JP2004191209A - Method and system for diagnosis of abnormality - Google Patents

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JP2004191209A
JP2004191209A JP2002360173A JP2002360173A JP2004191209A JP 2004191209 A JP2004191209 A JP 2004191209A JP 2002360173 A JP2002360173 A JP 2002360173A JP 2002360173 A JP2002360173 A JP 2002360173A JP 2004191209 A JP2004191209 A JP 2004191209A
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variance value
wavelet transform
signal
frequency domain
abnormality
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Japanese (ja)
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Michiharu Daiguuji
理晴 大宮司
Takahiko Akiyoshi
孝彦 秋吉
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Japan Energy Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a system for diagnosis of abnormalities, which accurately grasps states of a measuring instrument at a low cost, using measurement result signals output from the measuring instrument. <P>SOLUTION: The system for diagnosis of abnormalities 130 is provided with a wavelet transformation section 131, in which the time-series measurement signals output from the measuring instrument 100 are subjected to the wavelet transformation and transformed into wavelet transformation signals, indicative of the relations between time values and frequency values, distributed processing sections 131-1 to 132-n which calculate the first variance value of the wavelet transformed signals being processed, using a prescribed time interval in a first frequency region and a second variance value of the wavelet transformation signals processed using the prescribed time interval in a second frequency region having a period longer than that of the first frequency region, and an abnormality state deciding section 133, which compares the first variance value to the second variance value and decides the state as being abnormal, when the first variance value is larger than the second variance value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定機器より出力される測定信号のウェーブレット変換信号を用い、その測定機器の異常を検出する異常診断方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
石油化学プラントなどのプロセスの現場には、さまざまな液面計や流量計などの測定機器が設置されている。そして、それら測定機器は、各種プラントの状態を計測するだけではなく、その計測データから操作量を求めて対象プラントを制御するようにしているので、きわめて重要な役割を持っている。
【0003】
これら測定機器が異常になった場合、その異常計測データをそのままプラントの制御に用いれば、プラントの安定性や安全性が保たれないことは明かである。
【0004】
また、その測定機器の異常には、清掃によって機能が回復する汚れの堆積などによる性能の一時的変化や、実際に機器の劣化による性能の変化などがあり、それらの区別が難しい。
【0005】
さらに、測定機器が異常になるまでには、異常となる予兆例えば信号出力の基底状態が所定の値からずれているなどが発生しているが、その異常となる前に早めに対処することが必要である。
【0006】
そこで、一般には、測定機器はオペレータや監視員が監視し、異常と判断されたときには修理したり交換したりするなどにより、測定機器の異常発生に対処している。しかし、測定機器それぞれは耐用年数も異なり、また同じ機器であっても個体差があり、加えて設置機器の数も非常に多い。このため、いつ異常が発生したり故障するかがわからないそれらの測定機器に対して、常に監視,保守体制をとることは、製造コストの上昇を招くなど種々の面で望ましくない。
【0007】
そのため、これまで、それら測定機器から出力されるプロセス信号をフーリエ変換することにより各信号成分を分析し、故障や劣化などの検出しようとする試みがなされてきた。しかし、フーリエ変換により得られた各周波数成分ごとのデータでは、時間に関する情報がなくなっているので、それら各周波数成分ごとのデータを逆フーリエ変換して時間に関する情報を再現して用いるようにしている。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−146636
