JP3182713B2 - Evaluation method - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、調節弁の駆動空
気を発生する調節弁ポジショナなど、気体を供給する装
置の増幅性能などを評価する評価方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an evaluation method for evaluating the amplification performance of a gas supply device such as a control valve positioner for generating air for driving a control valve.
【０００２】[0002]
【従来の技術】空気で駆動する調節弁には、調節弁へ空
気を供給するポジショナが用いられる。従来より、この
種のポジショナとして、図４に示すように構成されてい
る電空ポジショナが知られている。図４は電空ポジショ
ナの動作原理を示すブロック図で、１はＣＰＵ等を備え
た演算部、２は調節弁駆動信号空気発生手段（電空変換
部）、３は電空変換部２からの信号空気圧ＰN を増幅し
駆動空気圧Ｐout とする調節弁駆動空気発生手段（パイ
ロットリレー）、４はパイロットリレー３からの出力空
気により駆動する調節弁、５はパイロットリレー３から
の駆動空気圧Ｐout を検出する調節弁駆動空気圧力検出
手段（フィードバックセンサ）である。2. Description of the Related Art A positioner for supplying air to a control valve is used for a control valve driven by air. Conventionally, as this type of positioner, an electropneumatic positioner configured as shown in FIG. 4 has been known. FIG. 4 is a block diagram showing the principle of operation of the electropneumatic positioner. Reference numeral 1 denotes an arithmetic unit having a CPU and the like; 2, a control valve drive signal air generating means (electropneumatic converter); A control valve driving air generating means (pilot relay) for amplifying the signal air pressure P N and setting the driving air pressure P out , 4 is a control valve driven by air output from the pilot relay 3, 5 is a driving air pressure P out from the pilot relay 3 Is a control valve driving air pressure detecting means (feedback sensor) for detecting the pressure.
【０００３】このような構成の電空ポジショナ１００に
おいて、入力電気信号ＩIN（４〜２０ｍＡ）がコントロ
ーラ（図示せず）から供与されると、まず、演算部１
は、内蔵されている特性カーブＣに従って、入力電気信
号ＩINの値に応ずる調節弁４の制御するプロセス流量の
目標値を求める。そして、この目標値を電気信号Ｉout
として電空変換部２へ与える。この電気信号Ｉout によ
り、電空変換部２では、供給されている空気圧Ｐs を信
号空気圧ＰN へと変化させて出力する。In the electropneumatic positioner 100 having such a configuration, when an input electric signal I IN (4 to 20 mA) is supplied from a controller (not shown), first, the arithmetic unit 1
Calculates the target value of the process flow rate controlled by the control valve 4 according to the value of the input electric signal I IN according to the built-in characteristic curve C. Then, this target value is set to the electric signal I out
To the electro-pneumatic converter 2. With the electric signal I out , the electropneumatic converter 2 changes the supplied air pressure P s to a signal air pressure P N and outputs it.
【０００４】そして、この信号空気圧ＰN は、パイロッ
トリレー３によって増幅された後、調節弁４のダイヤフ
ラム室４ａに駆動空気圧Ｐout として供給され、弁軸４
ｂを動作させる。これによって、調節弁４の開度、すな
わちプロセス流量が制御される。また、駆動空気圧Ｐ
out はフィードバックセンサ５によって検出され、フィ
ードバック信号ＩFBとして演算部１へ戻され、駆動空気
圧Ｐout はＩout とＩFBとの偏差が零になるところで安
定する。After the signal air pressure P N is amplified by the pilot relay 3, it is supplied to the diaphragm chamber 4 a of the control valve 4 as drive air pressure P out , and the valve shaft 4
b is operated. Thereby, the opening degree of the control valve 4, that is, the process flow rate is controlled. The driving air pressure P
out is detected by the feedback sensor 5 and returned to the arithmetic unit 1 as a feedback signal I FB , and the drive air pressure P out is stabilized when the deviation between I out and I FB becomes zero.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな、調節弁の診断においては、電空ポジショナにおけ
る供給空気の増幅性能を評価診断することが、調節弁動
作の異常を検出することにおいて重要となる。すなわ
ち、調節弁の開閉動作を行う部分に異常が発生している
のか、それとも、開閉動作を行うための駆動空気の供給
に異常があるのかを区別しないと、調節弁に発生した異
常を正確に把握することができない。In the control valve diagnosis as described above, it is important to evaluate and diagnose the supply air amplifying performance of the electropneumatic positioner in detecting abnormal control valve operation. Becomes In other words, if it is not distinguished whether there is an abnormality in the part that performs the opening and closing operation of the control valve or there is an abnormality in the supply of driving air for performing the opening and closing operation, the abnormality that occurs in the control valve can be accurately determined. I can't figure out.
