JP5814822B2 - Abnormality diagnosis method for differential pressure / pressure combined sensor - Google Patents
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Description
この発明は、差圧測定用の差圧センサと静圧測定用の圧力センサとを備えた差圧/圧力複合センサの異常診断方法に関するものである。 The present invention relates to a method for diagnosing abnormality of a differential pressure / pressure combined sensor including a differential pressure sensor for measuring a differential pressure and a pressure sensor for measuring a static pressure.
従来より、流体の流量を測定する方法として、流路に絞りを設け、絞りの上流と下流の圧力差が流速に比例することを利用して、絞りの上流と下流の圧力差を測定して流量に変換する方法がある。このような場合、通常は差圧センサが用いられる。差圧センサは、2種類の測定圧をセンサダイアフラムに同時に受け、その差圧を検出するセンサである。一方、このような流量計測がなされるとき、静圧、すなわち大気圧を基準としたゲージ圧、又は真空圧を基準とした絶対圧を測定し、流体の密度変化の補正を同時に行うことがある。前述のとおり、差圧センサは、2点間の圧力差を測るものなので、静圧自体を測ることはできない。 Conventionally, as a method of measuring the flow rate of fluid, a restriction is provided in the flow path, and the pressure difference between the upstream and downstream of the restriction is measured by utilizing the fact that the pressure difference upstream and downstream of the restriction is proportional to the flow velocity. There is a way to convert to flow rate. In such a case, a differential pressure sensor is usually used. The differential pressure sensor is a sensor that receives two types of measurement pressures simultaneously on a sensor diaphragm and detects the differential pressure. On the other hand, when such flow rate measurement is performed, static pressure, that is, gauge pressure based on atmospheric pressure, or absolute pressure based on vacuum pressure may be measured, and fluid density change correction may be performed simultaneously. . As described above, since the differential pressure sensor measures the pressure difference between two points, it cannot measure the static pressure itself.
そこで、差圧測定用の差圧センサと静圧測定用の圧力センサとを組み合わせた差圧/圧力複合センサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この差圧/圧力複合センサでは、封入液が封止されたボディの内部空間に、差圧測定用の差圧センサと静圧測定用の圧力センサを収容している。 Therefore, a differential pressure / pressure combined sensor in which a differential pressure sensor for measuring a differential pressure and a pressure sensor for measuring a static pressure are combined has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this differential pressure / pressure combined sensor, a differential pressure sensor for measuring a differential pressure and a pressure sensor for measuring a static pressure are accommodated in an internal space of a body sealed with a sealing liquid.
この差圧/圧力複合センサは、1つのセンサで差圧と静圧を検出することができる長所を有するが、差圧センサと圧力センサの何れか一方が異常となるとセンサの検出出力の信頼性が損なわれる。そこで、従来は、例えば特許文献2に開示されているように、正常時の差圧センサの出力値を基準として差圧センサの正常時の上下限の範囲を定め、この上下限の範囲を差圧センサの出力値が逸脱すれば差圧センサの異常と判断し、同様に、正常時の圧力センサの出力値を基準として圧力センサの正常時の上下限の範囲を定め、この上下限の範囲を圧力センサの出力値が逸脱すれば圧力センサの異常と判断していた。
This combined differential pressure / pressure sensor has the advantage of being able to detect differential pressure and static pressure with a single sensor, but if either the differential pressure sensor or the pressure sensor becomes abnormal, the reliability of the sensor detection output Is damaged. Therefore, conventionally, for example, as disclosed in
しかしながら、上述した特許文献2に開示されている方法では、差圧センサの出力値と圧力センサの出力値の2つを評価指標としているため、差圧センサと圧力センサの両方に対して正常時の上下限の範囲を記憶させておかなければならず、処理も複雑となるという問題があった。
However, in the method disclosed in
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、差圧/圧力複合センサの正常/異常の判断を1つの評価指標で行うことが可能な差圧/圧力複合センサの異常診断方法を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve such problems. The object of the present invention is to provide a differential pressure capable of making a judgment of normality / abnormality of a differential pressure / pressure combined sensor with one evaluation index. An object of the present invention is to provide a method for diagnosing abnormality of a pressure composite sensor.
