JPH06288796A - 分散型設備管理診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分散性，柔軟性および自律性を有する設備の
管理診断システムを提供する。 【構成】 予め配置されているセンサーを介して対象と
する設備に関する情報を経時的に検知し、この情報を記
録媒体に自動的に記録しておく過程と、この記録されて
いる情報を情報処理システムに移し、この情報処理シス
テムに予め記録されている情報と組合せて該設備の診断
を行なう過程とから成ることを特徴とする。 【効果】 設備の状態を正しく診断することができ、か
つ状況の変化に容易に対応することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化学工場などにおける
機器，計装，計器等の設備の劣化，不調，異常などを効
果的に診断管理するための分散型設備管理診断システム
に関するものである。特に本発明は、設備の劣化，不
調，異常などを早期に検出し診断するための分散型設備
管理診断システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】化学工業に代表される装置産業では、設
備の保全・管理は欠くことのできない重要な業務であ
る。保全・管理は、一般に日常業務の一環として、オペ
レーターが設備を巡回・点検して異常か否かを診断する
ことに基づいている。しかし異常診断によって安全の確
保、設備の管理を行なうという考え方は、異常が顕在化
しないと機能しないという本質的な弱点がある。また、
一般の異常診断システムのアルゴリズムは、異常信号の
パターンから論理的不整合を見出す、或いはプロセス変
量の異常の組合せから経験的に異常原因を推定するとい
う、ハードウエアに対して間接的な方法論に基づいてい
る。できるだけ直接的に設備の劣化を個別的に管理する
ことを基本原理とするシステムが好ましいが、かかるシ
ステムの開発は未だ十分とはいえない。

【０００３】装置産業では、一般に運転情報は分散計装
（ＤＣＳ）などの発達により計器室に集められ、生産管
理に利用されている。しかし、装置を構成するポンプ、
圧縮機等の動機器、反応器、蒸留塔等の静機器、さらに
はこれらをつなぐ配管や計装、計器などの設備一般につ
いての管理情報は、その多様性から、主にフイールドで
オペレーターやメンテナンス員により、定期的ないしは
非定期的に収集されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】装置産業における設備
の管理には、運転情報として得られる圧力、流量等のプ
ロセス情報と共に、個々の設備における測定部位と、そ
の部位における振動、滞熱、異常音等の測定の種類、及
び時間経緯の少くとも３項目に関する情報が必要であ
る。しかも、各設備にはそれぞれ特性があるので、この
特性とプロセスの特徴との双方を加味した測定、診断、
管理を行なうのが好ましい。しかし、これは著しく複雑
なので、現在は主にフイールドで情報を収集することが
行なわれている。即ち、オペレーターやメンテナンス員
が、振動計，温度計などのセンサーをフイールドに持参
して測定することにより、情報の収集が行なわれてい
る。しかしながら、このようなやり方では、測定に時間
がかかり、また正確に一定時間毎のデータを収集するこ
とができないという問題がある。

【０００５】また、従来のオペレーションはプロセス制
御が主体であり、メンテナンスはそれを実現するための
支援技術であったため、オペレーションにおいてプロセ
ス制御と設備管理を同等に取り扱うことはできなかっ
た。一般に、設備の劣化は、オンラインによる検知、診
断を必要とするほど急速には進行しないので、設備の管
理診断に必要な情報をオンラインで収集することは従来
あまり検討されていない。しかし、フイールドで情報を
収集することに関しては上述の如き問題があるので、計
器室とフイールドのセンサーとをワイヤリングでつな
ぎ、設備の管理診断に必要な情報を計器室に集中して収
集することが一部で行なわれている。

【０００６】この方法はフイールドの設備と計器室との
間に膨大な量のワイヤリングが必要となるため経費が嵩
み、しかもそのメンテナンスも煩雑で労力を要する。ま
た、システムを構築した後でも、測定部位やセンサーの
変更が必要となることが多いが、そのたびにワイヤリン
グをやり直すことが必要で、その煩にたえられないとい
う問題もある。従って本発明は、設備の管理診断に要求
される情報の特性を適切に反映した管理診断システムを
提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る設備管理の
ための診断システムは、分散型設備管理診断システムで
あって予め配置されているセンサーを介して対象とする
設備に関する情報を経時的に検知し、この情報を記録媒
体に自動的に記録しておく過程と、該記録媒体に記録さ
れている情報を情報処理システムに移し、該情報処理シ
ステムに予め記録されている情報と組合せて該設備の診
断を行なう過程とから成っている。

