JPH09176707A - 高炉ブリーダ弁開弁時の故障診断方法 - Google Patents

高炉ブリーダ弁開弁時の故障診断方法

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JPH09176707A
JPH09176707A JP33303495A JP33303495A JPH09176707A JP H09176707 A JPH09176707 A JP H09176707A JP 33303495 A JP33303495 A JP 33303495A JP 33303495 A JP33303495 A JP 33303495A JP H09176707 A JPH09176707 A JP H09176707A
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JP
Japan
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failure
bleeder valve
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blast furnace
furnace
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JP33303495A
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English (en)
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Shoji Enoki
昭司 榎
Hiroaki Kawatani
博昭 川谷
Tsutomu Honda
勉 本多
Takayuki Matsuyama
孝幸 松山
Hideyuki Tabata
秀之 田畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高炉炉頂のブリーダ弁開弁時に故障診断を迅
速に行う。 【解決手段】 高炉21の炉頂に設けられる複数のブリ
ーダ弁20A,20B,20C,20Dは、炉頂圧力が
高くなると開弁する。炉頂圧力は、ビショッフスクラバ
ー23のRSE32をシリンダ33によって変位させて
調整する。この調整範囲から外れるときにブリーダ弁が
開弁する。その原因としては種々の要因が考えられる。
監視装置60は、炉頂圧力計51,52,53からの炉
頂圧力や上部水位計36からの水位などの設備情報を監
視し、予めフォールトツリー状に作成してある知識ベー
スを利用してブリーダ弁開弁の原因候補を迅速に選択す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の炉頂に設け
られるブリーダ弁の開弁時に故障原因を迅速に探求して
対策を行うための高炉ブリーダ弁開弁時の故障診断方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、高炉には炉頂圧が異常に上昇
したときのためにブリーダ弁が設けられている。高炉
は、常時250kPaを超える圧力がかかっていて、ビ
ショッフスクラバーと呼ばれる圧力調整設備などによっ
て炉頂圧が調整されている。ビショッフスクラバーによ
る圧力調整範囲を超えて炉頂圧が上昇する場合は、ブリ
ーダ弁が開いて炉頂ガスを大気中に放散させる。高炉は
大量の原料を高温度で溶解し、連続的に操業しているの
で、炉頂圧が異常に上昇してブリーダ弁が開くような事
態になっても、操業を急に停止することはできない。一
旦、ブリーダ弁が開になると、粉塵や騒音等が周囲に拡
散し、環境面に悪影響を及ぼすばかりではなく、高炉操
業にも、吹抜け、スリップあるいは棚吊り等の現象を誘
発し、高炉生産の減産を強いられる。ブリーダ弁は高炉
の安全弁として設けられているので、種々の原因によっ
て開く状態となり得る。また測定装置や検出装置の故障
信号等による誤信号によってもブリーダ弁が開く状態が
度々発生している。ブリーダ弁が開く状態は、高炉の操
業中であり、開く状態が長く継続すれば周囲の環境面
や、生産面で重大な悪影響が生じるので、迅速に原因を
解明し、故障の対策を行う必要がある。
【0003】図9は、一般的に人工知能の一種である知
識ベースを用いて故障診断を行う方法を示す方式を示
