(57)【要約】      （修正有）【課題】導圧管の両詰まり判定に加え、高圧側導圧管及び低圧側導圧管の詰まりを識別して判定可能な導圧管の詰まり診断機能付き差圧測定装置を提供する。【解決手段】前記導圧管が正常なときにおける前記診断信号に対する前記差圧伝送器の差圧変化出力を取得して基準データとして保持する基準データ保持手段と、診断のときにおける前記診断信号に対する前記差圧伝送器の差圧変化出力を取得して測定データとして保持する測定データ保持手段と、前記基準データ及び測定データ並びに設定されたパラメータ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たことを特徴とする導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体が流れる導管に導圧管を介して接続された差圧伝送器と、前記導管に接続され開閉操作信号により開度が制御されるバルブと、前記開閉操作信号に重畳する診断信号に対する前記差圧伝送器の応答に基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する診断装置とを備えた導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置において、
前記診断装置は、
前記導圧管が正常なときにおける前記診断信号に対する前記差圧伝送器の差圧変化出力を取得して基準データとして保持する基準データ保持手段と、
診断のときにおける前記診断信号に対する前記差圧伝送器の差圧変化出力を取得して測定データとして保持する測定データ保持手段と、
前記基準データ及び測定データ並びに設定されたパラメータ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
を備えたことを特徴とする導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定流体が流れる導管に導圧管を介して接続された差圧伝送器と、前記導管に接続され開閉操作信号により開度が制御されるバルブと、前記開閉操作信号に重畳する診断信号に対する前記差圧伝送器の応答に基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する診断装置とを備えた導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定に関連する先行技術文献としては、次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６６３０９号公報
【特許文献２】特許第３１４７２７５号公報
【０００４】
図６は、特許文献１に開示されている従来装置の構成例を示す機能ブロック図である。同図において、１は測定流体２が流れる管路である。３は測定流体の流量を制御するバルブ、４はバルブ３の開度を制御するバルブポジショナーである。５はポジショナー４をコントロールするコントローラである。
【０００５】
６は差圧伝送器であり、バルブ３により制御された測定流体の流量を検出し、検出信号をコントローラ５に送る。７は管路１に挿入されたオリフィスであり、その高圧側の圧力が導圧管８を経由して差圧伝送器６の一方の入力に、低圧側の圧力が導圧管９を経由して差圧伝送器６の他方の入力に導かれている。
【０００６】
このような構成において、管路１に測定流体２が流れると、差圧伝送器６は測定流体２の流量を測定する。測定信号ＰＶ（以下、α）は、コントローラ５に送られ、目標値ＳＶと比較され、開閉操作信号ＭＶがバルブポジショナー４に送られ、バルブ３の開閉制御が行われる。
【０００７】
１１は、差圧伝送器６に設けられ、所要時に、差圧伝送器体６の出力信号を測定信号αからチェック信号βに替えて出力するチェック信号発信手段である。１２は同じく差圧伝送器６に設けられた診断手段であり、チェック信号βに基づく差圧の変化を検出し、所定の基準値と比較して、導圧管の詰まり状態を判定して判定結果を出力する。
【０００８】
以上の構成において、導圧管８及び９の詰まり診断を行う際には、チェック信号発信手段１１は、差圧伝送器体６の出力信号を、通常送られている測定信号αからチェック信号βに切り代えて出力する。診断手段１２は、チェック信号βに基づく差圧の変化を検出し、所定の基準値と比較して導圧管８及び９の詰まり状態を判定する。
【０００９】
図７は、判定の手順を説明する動作説明図である。詰まり診断は通常は、図７（ａ）に示す如く、一定周期Ｔ毎に行う。なお、任意の時に診断を行うようにしてもよい事は勿論である。
