JPH0216428A

JPH0216428A - 弁シートリーク検出装置

Info

Publication number: JPH0216428A
Application number: JP16511588A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Miyabe; 宮部　圭介
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1990-01-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は発電プラント、化学プラント等に用いられる弁
シート部のリークを検出する装置に係り、特に監視手段
として音響効果を利用した弁シートリーク検出装置に関
する。

（従来の技術）発電プラント、化学プラント等では水、蒸気、空気等の
流体を制御するため多数の弁が設【プられ、そのシール
性はプラント運転上重要な要素となる。

例えば通常運転時に閉止すべき弁のシート部の漏洩はプ
ラント効率を低下させ、またプラント停止時に閉止すべ
き弁のシート部で漏洩が生じた場合は重大事故につなが
るおそれがある。

弁シート部の漏洩原因には異物の噛込み、■［］−ジョ
ン等が考えられ、これらを運転初期段階で発見できれば
プラント効率の向上、事故の未然防止が図れ、しかも弁
の修理、交換等の対策も迅速に行なえる。また、リーク
聞が推定できればプラントの最適な運用を行なううえで
の有効なデータが得られることになる。

そこで、近年このような弁シート部のリーク検出装置が
種々開発され、その１つに音響効果を利用したものがあ
る。第７図は音響効果を利用した弁シートリーク検出装
置の従来例を示している。

配管１中に配置した弁２に音響センサ３が設けられてい
る。この音響センサ３では弁２の上流側配管１ａまたは
下流側配管１ｂから伝達される音が検出され、電気信号
に変換された出力信号がアンプ４で増幅され、かつフィ
ルタリング（不要な低周波や高周波の信号除去）され、
リーク判定装置５に入力されるようになっている。リー
ク判定装置５では、入力された信号の２乗平均値（ＲＭ
Ｓ値）や予め設定したスペクトル基準値との比較により
漏洩の有無判定およびリーク間の推定等が行なわれる。

例えば弁２が閉止１べき場合に漏洩が生じると、キヤご
チージョン、衝撃波その他の流れの乱れが原因となる数
十ＫＨｚ−数百Ｋ　ｌ−１ｚの高周波数の超音波が発生
することから、漏洩がない場合の基準値との比較により
漏洩の有無、リーク間の推定等が行なわれるものである
。第８図はリーク検出のＲＭＳ値による判定原理を示し
ている。即ち、ＲＭＳ値は漏洩がない場合の基準値ａに
対し、漏洩発生時には信号増加によりｂで示す如く上界
する。このＲＭＳ値の差に基づいて弁１の漏洩の有無お
よびリーク間の推定が行なわれる。

（発明が解決しようとする課題）したがって配管１に伝達される音には、検出すべき弁２
のリーク音の他、他の弁のリーク音やポンプ、モータ等
の振動音、流体の流動音等が含まれる。これらの余分な
音（いわゆるバックグラウンドノイズ、以下ＢＧＮとい
う）は、音響センサ３でリーク音とともに検出される。

ＢＧＮはプラントの運転状態によって変化し、例えば起
ｆｆ１ｌＪ後の運転時間や負荷によって大きく変化する
。そこで弁リーク音の検出精度を高めるためには多種の
ＢＧＮをデータとして判定装置５に記憶させる必要があ
るが、これを実現するにはデータ吊が膨大となり、デー
タ採取に多大な労力が必要となる。また、プラントの経
年的変化や改造等によってデータの信頼性が失われる可
能性も大きい。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、プラ
ントの運転状態によって変化するＢＧＮを除去し、高精
度のリーク検出を可能とすることができる弁シートリー
ク検出装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、弁を含む配管中にその弁のリーク音を検出す
る音響センサを設け、この音響センサによって検出され
る音に基づいてリーク判定を行なう弁シートリーク検出
装置において、前記音響センサを前記部近傍の配管の少
なくとも上下流２個所に配置し、その各音響センサから
の出力信号に基づいて相互相関関数を求める信号処理装
置を設けるとともに、その信号処理装置から出力される
相互相関関数信号を入力し、配管上下流のバッググラウ
ンドノイズを除去するノイズ除去手段を設けたことを特
徴とする。