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、それらの情報の中より、例えば汚れによる一時的な測定結果の変化と、機器自身の劣化による測定結果の変化とを区別して抽出することが容易ではなかった。また、フーリエ変換などによる手法では、上述したように逆フーリエ変換が必要であったり、全ての周波数帯域について検査することになるため、1つの機器に対する検証に時間がかかる。
【0010】
これらのことを、例えばコンピュータで処理させようとすれば、全ての機器の検査に対応するためには、高度な処理能力を備えたものを用いなければならず、そのようなコンピュータは高額であり、プロセスの監視のために非常に多くのコストがかかってしまう。
【0011】
これに対し、特許文献1に記載した方法が提案されているが、測定機器や測定条件によっては十分な精度で異常を診断することが困難な場合があった。
【0012】
本発明の目的は、測定機器より出力される測定結果の信号を用い、その測定機器の状態を低コストで精度よく把握することができる異常診断方法及び装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明による異常診断方法は、測定機器より出力される時系列の測定信号をウェーブレット変換して時間と周波数との関係を示すウェーブレット変換信号に変換する第1のステップと、第1の周期の第1の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の所定時間間隔での第1の分散値と、前記第1の周期よりも大きな第2の周期の第2の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の前記所定時間間隔での第2の分散値を求める第2のステップと、前記第1の分散値と前記第2の分散値とを比較し、前記第1の分散値が前記第2の分散値よりも大きくなったときに異常と判定する第3のステップとを有することを特徴とする。このように構成したので、測定機器より出力される時系列信号そのままではとらえることができない、定常的な振動状態とは異なった振動状態を異常と判定することができる。
【0014】
上述した異常診断方法において、前記第2の周波数領域の前記第2の周期が、前記第1の周波数領域の前記第1の周期のほぼ2倍となるようにしてもよい。これにより、測定機器の異常をより的確に判定することができる。
【0015】
上述した異常診断方法において、前記第1の周波数領域の前記第1の周期が、前記測定機器の測定周期からその2倍の範囲内であるようにしてもよい。これにより、測定機器の測定に適合した異常判定を行うことができる。
【0016】
また、本発明による異常診断装置は、測定機器より出力される時系列の測定信号をウェーブレット変換して時間と周波数との関係を示すウェーブレット変換信号に変換するウェーブレット変換部と、第1の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の所定時間間隔での第1の分散値と、前記第1の周波数領域よりも大きな周期の第2の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の前記所定時間間隔での第2の分散値とを求める分散処理部と、前記第1の分散値と前記第2の分散値とを比較し、前記第1の分散値が前記第2の分散値よりも大きくなったときに異常と判定する異常判定部とを有することを特徴とする。このように構成したので、測定機器より出力される時系列信号そのままではとらえることができない、定常的な振動状態とは異なった振動状態が異常と判定される。
【0017】
上述した異常診断装置において、前記第2の周波数領域の前記第2の周期が、前記第1の周波数領域の前記第1の周期のほぼ2倍となるようにしてもよい。これにより、測定機器の異常をより的確に判定することができる。
【0018】
上述した異常診断装置において、前記第1の周波数領域の前記第1の周期が、前記測定機器の測定周期からその2倍の範囲内であるようにしてもよい。これにより、測定機器の測定に適合した異常判定を行うことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態による異常診断装置について図1乃至図4を参照して説明する。
【0020】
石油化学プラントなどでは、例えば、精製前の原油を貯蔵するタンクにおける貯蔵量を把握するために、浮式の液面計を用いるようにしている。あるタンクでは、中間製品が所定流量で流入し、次工程に所定流量で流出している。そして、タンク内の中間製品の液面高さが所定の値となるように、その流入量と流出量とを制御している。
【0021】
浮式の液面計の構造について図1を用いて説明する。液面計100は、図1に示すように、軸受部101にトルクチューブ102が固定され、そのトルクチューブ102の先端にはトルクチューブ102を軸として回転可能にレバー103が固定され、そのレバー103先端に筒状の浮子104が固定されている。レバー103が取り付けられたトルクチューブ102先端部には、ロッド105が固定され、そのロッド105の一端は、トルクチューブ102内を貫通して軸受部101の反対側に突き出ている。
【0022】
レバー103のトルクチューブ102を軸とした回転は、そのロッド105の回転としてロッド105の一端で検出される。例えば、ロッド105の先端にひずみゲージ106を取り付ければ、レバー103のトルクチューブ102を軸とした回転が、ひずみゲージ106の電気出力の変化となって検出される。すなわち、浮子104の液面変化による上下動が、ひずみゲージ106の電気出力の変化となって検出される。そして、浮子104側とひずみゲージ106側とは軸受部101を介して完全に分離することができるので、トルクチューブ102やレバー103および浮子104に、例えばステンレス鋼などの耐腐食性を有する材料を用いれば、腐食性のある液体であっても、この液面計100はその液面検出に用いることができる。
【0023】
次に、液面計100の異常を診断する異常診断装置130について、図2を用いて説明する。
【0024】
図2に示すように、液面計100によりタンク110内の中間製品111の液面を測定し、制御部120では、その測定した液面が所定の範囲に入るように、タンク110への流入量とタンク110からの流出量とを制御している。
【0025】
例えば、制御部120は、タンク110へ中間製品111が流入してくる流入パイプ112の流入バルブ113の開度と、タンク110から中間製品111が流出していく流出パイプ114の流出バルブ115の開度とを、液面計100からの信号により制御している。そして、本実施形態では、液面計100から出力されている測定信号を、異常診断装置130で診断して異常を検出する。
【0026】
異常診断装置130では、まず、入力された時系列信号である測定信号をウェーブレット変換部131でウェーブレット変換する。