このような目的を達成するために本発明は、流体が流れる流路中に設けられた流量制御バルブの上流側と下流側とをバイパスする管路中に設けられ、流量制御バルブの上流側の流体圧力を第1の測定圧、流量制御バルブの下流側の流体圧力を第2の測定圧とし、第1の測定圧と第2の測定圧との差を検出する差圧センサと、第1の測定圧と基準圧との差を検出する圧力センサとを備えた差圧/圧力複合センサの異常診断方法であって、流量制御バルブの開度を全閉とし、さらに流量制御バルブの下流側を大気開放することによって、第2の測定圧を大気圧とする第1ステップと、第1ステップによって第2の測定圧が大気圧とされている状態で、差圧センサによって検出される第1の測定圧と第2の測定圧との差および圧力センサによって検出される第1の測定圧と基準圧との差を取得し、この取得した第1の測定圧と第2の測定圧との差と第1の測定圧と基準圧との差との比較結果として評価指標を求める第2ステップと、第2ステップによって求められた評価指標と予め設定されている使用限界値とを比較し、評価指標が使用限界値を超えていた場合には、差圧/圧力複合センサに異常が生じたことを知らせる第3ステップと、第3ステップにおいて評価指標が使用限界値を超えていなかった場合、使用限界値よりも低めに設定されている切替閾値と評価指標とを比較し、評価指標が切替閾値を超えていた場合には、差圧/圧力複合センサの交換を促す第4ステップとを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention is provided in a pipeline that bypasses the upstream side and the downstream side of the flow control valve provided in the flow path through which the fluid flows, A differential pressure sensor for detecting a difference between the first measured pressure and the second measured pressure , wherein the fluid pressure is a first measured pressure, and the fluid pressure downstream of the flow control valve is a second measured pressure; This is a method for diagnosing an abnormality of a differential pressure / pressure combined sensor having a pressure sensor for detecting a difference between a measured pressure and a reference pressure, wherein the flow control valve is fully closed and further downstream of the flow control valve The first step detected by the differential pressure sensor in the state where the second measured pressure is set to the atmospheric pressure by the first step by opening the atmosphere to the atmospheric pressure. The difference between the measured pressure and the second measured pressure and the pressure sensor The difference between the obtained first measured pressure and the reference pressure is acquired, and the comparison result between the obtained difference between the first measured pressure and the second measured pressure and the difference between the first measured pressure and the reference pressure The second step for obtaining the evaluation index as follows, the evaluation index obtained in the second step and the preset use limit value are compared, and if the evaluation index exceeds the use limit value, the differential pressure / A third step notifying that an abnormality has occurred in the pressure composite sensor, and a switching threshold and an evaluation index set lower than the use limit value when the evaluation index does not exceed the use limit value in the third step; And when the evaluation index exceeds the switching threshold, a fourth step for urging replacement of the differential pressure / pressure combined sensor is provided.
本発明において、例えば、基準圧を大気圧とした場合、差圧センサによって検出される第1の測定圧と第2の測定圧(大気圧)との差および圧力センサによって検出される第1の測定圧と基準圧(大気圧)との差が取得され、この取得された第1の測定圧と第2の測定圧(大気圧)との差と第1の測定圧と基準圧(大気圧)との差との比較結果として評価指標が求められる。そして、この評価指標と予め設定されている使用限界値とが比較され、評価指標が使用限界値を超えていた場合には、差圧/圧力複合センサに異常が生じたことが知らされる。評価指標が使用限界値を超えていなかった場合、使用限界値よりも低めに設定されている切替閾値と評価指標とが比較され、評価指標が切替閾値を超えていた場合には、差圧/圧力複合センサの交換が促される。この場合、差圧/圧力複合センサが正常であれば、第1の測定圧と第2の測定圧(大気圧)との差と第1の測定圧と基準圧(大気圧)との差は等しくなるはずである。したがって、第1の測定圧と第2の測定圧(大気圧)との差と第1の測定圧と基準圧(大気圧)との差との比較結果として求められる評価指標を使用限界値や切替閾値と比較することにより、1つの評価指標から差圧/圧力複合センサの異常の有無を判定することができる。 In the present invention, for example, when the reference pressure is atmospheric pressure, the difference between the first measured pressure detected by the differential pressure sensor and the second measured pressure (atmospheric pressure) and the first detected by the pressure sensor. The difference between the measured pressure and the reference pressure (atmospheric pressure) is acquired, the difference between the acquired first measured pressure and the second measured pressure (atmospheric pressure), the first measured pressure and the reference pressure (atmospheric pressure). Evaluation index is obtained as a result of comparison with the difference between Then, this evaluation index is compared with a preset use limit value, and when the evaluation index exceeds the use limit value, it is notified that an abnormality has occurred in the differential pressure / pressure combined sensor. If the evaluation index does not exceed the use limit value, the switching threshold set lower than the use limit value is compared with the evaluation index. If the evaluation index exceeds the switch threshold, the differential pressure / Exchange of pressure composite sensor is prompted. In this case, if the differential pressure / pressure combined sensor is normal, the difference between the first measurement pressure and the second measurement pressure (atmospheric pressure) and the difference between the first measurement pressure and the reference pressure (atmospheric pressure) are Should be equal. Therefore, the evaluation index obtained as a comparison result between the difference between the first measurement pressure and the second measurement pressure (atmospheric pressure) and the difference between the first measurement pressure and the reference pressure (atmospheric pressure) is used as a use limit value or By comparing with the switching threshold value, the presence / absence of abnormality of the differential pressure / pressure combined sensor can be determined from one evaluation index .
