特開2019-86082(P2019-86082A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特開2019-86082バルブメンテナンス支援装置および方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-86082(P2019-86082A)
(43)【公開日】2019年6月6日
(54)【発明の名称】バルブメンテナンス支援装置および方法
(51)【国際特許分類】
   F16K 37/00 20060101AFI20190517BHJP
   G05B 23/02 20060101ALI20190517BHJP
【FI】
   F16K37/00 D
   G05B23/02 T
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2017-214511(P2017-214511)
(22)【出願日】2017年11月7日
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】田中 雅人
(72)【発明者】
【氏名】山崎 史明
【テーマコード(参考)】
3C223
3H065
【Fターム(参考)】
3C223AA01
3C223BA01
3C223CC01
3C223DD01
3C223EA01
3C223EB01
3C223EB02
3C223FF12
3C223FF13
3C223FF35
3C223FF42
3C223FF53
3C223GG01
3C223HH02
3C223HH03
3C223HH05
3C223HH08
3H065AA01
3H065BA07
3H065BB11
(57)【要約】
【課題】特に、ベローズ弁を扱う場合について、バルブのメンテナンス作業の効率を改善する。
【解決手段】メンテナンスの候補のバルブをベローズ弁A,C,Mとする(S201)。ベローズ弁A,C,Mの開度計測値データD1および圧力計測値データD2に基づいて、ベローズ弁A,C,MのバルブシグネチャVS(I,II)を作成し、ベローズの破損の疑いの有無を知らせる指標として、オペレータに提示する(S203〜S207)。
【選択図】 図6
【特許請求の範囲】
【請求項1】
弁体に結合された弁軸の外周を取り囲むように設けられた蛇腹状のベローズを備えたベローズ弁のメンテナンス作業を支援するバルブメンテナンス支援装置であって、
前記ベローズ弁の開度を計測する開度計測部から送信されてくる開度計測値データおよび前記ベローズ弁を駆動する操作器に供給される流体圧力を計測する圧力計測部から送信されてくる圧力計測値データを記憶する計測値データ記憶部と、
前記計測値データ記憶部に記憶されている前記開度計測値データおよび前記圧力計測値データに基づいて、前記ベローズ弁の開度を大きくして行く方向に変化させる際に必要な前記操作器への流体圧力と前記ベローズ弁の開度との関係、および前記ベローズ弁の開度を小さくして行く方向に変化させる際に必要な前記操作器への流体圧力と前記ベローズ弁の開度との関係を、バルブシグネチャとして作成するバルブシグネチャ作成部と、
前記バルブシグネチャ作成部によって作成されたバルブシグネチャを前記ベローズ弁の診断指標として提示する診断指標提示部と
を備えることを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。
【請求項2】
請求項1に記載されたバルブメンテナンス支援装置において、
前記ベローズ弁の正常状態における前記バルブシグネチャを前記ベローズ弁の診断指標に対するリファレンスとして提示するリファレンス提示部
を備えることを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。
【請求項3】
請求項1に記載されたバルブメンテナンス支援装置において、
前記ベローズ弁の中間開度側に重みのある平均線を前記ベローズ弁の診断指標に対するリファレンスとして提示するリファレンス提示部
を備えることを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。
【請求項4】
請求項2又は3に記載されたバルブメンテナンス支援装置において、
前記ベローズ弁の診断指標と前記リファレンスとの差異の上限値を診断指標閾値として記憶する閾値記憶部と、
前記ベローズ弁の診断指標と前記リファレンスとの差異が前記ベローズの引張領域でのみ前記診断指標閾値を超えた場合に、そのベローズ弁をメンテナンスが必要なバルブであると判定する判定部と、
前記判定部によってメンテナンスが必要と判定されたベローズ弁を提示する判定結果提示部と
を備えることを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。
【請求項5】
請求項1〜4の何れか1項に記載されたバルブメンテナンス支援装置において、
前記診断指標提示部は、
前記ベローズ弁の診断指標と合わせて、この診断指標がそのベローズ弁に装着されているベローズの状態を対象としていることを提示する
