JP2014137659A

JP2014137659A - 異常計測器判定システム

Info

Publication number: JP2014137659A
Application number: JP2013005077A
Authority: JP
Inventors: Shinya Manabe; 信也眞辺
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-07-28
Anticipated expiration: 2033-01-16
Also published as: JP5950834B2

Abstract

【課題】計測器の異常をより的確に検知しプラント運転員に点検や故障の情報をより適正な時期に展開できるようにする。
【解決手段】プラントにおける同じ被計測量を第１の計測器１００と第２の計測器２００とで計測し、上記第１の計測器１００の計測出力と上記第２の計測器２００の計測出力とを比較して上記計測器の異常を判定する異常計測器判定システムであって、上記第１の計測器１００の計測出力の変化率と上記第２の計測器２００の計測出力の変化率との差に依存して上記計測器の異常を判定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、プラントにおける同じ被計測量（計測対象）を第１の計測器と第２の計測器とで計測し、上記第１の計測器の計測出力と上記第２の計測器の計測出力とを比較して上記計測器の異常を判定する異常計測器判定システムに関するものであり、例えば水処理プラントの各工程に設置された計測器の異常を判定し、計測器設備の保守を支援することができる異常計測器判定システムに適用できるものである。

一般的に、水処理プラントにおける異常計測器判定システムは計測器の計測値の上限値及び下限値を設定しトレンド異常についてのみ検知できるものが多かった。しかし、このように上下限値による異常判定では計測器そのものの異常を検知することができないことがあった。

特開平１１−３５３０１９号公報

従来の異常計測器判定システムは以上の特徴があるため、計測器の点検が必要な場合や計測器が故障した場合にこれらの情報に遅れもしくは漏れが発生するリスクがある。また、点検や故障の情報を元に計測器の保守が必要となった場合、当該計測器と同種の計測器も同様に保守が必要な場合があり、その場合、同種計測器の設備情報を抽出する機能がなく作業の遅延や漏れのリスクがある。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、計測器の異常をより的確に検知しプラント運転員に点検や故障の情報をより適正な時期に展開できるようにすることを目的とするものである。また、他の発明は、異常な計測器と同種の計測器の設備情報を抽出し表示でき、計測器の保守作業の負担軽減、設備機器の状態変化の早期発見による故障不具合の未然防止を目的とするものである。

この発明に係る異常計測器判定システムは、プラントにおける同じ被計測量を第１の計測器と第２の計測器とで計測し、上記第１の計測器の計測出力と上記第２の計測器の計測出力とを比較して上記計測器の異常を判定する異常計測器判定システムであって、上記第１の計測器の計測出力の変化率と上記第２の計測器の計測出力変化率との差に依存して上記計測器の異常を判定するものである。

この発明は、プラントにおける同じ被計測量を第１の計測器と第２の計測器とで計測し、上記第１の計測器の計測出力と上記第２の計測器の計測出力とを比較して上記計測器の異常を判定する異常計測器判定システムであって、上記第１の計測器の計測出力の変化率と上記第２の計測器の計測出力変化率との差に依存して上記計測器の異常を判定するので、計測器の異常をより的確に検知することが可能となり、プラント運転員に点検や故障の情報をより適正な時期に展開できる効果がある。