本発明において、例えば、基準圧を真空圧とした場合、差圧センサによって検出される第1の測定圧と第2の測定圧(大気圧)との差および圧力センサによって検出される第1の測定圧と基準圧(真空圧)との差が取得され、この取得された第1の測定圧と第2の測定圧(大気圧)との差と第1の測定圧と基準圧(真空圧)との差との比較結果として評価指標が求められる。そして、この評価指標と予め設定されている使用限界値とが比較され、評価指標が使用限界値を超えていた場合には、差圧/圧力複合センサに異常が生じたことが知らされる。評価指標が使用限界値を超えていなかった場合、使用限界値よりも低めに設定されている切替閾値と評価指標とが比較され、評価指標が切替閾値を超えていた場合には、差圧/圧力複合センサの交換が促される。この場合、差圧/圧力複合センサが正常であれば、第1の測定圧と第2の測定圧(大気圧)との差と第1の測定圧と基準圧(真空圧)との差は、例えば第1の測定圧と基準圧(真空圧)との差から大気圧を差し引けば、等しくなるはずである。したがって、第1の測定圧と第2の測定圧(大気圧)との差と第1の測定圧と基準圧(真空圧)との差との比較結果として求められる評価指標を使用限界値や切替閾値と比較することにより、1つの評価指標から差圧/圧力複合センサの異常の有無を判定することができる。 In the present invention, for example, when the reference pressure is a vacuum pressure, the difference between the first measured pressure detected by the differential pressure sensor and the second measured pressure (atmospheric pressure) and the first detected by the pressure sensor. The difference between the measured pressure and the reference pressure (vacuum pressure) is acquired, and the difference between the acquired first measured pressure and second measured pressure (atmospheric pressure), the first measured pressure and the reference pressure (vacuum pressure). Evaluation index is obtained as a result of comparison with the difference between Then, this evaluation index is compared with a preset use limit value, and when the evaluation index exceeds the use limit value, it is notified that an abnormality has occurred in the differential pressure / pressure combined sensor. If the evaluation index does not exceed the use limit value, the switching threshold set lower than the use limit value is compared with the evaluation index. If the evaluation index exceeds the switch threshold, the differential pressure / Exchange of pressure composite sensor is prompted. In this case, if the differential pressure / pressure combined sensor is normal, the difference between the first measurement pressure and the second measurement pressure (atmospheric pressure) and the difference between the first measurement pressure and the reference pressure (vacuum pressure) are For example, if the atmospheric pressure is subtracted from the difference between the first measured pressure and the reference pressure (vacuum pressure), they should be equal. Therefore, the evaluation index obtained as a comparison result between the difference between the first measurement pressure and the second measurement pressure (atmospheric pressure) and the difference between the first measurement pressure and the reference pressure (vacuum pressure) is used as the use limit value or By comparing with the switching threshold value, the presence / absence of abnormality of the differential pressure / pressure combined sensor can be determined from one evaluation index .
なお、本発明において、基準圧は大気圧や真空圧に限られるものではない。また、本発明において、差圧センサや圧力センサは、それぞれセンサチップとして独立したものであってもよく、1チップ上に形成されたものであってもよい。 In the present invention, the reference pressure is not limited to atmospheric pressure or vacuum pressure. In the present invention, the differential pressure sensor and the pressure sensor may be independent from each other as a sensor chip, or may be formed on one chip.
