特開 2024-142619 バルブメンテナンス支援装置および支援方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142619

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】バルブメンテナンス支援装置および支援方法

(51)【国際特許分類】

   F16K 37/00 20060101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

F16K37/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023054839

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 史明

(72)【発明者】

【氏名】田中 雅人

【テーマコード（参考）】

3H065

【Ｆターム（参考）】

3H065AA06

3H065BA01

3H065BA05

3H065BB11

3H065CA01

3H065CA03

(57)【要約】

【課題】ＯＮ－ＯＦＦバルブのメンテナンスの作業効率を向上させる。
【解決手段】バルブメンテナンス支援装置は、ＯＮ－ＯＦＦバルブに設けられた開度計測部から開度計測値を取得する開度取得部２と、開度計測値を記憶する開度記憶部３と、ＯＮ－ＯＦＦバルブが目標開度へ向かって動作したときの動作完了時点を開度計測値の時系列データ上で特定し、動作完了時点からの経過時間を計測する経過時間計測部４と、経過時間が規定時間を過ぎた後に、開度計測値が動作完了時点の値から規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定する変動状態検出部５と、ふらつき状態が検出された場合に、ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分に緩みの可能性があると判定する連結緩み判定部６と、連結緩み判定部６の判定結果を提示する判定結果提示部７とを備える。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＯＮ－ＯＦＦバルブに設けられた開度計測部から開度計測値を取得するように構成された開度取得部と、
前記開度計測値を記憶するように構成された第１の記憶部と、
前記ＯＮ－ＯＦＦバルブが目標開度へ向かって動作した場合に前記開度計測値が動作完了時点の値から規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうか、または前記目標開度への動作の途中で前記開度計測値が前記目標開度と逆方向に規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定するように構成された変動状態検出部と、
前記変動状態検出部によって前記ふらつき状態が検出された場合に、前記ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分に緩みの可能性があると判定するように構成された連結緩み判定部と、
前記連結緩み判定部の判定結果を提示するように構成された判定結果提示部とを備えることを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。

【請求項2】

請求項１記載のバルブメンテナンス支援装置において、
前記第１の記憶部に記憶された開度計測値を読み込み、前記ＯＮ－ＯＦＦバルブが目標開度へ向かって動作したときの動作完了時点を前記開度計測値の時系列データ上で特定し、前記時系列データの時間軸上において前記動作完了時点からの経過時間を計測するように構成された経過時間計測部をさらに備え、
前記変動状態検出部は、前記経過時間が規定時間を過ぎた後に、前記開度計測値が前記動作完了時点の値から規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定することを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。

【請求項3】

請求項１記載のバルブメンテナンス支援装置において、
メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤを予め記憶するように構成された第２の記憶部をさらに備え、
前記第１の記憶部は、前記開度計測値を送信元のＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤと共に記憶し、
前記変動状態検出部は、前記第２の記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記ふらつき状態が生じているかどうかを判定し、
前記連結緩み判定部は、前記第２の記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記連結部分に緩みの可能性があるかどうかを判定し、
前記判定結果提示部は、前記連結部分に緩みの可能性があると判定されたＯＮ－ＯＦＦバルブについて、このバルブのＩＤと前記連結緩み判定部の判定結果とを提示することを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。

【請求項4】

請求項２記載のバルブメンテナンス支援装置において、
メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤを予め記憶するように構成された第２の記憶部をさらに備え、
前記第１の記憶部は、前記開度計測値を送信元のＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤと共に記憶し、
前記経過時間計測部は、前記第２の記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記経過時間を計測し、
前記変動状態検出部は、前記第２の記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記ふらつき状態が生じているかどうかを判定し、
前記連結緩み判定部は、前記第２の記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記連結部分に緩みの可能性があるかどうかを判定し、
前記判定結果提示部は、前記連結部分に緩みの可能性があると判定されたＯＮ－ＯＦＦバルブについて、このバルブのＩＤと前記連結緩み判定部の判定結果とを提示することを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。

【請求項5】

ＯＮ－ＯＦＦバルブに設けられた開度計測部から開度計測値を取得する第１のステップと、
前記開度計測値を記憶する第２のステップと、
前記ＯＮ－ＯＦＦバルブが目標開度へ向かって動作した場合に前記開度計測値が動作完了時点の値から規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうか、または前記目標開度への動作の途中で前記開度計測値が前記目標開度と逆方向に規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定する第３のステップと、
前記第３のステップによって前記ふらつき状態が検出された場合に、前記ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分に緩みの可能性があると判定する第４のステップと、
前記第４のステップの判定結果を提示する第５のステップとを含むことを特徴とするバルブメンテナンス支援方法。

【請求項6】

請求項５記載のバルブメンテナンス支援方法において、
記憶された前記開度計測値を読み込み、前記ＯＮ－ＯＦＦバルブが目標開度へ向かって動作したときの動作完了時点を前記開度計測値の時系列データ上で特定し、前記時系列データの時間軸上において前記動作完了時点からの経過時間を計測する第６のステップをさらに含み、
前記第３のステップは、前記経過時間が規定時間を過ぎた後に、前記開度計測値が前記動作完了時点の値から規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定するステップを含むことを特徴とするバルブメンテナンス支援方法。

