KR102377203B1 - 증기 사용 설비의 감시 시스템, 감시 방법 및 감시 프로그램 - Google Patents

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Abstract

증기 사용 설비(2)를 감시하는 감시 시스템은, 증기 배출부(23)에 설치된 증기 트랩(23a)의 온도를 검출하는 트랩 온도 센서 및 증기 트랩(23a)에 유입되는 증기의 온도를 검출하는 증기 온도 센서(23b) 중 적어도 하나인 온도 센서와, 증기 트랩에 유입되는 증기의 압력을 검출하는 압력 센서(11)를 구비하고, 온도 센서에 의한 온도 검출값 및 당해 온도 검출값을 통계 처리한 온도 통계 데이터 중 적어도 하나, 및 압력 센서에 의한 압력 검출값 및 당해 압력 검출값을 통계 처리한 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 모두 소정 기준을 벗어날 때에, 증기 트랩에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단한다.

Description

증기 사용 설비의 감시 시스템, 감시 방법 및 감시 프로그램
본 발명은, 증기 사용 설비를 감시하는 감시 시스템, 감시 방법 및 감시 프로그램에 관한 것이다.
증기 사용 기기로 이루어지는 증기 사용 설비에 있어서, 증기 사용 기기가 고장난 경우에는 그 증기 사용 기기의 수리나 교환, 또한, 그 수리나 교환에 수반되는 증기 사용 설비의 운전 정지가 필요해지고, 이에 의해 수리비나 교환비용이 발생하는 동시에, 원래 증기 사용 설비의 운전에 의해 얻어지고 있었던 이익을 상실하게 되므로 매우 큰 손실이 발생하는 경우가 있다. 증기 사용 설비는 일반적으로, 가동 시에 있어서 증기의 온도 및 압력이 소정의 제어 범위 내로 유지됨으로써 안정적으로 가동하도록 설계되어 있고, 증기의 공급을 차단하여 설비의 가동을 정지시키면, 재 가동을 위한 설비 기동 시에, 온도 및 압력이 소정 제어 범위에 도달할 때까지에 소요되는 시간과 노동력이 커지는 경우가 있기 때문이다.
이러한 성질을 감안하여, 증기 사용 기기는 가능한 한 연속하여 운전하도록 운용된다. 이상적으로는 정기 정비나 장기 휴가 등의 외적 요인에 의해 설비를 정지할 수 밖에 없는 경우에만 설비를 정지하고, 그 밖의 기간에는 연속하여 운전하는 운용을 행하면, 생산 기회를 최대화 할 수 있으므로 바람직하다. 따라서, 기기의 수리 및 교환 등의 설비의 정지를 필요로 하는 보수 작업은, 정기 정비 등에 수반되는 계획적인 정지 기간에만 행해지는 것이 바람직하다. 이러한 운용을 행하기 위해서는 기기의 이상이 심각해지기 전에 그 징후를 파악하는 것이 요구된다.
예를 들어, 일본 특허 공개 제2015-222054호 공보(특허문헌 1)에는 증기 사용 기기에 부속되는 증기 배관에 설치된 증기 제어기의 상태를 검출하고, 그 상태에 기초하여, 증기 사용 기기의 가동 상황을 추정하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에 따르면, 증기 사용 기기에 문제가 발생하기 전의 단계인 증기 제어기에 이상이 발생하는 단계에서, 증기 사용 기기의 가동 상황의 이상을 사전에 인식하는 것이 가능해진다.
선행기술문헌
특허문헌
특허문헌 1: 일본 공개 특허 제2015-222054호 공보
그러나, 특허문헌 1의 기술에 있어서는 증기 제어기 자신의 상태를 검출하는 것을 필요로 하고, 이상 징후에 대한 응답 속도가 충분하지 않은 경우가 있었다.
따라서, 보다 조기에 이상 징후를 파악할 수 있는 감시 시스템의 실현이 요구된다.