【０００８】本発明について更に詳細に説明するに、本
発明はポンプ，モーター，送風機，圧縮機等の動機器、
熱交換器，反応塔，蒸留塔，槽等の静機器、さらにはこ
れらをつなぐ配管、計装計器など任意の設備（以下、こ
れらを設備機器類ということがある）を対象とすること
ができる。設備機器類の診断管理に必要な情報（以下、
この情報を保全情報ということがある）は、設備機器類
の種類に応じて、振動，音，滞熱，肉厚，腐蝕状況など
さまざまであるが、本発明ではこれらの情報を予め配置
されているセンサーを介して検出する。センサーとして
は例えば振動計，温度計，肉厚計，ＡＥ（アコーステイ
ックエミッション）計などが用いられる。通常、センサ
ーは設備機器類に内蔵されているが、外置きであっても
差支えない。

【０００９】センサーで検出された保全情報はディジタ
ル化された電気信号として記録媒体に送られ、これに自
動的に記録される。本発明では、この記録媒体は、通常
は対象とする設備機器類ないしはその近傍に配置されて
いる。従って多数の設備機器類が広い範囲にわたって、
配置されているプラントでは、記録媒体はプラントの所
々に分散して配置され、センサーで検知された保全情報
は、オンラインで計器室に集めて記録する代りに、これ
らの分散配置されている記録媒体に分散して記録され
る。

【００１０】記録媒体としてはＩＣ記録媒体，磁気記録
媒体，光ディスクなどが用いられる。好ましくはＩＣカ
ードや磁気カードが用いられる。記録媒体には、メモリ
ー記録装置を構成するマイクロコンピュータにより、セ
ンサーで検知した情報と共に、設備機器類の名称、情報
の測定部位、情報の種類、検知時刻などセンサーで検知
した情報を情報処理システムで処理する際に必要とする
情報も適宜記録し得るように設定されている。

【００１１】上述の如く、本発明では各設備機器類から
の保全情報を分散配置された記録媒体に記録するので、
それぞれの設備機器類に応じた標準的な設備管理手法
や、設備機器類の個体差、或いはプロセスの特徴等を加
味して、測定部位、測定情報の種類、測定の時間間隔な
どを自由に設定できる。また、いったんこれらを設定し
た後でも、記録媒体の取り替えやメモリー記録装置のマ
イクロコンピュータの管理ソフトの変更により、これら
を容易に変更することができるという柔軟性を有してい
る。また、設備機器類は使用するにつれて劣化が進行す
るが、その履歴などにより測定部位，測定情報の種類、
測定の時間間隔などを各設備機器類毎に容易に再設定す
ることができるという分散性を有している。更に、各設
備機器類の測定値が、管理値の許容範囲を外れたときや
異常が発生した場合には、通常、必要な保全情報は変化
する。本発明ではメモリー記録装置のマイクロコンピュ
ータの管理ソフトによりこの変化に対応し得る。すなわ
ち管理ソフトに予め許容範囲の逸脱や異常ケースを想定
したプログラムを組込んでおき、このプログラムにより
測定部位，測定情報の種類，測定の時間間隔などを適宜
自動的に変更するような自己判断機能、すなわち自律性
をもたせることができるという利点がある。

【００１２】記録媒体に記録されている情報は、読み取
り装置を介して情報処理システムに移す。通常はオペレ
ーターが記録媒体を定期ないしは非定期的に回収し、情
報処理システムの読取り装置から読み込ませるが、所望
ならば記録媒体に記録されている情報を定期的かつ自動
的に情報処理システムに一括して移すことも可能であ
る。情報処理システムは、読み取り装置のほか、例えば
測定部位や測定情報の種類などに応じてそれぞれ標準値
となる保全情報や過去の保全情報などが入力されている
コンピュータや、運転を管理するための運転情報が入力
されているプロセスコンピュータ、ＤＣＳなどからなっ
ている。情報処理システムは、記録媒体からの情報をシ
ステムに予め入力されている情報と組合せ、比較処理な
どによって設備機器類の状態を判断する。従って本発明
によれば設備機器類の状態を経時的に把握することがで
き、異常や故障に至る前に対応することができるので、
確実に設備機器類の診断管理を行うことができる。

