JP2019184041A - 監視システム - Google Patents
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Abstract
Description
(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る監視システムのシステム構成図である。
この監視システム1は、工場2に設けられたスチームトラップ3を監視するシステムであり、スチームトラップ3の異常を監視する監視ユニット4を有する。
工場2には複数の配管5が敷設されており、その各々にスチームトラップ3と放出弁16とが設けられる。配管5の機能は特に限定されないが、例えば熱交換器で使用された水蒸気Vが流れる蒸気配管を配管5として使用し得る。また、工場2としては、例えば製紙工場、製鉄工場、及び半導体工場等がある。
一方、監視ユニット4は、受信部7、判断部8、報知部9、及び弁制御部17を備える。
このうち、受信部7は、送信ユニット6から無線送信された温度情報を受信アンテナで受信し、当該温度情報を判断部8に通知する。
また、弁制御部17は、判断部8によりスチームトラップ3に異常があると判断されたときに、放出弁16を制御することにより、放出弁16を開いて液体の水Wを配管5の外部に放出する。
図2は、スチームトラップ3の上面図である。
そして、供給部10には水蒸気Vが流れる供給流路3aが設けられており、排出部11には水Wが流れる排出流路3bが設けられる。
図3は、図2のI−I線に沿ったスチームトラップ3の断面図である。
一方、空洞3cの上端には、蒸気Vに含まれる錆等の異物を濾過するためのストレーナ12が着脱自在に設けられる。
なお、貯水部3dの上端は第2のエンドキャップ15で閉塞されており、これにより貯水部3dから水Wが溢れ出るのが防止される。
図4は、図2のII−II線に沿ったスチームトラップ3の断面図である。
図4に示すように、貯水部3dには水Wが途中の深さまで溜められる。そして、その水Wの水面Sよりも低い位置には開口3eが設けられる。
このようなスチームトラップ3によれば、可動部がないため耐久性に優れており、製鉄工場や製紙工場において長期間にわたって使用することが可能となる。
図5は、送信ユニット6の構成図である。
送信ユニット6は、前述のようにスチームトラップ3の温度を含む温度情報を無線送信するユニットであって、温度測定部20と送信部24とを有する。
このうち、温度測定部20は、第1の示温部21、第2の示温部22、及びカメラ23により構成される。
なお、各示温部21、22は示温テープに限定されず、温度に応じて変色する塗料や、当該塗料が塗布された部品を各示温部21、22として使用してもよい。
更に、この例では一つのカメラ23で各示温部21、22を同時に観察するが、第1の示温部21と第2の示温部22の各々に専用のカメラを設けてもよい。
第1の示温部21や第2の示温部22の色は、以下のようにスチームトラップ3に異常があるか否かを判断する指標となる。
図6は、異常がない理想的なスチームトラップ3の一部断面側面図である。
以下では、供給部10に圧力が0.7MPaGで温度が170℃の水蒸気Vが供給される場合を想定する。これについては後述の図7及び図8でも同様である。
一方、図7は、異常が生じているスチームトラップ3の一部断面側面図である。
図7の例では、液体の水Wが供給部10に停留してしまい、供給部10の温度(145℃)が蒸気Vの温度(170℃)を大きく下回ってしまっている。
なお、この例のように供給部10に水Wが停留している場合には、判断部8による判断結果を受けた弁制御部17が放出弁16を開き、放出弁16から水Wを放出させてもよい。これにより、作業者がノズル14を交換する前に蒸気系から速やかに水Wを排出できるため、水Wによってスチームハンマー現象が発生するのを未然に防止することが可能となる。
一方、図8は、図7とは異なる異常が生じているスチームトラップ3の一部断面側面図である。
図9は、上記した第1の基準温度T1と第2の基準温度T2とに基づいて判断部8が異常の有無を判断する判断テーブルを示す図である。
しかも、異常があるか否かの判断基準となる各基準温度T1、T2を予め設定してあるため、異常の有無の判断が正確となる。