본 발명에 관한 감시 시스템은, 증기를 공급받는 증기 공급부와, 공급된 증기를 사용하는 증기 사용부와, 사용 후의 증기를 배출하는 증기 배출부를 구비하는 증기 사용 설비를 감시하는 감시 시스템이며, 상기 증기 배출부에 설치된 증기 트랩의 온도를 검출하는 트랩 온도 센서 및 상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 온도를 검출하는 증기 온도 센서 중 적어도 하나인 온도 센서와, 상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 압력을 검출하는 압력 센서를 구비하고, 상기 온도 센서에 의한 온도 검출값 및 당해 온도 검출값을 통계 처리한 온도 통계 데이터 중 적어도 하나, 및 상기 압력 센서에 의한 압력 검출값 및 당해 압력 검출값을 통계 처리한 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 모두 소정 기준을 벗어날 때에, 상기 증기 공급부에 설치된 증기 공급 밸브에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 감시 방법은, 증기를 공급받는 증기 공급부와, 공급된 증기를 사용하는 증기 사용부와, 사용 후의 증기를 배출하는 증기 배출부를 구비하는 증기 사용 설비를 감시하는 감시 방법이며, 상기 증기 배출부에 설치된 증기 트랩의 온도 및 상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 온도 중 적어도 하나를 검출하는 온도 검출 공정과, 상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 압력을 검출하는 압력 검출 공정과, 상기 온도 검출 공정에서의 온도 검출값 및 당해 온도 검출값을 통계 처리한 온도 통계 데이터 중 적어도 하나, 및 상기 압력 검출 공정에서의 압력 검출값 및 당해 압력 검출값을 통계 처리한 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 모두 소정 기준을 벗어날 때에, 상기 증기 공급부에 설치된 증기 공급 밸브에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단하는 판단 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 컴퓨터에 실행시키는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 저장된 감시 프로그램은, 증기를 공급받는 증기 공급부와, 공급된 증기를 사용하는 증기 사용부와, 사용 후의 증기를 배출하는 증기 배출부를 구비하는 증기 사용 설비를 감시하는 감시 프로그램이며, 상기 증기 배출부에 설치된 증기 트랩의 온도를 검출하는 트랩 온도 센서 및 상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 온도를 검출하는 증기 온도 센서 중 적어도 하나로부터의 신호를 검출하는 온도 검출 기능과, 상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 압력을 검출하는 압력 센서로부터의 신호를 검출하는 압력 검출 기능과, 상기 온도 검출 기능에 의한 온도 검출값 및 당해 온도 검출값을 통계 처리한 온도 통계 데이터 중 적어도 하나, 및 상기 압력 검출 기능에 의한 압력 검출값 및 당해 압력 검출값을 통계 처리한 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 모두 소정 기준을 벗어날 때에, 상기 증기 공급부에 설치된 증기 공급 밸브에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단하는 판단 기능과, 컴퓨터에 실행시키는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 저장된 감시 프로그램을 특징으로 한다.
이들 구성에 따르면, 기기의 이상이 심각해져 증기 사용 설비를 정지시킬 수 밖에 없는 상태가 되기 전에, 예방적으로 기기의 수리, 점검 등을 행할 수 있다. 특히, 증기의 온도 및 압력은, 증기 트랩 자신에 관한 물리량(온도나 진동 등)에 비하여, 기기의 이상에 대한 응답이 빠르기 때문에 종래의 감시 시스템과 비교하여 조기에 이상 징후를 파악할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다. 단, 이하에 기재하는 바람직한 실시형태의 예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 관한 감시 시스템은 일 실시형태로서, 상기 압력 검출값 및 상기 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 소정 기준을 벗어나고, 또한, 상기 온도 검출값 및 상기 온도 통계 데이터가 소정 기준을 만족할 때에, 상기 증기 공급부에 설치된 증기 공급 밸브에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단하는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 증기 트랩 외에, 증기 공급 밸브에 관한 이상 징후도 파악할 수 있다. 그로 인해, 증기 사용 설비의 어느 부분에 어떤 이상이 발생하고 있는 지를 높은 정밀도로 추측할 수 있으므로, 적절한 보수 작업을 행하기가 쉽고, 생산 기회가 손상되기 어렵다.
본 발명에 관한 감시 시스템은 일 실시형태로서, 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단했을 때에, 당해 이상이 발생하고 있는 것을 상기 증기 사용 설비의 관리자에 대하여 통지 가능한 이상 통지부를 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 이상의 발생 또는 징후가 있는 것을 관리자가 빠르게 인식할 수 있으므로, 생산 기회가 더욱 손상되기 어렵다.
본 발명에 관한 감시 시스템은 일 실시형태로서, 상기 증기 트랩은, 당해 증기 트랩에 발생한 폐색물을 자동으로 제거 가능한 자동 클리닝 기구를 구비하고, 상기 증기 트랩에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단했을 때에, 상기 자동 클리닝 기구를 작동시키는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 인위적인 보수 작업을 행하는 일없이 이상 또는 그 징후를 해소할 수 있으므로, 생산 기회가 더욱 손상되기 어렵다.
본 발명의 더욱 상세한 특징과 이점은, 도면을 참조하여 기술하는 이하의 예시적 또한 비한정적인 실시형태의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 감시 시스템 및 증기 사용 설비의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 감시 시스템의 구성 도이다.
도 3은 증기 사용 설비가 정상적으로 운전되고 있을 때의 온도 트렌드 그래프의 예이다.
도 4는 증기 사용 설비가 정상적으로 운전되고 있을 때의 압력 트렌드 그래프의 예이다.
도 5는 증기 트랩에 이상이 발생한 경우의 온도 트렌드 그래프의 예이다.
도 6은 증기 트랩에 이상이 발생한 경우의 압력 트렌드 그래프의 예이다.
도 7은 제어 밸브에 이상이 발생한 경우의 온도 트렌드 그래프의 예이다.
도 8은 제어 밸브에 이상이 발생한 경우의 압력 트렌드 그래프의 예이다.
본 발명에 관한 감시 시스템, 감시 방법 및 감시 프로그램의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 이하에서는 본 발명에 관한 감시 시스템을 적용한 감시 시스템(1)을 사용하여 증기 사용 설비(2)를 감시하는 방법을 예로서 설명한다. 또한, 감시 시스템(1)에는 본 발명에 관한 감시 프로그램이 인스톨되어 있다.
