JPH05272849A - 熱交換機の劣化予測方法およびその装置 - Google Patents

熱交換機の劣化予測方法およびその装置

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JPH05272849A
JPH05272849A JP30016491A JP30016491A JPH05272849A JP H05272849 A JPH05272849 A JP H05272849A JP 30016491 A JP30016491 A JP 30016491A JP 30016491 A JP30016491 A JP 30016491A JP H05272849 A JPH05272849 A JP H05272849A
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heat exchanger
deterioration
coefficient
performance
measurement data
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Nobuyuki Kanehira
信行 兼平
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換機の能力の劣化傾向および能力の劣化
要因を予測することにより、熱交換機の保守や保守時期
を最適に行うようにする。 【構成】 各種センサが設置されている冷凍機設備1
0、その冷凍機設備10のセンサからの冷凍機設備の運
転状態や冷水温度、冷却水温度などのアナログ量を周期
的に計測する計測装置20、計測装置20からの計測デ
ータおよび過去に計測したデータを基に、冷凍機の成績
係数および該成績係数から冷凍機の能力の劣化傾向を演
算する機能、および冷凍機の冷水生産能力の劣化要因が
どのような状況に起因するかの要因間の相関をとる機能
とを有する処理装置30、計測装置20からの計測デー
タ、および演算結果等を記憶する記憶装置40と、処理
装置30からの処理結果をグラフなどで出力する表示装
置50を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビルや工場などの熱源
設備として設置される熱交換機、例えば冷凍機の冷水生
産能力の劣化傾向をとらえて劣化予測を行うとともに、
劣化の要因がどのような状況に起因するか要因間の相関
を取り、劣化要因分析を行う方法およびその装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、熱交換機の監視盤、例えば冷凍機
監視盤は、図2に示すように、冷凍機設備10の冷水や
冷却水の温度や機内圧力などを計測装置2における温度
計6,8や、圧力計4にて表示し、監視員がその表示を
記録するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
冷凍機監視盤では、以下の問題があった。 (1)冷凍機の冷水生産能力の劣化傾向の管理ができな
い。 (2)冷凍機の冷水生産能力の劣化が、どのような状況
で起きるのか分析ができない。 (3)冷凍機の冷水生産能力の劣化傾向および冷凍機の
冷水生産能力の劣化要因が分析ができないため、冷凍機
の保守や保守時期が最適に行うことができない。
【0004】本発明は以上の問題点を解消し、保守期間
および保守内容を把握し、保守計画を容易にすることが
できる熱交換機の劣化予測方法およびその装置を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、熱交換機の劣化状態を熱交換機の稼働状
態の計測データにより予測する熱交換機の劣化予測方法
において、前記熱交換機の稼働状態を示す計測データを
測定し、該計測データに基づいて、発生熱量と供給熱量
とを求め、該発生熱量と供給熱量とから熱交換機の成績
係数を演算し、前記計測データに基づいて、該計測デー
タ間の相関を求め、前記成績係数の年間の最大値、最小
値、およびその平均値と前記計測データ間の相関を表示
して、その変動傾向から熱交換機の劣化予測を行うよう
にしたものである。
【0006】
【作用】本発明によれば、上記したように、熱交換機の
成績係数を基にして、能力の劣化傾向をグラフで表示す
ることにより、熱交換機の冷、温水生産能力の劣化傾向
の管理を行うことができ、また、要因間の相関をとり、
相関グラフにより表示することにより、熱交換機の冷、
