JPS63184115A

JPS63184115A - 液面制御系に於ける流量計故障診断装置

Info

Publication number: JPS63184115A
Application number: JP62015811A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Araya; 利彦新家; Ichiro Toyoda; 一郎豊田; Shigeru Kaseda; 加勢田　茂
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-01-26
Filing date: 1987-01-26
Publication date: 1988-07-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液体容器の制御系装置に用いられる流量計故障
診断装置に関する。

〔従来の挟術〕

本発明で対象とする装置の構成例を＠２図に示す・第２図に於いて、容器１には流入管３を通して液体が流
入し、その流量が流量計７によって計測される。容器１
の中の液体は流出管９を通って外部に出る。

容器１の中の液体の液面の高さは液面計２によって計測
される。液面計２の出力は液面調節計６の入力となる。

液面調節計６は前記液面計２の出力と液面高さの設定値
５とを入力し、流量調節弁４への操作信号を出力するこ
とにより液面高さをＰＩまたはＰＩＤ制御する。流量調
節弁４は前記流入管３に取付けられ、前記流量調節計６
の出力を入力として、その入力に従い開度を変更して流
入流量管３ｆ、流れる液体の流量を変える。

以上述べた構成の装置に於いて、装置の運転が設計通９
行なわれているか否かを監視する目的で各指示計の計測
値だ対して運転条件の上限、下限を設け、前記運転条件
から計測値が逸脱した場合に警報を発する警報機１７を
置くといった計装が行なわれてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第１図て於いて、流を調節弁４が全開してそのまま貼付
く故障を検出する九めに、流入流量計７の出力が通常運
転条件で考えられる流量の上限値を越えたときに警報を
発するような計装を行なうが、この警報が意味する所は
次の２つである。

（１）流量調節弁が実際に全開している。

（２）流入流量計７が故障し、実際よりも高い流量を示
した。

上記（１）の故障は実際の装置の運転条件を変化させる
ものであるため、容器１の液面維持のための何らかの処
ｔｉ′ｔ−行なう必要がある。

また上記（２）の故障は実際の装置の運転条件を変化さ
せることはない定め、上記（１）の故障に較べて緊急性
は少ない。また却て（２）の故障であるにもかかわらず
上記（１）に対する処置をとると、いたずらに装置の運
転条件を崩すことになる。

前記流量計７の流量異常高の警報だけでは前記の２つの
異常原因の判別が不能であり、運転員に適切な操作指示
を出すことは困難であったー〔問題点を解決するための
手段〕本発明は、前記対象装置に、第１図に示す如く、流量錆
節弁４の操作量と液面計２の出力と流入流量計７の出力
と流出流量計８の出力とを収集するデータ収集部ｉｏと
・このデータ収集部１０で集められたデータを用いて下
記（１）〜（４）までの諸量を計算し、個々の値が通常
運転範囲にあるか、正側に異常大か負側に異常大かとい
う状態を表わす信号を出力する４つの演算部１１，１２
，１３゜１４と、この４つの演算部１１，１２，１３゜
１４の出力信号状態が下記（ａ）　＃　（ｂ）のツクタ
ーンであるとき前記流入流量計７の故障が生じていると
いう信号を発生する同定部１５と、この同定部１５の出
力が故障が起っている状態を示すときにその旨を表示す
る表示部１６とを付加する。

（１）液面計２の出力より求めた容器１内の液体増加量
と流入流奇計２の出力から流出流量計８の出力を引い九
差の積分値との差・・・ｖｌ（２）　　液面計２の出力
と液面調節計６の設定値５との差・・・Ｖ。

（３）流入流量計７の出力と流量調節弁４０入力から求
めた流入管３′の流量推定値との差・・・Ｖ。

（４）液面計２の出力より求めた容器ｌ内の液体量の増
加と流量調節弁４の入力より推定した流入管３の流量推
定値から流出流量計８の出力を引いた差の積分値との差
・・・ｖ４（＆）流入流量計７の高側誤差大 ■　ｖ８の値が低側に異常 ■　Ｖ、の値は正常である ■　Ｖ、の値は高側に異常 ■　ｖ４の値は正常伽）流入流量計７の低側誤差大 ■　ｖｌの値が高側に異常 ■　Ｖ、の値は正常 ■　Ｖ、の値は低側に異常 ■　ｖ４の値は正常〔作　用〕本発明は〔流入流量計７の指示誤差大が発生している〕
ことと、〔流量制御弁異常は考えられない〕ことを確認
するため流入流量計７の指示値誤差大の異常ではプロセ
スの真の状態には異常は発生しないが、流量調節弁４の
異常でＦｉプロセスの真の状態が変化し、他の部分にも
影響を与えるという見地から、以下の４つの量に注目し
て、各々の故障が次の４つの量にどのような影響を与え
るかによって診断を行なう。