【０００６】従来では、ダイヤフラム室に供給する空気
（駆動空気）圧力と、調節弁の開度（弁軸変位）とが、
予め設定されている関係の範囲を逸脱したときに異常と
するようにしていた。このため、それらの区別がなく、
電空ポジショナにおける供給空気の増幅性能を、評価診
断することができないと言う問題があった。Conventionally, the pressure of air (drive air) supplied to the diaphragm chamber and the degree of opening of the control valve (valve shaft displacement) are:
Abnormalities are set when the relationship deviates from a preset range of the relationship. Because of this, there is no distinction between them,
There is a problem that the amplification performance of the supply air in the electropneumatic positioner cannot be evaluated and diagnosed.
【０００７】これに対して、従来でも、駆動空気に流量
が発生していない状態での駆動空気圧と信号空気圧との
関係を求め、これにより診断評価をする手法もあった。
これは、駆動空気圧力の変化がほとんどないときの、パ
イロットリレーの信号空気圧力と駆動空気圧力の関係を
求めており、流量がほぼ０であるという制限がある。[0007] On the other hand, there has conventionally been a method of determining the relationship between the driving air pressure and the signal air pressure in a state where the flow rate of the driving air is not generated, and performing a diagnostic evaluation based on the relationship.
This seeks the relationship between the signal air pressure of the pilot relay and the driving air pressure when there is almost no change in the driving air pressure, and there is a restriction that the flow rate is almost zero.
【０００８】ところで、パイロットリレーにおいては、
信号空気の圧力と駆動空気の圧力は、空気の流量が０の
状態においては、図５に示すように静的に平衡な状態が
存在している。しかし、このように静的に平衡な状態か
ら、静的に平衡でない状態となった場合、図６に示すよ
うに、その静的な状態からの差に応じて空気流量を発生
し、駆動空気圧と信号空気圧とが再び平衡な状態へと復
元するようにしている。このように、パイロットリレー
においては、空気流量が発生している動的な状態もある
が、上述した評価診断では、静的な状態のみを評価の対
象としているため、空気の流れが発生している状態での
評価を行うことができない。By the way, in a pilot relay,
The pressure of the signal air and the pressure of the driving air have a statically balanced state as shown in FIG. 5 when the flow rate of the air is zero. However, when the state changes from the static equilibrium state to the static non-equilibrium state as shown in FIG. 6, an air flow is generated according to the difference from the static state, and the driving air pressure is reduced. And the signal air pressure are restored to an equilibrium state again. As described above, in the pilot relay, there is a dynamic state in which an air flow rate is generated. However, in the above-described evaluation diagnosis, only a static state is to be evaluated. Can not be evaluated in the state where it is.
【０００９】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、電空ポジショナなど、圧
力などを調節して気体を供給する気体供給装置の動作を
評価診断することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has an object of evaluating and diagnosing the operation of a gas supply device such as an electropneumatic positioner for supplying a gas by adjusting a pressure or the like. Aim.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明の評価方法は、
入力気体の圧力と出力気体の圧力と出力気体の流量との
関係の特徴を特性式として表現し、その特性式における
係数を最小二乗推定によって推定することで、入力気体
の状態に応じて供給気体を出力気体として供給する気体
供給装置の状態を評価するようにした。そして、入力気
体の圧力と出力気体の圧力と出力気体の流量との関係の
特徴を示す特性式は、出力気体の流量を発生する機構を
表現している。An evaluation method according to the present invention comprises:
The characteristic of the relationship between the pressure of the input gas, the pressure of the output gas, and the flow rate of the output gas is expressed as a characteristic expression, and the coefficients in the characteristic expression are estimated by least-squares estimation. Was evaluated as the state of a gas supply device for supplying as an output gas. The characteristic expression showing the characteristic of the relationship between the pressure of the input gas, the pressure of the output gas, and the flow rate of the output gas expresses a mechanism for generating the flow rate of the output gas.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１におけ
る、評価方法を用いる調節弁の構成を示す構成図であ
る。同図において、６は評価する対象である調節弁駆動
空気発生手段（パイロットリレー）３の入力側の空気
（信号空気：入力気体）の圧力を検出する信号空気圧力
検出手段、７は弁軸４ｂの移動位置を検出する弁軸変位
検出手段である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a control valve using an evaluation method according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 6 denotes signal air pressure detecting means for detecting the pressure of air (signal air: input gas) on the input side of a control valve driving air generating means (pilot relay) 3 to be evaluated, and 7 denotes a valve shaft 4b. This is a valve shaft displacement detecting means for detecting the moving position of the shaft.