ことを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。
【請求項6】
請求項1〜5の何れか1項に記載されたバルブメンテナンス支援装置において、
メンテナンスの候補のバルブとして登録されたベローズ弁の識別情報を記憶するバルブ識別情報記憶部を備え、
前記計測値データ記憶部は、
前記メンテナンスの候補のバルブを含む複数のバルブを計測対象とし、この計測対象のバルブ毎にそのバルブの識別情報と対応づけて、前記開度計測値データおよび前記圧力計測値データを記憶し、
前記バルブシグネチャ作成部は、
前記バルブ識別情報記憶部に記憶されている前記メンテナンスの候補のバルブの識別情報を読み出し、この読み出した識別情報と対応づけて前記計測値データ記憶部に記憶されている前記開度計測値データおよび前記圧力計測値データに基づいて、前記メンテナンスの候補のバルブ毎に前記バルブシグネチャを作成する
ことを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。
【請求項7】
請求項2又は3に記載されたバルブメンテナンス支援装置において、
前記診断指標提示部および前記リファレンス提示部に代えて、
前記バルブシグネチャの高開度領域の代表箇所における前記リファレンスとの差異、および前記バルブシグネチャの低開度領域の代表箇所における前記リファレンスとの差異を簡略化された診断指標として提示する簡略化指標提示部
を備えることを特徴とするバルブメンテナンス支援装置。
【請求項8】
弁体に結合された弁軸の外周を取り囲むように設けられた蛇腹状のベローズを備えたベローズ弁のメンテナンス作業を支援するバルブメンテナンス支援方法であって、
前記ベローズ弁の開度を計測する開度計測部から送信されてくる開度計測値データおよび前記ベローズ弁を駆動する操作器に供給される流体圧力を計測する圧力計測部から送信されてくる圧力計測値データを計測値データ記憶部に記憶させる計測値データ記憶ステップと、
前記計測値データ記憶部に記憶されている前記開度計測値データおよび前記圧力計測値データに基づいて、前記ベローズ弁の開度を大きくして行く方向に変化させる際に必要な前記操作器への流体圧力と前記ベローズ弁の開度との関係、および前記ベローズ弁の開度を小さくして行く方向に変化させる際に必要な前記操作器への流体圧力と前記ベローズ弁の開度との関係を、バルブシグネチャとして作成するバルブシグネチャ作成ステップと、
前記バルブシグネチャ作成ステップによって作成されたバルブシグネチャを前記ベローズ弁の診断指標として提示する診断指標提示ステップと
を備えることを特徴とするバルブメンテナンス支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弁体に結合された弁軸の外周を取り囲むように設けられた蛇腹状のベローズ(ベローズシール)を備えたベローズ弁のメンテナンス作業を支援するバルブメンテナンス支援装置および方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、石油、化学系のプラントなどで使用されるバルブは、特に安全性に留意する必要があり、このため定期的なメンテナンスが行われる。図15に、石油、化学系のプラントなどで使用されるバルブ(コントロールバルブ)の一例を示す。
【0003】
このバルブ100は、バルブ本体101と、ポジショナ102と、操作器103とを備えている。操作器103は、スプリング形ダイヤフラム構造とされており、ポジショナ102から供給される空気圧Poに応じてダイヤフラム(操作器のダイヤフラム)103aをスプリング103bの力に抗して変位させることにより、弁軸(ステム)104を上下動させて、バルブの開度(弁体105とシートリング106との間の隙間)を調節する。すなわち、流体の流れを調節する。
【0004】
ポジショナ102は、弁軸104に連結されたフィードバックレバー107の回転角度位置から弁軸104のリフト位置、すなわちバルブの実開度を検出し、この検出した実開度と設定開度との差に応じた空気圧Poを操作器103へ供給する。
【0005】
このバルブ100において、弁体105に結合された弁軸104の外周には、流体の外部漏れを防止するために、蛇腹状のベローズ(ベローズシール)108が設けられている。このベローズ108は、耐食性を有する金属材料からなり、バルブ本体101に連結された下フランジ109内に、弁軸104の外周を取り囲むように設けられている。
【0006】
下フランジ109内において、ベローズ108は、弁軸104に嵌装されたベローズリング111と下フランジ109と上フランジ110との間に挟まれたベローズフランジ112との間に支持されている。上フランジ110内には、流体の外部漏れをさらに防止するために、弁軸104の外周面と上フランジ110の内周面との間にグランドパッキン113が設けられている。
【0007】
