記閉鎖部材が第１の位置および第２の位置に回転される、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記センサは、前記閉鎖部材が前記第１の位置に回転されるときに第１の音響放射信号を、そして前記閉鎖部材が前記第２の位置に回転されるときに第２の音響放射信号を得る、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記閉鎖部材を前記ゼロ位置に移動させるためのデジタル式弁位置決め装置をさらに備える、請求項５に記載の装置。
【請求項１１】
前記回転制御弁は位置で固定されるまたはトルクで固定される、請求項５に記載の装置。
【請求項１２】
前記プロセッサが、前記音響放射信号の二乗平均平方根を得ることにより前記ゼロ位置を定めるものである、請求項５に記載の装置。
【請求項１３】
前記音響放射信号が超音波信号を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項１４】
前記音響放射信号が空気伝搬騒音を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項１５】
弁の閉鎖部材が弁行程に沿った複数の位置にあるときに流体により生成される音響放射信号を得るための手段と、
音響放射信号から最小の音響放射信号を識別し、前記最小の音響放射信号に基づいて、弁を通る最小の漏れに対応した前記閉鎖部材のゼロ位置を識別するための手段と、を備える、装置。
【請求項１６】
前記音響放射信号を得るための前記手段が圧電セラミックセンサである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記ゼロ位置を識別するための前記手段がプロセッサである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記閉鎖部材を前記ゼロ位置に移動させるための手段をさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的にプロセス工業用制御弁に関し、より具体的には、流体弁の音響的較正に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボール弁のような流体制御弁は通常、弁を通る流体流の通過を許可または制限するために、弁シールに対して開き位置または閉じ位置に回転され得る閉鎖部材を含む。適切に位置決めされた閉鎖部材を閉じ位置に於いて有していない流体制御弁は、プロセス流体を漏らすことがあり、それによりその結果、弁の封止が無効になる。
【発明の概要】
【０００３】
流体弁の音響的較正のための方法および装置が開示される。例示の方法は、弁の閉鎖部材を弁行程に沿った複数の位置に回転させる工程と、閉鎖部材がそれらの位置にあるときにセンサを用いて、弁を通過する流体により生成される音響放射信号を得る工程と、プロセッサを用いて、音響放射信号に基づいて閉鎖部材のゼロ位置を識別する工程とを含む。
【０００４】
例示の装置は、閉鎖部材を有する回転制御弁と、弁を通過する流体により生成される音響放射信号を得るためのセンサと、音響放射信号に基づいて閉鎖部材のゼロ位置を定めるプロセッサとを含む。
【０００５】
別の例示の装置は、弁の閉鎖部材が弁行程に沿った複数の位置にあるときに流体により生成される音響放射信号を得るための手段と、音響放射信号に基づいて閉鎖部材のゼロ位置を識別するための手段とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示の１つ以上の態様に従って流体制御弁の閉鎖部材のゼロ位置を識別するための例示の装置である。
【図２】本明細書に記載される例を実行するのに用いられ得る例示の方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書に記載される例示の方法および装置は、流体制御弁の音響的較正に関する。より具体的には、本明細書に記載される例は、流体制御弁の閉鎖部材の最適なゼロまたは中心位置（例えば、極微の漏れまたは流れ位置）を識別するのに用いられ得る。特に、本明細書に記載される例は、動作中に弁の閉鎖部材を最適なゼロまたは中心位置に位置決めするのを可能にし、結果として弁を通る極微のまたは実質的にゼロの漏れを閉じ位置に於いて得るために、流体が弁を貫流する結果放射される音響放射信号を用いてもよい。