以下の記述に用いる記号は以下の通りである。

Ｌ：容器１の液面高さＡ　（Ｌ）　：容器１の高さＬにおける断面積Ｆｌ：流
入流量計７の指示値Ｆｏ：流出流量計８の指示値Ｕ：流ｆ調節弁４に対する入力信号ｆＯ（ｕ）　：正常時の流量調節弁４の特性より求め九
流ｔｖ４節弁４を通る液体流量推定関数の値Ｌａ：容器１の液面高さの定常値Ｔ：上記Ｌａを求めるための時間平均をとる時間（１）
各計器指示より計算した容器１の液体保存量ある時点ｔ
１から適当な時間ＴＩ後のｔ１時までに容器１内に溜ま
った液体量は流入した液体量と流失した液体量の差に等
しいので次の値を計算する。

ここでは（１）式で求まる量を液体保存量と称する。

ｖｌは流量調節弁４が故障の如伺にかかわらずゼロにな
る値であるが、流入流量計７の誤差が犬となると値がゼ
ロから離れてゆく。

流入流量計７が正に誤差大であるとｖｌは負の値となり
、負に誤差大であるとｖｌは正の値である。実際には流
量計及び液面計が常時持っている誤差を考慮し、■、が
ゼロから外れ几ことを判断するためにｖｌの値の誤差許
容値の上限ｖ１ｈ下限ｖＩＬを設け、ｖ１値がこれら上
限値を逸脱したことにより異常を検知する。

（２）液面計の定常値からのずれ流量調節弁４が故障すると液面制御が不能になり液面計
２の指示値が定常値からずれてくる。このずれの値をＶ
、とする、液面計２の指示値の定常値の計算は、例えば
ある時点以前の適当な時間間隔Ｔについての液面計２の
指示値の平均を使う。

ま念、定常代からのずれを判断するには適当な許容幅を
設け、定常値からのずれが前記許容値を上回ったことで
判断する。■、の値は上記定常値を使用すれば例えば次
式で与えられる。

ｔ：現在時間（３）流入流量計７指示値と流量調節弁４への入力から
推定した流入流量との差流量調節弁４の上流側圧力に変動がない限りにおいては
流量調節弁４の開度と流量調節弁４を流れる流量には関
数関係が成立する。

流量調節弁４への入力と弁開度の間にも１対１の対応が
存在するので、この流量調節弁４への入力と流！調節弁
４を流れる液体流量の関係を予め求めておけば流量調節
弁４への入力から弁４を流れる液体の流量を推定するこ
とができる。前記流量推定値と流入流量計７の指示値の
差をとり、これをＶ、とすると、Ｖ　、　＝　Ｆ’ｉ　−Ｆｃ（ｕ） ■、の値は流入流量計７あるいは流量調節弁４が故障す
ることによりゼロから離れた値となる。

また逆にＶ、がゼロである場合は、他の故障を疑つ必要
がある。■、の値についても前記２つの量と同様、許容
幅からの逸脱により異常を検知する。

（４）　　液面計２の指示値と流出流量計８の指示値と
流ｆｔｈ調節弁４への入力から推定した流入流量とから
求め念容器１の液体量バランス値前記ｖ１と同様の見地から、容器１の液体量バランス値
を求めるが、この際容器１に流入する流量として、流入
流量計７の指示値でなく、前記（３）の項で述べ念流量
調節弁４への入力から推定し念流入流量を用いる。この
値ｖ４は次式で与えられる。

ここで１．．１！の意味は（１）式と同様である。

■４の値はｖｌの値と異なシ、流入流量計７の故障が生
じてもゼロの値であるが、流量調節弁４の故障の時はゼ
ロから離れてゆく値である。■４の値の異常はＶ工の値
と同様、適当な許容幅からの逸脱によって判断する。

さて上記の４つの値（Ｖ□　、Ｖ、、Ｖ、、Ｖ、）を計
算し、以上述べた判断基準で異常を検知したとき、次の
方法で流入流量計故障を確認する。

（＆）流入流量計７の高側誤差大 ■　ｖｌの値が低側に異常 ■　Ｖ、の値は正常である ■　Ｖ、の値は高側に異常 ■　Ｖ４の値は正常（ｂ）　　流入流量計７の低側誤差大 ■　Ｖ工の値が高側に異常 ■　Ｖ鵞の値は正常 ■　Ｖ、の値は低側に異常 ■　ｖ４の値は正常上記（ａ）、ω）の何れにかいても■、■にょって液面
計２と流出流量計８が正常であることが確認される。す
なわち、もし液面計２が異常であれば■。

