(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント機器に設置され、前記プラント機器に関する情報を計測する加速度センサと、
前記加速度センサから計測情報を収録すると共に無線通信機能を備えた収録装置と、
前記収録装置との間で無線通信を実施する基地局と、
前記基地局に接続され、前記収録装置で収録された前記プラント機器に関する計測情報に基づき、前記プラント機器またはプラントの状態を監視する監視装置とを備え、
前記収録装置は、前記加速度センサの計測情報について前記プラント機器に異常が生じた場合に発生する振動数あるいは前記プラント機器の固有振動数に基づく周波数範囲を通過させるフィルタ部と、前記加速度センサの計測情報、前記プラント機器に異常が生じた場合に発生する振動数あるいは前記プラント機器の固有振動数における特徴周波数、簡易判定しきい値を保存する記録部と、前記フィルタ部を通過した前記加速度センサの計測情報の成分から算出された絶対値の最大値または実行値と、前記特徴周波数との乗算により速度あるいは変位を評価値として算出し、前記評価値と前記簡易判定しきい値とを比較してプラント機器の状態を一次的に判定する簡易判定処理部とを備え、
前記収録装置は、前記評価値が前記簡易判定しきい値を超えると、前記監視装置に前記評価値が前記簡易判定しきい値を超えたことを通知し、
前記監視装置は、前記通知がされると、前記記録部に保存された前記計測情報の加速度波形を用いて積分回路によって速度波形または変位波形を求め、周波数分析して詳細判定しきい値と比較する詳細判定を行うことを特徴とするプラント監視システム。
【請求項２】
前記収録装置は、
前記加速度センサの計測情報の成分から算出された絶対値の最大値または実行値を前記記録部に保存するとともに、
前記加速度センサの計測情報の成分から算出された絶対値の最大値または実行値が最大となる前記加速度センサの計測情報を前記記録部に保存することを特徴とする請求項１に記載のプラント監視システム。
【請求項３】
収録装置がプラント機器に関する計測情報を加速度センサから収録し、
前記収録装置が前記計測情報を、基地局を経て監視装置に無線通信で送信し、
前記監視装置が、前記計測情報からプラント機器またはプラントの状態を監視するプラント監視方法であって、
前記収録装置は、前記加速度センサの計測情報を前記プラント機器に異常が生じた場合に発生する振動数あるいは前記プラント機器の固有振動数に基づく周波数範囲が通過するフィルタ部を通して簡易判定処理部に出力し、
前記簡易判定処理部が、前記フィルタ部を通った前記加速度センサの計測情報の成分から算出された絶対値の最大値または実行値と、前記特徴周波数との乗算により速度あるいは変位を評価値として算出し、前記評価値と簡易判定しきい値とを比較してプラント機器の状態を一次的に判定し、
前記評価値が前記簡易判定しきい値を超えると、前記監視装置に前記評価値が前記簡易判定しきい値を超えたことを通知し、
前記監視装置は、前記通知がされると、前記記録部に保存された前記計測情報の加速度波形を用いて積分回路によって速度波形または変位波形を求め、周波数分析して詳細判定しきい値と比較する詳細判定を行うことを特徴とするプラント監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント機器に設置されたセンサからの計測情報を収録装置で収録し、この計測情報を用いてプラントおよびプラント機器の状態を監視するプラント監視システムおよびプラント監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントにおいては、プラントおよびプラントを構成するプラント機器に発生した異常を早期に検知して、その健全性を維持、確保することを目的として、振動やプロセス値をオンラインで常時監視、あるいはオフラインで定期的に監視している。
【０００３】
一般にオンラインの監視では、監視対象物に設置された検出器と、検出器が検出したデータを送信する信号ケーブルと、中央制御室等に設置され、信号ケーブルに接続されたデータ収集監視装置とを備えたプラント監視システムが用いられる。信号ケーブルはプラント内に敷設される。データ収集監視装置は、信号ケーブルを介して検出器が送信したデータを受信し、保存し、解析処理を行う。また、プラント内に設置されたＰＨＳ等の電話通信回線を利用して検出器とデータ収集監視装置との間でデータを送受信するプラント監視システムを用いたオンラインの監視も行われつつある。
【０００４】
他方、オフラインの監視では、監視対象物に検出器を常設または仮設して、携帯型の記録端末を現場に持ち込み、検出器が検出したデータを携帯型の記録端末に受信して記録するプラント監視システムが用いられる。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載のプラント監視システムでは、弁に取り付けたセンサの出力から弁の開閉状態を読み取り、中継器を介して検査する。
