(57)【要約】【課題】診断の基準となるしきい値の変更の必要性を軽減する。【解決手段】差圧発信器は、圧力に揺動を有する液体、スラリー、気体などの測定対象が差圧発生機構を通過した際に発生する差圧を、２つの導圧管を介して検出する。導圧管の詰まり診断装置は、差圧発信器で検出された差圧値の時系列を複数の区間に区切り、差圧の揺動の上下動回数を区間毎に検出する上下動回数検出部１１と、揺動の上下動回数を所定のしきい値と比較して導圧管の詰まり状態を判定する判定部１２とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力に揺動を有する測定対象が差圧発生機構を通過した際に発生する差圧を、２つの導圧管を介して検出する差圧検出手段と、
この差圧検出手段で検出された差圧値に基づいて前記差圧の揺動の速さを検出する揺動速度検出手段と、
前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記揺動速度検出手段は、前記差圧検出手段で検出された差圧値の時系列を複数の区間に区切り、前記揺動の速さを表す情報として、前記差圧の揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を区間毎に検出する上下動回数検出手段を備え、
前記判定手段は、前記揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を所定のしきい値と比較して前記導圧管の詰まり状態を判定する比較手段を備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記差圧検出手段で検出された差圧値の基準値を区間毎に算出する基準値算出手段と、
検出対象区間の差圧値が直前の区間で算出された前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項４】
請求項２記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記差圧検出手段で検出された差圧値の基準値を区間毎に算出する基準値算出手段と、
検出対象区間の差圧値が同区間で算出された前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記基準値は、前記差圧値の平均値または中央値であることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項６】
請求項２記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記差圧検出手段で検出された差圧値と一定時間前の差圧値との差分値を算出する差分値算出手段と、
検出対象区間の前記差分値のゼロクロス回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項７】
請求項２記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記差圧検出手段で検出された差圧値の極大値と極小値の数を前記上下動回数として区間毎に数える極大値・極小値検出手段を備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項８】
請求項２記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記差圧検出手段で検出された差圧値の移動平均値を算出する移動平均値算出手段と、
検出対象区間の差圧値が前記移動平均値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項９】
請求項２記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記差圧検出手段で検出された差圧値に対して変化率リミット処理を施す変化率リミット処理手段と、
前記変化率リミット処理後の差圧値に対して２次遅れ処理を施す２次遅れ処理手段と、
検出対象区間の差圧値が前記２次遅れ処理手段の出力値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１０】
請求項２記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記差圧検出手段で検出された差圧値のトレンドラインを区間毎に算出するトレンドライン算出手段と、
検出対象区間の差圧値が前記トレンドラインと交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１１】
請求項２記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
各区間の最初の差圧値を基準値として区間毎に採用する基準値導出手段と、
検出対象区間の差圧値が同区間の前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１２】
請求項３乃至１１のいずれか１項に記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記比較手段は、前記揺動の上下動回数が２つの前記しきい値のうち小さい方のしきい値を継続的に下回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方もしくは両方に詰まりが発生したと判定し、前記揺動の上下動回数が大きい方のしきい値を継続的に上回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方に詰まりが発生したと判定することを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１３】
請求項３乃至１１のいずれか１項に記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記判定手段は、さらに前記揺動の上下動回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する比率算出手段を備え、
前記比較手段は、前記揺動の上下動回数を前記しきい値と比較する代わりに、前記比率を前記しきい値と比較して、前記比率が２つの前記しきい値のうち小さい方のしきい値を継続的に下回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方もしくは両方に詰まりが発生したと判定し、前記比率が大きい方のしきい値を継続的に上回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方に詰まりが発生したと判定することを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１４】
請求項２記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記差圧検出手段で検出された差圧値の極大値と極小値の時間間隔を前記上下動回数に相当する情報として区間毎に検出する時間間隔検出手段を備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記比較手段は、前記時間間隔が２つの前記しきい値のうち大きい方のしきい値を継続的に上回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方もしくは両方に詰まりが発生したと判定し、前記時間間隔が小さい方のしきい値を継続的に下回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方に詰まりが発生したと判定することを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１６】
