JP2000502199A

JP2000502199A - 流体運動を伴うプロセス制御システムの予防保守方法

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Publication number: JP2000502199A
Application number: JP09521224A
Authority: JP
Inventors: ディクソン，グレン・ダブリュ
Original assignee: ハネウエル・インコーポレーテッド
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 2000-02-22
Also published as: AU719783B2; DE69515345T2; AU4374596A; DE69515345D1

Abstract

(57)【要約】プロセス施設のパイプラインシステムは、プロセスの流体が流れる流路手段を与える少なくとも１本のパイプラインを含む複数の設備を有する。プロセス施設のプロセスはプロセス制御システムによって制御される。また、設備は、流体のプロセス変数を測定するための少なくとも１つの測定装置を含む。測定装置は、パイプラインを流れる流体の所定のプロセス変数を検出して、測定中のプロセス変数についての情報及びパイプラインを流れる流休についての情報を含む信号を出力するためのセンサ素子を具備する。測定装置は、さらに、プロセス変数の情報を含む信号の第１の成分を通過させるための第１のフィルタ、及びパイプラインを流れる流体についての情報を含む信号の第２の成分を通過させる第２のフィルタを有する。第１のプロセッサが、信号の第１の成分を処理して、プロセスを制御するためにプロセス制御システムにプロセス変数を出力する。第２のプロセッサが、信号の第２の成分をパイプラインシステムの流動モデルで処理して、その処理によって装置の差し迫った障害が検出されると、該障害を示す警告情報を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】流体運動を伴うプロセス制御システムの予防保守方法発明の背景本発明は、プロセス制御システムに関し、特にパイプライン中の流体運動を伴いかつ流体のパラメータ（またはプロセス変数）を測定するための計装装置を有するプロセス制御システムの予防保守方法に関する。本発明のシステムにおいては、パイプライン中を移動する（流れる）流体について圧力または差圧が測定される。さらに、今日のシステムでは、流体がパイプライン（あるいはより簡単に言うとパイプ）中を流れる際の「流動ノイズ」を除去することに多大の努力が払われている。流体ノイズは、パイプライン中を流れるほとんど全ての流休で本来的に生じるものである。このノイズは、一般に低周波のランダムノイズで、圧力装置、流量計等々の機器の設計においては常に主要な考慮事項であった。具体的に言うと、流動ノイズは、パイプライン中の流体の流れで除去することが求められる好ましくない成分である。流体ノイズから派生するノイズ信号が、パイプライン中を流れる流体のパラメータを測定しようとする装置を通って伝播するようなことがあると、たとえば、圧力を測定する装置は、圧力にそのノイズ信号成分によって生じる流体圧力の偏差分をも加えたものを全て測定することになる。パイプライン中で検出されているノイズに従って変動するプロセス変数を測定することは極めて望ましくないことである。そこで、周知の技術を利用して測定装置から出力される信号のノイズ成分を除去するための努力がなされている。その結果、極めて安定した圧力の測定が可能になった（一例）。本発明では、前に分離され、廃棄されたノイズ信号を利用し、そのノイズ信号を分析して、ノイズからデータを抽出する。流動ノイズには、ベアリングの破損発生、パイプの液漏れ、ポンプキャビテーション等々のような、流動についての情報が本来的に伴う。これによって、本発明は、パイプライン中を流れる流体を扱い、制御系のプロセス変数を測定するための装置を利用したプロセスシステムの予防保守方法を提供することにより現在及び過去のシステムの改善を図ろうとするものである。発明の要約従って、本発明は、流体移動を伴うプロセスの予防保守方法にある。