特開 2023-43254 バルブメンテナンス支援装置および方法

(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】P2023043254

(43)【公開日】2023-03-29

(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】

   G05B 23/02 20060101AFI20230322BHJP

【ＦＩ】

G05B23/02 301X

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021150765

(22)【出願日】2021-09-16

(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

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 史明

(72)【発明者】

【氏名】田中 雅人

【テーマコード（参考）】

3C223

【Ｆターム（参考）】

3C223AA05

3C223BA01

3C223CC01

3C223EA06

3C223EB01

3C223FF13

3C223FF15

3C223FF17

3C223FF23

3C223FF52

3C223FF53

3C223GG03

3C223HH02

(57)【要約】

【課題】内弁損傷の可能性があるか否かをプラントの運転中にリアルタイムに近い状態で判断する。
【解決手段】バルブメンテナンス支援装置は、バルブの開度指令値と実開度値のデータに基づいて、バルブが予め規定された基準開度で整定しているか否かを判定する整定判定部７と、基準開度で整定状態と判定されたバルブの整定時の圧力計測値と予め規定された基準圧力値とに閾値以上の差異がある場合に、当該バルブの内弁の損傷が有り得ると判定する損傷判定部９と、内弁の損傷が有り得ると判定されたバルブのＩＤを提示する判定結果提示部１０とを備えている。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルブに与えられた開度指令値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶するように構成された第１の記憶部と、
バルブの実開度値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶するように構成された第２の記憶部と、
バルブのポジショナから操作器に供給される操作器空気の圧力計測値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶するように構成された第３の記憶部と、
前記開度指令値と前記実開度値のデータに基づいて、バルブが予め規定された基準開度で整定しているか否かを判定するように構成された整定判定部と、
前記基準開度で整定状態と判定されたバルブの整定時の前記圧力計測値と予め規定された基準圧力値とに閾値以上の差異がある場合に、当該バルブの内弁の損傷が有り得ると判定するように構成された損傷判定部と、
内弁の損傷が有り得ると判定されたバルブのＩＤを提示するように構成された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2】

請求項１記載のバルブメンテナンス支援装置において、
前記基準開度で整定状態と判定されたバルブについて、前記基準開度における前記基準圧力値が登録されていない場合に、当該バルブの整定時の前記圧力計測値を前記基準圧力値として登録するように構成された基準圧力登録部をさらに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２記載のバルブメンテナンス支援装置において、
前記基準圧力登録部は、バルブの累積作動時間が所定時間以下の時期に前記基準圧力値の登録を行う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１乃至３のいずれか１項に記載のバルブメンテナンス支援装置において、
内弁損傷の診断時にバルブが前記基準開度で整定状態となるように、前記基準開度の値を前記開度指令値として対象のバルブに与えるように構成された開度指令部をさらに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乃至４のいずれか１項に記載のバルブメンテナンス支援装置において、
前記損傷判定部は、正常時よりも流体反力を大きめに受ける状況での操作器空気圧力の変化が生じる傾向の場合に、内弁の損傷が発生している確率が高いと判定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】

バルブに与えられた開度指令値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶する第１のステップと、
バルブの実開度値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶する第２のステップと、
バルブのポジショナから操作器に供給される操作器空気の圧力計測値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶する第３のステップと、
前記開度指令値と前記実開度値のデータに基づいて、バルブが予め規定された基準開度で整定しているか否かを判定する第４のステップと、
前記基準開度で整定状態と判定したバルブの整定時の前記圧力計測値と予め規定された基準圧力値とに閾値以上の差異がある場合に、当該バルブの内弁の損傷が有り得ると判定する第５のステップと、
内弁の損傷が有り得ると判定したバルブのＩＤを提示する第６のステップとを含むことを特徴とするバルブメンテナンス支援方法。

【請求項7】

請求項６記載のバルブメンテナンス支援方法において、
前記基準開度で整定状態と判定したバルブについて、前記基準開度における前記基準圧力値が登録されていない場合に、当該バルブの整定時の前記圧力計測値を前記基準圧力値として登録する第７のステップをさらに含むことを特徴とするバルブメンテナンス支援方法。

