JP2009133451A - ドレン排出装置の異常監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレントラップの動作不良を含め、ドレントラップを備えるドレン排出装置の異常を迅速かつ確実に検知することが可能なドレン排出装置の異常監視装置を提供する。
【解決手段】ドレントラップ５１を備えるドレン排出装置５０の異常を検出し報知するドレン排出装置の異常監視装置であって、ドレントラップ入口配管５２に設けられドレントラップ入口部の圧力を検出する圧力検出器１０１と、該圧力検出器１０１が検出する圧力と予め定める設定値とからドレン排出装置５０の正常異常を判定する異常判定手段１１０と、該異常判定手段１１０からの信号に基づきドレン排出装置５０の異常を報知する報知手段１４０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気圧縮機の出口部に設けられ圧縮空気に含まれるドレンを排出するドレントラップ、蒸気配管に取付けられ蒸気が凝縮したドレンを排出するドレントラップを備えるドレン排出装置のドレン排出不良などの異常を検出し報知するドレン排出装置の異常監視装置に関する。
蒸気が凝縮したドレンを排出するドレントラップは、スチームトラップとも呼ばれるけれども、本明細書ではドレントラップと記載する。よって特に断りのない場合、ドレントラップには、蒸気が凝縮したドレンを排出するドレントラップも含まれる。

空気圧縮機で空気を圧縮しこれを冷却すると圧縮空気中の水蒸気が凝縮してドレンとなるため、空気圧縮機の出口部には圧縮空気に含まれるドレンを排出するドレントラップが設けられる。通常、ドレントラップは、内部にフロートを備え、ドレンが溜まるとフロートが上昇し弁が開きドレンが排出され、ドレンが排出されるとフロートが下降し弁が閉じ圧縮空気の漏洩を防止する。ドレントラップが正常に作動しているときは、圧縮空気の漏れ量は僅かであるけれども、ドレントラップの動作不良が発生し、弁が完全に閉じないと圧縮空気が漏洩しっぱなしとなる。一方、ドレントラップの動作不良が発生し、弁が開かなくなるとドレンを排出することができない。これらは蒸気配管に取付けられ蒸気が凝縮したドレンを排出するドレントラップ（スチームトラップとも呼ばれる）についても同じである。

蒸気用のドレントラップの動作不良は、スチームの浪費の他、プラント等の運転に大きな影響を与えるため、定期的に運転員などがパトロールを行い、ドレントラップ本体が冷たくなっていないか、ドレン排出量が少なくなっていないかなどの点検を行っている。しかしながら発電所などでは、至るところに蒸気配管が配設されており、ドレントラップの数も多く、かつ点検が困難な窮屈な場所に設けられているものもあり、人による点検には多大の労力を要する。さらに人による点検は１日１回程度であり、ドレントラップの動作不良が発生してから発見まで時間が掛かってしまう。

上記の問題を解決するために、ドレントラップの動作を監視する技術がいくつか提案されている。例えば、ドレントラップの下流側のドレン排出流路にドレンの有無を検知する検知手段を設け、ドレンの排出時間又はドレンの排出間隔を正常時の値と比較することでドレントラップの動作不良を検知する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。そのほか、ドレントラップに表面温度計を取付け、ドレントラップの表面温度からドレンの排出不良を検知する方法（例えば特許文献２参照）、又はドレントラップの入口部又は出口部の温度からドレントラップの閉塞を検知する方法（例えば特許文献３参照）などが提案されている。
特開２００３−３４３７９４号公報 特開平８−９３９９５号公報 特開２００３−１３０２８９号公報

特許文献１の明細書には、ドレン検知手段として一対の電極を使用する例が示されている。これは電極間に水が存在する場合と水が存在しない場合とで、電極間の電気抵抗が異なることを利用したものであるが、ドレン排出時にドレンが電極に接触しないケース、あるいはドレン排出後も電極間にドレンが付着した状態となるケースが想定され、ドレン排出検知精度が高いとは言えない。また、特許文献１に記載の技術は、ドレントラップの下流側のドレン排出流路にドレンの有無を検知する検知手段を設けるため、ドレントラップの下流側にドレン排出流路を備えない場合には適用することができない。特許文献２に記載の技術及び特許文献３に記載の技術は、温度を検知することでドレントラップの動作不良を検知する方法であるが、ドレントラップ本体又はドレンの温度変化は比較的緩やかに変化するため、ドレントラップの動作不良を迅速に検知することができない。さらにドレントラップを備えるドレン排出装置の動作不良は、ドレントラップに起因しない場合もある。ドレン排出装置が正常に機能していない状態は原因のいかんを問わず、プラントの運転に大きな影響を与えるため早期に検知することが必要である。

本発明の目的は、ドレントラップの動作不良を含め、ドレントラップを備えるドレン排出装置の異常を迅速かつ確実に検知することが可能なドレン排出装置の異常監視装置を提供することである。

請求項１に記載のドレン排出装置の異常監視装置は、ドレントラップを備えるドレン排出装置の異常を検出し報知するドレン排出装置の異常監視装置であって、ドレントラップ入口配管に設けられドレントラップ入口部の圧力を検出する圧力検出器と、該圧力検出器が検出する圧力と予め定める設定値とからドレン排出装置の正常異常を判定する異常判定手段と、該異常判定手段からの信号に基づきドレン排出装置の異常を報知する報知手段と、を含むことを特徴とする。