【0027】
次に、第1分散処理部132−1、第2分散処理部132−2、…、第n分散処理部132−nでは、そのウェーブレット変換して得られたウェーブレット変換信号を、n個の周波数領域に区切り、それぞれの周波数領域におけるウェーブレット変換信号の所定時間、例えば、24時間の区間における分散値を求める。
【0028】
本実施形態では、液面計100により1分毎に液面を測定しており、液面計100からは1分毎に測定信号が出力される。第1分散処理部132−1では、1〜2分周期の第1の周波数領域での24時間区間における分散である第1の分散値W1を求め、第2分散処理部132−2では、2〜4分周期の第2の周波数領域での24時間区間における分散である第2の分散値W2を求め、…、第n分散処理部132−nでは、p〜q分周期の第nの周波数領域での24時間区間における分散である第nの分散値Wnを求める。
【0029】
ここで、分散値Vとは、所定時間区間(24時間)内のウェーブレット変換信号のバラツキの度合いを示すものである。例えば、n個の変量をx1、x2、…、xnとしたとき、次式
分散値V=(1/n)Σ(xi−平均値)=(1/n)Σxi−平均値
で求めてもよいし、所定時間区間(24時間)内における最大値(又はその80%値)と最小値(又はその80%値)の差を求め、それを分散値Vとしてもよい。
【0030】
異常判定部133では、第1分散処理部132−1、第2分散処理部132−2、…、第n分散処理部132−nにより得られた分散値W1、W2、…、Wnに基づいて測定信号の異常を判断して検出する。
【0031】
入力部134は、ウェーブレット変換部131に展開回数を設定したり、第1分散処理部132−1、第2分散処理部132−2、…、第n分散処理部132−nでの周波数領域を設定したり、異常判定部133での判断基準を設定したりする。
【0032】
表示部135は、第1分散処理部132−1、第2分散処理部132−2、…、第n分散処理部132−nによる分散値W1、W2、…、Wnの変化を表示したり、異常判定部133による判定結果を表示したりする。
【0033】
次に、本実施形態による異常判定部133での判定条件を定めるために、複数の液面計100について長期間にわたって分散値W1、W2、…、Wnを求めた。その結果を図3に示す。複数の液面計100に対する分散値W1の平均を実線で、複数の液面計100に対する分散値W2の平均を波線で示す。分散値W3、…、Wnについては図示を省略した。測定開始から10週目から19週目の間に、複数の液面計100のトルクチューブ102を一斉に交換した。
【0034】
図3から次の点がわかった。
(1)トルクチューブ交換前には大きかった分散値W1、W2が、トルクチューブ交換後は急激に低くなり安定する。
(2)トルクチューブ交換前の5週間位前から分散値W1、W2(特に分散値W1)が0.1を越えている。
(3)図4に示すように、トルクチューブ交換前後により、分散値W1と分散値W2との大小関係が反転する。すなわち、トルクチューブ交換前は、分散値W1<分散値W2、又は、分散値W1=分散値W2であったが、トルクチューブ交換後は、分散値W1>分散値W2となる。
【0035】
これは、液面計100のトルクチューブ102が劣化したり、浮子103に汚れが付着したりして異常が発生すると、液面変動の際にスムーズに変化せず、細かく振動しながら変化し、実際の液面の変動の周期よりも短い周期で測定値が変動するためにであると推測される。
【0036】
この結果、本実施形態では、異常判定部133の判定基準として次のものを採用した。
(1)第1分散処理部132−1による、1〜2分周期の第1の周波数領域での第1の分散値W1と、第2分散処理部132−2による、2〜4分周期の第2の周波数領域での第2の分散値W2とを比較し、次式、
第1の分散値W1>第2の分散値W2
が成立したときに、液面計100に異常(例えばトルクチューブ102の劣化)が発生したと判断する。
(2)第1分散処理部132−1による、1〜2分周期の第1の周波数領域での第1の分散値W1が、実験的に定めた所定値、例えば、0.1より大きくなったときに、液面計100に異常(例えばトルクチューブ102の劣化)が発生したと判断する。
【0037】
上述した判定基準に基づいて、異常判定部133により異常と判定されると、表示部135に異常が発生した旨の表示を行い、オペレータに知らせる。これにより、オペレータは液面計100の点検を行うように手配する。
【0038】
このように、本実施形態によれば、液面計が出力している測定信号を用い、トルクチューブが劣化したり、浮子に汚れが付着したりしたことによる液面計の異常を確実に精度よく把握することができる。
【0039】
本発明の他の実施形態による異常診断装置について図5を用いて説明する。
【0040】
上述した実施形態による異常診断装置では、ウェーブレット変換部と分散処理部および異常判定部を備えるようにしたが、本実施形態では、これらの動作をCPUを有するコンピュータ装置により行うようにする。
【0041】
コンピュータ装置は、図5に示すように、入力した測定信号をデジタル信号に変換するA/D変換部501と、コンピュータ装置全体を制御するCPU502と、プログラムやデータ等を一時的に記憶するメモリ503と、外部記憶装置504と、操作信号等を入力するためのキーボード505と、情報を表示するモニタ506とが、バスライン502aを介して接続されている。
【0042】
入力された時系列信号をアナログ・デジタル変換部501によりデジタル信号に変換し、この変換した信号をCPU502により処理する。コンピュータ装置のCPU502は、メモリ503に格納されたプログラムにしたがって、測定機器より出力される時系列の測定信号をウェーブレット変換して時間と周波数との関係を示すウェーブレット変換信号に変換する第1のステップを実行し、第1の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の所定時間間隔での第1の分散値と、第1の周波数領域よりも大きな周期の第2の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の所定時間間隔での第2の分散値とを求める第2のステップを実行し、第1の分散値と第2の分散値とを比較し、第1の分散値が第2の分散値よりも大きくなったときに異常と判定する第3のステップを実行する。異常が発生した場合には、その旨をモニタ506に表示する。
【0043】
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、浮子を用いた液面計を例にとり説明したが、これに限るものではなく、他の様々な測定機器の異常検出、特に、機械的可動部を有する測定機器の以上検出に用いることができる。
【0044】
また、異常判定部では、上述した判定条件に限らず、他の条件により判定するようにしてもよい。
