JP6630488B2

JP6630488B2 - 判定器、及び、判定方法

Info

Publication number: JP6630488B2
Application number: JP2015084966A
Authority: JP
Inventors: 弘宜河原
Original assignee: Tlv Co Ltd
Current assignee: Tlv Co Ltd
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2035-04-17
Also published as: JP2016205461A

Description

本発明は、蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップの状態を判定する判定器、及び、蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップの状態を判定する判定方法に関する。

従来から、蒸気トラップが閉塞状態（つまり、復水が円滑に排出されない状態）であることを判定するため、蒸気トラップに温度センサを設けて、蒸気トラップの温度が所定温度より低下したときに蒸気トラップが閉塞状態であると判定していた。つまり、蒸気トラップが閉塞状態になるとトラップ内部に復水が滞留して、滞留した復水が放熱により温度低下することで蒸気トラップの温度も低下するという現象に基づき、蒸気トラップの温度低下を検出することで蒸気トラップが閉塞状態であると判定する。そして、閉塞状態と判定された蒸気トラップに対して修理・交換が行われる。

しかし、蒸気トラップの温度低下は、蒸気トラップが閉塞状態であるときだけでなく、蒸気トラップが配備される蒸気使用機器への蒸気の供給が停止するなどにより蒸気トラップが休止状態となったときにも生じる。このため、温度が所定温度より低下したときに閉塞状態と判定することとすると、単に休止状態にある蒸気トラップを閉塞状態と判定してしまう虞がある。

この問題に対し、特開２００３−１３０２８９号公報（特許文献１）には、蒸気トラップの上流側の適当箇所に蒸気供給検出手段（開閉センサや圧力センサ）を設け、温度に加えて蒸気供給の有無を検知することにより、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定する装置が開示されている。

特開２００３−１３０２８９号公報

上記特許文献１の装置によれば、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定することはできるが、温度センサに加え、開閉センサや圧力センサなどが必要となり、部材点数やコストが増大する問題があった。

そこで、部材点数を増やすことなく、蒸気トラップの温度情報のみで蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定できる判定器、及び、判定方法の実現が望まれる。

本発明に係る蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップの状態を判定する判定器は、前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているか否かを判定し、前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているときに、前記蒸気トラップの時間に対する傾きが前記設定値以上であるときは前記蒸気トラップが閉塞状態にあると判定し、前記傾きが設定値未満であるときは前記蒸気トラップが休止状態にあると判定する。
また、本発明に係る蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップの状態を判定する他の判定器は、前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているか否かを判定し、前記蒸気トラップが温度低下を開始してから、又は、前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回ってから、前記蒸気トラップの温度が設定温度より低い温度で安定するまでに要する時間である安定時間が、所定の設定時間より短いときは前記蒸気トラップが休止状態にあると判定し、前記安定時間が前記設定時間より長いときは前記蒸気トラップが閉塞状態にあると判定する。

上記課題にかんがみ、発明者は、蒸気トラップが閉塞状態であっても休止状態であっても、いずれも温度低下が起こるものの、その温度の時間変化パターンが蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかで異なることを見出した（図１，２参照）。そこで、上記構成によれば、蒸気トラップの温度の時間変化パターンに基づくことで、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定可能であるから、従来のように温度センサ以外の検出手段を用いることなく、蒸気トラップの温度情報のみで蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定できる。これにより、温度センサ以外の検出手段を別途蒸気トラップの上流側に設けることによる部材点数やコストの増大を効果的に回避することができる。

ここで、温度の時間変化パターンとは、単なる温度低下率（傾き）の値や、温度の低下が始まりやがて温度が低温で安定するまでに要する時間や、温度が低温で安定するまでに温度がどのようなパターンで変化するか（例えば、最初は変化が緩やかで徐々に変化が大きくなる、一律の低下率で温度低下する、など）といったことも含む概念である。

