(57)【要約】【課題】データの準備に要する労力を軽減し、かつ高精度のキャビテーション診断を実現する。【解決手段】キャビテーション診断装置は、調節弁１の上流側の流体圧力Ｐ１を検出する上流側流体圧力検出器４と、下流側の流体圧力Ｐ２を検出する下流側流体圧力検出器５と、調節弁１による圧力損失から回復する途中の流体圧力Ｐ３を検出する回復途中流体圧力検出器６と、圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から診断係数を算出する診断係数算出部７と、調節弁１にキャビテーションが発生し始めるときの診断係数と調節弁１の相対容量係数との関係を記憶する記憶部８と、記憶部８の情報から調節弁１の現在の相対容量係数に対応する診断係数をしきい値として求め、診断係数算出部７が算出した診断係数としきい値を比較することにより、調節弁１にキャビテーションが発生しているか否かを判定する判定部９とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる調節弁の上流側の流体圧力Ｐ１を検出する上流側流体圧力検出手段と、
前記調節弁の下流側の流体圧力Ｐ２を検出する下流側流体圧力検出手段と、
前記調節弁による圧力損失から回復する途中の流体圧力Ｐ３を検出する回復途中流体圧力検出手段と、
前記上流側流体圧力検出手段が検出した上流側流体圧力Ｐ１と前記下流側流体圧力検出手段が検出した下流側流体圧力Ｐ２と前記回復途中流体圧力検出手段が検出した回復途中流体圧力Ｐ３とから診断係数を算出する診断係数算出手段と、
前記調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの診断係数と前記調節弁の相対容量係数との関係をあらかじめ記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶されている情報から前記調節弁の現在の相対容量係数に対応する診断係数をしきい値として求め、前記診断係数算出手段が算出した診断係数と前記しきい値とを比較することにより、前記調節弁にキャビテーションが発生しているか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とするキャビテーション診断装置。
【請求項２】
請求項１記載のキャビテーション診断装置において、
前記診断係数算出手段は、前記診断係数を（Ｐ２−Ｐ３）／Ｐ１により算出することを特徴とするキャビテーション診断装置。
【請求項３】
請求項１記載のキャビテーション診断装置において、
前記診断係数算出手段は、飽和水蒸気圧をＰｖとしたとき、前記診断係数を（Ｐ２−Ｐ３）／（Ｐ１−Ｐｖ）により算出することを特徴とするキャビテーション診断装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のキャビテーション診断装置において、
前記診断係数算出手段は、前記上流側流体圧力Ｐ１と前記下流側流体圧力Ｐ２と前記回復途中流体圧力Ｐ３の各々について所定期間内の平均値を算出し、これらの平均値を用いて前記診断係数を算出することを特徴とするキャビテーション診断装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のキャビテーション診断装置において、
前記記憶手段は、前記調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの診断係数と前記調節弁の相対容量係数との組からなるデータをあらかじめ記憶し、
前記判定手段は、前記記憶手段から、前記調節弁の現在の相対容量係数に対応する診断係数を前記しきい値として取得することを特徴とするキャビテーション診断装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のキャビテーション診断装置において、
前記記憶手段は、前記調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの診断係数と前記調節弁の相対容量係数との関係を線形近似した関数をあらかじめ記憶し、
前記判定手段は、前記記憶手段に記憶されている関数を用いて、前記調節弁の現在の相対容量係数から診断係数を算出し、この診断係数を前記しきい値とすることを特徴とするキャビテーション診断装置。
【請求項７】
流体が流れる調節弁の上流側の流体圧力Ｐ１を検出する上流側流体圧力検出ステップと、
前記調節弁の下流側の流体圧力Ｐ２を検出する下流側流体圧力検出ステップと、
前記調節弁による圧力損失から回復する途中の流体圧力Ｐ３を検出する回復途中流体圧力検出ステップと、
前記上流側流体圧力検出ステップで検出した上流側流体圧力Ｐ１と前記下流側流体圧力検出ステップで検出した下流側流体圧力Ｐ２と前記回復途中流体圧力検出ステップで検出した回復途中流体圧力Ｐ３とから診断係数を算出する診断係数算出ステップと、
