JP3223501B2 - 差圧測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、揺動信号の計算処
理を、簡便に処理可能に構成して、差圧測定装置側での
揺動信号の計算処理を可能にして、装置の診断に必要な
整理された揺動情報のみを上位装置に出力可能とした差
圧測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来より一般に使用されている従
来例の構成説明図で、例えば、「横河技報」 Vol.36
No.1（通巻167） P25 図8 横河電機株式会社発行
１９９２年１月２０日発行に示されている。図におい
て、１は、測定対象の差圧を、あるサンプリング周期で
測定して、差圧力値データを出力する差圧検出部であ
る。

【０００３】２は差圧検出部１の出力信号を波形整形す
る信号整形部である。３は信号整形部２からの出力信号
を所定スパン幅、例えば、４〜２０ｍＡスパン幅に対応
する様に信号変換して出力する信号変換部である。

【０００４】以上の構成において、測定差圧Ｐmが差圧
検出部１で検出され、測定差圧Ｐmに対応した電気信号
出力Ｉ_outが信号変換部３より出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】差圧測定装置は、主に
オリフィスと一緒に利用することにより、配管内を流れ
る流体の流量を測定する流量計とて使われる。配管中に
設置されたオリフィスによりその前後に発生した圧力差
は、導圧管を介して差圧測定装置まで伝えられ測定され
る。

【０００６】ここで発生するトラブルとして、導圧管の
詰まりが挙げられる。導圧管が詰まることにより、配管
中の圧力が正しく差圧測定装置に伝わらなくなり、誤っ
た圧力信号を出力してしまう。

【０００７】現状では、保守作業員が定期的に現場で、
詰まりの点検を行ったり、運転員が制御コンピュータの
モニターや記録計に出力される差圧測定装置の指示が通
常と違うことから、詰まりを推測している。

【０００８】しかし、このような方法では、点検のため
の工数が発生したり、詰まり発生の判断が人により異な
るため検出が不正確となり、適切な処置が遅れてしまう
可能性がある。

【０００９】ところで、図３に示す如く、差圧測定装置
で測定する圧力は、常に一定ということはなく、必ず揺
動成分を含んでいる。今まで、この揺動成分は、プラン
ト制御の信号としては不要であったため、ノイズとし
て、差圧測定装置内もしくは制御コンピュータ内で取り
除かれている。

【００１０】しかし、図４に示す如く、導圧管に詰まり
が発生すると、この揺動成分が小さくなり、完全に詰ま
ると揺動成分は無くなり、圧力値は一定となる。このこ
とから、この揺動成分を利用して、揺動成分の変化を定
量的に捉えることにより、詰まりの発生の予測が可能と
なる。このように、今まで使われていなかった、信号に
含まれる揺動成分を利用することにより、プラントの状
態を知ることが出来るようになる。

【００１１】いま、測定される圧力値P(t)は、一定時間
毎に更新される離散値とする。揺動の大きさを計算する
にあたって、現在の圧力値P(t)と一つ前の測定値P(t-1)
の差dP(t)を計算する。 dP(t) = P(t) - P(t-1)

【００１２】揺動が大きければ、このdP(t)の値が大き
くなる。しかし、この値は各時間毎に大きく変化するた
め、このままでは、詰まり検出のパラメータとしては活
用できない。何等かの方法で平滑化する必要がある。
そこで、dP(t)のある時間内の平均値を揺動成分の大き
さX(t)とする。

【００１３】この場合、図５に示す如く、移動平均を計
算するにあたり、平均値を算出する測定値の個数分だけ
メモリ領域が必要である。測定値の個数n = 20とする
と、これに測定値の計算のための1つのメモリ領域が必
要なので、２１コのメモリ領域が必要となる。

【００１４】図５は、時間ｔで新しい測定値を読み取る
と、メモリＭｅに保持された一番古い測定値を廃棄Ａ_b
して、新しい測定値をメモリＭｅに記憶する。全てのメ
モリの内容を和算し、全メモリ数で割り、平均値を求め
ることを表わす。また、平均値を計算するにあたり、測
定値の個数分の和算を行い、結果を個数分で除算する必
要がある。 X(t) = { dP(t-n) + dP(t-n+1) + ・ ・ ・ + dP(t-1) + d
P(t) } / ( n + 1 )