装置は、さらに、プロセス変数の情報を含む信号の第１の成分を通過させるための第１のフィルタ、及びパイプライン中を流れる流体についての情報を含む信号の第２の成分を通過させるための第２のフィルタを具備する。第１のプロセッサは、信号の第１の成分を処理して、プロセスを制御するためのプロセス変数をプロセス制御システムに出力する。第２のプロセッサは、パイプライン系の流動モデルにおける信号の第２の成分を処理して、第２のプロセッサによる処理によって装置の緊急障害が検出された時、そのことを示す警告情報を出力する。処理施設のパイプライン系は、プロセスの流体を流すための流路となる少なくとも１本のパイプラインを含む設備を有する。処理施設のプロセスは、プロセス制御システムによって制御される。また、設備には、流体のプロセス変数を測定するための少なくとも１つの装置が含まれる。この装置は、パイプライン中を流れる流体の所定のプロセス変数を検出して、測定中のプロセス変数についての情報を含むと共にそのパイプライン中を流れる流体についての情報を含む信号を出力するセンサ素子を具備する。従って、本発明の目的は、予防保守の方法を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、流体移動を伴うプロセス制御システムの予防保守方法を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、パイプライン中の流体移動を伴うプロセス制御システムの予防保守方法を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、パイプラインを流れる流休を伴うと共にパイプライン中の流体のプロセス変数を測定するための装置を具備するプロセス制御システムの予防保守制御方法を提供することにあるある。上記及びその他の本発明の目的は、以下の詳細な説明及び添付図画と関連して考察する時、より明白になるものであるが、添付図面においては、同様の参照記号は同様の構成部分を示し、またこれらの図面は本願の一部をなすものである。図面の簡単な説明図１は、本発明を使用することができるプロセス制御システムのブロック図である。図２は、本発明を使用することができるＩ／Ｏモジュール（ＩＯＰ）を具備したプロセスコントローラのブロック図である。図３は、図２のプロセスコントローラに具備されたコントローラのブロック図である。図４は、図２のプロセスコントローラに具備されたＩ／Ｏモジュールのブロック図である。図５は、プロセス制御システムによって制御される本発明の実施形態の典型的なプラント施設を部分的に示したものである。図６は、本発明の送信器の実施形態の機能ブロック図である。図７は、図６の送信器の別の実施形態である。図８は、今にも起ころうとしている装置故障または今にも起ころうとしている障害状態の早期検出のために本発明の送信器によって使用される方法を図解したフローチャートである。詳細な説明本発明の方法を説明する前に、本発明を使用することができるシステム環境を理解しておくことが本発明を理解する上において役に立つと思われる。図１及び２には、本発明を使用することができるプロセス制御システム１０のブロック図が示されている。図示のプロセス制御システムの個々のレイヤは、フィールド装置とのインタフェースを取るために用いられる入力プロセッサデバイス（ＯＰ２１、Ｉ／Ｏモジュールと呼ばれることもある）、コントローラ３０、４０（入力プロセッサデバイス２１及びコントローラ３０、４０はプロセスコントローラ２０を構成する）、プロセスコントローラ２０のネットワークがマンマシンインタフェース装置ＵＳ１２２）及びヒストリ生成装置（ＨＭ１２６）を含むローカルエリア・ネットワーク（プラント制御ネットワーク１１）とのインタフェースを取ることができるようにするネットワークインタフェース（ＮＩＭ６０２）を具備する。プロセス制御システム１０は、フィールド装置からの情報が失われるのを確実に防ぐために、これらの介在する全ての装置がプロセス制御の重大な要求に対応できるような冗長性を持つことを考慮したものである。次に、プロセス制御システム１０の構成について説明する。図１は、本実施形態のプロセス制御システムをブロック図で示したものである。