CN109724746A - 检测装置、检测方法及程序 - Google Patents

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CN109724746A CN201811195812.0A CN201811195812A CN109724746A CN 109724746 A CN109724746 A CN 109724746A CN 201811195812 A CN201811195812 A CN 201811195812A CN 109724746 A CN109724746 A CN 109724746A
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田中纪雄
松田高明
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

本发明提供一种检测装置、检测方法、及程序，包括：排出压力取得部，用于取得表示泵的排出压力的排出压力数据；和检测部，用于基于检测对象期间中的排出压力数据的时间波形的波动量检测泵的气穴的产生。检测部可以具有：波动量计算部，用于计算检测对象期间中的排出压力数据的波动量；和判断部，用于以所算出的波动量变为基准波动量以上为条件判定泵上产生了气穴。能够简单地检测出泵中产生的气穴。

Description

检测装置、检测方法及程序
技术领域
本发明涉及检测装置、检测方法及程序。
背景技术
吸入和排出液体的泵会将该液体气化而产生气穴。以前，已知一种技术，通过对泵的排出压力进行频率分析来检测气穴的产生(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利申请公开第特开昭64-45975号公报
发明内容
发明要解决的问题：
然而，在专利文献1的技术中，频率分析的运算处理会造成很大的负担。例如，在具有数百至数千以上的多个泵工厂中，有时需要对各个泵的气穴均进行处理，因此希望能以较少的运算处理高效地检测气穴。
解决问题的方案：
在本发明的第一形态中提供一种检测装置、检测方法及程序，包括：排出压力取得部，用于取得表示泵的排出压力的排出压力数据；和检测部，用于基于检测对象期间中的排出压力数据的时间波形的波动量检测泵的气穴的产生。
在本发明的第二形态中提供一种检测装置、检测方法及程序，包括：吸入压力取得部，用于取得表示泵的吸入压力的吸入压力数据；排出压力取得部，用于取得表示泵的排出压力的排出压力数据；以及检测部，用于对应于吸入压力数据变为阈值以下，基于排出压力数据检测泵上是否产生气穴。
在本发明的第三形态中提供一种检测装置、检测方法及程序，包括：排出压力取得部，用于取得表示泵的排出压力的排出压力数据；和检测部，用于基于检测对象期间中的排出压力数据与检测对象期间之前的排出压力数据之差检测泵的气穴的产生。
另外，上述发明内容并未列举出本发明的全部可能特征，所述特征组的子组合也有可能构成发明。
附图说明
图1表示设置有本实施方式所述检测装置100的工厂10的构成例。
图2表示由本实施方式所述检测装置100取得的吸入压力数据及排出压力数据的一例。
图3表示本实施方式所述检测装置100的构成例。
图4表示本实施方式所述检测装置100的工作流程的一例。
图5表示由本实施方式中的波动量计算部160算出的排出压力数据的波动量的一例。
图6表示本实施方式所述检测装置100的变形例。
图7表示可以实现本发明多种形态的计算机1200的构成例。
具体实施方式
以下通过发明实施方式对本发明进行说明，但以下实施方式并非对权利要求书所涉及的发明进行限定。并且，实施方式中说明的特征组合也并非全部为本发明的必要特征。
图1表示设置有本实施方式所述检测装置100的工厂10的构成例。工厂10是一边由泵向设备等供应液体，一边控制该设备的系统。工厂10也可以为工厂设施、机械装置、生产装置以及发电装置等的至少一部分。工厂10具备：设备20、液体源30、泵40、吸入压力计50、排出压力计60、控制系统70。另外，工厂10也可以具备多个设备20、液体源30、泵40、吸入压力计50、排出压力计60及检测装置100的至少一部分。
设备20为工厂10的控制对象。设备20也可以为工厂设备、机械装置、生产装置、发电装置及储藏装置等的至少一部分。设备20也可以具备接收所供应的水、油、燃料、制冷剂或药品等液体，执行使用该液体的处理动作的装置。设备20可以具备多个装置。
液体源30储藏或供应用于供应给设备20的液体。液体源30可以为对液体进行保存、储藏及压力维持的储罐等。另外，液体源30可以为设置在积蓄有或埋藏有地下水及油田等资源的地域处的水井或油井等。另外，液体源30也可以为河流、水池、湖泊及水坝等。另外，液体源30也可以为储藏有由其他泵供应的液体的储罐。另外，液体源30也可以为与储罐等相连的配管。
泵40将液体源30的液体供应给设备20。泵40使用阀门和配管等将液体源30与设备20之间连接。图1中使用从液体源30到设备20的箭头表示配管内部液体的移动方向的例子。泵40可以为具有浆叶形状的转子(叶轮)等的螺旋泵。另外，泵40可以为扩散泵，级联泵，轴流泵，混流泵和横流泵等。可以在工厂10中设置有多个泵40。
