JPH08338801A - 詰り検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 加圧流体を流路において流動させるに際し、
その流体の加圧力を流体流量で割った値に対応する流路
抵抗値を時系列に求め、所定の時点における流路抵抗値
を基準値とする。その求めた流路抵抗値の基準値からの
上昇分を流路の詰り状態に応じて予め設定した閾値と比
較することで、流路の詰りを検知する。 【効果】 意図的な流量や圧力の変更時においても、ま
た、流路状態が変化する場合においても詰り検知が可能
で、メンテナンスが容易で低コストで詰りを検知でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体供給設備の配管や
ノズル等における詰りの検知方法に関し、例えば、噴霧
乾燥塔におけるスラリー噴霧設備におけるノズルの詰り
検知に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】自動化学分析装置の排水系において、各
排水工程毎に流体加圧力を排水流量で割った流路抵抗値
を求め、その求めた流路抵抗値を、予め求めた詰りのな
い状態における流路抵抗正常値と比較することで、その
排水系における詰りを検知することが開示されている
（特開平５‐１４２２３５号公報）。

【０００３】また、連続鋳造設備の鋳片冷却用スプレー
ノズルへの冷却水供給管において、詰りのない正常時に
おける冷却水の流量と圧力との関係を予め求めておき、
その求めた関係を、冷却水流量一定下での設備運転中に
おける冷却水の流量と圧力との関係と比較することで、
そのスプレーノズルの詰りを検知することが開示されて
いる（特開昭６３‐８４７５１号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前者の従来技術におい
ては、流路抵抗値は排水時にしか得られないため、連続
的な詰り検知を行うことができない。後者の従来技術に
おいては、冷却水流量一定下での設備運転を前提として
おり、運転中における意図的な流量または圧力変更に対
する考慮がなされていない。

【０００５】また、いずれの従来技術共、設備運転中の
流路における流路抵抗値や流量と圧力との関係を、予め
求めた詰りのない正常時の流路における流路抵抗値や流
量と圧力との関係と、同一流路状態の下で比較すること
により詰りを検知している。そのため、流路抵抗値に影
響を及ぼす流路状態が変化する場合、例えば、流体の銘
柄変更により流路における圧力損失が変化する場合や、
設備運転中に複数ある流路出口の数が変更されることに
より流体圧力と流量との関係や流路抵抗値が変化する場
合等には、比較すべき正常時の流路とは異なる流路状態
になるため、正確に詰りを検知することができない。

【０００６】本発明は上記問題を解決するため、意図的
な流量や圧力の変更時においても、また、流路状態が変
化する場合においても詰り検知が可能で、しかも、メン
テナンスが容易で低コストの詰り検知方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の詰り検知方法
は、加圧流体を流路において流動させるに際し、その流
体の加圧力を流体流量で割った値に対応する流路抵抗値
を時系列に求め、所定の時点における流路抵抗値を基準
値とし、その求めた流路抵抗値の基準値からの上昇分を
流路の詰り状態に応じて予め設定した閾値と比較するこ
とで、流路の詰りを検知することを特徴とする。

【０００８】本発明の詰り検知方法は、タンク等から送
られてきた流体をポンプ等で加圧することによって流路
へ送り出し、流体を目的の場所、設備へ供給する流体供
給設備において利用できる。例えば、配合タンクから送
られてきたスラリーをポンプで加圧することにより配管
に送り出し、その配管の先端のノズルから噴霧乾燥筒塔
に噴霧するスラリー噴霧設備において利用できる。その
流体の加圧力は流体供給設備各部に設ける圧力計等によ
り計測でき、その流体流量は流体供給設備各部に設ける
流量計等により計測でき、その圧力計や流量計等から取
り込んだ指示値により流路抵抗値を演算できる。また、
ポンプ回転数やポンプ操作量等が流体流量に比例する場
合は、これらの値を流体流量に置き換えて流路抵抗値を
演算することも可能である。その流路抵抗値の演算を行
ない、所定の時点における流路抵抗値を基準値とし、そ
の求めた流路抵抗値の基準値からの上昇分を流路の詰り
状態に応じて予め設定した閾値と比較するのは、例えば
コンピュータにより行える。その比較による流路の詰り
検知の結果は、表示装置等の出力装置に出力すればよ
い。

