JPH04318439A - 輸送配管の異常検知装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、粉体等を輸送する配
管の破損を検知する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮空気を利用して砂等の粉体を輸送す
る空圧粉体輸送配管の破損を検知する方法として、配管
の一部を二重にして内管と外管の間にチャンバーを設け
、その圧力を測定する方法が知られている。しかし、圧
力を測定するためにはブルドン管圧力計やダイヤフラム
式の圧力センサを用いるため、取付スペースが大きくな
って取付箇所が制約され、かつ高価になる。また圧力に
よって検知できるのは配管の破損のみであり、配管の劣
化を検出することはできなかった。

【０００３】そこで、配管の劣化をも検出するための異
常感知装置が開発され、実開昭６３−７５８３４号公報
において開示されている。この公報に記載された異常感
知装置では、圧力ホースに導電性ゴムを巻いてその外側
にパイプを離間配置し、ホースの膨張に伴い導電性ゴム
がパイプと接触して抵抗が変化することを利用して、ホ
ースの劣化，破損、圧力上昇等の異常を検知する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の異常感知装置は配管が膨張して導電性ゴムの
抵抗を変化させることを利用しているため、吸引式輸送
配管には適用できず、また外力による配管の屈曲，振動
や、周囲温度の変化等による変形と、配管の劣化・破損
とを区別できないという欠点があった。そこで本発明で
は、配管の劣化・破損等の異常を確実に検知することの
できる、輸送配管の異常検知装置を提供しようとするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は下記の異常検
知装置によって解決される。すなわちこの輸送配管の異
常検知装置は、図１の模式図で示されるように、気体も
しくは液体の圧力差を利用して被輸送物を輸送する内側
配管と該内側配管の周囲に設けられた外側配管とを有す
る輸送配管の異常を検知する装置であって、前記外側配
管の管壁の複数箇所に取付けられ、それぞれの取付箇所
の歪に応じた信号を出力する複数の歪測定手段（Ａ，Ａ
，…）と、該複数の歪測定手段が出力する複数の信号か
らなるデータが正常時にはとり得ないデータ範囲を予め
記憶しておくデータ範囲記憶手段（Ｂ）と、前記複数の
歪測定手段が出力する複数の信号からなるデータが前記
データ範囲に属するか属さないかを判別する判別手段（
Ｃ）と、該判別手段が属すると判別したときに所定の信
号を出力する判別結果出力手段（Ｄ）とを有する。ここ
で、圧力差を利用してとは、圧縮空気等の高圧の利用だ
けでなく、低圧の利用すなわち吸引等による場合も含む
。また被輸送物には、砂等の粉体，セメント等の粒状物
といった固体物のみでなく、水，スラリー等の液体およ
び液状物をも含む。

【０００６】

【作用】さて上記構成を備えた本発明の輸送配管の異常
検知装置によると、外側配管の管壁の複数箇所に複数の
歪測定手段を取付けることにより、各歪測定手段の出力
する信号はその取付箇所の歪に応じてそれぞれ特有の変
化をする。ここで、正常時に各信号の組合せからなるデ
ータがとり得る範囲は決まっていて、予め経験的に知る
ことができる。データがそれ以外の範囲に属する場合、
すなわちデータが正常時にはとり得ない範囲にある場合
は、例えば破損により漏れた被輸送物あるいは内側配管
の劣化部分が外側配管の内壁に当接して外管壁を歪ませ
ているような、内側配管の破損・劣化が起きている異常
時である。データ範囲記憶手段（Ｂ）には正常時にはと
りえないデータ範囲が予め記憶されているので、検出さ
れたデータがこのデータ範囲に属していれば異常現象が
生じている場合であり、このときには判別結果出力手段
によって所定の信号が出力される。このようにして、外
力による配管の屈曲等と区別されて、配管の破損・劣化
が確実に検知される。