【００１０】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の拡大図で、この場合は、チェック信号βは実際の出力αより低い方向に変化した事を示している。チェック信号βに対して、コントローラ５は、図７（ｃ）に示す如く、測定流体２の流量Ｑを増やす方向に変化する。この場合の変化の様子は、ＰＩＤ動作の設定値によって異なる。
【００１１】
コントローラ５の出力が変化するので、図７（ｄ）に示す如く、流量Ｑもそれに合わせて変化する。流量Ｑが変化すれば、オリフィス７前後の差圧ΔＰも変化する。導圧管８及び９が正常な時には、図７（ｅ）に示す如く、流量変化に応じて差圧伝送器６に入力される差圧も変化する。
【００１２】
高圧側導圧管８及び低圧側導圧管９が共に詰まってしまった場合は、図７（ｆ）に示すように、オリフィス７前後の差圧が差圧伝送器６に伝わらない。導圧管８又は９の片側が詰まった場合は、図７（ｇ）に示す如く、差圧が片側しか伝わらないので、差圧伝送器６に伝わる差圧変化量は正常時より少なくなる。更に、導圧管８又は９が詰まりかけている場合は、図７（ｈ）に示す如く、出力の応答が遅れたり、変化量が小さくなったりする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置では、次のような問題点があった。
（１）高圧側導圧管又は低圧側導圧管のいずれかが詰まった場合に、どちら側の導圧管がつまったかを識別して判定する診断ができない。
【００１４】
（２）従って、詰まりに対するメンテナンスは、両方の導圧管を外してチェックする必要があり、正常な側の導圧管を外して再度取り付けることになり、メンテナンスの効率が低下する。
【００１５】
従って本発明が解決しようとする課題は、導圧管の両詰まり判定に加えて、高圧側導圧管及び低圧側導圧管の詰まりを識別して判定可能な導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）被測定流体が流れる導管に導圧管を介して接続された差圧伝送器と、前記導管に接続され開閉操作信号により開度が制御されるバルブと、前記開閉操作信号に重畳する診断信号に対する前記差圧伝送器の応答に基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する診断装置とを備えた導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置において、
前記診断装置は、
前記導圧管が正常なときにおける前記診断信号に対する前記差圧伝送器の差圧変化出力を取得して基準データとして保持する基準データ保持手段と、
診断のときにおける前記診断信号に対する前記差圧伝送器の差圧変化出力を取得して測定データとして保持する測定データ保持手段と、
前記基準データ及び測定データ並びに設定されたパラメータ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
を備えたことを特徴とする導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置。
【００１７】
（２）前記基準データ保持手段は、前記診断信号発生後の第１時刻及び第２時刻における第１基準データ及び第２基準データの、少なくとも前記第１基準データを保持することを特徴とする（１）に記載の導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置。
【００１８】
（３）前記測定データ保持手段は、前記診断信号発生後の第１時刻及び第２時刻における第１測定データ及び第２測定データの、少なくとも前記第１測定データを保持することを特徴とする（１）に記載の導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置。
【００１９】
（４）前記基準データ保持手段は、前記診断信号発生後の第１時刻及び第２時刻における第１基準データ及び第２基準データの、少なくとも前記第１基準データを保持し、前記測定データ保持手段は、前記診断信号発生後の第１時刻及び第２時刻における第１測定データ及び第２測定データの、少なくとも前記第１測定データを保持し、前記判定手段は、前記第１基準データ及び前記第１測定データ並びに設定される第１パラメータに基づき、前記導圧管の正常、両詰まり、高圧側詰まり、低圧側詰まりを判定することを特徴とする（１）に記載の導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置。
【００２０】
（５）前記判定手段は、前記第１基準データ及び第２基準データ並びに前記第１測定データ及び第２測定データ並びに設定される第１パラメータ及び第２パラメータに基づき、前記導圧管の両詰まりの大及び小を判定することを特徴とする（１）に記載の導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置。