【００１３】本発明の好ましい態様の一つでは、記録媒
体に、対象とする設備機器類が平常状態にあるのかこれ
を外れた要監視状態にあるのかを判断し、それに応じて
記録する情報を選択するプログラムを組込んでおくやり
方がある。例えば対象とする設備機器類につき複数の部
位にセンサーを配置して、これら複数の測定部位および
測定情報に関する情報がその時刻と共に記録されるよう
にプログラムしておき、しかも平常状態ではそのうちの
所定の部位および種類に関する情報を記録媒体に記録す
るが、情報が予め設定された条件を外れたときには適宜
予め設定された部位および種類の情報を自動的に選択
し、所定時間その情報を記録媒体に記録するようにプロ
グラムしておくやり方がある。

【００１４】このようにシステムに自律性を持たせた態
様の一つとしては、対象とする設備機器類に測定部位お
よび／又は測定情報を異にする複数のセンサーを配置し
ておき、平常状態では該センサーのうちの一部のものの
情報だけを記録媒体に記録するが、要監視状態にある場
合には平常状態にある場合には情報が記録されないセン
サーの情報も記録するようにプログラムしておくやり方
がある。平常状態か要監視状態かを判断するには、個々
の情報について、又はいくつかの情報の組合せについ
て、正常範囲を予め設定しておき、記録された情報がこ
の範囲内にあるか否かを判断するようにすればよい。

【００１５】設備機器類が要監視状態にあると判断され
たならば、平常状態では記録しないセンサーからの情報
も記録する。要監視状態にある場合には、それが真に設
備機器類の不調や異常によるものであるのか否か、また
そうである場合にはその箇所や原因が何であるかを知る
ために、平常状態よりも多くの、又は平常状態とは異な
る情報を必要とすることが多い。本発明の好ましい態様
では、平常状態と要監視状態とのこのような情報に対す
る異なる要求を満足させるため、センサーのうちのいく
つかは平常状態には作動させないことにより情報過剰と
なるのを防ぎ、要監視状態ではこれらを作動させて必要
な情報を収集せんとするものである。要監視状態では、
新たにセンサーを作動させることに加えて、又はこれに
代えて、作動中のセンサーの測定の時間間隔を短縮して
情報を増やすこともできる。さらに要監視状態の程度や
その種類に応じてセンサーを選択して作動させるなど、
情報の調節を行なうこともできる。このような平常状態
とは異なる情報の記録は、原則として要監視状態が解消
するまで行なうが、要監視状態の程度や種類によっては
短時間で切上げても差支えない場合もある。要監視状態
においてどのセンサーを追加作動させるか、又はその作
動時間をいくらにするか等は、センサーで検知された異
常の程度や種類と必要な情報との対応関係を、予めメモ
リー記録装置を構成するマイクロコンピュータにプログ
ラミングしておくことにより自動的に選択することがで
きる。