【０００６】
また、従来のプラント監視システムでは、プラント機器である回転機器に加速度計や変位計などの検出器を設置し、軸受部の加速度振動や回転軸の変位量を計測し、回転機器の振動レベルや、回転数と同期した振動成分の変化量を監視し、回転機器の異常の早期な検知や異常の原因を推定して対策の支援を行う監視システムが提案されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のプラント監視システムのように、検出器とデータ収集監視装置との間が信号ケーブルで接続されたオンラインの監視システムでは、検出器の設置範囲や設置点数が制限され、多点の監視や広範囲の監視を必要とする場合は、監視システムは大規模な構成になる。また、検出器とデータ収集監視装置との間のデータの送受信にＰＨＳ等の電話通信回線を利用する場合は、本来プラント内での通話利用が主目的であることや、回線数が限られていることもあり、この電話通信回線をデータ通信で占有することは望ましくない。
【０００８】
そこで、特許文献２に記載のプラント監視システムでは、検出器と小型の無線通信器とを組み合わせた無線センサと呼ばれるデータ収録器（センサネット端末）をプラント内に多数配置し、検出器が検出したデータを無線伝送により収集する監視システムが提案されている。この監視システムは、無線通信によって検出したデータを伝送するため、それぞれの検出器からデータ収集監視装置に信号ケーブルを敷設する必要がなく、プラント内で広範囲かつ多点の監視を可能とする。
【０００９】
また、オフラインの監視システムについても、点検員の巡視による場合、監視対象物の数が多く、広範囲に分布していることから、あらかじめ監視対象物に無線センサを設置しておき、巡回時に点検員が近づいた無線センサが送信したデータを携帯型の記録端末で受信することが可能な監視システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−３０８５４０号公報
【特許文献２】特開２００５−１６４３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
無線センサは、電源としてバッテリを搭載しているか、あるいは外部エネルギを変換して電源としているものが大部分である。バッテリの場合は、その容量に制限があるため交換が必要になる。また、外部エネルギを変換して電源とするものは、十分な電力を得るために変換部が大型化する等の課題がある。これらの課題を解決するため、無線センサの省電力化が必要である。
【００１１】
無線センサの省電力化は、その構成の面では、部品点数の削減や低性能な部品の使用などによって部品構成を簡素化し消費電力を低減させることを要する。他方、無線センサの動作の面では、部品が動作する時間を短くしたり、動作不要なときの消費電力を抑えたりといった制御の工夫が必要となる。このような無線センサの動作の制御は、無線センサを構成するメモリ領域に記録された制御プログラムが行う。
【００１２】
消費電力の観点から動作を最適にする制御プログラムでは、動作モードの制御ケースの増加によってプログラムが大型化する。そうすると、大型化した制御プログラムを記録するメモリ領域を増やす必要があり、このことは部品構成の簡素化と相反することになる。したがって、無線センサ全体で消費電力を抑えるためには制御プログラムも可能な限り簡素化させる必要がある。
【００１３】
振動を計測し、解析し、設定した監視しきい値との比較によってプラントおよびプラント機器の健全性を判断する監視システムの場合には、多くは検出器のセンサ部に加速度計を用いて加速度を計測し、この加速度から速度や変位を算出してプラントおよびプラント機器の健全性を判断する。この場合、加速度から速度や変位を算出する積分回路が必要になる。あるいは加速度から速度、変位に変換するための演算プログラムをメモリ領域に搭載する必要がある。無線センサに積分回路を構成する部品を増加させることや、演算プログラムの搭載に伴ってメモリ領域を増加させることは、無線センサの消費電力を増加させる。
【００１４】
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、構成部品や制御プログラムを極力簡素化し、プラントおよびプラント機器の健全性を判定可能とするプラント監視システム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】
【００１５】
