JP2595685B2 - フィルタの寿命予測方法 - Google Patents

フィルタの寿命予測方法

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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/16Filtration; Moisture separation

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、圧縮機の吸気フィルタの残存寿命を予測
するフィルタの寿命予測方法に関する。
[従来の技術] 圧縮機のように空気及びガス等の使用流体をプラント
に連続供給する装置にあっては、プラントにクリーンな
流体を連続供給する必要がある。このため、圧縮機の吸
気通路に通過流体の抵抗とならない程度の吸気フィルタ
を設けている。このフィルタには、圧縮機の運転時間に
応じて目詰まりが蓄積し、その目詰まりの度合いは、吸
入負圧の大小に現れる。
そこで、本発明者は、横軸を圧縮機の運転時間とし縦
軸を吸入負圧としたマップを作成し、そのマップ上に所
定運転時間毎に検出した吸入負圧をプロットし、それら
プロット点を接続して運転時間と吸入負圧との関係を示
すトレンド曲線を求め、そのトレンド曲線を目詰まりが
限界となる限界吸気負圧まで延長して限界吸気負圧に対
応する限界運転時間を求め、フィルタの残存寿命を予測
する方法を考えた。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記予測方法には次のような問題がある。
すなわち、吸気フィルタに目詰まりが生じるのは圧縮
機の負荷運転時であり、無負荷運転時には目詰まりは殆
ど生じない。翻って、上記マップにおいては、横軸の圧
縮機の運転時間には負荷運転と無負荷運転とが混在して
いるため、マップ上のプロット点を接続しても、フィル
タの目詰まりについての正確なトレンド曲線は得られな
い。
そこで、本発明の目的は、吸気フィルタの残存寿命を
正確に予測できるフィルタの寿命予測方法を提供するこ
とにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達すべく本発明は、負荷・無負荷運転を行
う圧縮機の累積負荷運転時間を積算し、或る累積負荷運
転時間T1のときのフィルタの吸入負圧P1を検出してこれ
らT1とP1とを記憶し、以降少なくとも2つの異なる累積
負荷運転時間T2,T3における吸入負圧P2,P3を求め、これ
ら吸入負圧P1,P2,P3及びその累積負荷運転時間T1,T2,T3
に基づいて吸入負圧Pと累積負荷運転時間Tの相関関係
を表す曲線を求め、その曲線のPが予め定められた限界
吸入負圧を超えるときのTを求め、そのTから現在まで
の累積負荷運転時間を引いてフィルタの残存寿命を予測
するようにしたものである。
[作用] 吸気フィルタに目詰まりが生じるのは圧縮機の負荷運
転時であり、無負荷運転時には目詰まりは殆ど生じな
い。この点に着目し、本発明、目詰まりが生じる負荷運
転の累積時間を積算すると共に、その累積負荷運転時間
Tとその時のフィルタの目詰まりの度合いを表す吸入負
圧Pとからこれらのトレンド曲線を求めるようにした。
このようにフィルタに目詰まりが生じない無負荷運転
時間を除いてトレンド曲線を求めているので、求めた曲
線はPとTについて正確なトレンドを現す。よって、そ
の曲線のPが予め定められた限界吸入負圧を超えるとき
のTを求め、そのTからフィルタの残存寿命を予測する
ことにより、フィルタの残存寿命を正確に予測できる。
[実施例] 以下にこの発明の好適一実施例を添付図面に基づいて
説明する。
図2は遠心圧縮機の概略構成を示す図である。図示さ
れるように、遠心圧縮機1の吸込み側には、アクチュエ
ータ(図示せず)で駆動されて遠心圧縮機1の羽根車に
対する吸込み空気の流入角度を変えて遠心圧縮機1の吸
込空気流量を変え、遠心圧縮機1の圧力曲線を変えるガ
イドベーン2が設けられている。遠心圧縮機1の吐出部
に接続した圧力流体搬送路3の下流には、圧縮空気の一
部を遠心圧縮機1の吸込み側4に戻すか或いは大気開放
させてサージングを防止する放風制御弁5が設けられて
いる。
実施例にあってこの遠心圧縮機1は空気を吸い込みつ
つ圧縮して吐出する圧縮部を吐出方向に直列に3段連結
して構成されており、各圧縮部はそれぞれインペラと、
それらインペラをそれぞれ回転自在に収容する圧縮部ケ
ーシング(いずれも図示せず)を有する。また、インペ