このような蛇腹状のベローズ108を備えたバルブ100をベローズ弁と呼んでいる(例えば、特許文献1参照)。以下、ベローズ弁を符号VBで示し、他の形式のバルブ100と区別する。以下の説明において、バルブ100という場合には、ベローズ弁VBを含むバルブのことを指す。
【0008】
なお、バルブ100には、逆作動操作器を用いる場合と、正作動操作器を用いる場合とがある。逆作動操作器は、図15に示したベローズ弁VBのように、スプリングの力でバルブの開度を閉方向に付勢する。正作動操作器は、逆に、スプリングの力でバルブの開度を開方向に付勢する。また、図15に示したベローズ弁VBでは、空気圧によって操作器103を作動させているが、油圧によって操作器103を作動させるタイプもある。
【0009】
このようなバルブが設置されているプラントなどでは、多数のバルブを効率良くメンテナンスする必要があり、そのメンテナンス作業の効率を改善するために、バルブスティックスリップ検出(例えば、特許文献2参照)、バルブハンチング検出(例えば、特許文献3参照)、バルブスケール付着検出(例えば、特許文献4参照)などの手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開2007−154929号公報
【特許文献2】特許第3254624号公報
【特許文献3】特開2015−114942号公報
【特許文献4】特開2015−114943号公報
【特許文献5】特開2017−54409号公報
【特許文献6】特表2014−524026号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、安全性やメンテナンス作業の効率については、完全とか十分とか言える上限は無い。石油、化学系のプラントなどでは多数のバルブが使用されるので、メンテナンス作業の効率については、さらなる改善が求められている。
【0012】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、特に、ベローズ弁を扱う場合について、バルブのメンテナンス作業の効率を改善することができるバルブメンテナンス支援装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
このような目的を達成するために本発明は、弁体(105)に結合された弁軸(104)の外周を取り囲むように設けられた蛇腹状のベローズ(108)を備えたベローズ弁(VB)のメンテナンス作業を支援するバルブメンテナンス支援装置(200)であって、ベローズ弁の開度を計測する開度計測部(21)から送信されてくる開度計測値データ(D1)およびベローズ弁を駆動する操作器(103)に供給される流体圧力(Po)を計測する圧力計測部(22)から送信されてくる圧力計測値データ(D2)を記憶する計測値データ記憶部(1)と、計測値データ記憶部に記憶されている開度計測値データおよび圧力計測値データに基づいて、ベローズ弁の開度を大きくして行く方向に変化させる際に必要な操作器への流体圧力とベローズ弁の開度との関係、およびベローズ弁の開度を小さくして行く方向に変化させる際に必要な操作器への流体圧力とベローズ弁の開度との関係を、バルブシグネチャ(VS(I,II))として作成するバルブシグネチャ作成部(3)と、バルブシグネチャ作成部によって作成されたバルブシグネチャをベローズ弁の診断指標として提示する診断指標提示部(4)とを備えることを特徴とする。
【0014】
この発明において、計測値データ記憶部には、開度計測部からの開度計測値データおよび圧力計測部からの圧力計測値データが記憶される。バルブシグネチャ作成部は、計測値データ記憶部に記憶されている開度計測値データおよび圧力計測値データに基づいて、ベローズ弁の開度を大きくして行く方向に変化させる際に必要な操作器への流体圧力とベローズ弁の開度との関係、およびベローズ弁の開度を小さくして行く方向に変化させる際に必要な操作器への流体圧力とベローズ弁の開度との関係を、バルブシグネチャとして作成する。
【0015】
ベローズ弁において、折り曲げ部分に亀裂が生じるなどの破損がベローズに生じると(ベローズが引っ張られた場合はわずかに開口するが、ベローズが圧縮されたときには開口が塞がれるような破損が生じると)、特にベローズが引っ張りバネのような形態で変形する開度領域(引張領域)において、ベローズを歪ませる力に変化が現れる。このベローズを歪ませる力の変化は、バルブシグネチャの変化として現れる。本発明では、このバルブシグネチャをベローズ弁の診断指標として提示することにより、ベローズの破損の疑いの有無をオペレータに知らせるようにする。すなわち、オペレータは、診断指標として提示されるバルブシグネチャの変化から、ベローズに破損が生じているか否かを推定することが可能となる。
【0016】
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。
【発明の効果】
【0017】