【００２１】
（６）前記判定手段は、前記第１基準データ及び第２基準データ並びに前記第１測定データ及び第２測定データ並びに設定される第３パラメータ及び第４パラメータに基づき、前記導圧管の低圧側詰まりの大及び小並びに高圧側詰まりの大及び小を判定することを特徴とする（１）に記載の導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置。
【００２２】
（７）前記判定手段は、前記導圧管の両詰まりの大並びに前記導圧管の低圧側詰まりの大及び高圧側詰まりの大を判定した場合に、両詰まりアラーム並びに低圧側詰まりアラーム及び高圧側詰まりアラームを発生することを特徴とする（５）又は（６）に記載の導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）高圧側導圧管又は低圧側導圧管のいずれかが詰まった場合に、どちら側の導圧管がつまったかを識別して判定する診断が可能となる。
【００２４】
（２）従って、片側の詰まりに対するメンテナンスは、詰まった側の導圧管のみを外してチェックすればよいので、メンテナンスの効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は本発明を適用した導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図６で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略し、本発明の特徴部につき説明する。
【００２６】
図１において、１０は上位装置であり、コントローラ５、差圧伝送器６、バルブポジショナー４とフィールドバス（図示せず）を介して通信する。１００は本発明で導入された診断装置であり、同様に上位装置１０とフィールドバスを介して通信する。
【００２７】
診断装置１００は、診断手段１０１及び診断信号付与手段１０２よりなる。診断手段１０１において、１０３は管理手段であり、上位装置１０からの定期的又は不定期的な診断指令を受けると、診断信号付与手段１０２にβ指令を発信し、診断信号付与手段１０２は、コントローラ５の開閉操作信号ＭＶに重畳する診断信号βを出力する。
【００２８】
１０４は基礎データ保持手段であり、導圧管８及び９が正常なとき（メンテナンス直後等）における診断信号βに対する差圧伝送器の差圧変化出力を取得して基準データとして保持する。基礎データ保持手段１０４は、診断信号発生後の第１時刻ｔ１及び第２時刻ｔ２における第１基準データΔＰ１ｓｔｄ及び第２基準データΔＰ２ｓｔｄのうちの、少なくとも第１基準データΔＰ１ｓｔｄを保持する。
【００２９】
１０５は測定データ保持手段であり、任意の診断のときにおける診断信号βの発生に対する前記差圧伝送器の差圧変化出力を取得して測定データとして保持する。測定データ保持手段１０５は、診断信号β発生後の第１時刻ｔ１及び第２時刻ｔ２における第１測定データΔＰ１及び第２測定データΔＰ２のうちの、少なくとも第１測定データΔＰ１を保持する。
【００３０】
１０６は判定手段であり、基準データ及び測定データ並びに設定されるパラメータに基づいて前記導圧管路の詰まり状態を判定する。基本的には、第１基準データΔＰ１ｓｔｄ及び第１測定データΔＰ１並びに設定される第１パラメータａに基づき、導圧管の正常、両詰まり、高圧側詰まり、低圧側詰まりを判定する。
【００３１】
判定手段１０６は、更に、第１基準データΔＰ１ｓｔｄ及び第２基準データΔＰ２ｓｔｄ並びに第１測定データΔＰ１及び第２測定データΔＰ２並びに設定される第１パラメータａ及び第２パラメータｂに基づき、導圧管の両詰まりの大及び小を判定する。
【００３２】
判定手段１０６は、更に、第１基準データΔＰ１ｓｔｄ及び第２基準データΔＰ２ｓｔｄ並びに第１測定データΔＰ１及び第２測定データΔＰ２並びに設定される第３パラメータｃ及び第４パラメータｄに基づき、導圧管の低圧側詰まりの大及び小、並びに高圧側詰まりの大及び小を判定する。
【００３３】
判定手段１０６は、更に、導圧管の両詰まりの大並びに導圧管の低圧側詰まりの大及び高圧側詰まりの大を判定した場合には、両詰まりアラーム並びに低圧側詰まりアラーム及び高圧側詰まりアラームを発生する。
【００３４】
管理手段１０３は、基準データ保持手段１０４、測定データ保持手段１０５、判定手段１０６の動作シーケンスを管理すると共に、上位装置１０より取得する情報に基づいて前記第１乃至第４パラメータａ，ｂ，ｃ，ｄ及び時間のパラメータｔ１，ｔ２を判定手段１０６に設定する。
【００３５】