ラの駆動軸(図示せず)はそれぞれギヤトレーンまたは
駆動ベルト等の駆動力伝達機構(図示せず)で連結さ
れ、これら駆動軸が1つの駆動モータ6で連動するよう
に構成してある。
そして、3段目の圧縮部より下流に設けた逆止弁25の
上流を放風制御弁5で大気開放できるように構成し、1
段側のインペラの前に前記ガイドベーン2を設けること
によって遠心圧縮機1の流量を調節できるように構成す
ることで、遠心圧縮機1の負荷・無負荷切換運転を可能
にしている。遠心圧縮機1の吸い込み側に吸気フィルタ
11が設けられる。
実施例にあってコントロール15は、第1図に示してあ
るようにCPU(中央演算処理装置:以下単にCPUという)
16と、上記遠心式圧縮機1のアナログ運転データをデジ
タル運転データに変換してCPU16に入力するA/D(アナロ
グ/デイジタル信号:以下A/Dという)変換器18と、CPU
16との間でデータを入出力するPIO(プロセス入出力装
置:以下PIOという)17、CPU16が読み込む遠心圧縮機1
の運転を記憶させたマップ20とから構成されている。A/
D変換器18には、電流変換器19を介して入力される上記
駆動モータ6の電流値、圧力変換器23を介して入力され
る遠心圧縮機1の吐出圧が入力される。28はレシーバタ
ンクである。
さて、この実施例にあって吸気フィルタ11の下流に
は、吸気フィルタ11の吸入負圧を電圧の変化として検出
する検出手段として、圧力変換器13が設置される。そし
て、圧力検出器13の検出電圧をA/D変換器18を通じてコ
ントローラ15に入力するように構成してある。一方、A/
D変換器18は設定された一定時間のサンプリング周期毎
に検出電圧をサンプリングして順次量子化し、符号化信
号をコントローラ15に入力するように構成してある。
他方、CPU16は以下の制御を実行するように構成され
る。
CPU16は、第1図のフローチャートに示すようにスタ
ート40を経て先ず判断41で放風制御弁5が励磁されて放
風制御弁5を閉じ遠心圧縮器1が負荷運転しているかど
うかを判断して、YESの場合、負荷運転THの経過時間を
積算する。そして、判断42において一定時間(HR:hou
r)経過すると、カウンター43でサブルーチン44に入
る。
このサブルーチン44では、先ずステップ45で圧力検出
器13の出力電圧PF1(ボルト),負荷運転時間TH及び遠
心圧縮機1の駆動モータ6の電流値Aを、CPU16に読み
込む。駆動モータ6の電流値Aは、負荷運転時の負荷率
を現す。そして、判断46で電流値Aが駆動モータ6の下
限負荷を設定するMIN・AMPの設定電流値を越えているな
ら、即ち負荷運転を継続しているならば、ステップ47に
向い、さもなければステップ45に戻る。
ステップ47では、上記電圧PF(ボルト)に遠心圧縮機
1の駆動モータ6の上限負荷を設定するMAX・AMPに基づ
く補正係数f1を掛け、その電圧PFを検出したときの負荷
率に対する差圧DPF(mmAq)を求める。サブルーチン44
ではこの差圧DPEを10個サンプリングする。サンプリン
グ間隔は、判断80に示すように一定時間(sec)であ
る。
サブルーチン44をぬけると、CPU16は、ステップ48で1
0個単位のデータ群から最大・最小側の差圧DPEをそれぞ
れ2個取除き中間の6個の平均値DPIを求める。そし
て、判断49でこの平均値DPIと上記吸気フィルタ11の許
容限界吸入負圧(例えば600mmAq)との比較を実行す
る。判断49の判定が許容限界吸入負圧を越えるとき、CP
U16はディスプレイ等の表示手段に出力して,“吸気フ
ィルタ圧損大”(ステップ50),“軽故障”(ステップ
51)を実行する。
サブルーチン500は、上記平均値DPIを5個のサンプリ
ングするものである。次いで、ステップ52でCPU16はサ
ンプリングした5個の平均値DPIから最大・最小の2個
を取除き中間の3個の平均値DPを求める。判断53はリセ
ット後に事前の平均値DPが記憶されているか否かの判定
を実行し、NOの時はこのDPをDPSとする。
次に、判断54ではDP<DPS+f2を判定する。即ち最新
の平均値DPがフィルター交換しリセット後の値DPSにf2
を加えた値を越える関係にあるときは、急激に吸入負圧
を大きくなって吸気フィルタ11に異常があると推察でき
るため、ステップ55で予防保全呼出を表示し、ステップ
56で吸気フィルタ整備を表示させる。さもなければステ
ップ57に進む。
ステップ57ではこれまでのデータのサンプリング時間
をTnとしてステップ58に進み、平均値DPをFIFO(ファー