プロセス制御システム１０はプラント制御ネットワーク１１を含む。プロセスコントローラ２０が汎用制御ネットワーク（ＵＣＮ）１４を介してネットワークインタフェースモジュール（ＮＩＭ）６０２に接続されている。プロセス制御システム１０の図示の実施形態では、追加のプロセスコントローラ２０を追加の対応するＮＩＭ６０２を介してプラント制御ネットワーク１１に接続することができ、プロセスコントローラ２０は、アナログ入力及び出力信号、ディジタル入力及び出力信号（それぞれＡ／Ｉ、Ａ／Ｏ、Ｄ／Ｉ及びＤ／Ｏ）をポンプ、モータ、弁、圧力スイッチ、圧力計、熱電対等々を含む々なフィールド装置からプロセス制御システム１０に対してインタフェースする。入力には、定義済みの事象の発生を示すリレー閉信号やそれと同じようなものも含まれる。プラント制御ネットワーク１１は、プラントオペレータと共に制御対象プロセスの総合的監視機能を行い、監視機能を遂行するために必要なすべての情報を取得し、かつオペレータに対するインタフェースを具備する。プラント制御ネットワーク１１は複数の物理モジュールを具備する。物理モジュールとしては、汎用のオペレータステーション（ＵＳ）１２２、アプリケーションモジュール（ＡＭ）１２４、ヒストリモジュール（ＨＭ）１２６、コンピュータモジュール（ＣＭ）１２８、及び制御対象プロセスの所要の制御／監視機能を遂行するため必要なこれらのモジュール二重化したもの（及び別形態のモジュール、図示省略）が含まれる。これらの各物理モジュールは、必要に応じてこれらの各モジュールが互いに通信できるローカル制御ネットワーク（ＬＣＮ）１２０に動作できるように接続されている。プラント制御ネットワーク１１及び物理モジュールについてのより詳細な説明は、米国特許第４，６０７，２５６号を参照することによって得ることができる。図２には、プロセスコントローラ２０のブロック図が示されている。プロセス制御システム１０の実施形態のプロセスコントローラ２０の図示実施形態は、一次そして二次コントローラを効果的に動作させるコントローラＡ３０及びコントローラＢ４０を含む。コントローラＡ３０及びコントローラＢ４０は、ＵＣＮ１４と接続される。図示実施形態のＵＣＮ１４は、通信冗長性を得るためのＵＣＮ（Ａ）１４Ａ及びＵＣＮ（Ｂ）１４Ｂよりなる。入出力プロセッサ（ＩＯＰ）２１（入出力（Ｉ／Ｏ）モジュールと呼ばれることもある）は、フィールド装置、すなわち種々のポンプ、モータ、弁、圧力スイッチ、圧力計、熱電対等々のフィールド装置とのインタフェースを取る。それらの入出力はアナログ入力（Ａ／Ｉ）、アナログ出力（Ａ／Ｏ）、ディジタル入力（Ｄ／Ｉ）及びディジタル出力（Ｄ／Ｏ）の形を取り得る。コントローラＡ３０及びコントローラＢ４０は、バス２２を介して１つまたはそれ以上のＩ／Ｏモジュールとのインタフェースを取る。バス２２は、図示実施形態においては、冗長バス２２Ａ及びバス２２Ｂを介して通信する。コントローラ３０及びＩＯＰ２１を含むプロセスコントローラ２０のより詳しい説明は、米国特許第５，１４６，４０１号を参照することによって入手可能である。図３には、コントローラ３０、４０のブロック図が示されている。ＵＣＮ１４にはモデム５０が接続されている。そのモデムは２つの入力を有し、その一方はＵＣＮ１４Ａに接続され、他方はＵＣＮ１４Ｂに接続されている。モデム５０は、通信装置（ＣＯＭＭ）６０とのインタフェースを取り、他方その通信装置はグローバルバス７２を介してグローバルメモリ７０、Ｉ／Ｏインタフェースユニット８０及び制御装置９０とのとインタフェースを取る。プロセッサＡ６３は、モデム５０及びＴＢＣ６１を介してプラント制御ネットワーク１１と通信する。また、グローバルメモリ７０は、プロセッサＡ６３とＢ９１との間のプロセッサ間通信手段としての役割を有する。制御装置９０は、いずれもローカルバス９３に接続されたプロセッサＢ９１及びローカルメモリＢ９２を有する。プロセッサＢ９１は、フィールド装置に関連した制御機能（すなわち、制御処理）を遂行する。Ｉ／Ｏインタフェースユニット８０は、送受信器装置を含み、この送受信器装置はＵＡＲＴ（汎用の非同期受信器／送信器）８１である。ＵＡＲＴ８１は、ドライバ８２、８３を介してそれぞれバス２２Ａ及びバス２２Ｂに接続されている。