【請求項7】

請求項５記載のバルブメンテナンス支援方法において、
前記第２のステップは、前記開度計測値を送信元のＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤと共に記憶するステップを含み、
前記第３のステップは、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤを予め記憶している記憶部を参照し、この記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記ふらつき状態が生じているかどうかを判定するステップを含み、
前記第４のステップは、前記記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記連結部分に緩みの可能性があるかどうかを判定するステップを含み、
前記第５のステップは、前記連結部分に緩みの可能性があると判定されたＯＮ－ＯＦＦバルブについて、このバルブのＩＤと前記第４のステップの判定結果とを提示するステップを含むことを特徴とするバルブメンテナンス支援方法。

【請求項8】

請求項６記載のバルブメンテナンス支援方法において、
前記第２のステップは、前記開度計測値を送信元のＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤと共に記憶するステップを含み、
前記第６のステップは、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤを予め記憶している記憶部を参照し、この記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記経過時間を計測するステップを含み、
前記第３のステップは、前記記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記ふらつき状態が生じているかどうかを判定するステップを含み、
前記第４のステップは、前記記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記連結部分に緩みの可能性があるかどうかを判定するステップを含み、
前記第５のステップは、前記連結部分に緩みの可能性があると判定されたＯＮ－ＯＦＦバルブについて、このバルブのＩＤと前記第４のステップの判定結果とを提示するステップを含むことを特徴とするバルブメンテナンス支援方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メンテナンス作業を支援する技術に係り、特にＯＮ－ＯＦＦバルブのメンテナンスの効率的な作業のための支援を実現するバルブメンテナンス支援装置および支援方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

石油化学プラントなどで使用されるバルブ（例えば図１３のコントロールバルブ）は、特に安全性に留意する必要があり、ゆえに定期的なメンテナンスが行なわれる。図１３に示すコントロールバルブは、流体の流れる通路を開閉するバルブ本体１００と、入力電気信号を空気圧に変換するポジショナ１０１と、ポジショナ１０１から供給される空気圧に応じてバルブ本体１００を操作する操作器１０２とから構成される。

【0003】

図１３に示したようなバルブが設置されているプラントにおいてバルブのメンテナンス作業効率を改善するために、バルブの摺動部におけるスティックスリップの発生を検出する技術（特許文献１参照）、バルブのハンチング状態を判定する技術（特許文献２参照）、バルブへのスケールの付着を検出する技術（特許文献３参照）などが提案されている。

【0004】

一方、開度を連続的に変化させることが可能なコントロールバルブとは別の種類のバルブとして、開度を全開／全閉の二位置しか取ることができないＯＮ－ＯＦＦバルブがあり、例えばボールバルブやバタフライバルブやゲートバルブがある。図１４に示すＯＮ－ＯＦＦバルブ２００は、ボールバルブを用いたものであり、弁体であるボール２０１をボールシートと呼ばれるシートリング２０２で挟み込む構造であり、ステム（弁棒）２０３を操作器２０４によって９０度回転させることで、バルブを開いたり閉めたりすることができる。また、種類によっては、９０度以外のものもある。

【0005】

ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の大半は、図１５に示すように計装されており、電磁弁２０５を介してＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の操作器２０４に操作器空気が供給されるようになっている。ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の開状態はリミットスイッチ２０６によって検出され、閉状態はリミットスイッチ２０７によって検出される。このように、リミットスイッチ２０６，２０７を用いたアンサーバックは、閉状態または開状態の２状態のみを表しており、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の開閉の動作過程はアンサーバックに反映されない。すなわち、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００のアンサーバック機能は、異常時に警報を発報するだけであり、警報が発生した時に既に緊急の異常状態であれば、処置が手遅れになる。

【0006】

そこで発明者は、ＯＮ－ＯＦＦバルブの動き出しの不感帯（圧力の動き出しから開度の動き出しまでの時間差）の大きさの変化が、ＯＮ－ＯＦＦバルブの不具合（基準トルク以上または基準トルク以下の力で作動させている）と相関することを利用した診断技術を提案した（特許文献４参照）。

【0007】

しかしながら、特許文献４に開示された技術では、ＯＮ－ＯＦＦバルブ本体の不具合の予兆を検出できるものの、操作器の駆動軸とバルブ本体のステムとの連結部分の不具合の予兆を検出できない可能性があった。
安全性や作業効率については、完全とか十分とか言える上限は無く、安全性、作業効率の更なる向上が求められている。特に、石油化学プラントなどでは、例えば図１６に示すように複数のバルブ２００－Ａ，２００－Ｃ，２００－Ｍが使用される。したがって、バルブメンテナンスの作業効率については、更なる改善が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第３２５４６２４号広報