【０００９】その流路抵抗Ｒは、例えばポンプにより流
体を加圧する場合は次式により求めることができる。 Ｒ＝（ポンプ出口圧力−ポンプ入口圧力）／流体流量

【００１０】その流路抵抗値を基準値とする所定の時点
は、その流路における流体の流動が最初に定常状態とな
った時点とするのが好ましい。

【００１１】その時系列に求める流路抵抗値が既に設定
された基準値未満になった時に、その流路抵抗値を新た
な基準値とするのが好ましい。

【００１２】その流路抵抗値に影響を及ぼす流路状態の
変化があった時に、その流路状態の変化に対する流路抵
抗値の変化の過渡応答の整定時における流路抵抗値を新
たな基準値とするのが好ましい。例えば、ポンプで加圧
された流体を、配管を介して複数のノズルから噴霧する
設備において、その噴霧ノズルの本数を変化させると流
路状態が変化して流路抵抗値が大幅に変化することか
ら、その流路抵抗値の変化の過渡応答が整定した時点の
流路抵抗値を基準値とする。

【００１３】

【作用】流路において流動する流体の加圧力を流体流量
で割った値に対応する流路抵抗値は、流路における流体
の流動開始当初においては流動が非定常で時間変動が大
きいが、その後に流体の流動が定常化すると時間変動が
小さくなり、その後に流路に詰りが生じると詰りの程度
に応じて大きくなる。よって、流路抵抗値を時系列に求
め、時間変動が小さくなった所定の時点における流路抵
抗値を基準値とすることで、その基準値からの流路抵抗
値の上昇分により流路の詰りの程度を評価することがで
きる。その流路抵抗値の基準値からの上昇分を、流路の
詰り状態に応じて予め設定した閾値と比較することで、
流路の詰りを検知するができる。

【００１４】その流路抵抗値を基準値とする時点は、流
路抵抗値の変動が詰りによる変動よりも小さくなる時点
であればよいが、できるだけ早い時点で詰り検知を開始
することが好ましいことから、設備を立ち上げてからそ
の流体の流動が最初に定常状態となった時点とするのが
良い。例えば、加圧した流体を流路により目的の場所へ
供給する流体供給設備において、その設備が安定した運
転を行える状態に入った時点とすることができる。その
ような安定した運転を行える状態に入ったか否かは、そ
の設備の運転状態を決定する温度等の因子から判断でき
る。

【００１５】その流路抵抗値は、流体の加圧力を流体流
量で割った値に対応するので、ポンプ等の流体加圧手段
の出入り口の圧力検知用センサーの指示値と、その流体
加圧手段の制御出力とから求めることができ、流路の出
口のノズル等へのセンサー設置やノズル交換時のセンサ
ー取り外しの必要がなく、メンテナンスが容易で、低コ
ストで実現可能である。また、流体の加圧力を流体流量
で割った流路抵抗値は加圧力や流体流量の変化による影
響は小さく、その流路抵抗値を時系列に求めているの
で、流量または圧力の変更があっても連続的な詰り検知
を行うことができる。

【００１６】その時系列に求める流路抵抗値が既に設定
された基準値未満になる場合、その流路抵抗値を新たな
基準値とすることで、正確に詰りを検知できる。例え
ば、噴霧乾燥筒塔におけるスラリー噴霧設備において
は、スラリーは高圧で噴霧されるため、それまでノズル
に詰まっていたスラリーが圧力によって除去され、詰り
が自然に解消される場合がある。このような場合、時系
列に求める流路抵抗値が低下して既に設定された基準値
未満になることがあるので、その時点の流路抵抗値を新
たな基準値とすることで、詰り検知をより正確に行え
る。