前記の課題を解決するため本発明では、プラント機器に設置され、前記プラント機器に関する情報を計測する加速度センサと、前記加速度センサから計測情報を収録すると共に無線通信機能を備えた収録装置と、前記収録装置との間で無線通信を実施する基地局と、
前記基地局に接続され、前記収録装置で収録された前記プラント機器に関する計測情報に基づき、前記プラント機器またはプラントの状態を監視する監視装置とを備え、前記収録装置は、前記加速度センサの計測情報について前記プラント機器に異常が生じた場合に発生する振動数あるいは前記プラント機器の固有振動数に基づく周波数範囲を通過させるフィルタ部と、前記加速度センサの計測情報、前記プラント機器に異常が生じた場合に発生する振動数あるいは前記プラント機器の固有振動数における特徴周波数、簡易判定しきい値を保存する記録部と、前記フィルタ部を通過した前記加速度センサの計測情報の成分から算出された絶対値の最大値または実行値と、前記特徴周波数との乗算により速度あるいは変位を評価値として算出し、前記評価値と前記簡易判定しきい値とを比較してプラント機器の状態を一次的に判定する簡易判定処理部とを備え、前記収録装置は、前記評価値が前記簡易判定しきい値を超えると、前記監視装置に前記評価値が前記簡易判定しきい値を超えたことを通知し、前記監視装置は、前記通知がされると、前記記録部に保存された前記計測情報の加速度波形を用いて積分回路によって速度波形または変位波形を求め、周波数分析して詳細判定しきい値と比較する詳細判定を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、収録装置がプラント機器に関する計測情報を加速度センサから収録し、前記収録装置が前記計測情報を、基地局を経て監視装置に無線通信で送信し、前記監視装置が、前記計測情報からプラント機器またはプラントの状態を監視するプラント監視方法であって、前記収録装置は、前記加速度センサの計測情報を前記プラント機器に異常が生じた場合に発生する振動数あるいは前記プラント機器の固有振動数に基づく周波数範囲が通過するフィルタ部を通して簡易判定処理部に出力し、前記簡易判定処理部が、前記フィルタ部を通った前記加速度センサの計測情報の成分から算出された絶対値の最大値または実行値と、前記特徴周波数との乗算により速度あるいは変位を評価値として算出し、前記評価値と簡易判定しきい値とを比較してプラント機器の状態を一次的に判定し、前記評価値が前記簡易判定しきい値を超えると、前記監視装置に前記評価値が前記簡易判定しきい値を超えたことを通知し、前記監視装置は、前記通知がされると、前記記録部に保存された前記計測情報の加速度波形を用いて積分回路によって速度波形または変位波形を求め、周波数分析して詳細判定しきい値と比較する詳細判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、構成部品や制御プログラムを極力簡素化し、プラントおよびプラント機器の健全性を判定可能とするプラント監視システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係るプラント監視システムについて、図１から図７を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るプラント監視システムの構成を示す無線ネットワーク図である。
【００２０】
図１に示すように、プラント４０は、複数のプラント機器４１と、プラント監視システム１とを備える。プラント監視システム１は、プラント機器４１に設置され、プラント機器４１に関する情報を計測する少なくとも１つの加速度センサ２と、加速度センサ２に接続されて加速度センサ２からの計測情報を収録すると共に無線通信機能を備えた収録装置３と、少なくとも１つの収録装置３との間で無線通信Ｗを実施する基地局４と、基地局４に接続されて収録装置３および基地局４の動作を制御し、かつ収録装置３が収録した計測情報に基づいてプラント４０全体あるいはプラント機器４１の状態を監視する監視装置５とを備える。
【００２１】
プラント監視システム１では、監視装置５が基地局４に接続され、監視装置５と基地局４とを移動できる。監視装置５を点検員が所持して移動することにより、監視装置５は、無線通信が可能な範囲にある収録装置３との間で、基地局４を介して通信を確立することができる。
【００２２】
収録装置３は、基地局４あるいは他の収録装置３との間で無線通信を実施する機能を有する。複数の収録装置３で相互に無線通信が可能であることから、監視装置５との間で制御信号や加速度センサ２で計測された計測情報を、基地局４を介し中継して送受信することができる。
【００２３】
図２は、本発明に係るプラント監視システムの他の例を示す無線ネットワーク図である。
【００２４】
