JPH0882383A - 弁装置の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁座からの漏洩のような異常状態を検出し、
検出によって得た情報に基づいて弁ステムの駆動装置を
制御して異常状態に対して弁自体で処置できるようにす
る異常検出装置を提供する。 【構成】 ステム４には、弁箱１の外部にあるステム部
分の内部に、振動センサが配置されている。弁箱外部に
配置された制御装置１５により、弁体３が全閉位置にあ
る場合、振動センサが弁座１ａ，３ａの漏洩による振動
を検出した時に弁体を全閉位置から更に閉方向に駆動し
て、振動がなくなるまで駆動装置１３の作動を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、高温高圧の蒸
気を扱う原子力発電所等のプラントにおいて使用するの
に適する弁装置に関し、特に、弁内部流体の漏洩等の異
常を検知するセンサを弁装置のステムに設けた異常検出
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、弁の異常を判断する方法は、弁の
定期検査時に、弁体と直結するステムの駆動に要する電
流、電圧の値を計測することによりステムに作用する負
荷を検出し、この負荷情報を利用して、弁の異常の有無
や、ステム駆動部の異常の有無を判定していた。

【０００３】また、その他の異常として弁座漏れを例に
とった場合、振動を検出して漏れが存在すると判断する
が、従来の技術では、ステム頭部に振動センサを取り付
けてステムと連動する弁体の流体流れによる振動を検出
したり、弁箱外壁に振動センサを当てたりする方法が採
られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、振動源である弁座から振動センサまでの距離が相当
にあったり、直接の振動源から外れた位置で計測したり
するため、振動を正確に検出できないばかりか、漏れの
情報を提供するだけなので実用性に欠けており、弁機能
の高度化にはそれほど寄与するものではなかった。

【０００５】また、振動センサがステムと一体に取り付
けられるものではないため、ステム製作時に同時に計測
値の校正ができず、振動を検出した時、その検出値につ
いて弁体からの振動なのか、或は配管振動なのかの判定
をしたい時、また、振動の校正をする場合、プラントが
停止した時等に、弁装置に基準振動を与えて、その都度
校正を行うことが必要で、実用性に欠ける等の問題があ
った。

【０００６】従って、弁座からの漏洩を検出可能である
と共に、検出によって得た情報を処理し、該処理情報に
基づいて弁ステムの駆動装置を制御して、漏洩に対して
弁自体で処置できるようにする異常検出装置の必要性が
存在する。

【０００７】本発明の主な目的は、弁体の全閉時に弁座
漏れが発生した場合に、漏れによる弁体の振動を検知し
て、弁体が更に閉じる方向にステムを駆動して、漏れを
防止することができる弁装置の異常検出装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明の異常検出装置は、弁座を有する流体通
路を内部に画成する弁箱と、該流体通路を選択的に開閉
するため移動可能であると共に、前記弁座に流体封止関
係で選択的に係合するようになっている弁座を有する弁
体と、該弁体に一端が一体的に結合され、他端が弁箱外
部に延びるステムと、前記弁体を移動するように前記弁
箱の外部で前記ステムの一部に係合する駆動装置とを備
えた弁装置において、前記ステムには、前記弁体が閉位
置にある時に前記弁箱の外部にあるステム部分に、振動
センサが配置されており、前記弁箱の外部には、前記振
動センサからの出力信号を受ける制御装置が配置されて
いて、該制御装置により、前記弁体が前記閉位置にある
場合、前記振動センサが前記弁座の漏洩による振動を検
出した時に前記ステムを介して前記弁体を前記閉位置か
ら更に閉方向に駆動して、前記振動センサによる振動検
出が実質的になくなるまで、前記駆動装置を作動するよ
うに制御することを特徴とするものである。

【０００９】好適な実施例においては、駆動装置が係合
するステムの一部には、その外周にねじ部が形成されて
おり、該ねじ部の下端近傍には外周溝が形成されてい
る。このステムの中央部には、ねじ部の下端近傍からス
テムの他端の頂部まで延びる信号通路が画成されてお
り、該信号通路の底部に振動センサが接着剤により固定
して且つ断熱材により囲まれて配置されている。また、
ステムの頂部には振動センサの信号ラインのための接続
端子が設けられていて、振動センサの信号ラインは信号
通路を通って接続端子に接続されている。