本発明によれば、第2の測定圧が大気圧とされている状態で、差圧センサによって検出される第1の測定圧と第2の測定圧との差および圧力センサによって検出される第1の測定圧と基準圧との差を取得し、この取得した第1の測定圧と第2の測定圧との差と第1の測定圧と基準圧との差との比較結果として評価指標を求め、この評価指標と予め設定されている使用限界値とを比較し、評価指標が前記使用限界値を超えていた場合には、差圧/圧力複合センサに異常が生じたことを知らせ、評価指標が使用限界値を超えていなかった場合、使用限界値よりも低めに設定されている切替閾値と評価指標とを比較し、評価指標が切替閾値を超えていた場合には、差圧/圧力複合センサの交換を促すようにしたので、差圧/圧力複合センサの正常/異常の判断を1つの評価指標で行うことが可能となり、差圧センサと圧力センサの両方に対して正常時の上下限の範囲を記憶させておく必要がなくなり、処理も簡単となる。 According to the present invention, in a state where the second measured pressure is atmospheric pressure, the difference between the first measured pressure and the second measured pressure detected by the differential pressure sensor and the first detected by the pressure sensor. The difference between the measured pressure of 1 and the reference pressure is acquired, and the evaluation index is obtained as a comparison result between the difference between the acquired first measured pressure and the second measured pressure and the difference between the first measured pressure and the reference pressure. The evaluation index is compared with a preset use limit value, and if the evaluation index exceeds the use limit value, it is notified that an abnormality has occurred in the combined differential pressure / pressure sensor, When the evaluation index does not exceed the use limit value, the switching threshold value set lower than the use limit value is compared with the evaluation index, and when the evaluation index exceeds the switch threshold value, the differential pressure / since to prompt the replacement of the pressure composite sensor, a normal differential pressure / pressure combined sensor / It is possible to perform a normal determination in one metric, it is not necessary to store the range of the upper limit of normal for both the differential pressure sensor and the pressure sensor, the processing becomes simple.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の実施に用いる流量計測機能付きバルブ100の要部の構成を示す図である。図1において、1は流体が流れる流路L1中に設けられたバルブ(流量制御バルブ)、2はバルブ1を駆動するアクチュエータ、3はアクチュエータ2の駆動を制御するコントローラ、4はバルブ1の上流側(1次側)と下流側(2次側)とをバイパスする管路L2中に設けられた差圧/圧力複合センサ、5はバルブ1の2次側を大気開放するためのバルブ(大気開放バルブ)である。なお、コントローラ3は実際にはアクチュエータ2に内蔵されているが、この例では分かり易いようにアクチュエータ2の外部に示している。また、コントローラ3はバルブ5の開閉も制御し、通常はバルブ5を全閉としている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a main part of a
図2に差圧/圧力複合センサ4の要部の断面図を示す。図2において、41は金属製のボディであり、管路L2の上流側管路L21と下流側管路L22との間に設けられている。ボディ41は、内部空間として、隔壁41−1によって区画された第1の空間41−2と第2の空間41−3とを有している。隔壁41−1には、第1の空間41−2と第2の空間41−3とを連通する貫通路41−4と、第1の空間41−2とボディ41の外部空間とを連通する連通路41−5が設けられている。第1の空間41−2の開口部41−2aには第1の金属ダイアフラム(第1の受圧ダイアフラム)42−1が設けられており、第2の空間41−3の開口部41−3aには第2の金属ダイアフラム(第2の受圧ダイアフラム)42−2が設けられている。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the main part of the differential pressure /
43は差圧センサチップであり、その中央部を薄肉状としてセンサダイアフラムS1が形成されており、このセンサダイアフラムS1の一方の面43aに対する他方の面43bに凹部43cが形成されている。差圧センサチップ43は、センサダイアフラムS1の一方の面43aを第1の受圧ダイアフラム42−1に臨むようにして、センサダイアフラムS1の他方の面43bに通ずる連通路44を隔壁41−1の貫通路41−4に連通させるようにして、第1の空間41−2に位置する隔壁41−1の壁面41−1aに台座45を介して接合されている。台座45は筒状とされており、その中空部45aと差圧センサチップ43の凹部43cとによって、センサダイアフラムS1の他方の面43bに通ずる連通路44が形成されている。差圧センサチップ43はシリコンなどから成り、台座45はシリコンやガラスなどから成る。