圧力に揺動を有する測定対象が差圧発生機構を通過した際に発生する差圧を、２つの導圧管を介して検出する差圧検出手順と、
この差圧検出手順で検出された差圧値に基づいて前記差圧の揺動の速さを検出する揺動速度検出手順と、
前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手順とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の導圧管の詰まり診断方法において、
前記揺動速度検出手順は、前記差圧検出手順で検出された差圧値の時系列を複数の区間に区切り、前記揺動の速さを表す情報として、前記差圧の揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を区間毎に検出する上下動回数検出手順を備え、
前記判定手順は、前記揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を所定のしきい値と比較して前記導圧管の詰まり状態を判定する比較手順を備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力に揺動を有する液体、スラリー、気体などの測定対象がオリフィスなどの差圧発生機構を通過した際に発生する差圧を、２つの導圧管を介して検出する差圧測定装置に係り、特に導圧管の詰まり状態を診断する詰まり診断装置および詰まり診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プロセス工業分野では、例えばプロセス変量を検出してプロセスを制御するために、圧力発信器が使用されている。圧力発信器は圧力伝送器とも呼ばれる。この圧力発信器は、２点間の圧力の差、または絶対圧を測定することにより、圧力、流量、液位、比重などのプロセス変量の測定を可能にするものである。一般に、圧力発信器を用いてプロセス変量を測定する場合、液体などの測定対象が流れるプロセス配管に設置されたオリフィスなどの差圧発生機構の両側などから、導圧管と呼ばれる細い管路を介して測定対象を圧力発信器に導入する。
【０００３】
このような装置構成では、測定対象によっては固形物などが導圧管内部に付着し、導圧管が詰まることがある。導圧管が完全に詰まると、プロセス変量を正確に測定できなくなるため、プラントへの影響は甚大である。しかし、導圧管が完全に詰まるまでは圧力発信器に圧力が伝わるため、詰まりの影響はプロセス変量の測定値には現れ難い。このような問題に対して導圧管が不要なリモートシール型の圧力発信器も実用化されている。しかしながら、導圧管を用いてプロセス変量を測定しているプラントは非常に多く、導圧管の詰まり診断機能をオンラインで実現することが求められている。
【０００４】
従来、導圧管の詰まり状態を診断する技術としては、特許文献１に開示された技術が知られている。特許文献１に開示された技術は、差圧および静圧の揺動幅に基づいて導圧管の詰まり状態を診断するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１２９１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、特許文献１に開示された技術は、静圧および差圧の揺動幅に基づいて導圧管の詰まり状態を診断するものである。しかしながら、特許文献１に開示された技術には、診断の基準となるしきい値を圧力や流量の大きさに応じて変更する必要があるという問題点があった。以下、従来の問題点を詳細に説明する。
【０００７】
特許文献１の第１の実施例では、高圧側静圧の揺動幅と差圧の揺動幅のそれぞれの増加や減少を検知することで導圧管の詰まり診断を行っている。特許文献１の第２の実施例では、高圧側静圧と差圧に加えて、低圧側静圧の揺動幅の増加や減少も検知することで詰まり診断を行っている。しかし、圧力や差圧の揺動幅はその時の圧力や差圧の大きさによって変化する。また、揺動幅が差圧によって変化するということは、揺動幅が流量によって変化するということである。よって、特許文献１の第１の実施例、第２の実施例を適用する場合、圧力や差圧（流量）によって、揺動幅の増加や減少を検知するしきい値を適宜変更する必要がある。
【０００８】
特許文献１の第３の実施例では、高圧側静圧の揺動幅、低圧側静圧の揺動幅、差圧の揺動幅をそれぞれ求め、各揺動幅の差に基づいて導圧管の詰まり診断を行っている。特許文献１では、揺動幅の差を取ることにより、流量変化による揺動幅の変化をキャンセルすることができると主張しているが、このようなキャンセル効果には限度がある。例えば、特許文献１に記載されたパラメータＳは、高圧側静圧の揺動幅から差圧の揺動幅を引いたものである。しかしながら、高圧側静圧の揺動と差圧の揺動は元々発生過程が異なり、ある程度独立に変化しうるものである。よって、高圧側静圧の揺動幅と差圧の揺動幅の増減幅がある程度一致し、圧力や差圧（流量）の影響をキャンセルできるのは、かなり限られた状況か、もしくは流量変化による揺動幅の変化が比較的小さい場合に限られると考えられる。
【０００９】
特許文献１の第４の実施例では、高圧側静圧、低圧側静圧、差圧をサンプリングし、高圧側静圧、低圧側静圧、差圧のそれぞれの１サンプル差分を算出し、さらに差分間の加減乗除により得られるパラメータを基に導圧管の詰まり診断を行っている。しかし、このパラメータも圧力や差圧（流量）の影響を受ける。以下、パラメータが圧力や差圧（流量）の影響を受ける理由を説明する。
【００１０】
圧力値の１サンプル差分は圧力揺動の瞬時値と考えることができる。よって、１サンプル差分の和や積が圧力等の影響を受けるのは明白である。１サンプル差分の差についても、特許文献１の第３の実施例の場合と同様の理由で、圧力や流量の影響をキャンセルできる条件は限られている。１サンプル差分の比については、例えば高圧側静圧の揺動と差圧の揺動が同時に２倍になるといった関係にあれば、圧力や差圧（流量）の影響をキャンセルできる可能性がある。しかし、特許文献１の第３の実施例の場合で述べたように、静圧の揺動と差圧の揺動は発生過程が異なり、独立に変化しうるものなので、高圧側静圧の揺動と差圧の揺動が同時に２倍になるといった関係が成り立つ状況は限られる。
【００１１】
以上のように、特許文献１に開示された技術を用いる場合、圧力の揺動幅や差圧の揺動幅、及びこれらの揺動幅から派生するパラメータが、圧力や差圧（流量）の影響を受けるため、圧力や流量の大きさに応じてしきい値を適宜変更する必要性が生じる。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、診断の基準となるしきい値の変更の必要性を軽減することができる導圧管の詰まり診断装置および詰まり診断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】
【００１３】