【００１２】また、８はフィードバックセンサ５が検出
したパイロットリレー３の出力側の空気（駆動空気：出
力気体）の圧力と、弁軸変位検出手段７が検出した弁軸
変位とによりダイヤフラム４ａに送り込まれる駆動空気
の流量を計測する空気流量計測手段、９はフィードバッ
クセンサ５が検出したパイロットリレー３の出力側の圧
力と、信号空気圧検出手段６が検出したパイロットリレ
ー３への信号空気の圧力と、空気流量計測手段８が計測
した空気流量との関係を特性式として表現し、その関係
を特徴付ける量，すなわち特性式の係数を最小二乗推定
する特性演算部である。Reference numeral 8 denotes a diaphragm 4a which is fed by the pressure of air (drive air: output gas) on the output side of the pilot relay 3 detected by the feedback sensor 5 and the valve shaft displacement detected by the valve shaft displacement detecting means 7. Air flow rate measuring means 9 for measuring the flow rate of the driving air to be driven, 9 is the pressure on the output side of the pilot relay 3 detected by the feedback sensor 5, the signal air pressure to the pilot relay 3 detected by the signal air pressure detecting means 6, It is a characteristic calculation unit that expresses the relationship with the air flow rate measured by the air flow rate measuring means 8 as a characteristic expression and estimates the amount characterizing the relationship, that is, the coefficient of the characteristic expression, by least squares.
【００１３】また、図１（ｂ）は、パイロットリレー３
の詳細構成を示す断面図であり、３１は信号空気導入
部、３２は制御弁４を駆動するための駆動空気が排出さ
れる空気出力部、３３は駆動空気を出力するための駆動
空気が入る空気導入部、３４は吸気弁３４ａと排気弁３
４ｂとから構成された弁体、３５は弁体３４を上に押上
げる板バネ、３６はパイロットリレー３のダイヤフラ
ム、３７はダイヤフラム３６に取り付けられているダイ
ヤフラム押さえ、３７ａはダイヤフラム押さえ３７に取
り付けられているピストン、３７ｂはピストン３７ａ部
からのリークを防止するシールリング、３８はダイヤフ
ラム３６上部のダイヤフラム室である。FIG. 1B shows a pilot relay 3
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a control air supply unit, 31 is an air output unit from which drive air for driving the control valve 4 is discharged, and 33 is a drive air for outputting drive air. The air introduction part 34 is an intake valve 34a and an exhaust valve 3
4b, a plate spring 35 for pushing up the valve body 34, 36 a diaphragm of the pilot relay 3, 37 a diaphragm retainer attached to the diaphragm 36, and 37a attached to the diaphragm retainer 37. Reference numeral 37b denotes a seal ring for preventing leakage from the piston 37a, and reference numeral 38 denotes a diaphragm chamber above the diaphragm 36.
【００１４】信号空気導入部３１より導入された信号空
気は、ダイヤフラム室３８に導かれ、ここの圧力を上昇
させる。このことにより、ダイヤフラム３６は下に押し
下げられ、ダイヤフラム押さえ３７，ピストン３７ａを
押し下げる。ピストン３７ａが下がることで、弁体３４
は押し下げられることになり、排気弁３４ｂが開放とな
り、空気導入部３３より導入される供給空気が、駆動空
気として空気出力部３２より排出されることになる。以
上のように動作するパイロットリレー３においては、シ
ールリング３７ｂなどの劣化により、弁体３４の動作に
支障が出ると、所望とする駆動空気（出力空気）量が得
られなくなる。そのため、このパイロットリレー３の状
態を把握しておくことは、重要なこととなる。The signal air introduced from the signal air introducing section 31 is guided to a diaphragm chamber 38, and increases the pressure therein. As a result, the diaphragm 36 is pushed down, and the diaphragm holder 37 and the piston 37a are pushed down. By lowering the piston 37a, the valve body 34
Is depressed, the exhaust valve 34b is opened, and the supply air introduced from the air introduction unit 33 is discharged from the air output unit 32 as drive air. In the pilot relay 3 operating as described above, if the operation of the valve element 34 is hindered due to deterioration of the seal ring 37b and the like, a desired amount of drive air (output air) cannot be obtained. Therefore, it is important to know the state of the pilot relay 3.
【００１５】ここで、パイロットリレー３の入力側の空
気（信号空気）圧力ＰN と，出力側の空気（駆動空気）
圧力Ｐout と，空気流量との関係は、以下の式（１）に
示すとおりである。Here, the air (signal air) pressure P N on the input side of the pilot relay 3 and the air (drive air) on the output side.
The relationship between the pressure P out and the air flow rate is as shown in the following equation (1).