請求項２に記載のドレン排出装置の異常監視装置は、請求項１に記載のドレン排出装置の異常監視装置において、前記ドレン排出装置は、前記ドレントラップの入口部にストレーナを備え、前記圧力検出器は、該ストレーナの上流側に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載のドレン排出装置の異常監視装置は、請求項１又は請求項２に記載のドレン排出装置の異常監視装置において、前記設定値は、ドレン排出装置正常時のドレン排出前のドレントラップ入口部の圧力、ドレン排出装置正常時のドレン排出時のドレントラップ入口部の圧力、ドレン排出装置正常時のドレン排出前とドレン排出時とのドレントラップ入口部の圧力差、又はドレン排出装置正常時のドレン排出間隔であることを特徴とする。

請求項４に記載のドレン排出装置の異常監視装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のドレン排出装置の異常監視装置において、さらに大気温度又は前記ドレン排出装置周りの雰囲気温度を検出する温度検出手段を含み、大気温度又は前記ドレン排出装置周りの雰囲気温度に応じて前記設定値を変更することを特徴とする。

請求項５に記載のドレン排出装置の異常監視装置は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のドレン排出装置の異常監視装置において、前記ドレン排出装置は、ドレントラップ出口部にドレントラップ出口配管を有し、前記圧力検出器はドレントラップ入口配管に代えドレントラップ出口配管に設けられ、前記設定値として、前記ドレン排出装置正常時のドレン排出前のドレントラップ入口部の圧力、前記ドレン排出装置正常時のドレン排出時のドレントラップ入口部の圧力、又は前記ドレン排出装置正常時のドレン排出前とドレン排出時とのドレントラップ入口部の圧力差に代え、ドレン排出装置正常時のドレン排出前のドレントラップ出口部の圧力、ドレン排出装置正常時のドレン排出時のドレントラップ出口部の圧力、又はドレン排出装置正常時のドレン排出前とドレン排出時とのドレントラップ出口部の圧力差を用いることを特徴とする。

本発明のドレン排出装置の異常監視装置は、ドレントラップ入口配管に設けられたドレントラップ入口部の圧力を検出する圧力検出器と、圧力検出器が検出する圧力と予め定める設定値とからドレン排出装置の正常異常を判定する異常判定手段と、異常判定手段からの信号に基づきドレン排出装置の異常を報知する報知手段とを含むので、ドレントラップの入口部の圧力を検出し、ドレン排出装置が正常に動作しているときの入口部の圧力と比較することで、ドレントラップの動作不良、ドレントラップ入口配管の破損、閉塞などの異常を確実かつ迅速に検知することができる。ドレントラップの動作も含め、ドレン排出装置の異常監視をドレントラップの入口部の圧力に基づいて行うので、温度の場合と異なり応答が早く、再現性が高い。さらにドレントラップの出口部が開放状態であるドレン排出装置にも適用可能であり、ドレントラップもドレントラップ本体に圧力検出器を備える特殊なドレントラップである必要はなく、通常のドレントラップを備える既設のドレン排出装置にも容易に適用することができる。

また本発明によれば、本発明のドレン排出装置の異常監視装置は、ドレントラップの入口部にスレーナを備えていても、圧力検出器がストレーナの上流側に設けられているので、圧力検出器からの圧力データからストレーナの閉塞を検知することもできる。ドレン排出装置からドレンが排出不能となるケースは、ドレントラップの動作不良の他、ストレーナの閉塞でも発生し、これらは共にプラントの運転に悪影響を与えるものであり、本発明のドレン排出装置の異常監視装置を使用することで、ドレントラップの動作不良以外の原因で発生するドレン排出不良などのドレン排出装置の異常を検知することができる。

また本発明によれば、ドレン排出装置の異常を判定するときに使用する設定値は、ドレン排出装置正常時のドレン排出前のドレントラップ入口部の圧力、ドレン排出装置正常時のドレン排出時のドレントラップ入口部の圧力、ドレン排出装置正常時のドレン排出前とドレン排出時とのドレントラップ入口部の圧力差、又はドレン排出装置正常時のドレン排出間隔であるので、ドレントラップ入口部の圧力、ドレントラップ入口部の圧力差、又はドレン排出間隔からドレントラップの弁の閉塞、弁の漏洩などのドレントラップの動作不良、入口配管の閉塞、破損、ストレーナの閉塞、又はドレントラップ出口部の閉塞などを確実かつ迅速に検知することができる。

また本発明によれば、大気温度又はドレン排出装置周りの雰囲気温度を検出する温度検出手段を含み、大気温度又はドレン排出装置周りの雰囲気温度に応じて前記設定値を設定する。大気温度又はドレン排出装置周りの雰囲気温度によりドレンの発生量が異なり、これに伴いドレンの排出間隔、ドレントラップ入口部の圧力も異なるけれども、本発明のドレン排出装置の異常監視装置は、大気温度又はドレン排出装置周りの雰囲気温度に応じて前記設定値を変更するので、ドレン排出装置の異常検知をより精度よく行うことができる。室内など密閉された空間部に置かれたドレン排出装置であっても、ドレン排出装置周りの雰囲気温度を検出することで、異常を精度よく検出することができる。