蒸気トラップの温度は、その状態が正常であっても一定の値をとるのでなくある程度上下変動するため、正常な蒸気トラップの温度が上下変動しているのを、誤ってその蒸気トラップが閉塞状態にある又は休止状態にあると判定する虞がある。そして、この構成によれば、蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているときに、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定するから、設定温度を正常な蒸気トラップがとりうる温度よりも低い温度にすることで、正常な蒸気トラップの温度の上下変動を、誤って閉塞状態又は休止状態と誤判定することを効果的に抑制できる。

発明者は、温度の時間変化パターンの違いの一つとして、蒸気トラップが温度低下を開始してからその温度が設定温度より低い温度で安定するまでに要する時間、及び、蒸気トラップの温度が設定温度を下回ってからその温度が設定温度より低い温度で安定するまでに要する時間が、蒸気トラップが休止状態にあるときのほうが蒸気トラップが閉塞状態にあるときよりも短いことを見出した。そこで、この構成によれば、両者の低温で安定するまでに要するいずれかの時間の違いを利用することで、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを容易かつ画一的に判定することができる。

発明者は、温度の時間変化パターンの違いの一つとして、蒸気トラップが休止状態にあるときのほうが、蒸気トラップが閉塞状態にあるときよりも、温度の傾きが小さい（温度低下率が大きい）ことを見出した。そこで、この構成によれば、両者の温度の傾きの違いを利用して、温度の傾きが設定値以上か設定値未満かを判定することで、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを容易かつ画一的に判定することができる。

本発明に係る蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップの状態を判定する判定方法は、前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているか否かを判定し、前記蒸気トラップが温度低下を開始してから、又は、前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回ってから、前記蒸気トラップの温度が設定温度より低い温度で安定するまでに要する時間である安定時間が、所定の設定時間より短いときは前記蒸気トラップが休止状態にあると判定し、前記安定時間が前記設定時間より長いときは前記蒸気トラップが閉塞状態にあると判定する。

つまり、上記構成によれば、本発明に係る判定器を好適に実施することができて、これにより、本発明に係る判定器で得られる前述の作用効果を効果的に得ることができる。

蒸気トラップの表面温度の時間変化の一例を示す図蒸気トラップの表面温度の時間変化の一例を示す図

本発明に係る判定器及び判定方法について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る判定器は、蒸気トラップの温度に基づいて蒸気トラップの状態を判定する判定器である。この判定器では、蒸気トラップの温度の時間変化パターンに基づいて、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定する。これにより、部材点数を増やすことなく、蒸気トラップの温度情報のみで蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定できる。以下、本実施形態に係る判定器及び判定方法について詳細に説明する。

本実施形態に係る判定器は、蒸気トラップの温度に基づいて蒸気トラップの状態を判定可能なものであり、図示は省略するが、プラントに分散配備された蒸気トラップの状態を検出する各検出器からの検出信号が入力される入力部と、検出器による検出結果を蓄積的に記憶する記憶部と、検出結果に基づき蒸気トラップの状態を判定する判定部とを備える。

検出器は各蒸気トラップに装備されており、少なくとも温度を検出するものであり、本実施形態では蒸気トラップの温度と超音波振動（以下、単に振動と称する）とを検出し、その検出信号を判定器に無線通信により送信する。検出器は定期的に蒸気トラップの温度及び振動を検出する構成としてあり、検出動作ごとにその検出信号を判定器に送信する構成としてある。このため、本実施形態に係る判定器には定期的に検出信号が入力され、その記憶部が検出信号に基づく温度・振動を定期的に記憶する。その結果、記憶部には蒸気トラップの温度・振動の時間変化が記憶された状態となる。

なお、本実施形態に係る判定器は、可搬式の装置や、据え置きのコンピュータなどどのようなものであってもよく、また、検出器と一体となっていてもよい。また、上記のような入力部や記憶部を備えるものに限定されず、他の装置に記憶された蒸気トラップの温度などの時間変化から蒸気トラップの状態を判定する判定機能のみを有するものであってもよい。