プロセッサＢ９１は、種々のフィールド装置からグローバルメモリ７０を介してデータを受け取り、必要なポイント処理及び制御機能を実行した後、必要に応じてローカルメモリＢ９２及びグローバルメモリ７０を更新する。通信装置６０は、グローバルメモリ７０を介して与えられる制御装置９０からのコマンドに応答して、Ｉ／Ｏモジュール２１とグローバルメモリ７０の間で（Ｉ／Ｏインタフェースユニット８０を介して）データを入出力し、これによって制御装置９０をＩ／Ｏモジュール管理の負担から解放する。このようにして、制御処理は定義済みの接続されたフィールド装置についてはプロセスコントローラ２０内の制御装置９０によって行われ、通信（すなわち、Ｉ／Ｏ制御）はＵＡＲＴ８１を介して通信装置６０により処理される。図４には、本発明に関連したＩ／Ｏモジュールの部分ブロック図が示されている。トランシーバー（アンチジャバ回路）２０１は、バス２２Ａ及びバス２２Ｂとインタフェースする。トランシーバー２０１は、マイクロコントローラ（μコントローラ）２０２とのインタフェースを取る。マイクロコントローラは、図示実施形態の場合、インテル（Ｉｎｔｅｌ）８０Ｃ３１型のものである。そのマイクロコントローラはローカルバス２０３に接続されており、また同じくローカルバス２０３に接続されたＥＰＲＯＭ２０４及びＲＡＭ２０５を有する。ＲＡＭ２０５には、Ｉ／Ｏモジュール２１用のデータベースを構成する情報が書き込まれる。ＥＰＲＯＭ２０４には、マイクロコントローラ２０２によって利用されるプログラム情報が記憶される。また、特定用途向け回路２０９はローカルバス２０３に接続され、ローカルバス２０３を介してマイクロコントローラ２０２に接続されている。特定用途向け回路２０９は、Ｉ／Ｏモジュールを接続しようとするフィールド装置によって、Ｉ／Ｏモジュール同士で異なる。フィールド装置がディジタル入力を必要とするタイプの装置の場合は、特定用途向け回路２０９は、ディジタル入力をＩ／Ｏモジュールの他の部分とインタフエースする定義済みのフォーマットにするためのロジック手段を含むことになる。同様に、フィールド装置がアナログ入力を必要とするような装置の場合は、特定用途向け回路は、アナログ入力信号を（Ａ／Ｄ変換器によって）やはり定義済みのフォーマットと適合するフォーマットに変換するロジック手段を含むことになる。このようにして、Ｉ／Ｏモジュールは、特定タイプＩ／Ｏモジュールと呼ばれる。マイクロコントローラ２０２は、特定用途向け回路２０９のためのＩ／Ｏ処理（あるいは前処理）を行う。前処理は、タイプ（すなわち、Ａ／Ｉ、Ａ／Ｏ、・・・）によって各Ｉ／Ｏモジュール２１毎に異なり、本質的には特定用途向け回路からの信号をコントローラ３０、４０と適合するフォーマットに変換し、コントローラ３０、４０からの信号をＩ／Ｏモジュール２１と適合するフォーマットに変換する。ここで行われる前処理の一部には、ゼロドリフト、線形化（熱電対を線形化する）、ハードウェア補正、補償（利得補償及びゼロ補償）、基準ジャンクション補償、較正、変換、アラーム（限界）のチェック・・・等々や、所定のスケール（すなわち、工業単位、正規化単位、スケールのパーセント等々）を有する所定のフォーマットで信号を作り出すことが含まれる。図示実施形態の場合は、７種類の特定用途向け回路が設けられている。これらの回路には、高レベルアナログ入力、低レベルアナログ入力、アナログ出力、ディジタル入力、ディジタル出力、スマート送信器インタフェース及びパルス入力カウンタ等の回路が含まれる。次に、本発明の方法の実施形態について説明する。図５には、プロセス制御システムによって制御される典型的なプラント設備の一部が示されている。プラント設備は、流体がその中に流れパイプライン網を含むことがしばしばある。流体を移動させるために、パイプライン網にはポンプが設けられる。また、パイプライン網には、プロセス制御システムからのコマンド信号に応答して閉じられるか、あるいは全開／一部開状態を取る弁（図示省略の）も具備される。パイプライン網は、通常無人で、流休３０２が流れるパイプライン３００、温度圧力または差圧、流量等々を測定する装置を具備する。これらの装置（本願ではしばしばフィールド装置と称する）は、パイプラインの上に取り付けられていて、一般に少なくとも１つのパイプ連結部３０６を必要とする。