(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御システム中の所望の範囲に配置された緊急遮断弁および組み合わされたバルブアクチエータと、
上記プロセス制御システムにおける故障事態の検知に応答して上記緊急遮断弁の作動を指令するための出力信号を発する緊急遮断制御器と、
上記バルブアクチエータに連結され、上記バルブアクチエータをフェイル状態にするための上記緊急遮断制御器からの信号に応答しうる電磁弁と、
上記緊急遮断制御器から提供される出力信号に応答するとともにテスト信号にも応答して上記緊急遮断弁の動作を制御するために、上記バルブアクチエータに連結された圧力出力部を有するデジタル式の弁制御器とを備えており、
上記デジタル式の弁制御器が、上記緊急遮断弁の作動性をテストするために、上記緊急遮断弁をその通常状態である全開または全閉の状態からテスト位置である部分的開または部分的閉の状態まで作動させ、さらにもとの通常状態に戻るようにテスト作動をさせる上記テスト信号を受信するように構成されており、上記デジタル式の弁制御器が、上記バルブアクチエータをフェイル状態にするために、上記緊急遮断制御器からの遮断出力信号を受信する、プロセス制御システムのための緊急遮断システム。
【請求項２】
上記緊急遮断制御器から上記電磁弁および上記デジタル式の弁制御器に電力を送るための手段を含んでなる請求項１記載の緊急遮断システム。
【請求項３】
二本の電線を含んでおり、上記二本の電線の一端が上記緊急遮断制御器に接続され、他端が、並列接続された上記電磁弁および上記デジタル式の弁制御器にそれぞれ接続されてなる請求項２記載の緊急遮断システム。
【請求項４】
上記二本の電線における、上記二本の電線の一端側の上記緊急遮断制御器と他端側の上記デジタル式の弁制御器との間に配設されたインピーダンスブースタを含んでおり、上記インピーダンスブースタが、上記電磁弁と上記デジタル式の弁制御器と上記二本の電線を介するデジタル通信のために電力を送ることを可能にしてなる請求項３記載の緊急遮断システム。
【発明の詳細な説明】
本発明はプロセス制御システムにおいて用いられる緊急遮断システムに関するものであり、また、そのようなシステムに用いられる緊急遮断弁のテストに関するものである。
【０００１】
［発明の背景］
プロセス制御システムは通常は全開または全閉の状態にある緊急遮断弁を備えている。このような緊急遮断弁が的確な作動をすることを保証するために、この弁を定期的に部分開弁および部分閉弁することによってテストを行う。このテストは、典型的にはプロセス制御システムの配管の内圧を用いて行い、また、いかなるテストも迅速に施行して弁を迅速に元の通常状態に戻すことが重要である。
【０００２】
このような従来の緊急遮断システムにおいては短いテストを行うために、通常、オペレータはテスト中の緊急遮断弁を部分的に開閉するために空気作動式弁やスイッチ類を備えた複雑な操作盤を用いる。このことは、オペレータにとって上記空気作動式弁やスイッチ類のパネルを監視し理解することが要求され、さらに、テストされるべき緊急遮断弁を部分的に開閉するために特別に組み立てられた弁とスイッチとを操作することも要求される。いかなる緊急遮断システムも、緊急遮断制御器から指令されたときには緊急遮断弁をその安全状態に動かすことができるようにされていることが重要であり、万が一、弁のテスト中に故障事態の可能性が生じたときにはテスト中の弁は緊急遮断システムから適切な指令を受ける必要があることが重要である。
【０００３】
［発明の概要］
本発明の本質によれば、プロセス制御システムにおいて故障事態が検知されたときに緊急遮断弁をその通常の全開または全閉の状態から緊急状態に向けて作動させるべく指令する緊急遮断制御器を含む緊急遮断システムが提供される。この緊急遮断システムは、上記緊急遮断制御器に連結された電磁弁を含んでおり、この電磁弁は緊急遮断制御器の信号に応答して緊急遮断弁のバルブアクチエータをフェイル状態（故障状態等に対応する状態）にする。デジタル式の弁制御器（以下、デジタル弁制御器という）であるポジショナは、上記電磁弁を介して緊急遮断弁のバルブアクチエータに連結された圧力出力部を含んでおり、これにより緊急遮断弁はそのテストのために迅速に開閉することができる。たとえば、デジタル弁制御器に送られてきたデジタル信号は、緊急遮断弁をその通常状態である全開または全閉の状態から部分的開または部分的閉の状態に動作させ、そして迅速にもとの通常状態に戻す。もし緊急事態が弁のテストの最中または他の時間帯に発生すれば、緊急遮断システムが緊急遮断制御器を介して作動して電磁弁を電源から遮断し、電磁弁が緊急遮断弁のバルブアクチエータをフェイル状態にする。