この発明の実施の形態１を示す図で、異常計測器判定システムの全体構成の一例を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、図１に例示の異常計測器判定システムの動作の例をフローチャートで示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、事例としてポンプが停止状態から起動しポンプが定常運転になるまでのポンプ流量のようなポンプ計測値の変化の一例を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、事例としてポンプの状態変化における計測値の変化率の一例を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、計測値変化率による異常判定の閾値の変化の一例を示す図である。この発明の実施の形態２を示す図で、異常計測器判定システムの全体構成の他の例を示す図である。この発明の実施の形態２を示す図で、図６に例示の異常計測器判定システムの動作の例をフローチャートで示す図である。この発明の実施の形態３を示す図で、異常計測器判定システムの全体構成の更に他の例を示す図である。この発明の実施の形態３を示す図で、図８に例示の異常計測器判定システムの動作の例をフローチャートで示す図である。この発明の実施の形態４を示す図で、異常計測器判定システムの全体構成の更に他の例を示す図である。この発明の実施の形態４を示す図で、図１０に例示の異常計測器判定システムの動作の例をフローチャートで示す図である。この発明の実施の形態５を示す図で、異常計測器判定システムの全体構成の更に他の例を示す図である。この発明の実施の形態５を示す図で、図１２に例示の異常計測器判定システムの動作の例をフローチャートで示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１〜図５により説明する。図１は異常計測器判定システムの全体構成の一例を示す図、図２は図１に例示の異常計測器判定システムの動作の例をフローチャートで示す図、図３は事例としてポンプが停止状態から起動しポンプが定常運転になるまでのポンプ流量のようなポンプ計測値の変化の一例を示す図、図４は事例としてポンプの状態変化における計測値の変化率の一例を示す図、図５は計測値変化率による異常判定の閾値の変化の一例を示す図である。

図１において、水処理プラントの各工程において、第１の計測器である主計測器（以下、「主計測器」と記す）100及び第２の計測器である副計測器（以下、「副計測器」と記す）200において水処理の各工程の計測対象（被計測量）を計測し計測値は出力されプラント監視サーバ300に蓄積される。設備情報管理サーバ400は、プラント監視サーバ300に蓄積された計測値とプラント監視サーバ300から設備情報サーバ400に入力された異常判定条件により計測器の異常を判定する。設備情報管理サーバ400が計測器を異常と判定したとき判定結果をプラント監視サーバ300に出力する。異常と判定された判定結果はプラント監視サーバ300において判定結果を表示し、プラント運転員に点検や故障の情報を展開しプラント運転員に保守を促すことができる。

次に動作について図２を用いて説明する。
水処理プラントの各工程において、主計測器100は計測部101において水処理の各工程の計測対象を計測（ステップS101）し、計測値出力部102から計測値を出力（ステップS102）する。同様に、副計測器200は計測部201において水処理の各工程の計測対象を計測（ステップS101）し、計測値出力部202から計測値を出力（ステップS102）する。

プラント監視サーバ300では、主計測器100及び副計測器200から出力された計測値を受信（ステップS301）しデータベース部301に蓄積（ステップS302）する。また、条件入力部303から異常な計測器であるか判定する条件を入力（ステップS303）し設備情報サーバ400へ送信（ステップS304）する。設備情報サーバ400で計測器の異常と判定され判定結果が出力（ステップS401）された場合、判定結果表示部302において判定結果を表示（ステップS305）する。

設備情報サーバ400では、条件入力部303から送信された異常な計器か判定する条件を判定条件設定部401に保存（ステップS402）し、異常計測器判定部402にて判定条件設定部401に保存された条件及びデータベース部301に蓄積された計測値を参照し、計測器が異常かを判定（ステップS403）する。計測器が異常と判定された場合、判定結果出力部403から判定結果表示部302へ判定結果を送信（ステップS401）する。

上記実施の形態１では複数の計測器を水処理プラントの各工程に設置し、設備情報サーバ400に異常計測器判定部402を設けたので、プラントの運転よる計測値の変化よらず計測器の異常を容易に検知することができる。

次いで、異常計測器判定部402の動作を図３、図４及び図５を用いて具体例で説明する。図３はポンプが停止状態から起動し、ポンプが定常運転になるまでのポンプ流量のようなポンプ計測値の変化を示す。図４は前記ポンプの状態変化における計測値の変化率を示したものである。図５は計測値変化率による異常判定の閾値の変化を示す。

ポンプ停止時は計測値が0であるため変化率も0となる。ポンプ起動時は計測値が大きく変化するため変化率は大きくなる。このとき、流量計の個体差や劣化等の要因により、主計測器100と副計測器200の計測値は異なるため変化率の差も大きくなる。ポンプが定常運転になると、計測値はほぼ一定になるため変化率はほぼ0となり変化率の差は小さくなる。

