JP3419891B2 - 異常検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は冷凍プラント・熱回収プ
ラント等各種プラントの温度、圧力、流量等の状態量が
危険域になったときこれを検知し警報を発してプラント
の運転条件変更あるいは停止をなすように構成された異
常検知装置に関する。 【０００２】冷凍プラント・熱回収プラント等、主とし
て熱サイクルをなすプラントにおいては、プラントを流
れる冷媒や熱媒体の温度、圧力、流量等の状態量が予め
定められた基準値を超えたとき、これを検出して警報装
置に伝送し、警報を発してプラントの運転条件を危険域
から遠ざかるように変更、あるいはプラントを停止せし
めている。 【０００３】かかる異常検知システムの１例として、特
開平５−２７２８４９号の発明が提案されている。この
発明においては、熱交換器の稼動状態を示す計測データ
を測定し、この計測データに基づいて発生熱量と供給熱
量とを求め、該発生熱量と供給熱量から熱交換器の成績
係数を演算し、前記計測データに基づいて該計測データ
間の相関を求め、前記成績係数の年間の最大値・最小値
およびその平均値と前記計測データ間の相関を表示し
て、その変動傾向から熱交換器の劣化予測を行うように
している。このような方法においては、熱交換器および
その周辺の機器、たとえば冷凍用圧縮機などにおいて、
あらかじめ定められている警報設定値との関係が不明瞭
であり、安全な運転の確保という観点からの異常検知が
必要となろう。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】危険域を示す警報設定
値を設けたプラントにおいては、軽警報、重警報といっ
たように、２〜３レベルの警報レベルを設定して、例え
ば軽警報を重警報の予知警報として使用するなどしてい
るが、プラントに異常があるときは、短時間でプラント
停止となる重警報に至ることが多い。しかしながら、異
常が軽度である場合は比較的短時間のうちに安全域に自
然と戻ることも多い。また最近増加してきた複合化され
たプラントにおいては、他の装置との関係によって、プ
ラントの軽度な異常が増幅されることが多くなってきて
いる。 【０００５】しかしながら、状態量が前記のような一時
的に基準値を超えるような場合でも、全体的にみるとプ
ラントは基準値以下の状態量で以って正常に運転されて
いる場合が圧倒的に多い。しかるにこのような軽度な異
常しか発生していないときでも、前記のように一時的な
状態量の危険域突入で以って警告が発せられると、プラ
ントの運転状態を所望の状態から外すような修正を余儀
なくされたり、プラントを停止して異常を点検し、複雑
な起動操作を行わなければならず、このため、プラント
の稼動率が低下する。 【０００６】本発明の目的は、プラントの異常状態を正
確に検知可能として、異常警報の誤発信によるプラント
の不要な運転修正や停止及び異常点検の如き事態の発生
を防止し、プラントの稼動率を向上するとともに、計画
的な機器の調整を可能としてメインテナンス性を向上せ
しめることである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】熱サイクルプラント、特
に冷凍プラントを例にとると、圧縮機、凝縮器及び蒸発
器からなる２つの熱交換器、膨張弁等の機器に異常が発
生し、これが冷媒や被冷却流体の圧力変化、温度変化と
して表われ、これらの状態量が一定の許容値（危険域に
突入する直前の値）即ち基準値を一時的にあるいは断続
的に超えても、該基準値が機器設計上、安全性の確保あ
るいは高効率運転の上限値として与えられていることと
相まって、このプラント機器に異常が発生したとは断定
できない。 【０００８】本発明は、冷凍プラント・熱プラント等各
種プラントの圧力、温度等の状態量が危険域に入ったと
き警報を発するように構成された異常検知システムにお
いて、前記状態量の検出データ（検出状態量）が入力さ
れるデータ集録装置と、前記圧力、温度等の状態量が危
険域に入る直前の許容値を基準値として設定し、前記検
出状態量と前記状態量の基準値とを比較し、検出状態量
が基準値よりも危険域側にある時間、回数等の度数から
前記状態量が危険状態になる確率を演算し、この演算結
果が所定の危険度を超えたとき警報を発する確率・集計
演算装置とを備え、 前記プラント機器に真に異常が発生
