JP2021076379A - Detection device, detection system, and detection method - Google Patents

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Abstract

To provide a detection device which detects deterioration of a heat insulating material covering piping.SOLUTION: A detection device comprises: a vibration data acquisition unit which acquires vibration data on detected vibration, the vibration propagating through a heat insulating material covering piping when the piping is vibrated; a computation unit which subjects the vibration data to processing to determine whether or not the vibration data is a complex wave; and a determination unit which determines that deterioration in the heat insulating material occurs when the vibration data is the complex wave. The determination unit makes determination as to whether or not the vibration data is the complex wave on the basis of comparison between waveform data obtained by nth order differential of the vibration data and waveform data obtained by n+2th order differential or a result from frequency analysis of the vibration data.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、配管保温材の劣化の検出装置、検出システムおよび検出方法に関する。 The present invention relates to a device for detecting deterioration of a pipe heat insulating material, a detection system, and a detection method.

従来から、配管の腐食を検出する方法が提供されている。例えば、特許文献１には、超音波を用いて配管の腐食の検出を行う技術が開示されている。また、特許文献２には、配管に打撃を与えて振動を計測し、その振動データを解析することにより、配管外面の腐食の有無を判定する方法が開示されている。製油所などで用いられる配管は、保温材で皮膜され、外部から目視による確認ができないため、これらの方法で配管の腐食を検査することが有効である。 Conventionally, a method for detecting corrosion of pipes has been provided. For example, Patent Document 1 discloses a technique for detecting corrosion of pipes using ultrasonic waves. Further, Patent Document 2 discloses a method of determining the presence or absence of corrosion on the outer surface of a pipe by hitting the pipe, measuring the vibration, and analyzing the vibration data. Since the pipes used in refineries and the like are coated with a heat insulating material and cannot be visually confirmed from the outside, it is effective to inspect the pipes for corrosion by these methods.

特開２００４−３０１５４０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-301540 特開２０１８−１３２３５８号公報JP-A-2018-132358

配管が敷設されて長時間が経過すると、配管だけでなく配管を覆う保温材にも劣化が生じる。保温材が劣化すると、保温材に割れや亀裂が生じ、水分が侵入することにより配管が腐食しやすくなる。保温材の劣化が検出できれば、配管外面の腐食の早期対策にも役立つ。保温材の劣化を検出する方法が求められている。 When the pipes are laid for a long time, not only the pipes but also the heat insulating material covering the pipes deteriorates. When the heat insulating material deteriorates, cracks and cracks occur in the heat insulating material, and moisture invades and the piping is easily corroded. If deterioration of the heat insulating material can be detected, it will be useful as an early countermeasure against corrosion on the outer surface of the pipe. There is a need for a method for detecting deterioration of the heat insulating material.

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる検出装置、検出システムおよび検出方法を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a detection device, a detection system, and a detection method capable of solving the above-mentioned problems.

本発明の一態様によれば、検出装置は、配管を振動させたときに該配管を覆う保温材を伝わって検出された振動データを取得する振動データ取得部と、前記振動データが複合波か否かを判定するための処理を前記振動データに対して行う演算部と、前記振動データが複合波の場合に、前記保温材に劣化が生じていると判定する判定部と、を備える。 According to one aspect of the present invention, the detection device includes a vibration data acquisition unit that acquires vibration data detected through a heat insulating material that covers the pipe when the pipe is vibrated, and whether the vibration data is a composite wave. It is provided with a calculation unit that performs a process for determining whether or not the vibration data is performed, and a determination unit that determines that the heat insulating material has deteriorated when the vibration data is a composite wave.

本発明の一態様によれば、検出システムは、保温材で覆われた配管における前記保温材の劣化を検出する検出システムであって、振動センサと、上記の検出装置と、を有する。 According to one aspect of the present invention, the detection system is a detection system that detects deterioration of the heat insulating material in a pipe covered with the heat insulating material, and includes a vibration sensor and the above-mentioned detection device.

本発明の一態様によれば、検出方法は、配管を振動させたときに該配管を覆う保温材を伝わって検出された振動データを取得するステップと、前記振動データが複合波か否かを判定するための処理を前記振動データに対して行うステップと、前記振動データが複合波の場合に、前記保温材に劣化が生じていると判定するステップと、を含む。 According to one aspect of the present invention, the detection method includes a step of acquiring vibration data detected through a heat insulating material covering the pipe when the pipe is vibrated, and whether or not the vibration data is a composite wave. It includes a step of performing a process for determining the vibration data and a step of determining that the heat insulating material has deteriorated when the vibration data is a composite wave.

本発明によれば、配管保温材の劣化を検出することができる。 According to the present invention, deterioration of the pipe heat insulating material can be detected.

本発明の各実施形態における配管および保温材の構成例を示す第１図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a pipe and a heat insulating material according to each embodiment of the present invention. 本発明の各実施形態における配管および保温材の構成例を示す第２図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a pipe and a heat insulating material according to each embodiment of the present invention. 保温材が正常な状態で計測される波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform measured in the normal state of a heat insulating material. 保温材が劣化した状態で計測される波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform measured in the state which the heat insulating material deteriorated. 本発明の第一実施形態における検出システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detection system in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態における検出方法を説明する第１の図である。It is the first figure explaining the detection method in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態における検出方法を説明する第２の図である。It is a 2nd figure explaining the detection method in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態における検出処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the detection process in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態における検出方法を説明する第１の図である。It is the first figure explaining the detection method in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態における検出方法を説明する第２の図である。It is a 2nd figure explaining the detection method in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態における検出処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the detection process in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態における検出システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detection system in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態における検出方法を説明する図である。It is a figure explaining the detection method in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態における検出処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the detection process in 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明の各実施形態による配管保温材の劣化検出システムについて図１〜図１４を参照して説明する。
（配管、保温材の構成）
図１は、本発明の各実施形態における配管および保温材の構成例を示す第１図である。
図１（ａ）は、配管１０１の配設方向に対して平行な面から見た側面図を示している。保温材１０２は、所定の厚さで円筒状の空洞を中心軸に含む形状を有し、配管１０１の外面を覆っている。保温材１０２は、配管１０１に接触した界面を介して、配管１０１に伝搬する振動波を伝達することができる材料で形成されている。また、配管１０１は、支持部材（シュー、配管を固定・支持する台、枠など）２０２によって支持されている。 Hereinafter, the deterioration detection system for the pipe heat insulating material according to each embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 14.
(Composition of piping and heat insulating material)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a pipe and a heat insulating material according to each embodiment of the present invention.
FIG. 1A shows a side view seen from a plane parallel to the arrangement direction of the pipe 101. The heat insulating material 102 has a shape having a predetermined thickness and includes a cylindrical cavity in the central axis, and covers the outer surface of the pipe 101. The heat insulating material 102 is made of a material capable of transmitting a vibration wave propagating to the pipe 101 through the interface in contact with the pipe 101. Further, the pipe 101 is supported by a support member (shoe, a base for fixing / supporting the pipe, a frame, etc.) 202.

図１（ａ）において、配管１０１同士を接続するフランジ２０１は、保温材１０２から露出されている。フランジ２０１に対して打撃を加えることで、保温材１０２を取り外すことなく、配管１０１に対して打撃を加えることができる。保温材１０２の表面には、振動センサ１１−Ａ，１１−Ｂ，１１−Ｃが設置されている。これらの振動センサは、フランジ２０１に与えられた打撃による振動を検出する。以下、振動センサ１１−Ａ，１１−Ｂを総称して、単に振動センサ１１と記載する場合がある。 In FIG. 1A, the flange 201 connecting the pipes 101 to each other is exposed from the heat insulating material 102. By hitting the flange 201, it is possible to hit the pipe 101 without removing the heat insulating material 102. Vibration sensors 11-A, 11-B, 11-C are installed on the surface of the heat insulating material 102. These vibration sensors detect the vibration caused by the impact given to the flange 201. Hereinafter, the vibration sensors 11-A and 11-B may be collectively referred to as the vibration sensor 11.