本発明の導圧管の詰まり診断装置は、圧力に揺動を有する測定対象が差圧発生機構を通過した際に発生する差圧を、２つの導圧管を介して検出する差圧検出手段と、この差圧検出手段で検出された差圧値に基づいて前記差圧の揺動の速さを検出する揺動速度検出手段と、前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記揺動速度検出手段は、前記差圧検出手段で検出された差圧値の時系列を複数の区間に区切り、前記揺動の速さを表す情報として、前記差圧の揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を区間毎に検出する上下動回数検出手段を備え、前記判定手段は、前記揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を所定のしきい値と比較して前記導圧管の詰まり状態を判定する比較手段を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記差圧検出手段で検出された差圧値の基準値を区間毎に算出する基準値算出手段と、検出対象区間の差圧値が直前の区間で算出された前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記差圧検出手段で検出された差圧値の基準値を区間毎に算出する基準値算出手段と、検出対象区間の差圧値が同区間で算出された前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記基準値は、前記差圧値の平均値または中央値である。
【００１５】
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記差圧検出手段で検出された差圧値と一定時間前の差圧値との差分値を算出する差分値算出手段と、検出対象区間の前記差分値のゼロクロス回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記差圧検出手段で検出された差圧値の極大値と極小値の数を前記上下動回数として区間毎に数える極大値・極小値検出手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記差圧検出手段で検出された差圧値の移動平均値を算出する移動平均値算出手段と、検出対象区間の差圧値が前記移動平均値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記差圧検出手段で検出された差圧値に対して変化率リミット処理を施す変化率リミット処理手段と、前記変化率リミット処理後の差圧値に対して２次遅れ処理を施す２次遅れ処理手段と、検出対象区間の差圧値が前記２次遅れ処理手段の出力値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記差圧検出手段で検出された差圧値のトレンドラインを区間毎に算出するトレンドライン算出手段と、検出対象区間の差圧値が前記トレンドラインと交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、各区間の最初の差圧値を基準値として区間毎に採用する基準値導出手段と、検出対象区間の差圧値が同区間の前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記比較手段は、前記揺動の上下動回数が２つの前記しきい値のうち小さい方のしきい値を継続的に下回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方もしくは両方に詰まりが発生したと判定し、前記揺動の上下動回数が大きい方のしきい値を継続的に上回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方に詰まりが発生したと判定することを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記判定手段は、さらに前記揺動の上下動回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する比率算出手段を備え、前記比較手段は、前記揺動の上下動回数を前記しきい値と比較する代わりに、前記比率を前記しきい値と比較して、前記比率が２つの前記しきい値のうち小さい方のしきい値を継続的に下回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方もしくは両方に詰まりが発生したと判定し、前記比率が大きい方のしきい値を継続的に上回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方に詰まりが発生したと判定することを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記差圧検出手段で検出された差圧値の極大値と極小値の時間間隔を前記上下動回数に相当する情報として区間毎に検出する時間間隔検出手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記比較手段は、前記時間間隔が２つの前記しきい値のうち大きい方のしきい値を継続的に上回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方もしくは両方に詰まりが発生したと判定し、前記時間間隔が小さい方のしきい値を継続的に下回ったときに、前記２つの導圧管のいずれか一方に詰まりが発生したと判定することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の導圧管の詰まり診断方法は、圧力に揺動を有する測定対象が差圧発生機構を通過した際に発生する差圧を、２つの導圧管を介して検出する差圧検出手順と、この差圧検出手順で検出された差圧値に基づいて前記差圧の揺動の速さを検出する揺動速度検出手順と、前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手順とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断方法の１構成例において、前記揺動速度検出手順は、前記差圧検出手順で検出された差圧値の時系列を複数の区間に区切り、前記揺動の速さを表す情報として、前記差圧の揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を区間毎に検出する上下動回数検出手順を備え、前記判定手順は、前記揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を所定のしきい値と比較して前記導圧管の詰まり状態を判定する比較手順を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、差圧の揺動の速さを検出し、差圧の揺動の速さに基づいて導圧管の詰まり状態を判定することにより、診断の基準となるしきい値を細かく変える必要がなくなり、しきい値変更の必要性を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る差圧測定装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の効果を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る移動平均値算出部の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る移動平均値算出部の動作を説明するための波形図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図である。