【００１５】この様な複雑な計算が必要とされるので、
揺動に関する測定値のデータを上位のコンピュータに送
り計算しなければ処理ができない。。

【００１６】しかしながら、この様な装置において、差
圧測定装置から上位のコンピュータへ、差圧の測定信号
に加えて、揺動に関する測定値まで全部送るのは、通信
速度等の通信能力の制限から困難である。揺動に関する
測定値に付いては、差圧の測定信号に比較して、連続的
なデータである必要はなく、ある程度、間欠的なデータ
でも診断情報としては、十分と考えられる。

【００１７】そこで、この揺動成分の処理を差圧測定装
置側で処理できる様に構成し、診断に必要な情報を適切
に得られる様にすることが求められる。

【００１８】本発明は、これらの問題点を解決するもの
である。本発明の目的は、揺動信号の計算処理を、簡便
に処理可能に構成して、差圧測定装置側での揺動信号の
計算処理を可能にして、装置の診断に必要な整理された
揺動情報のみを上位装置に出力可能とした差圧測定装置
を提供するにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、所定のサンプリング周期毎に差圧を検出
して差圧信号を出力する差圧検出部と、該差圧検出部で
検出された差圧信号から揺動成分を除去する信号整形部
と、該信号整形部で整形された差圧信号を所定の出力信
号に変換する差圧信号変換部とを具備する差圧測定装置
において、前記差圧検出部で検出された差圧信号と１サ
ンプリング周期前に検出された差圧信号との変化量を計
算する差分絶対値計算部と、該変化量に対してメモリに
保持された時定数を使用して一次遅れ演算を行い該演算
値を前記差圧信号が含まれた揺動信号として出力する一
次遅れ演算部とを具備したことを特徴とする差圧測定装
置を構成したものである。

【００２０】

【作用】以上の構成において、差圧検出部は、例えば、
半導体圧力センサとＣＰＵとを使用して、測定対象の圧
力を離散値として測定し、所定サンプリング周期毎に出
力している。

【００２１】差圧検出部から出力された差圧信号は、信
号整形部と差分絶対値変換部とに出力される。信号整形
部へ出力された信号値は、信号整形されてノイズが除去
され、差圧信号として信号変換部より出力される。

【００２２】一方、差分絶対値変換部へ出力された差圧
信号は、差分絶対値変換部において、１サンプリング周
期前に出力された１つ前の差圧信号との差を計算され、
その差分値を絶対値に変換し、デジタル一次遅れフィル
タへ出力される。

【００２３】デジタル一次遅れフィルタでは、差分絶対
値の平均的な値を求める為に、メモリに保持されている
時定数を読んで、デジタル一次遅れフィルタで差分絶対
値を平滑している。

【００２４】揺動信号変換部では、デジタル一次遅れフ
ィルタから出力される平滑された差分絶対値の大きさを
所定の出力信号へ変換して、揺動信号として出力され
る。以下、実施例に基づき詳細に説明する。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例の要部構
成説明図である。図において、図２と同一記号の構成は
同一機能を表わす。以下、図２と相違部分のみ説明す
る。

【００２６】２１は、差圧検出部１から出力される差圧
信号と一つ前に出力された差圧信号との差を取り、その
値を絶対値に変換する差分絶対値変換部である。２２
は、差分絶対値を安定した値にするデジタル一次遅れフ
ィルタである。２３は、デジタル一次遅れフィルタ２２
で使用される設定可能な時定数を記憶するメモリであ
る。

【００２７】差分絶対値変換部２１とデジタル一次遅れ
フィルタ２２とにより、差圧信号に含まれている、揺動
成分の大きさを計算している。２４は、デジタル一次遅
れフィルタ２２から出力される、平滑された差分絶対値
を揺動信号として、所定の信号、例えば、デジタル信号
へ変換する揺動信号変換部である。

【００２８】以上の構成において、差圧検出部１は、例
えば、半導体圧力センサとＣＰＵとを使用して、測定対
象の圧力を離散値として測定し、所定サンプリング周期
毎に出力している。

【００２９】差圧検出部１から出力された差圧信号は、
信号整形部２と差分絶対値変換部２１とに出力される。
信号整形部２へ出力された信号値は、信号整形されてノ
イズが除去され、図２従来例と同様の差圧信号として、
信号変換部３より出力される。

【００３０】一方、差分絶対値変換部２１へ出力された
差圧信号は、差分絶対値変換部２１において、１サンプ
リング周期前に出力された１つ前の差圧信号との差を計
算され、その差分値を絶対値に変換し、デジタル一次遅
れフィルタ２２へ出力される。