していることを検知する為に、前記状態量が前記基準値
を超えた確率の推移を前記確率・集計演算装置にて求
め、この確率が増加しているときに機器に異常が発生し
ていると判定するように構成し、具体的には前記確率・
集計演算装置において検出値を適切な温度幅あるいは圧
力幅の区域に区切って、各幅での基準値を超えた出現回
数を集計し、ヒストグラムとし、これに最も近い形の統
計的分布曲線をあてはめ、この分布曲線から前記基準値
を越える確率を求め、この確率の増加度から機器の異常
を判定するように構成したことを特徴とする。 【０００９】 【作用】冷凍プラント・熱回収プラントにおいて、圧
力、温度等の状態量の検出値がこれに対応する許容値即
ち基準値を超える場合を検知し、これの単位時間当りの
度数や発生時間を求めておけば、プラント構成機器の異
常を検知するための判定要素として利用することが可能
となる。 【００１０】本発明においては、前記状態量の検出値と
基準値との差を算出して、これのトレンドを求める。そ
して、確率・集計演算装置において前記検出値が基準値
を超える確率を、単位時間内に発生する度数（回数）、
発生時間の積算等により求め、この確率が増加している
とき当該機器に異常が発生しているものと判定し、これ
を表示装置に表示するとともに異常検知信号としての警
報を発する。 【００１１】 【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されてい
る構造部品の寸法、材質、形状、その相対位置などは特
に特例的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれの
みに限定する趣旨でなく単なる説明例に過ぎない。 【００１２】図１及び図２は、本発明の実施例に係る冷
凍システムの異常検知装置の系統図及びブロック図であ
る。図１〜図２において１は冷凍システムの圧縮機、２
は凝縮器、３は蒸発器、４は膨張弁、５ａ，５ｂはガス
状冷媒管路、６は液状冷媒管路、７は被冷却流体管路、
８は冷却流体管路であり、以上の機器要素により公知の
冷凍サイクルを構成する。 【００１３】９，１０は冷凍サイクルの各機器に取付け
られた圧力検出器及び温度検出器である。２０は異常検
知装置であり、データ集録装置２１、状態量判定装置２
４、基準値設定器２３及び確率・集計演算装置２５によ
り構成される。３１は前記確率・集計演算装置２５から
の出力信号を表示する表示装置である。 【００１４】前記異常検知装置２０中のデータ集録装置
２１は、冷凍システムの各機器に取付けられた圧力検出
器９及び温度検出器１０から入力される冷凍システム各
機器の時々刻々の圧力及び温度の検出信号データを受け
入れて記憶する。尚、検出信号としては、上記圧力、温
度のみならず、動力、流量等の状態量も含まれる。 【００１５】前記基準値設定器２３は、図１に示す冷凍
サイクル各機器からの圧力及び温度の検出信号に対応す
る基準値を設定するものである。この基準値は冷凍サイ
クル内の機器の圧力、温度等の状態量が危険域に入る直
前の値、即ち許容値である。 【００１６】前記状態量測定装置２４は、前記圧力、温
度等の検出信号と基準値との差を演算し、各検出信号デ
ータが基準値に対して“＋”方向（危険域に入る方向）
もしくは“−”方向（危険域へ未達の方向）においてど
の点に位置するかを判定するものである。 【００１７】確率・集計演算装置２５は、前記状態量判
定装置２４から出力された時々刻々の圧力、温度の偏差
のトレンドから、 イ、検出値が基準値を超えた回数と超えない回数との集
計 ロ、検出値が基準値を超えた時間の集計値の変動 等から前記基準値を超えた確率を求め、この確率の増加
度から機器の異常を判定するものである。 ハ、検出値を適切な温度幅あるいは圧力幅の区域に区切
って、各幅での出現回数を集計し、ヒストグラムとす
る。これに最も近い形の正現分布などの統計的分布曲線
をあてはめる。この分布曲線から前記基準値を越える確
率を求め、この確率の増加度から機器の異常を判定す
る。イ、ロの方法において基準値を越えることがないと
きは確率はゼロになるが、そのようなときでもハの方法
によれば統計的な意味における危険確率を得られる。 【００１８】次に前記冷凍システム異常検知装置の動作
を説明する。冷凍サイクルの各機器に取付けられた圧力
検出器９及び温度検出器１０により検出された冷媒、被
冷却流体、冷却流体等の圧力及び温度の検出信号データ