【図１３】本発明の第７の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図である。
【図１４】本発明の第８の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第９の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】導圧管の詰まりにより圧力揺動の上下動回数が変化することを説明する図である。
【図１７】圧力揺動のパワースペクトル密度を示す図である。
【図１８】差圧揺動の生成過程を説明する図である。
【図１９】差圧揺動と静圧揺動のパワースペクトル密度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［発明の原理］
圧力や差圧の揺動現象は振動的な現象であるから、揺動の振幅と周波数に相当する情報を検出可能である。特許文献１に開示された技術は、概念的には揺動の振幅を基にしたものである。
発明者は、導圧管の詰まり現象を調査した結果として、概念的には圧力や差圧の揺動の周波数（揺動の速さ）を検出する方法によっても導圧管の詰まり状態を診断できることに着眼し、揺動の速さに相当する情報を簡易的に検出する方法として、一定時間内における揺動の上下動回数を数える方法を採用することに想到した。一定時間内における揺動の上下動回数を数える際には、圧力揺動の主要な成分よりも高い周波数を持つノイズを除くことが好ましい。なお、以上の原理は、特願２００８−３０６２８８において開示している。
【００２２】
特許文献１に開示された技術のように圧力や差圧の揺動の振幅を検出して導圧管の詰まり状態を診断する場合、圧力値や差圧値自体が変化する範囲に連動して揺動の振幅状況が変化するので、この変化に応じて診断の基準となるしきい値を適宜変更する必要がある。
一方、特願２００８−３０６２８８で提案したように圧力の揺動の上下動回数を検出して導圧管の詰まり状態を診断する場合、揺動の上下動回数は測定対象となる流体の粘性などの変化に連動し、導圧管が正常であれば測定対象の粘性などが変化しない限り上下動回数が大きく変化することはないので、状況変化は極めて限られた範囲に留まる。したがって、特許文献１に開示された技術と同じ問題が発生する可能性は低い。すなわち、特願２００８−３０６２８８で提案した技術では、しきい値変更の必要性を軽減することができる。
【００２３】
ただし、本発明では、差圧を用いて導圧管の詰まり状態を診断することを想定している。差圧を用いる場合、２つの導圧管の詰まり方によっては差圧の揺動の上下動回数が減るのではなく、増える場合がある。その場合も異常として検出することが必要となるので、特願２００８−３０６２８８で提案した技術とは異なる対応が必要となる。
【００２４】
２本の導圧管を介して検出される差圧の揺動は、オリフィスなどの差圧発生機構の両端で検出される２つの圧力揺動の差である。そして、導圧管が詰まっていない正常時については、差圧発生機構の両端の圧力揺動が導圧管を介して検出端にそのまま伝わる。そのため、差圧の揺動の上下動回数についても、正常時については圧力揺動の上下動回数の場合と同様、圧力値や差圧値に連動して大きく変わることはなく、状況変化は限られた範囲に留まることが期待される。よって、しきい値変更の必要性を軽減することができる。
【００２５】
ただし、導圧管が詰まった場合の差圧揺動は、１本の導圧管を介して検出される圧力の揺動と比べると、やや複雑な挙動を示す。その理由は、差圧測定では導圧管が２本あるため、片方の導圧管だけが詰まるケースと、両方の導圧管が詰まるケースといったように異常なケースが複数通り存在するためである。また、差圧揺動は、２本の導圧管の詰まりの程度の影響を受けうる。このため、差圧を用いる場合、特願２００８−３０６２８８で提案した技術とは異なる対応が必要となる。以下、導圧管が詰まった場合に差圧揺動の上下動回数が変化する理由を説明する。
【００２６】
最初に、圧力の揺動が導圧管の詰まりによってどのように変化するかを説明する。図１６に示すように、流体が流れている配管１０００から１本の導圧管１００１が導かれ、導圧管１００１の端の圧力検出端１００２で圧力を検出する場合を考える。配管１０００中の流体の圧力は、不規則かつ頻繁に細かく上下動している。導圧管１００１に詰まりが無い場合、流体の圧力がそのまま圧力検出端１００２に伝わるため、圧力検出端１００２での圧力も同様に上下動する。
【００２７】
しかし、導圧管１００１に詰まり１００３があると、流体の圧力揺動はそのまま圧力検出端１００２に伝わらず、減衰して伝わるようになる。そして、圧力揺動の減衰の程度は高周波ほど大きい。例えば、図１７に示すように正常時の圧力揺動のパワースペクトル密度がＰＳＤ１のような強度を持っていたとすると、導圧管１００１に詰まり１００３が発生した時の圧力揺動のパワースペクトル密度はＰＳＤ２のようになる。図１７から明らかなように、圧力揺動の低周波成分の減衰は比較的小さいが、圧力揺動の高周波成分は大きく減衰する。この結果、圧力検出端１００２で検出される圧力揺動は、低周波成分が揺動全体に占める割合が正常時よりも高くなったものになる。その結果、圧力揺動の速さは低下し、上下動回数も減少する。
【００２８】
次に、差圧揺動の生成過程について簡単に述べる。図１８は差圧揺動の生成過程を示した模式図である。図１８において、２０００は配管、２００１はオリフィスなどの差圧発生機構、２００２は高圧側導圧管、２００３は低圧側導圧管、２００４は高圧側検出端、２００５は低圧側検出端、２００６は差圧発信器、２００７は高圧側の静圧の揺動、２００８は差圧発生機構２００１で発生する揺動、２００９は静圧揺動の伝達経路、２０１０は差圧発生機構２００１で発生した揺動の伝達経路である。
【００２９】
差圧揺動の主な発生源は２つある。差圧揺動の１つの発生源は、上流側（高圧側）静圧の揺動である。この静圧揺動は、導圧管２００２，２００３の正常時、高圧側検出端２００４と低圧側検出端２００５の双方に伝わる。高圧側検出端２００４に伝わる静圧揺動と低圧側検出端２００５に伝わる静圧揺動とは、差圧発信器２００６で差圧を得る際に打ち消しあう。しかし、高圧側検出端２００４に伝わる静圧揺動と低圧側検出端２００５に伝わる静圧揺動とは、その伝達経路が異なり、低圧側検出端２００５に伝わる静圧揺動の伝達経路には差圧発生機構２００１が含まれるため、双方の静圧揺動が完全に打ち消しあうのではなく、ある程度の揺動が残る。
【００３０】
差圧揺動のもう１つの発生源は、差圧発生機構２００１によって発生する揺動である。差圧発生機構２００１の構造にもよるが、流体が差圧発生機構２００１を通過すると流れが乱されるため、不規則な圧力揺動が発生する。この揺動は低圧側検出端２００５のみに伝わる。差圧発信器２００６で実際に検出される圧力揺動は、静圧揺動に起因する揺動と差圧発生機構２００１に起因する揺動の２つの和になる。
【００３１】
以上の事実を基に、差圧測定において導圧管に異常があった場合の、差圧揺動の上下動回数の変化について検討する。
