JP6480948B2 - 熱撮像を使用したプロセス導管異常検知 - Google Patents
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Description
本発明は、プロセス制御の診断及び産業プロセスにおいて使用されるタイプの監視システムに関する。より詳細には、本発明は、産業プロセスにおける熱撮像に基づく診断に関する。
産業プロセスは、種々のプロセス流体の製造及び移動の際に使用される。このような設備では、配管は、収容器又は他の容器などの、種々の場所の間でプロセス流体を伝送するために使用される。配管、収容器、並びに他のタイプの容器が、プロセス導管の例である。
プロセス導管の状態を検知する診断フィールドデバイスは、プロセス導管からの赤外線を受け、応答して複数のピクセル出力を提供するように構成された複数のピクセルを含んだ赤外線検知装置を含む。複数のピクセルの第1のピクセルは、プロセス導管上の第1の場所から赤外線を受けるように構成される。複数のピクセルの第2のピクセルは、プロセス導管上の第2の場所から赤外線を受けるように構成される。メモリは、第1のピクセルからの出力を第1の場所の第1の温度に関連づけ、第2のピクセルからの出力を第2の場所の第2の温度に関連づける熱プロファイル情報を包含する。マイクロプロセッサは、第1及び第2のピクセルからの出力に基づいてプロセス異常を識別する。出力電気回路は、識別されたプロセス異常を指示する診断出力を提供する。
背景のセクションにおいて述べられたように、プロセス導管の赤外線表面測定は、典型的に、オペレータが携帯型熱撮像デバイスを携行して産業プラントを実際に歩くことを必要とする。オペレータは、プロセスの限界点から手動でデータを収集するために熱撮像デバイスを使用する。これらの限界点が継続的に監視されない場合には、温度は、導管を製作するために使用された材料の限界を超え、プラントの早期シャットダウンにつながる故障の原因となることがあり得る。より詳細に下で説明されるように、産業プロセスの要素に物理的に結合する温度センサを利用することよりも熱撮像に基づいて、産業プロセスにおいて使用されるプロセス導管の異常を識別することができる診断デバイスが提供される。これは、プロセスの自動化された監視を可能にし、オペレータが実際にプロセスを検査することを必要としない。例示的な一実施形態では、赤外線アレイが、産業プロセスの熱画像を得るために使用される。診断電気回路は、熱画像を監視することによって診断を実行する。熱画像の変動は、故障している導管に相関し得る。
Claims (19)
- 産業プロセスのプロセス流体を伝達するプロセス導管の状態を検知する診断フィールドデバイスであって、
プロセス導管からの赤外線を受け、応答して複数のピクセル出力を提供するように構成された複数のピクセルを含んだ赤外線検知装置であり、複数のピクセルの第1のピクセルが、プロセス導管上の第1の場所から赤外線を受けるように構成され、複数のピクセルの第2のピクセルが、プロセス導管上の第2の場所から赤外線を受けるように構成され、第3のピクセルが、プロセス導管上の第3の場所から赤外線を受け、応答して出力を提供するように構成された赤外線検知装置と、
工業プロセスの通常作動の間の第1、第2及び第3のピクセルからの出力に関連づけられた熱プロファイル情報を包含するメモリと、
第1、第2及び第3のピクセルからの出力からメモリに包含される熱プロファイル情報を減算することによって、第1、第2及び第3のピクセルからの出力を正規化するように構成されたマイクロプロセッサであって、さらに第1、第2及び第3のピクセルからの正規化された出力間の非線状関係並びに熱プロファイル情報に基づいて、プロセス導管の状態に関連づけられたプロセス異常を識別するように構成されたマイクロプロセッサと、
識別されたプロセス異常を指示する診断出力を提供するように構成された出力電気回路と、
を含む診断フィールドデバイス。 - 赤外線検知装置が、ピクセルのアレイを含む、請求項1に記載の診断フィールドデバイス。
- 第1の場所の画像が第1の複数のピクセルを使用して得られ、第2の場所の画像が第2の複数のピクセルを使用して得られる、請求項2に記載の診断フィールドデバイス。
- 異常検知が、第1の複数のピクセルからの出力の第1の平均及び第2の複数のピクセルからの出力の第2の平均に基づく、請求項3に記載の診断フィールドデバイス。
- 導管上の第3の場所の画像を得るように配列された第3の複数のピクセルを含み、異常検知が更に、第3の複数のピクセルからの出力の平均の関数である、請求項4に記載の診断フィールドデバイス。
- 第1、第2、及び第3の複数のピクセルが、導管の画像スライスを得るように配列される、請求項5に記載の診断フィールドデバイス。
- 診断出力が、導管の切迫した故障に関連した情報を含む、請求項1に記載の診断フィールドデバイス。
- 診断出力が、プロセス導管がメンテナンスを必要とすることを指示する情報を含む、請求項1に記載の診断フィールドデバイス。
- プロセス異常が、第1及び第2のピクセルからの出力間の相対変化レートに基づいて検知される、請求項1に記載の診断フィールドデバイス。
- 診断出力が、プロセス流体の流速の変化が生じたことを指示する情報を含む、請求項9に記載の診断フィールドデバイス。
- 診断出力が、導管内の材料の蓄積が生じたことを指示する情報を含む、請求項9に記載の診断フィールドデバイス。
- 導管がプロセス配管を含む、請求項9に記載の診断フィールドデバイス。
- 診断出力が、プロセス制御ループ上に提供される、請求項9に記載の診断フィールドデバイス。
- 出力電気回路が、受けた赤外線に基づいて導管の温度を指示する出力を更に提供する、請求項1に記載の診断フィールドデバイス。
- 出力電気回路が、プロセス制御ループ上に出力を提供する、請求項1に記載の診断フィールドデバイス。
- プロセス制御ループが、無線プロセス制御ループを含む、請求項15に記載の診断フィールドデバイス。
- 固定場所に診断フィールドデバイスを取り付けるために取り付け部を含む、請求項1に記載の診断フィールドデバイス。
- 継続的にプロセス導管を監視するように構成される、請求項1に記載の診断フィールドデバイス。
- 診断フィールドデバイスを使用して産業プロセスのプロセス流体を伝達するプロセス導管の状態を検知する方法であって、
プロセス導管からの赤外線を受け、応答して複数のピクセル出力を提供するように構成された複数のピクセルを有した赤外線検知装置で赤外線を受ける工程であり、複数のピクセルの第1のピクセルが、プロセス導管上の第1の場所から赤外線を受けるように構成され、複数のピクセルの第2のピクセルが、プロセス導管上の第2の場所から赤外線を受けるように構成され、第3のピクセルが、プロセス導管上の第3の場所から赤外線を受け、応答して出力を提供するように構成された工程と、
工業プロセスの通常作動の間の第1、第2及び第3のピクセルからの出力に関連づけられた熱プロファイル情報をメモリから検索する工程と、
第1、第2及び第3のピクセルからの出力から熱プロファイル情報を減算することによって、第1、第2及び第3のピクセルからの出力を正規化する工程と、
第1、第2及び第3のピクセルからの正規化された出力間の非線状関係並びに熱プロファイル情報に基づいて異常を識別する工程と、
プロセス異常を指示する診断出力を提供する工程と、を含む方法。
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