JPH07286604A - 流体圧回路の劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧配管等の全体を比較的短い周期で定期的
に検査可能にする。不具合の検出を確実にする。 【構成】 流体消費信号ＳＧ１と増圧信号ＳＧ２とに
基づいて、負荷が流体を消費している期間中の流体圧源
が駆動されている時間の積算値をポンプ稼働時間ＴＰと
して算出し、１０分間毎にポンプ稼働時間と負荷稼働時
間ＴＬとの比率をオンロ−ド率ＲOLとして求め、該オン
ロ−ド率をしきい値Ｒ１max，Ｒ１minと比較して劣化の
有無を診断する。更にＲOLの２４時間の平均ＭＲOLを求
め、それをしきい値Ｒ２max，Ｒ２minと比較して劣化の
有無を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体圧回路の劣化診断
に関し、例えば流体圧回路中の部品の損傷や配管等から
の流体漏れを検出するために利用しうる。

【０００２】

【従来の技術】例えば、圧延設備においては、圧延ロ−
ルの圧下駆動などのために、油圧を利用する場合が多
い。従ってこの種の設備では、油圧回路が備わってい
る。油圧を発生する回路は、一般にポンプ，ポンプ駆動
モ−タ，アキュ−ムレ−タ，圧力スイッチ等で構成さ
れ、ほぼ一定の油圧を常時負荷の入力に供給する。アキ
ュ−ムレ−タには油圧が蓄圧されているが、負荷が稼働
状態になると油圧が消費され、油圧が下がる。圧力スイ
ッチが油圧の低下を検出すると、ポンプ駆動モ−タが駆
動され、ポンプが油圧を増圧するので、油圧は一定の範
囲内に維持される。

【０００３】ところで、圧延設備のようなプラント設備
は、２４時間連続的に運転される場合が多く、故障の発
生は製造ライン全体の停止につながるので、故障の発生
を未然に防止する必要がある。例えば油圧回路において
は、長期間使用すると、配管系統からの油漏れ，弁から
の油漏れ，ポンプのエンペラ−の損傷等々の劣化や故障
が生じる可能性があり、このような不具合が生じた場合
に、不具合を修理しないでそのまま放置すると、致命的
な故障が生じ、プラントの運転を長時間停止せざるを得
ない状況になる。

【０００４】従って、プラントの稼働率が低下しないよ
うに、致命的な故障が生じる前に、油漏れ等の不具合の
発生をみつけ、不具合を早期に修理しなければならな
い。そこで従来より、設備保全のための点検作業員を利
用し、作業員が目視でプラント各部を点検することによ
り、油漏れ等の不具合の診断を実施している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラン
トの油圧配管は形状や構造が複雑で、長さも長いので、
全体の点検を確実に実施するのは困難である。しかも、
配管等の中には、プラントの操業中は近寄れない箇所も
多数存在するため、全ての部分を定期的に点検するのは
不可能である。また、この種の点検には熟練を要する。
このため、点検上の見落としが頻繁に生じ、その結果、
発見できなかった配管の亀裂による油漏れ等により、重
大なトラブルが発生しがちであった。

【０００６】従って本発明は、油圧配管等の全体を比較
的短い周期で定期的に検査可能にするとともに、不具合
の検出を確実にすることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、流体圧源（１），該流体圧源が
出力する流体圧を蓄圧するアキュ−ムレ−タ（２），該
アキュ−ムレ−タの圧力が所定圧より低い時に前記流体
圧源を駆動する調圧手段（３），及び前記流体圧源が出
力する流体圧を消費する負荷（４）を含む流体圧回路；
から出力される、前記負荷の流体消費に同期して発生す
る流体消費信号（ＳＧ１）と、前記流体圧源の駆動に同
期して発生する増圧信号（ＳＧ２）とを入力し、前記流
体消費信号に基づいて、所定時間内の前記負荷が流体を
消費している時間の積算値を負荷稼働時間（ＴＬ）とし
て算出し、前記流体消費信号と前記増圧信号とに基づい
て、前記負荷が流体を消費している期間中の前記流体圧
源が駆動されている時間の積算値をポンプ稼働時間（Ｔ
Ｐ）として算出し、前記ポンプ稼働時間と前記負荷稼働
時間との比率をオンロ−ド率（ＲOL）として求め、該オ
ンロ−ド率をしきい値（Ｒ１max，Ｒ１min）と比較して
劣化の有無を診断する。

