JP6753791B2 - メンテナンス時期予測装置、流量制御装置およびメンテナンス時期予測方法 - Google Patents
メンテナンス時期予測装置、流量制御装置およびメンテナンス時期予測方法 Download PDFInfo
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Description
また、本発明のメンテナンス時期予測装置の1構成例において、前記不可制御時間推定部は、前記バルブ開度取得部によって取得される前記バルブの開度が上限に到達するまでの時間を、前記不可制御状態になるまでの時間として推定することを特徴とするものである。
また、本発明のメンテナンス時期予測装置の1構成例において、前記関数は、前記バルブの開度と前記流体の流量との非線形な関係を近似した関数であり、前記バルブの開度に関する項が指数関数で表されることを特徴とするものである。
また、本発明のメンテナンス時期予測装置の1構成例において、前記関数は、前記バルブの開度と前記流体の流量との非線形な関係を近似した関数であり、前記バルブの開度に関する項が分数関数で表されることを特徴とするものである。
また、本発明のメンテナンス時期予測装置の1構成例は、前記不可制御時間推定部によって推定された時間を数値表示する推定結果出力部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のメンテナンス時期予測装置の1構成例は、前記不可制御時間推定部によって推定された時間が予め規定された閾値時間未満になったときに、警報を発する推定結果出力部をさらに備えることを特徴とするものである。
マスフローコントローラの用途は、多くのケースで予め限定的に決められた目標流量に流体の流量を安定して維持することである。したがって、そのような用途を前提にすれば、フィルタの詰まりの影響などを信頼性の高い検出条件で推定できる。具体的には、予め規定された目標流量(複数とおりの目標流量がある場合は最大目標流量が目安)に安定して維持されている状態を概ね一定間隔(例えば24時間置き)で検出し、その条件におけるバルブ開度指示信号を取得する。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。特許文献2には、マスフローコントローラに設けられたバルブの開度を時間的に直線的に変化させた場合に、高開度側ほど流路を流れる流体の流量体積が少ないことが示されている。このように、バルブ開度MVと流量PVとは、非線形な関係であり、高開度側ほど開度MVの変化量に対して、流量PVの変化量が減少することが知られている。このようなマスフローコントローラの特性の概略を図1に示す。なお、図1の例では、流量PVを0〜100%の値に正規化している。図1に示したような特性は、非線形な収束現象なので、次式の指数関数で表現できる。
PV=K{1.0−exp(−MV/A)} ・・・(1)
PV=104.0{1.0−exp(−MV/30.0)} ・・・(2)
K1=PVx/{1.0−exp(−MV1/A)}
=60.0/{1.0−exp(−25.8/30.0)}=104.0
・・・(3)
K2=PVx/{1.0−exp(−MV2/A)}
=60.0/{1.0−exp(−29.4/30.0)}=96.0
・・・(4)
MV3=−Aln{1.0−(PVx/K3)}
=−30.0ln{1.0−(60.0/88.0)}=34.4
・・・(5)
Kh=PVx/{1.0−exp(−MV/A)}
=60.0/{1.0−exp(−100.0/30.0)}=62.2
・・・(6)
Th=nΔT(Kh−K2)/(K2−K1)
=3×24.0(62.2−96.0)/(96.0−104.0)=304.0
・・・(7)
Th=nΔT(Kh−K3)/(K3−K2)
=3×24.0(62.2−88.0)/(88.0−96.0)=232.0
・・・(8)
式(1)〜式(8)の計算によれば、目標流量PVx=60.0%を維持するためのバルブ開度は、時間の経過に伴って図2のように変化することになる。
K1=PVx/{1.0−exp(−MV1/A)} ・・・(9)
K2=PVx/{1.0−exp(−MV2/A)} ・・・(10)
Kh=PVx/{1.0−exp(−100.0/A)} ・・・(11)
Th=nΔT(Kh−K2)/(K2−K1) ・・・(12)
PV=K[{−A/(MV+B)}+C]
=1.0[{−3130.0/(MV+25.0)}+125.2]
・・・(13)
K1=PVx/[{−A/(MV1+B)}+C] ・・・(14)
K2=PVx/[{−A/(MV2+B)}+C] ・・・(15)
Kh=PVx/[{−A/(100.0+B)}+C] ・・・(16)
流量計測部1は、流路(図7の流路105)を流れる流体の流量を継続的に計測する(図5ステップS100)。この流量計測部1は、図7の流体センサ103に相当するものであり、マスフローコントローラに設けられている周知の構成である。
