JP2000185824A - ホッパ内詰まり検出装置及びその方法 - Google Patents

ホッパ内詰まり検出装置及びその方法

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JP2000185824A JP10362844A JP36284498A JP2000185824A JP 2000185824 A JP2000185824 A JP 2000185824A JP 10362844 A JP10362844 A JP 10362844A JP 36284498 A JP36284498 A JP 36284498A JP 2000185824 A JP2000185824 A JP 2000185824A
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  • Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、容易且つ安価な構成により、振動
検出センサの故障を防止でき、詰まり検出の精度の向上
を図る。 【解決手段】 ホッパ部1a(又は1b)の下部のシュ
ート部2a(又は2b)に配置された振動検出センサ3
a(又は3b)が、シュート部2a(又は2b)の振動
を検出すると、検出信号を発生し、ホッパ内詰まり検出
装置4が、振動検出センサ3a(又は3b)の検出信号
に基づいて、この検出信号のレベルが加速度設定レベル
20Gを越えたか否かを4秒間計測し、加速度設定レベ
ル20Gを超えた回数が4回以下であるとき、塊状搬送
物の詰まり有を判定して詰まり信号を出力するホッパ内
詰まり検出装置及びその方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホッパ内詰まり検
出装置及びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、石炭等の流動可能な塊状搬送物
をホッパを介してコンベアに投下する設備では、ホッパ
内における塊状搬送物の詰まりを検出するホッパ内詰ま
り検出装置及びその方法が広く知られている。
【0003】この種のホッパ内詰まり検出装置及びその
方法は、その技術内容が、例えば特開平3−27548
8号公報及び実開平4−44219号公報に開示されて
いる。 (1) すなわち、特開平3−275488号公報に
は、ホッパ内の詰まりを検出可能なバンカ・ホッパ部詰
まり監視・管理装置が開示されている。このバンカ・ホ
ッパ部詰まり監視・管理装置は、ホッパ上部・下部側面
に振動検出センサ及び音響マイクロホンを有し、監視周
波数帯域において、これら振動検出センサ並びに音響マ
イクロホンから収集される振動・音響レベルに基づい
て、コヒーレンシィ(振動と音響の相関関係)、音響並
びに振動加速度のレベル低下及びピークレベルの周波数
帯域からの逸脱等を初期入力データと比較し、詰まりの
発生を検出可能としている。
【0004】また、このバンカ・ホッパ部詰まり監視・
管理装置は、詰まりの発生を検出したとき、ホッパ内に
水の噴射・振動等を発生させ、詰まりを解消させてい
る。 (2) 同様に、実開平4−44219号公報には、ホ
ッパ内の詰まりを検出可能なホッパの荷詰まり防止装置
が開示されている。このホッパの荷詰まり防止装置は、
ホッパ外壁に振動検出センサ、荷検出センサ及び加振機
を有し、荷が有るとき、各振動検出センサで検出した振
動量(加速度)に基づいて、加振機駆動モータの回転数
(振動発生量)を制御可能とし、荷が無いとき、加振機
駆動モータを停止している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うなホッパ内詰まり検出装置及びその方法では、次の
(1x)(2x)に述べるように問題がある。 (1x) 特開平3−275488号公報に開示された
技術は、コヒーレンシィ、音響並びに振動加速度のレベ
ル低下及びピークレベルの周波数帯域からの逸脱等を初