２つの計測器の計測値の差、すなわち主計測器100の計測値と副計測器200の計測値との差、が条件入力部303より入力された閾値を超えたときいずれかの計測器が異常と判定する。
しかし、前記ポンプ起動時のように変化率の差が大きくなったとき、計測器が正常であっても２つの計測値の差は大きくなってしまう。このとき計測器を異常と判定する閾値を常に一定とすると、計測器が正常であるにも拘らず、計測値の差が閾値を超えてしまうため計測器を異常と誤判定してしまう恐れがある。

そこで、図５に示すようにポンプ起動時に計測値変化率が大きくなったときは閾値を大きくすることにより、計測器が正常な場合の誤判定を避けることができる。一方で、ポンプが定常運転になると計測値の変化率は小さくなるため、閾値は小さくなる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図６および図７により説明する。図６は異常計測器判定システムの全体構成の他の例を示す図、図７は図６に例示の異常計測器判定システムの動作の例をフローチャートで示す図である。

実施の形態１では、主計測器100と副計測器200から得た計測値と、プラント監視サーバ300における計測器異常の条件設定及び判定結果の表示、設備情報サーバ400における計測器異常判定の関連付けについて述べたが、本実施の形態２では図６に例示のように、設備情報サーバ400に判定結果演算部404を設けることにより、判定結果出力部403が計測器異常と判断した判定結果を出力した回数を蓄積し、計測器異常と判断した判定結果を条件入力部302から入力した任意の回数出力（ステップS404）したとき主計測器100と副計測器200が要点検であると判定（ステップS405）し、判定結果をプラント監視サーバ300に送信（ステップS401）する。

判定結果出力部403が計測器異常と判断した判定結果を条件入力部302から入力した任意の時間出力し続けた（ステップS404）とき主計測器100と副計測器200が故障であると判定（ステップS406）し、判定結果をプラント監視サーバ300に送信（ステップS401）する。判定結果表示部302では要点検及び故障であることを表示する。

上記実施の形態２では、判定結果演算部404を設けたので、計測器の点検が必要か故障しているかを判定でき、プラント運転員に計測器の異常の種別を通知し、保守を促すことができる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図８および図９により説明する。図８は異常計測器判定システムの全体構成の更に他の例を示す図、図９は図８に例示の異常計測器判定システムの動作の例をフローチャートで示す図である。

実施の形態２では主計測器100及び副計測器200の要点検及び故障の判定におけるプラント監視サーバ300と設備情報サーバ400の関連付けについて述べたが、実施の形態２では主計測器100と副計測器200のどちらが異常であるかを判定できなかったが、本実施の形態３では図８に例示のように、異常計測器判定用計測器500を設け、判定結果演算部402にて３つの計測値のうち他の２つの計測値から条件入力部303から入力された条件以上の差を計測した計測器を要点検または故障と特定（ステップS407）することができる。

上記実施の形態３では、水処理プラントの各工程に３つの計測器を設け、判定結果演算部402で以上判定結果を演算することにより、異常な計測器を特定することができ、プラント運転員に計測器の保守を促すことができる。

実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を図１０および図１１により説明する。図１０は異常計測器判定システムの全体構成の更に他の例を示す図、図１１は図１０に例示の異常計測器判定システムの動作の例をフローチャートで示す図である。

実施の形態３で計測器の要点検または故障を特定できることを述べたが、本実施の形態３では図１０に例示のように、設備情報サーバ400に計測器のメーカや型番及び納入年度等の設備情報を登録した設備情報データベース部405を設け、異常と判定された計測器の設備情報を判定結果出力部403から送信（ステップS408）し判定結果表示部302に表示（ステップS305）することができる。

上記実施の形態４では、設備情報データベース部405を設け、異常と判定された計測器の設備情報を表示でき、プラント運転員に異常な計測器の保守や交換に関する情報を速やかに展開できる。

実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図１２および図１３により説明する。図１２は異常計測器判定システムの全体構成の更に他の例を示す図、図１３は図１２に例示の異常計測器判定システムの動作の例をフローチャートで示す図である。

本実施の形態５では、図１０に例示の実施の形態４に加えて、図１２に例示のように、同種計測器抽出部406を設け、設備情報データベース部405に保存された同種設備情報407を抽出（ステップS409）し、異常と判定された計測器と同種の計測器の情報を判定結果出力部403から出力（ステップS401）し判定結果表示部302に表示（ステップS305）することができる。