46は圧力センサチップであり、その中央部を薄肉状としてセンサダイアフラムS2が形成されており、このセンサダイアフラムS2の一方の面46aに対する他方の面46bに凹部46cが形成されている。圧力センサチップ46は、センサダイアフラムS2の一方の面46aを第1の受圧ダイアフラム42−1に臨むようにして、センサダイアフラムS2の他方の面46bに通ずる連通路47を隔壁41−1の連通路41−5に連通させるようにして、第1の空間41−2に位置する隔壁41−1の壁面41−1aに台座48を介して接合されている。台座48は筒状とされており、その中空部48aと圧力センサチップ46の凹部46cとによって、センサダイアフラムS2の他方の面46bに通ずる連通路47が形成されている。圧力センサチップ46はシリコンなどから成り、台座48はシリコンやガラスなどから成る。
ボディ41には、第1の空間41−2を第1の封入室49−1として、第1の圧力伝達用媒体40−1が封止されている。また、第2の空間41−3および隔壁41−1の貫通路41−4および差圧センサチップ43のセンサダイアフラムS1の他方の面43−1bに通ずる連通路44を第2の封入室49−2として、第2の圧力伝達用媒体40−2が封止されている。圧力伝達用媒体40−1,40−2としては、シリコーンオイル等の非圧縮性流体が用いられる。
The
この差圧/圧力複合センサ4では、バルブ1の1次側の流体圧力が測定圧P1として第1の受圧ダイアフラム42−1に加わり、この第1の受圧ダイアフラム42−1が受けた測定圧P1が第1の圧力伝達用媒体40−1を介して差圧センサチップ43のセンサダイアフラムS1の一方の面43aに伝達され、バルブ1の2次側の流体圧力が測定圧P2として第2の受圧ダイアフラム42−2に加わり、この第1の受圧ダイアフラム42−2が受けた測定圧P2が第2の圧力伝達用媒体40−2を介して差圧センサチップ43のセンサダイアフラムS1の他方の面43bに伝達される。その結果、差圧センサチップ43のセンサダイアフラムS1が測定圧P1と測定圧P2との圧力差に応じて撓み、その圧力差に応じた信号が差圧ΔPを示す信号(以下、この信号を差圧信号ΔPと呼ぶ)として差圧センサチップ43から出力される。この差圧信号ΔPはコントローラ3へ送られる。差圧センサチップ43のセンサダイアフラムS1には、差圧信号ΔPを出力するための構成として、圧力変化に応じて抵抗値が変化する歪抵抗ゲージが形成されている。
In this differential pressure / pressure combined
また、この差圧/圧力複合センサ4では、バルブ1の1次側の流体圧力が測定圧P1として第1の受圧ダイアフラム42−1に加わり、この第1の受圧ダイアフラム42−1が受けた測定圧P1が第1の圧力伝達用媒体40−1を介して圧力センサチップ46のセンサダイアフラムS2の一方の面46aに伝達され、ボディ1の外部空間の圧力(大気圧)が基準圧P3として圧力センサチップ46のセンサダイアフラムS2の他方の面46bに伝達される。その結果、圧力センサチップ46のセンサダイアフラムS2が測定圧P1と基準圧(大気圧)P3との圧力差に応じて撓み、その圧力差に応じた信号が静圧PGを示す信号(以下、この信号を静圧信号PGと呼ぶ)として圧力センサチップ46から出力される。この静圧信号PGはコントローラ3へ送られる。圧力センサチップ46のセンサダイアフラムS2には、静圧信号PGを出力するための構成として、圧力変化に応じて抵抗値が変化する歪抵抗ゲージが形成されている。
Further, in the differential pressure / pressure combined
コントローラ3は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、基本機能としてバルブ1の流量制御機能に加え、本実施の形態特有の機能として差圧/圧力複合センサ4の異常診断機能を有している。
The
〔流量制御機能〕
先ず、コントローラ3が有する流量制御機能について説明する。コントローラ3は、差圧/圧力複合センサ4からの差圧信号ΔPを入力とし、この入力された差圧信号ΔPに基づいて、バルブ1を流れている現在の流体の流量Qpvを計測する。そして、この計測した流量Qpvと上位から与えられる設定流量Qspとを比較し、Qpv=Qspとなるようにアクチュエータ2へ駆動指令を送り、バルブ1の開度を制御する。
[Flow control function]
First, the flow rate control function of the
〔異常診断機能〕
次に、コントローラ3が有する異常診断機能について説明する。コントローラ3は、一定期間が経過する毎に異常診断として、差圧/圧力複合センサ4の定期検査を実行する。図3にコントローラ3が実行する定期検査のフローチャートを示す。
(Abnormality diagnosis function)
Next, the abnormality diagnosis function of the
コントローラ3は、定期検査の実行日となると(ステップS101のYES)、図4に示すように、アクチュエータ2へ全閉指令を送り、バルブ(流量制御バルブ)1を全閉とし、さらにバルブ(大気開放バルブ)5へ全開指令を送り、バルブ5を全開とする(ステップS102)。これにより、バルブ1の2次側が大気開放され、図5に示すように、差圧/圧力複合センサ4における差圧センサチップ43のセンサダイアフラムS1の他方の面43bに加えられる測定圧P2が大気圧とされる。このとき、差圧センサチップ43のセンサダイアフラムS1の一方の面43aと圧力センサチップ46のセンサダイアフラムS2の一方の面46aには、バルブ1の1次側の流体圧力が測定圧P1として加わっている。
When the execution date of the periodic inspection comes (YES in step S101), the
コントローラ3は、バルブ1の2次側を大気開放させた状態(測定圧P2が大気圧とされている状態)で、その時の差圧センサチップ43からの差圧信号ΔPと圧力センサチップ46からの静圧信号PGを取得する(ステップS103)。すなわち、差圧センサチップ43によって検出される測定圧P1(1次側の流体圧力)と測定圧P2(大気圧)との差である差圧ΔPを取得し、圧力センサチップ46によって検出される測定圧P1(1次側の流体圧力)と基準圧P3(大気圧)との差である静圧PGを取得する。
In a state where the secondary side of the
そして、コントローラ3は、その取得した差圧ΔPと静圧PGとの差を評価指標ΔPGとして求める(ステップS104)。この時、差圧/圧力複合センサ4が正常であれば、取得した差圧ΔPと静圧PGとは等しく、評価指標ΔPGは零となるはずである。
And the