【請求項8】

請求項７記載のバルブメンテナンス支援方法において、
前記第７のステップは、バルブの累積作動時間が所定時間以下の時期に前記基準圧力値の登録を行うことを特徴とするバルブメンテナンス支援方法。

【請求項9】

請求項６乃至８のいずれか１項に記載のバルブメンテナンス支援方法において、
内弁損傷の診断時にバルブが前記基準開度で整定状態となるように、前記基準開度の値を前記開度指令値として対象のバルブに与える第８のステップをさらに含むことを特徴とするバルブメンテナンス支援方法。

【請求項10】

請求項６乃至９のいずれか１項に記載のバルブメンテナンス支援方法において、
前記第５のステップは、正常時よりも流体反力を大きめに受ける状況での操作器空気圧力の変化が生じる傾向の場合に、内弁の損傷が発生している確率が高いと判定するステップを含む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、メンテナンス作業を支援する技術に係り、特に流体と接触するバルブの内弁の状態維持が重要になる場合について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ものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、石油化学プラントなどで使用されるバルブ（例えば図１０のコントロールバルブ）は、特に安全性に留意する必要があり、ゆえに定期的なメンテナンスが行われる。図１０に示すバルブ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、ポジショナ１０２から供給される空気出力圧Ｐｏに応じて弁軸（ステム）１０４を上下動させて、バルブの開度（弁体とシートリングとの間の隙間）を調節する。すなわち、流体の流れを調節する。

【0003】

図１０に示したようなバルブが設置されているプラントにおいてバルブのメンテナンス作業効率を改善する技術が提案されている（特許文献１参照）。バルブが高温の流体の流量制御を扱う場合、バルブが全閉になると特にバルブの出口側で高温流体の熱影響が低下することによる温度下降が発生する。高温と低温の状態が頻繁に発生するほど、ヒートサイクルによるバルブの部品の劣化（例えばシートリングの緩み）が進行し易くなる。特許文献１に開示された技術は、バルブのヒートサイクルに関する情報を診断指標としてオペレータに提示することで、ヒートサイクルによる部品の劣化を推定できるようにしたものである。

【0004】

一方、ヒートサイクルによる劣化とは別のバルブの損傷の例として、エロージョン（磨耗）やコロージョン（腐食）による内弁の損傷がある。図１１は、バルブの内弁部分の構造を示す図である。図１０に示すように、ステム１０４を摺動可能に保持するグランド部１０８には、弁箱１１０内の流体が弁箱１１０の上部に設けられたボンネット１１１とステム１０４との隙間から漏れることを防止するため、ボンネット１１１の内壁とステム１０４との隙間にグランドパッキン１０９が設けられている。

【0005】

ステム１０４の先端部には弁体（プラグ）１０５が設けられている。弁箱１１０の流入口１１２および流出口１１３との間に位置する隔壁１１４には、シートリング１０６が設けられている。プラグ１０５がシートリング１０６のシート面に着座するとバルブが全閉状態となり、離間するとプラグ１０５とシートリング１０６との隙間を通って流体が流出口１１３側へ流れ込むようになっている。上記の内弁とは、プラグ１０５とシートリング１０６のことである。内弁の損傷を検知するためには、弁閉時に漏洩検査やステム角度検査を実施する必要があるが、運転中に全閉にならない場合は検査を実施することができない。