【０００７】

【実施例】次に本発明を具現化した一実施例について、
図２〜図６を参照して説明する。図２は、本発明の一実
施例の輸送配管および異常検知装置の全体構成を示す図
である。本実施例は、本発明を圧縮空気を利用して砂を
輸送する空圧輸送配管に適用した例であり、これについ
て説明する。図示１２は砂を受けるためのホッパーであ
る。ホッパー１２に投入された砂はホッパーバルブ１４
を通ってブロータンク１６に貯蔵される。ブロータンク
１６には第１電磁弁６を介して圧縮空気配管４が接続さ
れており、第１電磁弁６が開になるとブロータンク１６
に圧縮空気が送り込まれる。圧縮空気配管４中の圧縮空
気の圧力は減圧弁２によって調節される。この圧力は圧
力計８により測定される。

【０００８】さて、ホッパーバルブ１４を閉じて密閉系
としたブロータンク１６に圧縮空気が注入されると、砂
は空気圧によって輸送配管２０に送り込まれ、第１ブー
スター１８，第１曲り部２１，第２曲り部２２およひ第
２ブースター２６を経て、受けタンク３０まで搬送され
る。搬送された砂は受けタンク３０に貯蔵され、使用時
には受けタンクバルブ３２を開けることによって砂が取
り出される。なお前記圧縮空気配管４からは、第２電磁
弁１０を経てブースター用圧縮空気配管２８が分岐して
設けられており、前記第１ブースター１８および第２ブ
ースター２６に接続されている。この第１ブースター１
８および第２ブースター２６は、輸送配管２０中の砂を
搬送する空気圧を補充するためのものであり、ブースタ
ー用圧縮空気配管２８から二つのブースターに補助空気
圧が供給される。

【０００９】前記第１曲り部２１および第２曲り部２２
には、各々歪ゲージ２３ａ〜２３ｆおよび歪ゲージ２４
ａ〜２４ｆが取付けられている。歪ゲージ２３ａ〜２３
ｆ，２４ａ〜２４ｆの出力信号は制御ユニット３４に取
り込まれ、後述するような手順に従って処理される。こ
の制御ユニット３４には、前記圧力計８で測定された圧
力値の信号も入力される。制御ユニット３４からは表示
装置３６を制御する信号が出力され、結果が表示装置３
６で表示され、同時に前記減圧弁２を制御する信号が出
力される。

【００１０】図３は、図２の第２曲り部２２付近の測定
部分を示す部分縦断面図である。図３に示されるように
図２の輸送配管２０は、被輸送物としての砂４０を輸送
する内側配管４４と、その周囲に設けられた外側配管４
２を有している。内側配管４４は内側配管フランジ部４
４ａ，４４ｂにおいて接続され、内側配管４４と外側配
管４２の間にはシールパッキン４８〜４８が挟まれ、そ
の部分の外側配管４２の上から固定バンド４６ａ〜４６
ｅによって固定されている。外側配管４２の表面の複数
箇所には、歪ゲージ２４ａ〜２４ｆが接着固定されてい
る。この歪ゲージ２４ａ〜２４ｆは、歪により電気抵抗
が変化する金属箔を用いて一方向のみの歪を感知するも
のであり、それぞれ異なる箇所に異なる向きを持って取
り付けられている。歪ゲージ２４ａ，２４ｂは外側配管
４２の軸線方向に沿って軸方向の歪を測定するように取
付けられており、歪ゲージ２４ｃ〜２４ｆは外側配管４
２の管周方向に沿って周方向の歪を測定するように取付
けられている。このように、方向性を持つ歪測定手段を
用いて軸方向歪と周方向歪を別々に測定してデータとす
ることにより、異常検知の精度が高くなる。

