JP4520819B2 - プラントの故障予測方法 - Google Patents
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Maekawa R., et.al.,Simulation system for a large scale cryogenic facility at NIFS, Proceedings of the 19th International Cryogenic Engineering Conference, Narosa Pubilishing House,691-694 (2002)
本発明によるプラントの故障予測方法は、プロセス制御を行うプラントにおいて、互いに影響を及ぼしあう制御系同士を多入力多出力型としてプラントの実測データを用いたシステム同定を行う。そして、システム同定した数学モデルに基づいて、「数分前の制御変数」および「数分前から現時点までの操作変数」の2つの実測値から現在のシミュレーション値を算出する。さらに、数時間分の実測値と現在のシミュレーション値の差分を積分し、その差分の積分値が所定の閾値を超えたときに警報を発報することによってプラントの故障を事前に予測することを特徴とする。また、前記のシステム同定は、制御ループで結ばれた制御系と、互いに外乱を及ぼしあう制御系とを組み合わせた多入力多出力の数学モデルで故障の事前予測を行う。
以下、図面を参照しながら本発明におけるプラントの故障予測方法の実施の形態を詳細に説明する。通常、空気から窒素などを分離精製する空気深冷分離装置の制御監視システムにおいては、空気深冷分離装置の過去の運転時におけるプラントの実測値、例えば、弁開度、温度、圧力、ガス流量、及び液面などの数値を操作変数として、システム同定の数学モデルへ入力する。つまり、これらの実測値に基づいて最小二乗法によってシステム同定を行い、多項式の伝達関数の係数を求める。この同定モデルは式誤差モデルに基づいて式(1)のようなARXモデルを使用する。
A(q)y(k)=B(q)u(k)+w(k) (1)
=b1u(k−1)+…+bnbu(k−nb)+w(k) (2)
θ=[a1,…,ana,b1,…,bnb]T (3)
φ(k)=[−y(k−1),…,−y(k−na),u(k−1),…u(k−nb)]T (4)
y(k)=θTφ(k)+w(k) (5)
A(q)=1+a1q−1+…+anaq−na
B(q)=b1q−1+…+bnbq−nb
A(q):多項式(1+a1q−1+a2q−2+…)
B(q):多項式(b1q−1+b2q−2+…)
y(k):制御変数(例えば、圧力や温度など)
u(k):操作変数(例えば、バルブ開度など)
w(k):雑音(例えば、ノイズなど)
m−1段前の制御変数は、
y(k−m+1)=B(q)u(k−m+1)+[1−A(q)]y(k−m+1)
m−2段前の制御変数は、
y(k−m+2)=B(q)u(k−m+2)+[1−A(q)]y(k−m+2)
というようにして求め、
現在の制御変数は、
y(k)=B(q)u(k)+[1−A(q)]y(k)
として求める。
システム同定の数学モデルとしてARXモデルを用いて、プラントの故障事前予測を行う場合の概念図を図2に示す。
データベース21は、プラントの過去のデータを蓄積している。システム同定部22では、データベース21のデータを読み込み、伝達関数23を決定し、出力する。一度決定した伝達関数23は、新たにシステム同定を実施するまで、メモリ上、あるいは伝達関数用データベース等に保持する。
故障予測対象のプラント25から、実際のプラントデータ26(操作変数および制御変数)を収集する。
シミュレーション部24において、伝達関数23と実際のプラントデータ26を使用し、現在の制御変数推定値をシミュレーションする。シミュレーション部24においてシミュレーションした値を、現在の制御変数推定値27として保持する。保持した値は、次回、シミュレーションを行うまでは、メモリ上、あるいは伝達関数用データベース等に保持する。
現在の制御変数推定値27と、実際のプラントデータ26との差の積分値を異常判定部28において逐次計算し、一定値以上の値となった場合、警報を発するようにする。
次に、深冷空気分離装置の故障予測を行う場合の実施例を説明する。図3は、本発明の一実施例としてプラント異常診断システムを適用した深冷空気分離装置の系統図である。深冷空気分離装置の制御系統は、原料空気精製系統1、蒸留分離系統2、及び製品回収系統3にブロック分けされている。原料空気精製系統1は、主に、空気を圧縮する圧縮機11と圧縮空気に含まれる二酸化炭素や水分を除去するMS吸着器12とによって構成されている。また、蒸留分離系統2は、空気を冷却・液化する主熱交換器13と冷却空気から窒素、酸素、アルゴンなどを分離する精留塔14とによって構成されている。製品回収系統3は配管とバルブのみによって構成されている。
2 蒸留分離系統
3 製品回収系統
11 圧縮機
12 MS吸着器
13 主熱交換器
14 精留塔
Claims (3)
- プロセス制御を行うプラントの故障を自動的に予測するプラントの故障予測方法であって、
相互に影響を及ぼしあう制御系同士の入出力系統を多入力多出力型とし、前記プラントの実測データを用いて最小二乗法で伝達関数を求めるシステム同定を行う手順と、
前記システム同定した数学モデルに基づいて、数分前の制御変数及び数分前から現時点までの操作変数の2つの実測データをシミュレーションして現在の制御変数の推定値を算出する手順と、
現時点の制御変数の実測データと前記現在の制御変数の推定値との差分を数時間分に亘って積分する手順と、
前記差分の積分値があらかじめ設定した閾値を超えたときに故障予測の警報を発報する手順と
を含むことを特徴とするプラントの故障予測方法。 - 前記制御系同士は、制御ループで結ばれた制御系と互いに外乱を及ぼしあう制御系とを組み合わせた組合せ制御系であり、
前記システム同定は、前記組合せ制御系による多入力多出力の数学モデルを作成することを特徴とする請求項1に記載のプラントの故障予測方法。 - 前記システム同定した数学モデルはARXモデルであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラントの故障予測方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112017005242T5 (de) | 2016-10-17 | 2019-07-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Informationsverarbeitungsverfahren, Informationsverarbeitungsvorrichtung, Programm und Informationsverarbeitungssystem |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MY192904A (en) * | 2015-02-17 | 2022-09-14 | Fujitsu Ltd | Determination device, determination method, and determination program |