次に、コントローラ3は、その求めた評価指標ΔPGと予め設定されている使用限界値とを比較する(ステップS105)。ここで、評価指標ΔPGが使用限界値を超えていれば(ステップS105のYES)、直ちに警報信号を出力し(ステップS108)、差圧/圧力複合センサ4に異常が生じたことを知らせる。
Next, the
評価指標ΔPGが使用限界値を超えていなければ(ステップS105のNO)、コントローラ3は、評価指標ΔPGと切替閾値とを比較する(ステップS106)。この切替閾値は使用限界値よりも低めに設定されている。コントローラ3は、評価指標ΔPGが切替閾値を超えていれば(ステップS106のYES)、センサ交換信号を出力し(ステップS106)、差圧/圧力複合センサ4の交換を促す。評価指標ΔPGが切替閾値を超えていなければ(ステップS106のNO)、ステップS101へ戻り、定期検査を繰り返す。
If the evaluation index ΔPG does not exceed the use limit value (NO in step S105), the
このようにして、コントローラ3は、一定期間が経過する毎に異常診断として、差圧/圧力複合センサ4の定期検査を実行する。図6に評価指標ΔPGのトレンドを例示する。通常は、図6に示されるように、評価指標ΔPGは時間の経過に伴って大きくなって行く。この場合、一定期間が経過する毎に求められる評価指標ΔPGが切替閾値を超えた時点で、センサ交換信号が出力される。
In this way, the
これにより、大きな出力異常が認められる前に異常を察知して、差圧/圧力複合センサ4を交換することが可能となり、トラブルを最小限に抑えることが可能となる。また、差圧/圧力複合センサ4を使用限界直前まで有効に活用でき、交換コストを削減することが可能となる。また、評価指標ΔPGが使用限界値を超えた場合には直ちに警報信号が出力されるので、差圧/圧力複合センサ4の大きな出力異常にも速やかに対処することが可能となる。また、差圧/圧力複合センサ4を取り外して検査するなど、差圧/圧力複合センサ4の正常/異常を定期的に確認する必要もない。
As a result, it is possible to detect the abnormality before the large output abnormality is recognized and replace the combined differential pressure /
また、差圧/圧力複合センサ4の正常/異常の判断を1つの評価指標ΔPGで行うことができるので、差圧センサチップ43と圧力センサチップ46の両方に対して正常時の上下限の範囲を記憶させておく必要がなくなり、処理も簡単となる。
In addition, since the normal / abnormal judgment of the differential pressure / pressure combined
図7にコントローラ3が有する異常診断機能の機能ブロック図を示す。同図において、3−1は差圧・静圧取得部、3−2は評価指標算出部、3−3は異常判定部である。
FIG. 7 shows a functional block diagram of the abnormality diagnosis function that the
差圧・静圧取得部3−1は、一定期間が経過する毎に、アクチュエータ2にバルブ1の全閉指令を送り、さらにバルブ5に全開指令を送り、差圧センサチップ43からの差圧信号ΔPと圧力センサ46からの静圧信号PGを取得する。
The differential pressure / static pressure acquisition unit 3-1 sends a full-close command for the
評価指標算出部3−2は、差圧・静圧取得部3−1が取得した差圧信号ΔPから得られる差圧ΔPと静圧信号PGから得られる静圧PGとの差を評価指標ΔPGとして求める。 The evaluation index calculation unit 3-2 evaluates the difference between the differential pressure ΔP obtained from the differential pressure signal ΔP acquired by the differential pressure / static pressure acquisition unit 3-1 and the static pressure PG obtained from the static pressure signal PG. Asking.
異常判定部3−3は、評価指標算出部3−2からの評価指標ΔPGを入力とし、評価指標ΔPGが使用限界値を超えていれば警報信号を出力し、評価指標ΔPGが使用限界値を超えておらず、切替閾値を超えていればセンサ交換信号を出力する。 The abnormality determination unit 3-3 receives the evaluation index ΔPG from the evaluation index calculation unit 3-2, outputs an alarm signal if the evaluation index ΔPG exceeds the use limit value, and the evaluation index ΔPG indicates the use limit value. If it does not exceed the switching threshold value, a sensor replacement signal is output.
なお、上述した実施の形態において、コントローラ3からのセンサ交換信号や警報信号は、通信で上位装置へ送るようにしてもよく、流量計測機能付きバルブ100においてその信号に基づく表示を行わせるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the sensor replacement signal and the alarm signal from the
また、上述した実施の形態では、基準圧P3を大気圧とし静圧PGとしてゲージ圧を測定するものとしたが、基準圧P3を真空圧とし静圧PGとして絶対圧を測定するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the gauge pressure is measured using the reference pressure P3 as the atmospheric pressure and the static pressure PG. However, the absolute pressure may be measured using the reference pressure P3 as the vacuum pressure and the static pressure PG. Good.