上記実施の形態５では、同種計測器抽出部406を設け、異常な計測器と同種の設備情報を設備情報データベース部405から抽出することができ、計測器の異常が発生する前にプラント運転員に点検や交換を促すことができる。

上述のことから明白なように、本発明の実施の形態１〜５は、以下のような技術的な特徴を有する。
特徴１：プラントにおける同じ被計測量を第１の計測器と第２の計測器とで計測し、上記第１の計測器の計測出力と上記第２の計測器の計測出力とを比較して上記計測器の異常を判定する異常計測器判定システムであって、上記第１の計測器の計測出力の変化率と上記第２の計測器の計測出力変化率との差に依存して上記計測器の異常を判定する異常計測器判定システムである。
特徴２：特徴１に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記第１の計測器の計測出力と上記第２の計測器の計測出力との差が閾値を超えたことを検出しこの検出に基づいて上記計測器の異常を判定する異常計測器判定システムである。
特徴３：特徴２に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記閾値の大きさが上記第１の計測器の計測出力の変化率と上記第２の計測器の計測出力変化率との差に依存していることを特徴とする異常計測器判定システムである。
特徴４：特徴１〜特徴３の何れか一に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記第１の計測器の計測出力と上記第２の計測器の計測出力が蓄積されると共に上記第１の計測器の計測出力の変化率と上記第２の計測器の計測出力変化率との差に依存して上記計測器の異常を判定した結果が表示されるプラント監視サーバ、および上記第１の計測器の計測出力の変化率と上記第２の計測器の計測出力変化率との差に基づいて上記計測器の異常を判定する機能を有する設備情報サーバが設けられている異常計測器判定システムである。
特徴５：特徴１〜特徴４の何れか一に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記計測器の異常を判定し当該異常が所定期間継続すると上記計測器が故障であると判定する異常計測器判定システムである。
特徴６：特徴４に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記計測器の異常を判定し当該異常が所定期間継続すると上記計測器が故障であると判定する機能を設備情報サーバが有し、上記計測器が故障であると判定した結果が上記プラント監視サーバに表示される異常計測器判定システムである。
特徴７：特徴４〜特徴６の何れか一に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記判定の条件が上記プラント監視サーバから上記設備情報サーバに設定される異常計測器判定システムである。
特徴８：特徴４〜特徴７の何れか一に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記設備情報サーバに、上記計測器および上記計測器と同じ種類の他の計測器のそれぞれのメーカ名、型番、納入年月日の少なくとも一が設備情報として登録されている異常計測器判定システムである。
特徴９：特徴８に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記プラント監視サーバに、上記計測器の異常の表示と併せて上記設備情報が表示される異常計測器判定システムである。