は、時々刻々に異常検知装置２０のデータ集録装置２１
に入力され、記憶される。 【００１９】前記検出器にて検出される圧力、温度には
次のものがある。 凝縮器出入口冷媒圧力及び温度 凝縮器出入口冷却流体圧力及び温度 蒸発器出入口冷媒圧力及び温度 蒸発器出入口被冷却流体圧力及び温度 【００２０】データ集録装置２１内に一たん集録された
圧力、温度の検出信号データは状態量判定装置２４に入
力される。前記状態量判定装置２４においては、前記圧
力、温度の検出信号データと基準値設定器２３から入力
される前記検出信号データに対応する基準値（危険域に
入る直前の許容値）との偏差を演算し、さらにこの偏差
が前記基準値に対して危険域側もしくは危険域から遠ざ
かる側においてどの点に位置するかを判定して、確率・
集計演算装置に出力する。 【００２１】確率・集計演算装置２５においては、前記
状態量判定装置２４にて算出された検出圧力、検出温度
等の検出状態量とこれに対応する基準値との差に基づ
き、次の手法により各機器の圧力、温度等の状態量が危
険域にあるか否かを演算判定する。 【００２２】（１）予め定められた時間内に前記イ〜ハ
の方法で求めた確率の増加率が大きくなったとき、即
ち、検出値が基準値を超える確率が増加したとき、当該
機器に異常が発生しているものと判定し、この判定結果
を表示装置３１に出力し、警報を発する。 【００２３】（２）前記状態量の検出値と基準値との差
をプロットしたトレンドグラフを作成し、これを１日単
位、１週単位、１箇月単位等の所定期間単位で前記検出
値が基準値を超える確率を求め、この確率が増加傾向に
あるとき、当該機器に異常が発生しているものと判定
し、表示装置３１に表示し警報を発する。 【００２４】（３）前記トレンド図から、検出値が基準
値を超えた時間を求めて、この測定時間と所定の許容時
間とを比較し、測定時間が許容時間よりも長くなる確率
が増加傾向になったら当該機器に異常が発生していると
判定し、これを表示装置３１に表示して警報を発する。 【００２５】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、プラント
構成機器の圧力、温度等の状態量の検出値とこれの許容
値である基準値との差を時々刻々算出してこれのトレン
ドを求め、前記検出値が基準値を超える単位時間当りの
回数、あるいは前記検出値が基準値を超える時間等、検
出値が基準値を超える確率を算出し、この確率に基づき
機器の異常を検知するように構成したので、従来の手法
のように機器に異常が無い状態にあっても警報を発する
ようなことはなく、機器の異常を正確に検知することが
できる。 【００２６】これにより不要な異常点検の実施によるプ
ラント稼動率の低下が防止されるとともに、計画的な機
器の調整が可能となりメインテナンス性が向上する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例に係る冷凍サイクルの系統図 【図２】前記冷凍サイクルにおける制御ブロック図 【符号の説明】 １ 圧縮機 ２ 凝縮機 ３ 蒸発機 ４ 膨張弁 ９ 圧力検出器 １０ 温度検出器 ２０ 異常検知装置 ２１ データ集録装置 ２３ 基準値設定器 ２４ 状態量判定装置 ２５ 確率・集計演算装置 ３１ 表示装置

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 冷凍プラント・熱プラント等各種プラン
   トの圧力、温度等の状態量が危険域に入ったとき警報を
   発するように構成された異常検知システムにおいて、 前記状態量の検出データ（検出状態量）が入力されるデ
   ータ集録装置と、前記圧力、温度等の状態量が危険域に
   入る直前の許容値を基準値として設定し、 前記検出状態量と前記状態量の基準値とを比較し、検出
   状態量が基準値よりも危険域側にある時間、回数等の度
   数から前記状態量が危険状態になる確率を演算し、この
   演算結果が所定の危険度を超えたとき警報を発する確率
   ・集計演算装置とを備え、前記確率・集計演算装置において検出値を適切な区域に
   区切って、各幅での基準値を超えた出現回数を集計し、
   ヒストグラムとし、これに最も近い形の統計的分布曲線
   をあてはめ、この分布曲線から前記基準値を越える確率
   を求め、この確率の増加度から機器の異常を 判定するよ
   うに構成したことを特徴とする異常検知装置。