図２は、基礎データの取得を説明する波形図である。導圧管８及び９が正常状態のときに、時刻ｔ０で診断信号βが発生した後の差圧伝送器６の差圧変化出力を、正常特性曲線Ｃ０で示す。過渡応答がほぼ収斂する第１時刻ｔ１（例：0.6SEC後）の差圧変化ΔＰ１ｓｔｄを第１基準データとして取得して基準データ保持手段１０４に保持する。更に十分な時間（所定の時間）が経過した第２時刻ｔ２（例：3.0SEC後）の差圧変化ΔＰ２ｓｔｄを、第２基準データとして取得して同様に基準データ保持手段１０４に保持する。
【００３６】
図３は、測定データの取得を説明する波形図である。点線で示した特性曲線Ｃ０は、図２で説明した導圧管が正常なときの特性曲線である。特性曲線Ｃ１は、導圧管が両詰まりの場合の診断信号βに対する応答曲線であり、第１時刻ｔ１における測定データΔＰ１は、第１基準データΔＰ１ｓｔｄよりも低い値となる。また、図３の実施例では、第２時刻ｔ２における測定データΔＰ２は、第２基準データΔＰ２ｓｔｄとほぼ同一値になる。
【００３７】
また、詰まりの程度が大きくなると、測定データΔＰ１と第１基準データΔＰ１ｓｔｄとの差が大きくなる。さらに、詰まりの程度が大きくなると過渡応答の時定数が長くなる。
【００３８】
特性曲線Ｃ２は、高圧側の導圧管８（のみ）が詰まった場合の診断信号βに対する応答曲線であり、時刻ｔ０より第１時刻ｔ１までの過度状態では、一旦差圧が急激に低下した後にゆっくりと上昇する。従って第１時刻ｔ１における測定データΔＰ１はΔＰ１ｓｔｄより低くなる。また、図３の実施例では、第２時刻ｔ２における測定データΔＰ２は、第２基準データΔＰ２ｓｔｄとほぼ同一値になる。
【００３９】
特性曲線Ｃ３は、低圧側の導圧管９（のみ）が詰まった場合の診断信号βに対する応答曲線であり、時刻ｔ０より第１時刻ｔ１までの過度状態では、一旦差圧が急激に上昇した後にゆっくりと低下する。従って第１時刻ｔ１における測定データΔＰ１は第１基準データΔＰ１ｓｔｄより高くなる。また、図３の実施例では、第２時刻ｔ２における測定データΔＰ２は、第２基準データΔＰ２ｓｔｄとほぼ同一値になる。
【００４０】
このように、時刻ｔ０の診断信号βの発生に対して第１時刻ｔ１までの過度応答は、導圧管の両詰まり、高圧側詰まり、低圧側詰まりで応答曲線が異なり、第１時刻及び第２時刻における測定データと基準データとを、適当なパラメータによるスレッシュホールド値を導入して比較することにより、両詰まり、高圧側詰まり、低圧側詰まりを識別して判定することが可能となる。
【００４１】
図４は、判定手段１０６の基本的な診断パターン（１）の信号処理手順を示すフローチャートである。この診断パターン（１）では、第１基準データΔＰ１ｓｔｄ及び第１測定データΔＰ１並びに設定される第１パラメータａに基づいて、導圧管の正常、両詰まり、高圧側詰まり、低圧側詰まりを判定する。
【００４２】
図４（Ａ）に示すステップＳ１乃至Ｓ５は、第１基準データΔＰ１ｓｔｄを取得するステップであり、導圧管が正常なとき（メンテナンス直後等）に実行される。ステップＳ１で処理がスタートすると、ステップＳ２で第１時刻ｔ１とΔＰ（診断信号βによる差圧変化）がパラメータとして設定される。
【００４３】
ステップＳ３では、時刻ｔ０の初期値ΔＰ０ｓｔｄが測定され、ステップＳ４では、基準値測定信号が時刻ｔ０よりスタートする。ステップＳ５では、時刻ｔ１時の基準値（初期値ΔＰ０ｓｔｄとの差）が測定され、これが第１基準データΔＰ１ｓｔｄとして取得される。
【００４４】
図４（Ｂ）に示すＳ６乃至Ｓ１３は、定期的又は不定期に実行される診断ステップである。ステップＳ６で診断処理がスタートすると、ステップＳ７では、第１パラメータａが設定され、ステップＳ８では、時刻ｔ０の初期値ΔＰ０が測定され、ステップＳ９では、診断信号がスタートする。
【００４５】
ステップＳ１０では、時刻ｔ１時のデータ（初期値ΔＰ０との差）ΔＰ１が測定され、これが測定データとして取得される。この測定データΔＰ１は、判断ステップＳ１１により、その極性が判断される。
【００４６】
ステップＳ１１の判断で、ΔＰ１の極性が正の場合（ＹＥＳ）にはステップＳ１２に進み、（ΔＰ１ｓｔｄ−ΔＰ１）の極性が判断され、その極性が正の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に進み、第１パラメータａにより、（ΔＰ１−ΔＰ１ｓｔｄ）＜ａが判断され、ＹＥＳであれば正常判定Ｄ１となり、ＮＯであれば両詰まり判定Ｄ２となる。
【００４７】
ステップＳ１２の極性判断で負の場合（ＮＯ）には、低圧側詰まりＤ３の判定となる。同様に、ステップＳ１１の極性判断で負の場合（ＮＯ）には、高圧側詰まりＤ４の判定となる。
【００４８】
