JPH07295628A - プラント異常診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラントの制御および監視に供する計測の検
出量を複数種の判定基準幅を用いて複数種の異常現象形
態を判別診断し、確実な異常情報をオペレーターに通知
する。 【構成】 プラント計測器の診断対象とする検出量に対
して該検出量に関する基準値と複数の判定値を用いて複
数種の異常現象形態に対応する複数種の判定基準幅を設
定する。実運転時の検出量を逐次読み込みをし、プラン
ト異常診断装置１４は検出量を判定基準幅と比較判定
し、異常範囲のとき該異常現象形態を判別し、異常回数
を計数する。計数した回数が判定回数を越えたときに該
異常現象形態の発生と判断し、判別した該異常現象形態
を外部装置に出力するとともに、検出量に関係する異常
情報を記憶装置に記憶し、一つの装置で該異常現象形態
を判別診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プラントの制御およ
び監視に供する計測器の検出量を診断装置に読み込み、
複数種の異常現象形態を判別するプラント異常診断方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般には計測機器から収集されたプロセ
ス検出量に対し、上限警報レベル、下限警報レべルを決
め、警報レベルに到達したときにオペレーターに通知す
るプラント監視方法がよく知られている。

【０００３】プラントの監視もしくは検査手段として、
上記方法以外に従来技術としていくつかのプラント異常
診断方法が知られており、例えば、特開昭６１−２７１
４１８号公報に記載されている方法は、正常計測情報と
計測情報との差値が無変化幅より大きいか小さいかによ
って計測情報の無変化状態のみを判定する。

【０００４】また、特開平１−３０７８０７号公報に記
載される方法では、検査対象となる検出器の実検出値を
別の検出量に係わる１もしくは２以上の他の検出器の実
検出値に基づいて、計算機による演算より求めた推定値
と比較判定し、比較結果、実検出値がある許容幅を越え
たときに異常と判定するようにしている。

【０００５】しかしながら、プラントにおいては異常形
態が一種しかないという事はあり得ず、複数種の異常形
態を判断する必要があり、従来方法ではその判断に限界
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６１−２７１４
１８号記載の従来の技術は、一つの装置で正常計測情報
と計測情報との差値がある無変化幅より小さい状態が連
続した無変化異常現象形態の一種類の検出しかできない
欠点と、無変化幅以外を正常としているので、正常範囲
が広く、プラント管理レベルに適合した診断ができない
欠点とがある。

【０００７】また、特開平１−３０７８０７号記載の従
来技術は、前記同様別の実検出値から求めた推定値と診
断対象実検出値と比較し、ある許容幅を越えたときに異
常とする異常現象しか検出できない欠点と、異常現象と
して許容幅を上昇する異常現象形態、下降する異常現象
形態、上下に変動する異常現象形態についての種別判定
をしていない欠点とがある。さらに一つの許容幅で異
常、正常を判定しており、正常範囲内に上述した無変化
異常現象形態が存在するという矛盾があり、プラント管
理レベルに適合した診断ができない欠点がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の欠点に鑑
みて、プラントの制御および監視に供する計測器の検出
量を任意に設定できる複数種の判定基準幅を用いてプラ
ント管理レベルに適合した診断をし、複数種の異常現象
形態を判別し、確実な異常情報をオペレーターに通知す
るプラント異常診断方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を克服するた
め、請求項１の発明は、プラントの制御および監視に供
する計測器の検出量に対して、複数種のプラント異常現
象形態に対応する複数種の判定基準幅を決定し、前記プ
ラント運転時の検出量を異常診断装置に逐次読み込み、
該検出量を各前記判定基準幅と比較判定し、前記検出量
が前記判定基準幅にて定めた異常範囲に入ったとき、異
常範囲に入った異常回数を計測し、当該計数した連続異
常回数が予め決められた判定回数を越えたときに該異常
現象形態の発生と判断し、前記異常範囲に対応する異常
現象形態を出力し、前記検出量に関係する異常情報を記
憶することにより一つのプラント異常診断装置で複数種
の異常現象形態を判別診断することを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、前記複数種の判定基準
幅を前記プラント運転時の計測器の検出量から定めるこ
とを特徴とする。