以上説明したように、本発明によれば、開度計測値データおよび圧力計測値データに基づいてベローズ弁のバルブシグネチャが作成され、この作成されたバルブシグネチャがベローズ弁の診断指標(ベローズの破損の疑いの有無を知らせる指標)としてオペレータに提示されるものとなり、特に、ベローズ弁を扱う場合について、バルブのメンテナンス作業の効率を改善することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1図1は、破損が生じている場合のベローズの引張状態(低開度側)と圧縮状態(高開度側)を模式化して示す図である。
図2図2は、本発明の実施の形態1に係るバルブメンテナンス支援装置の要部の構成を示すブロック図である。
図3図3は、このバルブメンテナンス支援装置の計測値データ記憶部に開度計測値データおよび圧力計測値データが蓄積されて行く様子を示すフローチャートである。
図4図4は、バルブの操作器を逆作動操作器とした場合の1回の上下動におけるバルブの開度θおよび空気圧Poの変化を例示する図である。
図5図5は、バルブの操作器を正作動操作器とした場合の1回の上下動におけるバルブの開度θおよび空気圧Poの変化を例示する図である。
図6図6は、このバルブメンテナンス支援装置の動作を説明するためのフローチャートである。
図7図7は、メンテナンス対象のプラントのバルブ配置の一例を示すイメージ図である。
図8図8は、バルブシグネチャテスト時の設定開度θsp(SP)および実開度θpv(PV)の変化を示す図である。
図9図9は、ベローズ弁の正常状態におけるバルブシグネチャVS(I,II)をリファレンス(最小二乗直線L)と合わせて示した図である。
図10図10は、ベローズに破損が生じている場合のバルブシグネチャVS(I,II)をリファレンス(最小二乗直線L)と合わせて示した図である。
図11図11は、メンテナンス候補のバルブ(ベローズ弁)の診断指標の表示例を示す図である。
図12図12は、ベローズ弁の正常状態におけるバルブシグネチャVS(I,II)をリファレンスとして同一画面に表示するようにした例を示す図である。
図13図13は、診断指標提示部およびリファレンス提示部に代えて簡略化指標提示部を設けるようにした例を示す図である。
図14図14は、本発明の実施の形態2に係るプラントとその機器管理システムの構成(実施の形態1の実装例)を例示する図である。
図15図15は、コントロールバルブ(ベローズ弁)の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
〔発明の原理〕
発明者は、ベローズ(ベローズシール)を利用するベローズ弁の場合、折り曲げ部分に亀裂が生じるなどの破損がベローズに生じると(ベローズが引っ張られた場合はわずかに開口するが、ベローズが圧縮されたときには開口が塞がれるような破損が生じると)、特に引っ張りバネのような形態で変形する開度領域(引張領域)において、ベローズを歪ませる力に変化が現れることに着眼した。
【0020】
すなわち、圧縮バネのような形態で変形する場合は破損部分が密着状態(非破損と同等の状態)で維持されるのに対し、引張バネのような形態で変形する場合は破損部分が非接合状態になるので、圧縮状態と引張状態とで差異が生じる。
【0021】
図1に破損が生じている場合のベローズの引張状態と圧縮状態を模式化して示す。図1(a)は引張状態、図1(b)は圧縮状態を示す。図1(a)に示されるように、引張バネのように変形する場合は、破損箇所が引っ張られて破損(亀裂)が進行するなどによりバルブの動作に影響が生じやすい。一方で、図1(b)に示されるように、圧縮バネのように変形する場合は、破損箇所が圧縮されても破損箇所は密着するので破損(亀裂)の進行などは起こり難く、ゆえにバルブの動作にも影響は生じ難い。なお、図15に示したベローズ弁VBであれば、圧縮バネのような形態になるのは高開度側であり、引張バネのような形態になるのは低開度側である。
【0022】
このベローズを歪ませる力の変化は、ベローズの取付状態を考慮すれば、バルブシグネチャの変化として現れる。すなわち、「ベローズ弁の開度を大きくして行く方向に変化させる際に必要な操作器への流体圧力とベローズ弁の開度との関係、およびベローズ弁の開度を小さくして行く方向に変化させる際に必要な操作器への流体圧力とベローズ弁の開度との関係」をバルブシグネチャとした場合、このバルブシグネチャの変化として現れる。なお、バルブシグネチャについては、特許文献5,6などにも示されているのでここでの詳しい説明は省略する。
【0023】
発明者は、このバルブシグネチャをベローズ弁の診断指標としてオペレータに提示することで、ベローズに破損の疑いがあるか否かを推定できるようになることに想到した。すなわち、バルブシグネチャの圧縮領域(高開度領域)に対して引張領域(低開度領域)に偏って特性変化が生じているような場合、オペレータはベローズに破損の疑いがあると推定することができる。これにより、特に、ベローズ弁を扱う場合について、バルブのメンテナンス作業の効率を改善することができるようになる。
【0024】