【００１６】 空気流量＝定数３’×ｄ／ｄｔ｛調節弁駆動空気圧力×（弁軸変位−弁軸変位初 期値）｝ 空気流量／空気の流れの上流側の圧力＝定数１’＋定数２’×駆動空気圧力＋定 数０×信号空気圧力 ・・・（１）Air flow rate = constant 3 ′ × d / dt ｛control valve driving air pressure × (valve shaft displacement−initial value of valve shaft displacement)｝ air flow rate / pressure on the upstream side of air flow = constant 1 ′ + constant 2 'x drive air pressure + constant 0 x signal air pressure (1)
【００１７】この式（１）は、パイロットリレー３の空
気量を発生する機構を表現している。空気量は、調節弁
４のダイヤフラム室４ａの質量の変化で表すことがで
き、これは、ダイヤフラム室空気圧力にダイヤフラム室
容積を乗じた値を、ダイヤフラム室温度に空気定数を乗
じた値で除したものとなる。ここで、ダイヤフラム室空
気圧力と駆動空気圧力がほぼ等しい、ダイヤフラム室容
積とダイヤフラム室断面積×弁軸変位−弁軸変位初期値
がほぼ等しい、ダイヤフラム室温度がほぼ恒温とする。
そして、定数３’は、ダイヤフラム室断面積をダイヤフ
ラム室温度に空気定数を乗じた値で除したものとおく
と、上記（１）式の上段の式を得ることができる。The equation (1) expresses a mechanism for generating the air amount of the pilot relay 3. The amount of air can be represented by a change in the mass of the diaphragm chamber 4a of the control valve 4, which is obtained by dividing the value obtained by multiplying the air pressure of the diaphragm chamber by the volume of the diaphragm chamber by the value obtained by multiplying the temperature of the diaphragm chamber by the air constant. It will be. Here, it is assumed that the diaphragm chamber air pressure and the driving air pressure are substantially equal, the diaphragm chamber volume and the diaphragm chamber sectional area × valve shaft displacement−valve shaft initial value are substantially equal, and the diaphragm chamber temperature is substantially constant.
If the constant 3 'is obtained by dividing the diaphragm chamber cross-sectional area by the value obtained by multiplying the diaphragm chamber temperature by the air constant, the upper equation of the above equation (1) can be obtained.
【００１８】ここで、弁体３４を駆動する力は、バネ力
×バネ延び縮み長さ−（入力圧力×入力側断面積−出力
圧力×出力側断面積）である。なお、バネ力は板バネ３
５のものである。このとき、信号空気導入部３１からの
信号空気圧力が、出力する駆動空気圧力より十分に大き
いと、信号空気が導入されるダイヤフラム室３８の圧力
が空気導入部３３側の圧力より大きくなる。この結果、
ダイヤフラム押さえ３７，ピストン３７ａが押し下げら
れ、弁体３４が押し下げられ、吸気弁３４ａの解放量が
増加する。そして、空気導入部３３より取り入れられ、
吸気弁３４ａを通過して空気出力部３２より放出される
駆動空気の圧力が増加する。Here, the force for driving the valve element 34 is (spring force × spring extension / contraction length− (input pressure × input side sectional area−output pressure × output side sectional area)). The spring force is a leaf spring 3
Five. At this time, if the signal air pressure from the signal air introduction unit 31 is sufficiently higher than the output driving air pressure, the pressure in the diaphragm chamber 38 into which the signal air is introduced becomes higher than the pressure on the air introduction unit 33 side. As a result,
The diaphragm holder 37 and the piston 37a are pushed down, the valve body 34 is pushed down, and the opening amount of the intake valve 34a increases. And it is taken in from the air introduction part 33,
The pressure of the driving air discharged from the air output unit 32 through the intake valve 34a increases.
【００１９】一方、空気出力部３２側の圧力が増加し
て、信号空気導入部３１から導入される信号空気の圧力
よりも大きくなると、ピストン３７ａが押上げられてい
く。このピストン３７ａの上昇にともない、弁体３４も
上昇するが、この弁体３４は吸気弁３４ａが閉じたとこ
ろ以上には上昇しない。このため、この状態以上にピス
トン３７ａが上昇すると、ピストン３７ａ下部と排気弁
３４ｂとの間に隙間ができ、すなわち排気弁３４ｂが解
放される。そして、ここより駆動空気として空気出力部
３２に放出されている空気が大気側に解放され、駆動空
気の圧力が減少する。この大気側への解放は、ダイヤフ
ラム室３８への信号空気の圧力と、空気出力部３２から
放出される駆動空気の圧力とが平衡に達したときに終了
する。On the other hand, when the pressure on the air output section 32 side increases and becomes larger than the pressure of the signal air introduced from the signal air introduction section 31, the piston 37a is pushed up. As the piston 37a rises, the valve body 34 also rises, but the valve body 34 does not rise beyond the position where the intake valve 34a is closed. Therefore, when the piston 37a rises above this state, a gap is formed between the lower part of the piston 37a and the exhaust valve 34b, that is, the exhaust valve 34b is released. Then, the air discharged from here to the air output unit 32 as the driving air is released to the atmosphere side, and the pressure of the driving air decreases. The release to the atmosphere ends when the pressure of the signal air to the diaphragm chamber 38 and the pressure of the driving air discharged from the air output unit 32 reach equilibrium.