【００１７】その流路抵抗値に影響を及ぼす流路状態が
変化する場合でも、その流路状態の変化に対する流路抵
抗値の変化の過渡応答の整定時における流路抵抗値を基
準値とし、その基準値からの流路抵抗値の上昇分を評価
することで、その流路状態の変化の影響を受けることな
く詰りを検知することができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１９】図１は、洗剤組成物のスラリーを噴霧乾燥
塔内に噴霧するために用いるスラリー噴霧設備に本発明
を適用した例を示す。その設備は、配合タンク（図示省
略）から送られてきたスラリー（流体）をポンプ１で加
圧することによって配管２に送り出し、その配管２に接
続した噴霧ノズル３からスプレー状に噴霧するもので、
その配管２と複数のノズル３とによりスラリーの流路が
構成される。

【００２０】そのノズル３からのスラリーの噴霧圧力の
検出用圧力センサー４が設けられ、そのセンサー４はＡ
／Ｄ変換器５を介して、コンピュータにより構成される
第１制御装置６に接続され、その第１制御装置６に入力
装置７が接続される。その入力装置７から噴霧圧力の設
定値が、噴霧乾燥塔から排出される生地の含有水分微調
節等を目的として入力される。その第１制御装置６は、
その噴霧圧力の設定値に応じてポンプ１にＡ／Ｄ変換器
８を介して回転数指示信号を一定の制御周期毎に出力す
る。そのポンプ１の回転数はスラリーの流量に比例し、
スラリーの流量変更により噴霧圧力が設定圧力になるよ
う制御される。また、その第１制御装置６は各ノズル３
の開閉装置に接続され、入力装置７からノズル開閉指示
信号が、運転能力変更等を目的として入力され、その開
閉指示信号に従って各ノズル３の開閉を行ってスラリー
噴霧用ノズル３の本数を変更することができる。

【００２１】その第１制御装置６からポンプ１の操作量
がコンピュータにより構成される第２制御装置１１に送
られる。また、その第１制御装置６は、ポンプ１の回転
数制御を行ってスラリーの噴霧を行っている間は運転フ
ラグを立て、設備の運転が定常状態に入ったと判断する
と検知開始フラグを立て、また、ノズル３の開閉操作を
行った場合はノズル操作フラグを立てる。その設備の運
転が定常状態に入ったか否かは、その設備の運転状態を
決定する因子に基づき設備が安定した運転を行える状態
になったか否かにより判断し、例えば、噴霧乾燥塔内の
温度検出用のセンサを第１制御装置６に接続し、その温
度を監視することにより判断できる。この第１制御装置
６における各フラグの有無は、第２制御装置１１により
読込可能とされている。また、その第２制御装置１１
に、そのポンプ１の入口におけるスラリー圧力の検知用
センサー１２と出口におけるスラリー圧力の検知用セン
サー１３とが、Ａ／Ｄ変換器１４、１５を介して接続さ
れ、さらに、警報装置としてＣＲＴ１６が接続されてい
る。

【００２２】図２に示すように、その第２制御装置１１
は、そのスラリーのポンプ１による加圧力を流路におけ
る流量で割った値に対応する流路抵抗値Ｒを時系列に逐
次演算し、後述の基準値Ｓを求めると共に更新し、その
流路抵抗値Ｒの基準値Ｓからの上昇分を時系列に逐次求
める。その流路抵抗値Ｒの基準値Ｓからの上昇分が後述
の閾値に達した場合に、ノズル３あるいは配管２におい
て詰りが発生したと判断して警報を発する。

【００２３】図３〜図５のフローチャートを参照して、
第２制御装置１１による詰りの検知方法を説明する。

【００２４】まず、閾値を設定して記憶する（ステップ
１）。その閾値は、スラリーの噴霧に使用するノズル３
の本数変更に対応する流路抵抗値Ｒの変化に基づいて決
定することができる。すなわち、使用ノズル本数を１本
減少させた場合の流路抵抗値Ｒの変化分は、１本のノズ
ル３が完全に詰った場合の流路抵抗値Ｒの変化分に相当
するので、この場合における流路抵抗値Ｒの変化分の１
／２を閾値とすれば、１／２本分のノズル３の詰りで警
報を発生させることができる。

【００２５】次に、ポンプ１の入口と出口におけるスラ
リー圧力、ポンプ１の操作量、運転フラグ、ノズル操作
フラグ、および検知開始フラグを運転データとして読み
込む（ステップ２）。