【０００４】
本発明のさらに好ましい例では、電磁弁およびデジタル弁制御器への駆動電力は緊急遮断制御器から対の電線を通して供給される。また、テスト中の緊急遮断弁を作動させる所望のデジタル信号を送信するために、携帯のデジタルユニットのようなデジタル通信装置がデジタル弁制御器に連結されているのが好ましい。このデジタル通信装置は、インピーダンスブースタを用いて電磁弁とデジタル弁制御器とに電力を送るための上記対の電線に接続することができる。上記インピーダンスブースタは対の電線上の緊急遮断制御器とデジタル通信装置との間に介装されている。インピーダンスブースタは、たとえば２４ボルトの直流電力を電磁弁およびデジタル弁制御器を駆動するために同じ二本の電線を通して供給することができるようにし、同時に同じ二本の電線を通してデジタル通信装置をデジタル弁制御器との間で確実に通信可能にする。
【０００５】
新規と確信する本発明の特徴は、前掲の特許請求の範囲において述べられている。この発明は添付の図面を参照した以下の説明によって最もよく理解されるであろう。この図面の中の同一の符号は複数の図面における同一の要素を識別する。
【０００６】
［詳細説明］
図１は緊急遮断弁１２をテストするための緊急遮断テストシステム１０を示している。緊急遮断弁１２はたとえばプロセス制御システム内に配置されてもよい。このプロセス制御システムは、上記弁１２の入り口に流体を供給する配管１４と弁１２の出口から流体を導く出口配管１６とを含んでいる。
【０００７】
緊急遮断弁１２は、通常状態では全開であれば流体は配管１４、１６に自由に流通することができ、全閉であれば流体は配管１４、１６同士の間を流通することができない。緊急遮断弁１２が真の緊急時に望まれる作動を正確に行うことを保証するために、緊急遮断弁１２は定期的に当該弁１２を部分的に開弁または閉弁することによるテストを行う必要がある。緊急遮断テストシステム１０は、配管１４、１６内に圧力をたてて弁１２の動作を定期的にテストし、このテストを迅速に完了して弁を通常の状態に戻すための手段を有している。緊急遮断テストシステム１０にはさらに、弁１２の定期テストの最中に実際の緊急状態が発生したとき、緊急遮断弁１２をその安全状態に移行するための手段が備えられている。
【０００８】
バルブアクチエータ１８は、空気圧配管２０に接続された入力部と、空気圧配管２０の内圧に応答して弁１２を作動させる駆動出力を供給する出力配管２２とを有している。電磁弁２４は、直流電力と電気的制御信号とを二本の電線２８、３０によって受けるソレノイド制御部２６を有している。この制御部２６は、電磁弁部３４を通過する空気圧の流れを制御するために、この電磁弁部３４に接続された出力ライン３２を有している。
【０００９】
緊急遮断弁１２にはデジタル弁制御器３６が取り付けられており、このデジタル弁制御器３６は電磁弁部３４に接続された空気圧出力配管３８を有している。したがって、ソレノイド制御部２６から出力ライン３２を通ってくる信号に基づいて、デジタル弁制御器３６から空気圧出力配管３８を通ってくる空気圧が、空気圧配管２０を通ってバルブアクチエータ１８に至り、または、排気管３９に至ることになる。デジタル弁制御器３６はさらに、それぞれが二本の電線２８、３０に接続された二本の電線４０、４２を有している。携帯ユニットやパーソナルコンピュータのようなデジタル通信装置４４が上記二本の電線２８、３０に接続されており、それにより、緊急遮断弁１２の定期テストの最中にデジタル弁制御器３６へデジタル制御信号が送られる。
【００１０】
緊急遮断テストシステム１０は、二本の電線４８、５０を有する緊急遮断制御器４６を備えている。この二本の電線４８、５０はインピーダンスブースタ５２を介して上記二本の電線２８、３０にそれぞれ接続されている。緊急遮断制御器４６は、たとえば２４ボルトの直流電力を上記二本の電線４８、５０に供給することによって他の二本の電線２８、３０に供給する。その結果、ソレノイド制御部２６にこの直流電力が供給され、緊急遮断弁１２が以下により詳細に説明するように適切な作動を行う。
【００１１】
インピーダンスブースタ５２は、緊急遮断制御器４６からの直流電力を電磁弁２４を駆動するため、および、同じ二本の電線２８、３０に接続されたデジタル弁制御器３６を駆動するために電力ロスを最小限にして供給し、同時にデジタル通信装置４４をデジタル弁制御器３６との間で確実に通信可能にする。インピーダンスブースタ５２は緊急遮断制御器４６に対してデジタル通信装置４４、３６からの効果的且つ高い交流インピーダンス隔離を提供する。さらに、低いレベルの直流インピーダンスを、緊急遮断制御器４６からデジタル弁制御器３６および電磁弁２４に供給すべき直流電力にする。
