JP2007256231A - 導圧管詰まり検出装置及び導圧管詰まり検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導圧管の詰まりを判定するための閾値の設定を効率良く且つ簡単に行う。
【解決手段】差圧、高圧側静圧及び低圧側静圧を検出する圧力検出手段と、差圧の時系列データに基づいて差圧揺動を算出する第１の揺動算出手段と、高圧側静圧の時系列データに基づいて高圧側静圧揺動を算出する第２の揺動算出手段と、低圧側静圧の時系列データに基づいて低圧側静圧揺動を算出する第３の揺動算出手段と、差圧揺動の２乗和を算出する第１の２乗和算出手段と、高圧側静圧揺動の２乗和を算出する第２の２乗和算出手段と、低圧側静圧揺動の２乗和を算出する第３の２乗和算出手段と、第１の相関係数及び第２の相関係数を算出する相関係数算出手段と、中間変数を算出する中間変数算出手段と、詰まり度数を算出する詰まり度数算出手段と、詰まり度数に基づいて前記高圧側導圧管及び低圧側導圧管の詰まりを判定する詰まり判定手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、導圧管の詰まり、特に管路を流れる流体の差圧を計測する差圧伝送器における導圧管の詰まりを検出する導圧管詰まり検出装置及び導圧管詰まり検出方法に関する。

周知のように、差圧伝送器とは、流体の配管に設けられたオリフィスの前段（高圧側）と後段（低圧側）との差圧を、当該オリフィスの前段及び後段に配置された導圧管を介して伝達される圧力に基づいて計測するものである。このような差圧伝送器において導圧管に詰まりが生じた場合、正確に差圧を計測することが困難となる。よって、上記導圧管の詰まりを検出することは、流体管理の観点から非常に重要である。以下、従来行なわれていた導圧管詰まりの検出方法の一例について説明する。

正常時（つまり導圧管に詰まりがない状態）において、差圧伝送器から時系列的に得られる差圧データをＤps(i)とすると、差圧揺動Ｆdps(i)は下記（１）式で表される。なお、下記（１）式において、Ｄps(i)は差圧データの今回値、Ｄps(i-1)は差分データの前回値である。一方、差圧揺動Ｆdps(i)の分散（２乗平均値）Ｖasは、下記（２）式で表される。なお、Ｎは差圧データＤps(i)の全サンプル数である。以下、このＶasを基準揺動分散という。このような正常時における基準揺動分散Ｖasを診断を開始する最初の段階で予め求めておく。

次に、プラントの実運転時において、導圧管の診断時期が到来する毎に、差圧伝送器から時系列的に得られる差圧データＤp(i)を用いて、上記と同様に差圧揺動Ｆdp(i)及び差圧揺動の分散Ｖaを求める。なお、実運転時における差圧揺動Ｆdp(i)、差圧揺動の分散Ｖaの算出式は上記（１）及び（２）式と同様である。

そして、このように導圧管の診断時期に求めた差圧揺動の分散Ｖaと、上記のように予め求めておいた基準揺動分散Ｖasとの比率Ｄ’＝√（Ｖa／Ｖas）を算出する。導圧管の詰まり状態に応じて、差圧揺動の分散Ｖaが変化するため、上記比率Ｄ’の変化によって導圧管の詰まりを検出することができる。例えば、高圧側及び低圧側導圧管の両方が詰まった場合、差圧揺動の分散Ｖaは小さくなる（比率Ｄ’も小さくなる）。また、高圧側もしくは低圧側導圧管の片方が詰まっている場合、差圧揺動の分散Ｖaは大きくなる（比率Ｄ’も大きくなる）。さらに、導圧管が正常な場合、差圧揺動の分散Ｖaは基準揺動分散Ｖasに近い値となるため、比率Ｄ’は「１」に近い値となる。従って、比率Ｄ’と所定の閾値とを比較することにより、高圧側及び低圧側導圧管の両方が詰まっているのか、片方が詰まっているのか、または正常なのかを判断することができる。

なお、差圧揺動を求める場合、上記（１）式に代えて下記（３）式を用いても良い。例えば、（１）式を用いると、差圧に過渡的な変化（上昇または下降）が生じた場合、その過渡的変化成分が揺動として表れてしまうという問題があった。そこで、（３）式を用いることにより、上記のように差圧に過渡的な変化が生じた場合であっても、その過渡的変化成分を除去することができ、真の揺動成分のみを捉えることができる（下記特許文献２参照）。