■が異常を示す。また、もしも流出流量計８が異常であ
れば■に異常が表われるからである。

〔実施例〕本発明における機器構成を第１図に示す。図中の各部分
が上記した診断において果す役割を説明する。なお従来
の技術の項で述べた第２図に示す部分と重複する部分は
説明を省略する。

巣１図において、データ収集部１０は、液面計２の出力
と流入流量計７の出力と液面調節計６の設定値５と流出
流量計８の出力とを入力し、第１乃至第４の各演算部１
１，１２，１３．１４に入力を分配する。

第１の演算部１１は、前記ｖ８の値を計算し、前述し九
作用（１）の項で説明した方法で異常を判定し、正常、
正側異常、負側異常の３状態信号を出力する。

第２の演算部１２は、前記Ｖ、の値を計算し、前述した
作用（２）の項で説明した方法で異常を判定し、正常、
正側異常、負側異常の３状態信号を出力する。

第３の演算部１３は、前記■、の値を計算し、前述した
作用（３）の項で説明した方法で異常を判定し、正常、
正側異常、負側異常の３状態信号を出力する。

第４の演算部１４は、前記ｖ４の値を計算し、前述した
作用（４）の項で説明した方法で異常を判定し、正常、
正側異常、負側異常の３状態信号を出力する。

同定部１５は、前記各演算部１１　ｅ　Ｉ　Ｊ　＃　１
３　ａ１４の出力を入力とし、前記（ａ）　、　Ｏ））
の方法で前記流入流量計７の異常を同定し、故障発生、
正常の２状態信号を出力する。

表示部１６は前記同定部１５の出力を入力として、同人
力が故障発生を示すとき１その旨を例えばランプ等で表
示する。

尚、上記した実施例では、流入管３に設は念流量調節弁
４を液面調節計６により制御する構成に於いて、流入流
量計７の故障診断を主にその動作を説明したが、本発明
はこれに限るものではなく、例えば流出管９に流量調節
弁を設け、同流量調節弁を液面調節計により制御する構
成とした際の流出流量計の故障診断にも同様に適用でき
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の液面制御系に於ける流量計故
障診断装置によれば、流入側、及び流出側の各流量計の
故障を正確に判定でき、流量計出力が異常になった時に
、その異常原因を流量調節弁の故障と混同することなく
運転員に通知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての機器構成を示すブロ
ック図、第２図は従来の技術を説明する几めの機器構成
図である。１・・・容器、２・・・液面計、３・・・流入管、４・
・・流量調節弁、５・・・液面調節計設定値、６・・・
液面調節計、７・・・流入流量計、８・・・流出流量計
、９・・・流出管、１０・・・データ収集部、１１・・
・第１の演算部、１２・・・第２の演算部、１３・・・
第３の演算部、１４・・・第４の演算部、１５”・同定
部、１６・・・表示部、１７・・・警報機。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

液面計を備えた容器と、同容器に液体を流入させる流入
管、及び上記容器から液体を流出させる流出管と、上記
流入管又は流出管に設けた流量調節弁と、上記液面計の
出力と液面設定値とをもとに上記流量調節弁を操作する
液面調節計と、上記流入管の流量を計測する流入流量計
、及び上記流出管の流量を計測する流出流量計とを有し
てなる装置に於いて、上記流量調節弁の操作量と上記液
面計、流入流量計、及び流出流量計の各出力とを収集す
るデータ収集部と、同データ収集部に収集されたデータ
をもとに、上記液面計の出力より求めた容器内液体増加
量と上記流入流量計の出力から上記流出流量計の出力を
引いた差の積分値との差を求め同演算結果をもとに［正
常／正側に異常大／負側に異常大］の３値状態信号を出
力する第１の演算部と、上記液面計の出力と上記液面設
定値との差を求め同演算結果をもとに上記同様の３値状
態信号を出力する第２の演算部と、上記流入流量計の出
力と上記流量調節弁の入力から求めた流入管流量推定値
との差を求め同演算結果をもとに上記同様の３値状態信
号を出力する第３の演算部と、上記液面計の出力より求
めた容器内液体増加量と上記流量調節弁の入力より推定
した流入管流量推定値から流出流量計の出力を引いた差
の積分値との差を求め同演算結果をもとに上記同様の３
値状態信号を出力する第４の演算部と、これら各演算部
より得られた４種の３値状態信号を受け、同信号の特定
パターン状態から上記流入流量計又は流出流量計の［正
側誤差大／負側誤差大］を判定したとき、同流量計の故
障が生じていることを示す信号を発生する同定部と、同
定部の出力が故障の生じていることを示している際にそ
の旨を表示する表示部とを具備してなることを特徴とす
る液面制御系に於ける流量計故障診断装置。