期入力データと比較するため、一つの異常が発生しても
詰まりと判定し、誤検知を生じる可能性がある。
【0006】特に、塊状搬送物が石炭の場合、石炭の大
きさや硬さのばらつきが各々異なる音響・振動レベルを
生じさせ、初期入力データとの整合性を取りにくくする
ため、誤検知を生じ易くなっている。
【0007】また、振動センサは、ホッパ外壁の上部・
下部側面に設置されるため、石炭の詰まり程度により、
検出レベル及び周波数帯域が変動する。この変動は、初
期入力データとの比較判断精度を低下させ、誤検知の要
因となる。また、正確な判断のために、上記各パラメー
タを要するので、高価な装置となってしまう。 (2x) 実開平4−44219号公報に開示の技術
は、ホッパを振動させつつ荷を投下し、ホッパの振動量
を振動検出センサで制御するので、ホッパ振動時間が長
時間となり、振動検出センサの寿命を短くしてしまう。
また、加振機は、振動検出センサと同一のホッパ外壁に
あるので、振動検出センサに振動を与えてしまい、詰ま
りの誤検知あるいは振動検出センサの故障の要因とな
る。
【0008】さらに、荷検出並びに振動検出の技術は、
振動レベルの大きさのみを検出する内容なので、ノイズ
等の混入により、誤検知を生じ易くなっている。
【0009】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、容易且つ安価な構成により、振動検出センサの故障
を防止でき、詰まり検出の精度を向上し得るホッパ内詰
まり検出装置及びその方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に対応する発明
は、流動可能な塊状搬送物を投入するためのホッパに対
し、前記ホッパ内の塊状搬送物の詰まりを検出するホッ
パ内詰まり検出装置であって、前記ホッパの下部のシュ
ート部に配置され、前記シュート部の振動を検出する
と、検出信号を発生する振動検出手段と、前記振動検出
手段の検出信号に基づいて、この検出信号のレベルが設
定レベルを越えたか否かを所定時間計測し、前記設定レ
ベルを超えた回数が所定回数以下であるとき、前記塊状
搬送物の詰まり有を判定して詰まり信号を出力する詰ま
り判定手段とを備えたホッパ内詰まり検出装置である。
【0011】また、請求項2に対応する発明は、流動可
能な塊状搬送物を投入するためのホッパに対し、前記ホ
ッパ内の塊状搬送物の詰まりを検出するホッパ内詰まり
検出方法であって、前記ホッパの下部のシュート部の振
動を検出すると、検出信号を発生する振動検出工程と、
前記振動検出工程の検出信号に基づいて、この検出信号
のレベルが設定レベルを越えたか否かを所定時間計測
し、前記設定レベルを超えた回数が所定回数以下である
とき、前記塊状搬送物の詰まり有を判定して詰まり信号
を出力する詰まり判定工程とを含んでいるホッパ内詰ま
り検出方法である。 (作用)従って、本発明は以上のような手段を講じたこ
とにより、ホッパの下部のシュート部に配置された振動
検出手段が、シュート部の振動を検出すると、検出信号
を発生し、詰まり判定手段が、振動検出手段の検出信号
に基づいて、この検出信号のレベルが設定レベルを越え
たか否かを所定時間計測し、設定レベルを超えた回数が
所定回数以下であるとき、塊状搬送物の詰まり有を判定
して詰まり信号を出力するので、容易且つ安価な構成で
実現でき、また、振動検出手段をシュート部に配置して
加振機の振動から保護したことにより、振動検出センサ
の故障を防止でき、さらに、設定レベルを越えた回数が
少ないときに詰まり有りと判定するので、詰まり検出の
精度を向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態に係る
ホッパ内詰まり検出装置が適用されたホッパ詰まり防止
システムの構成を示す模式図である。このホッパ詰まり
防止システムは、例えばホッパ#1号機Ha及びホッパ
#2号機Hbに対し、夫々ホッパ部1a,1bの下部の
シュート部2a,2b直下に取付けられ、振動の検出信
