JP2004037421A

JP2004037421A - 圧力監視装置における異常振動検出方法

Info

Publication number: JP2004037421A
Application number: JP2002198787A
Authority: JP
Inventors: Isamu Saito; 斉藤　勇; Kenichi Motoyama; 本山　健一
Original assignee: Kimmon Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kimmon Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-08
Also published as: JP4133048B2

Abstract

【課題】整圧器に起因する供給圧力の異常振動を正確に判定すること。
【解決手段】圧力センサ１３で検出された圧力信号を所定時間毎にＡ／Ｄ変換した値をＰｉとし、一つ前に圧力センサ１３で検出された圧力信号をＡ／Ｄ変換した値をＰｉ−１とした場合に、圧力センサで検出された圧力信号をＡ／Ｄ変換した回数が設定回数となった際に、Σ｜Ｐｉ−Ｐｉ−１｜が基準値より大きい場合には供給圧力が整圧器１２の異常により供給圧力が異常振動していると判定している。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス供給源から送出されるガスを整圧器を介して低圧化してガス需要者に供給し、前記整圧器の下流に配設された圧力センサで検出されたガス需要者への供給圧力を圧力監視装置で監視しているガス供給システムにおいて、整圧器の異常により供給圧力が異常振動しているの判定を正確に行なうことができる圧力監視装置における異常振動検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ガスの供給方式としては、ガス供給源から中圧でガスを送出し整圧器を介して低圧に整圧して需要家に供給する方式が一般的である。
【０００３】
需要家に対するガスの供給圧力は、ガスの組成、比重、発熱量および燃焼性ならびに各種ガス器具の性能などを考慮して、その供給圧力範囲が決定されている。この供給圧力範囲とは、最大圧力と最低圧力との間の圧力である供給可能なガス圧力の範囲をいう。このガスの供給圧力は、この供給圧力範囲内でできうる限り変動が少なくなるように管理される。そのため、従来は機械式の自動記録圧力計を整圧器の二次側に取り付け、通常一週間毎に記録紙を回収し、整圧器の二次側の圧力、つまり供給圧力の監視を行なっている。
【０００４】
また近年、供給圧力の監視を人手によらず、リアルタイムでセンタで監視する圧力伝送システムも構築されるようになってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この圧力伝送システムは、整圧器の二次側に設けられた圧力センサで検出された圧力データを例えば１秒毎にサンプリングし、端末器としての圧力監視装置からセンサに圧力データを送信して圧力監視を行なうシステムである。
【０００６】
しかし、端末器からセンタに対して圧力センサで検出された圧力データのサンプリンク゛値をすべてセンタに送信すると、そのデータ量が膨大なものとなってしまう。
【０００７】
このため、前記１秒より長い一定時間（例えば、３分間）で蓄積された圧力データの平均値や圧力データの最大値、最小値を任意に設定された時刻にセンタに一括して送信している。ただし、供給圧力範囲を考慮し、圧力データの上限値あるいは下限値のしきい値を決定しておき、このしきい値を超える圧力データが検出された場合に、整圧器の故障と判断しその前１分間あるいはその後３分間にサンプリングされた前述した１秒間隔の圧力データ（以下、詳細データという）をセンタに送信するようにしている。
【０００８】
このようにすることにより、整圧器の故障等の異常が発生すると直ちに、その異常を検出することができ、またその異常が発生した場合に詳細データをセンタに送信することができる。そして、センタでは、その詳細データを整圧器の故障の判断材料としている。
【０００９】
図６は整圧器の異常に起因して供給圧力が異常振動している圧力波形、図７は需要家として頻繁にボイラー等の大きな消費機器を作動、停止を繰り返し使用するものである場合に起こる一時的な圧力変動波形を示す。つまり、図６の場合を異常と判定し、図７の場合を異常と判定しない異常判定方法が望まれる。
【００１０】
しかし、前述したように圧力データが上限値Ｐｓｅｔを超えた場合には、整圧器の異常に起因して供給圧力が異常振動していると判断するようにした場合には、図６及び図７のいずれの圧力波形も上限値Ｐｓｅｔを超える場合があるため、整圧器において異常が発生していると判定されてしまう。このような異常が検出されると、前述した詳細データをセンタに頻繁に送信し続けることになる。このことにより、端末器からセンタへの通信量が膨大なものとなってしまい、他の端末器とセンタ間のデータ通信に支障をきたすという問題がある。