ところで、差圧揺動の分散は導圧管の詰まり状態に応じて変化するだけでなく、流体の流量の影響も受けて変化する。従って、上記基準揺動分散Ｖasは、ある一定の流量条件下における実験値であるため、実運転時に流量が増減した場合、導圧管の詰まり状態が同じであっても比率Ｄ’の値が変化してしまう。すなわち、流体の流量に応じて閾値または基準揺動分散Ｖasの設定値を変更する必要があり、誤診断の可能性があった。

そこで、上記のような流体の流量の影響を受けることなく、導圧管の詰まり状態を正確に検出する技術が開示されている。この技術によると、まず、差圧伝送器から時系列的に得られる高圧側静圧データＳph(i)を用いて、下記（４）式に基づき高圧側静圧揺動Ｆsph(i)を算出する一方、同様に差圧伝送器から時系列的に得られる低圧側静圧データＳpl(i)を用いて、下記（５）式に基づき低圧側静圧揺動Ｆspl(i)を算出する。

続いて、上記高圧側静圧揺動Ｆsph(i)の２乗和Ｓsphを下記（６）式に基づいて算出すると共に、低圧側静圧揺動Ｆspl(i) の２乗和Ｓsplを下記（７）式に基づいて算出する。

そして、上記高圧側静圧揺動の２乗和Ｓsphと低圧側静圧揺動の２乗和Ｓsplとの比率Ｄ（＝Ｓsph／Ｓspl）を算出する。導圧管の詰まり状態に応じて比率Ｄが変化するため、導圧管の詰まりを検出することができる。例えば、高圧側導圧管が完全に詰まった場合、理論的にＳsph＝０となるため、比率Ｄ＝０となる（実際には、差圧伝送器固有の信号ノイズのため完全に０にはならず0.05程度の値となる）。また、低圧側導圧管が完全に詰まった場合、理論的にＳspl＝０となるため、比率Ｄ→∞となる（実際には、差圧伝送器固有の信号ノイズのため無限大にはならず２０程度の値となる）。また、正常の場合、ＳsphとＳsplとは近い値となるため、比率Ｄは１に近づく。従って、比率Ｄと所定の閾値とを比較することにより、高圧側導圧管及び低圧側導圧管のどちらが詰まっているか、または正常かを判断することができる。一方、流体の流量が増減した場合、ＳsphとＳsplとは同じような変化（増減）をするため、比率Ｄは変化しない。よって、この技術によると、流体の流量の影響を受けることなく、導圧管の詰まり状態を正確に検出することができる。なお、この技術においても、高圧側静圧揺動Ｆsph(i)及び高圧側静圧揺動Ｆsph(i)を求める際、特許文献２の技術を適用することができる。
特開２００４−１３２８１７号公報 特開２００４−２９４１７５号公報 特開２００５−２７４５０１号公報

上述したように、流体の流量の影響を受けることなく、導圧管の詰まり状態を正確に検出することができる。しかしながら、この技術では、比率Ｄとの比較を行う閾値の設定が困難という問題があった。具体的に説明すると、上述したように、高圧側導圧管が完全に詰まった場合、比率Ｄはおよそ0.05程度の値になり、また、低圧側導圧管が完全に詰まった場合、比率Ｄはおよそ２０程度の値になる。一方、正常の場合、比率Ｄは１に近い値となるので、例えば閾値を１に設定したと仮定する。つまり比率Ｄ＜１の場合、高圧側導圧管が詰まったと判定し、比率Ｄ＞１の場合、低圧側導圧管が詰まったと判定する。

