JPS63135819A - 流量計の異常検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水処理プラント等で液体を貯留する液体貯
留部の液体流出側に設けられた流量計が正常であるか異
常であるかを検出する流量計の異常検出方式に関する。

〔従来の技術〕

一般に、例えば水処理プラントにおいては、第４図に示
すように、配水池１の送水側の流路に複数の送水ポンプ
２と送水流量計３とを設けると共に、配水池ｌの配水側
に配水流量計４を設け、さらに、配水池１にその水位を
検出する水位計５を設け、送水流量計３、配水流量計４
及び水位計５の計測値に基づき図示しないプロセス制御
装置を用いた集中監視システムで配水池１の水位が適正
状態となるように、送水ポンプ２を制御するようにして
いる。

このような水処理プラントにおいては、水位計及び配水
流量計３の計測値が配水池１の貯水量を適正値に維持す
るために重要であり、その流量計が正常であるか異常で
あるかを検出することが必要となる。

従来の流量計の異常検出方式としては、水処理プラント
の配水池に設置された流量計の検出値を監視し、その検
出値が通常値と掛は離れた異常値を示したときに、始め
て流量計又はその発信器に異常状態が発生したプロセス
信号異常として検知し、その旨をＣＲＴディスプレイ等
の表示装置に表示したり警報音を発生することにより、
オペレータに通知するようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の流量計の異常検出方式にあっ
ては、流量計の検出値が通常値と掛は離れた異常値を示
したときに、始めてプロセス信号異常として検知するの
で、流量検出値が異常値には達しない程度の範囲で正常
値とは異なる異常状態が発生した場合には、これを検知
することができず、その間の流量計の流量検出値に基づ
く水処理プラントの集中監視システムにおける制御に信
φ頁性がなく、誤った流量検出値によって水処理プラン
トで重大な事故を招くおそれが多分にあるという問題点
があった。

この問題点を解決するためには、流量計及びその発信器
等の保守点検作業を人手によって頻繁に行うようにする
こと以外には考えられていないのが現状である。このよ
うに人手による保守点検作業は、流量計による計量を一
時中断させて行うのが一般的であるので、貯水池からの
配水が一時中断すると共に、多くの作業時間を費やすこ
とになり、好ましいものではなく、流量計の異常状態を
自動的に且つ正確に検出する流量計の異常検出方式が強
く望まれている。

そこで、この発明は、上記従来例の問題点に着目してな
されたものであり、流量計の異常状態を液体貯留部の貯
液変化比率を監視することによって自動的に高精度で検
出することが可能な流量計の異常検出方式を提供するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明は、液体貯留部の
液位を液位計で検出すると共に、当該液体貯留部から流
出する液体流量を流量計で検出し、且つ前記液位計にお
ける液位検出値の異常の有無を液位計異常検出手段で検
出し、前記液位計の液位検出値及び流量計の流量検出値
に基づき貯液変化比率算出手段で前記液体貯留部におけ
る単位時間当たりの貯液変化比率を算出し、該貯液変化
比率算出手段で算出した貯液変化比率が所定設定範囲内
であるか否かを流量計状態判別手段で判定し、その判定
結果と前記液位計異常検出手段の検出結果とに基づき前
記流量計が正常状態であるか異常状態であるかを判別す
ることを特徴としている。

ここで、液体貯留部における貯液変化比率とは、液体貯
留部への液体の流入による液位変化に基づく流入貯液変
化量と、流入量が一定であるときの流入量から流量計で
検出した単位時間当たりにおける液体貯留部からの液体
の流出量を減算した流出貯液変化量との比で表される。