号を送出する複数の振動検出センサ3a,3bと、ホッ
パ#1,2号機Ha,Hbから離れた電気室Eに配置さ
れ、振動検出センサ3a,3bから受ける検出信号に基
づいて、ホッパ部1a,1bの詰まりを検出すると打撃
指令を現場操作盤OPに送出するホッパ内詰まり検出装
置4と、特に設定のない限り、ホッパ内詰まり検出装置
4から受ける打撃指令を通過させる現場操作盤(通常オ
ン状態の手動スイッチ)OPと、ホッパ#1,2号機H
a,Hbの各ホッパ部1a,1bに取付けられ、現場操
作盤OPを通過した打撃指令により各ホッパ部1a,1
bに個別に打撃を加える複数の打撃装置BTa,BTb
とを備えている。
【0013】ここで、ホッパ#1号機Ha及びホッパ#
2号機Hbは、流動可能な塊状搬送物をコンベア等に投
入するための周知のものであり、ホッパ部1a,1b及
びその下部に設けられたシュート部2a,2bとを備え
ている。なお、a,bの添字をもつ要素を並べて記載す
るが、aの添字はホッパ#1号機Haに対応する要素で
あり、bの添字はホッパ#2号機Hbに対応する要素で
あって、後述する各種の処理は互いに独立して行われ
る。例えば、aの添字をもつ要素に関する詰まり検出結
果は、aの添字をもつ要素にのみ適用されて打撃や警報
等の処理が行われるが、bの添字をもつ要素には何ら適
用されない。
【0014】振動検出センサ3a,3bは、シュート部
2a,2b直下に取付けられ、監視周波数帯域(1〜6
kHz)においてシュート部2a,2bの振動(振動加
速度)を検出し、検出信号(振動加速度出力)をホッパ
内詰まり検出装置4に送出する機能をもっている。な
お、振動検出センサ3a,3b自体は周知のものである
が、その取付け場所が、従来のホッパ部外壁とは異な
り、打撃装置BTa,BTb(従来の加振機)の振動を
受けない観点からシュート部2a,2b直下となってい
る。
【0015】ホッパ内詰まり検出装置4は、ホッパ#1
号機Ha又はホッパ#2号機Hbの運転信号を確認する
と、振動検出センサ3a,3bから受ける検出信号をデ
ータ処理し、処理結果に基づいて、詰まりを検出しない
とき、次のホッパ#号機に取付られた振動検出センサ3
a,3bの監視に移行するが、詰まりを検出すると、打
撃指令を打撃装置BTa,BTbに与える機能をもって
いる。
【0016】具体的にはホッパ内詰まり検出装置4は、
信号入力部5、管理部6、計数部7、詰まり判定部8及
び打撃指令出力部9を備えている。
【0017】信号入力部5は、各振動検出センサ3a,
3bから受ける各検出信号及び外部から受ける2台のホ
ッパ#1,2号機Ha,Hbの各運転信号を管理部6に
与える機能を有し、例えばA/D変換器や各種インタフ
ェイスが使用可能となっている。
【0018】管理部6は、外部から設定される設定内容
に基づいて、計数部7による計数処理を管理するもので
あり、具体的には、計測するホッパの自動選択・手動選
択等の選択内容に基づいて、内部の計測チャンネルを切
換えると共に、信号入力部5から受けるホッパの運転信
号を確認してから当該ホッパの検出信号を選択的に通過
させて波形処理して計数部7に与える機能を有し、例え
ば運転信号確認用のAND回路、検出信号選択用のマル
チプレクサ及びしきい値越え検知用の波形処理回路等が
使用可能となっている。
【0019】なお、この波形処理回路は、例えばバンド
パスフィルタBPF、レクチ回路REC、包絡線回路E
NV及び比較回路から構成可能となっている。具体的に
は波形処理回路は、収束する正負の振幅をもつ生波形に
対し、バンドパスフィルタBPFにより不要な周波数成
分をカットしてレクチ回路RECに与え、レクチ回路R
ECにより波形の負の部分を正に反転処理(正の部分は
そのまま維持)して正の波形を包絡線回路ENVに与
え、包絡線回路ENVにより正の波形からその包絡線波
形を生成してこの包絡線波形(急峻に立上り時定数で減
衰している)を比較回路に与え、比較回路により包絡線
波形のしきい値(20G)越えを検知可能としている。