【００１１】歪ゲージ２４ｃは配管の曲り部に、歪ゲー
ジ２４ａは配管の直線部の曲り部近くに、他の歪ゲージ
２４ｂおよび２４ｄ〜２４ｆは曲り部から離れた直線部
に、それぞれ取付けられている。さらに三個の歪ゲージ
２４ｄ〜２４ｆは、図４の断面図によく示されるように
、外側配管４２の同一円周上に互いに約１２０度の角度
を成す位置に接着固定されている。また歪ゲージ２４ａ
と２４ｂの間に三個の歪ゲージ２４ｄ〜２４ｆが取付け
られている。このように歪ゲージ２４ａ〜２４ｆは、外
側配管４２の管壁の複数箇所に取付けられ、それぞれの
取付箇所の歪に応じた信号を出力する複数の歪測定手段
として機能するのである。なお、内側配管４４と外側配
管４２との間隔は、内側配管４４が僅かでも劣化すると
、劣化により変形した部分が該当箇所の外側配管４２の
内壁に当接して、外側配管４２の管壁を歪ませるような
微小な間隔になっている。また外側配管４２としては、
内側配管４４の軽微な劣化も検知できるように、変形し
やすいゴム製の管が使われている。

【００１２】次に本実施例の制御システムを図５を参照
して説明する。図５は、本実施例の制御システムの構成
を示すブロック図である。前記歪ゲージ２４ａからの出
力信号は、制御ユニット３４のブリッジ回路５０ａに入
力され、直流増幅器５２ａで増幅された後、デジタル変
換器５４ａにおいてデジタル信号に変換されて入力制御
回路５６に送られる。すなわち、ブリッジ回路５０ａ，
直流増幅器５２ａ，デジタル変換器５４ａおよび後述す
るフィードバック回路６０ａは、歪に対応する歪ゲージ
２４ａの抵抗変化をデジタル信号に変換する信号変換回
路１００ａを構成している。他の歪ゲージ２４ｂ〜２４
ｆの抵抗変化も、同様にブリッジ回路５０ｂ〜５０ｆ，
直流増幅器５２ｂ〜５２ｆ，デジタル変換器５４ｂ〜５
４ｆおよびフィードバック回路６０ｂ〜６０ｆを有する
信号変換回路１００ｂ〜１００ｆを経て、入力制御回路
５６に送られる。また前記圧力計８で測定された圧力値
の信号も、この入力制御回路５６に入力される。入力制
御回路５６はマルチプレクサとして働き、入力制御回路
５６に入力した各信号はそれぞれ別個の信号としてマイ
クロコンピュータ５８に送られる。このように、図５の
ブリッジ回路５０ａ〜５０ｆ，直流増幅器５２ａ〜５２
ｆ，デジタル変換器５４ａ〜５４ｆおよびフィードバッ
ク回路６０ａ〜６０ｆからなる信号変換回路１００ａ〜
１００ｆ、ならびに入力制御回路５６は、前記歪ゲージ
２４ａ〜２４ｆの出力する信号すなわち抵抗の変化の値
が、マイクロコンピュータ５８に読み込み可能な信号と
なるように構成されている。

【００１３】マイクロコンピュータ５８では後述する演
算処理が行われ、この演算処理の結果は前記表示装置３
６，前記減圧弁２に制御信号として送られて、表示装置
３６による表示および減圧弁２による圧縮空気配管４中
の空気圧力の調節が行われる。マイクロコンピュータ５
８からは同時に、周囲温度の変化を補償するために、各
歪ゲージ２４ａ〜２４ｆのフィードバック回路６０ａ〜
６０ｆへフィードバック制御信号が送られる。フィード
バック回路６０ａ〜６０ｆからは、このフィードバック
制御信号および前記直流増幅器５２ａ〜５２ｆからの信
号に基づいて、前記ブリッジ回路５０ａ〜５０ｆにおけ
るブリッジのバイアス電圧を調節する信号が出力される
。前記マイクロコンピュータ５８は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，
ＲＡＭ及び入力Ｉ／Ｏポート，出力Ｉ／Ｏポートを備え
、これらの間はバスで接続されている。なお本実施例に
おいては、このマイクロコンピュータ５８は、図２に示
す空圧輸送配管装置の全体を制御するシステムのマイク
ロコンピュータを併用している。マイクロコンピュータ
５８のＲＯＭは、制御プログラム及びデータ範囲記憶領
域を有しており、この制御プログラムにおいて行われる
処理の内容は図６のフローチャートで示される。そこで
このフローチャートについて次に説明する。