【００１１】尚、上述した用語の定義を記述すると、複
数種の異常現象形態とは該検出量が複数種の判定基準幅
にて定めた複数の異常範囲に入る形態によって４種類に
種別した異常現象の事をいう。

【００１２】複数種の判定基準幅とは、該検出量に関係
する近似式より求めた基準値と複数の判定値を用いて異
常範囲を定め、異常範囲か正常範囲かを判定する幅の事
を言う。

【００１３】異常回数とは、逐次読み込まれた該検出量
が該判定基準幅と比較判定した結果、異常範囲に入った
回数の事をいう。

【００１４】判定回数とは、連続した異常回数を比較判
定するためのもので、連続異常回数が設定判定回数に達
したならば、該異常現象形態が発生したと判断する。

【００１５】

【作用】請求項１の発明では、複数種の異常現象形態に
対応する複数種の判定基準幅を設定し、異常範囲を定め
る。プラントの制御および監視に供する計測器の診断対
象とする検出量を逐次読み込み、検出量を判定基準幅と
比較判定し、該検出量が該判定基準幅にて定めた異常範
囲に入ったとき、該異常現象形態を判別し、該異常範囲
に入った異常回数を計数する。計数した連続異常回数と
予め決められた判定回数とを比較判定し、その結果、該
判定回数を越えたときに該異常現象形態の発生と判断
し、判別した異常現象形態を確実な異常情報としてオペ
レーターに通知する。

【００１６】請求項２の発明では、判定基準幅は実運転
の検出量から定められる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１８】図１は、本発明実施例１のシステム構成を
示す。

【００１９】図１において計測器（不図示）により得ら
れるプロセス検出量（Ａ１０）は、プラント制御装置
（Ａ２０）により監視、制御される。この監視、制御し
ている検出量は、プラント制御装置（Ａ２０）よりプラ
ント異常診断装置に送られて処理される。プラント異常
診断装置（Ａ００）は、符号Ａ３０からＡ６０の手段を
有し、検出量を処理するコンピュータが用いられる。コ
ンピュータはキーボード，ＣＰＵ，表示装置，メモリ，
入出力インタフェースを有する周知のもの、たとえばパ
ーソナルコンピュータを用いることができる。

【００２０】Ａ３０はプロセス検出量読み込み手段であ
り、ＣＰＵの制御によりインタフェースを介して検出量
情報をコンピュータ内部のメモリに読み込むまでの処理
を定義したソフトウェアをＣＰＵが実行することにより
実現される。

【００２１】Ａ４０は検出量から求めた判定基準幅のキ
ーボードからの入力、設定、異常現象の分類、異常の判
定をする異常判定手段であり、この機能を定義したソフ
トウェアをＣＰＵが実行することにより実現される。

【００２２】Ａ５０は異常判定が得られたときの警告出
力、たとえば、表示器にエラーメッセージを表示する処
理手段（ソフトウェア）により実現される異常出力手段
である。

【００２３】Ａ６０は異常発生時の異常情報の解析の結
果をメモリに記憶する異常情報履歴手段であり、ソフト
ウェアをＣＰＵが実行することにより実現される。

【００２４】図２は、本発明を適用したプロセス制御シ
ステムの一例を示す。

【００２５】同図において液体の流れる配管には、流量
調節弁３、流量検出器４および液面調節弁８、液面検出
器９が取り付けられている。流量調節弁３に連動する弁
開度検出器５、液面調節弁８に連動する弁開度検出器１
１、および流量検出器４の出力は、変換器６，７および
１２で、液面検出器９の出力は、変換器１０によりレベ
ル変換される。これら変換器の出力の各々が、単独でプ
ラント制御装置１３を介してプラント異常診断装置１４
に、プロセスの状態を示す検出量として適宜読み込まれ
る。プラント異常診断装置１４はプラントの診断対象と
なる検出量４，５，９，１１を近似式により求めた基準
値Ｓと判定値Ｈ１，Ｈ２とを用いて判定基準幅（Ｓ±Ｈ
１），（Ｓ＋Ｈ２），（Ｓ−Ｈ２）を設定し、異常現象
を判定する。