高圧側導圧管と低圧側導圧管の各々に関して言えば、詰まった時の圧力揺動の変化は導圧管１本の場合と違いは無い。すなわち、導圧管が詰まれば圧力揺動の高周波成分が伝わりにくくなり、圧力揺動の低周波成分の割合が増すため、各検出端で測定される圧力揺動の上下動回数は減少する。
【００３２】
しかし、差圧発信器は、高圧側検出端と低圧側検出端の両検出端にかかった圧力の差を測定している。また、２本の導圧管の片方だけが詰まるケースが起こりうる。よって、差圧の揺動は、静圧の揺動と比べると、詰まった時の変化が複雑になる。差圧揺動の上下動回数は、導圧管が詰まったときに減少することもあれば、増加することもある。この点で、１本の導圧管で圧力測定する場合と大きく異なる。
【００３３】
一例として、高圧側導圧管、低圧側導圧管の双方が詰まった場合を考える。この場合、高圧側も低圧側も、圧力揺動の周波数が高くなるほど圧力揺動が伝わりにくくなる。よって、静圧揺動に起因する差圧揺動も、差圧発生機構に起因する差圧揺動も、共に揺動の高周波成分が減衰し、揺動の低周波成分の割合が増す。結局、最終的に測定される差圧揺動、すなわち静圧揺動に起因する揺動と差圧発生機構に起因する揺動の和についても、低周波成分の割合が増すため、差圧の上下動回数は減少するということになる。
【００３４】
別の例として、高圧側の静圧揺動が差圧揺動よりもどの周波数においても十分大きく、かつ、低圧側導圧管のみが詰まった場合を考える。図１９はこの場合における差圧揺動と静圧揺動のパワースペクトル密度の概略図である。ＰＳＤ３は導圧管の正常時の差圧揺動のパワースペクトル密度を表し、ＰＳＤ４は導圧管の正常時の高圧側の静圧揺動のパワースペクトル密度を表している。上記のとおり、差圧揺動のパワースペクトル密度よりも高圧側の静圧揺動のパワースペクトル密度の方がパワーが大きくなっている。
【００３５】
低圧側導圧管だけが詰まった場合、低圧側検出端に到達する揺動は、揺動の周波数が高いほど大きく減衰する。つまり、差圧発信器で検出される差圧揺動の高周波成分は、高圧側検出端で測定される静圧揺動の高周波成分の大きさに近づく。一方、差圧揺動の低周波成分は、低圧側導圧管の詰まりがあっても高周波成分よりは減衰の程度は小さい。そのため、差圧揺動の低周波成分は、高圧側の静圧揺動の低周波成分の大きさに近づくとはいえ、高周波成分ほど顕著に近づく訳ではない。その結果、低圧側導圧管だけが詰まった時の差圧揺動のパワースペクトル密度は、図１９に示すＰＳＤ５のように周波数が高いほど、正常時の高圧側の静圧揺動のパワースペクトル密度ＰＳＤ４に近づく形になる。
【００３６】
低圧側導圧管だけが詰まった時の差圧揺動のパワースペクトル密度ＰＳＤ５を正常時の差圧揺動のパワースペクトル密度ＰＳＤ３と比べた場合、高周波成分が揺動に占める割合はむしろ増加することになる。よって、差圧揺動の上下動回数は、正常時よりも増加する。この上下動回数の増加現象は以下のように説明することもできる。静圧揺動に起因する差圧揺動は、高圧側検出端に届いた揺動と低圧側検出端に届いた揺動との差なので、導圧管の正常時には高圧側検出端に届いた揺動と低圧側検出端に届いた揺動とがある程度打ち消しあってパワーが抑えられる。しかし、低圧側導圧管が詰まると揺動の打ち消しあいがなくなるため、正常時よりも差圧揺動のパワーが増す。そして、そのパワーの増加率は、導圧管の詰まりによる減衰の影響が大きい高周波成分の方が大きい。よって、揺動全体に占める高周波成分の割合が増加するため、差圧揺動の上下動回数も増加する。なお、差圧発生機構に起因する揺動は元々相対的に小さいため、差圧揺動の上下動回数の変化には寄与しない。
【００３７】
以上のように、差圧測定において導圧管の詰まりという異常が発生した場合、差圧揺動の上下動回数は増える場合もあれば減る場合もある。よって、差圧揺動の上下動回数が正常時より増加した場合と減少した場合の両方を異常として検出することで、導圧管の詰まりに関する様々な異常を診断することが可能となる。
【００３８】
［第１の実施の形態］
次に、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る差圧測定装置の構成を示す斜視図である。１は液体、スラリー、気体などの測定対象の流体が流れる配管、２は配管１に設けられた差圧発生機構であるオリフィス、３，４は導圧管、５は差圧検出手段となる差圧発信器である。
【００３９】
導圧管３，４は、オリフィス２の両側の２点から測定対象を差圧発信器５に導く。差圧発信器５は、測定対象の２点間の差圧を測定する。差圧発信器５は、測定した差圧値を示す電気信号を出力する。
【００４０】
図２は本発明の第１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。詰まり診断装置は、差圧発信器５から出力された信号を受信する受信部１０と、差圧発信器５で測定された差圧値に基づいて差圧の揺動の速さを検出する揺動速度検出手段となる上下動回数検出部１１と、揺動の上下動回数に基づいて導圧管３，４の詰まり状態を判定する判定部１２と、導圧管３，４に詰まりが発生したと判定されたときに警報を発する警報出力部１３とから構成される。
上下動回数検出部１１は、基準値算出部１１０と、交差回数検出部１１１とを有する。判定部１２は、比率算出部１２０と、比較部１２１とを有する。
【００４１】
次に、本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明する。図３は本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図であり、差圧発信器５で測定された差圧値Ｐの変化の１例を示す図である。なお、図３では、差圧値Ｐを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた差圧データである。
受信部１０は、差圧発信器５から出力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換して差圧データを出力する。なお、差圧発信器５がデジタル出力端子から差圧データを出力し、受信部１０が差圧データを受信する形式でもよいことは言うまでもない。
【００４２】
次に、上下動回数検出部１１の基準値算出部１１０は、図３に示すように差圧値Ｐの時系列を連続した複数の区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４・・・に区切り、差圧値Ｐの基準値Ｐｒを区間毎に算出する。図３に示すＰｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３は、それぞれ区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３で算出した基準値である。各区間は、一定時間で区切ってもよいし、一定のサンプル数で区切ってもよい。また、基準値としては、基準値算出対象区間における差圧値Ｐの平均値または中央値がある。
【００４３】
続いて、上下動回数検出部１１の交差回数検出部１１１は、検出対象区間の差圧値Ｐが直前の区間で算出された基準値Ｐｒと交差する回数を区間毎に数える。つまり、検出対象区間がＳ２であれば、区間Ｓ２の差圧値Ｐが直前の区間Ｓ１で算出された基準値Ｐｒ１と交差する回数を数える。この交差回数が差圧の揺動の上下動回数となる。