JPWO2016143072A1 (ja) * | 2015-03-10 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | プログラマブルロジックコントローラ |
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KR101768654B1 (ko) * | 2016-01-20 | 2017-08-17 | 울산과학기술원 | 전자 기기의 고장 예측 장치 및 이를 이용한 고장 예측 방법 |
FR3049045B1 (fr) * | 2016-03-18 | 2018-04-13 | Saint-Gobain Isover | Procede et dispositif de determination du taux de renouvellement d'air d'un local |
US10732620B2 (en) * | 2016-08-01 | 2020-08-04 | General Electric Company | System and method for inspecting machinery |
WO2020202338A1 (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 日本電気株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム |
CN111912638B (zh) * | 2020-06-13 | 2021-12-21 | 宁波大学 | 一种在线故障根源识别的精馏塔故障诊断方法 |
CN114240243B (zh) * | 2021-12-30 | 2022-10-11 | 无锡雪浪数制科技有限公司 | 一种基于动态系统辨识的精馏塔产品质量预测方法及装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58139206A (ja) * | 1982-02-12 | 1983-08-18 | Hitachi Ltd | プラント制御システム |
JPS5955503A (ja) * | 1982-09-25 | 1984-03-30 | Toshiba Corp | 多入出力サンプル値pid制御装置 |
JPS61275905A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-06 | Syst Sogo Kaihatsu Kk | 多入力多出力系制御用制御装置 |
JPH05149762A (ja) * | 1991-11-27 | 1993-06-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 異常診断装置 |
JPH1091211A (ja) * | 1996-09-13 | 1998-04-10 | Toshiba Corp | 制御定数調整装置 |
JP2001290508A (ja) * | 2000-04-04 | 2001-10-19 | Nippon Steel Corp | 結果予測装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
JP2003271239A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Toshiba Corp | 異常診断装置、異常予兆診断装置、及び不要事象検出装置 |
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2004
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58139206A (ja) * | 1982-02-12 | 1983-08-18 | Hitachi Ltd | プラント制御システム |
JPS5955503A (ja) * | 1982-09-25 | 1984-03-30 | Toshiba Corp | 多入出力サンプル値pid制御装置 |
JPS61275905A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-06 | Syst Sogo Kaihatsu Kk | 多入力多出力系制御用制御装置 |
JPH05149762A (ja) * | 1991-11-27 | 1993-06-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 異常診断装置 |
JPH1091211A (ja) * | 1996-09-13 | 1998-04-10 | Toshiba Corp | 制御定数調整装置 |
JP2001290508A (ja) * | 2000-04-04 | 2001-10-19 | Nippon Steel Corp | 結果予測装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
JP2003271239A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Toshiba Corp | 異常診断装置、異常予兆診断装置、及び不要事象検出装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112017005242T5 (de) | 2016-10-17 | 2019-07-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Informationsverarbeitungsverfahren, Informationsverarbeitungsvorrichtung, Programm und Informationsverarbeitungssystem |
US10962969B2 (en) | 2016-10-17 | 2021-03-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Information-processing method, information-processing device, program, and information-processing system |
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