なお、ベローズ弁の正常状態におけるバルブシグネチャを作成された診断指標に対するリファレンスとして提示したり、ベローズ弁の中間開度側に重みのある平均線(例えば、開度10〜90%のデータを用いて求めた往復データの最小二乗直線)を作成された診断指標に対するリファレンスとして提示したりしてもよい。これにより、ベローズ弁のバルブシグネチャの特性変化について、リファレンスとの差異として認識することが可能となる。
【0025】
〔実施の形態1〕
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図2は本発明の実施の形態1に係るバルブメンテナンス支援装置の要部の構成を示すブロック図である。ここでは、説明を簡潔にするため、バルブのID(識別情報)の事例などは、実際のプラントで利用されるものよりもシンプルなものにする。
【0026】
本実施の形態のバルブメンテナンス支援装置200は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、計測値データ記憶部1と、バルブID記憶部2と、バルブシグネチャ作成部3と、診断指標提示部4と、判定部5と、閾値記憶部6と、判定結果提示部7と、リファレンス提示部8とを備えている。
【0027】
このバルブメンテナンス支援装置200において、計測値データ記憶部1には、プラントで使用されているバルブ100の開度計測部21から送信されてくる開度計測値データD1および圧力計測部22から送信されてくる圧力計測値データD2が記憶される。
【0028】
すなわち、プラントで使用されているバルブ100は、そのバルブの開度θを計測する開度計測部21と、そのバルブの操作器に供給される空気圧Poを計測する圧力計測部22とを備えている。開度計測部21は、計測したバルブの開度θを開度計測値データD1としてバルブメンテナンス支援装置200へ送信し、圧力計測部22は計測した空気圧Poを圧力計測値データD2としてバルブメンテナンス支援装置200へ送信する。
【0029】
バルブメンテナンス支援装置200は、図3にそのフローチャートを示すように、開度計測部21からの開度計測値データD1を受信すると(ステップS101のYES)、その受信した開度計測値データD1を計測値データ記憶部1に記憶させ(ステップS102)、圧力計測部22からの圧力計測値データD2を受信すると(ステップS103のYES)、その受信した圧力計測値データD2を計測値データ記憶部1に記憶させる(ステップS104)。
【0030】
図4にバルブ100の操作器を逆作動操作器とした場合の1回の上下動におけるバルブの開度θ(開度計測値データD1)および空気圧Po(圧力計測値データD2)の変化を例示し、図5にバルブ100の操作器を正作動操作器とした場合の1回の上下動におけるバルブの開度θ(開度計測値データD1)および空気圧Po(圧力計測値データD2)の変化を例示する。
【0031】
なお、本実施の形態において、計測値データ記憶部1には、バルブ100の開度計測部21および圧力計測部22から開度計測値データD1および圧力計測値データD2が周期的に送信され、時系列データとして蓄積されて行くものとする。
【0032】
また、本実施の形態において、プラントにはベローズ弁VB(図15)を含むバルブ100が多数設置されており、これらのバルブ100(100−1〜100−N)からの開度計測値データD1(D11〜D1N)および圧力計測値データD2(D21〜D2N)が、そのバルブのIDと対応づけて計測値データ記憶部1に蓄積されて行くものとする。
【0033】
以下、図6に示すフローチャートを参照しながら、このバルブメンテナンス支援装置200の動作について各部の機能を交えながら具体的に説明する。
【0034】
オペレータは、プラントに設置されているバルブ100−1〜100−Nを計測対象とし、この計測対象のバルブ100−1〜100−Nの中からメンテナンスの候補のバルブを定め、このメンテナンスの候補のバルブを登録する(ステップS201)。
【0035】
この場合、メンテナンスの候補のバルブとして登録されたバルブのID(以下、バルブIDとも呼ぶ。)が、バルブメンテナンス支援装置200のバルブID記憶部2に記憶される。
【0036】
例えば、プラント内にバルブ100が26個あるとして、これら26個のバルブ100にそれぞれ“A”,“B”,“C”,・・・,“M”,・・・,“X”,“Y”,“Z”という固有のIDが予め割り当てられているものとする。バルブA,M,Cをメンテナンスの候補のバルブと定めた場合、オペレータはバルブIDとして“A”,“M”,“C”を入力する。
【0037】
本実施の形態では、バルブA,M,Cが図15に示されたようなベローズ弁VBであるものとし、特定の定期プラントメンテナンスにおいて最優先のメンテナンス対象として選定されるものと仮定する。以下、バルブA,M,Cをベローズ弁A,M,Cとも呼ぶ。
【0038】
図7はメンテナンス対象のプラントのバルブ配置の一例を示すイメージ図である。本実施の形態では、バルブID“A”,“M”のバルブ100−A(ベローズ弁A),100−M(ベローズ弁M)が流路ID“1”の流路11−1に配設され、バルブID“C”のバルブ100−C(ベローズ弁C)が流路ID“3”の流路11−3に配設されているものとする。