前記調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの診断係数と前記調節弁の相対容量係数との関係をあらかじめ記憶する記憶手段を参照し、この記憶手段に記憶されている情報から前記調節弁の現在の相対容量係数に対応する診断係数をしきい値として求め、前記診断係数算出ステップで算出した診断係数と前記しきい値とを比較することにより、前記調節弁にキャビテーションが発生しているか否かを判定する判定ステップとを備えることを特徴とするキャビテーション診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が流れる調節弁にキャビテーションが発生したか否かを診断するキャビテーション診断装置および診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、調節弁においては、キャビテーション（流体中の圧力の低下によって気泡の発生と崩壊が生じる現象）により騒音や振動が発生し、キャビテーションが酷い場合には弁本体や下流側の配管を損傷させてしまうという問題があった。この問題は調節弁だけではなく、パイプラインなど流体を扱う機器や設備に共通する。したがって、流体を扱う機器や設備においては、キャビテーションの発生をオンラインで常時診断し、早期に対応することで、キャビテーションが発生して重大な損傷を被ることを未然に防止することが望まれている。
【０００３】
キャビテーションの起り難さの指標として、一般的にキャビテーション係数が用いられる（非特許文献１参照）。特許文献１には、キャビテーション係数を用いてキャビテーションの有無を診断する診断装置が開示されている。特許文献１に開示された診断装置では、調節弁に、弁開度を検出する開度指示計と、振動値を検出する振動加速度計とを設けると共に、調節弁の上流側流体圧力を検出する圧力計と、調節弁の上流側流体圧力と下流側流体圧力との差圧を弁差圧として計測する差圧計と、上流側流体圧力と弁差圧と飽和水蒸気圧とに基づいてキャビテーション係数を演算するキャビテーション係数演算器とを設けている。そして、キャビテーションが発生しているときのキャビテーション係数、振動レベル値および弁開度を記録した３次元のデータテーブルをあらかじめ用意しておき、現在計測しているキャビテーション係数、振動レベル値および弁開度と比較することで、キャビテーションの有無を診断するようにしていた。
【０００４】
このように、特許文献１に開示された診断装置では、キャビテーション係数を用いてキャビテーションの有無を診断する。しかしながら、流体の流量とキャビテーション係数とが線形の関係でないので、高精度のキャビテーション診断を実現するためには、実験的に弁開度と圧力条件を変えてキャビテーションが発生しているときのキャビテーション係数を多数求めてデータテーブルにあらかじめ記録しておく必要があり、データテーブルの準備に多大な労力を必要とするという問題点があった。
【０００５】
一方、特許文献２には、データテーブルを用いることなくキャビテーションの有無を診断することができる診断装置が開示されている。この診断装置は、調節弁の上流側流体圧力の所定期間内の変動の大きさを算出すると共に、調節弁の下流側流体圧力の所定期間内の変動の大きさを算出し、下流側流体圧力の変動の大きさが上流側流体圧力の変動の大きさよりも大きい場合に、調節弁にキャビテーションが発生したと判断するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−０９４１６０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７４１７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】加藤  洋治，「キャビテーション  基礎と最近の進歩」，槇書店，１９９９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、特許文献１に開示された診断装置では、データテーブルの準備に多大な労力を必要とするという問題点があった。
一方、特許文献２に開示された診断装置では、データテーブルを不要とすることができる。しかしながら、特許文献２に開示された診断装置では、調節弁の上流側流体圧力の変動の大きさと下流側流体圧力の変動の大きさとを用いてキャビテーションの有無を診断するため、流体を圧送するポンプの脈動の影響を受けてキャビテーションの診断精度が悪化する可能性があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、データの準備に要する労力を軽減することができ、かつ高精度のキャビテーション診断を実現することができるキャビテーション診断装置および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】