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、整圧器に起因する供給圧力の異常振動を正確に判定することができる圧力監視装置における異常振動検出方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ガス供給源から送出されるガスを整圧器を介して低圧化してガス需要者に供給し、前記整圧器の下流に配設された圧力センサで検出された前記ガス需要者への供給圧力を圧力監視装置で監視しているガス供給システムにおいて、前記圧力監視装置は、前記圧力センサで検出された圧力信号を所定時間毎にＡ／Ｄ変換した値をＰｉとし、一つ前に前記圧力センサで検出された圧力信号をＡ／Ｄ変換した値をＰｉ−１とした場合に、前記圧力センサで検出された圧力信号をＡ／Ｄ変換した回数が設定回数となった際に、Σ｜Ｐｉ−Ｐｉ−１｜が基準値より大きい場合には前記供給圧力が前記整圧器の異常により前記供給圧力が異常振動していると判定することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、ガス供給源から送出されるガスを整圧器を介して低圧化してガス需要者に供給し、前記整圧器の下流に配設された圧力センサで検出された前記ガス需要者への供給圧力を圧力監視装置で監視しているガス供給システムにおいて、前記圧力監視装置は、前記圧力センサで検出された圧力信号をＡ／Ｄ変換した回数が設定回数となった際に、前記圧力センサで検出された圧力信号を所定時間毎にＡ／Ｄ変換した値Ｐｉのとがりを計算し、このとがりが基準値より大きい場合には前記供給圧力が前記整圧器の異常により前記供給圧力が異常振動していると判定することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１はガス管内の供給圧力をリアルタイムで監視する圧力伝送システムの概略構成図である。
【００１５】
図１において、都市ガス供給源とガス需要家との間にはガス管１１が配設されている。そして、このガス管１１には整圧器１２が設けられている。この整圧器１２は都市ガス供給源から送り出される中圧ガスを低圧ガスに整圧してガス需要家に供給している。この整圧器１２の上流側のガス圧を整圧器１２の一次側圧力、下流の圧力を整圧器１２の二次側圧力（供給圧力）という。整圧器１２は二次側圧力が設定圧力となるように内蔵された弁の開度を自動的に開閉する機械的機構を備えている。
【００１６】
整圧器１２の直下流のガス管１１には、整圧器１２の二次側圧力を検出するための圧力センサ１３が配設されている。この圧力センサ１３はガス管１１内の二次側圧力を検出し、その二次側圧力に比例したアナログ電圧信号であるガス圧信号Ｐを出力する。このガス圧信号Ｐは端末器としての圧力監視装置１４に出力される。この圧力監視装置１４はガス圧信号Ｐを所定時間（例えば、１秒間）毎にデジタルのガス圧信号Ｐｉに変換するＡ／Ｄ変換器１５、このＡ／Ｄ変換器１５から出力されるガス圧信号Ｐｉを入力し、図２のフローチャートあるいは図３のフローチャートに示す処理を行なう制御部１６、通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）１７を備えている。制御部１６は各種演算を行なうＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、カウンタＮ等からなる。
【００１７】
通信Ｉ／Ｆ１７は通信ライン２０を介してホストコンピュータが設置されているセンタ２１に接続される。
【００１８】
ところで、センタ２１は通信ライン２０ａ、２０ｂ、…を介して他の圧力監視装置（図示しない）と接続され、これら通信ライン２０ａ、２０ｂ、…を介して各種データの送受が行なわれている。
【００１９】
次に、上記のように構成された本発明の一実施の形態の動作について図２のフローチャートを参照しながら説明する。まず、ＲＡＭに記憶されるガス圧信号Ｐｉを記憶している領域がＯクリアされ、ｉ＝０されると共に、カウンタＮがリセットされる（ステップＳ１）。
【００２０】
次に、カウンタＮが＋１されると共に、ｉ＝ｉ＋１とされる（ステップＳ２）。そして、圧力センサ１３から出力されるアナログのガス圧信号Ｐを１秒毎にサンプリングしてデジタルのガス圧信号ＰｉをＡ／Ｄ変換器１５を介して制御部１６に取り込む処理が行なわれる（ステップＳ３）。最初にこのステップＳ２の処理が行なわれると、ガス圧信号Ｐ１が制御部１６に取り込まれる。以下、通常１秒間隔でガス圧信号Ｐ２、Ｐ３、…Ｐｅｎｄが制御部１６に取り込まれる。図４には、Ｐ１、Ｐ２、Ｐｅｎｄのみ符合を付して記載しておく。
【００２１】
そして、Ｓ＝Σ｜Ｐｉ−Ｐｉ−１｜が算出される（ステップＳ４）。つまり、ガス圧信号Ｐｉと一つ前にサンプリングされたガス圧信号Ｐｉ−１との差の絶対値が加算され、総和Ｓとされる。この総和ＳはＲＡＭに記憶される。最初にこのステップＳ４に来たときには、Ｐ−１は前回サンプリングされたガス圧信号である。この実施の形態では仮にＰ−１として「０」が設定されているものとして動作を説明する。このように、Ｐ−１として０に設定されているため、Ｓ＝｜Ｐ１｜とされる。
【００２２】
そして、ステップＳ３でサンプリングされたガス圧信号ＰｉがＲＡＭに記憶される（ステップＳ５）。つまり、制御部１６内のＲＡＭには、１秒間隔でサンブリングされたガス圧信号Ｐｉが順次記憶されている。
【００２３】
そして、カウンタＮの計数値がｎとなったかが判定される（ステップＳ６）。例えば、この実施の形態ではｎ＝１８０（つまり３分間）に設定されている。そして、Ｎ＝１８０となるまではステップＳ６において「ＮＯ」と判定されるため、ステップＳ２以降の処理が繰り返し行なわれる。つまり、ガス圧信号Ｐｉが１８０個サンプリングされるまで、ガス圧信号ＰｉをＡ／Ｄ変換器１５を介して制御部１６に取り込む処理が行なわれ、Ｓ＝Σ｜Ｐｉ−Ｐｉ−１｜が演算される。図４及び図５において、１８０個目のガス圧信号をＰｅｎｄと付しておく。
【００２４】
そして、ステップＳ６において、「ＹＥＳ」と判定されると、総和Ｓ＞
基準値Ｐｓｅｔであるかが判定される（ステップＳ７）。ここで、基準値Ｐｓｅｔは整圧器１２の二次側圧力や整圧器１２の機構的係数により決定される。
【００２５】