この場合、低圧側導圧管の詰まりを判定可能な比率Ｄの範囲は１＜Ｄ≦２０と高範囲であることに対して、高圧側導圧管の詰まりを判定可能な比率Ｄの範囲は0.05≦Ｄ＜１と非常に狭い。つまり、高圧側導圧管と低圧側導圧管との詰まりの判定範囲が非対称であり、ユーザにとって閾値の設定基準がわかりづらく、よって閾値の設定が困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、導圧管の詰まりを判定するための閾値の設定を効率良く且つ簡単に行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、導圧管詰まり検出装置に係る第１の解決手段として、高圧側導圧管を介して伝達される高圧側静圧と、低圧側導圧管を介して伝達される低圧側静圧と、前記高圧側静圧及び低圧側静圧の差圧とを検出する圧力検出手段と、前記差圧の時系列データに基づいて差圧揺動を算出する第１の揺動算出手段と、前記高圧側静圧の時系列データに基づいて高圧側静圧揺動を算出する第２の揺動算出手段と、前記低圧側静圧の時系列データに基づいて低圧側静圧揺動を算出する第３の揺動算出手段と、前記差圧揺動の２乗和を算出する第１の２乗和算出手段と、前記高圧側静圧揺動の２乗和を算出する第２の２乗和算出手段と、前記低圧側静圧揺動の２乗和を算出する第３の２乗和算出手段と、前記差圧揺動、前記高圧側静圧揺動、前記差圧揺動の２乗和、前記高圧側静圧揺動の２乗和から第１の相関係数を算出し、前記差圧揺動、前記低圧側静圧揺動、前記差圧揺動の２乗和、前記低圧側静圧揺動の２乗和から第２の相関係数を算出する相関係数算出手段と、前記第１の相関係数及び第２の相関係数から中間変数を算出する中間変数算出手段と、前記中間変数から詰まり度数を算出する詰まり度数算出手段と、前記詰まり度数に基づいて前記高圧側導圧管及び低圧側導圧管の詰まりを判定する詰まり判定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明では、導圧管詰まり検出装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記高圧側静圧揺動の２乗和と前記低圧側静圧揺動の２乗和との比率を算出する比率算出手段を備え、前記詰まり度数算出手段は、前記比率から詰まり度数を算出することを特徴とする。

一方、本発明では、導圧管詰まり検出方法に係る第１の解決手段として、高圧側導圧管を介して伝達される高圧側静圧を検出し、低圧側導圧管を介して伝達される低圧側静圧を検出し、前記高圧側静圧及び低圧側静圧の差圧とを検出し、前記差圧の時系列データに基づいて差圧揺動を算出し、前記高圧側静圧の時系列データに基づいて高圧側静圧揺動を算出し、前記低圧側静圧の時系列データに基づいて低圧側静圧揺動を算出し、前記差圧揺動の２乗和を算出し、前記高圧側静圧揺動の２乗和を算出し、前記低圧側静圧揺動の２乗和を算出するステップと、前記差圧揺動、前記高圧側静圧揺動、前記差圧揺動の２乗和、前記高圧側静圧揺動の２乗和から第１の相関係数を算出し、前記差圧揺動、前記低圧側静圧揺動、前記差圧揺動の２乗和、前記低圧側静圧揺動の２乗和からなる第２の相関係数を算出するステップと、前記第１の相関係数及び第２の相関係数から中間変数を算出し、前記中間変数から詰まり度数を算出するステップと、前記詰まり度数に基づいて前記高圧側導圧管及び低圧側導圧管の詰まりを判定するステップとを有することを特徴とする。

また、本発明では、導圧管詰まり検出方法に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記高圧側静圧揺動の２乗和と前記低圧側静圧揺動の２乗和との比率を算出するステップを有し、前記比率から詰まり度数を算出することを特徴とする。

本発明によれば、導圧管の詰まりを判定するための詰まり度数を導圧管の詰まり状態に応じて±１に規格化したので、従来と比べて非常に効率良く且つ簡単に閾値の設定をすることが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は本実施形態における導圧管詰まり検出装置の構成概略図である。なお、本導圧管詰まり検出装置は、プラント等の流体の配管１に設けられたオリフィス２の前段（高圧側）と後段（低圧側）とに配設された高圧側導圧管３及び低圧側導圧管４の詰まりを検出するものである。

図１に示すように、本導圧管詰まり検出装置は、差圧伝送器（圧力検出手段）５、差圧揺動算出部（第１の揺動算出手段）６、高圧側静圧揺動算出部（第２の揺動算出手段）７、低圧側静圧揺動算出部（第３の揺動算出手段）８、差圧２乗和算出部（第１の２乗和算出手段）９、高圧側静圧２乗和算出部（第２の２乗和算出手段）１０、低圧側静圧２乗和算出部（第３の２乗和算出手段）１１、相関係数算出部１２、中間変数算出部１３、詰まり度数算出部１４、詰まり判定部１５及び表示部１６から構成されている。