또한, 본원에 관한 청구범위, 명세서, 도면 및 요약서에 있어서, "증기 사용 설비"라 함은, 증기로부터 취출한 운동 에너지에 의해 구동하는 기기, 증기가 갖는 열에너지를 소비하여 대상물을 가열하는 기기 등의, 증기가 갖는 에너지를 소비하여 가동하는 설비를 나타낸다. 증기 사용 설비로서는 증기 터빈, 온수 제조 유닛, 프레스기, 오토클레이브, 반응기, 가열기 등이 예시되지만, 이 설비에 한정되지 않는다.
〔증기 사용 설비의 기본 구성〕
먼저, 본 실시형태에 관한 감시 시스템(1)이 감시 대상으로 하는 증기 사용 설비(2)의 구성에 대하여 설명한다. 증기 사용 설비(2)는, 증기를 공급받는 증기 공급부(21)와, 증기가 갖는 에너지를 소비하여 가동하는 증기 사용부(22)와, 사용 후의 증기를 배출하는 증기 배출부(23)를 구비한다(도 1). 증기 공급부(21), 증기 사용부(22) 및 증기 배출부(23)에 설치된 각 기기 사이는 증기 배관(24)에 의해 증기가 유통 가능하게 접속되어 있다. 또한, 증기 사용 설비(2) 전체의 동작을 제어하는 설비 제어부(25)를 구비한다. 증기 사용 설비(2)는, 정기 정비 등에 수반되는 계획적인 정지 기간과, 기기의 수리 및 교환 등의 보수 점검을 행하기 위한 돌발적인 정지 기간을 제외하고, 원칙적으로 연속하여 운전된다.
증기 공급부(21)는, 증기 사용 설비(2)가 설치된 플랜트의 증기 공급 계통(도시하지 않음)으로부터 증기를 공급받는 부분이며, 제어 밸브(21a)(증기 공급 밸브의 예)에 의해 증기 공급 계통으로부터 받아들이는 증기의 양을 제어한다. 제어 밸브(21a)는 설비 제어부(25)에 의해 그 개방도가 제어된다. 보다 구체적으로는 증기 사용부(22)에 있어서의 증기의 온도, 압력 등의 제어 파라미터가 원하는 범위로 되도록, 제어 밸브(21a)의 개방도가 설비 제어부(25)에 의해 피드백 제어된다.
또한, 증기 공급부(21)에는 증기 공급 계통으로부터 받아들인 증기의 온도를 검출하기 위한 공급측 증기 온도 센서(21b)가 설치되어 있다. 공급측 증기 온도 센서(21b)의 검출 신호는 설비 제어부(25)에 입력되고, 설비 제어부(25)에 의한 증기 사용 설비(2)의 제어에 있어서 받아들인 증기의 온도가 참작된다.
증기 사용부(22)에서는 증기 공급부(21)로부터 유입된 증기가 갖는 에너지가 증기 사용 기기(22a)를 구동하는 열 또는 동력으로서 소비된다. 따라서, 증기 사용부(22)로부터 증기 배출부(23)에 배출되는 증기의 온도 및 압력은 증기 공급부(21)가 받아들인 증기의 온도 및 압력보다 낮다.
또한, 증기 사용부(22)에 설치된 구동부 및 각종 센서(모두 도시하지 않음)는 설비 제어부(25)와 통신 가능하게 접속되어 있고, 설비 제어부(25)에 의해 증기 사용부(22)의 동작이 제어된다.
증기 배출부(23)는 증기 사용부(22)에서 사용한 후의 증기를 계외로 배출하는 부분이며, 증기 트랩(23a)에 의해 증기의 배출을 제어한다. 증기 트랩(23a)은 내부에 저류된 드레인의 양이 일정량을 초과하면, 자동으로 밸브를 개방하여 저류된 드레인을 계외로 배출한 후, 자동으로 다시 밸브를 폐쇄하는 기구를 갖는다. 또한, 증기 트랩(23a)에는 증기 트랩(23a)에 있어서의 증기의 배출 경로인 오리피스 부분에 발생한 폐색물을 자동으로 제거하는 자동 클리닝 기구(도시하지 않음)가 구비되어 있다. 이러한 자동 클리닝 기구는 후술하는 바와 같이, 감시 시스템(1)에 의해 그 동작이 제어된다.
또한, 증기 배출부(23)에는 증기 트랩(23a)에 유입되는 증기의 온도를 검출하기 위한 배출측 증기 온도 센서(23b)가 설치되어 있다. 배출측 증기 온도 센서(23b)의 검출 신호는 설비 제어부(25)에 입력되고, 설비 제어부(25)에 의한 증기 사용 설비(2)의 제어에 있어서, 배출되는 증기의 온도가 참작된다. 또한, 배출측 증기 온도 센서(23b)의 검출 신호는 감시 시스템(1)의 감시 제어부(12)에도 입력되고, 후술하는 바와 같이, 감시 시스템(1)에 의한 증기 사용 설비(2)의 상태 판단에도 사용된다.