【特許文献2】特開２０１５－１１４９４２号公報

【特許文献3】特開２０１５－１１４９４３号公報

【特許文献4】特開２０２１－０２６２６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ＯＮ－ＯＦＦバルブのメンテナンスの作業効率を向上させることができるバルブメンテナンス支援装置および支援方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のバルブメンテナンス支援装置は、ＯＮ－ＯＦＦバルブに設けられた開度計測部から開度計測値を取得するように構成された開度取得部と、前記開度計測値を記憶するように構成された第１の記憶部と、前記ＯＮ－ＯＦＦバルブが目標開度へ向かって動作した場合に前記開度計測値が動作完了時点の値から規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうか、または前記目標開度への動作の途中で前記開度計測値が前記目標開度と逆方向に規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定するように構成された変動状態検出部と、前記変動状態検出部によって前記ふらつき状態が検出された場合に、前記ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分に緩みの可能性があると判定するように構成された連結緩み判定部と、前記連結緩み判定部の判定結果を提示するように構成された判定結果提示部とを備えることを特徴とするものである。

【0011】

また、本発明のバルブメンテナンス支援装置の１構成例は、前記第１の記憶部に記憶された開度計測値を読み込み、前記ＯＮ－ＯＦＦバルブが目標開度へ向かって動作したときの動作完了時点を前記開度計測値の時系列データ上で特定し、前記時系列データの時間軸上において前記動作完了時点からの経過時間を計測するように構成された経過時間計測部をさらに備え、前記変動状態検出部は、前記経過時間が規定時間を過ぎた後に、前記開度計測値が前記動作完了時点の値から規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定することを特徴とするものである。

【0012】

また、本発明のバルブメンテナンス支援装置の１構成例は、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤを予め記憶するように構成された第２の記憶部をさらに備え、前記第１の記憶部は、前記開度計測値を送信元のＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤと共に記憶し、前記変動状態検出部は、前記第２の記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記ふらつき状態が生じているかどうかを判定し、前記連結緩み判定部は、前記第２の記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記連結部分に緩みの可能性があるかどうかを判定し、前記判定結果提示部は、前記連結部分に緩みの可能性があると判定されたＯＮ－ＯＦＦバルブについて、このバルブのＩＤと前記連結緩み判定部の判定結果とを提示することを特徴とするものである。

【0013】

また、本発明のバルブメンテナンス支援装置の１構成例は、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤを予め記憶するように構成された第２の記憶部をさらに備え、前記第１の記憶部は、前記開度計測値を送信元のＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤと共に記憶し、前記経過時間計測部は、前記第２の記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記経過時間を計測し、前記変動状態検出部は、前記第２の記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記ふらつき状態が生じているかどうかを判定し、前記連結緩み判定部は、前記第２の記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記連結部分に緩みの可能性があるかどうかを判定し、前記判定結果提示部は、前記連結部分に緩みの可能性があると判定されたＯＮ－ＯＦＦバルブについて、このバルブのＩＤと前記連結緩み判定部の判定結果とを提示することを特徴とするものである。

【0014】

また、本発明のバルブメンテナンス支援方法は、ＯＮ－ＯＦＦバルブに設けられた開度計測部から開度計測値を取得する第１のステップと、前記開度計測値を記憶する第２のステップと、前記ＯＮ－ＯＦＦバルブが目標開度へ向かって動作した場合に前記開度計測値が動作完了時点の値から規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうか、または前記目標開度への動作の途中で前記開度計測値が前記目標開度と逆方向に規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定する第３のステップと、前記第３のステップによって前記ふらつき状態が検出された場合に、前記ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分に緩みの可能性があると判定する第４のステップと、前記第４のステップの判定結果を提示する第５のステップとを含むことを特徴とするものである。

【0015】

また、本発明のバルブメンテナンス支援方法の１構成例は、記憶された前記開度計測値を読み込み、前記ＯＮ－ＯＦＦバルブが目標開度へ向かって動作したときの動作完了時点を前記開度計測値の時系列データ上で特定し、前記時系列データの時間軸上において前記動作完了時点からの経過時間を計測する第６のステップをさらに含み、前記第３のステップは、前記経過時間が規定時間を過ぎた後に、前記開度計測値が前記動作完了時点の値から規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定するステップを含むことを特徴とするものである。

【0016】

また、本発明のバルブメンテナンス支援方法の１構成例において、前記第２のステップは、前記開度計測値を送信元のＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤと共に記憶するステップを含み、前記第３のステップは、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤを予め記憶している記憶部を参照し、この記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記ふらつき状態が生じているかどうかを判定するステップを含み、前記第４のステップは、前記記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記連結部分に緩みの可能性があるかどうかを判定するステップを含み、前記第５のステップは、前記連結部分に緩みの可能性があると判定されたＯＮ－ＯＦＦバルブについて、このバルブのＩＤと前記第４のステップの判定結果とを提示するステップを含むことを特徴とするものである。