次に、判定部１２の比率算出部１２０は、交差回数検出部１１１の検出結果を正規化するため、交差回数検出部１１１が数えた交差回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する。
【００４４】
判定部１２の比較部１２１は、比率算出部１２０が算出した比率と予め定められた２つのしきい値とを比較する。以下、小さい方のしきい値をしきい値Ａ、大きい方をしきい値Ｂと呼ぶ。比較部１２１は、比率がしきい値Ａを継続的に下回ったときに、導圧管３，４のいずれか一方もしくは両方に詰まりが発生したと判断する。具体的には、比較部１２１は、比率が所定回数だけ連続してしきい値Ａを下回ったとき、あるいは所定数の区間の比率の平均値がしきい値Ａを下回ったときに、導圧管３，４のいずれか一方もしくは両方に詰まりが発生したと判断すればよい。
【００４５】
また、比較部１２１は、比率がしきい値Ｂを継続的に上回ったときに、導圧管３，４のいずれか一方に詰まりが発生したと判断する。具体的には、比較部１２１は、比率が所定回数だけ連続してしきい値Ｂを上回ったとき、あるいは所定数の区間の比率の平均値がしきい値Ｂを上回ったときに、導圧管３，４のいずれか一方に詰まりが発生したと判断すればよい。
【００４６】
警報出力部１３は、導圧管３，４のうち少なくとも一方に詰まりが発生したと判定されたときに、警報を発する。このときの警報通知の例としては、例えばブザーや音声による通知やランプ点灯による通知などがある。
【００４７】
図４は本実施の形態の効果を説明するための図であり、２つの圧力状態における交差回数とサンプル数との比率を示す図である。図４は、図１に示したような差圧測定装置で実際に差圧を測定したデータに基づくものである。図４におけるＲ１は正常時の比率、Ｒ２は上流側の導圧管のみが詰まった時の比率、Ｒ３は下流側の導圧管のみが詰まった時の比率、Ｒ４は両方の導圧管が詰まった時の比率である。差圧値２１［ｋＰａ］、８［ｋＰａ］は、複数区間の差圧データを平滑化した値である。導圧管の詰まりは差圧発信器５に取り付けられた３方マニホールド弁の開度を絞ることで模擬した。区間のサンプル数にも依るが、交差回数はばらつきがあるので、複数区間の交差回数の集合平均を求め、この平均値を１区間のサンプル数から１引いた数で割って比率を求めている。この比率は０から１の値をとる。
【００４８】
図４によれば、正常時と詰まり発生時で比率が変化しており、導圧管の詰まり診断に必要な十分な差異があることが分かる。図４の例では、例えばしきい値Ａを０．１５程度、しきい値Ｂを０．２５程度に設定すれば、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合を区別できることが分かる。また、測定対象の差圧が２１［ｋＰａ］、８［ｋＰａ］のいずれの状態においても共通のしきい値を利用できることが分かる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態によれば、差圧の揺動の上下動回数に基づいて導圧管の詰まり状態を診断することができる。本実施の形態では、診断の基準となるしきい値を細かく変える必要はなく、しきい値変更の必要性を軽減することができる。また、本実施の形態は、交差回数をリアルタイムに数えることができるので、プロセスを稼働させた状態で導圧管の詰まり状態を診断するオンラインでの実施に適している。
【００５０】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ａと、判定部１２と、警報出力部１３とから構成される。
本実施の形態は、差圧の揺動の上下動が切り替わる回数を上下動回数として数えるものである。上下動回数検出部１１ａは、差分値算出部１１２と、交差回数検出部１１３とを有する。
【００５１】
次に、本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明する。上下動回数検出部１１ａの差分値算出部１１２は、差圧値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、次式に示すように差圧値Ｐ（ｔ）と一定時間前の差圧値Ｐ（ｔ−ｄ）との差分値Ｐｄ（ｔ）を算出する。
Ｐｄ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）−Ｐ（ｔ−ｄ）                              ・・・（１）
一定時間ｄとしてサンプリング周期を選択すれば、１つ前のサンプル値との差をとることになり、差圧値の１階差分を求めることと等価になる。ただし、一定時間ｄはサンプリング周期である必要はない。差分値算出部１１２は、以上のような算出を差圧のサンプル値毎に行う。
【００５２】
上下動回数検出部１１ａの交差回数検出部１１３は、差分値算出部１１２で算出された差分値が０と交差する回数（ゼロクロス回数）を区間毎に数える。このゼロクロス回数が差圧の揺動の上下動回数となる。
第１の実施の形態と同様に、判定部１２の比率算出部１２０は、交差回数検出部１１３が数えたゼロクロス回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する。比較部１２１および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【００５３】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。本実施の形態は、差圧値をハイパスフィルタ処理することになり、差圧の揺動のみを抽出することができる。
なお、差分値算出部１１２で差圧値の差分の差分を求めるようにしてもよい。この場合、差圧値により強いハイパスフィルタをかけることになるので、差圧の揺動のみを抽出して強調することができる。
【００５４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ｂと、判定部１２と、警報出力部１３とから構成される。
【００５５】
本実施の形態は、第２の実施の形態と同様の思想に基づくものであり、差分値のゼロクロス回数の代わりに、差圧の極大値と極小値の数を上下動回数として数えるものである。
上下動回数検出部１１ｂは、極大値・極小値検出部１１４を有する。極大値・極小値検出部１１４は、差圧値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、差圧値Ｐの極大値と極小値の数を区間毎に数える。
【００５６】
第１の実施の形態と同様に、判定部１２の比率算出部１２０は、極大値・極小値検出部１１４が数えた極大値と極小値の数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する。比較部１２１および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図７は本発明の第４の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ｃと、判定部１２と、警報出力部１３とから構成される。
上下動回数検出部１１ｃは、移動平均値算出部１１５と、交差回数検出部１１６とを有する。