差圧伝送器５は、２つの振動式センサ（第１センサ及び第２センサ）を備え、高圧側導圧管３を介して伝達される高圧側圧力と、低圧側導圧管４を介して伝達される低圧側圧力とに基づいて流体の差圧を検出し、当該差圧を示す差圧データＤp(i)を差圧揺動算出部６に出力する。また、この差圧伝送器５は、高圧側圧力（静圧）データＳph(i)を高圧側静圧揺動算出部７に出力し、低圧側圧力（静圧）データＳpl(i)を低圧側静圧揺動算出部８に出力する。

差圧揺動算出部６は、上記差圧伝送器５から時系列的に得られる差圧データＤp(i)に基づいて、下記（８）式から差圧揺動Ｆdp(i)を算出し、当該差圧揺動Ｆdp(i)を差圧２乗和算出部９及び相関係数算出部１２に出力する。なお、下記（８）式において、Ｄp(i)は差圧データの今回値、Ｄp(i-1)は差分データの前回値である。高圧側静圧揺動算出部７は、上記差圧伝送器５から時系列的に得られる高圧側静圧データＳph(i)に基づいて、上記（４）式から高圧側静圧揺動Ｆsph(i)を算出し、当該高圧側静圧揺動Ｆsph(i)を高圧側静圧２乗和算出部１０及び相関係数算出部１２に出力する。低圧側静圧揺動算出部８は、上記差圧伝送器５から時系列的に得られる低圧側静圧データＳpl(i)に基づいて、上記（５）式から低圧側静圧揺動Ｆspl(i)を算出し、当該低圧側静圧揺動Ｆspl(i)を低圧側静圧２乗和算出部１１及び相関係数算出部１２に出力する。

差圧２乗和算出部９は、上記差圧揺動算出部６から得られる差圧揺動Ｆdp(i)の２乗和Ｓdpを下記（９）式に基づいて算出し、当該差圧揺動２乗和Ｓdpを相関係数算出部１２に出力する。高圧側静圧２乗和算出部１０は、高圧側静圧揺動算出部７から得られる高圧側静圧揺動Ｆsph(i)の２乗和Ｓsphを上記（６）式に基づいて算出し、当該高圧側静圧２乗和Ｓsphを相関係数算出部１２に出力する。低圧側静圧２乗和算出部１１は、低圧側静圧揺動算出部８から得られる低圧側静圧揺動Ｆspl(i)の２乗和Ｓsplを上記（７）式に基づいて算出し、当該低圧側静圧２乗和Ｓsplを相関係数算出部１２に出力する。

相関係数算出部１２は、上記差圧揺動Ｆdp(i)、高圧側静圧揺動Ｆsph(i)、低圧側静圧揺動Ｆspl(i)、差圧揺動２乗和Ｓdp、高圧側静圧２乗和Ｓsph及び低圧側静圧２乗和Ｓsplからなる下記（１０）（１１）式に基づいて、第１の相関係数Ｃor1、第２の相関係数Ｃor2を算出し、これら第１の相関係数Ｃor1及び第２の相関係数Ｃor2を中間変数算出部１３に出力する。

中間変数算出部１３は、上記第１の相関係数Ｃor1及び第２の相関係数Ｃor2からなる下記（１２）式に基づいて中間変数Ｚを算出し、当該中間変数Ｚを詰まり度数算出部１４に出力する。

詰まり度数算出部１４は、上記中間変数Ｚからなる下記（１３）式に基づいて詰まり度数Ｆを算出し、当該詰まり度数Ｆを詰まり判定部１５に出力する。

詰まり判定部１５は、上記詰まり度数Ｆと所定の閾値とを比較することにより、高圧側導圧管及び低圧側導圧管の詰まり状態を判定し、当該判定結果を表示部１６に出力する。表示部１６は、例えば液晶表示装置であり、上記詰まり判定部１５による判定結果を表示する。

次に、このように構成された本導圧管詰まり検出装置の動作について、図２のフローチャート図を用いて説明する。なお、図２に示す動作フローは、導圧管の診断時期が到来する毎に行なわれるものである。

まず、差圧伝送器５は、高圧側導圧管３を介して伝達される高圧側圧力と、低圧側導圧管４を介して伝達される低圧側圧力とに基づいて流体の差圧を検出して、当該差圧を示す差圧データＤp(i)を差圧揺動算出部６に出力する(ステップＳ１)。また、差圧伝送器５は、高圧側圧力（静圧）データＳph(i)を高圧側静圧揺動算出部７に出力し（ステップＳ２）、低圧側圧力（静圧）データＳpl(i)を低圧側静圧揺動算出部８に出力する（ステップＳ３）。