또한, 증기 배출부(23)에는 증기 트랩(23a)에 유입되는 증기의 압력을 검출하기 위한 압력 센서(11)가 설치되어 있다. 압력 센서(11)의 검출 신호는 감시 시스템(1)의 감시 제어부(12)에 입력되고, 후술하는 바와 같이, 감시 시스템(1)에 의한 증기 사용 설비(2)의 상태 판단에도 사용된다.
〔감시 시스템의 기본 구성〕
이어서, 본 실시형태에 관한 감시 시스템(1)의 구성에 대하여 설명한다. 감시 시스템(1)은 압력 센서(11), 배출측 증기 온도 센서(23b)(증기 온도 센서의 예) 및 감시 제어부(12)를 구비한다(도 1, 도 2). 전술한 바와 같이, 압력 센서(11) 및 배출측 증기 온도 센서(23b)는 모두 증기 배출부(23)에 설치되어 있고, 증기 트랩(23a)에 유입되는 증기의 온도 및 압력을 검출 가능하다.
또한, 배출측 증기 온도 센서(23b)의 검출값은, 설비 제어부(25)에 의한 증기 사용 설비(2)의 제어와 감시 시스템(1)에 의한 증기 사용 설비(2)의 감시 모두에 사용되므로, 배출측 증기 온도 센서(23b)는 증기 사용 설비(2)의 구성 요소인 동시에, 감시 시스템(1)의 구성 요소이기도 하다. 이 구성에 의해, 생산 관리용 센서를 감시용으로도 사용할 수 있으므로, 센서의 설치수를 저감할 수 있다.
감시 제어부(12)는 신호 입력부(12a), 연산부(12b), 이상 통지부(12c), 클리닝 제어부(12d), 기억부(12e) 및 표시부(12f)를 갖는다. 배출측 증기 온도 센서(23b) 및 압력 센서(11)의 검출 신호는 신호 입력부(12a)에 입력되고, 연산부(12b)에 건네진다.
연산부(12b)는 배출측 증기 온도 센서(23b) 및 압력 센서(11)의 검출 신호에 기초하여, 증기 사용 설비(2)의 상태를 판단한다. 보다 구체적으로는 증기 트랩(23a) 및 제어 밸브(21a)에 이상이 발생하고 있는지 여부를 판단한다.
연산부(12b)에 있어서, 증기 트랩(23a) 및 제어 밸브(21a) 중 적어도 하나에 이상이 발생하고 있다고 판단하면, 이상 통지부(12c)는 당해 이상이 발생하고 있는 것을 증기 사용 설비(2)의 관리자에 대하여 통지하기 위한 신호를 발신한다. 이러한 신호는 광이나 소리 등의 관리자가 직접 인지할 수 있는 형태의 신호일 수도 있고, 전화나 전자 메일 등의 수단에 의해 관리자가 통지를 받도록 통신기기를 제어하는 신호일 수도 있다.
또한, 연산부(12b)에 있어서, 증기 트랩(23a)에 이상이 발생하고 있다고 판단하면, 클리닝 제어부(12d)는 증기 트랩(23a)에 구비된 자동 클리닝 기구를 동작시키는 신호를 발신한다. 이러한 신호는 증기 트랩(23a)에 입력되고, 자동 클리닝 기구가 작동한다.
기억부(12e)에는 신호 입력부(12a)에 입력된 배출측 증기 온도 센서(23b) 및 압력 센서(11)의 검출 신호나, 연산부(12b)에 의해 연산되어 생성된 정보 등, 감시 시스템(1)이 취급하는 정보가 축적된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 표시부(12f)에, 검출된 온도 및 압력의 현재값, 이력값 및 각종 통계 데이터, 및 그 밖의 각종 정보가 표시되고, 증기 사용 설비(2)의 관리자가 이들 정보를 적절히 확인할 수 있다.
〔증기 사용 설비의 전형적인 이상〕
여기서, 증기 사용 설비(2)에 이상이 발생하고 있다고 판단하는 방법을 설명하는 전제로서, 증기 사용 설비(2)에 발생할 수 있는 2가지의 전형적인 이상에 대하여 설명한다.
먼저, 증기 트랩(23a)의 막힘 이상에 대하여 설명한다. 증기 플랜트를 유통하는 증기는 불순물, 이물질, 및 배관 등의 구성 요소로부터의 탈락물 및 용출물 등의 물질을 동반하는 경우가 있다. 이러한 물질은, 배관계의 말단부에 배치되는 증기 트랩(23a)에 있어서 퇴적 및 석출되기 쉽고, 특히, 증기의 배출 경로인 오리피스 부분에 퇴적 및 석출되기 쉽다. 증기 트랩(23a)의 개폐 제어를 정밀하게 행하기 위해서, 오리피스 부분은 좁게 형성되어 있으므로, 오리피스 부분에 발생한 이물질은 드레인의 원활한 배출을 방해할 수 있다. 보다 구체적으로는, 이물질의 발생 정도가 작을 때에는 드레인의 배출이 불안정해지고, 이물질의 발생 정도가 클 때에는 오리피스 부분이 완전히 폐색되어 드레인의 배출이 행해지지 않게 된다. 여기서, 드레인의 배출이 불안정한 상태에서는 증기 트랩(23a)의 설계상의 소정량을 초과하여 드레인이 저류되고, 어떠한 계기로 일시적으로 폐색이 해소되어 드레인이 배출되고, 이윽고 다시 소정량을 초과한 드레인이 저류된다고 하는 동작이 반복되는 것이 전형적이다.