吸入压力计50设置在液体源30与泵40之间，测量泵40的吸入压力。排出压力计60设置在设备20与泵40之间，测量泵40的排出压力。吸入压力计50及排出压力计60例如为压差式流量计或压力传送器等。吸入压力计50及排出压力计60可以发挥作为检测泵40动作的传感器的功能。吸入压力计50及排出压力计60可以设置在各个泵40上。图1表示在工厂10中各设置一个液体源30、泵40、吸入压力计50及排出压力计60的例子。另外，吸入压力计50及排出压力计60的至少一方可以在工厂10的控制中使用。
控制系统70基于设置在工厂内的传感器等的测量器的测量结果控制设备20及泵40等的一部分或全部。另外，控制系统70可以控制设置在工厂内的配管等上设置的阀门。例如，控制系统70基于对设备20的动作测量到的测量数据以及在工厂10内处理的液体等流体的压力、温度、流量和储藏量等的测量数据，控制和/或监视设备20、泵40及阀门等的动作。
控制系统70可以设置在离开设备20等的位置，经由无线和/或有线的通信设备与设备20等相连。控制系统70可以被构建为分布式控制系统(DCS：Distributed ControlSystem)和SCADA(SupervisoryControl And Data Acquisition，监督控制和数据采集)系统等自动操控系统和/或维护系统。此时，控制系统70可以采用数赫兹到数千赫兹左右的频率与各部分进行控制数据及测量数据的交互。
以上的工厂10包含泵40，较佳地可以执行设备20的控制、维护及管理等。例如，泵40有时会产生气穴等，导致噪音的原因及泵40的恶化和/或破坏。工厂10监视泵40的动作，为了尽可能地抑制这种不稳定的动作的发生，希望能够执行控制、维护及管理等。
已知，为了监视这样的泵40的动作，针对从排出压力计60取得的排出压力数据执行傅里叶变换等数值处理以检测出频率轴上的异常，从而检测出泵40的气穴。然而，如果直到在排出压力数据中产生特定频率或特定频段的明确的波动特性为止泵40的不稳定动作不发展，则难以在频率轴上检出异常。即，在气穴的产生到检测之间产生了时间差，从而难以应对气穴。
另外，图1中所示的工厂10有时会成为具备数百个至数千个以上的泵40的大规模的控制系统，在各个泵40中均设置有分别执行数值处理的处理电路，造成成本升高。而且，由于工厂10通过数赫兹至数千赫兹左右的频率与各部分相通信，因此难以高速地执行数据累积、数值处理及结果解析等。因此，希望在这种工厂10中，既防止成本上升，又实时检测气穴，进而预报气穴的产生。
因此，检测装置100设置在这种工厂10中，基于排出压力数据的时间性波动实时检测气穴。检测装置100被构成为能够适用于现有的工厂10等，能够取得排出压力数据等并检测气穴。另外，检测装置100也可以被包含在控制系统70中。而且，检测装置100也可以被包含在设置在工厂10内的传感器等的测量器中。图1表示检测装置100被包含在控制系统70中的例子。首先，针对由检测装置100取得的吸入压力数据及排出压力数据进行说明。
图2表示由本实施方式所述检测装置100取得的吸入压力数据及排出压力数据的一例。图2的横轴表示时间，纵轴表示吸入压力及排出压力。图2为以大致相同的时间刻度表示吸入压力数据及排出压力数据，从而表示对应于大致相同经过时间的各测量数据的变化的例子。另外，吸入压力数据为吸入压力计50的测量结果的一例，排出压力数据为排出压力计60的测量结果的一例。
吸入压力数据有时会随着泵40动作而变为低于大气压的压力(负压)。图2表示吸入压力数据在时刻t0以后逐渐减小为低于大气压的压力的例子。如此，吸入压力变为低于大气压时，由泵40供应给设备20的液体的压力会变为饱和蒸汽压以下，由于该液体的气化而产生气穴。
另外，如图2所示，当在吸入压力数据上叠加有噪音成分时，该吸入压力数据有时会在时刻t0之前变为低于大气压的压力。因此希望检测装置100执行将吸入压力数据平均化、平滑化、去噪音和/或去高频等的滤波处理。另外，吸入压力计50及排出压力计60也可以供应执行了这种滤波处理的数据。
排出压力数据对应于吸入压力数据的逐渐减小而逐渐减小。图2表示吸入压力数据随着时间的经过而发生的逐渐减小持续进行，从时刻tn左右开始在排出压力数据产生不稳定波动的例子。例如，时刻tn以后的排出压力数据产生不稳定波动并振动，振幅值逐渐变大，但并未产生特定频率或特定频段的明确振动的状态。即，例如，即使将从时刻tn到时刻tn+T之间的期间T的排出压力数据进行了傅里叶变换，也无法成为特定频段的振幅强度与其他频段相比产生差异的频率特性，因此还要求检测装置100具有稳健性。
因此，在将排出压力数据变换到频率轴时，直到从图2所示的时间范围进一步经过一段时间并产生明确的频率信号为止无法检测气穴。因此，本实施方式所述检测装置100能够基于图2所示的时间波形在图2所示的时间范围内检测出气穴的产生。以下针对这种检测装置100进行说明。
图3表示本实施方式所述检测装置100的构成例。图3表示检测装置100基于吸入压力数据及排出压力数据检测泵40上产生的气穴的构成例。另外，检测装置100可以通过有线或无线等方式分别连接吸入压力计50、排出压力计60及控制系统70。检测装置100可以通过网络等与他们连接。检测装置100具备：排出压力取得部110、吸入压力取得部120、检测部130。
排出压力取得部110取得表示泵40的排出压力的排出压力数据。排出压力取得部110可以连接排出压力计60，从排出压力计60接收排出压力数据。另外，当排出压力数据被存储在外部的数据库等中时，排出压力取得部110可以访问该数据库等取得排出压力数据。另外，排出压力取得部110可以从控制系统70取得排出压力数据。排出压力取得部110将所取得的排出压力数据供应给检测部130。
