JP2587474B2 - プラント異常兆候検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラント異常兆候検知装置に係り、特に、
化学プラントにおけるプラント運転状態の異常兆候を検
知する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、化学プラント等においては、プラントの特
定の箇所に各種のセンサを装着し、これらセンサより得
られる測定データ等に基づいてプラントの運転状態を監
視し、必要に応じて警報を発生するシステムが知られて
いる。そのため、従来のプラント異常兆候検知装置にお
いては、プラントの運転状態が、なんらかの原因によっ
て異常をきたした場合に、それを作業員に知らせる手段
が設けられている。この手段としては、プラント各部の
物理量を測定センサによって常時計測し、前記物理量あ
るいはその変化率等がプラントの通常運転時における値
に比べて著しく異なっている場合に警報を発するように
なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のプラント異常兆候検知装置にお
いては、次のような問題点があった。

すなわち、 前記物理量に対する許容幅は、プラントの全ての運転
条件における当該物理量の値の存在許容範囲であるた
め、許容幅を大きく設定しなければならない。このよう
な場合にはプラントの物理量が、故障等の異常によって
変動し始めてから前記許容範囲を逸脱するまでに時間が
かかる場合がある。そのため、プラントに異常が発生し
てから警報が発せられるまでに相当の時間を要し、プラ
ント各部における連鎖的な異常発生原因となり、異常回
復に予想外の時間を要求される場合がある。

また、変化率について警報を設定しておくと、実際に
は異常が発生していると見做すべきではないにもかかわ
らず、異常が発生したとみなして警報を発してしまう場
合がある。つまり、異常発生による物理量の変動開始か
ら比較的早期に警報を発することができる反面、計測値
にノイズ等の外乱が含まれる場合や、物理量が小さく振
動している場合でも警報を発してしまうためである。

さらに、プラント計装における物理量測定点は非常に
多いため、通常運転時の値を標準とした変動の許容幅に
ついての決定を、作業員の手で全て行うには多くの労力
を必要としなければならない。

そこで、本発明の目的は、プラント運転状態の異常を
早期に検知できるとともに、誤報が少なく信頼性の高い
警報を得ることのできるプラント異常兆候検知装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、プラントが正常かつ安定に運転されている
ときに多くの物理量が略一定に保たれている点に着目す
るとともにこれを利用し、異常が発生した場合に物理量
が安定した値から逸脱することを検知して警報を発生さ
せるようにしたものであり、具体的には、本発明に係る
プラント異常兆候検知装置は、 プラントの特定の点の物理量を計測する測定センサ
と、前記物理量の所定時間間隔における平均値を所定の
周期で計算する平均値計算機と、前記物理量と平均値と
の差が予め設定された許容範囲を逸脱した場合に警報を
発する警報発生器とを備えるとともに、前記平均値計算
機は、警報発生器が警報を発していた期間は前記平均値
を更新しないように構成されていることを特徴としてい
る。

さらに、前記平均値と物理量との差を統計処理するこ
とによって前記平均値と物理量との差の存在範囲を統計
的に求め、その存在範囲に基づいて前記警報発生器の許
容範囲を決定する許容範囲計算機が付加されている。

また、前記警報発生器には、平均値と物理量との差が
所定時間連続して許容範囲を逸脱したことを条件として
警報を発する手段が設けられている。

さらに、前記平均値計算機および／または許容範囲計
算機にはリセット信号が投入されるよう構成され、この
リセット信号が投入された時点からの物理量によって前
記平均値および／または許容範囲を計算しなおすよう構
成されている。

〔作用〕

以上のような手段を講じたことにより、本発明では以
下のような作用を有する。

すなわち、測定センサはプラントの特定点の物理量を
測定し、平均値計算機はプラントが正常、安定に運転さ
れているとき、ほぼ一定に保たれている前記物理量の値
を、その時点以前の物理量の平均値として計算する。こ
の物理量の値は、例えば外気温等の諸条件によって少し
づつ変化するので、適当な時間間隔毎に、この平均値を
計算しなおすことにより、長期的なプロセス変動に対応
した安定値を決定する。

前記平均値はプラントが正常、安定に運転されている
ときの物理量の安定値を表すものであり、前記物理量が
異常によって変動しているときは、その値を利用して平
均値を求めることは不適当であるため、平均値計算機で
は、警報が発生している間は前記平均値を計算しないよ
うになっている。

