JP2014106097A - 導圧管の詰まり検出装置および詰まり検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設備の圧力を目標値に制御する際、目標値と測定値との偏差により制御出力を決定する設備において、導圧管を介して流体の圧力を測定する圧力検出器の導圧管の詰まりをプラントゲインの変化を加味して精度高く検出すること。
【解決手段】圧力揺動算出部１０１が、圧力の目標値と測定値との差の時系列データについて、所定長さの検出対象期間における目標値と測定値との偏差の揺動の標準偏差を算出し、補正部１０２が、設備の操業条件および測定条件に基づいて標準偏差の補正値を決定し、圧力揺動算出部１０１によって算出された標準偏差を補正部１０２によって決定された補正値により補正し、詰まり判定部１０３が、補正された標準偏差の時系列変化に基づいて、導圧管の特性変化を検出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、導圧管を介して流体の圧力を測定する圧力検出器の導圧管の詰まりを検出する導圧管の詰まり検出装置および詰まり検出方法に関する。

一般に、多数の設備で構成されるプラントにおける操業を適切に管理するために、各プロセスで圧力や差圧を測定する場合が多々ある。測定対象から圧力検出器に圧力を伝達する導圧管および導圧管の管端部には、プラントの運転によるダストや水垢の付着が避けられず、時間経過とともに導圧管の詰まりを起こす場合がある。導圧管が詰まりを起こすと、測定対象の圧力を正確に測定できなくなるため、ダストなどの付着および堆積の傾向を検知して事前にエアパージや逆洗などにより詰まりを防止する必要がある。

そこで、導圧管の詰まりを検出する技術が多数開示されている。例えば、特許文献１には、圧力の測定値の揺動（圧力揺動）について、揺動の分散を算出し、この分散の算出値の変化に基づいて導圧管の詰まりを診断する技術が記載されている。また、特許文献２には、差圧検出器において、測定される差圧値の揺動（差圧揺動）の分散を算出し、分散の算出値を測定対象の流体の流量変化により補正して、補正後の分散の変化に基づいて高圧側導圧管または低圧側導圧管のいずれか一方の詰まりを検出する技術が記載されている。

特許第４６０９０２５号公報 特許第４９３３３０５号公報

ところで、設備の圧力を目標値に制御する際、目標値と測定値との偏差により制御出力を決定する設備において、圧力揺動は、測定タイミングに起因する他、プラントの操業条件や測定条件で決まるプラントゲインの変化によっても起こり得る。しかしながら、上記のいずれの技術においても、プラントゲインの変化の圧力揺動への影響が考慮されていないため、導圧管の詰まりの検出の精度が低かった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設備の圧力を目標値に制御する際、目標値と測定値との偏差により制御出力を決定する設備において、導圧管を介して流体の圧力を測定する圧力検出器の導圧管の詰まりをプラントゲインの変化を加味して精度高く検出する導圧管の詰まり検出装置および詰まり検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る導圧管の詰まり検出装置は、設備の圧力を目標値に制御する際、目標値と測定値との偏差により制御出力を決定する設備において、導圧管を介して流体の圧力を測定する圧力検出器の導圧管の詰まりを検出する導圧管の詰まり検出装置であって、圧力の目標値と測定値との差の時系列データについて、所定長さの検出対象期間における目標値と測定値との偏差の揺動の標準偏差を算出する圧力揺動算出手段と、前記設備の操業条件および測定条件に基づいて前記標準偏差の補正値を決定する補正値決定手段と、前記圧力揺動算出手段によって算出された前記標準偏差を前記補正値決定手段によって決定された前記補正値により補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された前記標準偏差の時系列変化に基づいて、導圧管の特性変化を検出する詰まり検出手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る導圧管の詰まり検出装置は、上記発明において、前記詰まり検出手段が導圧管の詰まりを検出した際、該導圧管の洗浄装置に洗浄を指示する情報を出力する手段を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る導圧管の詰まり検出方法は、設備の圧力を目標値に制御する際、目標値と測定値との偏差により制御出力を決定する設備において、導圧管を介して流体の圧力を測定する圧力検出器の導圧管の詰まりを検出する導圧管の詰まり検出方法であって、圧力の目標値と測定値との差の時系列データについて、所定長さの検出対象期間における目標値と測定値との偏差の揺動の標準偏差を算出する圧力揺動算出ステップと、前記設備の操業条件および測定条件に基づいて前記標準偏差の補正値を決定する補正値決定ステップと、前記圧力揺動算出ステップにおいて算出された前記標準偏差を前記補正値決定ステップにおいて決定された前記補正値により補正する補正ステップと、前記補正ステップにおいて補正された前記標準偏差の時系列変化に基づいて、導圧管の特性変化を検出する詰まり検出ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、設備の圧力を目標値に制御する際、目標値と測定値との偏差により制御出力を決定する設備において、導圧管を介して流体の圧力を測定する圧力検出器の導圧管の詰まりをプラントゲインの変化を加味して精度高く検出することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る詰まり検出処理が適用される製鋼転炉ガス回収装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、本実施の形態の導圧管の詰まり検出装置の概略構成を示す模式図である。 図３は、本実施の形態の詰まり検出処理手順を示すフローチャートである。 図４は、本実施の形態のスカート高さとプラントゲインとの関係を例示する図である。 図５は、プラントゲインを加味していない圧力揺動の標準偏差の時系列変化を例示する図である。 図６は、プラントゲインに基づいて補正された圧力揺動の標準偏差の時系列変化を例示する図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