【００１０】

【作用】弁体の全閉時に弁座に漏洩が生じていると、漏
洩流のため弁体が、そして、弁体に一体的に結合されて
いるステムにも振動が生ずる。この振動をステムに設け
られた振動センサが検出すると、振動センサの出力信号
は制御装置に送られ、その結果、この制御装置の指令に
基づいて、駆動装置は、弁体が閉じる方向にステムを駆
動する。これにより弁座の漏洩を止める。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。図１は、流体の流れに
抗して弁体を上下移動させるステムを備えた仕切弁に本
発明を実施した例を縦断面で代表的に示しており、図
中、１は、それぞれ隣接する端部にほぼ環状の弁座１ａ
を有する流体入口通路（流体通路）１ｂ及び出口通路
（流体通路）１ｃを備えた弁箱、２は、フランジ部２ｂ
において弁箱１の頂部にボルト２ａのような適宜の締結
手段により結合された弁蓋、３は、弁箱に形成された上
記弁座間に選択的に介在し、流体入口通路１ｂ及び出口
通路１ｃを連通状態もしくは非連通状態にする弁体であ
り、弁座３ａを有するこの周知の弁体３には、図１の領
域Ａを拡大して図２の（ａ）に示すように振動センサ６
を備えた弁用ステム４の下端が例えば螺着のような周知
の手段により一体的に連結されている。本発明では、図
１の領域Ｂを拡大して示す図２の（ｂ）からも諒解され
るように、ステム４と弁体３との間には隙間がなく、ま
た、上述したセンサは周知のものでよいため、センサ自
体についての説明は省略する。

【００１２】ステム４は、弁蓋２の円筒部２ｃ内に配設
された周知のグランドパッキン１２を貫通して上方に延
びて、弁蓋２の頂部にボルト・ナット組立体２ｄにより
取着された駆動装置１３の中に延入し、同駆動装置１３
により上下に駆動されるようになっている。そのため、
ステム４はその上半部にねじ部４ａを有し、一方、駆動
装置１３は、このねじ部４ａに係合する回転部材（図示
せず）を有し、この回転部材を手動ハンドル１３ａ又は
電動モータ１３ｂにより駆動することによって、ステム
４を垂直方向に移動させうるようになっている。

【００１３】グランドパッキン１２はその上からパッキ
ン抑え１２ａにより保持されており、下側の逆座１２ｂ
の下面には凹状の円錐面１２ｃが形成されている。ステ
ム４の下方部には、この円錐面１２ｃとほぼ一致する形
状の凸状の円錐面４ｅが形成されていて、弁体３の全開
時にステム４が上動した時に、逆座１２ｂの円錐面１２
ｃがステム４の円錐面４ｅを受け入れるようになってい
る。これ等の円錐面１２ｃ，４ｅが逆座（バックシー
ト）を校正している。

【００１４】ステム４に対する上述した振動センサ６の
取り付け位置は、弁開閉の際に移動するステムねじ部４
ａを外れた下端の位置に選ばれており、かかる位置のと
ころで、振動センサ６は、ステム４の中央部を軸方向に
延びる信号通路４ｂの下端部に断熱材７により囲まれて
配設され、適宜の接着剤８によりそこに取着されてい
る。振動センサ６をステム内部に埋め込むため、振動セ
ンサ６とステム４との結合が不十分になることがないよ
うに、また、ステム４の温度上昇から振動センサ６を保
護するように、上述の断熱材７及び接着剤８がセンサ取
り付け時に横穴４ｄから信号通路４ｂに注入されてい
る。接着剤８は、市販の適宜のものを使用可能であり、
また、断熱材は、例えば“ＰＥＥＫ”という商品名で販
売されている材料のように熱伝導の低い非金属材が好適
である。

【００１５】振動センサ６の取り付け位置を、上述した
ように弁開閉により移動するステムネジ部から外れた下
端の位置とすることで、振動センサ６をステム頭部に備
えた周知の方法に対し、同センサがステム移動に伴う振
動に直接さらされることから回避できる。

【００１６】弁箱１の内部の流体にさらされる弁体３と
ステム４とは一体的に直結されているため、弁体３の弁
座３ａが弁箱の弁座１ａと液密に接触して流れを遮断す
る弁閉状態時に、弁ステム４による押え力不足による弁
座面間圧力不足や、流体入口通路及び流体出口通路間の
差圧によりもたらされる弁座面間圧力不足による弁座漏
れにより生じた弁体３の微小振動を検出することが容易
となる。更に、その振動を表す信号は、ステム頭部に設
けられた接続端子１４を通じて、駆動装置１３の制御装
置１５に伝達され、周知の方法で信号処理がされ、適切
なステム作動が可能となる。