温水生産能力の劣化要因がどのような状況に起因するか
を推定することができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明を冷凍機を例にとって、その実
施例について図面を参照しながら詳細に説明する。本発
明の第1の実施例について図1を参照しながら説明す
る。この実施例においては、各種センサが設置されてい
る冷凍機設備10、その冷凍機設備10のセンサからの
冷凍機設備の運転状態や冷水温度、冷却水温度などのア
ナログ量を周期的に計測する計測装置20、計測装置2
0からの計測データおよび過去に計測したデータを基
に、冷凍機の成績係数および該成績係数から冷凍機の能
力の劣化傾向を演算する機能、および冷凍機の冷水生産
能力の劣化要因が、どのような状況に起因するかの要因
間の相関をとる機能とを有する処理装置30、計測装置
20からの計測データ、および演算結果等を記憶する記
憶装置40と、処理装置30からの処理結果をグラフな
どで出力する表示装置50から構成される。
【0008】本発明の目的の一つである冷凍機の能力の
劣化傾向を予測する処理について第2の実施例を図3お
よび図5を用いて説明する。図3に示すように、冷凍機
設備10からは、冷水入口温度、冷水出口温度、冷水流
量および、冷凍機供給電力が計測装置20により計測さ
れる。それらの計測データは、成績係数演算回路31に
入力される。その成績係数演算回路31は、冷水入口温
度、冷水出口温度、冷水流量および冷凍機供給電力を基
に運転中の冷凍機の1時間単位の成績係数(COP:co
efficient of performance)を求め、年間の成績係数の
最大、最小値を記憶回路42に蓄積する。この蓄積デー
タを図5に示すように、折れ線グラフ2本で表示し、か
つ各年の最大値、最小値の平均値を基に1次式に当ては
め、図5の点線のような劣化傾向線を表示装置50に表
示する。
【0009】この表示により保持時期が把握できる。成
績係数(COP)の算出方法は、次のように行われる。
成績係数は、 成績係数=発生冷水熱量/供給熱量 により、定義され、発生冷水熱量および供給熱量は次式
により、求められる。 発生冷水熱量=冷凍機の冷水入口出口温度差×冷水流量 供給熱量=860×供給電力(但し電動式冷凍機の場合) したがって、成績係数は、冷凍機設備10から得られる
冷水入口温度、冷水出口温度、冷水流量およびは、冷凍
機供給電力により求めることができる。
【0010】成績係数演算回路31において求められた
成績係数は、年間最大値検出回路32、および年間最小
値検出回路33に入力されて、年間における成績係数の
最大値と最小値が求められ記憶回路42に記憶される。
また、年間における成績係数の最大値と最小値は、平均
値演算回路34に入力されて年間における成績係数の平
均値が算出される。該年間における成績係数の平均値
は、前記年間における成績係数の最大値と最小値ととも
に記憶回路42に記憶される。該記憶回路42に記憶さ
れた年間における成績係数の平均値は、図5における点
線のような劣化傾向線として、CRT52あるいは記録
装置54に出力される。該CRT52あるいは記録装置
54は、各駆動回路56、58を介して行われる。
【0011】年間における成績係数の平均値を基にした
劣化傾向線の他に、他の方法により劣化予測線を求め、
CRT52あるいは記録装置54に出力することができ
る。該他の方法により劣化傾向線の算出は、図3の傾向
線演算回路35により行われる。劣化傾向線の算出に
は、例えば、多項式曲線や指数曲線等に当てはめる方法
や、移動平均法、指数平滑法等があり、劣化傾向の特性
に応じて選定することができる。これら複数個の劣化傾
向線の算出方法により求められた劣化傾向線は、検定回
路36により最も適当な劣化傾向線が選定される。
【0012】選定信号は、ゲート回路37に入力され、
選定された劣化傾向線を各駆動回路56、58を介して
CRT52あるいは記録装置54に出力される。また、
ゲート回路37から出力された選定された劣化傾向線
は、比較回路38にも入力され、設定値回路44により
設定される設定値と比較される。該設定値を保持時期の
基準値とすることにより、保持時期の把握ができる。
【0013】該設定値、および保持時期の時期情報は、
前記各駆動回路56、58を介してCRT52あるいは
記録装置54に出力される。前記各駆動回路56、58
は、表示モード選択回路51の選択信号により、年間に
おける成績係数の最大値と最小値、年間における成績係
数の平均値による劣化傾向線、他の方法により劣化傾向
