JPH0933298A - 設備診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】保守要員の負担を軽減し、設備機器の点検・保
守作業を精度よくまた、正確に行える設備診断システム
を実現する。 【構成】各診断対象設備機器側設けたその設備機器の情
報を検出するためのセンサと、このセンサからの測定信
号を変調し設備機器を識別する情報と共に送信する応答
送信手段と、携帯可能に構成され応答送信手段との間で
ワイヤレスによって通信を行い応答送信手段が出力する
測定信号を識別情報と共に収集するデータ収集手段と、
収集されたデータが転送され、これらのデータと予め記
憶されている複数の設備機器に関する情報とを用いて所
定の信号処理を行って各設備の診断を行う診断処理コン
ピュータとを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラントを構成する各
種設備機器を診断するための設備診断システムに関し、
更に詳しくは、化学プラントや鉄鋼プラント等を構成す
る各種設備機器（ポンプ，バルブ，モータ，圧縮機，反
応器，蒸留塔，これらをつなぐパイプや制御を行う計装
計器等）の劣化や不調、異常等を早期に検出し、事故を
未然に防ぐための設備診断システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄鋼や化学等のあらゆる分野に用
いられているプラントは、計算機によるプロセス制御シ
ステムにより自動化され、人間（オペレータ）は中央の
制御室に居て、生産管理，運転管理，安全管理，設備管
理等の作業を重点的に行うような体制となってきてい
る。

【０００３】ところで、このようなプラントにおいて、
プラントの異常や事故が発生する原因は、多くの場合、
プラントを構成している設備機器の異常や寿命に起因す
る。従って、プラント異常を未然に防ぎ安全なプラント
操業を維持するためには、プラントを構成している各種
設備機器の劣化や不調、異常等を早期に検出、診断し、
事前に修理や保全，機器の交換等適切な措置を講ずるこ
とができようにすることが重要となる。

【０００４】従来よりプラントの設備機器の異常診断シ
ステムとして、幾つかの提案が行われており、その一例
は、例えば、特開平６−２８８７９６号公報等に開示さ
れている。このシステムは、ＩＣカードのような記憶媒
体を介在させて設備機器に関するデータを収集するよう
に構成したもので、設備機器の状況に応じて測定点やデ
ータの種類，測定間隔等を任意に選択できるという特徴
を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成のシステムは、保守要員が診断対象の各設備機
器を巡回・点検しながらＩＣカードのような記憶媒体を
収集する必要があり、巡回場所が多数になると記憶媒体
の数も増加し、その扱いが煩わしくなり、保守要員の負
担が増大する。また、ＩＣカードに記憶されたデータ
は、巡回の途中において即座に確認することはできず、
ＩＣカードに記憶されてているデータを参考にして設備
の点検・保守をすることができない等の問題点があっ
た。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、保守要員の負担を軽減し、設備機器の点検・保
守が精度よくまた、正確に行える設備診断システムを提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、プラントを構成する複数の設備機器を診断
するための設備診断システムであって、前記各診断対象
設備機器側に設けた当該設備機器の情報を検出するため
のセンサと、このセンサからの測定信号を識別情報と共
に送信する応答送信手段と、携帯可能に構成され前記応
答送信手段との間でワイヤレスによって通信を行い応答
送信手段が出力する測定信号を識別情報と共に収集する
データ収集手段と、このデータ収集手段により収集され
たデータが転送され、これらのデータと予め記憶されて
いる前記複数の設備機器に関する情報とを用いて所定の
信号処理を行って各設備の診断を行う診断処理コンピュ
ータとを備えた設備診断システムである。

【０００８】

【作用】応答送信手段は、データ収集手段からの起動信
号を受けて送信動作を行う。送信動作は、搬送波にセン
サからの測定信号（メモリ手段に既に記憶してある測定
信号を含んでもよい）で変調してデータ収集手段側に送
りだすことで行われる。搬送波は、応答送信手段が出力
してもよいし、データ収集手段が出力してもよい。

【０００９】データ収集手段は、保守要員により携帯さ
れ、診断対象の設備機器付近でデータ収集のための操作
（起動信号の送信）により、応答送信手段からの送信デ
ータをワイヤレスで受信する。受信データは、データ収
集手段の表示手段により、必要に応じて即時に確認する
ことができる。データ収集手段により収集された各設備
機器に関するデータは、診断処理コンピュータ側に転送
され、これらの収集データと予め記憶されている各設備
機器に関する情報とを用いて所定の信号処理を行って各
設備の診断が行われる。

