JPH11118593A - プラント異常監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続的に採取される音響信号の変化情報に基
づいて機器の異常を正確に捉えること。 【解決手段】 プラント異常監視装置は信号処理部１、
演算部２、演算結果保存部３、判定基準値自動算出部
４、判定値設定部５、比較判定部６、通報部７を備え
る。判定基準値自動算出部４で算出された判定基準値
と、計測された時間率騒音レベルとが比較判定部６で比
較され、判定基準値を超えたならば、通報部７から機器
の異常を知らせる異常信号が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発電プラント、化学
プラント等の構成機器が発する音響信号から監視員と同
等に機器の異常を高感度で捉えることを可能にしたプラ
ント異常監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電プラント、化学プラントに代表され
る大規模プラントは多数の機器から構成され、プラント
運転中、これらの機器の働きが正常か否かを常時監視す
る必要がある。この機器の監視は自動監視によるものが
大部分であるが、監視員による現場機器の巡視も多くみ
られる。巡視には多大の労力がかかるため、自動化によ
る監視員の負担軽減が一層求められている。

【０００３】自動化が進んだ例では、たとえば、発電プ
ラントの回転体の振動を検知するセンサ等、異常検知手
段は軸受付近に生じる特定の異常に対して初期の兆候で
捉えることが可能で、異常判定の方式も実用上完成の域
に近いものとして知られている。また、異常の発生がど
の機器で、何が原因であるか判らないような特定の機器
を対象としない、茫洋とした異常現象全般を捉える監視
のために監視員の五官に代わる、たとえば、マイクロホ
ン等のセンサを応用した異常検知装置が巡視を補完する
手段として実際に用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、異常現象全
般を捉えるために行う巡視では監視員は単に聴覚によっ
て得られる音響情報だけに頼って判断を下している訳で
はなく、永年にわたる経験で培ったそれ以外の判断材料
を加えて複雑かつ微妙な判断を下している。この判断結
果は現在実現可能な、たとえば、マイクロホンなどのセ
ンサからの情報に基づいて判定する異常検知装置とは情
報量において格段の差があり、当然異なっている。

【０００５】また、従来の巡視で用いられる方法は時系
列データを離散的に収集し、音の大きさを音響信号のレ
ベルとして、あるいは音色を周波数成分として監視して
いるに過ぎず、正確に機器の状態を捉えるだけの多量の
情報を収集することができない。

【０００６】そこで、本発明の目的は連続的に採取され
る音響信号の時系列的な変化情報に基づいて機器の異常
を正確に捉えることのできるプラント異常監視装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る発明は検出された音響信号をデジタル
信号に変換する信号処理部と、このデジタル化処理され
た実時間音響信号に基づいて計測時間に対する一定の値
を超える騒音レベルが占める割合を示す指標である時間
率騒音レベルを演算する演算部と、この演算結果を時系
列的に保存する演算結果保存部と、この保存された演算
結果に基づいて異常判定のための判定基準値を演算する
判定基準値自動算出部と、この算出された判定基準値に
補正値を加えて最終的な判定基準値を定める判定値設定
部と、この判定基準値と計測された時間率騒音レベルと
を比較して異常の有無を判定する比較判定部と、判定結
果に基づいて異常があるとき、外部に異常信号を通報す
る通報部とを備えることを特徴とする。

【０００８】上記構成からなるプラント異常監視装置に
おいては音響信号レベルを連続的に採取して時系列的な
変化情報を取り込み、現場雰囲気に限りなく近い情報を
得ることができる。こうして得た情報は監視員が巡視の
際に得る情報に本来的に近く、機器の異常を適格に捉え
ることが可能である。

【０００９】さらに、請求項２に係る発明は検出された
プラント運転プロセス状態値に基づいてプラント運転状
態を判定するプラント運転状態判定部と、得られたプラ
ント運転状態に合わせて実時間音響信号を計測するため
の計測時間を変化させる計測時間調整部とを備え、プラ
ント運転状態に応じて変わる機器音の変化に合わせて最
適な実時間音響信号計測時間を計測時間調整部から演算
部に出力するようにしたことを特徴とするものである。