本発明の図示実施形態においては、送信器３１０がパイプライン３００に取り付けられていて、オリフィスプレート３０８の両側の差圧を測ることによりパイプライン内の圧力を測定する。（当業者にとっては容易に理解されるように、絶対圧力を測定する圧力測定器はオリフィスプレート３０８を必要としないが、その場合でも少なくとも１つのパイプ連結部を必要とする。）ポンプ、ポンプ接続部、パイプ連結部、オリフィスプレート接続部等々は、故障、液漏れ等々の原因にない得る。送信器３１０は一般に「生」信号を発生するセンサ／センサアセンプリ３１１を有し、発生した生信号はマイクロプロセッサ（μｐ）装置３１２に接続されて、増幅、補償、スケーリング等の処理が行われる。送信器３１０の出力（実質的にはμｐ３１２の出力で、必要ならばアナログ−ディジタル変換（図示省略）するである）は、制御機能を遂行するためにプロセス制御システム１０のＩＯＰ２１に接続される。送信器についてのより詳細な説明は、たとえば本願の譲受人に譲渡された米国特許特許第４，５６７，４６６号を参照することによって入手可能である。通常、センサ素子３１１は加えられた圧力によって生じた変位を電気出力信号に変換する圧力トランスデューサとして動作する。センサ素子は、たとえば圧電抵抗型のような歪み拡散状の感応性素子を有する半導体プレートまたはダイアフラムを有する。本発明のセンサ素子は、ＲＩＭＳ（共振型集積マイクロセンサ）技術のセンサを用いたもので、これは現代のシリコンセンサと比べてより高いバンド幅とより高い周波数応答特性を有する。その結果、はるかに良いノイズ信号出力が得られる。ＲＩＭＳ技術は、当業者にとっては周知である。共振センサについてのより詳細な情報は、本願の譲受人に譲渡された米国特許第５，２７５，０５５号を参照することによって入手することができる。図６には、本発明の送信器３１０の機能ブロック図が示されている。本発明の送信器３１０は、パイプライン（または他の要素）からの圧力を測定するＲＩＭＳ技術のセンサ素子３１１を有する。センサ素子３１１は、第１のフィルタ、すなわちフィルタ１（３１３）に入力される圧力（または圧力差）を示す情報信号を含む十分なバンド幅の信号を出力する。パイプライン中の流体の流れのノイズ情報をも含むこの出力信号は第２のフィルタ、すなわちフィルタ２（３１４）にも入力される。第１のフィルタ３１３は、上記情報信号をマイクロプロセッサ３１２へ通過させる高域通過フィルタであり、マイクロプロセッサ３１２では、既存の標準的なセンサの場合同様、信号の増幅、補償、スケーリング等々が行われる。第２のフィルタ３１４は、パイプライン３００の流体の流れに固有のノイズについての情報を含む出力信号の低周波成分を通過させる低域通過フィルタである。ノイズ成分は、装置と流体が流れるパイプライン網のモデルを記憶したマイクロプロセッサ３１２'に入力される。このモデリング及びモデリングを通してのノイズ信号の分析の結果として、種々のパラメータＡ１、Ａ２、・・・、Ａｎがプロセス制御システム１０に出力される。これらの出力パラメータは、予測あるいは予防保守情報で、警告情報及び無制御情報である。マイクロプロセッサ３１２'は、過去及び現在の両方のパラメータ情報を記憶するメモリ３１５に接続されている。過去と現在のパラメータの比較によって、流動の特徴を表すノイズ信号の変化についての情報が得られ、その結果、ポンプシールが漏れ始めている時や、パイプラインに小さい漏れ（一般にシール部分に）があることや、ポンプ３０５がキャビテーションを始めているかどうか、ポンプでのベアリングノイズが今にもポンプ故障が起きようとしている等々の状況を高信頼度をもって検出することができる。モデリング技術の当業者であれば、パイプライン中の流動及びこれと関連したノイズをモデル化したモデルを生成できるということは理解できよう。モデルから出力されるパラメータは警告情報であって、本発明においては、オペレーターが適切な処置を取ることができるように、プロセス制御システム１０に接続される。図６に示すマイクロプロセッサ３１２及び３１２’は、図５の送信器で示したものと同じマイクロプロセッサ３１２であってもよい。