図１（ｂ）は、配管１０１の配設方向に対して垂直な面で、線分Ａ−Ａの位置で配管１０１を切断した断面を示している。保温材１０２の外面は、板金１０３により覆われ、打撃波を検出する振動センサ１１−Ｃ（振動センサ１１−Ａ，１１−Ｂも同様）は、板金１０３及び保温材１０２の各々を介して、配管１０１を伝搬する打撃波の波形を検出する。空間１０２Ｂは、配管１０１の外面と保温材１０２の内面との間に形成される空間である。配管１０１の腐食は、空間１０２Ｂに生じることがある。例えば、保温材１０２の劣化により生じた割れ目等からの水分の侵入は、空間１０２Ｂに生じる腐食の原因となり得る。保温材１０２の劣化の検出は、配管１０１の腐食の予兆検知や早期発見に応用することができる。 FIG. 1B shows a cross section of the pipe 101 cut at the position of the line segment AA on a plane perpendicular to the arrangement direction of the pipe 101. The outer surface of the heat insulating material 102 is covered with the sheet metal 103, and the vibration sensor 11-C (the same applies to the vibration sensors 11-A and 11-B) for detecting the striking wave passes through each of the sheet metal 103 and the heat insulating material 102. The waveform of the impact wave propagating in the pipe 101 is detected. The space 102B is a space formed between the outer surface of the pipe 101 and the inner surface of the heat insulating material 102. Corrosion of pipe 101 may occur in space 102B. For example, the intrusion of moisture from cracks or the like caused by deterioration of the heat insulating material 102 may cause corrosion occurring in the space 102B. The detection of deterioration of the heat insulating material 102 can be applied to the detection of signs of corrosion of the pipe 101 and the early detection.

図２は、本発明の各実施形態における配管および保温材の構成例を示す第２図である。
図２に劣化した保温材１０２の一例を示す。製油所などのプラントでは、配管１０１の上に人が乗ったり、配管１０１の上を人が歩いたりすることがある。保温材１０２の劣化は、そのように人に踏みつけられて生じることが多い。劣化が生じると、保温材１０２には、図示するように径方向に空隙１０４が生じ、上側半円が例えば２つに割れる。保温材１０２の外側は、板金１０３によって覆われているので、このような割れは、外部からの目視によって確認することができない。そこで、発明者は、図２に示すように保温材１０２の上側半円を保温材１０２ａと保温材１０２ｂの２つに割り、その外側を板金１０３で覆って、保温材１０２が劣化した状態を模擬した図１に示すような実験環境を構築した。また、その一方で、配管１０１の外側を、劣化のない状態の保温材１０２および板金１０３で覆った正常系の実験環境を構築した。そして、発明者は、それぞれの実験環境で、フランジ２０１に打撃を加えることにより、その打撃波が、保温材１０２の表面で振動センサ１１によってどのように計測されるかを観察した。 FIG. 2 is a second diagram showing a configuration example of a pipe and a heat insulating material according to each embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows an example of the deteriorated heat insulating material 102. In a plant such as a refinery, a person may get on the pipe 101 or a person may walk on the pipe 101. Deterioration of the heat insulating material 102 is often caused by being trampled by a person in this way. When deterioration occurs, the heat insulating material 102 has a gap 104 in the radial direction as shown in the drawing, and the upper semicircle is divided into, for example, two. Since the outside of the heat insulating material 102 is covered with the sheet metal 103, such cracks cannot be visually confirmed from the outside. Therefore, as shown in FIG. 2, the inventor divides the upper semicircle of the heat insulating material 102 into two parts, the heat insulating material 102a and the heat insulating material 102b, and covers the outside with the sheet metal 103 so that the heat insulating material 102 is deteriorated. An experimental environment as shown in FIG. 1 was constructed in a simulated manner. On the other hand, a normal experimental environment was constructed in which the outside of the pipe 101 was covered with a heat insulating material 102 and a sheet metal 103 in a state of no deterioration. Then, in each experimental environment, the inventor observed how the striking wave was measured by the vibration sensor 11 on the surface of the heat insulating material 102 by striking the flange 201.

図３は、保温材が正常な状態で計測される波形の一例を示す図である。図４は、保温材が劣化した状態で計測される波形の一例を示す図である。図３、図４において、縦軸は、振動センサ１１の出力の大きさ、横軸は時間を示している。
保温材１０２が劣化していない実験環境でフランジ２０１に対して打撃を加えた場合、配管１０１を伝搬する打撃波は、配管１０１の外面と保温材１０２との界面において波形が変化すること無く、図３に例示するような正弦波に近しい波形として振動センサ１１により計測される。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a waveform measured in a normal state of the heat insulating material. FIG. 4 is a diagram showing an example of a waveform measured in a state where the heat insulating material is deteriorated. In FIGS. 3 and 4, the vertical axis represents the magnitude of the output of the vibration sensor 11, and the horizontal axis represents time.
When the flange 201 is hit in an experimental environment where the heat insulating material 102 is not deteriorated, the hitting wave propagating in the pipe 101 does not change its waveform at the interface between the outer surface of the pipe 101 and the heat insulating material 102. It is measured by the vibration sensor 11 as a waveform close to a sine wave as illustrated in FIG.

一方、保温材１０２が劣化している実験環境の場合、打撃波の波形が変化して新たな波形形状が生成され、元々の打撃波の波形と、変形した打撃波の波形とが合成され複合波となり、図４に例示する波形が検出される。これは、劣化した保温材１０２の場合、保温材１０２間の空隙１０４で共振が発生し、この共振による振動と、打撃によって発生した振動と合わさり、複合波となるためと考えられる。 On the other hand, in the case of the experimental environment in which the heat insulating material 102 is deteriorated, the waveform of the striking wave changes to generate a new waveform shape, and the original striking wave waveform and the deformed striking wave waveform are combined and composited. It becomes a wave, and the waveform illustrated in FIG. 4 is detected. It is considered that this is because in the case of the deteriorated heat insulating material 102, resonance occurs in the gap 104 between the heat insulating materials 102, and the vibration caused by this resonance is combined with the vibration generated by the impact to form a composite wave.

なお、図２に例示する上側半円の割れは、保温材１０２に生じる代表的な劣化の態様であるが、径方向の割れに限らず、人が踏みつけることによる衝撃によって、保温材１０２の間に様々な大きさ、方向、形状の空隙が生じたり、保温材１０２が複数に分断されたりする。そのような場合にも、劣化によって生じた保温材１０２間の空隙で生じた打撃波に基づく別の振動と、元々の打撃波とが重畳してできる複合波が、振動センサ１１で計測される。 The crack in the upper semicircle illustrated in FIG. 2 is a typical form of deterioration that occurs in the heat insulating material 102, but it is not limited to the crack in the radial direction, but is not limited to the crack in the radial direction. There are gaps of various sizes, directions, and shapes, and the heat insulating material 102 is divided into a plurality of pieces. Even in such a case, another vibration based on the striking wave generated in the gap between the heat insulating materials 102 generated by the deterioration and the composite wave formed by superimposing the original striking wave are measured by the vibration sensor 11. ..

また、フランジ２０１に打撃を与えた場合、打撃点と保温材１０２における劣化箇所と各センサの位置関係により、振動センサ１１−Ａ〜１１−Ｃは性質の異なる振動を検出する。例えば、フランジ２０１と振動センサ１１−Ａの間に保温材１０２の劣化箇所が存在する場合、振動センサ１１−Ａのみが複合波を検出し、振動センサ１１−Ｂ，１１−Ｃが正常波を検出する可能性がある。これは、保温材１０２間の空隙で生じた共振分の振動は、配管１０１を通じて比較的遠い位置まで伝搬することなく、主に保温材１０２内の所定範囲に伝搬するためである。従って、保温材１０２の劣化の影響は、保温材１０２の劣化箇所から所定範囲で計測される振動データにのみ現れる。この性質を利用すると、保温材１０２の劣化箇所を絞り込むことができる。本実施形態では、振動センサ１１が計測する振動データを解析して、振動データが複合波であるか否かに基づいて、保温材１０２の劣化を検出する。また、保温材１０２の劣化を示す振動データが計測された振動センサ１１の設置位置に基づいて、おおよその劣化箇所を特定する。 Further, when the flange 201 is hit, the vibration sensors 11-A to 11-C detect vibrations having different properties depending on the hitting point, the deteriorated portion of the heat insulating material 102, and the positional relationship of each sensor. For example, when there is a deteriorated portion of the heat insulating material 102 between the flange 201 and the vibration sensor 11-A, only the vibration sensor 11-A detects the composite wave, and the vibration sensors 11-B and 11-C generate the normal wave. May be detected. This is because the vibration of the resonance component generated in the gap between the heat insulating materials 102 propagates mainly to a predetermined range in the heat insulating material 102 without propagating to a relatively distant position through the pipe 101. Therefore, the influence of the deterioration of the heat insulating material 102 appears only in the vibration data measured in a predetermined range from the deteriorated portion of the heat insulating material 102. By utilizing this property, the deteriorated portion of the heat insulating material 102 can be narrowed down. In the present embodiment, the vibration data measured by the vibration sensor 11 is analyzed, and the deterioration of the heat insulating material 102 is detected based on whether or not the vibration data is a composite wave. Further, the approximate deteriorated portion is specified based on the installation position of the vibration sensor 11 in which the vibration data indicating the deterioration of the heat insulating material 102 is measured.