【００５８】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）は本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図であり、図８（Ａ）は差圧発信器５で測定された差圧値Ｐとその移動平均値Ｐａｖｅの変化の１例を示す図、図８（Ｂ）は差圧値Ｐと移動平均値Ｐａｖｅとの差分値Ｐｓを示す図である。なお、図８（Ａ）、図８（Ｂ）では、差圧値Ｐ、移動平均値Ｐａｖｅおよび差分値Ｐｓを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた差圧データであり、移動平均値Ｐａｖｅと差分値Ｐｓも離散的なデータとなる。
【００５９】
移動平均値算出部１１５は、差圧値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、差圧値Ｐの移動平均値Ｐａｖｅを算出する。移動平均値Ｐａｖｅとしては、通常の移動平均値の他、重み付き移動平均値、再帰的に計算され指数的に減衰する重みを持つ重み付き移動平均値であるＥＷＭＡ（Exponentially Weighted Moving-Average）などが利用可能である。移動平均値算出部１１５は、移動平均値Ｐａｖｅの算出を差圧のサンプル値毎に行う。
【００６０】
続いて、交差回数検出部１１６は、検出対象区間の差圧値Ｐが移動平均値Ｐａｖｅと交差する回数を区間毎に数える。具体的には、交差回数検出部１１６は、図８（Ｂ）に示すように差圧値Ｐとその移動平均値Ｐａｖｅとの差分値Ｐｓを算出し、差分値Ｐｓのゼロクロスを区間毎に数えればよい。このゼロクロス回数が差圧の揺動の上下動回数となる。
【００６１】
第１の実施の形態と同様に、判定部１２の比率算出部１２０は、交差回数検出部１１６が数えたゼロクロス回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する。比較部１２１および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、差圧値Ｐの変動に対する計算の追従性が良好になる。
【００６２】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図９は図７に示した移動平均値算出部１１５の１構成例を示すブロック図である。移動平均値算出部１１５は、減算部１１５０と、リミッタ１１５１と、加算部１１５２と、１次遅れ処理部１１５３，１１５４とを有する。
【００６３】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）は本実施の形態の移動平均値算出部１１５の動作を説明するための波形図であり、図１０（Ａ）は差圧発信器５で測定された差圧値Ｐの変化の１例を示す図、図１０（Ｂ）は差圧値Ｐに対して変化率リミット処理を施した後の差圧値Ｐｌを示す図、図１０（Ｃ）は差圧値Ｐｌに対して２次遅れ処理を施した後の差圧値Ｐａｖｅを示す図である。なお、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）では、差圧値Ｐ，Ｐｌ，Ｐａｖｅを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた差圧データであり、差圧値Ｐｌ，Ｐａｖｅも離散的なデータとなる。
【００６４】
減算部１１５０は、差圧値Ｐから１サンプリング前の前回値を減算する。リミッタ１１５１は、差圧値Ｐと前回値との差分値を制限するリミット処理を施す。加算部１１５２は、リミッタ１１５１の出力値と１サンプリング前の前回値とを加算する。これにより、加算部１１５２から出力される１サンプリング前の前回値は、図１０（Ｂ）に示す差圧値Ｐｌのように変化率リミット処理が施された値となる。
【００６５】
続いて、１次遅れ処理部１１５３は、差圧値Ｐｌに対して１次遅れ処理を施し、１次遅れ処理部１１５４は、１次遅れ処理部１１５３の出力値に対して１次遅れ処理を施す。こうして、１次遅れ処理部１１５４から出力される値は、図１０（Ｃ）に示す差圧値Ｐａｖｅのように２次遅れ処理が施された値となる。
【００６６】
本実施の形態によれば、差圧の揺動現象以外の低周波成分の変動を緩やかにすることができ、第４の実施の形態で説明した移動平均値Ｐａｖｅに十分に近い数値（略平均値）をほぼリアルタイムで得ることができる。また、２次遅れ時定数の調整により、差圧値Ｐの高周波の信号ノイズの影響も除去することができる。
移動平均値算出部１１５以外の構成および動作は、第４の実施の形態で説明したとおりである。
【００６７】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。図１１は本発明の第６の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ｄと、判定部１２と、警報出力部１３とから構成される。本実施の形態は、第４、第５の実施の形態と同様の思想に基づくものである。
上下動回数検出部１１ｄは、トレンドライン算出部１１７と、交差回数検出部１１８とを有する。
【００６８】
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図であり、図１２（Ａ）は差圧発信器５で測定された差圧値ＰとそのトレンドラインＰｔの変化の１例を示す図、図１２（Ｂ）は差圧値ＰとトレンドラインＰｔとの差分値Ｐｓを示す図である。なお、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）では、差圧値Ｐおよび差分値Ｐｓを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた差圧データであり、差分値Ｐｓも離散的なデータとなる。
【００６９】
トレンドライン算出部１１７は、差圧値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、差圧値ＰのトレンドラインＰｔを区間毎に算出する。トレンドラインＰｔの例としては、例えば差圧値Ｐの時系列の最小２乗近似直線がある。
【００７０】
続いて、交差回数検出部１１８は、検出対象区間の差圧値ＰがトレンドラインＰｔと交差する回数を区間毎に数える。具体的には、交差回数検出部１１８は、図１２（Ｂ）に示すように差圧値ＰとそのトレンドラインＰｔとの差分値Ｐｓを算出し、差分値Ｐｓのゼロクロスを区間毎に数えればよい。このゼロクロス回数が差圧の揺動の上下動回数となる。
【００７１】
第１の実施の形態と同様に、判定部１２の比率算出部１２０は、交差回数検出部１１８が数えたゼロクロス回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する。比較部１２１および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、差圧値Ｐの変動に対する計算の追従性が良好になるが、第１の実施の形態に対して計算量は増加する。
【００７２】
［第７の実施の形態］
第１の実施の形態では、検出対象区間の差圧値Ｐが直前の基準値算出対象区間で算出された基準値と交差する回数を区間毎に数えていたが、基準値算出対象区間と検出対象区間とを同一にしてもよい。すなわち、検出対象区間において差圧値Ｐの基準値を算出した後に、検出対象区間の差圧値Ｐが基準値と交差する回数を数えるようにしてもよい。本実施の形態においても、導圧管の詰まり診断装置の構成は第１の実施の形態と同様であるので、図２の符号を用いて説明する。
【００７３】