フィルタ３１３、３１４は、アナログ−ディジタル変換器を含むものであってもよく、かつ／またはマイクロプロセッサ３１２具備されたディジタルフィルタであってもよい。図７には、図６の送信器３１０のもう一つの実施形態が示されている。図示のこの実施形態では、２つの信号がセンサ素子３１１から出力されるように、固有のフィルタを有するセンサ素子３１１が用いられる。ここで、第１の信号は、センサ素子３１１の圧力成分または差圧力成分よりなり、第２の信号は、出力信号中に含まれる情報の低周波ノイズ成分よりなり、これによって図６に示すようなフィルタを用いる必要がなくなる。図８には、示される今にも起ころうとしている装置故障あるいは今にも起ころうとしている障害状態の早期検出のために本発明のプロセス制御システムの送信器で用いられる方法のフローチャートが示されている。ノイズ信号はマイクロプロセッサ３１２’に入力され、マイクロプロセッサに記憶されたモデルを通される（ブロック４０１）。モデルの出力は、パイプライン中のノイズの流れを示す種々のパラメータであり、それらのパラメータＡ１、Ａ２、・・・、Ａｎはメモリ３１５にセーブされる（ブロック４０５）。これがアルゴリズムを通す最初であれば、実際に行われることは、それらのパラメータが記憶され、ノイズ成分を含むパイプライン中の流れがモデルによって特徴付けられることであり、プロセスは再度ブロック４０１からやり直される（ブロック４１０）。モデルの通常使用（最初以外の使用でない）においては、最も新しく得られたパラメータＡ１乃至Ａｎがメモリ３１５に記憶されたパラメータＡ１乃至Ａｎと比較される（ブロック４１５）。これらのパラメータ間に差がない場合は、上記プロセスは元に戻って、ブロック４０１から再び始められる。最も新しく得られたパラメータが過去のパラメータと一致しなかった場合は、それらのパラメータ間の差が分析される（ブロック４２５）。これらのパラメータは、ノイズの低周波成分がより低い、ノイズ高周波成分がより高い、あるいはこれらの両方である等々を示し、これによって、ベアリングノイズがしだいに大きくなっている、またはキャビテーションノイズが検出され、それらのノイズが設備に関連したものであり得る、フィールド装置がノイズの原因であるというような、起ころうとしている故障を示すパラメータとの差を指示する結論を得ることができ、その結果、パイプラインシステムの潜在的なまたは起こる可能性のある設備故障を示す特定の出力がプロセス制御システムに供給される（ブロック４３０）。以上、本発明の実施形態について説明したが、これらについて本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく多くの変更態様及び修正態様を実施することが可能なことは明白であろう。従って、それらの変更態様及び修正態様は以下の請求の範囲の記載に基づき、本発明の範囲内に包括されるものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１２月１１日（１９９７．１２．１１）【補正内容】（補正明細書訳文）流体運動を伴うプロセス制御システムの予防保守方法発明の背景本発明は、プロセス制御システムに関し、特にパイプライン中の流体運動を伴いかつ流体のパラメータ（またはプロセス変数）を測定するための計装を有するプロセス制御システムの予防保守方法に関する。本発明のシステムにおいては、パイプライン中を移動する（流れる）流体について圧力または差圧が測定される。さらに、今日のシステムでは、流体がパイプライン（あるいはより簡単に言うとパイプ）中を流れる際の「流動ノイズ」を除去することに多大の努力が払われている。流体ノイズは、パイプライン中を流れるほとんど全ての流体で本来的に生じるものである。このノイズは、一般に低周波のランダムノイズで、圧力装置、流量計等々の機器の設計においては常に主要な考慮事項であった。具体的に言うと、流動ノイズは、パイプライン中の流体の流れで除去することが求められる好ましくない成分である。流体ノイズから派生するノイズ信号が、パイプライン中を流れる流体のパラメータを測定しようとする装置を通って伝播するようなことがあると、たとえば、圧力を測定する装置は、圧力プラスそのノイズ信号成分によって生じる流体圧力の偏差文をも全て測定することになる。