【0017】

また、本発明のバルブメンテナンス支援方法の１構成例において、前記第２のステップは、前記開度計測値を送信元のＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤと共に記憶するステップを含み、前記第６のステップは、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤを予め記憶している記憶部を参照し、この記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記経過時間を計測するステップを含み、前記第３のステップは、前記記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記ふらつき状態が生じているかどうかを判定するステップを含み、前記第４のステップは、前記記憶部にＩＤが記憶されているＯＮ－ＯＦＦバルブについて前記連結部分に緩みの可能性があるかどうかを判定するステップを含み、前記第５のステップは、前記連結部分に緩みの可能性があると判定されたＯＮ－ＯＦＦバルブについて、このバルブのＩＤと前記第４のステップの判定結果とを提示するステップを含むことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、開度取得部と変動状態検出部と連結緩み判定部とを設けることにより、ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分に緩みの可能性があることを検知できるので、オペレータがメンテナンス候補のＯＮ－ＯＦＦバルブを選定する作業を支援することができる。その結果、本発明では、ＯＮ－ＯＦＦバルブのメンテナンスの作業効率を向上させることができる。本発明では、ＯＮ－ＯＦＦバルブを利用する生産設備におけるロスを低減することができ、従来に比べて生産設備を安定的に稼働させることが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分について説明する図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施例に係るＯＮ－ＯＦＦバルブの構造の１例を示す図である。

【図4】図４は、本発明の第１の実施例に係るＯＮ－ＯＦＦバルブの開度計測部の構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、本発明の第１の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の動作を説明するフローチャートである。

【図6】図６は、本発明の第１の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の変動状態検出部の動作を説明する図である。

【図7】図７は、本発明の第１の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置による判定結果の提示例を示す図である。

【図8】図８は、本発明の第２の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の構成を示すブロック図である。

【図9】図９は、本発明の第２の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の動作を説明するフローチャートである。

【図10】図１０は、本発明の第２の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の変動状態検出部の動作を説明する図である。

【図11】図１１は、本発明の第３の実施例に係るプラントとその機器管理システムの構成を示す図である。

【図12】図１２は、本発明の第１～第３の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置を実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。

【図13】図１３は、コントロールバルブの１例を示す図である。

【図14】図１４は、ＯＮ－ＯＦＦバルブの１例を示す図である。

【図15】図１５は、ＯＮ－ＯＦＦバルブの計装図である。

【図16】図１６は、プラントのタンクに使用される複数のバルブの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

［発明の原理１］
ＯＮ－ＯＦＦバルブにおける内弁漏れ（全閉時の弁本体での流体漏れ）の原因の一つとして、操作器の駆動軸とバルブ本体のステムとの連結部分（ステムコネクタ）が緩んでしまうことで、操作器のトルクがバルブ本体まで伝わらないことがある。

【0021】

図１（Ａ）、図１（Ｂ）を用いてＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分について説明する。ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００のバルブ本体２１０と操作器２０４とは、ヨーク２１１によって機械的に連結される。バルブ本体２１０の上にヨーク２１１が配置され、ボルト２１２によってバルブ本体２１０にヨーク２１１が固定される。さらに、ヨーク２１１の上に操作器２０４が配置され、ボルト２１３によってヨーク２１１に操作器２０４が固定される。

【0022】

操作器２０４の駆動軸２１４とバルブ本体２１０のステム（弁棒）２０３とは、それぞれヨーク２１１を貫通して、ヨーク２１１の内側の空間においてステムコネクタ２１５によって連結される。操作器２０４に操作器空気が供給されると、駆動軸２１４の回転に伴ってステム２０３が回転し、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が全開または全閉の状態となる。スプリングリターン（単動シリンダ）のタイプの場合、操作器２０４への空気の供給が遮断されると、スプリング２１６の力によって駆動軸２１４が回転し、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が全閉または全開の状態となる。操作器空気が再び供給されると、駆動軸２１４はスプリング２１６の力に対抗して回転し、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が全開または全閉の状態となる。スプリングリターン時に全閉となるか全開となるかはバルブの仕様によって異なる。

【0023】

図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示したような構造では、連結部分（ステムコネクタ２１５）が緩んでしまうと、シート面を押さえ込むための締め切りなどに必要なトルクが得られずにバルブ開度の不安定化（ふらつき）を引き起こす。

【0024】

発明者は、操作器内部のスプリングの力で全閉（ゼロ点）あるいは全開にする開度（スプリングリターン側）で特に安定となることに着眼し、連結部分が緩んでいると全閉あるいは全開の開度にふらつきが発生することから、このふらつきを検出することにより連結部分の緩みの可能性を判定できることに想到した。

【0025】

すなわち、ＯＮ－ＯＦＦバルブの開度データを収集することにより、操作器の駆動軸とバルブ本体のステムとの連結部分の緩み現象を捉えることができ、開度のふらつきの原因が連結部分の機構的な問題によるものなのか、それ以外の事象によるものなのかを、識別することが可能になる。
なお、連結部分の緩みの状態によっては、全閉あるいは全開に限らず、ＯＮ－ＯＦＦバルブの動作中に開度のふらつきが確認できる場合もある。また、スプリングレス（複動シリンダ）のタイプもあり、この場合も連結部分に対して同様の動きになる。