【００１６】本発明を図面を参照して更に具体的に説明
すると、図１は化学工場に本発明を適用する際の１例を
概念的に示すものである。工場にはポンプ，ブロワー、
モータ，槽，塔，熱交換器などの設備機器類が設置され
ており、運転管理は計器室で行なわれている。各設備機
器類には振動計，温度計，肉厚計などのセンサーが取り
付けられており、且つその近傍にはマイクロコンピュー
タを内蔵したメモリー記録装置が配置されており、該メ
モリー記録装置にはセンサーからの保全情報を記録する
記録媒体が挿入されている。例えばポンプには振動計１
が取付けられている。その近傍にはマイクロコンピュー
タを内蔵したＩＣカードライターが配置されており、こ
れにＩＣカードが挿入されている。ポンプの振動は振動
計１で検知され、その情報はディジタル化された電気信
号としてＩＣカードライターに送られる。この信号は、
ＩＣカードライターに内蔵されたマイクロコンピュータ
のプログラムに従って、その測定値、測定の種類、測定
時刻などがＩＣカードに記録される。マイクロコンピュ
ータのプログラムは、前述の如く柔軟性や分散性、さら
には自律性をもったものとして設定することができる。
自律性を持ったプログラムとしては、例えば、次のよう
なものが好ましい。即ち、設備機器類の特性に応じて、
複数の測定部位（Ｎ₁ ，Ｎ₂ ，Ｎ₃ …Ｎ_n ）および測定
情報の種類（Ｍ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ …Ｍ_m ）に関する情報
が、その時刻と共に記録されるようにプログラムされて
いて、平常状態ではそのうちの特定の部位（Ｎ₁ と
Ｎ₂ ）および種類（Ｍ₁ ）に関する情報が特定周期（１
２時間周期）で経時的に記録媒体に記録される。しかし
要監視状態になったとき、例えば記録された情報が予め
設定された許容範囲を外れたり、想定した異常状態にな
ったときには、その程度に応じて、特定の部位及び種類
の情報を追加的に選択するなどして、所定時間その情報
を記録媒体に記録するようにプログラムされている。例
えばＭ₁ の値に異常があったときには、Ｎ₁ ，Ｎ₂ ，Ｎ
₃ の部位のＭ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ，Ｍ₄ の種類の情報につい
て２時間周期で測定し、更にＮ_n の部位のＭ_m の種類の
情報について４時間周期で測定するプログラムなどが挙
げられる。情報が記録されたＩＣカードは、オペレータ
ーが定期または非定期のパトロールにより回収し、代り
に新しいＩＣカードを挿入しておく。このようにして複
雑多数に亘る情報を確実に、しかも、その情報が欲しい
時間毎に得ることができる。

【００１７】回収されたＩＣカードは計器室に集めら
れ、情報処理システムのカードリーダーでそれに記録さ
れている情報を読取る。情報処理システムは、例えば測
定部位や測定の種類などに応じたそれぞれの標準値とな
る保全情報やさらには過去の保全情報等が入力されてい
るコンピュータや、運転管理のための運転情報が入力さ
れているプロセスコンピュータなどから成り、これらに
蓄積されている情報と読込まれたデータとを比較処理す
る等により、各設備機器類の異常の有無を診断する。設
備機器類の診断管理を行なう場合、保全情報の測定値
と、その測定値を記録した前後の時刻における運転情
報、例えば内部流体の温度，圧力，流量，組成等の測定
値及びその変化量などと組合せ、総合的に判断すると、
正しい結果を得ることができる場合が多々ある。

【００１８】例えばポンプの異常診断には一般に振動値
の測定が行なわれる。今、図２の如き振動値の推移が観
測されたとすると、（ａ）と（ｂ）とにおいて振動値の
増加傾向が認められる。若し、振動値だけで判断する
と、ポンプには（ａ）と（ｂ）とにおいて何らかの異常
が生じたと判断されるであろう。然し、ポンプの振動値
はポンプの流量により変化することが知られているの
で、図２にコンピュータの記憶装置から運転情報である
同時刻のポンプの流量の推移を示すデータ（図３）を引
出して組合せてみる。図２と図３とを対比すると、
（ａ）における振動値の増加はポンプ内の流量の増加と
相関しているので、異常ではないと判断される。然し
（ｂ）における増加は流量と無関係であることからポン
プに何らかの異常が発生した可能性があると判断され、
迅速な対応ができる。