【0045】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、測定機器より出力される時系列の測定信号をウェーブレット変換して時間と周波数との関係を示すウェーブレット変換信号に変換し、第1の周期の第1の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の所定時間間隔での第1の分散値と、第1の周期よりも大きな第2の周期の第2の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の所定時間間隔での第2の分散値を求め、第1の分散値と第2の分散値とを比較し、第1の分散値が第2の分散値よりも大きくなったときに異常と判定するようにしたので、測定機器より出力される時系列信号そのままではとらえることができない、定常的な振動状態とは異なった振動状態を異常と判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による異常診断装置により診断される液面計の構造を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態による異常診断装置の構成を示す図である。
【図3】複数の液面計に対する分散値W1、W2の平均値の時間的な変動を示すグラフである。
【図4】トルクチューブ交換前後における液面計に対する分散値W1、W2の大小関係を示すグラフである。
【図5】本発明の他の実施形態による異常診断装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
100…液面計
101…軸受部
102…トルクチューブ
103…レバー
104…浮子
105…ロッド
106…ひずみゲージ
110…タンク
111…中間製品
112…流入パイプ
113…流入バルブ
114…流出パイプ
115…流出バルブ
120…制御部
130…異常診断装置
131…ウェーブレット変換部
132…分散処理部
133…異常判定部
134…入力部
135…表示部
501…A/D変換部
502…CPU
502a…バスライン
503…メモリ
504…外部記憶装置
505…キーボード
506…モニタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for diagnosing an abnormality of a measurement device by using a wavelet transform signal of a measurement signal output from the measurement device.
[0002]
[Prior art]
At a process site such as a petrochemical plant, various measuring instruments such as a liquid level gauge and a flow meter are installed. These measuring instruments not only measure the state of various plants, but also control the target plant by obtaining an operation amount from the measured data, and thus have an extremely important role.
[0003]
When these measuring instruments become abnormal, it is clear that if the abnormal measurement data is used as it is for plant control, the stability and safety of the plant cannot be maintained.
[0004]
In addition, abnormalities in the measuring device include a temporary change in performance due to accumulation of dirt or the like whose function is restored by cleaning, and a change in performance due to actual deterioration of the device, and it is difficult to distinguish between them.
[0005]
Further, by the time the measuring instrument becomes abnormal, a sign of an abnormality, for example, the ground state of the signal output has deviated from a predetermined value, has occurred. is necessary.
[0006]
Therefore, in general, the measurement equipment is monitored by an operator or a monitor, and when it is determined that the measurement equipment is abnormal, the measurement equipment is repaired or replaced to cope with the occurrence of the abnormality of the measurement equipment. However, each of the measuring instruments has a different service life, and even the same instrument has individual differences. In addition, the number of installed instruments is very large. For this reason, it is not desirable in various aspects to constantly monitor and maintain a measurement system for those measuring devices for which it is not known when an abnormality occurs or a failure occurs, such as an increase in manufacturing cost.