【0026】

［発明の原理２］
正常な状態から徐々に連結部分の緩みが発生するように進展するのであれば、連結部分の緩みの程度が少ない時期は、ＯＮ－ＯＦＦバルブの目標開度への動作時に、目標開度に一旦到達し、規定時間を経過した後に開度にふらつきが発生するという挙動になる。このような挙動は特に連結部分の緩みとして特定し易く、また連結部分の緩みが初期の状態なので、早期発見という点でも意義が大きい。

【0027】

［発明の原理３］
連結部分の緩みが進展すると、目標開度に到達した後に限らず、動作の途中でも開度にふらつきが発生する。したがって、連結部分の緩みが特に急速に進展した場合を考慮すれば、目標開度への動作中の、動作方向とは逆方向への動きも監視し、この現象が検出された場合も連結部分の緩みの可能性があると判定するのが好ましい。

【0028】

［第１の実施例］
以下、本発明の第１の実施例について図面を参照して説明する。本実施例は、上記の発明の原理１、発明の原理２に対応する実施例である。図２は本実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の構成を示すブロック図である。以下の実施例では、説明を簡潔にするため、バルブのＩＤの事例などは、実際のプラントで利用されるものよりも単純なものとする。また、スプリングリターン（単動シリンダ）のタイプとして説明するが、スプリングレス（複動シリンダ）のタイプでも同様の実施例になる。

【0029】

バルブメンテナンス支援装置は、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤ（識別情報）を予め記憶するバルブＩＤ記憶部１と、ＯＮ－ＯＦＦバルブに設けられた開度計測部から開度計測値を取得する開度取得部２と、開度計測値を送信元のＯＮ－ＯＦＦバルブのＩＤと共に記憶する開度記憶部３と、ＯＮ－ＯＦＦバルブが目標開度へ向かって動作したときの動作完了時点を開度計測値の時系列データ上で特定し、時系列データの時間軸上において動作完了時点からの経過時間を計測する経過時間計測部４と、経過時間が規定時間を過ぎた後に、開度計測値が動作完了時点の値から規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定する変動状態検出部５と、変動状態検出部５によってふらつき状態が検出された場合に、ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分に緩みの可能性があると判定する連結緩み判定部６と、連結緩み判定部６の判定結果を提示する判定結果提示部７とを備えている。

【0030】

図３は、本実施例のＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の構造の１例を示す図であり、図１４に示した構成に開度計測部８を追加した例を示している。開度計測部８の追加位置については、図３の位置に限られるものではなく、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の開度が計測できる位置であればよい。

【0031】

図４は開度計測部８の構成を示すブロック図である。開度計測部８は、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００のステム（弁棒）２０３の回転角度を連続的に検出することにより、バルブ開度を連続的に計測する開度センサ８０と、開度計測部８が取り付けられたＯＮ－ＯＦＦバルブ２００に固有のバルブＩＤを記憶するバルブＩＤ記憶部８１と、バルブメンテナンス支援装置に対して開度計測値とバルブＩＤとを周期的に送信する送信部８２とを備えている。

【0032】

送信部８２は、バルブＩＤ記憶部８１に記憶されているバルブＩＤを、開度計測値に付加して送信する。なお、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の開度を連続的に取得する必要があるので、開度計測値の計測・送信周期は、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の開閉所要時間の生じ得る最小値よりも短いことが必要である。

【0033】

図５は本実施例のバルブメンテナンス支援装置の動作を説明するフローチャートである。本実施例では、例えばプラント内にバルブが２６個あるとして、これら２６個のバルブにそれぞれ“Ａ”，“Ｂ”，“Ｃ”，・・・，“Ｍ”，・・・，“Ｘ”，“Ｙ”，“Ｚ”という固有のＩＤが予め割り当てられているものとする。特に、バルブＩＤ“Ａ”，“Ｃ”，“Ｍ”のバルブが電磁弁を利用しているＯＮ－ＯＦＦバルブで、このＩＤ“Ａ”，“Ｃ”，“Ｍ”がバルブＩＤ記憶部１に予め記憶されているものとする。

【0034】

開度取得部２は、各ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の開度計測部８から開度計測値を受信し（図５ステップＳ１００）、受信した開度計測値とこの開度計測値に付加されていたバルブＩＤと開度計測値の受信時刻とを開度記憶部３に格納する（図５ステップＳ１０１）。なお、図５では明記していないが、開度取得部２は、ステップＳ１００，Ｓ１０１の処理を周期的に実施する。

【0035】

次に、経過時間計測部４は、バルブＩＤ記憶部１からバルブＩＤを読み込むと共に、開度記憶部３に記憶された開度計測値を読み込み、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が動作したときの動作完了時点を開度計測値の時系列データ上で特定し、時系列データの時間軸上において動作完了時点からの経過時間を計測する（図５ステップＳ１０２）。