【０００８】
流体制御弁は一般的に、弁を通る流体の流れを制御するために弁シールに対して位置決めされる閉鎖部材またはトリムとして周知の内部部品を含む。回転弁では、閉鎖部材は、軸を中心に弁行程と呼ばれ得る経路に沿って回転され得る。閉鎖部材が、弁シールに対して完全閉じ位置にあるとき、流体は、弁を通過するのを実質的に妨げられる。この完全閉じ位置は、弁の機械的停止に対応し得る。閉鎖部材を完全閉じ位置から例えば９０度の弁行程に沿った距離だけ回転させることにより、流体を最小制限で弁に貫流させることができる。そのような位置では、閉鎖部材は、完全開き位置にあるとみなされ得る。閉鎖部材がその軸を中心に、完全閉じ位置へ向かうまたはそこから離れる弁行程に沿った異なる位置であって、完全開き位置と完全閉じ位置との間に配置され得る異なる位置へ回転されるとき、弁を通る流体の流れが適宜に制限される。
【０００９】
本明細書に記載される方法および装置のいくつかの例では、弁の閉鎖部材が、動作中に弁行程に沿った異なる位置に回転されるとき、センサは、流体乱流により生成された対応する音響エネルギーまたは放射信号を異なる位置で検出し得る。以下により詳細に記載されるように、これらの音響放射信号の分析は、弁を通る極微のまたは実質的にゼロの流れまたは漏れのために弁シールに対して閉鎖部材を位置決めするのに用いられ得る、閉鎖部材の最適なゼロまたは中心位置の識別を可能にする。この最適なゼロまたは中心位置は、弁の完全閉じ位置または機械的停止位置から離れて置かれる弁の行程位置に対応し得る。一例では、弁に最適なゼロまたは中心位置は、流体乱流、したがってそのような乱流に起因する音響放射に関連するエネルギーがその位置で最小限にされる、行程位置に対応する。
【００１０】
いくつかの周知の技術は、弁を通しての漏れを一般的に定量化するために音響放射を検出するが、そのような技術は、本明細書の例に関連して記載されるような弁シールに対する弁閉鎖部材の最適なゼロまたは中心位置を識別するのに用いられてはいない。
【００１１】
本明細書に開示される教示内容に従って、センサは、流体制御弁付近に位置決めされ得る。閉鎖部材は、弁行程に沿った異なる位置に回転されるとき、センサは、例えば第１の位置と第１の位置とは異なる第２の位置とを含む異なる位置で、弁を通る流体の乱流により生成される音響放射信号を検出する。プロセッサまたはいずれかの他の適切な処理デバイスは、第１および第２の位置で収集された音響放射信号の分析に基づいて閉鎖部材の最適なゼロまたは中心位置を定め得る。閉鎖部材をゼロ位置に移動させることは、例えばアクチュエータおよびデジタル式弁位置決め装置により達成され得る。
【００１２】
本明細書に記載される例示の方法および装置は、弁が設置され、プロセス用途に於いて動作しているときに実行され、したがって弁使用中のゼロ位置での閉鎖部材の識別および位置決めを提供し得る。加えてまたは代わりに、開示される方法および装置は、弁の製造中に弁の最適なゼロまたは中心位置を識別するのに用いられてもよい。さらなる例では、本明細書に与えられる例は、プラント制御システムまたは設備管理ソフトウェアパッケージの一部であってもよい。開示される方法および装置の他の使用として、弁シールまたは閉鎖部材の破損を検出することおよび／または閉鎖部材の過度な回転を回避することが挙げられるが、それに限定されない。
【００１３】
図１は、閉鎖部材１０４を有する流体制御弁１０２の最適なゼロまたは中心位置を識別するための例示の装置１００を示す。流体制御弁１０２は、ボール弁、バタフライ弁、またはいずれかの他の種類の流体制御弁のような回転制御弁であってもよい。流体制御弁１０２は、位置固定弁、トルク固定弁、またはいずれかの他の装置であってもよい。流体制御弁１０２は、弁シール１０６とセンサ１０８とをさらに含む。センサ１０８は、流体制御弁１０２付近に位置決めされてもよく、いくつかの例では、弁シール１０６に近いまたは隣接する。センサ１０８は、例えば圧電セラミックセンサであり得る。さらなる例では、複数のセンサが、流体制御弁１０２および／または弁シール１０６付近の複数の位置に位置決めされてもよい。
