(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設備管理のための診断システムであって、予め配置されているセンサーを介して対象とする設備に関する情報を経時的に検知し、この情報を当該設備ないしはその近傍に 配置されている記録媒体に自動的に記録しておく過程と、 この記録媒体に記録されている情報を間欠的に情報処理システムに移し、該情報処理システムに予め記録されている情報と組合せて当該設備の診断を行う過程とから成り、かつ該記録媒体は、記録された情報から該設備が平常状態にあるのか又は要監視状態にあるのかを判断し、要監視状態にある場合には平常状態にある場合に記録する情報とは少なくとも一部異なる情報を自動的に記録するプログラムが組み込まれていることを特徴とする分散型設備管理診断システム。
【請求項２】
対象とする設備には測定部位および／又は測定情報を異にする複数のセンサーが配置されており、記録媒体は、平常状態にある場合には該センサーのうちの一部のものの情報しか記録せず、要監視状態にある場合には平常状態にある場合には情報が記録されないセンサーの情報も記録するプログラムが組み込まれていることを特徴とする請求項１記載の分散型設備管理診断システム。
【請求項３】
要監視状態では自動的に平常状態にある場合よりも短い時間間隔で情報を記録するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１又は２記載の分散型設備管理診断システム。
【請求項４】
記録媒体には、対象とする設備、測定部位、測定情報の種類及び測定時刻に関する情報も記録することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の分散型設備管理診断システム。
【請求項５】
設備毎にそれぞれ複数の測定部位および測定情報に関する情報がその時刻と共に記録されるようにプログラムされており、平常状態ではそのうちの所定の部位および種類に関する情報が記録媒体に記録されるが、情報が予め設定された条件を外れたときには適宜予め設定された部位および種類の情報を自動的に選択し、所定時間その情報を記録媒体に記録するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の分散型設備管理診断システム。
【請求項６】
記録媒体に記録されている情報を定期的に情報処理システムに移すことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の分散型設備管理診断システム。
【請求項７】
記録媒体がＩＣ記録媒体であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の分散型設備管理診断システム。
【請求項８】
記録媒体が磁気記録媒体であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の分散型設備管理診断システム。
【請求項９】
記録媒体が光ディスクであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の分散型設備管理診断システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、化学工場などにおける機器，計装，計器等の設備の劣化，不調，異常などを効果的に診断管理するための分散型設備管理診断システムに関するものである。特に本発明は、設備の劣化，不調，異常などを早期に検出し診断するための分散型設備管理診断システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
化学工業に代表される装置産業では、設備の保全・管理は欠くことのできない重要な業務である。保全・管理は、一般に日常業務の一環として、オペレーターが設備を巡回・点検して異常か否かを診断することに基づいている。しかし異常診断によって安全の確保、設備の管理を行なうという考え方は、異常が顕在化しないと機能しないという本質的な弱点がある。また、一般の異常診断システムのアルゴリズムは、異常信号のパターンから論理的不整合を見出す、或いはプロセス変量の異常の組合せから経験的に異常原因を推定するという、ハードウエアに対して間接的な方法論に基づいている。できるだけ直接的に設備の劣化を個別的に管理することを基本原理とするシステムが好ましいが、かかるシステムの開発は未だ十分とはいえない。
【０００３】
装置産業では、一般に運転情報は分散計装（ＤＣＳ）などの発達により計器室に集められ、生産管理に利用されている。しかし、装置を構成するポンプ、圧縮機等の動機器、反応器、蒸留塔等の静機器、さらにはこれらをつなぐ配管や計装、計器などの設備一般についての管理情報は、その多様性から、主にフイールドでオペレーターやメンテナンス員により、定期的ないしは非定期的に収集されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