【００２６】図３は、本発明のプラント異常診断装置で
実行される故障診断のためのプログラムの一例を示す。
以下、このフローチャートに従って本実施例のプラント
異常診断方法について説明する。

【００２７】まず、プラント制御装置Ａ２０からプラン
ト異常診断装置Ａ００へ、弁開度検出器５，１１および
流量検出器４、液面検出器９の出力のプロセス検出量を
内部メモリに読み込む（ステップＳ１０００）。

【００２８】その後、プラントの診断対象となる読み込
んだプロセス検出量を元に、近似式により求めた基準値
Ｓと判定値Ｈ１，Ｈ２とを用いて、判定基準幅ａ＝Ｓ±
Ｈ１，ｂ＝Ｓ＋Ｈ２，ｃ＝Ｓ−Ｈ２を内部メモリに設定
し記憶する（ステップＳ２０００）。

【００２９】近似式より求める基準値Ｓの設定方法を以
下の数式で示す。

【００３０】 ｓ＝ｍ（ｐｘ＋ｄ）＋ｋ ｍ，ｐ，ｄ＝数値 ｋ，ｘ ＝数値或いは関係する別の検出量 次に、流量検出器４、液面検出器９から出力された検出
量が、予め設定された判定基準幅の範囲内に当てはまる
か否かを比較し、正常か異常かの判定を行う（ステップ
Ｓ３０００）。

【００３１】異常であっても、その異常回数が判定回数
の設定値（ｎ）に到達せず、検出量が正常に復帰した時
は計数回数をゼロにする（ステップＳ４０００）。

【００３２】検出量が異常と判定された時は、異常回数
の計数処理を起動し、異常現象形態の判別を行い、内部
メモリに記憶する（ステップＳ５０００）。なお、異常
現象形態の判別を図４を用いて説明する。

【００３３】図４において、以下の様に異常現象形態の
判別を行う。

【００３４】異常現象１は、検出量がａの範囲内にあ
る。

【００３５】異常現象２は、検出量がｂの範囲外にあ
る。

【００３６】異常現象３は、検出量がｃの範囲外にあ
る。

【００３７】異常現象４は、検出量がｂまたはｃの範囲
外にある。

【００３８】このような判定定義により検出量の時系列
的な範囲をプラント異常診断装置１４において調べる。
より具体的には同一の異常現象が継続して発生し、設定
の判定回数に到達すれば（ステップＳ６０００）、異常
が発生したと判定され、検出量および異常現象形態は警
報ブザーとともに画面表示され、オペレーターに通知さ
れる（ステップＳ７０００→Ｓ８０００→Ｓ９００
０）。

【００３９】さらに連続して異常範囲に入れば、その異
常についてのみ履歴を内部メモリに書き込み（ステップ
Ｓ８０００）、異常情報（異常現象分類、発生時刻、そ
の他情報）をハードディスク装置等の記憶装置で記憶
し、プラント異常診断装置１４からは新たな通知はしな
い。ただし、キーボードから入力されたキーワードにつ
いてこの記憶情報を検索することにより異常に関する解
析が出来る。

【００４０】異常現象１〜４について説明する。

【００４１】図４に示す異常現象１については、異常診
断装置１４は図３の処理手順に従って、図４の時刻ｔ＝
１０迄は、検出量と判定基準幅ａ，ｂ，ｃとをそれぞれ
比較する。検出量はａの範囲外でｂ，ｃの範囲内であり
正常と判定する。

【００４２】時刻ｔ＝１１以降では、検出量とａ，ｂ，
ｃとの比較結果は、検出量はｂ，ｃの範囲内でａの範囲
内となるので、異常現象１と判定する。

【００４３】このような異常現象１は例えば、検出器の
詰まりにより発生し、この種の異常検出に有効である。

【００４４】図５の異常現象２については、ｔ＝１９迄
は、検出量と判定基準幅ａ，ｂ，ｃとの比較結果は、検
出量はａの範囲外でｂ，ｃの範囲内であるので正常と判
定する。