吸入压力取得部120取得表示泵40的吸入压力的吸入压力数据。吸入压力取得部120可以连接吸入压力计50，从吸入压力计50接收吸入压力数据。另外，当吸入压力数据被存储在数据库等中时，吸入压力取得部120可以访问该数据库等取得吸入压力数据。另外，吸入压力取得部120也可以从控制系统70取得吸入压力数据。吸入压力取得部120将所取得的吸入压力数据供应给检测部130。
检测部130对应于吸入压力数据降到阈值以下，基于排出压力数据检测泵40中是否产生了气穴。检测部130例如基于检测对象期间中的排出压力数据的时间波形的波动量检测泵40的气穴产生。检测部130具有：存储部140、比较部150、波动量计算部160、判断部170。
存储部140存储吸入压力数据及排出压力数据。另外，存储部140可以存储由该检测装置100处理的数据。存储部140可以分别存储在检测装置100生成检测结果的过程中算出的(或者利用的)中间数据、计算结果及参数等。另外，存储部140对应于检测装置100内的各部分的请求，将所存储的数据提供给请求方。作为一例，存储部140根据比较部150的请求将所存储的吸入压力数据供应给该比较部150。
比较部150对吸入压力数据与预定阈值进行比较。阈值例如可以为对应于大气压的压力数据值。比较部150对应于吸入压力数据变为阈值以下，将该比较结果通知给波动量计算部160。即，比较部150可以将吸入压力数据从表示正压的值变为表示负压的值这件事通知波动量计算部160。
波动量计算部160计算检测对象期间中的排出压力数据的波动量。波动量计算部160例如对应于来自于比较部150的通知从存储部140读取排出压力数据，计算排出压力数据的波动量。波动量计算部160可以设定基准压力数据，从该基准压力数据与排出压力数据之差算出排出压力数据的波动量。此处，例如，波动量计算部160将在检测对象期间之前由排出压力取得部110取得的排出压力数据用作基准压力数据。波动量计算部160将算出的波动量提供给判断部170。
判断部170以由波动量计算部160算出的波动量变为基准波动量以上为条件，判断出在泵40中产生了气穴。判断部170对应于判断出气穴的产生，将该判定结果通知控制系统70。
如上，本实施方式所述检测装置100基于排出压力数据的波动量检测气穴的产生。以下针对这种测装置100更具体的动作进行说明。图4表示本实施方式所述检测装置100的动作流程的一例。检测装置100执行图4所示的动作流程检测气穴的产生。
首先，检测装置100取得排出压力数据及吸入压力数据(S410)。即，排出压力取得部110取得排出压力数据，吸入压力取得部120取得吸入压力数据。排出压力取得部110和吸入压力取得部120可以将所取得的压力数据分别存储在存储部140中。排出压力取得部110和吸入压力取得部120可以在每当吸入压力计50及排出压力计60对压力数据分别采样时取得压力数据，或者也可以在每个预定的采样数一并取得。
然后，比较部150比较吸入压力数据与阈值(S420)。例如，当吸入压力数据超过阈值时(S420：否)，比较部150判断为未检测到有产生气穴的倾向。此时，检测装置100返回S410，取得在下一时刻采样的排出压力数据及吸入压力数据。
另外，当吸入压力取得部120取得下一时刻的吸入压力数据存储在存储部140中时，可以将过去时刻的吸入压力数据消除。此时，吸入压力取得部120可以用下一时刻的吸入压力数据覆盖存储部140中存储的前一时刻的吸入压力数据。
另外，排出压力取得部110可以消除预定期间T之前时刻的排出压力数据。作为一例，当下一时刻为tk+1时，排出压力取得部110消除时刻tk-T之前的排出压力数据。此时，排出压力取得部110可以用下一时刻tk+1的排出压力数据覆盖存储部140中存储的时刻tk-T之前时刻的排出压力数据。如此一来，当取得时刻tk的压力数据时，存储部140至少存储时刻tk的吸入压力数据和排出压力数据以及在比时刻tk早期间T之前时刻tk-T至时刻tk之间所取得的排出压力数据。
排出压力取得部110、吸入压力取得部120及比较部150反复执行压力数据的取得以及吸入压力数据与阈值的比较，直到吸入压力数据变为阈值以下。而且，当吸入压力数据变为阈值以下时(S420：是)，比较部150判断出向有产生气穴的倾向逐渐接近，将比较结果通知波动量计算部160。此处，阈值为对应于大气压的压力数据值，如图2所示，说明了比较部150将时刻t0的吸入压力数据变为阈值以下这件事通知波动量计算部160的例子。
然后，波动量计算部160设定基准压力数据(S430)。此处，将比时刻t0早期间T之前的时刻作为t0-T。波动量计算部160例如从存储部140读取在时刻t0-T至时刻t0之间所取得的排出压力数据，设置为基准压力数据。即，波动量计算部160使用包含对应于吸入压力数据从超过阈值的值变到阈值以下的值的时刻t0所取得的排出压力数据的数据作为基准压力数据。在本例中说明了波动量计算部160使用在比该时刻t0晚于预定期间T之后的时刻t0-T至该时刻t0之间所取得的排出压力数据作为基准压力数据的例子。
波动量计算部160可以将所设定的基准压力数据存储在存储部140中。另外，当存储部140中存储有过去的基准压力数据时，波动量计算部160可以用新设定的基准压力数据进行覆盖。