【００１０】
本発明のキャビテーション診断装置は、流体が流れる調節弁の上流側の流体圧力Ｐ１を検出する上流側流体圧力検出手段と、前記調節弁の下流側の流体圧力Ｐ２を検出する下流側流体圧力検出手段と、前記調節弁による圧力損失から回復する途中の流体圧力Ｐ３を検出する回復途中流体圧力検出手段と、前記上流側流体圧力検出手段が検出した上流側流体圧力Ｐ１と前記下流側流体圧力検出手段が検出した下流側流体圧力Ｐ２と前記回復途中流体圧力検出手段が検出した回復途中流体圧力Ｐ３とから診断係数を算出する診断係数算出手段と、前記調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの診断係数と前記調節弁の相対容量係数との関係をあらかじめ記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されている情報から前記調節弁の現在の相対容量係数に対応する診断係数をしきい値として求め、前記診断係数算出手段が算出した診断係数と前記しきい値とを比較することにより、前記調節弁にキャビテーションが発生しているか否か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。
【００１１】
また、本発明のキャビテーション診断装置の１構成例において、前記診断係数算出手段は、前記診断係数を（Ｐ２−Ｐ３）／Ｐ１により算出することを特徴とするものである。
また、本発明のキャビテーション診断装置の１構成例において、前記診断係数算出手段は、飽和水蒸気圧をＰｖとしたとき、前記診断係数を（Ｐ２−Ｐ３）／（Ｐ１−Ｐｖ）により算出することを特徴とするものである。
また、本発明のキャビテーション診断装置の１構成例において、前記診断係数算出手段は、前記上流側流体圧力Ｐ１と前記下流側流体圧力Ｐ２と前記回復途中流体圧力Ｐ３の各々について所定期間内の平均値を算出し、これらの平均値を用いて前記診断係数を算出することを特徴とするものである。
また、本発明のキャビテーション診断装置の１構成例において、前記記憶手段は、前記調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの診断係数と前記調節弁の相対容量係数との組からなるデータをあらかじめ記憶し、前記判定手段は、前記記憶手段から、前記調節弁の現在の相対容量係数に対応する診断係数を前記しきい値として取得することを特徴とするものである。
また、本発明のキャビテーション診断装置の１構成例において、前記記憶手段は、前記調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの診断係数と前記調節弁の相対容量係数との関係を線形近似した関数をあらかじめ記憶し、前記判定手段は、前記記憶手段に記憶されている関数を用いて、前記調節弁の現在の相対容量係数から診断係数を算出し、この診断係数を前記しきい値とすることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のキャビテーション診断方法は、流体が流れる調節弁の上流側の流体圧力Ｐ１を検出する上流側流体圧力検出ステップと、前記調節弁の下流側の流体圧力Ｐ２を検出する下流側流体圧力検出ステップと、前記調節弁による圧力損失から回復する途中の流体圧力Ｐ３を検出する回復途中流体圧力検出ステップと、前記上流側流体圧力検出ステップで検出した上流側流体圧力Ｐ１と前記下流側流体圧力検出ステップで検出した下流側流体圧力Ｐ２と前記回復途中流体圧力検出ステップで検出した回復途中流体圧力Ｐ３とから診断係数を算出する診断係数算出ステップと、前記調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの診断係数と前記調節弁の相対容量係数との関係をあらかじめ記憶する記憶手段を参照し、この記憶手段に記憶されている情報から前記調節弁の現在の相対容量係数に対応する診断係数をしきい値として求め、前記診断係数算出ステップで算出した診断係数と前記しきい値とを比較することにより、前記調節弁にキャビテーションが発生しているか否かを判定する判定ステップとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、キャビテーション係数を用いる従来の診断装置に比べて、同等の診断精度を維持しつつ記憶手段に記憶させるデータの量を減らすことができるので、データの準備に要する労力を軽減することができる。また、本発明では、上流側流体圧力の変動の大きさと下流側流体圧力の変動の大きさとを用いる従来の診断装置に比べて、ポンプの脈動の影響を受け難くすることができるので、高精度のキャビテーション診断を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るキャビテーション診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る調節弁の水平断面を示す図である。