〔作用〕

この発明においては、貯液変化比率算出手段で、液位計
の液位検出値と流量計の流量検出値とに基づき液体貯留
部における単位時間当たりの貯液変化比率を算出する。

この貯液変化比率は、単位時間当たりの液位変化から求
めた液体貯留部への液体の流入による流入貯液変化量と
、流入量が一定であるときの流量計で検出した単位時間
当たりにおける液体貯留部からの液体の流入量を減算し
た流出貯液変化量との比で表されるので、単位時間内に
おける流入量が一定であるとしたときに、流量計及び液
位計の各検出値が正常状態である場合には、貯液変化比
率が所定の定数に計器誤差を含む設定値を加減算した設
定範囲内に収まり、流量計及び液位計の何れか一方が異
常状態であるときには、前記設定範囲外となる。したが
って、貯液変化比率を流量計異常判別手段で監視すると
共に、液位計の異常の有無を別途液位異常検出手段で検
出することにより、液位計が異常であるときに流量計が
正常であると、液位計が正常であるときに流量計が異常
であるとそれぞれ自動的に判別することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図である。

図中、１は配水池、４は配水池の配水側に設けられた流
量計としての配水流量積算計、５は液位計としての水位
計、１０は水位計５の近傍に配設した基準液位検出器と
しての基準水位検出器である。

配水流量積算計４の積算流量検出値及び水位計５の水位
検出値はそれぞれプロセス制御装置１１に入力される。

このプロセス制御装置１１は、配水流量積算計４の積算
流量検出値及び水位計５の水位検出値を所定時間例えば
１時間毎に読込み、これらに基づき配水池１の貯水変化
比率Ｒを算出する貯水変化比率演算部１２と、この貯水
変化比率演算部１２で演算した貯水変化比率Ｒが所定設
定範囲内であるか否かを判断すると共に、後述する制御
部１７からの水位計異常検出信号ＡＳに基づき配水流量
積算計４及び水位計５の異常状態の有無を判別し、それ
らの判別信号ＤＳを出力する流量計状態判別手段として
の計測状態判定部１３と、その判別信号ＤＳが供給され
る異常通知部１４と、水位計５が正常であるか否かを検
出する水位計異常検出部１５と、配水流量計４の異常時
に流量代替を行うか否か、水位計５の異常時に水位代替
を行うか否か、判定の有効／無効等の条件を設定する条
件設定部１６と、この条件設定部１６で設定された条件
及び水位計異常検出部１５での検出結果に基づき、貯水
変化比率演算部１２、計測状態判別部１３を制御する制
御部１７と、貯水変化比率演算部１２の演算結果に基づ
き水位代替値又は流量代替値を算出する処理を行う代替
処理部１８とを備えている。

貯水変化比率演算部１２は、流出貯水変化量ΔＱ０を流
入貯水変化量ΔＱ１で除した値を貯水変化比率Ｒと定義
し、この貯水変化比率Ｒを演算する。ここで、流入貯水
変化量ΔＱｌは、貯水池１の面積をＳとし、水位計５の
単位時間当たりの水位が第２図に示すようにり、からＬ
２に増加したものとすると、次式で算出することができ
る。

ΔＱ＋　＝　（Ｌ２　　Ｌｌ　）　Ｓ　　・・・・・・
・・・・・・（１）また、流出貯水変化量ΔＱ０は、単
位時間当たりの流量計５の積算値が第２図に示すように
ＮＩからＮ２に変化したものとすると、配水池１への単
位時間当たりの送水の流入量が一定値Ｑ、であるものと
すれば、次式で算出することができる。

ΔＱｏ　＝Ｑ；　　　（Ｎ２　　ＮＩ　）　−−・・・
・＝（２１したがって、貯水変化比率Ｒは、次式で表す
ことができる。

Ｒ＝ΔＱＯ／ΔＱｌ ＝　（Ｑ＝−（Ｎｚ−ＮＩ））／（ｔ、ｚ−ｔ＋）ｓ・
・・・・・（３）このため、貯水変化比率演算部１２で
例えば１時間毎に、流量計４の流量積算値Ｎ２及び水位
計５の水位検出値Ｌ２を読込み、その読込んだ時点で、
現在の流量積算値Ｎ２及び水位検出値Ｌ２と前回検出値
Ｎ１及びＬｌ　とに基づき上記（３）式の演算を行うこ
とにより貯水変化比率Ｒを算出することができる。