【００１４】図６は本実施例の制御プログラムを示すフ
ローチャートである。本フローチャートによる処理は、
空圧輸送配管装置の全体を制御するシステムの通常の制
御フローに割込む形で行われる。すなわち図６の処理は
短時間間隔で繰り返し実行される。その概略を図２〜図
５及び図６を参照しつつ以下に述べる。まずステップＳ
１２において、前記歪ゲージ２４ａ〜２４ｆの出力する
信号から変換された抵抗変化値を表す信号、および前記
圧力計８で測定された圧力値の信号が、それぞれマイク
ロコンピュータ５８に入力される。続いて、歪ゲージ２
４ａから出力された信号が変数Ａに、歪ゲージ２４ｂの
信号が変数Ｂに、以下同様に歪ゲージ２４ｃ〜２４ｆの
信号が各々変数Ｃ〜Ｆに代入される。また、圧力計８で
測定された圧力値が変数Ｐに代入される（ステップＳ１
４）。次に変数Ａ〜Ｆの算術平均値が算出されて、変数
Ｘに代入される（ステップＳ１６）。そして、ステップ
Ｓ１８において、変数Ｐ＝０でかつ変数Ｘ≠０か否かを
判断する。その結果、変数Ｐ＝０でかつ変数Ｘ≠０、す
なわち圧力計８で測定された圧縮空気配管４中の圧縮空
気の圧力がゼロで、かつ歪ゲージ２４ａ〜２４ｆの抵抗
変化値の算術平均値がゼロでない場合は、内側配管に圧
力がかかっていないのに歪ゲージの抵抗値が変化してい
るので、周囲温度の変化によるものと考えられる。そこ
で、前記ブリッジ回路５０ａ〜５０ｆのバイアス電圧を
調節して周囲温度の変化を補償するためのフィードバッ
ク制御信号が、フィードバック回路６０ａ〜６０ｆへ出
力される（ステップＳ４０）。

【００１５】一方ステップＳ１８において、変数Ｐ＝０
でかつ変数Ｘ≠０でないときは、さらに、変数Ａ，Ｂの
平均値が算出されて、変数Ｙに代入され、また変数Ｃ〜
Ｆの算術平均値が算出されて、変数Ｚに代入される（ス
テップＳ２０）。そしてステップＳ２２において、この
変数Ｙと変数Ｚの大きさが比較されて、ＹとＺの大きさ
がほぼ等しいとき（Ｙ≒Ｚのとき）すなわち軸方向の歪
と周方向の歪がほぼ等しいときには、前記表示装置３６
へ”外部振動”と表示させるための制御信号が出力され
る（ステップＳ３４）。この理由は、工場内のバイブレ
ーター，ファン等の振動発生源によって配管が振動した
ときには、軸方向の歪と周方向の歪がほぼ等しくなるか
らである。一方ステップＳ２２においてＹ≒Ｚでないと
きには、予め求められた破損基準値および伸び基準値が
それぞれ変数Ｑおよび変数Ｒに代入される（ステップＳ
２４，Ｓ２６）。そしてステップＳ２８において、Ｙ−
Ｚ＞Ｒか否かを判断する。その結果、Ｙ−Ｚ＞Ｒすなわ
ち変数Ｙと変数Ｚの大きさの差が伸び基準値Ｒよりも大
きい場合は、正常な配管の屈曲による伸びと判断して、
前記表示装置３６へ”正常曲げ応力”と表示させるため
の制御信号が出力される（ステップＳ３２）。この理由
は、配管が屈曲させられたときには軸方向の歪は非常に
大きくなり、一方周方向の歪はほとんど発生しないから
である。特に、可動部分として使用される樹脂性あるい
はゴム製等の柔軟な配管において、この表示は頻繁に用
いられることになる。