【００２０】このように、空気供給側，大気放出側の両
方のゲートが閉ざされた状態、すなわち、吸気弁３４
ａ，排気弁３４ｂともに閉じているときが、図５に示
す、信号空気圧力と駆動空気圧力が静的に平衡した状態
となる。このときに、信号空気圧力が変化すると、平行
な状態から異なった量に比例して、いずれかのゲート
（吸気弁３４ａ，排気弁３４ｂ）が開く。ゲートの開き
具合は、定数１’＋定数２’×駆動空気圧力＋定数０×
信号空気圧力で表すことができる。ゲートを通過する空
気量はゲートの開き具合×上流側空気圧力に比例するの
で、（１）式の下段の式が導かれる。As described above, the state in which the gates on both the air supply side and the air discharge side are closed, that is, the intake valve 34
When both a and the exhaust valve 34b are closed, the signal air pressure and the driving air pressure are statically balanced as shown in FIG. At this time, if the signal air pressure changes, one of the gates (the intake valve 34a and the exhaust valve 34b) opens from the parallel state in proportion to the different amount. The opening degree of the gate is constant 1 '+ constant 2' x driving air pressure + constant 0 x
It can be represented by the signal air pressure. Since the amount of air passing through the gate is proportional to the opening degree of the gate × the air pressure on the upstream side, the lower equation of the equation (1) is derived.
【００２１】なお上記（１）式において、空気の流れの
上流側の圧力は、電空ポジショナから調節弁へ駆動空気
が供給される場合と、調節弁から空気が排気される場合
とで異なる。図１において、調節弁４のダイヤフラム室
４ａから排気される空気は、パイロットリレー３の空気
出力部３２を通り、排気弁３４ｂを通過して大気側に排
出される。供給される場合は、パイロットリレー３の空
気導入部３３側の供給空気圧力が上流側圧力となり、そ
れは一定であるとみなして大きな支障はない。排気され
る場合は、調節弁４のダイヤフラム室４ａにおける圧力
が上流側の圧力であり、それは駆動空気圧力である。In the above equation (1), the pressure on the upstream side of the air flow is different between when the driving air is supplied from the electropneumatic positioner to the control valve and when the air is exhausted from the control valve. In FIG. 1, air exhausted from the diaphragm chamber 4a of the control valve 4 passes through the air output section 32 of the pilot relay 3, passes through the exhaust valve 34b, and is exhausted to the atmosphere. When the air is supplied, the supply air pressure on the air introduction portion 33 side of the pilot relay 3 becomes the upstream pressure, and it is assumed that the air pressure is constant, and there is no great problem. When exhausted, the pressure in the diaphragm chamber 4a of the control valve 4 is the upstream pressure, which is the driving air pressure.
【００２２】また、上記（１）式において、微分値は、
弁軸変位を検出した時間間隔における検出値の変化率に
よって代用する。すなわち、今回の検出時刻をｔ、前回
の検出時刻をｔ−ｔ１とし、時刻ｔにおける駆動空気圧
力を駆動空気圧力ｔとし、同じく弁軸変位を弁軸変位ｔ
とすると、上の式の微分値は、以下の（２）式により求
める。In the above equation (1), the differential value is
This is substituted by the change rate of the detected value in the time interval at which the valve shaft displacement is detected. That is, the current detection time is t, the previous detection time is t-t1, the driving air pressure at time t is the driving air pressure t, and the valve shaft displacement is the valve shaft displacement t.
Then, the differential value of the above equation is obtained by the following equation (2).
【００２３】 ｄ／ｄｔ｛駆動空気圧力×（弁軸変位−弁軸変位初期値）｝ ≒｛駆動空気圧力t×（弁軸変位t−弁軸変位初期値）−駆動空気圧力t-t1×（弁 軸変位t-t1−弁軸変位初期値）｝／ｔ１ ・・・（２）D / dt ｛drive air pressure × (valve shaft displacement−valve shaft initial value)｝｝ drive air pressure t × (valve shaft displacement t −valve shaft initial value) −drive air pressure t−t1 × (Valve shaft displacement t-t1 -Valve shaft displacement initial value)｝ / t1 (2)
【００２４】すなわち、（１）式は、図１の構成によっ
て実現可能である手段である。以上のことを整理する
と、以下の特性式（３）を得る。That is, equation (1) is a means that can be realized by the configuration of FIG. Summarizing the above, the following characteristic equation (3) is obtained.
【００２５】 信号空気圧力＝定数１＋定数２×駆動空気圧力＋定数３×｛駆動空気圧力t×（ 弁軸変位t−弁軸変位初期値）−駆動空気圧力t-t1×（弁軸変位t-t1−弁軸変位 初期値）｝／（ｔ１×空気の流れの上流側の圧力）・・・（３） ただし、定数１＝定数１’÷定数０，定数２＝定数２’
÷定数０，定数３＝定数３’÷定数０である。Signal air pressure = constant 1 + constant 2 × drive air pressure + constant 3 × ｛drive air pressure t × (valve shaft displacement t −valve shaft displacement initial value) −drive air pressure t−t1 × (valve shaft displacement t -t1 -valve shaft displacement initial value) / (t1 x pressure on the upstream side of air flow) ... (3) where constant 1 = constant 1 'constant 0, constant 2 = constant 2'
{Constant 0, Constant 3 = Constant 3 '} Constant 0.