計測状態判別部１３では、制御部１７からの制御情報が
判定を有効とするものであるときに、貯水変化比率演算
部１２で算出した貯水変化比率Ｒを読込み、これが所定
設定値即ち所定の定数ａに測定器誤差を含む所定設定値
ΔＸを加算した上限値＋Ｒ，（＝ａ＋ΔＸ）及び減算し
た下限値−Ｒ３（＝ａ−ΔＸ）の範囲内であるか否かを
判定し、−Ｒ３≦Ｒ≦＋Ｒ８であるときに、流量計４及
び水位計５が正常状態であると判断し、−Ｒ３＞Ｒ又は
Ｒ＞Ｒｓであるときに流量計４又は水位計５の何れかが
異常状態であると判断し、この状態で制御部１７からの
水位計５が正常であるか異常であるかを示す水位計異常
検出信号ＡＳを参照して水位計５が正常である場合には
、流量計４が異常状態である旨の判定信号ＤＳを、水位
計５が異常である場合には、水位計が異常状態である旨
の判定信号ＤＳをそれぞれ異常通知部１４に出力し、且
つ流量代替値が有の状態で、計測状態判別部１３の判定
結果が流量計異常であるときに、貯水変化比率演算部１
２の記憶部１２ｍに格納されている流出貯水変化量ΔＱ
０を代替処理部１８に出力させる。

異常通知装置１４は、論理値“１゛の流量計又は水位計
の異常判定信号ＤＳが入力されたときに、流量計５の異
常状態を表すメッセッージをＣＲＴディスプレイに表示
するか又は警報音を発生して聴覚的又は視覚的にオペレ
ータに通知する。

水位計異常検出部１５は、所定間隔を保って配置された
一対の電極で構成され、その一方の電極に例えば直流電
源が接続された基準水位検出器１０から両電極間が水を
介して導通されたときに他方の電極から出力される基準
水位検出信号ＳＤと、基準水位設定部２１からの基準水
位Ｈと、この基準水位Ｈに対する許容範囲即ち不感帯幅
を示す上限許容値ＩＩ４及び下限許容値ＩＬと、基準水
位Ｈの設定が有効であるか無効であるかを示す設定情報
とが入力された判定部２２を有する。

この判定部２２には、前記水位計５の水位検出値ＤＨ及
び基準水位検出器１０からの基準水位検出信号ＳＤが入
力され、基準水位検出信号ＳＤがオン状態であるとき即
ち水位が基準水位検出器１０の両電極に達しているとき
に、基準水位設定部２１から人力される基準水位Ｈとそ
の不惑帯幅２Ｈ及びＩＬとに基づき水位計５の水位検出
値ＤＨがＨ−ｊ！、≦Ｄ、であるときに正常状態と、Ｈ
−ｌＬ＞ＤＨであるときに異常状態とそれぞれ判断する
と共に、基準水位検出信号ＳＤがオフ状態であるとき即
ち水位が基準水位検出器１０の両電極に達していないと
きに、水位計５の水位検出値ＤイがＨ＋ｌ□≧Ｄ、であ
るときに正常状態と、Ｈ十１イくＤ□であるときに異常
状態とそれぞれ判断して、正常状態であるときに、例え
ば論理値“０”、異常状態であるときに、論理値“１゛
の異常判定信号ＡＳを制御部１７に出力する。

制御部１７は、条件設定部１６で設定された水位代替の
有無、流量代替の有無及び計測状態判別部１３における
判断の有効／無効の各条件情報と、水位計異常検出部１
５の水位計異常判定信号ＡＳとに基づき、条件設定部１
６で計測状態判別部１３の判断を有効とする場合に水位
計異常検出信号ＡＳを計測状態判別部１３に供給すると
共に、水位代替有の状態で、水位計異常検出信号Ａｓが
論理値゛１“であるときに、貯水変化比率演算部１２の
記憶部１２ｍに格納されている流入貯水変化量ΔＱ、を
代替処理部１８に出力させる。

代替処理部１８は、貯水比率演算部１２の記憶部１２ｍ
から流入貯水変化量ΔＱ１又は流出貯水変化量ΔＱ、が
入力されると、これらに基づき異常状態となった送水流
量計４又は水位計５の検出値の代替値を演算し、その演
算結果をプロセス制御装置にプロセス代替信号として出
力する。すなわち、水位計５が異常であるときには、流
出貯水変化量ΔＱ０を配水池１の底面積Ｓで除すること
により水位計測値の単位時間当たりの変化量を近似する
ことができ、流量計４が異常であるときには、流入貯水
変化量ΔＱ１から単位時間当たりの流出量を推定するこ
とができ、これらの近似値及び推定値を代替値とする。