図５は、判定手段１０６の応用的な診断パターン（２）の信号処理手順を示すフローチャートである。この診断パターン（２）では、第１基準データ及び第２基準データ並びに第１測定データ及び第２測定データ並びに設定される第３パラメータ及び第４パラメータに基づき、診断パターンに（１）の判定に加えて、導圧管の低圧側詰まりの大及び小並びに高圧側詰まりの大及び小を判定する。
【００４９】
図５（Ａ）に示すステップＳ１乃至Ｓ５は、第１基準データをΔＰ１ｓｔｄ及び第２基準データをΔＰ２ｓｔｄ取得するステップであり、図４で説明した診断パターン（１）におけるステップＳ１乃至Ｓ５と同様な処理であり、説明を省く。
【００５０】
図５（Ｂ）に示すステップＳ６乃至Ｓ１６は、定期的又は不定期に実行される診断ステップである。ステップＳ６で診断処理がスタートすると、ステップＳ７では、第１乃至第４パラメータａ，ｂ，ｃ，ｄ及び時間のパラメータｔ１，ｔ２が設定され、ステップＳ８では、時刻ｔ０の初期値ΔＰ０が測定され、ステップＳ９では、診断信号がスタートする。
【００５１】
ステップＳ１０では、時刻ｔ１時のデータ（初期値ΔＰ０との差）ΔＰ１及び時刻ｔ２時のデータ（初期値ΔＰ０との差）ΔＰ２が測定され、測定データとして取得される。
【００５２】
ステップＳ１１からステップＳ１３までは、図４と同じ判断ステップであり、正常判定Ｄ１となるが、ステップＳ１３の判断でＮＯの場合にはステップＳ１４に進み、第２パラメータｂにより、（ΔＰ２ｓｔｄ−ΔＰ２）＜ｂが判断され、ＹＥＳの場合には両詰まり小の判定Ｄ２１となる。ＮＯの場合には両詰まり大の判定Ｄ２２となり、両詰まりアラームＡ１を発生させる。
【００５３】
ステップＳ１２の極性判断で負（ＮＯ）の場合には、ステップＳ１５に進み、第３パラメータｃにより、（ΔＰ２ｓｔｄ−ΔＰ２）＜ｃが判断され、ＹＥＳの場合には低圧側詰まり小の判定Ｄ３１となる。ＮＯの場合には低圧側詰まり大の判定Ｄ３２となり、低圧側詰まりアラームＡ２を発生させる。
【００５４】
同様に、ステップＳ１１の極性判断で負（ＮＯ）の場合には、ステップＳ１６に進み、第４パラメータｄにより、（ΔＰ２ｓｔｄ−ΔＰ２）＜ｄが判断され、ＹＥＳの場合には高圧側詰まり小の判定Ｄ４１となる。ＮＯの場合には高圧側詰まり大の判定Ｄ４２となり、高圧側詰まりアラームＡ３を発生させる。
【００５５】
なお、図５の両詰まりアラームＡ１のときの特性は図３の図３の特性曲線Ｃ１に対応し、図５の低圧側詰まりアラームＡ２のときの特性は図３の図３の特性曲線Ｃ３に対応し、図５の高圧側詰まりアラームＡ３のときの特性は図３の図３の特性曲線Ｃ２に対応する。
【００５６】
以上説明した実施形態では、診断装置１００を差圧伝送器６に対して独立した機能ブロックとして示したが、この診断機構を差圧伝送器の自己診断機構として伝送器に一体に組のみ、フィールドバスシステムにより上位装置１０と通信する形態をとることができる。
【００５７】
本発明では、第１時刻ｔ１における基準データ及び測定データの取得は必須要件であるが、第２時刻ｔ２以降のデータ取得の回数は実施例のように１個に限定されるものではなく、過度状態が長時間に渡る場合には任意個数の測定データの取得により、よりきめ細かい診断が可能である。    
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を適用した導圧管の詰まり診断機構付き差圧測定装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】基礎データの取得を説明する波形図である。
【図３】測定データの取得を説明する波形図である。
【図４】判定手段による基本的な診断パターン（１）の信号処理手順を示すフローチャートである。
【図５】判定手段による応用的な診断パターン（２）の信号処理手順を示すフローチャートである。
【図６】特許文献１に開示されている従来装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】判定の手順を説明する動作説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  管路
２  測定流体
３  バルブ
４  バルブポジショナー
５  コントローラ
６  差圧伝送器
７  オリフィス
８  導圧管（高圧側）
９  導圧管（低圧側）
１０  上位装置      
１００  診断装置
１０１  診断手段
１０２  診断信号付与手段
１０３  管理手段
１０４  基準データ保持手段
１０５  測定データ保持手段
１０６  判定手段
【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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