【００４５】時刻ｔ＝２０以降は、検出量と判定基準幅
ａ，ｂ，ｃとの比較結果は、検出量はｃの範囲内であり
またはａの範囲外であるがｂの範囲外となるので、異常
現象２の異常と判定する。このような異常パターンによ
り例えば、液密度の変化、検出器の詰まり、ポンプの異
常の検出に有効である。

【００４６】図６の異常現象３については、時刻ｔ＝１
８迄は、検出量と判定基準幅ａ，ｂ，ｃとの比較結果は
検出量はａの範囲外でｂ，ｃの範囲内であり正常と判定
する。

【００４７】時刻ｔ＝１９以降は、判定基準幅ａ，ｂ，
ｃに比較して、検出量はｂの範囲内でありまたはａの範
囲外であるがｃの範囲外となり異常現象３の異常と判定
する、例えば、液密度の変化、検出器の詰まり、ポンプ
の異常検出に有効である。

【００４８】図７の異常現象４については、時刻ｔ＝１
５迄は、検出量と判定基準幅ａ，ｂ，ｃとの比較結果
は、検出量はａの範囲外でｂ，ｃの範囲内であり正常と
判定する。

【００４９】時刻ｔ＝１６以降は、検出量と判定基準幅
ａ，ｂ，ｃとの比較結果は、検出量ａの範囲外であるが
ｂ，ｃの範囲外となるので、異常現象４の異常と判定す
る。

【００５０】この異常パターンにより、例えば、ポンプ
の異常、ＰＩＤ設定等の異常の検出に有効である。

【００５１】このような異常診断装置を用いるプラント
の一例を図２に示す。また、検出量の推移を図８に示
す。

【００５２】タンクに流入する量は、流量検出器４と流
量調節弁３に連動する弁開度検出器５で調整されてお
り、後述の図８の時刻ｔ＝１からｔ＝６の間はタンクレ
ベルを調節する液面検出器９と液面調節弁８に連動する
弁開度検出器１１とにより、タンクレベルはタンクに流
入する量に対してプラント制御装置１３により制御され
ている。

【００５３】次に、図８の時刻ｔ＝７からタンクに流入
する量は増加しているが、液面検出器９のプロセス検出
量は安定に制御されている。これは、タンクレベルを調
節する液面検出器９と液面調節弁８に連動する弁開度検
出器１１が変化してタンクに流入する量に対応している
為で、正常の動作である。

【００５４】そして、時刻ｔ＝１４からタンクに流入す
る量は、ｔ＝１から６の状態に戻り、時刻ｔ＝１４から
２１はタンクレベルを調節する液面検出器９と液面調節
弁８に連動する弁開度検出器１１により、タンクレベル
はタンクに流入する量に対して制御されている。

【００５５】図８の時刻ｔ＝２２からタンクレベルは安
定しているが、液面調節弁８に連動する弁開度検出器１
１は上昇傾向となり、異常状態が発生しているにもかか
わらず時系列な変動幅が小さいので、あたかもオペレー
ターは液面検出器のプロセス検出量の安定指示により正
常に運転されている状態にあると錯覚し、異常兆候を見
逃してしまう。

【００５６】しかし本実施例では、プラント異常診断装
置１４がこの異常を検出することができる。タンクに流
入する流量検出器４の流量と液面弁開度検出器１１の弁
開度量との関係からなる近似式より求めた液面弁開度検
出器の基準値（Ｓ）に判定値（Ｈ₂ ）を加算した判定基
準幅ｂより弁開度検出器の実弁開度量が大きい。この関
係から、プラント異常診断装置１４は異常パターンの種
類（異常現象２）を判定し、判定回数５のときに異常の
発生をオペレータへ通知する。図８の異常パターンの発
生原因は、液面調節弁８の２次側配管の製造物による詰
まり現象の発生によるものである。