特徴１０：水処理プラントの各工程に設置された流量計や汚泥濃度計等の各種「主計測器」と同一の計測対象を計測する同種の「副計測器」の二つの計測器から出力された計測値を蓄積するデータベース機能及び各種データ入出力機能及び表示機能を持った「プラント監視サーバ」と、前記「プラント監視サーバ」に蓄積された計測値から計測器の異常を検知する「設備情報サーバ」とを有する異常計測器判定システムにおいて、前記水処理プラントに設置された「主計測器」と「副計測器」と、前記「主計測器」と「副計測器」からの計測値を保存する前記「プラント監視サーバ」に保存された計測値を演算し計測器の異常を検知する「設備情報サーバ」と、前記「設備情報サーバ」から出力された判定結果を表示しかつ「設備情報サーバ」に異常な計測器の判定条件を設定することが可能な表示装置を備えた「プラント監視装置」を設けたことを特徴とする異常計測器判定システムである。
特徴１１：特徴１０において、異常計測器判定条件を設定した前記「設備情報サーバ」が計測器異常と判断した判定結果を出力した回数を蓄積し計測器異常と判断した判定結果をある任意の回数出力したときプラント運転員に前記「主計測器」と「副計測器」の点検を促す表示をし、計測器異常と判断した判定結果を一定時間出力し続けときプラント運転員に前記「主計測器」と「副計測器」が故障したことを表示する表示装置を備えた「プラント監視サーバ」と、計測器異常と判断した判定結果をある任意の回数出力したとき前記「主計測器」と「副計測器」の点検を促す判定結果を出力し計測器異常と判断した判定結果を一定時間出力し続けたとき前記「主計測器」と「副計測器」が故障であるという判定結果を出力する機能を備えた「設備情報サーバ」を設けたことを特徴とする異常計測器判定システムである。
特徴１２：特徴１１において、特徴１０の水処理プラントに「主計測器」や「副計測器」と同一の計測対象を計測する同種の「異常検出用計測器」を設置し特徴１１の「設備情報サーバ」を用いて特定の計測器の異常を検出し計測器の点検を促す判定結果及び計測器が故障であるという判定結果を出力する機能を持つ「設備情報サーバ」を備えた異常計測器判定システムである。
特徴１３：特徴１０〜特徴１２のいずれかに記載の「異常計測器判定システム」において、異常と判断された計測器のメーカや型番、納入年度等を登録した設備情報データベース機能を持った「設備情報サーバ」と、異常な計測器の設備情報データを表示する表示装置を備えた「プラント監視サーバ」を備えたことを特徴とする異常計測器判定システムである。
特徴１４：特徴１３において、異常計測器と同種の計測器を抽出しかつ異常計測器と同種の他の計測器設備情報データを出力する機能を持った「設備情報サーバ」と、異常と判定された計測器と同種の他の計測器の点検を促す表示をする表示装置を備えた「プラント監視サーバ」を備えたことを特徴とする異常計測器判定システムである。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。

１００主計測器（第１の計測器）、２００副計測器（第２の計測器）、
３００プラント監視サーバ、４００設備情報サーバ。

Claims

プラントにおける同じ被計測量を第１の計測器と第２の計測器とで計測し、上記第１の計測器の計測出力と上記第２の計測器の計測出力とを比較して上記計測器の異常を判定する異常計測器判定システムであって、上記第１の計測器の計測出力の変化率と上記第２の計測器の計測出力変化率との差に依存して上記計測器の異常を判定することを特徴とする異常計測器判定システム。
請求項１に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記第１の計測器の計測出力と上記第２の計測器の計測出力との差が閾値を超えたことを検出しこの検出に基づいて上記計測器の異常を判定することを特徴とする異常計測器判定システム。
請求項２に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記閾値の大きさが上記第１の計測器の計測出力の変化率と上記第２の計測器の計測出力変化率との差に依存していることを特徴とする異常計測器判定システム。
請求項１〜請求項３の何れか一に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記第１の計測器の計測出力と上記第２の計測器の計測出力が蓄積されると共に上記第１の計測器の計測出力の変化率と上記第２の計測器の計測出力変化率との差に依存して上記計測器の異常を判定した結果が表示されるプラント監視サーバ、および上記第１の計測器の計測出力の変化率と上記第２の計測器の計測出力変化率との差に基づいて上記計測器の異常を判定する機能を有する設備情報サーバが設けられていることを特徴とする異常計測器判定システム。
請求項１〜請求項４の何れか一に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記計測器の異常を判定し当該異常が所定期間継続すると上記計測器が故障であると判定することを特徴とする異常計測器判定システム。
請求項４に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記計測器の異常を判定し当該異常が所定期間継続すると上記計測器が故障であると判定する機能を設備情報サーバが有し、上記計測器が故障であると判定した結果が上記プラント監視サーバに表示されることを特徴とする異常計測器判定システム。
請求項４〜請求項６の何れか一に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記判定の条件が上記プラント監視サーバから上記設備情報サーバに設定されることを特徴とする異常計測器判定システム。
請求項４〜請求項７の何れか一に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記設備情報サーバに、上記計測器および上記計測器と同じ種類の他の計測器のそれぞれのメーカ名、型番、納入年月日の少なくとも一が設備情報として登録されていることを特徴とする異常計測器判定システム。
請求項８に記載の異常計測器判定システムにおいて、上記プラント監視サーバに、上記計測器の異常の表示と併せて上記設備情報が表示されることを特徴とする異常計測器判定システム。