【００１６】一方ステップＳ２８においてＹ−Ｚ≦Ｒの
場合には、さらにステップＳ３０においてＹ＋Ｚ＜Ｑか
否かを判断する。その結果、Ｙ＋Ｚ≧Ｑすなわち変数Ｙ
と変数Ｚの大きさの和が破損基準値Ｑよりも大きい場合
は、内側配管が破損したものと判断して、前記表示装置
３６へ”配管破損”と表示させるための制御信号が出力
されると同時に、前記減圧弁２へ圧縮空気配管４中の圧
縮空気の圧力をゼロにするための制御信号が出力される
（ステップＳ３８）。この理由は、内側配管が破損した
ときには漏れた砂が外側配管の内壁に当接するため、軸
方向の歪，周方向の歪ともに極めて大きくなるからであ
る。また、ステップＳ３０においてＹ＋Ｚ＜Ｑすなわち
変数Ｙと変数Ｚの大きさの和が変数Ｑすなわち破損基準
値以下の場合は、内側配管は破損には到らない異常状態
すなわち劣化状態になったものと判断して、前記表示装
置３６へ”配管異常”と表示させるための制御信号が出
力されると同時に、前記減圧弁２へ圧縮空気配管４中の
圧縮空気の圧力を低下させるための制御信号が出力され
る（ステップＳ３６）。このようにしてステップＳ３２
〜Ｓ４０の処理を行った後は、ステップＳ４２において
装置が停止しているか否かを判断する。その結果、装置
が停止している場合は、ステップＳ４４へ進んで処理が
停止する。一方装置が停止していない場合は、再びステ
ップＳ１２からの処理が繰り返される。以上のような制
御プログラムが実行されることによって、外力による配
管の屈曲等と配管の破損・劣化とが確実に区別されて表
示される。

【００１７】以上の説明をまとめると、Ｙ≒Ｚすなわち
Ｙ＝Ｚ±ｃ１（ｃ１は定数）のとき、すなわち軸方向の
歪と周方向の歪がほぼ等しいときには外部振動と判定し
、Ｙ−Ｚ＞Ｒすなわち変数Ｙと変数Ｚの大きさの差が変
数Ｒすなわち伸び基準値よりも大きい場合は正常な配管
の屈曲による伸びと判断する。そしてｃ１＜｜Ｙ−Ｚ｜
≦Ｒのときに、異常と判定する。従って、マイクロコン
ピュータ５８のＲＯＭ中の、伸び基準値（Ｒ）および前
記定数ｃ１を記憶する領域は、前記複数の歪測定手段と
しての歪ゲージ２４ａ〜２４ｆが出力する複数の信号か
らなるデータが正常時にはとりえないデータ範囲を予め
記憶しておくデータ範囲記憶手段として機能する。また
、マイクロコンピュータ５８の入力Ｉ／Ｏポート，ＣＰ
Ｕ，ＲＡＭ，およびＲＯＭ中のステップＳ１２，Ｓ１４
，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２６，Ｓ２８を記憶する領域は、
前記複数の歪測定手段２４ａ〜２４ｆが出力する複数の
信号からなるデータが前記データ範囲に属するか属さな
いかを判別する判別手段を構成している。さらに、マイ
クロコンピュータ５８のＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ中のス
テップＳ３６，Ｓ３８を記憶する領域，および出力Ｉ／
Ｏポートは、前記判別手段としての制御ユニット３４が
属すると判別したときに所定の信号を出力する判別結果
出力手段として働くのである。