す。まず設備情報収集手段1によって故障診断の対象と
なる設備に関連する情報を収集し、故障検出手段2によ
って収集された情報の中に故障発生の情報が含まれてい
るか否かを判断する。収集された情報中に故障発生の情
報が含まれているときには、設備情報送信手段3からデ
ータ受信タスク4に故障発生の情報を送信する。データ
受信タスク4に受信された故障発生情報は、推論開始タ
スク5に与えられ、故障診断のための推論が開始され
る。推論エンジン6は、実際に故障診断を行い、故障原
因候補表示手段7によって候補原因と推論される候補を
表示する。推論の際に、質問表示・回答手段8を介し
て、操作者と対話を行い、また予め作成されている知識
ベースプログラム9で作成した知識ベースを、知識ベー
ス変換処理手段10によって推論エンジン6の理解し得
る言語に変換し、質問表示・回答手段8に与えられる操
作者からの回答とともに、故障原因候補を選択するため
に使用する。設備情報収集手段1、故障検出手段2およ
び設備情報送信手段3は、プログラマブルコントローラ
(以下、「PLC」と略称する)11に含まれ、データ
受信タスク4から知識ベース変換処理手段10までは故
障診断装置12に含まれる。また、知識ベースプログラ
ム9および知識ベース変換処理手段10は、知識ベース
13を構成する。
【0004】図10は、図9の推論エンジン6を用いる
故障診断の過程を示す。故障情報が入ると、知識ベース
13に予め蓄積されている知識に従って、質問事項が繰
返され、回答に従って故障原因の候補の選択または次の
質問事項が選択される。たとえば第1の故障情報に従っ
て第1の質問が表示され、その回答のY(es)または
N(o)に従って、第2の質問または第3の質問が表示
される。第2の質問の回答がYであるときには第1の故
障原因が故障原因候補表示手段7によって表示される。
第2の質問の回答がNであるときには、さらに第4の質
問が表示され、その回答がYまたはNのいずれであるか
に従って、第2の故障原因または第3の故障原因が表示
される。第1の質問の回答がNであるときには、第3の
質問が表示され、その回答がYであるかNであるかに従
って第5の故障原因または第6の故障原因が故障原因候
補表示手段7によって表示される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、高炉操
業におけるブリーダ弁は、高炉本体を炉内の急激な圧力
上昇から保護するための大切な役割を有する。高炉の炉
頂には常時250kPaを超える圧力がかかっていて、
一旦、ブリーダ弁が開になると周囲や生産面に及ぼす影
響が大きい。ブリーダ弁開についての故障診断を、図9
に示すような装置を用いて行う場合は、質問を通じて故
障原因に到達する方式であるので、回答が個々の操作者
の判断によってまちまちであると、故障の原因追求に一
貫性がなくなってしまう。またその後に故障が再び発生
した時点で、過去の事例として適用することができなく
なってしまう。さらに知識ベース13が知識ベースプロ
グラム9として作成されているので、知識ベースとして
推論エンジン6が理解できる言語に、知識ベース変換処
理手段10によって変換する必要があり、知識の拡大が
困難である。
【0006】本発明の目的は、故障に関連のある設備情
報と知識ベースとして蓄積された関連情報とを用いて、
操作者の操作に依存しないで故障原因を追求することが
できる高炉ブリーダ弁開弁時の故障診断方法を提供する
ことである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、高炉操業中
に、炉頂のブリーダ弁が開弁した時点で故障診断を行う
方法であって、ブリーダ弁を開弁させる故障とその原因
との関連情報を、予め知識ベースとして蓄積しておき、
ブリーダ弁の開弁を検出した時点で、ブリーダ弁開弁に
関連する予め定める範囲の設備情報を収集し、収集され
た設備情報中からブリーダ弁を開弁させる故障発生を示
す故障情報を抽出し、抽出された故障情報の関連情報に
ついて知識ベースを参照し、参照された関連情報に基づ
いて故障原因を推定することを特徴とする高炉ブリーダ
弁開弁時の故障診断方法である。本発明に従えば、ブリ
ーダ弁の開弁を検出した時点で、ブリーダ弁開弁に関連
する予め定める範囲の設備情報が収集され、収集された
設備情報中からブリーダ弁を開弁させる故障発生を示す