【００１４】
動作中、閉鎖部材１０４が回転されるときに流体制御弁１０２を通過する流体により生成される音響放射信号は、センサ１０８により検出され、記録され、プロセッサ１１０により分析される。プロセッサ１１０により実行される音響放射信号の分析は例えば、二乗平均平方根を計算することを含み得る。いくつかの例では、他のエネルギーパラメータは、センサ１０８およびプロセッサ１１０により測定および／または計算されてもよく、空気伝搬騒音、超音波信号、または、弁自体の移動から生じる雑音のような通過流体からのもの以外の雑音により生成されかつセンサ１０８により検出される信号の衝撃振幅を含むが、これらに限定されない。プロセッサ１１０は、閉鎖部材１０４の最適なゼロまたは中央位置を定めるために、センサ１０８により検出される音響放射信号を分析し、その音響放射信号を閉鎖部材１０４の位置と関連付け得る。最適なゼロまたは中心位置を識別した後に、プロセッサ１１０は、閉鎖部材１０４をゼロ位置に位置決めするためにデジタル式弁位置決め装置１１２およびアクチュエータ１１４と通信してもよい。
【００１５】
流体制御弁１０２の最適なゼロまたは中心位置を識別するための１つの例示の方法では、閉じ部材１０４は、弁行程に沿った複数の位置に回転され得る。そのような例では、音響放射信号データは、弁行程に沿った全ての位置に対してセンサ１０８により収集される。プロセッサ１１０は、センサ１０８により複数の位置で検出される極微音響放射信号に対応する弁閉鎖部材の位置を識別し得る。いくつかの例では、プロセッサは、ゼロ位置を識別するために、極微音響放射信号に対応する位置を識別し、隣接する位置からの信号データを用いて中点計算を実行し得る。さらなる例では、音響放射信号は、閉鎖部材１０４が中心位置に向かって回転され、中心位置を越えて回転されるときに連続的に制御される。そのような例では、プロセッサ１１０は、センサ１０８により検出される極微音響放射信号に対応する弁閉鎖部材の位置を識別する。
【００１６】
図２は、流体制御弁の最適なゼロまたは中心位置を識別するために実行され得る方法２００を表す例示の流れ図を示す。図２の例示の方法２００は、プロセッサ、コントローラおよび／またはいずれかの他の適切な処理装置を用いて実行され得る。例えば、図２の例示の方法２００は、フラッシュメモリ、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの有形のコンピュータ読取可能媒体上に保存される符号化命令（例えば、コンピュータ読取可能命令）を用いて実行され得る。用語有形のコンピュータ読取可能媒体は、本明細書に用いられる場合、いずれかの種類のコンピュータ読取可能記憶装置を含みかつ伝搬信号を排除するように明確に定義される。加えてまたは代わりに、図２の例示の方法２００は、フラッシュメモリ、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、キャッシュ、または、情報が任意の期間にわたり（例えば、延長時間周期にわたり、永久的に、短い瞬間、一時的バッファリングの間、および／または情報を一時的に蓄積させる間）保存される、いずれかの他の記憶媒体のような一時的ではないコンピュータ読取可能媒体上に保存される符号化命令（例えば、コンピュータ読取可能命令）を用いて実行されてもよい。用語一時的ではないコンピュータ読取可能媒体は、本明細書に用いられる場合、いずれかの種類のコンピュータ読取可能媒体を含みかつ伝搬信号を排除するように明確に定義される。
【００１７】
さらに、図２の例示の方法２００は図２の流れ図を参照して記載されているが、図２の例示の方法２００を実行する他の方法が用いられてもよい。例えば、ブロックの実行順序は変えられてもよい、および／または記載されるブロックのいくつかは変えられても、削除されても、細分されても、または組み合わされてもよい。加えて、図２の例示の操作のいずれかまたは全ては、逐次的におよび／または、例えば分離処理スレッド、プロセッサ、デバイス等により並列的に実行されてもよい。
【００１８】