パイプライン中で検出されているノイズに従って変動するプロセス変数を測定することは極めて望ましくないことである。そこで、周知の技術を利用して測定装置から出力される信号のノイズ成分を除去するための努力がなされている。その結果、極めて安定した圧力の測定が可能になった（一例）。米国特許第４，０６０，７１６号に、振動センサからの動的信号を自動的に監視するためのシステムが開示されている。発明の要約本発明は、後で特許請求の範囲の請求項１に記載するプロセス制御システム提供するものである。本発明は、同じく請求項５に記載するプロセス制御システムを動作させる方法を提供するものである。本発明は、従属請求項２乃至４または６のいずれかに記載する１つまたは２つ以上の任意の特徴を具備したものであってもよい。本発明では、前に分離されて廃棄されたノイズ信号を利用し、そのノイズ信号を分析してノイズからデータを抽出する。流動ノイズには、ベアリングの破損発生、パイプの液漏れ、ポンプキャビテーション等々のような、流動についての情報が本来的に伴う。これによって、本発明は、パイプライン中を流れる流体を扱い、制御系のプロセス変数を測定するための装置を利用したプロセスシステムの予防保守方法を提供することにより現在及び過去のシステムの改善を図ろうとするものである。本発明の特徴は、以下の詳細な説明及び添付図画と関連して考察する時、より明白になるものであるが、添付図面においては、同様の参照記号は同様の構成部分を示し、またこれらの図面は本願の一部をなすものである。補正請求の範囲１．プロセスの流体（３０２）を流す流路手段を構成する少なくとも１本のパイプライン（３００）とその流体のプロセス変数を測定する少なくとも１つの装置（３１０）を含む複数の設備を有するパイプラインシステムを組み込んだ施設のプロセスを制御するプロセス制御システムにおける測定装置が、ａ）パイプラインを流れる流体の所定のプロセス変数を検出して、測定中のプロセス変数についての情報及びパイプラインを流れる流体についての情報を含む信号を出力するためのセンサ素子（３１１）と、ｂ）プロセス変数の情報を含む上記信号の第１の成分を通過させる第１のフィルタ（３１３）と、ｃ）パイプラインを流れる流体についての情報を含む上記信号の第２の成分を通過させる第２のフィルタ（３１４）と、ｄ）上記信号の第１の成分を処理して、プロセスを制御するために上記プロセス変数を上記プロセス制御システムに出力する第１のプロセッサ（３１２）と、ｅ）上記信号の上記第２の成分をパイプラインシステムの流動モデルで処理して、その処理により設備の差し迫った障害が検出されたとき、その障害を示す警告情報を出力する第２のプロセッサ（３１２’）と、を具備した流体のプロセス変数を測定するための装置。２．上記センサ素子（３１１）が広いバンド幅を有する請求項１記載の装置。３．上記センサ素子（３１１）が共振型集積マイクロセンサ技術の素子である請求項１または２のいずれか１項に記載の装置。４．上記第１のプロセッサ（３１２）及び上記第２のプロセッサ（３１２’）が、それぞれ上記信号の上記第１の成分及び上記信号の上記第２の成分を処理するマイクロプロセッサである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。５．プロセスの流体（３０３）を流す流路手段を与える少なくとも１本のパイプライン（３００）、及び流体のプロセス変数を測定する少なくとも１つの測定装置（３１０）を含む複数の設備を有するパイプラインシステムを組み込んだ施設のプロセスを制御するプロセス制御システムを動作させる方法において：ａ）上記測定装置によって測定中の流体のプロセス変数についての情報を含む情報成分及び上記流体の流れについての情報を含むノイズ成分を有する信号を測定装置によって取り込むステップと、ｂ）上記信号のノイズ成分をパイプラインシステムのモデルを通過させることによって特徴付けパラメータにより信号のノイズ成分を特徴付けるステップと、ｃ）上記方法が最初のパスならば、ｉ）それらの最初の特徴付けパラメータをセーブするステップと、ｉｉ）最初のパスでない場合に、上記ステップ（ａ）に移行するステップと、ｄ）現在のパスの特徴付けパラメータを上記最初の特徴付けパラメータと比較するステップと、ｅ）上記特徴付けパラメータの差を分析して、パイプラインシステムの設備の差し迫った障害を示す差の原因を指示させるステップと、ｆ）タイムリーに修正作業を行うことができるように、パイプラインシステムの上記差し迫った障害の情報をプロセス制御システムへ送るステップと、を具備した方法。６．上記情報成分を処理して、プロセス制御システムにプロセス変数を出力することにより、プロセスを制御し、同時に上記ノイズ成分を通過させるステップを実行するステップを具備した請求項５記載の方法。