次に、上記実施例の動作を説明する。今、送水流量計４
及び水位計５が正常状態であるものとすると、単位時間
例えば１時間毎に、流量計４の流量検出値Ｎ２及び水位
計５の水位検出値Ｌ２が貯水変化比率演算部１２に読込
まれ、これらと前回の読込み時点での流量検出値Ｎ、及
び水位検出値り、とに基づき前記（１）式及び（２）式
の演算を行って流出貯水変化量ΔＱ０及び流入貯水変化
量ΔＱ１を算出し、その算出結果を記憶部１２ｍに格納
すると共に、流出貯水変化量ΔＱｏ及び流入貯水変化量
ΔＱ１に基づき前記（３）式の演算を行って貯水変化比
率Ｒを演算し、その演算結果を計測状態判別部１３に送
出する。このとき、配水流量計４及び水位計５が正常状
態であるので、貯水変化比率演算部１２で演算した貯水
変化比率Ｒは略定数ａに等しくなる。このため、計測状
態判別部１３では、−Ｒ，≦Ｒ≦＋Ｒ８となるので、流
量計４及び水位計５が正常状態と判断して、異常判定信
号ＤＳを出力せず、異常通知部１４で異常警報が発せら
れることはない。

しかしながら、この状態から配水流量計４の小流量検出
値Ｌ２が実際の配水流量に比較して増加（又は減少）す
る状態となると、貯水変化比率演算部１２で演算される
貯水変化比率Ｒの値が所定値ａに比較して減少（又は増
加）することになり、計測状態判別部１３で設定された
上限値＋Ｒ３又は下限値−Ｒｓを越える状態即ち＋Ｒ３
＜Ｒ又は−Ｒ，＞Ｒの状態となると、計測状態判別部１
３で流量計４又は水位計５の何れかが異常状態であると
判定する。このとき、水位計５が正常である場合には、
水位計異常検出部１５の水位計異常検出信号ＡＳが論理
値“０“であり、これが制御部１７を介して計測状態判
別部１３に入力されているので、計測状態判別部１３で
水位計異常判定信号ＡＳを参照することにより、流量計
４の流量検出値が異常状態であると判別することができ
、流量計が異常である旨の判定信号ＤＳを異常通知部１
４に出力し、流量計４の異常を表すＶ＠をオペレータに
通知する。この状態で、条件設定部１６で流量代替を行
う旨の設定が行われている場合に−は、計測状態判別部
１３で貯水変化比率演算部１２の記憶部１２ｍに格納さ
れている流入貯水変化量ΔＱ、を指定すると共に、制御
部１７で流入貯水変化量ΔＱ、を続出し、これを代替処
理部１８に送出させる。これに応じて、代替処理部１８
で流入貯水変化量ΔＱ、に基づいて配水流量の代替値を
算出し、これをプロセス代替信号として処理し、これに
よって貯水池１の流入出制御を行うことにより、水処理
プラントの重大事故を未然に回避することができる。

また、流量計４が正常状態であっても、基準水位検出器
１０の基準水位検出信号ＳＤがオフ状態（又はオン状態
）であるときに、水位計５の水位検出値ＤＨが基準水位
Ｈ以上（又は基準水位Ｈ未満）であるときには、判定部
２２で異常状態と判断されるので、この判定部２２から
論理値“１”の異常検出信号ＡＳが制御部１７を介して
計測状態判別部１３に出力される。したがって、この計
測状態判別部１３で水位計５が異常状態であると判断し
て水位計異常を表す判定信号ＤＳを異常通知部１４に出
力して水位計５の異常状態を表す警報を発し、オペレー
タに通知する。このとき、条件設定部１６で水位代替を
行う旨の設定が行われているときには、計測状態判別部
１３によって貯水変化比率演算部１２の記憶部１２ｍに
格納されている流出貯水変化量ΔＱｏが指定され、これ
が制御部１７によって読出されて代替処理部１８に送出
される。これに応じて代替処理部１８で流出貯水変化量
ΔＱ０に基づき水位代替値を演算して、これをプロセス
代替信号として処理し、これによって配水池１の流入出
制御を行う。