【００１０】上記構成からなるプラント異常監視装置に
おいては機器の運転状態をプラントプロセス状態値から
判断し、実時間音響信号計測時間を機器の状態に合った
最適な時間とすることができる。これにより機器音の変
化に対応して判断のための情報として必要なすべての情
報を得ることが可能で、プラントが過渡的な状況におか
れているときも正確に機器の異常を捉えることができ
る。

【００１１】また、請求項３に係る発明は比較判定部が
プラント運転状態により発生した音響レベル変化相当分
のレベルを減算する正常音レベル減算部を備え、プラン
ト運転状態判定部からプラント内で発生する音響レベル
変化を示すフラグが入力されているとき、正常音レベル
減算部で音響レベル変化相当分のレベルを減算し、得ら
れた値を新たな判定基準値として計測された時間率騒音
レベルと比較して判定するようにしたことを特徴とする
ものである。

【００１２】上記構成からなるプラント異常監視装置に
おいては機器の異常から発せられた音と日常的に発生す
る紛らわしい音を区別することが可能であって、誤判定
を確実に防ぐことができる。

【００１３】さらに、請求項４に係る発明は比較判定部
が異常判定時のプラント運転状態に適合する判定基準値
を選択する算出判定基準値選択部を備え、プラント運転
状態判定部からプラント運転状態を示す状態量が入力さ
れたとき、判定基準値自動算出部に保存された判定基準
値から、そのときのプラント運転状態に最適な判定基準
値を選択し、この選択された判定基準値と計測された時
間率騒音レベルとを比較して判定するようにしたことを
特徴とするものである。

【００１４】上記構成からなるプラント異常監視装置に
おいては異常判定時のプラント運転状態に適合する判定
基準値を選択することができ、常に高感度を保って判定
を下すことが可能になる。

【００１５】また、請求項５に係る発明は検出された音
響信号とデジタル信号に変換する第１信号処理部と、こ
のデジタル化処理された実時間音響信号を周波数帯域単
位に分割する第２信号処理部と、分割された周波数帯域
を任意に組み合わせる特定周波数帯域抽出部と、組み合
わされた実時間音響信号に基づいて計測時間に対する一
定の値を超える騒音レベルが占める割合を示す指標であ
る時間率騒音レベルを演算する演算部と、この演算結果
を時系列的に保存する演算結果保存部と、この保存され
た演算結果に基づいて異常判定のための判定基準値を演
算する判定基準値自動算出部と、この算出された判定基
準値に補正値を加えて最終的な判定基準値を定める判定
値設定部と、この判定基準値と計測された時間率騒音レ
ベルとを比較して異常の有無を判定する比較判定部と、
判定結果に基づいて異常があるとき、外部に異常信号を
通報する通報部とを備えるものである。

【００１６】上記構成からなるプラント異常監視装置に
おいては監視対象機器に特徴的な固有の周波数帯域に限
定することができ、高い信号対雑音比を保って正確に判
定することが可能になる。

【００１７】さらに、請求項６に係る発明は検出された
プラント運転プロセス状態値に基づいてプラント運転状
態を判定するプラント運転状態判定部を備え、プラント
運転状態判定部からの指令により特定周波数帯域抽出部
から組み合わせ要求信号を第２信号処理部に出力し、プ
ラント運転状態に応じて変化する機器の発する固有周波
数帯減音に合わせて抽出する周波数範囲を変えるように
したことを特徴とするものである。

【００１８】上記構成からなるプラント異常監視装置に
おいてはプラント運転状態に応じて監視対象機器の発す
る固有周波数帯域音に合わせたきめ細かな判定が可能
で、プラント運転状態全般にわたり高い信号対雑音比を
保って正確に判定を下すことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１において、プラント異常監視
装置は信号処理部１、演算部２、演算結果保存部３、判
定基準値自動算出部４、判定値設定部５、比較判定部６
および通報部７を有する。

【００２０】信号処理部１はマイクロホン（図示せず）
で検出信号を入力し、Ａ／Ｄ変換を経てデジタル化され
た実時間音響信号を出力する。演算部２は入力された実
時間音響信号に基づいて後記の計測時間調整部によって
指示された計測時間に見合う実時間音響信号を一時的に
蓄え、計測時間に該当するデータを収集し、後に詳述さ
れる時間率騒音レベルを演算して出力する。演算結果保
存部３では入力された時間率騒音レベルを時系列的に保
存する。