図２に示すように、プラント４０に設けられたプラント監視システム１Ａは、プラント内にあるＬＡＮ等の通信回線６に基地局４が接続される。プラント４０内の各所に設置された複数の基地局４を介して、監視装置５は収録装置３との間で通信が可能になる。
【００２５】
図３は、本発明に係るプラント監視システムの収録装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図３に示すように、収録装置３は、第一判定処理部９と、記録部１０と、無線送受信部１１と、計時機能部１２と、ＣＰＵ１３と、電源部１４とを有する。
【００２７】
第一判定処理部９は、監視対象機器としてのプラント機器４１に設置された少なくとも一つの加速度センサ２に接続される。また、第一判定処理部９は、加速度センサ２で計測されたプラント機器４１に関する計測情報のうち、所望の周波数範囲の計測情報の成分に着目して記録部１０に記録された簡易判定しきい値と比較してプラント機器４１の状態を一次判定する。
【００２８】
第一判定処理部９は、Ａ／Ｄ変換部１７と、フィルタ部１８と、簡易判定処理部１９とを有する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部１７は、監視対象機器としてのプラント機器４１に少なくとも一つ設置された加速度センサ２に接続され、加速度センサ２にて計測されたプラント機器４１に関するアナログ信号である計測情報をデジタル信号に変換する。ここで、計測情報は、プラント機器４１の振動波形でありプラント機器４１の状態を表す物理量である。Ａ／Ｄ変換部１７から出力される計測情報のデジタル信号は、メモリ（図示省略）または記録部１０に一時的に記録されて保存される。
【００３０】
フィルタ部１８は、Ａ／Ｄ変換部１７によって変換された計測情報のデジタル信号について、所望の周波数範囲の計測情報の成分のみを通過させるフィルタ、いわゆる帯域通過フィルタ（バンドパスフィルタ）である。フィルタ部１８はプラント機器４１の性質に合わせてハイパスフィルタやローパスフィルタを用いることもできる。
【００３１】
簡易判定処理部１９は、フィルタ部１８を通過した所望の周波数範囲の計測情報の成分に対応した評価値を算出し、この評価値と、プラント機器４１に対応する簡易判定しきい値とを比較してプラント機器４１の状態を一次的に判定する。評価値が簡易判定しきい値を超えている場合は、計測情報のデジタル信号を記録部１０に保存するとともに、無線送受信部１１を介して基地局４に評価値が簡易判定しきい値を超えたことを通知する。また、評価値が簡易判定しきい値を超えた場合に、計測情報のデジタル信号を無線送受信部１１を介して基地局４に送信することもできる。
【００３２】
ここで、所望の周波数範囲の計測情報の成分とは、プラント機器４１に異常が生じた場合に発生する振動数あるいは機器の固有振動数のような特徴周波数に基づく範囲である。特徴周波数とは、例えば回転機械の場合には、軸系の回転周波数や回転周波数の倍数となる周波数や、転がり軸受に傷が生じた場合に発生する特徴的な周波数をいう。また、プラント機器４１の固有値解析や減衰波形の計測から求められた固有振動数をいう。
【００３３】
また、簡易判定しきい値とは、所望の周波数範囲における速度成分Ｖｌｍｔおよび変位成分Ｄｌｍｔの上限値である。
【００３４】
さらに、評価値は、所望の周波数範囲の計測情報の成分、すなわち加速度波形から算出されるプラント機器４１の速度Ｖおよび変位Ｄであり、［数１］、［数２］、［数３］および［数４］により算出される。なお、加速度波形の実効値ａｒｍｓから評価値を算出して判定する場合は［数１］と［数２］とを用い、加速度波形の絶対値の最大値ａｍａｘから評価値を算出して判定する場合は［数３］と［数４］とを用いる。
【００３５】
すなわち、収録装置３は、所望の周波数範囲を通過させるフィルタ部１８を有することによって、加速度波形から速度Ｖおよび変位Ｄを簡易的に算出してプラント機器４１の状態を一時的に判定する。
【００３６】
評価値である速度Ｖおよび変位Ｄは次のように算出される。  
［数１］
Ｖｒｍｓ＝ａｒｍｓ／（２×π×ｆ）
Ｖｒｍｓ：速度（実効値）
ａｒｍｓ：加速度（実効値）
π：円周率
ｆ：特徴周波数
［数２］
Ｄ＝√２×ａｒｍｓ／（２×π×ｆ）２
Ｄ：変位
ａｒｍｓ：加速度（実効値）
π：円周率
ｆ：特徴周波数
［数３］
Ｖｍａｘ＝ａｍａｘ／（２×π×ｆ）
Ｖｍａｘ：速度
ａｍａｘ：加速度（絶対値の最大値）
π：円周率
ｆ：特徴周波数
［数４］
Ｄ＝ａｍａｘ／（２×π×ｆ）２
Ｄ：変位
ａｍａｘ：加速度（絶対値の最大値）
π：円周率
ｆ：特徴周波数
【００３７】