【図３】上流側流体圧力と下流側流体圧力と回復途中流体圧力との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るキャビテーション診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る診断係数および従来のキャビテーション係数と、調節弁を流れる流体の相対容量係数との関係を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る診断係数および従来のキャビテーション係数と、調節弁を流れる流体の相対容量係数との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る診断係数および従来のキャビテーション係数と、調節弁を流れる流体の相対容量係数との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る診断係数および従来のキャビテーション係数と、調節弁を流れる流体の相対容量係数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るキャビテーション診断装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のキャビテーション診断装置は、流体が流れる配管３の途中に調節弁１が設けてある構成において、調節弁１の上流側の流体圧力Ｐ１を検出する上流側流体圧力検出器４と、調節弁１の下流側の流体圧力Ｐ２を検出する下流側流体圧力検出器５と、調節弁１による圧力損失から回復する途中の流体圧力Ｐ３を検出する回復途中流体圧力検出器６と、上流側流体圧力Ｐ１と下流側流体圧力Ｐ２と回復途中流体圧力Ｐ３とから診断係数を算出する診断係数算出部７と、キャビテーションが発生するときの診断係数を調節弁１の相対容量係数Ｃｖ％ごとにあらかじめ記憶する記憶部８と、診断係数算出部７が算出した診断係数と記憶部８に記憶されている診断係数とを比較してキャビテーションの有無を診断する判定部９と、診断結果を外部に出力する診断結果出力部１０と、流体の温度を検出する温度センサ３０とを備えている。
【００１６】
図２は調節弁１の水平断面を示す図である。調節弁１は、両側に開口する流通路を有する弁本体１１と、この弁本体１１の内部中央に回動自在に組み込まれたボールプラグ１２と、このボールプラグ１２を水平方向に回動させる弁軸１３とから構成されている。弁本体１１には、流体が流入する一次側（上流側）流通路１４と、ボールプラグ１２が組み込まれるボールキャビティ１５と、流体が流出する二次側（下流側）流通路１６と、回復途中流体圧力Ｐ３の検出用の圧力取り出し口１７とが形成されている。
【００１７】
ボールプラグ１２は、略球状に形成されており、ボールキャビティ１５内に回動自在に嵌挿されている。ボールプラグ１２には、流入側開口部１８と、流体を流す貫通流路１９と、流出側開口部２０とが形成されている。弁本体１１の一次側流通路１４に流入した流体は、流入側開口部１８からボールプラグ１２内に流入し、貫通流路１９を通って流出側開口部２０から二次側流通路１６に排出される。図２の状態は、ボールプラグ１２の流入側開口部１８が一次側流通路１４の位置にあり、一次側流通路１４に連通するボールプラグ１２の開口部分の断面積が最大の状態、すなわち調節弁１の全開状態を示している。
【００１８】
弁軸１３の回動によってボールプラグ１２を水平方向に回動させると、流入側開口部１８が一次側流通路１４の位置からずれるので、一次側流通路１４に連通するボールプラグ１２の開口部分の断面積が減少する。これにより、調節弁１は全開状態から中間の開度状態に移行する。ボールプラグ１２が更に回動すると、流入側開口部１８が一次側流通路１４の位置から完全に外れて、ボールプラグ１２の外周壁が一次側流通路１４を塞ぐので、一次側流通路１４と二次側流通路１６は遮断される。こうして、調節弁１は全閉状態に移行する。このように、ボールプラグ１２の開口部分の断面積を大きくしたり小さくしたりすることで、調節弁１の開度を調節できるようになっている。
【００１９】
図３は上流側流体圧力Ｐ１と下流側流体圧力Ｐ２と回復途中流体圧力Ｐ３との関係を示す図である。図３の縦軸は流体圧力を示し、横軸は調節弁１の上流側の配管３から調節弁１を通って下流側の配管３に至る流路上の位置を示している。調節弁１においては、ボールプラグ１２の部分で流路が絞られるために、流体の圧力損失が生じる。このため、流体圧力は、調節弁１の位置でいったん低下し、その後に回復し始め、下流側流体圧力Ｐ２で概ね安定する。回復途中流体圧力検出器６は、この圧力低下状態から整定後の下流側流体圧力Ｐ２まで回復する途中の流体圧力Ｐ３を検出するものである。回復途中流体圧力検出器６は、調節弁１の圧力取り出し口１７の位置で回復途中流体圧力Ｐ３を検出する。図２の例では、圧力取り出し口１７は、ボールプラグ１２が組み込まれるボールキャビティ１５に形成されている。