まず、図１を参照して本実施の形態の導圧管の詰まり検出装置が適用される設備について説明する。図１は、本実施の形態の導圧管の詰まり検出装置が適用される製鋼転炉ガス回収装置の構成を模式的に示した概略図である。図１に示すように、製鋼転炉ガス回収装置１は、回収するガスが通る煙道２と、可変ダンパー３と、差圧発信器（圧力検出器）４と、洗浄装置５とを有し、転炉設備の転炉炉体６で発生する高濃度のＣＯガスを回収する。製鋼転炉ガス回収装置１においては、転炉炉体６の炉口付近に取り付けられた差圧発信器４が大気圧との差により転炉炉体６の内部の圧力（以下、炉内圧）を測定し、測定された炉内圧と目標値との偏差に基づいて煙道２に取り付けられた可変ダンパー３が回収するＣＯガス量を調整して、炉内圧を一定の目標値に維持している。また、転炉炉体６で発生するガスには多量のダストが含まれ、差圧発信器４の導圧管４１ではダストによる詰まりが頻繁に発生するため、洗浄装置５が導圧管４１を洗浄している。

前述のとおり、転炉操業における炉内圧の揺動は、操業条件や測定条件で決まるプラントゲインの変化の影響を受ける。例えば、製鋼転炉ガス回収装置１におけるプラントゲイン（可変ダンパー３の開度調整量に対する炉内圧変動の定常ゲイン）は、製鋼転炉ガス回収装置１の煙道２の端部に当たるスカート部２１と転炉炉体６との距離（スカート高さ）ｈによって変化する。そのため、本実施の形態ではこのスカート高さｈを観測する。そして、本実施の形態の導圧管の詰まり検出装置は、このスカート高さｈから換算されたプラントゲインの変化を加味して炉内圧の揺動の標準偏差を補正して、炉内圧を測定する差圧発信器４の導圧管４１の詰まり（導圧管４１の管端部の詰まりを含む）を検出する。

次に、図２を参照して、本実施の形態による導圧管の詰まり検出装置の概略構成について説明する。図２に示すように、本発明の一実施形態である導圧管の詰まり検出装置１０は、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等の情報処理装置によって構成され、上記製鋼転炉ガス回収装置１の差圧発信器（圧力検出器）４と、洗浄装置５と、転炉設備の操業状態を管理する管理装置７と、ＬＡＮやインターネットなどの電気通信回線を介して接続されている。この導圧管の詰まり検出装置１０は、情報処理装置内部のＣＰＵ等の演算処理装置がメモリに記憶された制御プログラムを実行することによって、圧力揺動算出部１０１、補正部１０２、および詰まり判定部１０３として機能する。これら各部の機能については後述する。

次に、図３のフローチャートを参照して、導圧管の詰まり検出装置１０による詰まり検出処理手順について説明する。図３のフローチャートは、例えば、操作者により詰まり検出の指示入力があったタイミングで開始となり、詰まり検出処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、圧力揺動算出部１０１が、管理装置７から受信した圧力の目標値と、差圧発信器４から受信した所定長さの検出対象期間の圧力の測定値とに基づいて、圧力目標値と測定値との偏差の揺動（圧力揺動）の標準偏差を算出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、詰まり検出処理は、ステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、補正部１０２が、管理装置７から受信した転炉設備の操業状態を示す所定の操業パラメータに基づいて圧力偏差の標準偏差の補正値を算出する。具体的には、補正部１０２は、補正値として、図４に示すスカート高さｈとプラントゲインとの関係を示す近似曲線のデータを予め記憶しておき、図４に示す近似曲線のデータに基づいて現在のスカート高さｈに対応するプラントゲインを算出する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、詰まり検出処理は、ステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、補正部１０２が、ステップＳ２の処理で算出された補正値に基づいて、ステップＳ１の処理で算出された圧力揺動の標準偏差を補正する。具体的には、補正部１０２は、ステップＳ２で算出されたプラントゲインと圧力揺動の標準偏差との積を算出する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、詰まり検出処理は、ステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、詰まり判定部１０３が、ステップＳ３の処理で補正された圧力揺動の標準偏差の時系列変化に基づいて、導圧管４１の詰まりの有無を判定する。例えば、詰まり判定部１０３は、複数の検出対象期間分の補正された圧力揺動の標準偏差を記憶してその変化を観測し、連続したＮ回の検出対象期間分の圧力揺動の標準偏差が所定の閾値を下回った場合に導圧管の詰まりがあると判定する。詰まり判定部１０３は、導圧管の詰まりがないと判定した場合には（ステップＳ４，Ｎｏ）、ステップＳ１の処理に戻し、導圧管の詰まりがあると判定した場合には（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、ステップＳ５の処理に進める。