情報が抽出される。故障の原因推定に利用することがで
きる可能性がある設備の状態についての情報が収集さ
れ、操作者の判断を必要とする質問や回答を極力避ける
ことができる。また知識ベースで故障情報に関連する情
報を参照し、参照された関連情報に基づいて故障原因を
推定するので、知識ベースとして熟練者の知識を利用す
ることができ、操作者の熟練度には影響されずに迅速な
原因追求を行うことができる。
【0008】また本発明で前記関連情報を蓄積する知識
ベースは、設備関連情報を含む外部事象と、操作者の判
断に従う内部事象と、故障診断結果を示す故障原因と
を、フォールトツリー状に連結して構成されることを特
徴とする。本発明に従えば、知識ベースには設備関連情
報を含む外部事象と、操作者の判断に従う内部事象と、
故障診断結果を示す故障原因とがフォールトツリー状に
連結して構成されているので、一旦、故障発生が検出さ
れれば、一貫して故障原因追求経路が確保され、推論を
進めることができる。
【0009】また本発明で前記設備関連情報には、炉頂
圧力と、炉頂圧調整設備の動作状態と、高炉への送風流
量と、高炉への送風圧力とを含むことを特徴とする。本
発明に従えば、ブリーダ弁を開弁させる設備関連情報と
して、炉頂圧力、炉頂圧力調整設備の動作状態、高炉へ
の送風流量および圧力が含まれるので、ブリーダ弁を開
く炉頂圧力の上昇原因を容易に推定することができる。
【0010】また本発明は、前記炉頂圧調整設備にはビ
ショッフスクラバーが含まれ、その設備関連情報は水封
用の水位であることを特徴とする。本発明に従えば、炉
頂圧力調整設備にはビショッフスクラバーが含まれ、そ
の水封用の水位を設備関連情報としているので、ビショ
ッフスクラバーの水封機能が損なわれてガス噴出を防止
するため、ブリーダ弁が開く状態を確実に検出すること
ができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態と
しての高炉ブリーダ弁開弁時の故障診断方法を適用する
高炉に関連する構成を概略的に示す。ブリーダ弁20
は、高炉21の炉頂に関連して、A弁20A、B弁20
B、C弁20CおよびD弁20Dに分かれて設置されて
いる。このうち、A弁20Aは、最も低い炉頂圧で開弁
する。A弁20Aは、高炉21から集塵装置22および
ビショッフスクラバー23を通った炉頂ガスを排出する
ので、そのブリーダ弁を開弁して高炉21から直接炉頂
ガスを大気中に放散させるよりは周囲に与える影響が少
ないからである。A弁20Aが開弁しないときには、高
炉21からの炉頂ガスは、炉頂圧タービン(以下、「T
RT」と略称する)24あるいはバイパス弁25を通っ
て、炉頂ガス処理設備に送られる。
【0012】ビショッフスクラバー23は、内部に上部
水封槽30および下部水封槽31を有し、集塵装置22
から送られる炉頂ガスを、TRT24側に送出する経路
を水封可能である。この炉頂ガスの経路では、リングス
リットエレメント(以下、「RSE」と略称する)32
を、シリンダ33で上下方向に変位駆動することによっ
て流量調整が可能である。シリンダ33の駆動は、油圧
装置34によって行われる。油圧装置34には、高炉2
1の炉頂の圧力を調整する制御装置35からの制御指令
信号MVが与えられる。上部水封槽30および下部水封
槽31の水封水の水位は、上部水位計36および下部水
位計37によってそれぞれ検出される。シリンダ33に
よるRSE32の開度は、シリンダ33に取付けられる
開度検出器38によって検出される。開度検出器38に
よって検出された開度を表す信号は、RSE開度フィー
ドバック(以下、「F・B」と略称する)ライン39を
介して油圧装置34に帰還される。油圧装置34は、制
御装置35からの指令に応じ、RSE32による炉頂ガ
スの通過流量を制御し、高炉21内の炉頂ガスの圧力を
調整する。
【0013】高炉21内の炉頂ガスの圧力は、TRT2
4の作動状態によっても変化する。TRT24の静翼を
調整するシリンダ40は、油圧装置41によって駆動さ
れる。油圧装置41は、シリンダ40に取付けられる静
翼角度検出器42から静翼角度F・Bライン43を介し
て帰還される信号に基づき、フィードバック制御でシリ
ンダ40を駆動する。油圧装置41には、制御装置45
からの制御指令信号MVも与えられる。制御装置45
は、タービン前圧力計46,47からの圧力検出信号P
Vと、圧力制御信号SVとに応答し、油圧装置41に制