また本発明によれば、ドレントラップの出口部に配管が接続されている場合にあっては、この配管に圧力検出器を取付け、ドレントラップの出口部の圧力を検出し、この圧力からドレン排出装置の異常を検知することができるので、ドレントラップ入口配管に圧力検出器を取付けにくい場合などにも適用可能であり、適用範囲が広がる。

図１は本発明の第１実施形態としてのドレン排出装置の異常監視装置の概略的構成を示す図である。ドレン排出装置の異常監視装置は、ドレントラップ５１、６１、７１、８１を有するドレン排出装置５０、６０、７０、８０の異常を検出し報知するドレン排出装置の異常監視装置であって、ドレントラップ入口部の圧力を検出する圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４と、ドレン排出装置５０、６０、７０、８０の正常異常を判定する判定装置１１０と、ドレン排出装置５０、６０、７０、８０の異常を報知する警報装置１４０とを含み構成される。図１に示すドレン排出装置の異常監視装置は、燃料タンク等を加温する加熱蒸気供給系に適用した例である。本発明のドレン排出装置の異常監視装置が、本実施形態に限定されないことは言うまでもない。

燃料タンク等を加温する加熱蒸気供給系は、ボイラ２に燃料である重油を供給するに際し、重油を流動点以上の温度に保持ためのものであって、ボイラ２で発生した蒸気の一部は、蒸気配管６、燃料加熱蒸気配管１８を通じて燃料タンク８等に送られ、重油を加温し自身はドレンとなって排外に排出される。燃料加熱蒸気配管１８の途中には、燃料加熱蒸気圧力調節弁１６が設けられ、燃料加熱蒸気圧力調節弁１６の下流側には蒸気圧力を検出する燃料加熱蒸気圧力検出器１７が装着され、燃料加熱蒸気圧力調節計１９から信号に基づき蒸気圧力を一定の圧力に保持する。燃料加熱蒸気圧力調節弁１６の下流側の燃料加熱蒸気配管１８には、燃料タンク８、燃料供給ポンプ１０及び燃料供給配管１２各々に加熱用の蒸気を送る燃料タンク加熱蒸気配管３２、燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２及び燃料供給配管加熱蒸気配管４２が接続する。

燃料タンク加熱蒸気配管３２は、燃料タンク８内に装着された加熱用コイル３３と接続し、加熱用コイル３３に蒸気を供給する。燃料タンク加熱蒸気配管３２の途中には燃料タンク温度調節弁３０が設けられ、燃料タンク温度調節弁３０は、燃料タンク８に装着された燃料温度検出器３４が検出する燃料温度が所定の温度となるように燃料タンク温度調節計３５からの信号により開閉する。加熱コイル３３の先端部には、ドレンを排出するためのドレン排出装置５０が取付けられ、これによりドレンが系外に排出される。

燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２は、燃料供給ポンプ１０本体を加熱するように取付けられている。燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２の途中には燃料供給ポンプ温度調節弁２０が設けられ、燃料供給ポンプ温度調節弁２０は、燃料供給ポンプ本体表面温度検出器２４が検出する燃料供給ポンプ１０本体の表面温度が所定の温度となるように燃料供給ポンプ温度調節計２５からの信号により開閉する。燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２の先端部には、ドレンを排出するためのドレン排出装置６０が取付けられ、これによりドレンが系外に排出される。

燃料供給配管加熱蒸気配管４２は、途中で分岐し各々の分岐管が燃料供給配管１２に沿うように取付けられている。燃料供給配管加熱蒸気配管４２の途中には燃料供給配管温度調節弁４０が設けられ、燃料供給配管温度調節弁４０は、燃料供給配管表面温度検出器４４が検出する燃料供給配管１２の表面温度が所定の温度となるように燃料供給配管温度調節計４５からの信号により開閉する。燃料供給配管１２は途中で分岐しているので各々の分岐管にドレンを排出するドレン排出装置７０、ドレン排出装置８０が取付けられ、これによりドレンが系外に排出される。

燃料タンク用のドレン排出装置５０、燃料供給ポンプ用のドレン排出装置６０、燃料供給配管用のドレン排出装置７０及び８０は、同じ構成からなる。以下、燃料タンク用のドレン排出装置５０を例としてその構成を示す。ドレン排出装置５０は、ドレンを排出するドレントラップ５１の上流側にドレン入口配管５２、下流側にドレン出口配管５３が接続され、ドレンはドレン出口配管５３から大気中に排出される。ドレントラップ５１の上流側には異物を除去するためのストレーナ５４が装着され、ストレーナ５４及びドレントラップ５１を挟み込むように弁５５、５６が設けられている。さらに弁５５の上流側、弁５６の下流側にストレーナ５４及びドレントラップ５１をバイパスするバイパス配管５７が設けられている。バイパス配管５７はドレントラップ５１が故障したような場合などに使用されるものであり、バイパス弁５８は通常閉じている。