【0020】計数部7は、計測チャンネルの切換時にリ
セットされる機能と、運転信号の有るホッパ#号機に関
して管理部6を通過した検出信号のうち、所定の加速度
設定レベル20Gを越える検出信号を5m秒毎に4秒間
だけ計数(カウント)し、計数結果を詰まり判定部8に
与える機能を有し、例えば4秒計測用のタイマ、5m秒
毎の計測パルス発生用のパルス発生器、レベル比較用の
比較回路及び計数結果保持用のカウンタなどが使用可能
となっている。
【0021】詰まり判定部8は、計数部7から受けた計
数結果に基づいて詰まりの有無を判定するものであり、
具体的には、計数部7から受けた計数結果が所定時間
(例、4秒間)内に所定値(オーバ回数;4回)を越え
るか否かを判定し、この計数結果が所定値を超えないと
き、詰まり有と判定して詰まり信号を打撃指令出力部9
に与える機能を有しており、例えば所定値比較用の比較
回路が使用可能となっている。すなわち、詰まり判定部
8は、例えば4秒間で5回(又は5個)以上、塊状搬送
物がシュート部2a,2bに衝突(又は落下)しなかっ
たとき、ホッパ部1a,1bの詰まり発生を検出するも
のである(かっこ内の「5個」及び「落下」は加速度設
定レベルを高めに設定した場合である)。
【0022】打撃指令出力部9は、詰まり判定部8から
受ける詰まり信号を打撃指令に変換し、この打撃指令を
現場操作盤OPを介して打撃装置BTa(又はBTb)
に出力するものであり、例えばD/A変換器や各種イン
タフェイスが使用可能となっている。なお、打撃指令出
力部9は、打撃指令とは別に、警報を出力する構成とし
てもよく、この警報を、例えば正常計測となるまで、又
は強制リセット信号が入力されるまで出力し続ける機能
を有してもよい。
【0023】打撃装置BTa,BTbは、ホッパ部1
a,1bに取付られた従来技術の加振機に対応するもの
であり、ホッパ内詰まり検出装置から受ける打撃指令に
従って、ホッパ部を打撃する機能を有し、ここでは周知
のエアノッカーが使用されている。
【0024】次に、このようなホッパ内詰まり検出シス
テムによるホッパ内詰まり検出方法について図2のフロ
ーチャート及び図3のタイムチャートを用いて説明す
る。
【0025】ホッパ内詰まり検出装置4は、管理部6の
動作について自動か否かを判定し(ST1)、判定結果
が否(手動)のとき、操作者の手動操作により、ホッパ
#1・#2号機Ha,Hbが選択され(ST2)、装置
(計測時間など)が設定され(ST3)、これらの手動
設定済を確認すると(ST4)、計測チャンネル(a)
をホッパ#1号機Haに切換えて(時刻t0)ステップ
ST5に進む。
【0026】一方、ステップST1の判定結果が自動の
とき、計測チャンネル(a)をホッパ#1号機Haに切
換えて(時刻t0)ステップST5に進む。ステップS
T5では、管理部6が、ホッパ#1号機Haの運転信号
の有無に基づいて、ホッパ#1号機Haについて運転中
か否かを判定し(ST5)、判定結果が否(停止中)の
とき、ステップST1に戻る。
【0027】判定結果が運転中を示すとき、計数部7
は、計測チャンネルの切換時(時刻t0)からタイマ
(d)にて計測される1秒間の安定待ちの後(時刻t
1)、入力される波形処理された検出信号(c)のう
ち、4秒間だけ加速度設定レベル20G(b)を越えた
検出信号を5m秒毎の計測パルス(e)との論理積でサ
ンプリングすると共に、サンプリングにより得られた計
測パルスをカウンタ(f)で計数し(ST6;時刻t1
〜t2)、計数結果を示すカウンタ(f)の値が所定値
(オーバ回数;4回)を越えるか否かを判定し(ST
7)、所定値を越えないとき、ホッパ1号機の詰まり発
生を検出して打撃指令出力のための詰まり信号(g)を
打撃指令出力部9に出力し(ST8)、ステップST7
の判定結果が所定値を越えたとき、ホッパ#1号機を詰
まり解除と判定して打撃指令をオフするように詰まり信
号を解除する(ST9)。
【0028】ステップST8又はST9の実行により、
ホッパ#1号機Haの監視処理が完了し、ホッパ#2号
