JP2005018410A

JP2005018410A - プラント監視装置

Info

Publication number: JP2005018410A
Application number: JP2003182383A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kouto; 正行高渡
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】運転員のプロセスを監視する負担を軽減し、加えて、運転員の判断を助け、個人の技量に寄らない運転管理を実現する一助とすることができるプラント監視装置を提供する。
【解決手段】プロセス変動によって連動して変化することが予め特定されている一連のプロセス値を記憶するプロセス値記憶装置、記憶した一連のプロセス値を単位時間毎にステータスを判定するステータス判定手段、ステータスを判定するために基準を入力するステータス判定基準入力手段、判定した一連のステータスを記憶するステータス記憶装置、ステータスの時間遅れを補正するステータス時間遅れ補正手段、時間遅れを補正した一連のステータスの整合性を判定するステータス整合性判定手段および判定結果を通知する通知手段を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学プラントなどのプラント監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なプラント監視方法は、プラントに多数存在するプロセスの計測器（温度計、圧力計、流量計など）の個々に対し、「指示値」、「指示値と基準値との偏差」および「指示値の変化速度」等の上下限に基準を設定し、それを逸脱すると警報を発するようにしている。また、指示値の時系列データとプラント操作量の時系列データとの関係から異常を判定する方法、指示値の時系列データと記憶されている比較データの時系列データを比較して異常を判定する方法などが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
このような一つの指示値に基づくプラント監視方法は、プラントの運転員にプロセスが異常であるらしいことを知らせるのには役立っているが、実際のプラント運転の局面においては、一つの警報を根拠に、運転員がアクションを起こすことは稀である。
運転員はある計測器からの警報を起点に、当該計測器の指示値が基準を逸脱するまでのトレンドや、プロセス上で関連を持つその他の計測器の指示値などを観察し、異常の状態、その範囲、考えられる原因、影響などを把握又は推定して、状況に応じた様々な判断を行い、アクションを起こす。
警報の発生から後の処理は、運転員が行うのが通常であり、運転員の負担が大きく、また、運転員の技量により対応にバラツキがでる恐れがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−３６６７４２号公報
【特許文献２】
特開平７−１６０３２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、警報発生後に運転員が行っている、計測器の指示値や操作端への出力値等のプロセス値が基準を逸脱するまでのトレンドの観察およびプロセス上で関連を持つその他のプロセス値及びトレンドとの比較を、警報の有無に関わらず定常的かつ自動的に行い、運転員にその結果を通知することによって、運転員のプロセスを監視する負担を軽減することにある。加えて、的確に加工された情報を運転員に提供することによって、運転員の判断を助け、個人の技量に寄らない運転管理を実現する一助とすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プロセス変動によって連動して変化することが予め特定されている一連のプロセス値を記憶するプロセス値記憶装置、記憶した一連のプロセス値を単位時間毎にステータスを判定するステータス判定手段、ステータスを判定するために基準を入力するステータス判定基準入力手段、判定した一連のステータスを記憶するステータス記憶装置、ステータスの時間遅れを補正するステータス時間遅れ補正手段、時間遅れを補正した一連のステータスの整合性を判定するステータス整合性判定手段および判定結果を通知する通知手段を備えていることを特徴とするプラント監視装置である。
【０００７】
また本発明は、前記プラント監視装置に、判定したステータスを反転処理するステータス反転処理手段を更に備えていることを特徴とするプラント監視装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、プロセス値として、計測器の指示値や、弁の開度等の操作端への出力値等が挙げられる。以下、計測器の指示値の例について説明するが、一定のルールに従って制御される操作端への出力値等についても同様に扱うことができる。
【０００９】
連動して変化する一連の計測器の指示値として、例えば、オーバーフローしている容器の入口流量と出口流量が挙げられる。この場合、入口流量が増加すれば出口流量も増加する。また、熱負荷一定の熱交換器の入口流体温度と出口流体温度も連動して変化する一連の指示値として挙げられる。この場合、流体流量の大小によって変化幅は大小するが、入口流体温度が下降すれば出口流体温度も下降する。
【００１０】
連動して変化する指示値を示す計測器を特定することは、プロセス上の関連を考慮すれば容易に特定することができる。また、運転実績データからも特定することができる。実際のプラントでは、２点以上の計測器がこのような関係を持つケースは非常に多く見られる。
【００１１】
図１は本発明に係るプラント監視装置の一例を示すブロック図である。図２は本発明に係るプラント監視装置の一例のフローチャートである。
プラント（１）内に計測器Ａ、計測器Ｂ、計測器Ｃからなる計測器群（２）がある。この計測器群は、それらの指示値がプロセス変動によって連動して変化することが予め特定されているものである。
【００１２】
これらの指示値（プロセス値）は、プラント監視装置（１０）のプロセス値記憶装置（１１）に時系列的に記憶される（Ｓ１）。記憶された一連の指示値は読み出されてステータス判定手段（１２）にて、それぞれ単位時間毎にステータスを判定する（Ｓ２）。すなわち、単位時間毎に、その間の指示値が、上昇状態にあるのか、変化なく安定状態にあるのか、下降状態にあるのか等を判定する。
判定方法としては、最新の単位時間の指示値と直前の単位時間の指示値との差または比を基に判定する方法、単位時間毎の指示値の過去の履歴と収集単位時間を線形回帰して得られる傾きを基に判定する方法等がある。