各ドレン排出装置５０、６０、７０、８０は、弁５５、６５、７５、８５の上流側のドレン入口配管５２、６２、７２、８２にドレントラップ５１、６１、７１、８１の入口部の圧力を検出する圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４が装着されている。この圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４は、各ドレン排出装置５０、６０、７０、８０が異常か否かを判定する判定装置１１０と接続する。さらに判定装置１１０は、ドレン排出装置５０、６０、７０、８０の異常を報知する警報装置１４０と接続する。圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４が検出する圧力は、判定装置１１０に送られ、判定装置１１０は、この圧力から各ドレン排出装置５０、６０、７０、８０が正常に機能しているか、又は異常かを判定し、異常と判定すると警報装置１４０に信号を送り、警報装置１４０は、この信号に基づきドレン排出装置５０、６０、７０、８０に異常があることを報知する。判定装置１１０としては、汎用的なコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、演算器などを使用することができる。警報装置１４０も計算機警報表示、警報表示灯、警報音など汎用的な警報装置を使用することができる。

次にドレン排出装置５０を例として判定装置１１０の判定要領を説明する。図２は、判定装置１１０の判定ロジック図である。図３及び図４は、ドレン排出装置５０のドレントラップ５１入口部の圧力の経時変化を模式的に示す図であり、図３中（ａ）は、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときの圧力の経時変化、図３中（ｂ）、（ｃ）、図４中（ａ）、（ｂ）は、ドレン排出装置５０が異常な状態時の圧力の経時変化を示す図である。ここに示すドレン排出装置５０のドレントラップ５１は、ディスク型のドレントラップである。他のドレン排出装置６０、７０、８０も同じである。

ドレン排出装置５０が正常に動作していない状態としては、ドレンの排出量が少ない、あるいは蒸気漏洩量が多いなどの状態が該当する。これらが起こる原因としては、ドレントラップ５１の動作不良、ストレーナ５４、ドレン入口配管５２又はドレン出口配管５３の閉塞、ドレン入口配管５２周りの配管の破損、継手部の接続不良などが想定され、これらは、ドレントラップ５１入口部の圧力変化、あるいはドレントラップ５１入口部の圧力の経時変化として現れる。図３を用いてドレン排出装置５０が異常な状態時の圧力の経時変化について説明する。

ドレンが所定の量溜まるとドレントラップ５１が動作しドレンを排出する。このとき図３（ａ）において、ドレントラップの入口部の圧力は、圧力Ｐ０からＰ１に低下し、ドレンを排出した後ドレントラップの入口部の圧力はＰ０に復帰する。図３（ｂ）は、ドレン排出前の圧力Ｐ１１が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときの圧力Ｐ０に比較して高い。図３（ｃ）は、ドレン排出時の圧力Ｐ１４が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときの圧力Ｐ１に比較して低い。図４（ａ）は、ドレン排出前の圧力とドレン排出時の圧力との差ΔＰ１が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときの圧力差ΔＰ０に比較して大きい。図４（ｂ）は、ドレン排出前の圧力とドレン排出時の圧力との差ΔＰ２が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときの圧力差ΔＰ０に比較して小さい。

次に判定装置１１０の判定手順を説明する。圧力検出器１０１からの圧力信号１１１は、高設定器１１２に送られ、高設定器１１２は設定した値と比較し、圧力信号１１１が設定値よりも高い判断すると、信号１１３を時限タイマ１１４に出力する。一方、高設定器１１２は、設定した値と比較し圧力信号１１１が設定値以下と判断すると、信号１１３を出さない。時限タイマ１１４は、信号１１３が所定時間継続すると、信号１１５をＯＲ回路１１６に出力する。ＯＲ回路１１６は、信号１１５を受取ると、警報装置１４０に信号を送り、警報装置１４０はドレン排出装置５０の異常を報知する。ここで高設定器１１２の設定値として、図３（ａ）の圧力Ｐ０を設定することで、図３（ｂ）に示すドレン排出前の圧力Ｐ１１が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときの圧力Ｐ０に比較して高いことを検知することができる。なお高設定器１１２の設定値として、圧力変動を考慮し圧力Ｐ０＋圧力変動幅α１としてもよい。この圧力変動幅α１は、ドレン排出装置５０が正常に動作している場合に起こる比較的小さな圧力変動であり、後述のα２、α３、α４及びα５も同じである。時限タイマ１１４は、瞬間的な圧力の変化による異常判定を回避することを目的に設置する。

同様に圧力信号１１１は、低設定器１１７に送られ、低設定器１１７は設定した値と比較し、圧力信号１１１が設定値よりも低いと判断すると、信号１１８を時限タイマ１１９に出力する。一方、低設定器１１７は設定した値と比較し、圧力信号１１１が設定値以上と判断すると、信号１１８を出さない。時限タイマ１１９は、信号１１８が所定時間継続すると、信号１２０をＯＲ回路１１６に出力する。ＯＲ回路１１６は、信号１２０を受取ると、警報装置１４０に信号を送り、警報装置１４０はドレン排出装置５０の異常を報知する。ここで低設定器１１７の設定値として、図３（ａ）の圧力Ｐ１を設定することで、図３（ｃ）に示すドレン排出時の圧力Ｐ１４が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときの圧力Ｐ１に比較して低いことを検知することができる。なお低設定器１１７の設定値として、圧力変動を考慮し圧力Ｐ１−圧力変動幅α２としてもよい。時限タイマ１１９は、時限タイマ１１４と同様、瞬間的な圧力の変化による異常判定を回避することを目的に設置する。