【００２６】上記の式では、既知の定数である弁軸変位
初期値と，駆動空気圧力，信号空気圧力，及び，弁軸変
位の検出値を用いると、定数１，定数２，定数３を最小
二乗推定することができる。そして、このことにより、
パイロットリレー３の駆動空気を発生する性能を評価す
ることが可能となる。In the above equation, using the known initial values of the valve shaft displacement, the detected values of the driving air pressure, the signal air pressure, and the valve shaft displacement, the constant 1, the constant 2, and the constant 3 are minimized. The square can be estimated. And by this,
It is possible to evaluate the performance of the pilot relay 3 for generating driving air.
【００２７】また、式（３）は、電空ポジショナの負荷
を、容量が変化する調節弁の駆動に用いるようにしてい
るが、この負荷の対象が容量一定の圧力容器であって
も、それは空気流量を求めるための手段に影響を及ぼす
のみであって、上述の構成になんら関わりはない。ただ
しこの場合、図１における弁軸変位検出手段７は、必要
なくなる。すなわち、その場合、空気の流量を求める流
量検出手段８においては、以下の（４）式により流量を
求める。In the equation (3), the load of the electropneumatic positioner is used for driving the control valve having a variable capacity. It only affects the means for determining the air flow and has no bearing on the above arrangement. However, in this case, the valve shaft displacement detecting means 7 in FIG. 1 becomes unnecessary. That is, in this case, the flow rate detection means 8 for calculating the flow rate of the air calculates the flow rate by the following equation (4).
【００２８】 空気流量＝定数３’×ｄ／ｄｔ調節弁駆動空気圧力 空気流量／空気の流れの上流側の圧力＝ 定数１’＋定数２’×駆動空気圧力＋定数０×信号空気圧力 ・・・（４）Air flow rate = constant 3 ′ × d / dt control valve driving air pressure Air flow rate / pressure on the upstream side of air flow = constant 1 ′ + constant 2 ′ × driving air pressure + constant 0 × signal air pressure・ (4)
【００２９】その結果、係数の最小二乗推定を行うため
の特性式の表現は以下の数５に示すものとなる。As a result, the expression of the characteristic equation for performing the least squares estimation of the coefficient is as shown in the following Expression 5.
【００３０】 信号空気圧力＝定数１＋定数２×駆動空気圧力＋ 定数３×（駆動空気圧力t−駆動空気圧力t-t1）／（ｔ１×空気の流れの上流側 の圧力）・・・（５）The signal air pressure = constant 1 + Constant 2 × driving air pressure + constant 3 × - (upstream side pressure of the flow of t1 × air) (driving air pressure t the driving air pressure t-t1) / · · · (5 )
【００３１】この（５）式は、（３）式より用いる変数
が少ない。このため、最小二乗推定の精度を改善するこ
とができる。なお、空気量を直接計測するようにしても
良い。The equation (5) uses fewer variables than the equation (3). For this reason, the accuracy of the least squares estimation can be improved. Note that the air amount may be directly measured.
【００３２】実施の形態２．上述した実施の形態１にお
いては、給気の時の空気流量を求める場合の、空気の流
れの上流側の圧力を一定として与えているが、これに限
るものではない。図２に示すように、パイロットリレー
３の空気導入部側に圧力検出手段１０を設け、ここで供
給空気圧力を検出するようにし、その検出した値を用い
るようにすれば、空気流量をより正しく求められるよう
になる。すなわち、上記実施の形態１で用いる式の係数
を推定する精度を改善できる。なお、図２において、他
の符号は図１と同様である。Embodiment 2 FIG. In the first embodiment described above, the pressure on the upstream side of the air flow is given as a constant value when the air flow rate at the time of air supply is obtained. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 2, a pressure detecting means 10 is provided on the side of the air introduction section of the pilot relay 3 to detect the supply air pressure and use the detected value to more correctly adjust the air flow rate. Will be required. That is, the accuracy of estimating the coefficients of the equation used in the first embodiment can be improved. In FIG. 2, other reference numerals are the same as those in FIG.