【0036】

例えば、全開から全閉になるスプリングリターンの動作により全閉時開度（ゼロ点）に到達したときを動作完了時点として、ゼロ点到達後の経過時間を計測するのが特に有効である。ただし、開度計測値がゼロ点になるのは理想的な場合であって、実際には計測誤差等の理由により、開度計測値がゼロ点になるとは限らない。

【0037】

そこで、経過時間計測部４は、開度計測値が所定の目標開度（全閉）に向かって変化し、目標開度の付近で目標開度方向へ変化しなくなった時点（開度計測値が一定値になった時点または反対方向へ変化した時点）を動作完了時点とすればよい。

【0038】

なお、上記の例はあくまでも特に有効という例であり、スプリングリターンではなく、操作器空気の力でＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が全閉から全開になる方向に動作する場合に全開時開度に到達したときを動作完了時点としてもよい。
また、スプリングリターン時に全閉から全開になるタイプのＯＮ－ＯＦＦバルブ２００であれば、全開時開度に到達したときを動作完了時点とするのが特に有効である。

【0039】

全開から全閉になるスプリングリターンの場合と同様に、開度計測値が理想値になるとは限らない。そこで、経過時間計測部４は、開度計測値が所定の目標開度（全開）に向かって変化し、目標開度の付近で目標開度方向へ変化しなくなった時点を動作完了時点とすればよい。

【0040】

変動状態検出部５は、バルブＩＤ記憶部１からバルブＩＤを読み込むと共に、開度記憶部３に記憶された開度計測値を読み込み、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブ２００について、経過時間計測部４によって計測された経過時間が規定時間Ｔを過ぎた後に、開度計測値が動作完了時点の値から規定量α以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定する（図５ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。

【0041】

上記のように全開から全閉になるスプリングリターンの動作により、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が全閉時開度に向かって動作する場合にふらつき状態を検出するのであれば、図６に示すように、開度計測値ＰＶが動作完了時点の値から規定量α以上離れる状態をふらつき状態として検出する。なお、図６のＳＰは開度計測値ＰＶの理想値を表している。実際の開度計測値ＰＶには、動作の遅れや計測誤差等によりＳＰとの乖離が生じる。図６のように規定時間Ｔは例えば５秒程度でよい。また、バルブ開度を０％（全閉）－１００％（全開）の範囲とする場合、規定量αは例えば０．２％程度でよい。

【0042】

ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が全開時開度に向かって動作する場合についても同様にしてふらつき状態を検出できる。
経過時間計測部４と変動状態検出部５とは、全閉から全開への動作と、全開から全閉への動作のどちらか一方について判定してもよいし、両方について判定してもよい。変動状態検出部５は、判定したバルブのＩＤと判定結果とを連結緩み判定部６に渡す。

【0043】

連結緩み判定部６は、変動状態検出部５によって開度計測値のふらつき状態が検出されなかった場合に（ステップＳ１０４においてＮＯ）、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の連結部分が正常と判定する（図５ステップＳ１０５）。また、連結緩み判定部６は、開度計測値のふらつき状態が検出された場合に（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の連結部分に緩みの可能性があると判定する（図５ステップＳ１０６）。

【0044】

なお、ふらつき状態が検出される頻度や回数を規定して、その頻度や回数を超えた場合に連結部分に緩みの可能性があると判定してもよい。

【0045】

判定結果提示部７は、連結緩み判定部６の判定結果をオペレータに対して提示する（図５ステップＳ１０７）。具体的には、判定結果提示部７は、連結部分に緩みの可能性ありと判定されたＯＮ－ＯＦＦバルブ２００について、このバルブのＩＤと判定結果とを通常と異なる形式（例えば赤色で表示）で表示し、正常と判定されたＯＮ－ＯＦＦバルブ２００のＩＤを通常の形式（例えば黒色で表示）で表示すればよい。

【0046】

図７は判定結果の提示例を示す図である。図７の例では、判定結果提示部７が表示する画面７０の領域７００に、バルブＩＤ“Ａ”，“Ｃ”，“Ｍ”の各バルブの判定結果が表示されている。図７の例では、バルブＩＤ“Ｍ”のＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分に緩みの可能性があると判定されたため、バルブＩＤと「緩みあり」という判定結果とが、他のＯＮ－ＯＦＦバルブの結果と異なる色（図７の例では黒地に白）で表示されている。

【0047】

判定結果提示部７は、ＯＮ－ＯＦＦバルブを診断対象としていることを伝える情報を、画面７０の領域７０１に表示している。また、判定結果提示部７は、予め用意されている画像データを用いて、図７に示すように診断対象のＯＮ－ＯＦＦバルブが配設されている箇所の配管計装図７０２を画面７０に表示するようにしてもよい。