具体的には、例えば、差圧伝送器５の振動式センサの内、第１センサが周波数Fcを出力し、第２センサが周波数Frを出力する場合、差圧データＤp(i)は下記（１４）式で表される。（１４）式においてＡpは定数であり、当該Ａpを最適化することで、静圧の影響を受けることなく差圧を検出することができる。例えば、差圧＝０で静圧0.5（ＭＰa）を印加したときにＤp(i)が変化しないようにＡpを設定すれば良い。また、高圧側静圧データＳph(i)は、下記（１５）式で表される。（１５）式においてＡp１は定数であり、当該Ａp１を最適化することで、差圧の影響を受けることなく高圧側静圧を検出することができる。例えば、差圧を加えないときのＳph(i)と、低圧側から0.1（ＭＰa）の差圧を加えたときのＳph(i)が同一となるように、Ａp１を設定すれば良い。また、低圧側静圧データＳpl(i)は、下記（１６）式で表される。（１６）式においてＡp２は定数であり、当該Ａp２を最適化することで、差圧の影響を受けることなく低圧側静圧を検出することができる。例えば、差圧を加えないときのＳpl(i)と、高圧側から0.1（ＭＰa）の差圧を加えたときのＳpl(i)が同一となるように、Ａp２を設定すれば良い。

続いて、差圧揺動算出部６は、上記差圧伝送器５から時系列的に得られる差圧データＤp(i)に基づいて、上記（８）式から差圧揺動Ｆdp(i)を算出し、当該差圧揺動Ｆdp(i)を差圧２乗和算出部９及び相関係数算出部１２に出力する（ステップＳ４）。また、高圧側静圧揺動算出部７は、上記差圧伝送器５から時系列的に得られる高圧側静圧データＳph(i)に基づいて、上記（４）式から高圧側静圧揺動Ｆsph(i)を算出し、当該高圧側静圧揺動Ｆsph(i)を高圧側静圧２乗和算出部１０及び相関係数算出部１２に出力する（ステップＳ５）。そして、低圧側静圧揺動算出部８は、上記差圧伝送器５から時系列的に得られる低圧側静圧データＳpl(i)に基づいて、上記（５）式から低圧側静圧揺動Ｆspl(i)を算出し、当該低圧側静圧揺動Ｆspl(i)を低圧側静圧２乗和算出部１１及び相関係数算出部１２に出力する（ステップＳ６）。

次に、差圧２乗和算出部９は、上記差圧揺動算出部６から得られる差圧揺動Ｆdp(i)の２乗和Ｓdpを上記（９）式に基づいて算出し、当該差圧揺動２乗和Ｓdpを相関係数算出部１２に出力する（ステップＳ７）。また、高圧側静圧２乗和算出部１０は、高圧側静圧揺動算出部７から得られる高圧側静圧揺動Ｆsph(i)の２乗和Ｓsphを上記（６）式に基づいて算出し、当該高圧側静圧２乗和Ｓsphを相関係数算出部１２に出力する（ステップＳ８）。そして、低圧側静圧２乗和算出部１１は、低圧側静圧揺動算出部８から得られる低圧側静圧揺動Ｆspl(i)の２乗和Ｓsplを上記（７）式に基づいて算出し、当該低圧側静圧２乗和Ｓsplを相関係数算出部１２に出力する（ステップＳ９）。

相関係数算出部１２は、上記のようにして得られる差圧揺動Ｆdp(i)、高圧側静圧揺動Ｆsph(i)、低圧側静圧揺動Ｆspl(i)、差圧揺動２乗和Ｓdp、高圧側静圧２乗和Ｓsph及び低圧側静圧２乗和Ｓsplを用いて、上記（１０）（１１）式に基づき、第１の相関係数Ｃor1、第２の相関係数Ｃor2を算出し、これら第１の相関係数Ｃor1及び第２の相関係数Ｃor2を中間変数算出部１３に出力する（ステップＳ１０）。