（作用）本発明によれば、配管上下流のバックグラウンドノイズ
（ＢＧＮ）が音響センサによって検出されても、信号処
理装置での相互相関関数値に基づくノイズ除去回路でそ
のＢＧＮが消去されるようにしたので、各個のＢＧＮデ
ータを記憶しておく必要なく弁リーク音のみを確実に検
出し、漏洩の有無およびリーク間の検出が確実に行なえ
るようになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明゛する。

第１図〜第３図は第１実施例を示している。

第１図に示すように、配管１１中に弁１２が設けられて
いる。この弁１２の上流側配管１１ａと下流側配管１１
ｂとに、弁１２から所定距１ＩＩＪ！離間して音響セン
サ１３ａ、１３ｂが設けられている。距離Ｊは、リーク
音の最も大きい音源の位置（一般には弁１２のシート部
近傍）からの距離である。そして、各ＭＷセンサ１３ａ
、１３ｂから出力される信号は、アンプ１４ａ、１４ｂ
にそれぞれ入力されて信号増幅およびフィルタリングが
行なわれた後、信号処理装置１５に送られる。信号処理
装置１５では、デジタル式またはアナログ式の相互相関
関数が求められ、その出力信号としての相互相関関数信
号はＢＧＮ除去手段としてのＢＧＮ除去回路１６に入力
される。

第２図（Ａ＞、（Ｂ）はＢＧＮ信号の波形を例示したも
のである。弁１２の上流側配管１１ａから伝達されるＢ
ＧＮは、第２図（Ａ）に示すように、音速をａ、リーク
音源（弁１２のシート部）から各音響センサ１３ａ、１
３ｂまでの距離を１としたとき、弁１２上流側の音響セ
ンサ１３ａに到達後、２ノ／ａ時間遅れて弁１２下流側
の音響センサ１３ｂに到達する。したがって、２つの信
号の相互相関関数は２ノ／ａのときにピークをもつ。ま
た、弁１２の下流側配管１１ｂから伝達されるＢＧＮ信
号は第２図（Ｂ）に示すように前記と逆に、下流側の音
響センサ１３ｂに到達後、２１／ａ時間遅れて上流側の
音響センサ１３ａに到達する。このときは−２１／ａの
ときに相互相関関数のピークがある。

しかして、弁１２のシート部に漏洩が無い場合には、第
３図（Ａ）に示すように上流側および下流側から伝達さ
れるＢＧＮのみが検出されることになる。各ＢＧＮは前
記の如く各８９センサ１３ａ、１３ｂで時間差±２４／
ａをもって検出され、その各出力信号がアンプ１４ａ、
１４ｂでそれぞれ増幅、フィルタリングされた後、信号
処理装置１５に入力され、ここで相互相関関数が求めら
れる。相互相関関数は同図の如く±２１７ａのときピー
クをもつので、その信号をＢＧＮ除去回路１６で除去す
ることができる。具体的には、同図のＯ近傍の値のみの
出力とすればよい。したがって、出力されるリーク信号
はＯとなる。

一方、弁１２のシート部に漏洩が生じている場合には、
上流側および下流側から伝達されるＢＧＮは前記と同様
であるが、この場合にはリーク音が１７８時間後に音響
センサ１３ａ、１３ｂで同時に検出されることになる。

よって相互相関関数信号は第３図（Ｂ）に示すように、
ＢＧＮの±２１／ａのピークに加え、Ｏ近傍でもピーク
を有することになる。即ちＢＧＮ除去回路１６によって
ＢＧＮ信号を消去するとリーク信号のみが残る。

このリーク信号と、リーク四の大きさ、リーク検出のし
きい値等を予め求めておけば、リーク量の推定およびリ
ーク有無等の判定が行なえる。

よって本実施例によれば、２個の音響センサ１３ａ、１
３ｂを用いることにより、プラントの負荷等によって変
化するＢＧＮ信号をリーク信号から分離除去することが
でき、多くのＢＧＮデータを採取する必要なく、リーク
判定の容易、確実化が図れるようになる。