【0006】

石油化学プラントなどでは多数のバルブが使用される。例えば図１２の例では、バルブ１００－Ａ，１００－Ｍが流路１１４－１に配設され、バルブ１００－Ｃが流路１１４－３に配設されている。１１５－Ａ，１１５－Ｃ，１１５－Ｍは流量計測器、１１６はタンク、１１７は圧力発信器である。このように、多数のバルブが使用されているプラントなどでは、安全性、作業効率の更なる向上が求められている。特に安全管理は迅速性が重要であり、よりリアルタイムに近いバルブの不具合検知へとニーズも変化しており、改善が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１９－０４６０２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、バルブの内弁損傷の可能性があるか否かをプラントの運転中にリアルタイムに近い状態で判断して、バルブのメンテナンスの作業効率を向上させ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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のバルブメンテナンス支援装置は、バルブに与えられた開度指令値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶するように構成された第１の記憶部と、バルブの実開度値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶するように構成された第２の記憶部と、バルブのポジショナから操作器に供給される操作器空気の圧力計測値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶するように構成された第３の記憶部と、前記開度指令値と前記実開度値のデータに基づいて、バルブが予め規定された基準開度で整定しているか否かを判定するように構成された整定判定部と、前記基準開度で整定状態と判定されたバルブの整定時の前記圧力計測値と予め規定された基準圧力値とに閾値以上の差異がある場合に、当該バルブの内弁の損傷が有り得ると判定するように構成された損傷判定部と、内弁の損傷が有り得ると判定されたバルブのＩＤを提示するように構成された判定結果提示部とを備えることを特徴とするものである。

【0010】

また、本発明のバルブメンテナンス支援装置の１構成例は、前記基準開度で整定状態と判定されたバルブについて、前記基準開度における前記基準圧力値が登録されていない場合に、当該バルブの整定時の前記圧力計測値を前記基準圧力値として登録するように構成された基準圧力登録部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のバルブメンテナンス支援装置の１構成例において、前記基準圧力登録部は、バルブの累積作動時間が所定時間以下の時期に前記基準圧力値の登録を行うことを特徴とするものである。
また、本発明のバルブメンテナンス支援装置の１構成例は、内弁損傷の診断時にバルブが前記基準開度で整定状態となるように、前記基準開度の値を前記開度指令値として対象のバルブに与えるように構成された開度指令部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のバルブメンテナンス支援装置の１構成例において、前記損傷判定部は、正常時よりも流体反力を大きめに受ける状況での操作器空気圧力の変化が生じる傾向の場合に、内弁の損傷が発生している確率が高いと判定することを特徴とするものである。

【0011】

また、本発明のバルブメンテナンス支援方法は、バルブに与えられた開度指令値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶する第１のステップと、バルブの実開度値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶する第２のステップと、バルブのポジショナから操作器に供給される操作器空気の圧力計測値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶する第３のステップと、前記開度指令値と前記実開度値のデータに基づいて、バルブが予め規定された基準開度で整定しているか否かを判定する第４のステップと、前記基準開度で整定状態と判定したバルブの整定時の前記圧力計測値と予め規定された基準圧力値とに閾値以上の差異がある場合に、当該バルブの内弁の損傷が有り得ると判定する第５のステップと、内弁の損傷が有り得ると判定したバルブのＩＤを提示する第６のステップとを含むことを特徴とするものである。

【0012】

また、本発明のバルブメンテナンス支援方法の１構成例は、前記基準開度で整定状態と判定したバルブについて、前記基準開度における前記基準圧力値が登録されていない場合に、当該バルブの整定時の前記圧力計測値を前記基準圧力値として登録する第７のステップをさらに含むことを特徴とするものである。
また、本発明のバルブメンテナンス支援方法の１構成例において、前記第７のステップは、バルブの累積作動時間が所定時間以下の時期に前記基準圧力値の登録を行うことを特徴とするものである。
また、本発明のバルブメンテナンス支援方法の１構成例は、内弁損傷の診断時にバルブが前記基準開度で整定状態となるように、前記基準開度の値を前記開度指令値として対象のバルブに与える第８のステップをさらに含むことを特徴とするものである。
また、本発明のバルブメンテナンス支援方法の１構成例において、前記第５のステップは、正常時よりも流体反力を大きめに受ける状況での操作器空気圧力の変化が生じる傾向の場合に、内弁の損傷が発生している確率が高いと判定することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、第１の記憶部と第２の記憶部と第３の記憶部と整定判定部と損傷判定部と判定結果提示部とを設けることにより、プラントの運転中にバルブの内弁の損傷が有り得るかどうかを判定することができるので、よりリアルタイムに近いバルブの不具合検知を実現することができ、作業担当者がメンテナンス候補のバルブを選定する作業を支援することができる。その結果、本発明では、バルブのメンテナンスの作業効率を向上させることができる。