本実施形態に係る判定器では、その判定部は、基本的には、各時点での蒸気トラップの温度及び振動に基づいて、蒸気トラップの状態を判定する。具体的には、検出された振動が設定値を超えているか否かを判定するとともに、蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているか否かを判定する。振動が設定値を超えている場合に蒸気漏れ状態であると判定し、温度が設定温度を下回っている場合に閉塞状態又は休止状態であると判定し、それ以外の場合に正常状態であると判定する。

そして、蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているときに（閉塞状態又は休止状態であると判定したときに）、さらに、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定する。具体的には、記憶部に記憶された蒸気トラップの温度の時間変化から、その蒸気トラップの温度の時間変化パターンに基づいて、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定する。

つまり、発明者は、蒸気トラップが閉塞状態であっても休止状態であっても、いずれも温度低下するものの、その温度の時間変化パターンが蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかで異なることを見出し、本実施形態では、蒸気トラップの温度低下パターンに基づいて、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかの判定を行う。そして、本実施形態では、温度の時間変化パターンの一例として、蒸気トラップが温度低下を開始してから、蒸気トラップの温度が設定温度より低い温度で安定する（所定温度幅で安定する）までに要する時間（以下、安定時間と称する）が、蒸気トラップが休止状態にあるときのほうが蒸気トラップが閉塞状態にあるときよりも短いことを利用して、安定時間に基づいて、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかの判定を行う。具体的には、安定時間が設定時間より短いときは蒸気トラップが休止状態にあると判定し、安定時間が設定時間より長いときは蒸気トラップが閉塞状態にあると判定する。なお、蒸気トラップの温度が安定したかどうかは単位時間当たりの温度変化量がある設定値未満となったかどうかにより判定すればよい。

本実施形態に係る判定器による蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかの判定について、具体例として蒸気トラップの表面温度の時間変化から判定を行う例を説明する。なお、蒸気トラップの温度としては、表面温度に限られず、蒸気トラップの入口側の温度や出口側の温度などを用いてもよい。

図１は、記憶部に蓄積に保存されたある蒸気トラップの表面温度の時間変化を示す。図中Ｔｆが、蒸気トラップが閉塞状態又は休止状態であると判定するための設定温度を意味する。図１には、設定温度を下回っている時間帯として時間帯ａ１と時間帯ａ２と時間帯ａ３の３つが存在する。そして、図２は、各時間帯ａ１〜ａ３における、設定温度Ｔｆより高い正常範囲の温度から、設定温度Ｔｆより低い温度で安定する状態に至るまでの温度の時間変化を示す。

図２から明らかなように、時間帯ａ１と時間帯ａ２とにおける安定時間ｔ１，ｔ２と時間帯ａ３における安定時間ｔ３とを比較すると、時間帯ａ１と時間帯ａ２との安定時間ｔ１，ｔ２の方が小さい。判定器では、時間帯ａ１と時間帯ａ２との安定時間ｔ１，ｔ２と時間帯ａ３の安定時間ｔ３との間の時間に、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかの判定に用いる設定時間ｔ０を設定してある（つまり、ｔ１，ｔ２＜ｔ０＜ｔ３）。そして、本実施形態に係る判定器では、安定時間が設定時間より短いときは蒸気トラップが休止状態にあると判定し、安定時間が設定時間より長いときは蒸気トラップが閉塞状態にあると判定するから、設定時間ｔ０より安定時間ｔ１，ｔ２が短い時間帯ａ１と時間帯ａ２とが休止状態であると判定され、設定時間ｔ０より安定時間ｔ３が長い時間帯ａ３が閉塞状態であると判定される。

このように、本実施形態に係る判定器では、蒸気トラップの温度情報のみで蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定できる。これにより、検出器以外の他の検出手段を別途蒸気トラップの上流側に設ける必要がなく、部材点数やコストの増大を回避して蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定できる。また、安定時間に基づくことにより、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを容易に且つ画一的に判定することができる。