具体的には、加速度波形の実効値ａｒｍｓから評価値を算出して判定する場合は、所望の周波数範囲の計測情報の成分、すなわち所望の周波数範囲の加速度波形の実効値ａｒｍｓを算出し、次いで、実効値ａｒｍｓから［数１］および［数２］によって速度の実効値Ｖｒｍｓおよび変位Ｄを求めて、速度の実効値Ｖｒｍｓおよび変位Ｄと簡易判定しきい値である所望の周波数範囲における速度成分Ｖｌｍｔおよび変位成分Ｄｌｍｔとを比較する。速度の実効値Ｖｒｍｓおよび変位Ｄのいずれか一方もしくは両方が、速度成分Ｖｌｍｔおよび変位成分Ｄｌｍｔを超えたときは、簡易判定処理部１９は、計測情報のデジタル信号を記録部１０に記録し保存する。このとき、簡易判定処理部１９は、計測情報のデジタル信号とともに加速度の実効値ａｒｍｓを記録部１０に記録し保存することもできる。
【００３８】
また、加速度波形の絶対値の最大値ａｍａｘから評価値を算出して判定する場合は、所望の周波数範囲の計測情報の成分、すなわち所望の周波数範囲の加速度波形から絶対値の最大値ａｍａｘを検索し、次いで、加速度の絶対値の最大値ａｍａｘから［数３］および［数４］によって速度Ｖｍａｘおよび変位Ｄを求めて、速度Ｖｍａｘおよび変位Ｄと簡易判定しきい値である所望の周波数範囲における速度成分Ｖｌｍｔおよび変位成分Ｄｌｍｔとを比較する。速度Ｖｍａｘおよび変位Ｄのいずれか一方もしくは両方が、速度成分Ｖｌｍｔおよび変位成分Ｄｌｍｔを超えたときは、簡易判定処理部１９は、計測情報のデジタル信号を記録部１０に記録し保存する。このとき、簡易判定処理部１９は、計測情報のデジタル信号とともに加速度の絶対値の最大値ａｍａｘを記録部１０に記録し保存することもできる。
【００３９】
なお、簡易判定しきい値である所望の周波数範囲における速度成分Ｖｌｍｔおよび変位成分Ｄｌｍｔとは、それぞれ［数１］および［数２］または［数３］および［数４］のいずれを一時的な判定に用いるか否かによって、プラント機器４１の特徴周波数から所要に設定される。
【００４０】
記録部１０は、少なくとも自己の識別子と、通信可能な他の収録装置３の識別子と、［数１］および［数２］や加速度波形の実効値を算出する演算プログラムまたは［数３］および［数４］や加速度の絶対値の最大値を検索する演算プログラムと、収録装置３の制御プログラムと、プラント機器４１の特徴周波数と、簡易判定しきい値とを記録し保存する。また、Ａ／Ｄ変換部１７によってデジタル信号に変換された計測情報を記録し保存することもできる。
【００４１】
無線送受信部１１は、基地局４や他の収録装置３との間で制御信号、計測情報のデジタル信号および収録装置３の識別子などの情報を無線通信する。記録部１０に保存された計測情報のデジタル信号などの情報は、無線送受信部１１によって、基地局４、または基地局４および他の収録装置３を経由して監視装置５から伝送される制御信号によって基地局４、または基地局４および他の収録装置３を経由して監視装置５へ無線送信される。
【００４２】
計時機能部１２は、収録装置３に内蔵されて時を刻み、基地局４を介して監視装置５から送信される正確な時刻情報によって時間ずれが補正される。
【００４３】
ＣＰＵ１３は、収録装置３の第一判定処理部９、記録部１０、無線送受信部１１、計時機能部１２および電源部１４を制御する。
【００４４】
電源部１４は、収録装置３の第一判定処理部９、記録部１０、無線送受信部１１、計時機能部１２およびＣＰＵ１３を駆動するために、これらへ電力を供給する。電源部１４としては、一次電池や二次電池が使用可能である。また、太陽電池（光電変換素子）や、温度差により発電が可能な熱電変換素子など、外部エネルギにより発電可能なものを使用することが好適である。
【００４５】
収録装置３は、監視装置５から基地局４を介して制御することができる。例えば、監視装置５からの指令によって記録部１０に保存された計測情報を収録装置３から監視装置５に送信させることができる。
【００４６】
記録部１０には、プラント４０またはプラント機器４１の起動時刻、運転時間、点検期間などの時間に関する動作条件が保存できる。収録装置３のＣＰＵ１３は、この動作条件に基づいて、第一判定処理部９、記録部１０、無線送受信部１１、電源部１４を制御して収録装置３を動作させる。動作条件は、プラント４０またはプラント機器４１の運転スケジュールや点検スケジュールをもとに監視装置５によって作成されたものであり、収録装置３へ送信されて、収録装置３の記録部１０に記録され保存される。プラント機器４１においては、起動時、通常運転時、停止時、定期点検時のようなプラント４０の運転状態によって、監視が必要な時と、監視が必要でない時とが存在する。動作条件はこれを反映したものである。収録装置３のＣＰＵ１３は、この動作条件に従って収録装置３を定期的に動作させると共に、動作条件に応じて設定される複数の動作モードのいずれかに切り替えて収録装置３を動作させる。
【００４７】
図４は、本発明に係るプラント監視システムの基地局の構成を示すブロック図である。
【００４８】