【0048】

本実施例では、ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分に緩みの可能性があることを検知できるので、オペレータがメンテナンス候補のＯＮ－ＯＦＦバルブを選定する作業を支援することができる。本実施例では、ＯＮ－ＯＦＦバルブを利用する生産設備におけるロスを低減することができ、従来に比べて生産設備を安定的に稼働させることが期待できる。

【0049】

なお、本実施例では、正常な状態だったＯＮ－ＯＦＦバルブが、突然、不安定になるケースは想定していない。すなわち、ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分の緩みが徐々に進行する場合は、動作完了時点から規定時間Ｔが経過した後の開度計測値と動作完了時点の開度計測値との差が少しずつ規定量αに近づいていくことを想定している。

【0050】

ただし、規定時間Ｔを０秒とすれば、ＯＮ－ＯＦＦバルブが突然不安定になるケースもカバーできる。すなわち、経過時間計測部４と規定時間Ｔの設定は必須事項ではない。
経過時間計測部４を設けない場合、変動状態検出部５は、経過時間計測部４と同様の手法によりＯＮ－ＯＦＦバルブの動作完了時点を開度計測値の時系列データ上で特定し、動作完了時点の後に開度計測値が動作完了時点の値から規定量α以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定すればよい。

【0051】

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例は、上記の発明の原理３に対応する実施例である。図８は本実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の構成を示すブロック図である。本実施例のバルブメンテナンス支援装置は、バルブＩＤ記憶部１と、開度取得部２と、開度記憶部３と、ＯＮ－ＯＦＦバルブの目標開度への動作の途中で開度計測値が目標開度と逆方向に規定量以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定する変動状態検出部５ａと、連結緩み判定部６と、判定結果提示部７とを備えている。

【0052】

図９は本実施例のバルブメンテナンス支援装置の動作を説明するフローチャートである。開度取得部２と開度記憶部３の動作（図９ステップＳ２００，Ｓ２０１）は、図２のステップＳ１００，Ｓ１０１で説明したとおりである。

【0053】

変動状態検出部５ａは、バルブＩＤ記憶部１からバルブＩＤを読み込むと共に、開度記憶部３に記憶された開度計測値を読み込み、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブ２００について、全閉から目標開度（全開）への動作の途中あるいは全開から目標開度（全閉）への動作の途中で、開度計測値が目標開度と逆方向に規定量α以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定する（図９ステップＳ２０２）。

【0054】

具体的には、変動状態検出部５ａは、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が全閉から全開へ動作している場合、逆方向の閉じる側へ開度計測値が規定量α（例えば０．２％）以上変化した状態を、ふらつき状態として検出する。また、変動状態検出部５ａは、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が全開から全閉へ動作している場合、逆方向の開く側へ開度計測値が規定量α以上変化した状態を、ふらつき状態として検出する。

【0055】

例えば図１０の例において、変動状態検出部５ａは、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が全閉から全開へ動作している場合に、開度計測値ＰＶが逆方向の閉じる側へ変化した状態（図１０のＲの状態）をふらつき状態として検出する。変動状態検出部５ａは、判定したバルブのＩＤと判定結果とを連結緩み判定部６に渡す。

【0056】

第１の実施例と同様に、連結緩み判定部６は、変動状態検出部５ａによって開度計測値のふらつき状態が検出されなかった場合に、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の連結部分が正常と判定する（図９ステップＳ２０３）。また、連結緩み判定部６は、開度計測値のふらつき状態が検出された場合に、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の連結部分に緩みの可能性があると判定する（図９ステップＳ２０４）。判定結果提示部７の動作（図９ステップＳ２０５）は、第１の実施例と同じである。

【0057】

こうして、本実施例では、ＯＮ－ＯＦＦバルブの連結部分に緩みの可能性があることを検知できる。本実施例では、正常な状態だったＯＮ－ＯＦＦバルブが、突然、不安定になるケースも想定している。すなわち、ＯＮ－ＯＦＦバルブが何らかの衝撃などを受け、連結部分の緩みが急激に進行するような場合も想定している。

【0058】

［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。本実施例は、第１、第２の実施例の実装例を説明するものである。図１１はプラントとその機器管理システムの構成を示す図である。本実施例では、バルブＩＤ“Ａ”，“Ｍ”のＯＮ－ＯＦＦバルブ２００－Ａ，２００－Ｍが流路１５－１に配設され、バルブＩＤ“Ｃ”のＯＮ－ＯＦＦバルブ２００－Ｃが流路１５－３に配設されているものとする。図１１における１６－Ａ，１６－Ｃ，１６－Ｍは流量計測器、１７はタンク、１８は圧力発信器である。なお、図１１では、バルブＩＤが“Ａ”，“Ｃ”，“Ｍ”以外のバルブについては記載を省略している。

【0059】

石油、化学系のプラントの機器管理システムには、プラントの各機器を制御・管理する管理装置１９が設けられている。第１、第２の実施例で説明したバルブＩＤ記憶部１と開度取得部２と開度記憶部３については、プラント固有の膨大な情報を扱うので、管理装置１９に実装されることが好ましい。