【０００８】また請求項２の発明では、前記オンロ−ド
率の情報を複数用いてそれの平均値（ＭＲOL）を算出
し、該平均値を第２のしきい値（Ｒ２max，Ｒ２min）と
比較して劣化の有無を診断する。

【０００９】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【００１０】

【作用】流体圧源は、負荷の実際の流体消費量を補償す
るように駆動されるので、負荷の実際の流体消費量と、
流体圧源の駆動時間との比率は一定である。但し、流体
回路に油漏れなどの不具合が生じると前記比率が変化す
る。従って、前記比率の変化を監視することによって、
油漏れなどの不具合を検出することが可能である。ま
た、負荷の流体消費流量には変動があるが、負荷が稼働
している期間のみについて、例えば１０分間の流体消費
流量を平均化した場合、その平均値の変動は比較的小さ
い。即ち、所定時間（例えば１０分間）毎に、負荷が稼
働している時間を積算して求められる負荷稼働時間（Ｔ
Ｌ）は、所定時間内の負荷の実際の流体消費量とほぼ比
例する。

【００１１】従って、負荷が稼働している時間中の流体
圧源の駆動時間の積算値を、ポンプ稼働時間（ＴＰ）と
すると、負荷稼働時間（ＴＬ）とポンプ稼働時間（Ｔ
Ｐ）との比率、即ちオンロ−ド率（ＲOL）はあまり変化
しない。しかし、流体回路に油漏れなどの不具合が生じ
るとオンロ−ド率（ＲOL）が大きく変化する。従って、
流体回路に異常がない時のオンロ−ド率に基づいて決定
したしきい値（Ｒ１max，Ｒ１min）と比較することによ
り、流体回路の劣化の有無を診断することができる。

【００１２】請求項２の発明では、第２のしきい値（Ｒ
２max，Ｒ２min）と比較されるオンロ−ド率の平均値
（ＭＲOL）は、前記オンロ−ド率（ＲOL）に比べて変動
が小さいので、正常な値に近い値を第２のしきい値とし
て定めることができ、僅かな異常をも検出しうる。油漏
れのような異常は継続的な変化であるため、平均化され
たオンロ−ド率にもそのまま変化として現われ、異常と
して検出される。

【００１３】

【実施例】この実施例では、実際の圧延設備に設けられ
た各種油圧回路の診断を実施する装置について説明す
る。装置全体の構成を図１に示す。図１を参照すると、
プラントには、仕上げ圧延Ｎｏ．１油圧装置系統（操作
用）１１，仕上げ圧延Ｎｏ．１油圧装置系統（ＩＭＲシ
フト用）１２，仕上げ圧延Ｎｏ．２油圧装置系統（油圧
圧下用）１３，仕上げ圧延Ｎｏ．３油圧装置系統（ベン
ダ−用）１４，仕上げ圧延Ｎｏ．４油圧装置系統（ＷＲ
シフト用）１５，巻取りラッパ−ロ−ル油圧装置系統１
６，巻取りトラバ−ス油圧装置系統１７，及び巻取りコ
ンベア油圧装置系統１８の８系統の油圧装置が備わって
いる。各系統の油圧装置には、油圧を発生するポンプ
と、油圧を消費する負荷が備わっている。実際には、油
圧系統１１には３台、油圧系統１２には３台、油圧系統
１３には３台、油圧系統１４には３台、油圧系統１５に
は３台、油圧系統１６には６台、油圧系統１７には７
台、油圧系統１８には６台のポンプが備わっている。

【００１４】油圧装置１１〜１８の各負荷の稼働状態は
プラントコントロ−ラ２２によって制御され、油圧装置
１１〜１８の各ポンプの稼働状態は、油圧ポンプ制御盤
２１によって制御される。プロセスコンピュ−タ２４
は、圧延プロセスの進行状況に応じてプラントコントロ
−ラ２２及び油圧ポンプ制御盤２１に指示を与え、各油
圧系統を制御するとともに、プラントコントロ−ラ２２
及び油圧ポンプ制御盤２１から各種情報を入力し、状況
を把握する。パ−ソナルコンピュ−タで構成される診断
装置２４は、プロセスコンピュ−タ２４と接続されてお
り、プロセスコンピュ−タ２４が管理している情報の一
部を入力して所定の処理を実行し、油圧回路の診断を実
施する。診断の結果はプロセスコンピュ−タ２４に送ら
れ、プロセスコンピュ−タ２４内で管理される。