然后，检测装置100取得下一采样时刻的排出压力数据及吸入压力数据(S440)。即，排出压力取得部110取得排出压力数据，吸入压力取得部120取得吸入压力数据。另外，排出压力取得部110及吸入压力取得部120可以在刚刚经过了时刻t0之后，在经过期间T的时刻t0+T为止，持续进行压力数据的取得。
然后，比较部150将吸入压力数据与阈值进行比较(S450)。当比较结果为吸入压力数据超过阈值时(S450：是)，检测装置100判断为从有产生气穴的倾向回到了正常工作的状态，可以返回到S410。此时，比较部150可以将基准压力数据的信息从存储部140消除。
另外，比较部150在S450中进行比较用的阈值较佳地使用与在S420中所用的阈值不同的阈值。例如，如果将在S420中使用的阈值作为第一阈值，则在S450中使用的第二阈值为比第一阈值大预定值的阈值。即，为了减小叠加在吸入压力数据上的噪音等的影响，比较部150可以进行具有迟滞的比较。作为一例，第二阈值为在第一阈值上加上能够容许的噪音等的大小之后的值。
当吸入压力数据为阈值以下时(S450：否)，比较部150判断为有产生气穴的倾向正在持续，可以通知波动量计算部160。然后，波动量计算部160计算排出压力数据的波动量(S460)。波动量计算部160将从S440中由排出压力取得部110取得的排出压力数据的最新检测时机t2往回追溯预定期间T后的过去时刻t2-T开始到该时刻t2为止的期间作为检测对象期间。另外，当排出压力取得部110在到时刻t0+T为止执行进行压力数据的取得时，波动量计算部160可以将从时刻t0至时刻t0+T为止的期间作为检测对象期间。
然后，波动量计算部160计算检测对象期间中的排出压力数据与基准压力数据之差作为波动量。此处，波动量计算部160可以计算检测对象期间中的排出压力数据与检测对象期间同样的时长T的基准压力数据之差作为波动量。波动量计算部160例如将排出压力数据及基准压力数据的时间轴相对偏移，计算出对应于每个时刻的排出压力数据与基准压力数据的差值。
波动量计算部160可以将对排出压力数据与基准压力数据的差值进行合计(积分)后的值作为波动量。而且，波动量计算部160可以将对排出压力数据与基准压力数据的差值的绝对值进行合计后的值作为波动量。当检测对象期间的排出压力数据未发生变化或者变化较小时，由波动量计算部160算出的波动量会成为噪音的积分值差值左右的值。例如，从图2中的时刻tm至时刻tm+T的检测对象期间中，排出压力数据上没有发生足以识别出气穴产生程度的变化。即，该检测对象期间的排出压力数据与从时刻t0-T至时刻t0的基准压力数据的差值成为噪音。
然后，判断部170对由波动量计算部160算出的波动量与基准波动量进行比较(S470)。此处，基准波动量可以对应于待检测的排出压力数据的波动量进行预先设定。另外，基准波动量可以为将排出压力数据所容许的噪音值以期间T之间的采样数进行积分运算后的值所接近的值。作为一例，如时刻tm至时刻tm+T的检测对象期间那样，当波动量不到基准波动量时(S470：否)，检测装置100返回到S440，取得下一时刻的排出压力数据和吸入压力数据。
排出压力取得部110、吸入压力取得部120及检测部130对下一对象期间的排出压力数据的波动量与基准波动量进行比较。另外，下一对象期间可以是从压力数据的下一采样时刻往回追溯期间T后的时刻到该采样时刻之间的期间。即，下一对象期间可以为与前次的对象期间相比错开一个采样时刻的期间。
可选地，下一对象期间也可以为与前次对象期间相比错开N个采样时刻的期间(N为2以上的整数)。此时，在S440中，排出压力取得部110及吸入压力取得部120取得对压力数据进行了N次采样后的结果。另外，执行N次采样的期间较佳为比期间T更短的期间。
排出压力取得部110、吸入压力取得部120及检测部130反复执行从S440至S470的动作，直到下一对象期间的排出压力数据的波动量达到基准波动量以上为止(或者直到在S450判定为是为止)。而且，当排出压力数据的波动量达到基准波动量以上时(S470：是)，判断部170判断为产生了气穴(S480)。
例如，在从图2中的时刻tn至时刻tn+T的检测对象期间内，排出压力数据上发生了足以识别出气穴产生程度的变化，因此，排出压力数据的波动量达到基准波动量以上。此时，判断部170判断为产生了气穴，通知控制系统70。如上所述，本实施方式所述波动量计算部160使用吸入压力数据从表示正压的值刚刚变为表示负压的值的时刻之前的检测对象期间相同时长T的排出压力数据作为泵40的正常工作中的数据的基准压力数据。以下针对基于这种基准压力数据和对象期间的排出压力数据的排出压力数据的波动量进行说明。
图5表示本实施方式中由波动量计算部160算出的排出压力数据的波动量的一例。图5中，横轴表示时间，纵轴表示排出压力。图5表示波动量计算部160将排出压力数据及基准压力数据的时间轴相对偏移的例子。即，图5表示分别将排出压力数据及基准压力数据的开始时刻对齐到时刻t01，将结束时刻对齐到时刻t02的例子。另外，时刻t02为从时刻t01经过了时间T后的时刻。
此处，波动量计算部160可以调节排出压力数据及基准压力数据的偏移量。波动量计算部160例如可以使基准压力数据相对于检测对象期间中的排出压力数据进行偏移，使基准压力数据的平均值与检测对象期间中的排出压力数据的平均值相一致。另外，波动量计算部160可以使用高通滤波器等滤波处理去除直流成分。另外，吸入压力计50及排出压力计60也可以提供执行了滤波处理之后的数据。