以下の各実施形態では、フランジ２０１に打撃を加え、その打撃による振動を解析して保温材１０２の劣化を検出する場合を例に説明を行うが、他の方法として以下のようにしてもよい。支持部材２０２は、配管１０１が保温材１０２から露出する部分で、直接に配管１０１と接触しており、自身に加えられた打撃による打撃波を、配管１０１に対して伝搬させることができる。従って、支持部材２０２に対して打撃を加え、その打撃による振動を振動センサ１１で検出してもよい。また、複数の振動センサ１１を用いることなく、１つの振動センサ１１（例えば、振動センサ１１−Ａ）の設置位置を移動させながらフランジ２０１に打撃を与えてもよい。 In each of the following embodiments, the case where the flange 201 is impacted and the vibration due to the impact is analyzed to detect the deterioration of the heat insulating material 102 will be described as an example, but other methods may be as follows. .. The support member 202 is in direct contact with the pipe 101 at a portion where the pipe 101 is exposed from the heat insulating material 102, and the hitting wave due to the blow applied to itself can be propagated to the pipe 101. Therefore, the support member 202 may be hit and the vibration due to the hit may be detected by the vibration sensor 11. Further, the flange 201 may be hit while moving the installation position of one vibration sensor 11 (for example, the vibration sensor 11-A) without using the plurality of vibration sensors 11.

＜第一実施形態＞
（検出装置の構成）
図５は、本発明の第一実施形態における検出システムの一例を示す図である。
図示するように図５に示す検出システム１は、検出装置１０、振動センサ１１、打撃機構１８及び打撃体１８Ｂを備えている。
打撃機構１８は、例えば、図示しない制御装置により、打撃体１８Ｂ（例えば、ソレノイドリレー、磁歪振動子）を駆動し、フランジ２０１に対して衝突させる。これにより、所定の強度の物理的な打撃をフランジ２０１に加える。あるいは、打撃機構１８を設けず、作業者が、打撃体１８Ｂとしてハンマーなどを用いて、フランジ２０１を叩き、配管１０１に対して打撃を与えてもよい。
振動センサ１１と検出装置１０は接続されていて、振動センサ１１は、計測した振動データを検出装置１０へ出力する。 <First Embodiment>
(Configuration of detection device)
FIG. 5 is a diagram showing an example of a detection system according to the first embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the detection system 1 shown in FIG. 5 includes a detection device 10, a vibration sensor 11, a striking mechanism 18, and a striking body 18B.
The striking mechanism 18 drives the striking body 18B (for example, a solenoid relay or a magnetostrictive oscillator) by a control device (not shown) and causes the striking body 18B to collide with the flange 201. As a result, a physical impact of a predetermined strength is applied to the flange 201. Alternatively, the striking mechanism 18 may not be provided, and the operator may use a hammer or the like as the striking body 18B to hit the flange 201 to strike the pipe 101.
The vibration sensor 11 and the detection device 10 are connected, and the vibration sensor 11 outputs the measured vibration data to the detection device 10.

検出装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置を備えたＰＣ（Personal Computer）やサーバ等のコンピュータである。図示するように検出装置１０は、振動データ取得部１２と、演算部１３と、判定部１４と、出力部１５と、記憶部１６と、を備えている。 The detection device 10 is a computer such as a PC (Personal Computer) or a server provided with an arithmetic unit such as a CPU (Central Processing Unit). As shown in the figure, the detection device 10 includes a vibration data acquisition unit 12, a calculation unit 13, a determination unit 14, an output unit 15, and a storage unit 16.

振動データ取得部１２は、振動センサ１１が計測した振動データを取得する。
演算部１３は、振動データ取得部１２が取得した振動データに対して、振動データが複合波か否かを判定するために必要な所定の処理を行う。第一実施形態では、演算部１３は振動データを２階微分する。また、演算部１３は、２階微分した振動データと、振動データ取得部１２が取得した振動データ（０階微分した振動データ）とを比較して、相関係数Ｒを演算する。 The vibration data acquisition unit 12 acquires the vibration data measured by the vibration sensor 11.
The calculation unit 13 performs predetermined processing necessary for determining whether or not the vibration data is a compound wave with respect to the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit 12. In the first embodiment, the calculation unit 13 differentiates the vibration data into the second derivative. Further, the calculation unit 13 calculates the correlation coefficient R by comparing the second-order differentiated vibration data with the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit 12 (0th-order differentiated vibration data).

判定部１４は、演算部１３により演算された相関係数Ｒが、振動データが複合波であることを示している場合、保温材１０２に劣化が生じていると判定し、そうでない場合、保温材１０２に劣化が生じていないと判定する。より具体的には、判定部１４は、相関係数Ｒが所定の閾値以上の場合に、保温材１０２に劣化が生じていないと判定し、閾値未満の場合に保温材１０２に劣化が生じていると判定する。 The determination unit 14 determines that the heat insulating material 102 has deteriorated when the correlation coefficient R calculated by the calculation unit 13 indicates that the vibration data is a composite wave, and if not, the heat insulating material 102 is heat-retaining. It is determined that the material 102 has not deteriorated. More specifically, the determination unit 14 determines that the heat insulating material 102 has not deteriorated when the correlation coefficient R is equal to or more than a predetermined threshold value, and the heat insulating material 102 deteriorates when the correlation coefficient R is less than the threshold value. Judge that there is.

出力部１５は、判定部１４による判定結果を出力する。例えば、出力部１５は、「劣化の可能性あり」、「劣化の可能性なし」といった情報を、検出装置１０のディスプレイ等に表示する。
記憶部１６は、振動データ取得部１２が取得した振動データ、保温材１０２の劣化判定処理において演算された諸々のデータを記憶する。 The output unit 15 outputs the determination result by the determination unit 14. For example, the output unit 15 displays information such as “possible deterioration” and “no possibility of deterioration” on the display or the like of the detection device 10.
The storage unit 16 stores the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit 12 and various data calculated in the deterioration determination process of the heat insulating material 102.

図６は、本発明の第一実施形態における検出方法を説明する第１の図である。
図６に保温材１０２に劣化が生じている場合に計測される振動データの一例を示す。図６において、縦軸は振幅の大きさ、横軸は角度を示している。
図６（ａ）に示す波形は、振動データ取得部１２が取得した振動データである。図６（ｂ）に示す波形は、振動データ取得部１２が取得した振動データを１階微分して得られる波形データである。図６（ｃ）に示す波形は、振動データ取得部１２が取得した振動データを２階微分して得られる波形データである。図６（ａ）〜図６（ｃ）において囲った部分Ｐ１〜Ｐ３は、理想的な波形と比べて乱れがある箇所である。２階微分を施した図６（ｃ）の波形において、この乱れが強く現れている。この例のように振動センサ１１にて得られた波形について２階微分を施すことで共振によって発生した振動が強調される。本実施形態では、共振によって発生した振動を抽出するために、演算部１３が振動データを２階微分した波形データを演算する。なお、元々の打撃波に、共振によって発生した振動が重畳されていない場合（つまり、保温材が劣化していない場合）、振動データに２階微分を施しても乱れの無い正弦波に近い波形となる。 FIG. 6 is a first diagram illustrating a detection method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows an example of vibration data measured when the heat insulating material 102 is deteriorated. In FIG. 6, the vertical axis represents the magnitude of the amplitude and the horizontal axis represents the angle.
The waveform shown in FIG. 6A is vibration data acquired by the vibration data acquisition unit 12. The waveform shown in FIG. 6B is waveform data obtained by first-order differentiation of the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit 12. The waveform shown in FIG. 6C is waveform data obtained by second-order differentiation of the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit 12. The portions P1 to P3 enclosed in FIGS. 6 (a) to 6 (c) are locations where there is turbulence as compared with the ideal waveform. This turbulence appears strongly in the waveform of FIG. 6 (c) subjected to the second derivative. By applying the second derivative to the waveform obtained by the vibration sensor 11 as in this example, the vibration generated by the resonance is emphasized. In the present embodiment, in order to extract the vibration generated by the resonance, the calculation unit 13 calculates the waveform data obtained by differentiating the vibration data to the second order. When the vibration generated by the resonance is not superimposed on the original striking wave (that is, when the heat insulating material is not deteriorated), the waveform close to a sine wave without disturbance even if the vibration data is subjected to the second derivative. It becomes.