【００１０】

【実施例】以下図面を用いて本発明の一実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明が用いられる設備診断システ
ムの一例を示す構成概念図である。図において、ＰＬＴ
は化学工場のようなプラントであり、ポンプ，バルブ，
反応塔，熱交換器，パイプ等が設置されており、プラン
ト全体の操業運転は、計器室ＲＭに備えられた制御装置
（図示せず）により行われている。

【００１１】ＢＬはプラントを構成している一つの設備
機器（例えばブロワー）を示しており、これには、その
設備機器の情報を検出するための少なくとも１つのセン
サＳＮが取り付けられている。設備情報を検出するため
のセンサとしては、診断対象となる設備機器の温度変化
を検出する温度センサ、振動や歪みを検出する歪みセン
サ、加速度センサなどが用いられる。更に、設備機器に
よっては、運転負荷や運転稼働時間，設置環境を測定す
る各種のセンサが用いられる。

【００１２】また、設備機器が例えばバルブや流量計の
ように流体を扱う機器の場合には、流体のスラリー濃度
あるいはスラリー温度（スラリー濃度あるいはスラリー
温度が変化するとそれに伴い機器に加わるストレスも変
化することが知られている）を検出するようなセンサ等
も用いられる。これらの各種のセンサは、設備機器に内
蔵されているものでもよいし、外置き用であってもよ
い。また、非接触で信号を検出するものでもよい。

【００１３】ＴＧはセンサＳＮからの測定信号（メモリ
手段に既に記憶してある測定信号を含んでもよい）で搬
送波を変調して後で説明するデータ収集手段ＤＣ側に送
りだす送信機能を持つ送信応答手段である。搬送波は、
応答送信手段ＴＧが出力してもよいし、データ収集手段
ＤＣが出力してもよい。この送信応答手段ＴＧは、診断
対象となる設備機器ＢＬに取り付けられており、風雪に
耐えられるように気密性の容器内に電子回路が収容され
ている。また、応答送信手段ＴＧは、データ収集手段Ｄ
Ｃからの信号に応答するもので、測定信号の外に設備機
器ＢＬ（あるいは応答送信手段ＴＧ自身）を識別する情
報（ＩＤ情報）を送信するように構成されている。

【００１４】データ収集手段ＤＣは、保守要員が例えば
片手で携帯し、応答送信手段ＴＧに対して例えば数メー
トルの範囲内でワイヤレスにより通信ができるように構
成されており、応答送信手段ＴＧが出力する測定信号を
識別情報と共に収集する機能と、収集したデータを一時
的に記憶しておく記憶機能とを有している。また、収集
したデータを表示できる表示手段や、データ収集を指示
するためのスイッチ等を備えている。また、必要に応じ
て、計器室に設置されている診断処理コンピュータＣＣ
と通信する機能も備えられる。

【００１５】診断処理コンピュータＣＣは、計器室ＲＭ
内に設置されており、データ収集手段ＤＣにより収集さ
れた多数の設備機器に関する情報（データ）が転送さ
れ、これらのデータと予め記憶されている複数の設備機
器に関する情報とを用いて所定の信号処理を行い、各設
備の診断を行うものである。この診断処理コンピュータ
ＣＣと、データ収集手段ＤＣとの間のデータ転送は、信
号ライン（通信バス）あるいはワイヤレスにより行われ
る。

【００１６】ＣＭは診断処理コンピュータＣＣと通信バ
スＢＳを介して結ばれた無線通信手段で、アンテナＡＴ
を備え、データ収集手段ＤＣとの間で通信ができるよう
に構成されている。診断処理コンピュータＣＣは、無線
通信手段ＣＭ、通信バスＢＳを介して、データ収集手段
ＤＣとの間でデータ授受ができるようになっている。図
２は、応答送信手段ＴＧ及びデータ収集手段ＤＣの一例
を示す構成ブロック図である。ここでは、ワイヤレスに
て通信を行う手段としてマイクロ波を利用する場合を例
示している。

【００１７】データ収集手段ＤＣにおいて、１１はアン
テナであり、例えば、データ収集手段ＤＣを構成してい
る電子回路を収容したケースの内側あるいはケースの外
側に設けられていて、希望する方向にマイクロ波を強く
送信するような指向性を有している。１２は送受信回路
で、内部に復変調機能を持つ。１３はデータ収集手段Ｄ
Ｃの動作の制御を行うマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、
１４はスイッチである。スイッチ１４は、保守要員が操
作可能に構成されていて、これをオンとすることによ
り、応答送信手段ＴＧを起動させるための起動信号が出
力され、応答送信手段ＴＧが出力するデータを収集でき
るようになっている。１５は収集したデータを格納する
メモリ、１６は表示手段で、これらはいずれもマイクロ
プロセッサ１３につながっている。