【００１５】仕上げ圧延Ｎｏ．２油圧装置系統（油圧圧
下用）１３の実際の構成を図４及び図５に示す。図４を
参照すると、圧力源であるポンプ部１には、３台のピス
トンポンプ４１，４２，４３とそれらの各々を駆動する
ポンプ駆動モ−タ４４，４５，４６が備わっている。ピ
ストンポンプ４１は循環回路で利用され、ピストンポン
プ４３は予備回路で利用される。通常はピストンポンプ
４２が使用されるが、それに異常が生じた場合やメンテ
ナンスをする時には、それに代えて予備回路であるピス
トンポンプ４３を使用する。

【００１６】ピストンポンプ４２が吐出する油圧は、高
圧側の配管４７に供給される。この配管４７は、図５に
示す負荷に接続されるとともに、アキュ−ムレ−タ２に
接続されている。更に、配管４７には圧力スイッチ３が
接続されている。アキュ−ムレ−タ２は充分に大きな容
積の内空間を有しており、油圧を蓄圧する。負荷によっ
て消費される油圧は、アキュ−ムレ−タ２から配管４７
を介して負荷に供給される。配管４７の圧力が所定圧ま
で低下すると、それが圧力スイッチ３によって検出され
る。その場合、油圧ポンプ制御盤２１の制御により、ポ
ンプ駆動モ−タ４５が駆動され、ピストンポンプ４２が
配管の圧力を増圧するとともに、油圧を再びアキュ−ム
レ−タ２に蓄圧する。従って配管４７の圧力はほぼ一定
に維持され、常に一定の油圧が負荷に供給される。消費
された油は、低圧側の配管４８を通ってタンク４９に戻
る。

【００１７】図５を参照して説明する。圧延材は、圧延
機４に備わった２つのワ−クロ−ル５３の間を通り圧延
される。上側のワ−クロ−ルの上側及び下側のワ−クロ
−ルに下側には、それぞれバックアップロ−ル５４が配
置されている。バックアップロ−ル５４の両端には、そ
れぞれ、それを上下方向に動かす油圧圧下装置が備わっ
ている。油圧圧下装置を駆動してバックアップロ−ル５
４を動かすことにより、ワ−クロ−ル５３の間隙及び圧
延材に対する圧下量を調整することができる。高圧側の
配管４７から供給される油圧は、ノズルフラッパタイプ
のサ−ボバルブ５１及び５２を介して、それぞれ圧延機
の一端側及び他端側の油圧圧下装置に供給され、バック
アップロ−ル５４を動かす。プラントコントロ−ラ２２
に備わった油圧圧下制御盤５５は、圧下指令と位置検出
器５６が検出した位置情報とに基づいて、サ−ボバルブ
５１及び５２を制御する。油圧圧下装置で消費された油
圧は、サ−ボバルブ５１及び５２を通り、低圧側の配管
４８を通って回収される。再び図１を参照すると、プラ
ントコントロ−ラ２２がプロセスコンピュ−タ２３に出
力する情報には、８組の圧延信号ＳＧ１が含まれてお
り、油圧ポンプ制御盤２１がプロセスコンピュ−タ２３
に出力する情報には、８組のオンロ−ド信号ＳＧ２が含
まれている。圧延信号ＳＧ１のそれぞれは、１１〜１８
の系統毎に圧延中（つまり負荷が動作中）か否かを示す
ものであり、オンロ−ド信号ＳＧ２のそれぞれは、１１
〜１８の系統毎のポンプ（複数の中の少なくとも１つ）
が駆動中か否かを示すものである。

【００１８】１つの圧延信号ＳＧ１及びオンロ−ド信号
ＳＧ２の例を図２に示す。図２において、波形の高レベ
ルがオンであり、低レベルがオフを示している。プロセ
スコンピュ−タ２３は、圧延信号ＳＧ１を１秒周期のサ
ンプリングタイムｔ毎に採取する。従ってプロセスコン
ピュ−タ２３に入力される圧延信号はＳＧ１Ｂのように
なる。また、プロセスコンピュ−タ２３は、オンロ−ド
信号ＳＧ２を１秒周期のサンプリングタイムｔ毎に参照
し、圧延信号ＳＧ１Ｂとオンロ−ド信号ＳＧ２との論理
積（ＡＮＤ）を計算した結果を、オンロ−ド信号ＳＧ２
Ｂとして採取する。

【００１９】そして、圧延信号ＳＧ１Ｂがオン（圧延
中）である時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，・・・，ｔｎ
の積算値ＴＬと、オンロ−ド信号ＳＧ２Ｂがオン（ポン
プ駆動中）である時間ｔo１，ｔo２，ｔo３，ｔo４，・
・・，ｔoｎの積算値ＴＰとを求める。積算値ＴＬ及び
ＴＰの集計は、この例では１０分間毎に実施する。