【００１２】
とくに、電界効果トランジスタ５６は抵抗５８によって電圧が印加され、デジタル弁制御器３６および電磁弁２４を駆動するのに十分な直流電力を伝える。同時に、キャパシタ６０は、二本の電線２８、３０の交流インピーダンスが、デジタル通信装置４４とデジタル弁制御器３６とのデジタル通信を促進するのに十分に高くなるように、トランジスタ５６のゲート電圧を比較的一定に保つ。
【００１３】
緊急遮断システム１０の作動を以下に説明する。緊急遮断システムの通常運転において、緊急遮断制御器４６は二本の電線４８、５０を通して直流電力を２４ボルトでインピーダンスブースタ５２に供給し、二本の電線２８、３０を通してロスを最小限にして直流電力が２４ボルトで電磁弁２４に供給される。それにより、電磁弁２４は通常状態に維持されて空気圧出力配管３８と空気圧配管２０とが連通する。デジタル弁制御器３６はまた、電力を供給してくれる二本の電線４０、４２によって二本の電線２８、３０に接続されている。デジタル弁制御器３６は圧力の供給を受け、リンケージ６２を介して弁棒の位置を検知する。デジタル弁制御器３６は、自己内のデジタル設定点と弁棒位置とを比較して通常運転中の緊急遮断弁の所望の開度を維持する。
【００１４】
緊急遮断弁１２に対してショートテストを定期的に実行する必要があるとき、デジタル通信装置４４から二本の電線２８、３０を通ってデジタル弁制御器３６に送信されるデジタル指令信号が、デジタル弁制御器３６に対し、緊急遮断弁１２を通常の１００％開弁状態から部分的開弁に変化させたのち再度通常の１００％開弁状態に戻すべく、バルブアクチエータ１８に接続されている空気圧出力配管３８を制御するように指令する。緊急遮断弁１２の上記ランプテストが二本の電線２８、３０を用いて完遂されることは評価されるべきことである。なぜなら、この電線２８、３０は、緊急遮断制御器４６から電磁弁２４に対して緊急遮断弁１２が所望の開度となるように駆動電力を供給するための電線２８、３０と同じだからである。
【００１５】
もし、実際の緊急事態が弁１２のランプテストの最中、または、他の時間帯に発生すれば、緊急遮断制御器４６は２４ボルト直流電源を電線２８、３０、４０、４２から遮断する。この電源を電磁弁２４から遮断することにより、電磁弁はバルブアクチエータ１８から排気管３９へ排気させ、そうすることによってバルブアクチエータ１８は緊急状態となって緊急遮断弁１２を所望の緊急遮断位置に至らせる。このことはまた、デジタル弁制御器３６への電力を遮断して圧力を空気圧出力配管３８に通すことになり、これにより、緊急遮断弁１２を所望の緊急遮断位置に至らせる加重の方法が提供される。
【００１６】
インピーダンスブースタ５２における電界効果トランジスタ５６に代えて以下に例示するような他の機器を用いてもよい。たとえば、所望によって好適なインダクタンスと抵抗とを並列に組み合わせたものを用いてもよい。インピーダンスブースタ５２の役割は、２４ボルト直流電力を緊急遮断制御器４６から電線２８、３０を通して電磁弁２４およびデジタル弁制御器３６を駆動すべく送ることであり、さらに、定期テストや緊急遮断弁１２によって実行される他の診断作動の最中に、デジタル通信装置４４とデジタル弁制御器３６とを二本の電線２８、３０を通してデジタル通信可能にすることである。したがって、上記二本の電線からデジタル信号が緊急遮断制御器４６へ伝わることを防止しつつ２４ボルト直流電力を緊急遮断制御器４６から二本の電線２８、３０に通すために、ここでの教示によって他の装置を用いてもよい。
【００１７】
本発明を実用する際には、オペレータは緊急遮断弁１２が見える範囲にいるとテスト中の弁１２の変位を目視観察することが可能である。一方、オペレータは離間した位置からデジタル通信装置４４として機能するパーソナルコンピュータを用いて指令を発信することが可能である。したがって、デジタル弁制御器３６は、テスト中の緊急遮断弁１２がいかに良好に作動するかを示す診断情報を提供することができる。
【００１８】
前述した詳細な説明は発明の理解を明瞭にするのが目的であり、不必要な限定であると理解すべきではない。その変形は当業者にとって自明であるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  流体制御弁の緊急遮断テストのためのシステムを示す概略ブロック図である。
【図２】  図１のシステムに好適なインピーダンスブースタを示す概略回路図である。
【図１】
0004475822.tif 000002
【図２】
0004475822.tif 000003