装置産業における設備の管理には、運転情報として得られる圧力、流量等のプロセス情報と共に、個々の設備における測定部位と、その部位における振動、滞熱、異常音等の測定の種類、及び時間経緯の少くとも３項目に関する情報が必要である。しかも、各設備にはそれぞれ特性があるので、この特性とプロセスの特徴との双方を加味した測定、診断、管理を行なうのが好ましい。しかし、これは著しく複雑なので、現在は主にフイールドで情報を収集することが行なわれている。即ち、オペレーターやメンテナンス員が、振動計，温度計などのセンサーをフイールドに持参して測定することにより、情報の収集が行なわれている。しかしながら、このようなやり方では、測定に時間がかかり、また正確に一定時間毎のデータを収集することができないという問題がある。
【０００５】
また、従来のオペレーションはプロセス制御が主体であり、メンテナンスはそれを実現するための支援技術であったため、オペレーションにおいてプロセス制御と設備管理を同等に取り扱うことはできなかった。
一般に、設備の劣化は、オンラインによる検知、診断を必要とするほど急速には進行しないので、設備の管理診断に必要な情報をオンラインで収集することは従来あまり検討されていない。しかし、フイールドで情報を収集することに関しては上述の如き問題があるので、計器室とフイールドのセンサーとをワイヤリングでつなぎ、設備の管理診断に必要な情報を計器室に集中して収集することが一部で行なわれている。
【０００６】
この方法はフイールドの設備と計器室との間に膨大な量のワイヤリングが必要となるため経費が嵩み、しかもそのメンテナンスも煩雑で労力を要する。また、システムを構築した後でも、測定部位やセンサーの変更が必要となることが多いが、そのたびにワイヤリングをやり直すことが必要で、その煩にたえられないという問題もある。
従って本発明は、設備の管理診断に要求される情報の特性を適切に反映した管理診断システムを提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る設備管理のための診断システムは、分散型設備管理診断システムであって、予め配置されているセンサーを介して対象とする設備に関する情報を経時的に検知し、この情報を当該設備ないしはその近傍に配置されている記録媒体に自動的に記録しておく過程と、これらの記録媒体に記録されている情報を間欠的に情報処理システムに移し、該情報処理システムに予め記録されている情報と組合せて当該設備の診断を行なう過程とから成り、かつ該記録媒体は記録された情報から該設備が平常状態にあるのか又は要監視状態にあるのかを判断し、要監視状態にある場合には平常状態にある場合に記録する情報とは少なくとも一部異なる情報を自動的に記録するようにプログラムされていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明について更に詳細に説明するに、本発明はポンプ，モーター，送風機，圧縮機等の動機器、熱交換器，反応塔，蒸留塔，槽等の静機器、さらにはこれらをつなぐ配管、計装計器など任意の設備（以下、これらを設備機器類ということがある）を対象とすることができる。設備機器類の診断管理に必要な情報（以下、この情報を保全情報ということがある）は、設備機器類の種類に応じて、振動，音，滞熱，肉厚，腐蝕状況などさまざまであるが、本発明ではこれらの情報を予め配置されているセンサーを介して検出する。センサーとしては例えば振動計，温度計，肉厚計，ＡＥ（アコーステイックエミッション）計などが用いられる。通常、センサーは設備機器類に内蔵されているが、外置きであっても差支えない。
【０００９】
センサーで検出された保全情報はディジタル化された電気信号として記録媒体に送られ、これに自動的に記録される。本発明では、この記録媒体は、通常は対象とする設備機器類ないしはその近傍に配置されている。従って多数の設備機器類が広い範囲にわたって、配置されているプラントでは、記録媒体はプラントの所々に分散して配置され、センサーで検知された保全情報は、オンラインで計器室に集めて記録する代りに、これらの分散配置されている記録媒体に分散して記録される。
【００１０】
記録媒体としてはＩＣ記録媒体，磁気記録媒体，光ディスクなどが用いられる。好ましくはＩＣカードや磁気カードが用いられる。記録媒体には、メモリー記録装置を構成するマイクロコンピュータにより、センサーで検知した情報と共に、設備機器類の名称、情報の測定部位、情報の種類、検知時刻などセンサーで検知した情報を情報処理システムで処理する際に必要とする情報も適宜記録し得るように設定されている。
【００１１】
上述の如く、本発明では各設備機器類からの保全情報を分散配置された記録媒体に記録するので、それぞれの設備機器類に応じた標準的な設備管理手法や、設備機器類の個体差、或いはプロセスの特徴等を加味して、測定部位、測定情報の種類、測定の時間間隔などを自由に設定できる。また、いったんこれらを設定した後でも、記録媒体の取り替えやメモリー記録装置のマイクロコンピュータの管理ソフトの変更により、これらを容易に変更することができるという柔軟性を有している。また、設備機器類は使用するにつれて劣化が進行するが、その履歴などにより測定部位，測定情報の種類、測定の時間間隔などを各設備機器類毎に容易に再設定することができるという分散性を有している。更に、各設備機器類の測定値が、管理値の許容範囲を外れたときや異常が発生した場合には、通常、必要な保全情報は変化する。本発明ではメモリー記録装置のマイクロコンピュータの管理ソフトによりこの変化に対応し得る。すなわち管理ソフトに予め許容範囲の逸脱や異常ケースを想定したプログラムを組込んでおき、このプログラムにより測定部位，測定情報の種類，測定の時間間隔などを適宜自動的に変更するような自己判断機能、すなわち自律性をもたせることができるという利点がある。