図７は、本発明の第一実施形態における検出方法を説明する第２の図である。
図７の縦軸は、２階微分した波形データ（図６（ｃ））の振幅の大きさを、所定の値で規格化した値を示す。横軸は、元の振動データ（図６（ａ））の振幅の大きさを、所定の値で規格化した値を示す。図７の各点は、図６（ａ）の波形データと図６（ｃ）の振動データの同じ角度におけるそれぞれの振幅を規格化した値をプロットしたものである。
図７より２階微分した波形データと元の振動データの相関係数Ｒを求めると、Ｒ＝０．６８である。また、図３（ａ）に例示した理想とする正弦波に近い振動データについて、同様に振動データと２階微分した波形データの相関係数Ｒを計算すると、Ｒ＝９．１となった。振動データが正弦波に近ければ、相関係数Ｒは１に近づき、振動データが複合波の場合にはＲは所定の閾値より小さくなる。 FIG. 7 is a second diagram illustrating a detection method according to the first embodiment of the present invention.
The vertical axis of FIG. 7 shows a value obtained by normalizing the magnitude of the amplitude of the second-order differentiated waveform data (FIG. 6 (c)) with a predetermined value. The horizontal axis represents a value obtained by normalizing the magnitude of the amplitude of the original vibration data (FIG. 6 (a)) with a predetermined value. Each point in FIG. 7 is a plot of normalized values of the respective amplitudes of the waveform data of FIG. 6 (a) and the vibration data of FIG. 6 (c) at the same angle.
When the correlation coefficient R between the second-order differentiated waveform data and the original vibration data is obtained from FIG. 7, R = 0.68. Further, for the vibration data close to the ideal sine wave illustrated in FIG. 3A, the correlation coefficient R of the vibration data and the second-order differentiated waveform data was calculated to be R = 9.1. If the vibration data is close to a sine wave, the correlation coefficient R is close to 1, and if the vibration data is a composite wave, R is smaller than a predetermined threshold value.

保温材１０２の劣化を模擬した実験環境の波形（例えば、図４）を分析したところ、相関係数Ｒの値はＲ＝０．７１であった。本実施形態では、この結果に基づいて、保温材１０２に劣化が生じているか否かの閾値として「０．８」を設定する。つまり、判定部１４は、相関係数Ｒが０．８未満であれば、保温材１０２に劣化が生じていると判定し、相関係数Ｒが０．８以上であれば、保温材１０２に劣化が生じていないと判定する。 When the waveform of the experimental environment simulating the deterioration of the heat insulating material 102 (for example, FIG. 4) was analyzed, the value of the correlation coefficient R was R = 0.71. In the present embodiment, based on this result, "0.8" is set as a threshold value for whether or not the heat insulating material 102 has deteriorated. That is, the determination unit 14 determines that the heat insulating material 102 has deteriorated if the correlation coefficient R is less than 0.8, and determines that the heat insulating material 102 has deteriorated if the correlation coefficient R is 0.8 or more. Judge that no deterioration has occurred.

（保温材の劣化検出処理）
次に図１の構成を前提として、保温材１０２の劣化を検出する処理について説明する。
図８は、本発明の第一実施形態における検出処理の一例を示すフローチャートである。
まず、フランジ２０１に打撃を加える（ステップＳ１１）。振動センサ１１−Ａ，１１−Ｂ，１１−Ｃは、この打撃による振動データを計測する。振動センサ１１−Ａ，１１−Ｂ，１１−Ｃは、計測した振動データを検出装置１０へ出力する。検出装置１０では、振動データ取得部１２が、振動センサ１１−Ａ〜１１−Ｃから振動データを取得し（ステップＳ１２）、各センサ別に、取得した振動データと時刻とを対応付けて記憶部１６に記録する。 (Deterioration detection processing of heat insulating material)
Next, a process for detecting deterioration of the heat insulating material 102 will be described on the premise of the configuration of FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing an example of the detection process according to the first embodiment of the present invention.
First, a blow is applied to the flange 201 (step S11). The vibration sensors 11-A, 11-B, and 11-C measure the vibration data due to this impact. The vibration sensors 11-A, 11-B, and 11-C output the measured vibration data to the detection device 10. In the detection device 10, the vibration data acquisition unit 12 acquires vibration data from the vibration sensors 11-A to 11-C (step S12), and the storage unit 16 associates the acquired vibration data with the time for each sensor. Record in.

次に演算部１３が、記憶部１６から振動センサ１１−Ａ〜１１−Ｃの各々が計測した振動データを読み出し、それぞれに対して移動平均法などを実行し、振動データのノイズを除去する（ステップＳ１３）。振動センサ１１−Ａ〜１１−Ｃが計測する振動データにはノイズが含まれる為、取得した振動データに対して、そのまま微分を行うとノイズの影響により、相関係数Ｒの値に狂いが出る可能性がある。従って、演算部１３は、２階微分を行う前に、移動平均法を行って振動データからノイズを除去する。 Next, the calculation unit 13 reads out the vibration data measured by each of the vibration sensors 11-A to 11-C from the storage unit 16 and executes a moving average method or the like for each of them to remove the noise of the vibration data ( Step S13). Since the vibration data measured by the vibration sensors 11-A to 11-C contains noise, if the acquired vibration data is differentiated as it is, the value of the correlation coefficient R will be out of order due to the influence of the noise. there is a possibility. Therefore, the arithmetic unit 13 performs a moving average method to remove noise from the vibration data before performing the second derivative.

次に演算部１３が、ノイズ除去後の振動データに対して２階微分を演算する（ステップＳ１４）。このとき、演算部１３は、打撃を加えた後に最初に打撃波が計測されてから所定の周期分（例えば、数周期分）の振動データついてのみ２階微分を行ってもよい。これは、上記した保温材１０２の空隙における共振の影響が、打撃を与えてから最初の数周期分の振動データに強く現れ、それ以降は、他の現象が強く現れるためである。演算部１３は、２階微分した振動データを、センサ別に記憶部１６に記録する。 Next, the calculation unit 13 calculates the second derivative on the vibration data after noise removal (step S14). At this time, the calculation unit 13 may perform the second-order differentiation only on the vibration data for a predetermined period (for example, several cycles) after the impact wave is first measured after the impact is applied. This is because the influence of the resonance in the gap of the heat insulating material 102 described above appears strongly in the vibration data for the first few cycles after the impact is applied, and after that, other phenomena strongly appear. The calculation unit 13 records the second-order differentiated vibration data in the storage unit 16 for each sensor.

次に演算部１３が、振動データ（０階微分したデータ）と２階微分して得られた波形データとの相関係数Ｒを計算する（ステップＳ１５）。例えば、演算部１３は、振動センサ１１−Ａが計測したノイズ除去後の振動データの各時刻の値について、振幅を所定の値（例えば、打撃を加えた後に最初に打撃波が計測されてから所定の周期分における振幅の最大値）によって規格化する。同様に、演算部１３は、振動センサ１１−Ａが計測したノイズ除去後の振動データを２階微分して得た波形データの各時刻の値について、該波形データの振幅を所定の値によって規格化する。所定の値とは、例えば、打撃を加えた後に最初に打撃波が計測されてから所定の周期分の振動データにおける振幅の最大値である。演算部１３は、振動センサ１１−Ｂ，１１−Ｃが計測したノイズ除去後の振動データおよび２階微分して得た波形データについても規格化処理を行う。次に演算部１３は、規格化後の振動データおよび２階微分後の波形データにおける同一時刻の波形を比較し、相関係数Ｒを計算する。演算部１３は、相関係数Ｒを判定部１４に出力する。 Next, the calculation unit 13 calculates the correlation coefficient R between the vibration data (data differentiated to the 0th order) and the waveform data obtained by the second derivative (step S15). For example, the calculation unit 13 sets the amplitude of each time value of the vibration data after noise removal measured by the vibration sensor 11-A to a predetermined value (for example, after the impact wave is first measured after the impact is applied. Standardize by (maximum value of amplitude in a predetermined cycle). Similarly, the calculation unit 13 standardizes the amplitude of the waveform data with a predetermined value for each time value of the waveform data obtained by second-order differentiation of the vibration data after noise removal measured by the vibration sensor 11-A. To become. The predetermined value is, for example, the maximum value of the amplitude in the vibration data for a predetermined period after the first impact wave is measured after the impact is applied. The calculation unit 13 also performs standardization processing on the vibration data after noise removal measured by the vibration sensors 11-B and 11-C and the waveform data obtained by the second-order differentiation. Next, the calculation unit 13 compares the waveforms at the same time in the vibration data after normalization and the waveform data after the second derivative, and calculates the correlation coefficient R. The calculation unit 13 outputs the correlation coefficient R to the determination unit 14.