【００２１】また、判定基準値自動算出部４は入力され
た時間率騒音レベルに基づいて判定基準値を算出して出
力する。判定値設定部５では入力された判定基準値に決
められた補正値を加算し、得られた判定値を比較判定部
６に出力する。

【００２２】さらに、比較判定部６は判定値設定部５か
らの判定基準値と、演算部２から与えられる実時間騒音
レベルとを比較し、判定結果を出力する。通報部７は入
力された判定結果に応じて外部に異常信号を出力する。

【００２３】また、プラント異常監視装置は入力される
プラント運転プロセス状態値に基づいてプラントの運転
状態を判定するプラント運転状態判定部８およびプラン
ト運転状態判定部８から判定結果が入力されたとき、そ
れに応じた適切な計測時間を決めて演算部２に出力する
計測時間調整部９を備えている。

【００２４】本実施の形態は上記構成からなり、マイク
ロホンで検出された音響信号は信号処理部１においてデ
ジタル信号に変換され、実時間音響信号として演算部２
に入力される。この実時間音響信号は演算部２において
一時保存され、順次時間率騒音レベルが演算される。こ
のとき、プラント運転プロセス状態値に基づいて、たと
えば、過渡的な状態下にあれば、計測時間を長く保ち、
一方、安定した状態であれば、計測時間を短くするとい
うようにプラント運転状態に応じてプラント運転状態判
定部８から計測時間調整部９に指令が出力され、この指
示された計測時間の間に限り時間率騒音レベルが演算さ
れる。

【００２５】この実時間騒音レベルは図２に示すように
実時間音響信号計測時間ｔに対し音響信号ａが実線で示
されるある設定値を超えている騒音レベルｂと、点線で
示される設定値に満たない騒音レベルｃとに区別し、設
定値を超える騒音レベルの確率から、そのとき騒音レベ
ルが決定される。

【００２６】この演算結果は演算結果保存部５に出力さ
れて時系列を保って保存される。また、得られた時間率
騒音レベルは後記のように比較判定部６に出力されて比
較のために用いられる。

【００２７】演算結果保存部５に保存された実時間騒音
レベルは判定基準値自動算出部４に出力されて、たとえ
ば正規分布をみるための統計処理を経て３σ超であれ
ば、正常値からの逸脱、３σ未満であれば、正常値の範
囲内であるというように、明確に判定することが可能な
判定基準値が算出される。

【００２８】一方、この算出された判定基準値に従う判
定では機器の特性等を考慮していない関係で判定が必ず
しも正確でない。そこで、算出された判定基準値は基準
値を補正するために判定値設定部５に出力される。ここ
で、判定基準値には補正値が加えられて修正され、これ
が最終的な判定基準値として比較判定部６に出力され
る。

【００２９】比較判定部６には演算部２から実時間騒音
レベルが入力される。比較判定部６においては判定値設
定部５から与えられる判定基準値と、この実時間騒音レ
ベルとが比較され、判定基準値を超えたならば、通報部
７から機器の異常を知らせる異常信号が出力される。こ
の結果、監視員は異常信号から音響を発している機器を
特定し、異常原因の究明に着手することができる。

【００３０】このように、本実施の形態においは音響信
号レベルを連続的に採取して時系列的な変化情報をすべ
て取り込み、現場雰囲気に限りなく近い情報を得ること
が可能で、機器の異常を的確に捉えることができる。

【００３１】また、機器の運転状態をプラント運転プロ
セス状態値に基づいて判断し、実時間音響信号計測時間
を機器の状態に合った最適な時間とすることができ、機
器音の変化に対応して情報量として必要なすべての情報
を得ることが可能である。

【００３２】ところで、プラント運転において日常的に
発生する発生音の中には現実的に望ましいレベルの異常
検知装置を構成しても監視対象の機器が正常か異常かを
判別するのを困難にする音も含まれている。この代表的
な音源には音声通報装置（ページング）の音、弁の動作
を確認するために行う弁動作試験によって発生する音な
どがある。こうした判定結果に影響を及ぼしかねない音
と、機器の異常から発せられる音とを区別するために音
声通報装置の使用中であることを示す信号、弁動作試験
中を示す信号等をプラント運転状態判定部８で入力し、
これらの音の発生時には比較判定部６において補正を加
えて誤判定を防ぐようにする。