【００１８】表示手段１６は、データ収集の操作に際し
て、目的とする応答送信手段ＴＧの識別アドレスの確認
や応答送信手段ＴＧに送信するコマンドの設定，確認、
収集したデータの表示、更に、自身が収集した多数のデ
ータの診断処理コンピュータＣＣへの転送確認等のため
の各種表示が行えるようになっている。１７は診断処理
コンピュータＣＣ等の外部機器との間で通信を行うため
の通信インターフェースである。１８はキーボードで、
コマンドの選択やパラメータの設定，識別アドレスの設
定，表示手段１４に表示するデータの選択や設定等が行
えるように構成してある。

【００１９】なお、データ収集手段ＤＣには、データ収
集巡回中にそれまで収集し、メモリ１５に格納されてい
るデータを、計器室ＲＭに設置してある診断処理コンピ
ュータＣＣ側に転送したり、また、逆に、診断処理コン
ピュータＣＣ側から送信された各種の情報を表示手段１
６に表示させたりする機能も必要に応じて設けてもよ
い。また、データ収集手段ＤＣは、既存の例えばノート
ブックスタイルのパソコンに接続可能とし、これらの機
能の一部をパソコンの機能により実現するものであって
もよい。

【００２０】応答送信手段ＴＧにおいて、２１はアンテ
ナ、２２はアンテナを介して受信した信号を受ける起動
回路で、受信信号内に自分宛への識別アドレスがあれ
ば、送受信回路２３を起動する構成となっている。この
起動回路としては、自身に割り付けられた識別アドレス
のパターン検知回路や、自分宛への識別アドレスが検知
された場合、送受信回路２３へ電力を供給するようなス
イッチ回路等を含んでいる。

【００２１】送受信回路２３は、受信信号を復調して受
信データの中のコマンドを解釈をしたり、送信データを
変調してアンテナ２１から送りだすような機能を有して
いる。２４はＡ／Ｄ変換器等を含む入力回路で、入力端
子に接続された各種のセンサＳＮからの測定信号を入力
する。２５は第１のメモリで、診断対象の各測定部位に
取り付けられた各センサからの信号が、測定時刻情報と
共に記憶される。なお、この第１のメモリは、センサＳ
Ｎからの測定信号を例えば一定の時間間隔で常時記憶し
ておき、データ収集手段ＤＣ側からの起動信号に応答し
て、それまで記憶しておいたデータを送信するような場
合に必要とする。従って、データ収集手段側からの起動
信号を受けた時だけ、その時点の測定信号を送信すれば
よい場合には、この第１のメモリは必要としない。

【００２２】２６は自身の識別アドレスを記憶してある
第２のメモリである。ここに記憶してある識別アドレス
は、各設備機器に取り付けられた各応答送信手段ＴＧご
と、あるいは各センサごとにそれぞれ個別の識別アドレ
スが割り付けられている。なお、各応答送信手段ＴＧへ
の識別アドレスの設定は、例えば、データ収集手段ＤＣ
側において、識別アドレス設定のコマンドによりワイヤ
レスにて行えるようにしてもよい。

【００２３】このように構成した装置の動作を次に説明
する。応答送信手段ＴＧは、予め診断対象となる複数の
設備機器に取り付けられ、その設備機器の各部位に取り
付けてある各センサＳＮ１〜ＳＮｎからの測定信号を入
力している。入力回路２５や第１のメモリ２６は、ここ
では常時動作状態に維持されていて、各センサからの測
定信号を測定時刻，測定部位を示す情報等と共に第１の
メモリ２６に記憶している。

【００２４】保守要員は、例えば、１日に一回データ収
集手段ＤＣを携帯して、所定の巡回経路に従って、診断
対象となる各設備機器の点検・保守作業を行う。この
際、診断対象となる設備機器に取り付けられている応答
送信手段ＴＧから、以下のようにしてデータの収集を行
う。 （ａ）応答送信手段ＴＧとデータ収集手段ＤＣとの間の
距離をマイクロ波が到達可能の範囲（例えば、１〜５
ｍ）とし、データ収集手段ＤＣを応答送信手段ＴＧに向
けて、起動スイッチ１４をオンとする。これにより、デ
ータ収集手段ＤＣから、相手の応答送信手段ＴＧに個別
に割り付けられている識別アドレスを含む起動信号が送
信される。 （ｂ）この起動信号を受信した応答送信手段ＴＧは、起
動回路２２がその起動信号の中に含まれている識別アド
レスが自身の識別アドレスと一致するか判別し、一致す
る場合に送受信回路２３に電力が供給されそれが動作状
態となる。 （ｃ）応答送信手段ＴＧにおいて、送受信回路２３が動
作状態となると、送受信回路２３は、受信した起動信号
の内容（コマンド）を解釈し、コマンドに応じて、必要
なデータをメモリ２５から読みだし、自身の識別アドレ
スを付してデータ収集手段ＤＣ側に送信する。