[0007]
Therefore, hitherto, attempts have been made to analyze each signal component by performing a Fourier transform on a process signal output from the measuring device, and to detect a failure or deterioration. However, in the data for each frequency component obtained by the Fourier transform, information about time is lost, so the data for each frequency component is inverse Fourier transformed to reproduce and use the information about time. .
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-146636
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, it was not easy to distinguish and extract a temporary change in the measurement result due to, for example, contamination and a change in the measurement result due to deterioration of the device itself, from the information. In addition, in the method using the Fourier transform or the like, the inverse Fourier transform is necessary as described above, or the inspection is performed for all the frequency bands, so that it takes time to verify one device.
[0010]
If these are to be processed by a computer, for example, a computer with a high processing capability must be used in order to handle all the inspections of the equipment, and such a computer is expensive. However, monitoring the process can be very costly.
[0011]
On the other hand, the method described in Patent Literature 1 has been proposed, but it has been difficult in some cases to diagnose an abnormality with sufficient accuracy depending on a measuring device or a measuring condition.
[0012]
An object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis method and apparatus capable of using a signal of a measurement result output from a measurement device and accurately grasping the state of the measurement device at low cost.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An abnormality diagnosis method according to the present invention includes a first step of performing a wavelet transform of a time-series measurement signal output from a measuring device to a wavelet transform signal indicating a relationship between time and frequency, and a first step of a first cycle. A first variance value of the wavelet transform signal in a predetermined time interval in one frequency domain, and a first variance value of the wavelet transform signal in a second frequency domain in a second cycle larger than the first cycle. A second step of obtaining a second variance value, comparing the first variance value with the second variance value, and when the first variance value is larger than the second variance value And a third step of determining an abnormality. With such a configuration, it is possible to determine that a vibration state different from the steady vibration state, which cannot be captured by the time-series signal output from the measuring device as it is, is abnormal.
[0014]
In the abnormality diagnosis method described above, the second cycle in the second frequency domain may be substantially twice as long as the first cycle in the first frequency domain. Thereby, the abnormality of the measuring device can be determined more accurately.
[0015]
In the above-described abnormality diagnosis method, the first cycle of the first frequency domain may be twice as long as a measurement cycle of the measurement device. Thereby, it is possible to perform an abnormality determination suitable for the measurement of the measuring device.
[0016]
The abnormality diagnosis apparatus according to the present invention further includes a wavelet transform unit configured to perform a wavelet transform on the time-series measurement signal output from the measurement device to convert the time-series measurement signal into a wavelet transform signal indicating a relationship between time and frequency. And a second variance value of the wavelet transform signal at a predetermined time interval of the wavelet transform signal in a second frequency domain having a period larger than that of the first frequency domain. And comparing the first variance value with the second variance value, and determining that the first variance value is abnormal when the first variance value becomes larger than the second variance value. A determination unit. With such a configuration, a vibration state different from the steady vibration state, which cannot be detected by the time-series signal output from the measuring device as it is, is determined to be abnormal.
[0017]
In the abnormality diagnosis device described above, the second cycle in the second frequency domain may be approximately twice as long as the first cycle in the first frequency domain. Thereby, the abnormality of the measuring device can be determined more accurately.
[0018]
In the abnormality diagnosis device described above, the first cycle of the first frequency domain may be twice as long as a measurement cycle of the measuring device. Thereby, it is possible to perform an abnormality determination suitable for the measurement of the measuring device.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An abnormality diagnosis device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0020]
In a petrochemical plant or the like, for example, a floating type liquid level gauge is used in order to grasp the storage amount in a tank for storing crude oil before refining. In a certain tank, an intermediate product flows in at a predetermined flow rate, and flows out at a predetermined flow rate to the next step. Then, the inflow amount and the outflow amount are controlled so that the liquid level of the intermediate product in the tank becomes a predetermined value.
[0021]
The structure of the floating level gauge will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the liquid level gauge 100 has a torque tube 102 fixed to a bearing portion 101, and a lever 103 fixed to a tip of the torque tube 102 so as to be rotatable around the torque tube 102. A cylindrical float 104 is fixed to the tip. A rod 105 is fixed to the distal end of the torque tube 102 to which the lever 103 is attached. One end of the rod 105 penetrates through the torque tube 102 and protrudes to the opposite side of the bearing 101.