圧力信号１１１は、引算器１２１に送られる。また引算器１２１には、一次遅れ設定器１２２により所定時間経過後の圧力信号１２３が送られる。引算器１２１は、圧力信号１１１と圧力信号１２３との差分を算出し、その絶対値に対応する信号１２４を高設定器１２５に送る。高設定器１２５は設定した値と比較し、信号１２４が設定値よりも高い判断すると、信号１２６をＯＲ回路１１６に出力する。一方、高設定器１２５は設定した値と比較し、信号１２４が設定値以下と判断すると、信号１２６を出さない。ＯＲ回路１１６は、信号１２６を受取ると、警報装置１４０に信号を送り、警報装置１４０はドレン排出装置の異常を報知する。ここで一次遅れ設定器１２２の設定値には、図３（ａ）のΔθ０に相当する時間を設定する。Δθ０はドレン排出開始からドレン排出終了までの半分の時間である。また、高設定器１２５の設定値として、図３（ａ）の圧力差ΔＰ０を設定することで、図４（ａ）に示すドレン排出前とドレン排出時との圧力差ΔＰ１が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときの圧力差ΔＰ０に比較して高いことを検知することができる。なお高設定器１２５の設定値として、圧力変動を考慮し圧力差ΔＰ０＋圧力変動幅α３としてもよい。

引算器１２１からの信号１２４は低設定器１２７にも送られる。低設定器１２７は設定した値と比較し、信号１２４が設定値よりも小さい判断すると、信号１２８をＡＮＤ回路１２９に出力する。一方、低設定器１２７は設定した値と比較し、信号１２４が設定値以上と判断すると、信号１２８を出さない。圧力信号１１１は、低設定器１３０にも送られ、低設定器１３０は設定した値と比較し、信号１１１が設定値よりも低い判断すると、信号１３１をＡＮＤ回路１２９に出力する。一方、低設定器１３０は設定した値と比較し、信号１１１が設定値以上と判断すると、信号１３１を出さない。ＡＮＤ回路１２９は、信号１２８及び信号１３１の信号を受けたときのみ信号をＯＲ回路１１６に送る。ＯＲ回路１１６は、信号１３２を受取ると、警報装置１４０に信号を送り、警報装置１４０はドレン排出装置の異常を報知する。ここで低設定器１２７の設定値として、図３（ａ）の圧力差ΔＰ０を設定し、低設定器１３０に圧力Ｐ０を設定することで、図４（ｂ）に示すドレン排出前とドレン排出時との圧力差ΔＰ２が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときの圧力差ΔＰ０に比較して低いことを検知することができる。なお低設定器１２７の設定値として、圧力変動を考慮し圧力差ΔＰ０−圧力変動幅α４としてもよい。さらに低設定器１３０の設定値として、圧力変動を考慮し圧力Ｐ０−圧力変動幅α５としてもよい。ここで低設定器１３０を設けるのは、ドレン排出前の圧力信号により判定装置１１０が異常と判断することを防止するためである。

一台の判定装置１１０で、本実施形態に示すように複数のドレン排出装置５０、６０、７０、８０の異常を判定する場合、各ドレン排出装置５０、６０、７０、８０のドレントラップ入口部の圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４の圧力信号を順次切り替えながら取り込み、判定すればよい。各ドレン排出装置５０、６０、７０、８０毎に個別の判定装置を設けてもよいことはもちろんである。

次に判定装置１１０にコンピュータを使用し、異常判定を行う場合の手順を図５のフローチャートを用いて説明する。なお、図５に示すステップＳ１からステップＳ１８までの手順や判断の組み合わせは、一例を示すだけであり、変更してもよいことはもちろんである。ここでは、ドレン排出装置５０は、図３及び図４の他、ドレントラップ入口部の圧力の経時変化が図６に示す変化を示す場合も含める。図６（ａ）は、ドレン排出間隔Δθ２が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときのドレン排出間隔Δθ１（図３（ａ））に比較して長い。図６（ｂ）は、ドレン排出間隔Δθ３が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときのドレン排出間隔Δθ１に比較して短い。

コンピュータによる異常判定の手順を示す。コンピュータには、以下に示す手順がプログラミング化され、インストールされているものとする。ここでは圧力変動、ドレン排出間隔の変動を考慮し、設定値として、圧力変動幅α１、α２、α３、α４、α５、時間変動幅α６、α７が加算又は減算された値を使用する例を示す。この圧力変動幅α１、α２、α３、α４、α５及び時間変動幅α６、α７は、ドレン排出装置５０が正常に動作している場合に起こる比較的小さな変動幅である。