図４に示すように、基地局４は、無線送受信部２１と、通信部２２と、記録部２３と、計時機能部２４と、ＣＰＵ２５と、電源部２６とを有する。
【００４９】
無線送受信部２１は、収録装置３との間で無線通信を実施する機能を果たす。
【００５０】
通信部２２は、監視装置５との間で通信を実施する。
【００５１】
記録部２３は、自己の識別子と、基地局４の制御プログラムとを記録し保存する。また、収録装置３から送信された計測情報を一時的に保存する。
【００５２】
計時機能部２４は、基地局４に内蔵されて時を刻み、通信部２２を介して監視装置５から送信される正確な時刻情報によって時間ずれが補正される。
【００５３】
ＣＰＵ２５は、無線送受信部２１、通信部２２、記録部２３、計時機能部２４および電源部２６を制御する。
【００５４】
電源部２６は、基地局４の無線送受信部２１、通信部２２、記録部２３、計時機能部２４およびＣＰＵ２５を駆動するために、これらへ電力を供給する。
【００５５】
図５は、本発明に係るプラント監視システムの監視装置の構成を示すブロック図である。
【００５６】
図５に示すように、監視装置５は、通信部２９と、機器情報管理部３０と、第二判定処理部３１と、スケジュール情報部３２と、表示部３３と、入力部３４と、計時機能部３５と、ＣＰＵ３６と、電源部３７とを有する。監視装置５は、プラント内、またはプラントから離れた遠隔地の中央制御室若しくは事務所内に設置される。
【００５７】
通信部２９は、基地局４との間で通信を実施する。
【００５８】
機器情報管理部３０は、監視対象の各プラント機器４１の名称や設置場所などの各プラント機器４１の識別情報、収録装置３に収録されたプラント機器４１に関する計測情報、プラント機器４１の状態を詳細に判定するための詳細判定しきい値などを管理する。
【００５９】
第二判定処理部３１は、機器情報管理部３０で管理された各プラント機器４１の計測情報と、各プラント機器４１に対応する詳細判定しきい値とを比較することでプラント機器４１の状態を詳細に判定し監視する。
【００６０】
具体的には、例えば収録装置３に収録されたプラント機器４１に関する計測情報、すなわち加速度波形から速度や変位を算出する積分回路により、速度波形および変位波形を求め、速度波形および変位波形を周波数分析してプラント機器４１毎の特徴周波数における詳細判定しきい値と比較することで、プラント機器４１の状態を詳細に判定し監視する。
【００６１】
スケジュール情報部３２は、プラント４０や各プラント機器４１の運転スケジュールおよび点検スケジュール等を保持する。
【００６２】
表示部３３は、第二判定処理部３１で判定されたプラント機器４１の状態などの監視情報を、判定結果と共に表示する。
【００６３】
入力部３４は、監視装置５の操作入力を受け付ける。例えば、収録装置３からプラント機器４１の計測情報について、所望の周波数範囲の計測情報の成分が簡易判定しきい値を超えたことが通知されたときに、入力部３４からの操作入力によって収録装置３から計測情報を送信させることができる。
【００６４】
計時機能部３５は、正確な時刻を保持する。計時機能部３５の時刻情報が収録装置３および基地局４へ送信される。
【００６５】
ＣＰＵ３６は、通信部２９、機器情報管理部３０、第二判定処理部３１、スケジュール情報部３２、表示部３３、計時機能部３５および電源部３７を制御するものであり、例えば通信部２９を制御して、収録装置３へ計測情報の収録と送信を指示する。
【００６６】
電源部３７は、通信部２９、機器情報管理部３０、第二判定処理部３１、スケジュール情報部３２、表示部３３、計時機能部３５およびＣＰＵ３６を駆動するために、これらへ電力を供給する。
【００６７】
次に、プラント４０あるいはプラント機器４１にプラント監視システム１を用いてオンラインの監視を行う場合の動作を説明する。
【００６８】
図６は、本発明に係るプラント監視システムのプラント監視動作を示すフローチャートである。
【００６９】
図６に示すように、まず、ステップＳ１では、収録装置３のＣＰＵ１３は、加速度センサ２からプラント機器４１に関する計測情報を第一判定処理部９に取得する。
【００７０】
次に、ステップＳ２では、第一判定処理部９のＡ／Ｄ変換部１７は、加速度センサ２から取得した計測情報をアナログ信号からデジタル信号に変換してフィルタ部１８に出力する。
【００７１】
次に、ステップＳ３では、収録装置３のＣＰＵ１３は、Ａ／Ｄ変換部１７から出力された計測情報のデジタル信号をメモリまたは記録部１０に一時的に保存する。
【００７２】
次に、ステップＳ４では、第一判定処理部９のフィルタ部１８は、Ａ／Ｄ変換部１７から入力された計測情報のデジタル信号をフィルタ処理して、所望の周波数範囲の計測情報の成分のみを簡易判定処理部１９に出力する。
【００７３】