そして、ステップＳ７において「ＹＥＳ」と判定されると、整圧器１１２の異常に起因して二次側圧力が異常振動していると判定される（ステップＳ８）。この異常振動は図４に示すように、区間Ａで正弦波が減少するように発生している。この区間Ａの前後においては、Ａ／Ｄ変換器１５から出力されるガス圧信号Ｐｉは一定であるので、Σ｜Ｐｉ−Ｐｉ−１｜は零となる。しかし、区間Ａにおいては、Ａ／Ｄ変換器１５から出力されるガス圧信号Ｐｉは常に変化しているため、Σ｜Ｐｉ−Ｐｉ−１｜はある値を持つ。従って、この区間Ａにおいて（Ｐｉ−Ｐｉ−１）の絶対値は積分されていく。
【００２６】
一方、ステップＳ７において「ＮＯ」と判定されると、一時的な圧力変動と判定される（ステップＳ９）。この一時的な圧力変動は需要家として頻繁にボイラー等の大きな消費機器を作動、停止を繰り返し使用するものである場合に起こるものであり、整圧器１２の異常による異常振動とは異なる。
【００２７】
つまり、一時的な圧力変動の場合は、図５に示すように、Ａ／Ｄ変換器１５から出力されるガス圧信号Ｐｉは変化する。つまり、区間Ａ１、Ａ２、…、Ａ５とガス圧信号Ｐｉのレベルは矩形状に変化する。しかし、同一区間内においては、ガス圧信号Ｐｉは一定である。従って、Σ｜Ｐｉ−Ｐｉ−１｜は極端に言えば零となる。従って、ガス圧信号Ｐｉのレベルは矩形状に変化しても、Ｓ＝Σ｜Ｐｉ−Ｐｉ−１｜はＰｓｅｔより小さい値となる。
【００２８】
ところで、ステップＳ８あるいはＳ９の判定を終えると、前述したステップＳ１の処理に戻り、次の３分間のサンプリング処理が行なわれる。
【００２９】
なお、ステップＳ７において「ＹＥＳ」と判定された場合には、整圧器１２の異常により整圧器１２二次側圧力に異常振動が発生していると判定したが、この判定信号をセンタ２１に送信するようにしても良い。そして、センタ２１は端末器１４に対して異常振動と判定された前１分間及び後３分間のガス圧信号Ｐｉ（以下、詳細データという）を端末器１４に対して要求し、この要求に答えて、端末器１４はセンタ２１に詳細データを送出するようにしても良い。さらに、テップＳ７において「ＹＥＳ」と判定された場合には、整圧器１２の異常により整圧器１２二次側圧力に異常振動が発生していると判定し、端末器１４から自動的にセンサ２１に詳細データを送信するようにしても良い。
【００３０】
このように、この実施の形態によれば、図４に示すように整圧器１２の異常による二次側圧力の異常振動と、図５に示すような需要家として頻繁にボイラー等の大きな消費機器を作動、停止を繰り返し使用するものである場合に起こる一時的な圧力変動とを端末器１４で区別して判定することができる。
【００３１】
そして、図４に示すように整圧器１２の異常による二次側圧力の異常振動を検出したのみ、センタ２１に対して詳細データを送信するようにしたので、常時、つまり１秒毎にガス圧信号Ｐｉをセンサ２１に送信することにより通信ラインを介するデータ量の増大による弊害を未然に防止することができる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施の形態について図３のフローチャートを参照して説明する。図３のフローチャートにおいて図２のフローチャートと同じ部分には同じステップ番号を付し、その詳細な説明については省略する。この他の実施の形態では、とがりをステップＳ１４において演算している。そして、このステップＳ１４で演算された正規分布Ｔ＝Σ（Ｐｉ−Ｐ）^４／ｎＳ^４が基準値Ｂｓｅｔより大きいと判定する（ステップＳ１７）。ここで、Ｐはガス圧信号Ｐｉの平均値、ｎはサンプリングしたガス圧信号の個数、Ｓは標準偏差を示す。そして、このステップＳ１７で「ＹＥＳ」と判定された場合には、整圧器１２に起因する二次側圧力の異常振動と判定される（ステップＳ８）。一方、ステップＳ７において「ＮＯ」と判定されると、一時的な圧力変動と判定される（ステップＳ９）。
【００３３】
このように、区別して判定できる理由は前述した実施の形態で述べたことと同じであるのでここでは省略する。
【００３４】
なお、前述した図２のフローチャートではガス圧信号Ｐｉを１回サンプリングする毎にステップＳ４で総和Ｓを演算するようにしたが、１８０個のサンプリングデータをＲＡＭに記憶された後に、総和Ｓを演算するようにしても良い。
【００３５】
また、前述した図３のフローチャートではガス圧信号Ｐｉを１回サンプリングする毎にステップＳ１４で正規分布Ｔを演算するようにしたが、１８０個のサンプリングデータをＲＡＭに記憶された後に、正規分布Ｔを演算するようにしても良い。
【００３６】
なお、上記した実施の形態ではサンプリングされたガス圧信号の個数を計数したが、タイマで１８０秒を計時するようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、整圧器に起因する供給圧力の異常振動を正確に判定することができる圧力監視装置における異常振動検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガス管内のガス圧をリアルタイムで監視する圧力伝送システムの概略構成図。
【図２】同実施の形態の動作を説明するためフローチャート。
【図３】本発明の他の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図４】本発明の実施の形態の動作を説明するための圧力センサの出力波形図。
【図５】本発明の実施の形態の動作を説明するための圧力センサの出力波形図。
【図６】従来の整圧器の異常振動判定方法を説明するための図。
【図７】従来の整圧器の異常振動判定方法を説明するための図。
【符号の説明】
１１…ガス管、
１２…整圧器、
１３…圧力センサ、
１４…圧力監視装置
１５…Ａ／Ｄ変換器、
１６…制御部、
１７…通信Ｉ／Ｆ、
２１…センタ。