また、前記物理量の値は、プラントの運転条件が人為
的に変更されたときにも変化することに対応して、運転
条件の変更等により前記安定値が変更されたときに人為
的に投入されるリセット信号に伴って平均値計算機が平
均値を計算しなおすようにもなっている。

さらに、警報発生器は前記平均値計算機によって計算
された平均値を前記物理量の安定値とみなし、この物理
量と前記平均値との差が許容範囲から外れたときに警報
を発する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には本発明に係るプラント異常兆候検知装置に
ついての第１の実施例が示されている。この図におい
て、本装置は、プラントの特定点の物理量を測定する圧
力計、流量計等の測定センサ１と、この測定センサ１の
出力を入力として前記物理量の平均値を求める平均値計
算機2Aと、この平均値計算機2Aの出力および前記測定セ
ンサ１の出力をそれぞれ入力とし、これらを所定処理し
てプラントの異常を検知したときに警報を発生する警報
発生器3Aとを備えている。

前記平均値計算機2Aは、例えば予め定めた一定時間毎
に、その直前の時間区間中の物理量の平均値を計算する
ように構成されている。また、警報発生器3Aは、前記測
定センサ１からのプラント特定点における物理量と平均
値計算機2Aからの平均値との差を求める減算器６と、こ
の減算器６により求められた差を、許容範囲設定器５を
介して予め設定された許容範囲に属するか否かを判断す
る比較器７と、前記物理量と平均値との差が許容範囲外
にあるときに警報を発する報知器８とを含んで構成され
ている。この際、前記平均値計算機2Aによって計算され
た平均値が物理量の安定値とみなされている。

なお、前記平均値計算機2Aには必要に応じてリセット
信号が投入されるように設けられており、これによりプ
ラントの運転条件等が変更されたときに生ずる物理量の
変化に対応し得るようになっている。

また、平均値計算機2Aにはホールド回路９が設けられ
ている。このホールド回路９は、前記警報発生器3Aが直
前区間中に警報を発生していた場合に、物理量の平均値
を更新しないように機能するものである。

従って、このような第１実施例によれば、安定状態か
らの偏差に対してのみ許容範囲を設定することができる
から、許容範囲を狭く設定することが可能となり、許容
範囲を大きく設定しなければならなかった従来装置にお
ける欠点、すなわち、異常によって生じた物理量の変動
が許容範囲を逸脱するまで長時間を要していたという欠
点を解消することができる。また、安定状態における物
理量の基準値としての平均値が長期的なプロセスの変動
に対応し得るので、プロセス変動に対して柔軟に対応す
ることができるという効果がある。

さらに、平均値計算機2Aにはリセット信号を投入可能
とし、当該リセット信号が投入された時点から物理量の
平均値を計算しなおすよう構成したから、プラントの運
転条件の変更等、人為的な要因で前記物理量の安定値が
変位した場合でもこれに対応することが可能である。

その上、プラントの異常検出時における物理量の平均
値を利用しないことにより、プラントが正常、安定に運
転されているときの物理量の安定値のみを用いることが
可能となり、より信頼性の高い警報を得ることができ
る。

次に、本発明に係るプラント異常兆候検知装置につい
ての第２ないし第４の実施例について説明する。なお、
以下の説明において、前記第１実施例と同一の構成部分
には同一符号を用い、説明を省略もしくは簡略にする。

第２図は第２の実施例が示されている。この実施例
は、測定センサ１で計測された物理量と、平均値計算機
2Aにより計算された物理量の平均値との差、すなわち偏
差の存在範囲を統計的に求めるところに特徴を有するも
のである。そのため、平均値計算機2Aと比較器７との間
には許容範囲計算機4Aが併設されている。

この実施例において、前記変化のばらつきが正規分布
に従うと仮定した場合、次式より統計的に偏差の存在範
囲を決定することができる。

ここで、 Ｘ（ｉ）：物理量の時点ｉでの計測値 N:対象とする物理量の標本数 m:物理量の平均値 σ:Xの標準偏差 A:偏差の許容範囲 である。

Ｘの分布を正規分布と仮定するとＡ＝±３σにとって
おけば、この範囲に99％以上の確立で偏差が存在するの
で、警報発生器3Aの許容範囲としてこのＡの値を使用し
ておけば、正常、安定時に誤報を発することなく物理量
の異常を検出することができる。