【0060】

一方、経過時間計測部４と変動状態検出部５，５ａと連結緩み判定部６と判定結果提示部７とは、原則的にバルブのメンテナンス要否判断時のみ必要な処理を提供するものである。また、メンテナンス実施者（メンテナンス受託企業の作業担当者）は、プラントオーナ企業から委託されてプラントのメンテナンスを実施するのが一般的である。したがって、不特定多数のプラントを対象にすることを想定して、メンテナンス受託企業の作業担当者（オペレータ）が持ち歩く携帯型のコンピュータ２０に、経過時間計測部４と変動状態検出部５，５ａと連結緩み判定部６と判定結果提示部７とを実装することが好ましい。

【0061】

プラントの管理装置１９とコンピュータ２０とは、メンテナンス作業実施時にイーサネット（登録商標）などの通信機能を利用して一時的に接続される。
オペレータがコンピュータ２０上のアプリケーションソフトウエアを起動すると、コンピュータ２０のＣＰＵ（Central Processing Unit）は、メモリに格納されたプログラムに従って処理を実行し、経過時間計測部４と変動状態検出部５，５ａと連結緩み判定部６と判定結果提示部７としての機能を実現する。

【0062】

経過時間計測部４は、管理装置１９上のバルブＩＤ記憶部１からバルブＩＤを読み込むと共に、管理装置１９上の開度記憶部３に記憶された開度計測値を読み込み、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブ２００が動作したときの動作完了時点を開度計測値の時系列データ上で特定し、時系列データの時間軸上において動作完了時点からの経過時間を計測する（ステップＳ１０２）。

【0063】

変動状態検出部５は、バルブＩＤ記憶部１からバルブＩＤを読み込むと共に、開度記憶部３に記憶された開度計測値を読み込み、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブ２００について、経過時間が規定時間Ｔを過ぎた後に、開度計測値が動作完了時点の値から規定量α以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。

【0064】

連結緩み判定部６は、変動状態検出部５によるふらつき状態の検出結果に基づいて、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の連結部分に緩みの可能性があるかどうかを判定する（ステップＳ１０５，Ｓ１０６）。判定結果提示部７は、連結緩み判定部６の判定結果をコンピュータ２０のディスプレイに表示する（ステップＳ１０７）。

【0065】

オペレータは、表示されたバルブＩＤと判定結果に基づき、特に留意すべきＯＮ－ＯＦＦバルブ２００を確認する。オペレータは、表示された事項を確認した後で、コンピュータ２０と管理装置１９との接続を解除する。
こうして、第１の実施例で説明したバルブメンテナンス支援装置を実際のプラントに適用することができる。

【0066】

また、第２の実施例を実際のプラントに適用する場合、変動状態検出部５ａは、バルブＩＤ記憶部１からバルブＩＤを読み込むと共に、開度記憶部３に記憶された開度計測値を読み込み、メンテナンスの候補となり得るＯＮ－ＯＦＦバルブ２００について、目標開度への動作の途中で開度計測値が目標開度と逆方向に規定量α以上変動するふらつき状態が生じているかどうかを判定する（ステップＳ２０２）。

【0067】

連結緩み判定部６は、変動状態検出部５ａによるふらつき状態の検出結果に基づいて、ＯＮ－ＯＦＦバルブ２００の連結部分に緩みの可能性があるかどうかを判定する（ステップＳ２０３，Ｓ２０４）。判定結果提示部７は、連結緩み判定部６の判定結果をコンピュータ２０のディスプレイに表示する（ステップＳ２０５）。

【0068】

第１～第３の実施例で説明したバルブメンテナンス支援装置は、ＣＰＵ、記憶装置及びインターフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図１２に示す。

【0069】

コンピュータは、ＣＰＵ３００と、記憶装置３０１と、インターフェース装置（Ｉ／Ｆ）３０２とを備えている。Ｉ／Ｆ３０２には、例えばバルブ、管理装置、ディスプレイ等が接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明のバルブメンテナンス支援方法を実現させるためのプログラムは記憶装置３０１に格納される。ＣＰＵ３００は、記憶装置３０１に格納されたプログラムに従って第１～第３の実施例で説明した処理を実行する。

【0070】

なお、第３の実施例に示したようにバルブメンテナンス支援装置を管理装置１９とコンピュータ２０に分けて実装する場合には、これらの各々を図１２のような構成で実現すればよい。

【産業上の利用可能性】

【0071】

本発明は、バルブメンテナンス作業を支援する技術に適用することができる。

【符号の説明】

【0072】

１…バルブＩＤ記憶部、２…開度取得部、３…開度記憶部、４…経過時間計測部、５，５ａ…変動状態検出部、６…連結緩み判定部、７…判定結果提示部、１５－１，１５－３…流路、１６－Ａ，１６－Ｃ，１６－Ｍ…流量計測器、１７…タンク、１８…圧力発信器、１９…管理装置、２０…コンピュータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】