【００１７】再び図２の（ａ）において、振動センサ６
についてはステム４にしっかりと固定されていなければ
ならない。流体が高温の場合、内部流体と接触するステ
ム４の温度上昇は避けられない。従って、温度上昇する
分、振動センサ６の高温対策と固定対策が必要となる。
そのため、信号通路４ｂ内の振動センサ設置位置に通じ
るようにステム側壁に設けた横穴４ｄは、熱伝導率の低
い断熱材７を振動センサ６とステム材の間に介在させた
り、振動センサ６をステム４に固定するため接着剤８を
封入する用途に供せられる。このようにして製作された
ステムは、単体で振動センサの性能試験を行い、駆動装
置１３に対する校正を行って、センサ信号とステム駆動
信号の関係を適確にすることを可能にする。

【００１８】制御装置１５には、周知の信号処理を行う
中央演算装置（図示せず）が含まれており、ステム４の
頭部に設けられた接続端子１４からの信号ライン１４ａ
が接続され、同ラインを介して振動センサ６の出力信号
が入力される。また、上述した駆動装置１３にも、ライ
ン１３ｃを介して連絡しており、該駆動装置１３の作動
を制御装置１５により制御するようになっていいる。

【００１９】次に、本発明による弁装置の異常検出装置
の動作について説明する。弁体の全閉時に弁座に漏洩が
生じると、漏れ流により弁体３が振動し、弁体３と一体
のステム４等にも振動が生ずる。これを振動センサ６が
検出して、検出信号を制御装置１５に送出する。制御装
置１５は、検出信号に応答して駆動装置１３のモータ１
３ｂに信号を送って回転させ、漏洩がなくなるまで弁体
３が更に閉じる方向にステム４を駆動する。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、弁ステムの内部に振動
センサが設けられているだけでなく、このセンサが弁装
置の駆動装置を制御する外部制御装置に接続されてい
て、弁内部の情報を表す振動センサの出力信号に応答し
て駆動装置を制御しステムを動作させるため、弁座漏洩
を防止しうると共に、弁の振動による事故を未然に防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による弁装置の異常検出システムを略
図的に示す概念図である。

【図２】 （ａ）は、図１の弁装置のステム内に設けら
れた振動センサを示す、図１の領域Ａの部分の拡大断面
図、（ｂ）は、弁体が開弁状態にある時の、図１の領域
Ｂの近辺部分を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１…弁箱、 １ａ…弁座、 １ｂ…流体入口通路（流体
通路）、 １ｃ…流体出口通路（流体通路）、 ３…弁
体、 ３ａ…弁座、 ４…ステム、 ４ａ…ねじ部、
４ｂ…信号通路、 ４ｅ…凸状の円錐面（逆座もしくは
バックシート）、 ６…振動センサ、 ７…断熱材、
８…接着剤、 １３…駆動装置、 １４…接続端子、
１５…制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁座を有する流体通路を内部に画成する
   弁箱と、該流体通路を選択的に開閉するため移動可能で
   あると共に、前記弁座に流体封止関係で選択的に係合す
   るようになっている弁座を有する、弁体と、該弁体に一
   端が一体的に結合され、他端が弁箱外部に延びるステム
   と、前記弁体を移動するように前記弁箱の外部で前記ス
   テムの一部に係合する駆動装置とを備えた弁装置におい
   て、前記ステムには、前記弁体が閉位置にある時に前記
   弁箱の外部にあるステム部分に、振動センサが配置され
   ており、前記弁箱の外部には、前記振動センサからの出
   力信号を受ける制御装置が配置されていて、該制御装置
   により、前記弁体が前記閉位置にある場合、前記振動セ
   ンサが前記弁座の漏洩による振動を検出した時に前記ス
   テムを介して前記弁体を前記閉位置から更に閉方向に駆
   動して、前記振動センサによる振動検出が実質的になく
   なるまで、前記駆動装置を作動するように制御すること
   を特徴とする弁装置の異常検出装置。
2. 【請求項２】 前記ステムの中央部には、前記ステムの
   一部に形成されたねじ部の下端近傍から前記ステムの他
   端の頂部まで延びる信号通路が画成されており、該信号
   通路の底部に前記振動センサが接着剤により固定して且
   つ断熱材により囲まれて配置されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の異常検出装置。
3. 【請求項３】 前記ステムの頂部には前記振動センサの
   信号ラインのための接続端子が設けられていると共に、
   前記ステムの外周溝は横穴を介して前記信号通路に連通
   しており、前記振動センサの信号ラインは前記信号通路
   を通って前記接続端子に接続されていることを特徴とす
   る請求項２に記載の異常検出装置。