また、偏差の許容範囲を自動的に決定することができ
るとともに、通常運転時の値からの変動の許容幅につい
ての決定を自動的かつ極めて容易に行うことができ、従
来要求されていた多くの労力を飛躍的に軽減することが
できる。

第３図には本発明に係るプラント異常兆候検知装置の
第３の実施例が示されている。この実施例における警報
発生器3Bは、前記物理量と平均値との偏差が予め決定さ
れた時間だけ連続して許容範囲を逸脱したことを条件と
して警報を発生するよう構成したところに特徴を有し、
警報発生器3Bには、さらにタイマ10が内蔵されている。

このタイマ10は、比較器７より許容範囲を逸脱したこ
とを示す信号が入力されたときにタイミングをカウント
し、所定時間偏差が連続したときに報知器８を作動すべ
き信号を報知器８に出力するように構成されている。

このような実施例によれば、物理量の計測値変化が偶
発的なノイズ等の外乱に起因したものである場合におけ
る警報の発生を回避でき、無用な混乱を生じさせること
がないという効果をさらに付加することができる。

さらに、第４図には本発明の第４の実施例を示されて
いる。この実施例は、平均値計算機2Cさらには許容範囲
計算機4Bに人為的にリセット信号が投入できるように構
成され、これらのリセット信号をそれぞれ受け取ったと
きからの物理量を使用して平均値および許容範囲を計算
してこれを更新するようにしたところに特徴があるもの
である。

従って、このような第４実施例によれば、人為的に変
化させられた安定点における物理量の平均値と偏差とを
新たに計算させることができるとともに、運転条件に応
じた偏差の存在範囲を自動的に決定することができ、各
種プラントにおける幅広い適用性を有する異常検知を行
うことができるという効果がある。

なお前記実施例の説明において、測定センサ１は、圧
力計、流量計等を例示したが、本発明は広くプラントに
用いられる各種計装に適用可能である。また、警報発生
器3A,3Bは、減算機６、比較器７等を含むものとして図
示、説明したものに限定されない。これら減算機６およ
び比較機７はそれぞれ警報発生器3A,3Bとは別体に構成
しても差し支えない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、プラント運転
状態の異常を早期に検知するとともに、信頼性の高い警
報を得ることができるプラント異常兆候検知装置を提供
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、それぞれ本発明の第１ないし第
４の実施例を示す構成図である。 １……測定センサ、2A,2C……平均値計算機、3A,3B……
警報発生器、4A,4B……許容範囲計算機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 宏一 愛知県知多市白長字頭部20 (56)参考文献 特開 昭50−65777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−107806（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラントの特定の点の物理量を計測する測
   定センサと、前記物理量の所定時間間隔における平均値
   を所定の周期で計算する平均値計算機と、前記物理量と
   平均値との差が予め設定された許容範囲を逸脱した場合
   に警報を発する警報発生器とを備えるとともに、前記平
   均値計算機は、前記警報発生器が警報を発していた期間
   は平均値を更新しないよう構成されていることを特徴と
   するプラント異常兆候検知装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記平均値と物理量と
   の差を統計処理することによって前記平均値と物理量と
   の差の存在範囲を統計的に求め、この存在範囲に基づい
   て前記警報発生器の許容範囲を決定する許容範囲計算機
   を併設したことを特徴とするプラント異常兆候検知装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記警報発生
   器は前記平均値と物理量との差が所定時間連続して許容
   範囲を逸脱したことを条件として警報を発することを特
   徴とするプラント異常兆候検知装置。
4. 【請求項４】請求項２または３において、前記平均値計
   算機および許容範囲計算機にはリセット信号が投入され
   るよう構成され、これらリセット信号が投入された時点
   からの物理量によって前記平均値と許容範囲とを計算し
   なおすことを特徴とするプラント異常兆候検知装置。
5. 【請求項５】請求項１において、前記平均値計算機に
   は、リセット信号が投入されるよう構成され、このリセ
   ット信号が投入された時点からの物理量によって前記平
   均値を計算しなおすことを特徴とするプラント異常兆候
   検知装置。