また、条件設定部１６で計測状態判別部１３の判定を無
効とする設定を行うと、制御部１７によって計測状態判
別部１３における流量計及び水位計の異常判定処理を中
止し、これによってプラント管理者等が流量計４及び／
又は水位計５等の保守・点検作業を行う際に、無用の異
常通知を行うことを防止することができる。

なお、上記実施例においては、配水池１に流入出する送
水系及び配水系が一系統である場合について説明したが
、送水系又は配水系が複数ある場合にもこの発明を適用
することができる。すなわち、第３図に示すように、送
水系が一系統で配水系が二系統ある場合には、単位時間
経過後の送水側の流量計４０の積算値がＮＡｌからＮＡ
□に、配水側の流量計４１及び４２の積算値がそれぞれ
Ｎ　１１゜からＮ、２及びＮ　ＣＩからＮｅ２に変化し
たとき、貯水変化量ΔＱは次式で求めることができる。

ΔＱ＝ｌ（ＮＡｚ　　ＮＡＩ）　　（Ｎ８２　　Ｎ１１
１）　　（ＮＣ２Ｎｅｔ）ｌ・・・・・・（４） この貯水変化量ΔＱをもとに流量計異常判定部１３で、
関係する複数の流量計中に状態の異常なものがあること
を判定することができる。

また、上記実施例においては、この発明を水処理プラン
トに適用した場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、他の流体の流量を検出する流量計にも
この発明を適用し得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、流量計の流量
検出値と液位計の液位検出値とに基づき単位時間当たり
の貯液変化比率Ｒを演算し、この貯液変化比率Ｒが所定
範囲内にあるか否かによって流量計及び液位計が正常で
あるか否かを判定し、液位計の異常状態検出結果を参照
して液位計が正常であるときに、流量計が異常であると
判断するようにしたので、流量計の異常状態の検出をプ
ラントの運用中に直ちに且つ自動的に行うことができ、
定期的な保守点検の煩わしさを排除することができると
共に、プラントの稼働率を向上させることができ、しか
も流量計の検出誤差範囲を越える異常が生じたときには
、これを正確に検出することができ、信顛性の高い流量
検出値を用いて安全性の高い制御を行うことができる等
の効果が得られる。

また、上記実施例のように流量計又は液位計に異常状態
が発生したときに、流量検出値又は液位検出値の代替値
を演算して、これを実際の流■検出値又は液位検出値に
代えてプロセス制御装置に供給すると、流量計又は液位
計の異常状態においても、適格なプロセス制御を行うこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はこ
の発明の詳細な説明に供する説明図、第３図はこの発明
の他の実施例の説明に供する説明図、第４図は水処理プ
ラントの概要を示す構成図である。 図中、ｌは配水池、４は配水流量計、５は水位計、ｌＯ
は基準水位検出器、１１はプロセス制御装置、１２は貯
水変化比率演算部、１３は流量計異常判定部、１４は異
常通知部、１５は水位計異常検出部、１６は条件設定部
、１７は制御部、１８は代替処理部、４０〜４２は流量
計である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体貯留部の液位を液位計で検出すると共に、当
   該液体貯留部から流出する液体流量を流量計で検出し、
   且つ前記液位計における液位検出値の異常の有無を液位
   計異常検出手段で検出し、前記液位計の液位検出値及び
   流量計の流量検出値に基づき貯液変化比率算出手段で前
   記液体貯留部における単位時間当たりの貯液変化比率を
   算出し、該貯液変化比率算出手段で算出した貯液変化比
   率が所定設定範囲内であるか否かを流量計状態判別手段
   で判定し、その判定結果と前記液位計異常検出手段の検
   出結果とに基づき前記流量計が正常状態であるか異常状
   態であるかを判別することを特徴とする流量計の異常検
   出方式。