Claims

【特許請求の範囲】１．プロセス制御システムによって制御されるプロセス処理用の流休を流す流路手段を構成する少なくとも１本のパイプラインと流体のプロセス変数を測定するための少なくとも１つの測定装置とを含む複数の設備を有するパイプラインシステム内の測定装置であって、ａ）パイプラインを流れる流体の所定のプロセス変数を検出して、測定中のプロセス変数についての情報及びパイプラインを流れる流体についての情報を含む信号を出力するセンサ素子と、ｂ）プロセス変数の情報を含む上記信号の第１の成分を通過させる第１のフィルタと、ｃ）パイプラインを流れる流体についての情報を含む上記信号の第２の成分を通過させる第２のフィルタと、ｄ）上記信号の第１の成分を処理して、上記プロセス変数をプロセスを制御するために上記プロセス制御システムに出力する第１のプロセッサと、ｅ）上記信号の上記第２の成分をパイプラインシステムの流動モデルで処理して、その処理により設備の差し迫った障害が検出されたとき、その障害を示す警告情報を出力する第２のプロセッサと、を具備した流体のプロセス変数を測定する測定装置。２．上記センサ素子が広いバンド幅を有する請求項１記載の測定装置。３．上記センサ素子が共振型集積マイクロセンサ技術の素子である請求項２記載の測定装置。４．上記第１のプロセッサ及び上記第２のプロセッサが、それぞれ上記信号の上記第１の成分及び上記信号の上記第２の成分を処理するマイクロプロセッサである請求項３記載の測定装置。５．プロセス制御システムによって制御されるプロセス処理用の流体を流す流路手段を構成する少なくとも１本のパイプラインと流体のプロセス変数を測定するための少なくとも１つの測定装置とを含む複数の設備を有するパイプラインシステム内の測定装置であって、ａ）パイプラインを流れる流体についての情報を含む所定のプロセス変数を検出して、測定中のプロセス変数についての情報を含む第１の信号及びパイプラインを流れる流体についての情報を含む第２の信号を出力するセンサ素子と、ｂ）プロセスを制御するために、上記第１の信号を処理して上記プロセス変数を上記プロセス制御システムに出力する第１のプロセッサと、ｃ）上記第２の信号をパイプラインシステムの流動モデルで処理して、その処理により設備の差し迫った障害が検出されたとき、障害を示す警告情報を出力する第２のプロセッサと、を具備した流休のプロセス変数を測定する測定装置。６．プロセス制御システムによって制御されるプロセス処理用の流体を流す流路手段を構成する少なくとも１本のパイプラインと流体のプロセス変数を測定するための少なくとも１つの測定装置とを含む複数の設備を有する、プロセス施設のパイプラインシステムにおいてパイプラインシステムの設備の差し迫った障害を予測する方法において、ａ）上記装置によって測定中の流体のプロセス変数についての情報を含む情報成分及び上記流体の流れについての情報を含むノイズ成分を有する信号を測定装置によって取り込むステップと、ｂ）上記信号のノイズ成分をパイプラインシステムのモデルを通過させることによって特徴付け、パラメータにより信号のノイズ成分を特徴付けるステップと、ｃ）上記方法の最初のパスならば、ｉ）それらの最初の特徴付けパラメータをセーブするステップと、ｉｉ）最初のパスでない場合に、上記ステップ（ａ）に移行するステップと、ｄ）現在のパスの特徴付けパラメータを上記最初の特徴付けパラメータと比較するステップと、ｅ）上記特徴付けパラメータの差を分析して、パイプラインシステムの設備の差し迫った障害を示す差の原因を指示させるステップと、ｆ）タイムリーに修正作業を行うことができるように、パイプラインシステムの上記差し迫った障害の情報をプロセス制御システムへ送るステップと、を具備した方法。