こうして、例えばオペレータによって装置の動作終了が指示されるまで(図5ステップS102においてYES)、ステップS100,S101の処理を予め規定された周期(例えば50msec.)毎に繰り返し実行する。
Claims (10)
- 流体の流量をバルブを用いて制御する流量制御中に前記流体の流量が予め規定された目標流量に維持されているときの前記バルブの開度を取得するように構成されたバルブ開度取得部と、
前記バルブの開度と前記流体の流量との関係を近似した関数と、予め規定された時間間隔で取得される前記バルブの開度の変化とに基づき、前記流体の流量を前記目標流量に維持できない不可制御状態になるまでの時間を推定するように構成された不可制御時間推定部とを備えることを特徴とするメンテナンス時期予測装置。 - 請求項1記載のメンテナンス時期予測装置において、
前記不可制御時間推定部は、前記バルブ開度取得部によって取得される前記バルブの開度が上限に到達するまでの時間を、前記不可制御状態になるまでの時間として推定することを特徴とするメンテナンス時期予測装置。 - 請求項1または2記載のメンテナンス時期予測装置において、
前記関数は、少なくとも、前記バルブの開度に関する項と、この項に乗算される数値であるゲインとによって定義され、
前記不可制御時間推定部は、前記ゲインが時間の経過に伴って減少すると仮定したときに前記関数から得られる数式と、前記バルブ開度取得部によって取得される前記バルブの開度の変化とに基づき、前記不可制御状態になるまでの時間を推定することを特徴とするメンテナンス時期予測装置。 - 請求項3記載のメンテナンス時期予測装置において、
前記関数は、前記バルブの開度と前記流体の流量との非線形な関係を近似した関数であり、前記バルブの開度に関する項が指数関数で表されることを特徴とするメンテナンス時期予測装置。 - 請求項3記載のメンテナンス時期予測装置において、
前記関数は、前記バルブの開度と前記流体の流量との非線形な関係を近似した関数であり、前記バルブの開度に関する項が分数関数で表されることを特徴とするメンテナンス時期予測装置。 - 請求項3乃至5のいずれか1項に記載のメンテナンス時期予測装置において、
前記不可制御時間推定部は、
前記不可制御状態になるまでの時間を推定しようとする現時点よりも過去の時点で前記バルブ開度取得部によって取得された前記バルブの開度に基づいて、この過去の時点の前記ゲインを算出する第1のゲイン算出部と、
現時点で前記バルブ開度取得部によって取得された前記バルブの開度に基づいて、現時点の前記ゲインを算出する第2のゲイン算出部と、
前記目標流量に基づいて、現時点よりも先の時点で前記バルブ開度取得部によって取得される前記バルブの開度が上限に到達するときの前記ゲインを算出する第3のゲイン算出部と、
前記第1、第2、第3のゲイン算出部によって算出されたゲインと前記過去の時点から現時点までの時間とに基づいて、前記不可制御状態になるまでの時間を算出する時間算出部とから構成されることを特徴とするメンテナンス時期予測装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のメンテナンス時期予測装置において、
前記不可制御時間推定部によって推定された時間を数値表示する推定結果出力部をさらに備えることを特徴とするメンテナンス時期予測装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のメンテナンス時期予測装置において、
前記不可制御時間推定部によって推定された時間が予め規定された閾値時間未満になったときに、警報を発する推定結果出力部をさらに備えることを特徴とするメンテナンス時期予測装置。 - 流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部と、
前記流路に設けられたバルブと、
前記流量計測部によって計測された前記流量と予め規定された目標流量とが一致するように前記バルブを操作する流量制御部と、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のメンテナンス時期予測装置とを備え、
前記メンテナンス時期予測装置の前記バルブ開度取得部は、前記流路に設けられた前記バルブの開度を取得することを特徴とする流量制御装置。 - 流体の流量をバルブを用いて制御する流量制御中に前記流体の流量が予め規定された目標流量に維持されているときの前記バルブの開度を取得する第1のステップと、
前記バルブの開度と前記流体の流量との関係を近似した関数と、予め規定された時間間隔で取得される前記バルブの開度の変化とに基づき、前記流体の流量を前記目標流量に維持できない不可制御状態になるまでの時間を推定する第2のステップとを含むことを特徴とするメンテナンス時期予測方法。
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