御指令信号MVを与える。
【0014】高炉21内の炉頂圧は、炉頂圧力計51,
52によって直接検出され、制御装置35に圧力検出信
号PVとして与えられる。制御装置35は、圧力制御信
号SVと圧力検出信号PVとに基づき、油圧装置34を
制御するための制御指令信号MVを導出する。ブリーダ
弁20A,20B,20C,20Dの動作状態は、監視
装置60によって監視される。監視装置60内には、ブ
リーダ弁20A,20B,20C,20Dの開弁を検出
し、開弁の原因となった故障を診断するための構成が含
まれている。
【0015】図2は、図1の監視装置60内に含まれる
ブリーダ弁の開弁時の故障診断のための構成を示す。設
備情報収集手段61は、予め予想される範囲で、ブリー
ダ弁開弁に関連する設備情報を収集する。故障検出手段
62は、設備情報収集手段61によって収集された設備
情報に基づき、収集された設備情報中に故障発生の情報
が含まれているか否かを判断し、故障発生の情報が含ま
れているときには設備情報送信手段63を介してデータ
の送信を行う。送信されたデータはデータ受信タスク6
4によって受信され、推論開始タスク65を起動する。
推論エンジン66は、設備情報収集手段61によって収
集された設備情報を外部事象とし、故障原因を故障原因
候補表示手段67によって表示させるために、必要に応
じて内部事象情報表示・質問手段68を介して操作者に
対する質問表示を行い、その回答を内部事象として取込
む。故障関連情報抽出手段69は、知識ベース作成手段
70を参照し、外部事象および内部事象に基づいて故障
原因候補を選択し、故障原因候補表示手段67による表
示を行う。設備情報収集手段61、故障検出手段62お
よび設備情報送信手段63は、PLC71内に含まれ、
データ受信タスク64から知識ベース作成手段70まで
の構成要素は故障診断装置72内に含まれる。PLC7
1と故障診断装置72とは、間隔をあけて設置され、そ
の間は設備情報送信手段63とデータ受信タスク64と
の間でデータ伝送を行う。
【0016】知識ベース作成手段70内には、知識ベー
ス73がフォールトツリー(FaultTree)の形で蓄積さ
れる。知識ベース73の作成や修正は、知識ベース編集
手段74によって行われる。
【0017】図3は、図2の知識ベース73として蓄積
されるフォールトツリーの一例を示す。第1の故障情報
には第1、第2および第3の設備情報が続く。第1の設
備情報には第4の設備情報が続く。第2の設備情報には
第1の内部事象と第5の設備情報が続く。第4の設備情
報には第2の内部事象が続く。第1の内部事象には第6
の設備情報が続く。第5の設備情報には第7の設備情報
と第3の内部事象が続く。故障原因として、第2の故障
原因、第3の故障原因、第4の故障原因、第5の故障原
因および第6の故障原因が、第3の設備情報、第2の内
部事象、第6の設備情報、第7の設備情報および第3の
内部事象にそれぞれ続く。
【0018】図4は、図2の知識ベース編集手段74に
よる知識ベース73の編集処理動作を示す。編集処理
は、操作者との間のマシンインタフェースに基づく外部
処理と、知識ベース作成手段70内の内部処理とに分け
られる。外部処理としては、ステップa1で操作者に対
してフォールトツリー編集画面が表示する。操作者が、
外部事象読込みを選択すると、ステップa2の設備別外
部事象読込みに移り、操作者が関連する設備情報の対象
となる外部事象を指定する。次にステップa3でリスト
データ編集要求を行い、ステップa4でリストデータ編
集を行う。リストデータとしては、外部事象名称、内部
事象名称、仮説名称およびコネクタ名称も含まれる。次
にステップa5で編集内容を確認し、ステップa6で処
理データ接続領域を確保する。処理データの接続量は可
変となっているので、画面表示に必要な接続情報分しか
データは確保されておらず、接続されていない情報は表
示されない。新たにツリーの接続情報を増やしたいとき
や、逆に減らしたいときは領域確保を行う。次にステッ
プa7でツリー接続を行い、ステップa8でデータをフ
ァイルに保存する。ステップa9では接続内容を確認し
てフォールトツリーを画面表示する。ステップa10で
は全体データ表示を要求し、ステップa11で全体のツ
リーデータの表示を行う。
【0019】内部処理としては、ステップa1のフォー
ルトツリー編集画面表示に対応して、ステップb1でリ