【００２０】
次に、本実施の形態のキャビテーション診断装置の動作を図４を参照して説明する。なお、以下で述べる圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐｖは全て絶対圧である。
まず、診断係数算出部７は、上流側流体圧力検出器４が検出した上流側流体圧力Ｐ１を読み取る（ステップＳ１）。同様に、診断係数算出部７は、下流側流体圧力検出器５が検出した下流側流体圧力Ｐ２を読み取る（ステップＳ２）。さらに、診断係数算出部７は、回復途中流体圧力検出器６が検出した回復途中流体圧力Ｐ３を読み取る（ステップＳ３）。
【００２１】
続いて、診断係数算出部７は、上流側流体圧力Ｐ１と下流側流体圧力Ｐ２と回復途中流体圧力Ｐ３の各々について所定期間内の平均値を算出する（ステップＳ４）。平均値を求める算出方法としては、公知の平均値算出方法（例えば移動平均など）を利用することができる。そして、診断係数算出部７は、上流側流体圧力Ｐ１と下流側流体圧力Ｐ２と回復途中流体圧力Ｐ３の各々の平均値を用いて、次式のように診断係数σ２を算出する（ステップＳ５）。
σ２＝（Ｐ２−Ｐ３）／Ｐ１                                      ・・・（１）
【００２２】
診断係数σ２は、飽和水蒸気圧Ｐｖの影響を受ける。そこで、上流側流体圧力Ｐ１と下流側流体圧力Ｐ２と回復途中流体圧力Ｐ３の各々の平均値と、飽和水蒸気圧Ｐｖとを用いて次式のように診断係数σ２を算出することがより好ましい。
σ２＝（Ｐ２−Ｐ３）／（Ｐ１−Ｐｖ）                            ・・・（２）
【００２３】
周知のとおり飽和水蒸気圧Ｐｖは流体の温度で決まる。そこで、診断係数算出部７は、温度センサ３０が検出した流体の温度の値を読み取って、飽和水蒸気圧Ｐｖを計算すればよい。
なお、従来のキャビテーション係数σは、次式により算出することができる。
σ＝（Ｐ２−Ｐｖ）／（Ｐ１−Ｐ２）                              ・・・（３）
【００２４】
次に、判定部９は、調節弁１の開度を設定する開度設定器２から調節弁１の現在の開度を読み取る（ステップＳ６）。判定部９は、調節弁１の現在の開度から調節弁１の現在の相対容量係数Ｃｖ％を求め、記憶部８から、調節弁１の現在の相対容量係数Ｃｖ％に対応する診断係数σ２をしきい値σｔｈとして取得する（ステップＳ７）。
【００２５】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、キャビテーションが発生し始めるときの診断係数σ２およびキャビテーション係数σと、調節弁１を流れる流体の相対容量係数Ｃｖ％との関係を示す図である。相対容量係数Ｃｖ％は調節弁１が全開状態のときの容量係数Ｃｖに対する容量係数Ｃｖの割合を示す。容量係数Ｃｖはバルブの開度により変化し、その求め方は周知であるので、詳細な説明は省略する。なお、相対容量係数Ｃｖ％は調節弁１の流量特性によって異なるが、調節弁１の開度と相対容量係数Ｃｖ％との関係を事前に調べておくことにより、調節弁１の現在の開度から調節弁１の現在の相対容量係数Ｃｖ％を求めることが可能である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、それぞれ調節弁１の口径が８０Ａ、５０Ａ、４０Ａ、１５Ａのときの特性を示している。
【００２６】
キャビテーションが発生し始めたか否かは、発生した気泡が破裂したときに発生する音（チリチリ音）を聞き取るか、あるいは高周波の圧力振動を振動計で計測するなどの方法で判断する。つまり、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、調節弁１の開度を固定し、調節弁１の前後差圧を変えて流体圧力を上昇させながら音や圧力振動を観測し、キャビテーションが発生し始めたと判断したときのポイントの圧力条件から計算される診断係数σ２を、キャビテーションが発生し始めるときの診断係数σ２としてプロットした図である。このような診断係数σ２を求める実験を、調節弁１の開度ごとに行えばよい。なお、このときの診断係数σ２の計算には、式（３）を用いている。同様に、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示したキャビテーション係数σは、キャビテーションが発生し始めたと判断したときのポイントの圧力条件から計算されるキャビテーション係数σをプロットしたものである。