図8に静圧PGとして絶対圧を測定するようにした場合の差圧/圧力複合センサ4の要部の断面図を示す。以下、図2に示した差圧/圧力複合センサ4と区別するために、図2に示した差圧/圧力複合センサ4を差圧/圧力複合センサ4Aとし、図8に示した差圧/圧力複合センサ4を差圧/圧力複合センサ4Bとする。
FIG. 8 shows a cross-sectional view of the main part of the differential pressure / pressure combined
この差圧/圧力複合センサ4Bでは、差圧/圧力複合センサ4Aがボディ41に連通路41−5を設けていたのに対し、この連通路41−5をボディ41からなくし、圧力センサチップ46のセンサダイアフラムS2の他方の面46bに通ずる連通路47を真空としている。これにより、基準圧P3が真空圧とされ、絶対圧を示す静圧信号PGがコントローラ3へ送られるものとなる。
In this differential pressure / pressure combined
この差圧/圧力複合センサ4Bでは、静圧信号PGから得られる静圧PG(絶対圧)から大気圧を差し引いた値を静圧PG’として求め、差圧信号ΔPから得られる差圧ΔPとその求めた静圧PG’との差を評価指標ΔPGとして求める。この時、差圧/圧力複合センサ4Bが正常であれば、差圧ΔPと静圧PG’とは等しく、評価指標ΔPGは零となるはずである。したがって、差圧ΔPと静圧PG’との差を評価指標ΔPGとすることにより、上述した実施の形態と同様にして差圧/圧力複合センサ4Bの異常の有無を判定することができる。
In this differential pressure / pressure combined
なお、この場合、静圧PG(絶対圧)から差し引く大気圧は、標準大気圧としてもよいし、その時の大気圧としてもよい。また、差圧信号ΔPから得られる差圧ΔPに大気圧を加算した値を差圧ΔP’として求め、この求めた差圧ΔP’と静圧信号PGから得られる静圧PG(絶対圧)との差を評価指標ΔPGとして求めるようにしてもよい。 In this case, the atmospheric pressure subtracted from the static pressure PG (absolute pressure) may be the standard atmospheric pressure or the atmospheric pressure at that time. Further, a value obtained by adding the atmospheric pressure to the differential pressure ΔP obtained from the differential pressure signal ΔP is obtained as a differential pressure ΔP ′, and the obtained differential pressure ΔP ′ and the static pressure PG (absolute pressure) obtained from the static pressure signal PG are obtained. May be obtained as the evaluation index ΔPG.
また、上述した実施の形態では、差圧センサを差圧センサチップ43とし、圧力センサを圧力センサチップ46とし、ボディ41内にそれぞれ独立して収容するようにしたが、差圧センサと圧力センサを1チップ上に形成して1つのセンサチップとし、このセンサチップをボディ41内に収容するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the differential pressure sensor is the differential
また、上述した実施の形態では、差圧センサチップ43や圧力センサチップ46を圧力変化に応じて抵抗値が変化する歪抵抗ゲージを形成したタイプとしたが、静電容量式のセンサチップとしてもよい。静電容量式のセンサチップは、所定の空間(容量室)を備えた基板と、その基板の空間上に配置されたダイアフラムと、基板に形成された固定電極と、ダイアフラムに形成された可動電極とを備えている。ダイアフラムが圧力を受けて変形することで、可動電極と固定電極との間隔が変化してその間の静電容量が変化する。
In the above-described embodiment, the differential
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
[Extension of the embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.