증기 트랩(23a)에 막힘 이상이 발생하고 있을 때는, 증기 트랩(23a)에 소정량을 초과한 드레인이 저류됨으로써 증기 트랩(23a)의 온도가 정상 시와 비교하여 저하된다. 그리고, 이 영향을 받아, 드레인에 유입되는 증기의 온도도 저하된다. 또한, 드레인의 배출이 상정한 바와 같이 행해지지 않으므로, 증기 배관(24) 내의 증기 압력이 상승한다.
이어서, 제어 밸브(21a)의 이상에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 제어 밸브(21a)는, 증기 사용부(22)에 있어서의 증기의 온도, 압력 등의 제어 파라미터가 원하는 범위로 되도록, 그 개방도가 설비 제어부(25)에 의해 피드백 제어되는 것이나, 제어 밸브(21a)를 구성하는 밸브 자체는 글로브 밸브, 게이트 밸브 등의 기계적인 밸브로 구성되어 있다. 따라서, 제어 밸브(21a)를 구성하는 기계 부품이 부식이나 마모 등에 의해 열화되면, 제어 밸브(21a)가 상정한 바와 같이 제어되지 않는 경우가 있다. 예를 들어, 제어 밸브(21a)의 가동부에 부식이 발생하여 그 개폐 동작이 원활하게 행해지지 않는 경우, 설비 제어부(25)로부터 밸브를 개방해야만 하는 또는 밸브를 폐쇄해야만 하는 명령을 나타내는 신호를 수신했을 때에, 실제의 밸브 개방 동작 또는 밸브 폐쇄 동작의 응답이 늦어진다. 그 결과, 증기 배관(24) 내의 증기 압력 진동 폭이 커진다. 한편, 증기의 온도는 순시값 및 진동 폭 모두에서, 정상 시와 그다지 다르지 않다.
〔본 실시형태에 관한 감시 방법〕
상기의 전형적인 이상을 염두에 두면, 증기 트랩(23a)에 유입되는 증기의 온도 및 압력에 기초하여, 증기 트랩(23a) 및 제어 밸브(21a)에 있어서 실제로 발생하고 있는 이상의 유무 및 그러한 이상 징후를 검지할 수 있다. 이 목적을 위하여, 감시 시스템(1)은 증기 사용 설비(2)가 운전하고 있는지 정지하고 있는지에 관계없이, 연속적으로 증기 사용 설비(2)를 감시한다. 특히, 증기 트랩(23a)에 유입되는 증기의 온도 및 압력을 항상 계속하여 검지하고 있다.
연산부(12b)는 신호 입력부(12a)에 입력된 배출측 증기 온도 센서(23b) 및 압력 센서(11)의 검출 신호의 현재값 및 이력값에 기초하여, 온도 및 압력의 트렌드 그래프(3)를 생성한다(도 3 ~ 도 8). 여기서, 증기 사용 설비(2)가 정상적으로 운전되고 있을 때는 온도 및 압력의 값은 소정 기준값 범위(소정 기준의 예)를 만족하는 값으로 유지된다. 따라서, 온도 트렌드 그래프(31a) 및 압력 트렌드 그래프(32a)는 모두 대략 보합 상태의 곡선을 그린다. 도 3 및 도 4에 도시한 트렌드 그래프(3a)(온도 트렌드 그래프(31a) 및 압력 트렌드 그래프(32a))에 있어서는 온도 180
Figure 112021096949835-pct00001
부근, 압력 0.9MPa 부근에서 안정되어 있다.
도 5 및 도 6은, 증기 트랩(23a)에 막힘 이상이 발생한 경우의 트렌드 그래프(3)의 예(트렌드 그래프(3b))를 나타내고 있다. 온도 트렌드 그래프(31b)(도 5)에 있어서, 12월 11일경부터 온도가 서서히 내려가기 시작하고, 12월 16일경에는 160
Figure 112021096949835-pct00002
부근까지 저하된 것을 알 수 있다. 또한, 12월 16일 이후의 온도의 진동 폭이 12월 11일 이전의 온도의 진동 폭보다 큰 것도 알 수 있다. 또한, 압력 트렌드 그래프(32b)(도 6)에 있어서, 12월 11일경부터 압력이 서서히 올라가지 시작하고, 또한 그 진동 폭이 서서히 커져 간 것을 알 수 있다.