【００３３】実施の形態３．ところで、上記実施の形態
１，２においては、パイロットリレーの駆動空気を発生
する性能を評価するようにしたが、（３）式の定数をあ
らかじめ求めておき、これよって動作状態の良否を判定
するようにしてもよい。図３は、この実施の形態３にお
ける調節弁の構成を示す構成図であり、１１はパイロッ
トリレー３の特性として、上記（３）式の定数が格納さ
れている特性記憶部であり、他は図１と同様である。こ
の調節弁４を動作させることにより、（３）式における
定数１〜３の正常時の値を求め、これを特性記憶部１１
に格納しておく。そして、実際の稼働時に、そのあらか
じめ用意しておいた定数１〜３を用いて、（３）式によ
り信号空気圧を算出する。この算出した信号空気圧と、
信号空気圧力検出手段６が検出した圧力値とを、特性演
算部９で比較し、一定の値以上異なっている場合、パイ
ロットリレー３が異常をきたしていると判断する。Embodiment 3 By the way, in the first and second embodiments, the performance of the pilot relay for generating the driving air is evaluated. However, the constant of the equation (3) is obtained in advance, and the quality of the operation state is determined based on the constant. You may do so. FIG. 3 is a configuration diagram showing the configuration of the control valve according to the third embodiment. Reference numeral 11 denotes a characteristic storage unit that stores the constant of the above equation (3) as the characteristic of the pilot relay 3. It is the same as FIG. By operating the control valve 4, the normal values of the constants 1 to 3 in the equation (3) are obtained, and these values are stored in the characteristic storage unit 11.
To be stored. Then, at the time of actual operation, the signal air pressure is calculated by the equation (3) using the constants 1 to 3 prepared in advance. With the calculated signal air pressure,
The pressure value detected by the signal air pressure detecting means 6 is compared by the characteristic calculating section 9 and if the pressure value differs by a certain value or more, it is determined that the pilot relay 3 is abnormal.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、入力気体の圧力と出力気体の圧力と出力気体の流量
との関係の特徴を特性式として表現し、その特性式にお
ける係数を最小二乗推定によって推定することで、入力
気体の状態に応じて供給気体を出力気体として供給する
気体供給装置の状態を評価するようにした。このため、
電空ポジショナなど、圧力などを調節して気体を供給す
る気体供給装置の動作を評価診断できるという効果があ
る。As described above, according to the present invention, the characteristic of the relationship between the pressure of the input gas, the pressure of the output gas, and the flow rate of the output gas is expressed as a characteristic expression, and the coefficient in the characteristic expression is minimized. The state of the gas supply device that supplies the supply gas as the output gas according to the state of the input gas is evaluated by estimating by the square estimation. For this reason,
There is an effect that the operation of a gas supply device such as an electro-pneumatic positioner that supplies gas by adjusting pressure or the like can be evaluated and diagnosed.
【図１】 この発明の実施の形態１における調節弁およ
び電空ポジショナの構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing configurations of a control valve and an electropneumatic positioner according to Embodiment 1 of the present invention.
【図２】 この発明の実施の形態２における調節弁およ
び電空ポジショナの構成を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing configurations of a control valve and an electropneumatic positioner according to a second embodiment of the present invention.
【図３】 この発明の実施の形態３における調節弁およ
び電空ポジショナの構成を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating configurations of a control valve and an electropneumatic positioner according to a third embodiment of the present invention.
【図４】 従来の調節弁および電空ポジショナの構成を
示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional control valve and an electropneumatic positioner.
【図５】 信号空気圧力と駆動空気圧力が静的に平衡し
た状態を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state where a signal air pressure and a driving air pressure are statically balanced.
【図６】 信号空気圧力と駆動空気圧力の静的に平衡な
状態からの変化と空気流量の関係を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a change from a static equilibrium state of a signal air pressure and a driving air pressure and an air flow rate.
１…演算部、２…電空変換部、３…パイロットリレー、
４…調節弁、４ａ…ダイヤフラム室、４ｂ…弁軸、５…
フィードバックセンサ、６…信号空気圧力検出手段、７
…弁軸変位検出手段、８…空気流量計測手段、９…特性
演算部、３１…信号空気導入部、３２…空気出力部、３
３…空気導入部、３４…弁体、３４ａ…吸気弁、３４ｂ
…排気弁、３５…板バネ、３６…ダイヤフラム、３７…
ダイヤフラム押さえ、３７ａ…ピストン、３７ｂ…シー
ルリング、３８…ダイヤフラム室、１００…電空ポジシ
ョナ。1 arithmetic unit, 2 electropneumatic converter, 3 pilot relay,
4 ... Control valve, 4a ... Diaphragm chamber, 4b ... Valve shaft, 5 ...
Feedback sensor, 6 ... Signal air pressure detecting means, 7
... Valve shaft displacement detecting means, 8 ... Air flow rate measuring means, 9 ... Characteristic calculation section, 31 ... Signal air introduction section, 32 ... Air output section, 3
3 ... air introduction part, 34 ... valve body, 34a ... intake valve, 34b
... exhaust valve, 35 ... leaf spring, 36 ... diaphragm, 37 ...