【0039】
図7における12−A,12−C,12−Mは流量計測器、13はタンク、14は圧力発信器である。なお、図7では、バルブIDが“A”,“C”,“M”以外のバルブについては記載を省略している。
【0040】
バルブシグネチャ作成部3は、診断指標の作成指示があると(ステップS202のYES)、バルブID記憶部2に記憶されているメンテナンスの候補のバルブのID“A”,“C”,“M”を読み出し(ステップS203)、この読み出したバルブID“A”,“C”,“M”のバルブ100に対してバルブシグネチャテストを行う(ステップS204)。
【0041】
バルブシグネチャテストでは、バルブ100をゆっくりと、全閉→全開→全閉と動作させる。図8に設定開度θsp(SP)の変化を示し、実開度θpv(PV)の変化を示す。このバルブシグネチャテストで得られるバルブ100の開度計測値データD1および圧力計測値データD2はテストデータとして計測値データ記憶部1に記憶される。
【0042】
バルブシグネチャ作成部3は、バルブID“A”,“C”,“M”のバルブ100に対するバルブシグネチャテストを終えると、すなわちベローズ弁A,M,Cに対するバルブシグネチャテストを終えると、計測値データ記憶部1にテストデータとして記憶されているベローズ弁A,M,Cの開度計測値データD1および圧力計測値データD2を読み出す(ステップS205)。
【0043】
そして、バルブシグネチャ作成部3は、計測値データ記憶部1から読み出した開度計測値データD1および圧力計測値データD2に基づいて、ベローズ弁(A,M,C)の開度θを大きくして行く方向に変化させる際に必要な操作器への流体圧力Poとベローズ弁の開度θとの関係(図9に示す往方向への開度−圧力変化特性I)、およびベローズ弁の開度θを小さくして行く方向に変化させる際に必要な操作器への流体圧力Poとベローズ弁の開度θとの関係(図9に示す復方向への開度−圧力変化特性II)をバルブシグネチャVS(I,II)として作成する(ステップS206)。
【0044】
バルブシグネチャ作成部3で作成されたバルブシグネチャVS(I,II)は診断指標提示部4へ送られる。診断指標提示部4は、バルブシグネチャ作成部3からのバルブシグネチャVS(I,II)をメンテナンス候補のバルブ(ベローズ弁)の診断指標として、すなわちベローズの破損の疑いの有無を知らせる指標として、オペレータに提示(表示)する(ステップS207)。
【0045】
また、バルブシグネチャ作成部3は、バルブシグネチャVS(I,II)を作成したことをリファレンス提示部8へ知らせる。この知らせを受けて、リファレンス提示部8は、ベローズ弁の中間開度側に重みのある平均線(図9に示す直線L)をベローズ弁の診断指標VS(I,II)に対するリファレンスとして提示(表示)する(ステップS208)。
【0046】
この例では、開度10〜90%のデータを用いて往復データの最小二乗直線を求め、この求めた最小二乗直線を直線L(リファレンス)として、ベローズ弁の診断指標VS(I,II)と合わせて表示するものとする。以下、直線Lを最小二乗直線Lと呼ぶ。
【0047】
図9はベローズ弁の正常状態におけるバルブシグネチャVS(I,II)を示している。ベローズに破損が生じていない場合、ベローズを歪ませる力に変化は現れない。このため、バルブシグネチャのVS(I,II)には、最小二乗直線Lとの差で視認できるように、圧縮領域(高開度領域)にも引張領域(低開度領域)にも偏った特性変化は生じていない。これにより、オペレータは、ベローズに破損の疑いはないと推定することができる。なお、この例では、開度10%以下を引張領域(低開度領域)、開度90%以上を圧縮領域(高開度領域)とみなすものとしている。
【0048】
図10にベローズに破損が生じている場合のバルブシグネチャVS(I,II)を例示する。ベローズに破損が生じている場合、ベローズを歪ませる力に変化が現れる。特に、引張領域(低開度領域)において、ベローズを歪ませる力に変化が現れる。このため、バルブシグネチャのVS(I,II)には、最小二乗直線Lとの差で視認できるように、引張領域(低開度領域)にのみ偏った特性変化が生じる。すなわち、引張領域(低開度領域)において、特性Iと最小二乗直線Lとの差と特性IIと最小二乗直線Lとの差との間に大きな差が生じる。これにより、オペレータは、ベローズに破損の疑いがあると推定することができる。
【0049】
図11にベローズ弁の診断指標VSの表示例を示す。この例では、診断指標の提示領域を#1として示すように、メンテナンスの候補のバルブであるベローズ弁A,C,Mに対応づけて、すなわちメンテナンスの候補のバルブのID“A”,“C”,“M”に対応づけて、バルブシグネチャ作成部3で作成されたバルブシグネチャVSを診断指標VSA,VSC,VSMとしてディスプレイに表示する。
【0050】