【００２７】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）から明らかなように、キャビテーションが発生し始めるときのキャビテーション係数σは、相対容量係数Ｃｖ％と線形の関係ではない。このため、キャビテーション係数σを用いて高精度のキャビテーション診断を実現するためには、相対容量係数Ｃｖ％とキャビテーション係数σとの組からなるデータをできるだけ細かく求めてデータテーブルにあらかじめ記録しておく必要がある。
【００２８】
一方、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、キャビテーションが発生し始めるときの診断係数σ２は、相対容量係数Ｃｖ％が大きくなるほど大きくなり、相対容量係数Ｃｖ％と概ね線形の関係にあることが分かる。したがって、本実施の形態では、相対容量係数Ｃｖ％と診断係数σ２との組からなるデータの数が少ない場合でも、高精度のキャビテーション診断を実現することができる。
【００２９】
本実施の形態のキャビテーション診断装置の記憶部８には、以上のようにして求められた、相対容量係数Ｃｖ％と診断係数σ２との組からなるデータがあらかじめ記録されている。したがって、判定部９は、記憶部８から、調節弁１の現在の相対容量係数Ｃｖ％に対応する診断係数σ２をしきい値σｔｈとして取得することができる（ステップＳ７）。ただし、上記のとおり記憶部８に記録されているデータ数が少ないので、調節弁１の現在の相対容量係数Ｃｖ％に対応する診断係数σ２が記憶部８に記録されていない場合もある。このような場合、判定部９は、記憶部８に記録されているデータのうち、現在の相対容量係数Ｃｖ％よりも小さい相対容量係数Ｃｖ％に対応する診断係数σ２のデータと現在の相対容量係数Ｃｖ％よりも大きい相対容量係数Ｃｖ％に対応する診断係数σ２のデータとを基に線形補間演算を行い、現在の相対容量係数Ｃｖ％に対応する診断係数σ２を算出すればよい。
【００３０】
そして、判定部９は、ステップＳ５で算出した診断係数σ２とステップＳ７で取得したしきい値σｔｈとを比較する（ステップＳ８）。判定部９は、ステップＳ５で算出した診断係数σ２がしきい値σｔｈ以上の場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、キャビテーションが発生していると判定し（ステップＳ９）、診断係数σ２がしきい値σｔｈ未満の場合、キャビテーションが発生していないと判定する（ステップＳ１０）。
【００３１】
診断結果出力部１０は、判定部９による診断結果を出力する（ステップＳ１１）。このときの出力方法としては、診断結果信号の出力、診断結果の表示、あるいはキャビテーションの発生を知らせるランプの点滅などがある。
以上のステップＳ１〜Ｓ１１の処理が、診断装置の動作が終了するまで（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、一定時間ごとに行われる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態では、特許文献１に開示された診断装置に比べて、同等の診断精度を維持しつつ記憶部８のデータの数を減らすことができるので、データの準備に要する労力を軽減することができる。また、本実施の形態では、特許文献２に開示された診断装置に比べて、ポンプの脈動の影響を受け難くすることができるので、高精度のキャビテーション診断を実現することができる。
【００３３】
なお、ステップＳ４の平均化処理は必須の処理ではない。基本的には、圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の瞬時値で診断係数σ２を算出してキャビテーションの有無を診断することは可能である。但し、現実には配管内の圧力はポンプの脈動や調節弁の開閉などにより常に変動していることが想定され、圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の出力を収集するにしても、まったく同じ瞬間の圧力にはならないので、診断係数σ２は算出の度にばらつくことになる。診断係数σ２の算出の度にキャビテーションの診断結果が反転することは好ましくない。そこで、本実施の形態では、配管内の圧力変動の外乱の影響により診断結果が不安定になることを避けるために、圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の平均化処理などの処理をステップＳ４で行っている。安定した診断を行うための方法としては、本実施の形態のように圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の平均値を用いて診断係数σ２を算出する方法の他に、圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の瞬時値を用いて算出した診断係数σ２を所定期間で平均化し、平均化した診断係数σ２でキャビテーションの有無を診断する方法や、圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の瞬時値を用いて診断係数σ２を算出して個々の診断係数σ２ごとに診断結果を求め、キャビテーション有りという診断結果とキャビテーション無しという診断結果の所定期間内での割合から最終的な診断結果を得る方法などがある。