【００２５】ここで、起動信号の内容（コマンド）とし
ては、前回のデータ収集以降のデータをまとめて送信す
ることを指示するコマンド、現在時刻での測定データだ
けを送信することを指示するコマンド、指定するセンサ
だけの測定データを送信するコマンド、その他、例え
ば、応答送信手段ＴＧ内の各種パラメータ（例えば、レ
ンジ，演算定数，センサの種類等）の設定を行うモード
に切り替えるコマンド、既に設定してある各種パラメー
タを読みだして送信するコマンド等がある。これらのコ
マンドの設定は、データ収集手段ＤＣにおいて行われ
る。 （ｄ）データ収集手段ＤＣにおいて、応答送信手段ＴＧ
側から送信されたデータを受信すると、受信信号に含ま
れている識別アドレスを照合・確認し、一致する場合、
送られてくるデータをメモリ１５に蓄積・記憶する。メ
モリ１５に記憶されるデータには、識別アドレス（測定
点の識別データ），測定時刻，測定データが含まれてい
る。

【００２６】ここで、応答送信手段ＴＧ側から送信され
た測定データは、キーボード１８からの指示により、表
示手段１６の画面において表示できるようにしてある。
従って、保守要員は、収集したデータを参考にして、対
象設備機器の保守や点検を行うことができる。なお、デ
ータ収集手段ＤＣは、はじめに、起動信号を送信し、そ
れに対する応答信号を受信すると共に、その応答信号に
含まれている識別アドレスを表示し、識別アドレスの一
致を確認してから応答送信手段ＴＧ側に再びデータ送信
のコマンドを送くるようなシーケンスとしてもよい。

【００２７】以上の（ａ）〜（ｄ）の操作により、一つ
の応答送信手段ＴＧ側からのデータ収集を終了する。以
下同じようにして、別の設備機器の点検・保守場所に巡
回し、同じ操作により順次データの収集を行い、予定し
ていた全ての設備機器のデータ収集を終えたところで計
器室ＲＭに戻る。 （ｅ）計器室ＲＭに戻った保守要員は、データ収集手段
ＤＣをその通信インターフェース１７を介して診断処理
コンピュータＣＣに接続し、メモリ１５に蓄積・記憶し
てあるデータを診断処理コンピュータＣＣ側に転送す
る。なお、データ収集手段ＤＣから診断処理コンピュー
タＣＣへのデータ転送は、通信手段ＣＭを介してワイヤ
レスにて行うようにしてもよい。 （ｆ）診断処理コンピュータＣＣは、データ収集手段Ｄ
Ｃ側から転送されたデータを用い、診断対象となってい
る各設備機器の劣化状態や故障予測等を行う。また、所
定の演算処理を行い、統計データ等を出力する。

【００２８】図３は、診断処理コンピュータＣＣで行う
設備機器の異常診断機能の一例を示す機能ブロック図で
ある。この図において、３１はデータ収集手段ＤＣ側か
ら転送されたデータが格納されているデータ収集メモ
リ、３２は各設備機器に関して、各メーカが提示してい
る各種の基準データやＪＩＳ，ＩＳＯ等の各種規格で定
めた基準データが格納されている基準データメモリであ
る。データ収集メモリ３１に格納されるデータは、必要
に応じて、その実効値、平均値、ピーク値、波高率等に
加工されたり、エンベロープ、ＦＦＴ分析等の信号加工
が行われる。

【００２９】３３は比較評価手段で、データ収集メモリ
３１から読みだしたデータと、基準データメモリ３２か
ら読みだした対応するデータとを例えば、絶対値及びま
たは相対値で比較する。ここで、収集データが基準デー
タ（例えば、ＪＩＳ，ＩＳＯ等の各種規格で定めたデー
タ）内にあるか、また、メーカ提示の基準データの範囲
内かを判断し、各設備機器の診断を行う。これらの診断
は、対象設備機器の性質に合わせ、幾つかの評価を組み
合わせたり、各評価結果の論理を取るなどすることで正
確な診断を行うことが可能となる。また、余寿命や故障
予測等の診断を行うには、測定データの時系列的な評価
を行うことになる。ここでの評価結果は、表示手段３４
に表示される。