[0022]
The rotation of the lever 103 about the torque tube 102 is detected at one end of the rod 105 as the rotation of the rod 105. For example, if a strain gauge 106 is attached to the tip of the rod 105, the rotation of the lever 103 about the torque tube 102 is detected as a change in the electrical output of the strain gauge 106. That is, the vertical movement due to the liquid level change of the float 104 is detected as a change in the electric output of the strain gauge 106. Since the float 104 and the strain gauge 106 can be completely separated from each other via the bearing 101, a material having corrosion resistance such as stainless steel is used for the torque tube 102, the lever 103, and the float 104. If used, the liquid level meter 100 can be used for detecting the liquid level even if the liquid is corrosive.
[0023]
Next, an abnormality diagnosis device 130 that diagnoses an abnormality of the liquid level gauge 100 will be described with reference to FIG.
[0024]
As shown in FIG. 2, the liquid level of the intermediate product 111 in the tank 110 is measured by the liquid level meter 100, and the control unit 120 controls the flow rate of the intermediate product 111 into the tank 110 so that the measured liquid level falls within a predetermined range. The amount and the outflow amount from the tank 110 are controlled.
[0025]
For example, the control unit 120 controls the opening of the inflow valve 113 of the inflow pipe 112 through which the intermediate product 111 flows into the tank 110 and the opening of the outflow valve 115 of the outflow pipe 114 through which the intermediate product 111 flows out of the tank 110. The degree is controlled by a signal from the liquid level gauge 100. In the present embodiment, the measurement signal output from the level gauge 100 is diagnosed by the abnormality diagnosis device 130 to detect an abnormality.
[0026]
In the abnormality diagnosis device 130, first, the wavelet transform unit 131 performs a wavelet transform on the input measurement signal that is a time-series signal.
[0027]
Next, the first distributed processing unit 132-1, the second distributed processing unit 132-2, ..., the n-th distributed processing unit 132-n converts the wavelet transform signal obtained by the wavelet transform into n frequency components. The variance value is determined for a predetermined time period, for example, a 24-hour section of the wavelet transform signal in each frequency region.
[0028]
In the present embodiment, the liquid level is measured by the liquid level meter 100 every minute, and a measurement signal is output from the liquid level meter 100 every minute. The first distributed processing unit 132-1 obtains a first variance value W1, which is the variance in a 24-hour section in the first frequency domain having a period of 1 to 2 minutes. A second variance value W2, which is a variance in a 24-hour section in a second frequency domain having a period of 〜 to 4 minutes, is obtained. An nth variance value Wn, which is the variance in a 24 hour section in the region, is obtained.
[0029]
Here, the variance value V indicates the degree of variation of the wavelet transform signal within a predetermined time section (24 hours). For example, when the n variables are x1, x2,..., Xn, the variance value V = (1 / n) Σ (xi−average value) 2 = (1 / n) Σxi 2 −average value 2
Alternatively, the difference between the maximum value (or its 80% value) and the minimum value (or its 80% value) within a predetermined time section (24 hours) may be obtained, and the difference may be used as the variance value V.
[0030]
The anomaly determination unit 133 is based on the distribution values W1, W2, ..., Wn obtained by the first distribution processing unit 132-1, the second distribution processing unit 132-2, ..., the n-th distribution processing unit 132-n. Determines and detects abnormalities in the measurement signal.
[0031]
The input unit 134 sets the number of times of expansion in the wavelet transform unit 131, and sets the frequency domain in the first distributed processing unit 132-1, the second distributed processing unit 132-2, ..., the n-th distributed processing unit 132-n. The setting is made, or a judgment criterion in the abnormality judgment unit 133 is set.
[0032]
The display unit 135 displays changes in the variance values W1, W2, ..., Wn by the first distribution processing unit 132-1, the second distribution processing unit 132-2, ..., the n-th distribution processing unit 132-n, The determination result by the abnormality determination unit 133 is displayed.
[0033]
Next, in order to determine the determination conditions in the abnormality determination unit 133 according to the present embodiment, the dispersion values W1, W2,. The result is shown in FIG. The average of the dispersion values W1 for the plurality of liquid level gauges 100 is shown by a solid line, and the average of the dispersion values W2 for the plurality of liquid level gauges 100 is shown by a wavy line. The dispersion values W3,..., Wn are not shown. Between the 10th week and the 19th week from the start of the measurement, the torque tubes 102 of the plurality of liquid level gauges 100 were simultaneously replaced.