機Hbに監視を切替える(ST10)。なお、ステップ
ST8の詰まり信号を得た打撃指令出力部9は、次回以
降のST9により詰まり信号がオフとなるまで打撃指令
を打撃装置BTaに送出する。このため、ホッパ#2号
機の監視となっても、ホッパ#1号機Haは、ST9で
詰まり解除と判定されるまで、ホッパ部1aが打撃され
続ける。
【0029】以下前述同様に、ホッパ#2号機Hbに関
しても、詰まりの検出処理を実行する。すなわち、ホッ
パ#2号機Hbの運転信号に基づいて、ホッパ#2号機
Hbの運転中か否かを判定し(ST11)、判定結果が
否(停止中)のとき、ステップST1に戻る。
【0030】判定結果が運転中を示すとき、1秒間の待
機後に4秒間だけ計数信号を計数し(ST12)、計数
結果が所定値を越えるか否かを判定し(ST13)、所
定値を越えないとき、ホッパ2号機Hbの詰まり発生を
検出して打撃指令出力のための詰まり信号を打撃指令出
力部9に出力し(ST14)、ステップST13の判定
結果が所定値を越えたとき、ホッパ#2号機Hbを詰ま
り解除と判定して打撃指令をオフするように詰まり信号
を解除する(ST15)。
【0031】ステップST14又はST15の実行によ
り、ホッパ#2号機Hbの監視処理が完了し、ホッパ#
1号機Haに監視を切替え(ST16)、ステップST
1に戻る。
【0032】以下同様に、ホッパ内詰まり検出装置4
は、ホッパ#1号機Haとホッパ#2号機Hbとを交互
に5秒間ずつ監視する。
【0033】上述したように本実施形態によれば、ホッ
パ部1a(又は1b)の下部のシュート部2a(又は2
b)に配置された振動検出センサ3a(又は3b)が、
シュート部2a(又は2b)の振動を検出すると、検出
信号を発生し、ホッパ内詰まり検出装置4が、振動検出
センサ3a(又は3b)の検出信号に基づいて、この検
出信号のレベルが加速度設定レベル20Gを越えたか否
かを4秒間計測し、加速度設定レベル20Gを超えた回
数が4回以下であるとき、塊状搬送物の詰まり有を判定
して詰まり信号から得られる打撃指令を出力するので、
容易且つ安価な構成で実現でき、また、振動検出センサ
3a(又は3b)をシュート部2a(又は2b)に配置
して打撃装置BTa(又はBTb)の振動から保護した
ことにより、振動検出センサの故障を防止でき、さら
に、設定レベルを越えた回数が少ないときに詰まり有り
と判定するので、詰まり検出の精度を向上させることが
できる。
【0034】詳しくは、振動検出センサ3a(又は3
b)の取付部位をホッパ部1a(又は1b)の下部のシ
ュート部2a(又は2b)直下とし、ホッパ外壁の打撃
装置BTa(又はBTb)による打撃振動の影響を受け
ないように構成したので、振動検出センサの耐久性を向
上でき、また、外乱ノイズの影響も少ないため、より確
実に正確な詰まり判定結果を得ることができる。
【0035】また、ホッパ部1a(又は1b)の下部の
シュート部2a(又は2b)に落下した塊状搬送物の振
動を検出するので、塊状搬送物の量や粒径による振動検
出レベルの変化とは無関係に、確実にホッパ詰まりを検
出することができる。
【0036】また、振動検出レベルだけを監視するので
はなく、ある一定監視時間内での振動検出レベルがある
一定のしきい値(20G)を何回超えるかのカウント数
で判定しているので、より正確に精度の高い検出を得る
ことができる。
【0037】また、振動検出センサ3a,3bを他設備
に増設することが可能なので、簡単な構成で、より安価
で精度の高い詰まり検出を得られる。また、短時間で交
互に振動を監視するので、ホッパ外壁及び打撃装置の負
荷が必要最小限となり、設備へのダメージが少なくな
る。なお、上記実施形態は、説明の便宜上、ホッパ内詰
まり検出装置4の内部機能を信号入力部5、管理部6、
計数部7、詰まり判定部8及び打撃指令出力部9に分類
し、夫々上述したように説明したが、これに限らず、他
の分類や他の機能分担を行った構成としても(例えば、
管理部6の機能を計数部7に一部移行した構成など)、