ストイン・ファーストアウト)のメモリに順次、符号化
信号として入力し、ステップ59でサンプリング時間Tnを
他のFIFOのメモリに順次、符号化信号として入力する。
この後CPU18は判断60で平均値DPのサンプリング数が3
個あるかを確認し、次の判断61でDPIが増加しているか
を判定する。
そして、DP1<DP2<DP3の関係が成立するとき、ステ
ップ62〜65でTHとDPのトレンド曲線を表す寿命関数ΔP
=AT2+BT+C(第3図参照)のa,b,cを求める計算を行
い、次いでステップ66で上記寿命関数をTについて解い
て、フィルタ11の寿命TLを計算する。第1図の例ではフ
ィルタの差圧が600mmAqになるまでの時間を計算してい
る。そしてステップ67で寿命時間TLから最新のサンプリ
ング時間T3までの経過時間をひいて残存寿命時間TRを求
める。ステップ70で吸気フィルタ11の残存寿命時間TRを
表示させる。
以上のフィルタ寿命予測方法によれば、無負荷運転時
間を除いてフィルタ11に目詰まりが生じる負荷運転の累
積時間THを積算し、この累積負荷運転時間THに基づいて
フィルタの寿命関数(トレンド曲線)を求めているの
で、得られた寿命関数はフィルタの目詰まりについて正
確なトレンドを現すことになる。よって、この寿命関数
を用いてフィルタ11の残存寿命時間TRを予測することに
より、フィルタ11の残存寿命を正確に予測できる。
また、負荷運転中にサンプリングした吸入負圧データ
DPE,DPIの最大・最小値を除いて平均値DPを求めている
ので、得られた平均値DPは負荷運転時の最大・最小負荷
率の影響が除かれたものとなる。すなわち、吸入負圧デ
ータDPE,DPIは、そのサンプリング時のフィルタの目詰
まり度合いのみならず、サンプリング時の負荷率の大き
さによっても変動するが、上述のように吸入負圧データ
DPE,DPIの最大・最小値を除いて平均値DPを求めること
により、得られた平均値DPは最大・最小負荷率の影響が
除かれたものとなる。よって、DP1,DP2,DP3により求め
たフィルタの寿命関数が妥当なものとなり、フィルタ11
の残存寿命を正確に予測できる。
このように、吸気フィルタの残存寿命を高精度に検出
し、表示できるから吸気フィルタ11の速やかな清浄、交
換が可能になる。
なお、本実施例にあっては本発明を遠心圧縮機の吸気
フィルタに適用した説明をしたが、遠心圧縮機に限るも
のでなく、また使用流体も空気に限るものでない。ま
た、寿命関数は二次に限らず一次以上の関数とすること
ができる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明に係るフィルタの寿命予測
方法よれば次の如き優れた効果を発揮する。
フィルタに目詰まりが生じる負荷運転の累積時間Tを
積算し、この累積負荷運転時間Tに基づいてフィルタの
残存寿命を予測しているので、フィルタの残存寿命を正
確に予測できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の好適一実施例を示すフローシート、
第2図はこの発明に係る遠心圧縮器の概略図、第3図は
フィルタの時間に対する吸入負圧のサンプリングデータ
とフィルタのm次残存寿命性能との関係を示す概略図で
ある。 図中、1は圧縮機、11は吸気フィルタ、THは負荷運転時
間、DPE,DPIは吸入負圧データ、DPは平均値、T1,T2,T3
は累積負荷運転時間、ΔP=AT2+BT+Cは曲線を表す
寿命関数、TLは上記曲線のΔPが予め定められた限界吸
入負圧を超えるときのT、TRは残存寿命である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷・無負荷運転を行う圧縮機の累積負荷
    運転時間を積算し、或る累積負荷運転時間T1のときのフ
    ィルタの吸入負圧P1を検出してこれらT1とP1とを記憶
    し、以降少なくとも2つの異なる累積負荷運転時間T2,T
    3における吸入負圧P2,P3を求め、これら吸入負圧P1,P2,
    P3及びその累積負荷運転時間T1,T2,T3に基づいて吸入負
    圧Pと累積負荷運転時間Tの相関関係を表す曲線を求
    め、その曲線のPが予め定められた限界吸入負圧を超え
    るときのTを求め、そのTから現在までの累積負荷運転
    時間を引いてフィルタの残存寿命を予測するようにした
    フィルタの寿命予測方法。
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