次に判定部１４は、相関係数Ｒを所定の閾値と比較する（ステップＳ１６）。相関係数Ｒが閾値以上の場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、判定部１４は、劣化なしと判定する（ステップＳ１７）。相関係数Ｒが閾値未満の場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、判定部１４は、劣化ありと判定する（ステップＳ１８）。例えば、振動センサ１１−Ａが計測した振動データの０階微分後の波形データおよび２階微分後の波形データの相関係数Ｒが、０．８未満の場合、振動センサ１１−Ａから所定の範囲内の保温材１０２で劣化があると判定する。振動センサ１１−Ｂ，１１−Ｃが計測した振動データの０階微分後の波形データおよび２階微分後の波形データの相関係数Ｒが０．８以上の場合、判定部１４は、振動センサ１１−Ｂおよび振動センサ１１−Ｃから所定の範囲内には保温材１０２の劣化がないと判定する。判定部１４は、判定結果を出力部１５に出力する。 Next, the determination unit 14 compares the correlation coefficient R with a predetermined threshold value (step S16). When the correlation coefficient R is equal to or greater than the threshold value (step S16; Yes), the determination unit 14 determines that there is no deterioration (step S17). When the correlation coefficient R is less than the threshold value (step S16; No), the determination unit 14 determines that there is deterioration (step S18). For example, when the correlation coefficient R of the waveform data after the 0th-order differentiation and the waveform data after the 2nd-order differentiation of the vibration data measured by the vibration sensor 11-A is less than 0.8, the vibration sensor 11-A determines a predetermined value. It is determined that the heat insulating material 102 within the range has deteriorated. When the correlation coefficient R of the waveform data after the 0th-order differentiation and the waveform data after the 2nd-order differentiation of the vibration data measured by the vibration sensors 11-B and 11-C is 0.8 or more, the determination unit 14 uses the vibration sensor. From 11-B and the vibration sensor 11-C, it is determined that there is no deterioration of the heat insulating material 102 within a predetermined range. The determination unit 14 outputs the determination result to the output unit 15.

次に出力部１５は、判定結果を出力する（ステップＳ１９）。例えば、出力部１５は、振動センサ１１−Ａから所定の範囲内に劣化の可能性あり、振動センサ１１−Ｂ，１１−Ｃから所定の範囲には劣化の可能性なしとの情報を、検出装置１０のディスプレイに表示する。作業者は、ディスプレイに表示された振動センサ１１の識別情報（上記の例では、振動センサ１１−Ａの識別情報）から、この振動センサ１１を取り付けた箇所を特定する。そして、作業者は、特定した箇所の板金１０３を取り外し、目視により保温材１０２の保温材１０２の状態を確認し、補修が必要か否かの判定を行なう。また、作業者は、特定した箇所の保温材１０２を取り外し、配管１０１の腐食を確認してもよい。 Next, the output unit 15 outputs the determination result (step S19). For example, the output unit 15 detects information from the vibration sensors 11-A that there is a possibility of deterioration within a predetermined range, and from the vibration sensors 11-B and 11-C that there is no possibility of deterioration within a predetermined range. It is displayed on the display of the device 10. The operator identifies the location where the vibration sensor 11 is attached from the identification information of the vibration sensor 11 displayed on the display (identification information of the vibration sensor 11-A in the above example). Then, the operator removes the sheet metal 103 at the specified location, visually confirms the state of the heat insulating material 102, and determines whether or not repair is necessary. Further, the operator may remove the heat insulating material 102 at the specified location and confirm the corrosion of the pipe 101.

製油所などのプラントに敷設された配管１０１や配管１０１を覆う保温材１０２には、敷設から長時間が経過すると劣化が生じる。しかし、プラントの運転中に板金１０３を取り外すなどして保温材１０２の劣化や配管１０１の腐食を検査することは容易ではない。これに対し、本実施形態によれば、保温材１０２及び板金１０３を取り外すことなく、被覆したままで保温材１０２の劣化の検出を簡易に効率良く行なうことができる。また、保温材１０２の劣化の検出により、配管１０１の腐食の早期発見や適切な処置を行うことができる。 The heat insulating material 102 that covers the pipe 101 and the pipe 101 laid in a plant such as a refinery deteriorates after a long time has passed since the laying. However, it is not easy to inspect the deterioration of the heat insulating material 102 and the corrosion of the pipe 101 by removing the sheet metal 103 during the operation of the plant. On the other hand, according to the present embodiment, deterioration of the heat insulating material 102 can be easily and efficiently detected while the heat insulating material 102 and the sheet metal 103 are still covered without removing the heat insulating material 102 and the sheet metal 103. Further, by detecting the deterioration of the heat insulating material 102, it is possible to detect the corrosion of the pipe 101 at an early stage and take appropriate measures.

また、上述した実施形態において、プラントの配管の設計図（２次元座標系）をデジタルデータ化しておき、異常な振動データを計測した振動センサ１１の設置位置の座標を測定テーブルに書き込む構成としても良い。そして、出力部１５は、ディスプレイに表示される上記設計図の画像において、保温材１０２の劣化があると判定された座標に、劣化有りを示すマーク等を表示し、配管のいずれの位置において、保温材の劣化が発生しているかを、検出装置１０のディスプレイにおいてビジュアル的に観察できる構成としても良い。 Further, in the above-described embodiment, the design drawing (two-dimensional coordinate system) of the plant piping is converted into digital data, and the coordinates of the installation position of the vibration sensor 11 that has measured the abnormal vibration data are written in the measurement table. good. Then, the output unit 15 displays a mark or the like indicating deterioration at the coordinates where the heat insulating material 102 is determined to be deteriorated in the image of the design drawing displayed on the display, and at any position of the piping. The configuration may be such that it is possible to visually observe whether or not the heat insulating material has deteriorated on the display of the detection device 10.

なお、上記の実施形態では、振動センサ１１が計測した振動データを０階微分した波形データと、２階微分した波形データとを比較して保温材１０２の劣化を検出したが、例えば、振動センサ１１が計測した振動データを２階微分した波形データと、４階微分した波形データとの相関係数が閾値未満となると、保温材１０２が劣化したと判定してもよい。あるいは、より一般化して振動データをｎ階（ｎは偶数）微分した第１波形データと、前記振動データをｎ＋２階微分した第２波形データの相関係数が閾値未満となると、保温材１０２が劣化したと判定してもよい。 In the above embodiment, the deterioration of the heat insulating material 102 is detected by comparing the waveform data obtained by the 0th-order differentiation of the vibration data measured by the vibration sensor 11 with the waveform data obtained by the second-order differentiation. When the correlation coefficient between the second-order differentiated waveform data and the fourth-order differentiated waveform data measured by 11 is less than the threshold value, it may be determined that the heat insulating material 102 has deteriorated. Alternatively, when the correlation coefficient between the first waveform data obtained by differentiating the vibration data by the nth order (n is an even number) and the second waveform data obtained by differentiating the vibration data by the n + second order becomes less than the threshold value, the heat insulating material 102 is further generalized. It may be determined that it has deteriorated.

＜第二実施形態＞
次に図９〜図１１を参照して、第二実施形態における保温材１０２の劣化の検出方法について説明する。第二実施形態では、演算部１３が、振動センサ１１が計測した振動データに対して１階微分した第１波形データと３階微分した第２波形データとを演算して、両者の相関係数Ｒ´を計算する。判定部１４は、相関係数Ｒ´を閾値と比較して、保温材１０２の劣化を検出する。以下、第一実施形態と同様の処理、構成については第一実施形態と同じ符号を付し、簡単に説明する。 <Second embodiment>
Next, a method of detecting deterioration of the heat insulating material 102 in the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11. In the second embodiment, the calculation unit 13 calculates the first waveform data differentiated by the first order and the second waveform data differentiated by the third order with respect to the vibration data measured by the vibration sensor 11, and the correlation coefficient between the two. Calculate R'. The determination unit 14 compares the correlation coefficient R'with the threshold value and detects the deterioration of the heat insulating material 102. Hereinafter, the same processing and configuration as in the first embodiment will be briefly described with the same reference numerals as those in the first embodiment.

図９は、本発明の第二実施形態における検出方法を説明する第１の図である。
図９に振動センサ１１が計測した振動データＶ０と、振動データＶ０を２階微分して得られる波形データＶ２とを示す。図９の縦軸は振幅の大きさ、横軸は時間を示している。図示するように振動データＶ０は、正弦波に近い波形を描きながら右肩下がりとなる波形を示す。換言すれば、振動データＶ０は、時間の経過に応じて変化するバイアス成分を含んでいる。振動データＶ０が、以下の式（１）で近似できるとする。
ｆ（ｔ）＝ｓｉｎ（ωｔ）−αｔ・・・・（１）
すると、１階微分、２階微分、３階微分の波形データは、それぞれ、以下の式（２）、式（３）、式（４）で表すことができる。
ｄｆ（ｔ）／ｄｔ＝ω・ｃｏｓ（ωｔ）−α・・・・（２）
ｄ２ｆ（ｔ）／ｄｔ２＝−ω２・ｓｉｎ（ωｔ）・・・・（３）
ｄ３ｆ（ｔ）／ｄｔ３＝−ω３・ｃｏｓ（ωｔ）・・・・（４）
ここで、αはバイアス成分の時間変化係数、ｔは時間、ωは角周波数である。 FIG. 9 is a first diagram illustrating a detection method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows the vibration data V0 measured by the vibration sensor 11 and the waveform data V2 obtained by second-order differentiation of the vibration data V0. The vertical axis of FIG. 9 shows the magnitude of the amplitude, and the horizontal axis shows the time. As shown in the figure, the vibration data V0 shows a waveform that descends to the right while drawing a waveform close to a sine wave. In other words, the vibration data V0 contains a bias component that changes with the passage of time. It is assumed that the vibration data V0 can be approximated by the following equation (1).
f (t) = sin (ωt) -αt ... (1)
Then, the waveform data of the first derivative, the second derivative, and the third derivative can be represented by the following equations (2), (3), and (4), respectively.
df (t) / dt = ω ・ cos (ωt) -α ... (2)
d 2 f (t) / dt 2 = −ω 2・ sin (ωt) ・ ・ ・ ・ ・ (3)
d 3 f (t) / dt 3 = -ω 3 · cos (ωt) ... (4)
Here, α is the coefficient of variation of the bias component over time, t is the time, and ω is the angular frequency.