이와 같이, 트렌드 그래프(3b)로부터 알 수 있는 온도 및 압력의 거동은, 증기 트랩(23a)에 막힘 이상이 발생한 경우에 보이는 전술한 거동에 대응하고 있다. 따라서 연산부(12b)는 배출측 증기 온도 센서(23b)에 의한 온도 검출값의 트렌드(온도 검출값을 통계 처리한 온도 통계 데이터의 예)에 있어서 중앙값의 저하 및 진동 폭의 증대가 보이는 것(소정 기준을 벗어나는 것의 예) 및 압력 센서(11)에 의한 압력 검출값의 트렌드(압력 검출값을 통계 처리한 압력 통계 데이터의 예)에 있어서 중앙값의 상승 및 진동 폭의 증대가 보이는 것(소정 기준을 벗어나는 것의 예) 모두가 발생하고 있을 때, 증기 트랩(23a)에 막힘 이상(이상의 예)이 발생하고 있다고 판단한다. 보다 구체적으로는, 온도 및 압력의 중앙값 및 진동 폭에 대하여 소정 기준값 범위를 설정하고, 온도 및 압력 모두에 대하여 당해 기준값 범위를 벗어났을 때에, 증기 트랩(23a)에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단한다.
도 7 및 도 8은, 제어 밸브(21a)에 부식에 의한 고착이 발생한 경우의 트렌드 그래프(3)의 예(트렌드 그래프(3c))를 나타내고 있다. 압력 트렌드 그래프(32c)(도 8)에 있어서, 12월 16일경부터 압력의 진동 폭이 서서히 증대한 것을 알 수 있다. 한편, 온도 트렌드 그래프(31c)(도 7)는 도시된 전 기간을 통하여 대략 일정한 거동을 나타내고 있다.
이와 같이, 트렌드 그래프(3c)로부터 알 수 있는 온도 및 압력의 거동은, 제어 밸브(21a)의 개폐 동작이 원활하게 행해지지 않는 경우에 보이는 전술한 거동에 대응하고 있다. 따라서 연산부(12b)는 압력 센서(11)에 의한 압력 검출값의 트렌드(압력 검출값을 통계 처리한 압력 통계 데이터의 예)에 있어서 진동 폭의 증대가 보이는(소정 기준을 벗어나는 것의 예) 한편, 배출측 증기 온도 센서(23b)에 의한 온도 검출값의 트렌드(온도 검출값을 통계 처리한 온도 통계 데이터의 예)는 정상 시와 대략 동등할(소정 기준을 만족하는 것의 예) 때, 제어 밸브(21a)에 이상이 발생하고 있다고 판단한다. 이 경우에 있어서도, 보다 구체적으로는 온도 및 압력의 중앙값 및 진동 폭에 대하여 소정 기준값 범위를 설정하고, 압력에 대해서만 당해 기준값 범위를 벗어났을 때에, 제어 밸브(21a)에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단한다.
종래에는, 증기 트랩(23a)이나 제어 밸브(21a)와 같은 증기 제어 기기에 관한 이상의 검출은, 이들 기기 자신에 관한 온도 및 진동 등의 물리량의 검출값 또는 육안 점검에 기초하여 행해지고 있었다. 본 실시형태의 감시 시스템(1)에 있어서는 증기 제어 기기에 관한 물리량이 아니라, 이들 기기를 유통하는 증기의 온도 및 압력에 기초하여, 이들 기기에 관한 이상의 발생 또는 징후를 판단하는 것에 특징이 있다. 증기의 온도 및 압력은, 기기 자신에 관한 물리량에 비하여 민감하게 변동하므로, 기기의 이상 징후가 작은 단계에서도, 그 징후를 파악할 수 있다. 특히, 증기의 압력이 매우 작은 이상에도 응답하는 것을 본 발명자의 예의 검토에 의해 처음으로 발견하였다.
따라서, 기기의 이상이 심각해져 증기 사용 설비(2)를 정지시킬 수 밖에 없는 상태가 되기 전에, 예방적으로 기기의 수리, 점검 등을 행할 수 있다. 이에 의해, 기기의 보수 작업을 정기 정비 등에 수반되는 계획적인 정지 기간에 계획할 수 있고, 증기 사용 설비(2)에 의한 생산 기회를 극대화할 수 있다.
〔그 밖의 실시형태〕
마지막으로, 본 발명에 관한 감시 시스템, 감시 방법 및 감시 프로그램의 그 밖의 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 각각의 실시형태에서 개시되는 구성은, 모순이 발생하지 않는 한, 다른 실시형태에서 개시되는 구성과 조합하여 적용하는 것도 가능하다.
상기 실시형태에서는, 감시 시스템(1)이 증기 트랩(23a) 및 제어 밸브(21a)에 관한 이상의 발생 또는 징후가 있는 것을 판단 가능하게 구성되어 있는 예에 대하여 설명했다. 그러나, 그러한 구성에 한정되지 않고, 본 발명에 관한 감시 시스템은 증기 트랩에 관한 이상의 발생 또는 징후만을 판단 가능하게 구성되어 있어도 좋다.