【0014】

また、本発明では、基準圧力登録部を設けることにより、基準圧力値を自動的に登録することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の第１の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の動作を説明するフローチャートである。

【図3】図３は、本発明の第１の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の動作を説明するフローチャートである。

【図4】図４は、運転開始初期時の正常なバルブの動作のシミュレーション結果を示す図である。

【図5】図５は、稼動中に内弁損傷が発生したバルブの動作のシミュレーション結果を示す図である。

【図6】図６は、本発明の第２の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の構成を示すブロック図である。

【図7】図７は、本発明の第２の実施例に係る開度指令部の動作を説明するフローチャートである。

【図8】図８は、本発明の第３の実施例に係るプラントとその機器管理システムの構成を示す図である。

【図9】図９は、本発明の第１～第３の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置を実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。

【図10】図１０は、バルブの１例を示す図である。

【図11】図１１は、バルブの内弁部分の構造を示す図である。

【図12】図１２は、プラントのタンクに使用される複数のバルブの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［発明の原理］
発明者は、内弁の損傷が流体制御の状態に影響を及ぼす現象であることに着眼した。そして、操作器空気圧力を利用することで、運転中における内弁損傷の有無を判断することができることを突き止めた。

【0017】

制御中の内弁には、一次圧力が開度ごとに加わっている。設定開度を保つために、バルブのポジショナは操作器の空気圧力をコントロールしている。内弁の損傷が起きると、内弁一次側に加わる圧力にも変化が及び、同じ開度においても、操作器空気圧力の変化が生じる。そこで、特定の開度での操作器空気圧力の再現性を内弁損傷の診断指標とすることに想到した。これにより、バルブメンテナンスの作業効率を改善できる。
なお、本発明は、シートリングに対してプラグが直角に上下動する直動弁に特に有効である。

【0018】

［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の構成を示すブロック図である。以下の実施例では、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単純なものとする。

【0019】

バルブメンテナンス支援装置は、メンテナンスの候補となり得る複数のバルブのＩＤを予め記憶するバルブＩＤ記憶部１と、バルブに与えられた開度指令値とバルブの実開度値とを取得する開度取得部２と、開度指令値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶する開度指令値記憶部３（第１の記憶部）と、実開度値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶する開度計測値記憶部４（第２の記憶部）と、バルブの操作器に供給される操作器空気の圧力計測値を取得する圧力取得部５と、圧力計測値のデータとデータの送信元のバルブのＩＤとを対応付けて記憶する圧力計測値記憶部６（第３の記憶部）とを備えている。

【0020】

さらに、本実施例のバルブメンテナンス支援装置は、開度指令値と実開度値のデータに基づいて、バルブが予め規定された基準開度で略整定しているか否かを判定する整定判定部７と、基準開度で略整定状態と判定されたバルブについて、基準開度における基準圧力値が登録されていない場合に、当該バルブの整定時の圧力計測値を基準圧力値として登録する基準圧力登録部８と、基準開度で略整定状態と判定されたバルブの整定時の圧力計測値と予め規定された基準圧力値とに閾値以上の差異がある場合に、当該バルブの内弁の損傷が有り得ると判定する損傷判定部９と、内弁の損傷が有り得ると判定されたバルブのＩＤを提示する判定結果提示部１０とを備えている。

【0021】

図２、図３は本実施例のバルブメンテナンス支援装置の動作を説明するフローチャートである。本実施例では、例えばプラント内にバルブが２６個あるとして、これら２６個のバルブにそれぞれ“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。本実施例では、特にバルブＩＤ“Ａ”，“Ｃ”，“Ｍ”のバルブが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ているバルブで、このＩＤ“Ａ”，“Ｃ”，“Ｍ”がバルブＩＤ記憶部１に予め記憶されているものとする。