線、選定された劣化傾向線、設定値、および保持時期の
時期情報等をそれぞれ個別、あるいは組み合わせてCR
T52あるいは記録装置54に出力する。
【0014】次に、劣化要因の相関処理について図4,
6により説明する。図4は本発明の第3の実施例であ
り、冷凍機設備10、計測装置20、および成績係数演
算回路31は、図3の実施例と同様であり、計測装置2
0からは、各種の計測データが出力され、成績係数演算
回路31からは、成績係数が得られる。成績係数演算回
路31から得られた成績係数は、相関グラフ演算回路6
1、相関係数演算回路62、重回帰分析回路等の分析回
路64に入力される。
【0015】まず、相関グラフ演算回路61について説
明する。相関グラフ演算回路61には、成績係数および
計測装置20からの各種の計測データが入力される。相
関グラフ演算回路61は、入力された各種のデータの中
から2つのデータの組み合わせを選択し、図6に示すよ
うな相関グラフを形成する。この相関グラフは、表示駆
動回路56および記録駆動回路58を介してCRT5
2、記録装置54に出力される。
【0016】図6(a)は成績係数と運転時間との相関
を示すグラフである。なお、運転時間は運転状態を時間
積算することにより得られる。図6(b)は成績係数と
冷却水温度との相関を示すグラフであり、図6(c)は
成績係数と振動レベルとの相関を示すグラフであり、ま
た、図6(d)は振動レベルと軸受け温度相関を示すグ
ラフである。相関をとるデータは、計測データの範囲で
任意に可能であり、表示モード選択回路51等の選択信
号により選択し、表示あるいは記録することができる。
【0017】次に、相関係数演算回路62について説明
する。相関係数演算回路62には、相関グラフ演算回路
61と同様に、成績係数および計測装置20からの各種
の計測データが入力される。相関係数演算回路62にお
いては、それぞれ2つのデータの組み合わせにおける単
相関係数および、成績係数を他のデータの1次式として
表したときの計算値と計測された成績係数との重相関係
数を演算する。これらの演算結果は、前記の相関を示す
グラフと共に、あるいは別個に表示駆動回路56および
記録駆動回路58を介してCRT52、記録装置54に
出力される。
【0018】表示および記録の形態は、表示モード選択
回路51等の選択信号により選択される。その相関係数
演算回路62で算出された相関係数は、その値が正しい
か否かの検定が検定回路63により行われ、その結果も
CRT52、記録装置54に出力することができる。こ
れにより、劣化要因の相関を知ることができる。次に、
分析回路64について説明する。
【0019】分析回路64には、相関グラフ演算回路6
1および相関係数演算回路62と同様に成績係数および
計測装置20からの各種の計測データが入力される。計
測装置20からの各種の計測データは、前記検定回路6
3の出力が入力されるゲート回路65により、計測装置
20からの各種の計測データのうち相関のあるものが選
択される。分析回路64は、例えば、重回帰分析回路で
あり、劣化傾向線を示す回帰方程式が求められる。分析
回路64により求められた劣化傾向線を基にして、予測
回路66により、第1の実施例と同様に保持時期の把握
ができる。
【0020】次に、本発明の第4の実施例について説明
する。本発明のような熱交換機の時系列の変動は、上記
で説明したような傾向変動と時期的特性を有する季節変
動とを有している。上記実施例では、時系列の変動から
季節変動を除去して劣化傾向を予測した。そこで、第4
の実施例では、この季節変動を加味した劣化傾向を行
う。
【0021】時系列の変動からこの季節変動を抽出する
方法として、例えば、移動平均法、連環比率法、最小二
乗法があり、これらの方法により季節変動の季節指数や
近似式を求めることができる。この季節変動の季節指数
や近似式の季節性の検定を、分散分析や順位相関係数に
より行い、季節性の有意性を調べる。季節性の有意性が
認められた季節変動の季節指数や近似式により季節変動
の傾向を捕らえ、前記実施例で求めた劣化傾向線に季節
変動分を加えて、季節性を考慮した劣化傾向の予測を行
う。これにより、季節変動分を考慮した保持時期の把握
ができる。
【0022】上記の実施例は、冷凍機の場合において説
明したが、原理的には同様で外部から仕事をして温度を
高めることが目的であるヒートポンプにおいても同様に
行うことができる。なお、本発明は、上記実施例に限定
されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形