式（１）と式（３）によれば、振動データＶ０を０階微分した波形データ（つまり、振動データＶ０）は時間変化バイアス成分（−αｔ）を含み、２階微分した波形データは、微分により時間変化バイアス成分が除去されているので、図９に示すような関係となる。すると、振動データＶ０が理想的な正弦波に近い波形であったとしても、振動データＶ０と波形データＶ２の相関係数は低い値（この例の場合、０．６８）となってしまう。そこで、第二実施形態では、時間変化バイアス成分を除去した波形データ同士で相関係数Ｒ´を計算する。例えば、演算部１３は、式（２）による１階微分後の波形データと、式（４）による３階微分後の波形データを演算し、これらの間の相関係数Ｒ´を計算する。 According to the equations (1) and (3), the waveform data obtained by differentiating the vibration data V0 to the 0th order (that is, the vibration data V0) contains a time change bias component (-αt), and the waveform data obtained by the second order differentiation is obtained. Since the time-varying bias component is removed by differentiation, the relationship is as shown in FIG. Then, even if the vibration data V0 has a waveform close to an ideal sine wave, the correlation coefficient between the vibration data V0 and the waveform data V2 becomes a low value (0.68 in this example). Therefore, in the second embodiment, the correlation coefficient R'is calculated between the waveform data from which the time change bias component is removed. For example, the calculation unit 13 calculates the waveform data after the first-order differentiation according to the equation (2) and the waveform data after the third-order differentiation according to the equation (4), and calculates the correlation coefficient R'between them.

図１０は、本発明の第二実施形態における検出方法を説明する第２の図である。
図１０に振動データＶ０を１階微分して得られる波形データＶ１と、振動データＶ０を３階微分して得られる波形データＶ３とを示す。図１０の縦軸は振幅の大きさ、横軸は時間を示している。演算部１３は、振動データＶ０に対して１階微分、３階微分を施し、さらに波形データＶ１と波形データＶ３の相関係数Ｒ´を計算する。この例の場合、相関係数Ｒ´は０．９１である。判定部１４は、この結果を所定の閾値（例えば、０．８）と比較して、保温材１０２は劣化していないと判定する。 FIG. 10 is a second diagram illustrating a detection method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows waveform data V1 obtained by first-order differentiation of vibration data V0 and waveform data V3 obtained by third-order differentiation of vibration data V0. The vertical axis of FIG. 10 shows the magnitude of the amplitude, and the horizontal axis shows the time. The calculation unit 13 applies the first-order derivative and the third-order derivative to the vibration data V0, and further calculates the correlation coefficient R'of the waveform data V1 and the waveform data V3. In the case of this example, the correlation coefficient R'is 0.91. The determination unit 14 compares this result with a predetermined threshold value (for example, 0.8), and determines that the heat insulating material 102 has not deteriorated.

なお、１階微分した波形データと、３階微分した波形データの相関係数Ｒ´に基づいて、保温材１０２の劣化を検出する場合でも、元の波形データが複合波ではない場合には、相関係数Ｒ´の値が０．８以上となり、元の波形データが共振の影響で複合波となる場合には、相関係数Ｒ´の値が０．８未満となることが実験により確認されている。 Even when the deterioration of the heat insulating material 102 is detected based on the correlation coefficient R'of the first-order differentiated waveform data and the third-order differentiated waveform data, if the original waveform data is not a composite wave, Experiments have confirmed that the value of the correlation coefficient R'is less than 0.8 when the value of the correlation coefficient R'is 0.8 or more and the original waveform data becomes a composite wave due to the influence of resonance. Has been done.

（保温材の劣化検出処理）
次に振動データが時間変化バイアス成分（−αｔ、あるいは＋αｔ）を含む場合の保温材１０２の劣化検出処理の流れについて説明する。図８と同様の処理については、詳細な説明を省略する。
図１１は、本発明の第二実施形態における検出処理の一例を示すフローチャートである。
まず、フランジ２０１に打撃を加える（ステップＳ１１）。振動センサ１１−Ａ〜１１−Ｃは、打撃が加えられた後の振動データを計測する。振動データ取得部１２は、振動センサ１１−Ａ〜１１−Ｃから振動データを取得する（ステップＳ１２）。次に演算部１３が、振動センサ１１−Ａ〜１１−Ｃの各々が計測した振動データに対して移動平均法などを実行し、ノイズを除去する（ステップＳ１３）。 (Deterioration detection processing of heat insulating material)
Next, the flow of the deterioration detection process of the heat insulating material 102 when the vibration data contains a time change bias component (−αt or + αt) will be described. Detailed description of the same processing as in FIG. 8 will be omitted.
FIG. 11 is a flowchart showing an example of the detection process according to the second embodiment of the present invention.
First, a blow is applied to the flange 201 (step S11). The vibration sensors 11-A to 11-C measure the vibration data after the impact is applied. The vibration data acquisition unit 12 acquires vibration data from the vibration sensors 11-A to 11-C (step S12). Next, the calculation unit 13 executes a moving average method or the like on the vibration data measured by each of the vibration sensors 11-A to 11-C to remove noise (step S13).

次に演算部１３が、ノイズ除去後の振動データに対して１階微分を演算する（ステップＳ１４１）。演算部１３は、打撃を与えてから最初の所定周期分の振動データついてのみ１階微分を行う。 Next, the calculation unit 13 calculates the first-order derivative with respect to the vibration data after noise removal (step S141). The calculation unit 13 performs the first-order differentiation only on the vibration data for the first predetermined period after the impact is applied.

次に演算部１３が、ノイズ除去後の振動データに対して３階微分を演算する（ステップＳ１４２）。演算部１３は、打撃を与えてから最初の所定周期分の振動データついてのみ３階微分を行う。 Next, the calculation unit 13 calculates the third-order derivative with respect to the vibration data after noise removal (step S142). The calculation unit 13 performs the third-order differentiation only on the vibration data for the first predetermined period after the impact is applied.

次に演算部１３が、１階微分して得られた波形データと、３階微分して得られた波形データとの相関係数Ｒ´を計算する（ステップＳ１５）。演算部１３は、相関係数Ｒ´を判定部１４に出力する。 Next, the calculation unit 13 calculates the correlation coefficient R'of the waveform data obtained by first-order differentiation and the waveform data obtained by third-order differentiation (step S15). The calculation unit 13 outputs the correlation coefficient R'to the determination unit 14.

次に判定部１４は、相関係数Ｒ´を所定の閾値と比較する（ステップＳ１６）。閾値の値は、第一実施形態と同じ値（０．８）であって良い。相関係数Ｒ´が閾値以上の場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、判定部１４は、劣化なしと判定する（ステップＳ１７）。相関係数Ｒ´が閾値未満の場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、判定部１４は、劣化ありと判定する（ステップＳ１８）。次に出力部１５は、判定結果を出力する（ステップＳ１９）。例えば、出力部１５は、振動センサ１１−Ａから所定の範囲内に劣化の可能性あり、振動センサ１１−Ｂ，１１−Ｃから所定の範囲には劣化の可能性なしといった情報を、検出装置１０のディスプレイに表示する。 Next, the determination unit 14 compares the correlation coefficient R'with a predetermined threshold value (step S16). The threshold value may be the same value (0.8) as in the first embodiment. When the correlation coefficient R'is equal to or greater than the threshold value (step S16; Yes), the determination unit 14 determines that there is no deterioration (step S17). When the correlation coefficient R'is less than the threshold value (step S16; No), the determination unit 14 determines that there is deterioration (step S18). Next, the output unit 15 outputs the determination result (step S19). For example, the output unit 15 detects information that there is a possibility of deterioration within a predetermined range from the vibration sensor 11-A, and there is no possibility of deterioration within a predetermined range from the vibration sensors 11-B and 11-C. Show on 10 displays.