次に、ステップＳ５では、第一判定処理部９の簡易判定処理部１９は、フィルタ部１８から入力された所望の周波数範囲の計測情報、すなわち加速度波形から、絶対値の最大値ａｍａｘを検索または実効値ａｒｍｓを算出する。
【００７４】
次に、ステップＳ６では、第一判定処理部９の簡易判定処理部１９は、加速度波形の実効値ａｒｍｓから［数１］および［数２］を用いて評価値、すなわち速度の実効値Ｖｒｍｓおよび変位Ｄを求め、または、加速度波形の絶対値の最大値ａｍａｘから［数３］および［数４］を用いて評価値、すなわち速度Ｖｍａｘおよび変位Ｄを求める。
【００７５】
次に、ステップＳ７では、第一判定処理部９の簡易判定処理部１９は、記録部１０に保存された簡易判定しきい値である所望の周波数範囲における速度成分Ｖｌｍｔおよび変位成分Ｄｌｍｔと、評価値である速度の実効値Ｖｒｍｓおよび変位Ｄまたは速度Ｖｍａｘおよび変位Ｄを比較して一次判定する。速度の実効値Ｖｒｍｓおよび変位Ｄまたは速度Ｖｍａｘおよび変位Ｄが速度成分Ｖｌｍｔおよび変位成分Ｄｌｍｔを超える場合はステップＳ８に進む。速度の実効値Ｖｒｍｓおよび変位Ｄまたは速度Ｖｍａｘおよび変位Ｄが速度成分Ｖｌｍｔおよび変位成分Ｄｌｍｔを超えない場合は、処理を終了する。
【００７６】
次に、ステップＳ８では、収録装置３のＣＰＵ１３は、メモリまたは記録部１０に一時的に保存した計測情報のデジタル信号を記録部１０に保存する。
【００７７】
次に、ステップＳ９では、収録装置３のＣＰＵ１３は、無線送受信部１１から基地局４を経て監視装置５に一次判定の結果が、簡易判定しきい値を超えたことを通知して、処理を終了する。このとき、一次判定の結果が簡易判定しきい値を超えたことを通知するとともに、計測情報のデジタル信号を監視装置５に送信することもできる。
【００７８】
なお、プラント監視動作が連続的に行われる場合には、プラント監視動作の処理の終了後、開始に戻ってプラント監視動作を継続する。
【００７９】
次に、プラント４０あるいはプラント機器４１にプラント監視システム１を用いてオンラインの監視を行う場合の動作の他の例を説明する。
【００８０】
図７は、本発明に係るプラント監視システムのプラント監視動作の他の例を示すフローチャートである。
【００８１】
なお、図７のステップＳ１からステップＳ７の処理は、図６のステップＳ１からステップＳ７の処理と同様であり、説明が繰り返しになるので省略する。
【００８２】
図６に示すように、ステップＳ１０では、第一判定処理部９の簡易判定処理部１９は、ステップＳ５で算出した加速度の絶対値の最大値ａｍａｘまたは実効値ａｒｍｓと、記録部１０が保存している今回の処理より前に一次判定の結果が簡易判定しきい値を超えた時の加速度の絶対値の最大値ａｍａｘまたは実効値ａｒｍｓとを比較する。ステップＳ５で算出した加速度の絶対値の最大値ａｍａｘまたは実効値ａｒｍｓが、記録部１０が保存している今回の処理より前に一次判定の結果が簡易判定しきい値を超えた時の加速度の絶対値の最大値ａｍａｘまたは実効値ａｒｍｓよりも大きい場合はステップＳ８Ａに進む。ステップＳ５で算出した加速度の絶対値の最大値ａｍａｘまたは実効値ａｒｍｓが、記録部１０が保存している今回の処理より前に一次判定の結果が簡易判定しきい値を超えた時の加速度の絶対値の最大値ａｍａｘまたは実効値ａｒｍｓよりも大きくない場合はステップＳ１１に進む。
【００８３】
次に、ステップＳ８Ａでは、収録装置３のＣＰＵ１３は、メモリまたは記録部１０に一時的に保存した計測情報のデジタル信号と、ステップＳ５で算出した加速度の絶対値の最大値ａｍａｘまたは実効値ａｒｍｓとを記録部１０に保存してステップＳ９Ａに進む。
【００８４】
次にステップＳ１１では、ステップＳ５で算出した加速度の絶対値の最大値ａｍａｘまたは実効値ａｒｍｓを記録部１０に保存してステップＳ９Ａに進む。
【００８５】
次に、ステップＳ９Ａでは、収録装置３のＣＰＵ１３は、無線送受信部１１から基地局４を経て監視装置５に一次判定の結果が、簡易判定しきい値を超えたことを通知して、処理を終了する。このとき、一次判定の結果が簡易判定しきい値を超えたことを通知するとともに、計測情報のデジタル信号と、保存したすべての加速度の絶対値の最大値ａｍａｘまたは実効値ａｒｍｓとを監視装置５に送信することもできる。
【００８６】
なお、プラント監視動作が連続的に行われる場合には、プラント監視動作の処理の終了後、開始に戻ってプラント監視動作を継続する。
【００８７】
したがって、収録装置３は、加速度センサ２の計測情報の成分から算出された絶対値の最大値ａｍａｘまたは実行値ａｒｍｓを記録部１０に保存するとともに、加速度センサ２の計測情報の成分から算出された絶対値の最大値ａｍａｘまたは実行値ａｒｍｓが最大となる加速度センサ２の計測情報を記録部１０に保存することになる。
【００８８】