が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。
【0023】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下の効果を奏することができる。 (1)冷凍機の冷水生産能力を長期間にわたって管理す
ることができ、かつ劣化傾向をグラフで把握できるた
め、保守計画が容易である。 (2)冷凍機の冷水生産能力の劣化がどのような状況で
起きるかを、各種データ間の相関グラフをとることによ
り、容易に把握することができ、保守計画が容易であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す冷凍機の劣化予測
方法およびその装置の概略図である。
【図2】従来の冷凍機監視盤を示す概略図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す冷凍機の劣化予測
装置の構成図である。
【図4】本発明の第3の実施例を示す劣化要因の相関処
理装置の構成図である。
【図5】本発明の年間の成績係数の最大、最小値および
劣化傾向線を示す図である。
【図6】本発明の成績係数および計測装置からの各種の
計測データとの相関を示す相関図である。
【符号の説明】
10 冷凍機設備 20 計測装置 30 処理装置 31 成績係数演算回路 32 年間最大値検出回路 33 年間最小値検出回路 34 平均値演算回路 35 傾向線演算回路 36 検定回路 37 ゲート回路 38 比較回路 40 記憶装置 42 記憶回路 44 設定値回路 50 表示装置 51 表示モード選択回路 52 CRT 54 記録装置 56 表示駆動回路 58 記録駆動回路 61 相関グラフ演算回路 62 相関係数演算回路 63 検定回路 64 分析回路 65 ゲート回路 66 予測回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換機の劣化状態を熱交換機の稼働状
    態の計測データにより予測する熱交換機の劣化予測方法
    において、 (a)前記熱交換機の稼働状態を示す計測データを測定
    し、 (b)該計測データに基づいて、発生熱量と供給熱量と
    を求め、 (c)該発生熱量と供給熱量とから熱交換機の成績係数
    を演算し、 (d)前記計測データに基づいて、該計測データ間の相
    関を求め、 (e)前記成績係数の年間の最大値、最小値、およびそ
    の平均値と前記計測データ間の相関を表示して、その変
    動傾向から熱交換機の劣化予測を行うことを特徴とする
    熱交換機の劣化予測方法。
  2. 【請求項2】 前記計測データは、熱交換機の熱媒体の
    熱交換機への流出温度、媒体の流量、供給電力、運転時
    間、振動レベル、および軸受け温度を含むことを特徴と
    する請求項1記載の熱交換機の劣化予測方法。
  3. 【請求項3】 前記発生熱量は、熱交換機の熱媒体の熱
    交換機への流出温度と流出温度の温度差と媒体の流量の
    積により求め、前記供給熱量は、供給電力から求められ
    ることを特徴とする請求項2記載の熱交換機の劣化予測
    方法。
  4. 【請求項4】 前記計測データ間の相関は、前記成績係
    数と計測データの間の相関を含むことを特徴とする請求
    項3記載の熱交換機の劣化予測方法。
  5. 【請求項5】 熱交換機の劣化状態を熱交換機の稼働状
    態の計測データにより予測する熱交換機の劣化予測装置
    において、 (a)前記熱交換機の稼働状態を示す計測データを測定
    する計測装置と、 (b)前記計測データに基づいて、熱交換機の成績係数
    と計測データ間の相関を演算する処理装置と、 (c)前記成績係数と計測データを記憶する記憶装置
    と、 (d)前記成績係数の変動状態と計測データ間の相関を
    表示する表示装置とからなることを特徴とする熱交換機
    の劣化予測装置。
  6. 【請求項6】 前記処理装置は、前記記憶装置に記憶さ
    れた成績係数から成績係数の年間最大値、年間最小値検
    出回路、年間最大値と年間最小値の平均をとる平均値演
    算回路、および該平均値から劣化傾向線を表す近似式を
    求める傾向線演算回路を有することを特徴とする請求項
    5記載の熱交換機の劣化予測装置。
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