【００１３】
例えば、最新の単位時間の指示値と直前の単位時間の指示値との比を基に判定する場合、その比が（１＋α）以上の場合は「上昇」、（１−α）以下の場合は「下降」、その間の場合は「安定」と判定する。この比の範囲は、指示値の特性等によってステータス判定基準入力手段（１３）から入力され、設定される。
ステータスは「上昇」、「安定」、「下降」の３種類だけでなく、比の値の間隔を増やして、「著しい上昇」、「上昇」、「安定」、「下降」、「著しい下降」の５種類とすることもできる。または「安定」、「非安定」の２種類や、４種類または６種類以上にもすることができる。
【００１４】
判定された一連の指示値のステータスは時系列的にステータス記憶装置（１５）に記憶される（Ｓ４）。
指示値のステータスが逆になって現れる場合がある。このようなステータスを示す計測器は運転実績から予め特定されているので、この計測器の指示値についてはステータス反転手段（１４）にてステータスの反転を行う（Ｓ３）。すなわち、例えば、「上昇」を「下降」に、「下降」を「上昇」に反転させる。
反転させたステータスは時系列的にステータス記憶装置（１５）に記憶される（Ｓ４）。ステータスを反転させた後、ステータス記憶装置（１５）に記憶させるが、反転前のステータスを記憶させた後、読み出して反転させることも可能である。
【００１５】
一連の指示値の変化には、通常、時間遅れがあり、一連の指示値のステータスの整合性を判定する前に、時間遅れ補正を行い（Ｓ５）、一連のステータスの変化の時系列を合わせる。プロセスの特性から予め時間遅れは分っているので、そのものについては、ステータス時間遅れ補正手段（１６）にて遅れたものを読み出し、一連のステータスの変化の時系列を合わせる。
【００１６】
次に、ステータス時間遅れ補正手段にて一連のステータスの時間遅れ補正を行ってステータスの変化の時系列を合わせたステータスについて、ステータス整合性判定手段（１７）にてその整合性を判定する（Ｓ６）。すなわち、一連の指示値のステータスの時系列変化が同じであれば異常なしとし、同じでなければ異常とする。例えば、一連のステータスの時系列変化が、同じ変化（「安定」−「安定」−「上昇」−「上昇」−「安定」−「安定」−「下降」−「下降」−「安定」−「安定」）を示す場合は異常なしとし、どれかの指示値のステータスの時系列変化がこれと異なる変化を示した場合は異常と判定する。
判定結果は通知装置（１８）で通知されると共に、異常である場合は警報が発せられる（Ｓ７）。通常、異常と判定される場合にのみ通知装置で通知される。
【００１７】
ある計測器群で監視する計測器は、別の計測器群でも監視することができる。プロセス上で関連する３点以上の計測器群は、計測器の重複を許す２組以上の計測器群に分けて各々を監視することで、不整合の原因となった計測器を特定することが容易になる。
【００１８】
本発明において、プロセスが異常である可能性を警報することができるが、特に、個々の計測器の上下限外れ警報と組み合わせることにより、計測器故障の確率について警報することができる。上下限外れの状態にある計測器が、連動して変化する一連の計測器群に含まれる他の多くの計測器と異なるステータスであった場合、その計測器は故障している確率が高いと推定することができる。
【００１９】
以下、事例をもとに本発明を詳細に説明する。
指示値が連動して変化する計測器Ａ，Ｂ，Ｃを監視対象の計測器群として選択する。連動して変化する一連の指示値の例を図３に示す。
ステータスは上昇、安定、下降の３種類にすることにし、ステータスの判定は、直前に収集した単位時間の指示値に対する最新の単位時間の指示値の比を用いて行う。指示値および指示値の比を表１に示す。
【００２０】
計測器Ａの指示値のステータス判定基準１．０１および０．９９をステータス判定基準入力手段から入力する。直前の単位時間の指示値に対する最新の単位時間の指示値の比が１．０１より大きい場合を「上昇」とし、１．０１以下かつ０．９９以上を「安定」とし、０．９９未満を「下降」とする。計測器Ｂ及び計測器Ｃの指示値についても同様とする。
プロセス値記憶装置から指示値を読み出し、単位時間毎にステータスの判定を行う。判定結果を表２に示す。表中、「■」は「安定」を、「▲」は「上昇」を、「▼」は「下降」を表す。
プロセスの性質から、計測器Ｃの指示値は計測器Ａ及びＢの指示値とはステータスが反転することが分っているので、計測器Ｃの指示値のみステータスの「上昇」を「下降」に、「下降」を「上昇」に反転させる。反転処理結果を表２に示す。
各計測器の指示値のステータスは、時系列的にステータス記憶装置に記憶させる。
【００２１】
プロセスの性質から、計測器Ｃの指示値のステータスは計測器Ａ及びＢの指示値のステータスに比べて５単位時間だけ遅れることが分っているので、時間遅れ処理として、計測器Ｃのみ５単位時間遅れたものを記憶装置から読み出す。時間遅れ処理の結果を表２に示す。
時間遅れ処理を行ったステータスを基に、整合性の判定を行った結果、すべての時間帯で整合し、不整合は見られない。すなわち、異常は検知されない。
【００２２】
監視対象の計測器Ａ，Ｂ，Ｃの指示値の時系列変化の他の例を図４に示す。
実施例１と同様にして、指示値の比（結果を表３に示す）、ステータスの反転処理、時間遅れ処理を行う（結果を表４に示す）。
時間遅れ処理を行ったステータスを基に、ステータスの整合性の判定を行った結果、一部の時間帯で不整合が見られる。
この不整合は運転者に通知され、運転者はこの警報により、計測器Ｃが故障している確率が高いこと又は計測器Ｃで監視しているプロセスが異常であることを検知することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によって、プロセス値が基準を逸脱するまでのトレンドの観察およびプロセス上で関連を持つその他のプロセス値及びトレンドとの比較を、警報の有無に関わらず定常的かつ自動的に行い、運転員にその結果を通知するので、運転員のプロセスを監視する負担を軽減することができる。また、的確に加工された情報を運転員に提供するので、運転員の判断を助け、個人の技量に寄らない運転管理を実現する一助とすることができる。
更に、個々の計測器の上下限外れ警報と組み合わせることにより、計測器群に含まれる他の多くの計測器と異なるステータスであった場合、その計測器は故障している確率が高いと推定することができる。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
【表３】