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態は上記に限定されない。
(第2実施形態)
図10は、本実施形態に係る送信ユニット6の構成図である。
なお、図10において、第1実施形態で説明したのと同じ要素には第1実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
第1の温度計31と第2の温度計32は、例えば温度に応じた起電力が生じる熱電対であって、それぞれ供給部10と排出部11に固定される。
変換部33は、各温度計31、32に生じた起電力を温度に変換し、それを温度情報として送信部24に通知する。
送信部24は、変換部33から温度情報の通知を受けたときに、その温度情報を受信部7(図1参照)に無線送信する。
(変形例)
ノズル式のスチームトラップ3においては、供給部10や排出部11の温度の時間変化を監視することなく、上記のようにこれらの温度と各基準温度との高低のみでスチームトラップ3の異常を検出することができる。
このような利点を活かし、以下のように排出部11のみに第2の温度計32を設け、排出部11の温度のみでスチームトラップ3の異常を検出するようにしてもよい。
図11(a)、(b)は、本実施形態の変形例に係るスチームトラップ3の断面図である。
一方、図11(b)の例では、図8と同様に排出部11に蒸気Vが漏れ出ており、これにより排出部11の温度が水の沸点Tvよりも高くなる。
なお、第1及び第2の基準温度T1、T2と同様に、第1及び第2の排出側基準温度Te1、Te2は、配管5の材料や、配管5に保温材が巻かれているか否かによって適宜選択し得る。
このように排出部11のみの温度を監視することで、供給部10と排出部11の両方の温度を監視する場合よりも装置構成を簡略化することができる。
(第3実施形態)
本実施形態では、以下のようにして赤外線センサでスチームトラップ3の温度を測定する。
図12は、本実施形態に係る送信ユニット6の構成図である。
なお、各赤外線センサ41、42は、画素を一つだけ備えた赤外線受光素子でもよいし、複数の画素を備えた赤外線イメージセンサでもよい。
送信部24は、各赤外線センサ41、42から温度情報の通知を受けたときに、その温度情報を受信部7(図1参照)に無線送信する。
(第4実施形態)
図13は、本実施形態に係るスチームトラップ3の断面図である。
このスチームトラップ3は、フロート式のスチームトラップであって、フロート51とそれを収容した本体52とを備える。
このように、本実施形態に係るスチームトラップ3においては、正常時には排出部11から間欠的に水Wが排出されることになる。水Wが放出される周期はスチームトラップ3の仕様にもよるが、例えば5秒〜10分に一回の割合でスチームトラップ3から水Wが放出される。
次に、このスチームトラップ3に生じる異常について説明する。
図14は、異常が生じているスチームトラップ3の断面図である。
このような場合には、供給部10と排出部11の各々の温度は時間的に変化せず、供給部10と排出部11のいずれも蒸気Vと同程度の温度となる。
一方、図15は、図14とは別の異常が生じているスチームトラップ3の断面図である。
図15の例では、何等かの理由によってフロート51が上下動をしなくなり、常に弁座58が弁体57によって閉塞されてしまっている。
また、排出部11に蒸気Vが排出されないため、蒸気Vによって排出部11が加熱されなくなり、排出部11の温度も時間と共に低下することになる。
このように、機械式のスチームトラップ3においては、供給部10や排出部11の温度の時間変化を監視することにより異常を検出することができる。
図16は、本実施形態に係る送信ユニット6の構成図である。
図17は、本実施形態に係る監視ユニットの構成図である。
図17に示すように、本実施形態に係る監視ユニット4は、第1実施形態で説明した受信部7、判断部8、報知部9、及び弁制御部17の他に、算出部60を備える。
このうち、受信部7は、送信ユニット6から無線送信された温度情報を受信し、当該温度情報を算出部60に通知する。
そして、判断部8は、算出部60が算出した温度の時間変化量ΔTs、ΔTeに基づいて、スチームトラップ3における異常の有無の判断を行う。