ここで、差圧は高圧側静圧と低圧側静圧との差であるから、差圧揺動Ｆdp(i)も同様に高圧側静圧揺動Ｆsph(i)と低圧側静圧揺動Ｆspl(i)との差である。よって、例えば、低圧側導圧管４が詰まった場合、差圧揺動Ｆdp(i)は高圧側静圧揺動Ｆsph(i)に近づくことになり、また、差圧揺動２乗和Ｓdpは高圧側静圧２乗和Ｓsphに近づく。つまり、この場合、上記（１０）式の分子は高圧側静圧揺動Ｆsph(i)の２乗和に近づき、分母は高圧側静圧２乗和Ｓsphに近づくため、第１の相関係数Ｃor1は１に近づくことになる。一方、高圧側導圧管３が詰まった場合、差圧揺動Ｆdp(i)は負の低圧側静圧揺動Ｆspl(i)に近づくことになり、また、差圧揺動２乗和Ｓdpは低圧側静圧２乗和Ｓsplに近づく。つまり、この場合、上記（１１）式の分子は低圧側静圧揺動Ｆspl(i)の２乗和（負の符号となる）に近づき、分母は低圧側静圧２乗和Ｓsplに近づくため、第２の相関係数Ｃor２は−１に近づくことになる。以上まとめると、低圧側導圧管４が詰まった場合、第１の相関係数Ｃor1は１に近づき、高圧側導圧管３が詰まった場合、第２の相関係数Ｃor２は−１に近づく。なお、高圧側導圧管３及び低圧側導圧管４が共に正常の場合、第１の相関係数Ｃor1及び第２の相関係数Ｃor２は０近傍の値となる。

次に、中間変数算出部１３は、上記第１の相関係数Ｃor1及び第２の相関係数Ｃor2を用いて上記（１２）式から中間変数Ｚを算出し、当該中間変数Ｚを詰まり度数算出部１４に出力する（ステップＳ１１）。上述したように、低圧側導圧管４が詰まった場合、第１の相関係数Ｃor1は１に近づくため、中間変数Ｚは無限大に近づく。また、高圧側導圧管３が詰まった場合、第２の相関係数Ｃor２は−１に近づくため、中間変数Ｚは０に近づく。
また、高圧側導圧管３及び低圧側導圧管４が共に正常の場合、第１の相関係数Ｃor1及び第２の相関係数Ｃor２は０近傍の値となるため、中間変数Ｚは１に近づく。つまり、中間変数Ｚは、導圧管の詰まり状態に応じて０から無限大までの範囲で変化する。

そして、詰まり度数算出部１４は、上記中間変数Ｚを用いて上記（１３）式から導圧管の詰まり状態を示す詰まり度数Ｆを算出し、当該詰まり度数Ｆを詰まり判定部１５に出力する（ステップＳ１２）。（１３）式からわかるように、低圧側導圧管４が詰まった場合、中間変数Ｚは無限大に近づくため、詰まり度数Ｆは−１に近づく。また、高圧側導圧管３が詰まった場合、中間変数Ｚは０に近づくため、詰まり度数Ｆは１に近づく。さらに、高圧側導圧管３及び低圧側導圧管４が共に正常の場合、中間変数Ｚは１に近づくため、詰まり度数Ｆは０に近づく。すなわち、（１３）式を用いることにより、詰まり度数Ｆを導圧管の詰まり状態に応じて±１に規格化することができる。

図３に、詰まり度数Ｆの特性曲線を示す。この図に示すように、導圧管の詰まり状態を示す詰まり度数Ｆは、正常な場合（Ｆ＝０）を中心として正負対称な変化をすることになり、高圧側導圧管３または低圧側導圧管４のどちらか一方の導圧管の詰まりを判定するための閾値を決定しさえすれば、他方の導圧管の詰まりの判定をするための閾値は正負の符号を変えるのみで良い。従って、従来の分散比率Ｄを用いて導圧管の詰まり状態を判定する場合と比べて、非常に効率良く且つ簡単に閾値の設定をすることができる。

詰まり判定部１５は、上記のような詰まり度数Ｆと所定の閾値とを比較することにより、高圧側導圧管及び低圧側導圧管の詰まり状態を判定し、当該判定結果を表示部１６に出力する（ステップＳ１３）。例えば、高圧側導圧管３の詰まりを判定するための第１閾値を0.4と設定した場合、低圧側導圧管４の詰まりを判定するための第２閾値は−0.4と設定される。よって、0.4≦Ｆ≦１の場合、高圧側導圧管３が詰まっていると判定し、また、−１≦Ｆ≦−0.4の場合、低圧側導圧管４が詰まっていると判定し、さらに、−0.4＜Ｆ＜0.4の場合、正常であると判定することができる。そして、表示部１６は、上記詰まり判定部１５による詰まり判定結果に基づいて、高圧側導圧管３及び低圧側導圧管４の詰まり状態を表示する。