ステップＳ１において、ドレントラップ５１の入口圧力を検出する圧力検出器１０１の出力信号をアナログ／デジタル変換器を介して取り込み、時刻と圧力データとを関連付けて記憶部に記憶する。記録部の記憶した圧力データを呼出し、圧力データが設定値（Ｐ０＋α１）よりも高いか否か判断する（ステップＳ２）。圧力データが設定値（Ｐ０＋α１）よりも高い判断すると、警報を発するための警報用データを出力し（ステップＳ３）、ステップＳ４進む。一方、圧力データが設定値（Ｐ０＋α１）以下と判断すると、そのままステップＳ４に進む。ステップＳ３で出力する警報用データは、警報装置１４０に送られ、警報装置１４０が警報を発する。ステップＳ４では、圧力データが設定値（Ｐ１−α２）よりも低い判断すると、警報を発するための警報用データを出力し（ステップＳ５）、ステップＳ６進む。一方、圧力データが設定値（Ｐ１−α２）以上と判断すると、そのままステップＳ６に進む。ステップＳ５で出力する警報用データは、警報装置１４０に送られ、警報装置１４０が警報を発する。

ステップＳ６では、データの取り込み開始からの時間θがΔθ０以上であるか否か判断し、データの取り込み開始からの時間θがΔθ０以上となるまでステップＳ１からステップＳ６を繰返す。データの取り込み開始からの時間θがΔθ０以上と判断すると、ステップＳ７に進み、ΔＰの絶対値を算出する。ΔＰは、現在の時間θからΔθ０前の時間の圧力データであるＰ_{（θ―Δθ０）}から現在の圧力Ｐ_θを減算することで求める。ステップＳ８において、ステップＳ７で求めたΔＰの絶対値が設定値（ΔＰ０＋α３）を超えていると判断すると、警報を発するための警報用データを出力し（ステップＳ９）、ステップＳ１０進む。一方、ΔＰの絶対値が設定値（ΔＰ０＋α３）以下と判断すると、そのままステップＳ１０に進む。ステップＳ９で出力する警報用データは、警報装置１４０に送られ、警報装置１４０が警報を発する。

ステップＳ１０において、ステップＳ７で求めたΔＰの絶対値が設定値（ΔＰ０−α４）よりも小さいと判断すると、ステップＳ１１に進み、時間（θ−Δθ０）の圧力Ｐ_{（θ―Δθ０）}が設定値（Ｐ０−α５）よりも小さいか否か判断する。ステップＳ１１で時間（θ−Δθ０）の圧力Ｐ_{（θ―Δθ０）}が設定値（Ｐ０−α５）よりも小さいと判断すると、警報を発するための警報用データを出力し（ステップＳ１２）、ステップＳ１３進む。ステップＳ１２で出力する警報用データは、警報装置１４０に送られ、警報装置１４０が警報を発する。一方、ステップＳ１０において、ステップＳ７で求めたΔＰの絶対値が設定値（ΔＰ０−α４）以上と判断すると、そのままステップＳ１３に進み、ステップＳ１１で時間（θ−Δθ０）の圧力Ｐ_{（θ―Δθ０）}が設定値（Ｐ０−α５）以上と判断すると、そのままステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、データ取り込み開始からの時間θがΔθ１以上か否か判断する。データ取り込み開始からの時間θがΔθ１に達していないと判断すると、ステップＳ１からＳ１３を繰り返す。一方、データ取り込み開始からの時間θがΔθ１以上と判断するとステップＳ１４でΔθを算出する。Δθの算出は、次の要領で行う。現時点を起点に過去の圧力データの経時変化から、現時点に一番近い時刻のドレン排出開始時刻を求める。図６（ａ）で示せば、図中Ａが該当する。次にそのドレン排出開始時刻よりももう一つ前のドレン排出開始時刻を求める。図６（ａ）で示せば、図中Ｂが該当する。二つのドレン排出開始時刻を減算し、Δθを求める。

次にステップＳ１５において、ステップＳ１４で算出したΔθが設定値（Δθ１＋α６）よりも大きいと判断すると、警報を発するための警報用データを出力し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７進む。ステップＳ１６で出力する警報用データは、警報装置１４０に送られ、警報装置１４０が警報を発する。一方、ステップＳ１５において、ステップＳ１４で求めたΔθが設定値（Δθ１＋α６）以下と判断すると、そのままステップＳ１７に進む。次にステップＳ１７において、ステップＳ１４で算出したΔθが設定値（Δθ１−α７）より小さいと判断すると、警報を発するための警報用データを出力する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８で出力する警報用データは、警報装置１４０に送られ、警報装置１４０が警報を発する。一方、ステップＳ１７において、ステップＳ１４で求めたΔθが設定値（Δθ１−α７）以上と判断するときは、警報用データは発しない。以降、ステップＳ１からステップＳ１８のステップを繰返す。

本実施形態に示すように複数のドレン排出装置５０、６０、７０、８０の異常を判定する場合、各ドレン排出装置５０、６０、７０、８０のドレントラップ入口部の圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４の圧力信号を順次切り替えながら取り込み、判定すればよい。