Claims

ガス供給源から送出されるガスを整圧器を介して低圧化してガス需要者に供給し、前記整圧器の下流に配設された圧力センサで検出された前記ガス需要者への供給圧力を圧力監視装置で監視しているガス供給システムにおいて、
前記圧力監視装置は、前記圧力センサで検出された圧力信号を所定時間毎にＡ／Ｄ変換した値をＰｉとし、一つ前に前記圧力センサで検出された圧力信号をＡ／Ｄ変換した値をＰｉ−１とした場合に、前記圧力センサで検出された圧力信号をＡ／Ｄ変換した回数が設定回数となった際に、Σ｜Ｐｉ−Ｐｉ−１｜が基準値より大きい場合には前記供給圧力が前記整圧器の異常により前記供給圧力が異常振動していると判定することを特徴とする圧力監視装置における異常振動検出方法。
ガス供給源から送出されるガスを整圧器を介して低圧化してガス需要者に供給し、前記整圧器の下流に配設された圧力センサで検出された前記ガス需要者への供給圧力を圧力監視装置で監視しているガス供給システムにおいて、
前記圧力監視装置は、前記圧力センサで検出された圧力信号をＡ／Ｄ変換した回数が設定回数となった際に、前記圧力センサで検出された圧力信号を所定時間毎にＡ／Ｄ変換した値Ｐｉのとがりを計算し、このとがりが基準値より大きい場合には前記供給圧力が前記整圧器の異常により前記供給圧力が異常振動していると判定することを特徴とする圧力監視装置における異常振動検出方法。