全体として同様の動作を実行するものであれば、本発明
を同様に実施して同様の効果を得ることができる。
【0038】また、上記実施形態では、ホッパを2台と
し、加速度設定レベルを20Gとし、信号安定待ち時間
を1秒間とし、パルスの計数時間を4秒間とし、オーバ
回数を4回とした場合について説明したが、これらに限
らず、ホッパ台数、加速度設定レベル、信号安定待ち時
間、パルスの計数時間及びオーバ回数を適宜変更した構
成としても、本発明を同様に実施して同様の効果を得る
ことができる。
【0039】さらに、上記実施形態では、詰まり有無の
判定用のオーバ回数を4回のみとした場合について説明
したが、これに限らず、複数のオーバ回数を設定し、各
設定回数に応じて種々の処理を実行する構成としてもよ
い。
【0040】例えばオーバ回数を10回及び4回とし、
10回以下のときに初期詰まり有を判定してその旨の警
報を出力し、4回以下のときに完全な詰まり有を判定し
て詰まり警報と打撃指令を出力する構成としても、上記
実施形態の効果に加え、詰まり検出をきめ細かく実行す
ることができる。
【0041】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、容
易且つ安価な構成により、振動検出センサの故障を防止
でき、詰まり検出の精度を向上し得るホッパ内詰まり検
出装置及びその方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るホッパ内詰まり検出
装置が適用されたホッパ詰まり防止システムの構成を示
す模式図
【図2】同実施形態における動作を説明するためのフロ
ーチャート
【図3】同実施形態における動作を説明するためのタイ
ムチャート
【符号の説明】
1a,1b…ホッパ部 2a,2b…シュート部 3a,3b…振動検出センサ 4…ホッパ内詰まり検出装置 5…信号入力部 6…管理部 7…計数部 8…詰まり判定部 9…打撃指令出力部 Ha…ホッパ#1号機 Hb…ホッパ#2号機 BTa,BTb…打撃装置 E…電気室 OP…現場操作盤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 正通 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 3F075 AA07 BA01 BB02 CA09 CD07 DA08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流動可能な塊状搬送物を投入するための
    ホッパに対し、前記ホッパ内の塊状搬送物の詰まりを検
    出するホッパ内詰まり検出装置であって、 前記ホッパの下部のシュート部に配置され、前記シュー
    ト部の振動を検出すると、検出信号を発生する振動検出
    手段と、 前記振動検出手段の検出信号に基づいて、この検出信号
    のレベルが設定レベルを越えたか否かを所定時間計測
    し、前記設定レベルを超えた回数が所定回数以下である
    とき、前記塊状搬送物の詰まり有を判定して詰まり信号
    を出力する詰まり判定手段とを備えたことを特徴とする
    ホッパ内詰まり検出装置。
  2. 【請求項2】 流動可能な塊状搬送物を投入するための
    ホッパに対し、前記ホッパ内の塊状搬送物の詰まりを検
    出するホッパ内詰まり検出方法であって、 前記ホッパの下部のシュート部の振動を検出すると、検
    出信号を発生する振動検出工程と、 前記振動検出工程の検出信号に基づいて、この検出信号
    のレベルが設定レベルを越えたか否かを所定時間計測
    し、前記設定レベルを超えた回数が所定回数以下である
    とき、前記塊状搬送物の詰まり有を判定して詰まり信号
    を出力する詰まり判定工程とを含んでいることを特徴と
    するホッパ内詰まり検出方法。
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