【００１９】また、別の例として、図４の如きポンプと
モーターとを管理する場合、平常状態ではＮ₁ 〜Ｎ₁₂の
各測定点における振動値と滞熱温度とを、それぞれ１２
時間毎および２４時間毎に測定し、Ｎ₀ 点における漏洩
検知を２４時間毎に測定する。図５は、Ｎ₁ 点における
振動値と滞熱温度、及びＮ₀ 点における漏洩の測定デー
タである。設備機器類の故障は、一般にある程度までは
徐々に劣化が進み、その後急速に劣化が進行してついに
は運転不能に至るという経過をたどるため、平常状態で
は１２時間ないしは２４時間毎という比較的長い間隔の
測定でも十分なことが多い。しかし振動の測定値が時刻
（Ｃ）で予め定めた管理値を越えたので、ポンプの監視
を強める体制に入る。例えば測定点Ｎ₁ 〜Ｎ₅ の振動値
と滞熱温度の測定を２時間毎に行ない、測定点Ｎ₀ の漏
洩検知を４時間毎に行なう（図５参照）。これにより測
定点Ｎ₁ の振動値が管理値を越えた原因が、劣化の進行
かそれとも他の要因、例えば、運転の変動によるもので
あるかを判断し、未然に故障を防ぐことができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明に従い、設備機器類からの情報を
ＩＣカード等の記録媒体に記録すれば、設備機器類の管
理方法や運転方法の変更に容易に追随できる。また、測
定対象の設備機器類の状況に応じて測定点やデータの種
類、測定間隔などを自律的に選択できるので、設備機器
類の診断・管理を高い精度で行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する態様の１例を概念的に示す図
である。

【図２】ポンプの振動値の推移の１例を示すグラフであ
る。図中の細い実線は図３のグラフを移したものであ
る。

【図３】図２のポンプの対応する時刻における流量の推
移を示すグラフである。

【図４】ポンプとモータから成る設備機器類への、セン
サーの設置部位の１例を示す図である。図中、Ｎ₀ 〜Ｎ
₁₂はセンサーの位置を示す。

【図５】図４のＮ₁ 点における振動と滞熱温度、及びＮ
₀ 点における漏洩の測定データを示すグラフである。

【符号の説明】

１ 振動計 ２ 情報処理システム

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設備管理のための診断システムであっ
   て、予め配置されているセンサーを介して対象とする設
   備に関する情報を経時的に検知し、この情報を記録媒体
   に自動的に記録しておく過程と、該記録媒体に記録され
   ている情報を情報処理システムに移し、該情報処理シス
   テムに予め記録されている情報と組合せて該設備の診断
   を行なう過程とから成ることを特徴とする分散型設備管
   理診断システム。
2. 【請求項２】 記録媒体がＩＣ記録媒体であることを特
   徴とする請求項１記載の分散型設備管理診断システム。
3. 【請求項３】 記録媒体が磁気記録媒体であることを特
   徴とする請求項１記載の分散型設備管理診断システム。
4. 【請求項４】 記録媒体が光ディスクであることを特徴
   とする請求項１記載の分散型設備管理診断システム。
5. 【請求項５】 記録媒体には、対象とする設備、測定部
   位、測定情報の種類及び測定時刻に関する情報も記録す
   ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載
   の分散型設備管理診断システム。
6. 【請求項６】 記録媒体は、記録された情報から、該設
   備が平常状態にあるのか又は要監視状態にあるのかを判
   断し、要監視状態にある場合には平常状態にある場合に
   記録する情報とは少なくとも一部異なる情報を自動的に
   記録するようにプログラムされていることを特徴とする
   請求項１ないし５のいずれかに記載の分散型設備管理診
   断システム。
7. 【請求項７】 対象とする設備には測定部位および／又
   は測定情報を異にする複数のセンサーが配置されてお
   り、記録媒体は平常状態にある場合には該センサーのう
   ちの一部のものの情報しか記録せず、要監視状態にある
   場合には平常状態にある場合には情報が記録されないセ
   ンサーの情報も記録するようにプログラムされているこ
   とを特徴とする請求項６記載の分散型設備管理診断シス
   テム。
8. 【請求項８】 設備毎にそれぞれ複数の測定部位および
   測定情報に関する情報がその時刻と共に記録されるよう
   にプログラムされており、平常状態ではそのうちの所定
   の部位および種類に関する情報が記録媒体に記録される
   が、情報が予め設定された条件を外れたときには適宜予
   め設定された部位および種類の情報を自動的に選択し、
   所定時間その情報を記録媒体に記録するようにプログラ
   ムされていることを特徴とする請求項１記載の分散型設
   備管理診断システム。