この際、図11に診断対象部分の提示領域を#2として示すように、診断指標の提示領域#1に提示(表示)されている診断指標VSA,VSC,VSMがベローズ弁A,C,Mに装着されているベローズの状態を対象としていることを提示(表示)するようにすれば、ベローズのメンテナンスの必要性についての知識が乏しいオペレータに対して、ベローズへの着目の必要性を定量的に示すことになるので、ベローズのチェック漏れが発生する危険性を低減することができる。
【0051】
バルブシグネチャ作成部3で作成されたバルブシグネチャVS(診断指標VS)およびリファレンス提示部8で求められた最小二乗直線Lは判定部5へも送られる。閾値記憶部6には、診断指標VSと最小二乗直線L(リファレンス)との差異の上限値が診断指標閾値Sthとして記憶されている。
【0052】
判定部5は、バルブシグネチャ作成部3から診断指標VSが送られてくると、この診断指標VSと最小二乗直線L(リファレンス)との差異Sを求める(ステップS209)。この例では、少なくとも引張領域(低開度領域)と圧縮領域(高開度領域)において、特性Iと最小二乗直線Lとの差の絶対値を特性I側の差、特性IIと最小二乗直線Lとの差の絶対値を特性II側の差として求め、この特性I側の差と特性II側の差との差(絶対値)を差異Sとして求める。なお、この差異Sは、代表する開度1箇所での差異であってもよく、複数の開度箇所で求めた差異の平均値などであってもよい。
【0053】
そして、判定部5は、閾値記憶部6に記憶されている診断指標閾値Sthを読み出し(ステップS210)、バルブシグネチャ作成部3からの診断指標VSから求められた差異Sと診断指標閾値Sthと比較する(ステップS211)。この場合、バルブシグネチャ作成部3からの診断指標VSA,VSC,VSMから求められた差異SA,SC,SMのそれぞれについて診断指標閾値Sthと比較する。
【0054】
ここで、判定部5は、バルブシグネチャ作成部3からの診断指標VSから求められた差異Sが引張領域(低開度領域)でのみ診断指標閾値Sth以上であった場合(ステップS211のYES)、そのバルブ(ベローズ弁)をメンテナンスが必要なバルブであると判定する(ステップS212)。例えば、差異SA,SC,SMの内、差異SMが引張領域(低開度領域)でのみ診断指標閾値Sth以上であった場合、ベローズ弁Mをメンテナンスが必要なバルブであると判定する。判定部5は、この判定結果を判定結果提示部7へ送る。
【0055】
判定結果提示部7は、判定部5からの判定結果をオペレータに提示する(ステップS213)。例えば、メンテナンスの候補のバルブであるベローズ弁A,C,Mのうちベローズ弁Mがメンテナンスが必要なバルブと判定された場合、図11に示された診断指標の提示領域#1において、ベローズに破損が生じている疑いがあるバルブとして、ベローズ弁MのバルブIDおよび診断指標VS(例えば、診断指標VSの表示領域を囲む外枠)を赤色で表示する。この場合、ベローズ弁A,CのバルブIDについては、黒色で表示される。この際、診断指標の提示領域#1に、判定の際に用いた診断指標閾値Sthを表示するようにしてもよい。
【0056】
なお、この実施の形態では、メンテナンスの候補のバルブ(ベローズ弁A,C,M)の診断指標やメンテナンスが必要なバルブであるか否かの判定結果をディスプレイに表示するようにしたが、プリンタなどで打ち出してもよく、音声で知らせるようにしたりしてもよい。
【0057】
また、この実施の形態では、バルブシグネチャ作成部3において、メンテナンスの候補のバルブ(ベローズ弁A,C,M)についてのみ診断指標VSを作成するようにしたが、計測対象のバルブの全て(バルブA〜Z)について診断指標VSを作成するようにしてもよい。
【0058】
この場合、診断指標提示部4において、計測対象の全てのバルブのバルブIDと診断指標VSとを対応づけて、例えば、メンテナンスの候補のバルブについては青色で、メンテナンスの候補でないバルブについては黒色で、メンテナンスが必要と判定されたバルブについては赤色でというように、それぞれを区別して表示させるようにする。
【0059】
また、診断指標閾値Sthは、どの程度の破損を問題にするかに依存し、ベローズの破損により生じる危険度とメンテナンスコストとのトレードオフなどに応じて適宜決定すればよい。
【0060】
また、この実施の形態では、ベローズ弁の診断指標VS(I,II)に対するリファレンスとして最小二乗直線Lを表示するようにしたが、例えば、20%開度における特性Iと特性IIとの中間値と80%開度における特性Iと特性IIとの中間値とを結び、この20%開度における中間値と80%開度における中間値とを結んだ線をリファレンスとして表示するなどしてもよい。
【0061】
また、ベローズ弁の診断指標VS(I,II)に対するリファレンスは、必ずしも最小二乗直線のような直線でなくてもよく、例えば、ベローズ弁の正常状態におけるバルブシグネチャVS(I,II)をリファレンスとして提示するようにしてもよい。例えば、図12に示すように、同一画面Gに、作成された診断指標VS(I,II)を現在の状態とし、正常状態(一般的には初期状態)におけるバルブシグネチャVS(I,II)を並べて表示するようにしてもよいし、重ねて表示するようにしてもよい。