【００５７】本発明は、上述した実施に限定されるもの
ではなく、以下に記述する事項も実施することができ
る。

【００５８】（１）異常現象形態の連続回数を判定する
判定回数について、本実施例では５回としているが、プ
ラント管理レベルに応じた判定回数を設定することによ
り、プラント管理レベルに適合する確実な診断をするこ
ともできる。

【００５９】（２）上述した実施例の検出量以外に数値
で表現できる他の検出量について、上述診断システムを
採用することができる。

【００６０】（３）連続回数を計数する方法の他にある
一定期間に出現する回数を計数し、判定回数と比較する
方法を採用し、不連続で発生する異常現象形態を診断す
ることもできる。

【００６１】（４）判別した異常現象形態を出力する以
外に、各検出量ごとに異常現象形態に対応した因果関係
の処理部を付加することにより、原因推定情報を出力す
ることもできる。

【００６２】（５）一般的に知られている上・下限警報
装置と併用し、上・下限警報設定値の範囲内に本発明の
複数種の異常判定幅を設定することにより、異常進行の
段階通知および異常進行の防止を図ることができる。

【００６３】（６）判定基準幅は、あらかじめ上・下限
警報設定値との関係式を定めておき、その関係式をキー
ボードからプラント異常診断装置１４に入力設定するこ
ともできる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では一つの
装置で複数種の異常現象形態を判別し、プラント管理レ
ベルに適合した診断結果を確実な異常情報としてオペレ
ーターに通知することにより、従来技術の欠点を解決す
る事の他に、さらに従来技術に対して次に記述する効果
を得る。

【００６５】（１）オペレーターが監視に要する作業量
の軽減率が大きい。

【００６６】（２）異常情報の履歴記憶と検索手段を有
している為、容易にプラント管理状況の解析ができる利
点がある。

【００６７】（３）複数種の異常現象形態を判別診断す
ることにより、プラントの安全性が確保できる。

【００６８】（４）一般に知られている上・下限警報装
置と組み合わせて活用する事により、より一層のプラン
トの安全性が確保でき、信頼性向上となる。

【００６９】（５）実運転の検出量から判定基準幅を定
めるので、計測器の交換、プリント制御装置の制御等の
変更に対応でき、プラント診断装置の内部構成を変更す
る必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のプラント異常診断装置のシステ
ム構成を示すブロック図である。

【図２】本発明実施例のシステム構成の一例を示すブロ
ック図である。

【図３】プラント異常診断装置の処理手順を示すフロー
チャートである。

【図４】検出量の変化状況を示す説明図である。

【図５】検出量の変化状況を示す説明図である。

【図６】検出量の変化状況を示す説明図である。

【図７】検出量の変化状況を示す説明図である。

【図８】検出量の変化状況を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ００ プラント異常診断装置 Ａ１０ プロセス検出量 Ａ２０ プラント制御装置 Ａ３０ プロセス検出量読み込み手段 Ａ４０ 異常判定手段 Ａ５０ 異常出力手段 Ａ６０ 異常情報履歴手段 １３ プラント制御装置 １４ プラント異常診断装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントの制御および監視に供する計測
   器の検出量に対して、複数種のプラント異常現象形態に
   対応する複数種の判定基準幅を決定し、 前記プラント運転時の検出量を異常診断装置に逐次読み
   込み、 該検出量を各前記判定基準幅と比較判定し、 前記検出量が前記判定基準幅にて定めた異常範囲に入っ
   たとき、異常範囲に入った異常回数を計測し、 当該計数した連続異常回数が予め決められた判定回数を
   越えたときに該異常現象形態の発生と判断し、 前記異常範囲に対応する異常現象形態を出力し、 前記検出量に関係する異常情報を記憶することにより一
   つのプラント異常診断装置で複数種の異常現象形態を判
   別診断することを特徴とするプラント異常診断方法。
2. 【請求項２】 前記複数種の判定基準幅を前記プラント
   運転時の計測器の検出量から定めることを特徴とする請
   求項１に記載のプラント異常診断方法。