本実施形態によれば、第一実施形態の効果に加え、振動データが時間変化するバイアス成分を含む場合であっても、保温材１０２の劣化を検出することができる。また、本実施形態によれば、振動データが時間変化バイアス成分を含まない場合であっても、保温材１０２の劣化を検出することができる。 According to the present embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, deterioration of the heat insulating material 102 can be detected even when the vibration data contains a bias component that changes with time. Further, according to the present embodiment, deterioration of the heat insulating material 102 can be detected even when the vibration data does not include the time change bias component.

なお、上記の実施形態では、振動センサ１１が計測した振動データを１階微分した波形データと、３階微分した波形データとを比較して保温材１０２の劣化を検出したが、例えば、振動センサ１１が計測した振動データを３階微分した波形データと、５階微分した波形データとの相関係数が閾値未満となると、保温材１０２が劣化したと判定してもよい。あるいは、より一般化して振動データをｎ階（ｎは奇数）微分した第１波形データと、前記振動データをｎ＋２階微分した第２波形データの相関係数が閾値未満となると、保温材１０２が劣化したと判定してもよい。 In the above embodiment, the vibration data measured by the vibration sensor 11 is compared with the first-order differentiated waveform data and the third-order differentiated waveform data to detect the deterioration of the heat insulating material 102. For example, the vibration sensor. When the correlation coefficient between the vibration data measured by 11 is 3rd-order differentiated and the 5th-order differentiated waveform data is less than the threshold value, it may be determined that the heat insulating material 102 has deteriorated. Alternatively, when the correlation coefficient between the first waveform data obtained by differentiating the vibration data by the nth order (n is an odd number) and the second waveform data obtained by differentiating the vibration data by the n + second order becomes less than the threshold value, the heat insulating material 102 is further generalized. It may be determined that it has deteriorated.

また、演算部１３は、振動データを解析して、振動データが示す時系列の波形が右肩上がり、又は右肩下がりの場合には、第二実施形態の方法で相関係数Ｒ´を計算し、そうでない場合には、第一実施形態の方法で相関係数Ｒを計算してもよい。 Further, the calculation unit 13 analyzes the vibration data and calculates the correlation coefficient R'by the method of the second embodiment when the time-series waveform indicated by the vibration data rises or falls. If not, the correlation coefficient R may be calculated by the method of the first embodiment.

＜第三実施形態＞
次に図１２〜図１４を参照して、第三実施形態における保温材１０２の劣化の検出方法について説明する。第一実施形態、第二実施形態では共振によって発生した振動を強調するために微分処理を施した。これに対して、第三実施形態では、振動センサ１１が計測した振動データが複合波か否かを判定するために、演算部１３Ａが、振動データに対して周波数解析を行う。 <Third Embodiment>
Next, a method of detecting deterioration of the heat insulating material 102 in the third embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14. In the first embodiment and the second embodiment, differential processing is performed to emphasize the vibration generated by the resonance. On the other hand, in the third embodiment, the calculation unit 13A performs frequency analysis on the vibration data in order to determine whether the vibration data measured by the vibration sensor 11 is a composite wave.

図１２は、本発明の第三実施形態における検出システムの一例を示す図である。
本発明の第三実施形態に係る構成のうち、本発明の第一実施形態に係る検出装置１０を構成する機能部と同じものには同じ符号を付し、それぞれの説明を省略する。第三実施形態に係る検出装置１０Ａは、第一実施形態の演算部１３に代えて演算部１３Ａ、判定部１４に代えて判定部１４Ａを備える。
演算部１３Ａは、振動センサ１１が計測した振動データをＡＲ法などにより周波数解析する。演算部１３Ａは、周波数解析することにより、振動データに含まれる周波数成分の数をカウントする。
判定部１４Ａは、振動データ取得部１２が取得した振動データに、異なる周波数の振動が複数含まれる場合、保温材１０２は劣化していると判定する。判定部１４Ａは、振動データに複数の振動が含まれていない場合、保温材１０２は劣化していないと判定する。 FIG. 12 is a diagram showing an example of a detection system according to a third embodiment of the present invention.
Among the configurations according to the third embodiment of the present invention, the same components as those constituting the detection device 10 according to the first embodiment of the present invention are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The detection device 10A according to the third embodiment includes a calculation unit 13A instead of the calculation unit 13 of the first embodiment, and a determination unit 14A instead of the determination unit 14.
The calculation unit 13A frequency-analyzes the vibration data measured by the vibration sensor 11 by the AR method or the like. The calculation unit 13A counts the number of frequency components included in the vibration data by performing frequency analysis.
When the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit 12 includes a plurality of vibrations having different frequencies, the determination unit 14A determines that the heat insulating material 102 has deteriorated. When the vibration data does not include a plurality of vibrations, the determination unit 14A determines that the heat insulating material 102 has not deteriorated.

図１３は、本発明の第三実施形態における検出方法を説明する図である。
図１３に波形データを周波数解析した結果のグラフを示す。図１３（ａ）は、保温材１０２が劣化していない実験環境で計測された振動データを周波数解析した結果の一例を示す図である。図１３（ｂ）は、保温材１０２が劣化した実験環境で計測された振動データを周波数解析した結果の一例を示す図である。図１３（ａ）、図１３（ｂ）の縦軸はスペクトル波形の振幅、横軸は周波数を示している。
保温材１０２が劣化していない場合、配管１０１を伝搬する打撃波は、上記の図３に例示するように複合波とならず、正常波形として振動センサ１１により検出される。この振動データを周波数解析すると、図１３（ａ）に示すようにピークが１つだけ現れる。 FIG. 13 is a diagram illustrating a detection method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 shows a graph of the result of frequency analysis of the waveform data. FIG. 13A is a diagram showing an example of the result of frequency analysis of the vibration data measured in the experimental environment in which the heat insulating material 102 is not deteriorated. FIG. 13B is a diagram showing an example of the result of frequency analysis of the vibration data measured in the experimental environment in which the heat insulating material 102 has deteriorated. The vertical axis of FIGS. 13 (a) and 13 (b) shows the amplitude of the spectral waveform, and the horizontal axis shows the frequency.
When the heat insulating material 102 is not deteriorated, the striking wave propagating in the pipe 101 does not become a composite wave as illustrated in FIG. 3, but is detected by the vibration sensor 11 as a normal waveform. When this vibration data is frequency-analyzed, only one peak appears as shown in FIG. 13 (a).

一方、保温材１０２が劣化している場合、打撃波に基づく振動が、保温材１０２の劣化によって生じる空隙で共振して新たな波形が生成され、元々の打撃波と合成され複合波となる（上記の図４）。複合波の場合、振動データを周波数解析すると、図１３（ｂ）に示すようにピークが複数現れる。この例の場合、３〜４Ｈｚ付近に新たにピークが発生していることが確認できた。 On the other hand, when the heat insulating material 102 is deteriorated, the vibration based on the striking wave resonates in the void generated by the deterioration of the heat insulating material 102 to generate a new waveform, which is combined with the original striking wave to form a composite wave ( FIG. 4) above. In the case of a composite wave, when the vibration data is frequency-analyzed, a plurality of peaks appear as shown in FIG. 13 (b). In the case of this example, it was confirmed that a new peak was generated around 3 to 4 Hz.

（保温材の劣化検出処理）
次に第三実施形態の劣化検出処理の流れについて説明する。図８、図１１と同様の処理については詳細な説明を省略する。
図１４は、本発明の第三実施形態における検出処理の一例を示すフローチャートである。
まず、フランジ２０１に打撃を加える（ステップＳ１１）。振動センサ１１−Ａ〜１１−Ｃは、打撃が加えられた後の振動データを計測する。振動データ取得部１２は、振動センサ１１−Ａ〜１１−Ｃから振動データを取得する（ステップＳ１２）。次に演算部１３Ａが、振動センサ１１−Ａ〜１１−Ｃの各々が計測した振動データに対して移動平均法などを実行し、ノイズを除去する（ステップＳ１３）。 (Deterioration detection processing of heat insulating material)
Next, the flow of the deterioration detection process of the third embodiment will be described. Detailed description of the same processing as in FIGS. 8 and 11 will be omitted.
FIG. 14 is a flowchart showing an example of the detection process according to the third embodiment of the present invention.
First, a blow is applied to the flange 201 (step S11). The vibration sensors 11-A to 11-C measure the vibration data after the impact is applied. The vibration data acquisition unit 12 acquires vibration data from the vibration sensors 11-A to 11-C (step S12). Next, the calculation unit 13A executes a moving average method or the like on the vibration data measured by each of the vibration sensors 11-A to 11-C to remove noise (step S13).

次に演算部１３Ａが、ノイズ除去後の振動データに対して周波数解析を行う（ステップＳ２１）。演算部１３Ａは、周波数解析した結果を記憶部１６に記録する。 Next, the calculation unit 13A performs frequency analysis on the vibration data after noise removal (step S21). The calculation unit 13A records the result of frequency analysis in the storage unit 16.