【００３３】図３にこの誤判定を防止するための補正処
理機能の一例を示している。プラント運転状態判定部８
から、たとえば音声通報装置の動作信号が比較判定部６
の正常温レベル減算部１１に入力されているとき、プラ
ント内で発生した音響レベル変化相当分のレベルが減算
され、この得られた値が新たな判定基準値として再設定
される。この判定基準値と演算部２からの実時間騒音レ
ベルとが比較され、比較判定部６から通報部７に判定結
果が出力される。

【００３４】このように、本実施の形態においては機器
の異常から発せられた音と日常的に発生する紛らわしい
音とを区別することが可能で、誤判定を確実に防止する
ことができる。

【００３５】さらに、比較判定部６は異常判定時のプラ
ント運転状態に適合する判定基準値を選択する算出判定
基準値選択機能を有する。プラント運転状態判定部８か
ら、たとえば発電機出力が比較判定部６の算出判定基準
値選択部１２に入力されたとき、プラント運転状態の変
化に対応すべく判定基準値を保存している判定基準値自
動算出部４に判定基準値を求める信号が出力され、その
ときの発電機出力に最適な判定基準値が判定値設定部５
を介して算出判定基準値選択部１２に与えられる。この
判定基準値と演算部２からの実時間騒音レベルとが比較
され、比較判定部６から通報部７に判定結果が出力され
る。

【００３６】このように、本実施の形態においては異常
判定時のプラント運転状態に適合する判定基準値を選択
することができ、常に高感度を保って判定を下すことが
可能になる。

【００３７】さらに、本発明の他の実施の形態を説明す
る。図４において、プラント異常監視装置は信号処理部
（以下、本実施の形態では第１信号処理部と称する）１
から与えられる実時間音響信号を周波数帯域単位に分割
する第２信号処理部１０および分割された周波数帯域を
任意に組み合わせる特定周波数帯域抽出部１１を備えて
いる。

【００３８】上記構成において、第１信号処理部１でデ
ジタル信号に変換された実時間音響信号は第２信号処理
部１０に入力される。ここで、この実時間音響信号は特
定周波数帯域抽出部１１からの指示に従い周波数帯域単
位に分割される。実時間音響信号はこの分割された周波
数帯域毎に演算部２に一時保存され、先に述べた方法に
より順次時間率騒音レベルが演算される。

【００３９】本実施の形態においては全周波数帯域を対
象とせず、監視対象機器に特徴的な固有の周波数帯域に
限定することにより抽出する周波数帯域音が広くなる場
合と比べて信号対雑音比を高く保って判定することが可
能になる。

【００４０】また、本実施の形態は特定周波数帯域抽出
部１１によってよりきめ細かな判定が可能になる。通
常、監視対象の機器はプラント運転状態の変化により抽
出すべき周波数帯域が変動する。そこで、プラント運転
状態判定部８からの指令により特定周波数帯域抽出部１
１が抽出する周波数帯域の組み合わせを変更するように
第２信号処理部１０に組み合わせ要求信号を出力する。

【００４１】このように、周波数帯域の組み合わせを変
えることで、プラント運転状態に応じて刻々変化する監
視対象機器の発する固有周波数帯域音に合わせたきめ細
かな判定が可能で、プラント運転状態の全般にわたり高
い信号対雑音比を保って正確に判定を下すことができ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は演算部にお
いてデジタル化処理された実時間音響信号に基づいて時
間率騒音レベルを演算し、演算結果から判定基準値自動
算出部で異常判定のための判定基準値を得て、これに補
正値を加えて最終的な判定基準値を定め、比較判定部に
おいてこの判定基準値と計測された時間率騒音レベルと
を比較して異常の有無を判定するようにしたので、音響
信号レベルを連続して採取して時系列的な変化情報をす
べて取り込み、現場雰囲気に限りなく近い情報を得るこ
とが可能であって、機器の異常を正確に捉えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプラント異常監視装置の実施の形
態を示すブロック図。