波动量计算部160可以计算使其与平均值相一致的检测对象期间中的排出压力数据与基准压力数据之差作为波动量。在图5中，斜线所示区域为排出压力数据与基准压力数据的差值的例子。如图5所示，即便在检测对象期间的排出压力数据产生变化的气穴的初期阶段，在排出压力数据与基准压力数据的差值上也会产生比噪音更大的差异。
即，即便在特定频率或频段的明确的振动产生以前，本实施方式所述检测装置100也可以使用排出压力数据的时间波形检测气穴的产生。另外，即便是从处于正常工作状态的工厂10取得的压力数据有时也会有脉动。例如，当注入泵40的液体是混合物时，对应于混合比例的变化，有时会在压力数据上产生脉动。另外，即便根据工厂10的环境波动等，有时也会在压力数据上产生脉动。如此，即便是正常状态下的压力数据，也会有某种程度范围的振幅，因此，如本实施方式，通过使基准压力数据的期间与检测对象期间的期间T大致相同，能够减少该振幅的影响。
另外，由于检测装置100没有进行傅里叶变换等数值处理，因此不需要使用复杂的电路及高性能的CPU等，从而能够以较低成本实现。另外，由于检测装置100可以一边删除过去不要的数据，一边依次比较下一数据，因此能够减少数据的存储容量。
另外，如图5所说明的那样，本实施方式所述检测装置100说明了对同一时长的基准压力数据和排出压力数据的时间波形进行比较的例子，但并不限于此。检测装置100也可以使用比对象期间的排出压力数据的时间波形更短的时长的基准压力数据。此时，波动量计算部160可以分别计算基准压力数据的平均值与对象期间的排出压力数据的各个数据之间的差值。
另外，波动量计算部160可以使用对应于从吸入压力数据超过阈值的值变为阈值以下的值的时刻t0所取得的一个排出压力数据作为基准压力数据。即，波动量计算部160可以使用对应于吸入压力数据从表示正压的值变到表示负压的值的时刻所取得的排出压力数据作为基准压力数据。此时，波动量计算部160可以分别计算一个采样的基准压力数据与对象期间的排出压力数据的各个数据之间的差值。
如此，检测装置100较佳地可以使用从吸入压力数据超过阈值的值到变为阈值以下的值的时刻t0附近的期间或时刻等的排出压力数据作为基准压力数据。据此，能够使基准压力数据与检测对象期间的排出压力数据之间的时间差成为更短的时间。即，即便在压力数据上产生了脉动，也能使基准压力数据及检测对象期间的排出压力数据上所产生的波动的振幅达到同等程度，从而能够减少该脉动的影响。
以上的本实施方式说明了检测装置100能够检测气穴的产生，但并不限于此。检测装置100可以进一步预报气穴的产生。另外，检测装置100也可以提供泵40的维护及管理信息。以下针对这种检测装置100进行说明。
图6表示本实施方式所述检测装置100的变形例。在本变形例所述检测装置100中，对与图3所示本实施方式所述检测装置100的动作大致相同的部分赋予相同的符号，并省略其说明。本变形例所述检测装置100中，检测部130进一步具有：预报部210、波动量累积部220和维护管理部230。
预报部210对应于吸入压力数据变为阈值以下来预报泵40的气穴产生。此时，比较部150对应于吸入压力数据变为阈值以下将该比较结果通知波动量计算部160及预报部210。预报部210例如对应于吸入压力数据从表示正压的值变到表示负压的值来预报气穴的产生。
如图2所说明的那样，在气穴产生之前，吸入压力数据逐渐减小为负压。因此，预报部210可以对应于吸入压力数据的值是否变为负压来预报未来气穴的产生。据此，控制系统70能够在产生气穴之前执行防止气穴产生的控制以及针对气穴的控制准备等。因此，控制系统70能够减少气穴产生，或者即便产生了气穴也能够迅速应对。
另外，在本实施方式中，以阈值为与大气压相对应的值为例进行了说明，但并不限于此。对应于泵40的种类、特性、个体差异及控制系统70的设计等，应当判断为有气穴的倾向的吸入压力数据的值各不相同，因此该阈值可以对应于他们进行预先设定。另外，比较部150也可以使判断是否通知波动量计算部160时所使用的阈值与判断是否通知预报部210时所使用的阈值为不同的阈值。
波动量累积部220计算排出压力数据的波动量的累积值。波动量累积部220可以接收由波动量计算部160算出的波动量计算累积值。另外，波动量累积部220可以在每次产生气穴时计算累积值。另外，波动量累积部220也可以对气穴的产生次数及继续时间等进行计数。波动量累积部220可以将所累积的气穴信息存储于存储部140中。
维护管理部230基于排出压力数据的波动量的累积值、气穴的产生次数和/或气穴的持续时间等来判断泵40的维护时期及更换时期的至少一方。普遍认为在泵40中产生的气穴会给泵40带来损害，影响该泵40的寿命。由于排出压力数据的波动量对应于气穴振动的振幅强度，因此可以用作泵40所受损害的指标。因此，通过累积排出压力数据的波动量并进行记录，可以判断出泵40的检测时机及更换时机。
维护管理部230例如通过对排出压力数据的波动量的累积值与预定阈值等进行比较，判断泵40的检测时机及更换时机。维护管理部230可以对应于累积值变为阈值以上，向控制系统70通知检测时机和/或更换时机。另外，维护管理部230可以将用于判断检测时机的阈值与用于判断更换时机的阈值设定为不同的值。另外，维护管理部230可以基于实际发生的泵40的故障以及寿命等的数据预先设定该阈值。
如上所述，变形例所述检测装置100在气穴检测的基础之上还能够以较低成本执行气穴预报及泵40的维护和管理。另外，检测装置100也可以仅执行气穴预报，或者也可以仅执行泵40的维护及管理。