【００３１】デジタル一次遅れフィルタ２２では、差分
絶対値の平均的な値を求める為に、メモリ２３に保持さ
れている時定数を読んで、デジタル一次遅れフィルタ２
２で差分絶対値を平滑している。

【００３２】揺動信号変換部２４では、デジタル一次遅
れフィルタ２２から出力される、平滑された差分絶対値
の大きさを所定の出力信号へ変換して、揺動信号Ｉ_aと
して出力される。

【００３３】しかして、いま、測定される圧力値P(t)
は、一定時間毎に更新される離散値とする。揺動の大き
さを計算するにあたって、差分絶対値変換部２１におい
て、現在の圧力値P(t)と一つ前の測定値P(t-1)の差dP
(t)を計算する。 dP(t) = P(t) - P(t-1)

【００３４】揺動が大きければ、このdP(t)の値が大き
くなる。しかし、この値は各時間毎に大きく変化するた
め、このままでは、詰まり検出のパラメータとしては活
用できない。何等かの方法で平滑化する必要がある。

【００３５】本発明においては、平滑化処理の方法とし
て、一次遅れフィルタ２２を使用した。揺動成分X(t)
は、 X(t) = X(t-1) + K{ dP(t) - X(t-1) } K = 1 -exp( -Ts/T) Ts：離散値の出力周期 T ：時定数 となる。

【００３６】この結果、保持しておく変数は、X(t-1)と
Kのみであり、算出に必要な計算能力も非常に小さくて
良い。従って、計算処理能力が小さいＣＰＵ等しか載置
されてないのが一般的な差圧測定装置でも、計算処理が
可能となり、差圧測定装置側で揺動信号の計算処理を処
理することができ、上位のコンピュタ側の負担を軽くす
ることができる。

【００３７】また、図２従来例の如き、移動平均を使っ
た方法では、平滑の度合は平均値算出に使われる測定値
の個数で決まるが、本発明の如き、一次遅れフィルタ２
２を使用した方法では、Ｋの値を変えることにより簡単
に変えることが出来る。従って、揺動を計算する対象に
よって柔軟に対応可能である。以上のように、本発明の
方式は計算処理、メモリ領域に関して全てにわたって有
利となる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にお
いては、揺動信号の平滑化処理の方法として、一次遅れ
フィルタ２２を使用した。この結果、保持しておく変数
は、少なくて済み、算出に必要な計算能力も非常に小さ
くて良い。

【００３９】従って、計算処理能力が小さいＣＰＵ等し
か載置されてないのが一般的な差圧測定装置でも、計算
処理が可能となり、揺動信号の計算処理を、差圧測定装
置側で処理することができ、上位のコンピュタ側の負担
を軽くすることができる。

【００４０】また、従来例の如き、移動平均を使った方
法では、平滑の度合は平均値算出に使われる測定値の個
数で決まるが、本発明の如き、一次遅れフィルタを使用
した方法では、常数の値を変えることにより簡単に変え
ることが出来る。従って、揺動を計算する対象によって
柔軟に対応可能である。

【００４１】以上のように、本発明の方式は計算処理、
メモリ領域に関して全てにわたって有利となる。

【００４２】従って、揺動信号の計算処理を、簡便に処
理可能に構成して、差圧測定装置側での揺動信号の計算
処理を可能にして、装置の診断に必要な整理された揺動
情報のみを上位装置に出力可能とした差圧測定装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

【図３】図２の動作説明図である。

【図４】図２の動作説明図である。

【図５】図２の動作説明図である。

【符号の説明】

１ 差圧検出部 ２ 信号整形部 ３ 信号変換部 ２１ 差分絶対値変換部 ２２ デジタル一次遅れフィルタ ２３ メモリ ２４ 揺動信号変換部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のサンプリング周期毎に差圧を検出し
   て差圧信号を出力する差圧検出部と、該差圧検出部で検
   出された差圧信号から揺動成分を除去する信号整形部
   と、該信号整形部で整形された差圧信号を所定の出力信
   号に変換する差圧信号変換部とを具備する差圧測定装置
   において、 前記差圧検出部で検出された差圧信号と１サンプリング
   周期前に検出された差圧信号との変化量を計算する差分
   絶対値計算部と、 該変化量に対してメモリに保持された時定数を使用して
   一次遅れ演算を行い該演算値を前記差圧信号が含まれた
   揺動信号として出力する一次遅れ演算部とを具備したこ
   とを特徴とする差圧測定装置。