[0034]
The following points were found from FIG.
(1) The dispersion values W1 and W2, which were large before the torque tube was replaced, are rapidly reduced and stable after the torque tube is replaced.
(2) The variance values W1 and W2 (particularly the variance value W1) have exceeded 0.1 from about five weeks before the torque tube replacement.
(3) As shown in FIG. 4, the magnitude relationship between the variance W1 and the variance W2 is reversed before and after the replacement of the torque tube. That is, the dispersion value W1 <the dispersion value W2 or the dispersion value W1 = the dispersion value W2 before the torque tube replacement, but the dispersion value W1> the dispersion value W2 after the torque tube replacement.
[0035]
This is because when the torque tube 102 of the liquid level gauge 100 is deteriorated or the float 103 is contaminated and an abnormality occurs, it does not change smoothly when the liquid level fluctuates, but changes while finely vibrating. This is presumed to be because the measured value fluctuates in a cycle shorter than the cycle of the actual liquid level fluctuation.
[0036]
As a result, in the present embodiment, the following is adopted as a criterion for the abnormality determination unit 133.
(1) The first dispersion value W1 in the first frequency domain having a period of 1 to 2 minutes by the first distributed processing unit 132-1 and the first dispersion value W1 having a period of 2 to 4 minutes by the second distributed processing unit 132-2. The second variance value W2 in the second frequency domain is compared with the second variance value W2.
First dispersion value W1> second dispersion value W2
Is established, it is determined that an abnormality (for example, deterioration of the torque tube 102) has occurred in the liquid level gauge 100.
(2) The first variance value W1 in the first frequency domain having a period of 1 to 2 minutes by the first variance processing unit 132-1 becomes larger than a predetermined value experimentally determined, for example, 0.1. It is determined that an abnormality (for example, deterioration of the torque tube 102) has occurred in the liquid level gauge 100 when the error occurs.
[0037]
If the abnormality determination unit 133 determines that an abnormality has occurred based on the determination criteria described above, a display indicating that an abnormality has occurred is displayed on the display unit 135 to notify the operator. Thus, the operator arranges for the level gauge 100 to be checked.
[0038]
As described above, according to the present embodiment, the measurement signal output from the liquid level gauge is used to accurately detect the abnormality of the liquid level gauge due to the deterioration of the torque tube or the adhesion of the float to the float. You can understand well.
[0039]
An abnormality diagnosis device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0040]
The abnormality diagnosis apparatus according to the above-described embodiment includes the wavelet transform unit, the distributed processing unit, and the abnormality determination unit. In the present embodiment, these operations are performed by a computer device having a CPU.
[0041]
As shown in FIG. 5, the computer device includes an A / D converter 501 that converts an input measurement signal into a digital signal, a CPU 502 that controls the entire computer device, and a memory 503 that temporarily stores programs, data, and the like. , An external storage device 504, a keyboard 505 for inputting operation signals and the like, and a monitor 506 for displaying information are connected via a bus line 502a.
[0042]
The input time-series signal is converted into a digital signal by the analog / digital conversion unit 501, and the converted signal is processed by the CPU 502. CPU 502 of the computer device performs a wavelet transform of the time-series measurement signal output from the measurement device according to a program stored in memory 503 to convert the signal into a wavelet transform signal indicating a relationship between time and frequency. And a first dispersion value of the wavelet transform signal in the first frequency domain at a predetermined time interval, and a first variance value of the wavelet transform signal in the second frequency domain having a period larger than that of the first frequency domain. A second variance value is calculated, and the first variance value is compared with the second variance value. When the first variance value is larger than the second variance value A third step of determining that the abnormality is abnormal. When an abnormality occurs, the fact is displayed on the monitor 506.
[0043]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the liquid level gauge using a float has been described as an example.However, the present invention is not limited to this. Abnormal detection of other various measuring devices, particularly, a measuring device having a mechanically movable part Can be used for detection.
[0044]
Further, the abnormality determination unit is not limited to the above-described determination conditions, and may determine based on other conditions.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a time-series measurement signal output from a measuring instrument is converted into a wavelet transform signal indicating the relationship between time and frequency by a wavelet transform, and the first frequency of the first cycle is A first variance value of the wavelet transform signal at a predetermined time interval in the domain, and a second variance value of the wavelet transform signal at a predetermined time interval in a second frequency domain of a second cycle larger than the first cycle And the first variance value is compared with the second variance value. When the first variance value becomes larger than the second variance value, it is determined to be abnormal. A vibration state different from the steady vibration state, which cannot be detected by the time series signal as it is, can be determined to be abnormal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a liquid level gauge diagnosed by an abnormality diagnosis device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an abnormality diagnosis device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a temporal change of an average value of dispersion values W1 and W2 for a plurality of liquid level gauges.
