气穴诊断装置 |
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| 申请号 | CN201310471017.0 | 申请日 | 2013-10-10 | 公开(公告)号 | CN103727304A | 公开(公告)日 | 2014-04-16 |
| 申请人 | 阿自倍尔株式会社; | 发明人 | 木下良介; 角田真一; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的 气穴 诊断装置检测出调节 阀 （101）内的阀芯前后的节流部（缩流部）的上游侧 流体 压 力 （Pv1）、下游侧流体压力（Pv2）以及流体 温度 （T）。下游侧流体压力（Pv2）是调节阀（101）的内部的流路中的流体 滞流 部的流体压力。根据上游侧流体压力（Pv1）、下游侧流体压力（Pv2）和由流体温度（T）求出的流体的饱和蒸气压（Pv）算出调节阀（101）的内部的压力比（XFv）（XFv=（Pv2-Pv1）/（Pv1-Pv））。将调节阀（101）开始产生气穴时的调节阀（101）的内部的压力比（XFv）（初生XFvz）设为 阈值 （XFvth），制作确定该阈值（XFvth）和调节阀（101）的相 对流 量系数（Cv）的关系的压力比表（TB1），并将其存储在存储部（100-3）中。使用该压力比表（TB1）判定是否产生气穴。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种气穴诊断装置，其是诊断在流体流经的调节阀内是否产生气穴的装置，其具有： |
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| 说明书全文 | 气穴诊断装置技术领域背景技术[0002] 以往，写字楼或学校等建筑物空气调节用的冷热水配管上，在该配管的中途设置有调节阀。该调节阀，为控制配管内流动的流体的流量或压力而改变阀门开度。此时，调节阀前后的压差变化，若在饱和蒸气压以下，则在调节阀的内部产生气穴（由于流体中的压力下降导致气泡的产生和溃灭的现象）。 [0003] 若产生气穴，会产生噪声或振动，对居住空间产生不好的影响。进一步地，若调节阀在这些状态下继续使用，由于气穴侵蚀导致调节阀或阀门下游配管的损伤，有时会引起流体向外部泄漏的重大故障。因此，在流体流经的调节阀中，最好是在线对气穴的产生进行常时诊断，并在早期应对该气穴的产生。 [0004] 因此，若利用现有技术，考虑如下判定方法：对于各阀门开度求出调节阀前后的压力比XF和噪声级的关系，根据该各阀门开度的压力比XF和噪声级的关系，对于各阀门开度将调节阀内开始产生气穴时的压力比XF确定为阈值XFth，通过将当前的阀门开度的阈值XFth和压力比XF相比较，判定是否产生气穴（例如，非专利文献1）。 [0005] 图14表示求出调节阀前后的压力比XF和噪声级的关系的情况。在该图中，101是设在配管L中途的调节阀，102是检测出调节阀101的上游侧的流体压力（上游侧流体压力）P1的上游侧流体压力检测器，103是检测出调节阀101的下游侧的流体压力（下游侧流体压力）P2的下游侧流体压力检测器，104是在与调节阀101相距一定距离的位置上检测出噪声级的噪声计，109是检测出流经调节阀101的流体的温度T（流体温度T）的流体温度检测器。 [0006] 为求得调节阀101前后的压力比XF和噪声级的关系，固定调节阀101的阀门开度，通过XF=（P1-P2）/（P1-Pv）求出调节阀101的前后的压力比XF。且，在求得该压力比XF的式子中，Pv是饱和蒸汽压，该值作为流体温度T的函数被唯一地求得。并且，此时的噪声级Nz通过噪声计104测量。边改变压力比XF，边反复进行该作业。这样求得的压力比XF和噪声级Nz的关系一般来说显示出如图15所示的倾向。 [0007] 图15中，点Y1是表示由于气穴的产生溃灭噪声级急剧变大的状态的点；点Y2是表示气穴的产生溃灭呈稳定发生状态的点；点Y3是表示即使压差增高流量也不增加的状态的点。位于点Y1的压力比XF被称为初生XFz，位于点Y2的压力比XF被称为临界XFcri，位于点Y3的压力比XF被称为闭塞XFch（例如，参照非专利文献2、3）。 [0008] 即，图15中，初生XFz表示调节阀101中开始产生气穴时的压力比XF，临界XFcri表示调节阀101中开始稳定产生气穴时的压力比XF，闭塞XFch表示成为即使调节阀101上下游的压差增高流量也不增加的状态时的压力比XF。 [0009] 该压力比XF和噪声级Nz的关系根据调节阀101的各阀门开度不同而不同。因此，就调节阀101的各阀门开度，求出压力比XF和噪声级Nz的关系。关于该求得的压力比XF和噪声级Nz的关系，将开始产生气穴时的压力比XF即初生XFz作为阈值XFth，来确定各阀门开度的阈值XFth。 [0010] 然后，在线诊断时，如图16所示，检测出调节阀101的上游侧流体压力P1以及下游侧流体压力P2，又检测出调节阀101的阀门开度θ，通过比较当前的阀门开度θ的阈值XFth和当前的压力比XF，判定是否产生气穴。