次に演算部１３Ａは、周波数解析の結果、検出されるピークの数をカウントする（ステップＳ２２）。例えば、図１３（ｂ）の例の場合、ピークの数は２個である。演算部１３Ａは、カウントしたピークの数を、判定部１４Ａへ出力する。 Next, the calculation unit 13A counts the number of peaks detected as a result of frequency analysis (step S22). For example, in the case of the example of FIG. 13B, the number of peaks is two. The calculation unit 13A outputs the number of counted peaks to the determination unit 14A.

次に判定部１４Ａは、ピークの数が１個か否かを判定する（ステップＳ２３）。ピークの数が１個の場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、判定部１４Ａは、劣化なしと判定する（ステップＳ１７）。ピークの数が２個以上の場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）、判定部１４Ａは、劣化ありと判定する（ステップＳ１８）。次に出力部１５は、判定結果を出力する（ステップＳ１９）。例えば、振動センサ１１−Ａから取得した振動データを周波数解析した結果、ピークが２個以上検出され、振動センサ１１−Ｂ，１１−Ｃから取得した振動データを周波数解析した結果、ピークが１個だけ検出された場合、出力部１５は、振動センサ１１−Ａから所定の範囲内に劣化の可能性あり、振動センサ１１−Ｂ，１１−Ｃから所定の範囲には劣化の可能性なしとの情報を、検出装置１０Ａのディスプレイに表示する。 Next, the determination unit 14A determines whether or not the number of peaks is one (step S23). When the number of peaks is one (step S23; Yes), the determination unit 14A determines that there is no deterioration (step S17). When the number of peaks is two or more (step S23; No), the determination unit 14A determines that there is deterioration (step S18). Next, the output unit 15 outputs the determination result (step S19). For example, as a result of frequency analysis of the vibration data acquired from the vibration sensor 11-A, two or more peaks were detected, and as a result of frequency analysis of the vibration data acquired from the vibration sensors 11-B and 11-C, one peak was detected. If only is detected, the output unit 15 may be deteriorated within a predetermined range from the vibration sensors 11-A, and there is no possibility of deterioration within a predetermined range from the vibration sensors 11-B and 11-C. The information is displayed on the display of the detection device 10A.

本実施形態によれば、第一実施形態と同様に、板金１０３を取り外すことなく、保温材１０２の劣化を簡易に効率よく検出することができる。また、振動データが時間変化するバイアス成分を含む場合であっても、保温材１０２の劣化を検出することができる。 According to the present embodiment, as in the first embodiment, deterioration of the heat insulating material 102 can be easily and efficiently detected without removing the sheet metal 103. Further, even when the vibration data contains a bias component that changes with time, deterioration of the heat insulating material 102 can be detected.

検出装置１０、１０Ａにおける各処理の過程は、例えば検出装置１０、１０Ａが有するＣＰＵ等がプログラムを実行することによって実現できる。検出装置１０、１０Ａによって実行されるプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録され、この記録媒体に記録されたプログラムを読み出して実行することによって実現してもよい。なお、検出装置１０、１０Ａは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、検出装置１０、１０Ａに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、コンピュータが読み取り可能な記録媒体には、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。 Each process process in the detection devices 10 and 10A can be realized, for example, by the CPU and the like of the detection devices 10 and 10A executing the program. The program executed by the detection devices 10 and 10A may be realized by being recorded on a computer-readable recording medium and reading and executing the program recorded on the recording medium. The detection devices 10 and 10A include hardware such as an OS and peripheral devices. The recording medium that can be read by a computer is, for example, a flexible disk, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in the detection devices 10 and 10A. In addition, a computer-readable recording medium dynamically holds a program for a short period of time, such as a communication line when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It may also include a program that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that serves as a server or a client in that case. Further, the above-mentioned program may be a program for realizing a part of the above-mentioned functions, and may be a program for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 In addition, it is possible to replace the components in the above-described embodiment with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Further, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

１・・・検出システム
１０、１０Ａ・・・検出装置
１１、１１−Ａ、１１−Ｂ、１１−Ｃ・・・振動センサ
１２・・・振動データ取得部
１３・・・演算部
１４・・・判定部
１５・・・出力部
１６・・・記憶部
１８・・・打撃機構
１８Ｂ・・・打撃体
１０１・・・配管
１０２、１０２ａ、１０２ｂ・・・保温材
１０２Ｂ・・・空間
１０３・・・板金
２０１・・・フランジ
２０２・・・支持部材 1 ... Detection system 10, 10A ... Detection device 11, 11-A, 11-B, 11-C ... Vibration sensor 12 ... Vibration data acquisition unit 13 ... Calculation unit 14 ... Judgment unit 15 ... Output unit 16 ... Storage unit 18 ... Strike mechanism 18B ... Strike body 101 ... Piping 102, 102a, 102b ... Heat insulating material 102B ... Space 103 ... Sheet metal 201 ・ ・ ・ Flange 202 ・ ・ ・ Support member

Claims (8)

配管を振動させたときに該配管を覆う保温材を伝わって検出された振動データを取得する振動データ取得部と、
前記振動データが複合波か否かを判定するための処理を前記振動データに対して行う演算部と、
前記振動データが複合波の場合に、前記保温材に劣化が生じていると判定する判定部と、
を備える検出装置。 A vibration data acquisition unit that acquires vibration data detected through the heat insulating material that covers the pipe when the pipe is vibrated.
An arithmetic unit that performs processing on the vibration data to determine whether the vibration data is a compound wave,
When the vibration data is a composite wave, a determination unit that determines that the heat insulating material has deteriorated, and
A detection device comprising. 前記演算部は、前記振動データをｎ階微分した第１波形データと、前記振動データをｎ＋２階微分した第２波形データを演算し、
前記判定部は、前記第１波形データと前記第２波形データの相関係数が所定の閾値未満の場合、前記保温材が劣化していると判定する、
請求項１に記載の検出装置。 The calculation unit calculates the first waveform data obtained by differentiating the vibration data by the nth order and the second waveform data obtained by differentiating the vibration data by the n + second order.
When the correlation coefficient between the first waveform data and the second waveform data is less than a predetermined threshold value, the determination unit determines that the heat insulating material has deteriorated.
The detection device according to claim 1. 前記判定部は、前記振動データを０階微分した前記第１波形データと、前記振動データを２階微分した前記第２波形データとの相関係数が所定の前記閾値未満の場合、前記保温材が劣化していると判定する、
請求項２に記載の検出装置。 When the correlation coefficient between the first waveform data obtained by 0th-order differentiation of the vibration data and the second waveform data obtained by second-order differentiation of the vibration data is less than the predetermined threshold value, the determination unit is the heat insulating material. Is judged to be deteriorated,
The detection device according to claim 2. 前記判定部は、前記振動データを１階微分した前記第１波形データと、前記振動データを３階微分した前記第２波形データとの相関係数が所定の前記閾値未満の場合、前記保温材が劣化していると判定する、
請求項２に記載の検出装置。 When the correlation coefficient between the first waveform data obtained by first-order differentiation of the vibration data and the second waveform data obtained by third-order differentiation of the vibration data is less than the predetermined threshold value, the determination unit is the heat insulating material. Is judged to be deteriorated,
The detection device according to claim 2. 前記演算部は、前記振動データを周波数解析し、
前記判定部は、前記周波数解析に基づいて、前記振動データに複数の周波数成分が含まれていると、前記保温材が劣化していると判定する、
請求項１に記載の検出装置。 The calculation unit frequency-analyzes the vibration data and
Based on the frequency analysis, the determination unit determines that the heat insulating material has deteriorated when the vibration data contains a plurality of frequency components.
The detection device according to claim 1. 前記演算部は、前記処理の前に、前記振動データに対して移動平均法を実行する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の検出装置。 The arithmetic unit executes a moving average method on the vibration data before the processing.
The detection device according to any one of claims 1 to 5. 保温材で覆われた配管における前記保温材の劣化を検出する検出システムであって、
振動センサと、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の検出装置と、
を有する検出システム。 A detection system that detects deterioration of the heat insulating material in a pipe covered with the heat insulating material.
Vibration sensor and
The detection device according to any one of claims 1 to 6,
Detection system with. 配管を振動させたときに該配管を覆う保温材を伝わって検出された振動データを取得するステップと、
前記振動データが複合波か否かを判定するための処理を前記振動データに対して行うステップと、
前記振動データが複合波の場合に、前記保温材に劣化が生じていると判定するステップと、
を含むことを特徴とする検出方法。 When the pipe is vibrated, the step of acquiring the detected vibration data through the heat insulating material that covers the pipe, and
A step of performing a process for determining whether or not the vibration data is a compound wave on the vibration data, and
When the vibration data is a composite wave, the step of determining that the heat insulating material has deteriorated and
A detection method comprising.
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