【００３０】図４は、診断処理コンピュータＣＣの表示
手段３４に表示される出力画面の一例を示す図である。
ここでは、設備機器がポンプである場合を示している。
画面の上部には、比較評価手段３３から出力される設備
機器の正常、異常を表示する表示部４１，４２が設けて
ある。また、診断対象となっている設備機器（ここでは
ポンプ）の構成を示す表示部４３、その設備機器の運転
状況（データ収集手段で収集した最新のデータ）を示す
データ表示部４４、異常と判断された場合に表示される
異常原因表示部４５、寿命予測結果の表示部４６が設け
てある。

【００３１】ここで、異常と判断された場合に表示され
る異常原因表示部４５は、異常と判断された場合に自動
的にウインドウとして表示されるような構成でもよい
し、オペレータからの指示により表示されるような構成
でもよい。また、異常との判断が示された場合、保守要
員あるいはオペレータが今後どのように対処したらよい
かを示すガイダンス表示（例えば、運転負荷を軽減する
ような指示）などを行うようにしてもよい。

【００３２】なお、上記の実施例では、応答送信手段Ｔ
Ｇとデータ収集手段ＤＣとの間の通信は、マイクロ波を
利用する場合を例に取ったが、これに代えて、例えば赤
外線を用いるようにしてもよい。この場合、応答送信手
段ＴＧとデータ収集手段ＤＣに設けられている各アンテ
ナ１１，２１は、これに代えて、赤外線の発光／受光素
子が用いられる。

【００３３】また、応答送信手段ＴＧは、内部にマイク
ロプロセッサ等を搭載したものでもよく、データ収集手
段ＤＣとの間で、更に各種の機能を実現してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、設備機器の点検・保守時において、保守要員は、
データ収集手段を携帯し、各対象設備機器に対してワイ
ヤレスにてデータ収集の操作を行うことで、必要なデー
タを簡単に収集することができ、しかも、必要に応じて
収集したデータを確認しながら設備機器の点検や保守を
行える。

【００３５】従って、保守要員の負担を軽減し、また、
設備機器の点検・保守作業を精度よくまた、正確に行え
る設備診断システムが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が用いられる設備診断システムの一例を
示す構成概念図である。

【図２】応答送信手段ＴＧ及びデータ収集手段ＤＣの一
例を示す構成ブロック図である。

【図３】診断処理コンピュータＣＣで行う設備機器の異
常診断機能の一例を示す機能ブロック図である。

【図４】診断処理コンピュータＣＣの表示手段３４に表
示される出力画面の一例を示す図である。

【符号の説明】

ＰＬＴ プラント ＢＬ 設備機器 ＳＮ センサ ＴＧ 応答送信手段 ＤＣ データ収集手段 ＣＣ 診断処理コンピュータ ＣＭ 無線通信手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志水 浩 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラントを構成する複数の設備機器を診断
   するための設備診断システムであって、 前記各診断対象設備機器側に設けた当該設備機器の情報
   を検出するためのセンサと、 このセンサからの測定信号を識別情報と共に送信する応
   答送信手段と、 携帯可能に構成され前記応答送信手段との間でワイヤレ
   スによって通信を行い応答送信手段が出力する測定信号
   を識別情報と共に収集するデータ収集手段と、 このデータ収集手段により収集されたデータが転送さ
   れ、これらのデータと予め記憶されている前記複数の設
   備機器に関する情報とを用いて所定の信号処理を行って
   各設備の診断を行う診断処理コンピュータとを備えた設
   備診断システム。
2. 【請求項２】データ収集手段は、収集したデータを表示
   できるようにした表示手段を備えることを特徴とする請
   求項１の設備診断システム。
3. 【請求項３】データ収集手段は、データ収集巡回中にそ
   れまで収集したデータを診断処理コンピュータ側に転送
   するための無線通信手段を備えることを特徴とする請求
   項１の設備診断システム。
4. 【請求項４】応答送信手段とデータ収集手段との間の通
   信は、マイクロ波，赤外線のいずれかを用いて行われる
   請求項１の設備診断システム。
5. 【請求項５】応答送信手段は、センサからの信号を少な
   くとも測定時間情報と共に記憶しておくメモリ手段を備
   え、データ収集手段からの起動信号に応答してメモリ手
   段に記憶してあるデータをデータ収集手段側に送信する
   ように構成してある請求項１の設備診断システム。