【００２６】次に、運転フラグが立っているか否かによ
り設備が運転中か否かを判断し（ステップ３）、運転中
でなければ本発明の詰りの検知方法を終了し、運転中で
あれば流路抵抗値Ｒを算出する（ステップ４）。

【００２７】図４は、その流路抵抗値Ｒの算出手順のサ
ブルーチンを示し、まず、スラリーの流量に比例するポ
ンプ操作量が零を超えるか否かを判断し（ステップ１０
１）、零を超える場合は流路抵抗値Ｒを次式により計算
する（ステップ１０２）。

【００２８】Ｒ＝（ポンプ出口圧力−ポンプ入口圧力）
／ポンプ操作量

【００２９】また、ステップ１０１においてポンプ操作
量が零を超えない場合、流路抵抗値Ｒを零とする（ステ
ップ１０３）。しかる後に、その求めた流路抵抗値Ｒの
平滑化処理を行う（ステップ１０４）。この平滑化処理
は、圧力検知用センサー１２、１３から得られる時系列
データから逐次求められる流路抵抗値Ｒに含まれる測定
ノイズを除去するために行われる。本実施例では、現在
の流路抵抗値Ｒと直前までの一定個数Ｎの流路抵抗値Ｒ
との平均値を、現在の流路抵抗値Ｒと置換する移動平均
法により平滑化を行っている。なお、現在の流路抵抗値
Ｒを測定ノイズを除去するための適切なフィルタリング
により平滑化してもよい。

【００３０】流路抵抗値Ｒを算出したならば、検知開始
フラグが立っているか否かにより詰り検知を行うか否か
を判断する（ステップ５）。検知開始フラグが立ってい
ない場合、算出した流路抵抗値Ｒを基準値Ｓとし（ステ
ップ６）、しかる後に流路抵抗値Ｒの基準値Ｓからの上
昇分を計算し（ステップ７）、その流路抵抗値Ｒの基準
値Ｓからの上昇分が閾値以上か否かを判断し（ステップ
８）、閾値以上でなければステップ２に戻る。検知開始
フラグが立っていない場合、流路抵抗値Ｒと基準値Ｓと
は等しく、流路抵抗値Ｒの上昇分は零であって閾値以上
になることはないので、ステップ２〜８が繰り返される
のみで、詰り検知は開始されない。

【００３１】ステップ５において検知開始フラグが立っ
ている場合、ステップ７において流路抵抗値Ｒの基準値
Ｓからの上昇分を計算する。この場合、図２に示すよう
に、設備の運転状態が最初に定常状態となった時点ｔ１
での流路抵抗値Ｒａが基準値Ｓの初期値Ｓａとなる。

【００３２】図５は、その流路抵抗値Ｒの上昇分の算出
手順のサブルーチンを示す。まず、ノズル操作フラグが
立っているか否か、若しくは、ノズル操作後における過
渡応答の整定の判断中か否かを判断する（ステップ２０
１）。ノズル操作フラグが立っておらず、ノズル操作後
における過渡応答の整定の判断中でもなければ、流路抵
抗値Ｒが基準値Ｓ以上か否かを判断する（ステップ２０
２）。流路抵抗値Ｒが基準値Ｓ以上であれば、流路抵抗
値Ｒと基準値Ｓとの差を流路抵抗値Ｒの上昇分とする
（ステップ２０３）。

【００３３】ステップ２０２において流路抵抗値Ｒが基
準値Ｓ未満である場合、流路抵抗値Ｒの上昇分を零とし
（ステップ２０４）、その時点の流路抵抗値Ｒを新たな
基準値Ｓとする（ステップ２０５）。すなわち、図２に
示すように、その基準値Ｓの更新は時系列に求める流路
抵抗値Ｒが既に設定された基準値未満になった時ｔ２、
ｔ６に開始され、既に設定された基準値以上になった時
ｔ３、ｔ７に終了し、その間における流路抵抗値Ｒの上
昇分は零になる。