Diaphragm holder, 37a: piston, 37b: seal ring, 38: diaphragm chamber, 100: electropneumatic positioner.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 13/00 G05D 16/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01M 13/00 G05D 16/20
Claims (4)
する第２の部屋と、 前記隔壁と連動する吸気弁を介して導入した供給気体を
出力気体として導出し、前記隔壁と連動する排気弁を介
して前記第１の部屋に導通する第３の部屋とから構成さ
れ、 前記入力気体の圧力により変動した隔壁に連動して前記
吸気弁が解放することで、前記供給気体を導入して出力
気体を導出し、 前記入力気体の圧力低下に伴う前記隔壁の動作に連動し
て前記吸気弁が閉じ、前記排気弁が解放することで、前
記出力気体が前記第１の部屋を介して排出口より排出さ
れる気体供給装置の評価方法において、 前記入力気体の圧力と出力気体の圧力と出力気体の流量
との関係の特徴を特性式として表現し、 前記特性式における係数を最小二乗推定によって推定す
ることで、前記気体供給装置の状態を評価することを特
徴とする評価方法。A first chamber connected to an outlet, a second chamber into which an input gas is introduced and connected to the first chamber via a partition, and an intake valve interlocked with the partition. A third chamber that derives a supply gas introduced through the first chamber as an output gas and communicates with the first chamber via an exhaust valve that operates in conjunction with the partition wall. The intake valve is opened in conjunction with the supply gas, and the output gas is introduced to derive the output gas. The intake valve is closed in conjunction with the operation of the partition wall accompanying the pressure decrease of the input gas, and the exhaust valve is closed. The method for evaluating a gas supply device in which the output gas is discharged from the discharge port through the first chamber by releasing is provided. The relationship between the pressure of the input gas, the pressure of the output gas, and the flow rate of the output gas Is expressed as a characteristic expression, and the characteristic An evaluation method, wherein the state of the gas supply device is evaluated by estimating a coefficient in the equation by least squares estimation.
する第２の部屋と、 前記隔壁と連動する吸気弁を介して導入した供給気体を
出力気体として導出し、前記隔壁と連動する排気弁を介
して前記第１の部屋に導通する第３の部屋とから構成さ
れ、 前記入力気体の圧力により変動した隔壁に連動して前記
吸気弁が解放することで、前記供給気体を導入して出力
気体を導出し、 前記入力気体の圧力低下に伴う前記隔壁の動作に連動し
て前記吸気弁が閉じ、前記排気弁が解放することで、前
記出力気体が前記第１の部屋を介して排出口より排出さ
れる気体供給装置の評価方法において、 前記入力気体の圧力と出力気体の圧力と出力気体の流量
との関係の特徴を特性式として表現し、 前記気体供給装置を動作させて、正常動作時の前記特性
式における係数をあらかじめ求め、 前記係数を用いた前記特性式により求められる入力気体
の圧力と、実際に測定された入力気体の圧力とを比較す
ることで、前記気体供給装置の状態を評価することを特
徴とする評価方法。2. A first chamber communicating with an outlet, a second chamber into which an input gas is introduced and connected to the first chamber via a partition, and an intake valve linked to the partition. A third chamber that derives a supply gas introduced through the first chamber as an output gas and communicates with the first chamber via an exhaust valve that operates in conjunction with the partition wall. The intake valve is opened in conjunction with the supply gas, and the output gas is introduced to derive the output gas. The intake valve is closed in conjunction with the operation of the partition wall accompanying the pressure decrease of the input gas, and the exhaust valve is closed. The method for evaluating a gas supply device in which the output gas is discharged from the discharge port through the first chamber by releasing is provided. The relationship between the pressure of the input gas, the pressure of the output gas, and the flow rate of the output gas Is expressed as a characteristic equation. By operating the supply device, a coefficient in the characteristic expression at the time of normal operation is obtained in advance, and the pressure of the input gas obtained by the characteristic expression using the coefficient is compared with the actually measured pressure of the input gas. An evaluation method for evaluating a state of the gas supply device.
の係数×入力気体の圧力＋第２の係数＋第３の係数×出
力気体の圧力で示される第１の関係と、 出力気体の流量＝第４の係数×ｄ／ｄｔ（出力気体圧力
×前記供給先の動作量）で示される第２の関係とから構
成されていることを特徴とする評価方法。3. The characteristic expression according to claim 1, wherein the flow rate of the output gas / the pressure on the upstream side of the flow of the output gas = first gas.
And the first relationship represented by the following equation: coefficient of input gas pressure + second coefficient + third coefficient × pressure of output gas, and flow rate of output gas = fourth coefficient × d / dt (output gas pressure × the above (Amount of operation of a supply destination).
法において、 前記供給気体の圧力を測定し、この結果を前記特性式に
反映させることを特徴とする評価方法。4. The evaluation method according to claim 1, wherein the pressure of the supply gas is measured, and the result is reflected in the characteristic equation.
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|---|---|---|---|
| JP01397496A JP3182713B2 (en) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | Evaluation method |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102589871A (en) * | 2012-03-12 | 2012-07-18 | 无锡市易控系统工程有限公司 | Device for testing relation between flow rate and pressure of pressure regulating valve |
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| JP3117744U (en) | 2005-10-18 | 2006-01-12 | 株式会社桑山 | Tightening clasp |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP01397496A patent/JP3182713B2/en not_active Expired - Lifetime
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