以上のように、本実施形態によれば、従来と比べて非常に効率良く且つ簡単に閾値の設定をすることが可能である。また、流体の流量が増減した場合、（１０）式及び（１１）式における分子、分母は同じような変化（増減）をするため、第１の相関係数Ｃor1及び第２の相関係数Ｃor２は変化しない。よって、本実施形態によると、流体の流量の影響を受けることなく、導圧管の詰まり状態を正確に検出することができる。

また、本実施形態によると、差圧伝送器５固有（振動式センサ）の信号ノイズに対して強い、つまり感度が良いという効果が得られる。その理由について以下説明する。差圧揺動Ｆdp(i)は、高圧側静圧揺動Ｆsph(i)と低圧側静圧揺動Ｆspl(i)との差であり、また、高圧側静圧揺動Ｆsph(i)のノイズ成分をＮsph(i)、低圧側静圧揺動Ｆspl(i)のノイズ成分をＮspl(i)とすると、上記（１０）式の分子は下記（１７）式で表される。この（１７）式において、Ｆsph(i)とＮsph(i)との乗算値、Ｆsph(i) とＮsph(i)との乗算値、Ｎsph(i) とＦspl(i)との乗算値、Ｎsph(i)とＮspl(i)との乗算値は無視することができる。なぜならば、これらは互いに掛け合わせるパラメータが全く独立に変化するものであり、このようなパラメータを乗算し、複数の総和をとると０に近づくからである。

従って、（１７）式を展開すると下記（１８）式のようになる。この（１８）式において、Ｎsph(i)^２はノイズ成分の２乗であるため非常に小さい値となる。よって、第１の相関係数Ｃor1は、ノイズ成分の影響を大幅に低減した値であるといえる。これは、第２の相関係数Ｃor２についても同様である。従って、これら第１の相関係数Ｃor1及び第２の相関係数Ｃor２を用いることにより、差圧伝送器５固有（振動式センサ）の信号ノイズに対して強くなり、感度の向上を図ることができる。

例えば、早期詰まりの場合、差圧もしくは静圧の揺動が小さいため、従来では信号ノイズと揺動との区別ができず、正確な詰まり判定を行なうことが困難であった。しかしながら、本実施形態によれば、信号ノイズの影響をほとんど受けることなく揺動を検出することができるため、早期詰まりを正確に検出することが可能である。

また、高圧側導圧管３及び低圧側導圧管４の詰まりは、これら導圧管の応答時定数で表せる。正常な場合は、高圧側導圧管３及び低圧側導圧管４の応答時定数はほぼ等しいため、詰まり度数Ｆは０近傍の値となる。よって、正常な場合にも拘わらず、詰まり度数Ｆが０から大きく異なる値を指し示す場合は、高圧側導圧管３及び低圧側導圧管４の応答時定数に異常がある（例えば導圧管の長さが異なっていたり、バルブが閉じられている）と判断することが可能である。よって、本実施形態によると、導圧管の詰まり以外の異常を診断することもできる。

また、上記実施形態では、第１の相関係数Ｃor1及び第２の相関係数Ｃor２を用いて中間変数Ｚを算出したが、これに限定されず、これら相関係数を使用せずに、高圧側静圧２乗和Ｓsphと低圧側静圧２乗和Ｓsplとの比率Ｋ（＝Ｓsph／Ｓspl）を求め、当該比率Ｋからなる下記（１９）式に基づいて、詰まり度数Ｆを算出しても良い。この場合も、詰まり度数Ｆは導圧管の詰まり状態に応じて±１に規格化される。この方法によると、上記実施形態と比べて演算処理の負荷を軽減することができるが、感度は悪くなり、早期詰まりの検出精度も低下する。

なお、差圧揺動Ｆdp(i)を求める場合、（４）式に代えて（３）式を用いても良い（添え字が変わるのみである）。この（３）式を用いることにより、差圧に過渡的な変化が生じた場合であっても、その過渡的変化成分を除去することができ、真の揺動成分のみを捉えることができる。