その判断基準は、検出対象の異常に応じて適宜選択される。
そして、このように異常があると判断されたときに、スチームトラップ3に異常がある旨を報知部9が報知する。なお、第1実施形態と同様に、図15のようにスチームトラップ3に水Wが溜まる異常の場合には、判断部8による判断結果を受けた弁制御部17が放出弁16(図1参照)を開き、放出弁16から水Wを放出させてもよい。
(第5実施形態)
図18は、本実施形態に係る部品の断面図である。
なお、図18において、第1実施形態で説明したのと同じ要素には第1実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
図18に示すように、この部品70は、スチームトラップ3、第1の示温部21、及び第2の示温部22を有する。
このうち、スチームトラップ3は、第1実施形態で説明したノズル式のスチームトラップである。
そして、このように把握した後、作業者が図9のテーブルを参照してスチームトラップ3に異常があるかどうかを判断する。
Claims (11)
- 水蒸気が供給される供給部と、前記水蒸気に含まれる液体の水を排出する排出部とを備えたスチームトラップと、
前記供給部と前記排出部の少なくとも一方の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部が測定した前記温度を含む温度情報を送信する送信部と、
前記温度情報を受信する受信部と、
前記温度情報に基づいて、前記スチームトラップにおける異常の有無を判断する判断部と、
前記判断部により前記異常があると判断されたときに報知を行う報知部と、
を有する監視システム。 - 前記判断部は、前記供給部と前記排出部の少なくとも一方に予め設定された基準温度と、前記温度情報に含まれる前記温度との高低に基づいて、前記異常の有無の判断を行う請求項1に記載の監視システム。
- 前記温度測定部は、前記供給部と前記排出部の少なくとも一方に設けられ、前記基準温度を境にして変色する示温部を有し、
前記温度情報は、前記示温部の色の情報である請求項2に記載の監視システム。 - 前記スチームトラップは、ノズル式スチームトラップである請求項2又は請求項3に記載の監視システム。
- 前記ノズル式スチームトラップは、
前記水蒸気と液体の前記水とが噴出するノズル孔を備えたノズルと、
前記ノズル孔から噴出した前記水を溜めると共に、当該水の水面よりも低い位置に開口を備えた貯水部と、
前記開口から前記排出部に前記水を導く流路とを有する請求項4に記載の監視システム。 - 前記温度測定部は、前記排出部の温度を測定し、
前記排出部には、前記水の沸点よりも低い第1の排出側基準温度と、前記水の沸点よりも高い第2の排出側基準温度とが設定され、
前記判断部は、前記温度情報に含まれる前記排出部の前記温度が前記第1の排出側基準温度よりも低いか、又は前記第2の排出側基準温度よりも高い場合に、前記異常があると判断する請求項4又は請求項5に記載の監視システム。 - 前記温度情報に含まれる前記温度の時間変化量を算出する算出部を更に有し、
前記判断部は、前記算出部が算出した前記時間変化量に基づいて、前記異常の有無の判断を行う請求項1に記載の監視システム。 - 前記スチームトラップは、機械式のスチームトラップである請求項7に記載の監視システム。
- 前記温度測定部は、前記供給部と前記排出部の少なくとも一方から放射された赤外線を受光し、前記赤外線に基づいて前記温度を測定する赤外線センサを有する請求項1又は請求項2に記載の監視システム。
- 前記温度測定部は、前記供給部と前記排出部の少なくとも一方に固定されて前記温度を計測する温度計を有する請求項1又は請求項2に記載の監視システム。
- 前記供給部に接続された配管と、
前記配管に設けられた放出弁と、
前記判断部により前記異常があると判断されたときに、前記放出弁を制御することにより、前記放出弁から前記配管の外部に液体の前記水を放出する弁制御部とを更に有する請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の監視システム。
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