【0062】
また、図13に示すように、診断指標提示部4およびリファレンス提示部8に代えて簡略化指標提示部9を設け、バルブシグネチャVS(I,II)の高開度領域(圧縮領域)の代表箇所(例えば、80%開度)における最小二乗直線Lとの差異S、およびバルブシグネチャVS(I,II)の低開度領域(引張領域)の代表箇所(例えば、20%開度)における最小二乗直線Lとの差異Sを簡略化された診断指標として提示(表示)するようにしてもよい。
【0063】
また、この実施の形態では、診断指標の作成指示があった場合、メンテナンスの候補のバルブに対してバルブシグネチャテストを行うようにしたが、必ずしもバルブシグネチャテストを行うようにしなくてもよく、計測値データ記憶部1に記憶されているメンテナンスの候補のバルブの開度計測値データD1および圧力計測値データD2からバルブシグネチャVS(I,II)を作成するようにしてもよい。例えば、計測値データ記憶部1に記憶されている開度計測値データD1および圧力計測値データD2からバルブシグネチャVS(I,II)を作成することができなかった場合、メンテナンスの候補のバルブに対してバルブシグネチャテストを行うようにする。
【0064】
〔実施の形態2〕
次に、本発明の実施の形態2に係るバルブメンテナンス支援装置について説明する。実施の形態2は、実施の形態1の実装例を説明するものである。図14はプラントとその機器管理システムの構成を示す図であり、図7と同一の構成には同一の符号を付してある。
【0065】
石油、化学系のプラントには、そのプラントの各機器を制御・管理する機器管理システム15が設けられている。実施の形態1で説明した計測値データ記憶部1,バルブID記憶部2、バルブシグネチャ作成部3、判定部5、閾値記憶部6については、プラント固有の膨大な情報を扱うので、機器管理システム15側に実装されることが好ましい。
【0066】
一方、診断指標提示部4、判定結果提示部7、リファレンス提示部8については、原則的にバルブのメンテナンス判断時に特に必要な処理を提供するものである。また、メンテナンス実施者(メンテナンス受託企業の作業担当者)は、プラントオーナ企業から委託されてプラントのメンテナンスを実施するのが一般的である。したがって、不特定多数のプラントを対象にすることを想定して、メンテナンス受託企業の作業担当者(オペレータ)が持ち歩く携帯型のコンピュータ16に、診断指標提示部4と判定結果提示部7とを実装することが好ましい。
【0067】
コンピュータ16は、CPU(Central Processing Unit)とメモリとインタフェースとを備えている。プラントの機器管理システム15とコンピュータ16とは、メンテナンス作業実施時にイーサネット(登録商標)などの通信機能を利用して一時的に接続される。
【0068】
オペレータがコンピュータ16上のアプリケーションソフトウエアを起動すると、コンピュータ16のCPUは、メモリに格納されたプログラムに従って処理を実行し、機器管理システム15に診断指標の作成指示を送り、機器管理システム15に登録されているメンテナンスの候補のバルブ(ベローズ弁)について、その診断指標の作成(バルブシグネチャの作成)およびメンテナンスが必要か否かの判定を行わせる。この機器管理システム15で作成されたメンテナンスの候補のバルブ(ベローズ弁)の診断指標およびメンテナンスが必要か否かの判定結果はコンピュータ16のディスプレイに表示される。
【0069】
なお、この例では、機器管理システム15に既にメンテナンスの候補のバルブ(ベローズ弁)が登録されているものとしているが、このメンテナンスの候補のバルブ(ベローズ弁)の登録や変更はコンピュータ16よりオペレータが行うことも可能である。
【0070】
オペレータは、コンピュータ16のディスプレイに表示されたメンテナンスの候補のバルブ(ベローズ弁)の診断指標およびメンテナンスが必要か否かの判定結果に基づき、特にベローズの点検に留意すべきバルブ(ベローズ弁)を確認する。確認したら、オペレータは、コンピュータ16と機器管理システム15との接続を解除する。
【0071】
このようにして、実施の形態1で説明したバルブメンテナンス支援装置200を実際のプラントに適用することができる。
【0072】
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【0073】
1…計測値データ記憶部、2…バルブID記憶部、3…バルブシグネチャ作成部、4…診断指標提示部、5…判定部、6…閾値記憶部、7…判定結果提示部、8…リファレンス提示部、9…簡略化指標提示部、21…開度計測部、22…圧力計測部、100(100−1〜100−N)…バルブ、101…バルブ本体、102…ポジショナ、103…操作器、104…弁軸、105…弁体、108…ベローズ、VB…ベローズ弁、200…バルブメンテナンス支援装置。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15