且，图16中，105是检测出调节阀101的阀门开度θ的阀门开度检测器，100是气穴诊断装置，由气穴诊断装置100进行是否产生气穴的判定。阀门开度θ和阈值XFth的关系作为压力比表存储在气穴诊断装置100中。 [0011] 现有技术文献 [0012] 非专利文献 [0013] 非专利文献1JISB2005-8-2（2008） [0014] 非专利文献2加藤洋治，气穴基础和最近的进步，槙书店，1999。 [0015] 非专利文献3山本和义，阀与气穴，阀门技术报，2004。 发明内容[0016] 发明所要解决的课题 [0017] 上述现有的气穴诊断装置100中，在以直管长度与调节阀101相距一定距离的压力稳定的位置（上游2D、下游6D（D：阀的公称直径）），检测出调节阀101的上游侧流体压力P1以及下游侧流体压力P2。然而，实际的调节阀101的设置状况是，根据设置空间或仪器仪表的情况，并不限定为调节阀101必定与相同孔径的直管连接。 [0018] 即，如图18的（a）所示，调节阀101也可与和调节阀101的孔径φ1相同孔径的配管L连接，但不限定于必须处于该种设置环境，作为一个实例，如图18的（b）所示，配管L的孔径φ2也可比调节阀101的孔径φ1大，在调节阀101和配管L间设置有缩小管（渐缩管）107这样的情况也是有的。又，如图18的（c）所示，在调节阀101和配管L间设置有弯管（肘形弯管）这样的情况也是存在的。 [0019] 若调节阀101和配管L间设置有渐缩管107或肘形弯管108等，由于该处的压力损耗，改变了调节阀101中的气穴的产生状态和压力比XF的关系，根据预先规定的压力比表（阀门开度θ和阈值XFth的关系）不能精确地诊断气穴的产生。 [0020] 另外，若根据调节阀101的设置环境准备压力比表，虽可提高气穴的诊断精度，但越是增加调节阀101的设置环境的变化越要确定压力比表，压力比表的准备十分费力，压力比表的种类增加，需要大容量的存储器。 [0021] 图17示出，调节阀101的设置环境是直管（直管）、渐缩管（缩小管）、肘形弯管（弯管）的情况下的调节阀前后的压力比XF和噪声级Nz的关系。图17中，特性Ｉ表示调节阀101的设置环境是直管的情况，特性II表示调节阀101的设置环境是渐缩管的情况，特性III表示调节阀101的设置环境是肘形弯管的情况。调节阀101的设置环境是直管的情况下，初生XFz为XFzs，为渐缩管的情况下，初生XFz为XFzr，为肘形弯管的情况下，初生XFz为XFze（XFzs≠XFzr≠XFze）。这样，压力比XF和噪声级Nz的关系根据设置环境变化，由于气穴开始产生时的压力比XF（初生XFz）变化，需要准备与调节阀101的设置环境相应的压力比表。 [0022] 本发明正是为了解决这样的课题而做出的，其目的在于，提供一种对于调节阀的设置环境（配管布局）的变化，无需准备多种压力比表，且可进行高精度的气穴诊断的气穴诊断装置。 [0023] 用于解决课题的手段 [0024] 为达成该目的，本发明是一种诊断流体流经的调节阀中是否产生气穴的气穴诊断装置，其特征在于，具有：上游侧流体压力检测部，所述上游侧流体压力检测部检测出位于调节阀阀芯的上游侧的调节阀的内部的流路的流体压力，将其作为上游侧流体压力Pv1；下游侧流体压力检测部，所述下游侧流体压力检测部检测出使位于调节阀阀芯的下游侧的调节阀的内部的流路中的流体流动产生滞流的流体滞流部的流体压力，将其作为下游侧流体压力Pv2；流体温度检测部，所述流体温度检测部检测出流体的温度，将其作为流体温度T；饱和蒸气压算出部，所述饱和蒸气压算出部根据通过流体温度检测部检测出的流体温度T算出流体的饱和蒸气压Pv；压力比算出部，所述压力比算出部根据由上游侧流体压力检测部检测出的上游侧流体压力Pv1、由下游侧流体压力检测部检测出的下游侧流体压力Pv2以及由饱和蒸气压算出部算出的饱和蒸气压Pv，算出所述调节阀的内部的压力比XFv； 存储部，所述存储部存储压力比表，该压力比表将调节阀中开始产生气穴时的调节阀的内部的压力比XFv设为阈值XFvth，确定该阈值XFvth与调节阀的流量特性（阀门开度的函数）的关系；以及判定部，所述判定部根据存储部中存储的压力比表求出对应于调节阀的当前的阀门开度的函数的阈值XFvth，通过比较该求出的阈值XFvth与压力比算出部算出的当前的调节阀的内部的压力比XFv，判定调节阀中是否产生气穴。 [0025] 本发明中，根据位于调节阀阀芯的上游侧的调节阀的内部的流路的流体压力即上游侧流体压力Pv1、位于调节阀阀芯下游侧的调节阀的内部的流路中的流体滞流部的流体压力即下游侧流体压力Pv2、以及由流体温度T求出的流体饱和蒸气压Pv，确定调节阀的内部的压力比XFv（XFv=（Pv2-Pv1）/（Pv1-Pv））。然后，将压力比表存储在存储部中，所述压力比表将调节阀开始产生气穴时的调节阀内部的压力比XFv设为阈值XFvth，确定了该阈值XFvth与调节阀的阀门开度的函数（例如，相对流量系数、阀门开度）的关系。 [0026] 然后，在线诊断时，检测出上游侧流体压力Pv1、下游侧流体压力Pv2以及流体温度T，根据流体温度T算出流体饱和蒸气压Pv，并根据该上游侧流体压力Pv1、下游侧流体压力Pv2和饱和蒸气压Pv算出当前的压力比XFv，根据存储在存储部中的压力比表求出对应于调节阀的当前阀门开度的函数的阈值XFvth，通过比较该求出的阈值XFvth和目前的压力比XFv，判定调节阀是否产生气穴。 [0027] 可得知，调节阀产生气穴的起因于，调节阀内的阀芯前后的节流部（缩流部）的上游压力和流经缩流部的流速。在以直管长度与调节阀相距一定距离的位置测量的上游侧流体压力P1即使调节阀内的流速相同，根据调节阀前后设置的渐缩管或肘形弯管等的压力损耗条件，压力的关系也不同。因此，根据基于在以直管长度与调节阀相距一定距离的位置测量的上游侧流体压力P1掌握的气穴产生状态，诊断调节阀的气穴的情况下，不能根据调节阀的设置环境进行恰当的诊断。另一方面，由于调节阀内的缩流部前后的压力仅受到调节阀的压力损耗，因此不易受到调节阀的前后配管的影响，压力关系不变。因此，若使用将调节阀开始产生气穴时的调节阀内部（缩流部前后）的压力比XFv设为阈值XFvth，确定了该阈值XFvth与调节阀的阀门开度函数的关系的压力比表，只用该压力比表（1种压力比表），在不受调节阀的设置环境的限制的情况下，可判定是否产生气穴。 [0028] 特别是，本发明中，由于检测出位使于调节阀阀芯的下游侧的调节阀内部的流路中的流体流动产生滞流的流体滞流部的流体压力，将其作为下游侧流体压力Pv2，因此可在不受动压力影响的流体滞流部中检测出下游侧流体压力Pv2，并进一步提高气穴的诊断精度。且，本发明中，检测出位于调节阀的阀芯的上游侧的调节阀的内部的流路的流体压力，将其作为上游侧流体压力Pv1，为使由于偏流导致的压力分布的不均匀化，也可使流体从多个地点流入，检测合流后的流体压力，将其作为上游侧流体压力Pv1。又，本发明中，是将调节阀开始产生气穴时的压力比XFv设为阈值XFvth，但该阈值XFvth也可以不是初生XFvz，也可以是例如从初生XFvz到临界XFvcr间任意确定的压力比。 [0029] 发明的效果 [0030] 根据本发明，根据位于调节阀阀芯的上游侧的调节阀内部的流路的流体压力即上游侧流体压力Pv1、位于调节阀阀芯的下游侧的调节阀内部的流路中的流体滞流部的流体压力即下游侧流体压力Pv2、以及由流体温度T唯一求出的流体饱和蒸气压Pv，将该上游侧流体压力Pv1和下游侧流体压力Pv2的比确定为调节阀内部的压力比XFv，将调节阀开始产生气穴时的调节阀的内部的压力比XFv设为阈值XFvth，将确定了该阈值XFvth与调节阀的阀门开度的函数的关系的压力比表存储在存储部，从该压力比表求出对应于调节阀的当前的阀门开度的函数的阈值XFvth，对该求得的阈值XFvth与根据上游侧流体压力Pv1和下游侧流体压力Pv2求出的当前的调节阀的内部的压力比XFv进行比较，因此，对于调节阀的设置环境（配管布局）的变化，无需准备多种压力比表，便可进行高精度的气穴诊断。附图说明 [0031] 图1是使用本发明涉及的气穴诊断装置的调节阀的气穴诊断系统的一实施形态的示意图。 [0032] 图2是该气穴诊断系统中的调节阀的关键部的剖面图。 [0033] 图3是表示求出调节阀的内部的压力比XFv和噪声级的关系的情况的图。 [0034] 图4是示出调节阀的设置环境是直型管（直管）、渐缩管（缩小管）、肘形弯管（弯管）的情况下调节阀内部的压力比XF和噪声级Nz的关系的图。 [0035] 图5是举例表示调节阀的设置环境是直型管（直管）、渐缩管（缩小管）、肘形弯管（弯管）的情况的图（上游侧流体压力以及下游侧流体压力的检测位置在调节阀内部的情况下）。 [0036] 图6是示出存储在实施形态1的气穴诊断装置的存储部中的表示相对流量系数Cv和阈值XFvth的关系的压力比表的一个实例的图。 [0037] 图7是表示实施形态1的气穴诊断装置执行的气穴诊断动作的流程图。 [0038] 图8是示出存储在实施形态2的气穴诊断装置的存储部中的表示相对流量系数Cv和第一阈值XFvth1、第二阈值XFvth2以及第三阈值XFvth3的关系的压力比表的一个实例的图。 [0039] 图9是表示实施形态2的气穴诊断装置执行的气穴诊断动作的流程图。 [0040] 图10是表示气穴间歇产生时的气穴产生时和未产生时的噪声级的图。 [0041] 图11是表示气穴产生时和未产生时的声压数据的1/3倍频程分析结果的图。 [0042] 图12是表示难于推定气穴产生状态的孔径的压力比XFv和噪声特性、特定频率（8kHz）的声压特性的关系的图。 [0043] 图13是表示通过实验对于未使用于压力比表的制作的调节阀，确认初生、临界点的压力比XFv的结果的图。 [0044] 图14是表示求出调节阀前后的压力比XF和噪声级的关系的情况的图。 [0045] 图15是表示调节阀前后的压力比XF和噪声级Nz的关系（一般性倾向）的图。 [0046] 图16是表示使用现有的气穴诊断装置的气穴诊断系统的图。 [0047] 图17是示出调节阀的设置环境是直型管（直管）、渐缩管（缩小管）、肘形弯管（弯管）的情况下调节阀前后的压力比XF和噪声级Nz的关系的图。 [0048] 图18是举例表示调节阀的设置环境是直型管（直管）、渐缩管（缩小管）、肘形弯管（弯管）的情况的图（上游侧流体压力以及下游侧流体压力的检测位置在调节阀前后的情况下）。 