【００３４】ステップ２０１においてノズル操作フラグ
が立っている場合、若しくはノズル操作後の過渡応答が
未だ整定していない場合、ノズル操作後の過渡応答が整
定しているか否かを判断する（ステップ２０６）。すな
わち、第１制御装置６は、噴霧圧力の設定値を変更する
場合にスラリー噴霧用ノズル３の本数を変化させて流路
状態を変化させる。そのノズル本数を変化させた当初
は、流路状態の変化に対する流路抵抗値Ｒの変化の過渡
応答が整定しておらず、詰り検知を正確に行うことがで
きないため、流路抵抗値Ｒの上昇分を新たに求めること
なくメインルーチンに戻り、メインルーチンのステップ
８においては前に求めた流路抵抗値Ｒの上昇分に基づく
判断が繰り返される。ステップ２０６において過渡応答
が整定している場合は、その時点の流路抵抗値Ｒを基準
値Ｓとし（ステップ２０７）、しかる後にステップ２０
２において流路抵抗値Ｒが基準値Ｓ以上か否かを判断す
る。そのノズル操作後の過渡応答が整定しているか否か
は、例えば、図２に示すようにノズル操作時点ｔ４から
過渡応答の終了時点ｔ５までは流路抵抗値の変化速度が
大きくなることから、その変化速度が予め定めた値以下
となる時間を実験により予め求めておき、ノズル操作フ
ラグが立ってからの経過時間が、その予め求めた時間を
経過したか否かにより判断できる。なお、ノズル操作フ
ラグがオンとなるのは、そのノズルの開閉が指示される
時点の制御ステップのみである。

【００３５】流路抵抗値Ｒの上昇分を計算したならば、
その上昇分が閾値以上か否かをステップ８において判断
し、閾値以上でなければステップ２に戻り、図２に示す
ように閾値以上になった時点ｔ８でＣＲＴ１６上に警報
を発生させる。しかる後にステップ２に戻る。その警報
の発生時にノズルの洗浄等により詰りを除去すること
で、その流路抵抗値Ｒの上昇分は閾値よりも小さくな
り、詰り検知を続行できる。

【００３６】なお、その警報の発生時に詰りを除去する
ことなく、噴霧圧力等の運転条件を変化させることで詰
りに対処し、運転を継続する場合がある。この場合、流
路抵抗値Ｒの上昇分が閾値を超えたままであると、それ
以降の詰りを検知することができない。そこで、その警
報の発生時点における流路抵抗値Ｒを基準値とし、オペ
レータにより警報がリセットされるか、若しくは、ノズ
ル操作がなされるまで、警報を発生させたままとするの
が好ましい。これにより、警報の見落としを防止でき、
また、仮に警報がリセットされてノズル３の清掃がなさ
れないまま運転が継続される場合でも、ノズル３の詰り
を検知することができる。

【００３７】図６はノズル３に詰りのない場合の、図７
はノズル３に詰りの発生した場合の、ポンプ１の出入口
圧力、ポンプ１の操作量、および流路抵抗値Ｒそれぞれ
の時間に対する挙動を示すデータであり、また、図７に
おいては詰りが発生して警報を発生した時点とノズル３
の洗浄を行った時点とを併せて示す。詰りのない場合、
各データは安定しているが、ノズル３に詰りが発生して
流路抵抗値Ｒの上昇分が閾値に達すると警報を発生して
いることが分かる。

【００３８】上記構成によれば、流路抵抗値Ｒは二つの
圧力検知用センサー１２、１３の指示値と、第１制御装
置６のポンプ１の制御出力とから求めることができるの
で、各噴霧ノズル３へのセンサー設置やノズル交換時の
センサー取り外しの必要がなく、メンテナンスが容易
で、低コストで実現可能である。

【００３９】また、その流路抵抗値Ｒは流体の加圧力を
流体流量で割った値に対応するので、スラリーの噴霧圧
力の設定値の変更や、その変更による流量の変更があっ
ても影響は小さく、その流路抵抗値Ｒを時系列に求める
ことから、連続的な詰り検知を行うことができる。ま
た、その流路抵抗値Ｒが既に設定した基準値Ｓ未満にな
る場合でも、その流路抵抗値Ｒを新たな基準値Ｓとする
ことで、より正確に詰りを検知できる。