상기 실시형태에서는, 감시 시스템(1)이 배출측 증기 온도 센서(23b)의 검출 신호에 기초하여, 증기 트랩(23a)에 관한 이상의 발생 또는 징후가 있는 것을 판단 가능하게 구성되어 있는 예에 대하여 설명했다. 그러나, 그러한 구성에 한정되지 않고, 본 발명에 관한 감시 시스템은 증기 트랩의 온도를 검출하는 트랩 온도 센서의 검출 신호에 기초하여, 증기 트랩에 관한 이상의 발생 또는 징후가 있는 것을 판단 가능하게 구성되어 있어도 좋다. 즉, 본 발명에 관한 감시 시스템에 있어서, 온도 센서는 트랩 온도 센서 및 증기 온도 센서 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 실시형태에서는, 감시 시스템(1)이 온도 검출값 및 압력 검출값의 트렌드에 기초하여, 증기 트랩(23a) 및 제어 밸브(21a)에 관한 이상의 발생 또는 징후가 있는 것을 판단 가능하게 구성되어 있는 예에 대하여 설명했다. 그러나, 그러한 구성에 한정되지 않고, 본 발명에 관한 감시 시스템은, 온도 및 압력의 검출값 그 자체에 기초하여 이상의 발생 또는 징후가 있는 것을 판단 가능하게 구성되어 있어도 좋다. 또한, 온도 및 압력의 검출값을 통계 처리한 온도 통계 데이터 및 압력 통계 데이터를 사용하는 경우, 상기 실시형태에서 설명한 트렌드, 중앙값 및 진동 폭 이외에, 표준 편차, 최빈값, 최댓값 및 최솟값 등, 임의의 방법에 의해 추출한 통계 데이터를 사용해도 좋다. 또한, 온도 및 압력 중 어느 한쪽에 대해서는 검출값 그 자체를 사용하고, 다른 쪽에 대해서는 통계 데이터를 사용해도 좋다.
상기 실시형태에서는, 감시 시스템(1)이 증기 트랩(23a)에 유입되는 증기의 온도 및 압력에 기초하여 이상의 발생 또는 징후가 있는 것을 판단하는 구성을 예로서 설명했다. 그러나, 그러한 구성에 한정되지 않고, 본 발명에 관한 감시 시스템은, 감시 대상으로 하는 증기 사용 설비에 관한 임의의 물리량을 추가적으로 판단 근거로 할 수 있다. 이러한 물리량으로서는 증기의 유량, 증기 트랩의 진동, 증기 사용 기기의 회전수 등이 예시되지만, 이들에 한정되지 않는다.
상기 실시형태에서는, 감시 시스템(1)이 온도 검출값 및 압력 검출값의 트렌드에 기초하여, 증기 트랩(23a) 및 제어 밸브(21a)에 관한 이상의 발생 또는 징후가 있는 것을 판단 가능하게 구성되어 있는 예에 대하여 설명하는데 있어서, 구체적인 트렌드 그래프(3)의 예를 나타냈다. 그러나, 본 발명에 관한 감시 시스템에 있어서, 이상의 발생 또는 징후가 있는 것을 판단하기 위하여 사용하는 정보는, 도 3 ~ 도 8에 도시한 트렌드 그래프(3)와 같이 관리자(인간)가 이해하기 쉬운 형식일 필요는 없고, 연산 처리에 적합한 형식이라면 특별히 한정되지 않는다.
상기 실시형태에서는, 감시 시스템(1)이 표시부(12f)를 구비하는 구성을 예로서 설명했다. 그러나, 그러한 구성에 한정되지 않고, 본 발명에 관한 감시 시스템은, 입출력부(유저 인터페이스)를 구비하지 않아도 좋다. 단, 입출력부(유저 인터페이스)를 구비할 경우, 관리자가 정보의 파악 및 감시 시스템의 조작이 쉽다는 점에서 바람직하다.
상기 실시형태에서는 감시 시스템(1)이 하나의 증기 사용 설비(2)를 감시하는 구성에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명에 관한 감시 시스템(1)은 복수의 증기 사용 설비(2)를 동시에 감시할 수 있다.
상기 실시형태에서는 증기 공급부(21)보다 상류측의 증기 공급 계통은, 감시 시스템(1)의 감시 대상으로 되어 있지 않은 구성을 예로서 설명했다. 그러나, 본 발명에 관한 감시 시스템(1)은 증기 사용 설비 외에, 당해 증기 사용 설비에 증기를 공급하는 증기 공급 계통에 대해서도 감시 대상으로 할 수 있다.
상기 실시형태에서는 증기 트랩(23a)이 자동 클리닝 기구를 구비하는 구성을 예로서 설명했다. 그러나, 그러한 구성에 한정되지 않고, 본 발명에 관한 감시 시스템이 감시 대상으로 하는 증기 사용 설비에 구비되는 증기 트랩은 자동 클리닝 기구를 구비하지 않아도 좋다. 예를 들어, 증기 트랩이 자동 클리닝 기구 대신에, 조작에 의해 오리피스 부분에 발생한 폐색물을 제거할 수 있는 수동 클리닝 기구를 구비하고 있을 경우, 이상의 발생 또는 징후가 있는 것을 인식한 관리자로부터 지시를 받은 작업자가 수동 클리닝 기구를 조작해도 좋다.
그 밖의 구성에 관해서도, 본 명세서에 있어서 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며, 본 발명의 범위는 그들에 의해 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 당업자라면 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 적절히 개변 가능하다는 것을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 개변된 다른 실시형태도 당연히 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은, 예를 들어 증기 터빈, 온수 제조 유닛, 프레스기, 오토클레이브, 반응기, 가열기 등의 증기 사용 기기의 감시에 이용할 수 있다.