本発明の一実施形態における導圧管詰まり検出装置の構成概略図である。 本発明の一実施形態における導圧管詰まり検出装置の動作フローチャート図である。 本発明の一実施形態における詰まり度数Ｆの特性曲線図である。

符号の説明

１…配管、２…オリフィス、３…高圧側導圧管、４…低圧側導圧管、５…差圧伝送器（圧力検出手段）、６…差圧揺動算出部（第１の揺動算出手段）、７…高圧側静圧揺動算出部（第２の揺動算出手段）、８…低圧側静圧揺動算出部（第３の揺動算出手段）、９…差圧２乗和算出部（第１の２乗和算出手段）、１０…高圧側静圧２乗和算出部（第２の２乗和算出手段）、１１…低圧側静圧２乗和算出部（第３の２乗和算出手段）、１２…相関係数算出部、１３…中間変数算出部、１４…詰まり度数算出部、１５…詰まり判定部、１６…表示部

Claims (4)

1. 高圧側導圧管を介して伝達される高圧側静圧と、低圧側導圧管を介して伝達される低圧側静圧と、前記高圧側静圧及び低圧側静圧の差圧とを検出する圧力検出手段と、
   前記差圧の時系列データに基づいて差圧揺動を算出する第１の揺動算出手段と、
   前記高圧側静圧の時系列データに基づいて高圧側静圧揺動を算出する第２の揺動算出手段と、
   前記低圧側静圧の時系列データに基づいて低圧側静圧揺動を算出する第３の揺動算出手段と、
   前記差圧揺動の２乗和を算出する第１の２乗和算出手段と、
   前記高圧側静圧揺動の２乗和を算出する第２の２乗和算出手段と、
   前記低圧側静圧揺動の２乗和を算出する第３の２乗和算出手段と、
   前記差圧揺動、前記高圧側静圧揺動、前記差圧揺動の２乗和、前記高圧側静圧揺動の２乗和から第１の相関係数を算出し、前記差圧揺動、前記低圧側静圧揺動、前記差圧揺動の２乗和、前記低圧側静圧揺動の２乗和から第２の相関係数を算出する相関係数算出手段と、
   前記第１の相関係数及び第２の相関係数から中間変数を算出する中間変数算出手段と、
   前記中間変数から詰まり度数を算出する詰まり度数算出手段と、
   前記詰まり度数に基づいて前記高圧側導圧管及び低圧側導圧管の詰まりを判定する詰まり判定手段と、
   を備えることを特徴とする導圧管詰まり検出装置。
2. 前記高圧側静圧揺動の２乗和と前記低圧側静圧揺動の２乗和との比率を算出する比率算出手段を備え、
   前記詰まり度数算出手段は、前記比率から詰まり度数を算出することを特徴とする請求項１記載の導圧管詰まり検出装置。
3. 高圧側導圧管を介して伝達される高圧側静圧を検出し、
   低圧側導圧管を介して伝達される低圧側静圧を検出し、
   前記高圧側静圧及び低圧側静圧の差圧とを検出し、
   前記差圧の時系列データに基づいて差圧揺動を算出し、
   前記高圧側静圧の時系列データに基づいて高圧側静圧揺動を算出し、
   前記低圧側静圧の時系列データに基づいて低圧側静圧揺動を算出し、
   前記差圧揺動の２乗和を算出し、
   前記高圧側静圧揺動の２乗和を算出し、
   前記低圧側静圧揺動の２乗和を算出するステップと、
   前記差圧揺動、前記高圧側静圧揺動、前記差圧揺動の２乗和、前記高圧側静圧揺動の２乗和から第１の相関係数を算出し、
   前記差圧揺動、前記低圧側静圧揺動、前記差圧揺動の２乗和、前記低圧側静圧揺動の２乗和からなる第２の相関係数を算出するステップと、
   前記第１の相関係数及び第２の相関係数から中間変数を算出し、
   前記中間変数から詰まり度数を算出するステップと、
   前記詰まり度数に基づいて前記高圧側導圧管及び低圧側導圧管の詰まりを判定するステップと、
   を有することを特徴とする導圧管詰まり検出方法。
4. 前記高圧側静圧揺動の２乗和と前記低圧側静圧揺動の２乗和との比率を算出するステップを有し、
   前記比率から詰まり度数を算出することを特徴とする請求項３記載の導圧管詰まり検出方法。

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