【００１２】
記録媒体に記録されている情報は、読み取り装置を介して情報処理システムに移す。通常はオペレーターが記録媒体を定期ないしは非定期的に回収し、情報処理システムの読取り装置から読み込ませるが、所望ならば記録媒体に記録されている情報を定期的かつ自動的に情報処理システムに一括して移すことも可能である。情報処理システムは、読み取り装置のほか、例えば測定部位や測定情報の種類などに応じてそれぞれ標準値となる保全情報や過去の保全情報などが入力されているコンピュータや、運転を管理するための運転情報が入力されているプロセスコンピュータ、ＤＣＳなどからなっている。情報処理システムは、記録媒体からの情報をシステムに予め入力されている情報と組合せ、比較処理などによって設備機器類の状態を判断する。従って本発明によれば設備機器類の状態を経時的に把握することができ、異常や故障に至る前に対応することができるので、確実に設備機器類の診断管理を行うことができる。
【００１３】
本発明の好ましい態様の一つでは、記録媒体に、対象とする設備機器類が平常状態にあるのかこれを外れた要監視状態にあるのかを判断し、それに応じて記録する情報を選択するプログラムを組込んでおくやり方がある。例えば対象とする設備機器類につき複数の部位にセンサーを配置して、これら複数の測定部位および測定情報に関する情報がその時刻と共に記録されるようにプログラムしておき、しかも平常状態ではそのうちの所定の部位および種類に関する情報を記録媒体に記録するが、情報が予め設定された条件を外れたときには適宜予め設定された部位および種類の情報を自動的に選択し、所定時間その情報を記録媒体に記録するようにプログラムしておくやり方がある。
【００１４】
このようにシステムに自律性を持たせた態様の一つとしては、対象とする設備機器類に測定部位および／又は測定情報を異にする複数のセンサーを配置しておき、平常状態では該センサーのうちの一部のものの情報だけを記録媒体に記録するが、要監視状態にある場合には平常状態にある場合には情報が記録されないセンサーの情報も記録するようにプログラムしておくやり方がある。平常状態か要監視状態かを判断するには、個々の情報について、又はいくつかの情報の組合せについて、正常範囲を予め設定しておき、記録された情報がこの範囲内にあるか否かを判断するようにすればよい。
【００１５】
設備機器類が要監視状態にあると判断されたならば、平常状態では記録しないセンサーからの情報も記録する。要監視状態にある場合には、それが真に設備機器類の不調や異常によるものであるのか否か、またそうである場合にはその箇所や原因が何であるかを知るために、平常状態よりも多くの、又は平常状態とは異なる情報を必要とすることが多い。本発明の好ましい態様では、平常状態と要監視状態とのこのような情報に対する異なる要求を満足させるため、センサーのうちのいくつかは平常状態には作動させないことにより情報過剰となるのを防ぎ、要監視状態ではこれらを作動させて必要な情報を収集せんとするものである。要監視状態では、新たにセンサーを作動させることに加えて、又はこれに代えて、作動中のセンサーの測定の時間間隔を短縮して情報を増やすこともできる。さらに要監視状態の程度やその種類に応じてセンサーを選択して作動させるなど、情報の調節を行なうこともできる。このような平常状態とは異なる情報の記録は、原則として要監視状態が解消するまで行なうが、要監視状態の程度や種類によっては短時間で切上げても差支えない場合もある。要監視状態においてどのセンサーを追加作動させるか、又はその作動時間をいくらにするか等は、センサーで検知された異常の程度や種類と必要な情報との対応関係を、予めメモリー記録装置を構成するマイクロコンピュータにプログラミングしておくことにより自動的に選択することができる。
【００１６】
本発明を図面を参照して更に具体的に説明すると、図１は化学工場に本発明を適用する際の１例を概念的に示すものである。工場にはポンプ，ブロワー、モータ，槽，塔，熱交換器などの設備機器類が設置されており、運転管理は計器室で行なわれている。各設備機器類には振動計，温度計，肉厚計などのセンサーが取り付けられており、且つその近傍にはマイクロコンピュータを内蔵したメモリー記録装置が配置されており、該メモリー記録装置にはセンサーからの保全情報を記録する記録媒体が挿入されている。例えばポンプには振動計１が取付けられている。その近傍にはマイクロコンピュータを内蔵したＩＣカードライターが配置されており、これにＩＣカードが挿入されている。ポンプの振動は振動計１で検知され、その情報はディジタル化された電気信号としてＩＣカードライターに送られる。この信号は、ＩＣカードライターに内蔵されたマイクロコンピュータのプログラムに従って、その測定値、測定の種類、測定時刻などがＩＣカードに記録される。マイクロコンピュータのプログラムは、前述の如く柔軟性や分散性、さらには自律性をもったものとして設定することができる。自律性を持ったプログラムとしては、例えば、次のようなものが好ましい。