【００４０】さらに、スラリー噴霧用ノズル３の本数を
変更し、それにより流路の状態（スラリー流量と噴霧圧
力との関係）が変化して流路抵抗値Ｒが変化する場合で
も、その流路状態の変化に対する流路抵抗値Ｒの変化の
過渡応答の整定時における流路抵抗値Ｒを基準値Ｓと
し、その基準値Ｓからの流路抵抗値Ｒの上昇分を評価す
ることで、その流路状態の変化の影響を受けることなく
詰りを検知することができる。

【００４１】これにより、スラリー噴霧設備の運転にお
いて、オフスペック品出現の防止、後工程でのトラブル
防止、運転の安定性確保へ貢献、ノズル詰り発見の自動
化によるオペレータの負担軽減といった効果を上げるこ
とができる。

【００４２】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。例えば、警報発生のタイミングでノズル洗浄シーケ
ンスを起動させてノズル洗浄を行うまでを含めた自動化
が可能である。また、流路抵抗値Ｒの変動に対する操作
を制御則へ加えることで、運転の高度化が実現できる。
例えば、上記実施例において噴霧ノズルに詰りが生じた
場合、噴霧圧力を設定値に維持するためにスラリー流量
を低下させると、噴霧乾燥塔から排出される生地の含有
水分の変動により後工程でのトラブルの原因となること
から、流路抵抗値Ｒの上昇分の設備運転に対する影響を
補償する操作を、その運転の制御則に加えることで、ノ
ズルに詰りが発生した場合でも運転の変動を最小限に抑
えた制御系を設計できる。さらに、本発明の適用はスラ
リー噴霧設備に限定されず、加圧流体を流路において流
動させる設備であれば、その流路における詰りを検知す
るのに適用できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、意図的な流量や圧力の
変更時においても、また、流路状態が変化する場合にお
いても、連続的な詰り検知が可能で、しかも、メンテナ
ンスが容易で低コストの詰り検知方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の詰り検知方法の実施設備の構成説明図

【図２】本発明の詰り検知方法の実施例における流路抵
抗値、基準値および流路抵抗値の上昇分それぞれの経時
変化を示す図

【図３】本発明の詰り検知方法の実施例における制御手
順を示すフローチャート

【図４】本発明の詰り検知方法の流路抵抗値の計算手順
を示すフローチャート

【図５】本発明の詰り検知方法の流路抵抗値の上昇分の
計算手順を示すフローチャート

【図６】本発明の実施例の詰り検知方法において、ノズ
ルに詰りのない場合のポンプの出入口圧力、ポンプの操
作量、および流路抵抗値それぞれの時間に対する挙動を
示す図

【図７】本発明の実施例の詰り検知方法において、ノズ
ルに詰りの発生した場合のポンプの出入口圧力、ポンプ
の操作量、および流路抵抗値それぞれの時間に対する挙
動を示す図

【符号の説明】

１ ポンプ ２ 配管 ３ ノズル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧流体を流路において流動させるに際
   し、その流体の加圧力を流体流量で割った値に対応する
   流路抵抗値を時系列に求め、所定の時点における流路抵
   抗値を基準値とし、その求めた流路抵抗値の基準値から
   の上昇分を流路の詰り状態に応じて予め設定した閾値と
   比較することで、流路の詰りを検知することを特徴とす
   る詰り検知方法。
2. 【請求項２】 その流路における流体の流動が最初に定
   常状態となった時点における流路抵抗値を基準値とする
   請求項１に記載の詰り検知方法。
3. 【請求項３】 その時系列に求める流路抵抗値が既に設
   定された基準値未満になった時に、その流路抵抗値を新
   たな基準値とする請求項１または２に記載の詰り検知方
   法。
4. 【請求項４】 その流路抵抗値に影響を及ぼす流路状態
   の変化があった時に、その流路状態の変化に対する流路
   抵抗値の変化の過渡応答の整定時における流路抵抗値を
   新たな基準値とする請求項１〜３の何れかに記載の詰り
   検知方法。