以上的本实施方式所述检测装置100针对对应于吸入压力数据变为阈值以下而开始计算排出压力数据的波动量的例子进行了说明。据此，检测装置100在吸入压力数据为正常范围内时节省了无用的计算等，从而能够防止耗电增加。另外，由于能够减少计算量，因此在将检测装置100安装于控制系统70上时，也能够防止作为控制系统70的负荷而带来的影响。另外，也可以将检测装置100包含在工厂10内设置的传感器等的测量器内，从而能够防止作为他们的工作负荷而带来的影响。另外，由于检测装置100在吸入压力数据为正常范围内不执行气穴检测，因此能够减少由噪音等引起的误检的频次。
另外，在考虑这种低能耗化及减少误检频次时，检测装置100也可以不被限定为时间波形的比较。例如，检测装置100可以对应于吸入压力数据变为阈值以下来执行排出压力数据的频率分析。此时，波动量计算部160可以对排出压力数据进行傅里叶变换。而且，判断部170可以判断在排出压力数据的频率特性中是否在特定波长或特定频段发生了异常。判断部170例如使用针对特定波长或特定频段的预定阈值来判断异常的发生。如此，由于检测装置100在有发生气穴的倾向时开始频率分析，因此能够减少计算量。
如此，当检测部130执行频率分析时，可以对图4所示的动作流程进行如下变更。在S430中，波动量计算部160对应于吸入压力数据变为阈值以下来设定基准压力数据的频率特性。即，从存储部140读取时刻t0-T至时刻t0之间取得的排出压力数据，进行傅里叶变换(作为一例，为快速傅里叶变换FFT)，设定为基准数据。
另外，在S460中，当判断出气穴的倾向正在持续时，波动量计算部160计算检测对象期间的排出压力数据的频率特性。然后，波动量计算部160计算检测对象期间的频率特性与基准数据在频率轴上的差值。据此，在S470中，判断部170对应于差值的频率特性的特定波长或特定频段是否超过阈值来判断是否发生异常。
可选地，可以将图4所示动作流程进行如下的变更。在S460中，波动量计算部160将检测对象期间中的排出压力数据与基准压力数据之差的波形数据进行频率变换。据此，在S470，判断部170对应于差值的频率特性的特定波长或特定频段是否超过阈值来判断是否发生异常。
以上的本实施方式所述检测装置100针对使用吸入压力数据及排出压力数据检测气穴进行了说明，但并不限于此。当工厂10的耗电量等有富余时，即便在吸入压力数据处于正常范围时，也可以持续进行这种排出压力数据的波动量的计算。即，检测装置100也可以仅使用排出压力数据来检测气穴。
例如，检测装置100与吸入压力数据的变化无关，也可以执行排出压力数据的波动量的计算。在此情形中，检测装置100中也可以没有吸入压力取得部120和比较部150。此时，检测部130基于检测对象期间中的排出压力数据的波动量来检测泵40的气穴的产生。检测部130例如可以使用在泵40和/或检测装置100开始动作时所取得的排出压力数据作为基准压力数据。
另外，检测部130可以使用预先在泵40正常工作时所取得排出压力数据作为基准压力数据。另外，检测部130也可以使用设计值及经验值等预定值作为基准压力数据。
如此，检测装置100与吸入压力数据的变化无关，当执行排出压力数据的波动量的计算时，可以将图4所示动作流程进行如下变更。即，不执行与吸入压力数据相关的S420、S450的动作。另外，关于S410及S440的压力数据的取得，仅由排出压力取得部110取得排出压力数据即可。据此，检测装置100能够基于排出压力数据的时间波形检测出气穴的产生。
如此，检测部130也可以基于检测对象期间中的排出压力数据与检测对象期间之前的排出压力数据之差来检测泵的气穴的产生。另外，在此情形中，检测部130例如可以基于检测对象期间中的排出压力数据与检测对象期间刚刚之前的排出压力数据之差来检测泵的气穴的产生。
排出压力数据的波动量从产生气穴开始逐渐变大恶化，因此通过按时间的先后比较排出压力数据，使得检测装置100能够检测气穴的产生。此时，可以将图4所示的动作流程进一步进行如下变更。即，在S470中，当波动量未达到基准波动量时(S470：否)，代替S440的是返回S430，在将对象期间的排出压力数据作为基准压力数据之后，取得下一对象期间的排出压力数据(S440)。
据此，检测装置100不使用吸入压力数据，按时间先后对排出压力数据进行比较，也能够检测气穴的产生。即，检测装置100能够以更简单的结构检测气穴的产生。另外，检测装置100还能够实时检测气穴的变化。
另外，在考虑这种实时检测气穴变化时，并不限于由检测装置100通过比较时间波形之差与基准波动量来检测气穴的产生。例如，检测装置100也可以对检测对象期间中的排出压力数据与检测对象期间之前的排出压力数据之差进行频率变换，来检测气穴。
在此情形中，波动量计算部160可以在算出检测对象期间的排出压力数据与基准压力数据的差值之后对该差值进行傅里叶变换。判断部170可以判断在波动量计算部160所算出的频率特性中是否在特定波长或特定频段上发生了异常。判断部170例如使用针对特定波长或特定频段的预定阈值来判断异常的发生。该动作通过对S460及S470做进一步变更而实现。