第４図および第５図は本発明の第２実施例を示している
。

第４図に示すように、この実施例では弁１２の上下流配
管１１ａ、１１ｂのほか、弁１２のリーク音源近傍にも
音響センサ１３ｃおよびアンプ１４Ｃを設け、リーク音
を高感度で捉えることができるようにしている。また、
第１実施例のＢＮＧ除去回路に代えＢＧＮ分離回路１７
を設けている。

このＢＧＮ分離回路１７は、リーク信号を排除してＢＧ
Ｎ信号のみを出力するものである。即ち、ＢＧＮ分離回
路１７では、第５図（Ａ）に示すようなリーク信号を含
んだ相互相１１２Ｉ関数信号が信号入力された場合、リ
ーク信号を排除して、第５図（Ｂ）に示すようにＢＧＮ
信号のみに信号変換したＢＧＮ信号を出力するようにな
っている。

そして、ＢＧＮ分離回路１７からのＢＧＮ信号と、アン
プ１４ｃからのリーク信号および８ＮＧ信号とが、演算
器１８で演算され、その差がり−り信号として出力され
る。なお、アンプ１４ＧおよびＢＧＮ分離回路１７の出
力レベルは適切な調整により合致させておく。

弁１２に漏洩が無い場合には、ＢＧＮ分離回路１７およ
びアンプ１４ｃからの出力信号はともにＢＧＮ信号のみ
であるから演算器１８での演算結果はＯとなり、リーク
信号はＯとなる。

また、弁１２に漏洩がある場合には、ＢＧＮ分離回路１
７からはＢＧＮ信号が出力され、アンプ１４からはＢＧ
Ｎ信号およびリーク信号が出力される。したがって、こ
の場合には演算器１８での演算差゛としてリーク信号が
出力されることとなる。

このような第２実施例によれば、リーク音源近傍に音響
センサ１３ｃを設けたことにより、リーク検出感痘が向
上できる。

第６図は第３実施例を示している。

この実施例では第２実施例における上流側配管１１ａの
音響センサ１３ａおよびアンプ１４ａを除去するととも
に、下流側配管１１ｂの音響センサ１３ｂと弁１２近傍
のｉ　ｎ　センサ１３ｃとの距離を２ノに設定している
。

このような構成によっても相互相関関数のピークに基づ
＜ＢＧＮ信号の分離により、リーク検出が行なえる。な
お、この第３実施例と逆に、下流側音響センサ１３ｂを
上流側に移行した形でも同様の効果が得られる。また、
弁１２やその近傍にサポートが設けられ、そのサポート
を介して大きなりＧＮが伝達される場合にも本発明を適
用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば２つ以上の音響センサを
配管の上下流に沿って配置することにより、プラン１〜
運転状態によって変化するＢＧＮを除去することができ
、高精度の弁シートリーク検出が行なえるようになると
いう優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第２図（Ａ
）、（Ｂ）はＢＧｌ’Ｊ伝達作用を示す特性図、第３図
（△）、（Ｂ）はＢＧＮのピーク状態を示す特性図、第
４図は第２実施例を示す構成図、第５図（Ａ）、（Ｂ）
は第４図の作用を示す特性図、第６図は第３実施例を示
す構成図、第７図は従来例を示す構成図、第８図は従来
例の作用説明図である。１１　（１１ａ、１１ｂ）・・・配管、１２−・・弁、
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・・音響センサ、１４ａ。１４ｂ、１４ｃ・・・アンプ、１５・・・信号処理装置
、１６．１７．１８・・・ノイズ除去手段（ＢＧＮ除去
回路、ＢＧＮ分離回路、演算器）。代理人弁理士　　則　近　　憲　缶周　　　　　　　　第　　子　　丸　　　健Ｊ−７信号第６図

Claims

【特許請求の範囲】

弁を含む配管中にその弁のリーク音を検出する音響セン
サを設け、この音響センサによつて検出される音に基づ
いてリーク判定を行なう弁シートリーク検出装置におい
て、前記音響センサを前記弁近傍の配管の少なくとも上
下流２個所に配置し、その各音響センサからの出力信号
に基づいて相互相関関数を求める信号処理装置を設ける
とともに、その信号処理装置から出力される相互相関関
数信号を入力し、配管上下流のバッググラウンドノイズ
を除去するノイズ除去手段を設けたことを特徴とする弁
シートリーク検出装置。