ストデータとツリーデータとの読込みを行う。ステップ
a2の外部事象読込みに対応して、ステップb2で設備
別割当外部事象名称表示を行う。ステップa4のリスト
データ編集に対応して、ステップb4でリストデータ入
力ポップアップ表示を行う。ステップa5の編集内容確
認に対応して、ステップb5でデータ取込みを行う。ス
テップa6のツリーデータ接続領域確保に対応して、ス
テップb6でデータ格納エリアの拡張を行う。ステップ
a7のツリー接続に対応して、ステップb7でツリー接
続情報作成を行う。ステップa8のデータ保存に対応し
て、ステップb8でファイル更新を行う。ステップa1
0の全体データ表示要求に対応して、ステップb10で
ツリーデータ読込みを行う。
【0020】図5は、図2に示す監視装置60の動作を
示す。ステップc1から動作を開始し、ステップc2で
設備情報収集を行う。ステップc3では、故障発生を検
出しているか否かを判断し、故障発生検出まで待つ。ス
テップc4では推論を開始する。ステップc5では故障
関連情報抽出を行う。ステップc6では知識ベース73
を参照し、ステップc7では内部事象であるか否かを判
断する。内部事象であると判断されるときには、ステッ
プc8で内部事象表示・質問手段68を介して操作者に
内部事象についての判断を求める。ステップc9では操
作者からの回答を待ち、ステップc10で回答を入力す
る。ステップc7で内部事象でないと判断されるとき、
およびステップc10での回答入力が終了すると、ステ
ップc11で知識ベース73が終了まで到達したか否か
を判断する。終了まで到達していないと判断されるとき
には、ステップc6に戻る。ステップc11で終了まで
到達していると判断されるときには、ステップc12で
故障原因候補表示を行い、ステップc13で動作を終了
する。
【0021】図6は、図1のブリーダ弁A弁20Aの開
弁を故障情報とする場合のフォールトツリー形式の知識
ベース73の一例を示す。図7および図8は、図6のフ
ォールトツリーの元となる故障と、それに関連する現象
を示す。図7(a)では、高炉炉況不調で“吹抜け”が
発生した場合を示す。ステップd1で吹抜けが発生し、
高炉21に熱風を送る送風流量計が振切れると、ステッ
プd2で送風流量異常となり、ステップd3で炉頂圧が
たとえば設定値より0.20kg/cm2 高いことが検
出され、ステップd4でブリーダ弁開に至る。したがっ
て、対応するフォールトツリー表示は図7(b)のよう
になる。図8(b)では、ビショッフスクラバー23の
上部水封槽30の水封用の水位を検出する上部水位計3
6から、“水位中下限”または“水位最下眼”を表す信
号が発生された場合を示す。ステップe1で上部水位中
下限または最下限を表す信号が発生すると、ステップe
2でビショッフスクラバー水位異常となる。この結果、
ステップe3でブリーダ弁開となる。したがってフォー
ルトツリー表示は図8(b)のようになる。
【0022】図6のフォールトツリーは、図7(b)や
図8(b)に示すようなフォールトツリーを、知識ベー
ス編集手段74を用いて合成して作成する。新たにフォ
ールトツリーを追加することも可能である。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、予め知識
ベースとして蓄積しておいたブリーダ弁を開弁させる故
障とその原因との関連情報と、ブリーダ弁の開弁を検出
した時点で収集する設備情報とから、故障原因を推定す
るので、操作者の操作に依存しないでブリーダ弁開弁時
に故障原因追求を迅速に行うことができる。
【0024】また本発明によれば、知識ベースには設備
関連情報を含む外部事象と、操作者の判断に従う内部事
象と、故障診断結果を示す故障原因とがフォールトツリ
ー状に連結しているので、一貫した故障診断を迅速に行
うことができ、またその知識ベースの追加や編集を容易
に行うこともできる。
【0025】また本発明によれば、設備関連情報とし
て、炉頂圧力、炉頂圧調整設備の動作状態、高炉への送
風流量および圧力とが含まれるので、ブリーダ弁開弁時
の故障原因を容易に推定することができる。
【0026】また本発明によれば、炉頂圧調整設備とし
てのビショッフスクラバーの水位が関連情報に含まれる
ので、水位異常によるブリーダ弁の開弁後、その原因を
容易に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を適用する高炉炉頂設備