【００２０】プロセスコンピュ−タ２３が計算した積算
値ＴＬ及びＴＰの最新の情報が、１０分間毎に、診断装
置２４に送信される。診断装置２４は、プロセスコンピ
ュ−タ２３から入力された圧延時間の積算値ＴＬ及びオ
ンロ−ド時間の積算値ＴＰからオンロ−ド率ＲOLを計算
する。ＲOL＝（ＴＰ／ＴＬ）×１００［％］とする。こ
のようにして計算されるオンロ−ド率ＲOLは、負荷の油
の消費に対するポンプの動作量にほぼ対応するものであ
り、通常は大きく変動することはない。

【００２１】しかし、例えば油圧回路の高圧側の配管４
７上で油漏れなどが発生すると、負荷の油の消費が一定
であっても実際の油の消費が増えるので、ポンプの稼働
率が上がり、オンロ−ド率ＲOLが増大する。また、例え
ば圧力スイッチ３が故障して、設定圧が下がると、負荷
の油の消費が一定であっても、ポンプの稼働率が下がる
ので、オンロ−ド率ＲOLが低下する。

【００２２】そこで、診断装置２４は、求めたオンロ−
ド率ＲOLをしきい値である上限値Ｒ１max及び下限値Ｒ
１minと比較する。上限値Ｒ１max及び下限値Ｒ１min
は、この設備を最初に稼働した時に測定して得られたオ
ンロ−ド率、又は設備保全作業直後に測定して得られた
オンロ−ド率に基づいて決定されたものである。具体的
には、上限値Ｒ１maxは、正常時（最初の設備稼働時又
は設備保全作業直後）のオンロ−ド率ＲOLの予想される
変動範囲の最大値に所定の余裕分を加算した値であり、
下限値Ｒ１minは、正常時のオンロ−ド率ＲOLの予想さ
れる変動範囲の最小値から所定の余裕分を減算した値で
ある。

【００２３】Ｒ１min＜ＲOLでかつ、ＲOL＜Ｒ１maxであ
れば、診断装置２４は、ＧＯＯＤ（正常）を診断結果と
して出力し、Ｒ１min≧ＲOL又は、ＲOL≧Ｒ１maxである
と、ＤＡＭＡＧＥ（異常：劣化有）を診断結果として出
力する。この診断結果とオンロ−ド率ＲOLは、系統の名
称及び日時の情報とともに、デ−タとしてハ−ドディス
ク上のデ−タファイルに保存され、また診断装置２４の
ディスプレィの画面に可視情報として表示され、プリン
タによってハ−ドコピ−として出力される。この診断処
理は、デ−タが入力される毎、即ち１０分間毎に実施さ
れる。

【００２４】図３は、油漏れなどが発生した場合の予想
されるオンロ−ド率ＲOLの変化を示している。正常な時
にはオンロ−ド率ＲOLは上限値と下限値との間にある
が、油漏れが生じると、オンロ−ド率が徐々に増大し、
上限値を越えると劣化有として診断される。

【００２５】また、診断装置２４は、２４時間が経過す
る毎に、その前の２４時間の間に計算された全てのオン
ロ−ド率ＲOLの情報を、デ−タファイルから入力し、そ
れらの平均値ＭＲOLを求め、この平均値ＭＲOLを日デ−
タとして保存する。更に、求めた平均値ＭＲOLを、しき
い値である上限値Ｒ２max及び下限値Ｒ２minと比較す
る。

【００２６】上限値Ｒ２max及び下限値Ｒ２minは、上限
値Ｒ１max及び下限値Ｒ１minと同様にして決定される
が、Ｒ２max＜Ｒ１max，Ｒ２min＞Ｒ１minである。即
ち、２４時間の平均であるオンロ−ド率ＭＲOLは、変動
分が平滑化されているので、正常時の予想される変動範
囲の振幅は、オンロ−ド率ＲOLの変動幅よりも小さい。
これにより、上限値Ｒ２maxと下限値Ｒ２minとの幅が、
１０分間毎の診断の場合と比べて小さくなるので、僅か
な油漏れなどによって生じるオンロ−ド率ＭＲOLの小さ
なずれに対しても、油圧回路の劣化を検出することがで
き、検出感度が高くなる。