監視装置５に収録装置３から一次判定の結果が簡易判定しきい値を超えたことが通知されると、監視装置５の第二判定処理部３１は、積分回路や数値計算プログラムや制御プログラムを用いて加速度波形から速度や変位を算出し、速度波形および変位波形を求め、速度波形および変位波形を周波数分析してプラント機器４１毎の特徴周波数における詳細判定しきい値と比較することで、プラント機器４１の状態を詳細に判定する。
【００８９】
監視装置５の第二判定処理部３１において詳細判定の結果が詳細判定しきい値を超えると、監視装置５の表示部３３には、その旨の表示がされる。具体的には、プラント機器４１の識別情報とともに警告表示がなされる。
【００９０】
本実施形態に係るプラント監視システム１によれば監視装置５のある事務所や中央操作室などの遠隔地でプラント４０内のプラント機器４１の状態を把握できる。
【００９１】
一般に、プラント４０またはプラント機器４１の振動を計測し、あらかじめ設定された判定しきい値に基づいてプラント４０またはプラント機器４１の状況を監視する従来のプラント監視システムの場合、加速度センサ２を用いて加速度を測定し、加速度波形を積分して速度波形および変位波形を算出してプラント４０またはプラント機器４１の状況を判定する。このような従来のプラント監視システムの場合、加速度波形から速度波形および変位波形を算出する積分回路や数値計算プログラムや制御プログラムを備える必要があった。この積分回路や数値計算プログラムや制御プログラムが収録装置３に実装されると、収録装置３の構成部品が増加され、制御プログラム量を増加されることになり、収録装置３の省電力化が困難であった。例えば、加速度センサ２から取得した加速度波形について、ＦＦＴなどの周波数分析を行い、特徴周波数の速度振幅や変位振幅を算出してプラント４０またはプラント機器４１の状況を監視する従来のプラント監視システムの場合は、周波数分析に用いる数値計算プログラムが必要となり、数値計算プログラムの保存および周波数分析の処理に用いるメモリ領域が必要となる。また、周波数分析の際にＣＰＵやメモリを動作させる電力が消費されることになり、収録装置３の省電力化が困難であった。
【００９２】
本実施形態に係るプラント監視システム１の収録装置３によれば、所望の周波数範囲を通過させるフィルタ部１８を備えることで、加速度センサ２から取得された加速度波形から積分のような複雑な数値演算を必要とせず、［数１］から［数４］に示すように速度および変位を簡易的に算出することができる。これによって、収録装置３には積分回路や制御プログラム、複雑な数値計算プログラムの実装が不要になり、収録装置３の省電力化を図ることができる。また、制御プログラムや数値計算プログラムなどのプログラムを記録、保存するとともに、その実行時に利用されるメモリ領域を確保する必要がなく、収録装置３の構成の面からも省電力化を図ることができる。
【００９３】
したがって、本発明に係るプラント監視システム１によれば、構成部品や制御プログラムを極力簡素化し、プラント４０およびプラント機器４１の健全性を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係るプラント監視システムの構成を示す無線ネットワーク図。
【図２】本発明に係るプラント監視システムの他の例を示す無線ネットワーク図。
【図３】本発明に係るプラント監視システムの収録装置の構成を示すブロック図。
【図４】本発明に係るプラント監視システムの基地局の構成を示すブロック図。
【図５】本発明に係るプラント監視システムの監視装置の構成を示すブロック図。
【図６】本発明に係るプラント監視システムのプラント監視動作を示すフローチャート。
【図７】本発明に係るプラント監視システムのプラント監視動作の他の例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００９５】
１  プラント監視システム
２  加速度センサ
３  収録装置
４  基地局
５  監視装置
６  通信回線
９  第一判定処理部
１０  記録部
１１  無線送受信部
１２  計時機能部
１３  ＣＰＵ
１４  電源部
１７  Ａ／Ｄ変換部
１８  フィルタ部
１９  簡易判定処理部
２１  無線送受信部
２２  通信部
２３  記録部
２４  計時機能部
２５  ＣＰＵ
２６  電源部
２９  通信部
３０  機器情報管理部
３１  第二判定処理部
３２  スケジュール情報部
３３  表示部
３４  入力部
３５  計時機能部
３６  ＣＰＵ
３７  電源部
４０  プラント
４１  プラント機器
【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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