図２の例示の方法２００は、流体制御弁１０２の閉鎖部材１０４の最適なゼロまたは中心位置を識別するのに用いられ得る。例示の方法２００は、閉鎖部材１０４を第１の位置に回転させる（ブロック２０２）ための命令により開始され得る。一例では、閉鎖部材１０４は、弁行程に沿った第１の位置に回転され得る。例えば、第１の位置に於いて、閉鎖部材１０４は、完全開き位置と完全閉じ位置との間に配置されてもよく、流体が、流体制御弁１０２を通過してもよい。次に、センサ１０８は、閉鎖部材１０４がこの第１の位置にあるときに音響放射信号を測定する（ブロック２０４）。閉鎖部材は、弁行程に沿った複数の位置に回転されてもよい。そのように、例示の方法２００は、閉鎖部材を１つのみの第１の位置に回転させることに限定されない。次に、閉鎖部材１０４は第２の位置に回転されてもよく（ブロック２０６）、センサ１０８は、閉鎖部材１０４が第２の位置にあるときに音響放射信号を測定する（ブロック２０８）。一例では、第２の位置は、弁の最適なゼロまたは中心位置を越えた位置に（例えば、完全閉じ位置と中心位置との間に）配置され得る。この例では、閉鎖部材１０４は、第１の位置から弁行程に沿って回転され、中心位置に到達し、中心位置を越えて完全閉じ（例えば、機械的停止）位置に向かって回転されている。さらなる例では、第２の位置は、センサ１０８が第１の音響放射信号に対する増加した第２の音響放射信号を検出する位置に対応する。閉鎖部材１０４は、弁行程に沿った複数の位置に回転され得る。そのように、例示の方法２００は、閉鎖部材１０４を１つのみの第２の位置に回転させることに限定されない。
【００１９】
センサ１０８により第１および第２の位置で収集された音響放射信号は、プロセッサ１１０のような適切な処理装置により分析される。プロセッサ１１０は、例えば、センサ１０８により記録された音響放射信号の二乗平均平方根雑音レベルを計算し、音響放射信号データの分析に基づいて閉鎖部材１０４の最適なゼロまたは中心位置を識別し得る（ブロック２１０）。例えば、処理装置は、第１および第２の位置間でセンサ１０８により検出される極微音響放射信号に対応する弁閉鎖部材位置を識別し、この位置を閉鎖部材１０４の最適なゼロまたは中心位置と関連付け得る。
【００２０】
別の例では、処理装置が、センサ１０８により検出されるような増加した第１および第２の音響放射信号に対応する第１の位置と第２の位置との間の中間の位置を定め得る。プロセッサ１１０は、その中間位置を閉鎖部材１０４の最適な中心またはゼロ位置と関連付け得る。そのような中間位置は、様々な信号分析計算により定められ得る。例えば、センサ１０８により検出される第２の音響放射信号の測定が、第１音響放射信号の測定に実質的に等しい場合、中間点の計算は、第１および第２の音響放射信号に対応する位置の間の中間の位置を定めるためにプロセッサ１１０により実行され得る。代わりに、いくつかの例では、第１の音響放射信号および第２の音響放射信号は、通過流体により生成される実質的に異なる雑音レベルに対応してもよい。そのような例では、例えばセンサ１０８により検出される音響放射信号データにより生成される多項式曲線の曲線整合は、最適なゼロまたは中心位置を定めるためにプロセッサ１１０により実行されてもよい。例えば二次関数を用いるそのような曲線整合は、センサ１０８により検出される極微音響放射信号に対応する閉鎖部材１０４の最適なゼロまたは中心位置を識別するために音響放射信号測定を閉鎖部材１０４の位置と関連付けてもよい。
【００２１】
代わりに、記載される本方法は、音響放射信号を処理するための適切な携帯装置を用いて個人により手動で実行されてもよい。ゼロまたは中心位置が識別されている場合、例示の方法２００は、例えばデジタル式弁位置決め装置１１２およびアクチュエータ１１４を用いて閉鎖部材をゼロ位置に移動させることを含み得る。
【００２２】
上の詳細な記載は様々な特定例を参照しているけれども、本明細書に具体的に説明されたもの以外のそれらの例の構造および配置の修正および変更が当業者により達成されてもよく、そのような修正および変更が本開示の全範囲内のものとみなされるべきであると理解されるべきである。
【図１】
0006416114.tif 000002
【図２】
0006416114.tif 000003