【００２７】またこの実施例では、上記２４時間毎の処
理と同様に、１カ月毎に、その間の日デ−タを入力し、
オンロ−ド率ＭＲOLの１カ月の平均値を月デ−タとして
計算し、それを月デ−タファイルに保存する。更に、６
カ月毎に、その間の月デ−タを入力し、オンロ−ド率の
６カ月の平均値を求め、それを半年デ−タファイルに保
存する。

【００２８】上記実施例においては、圧延設備の油圧回
路を診断する場合について説明したが、同様にポンプ，
アキュ−ムレ−タ等を有する様々な構成のプラント設備
に対して本発明を適用することにより、流体回路の劣化
の有無を同様に診断することができる。勿論、本発明は
油圧回路だけでなく、エアコンプレッサのような空圧回
路にも適用しうる。

【００２９】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、流体漏
れのような流体回路の劣化の有無を自動的に診断するこ
とができる。しかも、流体消費信号（ＳＧ１）と増圧信
号（ＳＧ２）とに基づいて診断を実施するので、流体回
路中に特別なセンサなどを新たに設置する必要がなく、
流体回路のどの部分で劣化が生じた場合でも、それを検
出しうる。

【００３０】また請求項２によれば、第２のしきい値
（Ｒ２max，Ｒ２min）と比較されるオンロ−ド率の平均
値（ＭＲOL）は、短期間のオンロ−ド率（ＲOL）に比べ
て変動が小さいので、第２のしきい値の範囲を、第１の
しきい値の範囲よりも小さく定めることができる。従っ
て、僅かな油漏れのような劣化をも高感度で検出可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施するプラントと診断システムの
構成を示すブロック図である。

【図２】 図１の診断システムが処理する信号の例を示
すタイムチャ−トである。

【図３】 オンロ−ド率の変化例を示すタイムチャ−ト
である。

【図４】 図１のプラントに含まれる１つの油圧系統の
一部分の構成を示すブロック図である。

【図５】 図１のプラントに含まれる１つの油圧系統の
残り部分の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１：ポンプ部 ２：アキュ−ムレ−
タ ３：圧力スイッチ ４：圧延機 １１：仕上げ圧延Ｎｏ．１油圧装置系統（操作用） １２：仕上げ圧延Ｎｏ．１油圧装置系統（ＩＭＲシフト
用） １３：仕上げ圧延Ｎｏ．２油圧装置系統（油圧圧下用） １４：仕上げ圧延Ｎｏ．３油圧装置系統（ベンダ−用） １５：仕上げ圧延Ｎｏ．４油圧装置系統（ＷＲシフト
用） １６：巻取りラッパ−ロ−ル油圧装置系統 １７：巻取りトラバ−ス油圧装置系統 １８：巻取りコンベア油圧装置系統 ２１：油圧ポンプ制御盤 ２２：プラントコン
トロ−ラ ２３：プロセスコンピュ−タ ２４：診断装置 ４１，４２，４３：ピストンポンプ ４４，４５，４６：ポンプ駆動モ−タ ４７，４８：配管 ４９：タンク ５１，５２：サ−ボバルブ ５３：ワ−クロ−ル ５４：バックアップロ−ル ＳＧ１，ＳＧ１Ｂ：
圧延信号 ＳＧ２，ＳＧ２Ｂ：オンロ−ド信号 ＲOL：オンロ−ド率 Ｒ１max：上限値 Ｒ１min：下限値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体圧源，該流体圧源が出力する流体圧
   を蓄圧するアキュ−ムレ−タ，該アキュ−ムレ−タの圧
   力が所定圧より低い時に前記流体圧源を駆動する調圧手
   段，及び前記流体圧源が出力する流体圧を消費する負荷
   を含む流体圧回路；から出力される、前記負荷の流体消
   費に同期して発生する流体消費信号と、前記流体圧源の
   駆動に同期して発生する増圧信号とを入力し、 前記流体消費信号に基づいて、所定時間内の前記負荷が
   流体を消費している時間の積算値を負荷稼働時間として
   算出し、 前記流体消費信号と前記増圧信号とに基づいて、前記負
   荷が流体を消費している期間中の前記流体圧源が駆動さ
   れている時間の積算値をポンプ稼働時間として算出し、 前記ポンプ稼働時間と前記負荷稼働時間との比率をオン
   ロ−ド率として求め、 該オンロ−ド率をしきい値と比較して劣化の有無を診断
   する、流体圧回路の劣化診断方法。
2. 【請求項２】 前記オンロ−ド率の情報を複数用いてそ
   れの平均値を算出し、該平均値を第２のしきい値と比較
   して劣化の有無を診断する、前記請求項１記載の流体圧
   回路の劣化診断方法。