また、蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているときに、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定するから、正常な蒸気トラップにおける温度の上下変動を誤判定することを抑制してある。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る判定器及び判定方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、蒸気トラップの温度が温度低下を開始してから蒸気トラップの温度が設定温度より低い温度で安定するまでに要する安定時間に基づいて、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、蒸気トラップの温度が設定温度Ｔｆを下回ってから蒸気トラップの温度が設定温度Ｔｆより低い温度で安定するまでに要する時間（第２安定時間と称する）に基づいて、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定する構成としてもよい。具体的には、第２安定時間は蒸気トラップが休止状態にあるときのほうが蒸気トラップが閉塞状態にあるときよりも短いことを利用して、第２安定時間が予め定めた設定時間より短いときは蒸気トラップが休止状態にあると判定し、安定時間が設定時間より長いときは蒸気トラップが閉塞状態にあると判定すればよい。
また、温度の時間変化パターンの一例として、蒸気トラップが休止状態にあるときのほうが、蒸気トラップが閉塞状態にあるときよりも、温度の傾きが小さい（温度低下率が大きい）ことを利用して、蒸気トラップの温度の傾きが設定値以上であるときは蒸気トラップが閉塞状態にあると判定し、蒸気トラップの温度の傾きが設定値未満であるときは蒸気トラップが休止状態にあると判定してもよい。これにより、両者の温度の傾きの違いを利用して、温度の傾きが設定値以上か設定値未満かを判定することで、蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを容易かつ画一的に判定することができる。ここで、判定に用いる傾きとは、蒸気トラップの温度が設定温度を下回った区間における傾き、蒸気トラップの温度が設定温度を下回っている時点の前後にわたる温度から最小二乗法により作成した回帰直線の傾き、温度が設定温度を下回ってからなど、特に限定されない。
その他、他の温度の時間変化パターン（例えば、最初は低下率が緩やかで徐々に低下率が大きくなる、一律の低下率で低下する、などの低下パターンの違い）に基づいて蒸気トラップが閉塞状態にあるか休止状態にあるかを判定してもよい。また、蒸気トラップの温度が設定温度を下回る前の段階（閉塞状態又は休止状態であると判定する前の段階）で、初期の時間変化パターンに基づいて休止や閉塞の予兆を捉えることもできる。この場合、例えばプラント内の異常を早期に検知することができ、ひいてはプラントの安定操業に繋げることが可能となる。

（２）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、例えば蒸気トラップの状態を監視するのに利用することができる。

Ｔｆ設定温度

Claims

蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップの状態を判定する判定器であって、
前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているか否かを判定し、
前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているときに、
前記蒸気トラップの温度の時間に対する傾きが設定値以上であるときは前記蒸気トラップが閉塞状態にあると判定し、前記傾きが前記設定値未満であるときは前記蒸気トラップが休止状態にあると判定する判定器。
蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップの状態を判定する判定器であって、
前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているか否かを判定し、
前記蒸気トラップが温度低下を開始してから、又は、前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回ってから、前記蒸気トラップの温度が設定温度より低い温度で安定するまでに要する時間である安定時間が、所定の設定時間より短いときは前記蒸気トラップが休止状態にあると判定し、前記安定時間が前記設定時間より長いときは前記蒸気トラップが閉塞状態にあると判定する判定器。
蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップの状態を判定する判定方法であって、
前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回っているか否かを判定し、
前記蒸気トラップが温度低下を開始してから、又は、前記蒸気トラップの温度が設定温度を下回ってから、前記蒸気トラップの温度が設定温度より低い温度で安定するまでに要する時間である安定時間が、所定の設定時間より短いときは前記蒸気トラップが休止状態にあると判定し、前記安定時間が前記設定時間より長いときは前記蒸気トラップが閉塞状態にあると判定する判定方法。