【００２７】
【表４】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラント監視装置の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るプラント監視装置の一例のフローチャートである。
【図３】連動して変化する一連の指示値の例を示す。
【図４】連動して変化する一連の指示値の他の例を示す。
【符号の説明】
１：プラント
２：計測器群
１０：プラント監視装置
１１：プロセス値記憶装置
１２：ステータス判定手段
１３：ステータス判定基準入力手段
１４：ステータス反転処理手段
１５：ステータス記憶手段
１６：ステータス時間遅れ補正手段
１７：ステータス整合性判定手段
１８：通知手段

Claims

プロセス変動によって連動して変化することが予め特定されている一連のプロセス値を記憶するプロセス値記憶装置、記憶した一連のプロセス値を単位時間毎にステータスを判定するステータス判定手段、ステータスを判定するために基準を入力するステータス判定基準入力手段、判定した一連のステータスを記憶するステータス記憶装置、ステータスの時間遅れを補正するステータス時間遅れ補正手段、時間遅れを補正した一連のステータスの整合性を判定するステータス整合性判定手段および判定結果を通知する通知手段を備えていることを特徴とするプラント監視装置。
判定したステータスを反転処理するステータス反転処理手段を更に備えている請求項１記載のプラント監視装置。
最新の単位時間のプロセス値と直前の単位時間のプロセス値との差または比を基にステータスを判定する請求項１〜２記載のプラント監視装置。
単位時間毎のプロセス値の過去の履歴と収集単位時間を線形回帰して得られる傾きを基にステータスを判定する請求項１〜２記載のプラント監視装置。
ステータスを上昇、安定、下降の３種類または著しい上昇、上昇、安定、下降、著しい下降の５種類に判定する請求項１〜４記載のプラント監視装置。
プロセス値が計測器の指示値および／または操作端の出力値である請求項１記載のプラント監視装置。