ステップＳ５の処理では、詰まり判定部１０３が、導圧管４１の洗浄を指示する指示情報を洗浄装置５に出力する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、一連の詰まり検出処理は終了する。

以上、説明したように、本実施の形態の導圧管の詰まり検出装置１０では、補正部１０２が、圧力揺動の標準偏差をプラントゲインの変化に基づいて補正するので、圧力揺動の標準偏差のばらつきを抑えて導圧管の詰まりを精度高く検出できる。さらに、詰まりが検出された場合にのみ導圧管の洗浄を行なうことで、洗浄にかかる人的コストを削減できる。図５は、補正部１０２による補正前の圧力揺動の標準偏差の時系列変化を例示する図である。また、図６は、補正部１０２による補正後の圧力揺動の標準偏差の時系列変化を例示する図である。なお、図５および図６に点線で囲んで示す領域Ｒ１，Ｒ２は、導圧管４１に詰まりが発生している場合の圧力揺動の標準偏差を示す。図６の領域Ｒ２に示すように、圧力揺動の標準偏差をプラントゲインの変化に基づいて補正したことにより、導圧管４１の詰まりが発生している場合に圧力揺動の標準偏差が有意に小さくなるので、導圧管４１の詰まりを精度高く検出できる。

なお、本実施の形態の導圧管の詰まり検出装置および詰まり検出方法は、導圧管の詰まりの検出に限らず、導圧管の穴空きなどの劣化による特性変化の検出にも適用できる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 製鋼転炉ガス回収装置
２ 煙道
３ 可変ダンパー
４ 差圧発信器（圧力検出器）
４１ 導圧管
５ 洗浄装置
６ 転炉炉体
７ 管理装置
１０ 導圧管の詰まり検出装置
１０１ 圧力揺動算出部
１０２ 補正部
１０３ 詰まり判定部

Claims (3)

1. 設備の圧力を目標値に制御する際、目標値と測定値との偏差により制御出力を決定する設備において、導圧管を介して流体の圧力を測定する圧力検出器の導圧管の詰まりを検出する導圧管の詰まり検出装置であって、
   圧力の目標値と測定値との差の時系列データについて、所定長さの検出対象期間における目標値と測定値との偏差の揺動の標準偏差を算出する圧力揺動算出手段と、
   前記設備の操業条件および測定条件に基づいて前記標準偏差の補正値を決定する補正値決定手段と、
   前記圧力揺動算出手段によって算出された前記標準偏差を前記補正値決定手段によって決定された前記補正値により補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された前記標準偏差の時系列変化に基づいて、導圧管の特性変化を検出する詰まり検出手段と、
   を備えることを特徴とする導圧管の詰まり検出装置。
2. 前記詰まり検出手段が導圧管の詰まりを検出した際、該導圧管の洗浄装置に洗浄を指示する情報を出力する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の導圧管の詰まり検出装置。
3. 設備の圧力を目標値に制御する際、目標値と測定値との偏差により制御出力を決定する設備において、導圧管を介して流体の圧力を測定する圧力検出器の導圧管の詰まりを検出する導圧管の詰まり検出方法であって、
   圧力の目標値と測定値との差の時系列データについて、所定長さの検出対象期間における目標値と測定値との偏差の揺動の標準偏差を算出する圧力揺動算出ステップと、
   前記設備の操業条件および測定条件に基づいて前記標準偏差の補正値を決定する補正値決定ステップと、
   前記圧力揺動算出ステップにおいて算出された前記標準偏差を前記補正値決定ステップにおいて決定された前記補正値により補正する補正ステップと、
   前記補正ステップにおいて補正された前記標準偏差の時系列変化に基づいて、導圧管の特性変化を検出する詰まり検出ステップと、
   を含むことを特徴とする導圧管の詰まり検出方法。

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