【００１８】以上の実施例では、異常検知装置を圧送式
輸送配管に用いた例を示したが、本発明の装置は、内側
配管が破損したときの外側配管の負圧による歪を利用す
ることで吸引式輸送配管にも応用でき、被輸送物が液体
の場合にも適用できる。また、本実施例において６個の
歪データからその歪の程度を分類する処理フローを追加
すれば、破損時における被輸送物としての砂の漏れ量も
検出・表示できる。さらに、本実施例に示した配管の破
損，劣化，屈曲，外界の温度変化，振動以外のパターン
についても、記憶し判別する手段を追加することにより
、さらに多種多様な状態を検知させることが可能となる
。また本実施例においては、内側配管４４の劣化に対す
る検出感度を向上させるため、内側配管４４と外側配管
４２との間隔を微小とし、外側配管４２に変形しやすい
ゴム製の管を用いているが、これらについては要求され
る検出感度に応じて選択すればよい。

【００１９】なお歪測定手段としては、歪による金属箔
の電気抵抗の変化を利用した歪ゲージを用いているが、
外側配管の管壁の歪を検知できるものであればどのよう
な歪測定手段でもよい。また歪ゲージの配置についても
、本実施例に示したもの以外にも種々の配置が考えられ
る。さらに、内側配管と外側配管，シールパッキン，固
定バンド等の材質，形状，サイズ，配置等についても、
本実施例に示した以外のものも可能であることは言うま
でもない。

【００２０】本実施例の波及的な効果として、金属箔を
用いた安価な歪ゲージを用いているため、測定部分を低
コストにすることができる。また、制御ユニットの中心
となるマイクロコンピュータには輸送配管装置全体を制
御するシーケンサーのマイクロコンピュータを併用して
いるので、新たなコストがほとんどかからないばかりで
なく、輸送装置全体と関連させたより効果的な制御が可
能になる。さらに、内側配管と外側配管の間の空間をシ
ールパッキンによって多数の小空間に区割しているため
、検知精度が向上するとともに、劣化・破損時の処置が
しやすくなる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の輸送配管異常検知装置では、外
力による配管の屈曲等と配管の破損・劣化とを確実に区
別して表示できるので、適切な対応ができる。さらに、
本発明の波及的な効果として、吸引式輸送配管にも適用
でき、圧力センサ，導電性ゴム等の特殊な予備部品が不
要となる等の効果も得られ、極めて実用性に優れた輸送
配管異常検知装置となるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の輸送配管異常検知装置の基本構成を示
す模式図である。

【図２】本発明の一実施例の輸送配管および異常検知装
置を示す全体構成図である。

【図３】輸送配管の測定部分を示す部分縦断面図である
。

【図４】輸送配管の測定部分を示す断面図である。

【図５】制御システムの構成を示すブロック図である。

【図６】制御プログラムを示すフローチャートである。

【符号の説明】

２０　　輸送配管 ４０　　被輸送物 ４２　　外側配管 ４４　　内側配管 Ａまたは２４　　歪測定手段 Ｂまたは５８　　データ範囲記憶手段 Ｃまたは５８　　判別手段 Ｄまたは５８　　判別結果出力手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気体もしくは液体の圧力差を利用して被輸
   送物を輸送する内側配管と該内側配管の周囲に設けられ
   た外側配管とを有する輸送配管の異常を検知する装置で
   あって、前記外側配管の管壁の複数箇所に取付けられ、
   それぞれの取付箇所の歪に応じた信号を出力する複数の
   歪測定手段と、該複数の歪測定手段が出力する複数の信
   号からなるデータが正常時にはとり得ないデータ範囲を
   予め記憶しておくデータ範囲記憶手段と、前記複数の歪
   測定手段が出力する複数の信号からなるデータが前記デ
   ータ範囲に属するか属さないかを判別する判別手段と、
   該判別手段が属すると判別したときに所定の信号を出力
   する判別結果出力手段、とを有する輸送配管の異常検知
   装置。