以上的本实施方式所述检测装置100针对从吸入压力计50及排出压力计60等压力计取得压力数据的例子进行了说明。在此基础之上，检测装置100也可以从吸入压力计50和/或排出压力计60取得压力计的故障信息等。当在压力计上发生故障等时便很难正确地检测气穴的产生，因此，检测装置100可以在取得压力计的故障信息等时不执行气穴的检测。可选地，检测装置100也可以在气穴的检测结果上附加该故障信息通知给控制系统70。
以上的本实施方式针对检测装置100设置在工厂10中的例子进行了说明。另外，工厂10是使用移送液体的泵40的系统的一例，设置有检测装置100的系统并不限于工厂10。只要是移送液体的泵40就有可能产生气穴，因此也可以在使用该泵40的系统、装置、设备及使用现场等中设置检测装置100来检测气穴。
图7表示能够全部或部分具体实现本发明多种方式的计算机1200的构成例。安装在计算机1200的程序使计算机1200发挥作为本发明实施方式所述装置相关操作或该装置的一个或多个单元的功能，或者使其能够执行该操作或一个或多个单元，和/或能够使计算机1200执行本发明实施方式所述过程或该过程的步骤。这种程序能够由CPU1212执行，使得计算机1200执行本说明书所记载的流程图及模块图的模块中的几相或者全部相关的特定操作。
本实施方式的计算机1200包括：CPU1212、RAM1214、图形控制器1216及显示设备1218，它们均通过主控制器1210相互连接。计算机1200还包括：通信接口1222、硬盘驱动器1224、DVD-ROM驱动器1226及IC卡驱动器等输入输出单元，它们均通过输入输出控制器1220与主控制器1210相连。计算机来还包括ROM1230及键盘1242等传统输入输出单元，它们均通过输入输出芯片1240与输入输出控制器1220相连。
CPU1212根据存储在ROM1230和RAM1214中的程序进行操作，从而控制每个单元。图形控制器1216获取由CPU1212在RAM1214等中提供的帧缓冲器或该图形控制器1216自身中生成的图像数据，并使图像数据显示在显示装置1218上。
通信接口1222经由网络与其他电子设备通信。硬盘驱动器1224存储要由计算机1200中的CPU 1212使用的程序和数据。DVD-ROM驱动器1226从DVD-ROM 1201读取程序或数据，并经由RAM 1214向硬盘驱动器1224提供程序或数据。IC卡驱动器从IC卡读取程序和数据和/或将程序和数据写入IC卡。
ROM 1230在内部存储由计算机1200在激活时执行的引导程序等和/或依赖于计算机1200的硬件的程序。输出芯片1240还可以包括各种输入和输出单元，通过并行端口、串行端口、键盘端口和鼠标端口等被连接到输入输出控制器1220。
该程序由诸如DVD-ROM 1201或IC卡等计算机可读存储介质提供。程序从计算机可读存储介质中读取，安装在作为计算机可读存储介质的例子的硬盘驱动器1224、RAM1214或ROM1230中，由CPU1212执行。这些程序中描述的信息处理被计算机1200读取，带来程序与上述各种类型的硬件资源之间的协作。该设备或方法可以被构成为通过使用计算机1200来实现信息的操作或处理。
例如，如果在计算机1200和外部设备之间进行的通信，CPU1212执行被加载到RAM1214的通信程序，基于在通信程序中描述的处理向通信接口1222命令进行通信处理。通信接口1222在CPU1212的控制下读取保存在RAM1214、硬盘驱动器1224、DVD-ROM1201或IC卡等存储介质中提供的发送缓冲区中的发送数据，将所读取的发送数据发送给网络，或者将从网络接收到的接收数据写入到存储介质中提供的接收缓冲区中等。
另外，CPU1212可以使硬盘驱动器1224、DVD-ROM驱动器1226(DVD-ROM1201)、IC卡等外部存储介质中保存的文件或数据库的全部或必要部分被读取到RAM1214，对RAM1214上的数据执行各种类型的处理。然后，CPU1212可以将处理后的数据回写到外部存储介质中。
各种类型的程序、数据、表格及数据库等各种类型的信息为了进行信息处理而被保存在存储介质中。CPU1212可以针对对从RAM1214读取的数据执行各种类型的处理，包括本说明书任意位置所记载的由程序的指令序列所指定的各种类型的操作、信息处理、条件判断、条件分支、无条件分支、信息检索/替换等，并将结果回写到RAM1214中。另外，CPU1212可以检索存储介质内的文件、数据库等的信息。例如，当具有与第二属性的属性值相关联的第一属性的属性值多个条目被分别保存在存储介质中时，CPU1212从这些条目中检索出与第一属性的属性值所指定的条件相一致的条目，读取保存在该条目内的第二属性的属性值，从而取得与满足预定条件的第一属性相关联的第二属性的属性值。
以上所说明的程序或软件模块可以被保存在计算机1200上或者计算机1200附近的计算机可读存储介质中。另外，与专用通信网络或互联网相连的服务器系统内所提供的硬盘或RAM等存储介质可以也作为计算机可读存储介质使用，从而经由网络将程序提供给计算机1200。
以上，使用本发明的实施方式进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。另外，本领域技术人员应当清楚，在上述实施方式的基础上可加以增加各种变更或改进。此外，由权利要求的记载可知，这种加以变更或改进的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