【図２】本発明に係る時間率騒音レベルを説明するため
の図。

【図３】本発明に係る比較判定部の詳細を示すブロック
図。

【図４】本発明の他の実施の形態を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 信号処理部 ２ 演算部 ４ 判定基準値自動算出部 ５ 判定値設定部 ６ 比較判定部 ８ プラント運転状態判定部 １０ 第２信号処理部 １１ 特定周波数帯域抽出部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出された音響信号をデジタル信号に変
   換する信号処理部と、このデジタル化処理された実時間
   音響信号に基づいて計測時間に対する一定の値を超える
   騒音レベルが占める割合を示す指標である時間率騒音レ
   ベルを演算する演算部と、この演算結果を時系列的に保
   存する演算結果保存部と、この保存された演算結果に基
   づいて異常判定のための判定基準値を演算する判定基準
   値自動算出部と、この算出された判定基準値に補正値を
   加えて最終的な判定基準値を定める判定値設定部と、こ
   の判定基準値と計測された時間率騒音レベルとを比較し
   て異常の有無を判定する比較判定部と、判定結果に基づ
   いて異常があるとき、外部に異常信号を通報する通報部
   とを備えてなるプラント異常監視装置。
2. 【請求項２】 検出されたプラント運転プロセス状態値
   に基づいてプラント運転状態を判定するプラント運転状
   態判定部と、得られたプラント運転状態に合わせて実時
   間音響信号を計測するための計測時間を変化させる計測
   時間調整部とを備え、プラント運転状態に応じて変わる
   機器音の変化に合わせて最適な実時間音響信号計測時間
   を前記計測時間調整部から前記演算部に出力するように
   したことを特徴とする請求項１記載のプラント異常監視
   装置。
3. 【請求項３】 前記比較判定部がプラント運転状態によ
   り発生した音響レベル変化相当分のレベルを減算する正
   常音レベル減算部を備え、前記プラント運転状態判定部
   からプラント内で発生する音響レベル変化を示すフラグ
   が入力されているとき、前記正常音レベル減算部で音響
   レベル変化相当分のレベルを減算し、得られた値を新た
   な判定基準値として計測された時間率騒音レベルと比較
   して判定するようにしたことを特徴とする請求項２記載
   のプラント異常監視装置。
4. 【請求項４】 前記比較判定部が異常判定時のプラント
   運転状態に適合する判定基準値を選択する算出判定基準
   値選択部を備え、前記プラント運転状態判定部からプラ
   ント運転状態を示す状態量が入力されたとき、前記判定
   基準値自動算出部に保存された判定基準値から、そのと
   きのプラント運転状態に最適な判定基準値を選択し、こ
   の選択された判定基準値と計測された時間率騒音レベル
   とを比較して判定するようにしたことを特徴とする請求
   項２記載のプラント異常監視装置。
5. 【請求項５】 検出された音響信号とデジタル信号に変
   換する第１信号処理部と、このデジタル化処理された実
   時間音響信号を周波数帯域単位に分割する第２信号処理
   部と、分割された周波数帯域を任意に組み合わせる特定
   周波数帯域抽出部と、組み合わされた実時間音響信号に
   基づいて計測時間に対する一定の値を超える騒音レベル
   が占める割合を示す指標である時間率騒音レベルを演算
   する演算部と、この演算結果を時系列的に保存する演算
   結果保存部と、この保存された演算結果に基づいて異常
   判定のための判定基準値を演算する判定基準値自動算出
   部と、この算出された判定基準値に補正値を加えて最終
   的な判定基準値を定める判定値設定部と、この判定基準
   値と計測された時間率騒音レベルとを比較して異常の有
   無を判定する比較判定部と、判定結果に基づいて異常が
   あるとき、外部に異常信号を通報する通報部とを備えて
   なるプラント異常監視装置。
6. 【請求項６】 検出されたプラント運転プロセス状態値
   に基づいてプラント運転状態を判定するプラント運転状
   態判定部を備え、前記プラント運転状態判定部からの指
   令により前記特定周波数帯域抽出部から組み合わせ要求
   信号を前記第２信号処理部に出力し、プラント運転状態
   に応じて変化する機器の発する固有周波数帯減音に合わ
   せて抽出する周波数範囲を変えるようにしたことを特徴
   とする請求項５記載のプラント異常監視装置。