FIG. 4 is a graph showing a magnitude relationship between dispersion values W1 and W2 with respect to a liquid level gauge before and after torque tube replacement.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an abnormality diagnosis device according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 100 100 Level gauge 101 Bearing 102 Torque tube 103 Lever 104 Float 105 Rod 106 Strain gauge 110 Tank 111 Intermediate product 112 Inflow pipe 113 Inflow valve 114 Outflow pipe 115 Outflow valve 120 ... Control unit 130 ... Abnormal diagnosis device 131 ... Wavelet transform unit 132 ... Dispersion processing unit 133 ... Abnormality decision unit 134 ... Input unit 135 ... Display unit 501 ... A / D conversion unit 502 ... CPU
502a bus line 503 memory 504 external storage device 505 keyboard 506 monitor

Claims (3)

測定機器より出力される時系列の測定信号をウェーブレット変換して時間と周波数との関係を示すウェーブレット変換信号に変換する第1のステップと、
第1の周期の第1の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の所定時間間隔での第1の分散値と、前記第1の周期よりも大きな第2の周期の第2の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の前記所定時間間隔での第2の分散値を求める第2のステップと、
前記第1の分散値と前記第2の分散値とを比較し、前記第1の分散値が前記第2の分散値よりも大きくなったときに異常と判定する第3のステップと
を有することを特徴とする異常診断方法。
A first step of performing a wavelet transform of a time-series measurement signal output from a measuring device to convert the signal into a wavelet transform signal indicating a relationship between time and frequency;
A first variance value of the wavelet transform signal at a predetermined time interval in the first frequency domain of the first cycle and a wavelet transform signal of the wavelet transform signal in a second frequency domain of a second cycle larger than the first cycle; A second step of obtaining a second variance value at the predetermined time interval;
A third step of comparing the first variance value with the second variance value, and determining that the first variance value is abnormal when the first variance value becomes larger than the second variance value. An abnormality diagnosis method characterized by the following.
測定機器より出力される時系列の測定信号をウェーブレット変換して時間と周波数との関係を示すウェーブレット変換信号に変換するウェーブレット変換部と、
第1の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の所定時間間隔での第1の分散値と、前記第1の周波数領域よりも大きな周期の第2の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の前記所定時間間隔での第2の分散値とを求める分散処理部と、
前記第1の分散値と前記第2の分散値とを比較し、前記第1の分散値が前記第2の分散値よりも大きくなったときに異常と判定する異常判定部と
を有することを特徴とする異常診断装置。
A wavelet transform unit that performs a wavelet transform on the time-series measurement signal output from the measurement device and converts the signal into a wavelet transform signal indicating a relationship between time and frequency;
A first variance value of the wavelet transform signal in the first frequency domain at a predetermined time interval and a second variance value of the wavelet transform signal in the second frequency domain having a period larger than that of the first frequency domain at the predetermined time interval. A dispersion processing unit that calculates a variance value of 2;
An abnormality determination unit that compares the first variance value with the second variance value and determines that the first variance value is abnormal when the first variance value is larger than the second variance value. Characteristic abnormality diagnosis device.
測定機器より出力される時系列の測定信号をウェーブレット変換して時間と周波数との関係を示すウェーブレット変換信号に変換する第1のステップと、
第1の周期の第1の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の所定時間間隔での第1の分散値と、前記第1の周期よりも大きな第2の周期の第2の周波数領域におけるウェーブレット変換信号の前記所定時間間隔での第2の分散値を求める第2のステップと、
前記第1の分散値と前記第2の分散値とを比較し、前記第1の分散値が前記第2の分散値よりも大きくなったときに異常と判定する第3のステップと
を有するプログラム。
A first step of performing a wavelet transform of a time-series measurement signal output from a measuring device to convert the signal into a wavelet transform signal indicating a relationship between time and frequency;
A first variance value of the wavelet transform signal at a predetermined time interval in the first frequency domain of the first cycle and a wavelet transform signal of the wavelet transform signal in a second frequency domain of a second cycle larger than the first cycle; A second step of obtaining a second variance value at the predetermined time interval;
A third step of comparing the first variance value with the second variance value, and determining that the first variance value is abnormal when the first variance value becomes larger than the second variance value. .
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