应当注意的是，权利要求书、说明书及附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、顺序、步骤及阶段等各个处理的执行顺序，只要没有特别明示“更早”、“早于”等，或者只要前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以以任意顺序实现。关于权利要求书、说明书及附图中的动作流程，为方便起见而使用“首先”、“然后”等进行了说明，但并不意味着必须按照这样的顺序实施
附图标记说明
10工厂、20设备、30液体源、40泵、50吸入压力计、60排出压力计、70控制系统、100检测装置、110排出压力取得部、120吸入压力取得部、130检测部、140存储部、150比较部、160波动量计算部、170判断部、210预报部、220波动量累积部、230维护管理部、1200计算机、1201DVD-ROM、1210主控制器、1212CPU、1214RAM、1216图形控制器、1218显示设备、1220输入输出控制器、1222通信接口、1224硬盘驱动器、1226DVD-ROM驱动器、1230ROM、1240输入输出芯片、1242键盘。

Claims (19)

1.一种检测装置，包括：
排出压力取得部，用于取得表示泵的排出压力的排出压力数据；
检测部，用于基于检测对象期间中的所述排出压力数据的时间波形的波动量检测所述泵的气穴的产生。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述检测部包括：
波动量计算部，用于计算所述检测对象期间中的所述排出压力数据的所述波动量；
判断部，用于以所算出的所述波动量变为基准波动量以上为条件判断为所述泵上产生了气穴。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其中，所述波动量计算部计算所述检测对象期间中的所述排出压力数据与基准压力数据之差作为所述波动量。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其中，所述波动量计算部计算所述检测对象期间中的排出压力数据与所述检测对象期间相同时长中的所述基准压力数据之差作为所述波动量。
5.根据权利要求3或4所述的检测装置，其中，所述波动量计算部使用在所述检测对象期间之前由所述排出压力取得部取得的所述排出压力数据作为所述基准压力数据。
6.根据权利要求5所述的检测装置，其中进一步包括：吸入压力取得部，用于取得表示所述泵的吸入压力的吸入压力数据；
所述波动量计算部使用对应于从所述吸入压力数据超过阈值到变为所述阈值以下的值的时刻所取得的所述排出压力数据作为所述基准压力数据。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其中，所述波动量计算部使用对应于所述吸入压力数据从表示正压的值变到表示负压的值的时刻所取得的所述排出压力数据作为所述基准压力数据。
8.根据权利要求6或7所述的检测装置，其中，所述波动量计算部使用所述时刻刚刚之前的所述检测对象期间相同时长中的排出压力数据作为所述基准压力数据。
9.根据权利要求3～8中任一项所述的检测装置，其中，所述波动量计算部，
使所述基准压力数据相对于所述检测对象期间中的所述排出压力数据进行偏移，使所述基准压力数据的平均值与所述检测对象期间中的所述排出压力数据的平均值相一致；
计算与平均值相一致的所述检测对象期间中的所述排出压力数据与所述基准压力数据之差作为所述波动量。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的检测装置，其中进一步包括：
波动量累积部，用于计算所述波动量的累积值；
维护管理部，用于基于所述波动量的累积值判断所述泵的维护时机和更换时机的至少一方。
11.一种检测装置，其中包括：
吸入压力取得部，用于取得表示泵的吸入压力的吸入压力数据；
排出压力取得部，用于取得表示所述泵的排出压力的排出压力数据；
检测部，用于对应于所述吸入压力数据变为阈值以下，基于所述排出压力数据检测所述泵上是否产生气穴。
12.根据权利要求11所述的检测装置，其中进一步包括：预报部，用于对应于所述吸入压力数据变为所述阈值以下，预报所述泵的气穴的产生。
13.一种检测装置，其中包括：
排出压力取得部，用于取得表示泵的排出压力的排出压力数据；
检测部，用于基于检测对象期间中的所述排出压力数据与所述检测对象期间之前的所述排出压力数据之差检测所述泵的气穴的产生。
14.一种检测方法，其中包括：
取得表示泵的排出压力的排出压力数据；
基于检测对象期间中的所述排出压力数据的时间波形的波动量检测所述泵的气穴的产生。
15.一种程序，使计算机发挥作为权利要求1～10中任一项所述的检测装置的功能。
16.一种检测方法，
取得表示泵的吸入压力的吸入压力数据；
取得表示所述泵的排出压力的排出压力数据；
对应于所述吸入压力数据变为阈值以下，基于所述排出压力数据检测所述泵上是否产生气穴。
17.一种程序，使计算机发挥作为权利要求11或12所述的检测装置的功能。
18.一种检测方法，包括：
取得表示泵的排出压力的排出压力数据；
基于检测对象期间中的所述排出压力数据与所述检测对象期间之前的所述排出压力数据之差检测所述泵的气穴的产生。
19.一种程序，使计算机发挥作为权利要求13所述的检测装置的功能。
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