の概略的な構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示す監視装置60の論理構成を示すブロ
ック図である。
【図3】図2の知識ベース73の一例を示すブロック図
である。
【図4】図2の知識ベース編集手段74の動作を示すフ
ローチャートである。
【図5】図1の監視装置60の動作を示すフローチャー
トである。
【図6】図2の知識ベース73の例を示すブロック図で
ある。
【図7】図6の知識ベースの部分的な生成過程および構
成を示すフローチャートおよびブロック図である。
【図8】図6の知識ベースの部分的な生成過程および構
成を示すフローチャートおよびブロック図である。
【図9】知識ベースを用いた従来の診断装置の論理的構
成を示すブロック図である。
【図10】図9の知識ベースの内容を示すフローチャー
トである。
【符号の説明】
20A,20B,20C,20D ブリーダ弁 21 高炉 23 ビショッフスクラバー 24 TRT 30 上部水封槽 31 下部水封槽 32 RSE 33,40 シリンダ 34,41 油圧装置 35,45 制御装置 36 上部水位計 37 下部水位計 51,52,53 炉頂圧力計 60 監視装置 61 設備情報収集手段 62 故障検出手段 65 推論開始タスク 66 推論エンジン 67 故障原因候補表示手段 68 内部事象情報表示・質問手段 69 故障関連情報抽出手段 70 知識ベース作成手段 71 PLC 72 故障診断装置 73 知識ベース 74 知識ベース編集手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 勉 広島県呉市昭和町11番1号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内 (72)発明者 松山 孝幸 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 (72)発明者 田畑 秀之 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉操業中に、炉頂のブリーダ弁が開弁
    した時点で故障診断を行う方法であって、 ブリーダ弁を開弁させる故障とその原因との関連情報
    を、予め知識ベースとして蓄積しておき、 ブリーダ弁の開弁を検出した時点で、ブリーダ弁開弁に
    関連する予め定める範囲の設備情報を収集し、 収集された設備情報中からブリーダ弁を開弁させる故障
    発生を示す故障情報を抽出し、 抽出された故障情報の関連情報について知識ベースを参
    照し、参照された関連情報に基づいて故障原因を推定す
    ることを特徴とする高炉ブリーダ弁開弁時の故障診断方
    法。
  2. 【請求項2】 前記関連情報を蓄積する知識ベースは、
    設備関連情報を含む外部事象と、操作者の判断に従う内
    部事象と、故障診断結果を示す故障原因とを、フォール
    トツリー状に連結して構成されることを特徴とする請求
    項1記載の高炉ブリーダ弁開弁時の故障診断方法。
  3. 【請求項3】 前記設備関連情報には、 炉頂圧力と、 炉頂圧調整設備の動作状態と、 高炉への送風流量と、 高炉への送風圧力とを含むことを特徴とする請求項1ま
    たは2記載の高炉ブリーダ弁開弁時の故障診断方法。
  4. 【請求項4】 前記炉頂圧調整設備にはビショッフスク
    ラバーが含まれ、 その設備関連情報は水封用の水位であることを特徴とす
    る請求項3記載の高炉ブリーダ弁開弁時の故障診断方
    法。
JP33303495A 1995-12-21 1995-12-21 高炉ブリーダ弁開弁時の故障診断方法 Withdrawn JPH09176707A (ja)

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JP (1) JPH09176707A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101366046B1 (ko) * 2012-12-17 2014-02-25 주식회사 포스코 고로의 노내가스 배출 장치

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