図７は、本発明の第２実施形態としてのドレン排出装置１５０の異常監視装置の概略的構成を示す図である。本発明の第２実施形態としてのドレン排出装置１５０の異常監視装置は、本発明の第１実施形態としてのドレン排出装置の異常監視装置と同様、ドレントラップ１５１を有するドレン排出装置１５０の異常を検出し報知するドレン排出装置の異常監視装置であって、圧力検出器１６５、ドレン排出装置１５０の異常を判定する判定装置１７０と、ドレン排出装置１５０の異常を報知する警報装置１８０とを含み構成される。

第２実施形態としてのドレン排出装置１５０は、第１実施形態に示すドレン排出装置５０、６０、７０、８０と類似の構成であり、ドレン排出装置５０、６０、７０、８０と同様、燃料タンク等を加温する加熱蒸気供給系などで使用される。以下、第１実施形態に示すドレン排出装置の異常監視装置との相違点を中心に説明する。本実施形態に示すドレン排出装置の異常監視装置は、ドレン排出装置５０、６０、７０、８０と異なり、ドレントラップ１５１のドレン出口配管１５３の先端にドレン回収用の配管１６０が接続している。さらにドレントラップの入口圧力に代え、ドレントラップ出口部の圧力を検出すべくドレン出口配管１５３に圧力検出器１６５が装着されている。

このドレン排出装置１５０が正常か否かの判定は、第１実施形態に示すドレン排出装置の異常監視装置と同様の要領で行われる。圧力検出器１６５が検出する圧力は、判定装置１７０に送られ、判定装置１７０は、この圧力データからドレン排出装置１５０が正常に機能しているか又は異常かを判定し、異常と判定すると警報装置１８０に信号を送り、警報装置１８０は、この信号に基づきドレン排出装置１５０に異常があることを報知する。判定装置１７０及び警報装置１８０は、第１実施形態に示す判定装置１１０及び警報装置１４０を使用することができる。判定装置１７０の判定手順も判定装置１１０と基本的に同じであるが、図８から図１０に示すようにドレン排出前、ドレン排出中の圧力の変化が第１実施形態と逆となるので、この点を考慮し設定値等を設定する必要がある。

図８から図１０は、ドレン排出装置１５０のドレントラップ１５１出口部の圧力の経時変化を模式的に示す図であり、図８中（ａ）は、ドレン排出装置１５０が正常に動作しているときの圧力の経時変化、図８中（ｂ）、（ｃ）、図９（ａ）、（ｂ）及び図１０（ａ）、（ｂ）は、ドレン排出装置１５０が異常な状態時の圧力の経時変化を示す図である。図８から図１０は、第１実施形態に示した図３から図５に対応する。

図８（ｂ）は、ドレン排出前の圧力Ｐ１１が、ドレン排出装置５０が正常に動作しているときの圧力Ｐ０に比較して高い。図８（ｃ）は、ドレン排出時の圧力Ｐ１４が、ドレン排出装置１５０が正常に動作しているときの圧力Ｐ１に比較して低い。図９（ａ）は、ドレン排出前の圧力とドレン排出時の圧力との差ΔＰ１が、ドレン排出装置１５０が正常に動作しているときの圧力差ΔＰ０に比較して大きい。図９（ｂ）は、ドレン排出前の圧力とドレン排出時の圧力との差ΔＰ２が、ドレン排出装置１５０が正常に動作しているときの圧力差ΔＰ０に比較して小さい。図１０（ａ）は、ドレン排出間隔Δθ２が、ドレン排出装置１５０が正常に動作しているときのドレン排出間隔Δθ１（図８（ａ））に比較して長い。図１０（ｂ）は、ドレン排出間隔Δθ３が、ドレン排出装置１５０が正常に動作しているときのドレン排出間隔Δθ１に比較して短い。

第１実施形態及び第２実施形態において、設定値として圧力の変動幅α１、α２、α３、４、α５、又はドレン排出間隔の変動α６、α７を考慮する例を示したけれども、ドレン排出装置周りの温度として、ドレン排出装置が屋外に設置されている場合は大気温度、室内に設置されている場合は室温を測定し、これら温度に対応して設定値を変更することが好ましい。ドレン排出装置周りの温度が相対的に高い夏季では、ドレンの発生量が少ないので一般的にドレン排出間隔が長くなる。またドレン排出装置周りの温度が高い場合、配管及びストレーナの圧力損失も少なく、一般的にドレントラップ入口圧力が低くなる。冬季など雰囲気温度の低い場合はその逆である。このようにドレン排出装置周りの温度によりドレントラップ入口圧力などが異なるため、判定装置の設定値をドレン排出装置周りの温度により変更することで、ドレン排出装置の異常検知精度が高くなる。さらにドレン排出装置周りの温度とドレン排出装置正常時のドレントラップ入口圧力、又はドレントラップ出口圧力との関係予め実験により求めこれらを数式化すれば、ドレン排出装置の異常判定をより簡単に、より迅速に行うことができる。