【0022】

各バルブに使用されているポジショナ（図１０の１０２）は、上位装置から与えられる開度指令値ＳＰ（ステム位置指令値）とバルブの実開度値ＰＶ（ステム位置計測値）との差に応じた空気圧を操作器（図１０の１０３）へ供給する。

【0023】

開度取得部２は、バルブＩＤ記憶部１にバルブＩＤが登録されているバルブについて、各バルブのポジショナから開度指令値ＳＰと実開度値ＰＶのデータを取得する（図２ステップＳ１００）。

【0024】

開度取得部２は、開度指令値ＳＰのデータとデータの送信元のバルブのＩＤとデータの受信時刻の情報とを対応付けて開度指令値記憶部３に格納する（図２ステップＳ１０１）。また、開度取得部２は、実開度値ＰＶのデータとデータの送信元のバルブのＩＤとデータの受信時刻の情報とを対応付けて開度計測値記憶部４に格納する（図２ステップＳ１０２）。

【0025】

一方、圧力取得部５は、バルブＩＤ記憶部１にバルブＩＤが登録されているバルブについて、各バルブのポジショナから操作器に供給される操作器空気の圧力計測値ＭＶを取得する（図２ステップＳ１０３）。操作器空気の圧力は、ポジショナに内蔵された圧力センサによって計測される。
圧力取得部５は、圧力計測値ＭＶのデータとデータの送信元のバルブのＩＤとデータの受信時刻の情報とを対応付けて圧力計測値記憶部６に格納する（図２ステップＳ１０４）。

【0026】

バルブのＩＤは、バルブのポジショナが開度指令値ＳＰと実開度値ＰＶと圧力計測値ＭＶのデータに付加して送信したバルブＩＤを開度取得部２と圧力取得部５で取得すればよい。時刻の情報は、バルブのポジショナ側で付加してもよいし、開度取得部２と圧力取得部５が付加してもよい。

【0027】

こうして、ステップＳ１００～Ｓ１０４の処理を繰り返すことにより、開度指令値ＳＰと実開度値ＰＶ、圧力計測値ＭＶのそれぞれの時系列データが開度指令値記憶部３、開度計測値記憶部４、圧力計測値記憶部６に蓄積される。

【0028】

次に、整定判定部７は、バルブＩＤ記憶部１にバルブＩＤが登録されているバルブが、予め規定された基準開度Ｏｒｅｆで略整定しているか否かを判定する（図３ステップＳ１０５）。具体的には、整定判定部７は、予め規定された基準開度Ｏｒｅｆに対して開度指令値ＳＰと実開度値ＰＶの両方がＯｒｅｆ±ＴＨ（ＴＨは閾値）の範囲内に規定時間以上継続して留まっている場合に、略整定状態と判定すればよい。

【0029】

上記のとおり、開度指令値ＳＰと実開度値ＰＶにはそれぞれバルブＩＤと時刻の情報とが付加されているので、バルブＩＤ記憶部１にバルブＩＤが登録されているバルブについて、同一時刻の開度指令値ＳＰと実開度値ＰＶを開度指令値記憶部３と開度計測値記憶部４から取得することが可能である。

【0030】

基準開度Ｏｒｅｆについては、作業担当者（オペレータ）が出現頻度の高い開度を選定して基準開度Ｏｒｅｆとして予め設定しておけばよい。また、整定判定部７は、例えば出現頻度が予め規定された出現頻度閾値以上である開度指令値ＳＰを基準開度Ｏｒｅｆとして自動的に選定してもよい。基準開度Ｏｒｅｆは、各バルブに共通の値でもよいし、各バルブ毎に設定される値でもよい。

【0031】

基準圧力登録部８は、基準開度Ｏｒｅｆで略整定状態と判定されたバルブについて、基準開度Ｏｒｅｆにおける基準圧力値Ｐｒｅｆが登録されていない初期状態の場合（図３ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、略整定時の圧力計測値ＭＶを当該バルブの基準圧力値Ｐｒｅｆとして登録する（図３ステップＳ１０７）。