即ち、設備機器類の特性に応じて、複数の測定部位（Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 …Ｎn ）および測定情報の種類（Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 …Ｍm ）に関する情報が、その時刻と共に記録されるようにプログラムされていて、平常状態ではそのうちの特定の部位（Ｎ1 とＮ2 ）および種類（Ｍ1 ）に関する情報が特定周期（１２時間周期）で経時的に記録媒体に記録される。しかし要監視状態になったとき、例えば記録された情報が予め設定された許容範囲を外れたり、想定した異常状態になったときには、その程度に応じて、特定の部位及び種類の情報を追加的に選択するなどして、所定時間その情報を記録媒体に記録するようにプログラムされている。例えばＭ1 の値に異常があったときには、Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 の部位のＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 の種類の情報について２時間周期で測定し、更にＮn の部位のＭm の種類の情報について４時間周期で測定するプログラムなどが挙げられる。情報が記録されたＩＣカードは、オペレーターが定期または非定期のパトロールにより回収し、代りに新しいＩＣカードを挿入しておく。このようにして複雑多数に亘る情報を確実に、しかも、その情報が欲しい時間毎に得ることができる。
【００１７】
回収されたＩＣカードは計器室に集められ、情報処理システムのカードリーダーでそれに記録されている情報を読取る。情報処理システムは、例えば測定部位や測定の種類などに応じたそれぞれの標準値となる保全情報やさらには過去の保全情報等が入力されているコンピュータや、運転管理のための運転情報が入力されているプロセスコンピュータなどから成り、これらに蓄積されている情報と読込まれたデータとを比較処理する等により、各設備機器類の異常の有無を診断する。設備機器類の診断管理を行なう場合、保全情報の測定値と、その測定値を記録した前後の時刻における運転情報、例えば内部流体の温度，圧力，流量，組成等の測定値及びその変化量などと組合せ、総合的に判断すると、正しい結果を得ることができる場合が多々ある。
【００１８】
例えばポンプの異常診断には一般に振動値の測定が行なわれる。今、図２の如き振動値の推移が観測されたとすると、（ａ）と（ｂ）とにおいて振動値の増加傾向が認められる。若し、振動値だけで判断すると、ポンプには（ａ）と（ｂ）とにおいて何らかの異常が生じたと判断されるであろう。然し、ポンプの振動値はポンプの流量により変化することが知られているので、図２にコンピュータの記憶装置から運転情報である同時刻のポンプの流量の推移を示すデータ（図３）を引出して組合せてみる。図２と図３とを対比すると、（ａ）における振動値の増加はポンプ内の流量の増加と相関しているので、異常ではないと判断される。然し（ｂ）における増加は流量と無関係であることからポンプに何らかの異常が発生した可能性があると判断され、迅速な対応ができる。
【００１９】
また、別の例として、図４の如きポンプとモーターとを管理する場合、平常状態ではＮ1 〜Ｎ12の各測定点における振動値と滞熱温度とを、それぞれ１２時間毎および２４時間毎に測定し、Ｎ0 点における漏洩検知を２４時間毎に測定する。図５は、Ｎ1 点における振動値と滞熱温度、及びＮ0 点における漏洩の測定データである。設備機器類の故障は、一般にある程度までは徐々に劣化が進み、その後急速に劣化が進行してついには運転不能に至るという経過をたどるため、平常状態では１２時間ないしは２４時間毎という比較的長い間隔の測定でも十分なことが多い。しかし振動の測定値が時刻（Ｃ）で予め定めた管理値を越えたので、ポンプの監視を強める体制に入る。例えば測定点Ｎ1 〜Ｎ5 の振動値と滞熱温度の測定を２時間毎に行ない、測定点Ｎ0 の漏洩検知を４時間毎に行なう（図５参照）。これにより測定点Ｎ1 の振動値が管理値を越えた原因が、劣化の進行かそれとも他の要因、例えば、運転の変動によるものであるかを判断し、未然に故障を防ぐことができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に従い、設備機器類からの情報をＩＣカード等の記録媒体に記録すれば、設備機器類の管理方法や運転方法の変更に容易に追随できる。また、測定対象の設備機器類の状況に応じて測定点やデータの種類、測定間隔などを自律的に選択できるので、設備機器類の診断・管理を高い精度で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する態様の１例を概念的に示す図である。
【図２】ポンプの振動値の推移の１例を示すグラフである。図中の細い実線は図３のグラフを移したものである。
【図３】図２のポンプの対応する時刻における流量の推移を示すグラフである。
【図４】ポンプとモータから成る設備機器類への、センサーの設置部位の１例を示す図である。図中、Ｎ0 〜Ｎ12はセンサーの位置を示す。
【図５】図４のＮ1 点における振動と滞熱温度、及びＮ0 点における漏洩の測定データを示すグラフである。
【符号の説明】
１    振動計
２    情報処理システム
【図１】
0003644974.tif 000002
【図２】
0003644974.tif 000003
【図３】
0003644974.tif 000004
【図４】
0003644974.tif 000005
【図５】
0003644974.tif 000006