【００３４】
［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。本実施の形態においても、キャビテーション診断装置の構成および処理の流れは第１の実施の形態と同様であるので、図１、図４の符号を用いて説明する。第１の実施の形態で説明したとおり、キャビテーションが発生し始めるときの診断係数σ２は、相対容量係数Ｃｖ％と概ね線形の関係にある。そこで、キャビテーションが発生し始めるときの診断係数σ２と相対容量係数Ｃｖ％との関係を線形近似した関数ｆ（Ｃｖ％）を記憶部８にあらかじめ登録しておけばよい。
【００３５】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、キャビテーションが発生し始めるときの診断係数σ２と調節弁１の相対容量係数Ｃｖ％との関係を線形近似した直線を、それぞれ図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に追加した図である。図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、それぞれ調節弁１の口径が８０Ａ、５０Ａ、４０Ａ、１５Ａのときの特性を示している。図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）、図８（Ｂ）における８０はキャビテーションが発生し始めるときの診断係数σ２と調節弁１の相対容量係数Ｃｖ％との関係を線形近似した直線である。
【００３６】
調節弁１の口径が８０Ａの場合、関数ｆ（Ｃｖ％）は次式のようになる。決定係数Ｒ2は０．９９８９である。
ｆ（Ｃｖ％）＝０．１７６７Ｃｖ％＋０．０２１３                  ・・・（４）
【００３７】
調節弁１の口径が５０Ａの場合、関数ｆ（Ｃｖ％）は次式のようになる。決定係数Ｒ2は０．９６２７である。
ｆ（Ｃｖ％）＝０．２２８Ｃｖ％＋０．０９                        ・・・（５）
【００３８】
調節弁１の口径が４０Ａの場合、関数ｆ（Ｃｖ％）は次式のようになる。決定係数Ｒ2は０．９７９６である。
ｆ（Ｃｖ％）＝０．２Ｃｖ％＋０．０３３３                        ・・・（６）
【００３９】
調節弁１の口径が１５Ａの場合、関数ｆ（Ｃｖ％）は次式のようになる。決定係数Ｒ2は０．９９７３である。
ｆ（Ｃｖ％）＝０．１３７５Ｃｖ％＋０．０００８                  ・・・（７）
【００４０】
以上のような関数ｆ（Ｃｖ％）を調節弁１の相対容量係数Ｃｖ％ごとに記憶部８にあらかじめ登録しておけばよい。本実施の形態の判定部９は、ステップＳ７において、記憶部８から調節弁１の現在の相対容量係数Ｃｖ％に対応する関数ｆ（Ｃｖ％）を取得し、この関数ｆ（Ｃｖ％）に調節弁１の現在の相対容量係数Ｃｖ％を代入して、診断係数σ２＝ｆ（Ｃｖ％）を算出すればよい。これにより、調節弁１の現在の相対容量係数Ｃｖ％に対応する診断係数σ２をしきい値σｔｈとして取得することができる。その他の処理は第１の実施の形態と同じである。こうして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
なお、第１、第２の実施の形態では、調節弁の例としてボール弁を例に挙げて説明しているが、他の形式の調節弁にも適用できることは言うまでもない。
第１、第２の実施の形態で説明した診断係数算出部７と記憶部８と判定部９とは、ＣＰＵ、メモリ及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２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】
【００４２】
本発明は、調節弁にキャビテーションが発生したか否かを診断する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…調節弁、２…開度設定器、３…配管、４…上流側流体圧力検出器、５…下流側流体圧力検出器、６…回復途中流体圧力検出器、７…診断係数算出部、８…記憶部、９…判定部、１０…診断結果出力部、１１…弁本体、１２…ボールプラグ、１３…弁軸、１４…一次側流通路、１５…ボールキャビティ、１６…二次側流通路、１７…圧力取り出し口、１８…流入側開口部、１９…貫通流路、２０…流出側開口部、３０…温度センサ。
【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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