【0032】

上記のとおり、開度指令値ＳＰと実開度値ＰＶと圧力計測値ＭＶにはそれぞれバルブＩＤと時刻の情報とが付加されているので、基準開度Ｏｒｅｆで略整定状態と判定されたバルブの略整定時の圧力計測値ＭＶを圧力計測値記憶部６から取得することが可能である。

【0033】

基準圧力値Ｐｒｅｆは、バルブ毎に登録が必要となる。また、基準圧力値Ｐｒｅｆの登録は、バルブが正常なときに行うことが好ましいため、バルブの累積作動時間が少ない運転開始初期時、例えば累積作動時間が所定時間以下の時期に行うことが好ましい。バルブの累積作動時間の情報は、ポジショナから取得することができる。
こうして、バルブの運転開始初期時に基準圧力値Ｐｒｅｆが基準圧力登録部８に自動的に記憶される。

【0034】

損傷判定部９は、基準開度Ｏｒｅｆで略整定状態と判定されたバルブについて、基準開度Ｏｒｅｆにおける基準圧力値Ｐｒｅｆが登録済みの稼働状態の場合（ステップＳ１０６においてＮＯ）、当該バルブの略整定時の圧力計測値ＭＶと当該バルブの基準開度Ｏｒｅｆに対応する基準圧力値Ｐｒｅｆとを比較して、予め規定された圧力閾値ＰＴＨ以上の差異がある場合に（図３ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、当該バルブの内弁の損傷が有り得ると判定する（図３ステップＳ１０９）。

【0035】

具体的には、損傷判定部９は、略整定時の圧力計測値ＭＶと基準圧力値Ｐｒｅｆとの差の絶対値｜ＭＶ－Ｐｒｅｆ｜が圧力閾値ＰＴＨ以上の場合に、バルブの内弁の損傷が有り得ると判定する。本実施例では、正常時（略整定時の圧力計測値ＭＶが基準圧力値Ｐｒｅｆになる状況）よりも流体反力を大きめに受ける状況での操作器空気の圧力の変化が生じる傾向の場合に、特に内弁の損傷が発生している確率が高いものとして処理する。

【0036】

判定結果提示部１０は、バルブＩＤ記憶部１にバルブＩＤが登録されているバルブのうち、内弁の損傷が有り得ると判定されたバルブのバルブＩＤを作業担当者に対して提示する（図３ステップＳ１１０）。この提示される情報が、実質的に診断指標として活用されることになる。

【0037】

ただし、判定結果提示部１０は、バルブＩＤ記憶部１にバルブＩＤが登録されている全てのバルブについて、「損傷が有り得る」、「損傷の可能性が低い」のいずれかの情報を提示（表示）するようにしてもよい。この場合、作業担当者（オペレータ）は、内弁損傷の判定を行った結果として損傷の可能性が低いと判定されたバルブについても、バルブＩＤを確認できる。

【0038】

こうして、図３のステップＳ１０５～Ｓ１１０の処理が定期的に行われる。次に、ステップＳ１０８で説明した処理によって内弁損傷の可能性有りと判定できる理由について説明する。

【0039】

バルブのプラグにエロージョンが発生すると、接液面積が広がるので、特定の開度において正常時よりも流体反力（バルブを開く方向に作用する力）を大きめに受け易くなる。したがって、バルブを閉じるために操作器空気圧力を利用するタイプのバルブであれば、バルブを閉じるために必要な操作器空気圧力が増加するし、バルブを開くために操作器空気圧力を利用するタイプのバルブであれば、バルブを開くために必要な操作器空気圧力が減少する。

【0040】

また、バルブのシートリングのエロージョンが発生すると、ポート径が広がるので、やはり特定の開度において正常時よりも流体反力（バルブを開く方向に作用する力）を大きめに受け易くなる。したがって、バルブを閉じるために操作器空気圧力を利用するタイプのバルブであれば、バルブを閉じるために必要な操作器空気圧力が増加するし、バルブを開くために操作器空気圧力を利用するタイプのバルブであれば、バルブを開くために必要な操作器空気圧力が減少する。