図１３は本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図であり、差圧発信器５で測定された差圧値Ｐの変化の１例を示す図である。なお、図１３では、差圧値Ｐを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた差圧データである。
【００７４】
本実施の形態の基準値算出部１１０は、差圧値Ｐの時系列を連続した複数の区間Ｓ１，Ｓ２・・・に区切り、差圧値Ｐの基準値Ｐｒを区間毎に算出する。図１３に示すＰｒ１，Ｐｒ２は、それぞれ区間Ｓ１，Ｓ２で算出した基準値である。第１の実施の形態と同様に、基準値としては差圧値Ｐの平均値または中央値がある。
【００７５】
続いて、交差回数検出部１１１は、検出対象区間の差圧値Ｐが同区間で算出された基準値Ｐｒと交差する回数を区間毎に数える。つまり、検出対象区間がＳ２であれば、区間Ｓ２の差圧値Ｐが基準値Ｐｒ２と交差する回数を数える。この交差回数が差圧の揺動の上下動回数となる。
判定部１２および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【００７６】
本実施の形態の効果は第１の実施の形態に準ずるが、区間の全サンプルが揃うまで基準値が確定しないので、交差回数の算出ができない。よって、第１の実施の形態に比べてオンラインでの実施にはやや不向きである。
【００７７】
［第８の実施の形態］
第７の実施の形態では、平均値または中央値を差圧値Ｐの基準値としたが、検出対象区間の最初の差圧値Ｐを基準値としてもよい。図１４は本発明の第８の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ｅと、判定部１２と、警報出力部１３とから構成される。
上下動回数検出部１１ｅは、基準値導出部１１９と、交差回数検出部１４０とを有する。
【００７８】
上下動回数検出部１１ｅの基準値導出部１１９は、差圧値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、各区間の最初の差圧値Ｐをその区間の基準値とする。
続いて、上下動回数検出部１１ｅの交差回数検出部１４０は、検出対象区間の差圧値Ｐが同区間の基準値と交差する回数を区間毎に数える。この交差回数が差圧の揺動の上下動回数となる。
判定部１２および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【００７９】
本実施の形態の場合、リアルタイムに交差回数をカウントできる点は第１の実施の形態と同じであるが、平均値や中央値の算出が不要な分だけ計算量が少なく、実装も容易になる。平均値や中央値ではなく検出対象区間の最初の差圧値を基準値として用いるため、１区間での計算はやや粗くなるが、区間数を十分多くとった上で各区間の交差回数の平均値を求めるようにして、この交差回数の平均値を判定部１２に与えるようにすれば、有意な診断結果が得られる。ただし、複数の区間の交差回数の平均値を用いる場合には、診断に要する時間が長くなる。
【００８０】
なお、第１〜第８の実施の形態では、揺動の上下動回数を１区間のサンプル数で割って比率を求め、この比率をしきい値と比較しているが、これに限るものではなく、上下動回数をしきい値と直接比較してもよいことは言うまでもない。
【００８１】
［第９の実施の形態］
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。図１５は本発明の第９の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ｆと、判定部１２ａと、警報出力部１３とから構成される。
【００８２】
本実施の形態は、差圧の揺動の上下動回数に相当する情報として、差圧値Ｐの極大値と極小値の時間間隔を検出するものである。上下動回数検出部１１ｆは、時間間隔検出部１４１を有する。判定部１２ａは、比較部１２２を有する。
【００８３】
時間間隔検出部１４１は、差圧値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、差圧値Ｐの極大値と極小値の時間間隔を区間毎に検出する。例えば図３の例から明らかなように、１つの区間には差圧値Ｐの極大値と極小値が複数出現することがあるので、１つの区間において検出される時間間隔も複数となる。したがって、時間間隔検出部１４１が実際に求める時間間隔は、複数の時間間隔の平均値となる。
【００８４】
判定部１２ａの比較部１２２は、時間間隔検出部１４１が求めた時間間隔と予め定められた２つのしきい値とを比較する。時間間隔と上下動回数は反比例の関係にあるので、本実施形態では第１の実施の形態とは逆に、大きい方のしきい値をしきい値Ａ、小さい方をしきい値Ｂと呼ぶことにする。比較部１２２は、時間間隔がしきい値Ａを継続的に上回ったときに、導圧管３，４のいずれか一方もしくは両方に詰まりが発生したと判断する。具体的には、比較部１２２は、時間間隔が所定回数だけ連続してしきい値Ａを上回ったとき、あるいは所定数の区間の時間間隔の平均値がしきい値Ａを上回ったときに、導圧管３，４のいずれか一方もしくは両方に詰まりが発生したと判断すればよい。
【００８５】
また、比較部１２２は、時間間隔がしきい値Ｂを継続的に下回ったときに、導圧管３，４のいずれか一方に詰まりが発生したと判断する。具体的には、比較部１２２は、時間間隔が所定回数だけ連続してしきい値Ｂを下回ったとき、あるいは所定数の区間の時間間隔の平均値がしきい値Ｂを下回ったときに、導圧管３，４のいずれか一方に詰まりが発生したと判断すればよい。
警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
なお、第１〜第９の実施の形態において少なくとも上下動回数検出部１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆと判定部１２，１２ａとは、例えばＣＰＵ、メモリおよびインタ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。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムに従って第１〜第９の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、導圧管の詰まり状態を診断する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１…配管、２…オリフィス、３，４…導圧管、５…差圧発信器、１０…受信部、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ…上下動回数検出部、１２，１２ａ…判定部、１３…警報出力部、１１０…基準値算出部、１１１，１１３，１１６，１１８，１４０…交差回数検出部、１１２…差分値算出部、１１４…極大値・極小値検出部、１１５…移動平均値算出部、１１７…トレンドライン算出部、１１９…基準値導出部、１２０…比率算出部、１２１，１２２…比較部、１４１…時間間隔検出部、１１５０…減算部、１１５１…リミッタ、１１５２…加算部、１１５３，１１５４…１次遅れ処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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