上記の通り、本発明のドレン排出装置の異常監視装置は、ドレントラップ入口部圧力又はドレントラップ出口部圧力の変化、圧力の経時変化からドレントラップの動作不良はもちろんのこと、ドレントラップ入口配管の破損、閉塞、あるいは出口配管の閉塞などの異常を確実かつ迅速に検知することができる。またドレン排出装置の異常監視をドレントラップの入口部の圧力又は出口部の圧力変化に基づいて行うので、温度の場合と異なり応答が早く、再現性が高い。また第１実施形態に示すように圧力検出器をストレーナの上流側に設けることで、ストレーナの閉塞も検知することができる。なお、本実施形態では、ドレントラップとしてディスク型のドレントラップを例に採り説明したけれども、ドレントラップはこれに限定されるものではなく、メカニカルスチームトラップ、サーモスタティックスチームトラップ、サーモダイナミックスチームトラップでもよいことはもちろんであり、蒸気用のみならず空気圧縮機の出口に設けられるドレントラップなどであってもよいことは言うまでもない。

図１は本発明の第１実施形態としてのドレン排出装置の異常監視装置の概略的構成を示す図である。 図１の判定装置１１０の判定ロジック図である。 図１のドレン排出装置５０のドレントラップ５１入口部の圧力の経時変化を模式的に示す図である。 図１のドレン排出装置５０のドレントラップ５１入口部の圧力の経時変化を模式的に示す図である。 図１の判定装置１１０にコンピュータを使用し、異常判定を行う場合の手順を示すフローチャートである。 図１のドレン排出装置５０のドレントラップ５１入口部の圧力の経時変化を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態としてのドレン排出装置１５０の異常監視装置の概略的構成を示す図である。 図７のドレン排出装置１５０のドレントラップ１５１出口部の圧力の経時変化を模式的に示す図である。 図７のドレン排出装置１５０のドレントラップ１５１出口部の圧力の経時変化を模式的に示す図である。 図７のドレン排出装置１５０のドレントラップ１５１出口部の圧力の経時変化を模式的に示す図である。

符号の説明

５０ ドレン排出装置
５１ ドレントラップ
５２ ドレン入口配管
５３ ドレン出口配管
５４ ストレーナ
６０ ドレン排出装置
６１ ドレントラップ
６２ ドレン入口配管
６３ ドレン出口配管
６４ ストレーナ
７０ ドレン排出装置
７１ ドレントラップ
７２ ドレン入口配管
７３ ドレン出口配管
７４ ストレーナ
８０ ドレン排出装置
８１ ドレントラップ
８２ ドレン入口配管
８３ ドレン出口配管
８４ ストレーナ
１０１ 圧力検出器
１０２ 圧力検出器
１０３ 圧力検出器
１０４ 圧力検出器
１１０ 判定装置
１１１ 圧力信号
１１２ 高設定器
１１４ 時限タイマ
１１７ 低設定器
１１９ 時限タイマ
１２１ 引算器
１２２ 一次遅れ設定器
１２５ 高設定器
１２７ 低設定器
１３０ 低設定器
１４０ 警報装置
１５０ ドレン排出装置
１５１ ドレントラップ
１５２ ドレン入口配管
１５３ ドレン出口配管
１５４ ストレーナ
１６５ 圧力検出器
１７０ 判定装置
１８０ 警報装置

Claims (5)

1. ドレントラップを備えるドレン排出装置の異常を検出し報知するドレン排出装置の異常監視装置であって、
   ドレントラップ入口配管に設けられドレントラップ入口部の圧力を検出する圧力検出器と、
   該圧力検出器が検出する圧力と予め定める設定値とからドレン排出装置の正常異常を判定する異常判定手段と、
   該異常判定手段からの信号に基づきドレン排出装置の異常を報知する報知手段と、
   を含むことを特徴とするドレン排出装置の異常監視装置。
2. 前記ドレン排出装置は、前記ドレントラップの入口部にストレーナを備え、
   前記圧力検出器は、該ストレーナの上流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のドレン排出装置の異常監視装置。
3. 前記設定値は、ドレン排出装置正常時のドレン排出前のドレントラップ入口部の圧力、ドレン排出装置正常時のドレン排出時のドレントラップ入口部の圧力、ドレン排出装置正常時のドレン排出前とドレン排出時とのドレントラップ入口部の圧力差、又はドレン排出装置正常時のドレン排出間隔であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のドレン排出装置の異常監視装置。
4. さらに大気温度又は前記ドレン排出装置周りの雰囲気温度を検出する温度検出手段を含み、
   大気温度又は前記ドレン排出装置周りの雰囲気温度に応じて前記設定値を変更することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のドレン排出装置の異常監視装置。
5. 前記ドレン排出装置は、ドレントラップ出口部にドレントラップ出口配管を有し、前記圧力検出器はドレントラップ入口配管に代えドレントラップ出口配管に設けられ、
   前記設定値として、前記ドレン排出装置正常時のドレン排出前のドレントラップ入口部の圧力、前記ドレン排出装置正常時のドレン排出時のドレントラップ入口部の圧力、又は前記ドレン排出装置正常時のドレン排出前とドレン排出時とのドレントラップ入口部の圧力差に代え、ドレン排出装置正常時のドレン排出前のドレントラップ出口部の圧力、ドレン排出装置正常時のドレン排出時のドレントラップ出口部の圧力、又はドレン排出装置正常時のドレン排出前とドレン排出時とのドレントラップ出口部の圧力差を用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のドレン排出装置の異常監視装置。

Images