1…バルブ(流量制御バルブ)、2…アクチュエータ、3…コントローラ、L1…流路、L2…管路、L21…上流側管路、L22…下流側管路、4(4A,4B)…差圧/圧力複合センサ、5…バルブ(大気開放バルブ)、40−1…第1の圧力伝達用媒体、40−2…第2の圧力伝達用媒体、41…ボディ、41−1…隔壁、41−2…第1の空間、41−3…第2の空間、41−4…貫通路、41−5…連通路、42−1…第1の受圧ダイアフラム、42−2…第2の受圧ダイアフラム、43…差圧センサチップ、S1…センサダイアフラム、44…連通路、45…台座、46…圧力センサチップ、S2…センサダイアフラム、47…連通路、48…台座、49−1…第1の封入室、49−2…第2の封入室、3−1…差圧・静圧取得部、3−2…評価指標算出部、3−3…異常判定部、100…流量計測機能付きバルブ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記流量制御バルブの開度を全閉とし、さらに前記流量制御バルブの下流側を大気開放することによって、前記第2の測定圧を大気圧とする第1ステップと、
前記第1ステップによって前記第2の測定圧が大気圧とされている状態で、前記差圧センサによって検出される前記第1の測定圧と第2の測定圧との差および前記圧力センサによって検出される前記第1の測定圧と基準圧との差を取得し、この取得した第1の測定圧と第2の測定圧との差と第1の測定圧と基準圧との差との比較結果として評価指標を求める第2ステップと、
前記第2ステップによって求められた評価指標と予め設定されている使用限界値とを比較し、前記評価指標が前記使用限界値を超えていた場合には、前記差圧/圧力複合センサに異常が生じたことを知らせる第3ステップと、
前記第3ステップにおいて前記評価指標が前記使用限界値を超えていなかった場合、前記使用限界値よりも低めに設定されている切替閾値と前記評価指標とを比較し、前記評価指標が前記切替閾値を超えていた場合には、前記差圧/圧力複合センサの交換を促す第4ステップと
を備えることを特徴とする差圧/圧力複合センサの異常診断方法。 Provided in a conduit that bypasses the upstream side and the downstream side of the flow rate control valve provided in the flow path through which the fluid flows, the fluid pressure upstream of the flow rate control valve is the first measured pressure, and the flow rate control A differential pressure sensor for detecting a difference between the first measured pressure and the second measured pressure, using a fluid pressure downstream of the valve as a second measured pressure, and a difference between the first measured pressure and a reference pressure An abnormality diagnosis method for a differential pressure / pressure combined sensor comprising a pressure sensor for detecting
A first step in which the opening of the flow control valve is fully closed, and the downstream side of the flow control valve is opened to the atmosphere so that the second measured pressure is atmospheric pressure;
In the state where the second measured pressure is atmospheric pressure by the first step , the difference between the first measured pressure and the second measured pressure detected by the differential pressure sensor and the pressure sensor are detected. The difference between the first measured pressure and the reference pressure is acquired, and the difference between the acquired first measured pressure and the second measured pressure is compared with the difference between the first measured pressure and the reference pressure. As a result, a second step for obtaining an evaluation index ,
The evaluation index obtained in the second step is compared with a preset use limit value, and if the evaluation index exceeds the use limit value, there is an abnormality in the differential pressure / pressure combined sensor. A third step to let it happen,
When the evaluation index does not exceed the usage limit value in the third step, the switching threshold set lower than the usage limit value is compared with the evaluation index, and the evaluation index is the switching threshold. A differential pressure / pressure combined sensor abnormality diagnosis method , comprising: a fourth step that prompts replacement of the combined differential pressure / pressure sensor .
前記基準圧は大気圧であり、
前記第2ステップは、
前記第1ステップによって前記第2の測定圧が大気圧とされている状態で、前記差圧センサによって検出される前記第1の測定圧と第2の測定圧との差および前記圧力センサによって検出される前記第1の測定圧と基準圧との差を取得し、この取得した第1の測定圧と第2の測定圧との差と第1の測定圧と基準圧との差との比較結果として前記評価指標を求める
ことを特徴とする差圧/圧力複合センサの異常診断方法。 The abnormality diagnosis method for a differential pressure / pressure combined sensor according to claim 1,
The reference pressure is atmospheric pressure,
The second step includes
In the state where the second measured pressure is atmospheric pressure by the first step , the difference between the first measured pressure and the second measured pressure detected by the differential pressure sensor and the pressure sensor are detected. The difference between the first measured pressure and the reference pressure is acquired, and the difference between the acquired first measured pressure and the second measured pressure is compared with the difference between the first measured pressure and the reference pressure. As a result, the evaluation index is obtained. An abnormality diagnosis method for a differential pressure / pressure combined sensor.
前記基準圧は真空圧であり、
前記第2ステップは、
前記第1ステップによって前記第2の測定圧が大気圧とされている状態で、前記差圧センサによって検出される前記第1の測定圧と第2の測定圧との差および前記圧力センサによって検出される前記第1の測定圧と基準圧との差を取得し、この取得した第1の測定圧と第2の測定圧との差と第1の測定圧と基準圧との差との比較結果として前記評価指標を求める
ことを特徴とする差圧/圧力複合センサの異常診断方法。 The abnormality diagnosis method for a differential pressure / pressure combined sensor according to claim 1,
The reference pressure is a vacuum pressure,
The second step includes
In the state where the second measured pressure is atmospheric pressure by the first step , the difference between the first measured pressure and the second measured pressure detected by the differential pressure sensor and the pressure sensor are detected. The difference between the first measured pressure and the reference pressure is acquired, and the difference between the acquired first measured pressure and the second measured pressure is compared with the difference between the first measured pressure and the reference pressure. As a result, the evaluation index is obtained. An abnormality diagnosis method for a differential pressure / pressure combined sensor.
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