1: 감시 시스템
11: 압력 센서
12: 감시 제어부
12a: 신호 입력부
12b: 연산부
12c: 이상 통지부
12d: 클리닝 제어부
12e: 기억부
12f: 표시부
2: 증기 사용 설비
21: 증기 공급부
21a: 제어 밸브
21b : 공급측 증기 온도 센서
22: 증기 사용부
22a: 증기 사용 기기
23: 증기 배출부
23a: 증기 트랩
23b: 배출측 증기 온도 센서
24: 증기 배관
25: 설비 제어부
3: 트렌드 그래프
31: 온도 트렌드 그래프
32: 압력 트렌드 그래프

Claims (6)

  1. 증기를 공급받는 증기 공급부와, 공급된 증기를 사용하는 증기 사용부와, 사용 후의 증기를 배출하는 증기 배출부를 구비하는 증기 사용 설비를 감시하는 감시 시스템이며,
    상기 증기 배출부에 설치된 증기 트랩의 온도를 검출하는 트랩 온도 센서 및 상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 온도를 검출하는 증기 온도 센서 중 적어도 하나인 온도 센서와,
    상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 압력을 검출하는 압력 센서를 구비하고,
    상기 온도 센서에 의한 온도 검출값 및 당해 온도 검출값을 통계 처리한 온도 통계 데이터 중 적어도 하나, 및 상기 압력 센서에 의한 압력 검출값 및 당해 압력 검출값을 통계 처리한 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 모두 소정 기준을 벗어날 때에, 상기 증기 트랩에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단하고,
    상기 압력 검출값 및 상기 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 소정의 기준을 벗어나고, 또한, 상기 온도 검출값 및 상기 온도 통계 데이터가 소정의 기준을 벗어날 때에, 상기 증기 공급부에 설치된 증기 공급 밸브에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단하는, 감시 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단했을 때에, 당해 이상이 발생하고 있는 것을 상기 증기 사용 설비의 관리자에 대하여 통지 가능한 이상 통지부를 구비하는, 감시 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증기 트랩은, 당해 증기 트랩에 발생한 폐색물을 자동으로 제거 가능한 자동 클리닝 기구를 구비하고,
    상기 증기 트랩에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단했을 때에, 상기 자동 클리닝 기구를 작동시키는, 감시 시스템.
  4. 증기를 공급받는 증기 공급부와, 공급된 증기를 사용하는 증기 사용부와, 사용 후의 증기를 배출하는 증기 배출부를 구비하는 증기 사용 설비를 감시하는 감시 방법이며,
    상기 증기 배출부에 설치된 증기 트랩의 온도 및 상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 온도 중 적어도 하나를 검출하는 온도 검출 공정과,
    상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 압력을 검출하는 압력 검출 공정과,
    상기 온도 검출 공정에서의 온도 검출값 및 당해 온도 검출값을 통계 처리한 온도 통계 데이터 중 적어도 하나, 및 상기 압력 검출 공정에서의 압력 검출값 및 당해 압력 검출값을 통계 처리한 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 모두 소정 기준을 벗어날 때에, 상기 증기 트랩에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단하고, 상기 압력 검출값 및 상기 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 소정의 기준을 벗어나고, 또한, 상기 온도 검출값 및 상기 온도 통계 데이터가 소정의 기준을 벗어날 때에, 상기 증기 공급부에 설치된 증기 공급 밸브에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단하는 판단 공정을 구비하는, 감시 방법.
  5. 증기를 공급받는 증기 공급부와, 공급된 증기를 사용하는 증기 사용부와, 사용 후의 증기를 배출하는 증기 배출부를 구비하는 증기 사용 설비를 감시하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 저장된 감시 프로그램이며,
    상기 증기 배출부에 설치된 증기 트랩의 온도를 검출하는 트랩 온도 센서 및 상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 온도를 검출하는 증기 온도 센서 중 적어도 하나로부터의 신호를 검출하는 온도 검출 기능과,
    상기 증기 트랩에 유입되는 증기의 압력을 검출하는 압력 센서로부터의 신호를 검출하는 압력 검출 기능과,
    상기 온도 검출 기능에 의한 온도 검출값 및 당해 온도 검출값을 통계 처리한 온도 통계 데이터 중 적어도 하나, 및 상기 압력 검출 기능에 의한 압력 검출값 및 당해 압력 검출값을 통계 처리한 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 모두 소정 기준을 벗어날 때에, 상기 증기 트랩에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단하고, 상기 압력 검출값 및 상기 압력 통계 데이터 중 적어도 하나가 소정의 기준을 벗어나고, 또한, 상기 온도 검출값 및 상기 온도 통계 데이터가 소정의 기준을 벗어날 때에, 상기 증기 공급부에 설치된 증기 공급 밸브에 이상의 발생 또는 징후가 있다고 판단하는 판단 기능을 구비하는, 컴퓨터에 실행시키는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 저장된 감시 프로그램.
  6. 삭제
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