具体实施方式[0049] 下面，根据附图对本发明的实施形态进行详细地说明。 [0050] 图1是表示使用该发明涉及的气穴诊断装置的调节阀的气穴诊断系统的一实施形态的图。在该图中，与图16相同的符号表示了与参照图16说明的构成要素相同或等同的构成要素，该说明省略。 [0051] 该气穴诊断系统中，通过上游侧流体压力检测器102，检测出调节阀101的阀芯的上游侧的调节阀101内部的流路的流体压力，将其作为上游侧流体压力Pv1，通过下游侧流体压力检测器103，检测出调节阀101的阀芯的下游侧的调节阀101内部的流路中的流体滞流部的流体压力，将其作为下游侧流体压力Pv2。关于调节阀101的阀芯以及调节阀101的内部的流路中的流体滞流部，将在后面叙述。 [0052] 又，将通过上游侧流体压力检测器102检验出的上游侧流体压力Pv1、通过下游侧流体压力检测器103检验出的下游侧流体压力Pv2、通过流体温度检测器109检验出的流体温度T以及通过阀门开度检测器105检验出的调节阀101的阀门开度θ输送到气穴诊断装置100，在气穴诊断装置100中判定调节阀101中是否产生气穴。 [0053] 另外，下面，将本实施形态的气穴诊断装置100设为100A，将图16所示的现有的气穴诊断装置100设为100C，以区别两者。 [0054] 又，将该气穴诊断装置100A作为实施形态1的气穴诊断装置，与后述的实施形态2的气穴诊断装置100B相区别。气穴诊断装置100A、100B的构成要素为，上游侧流体压力检测器102、下游侧流体压力检测器103以及流体温度检测器109。 [0055] 〔实施形态1〕 [0056] 气穴诊断装置100A具有：将来自流体温度检测器109的流体温度T作为输入，根据该流体温度T算出流体的饱和蒸气压Pv的饱和蒸气压算出部100-0；压力比算出部100-1，所述压力比算出部100-1将来自上游侧流体压力检测器102的上游侧流体压力Pv1、来自下游侧流体压力检测器103的下游侧流体压力Pv2以及来自饱和蒸气压算出部100-0的饱和蒸气压Pv作为输入，算出调节阀101的内部的压力比XFv（XFv=（Pv2-Pv1）/（Pv1-Pv））；将来自阀门开度检测器105的调节阀101的阀门开度θ作为输入，算出调节阀 101的相对流量系数Cv的相对流量系数算出部100-2；存储后述的压力比表TB1的存储部 100-3；根据由压力比算出部100-1算出的调节阀101的内部的压力比XFv、由相对流量系数算出部100-2算出的相对流量系数Cv以及存储于存储部100-3中的压力比表TB1，判定在调节阀101内是否产生气穴的判定部100-4；和将判定部100-4的判定结果作为诊断结果进行通知的诊断结果输出部100-5。 [0057] 〔调节阀内部的流体滞流部〕 [0058] 图2示出调节阀101的关键部的剖面图。图2中，1是阀主体，2是阀芯，21是阀轴，阀轴21被轴连接在阀芯2上。4是阀主体1的上游侧凸缘部，与未图示的上游侧的外部配管的凸缘部对接并通过止动件连结。5是阀主体1的下游侧凸缘部，与未图示的下游侧的外部配管的凸缘部对接并通过止动件连结。11是上游流路，配置在阀芯2的上游侧。6是上游流路11的上游端部的流入口。12是下游流路，配置在阀芯2的下游侧。7是下游流路12的下游端部的流出口。 [0059] 又，上游流路11和下游流路12之间设有阀室13，阀芯2收容在阀室13内。阀芯2形成为具有流路贯通孔23的中空的大致半球体形状，该阀芯2和与流路轴线正交的阀轴 21轴连接，在与阀轴21正交的面内旋转自如地轴支承。且，上游流路11以及下游流路12中各处标明的箭头示意性地示出各处的流体流动的方向以及流速。 [0060] 31是阀主体1的一部分，是为了在阀芯2旋转到全闭位置时与阀芯2抵接而从阀主体1突出设置的全闭位置限制部。32是阀主体1的一部分，是为了在阀芯2旋转到全开位置时与阀芯2抵接而从阀主体1突出设置的全开位置限制部。另外，图2中表示阀芯2的全开状态，阀芯2与全开位置限制部32抵接。 [0061] 在阀主体1内部的阀芯2的上游侧配设有：与阀芯2的外周面24紧密接触的座环36，保持该座环36在上游流路11的轴线方向移动自如的固定器37，将座环36按压于阀芯 2的弹性构件33，以及对密封座环36和固定器37之间进行密封的O形环34，由这些构成座环部的密封构造。 [0062] 座环36形成为两端开放的筒体，该上游侧端部为薄壁形成的小直径部，另一方面，该下游侧端部为厚壁形成的大直径部，通过弹性构件被按压于阀芯2。固定器37形成为两端开放的筒体，座环36在上游流路11的轴线方向上移动自如地收纳在该固定器37中，在上游侧端部的外周面35形成有外螺纹，其被旋入内螺纹，该内螺纹形成在阀主体1的上游侧开口部的内周面45。 [0063] 又，固定器37的上游侧开口部43，形成自开口端面向下游侧小直径化的锥形孔，该最小直径部的内径与座环36的孔径相等。又，固定器37的内周面和座环36的外周面之间，形成有收纳弹性构件33的环状收纳部46。该收纳部46由形成在座环36外周面的阶梯部和形成在固定器37的内周面的阶梯部构成。进一步地，在固定器37的内周面形成有嵌有O形环34的环状的槽47。 [0064] 在固定器37的上游侧开口部43的锥形孔的最小直径部附近，由贯通固定器37的内周面和外周面的贯通孔构成的4个上游侧流体压力取出部38在圆周方向等间隔形成，进一步地，在形成有上游侧流体压力取出部38的部分的下游侧外周面上，在周方向上等间隔形成4个上游侧流体压力连通路39。该上游侧流体压力连通路39由在固定器的轴线方向形成的槽构成，其上游侧端与各上游侧流体压力取出部38连通。进一步地，在固定器37的外周面的下游侧端，形成连通4个上游侧流体压力连通路39的下游侧端部的环状槽48。 [0065] 另外，为使上游侧流体压力不根据阀芯2的开度而能稳定地检测出，确定固定器37的轴方向的尺寸，以使上游侧流体压力取出部38的固定器37的内周面的开口部充分远离座环36和阀芯2的外周面抵接的位置。 [0066] 另一方面，在阀主体1上形成有上游侧流体压力导通路18，该上游侧流体压力导通路18通过环状槽48就各上游侧流体压力连通路39连接于上游下游流体压力检测部44。由于上游侧流体压力导通路18形成于阀芯2附近的阀主体1的上游侧内周面19和安装有上游下游流体压力检测部44的阀芯2附近的阀主体1的外周面17之间，上游流路11的流体压力是通过上游侧流体压力取出部38→上游侧流体压力连通路39→环状槽48→上游侧流体压力导通路18导向上游下游流体压力检测部44。 [0067] 上游下游流体压力检测部44是将上游侧流体压力检测器102和下游侧流体压力检测器103一体形成的构件，一方面检测出上游侧流体压力Pv1，另一方面，检测出积存在流体滞流部14的流体滞流部分3的流体压力，将其作为下游侧流体压力Pv2，所述流体滞流部14为由阀主体1的下游流路12内的阀芯2的外周面24以及阀芯2附近的阀主体1的内周面15形成的空间。该上游下游流体压力检测部44检测出的调节阀101的内部的上游侧流体压力Pv1和下游侧流体压力Pv2被输送至图1所示的气穴诊断装置100A。另外，积存在流体滞流部14中的流体滞流部分3的流体压力经由贯通面向流体滞流部14的阀主体1的内周面15和阀主体1的外周面17的下游侧流体压力导通路20，被导向至上游下游流体压力检测部44。 [0068] 〔压力比表〕 [0069] 图3表示求出调节阀101的内部的压力比XFv和噪声级的关系的情况。在该图中，与图14相同符号表示与参照图14说明的构成要素相同或等同的构成要素，其说明省略。该构成中，如图2所示，上游侧流体压力检测器102检测出位于调节阀101的阀芯2的上游侧的调节阀101的内部的流路的流体压力，将其作为上游侧流体压力Pv1，下游侧流体压力检测103检测出位于调节阀101的阀芯2的下游侧的调节阀101的内部的流路中的流体滞流部14的流体压力，将其作为下游侧流体压力Pv2。 [0070] 为求得调节阀101内部的压力比XFv和噪声级的关系，固定调节阀101的阀门开度，利用XFv=（Pv2-Pv1）/（Pv1-Pv）求出调节阀101的内部的压力比XFv。然后，此时的噪声级Nz通过噪声计104测量。边变更调节阀101的内部的压力比XFv，边反复进行该作业。 [0071] 图4中示出将调节阀101的设置环境设为直管（图5的（a））、渐缩管（图5的（b）），肘形弯管（图5的（c））的情况下的调节阀101的内部的压力比XFv和噪声级Nz的关系。图4中，特性Ｉ表示设置环境为直管的情况，特性II表示设置环境为渐缩管的情况，特性III表示设置环境为肘形弯管的情况。 [0072] 从图4表示的特性Ｉ、II、III可得知，开始产生气穴时的压力比XFv即初生XFvz无论是调节阀101的设置环境是直管的情况下的初生XFvzs，还是在渐缩管的情况下的初生XFvzr，还是在肘形弯管情况下的初生XFvze，全都基本上相等。即，图17所示的调节阀101前后的压力比XF和噪声级Nz的关系，原为XFzs≠XFzr≠XFze，变成为XFvzs≈XFvzr≈XFvze。 [0073] 可得知，调节阀101产生气穴的起因为，调节阀101内的阀芯2前后的节流部（缩流部）的上游压力和流经缩流部的流速。在以直管长度与调节阀101相距一定距离的位置测量的上游侧流体压力P1，即使调节阀101内的流速相同，根据在调节阀101前后设置的渐缩管107或肘形弯管108等那样的压力损耗条件，压力关系也不同。因此，调节阀101开始产生气穴时的调节阀101前后的压力比XF即初生XFz，根据调节阀101的设置环境不同而不同。 [0074] 对此，调节阀101的缩流部前后的压力由于仅受到调节阀101的压力损耗，不易受到调节阀101的前后配管的影响，压力关系不变。因此，调节阀101开始产生气穴时的调节阀101内部的压力比XFv即初生XFvz，与调节阀101的设置环境无关基本相等。 [0075] 根据该事实，本实施形态中，例如，将调节阀101的设置环境设为直管，对于调节阀101的各相对流量系数Cv求出调节阀101的内部的压力比XFv和噪声级Nz的关系，该求出的压力比XFv和噪声级Nz的关系中，将开始产生气穴时的压力比XFv（初生XFvz）作为阈值XFvth，确定各相对流量系数Cv的阈值XFvth，将该相对流量系数Cv和阈值XFvth的关系作为压力比表TB1存储在存储部100-3中。 [0076] 图6表示压力比表TB1的一个实例，该压力比表TB1示出存储在存储部100-3中的相对流量系数Cv和阈值XFvth的关系。实施形态1中，仅确定一个这样的压力比表TB1，存储在存储部100-3中。 [0077] 〔在线的气穴诊断〕 [0078] 以下，参照图7示出的流程图，对该实施形态1的气穴诊断装置100A所执行的气穴诊断动作进行说明。另外，通过由处理器、存储装置组成的硬件，以及与这些硬件协作实现各种功能的程序，来实现气穴诊断装置100A。 [0079] 在步骤S100、S101、S102、S103中，气穴诊断装置100A获得来自上游侧流体压力检测器102的上游侧流体压力（当前的上游侧流体压力）Pv1、来自下游侧流体压力检测器103的下游侧流体压力（当前的下游侧流体压力）Pv2、来自流体温度检测器109的流体温度T、来自阀门开度检测器105的调节阀101的阀门开度（当前的阀门开度）θ。 [0080] 然后，根据获得的上游侧流体压力Pv1、下游侧流体压力Pv2以及通过饱和蒸气压算出部100-0由流体温度T算出的流体的饱和蒸气压Pv，算出调节阀101的内部的压力比（当前的调节阀101的内部的压力比）XFv，即XFv=（Pv2-Pv1）/（Pv1-Pv）（步骤S104）。该调节阀101当前的内部的压力比XFv的计算是在气穴诊断装置100A的压力比算出部100-1中进行的。 [0081] 又，气穴诊断装置100A根据获得的调节阀101的阀门开度θ求出调节阀101的相对流量系数（当前的相对流量系数）Cv（步骤S105）。该调节阀101的当前的相对流量系数Cv的计算是在气穴诊断装置100A的相对流量系数算出部100-2中进行的。在相对流量系数算出部100-2中，例如，确定调节阀101的阀门开度θ和相对流量系数Cv的关系，根据该关系求出与当前阀门开度θ相应的相对流量系数Cv。 [0082] 接下来，气穴诊断装置100A根据存储在存储部100-3中的压力比表TB1（参照图6），读取与步骤S105求得的相对流量系数Cv相对应的阈值XFvth（步骤S106），比较该读取的阈值XFvth和步骤S104算出的当前的调节阀101的内部的压力比XFv（步骤S107）。 [0083] 在此，若当前的调节阀101的内部的压力比XFv在阈值XFvth以下（步骤S107的是）的话，判定调节阀101中没有产生气穴（步骤S108），若当前的调节阀101的内部的压力比XF超过阈值XFvth（步骤S107的否），判定调节阀101中产生气穴（步骤S109）。该步骤S105～S109的处理动作在气穴诊断装置100A的判定部100-4中进行。 [0084] 然后，气穴诊断装置100A将步骤S108或步骤S109中得到的判定结果作为诊断结果进行通知（步骤S110）。例如，在未图示的显示器上显示，或使蜂鸣器鸣动等。气穴诊断装置100A定期地执行该步骤S100～S110的处理动作。 [0085] 另外，步骤S110的诊断结果，不仅在气穴诊断装置100A进行通知，而且也可送到上一级装置。通过该诊断结果的通知，改变调节阀101的运用方法等，可实现调节阀101的长寿命化。 [0086] 〔实施形态2〕 [0087] 实施形态1的气穴诊断装置100A中，将开始产生气穴时的压力比XFv即初生XFvz作为阈值XFvth，确定各相对流量系数Cv的阈值XFvth，将该相对流量系数Cv和阈值XFvth的关系作为压力比表TB1存储在存储部100-3中。 [0088] 对此，实施形态2的气穴诊断装置100B中，将调节阀101中开始产生气穴时的压力比XFv即初生XFvz作为第一阈值XFvth1，将调节阀101中开始稳定产生气穴时的压力比XFv即临界XFvcri作为第二阈值XFvth2，将即使调高调节阀101的上下游的压差升高流量也不增加的状态时的压力比XFv即闭塞XFvch作为第三阈值XFvth3，确定各相对流量系数Cv的第一阈值XFvth1、第二阈值XFvth2以及第三阈值XFvth3，将该第一阈值XFvth1、第二阈值XFvth2以及第三阈值XFvth3和相对流量系数Cv的关系作为压力比表TB2存储在存储部100-3中。 [0089] 图8示出表示存储在存储部100-3中的相对流量系数Cv和第一阈值XFvth1、第二阈值XFvth2以及第三阈值XFvth3的关系的压力变换表TB2的一个实例。实施形态2中，确定这一种压力比表TB2，并将其存储在存储部100-3中。 [0090] 〔在线的气穴诊断〕 [0091] 以下，参照图9示出的流程图，对实施形态2的气穴诊断装置100B所执行的气穴诊断动作进行说明。 [0092] 在步骤S200、S201、S202、S203中，气穴诊断装置100B获得来自上游侧流体压力检测器102的上游侧流体压力（当前的上游侧流体压力）Pv1，来自下游侧流体压力检测器103的下游侧流体压力（当前的下游侧流体压力）Pv2、来自流体温度检测器109的流体温度T，来自阀门开度检测器105的调节阀101的阀门开度（当前的阀门开度）θ。 [0093] 然后，根据获得的上游侧流体压力Pv1、下游侧流体压力Pv2以及通过饱和蒸气压算出部100-0由流体温度T算出的流体的饱和蒸气压Pv，算出调节阀101的内部的压力比（当前的调节阀101的内部的压力比）XFv，即XFv=（Pv2-Pv1）/（Pv1-Pv）（步骤S204）。该调节阀101的当前内部的压力比XFv的计算在气穴诊断装置100B的压力比算出部100-1中进行。 [0094] 又，气穴诊断装置100B，根据获得的调节阀101的阀门开度θ求出调节阀101的相对流量系数（当前的相对流量系数）Cv（步骤S205）。该调节阀101当前的相对流量系数Cv的计算是在气穴诊断装置100B的相对流量系数算出部100-2中进行的。在相对流量系数算出部100-2中，例如，确定调节阀101的阀门开度θ和相对流量系数Cv的关系，根据该关系求出与当前的阀门开度θ相应的相对流量系数Cv。 [0095] 接下来，气穴诊断装置100B根据存储在存储部100-3中的压力比表TB2（参照图8），读取与步骤S205中求出的相对流量系数Cv对应的第一阈值XFvth1、第二阈值XFvth2以及第三阈值XFvth3（步骤S206）。 [0096] 然后，比较读取的第一阈值XFvth1和步骤S204算出的当前的调节阀101内部的压力比XFv（步骤S207），若当前调节阀101的内部的压力比XFv在阈值XFvth以下（步骤S207的是）的话，判定调节阀101内没有产生气穴（步骤S208）。 [0097] 若当前调节阀101的内部的压力比XFv超过第一阈值XFvth1（步骤S207的否），气穴诊断装置100B将比较当前调节阀101的内部的压力比XFv和第二阈值XFvth2（步骤S209）。 [0098] 在此，若当前的调节阀101的内部的压力比XFv在第二阈值XFvth2以下（步骤S209的是），则气穴诊断装置100B判定在调节阀101内产生气穴，且产生的气穴的程度为“警告”（步骤S210）。 [0099] 若当前的调节阀101的内部的压力比XFv超过第二阈值XFvth2（步骤S209的NO），则气穴诊断装置100B将比较当前的调节阀101的内部的压力比XFv和第三阈值XFvth3（步骤S211）。 [0100] 在此，若当前的调节阀101的内部的压力比XFv在第三阈值XFvth3以下（步骤S211的是），则气穴诊断装置100B判定在调节阀101内产生气穴，且产生的气穴的程度为“严重”（步骤S212）。 [0101] 若当前的调节阀101的内部的压力比XFv超过第三阈值XFvth3（步骤S211的否），则气穴诊断装置100B判定在调节阀101内产生气穴，且产生的气穴的程度为“极限（故障）”（步骤S213）。该步骤S205～S213的处理动作在气穴诊断装置100B的判定部100-4中进行。 [0102] 然后，气穴诊断装置100B，将步骤S208、S210、S212或S213的判定结果作为诊断结果进行通知（步骤S214）。例如，在未图示的显示器显示，或使蜂鸣器的音色改变并鸣动等。气穴诊断装置100B定期地执行该步骤S200～S214的处理动作。 [0103] 从以上的说明可知，实施形态1的气穴诊断装置100A中，调节阀101中开始产生气穴时的调节阀101的内部的压力比XFv（初生XFvz）作为阈值XFvth，仅使用确定了该阈值XFvth和调节阀101的相对流量系数Cv的关系的一种压力比表TB1，不受直管或肘形弯管等调节阀101的设置环境的限制，就可判定是否产生气穴。由此，对于调节阀101的设置环境（配管布局）的变化，无需准备多种类的压力比表（不需要大容量的存储器），便可进行高精度的气穴诊断。 [0104] 又，采用实施形态2的气穴诊断装置100B，将调节阀101中开始产生气穴时的调节阀101的内部的压力比XFv（初生XFvz）作为XFvth1，将调节阀101中开始稳定产生气穴时的压力比XFv（临界XFvcri）作为第二阈值XFvth2，将变为即使调节阀101的上下游的压差升高流量也不增加的状态时的压力比XFv（闭塞XFvch）作为第三阈值XFvth3，仅使用确定了该第一阈值XFvth1、第二阈值XFvth2以及第三阈值XFvth3和相对流量系数Cv的关系的压力比表TB2，不受直管或肘形弯管等的调节阀101的设置环境的限制，不仅能判定是否产生气穴，也可判定产生气穴的程度。由此，对于调节阀101的设置环境（配管布局）的变化，无需准备多种类的压力比表（不需要大容量的存储器），便可高精度地进行气穴诊断。又，不仅可得知气穴的产生，而且可得知产生的气穴的程度，例如在发出警告的时刻更换调节阀101等，根据运用状况推迟调节阀101的更换时期也成为可能。 [0105] 又，该气穴诊断装置100A、100B中，由于检测出使位于调节阀101的阀芯2的下游侧的调节阀101的内部的流路中的流体流动产生滞流的流体滞流部14的流体压力，将其作为下游侧流体压力Pv2，可在不受动压力的影响的流体滞流部14中，检测出下游侧流体压力Pv2。由此，不易受到调节阀101的前后配管的影响，可求出仅受到调节阀101的压力损耗的调节阀101的内部的压力比XFv，进一步提高气穴的诊断精度。 [0106] 又，该气穴诊断装置100A、100B中，检测出位于调节阀101的阀芯2的上游侧的调节阀101的内部的流路的流体压力，将其作为上游侧流体压力Pv1，但由于从在圆周方向等间隔形成的4个上游侧流体压力取出部38流入流体，检测出合流后的流体压力，将其作为上游侧流体压力Pv1，因而由偏流导致的压力分布的不均被平均化，上游侧流体压力Pv1不会发生由偏流导致的不均匀。由此，可更加精确的求出调节阀101的内部的压力比XFv，进一步提高气穴的诊断精度。 [0107] 〔从噪声级去除流水声〕 [0108] 上述实施形态1、2中，用于制作压力比表TB1、TB2的噪声中包含由气穴产生的噪声和流水声，受到流水声的影响，有时气穴产生状态的变化难以表现为噪声级的差异。 [0109] 在此，本申请的发明人着眼于由气穴导致的噪声的特征即气泡溃灭时的频率成分，对该频率成分的声压特性的推定方法进行了研究。作为频率成分的评价方法，如图10所示，设成气穴间歇性产生的压力条件，比较气穴产生时（A点、C点）和未产生时（B点、D点）的声压数据的1/3倍频程分析的结果。该结果在图11示出。通过图11，可得知气穴的产生和未产生的差异出现在2.5kHz～20kHz的频带。 [0110] 根据该结果，着眼于特定频带（作为一个实例为8kHz）的频率成分，确认了其声压特性。图12作为一个实例，示出难以推定气穴产生状态的孔径的压力比XFv和噪声特性（图12的（b））以及特定频带声压特性（图12的（a））的关系。通过图12可得知，图12的（a）的特定频带声压特性的变化比图12的（b）的噪声特性的变化更明确，用于推定气穴的产生状态的近似直线也更易画出。 [0111] 根据以上的事实，实施形态1、2的气穴诊断装置100A、100B中，最好是，通过实验就各相对流量系数Cv求得调节阀101的内部的压力比XFv和调节阀101发出的噪声的特定频带的声压级（作为一个实例，8kHz的频率成分的声压级）的关系，通过由该实验求得的各相对流量系数Cv的压力比XFv和特定频带的声压级（作为一个实例，8kHz的频率成分的声压级）的关系制成压力比表TB1、TB2。 [0112] 〔气穴诊断功能的可靠性评价〕 [0113] 作为参考，使用实际的调节阀，对使用本发明涉及的气穴诊断装置的场合的气穴诊断功能的可靠性进行评价。 [0114] 作为实施步骤，首先通过实验对于调节阀的各相对流量系数Cv根据节流前后的压力求出压力比XFv，再求出该压力比XFv和声压级的关系，制作压力比表。然后，为了可靠性评价，制作组合了比较表值和压力比XFv以判定气穴产生状态的逻辑的诊断程序。 [0115] 作为评价方法，对于不使用于压力比表制作的调节阀，通过实验确认初生、临界点的压力比XFv，通过与压力比表比较评价诊断功能的可靠性。图13示出气穴诊断的结果。 [0116] 评价的结果，大致确认了通过采用根据各相对流量系数Cv的压力比XFv和声压级的关系制作的压力比表的气穴诊断方法可进行妥当的诊断。 [0117] 且，上述实施形态中，将调节阀101的阀门开度的函数设为相对流量系数Cv，使用确定该相对流量系数Cv和阈值XFvth的关系的压力比表TB1或确定相对流量系数Cv和阈值XFvth1、XFvth2、XFvth3的关系的压力比表TB2，但也可以使用相对于最大阀门开度θmax的阀门开度θ的比例，以代替相对流量系数Cv。又，若最大阀门开度θmax为100%开度时，也可使用阀门开度θ本身作为调节阀101的阀门开度的函数。 [0118] 又，上述实施形态1中，将初生XFvz作为阈值XFvth，该阈值XFvth也可以不是初生XFvz，也可以是例如从初生XFvz到临界XFvcr之间的任意确定的压力比。又，实施形态2也是同样，将初生XFvz设为第一阈值XFvth1，将临界XFvc设为第二阈值XFvth2，将闭塞XFvch设为第三阈值XFvth3，关于这些阈值，在示出调节阀101的内部的压力比XFv和噪声级Nz的关系的特性上也可以前后稍稍调整，这是不言而喻的。 [0119] 图1中，在调节阀101的外部设置气穴诊断装置100（100A、100B），但也可以在调节阀101的内部设置气穴诊断装置100（100A、100B）。 [0120] 〔实施形态的扩展〕 [0121] 以上，虽然参照实施形态对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施形态。对于本发明的结构及详细内容，本领域技术人员可以在本发明的技术思想范围内，进行能够理解的各种变更。 [0122] 符号说明 [0123] 100（100A，100B）…气穴诊断装置、100-0…饱和蒸气压算出部、100-1…压力比算出部、100-2…相对流量系数算出部、100-3…存储部、100-4…判定部、100-5…诊断结果输出部、TB1,TB2…压力比表、101…调节阀、2…阀芯、14…流体滞流部、18…上游侧流体压力导通路、20…下游侧流体压力导通路、38…上游侧流体压力取出部、44…上游下游流体压力检测部,102…上游侧流体压力检测器、103…下游侧流体压力检测器、104…噪声计、105…阀门开度检测器、109…流体温度检测器。 |
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