【0041】

このように、内弁の損傷であるプラグあるいはシートリングのエロージョンについては、正常時（略整定時の圧力計測値ＭＶが基準圧力値Ｐｒｅｆになる状況）よりも流体反力を大きめに受ける状況での操作器空気圧力の変化が生じる傾向の場合に、内弁損傷が発生している確率が高いものと判定するのが好ましいことになる。

【0042】

なお、上記の説明では、基準開度Ｏｒｅｆが１つの例で説明しているが、複数の基準開度Ｏｒｅｆを設定してもよい。この場合には、基準開度Ｏｒｅｆ毎およびバルブ毎に基準圧力値Ｐｒｅｆを登録することになる。また、基準開度Ｏｒｅｆ毎に圧力閾値ＰＴＨを設定してもよい。

【0043】

略整定時の圧力計測値ＭＶと基準圧力値Ｐｒｅｆとの比較を複数の基準開度Ｏｒｅｆについて行った結果として、｜ＭＶ－Ｐｒｅｆ｜≧ＰＴＨの結果が１回でも発生すれば、内弁の損傷が有り得ると判定すればよい。この場合には、安全性を重視して判定結果を出力することになる。また、複数の基準開度Ｏｒｅｆを設定する別の例として、より複雑な判定アルゴリズムを適宜採用してもよい。

【0044】

図４は累積作動時間が少ない運転開始初期時の正常なバルブの動作のシミュレーション結果を示す図、図５は基準圧力値Ｐｒｅｆ登録後の稼動中に内弁損傷が発生したバルブの動作のシミュレーション結果を示す図である。

【0045】

ここでは、バルブを閉じるために操作器空気圧力を利用するタイプのバルブであると仮定する。図４、図５の例では、圧力値を正規化して単位を％としている。また、図４、図５の例では、基準開度Ｏｒｅｆとして、４０％、５０％、６０％の３つの値が予め規定されているものとする。

【0046】

図４の例では、時刻１００ｓｅｃ．付近において基準開度Ｏｒｅｆ＝５０％で略整定状態となったときの圧力計測値ＭＶが１６．０％、時刻４００ｓｅｃ．付近において基準開度Ｏｒｅｆ＝６０％で略整定状態となったときの圧力計測値ＭＶが２１．０％、時刻７００ｓｅｃ．付近において基準開度Ｏｒｅｆ＝４０％で略整定状態となったときの圧力計測値ＭＶが１１．０％である。

【0047】

したがって、基準圧力登録部８は、基準開度Ｏｒｅｆ＝５０％に対応する基準圧力値Ｐｒｅｆを１６．０％と登録し、基準開度Ｏｒｅｆ＝６０％に対応する基準圧力値Ｐｒｅｆを２１．０％と登録し、基準開度Ｏｒｅｆ＝４０％に対応する基準圧力値Ｐｒｅｆを１１．０％と登録する。

【0048】

図５の例では、時刻１００ｓｅｃ．付近において基準開度Ｏｒｅｆ＝５０％で略整定状態となったときの圧力計測値ＭＶが１７．５％、時刻４００ｓｅｃ．付近において基準開度Ｏｒｅｆ＝６０％で略整定状態となったときの圧力計測値ＭＶが２２．５％、時刻７００ｓｅｃ．付近において基準開度Ｏｒｅｆ＝４０％で略整定状態となったときの圧力計測値ＭＶが１２．５％である。

【0049】

基準開度Ｏｒｅｆ＝５０％，６０％，４０％のいずれの略整定状態でも、基準圧力値Ｐｒｅｆ＝１６．０％，２１．０％，１１．０％に対して圧力計測値ＭＶが増加している。圧力閾値ＰＴＨを１．０％とすると、基準開度Ｏｒｅｆ＝５０％，６０％，４０％のいずれの略整定状態でも、｜ＭＶ－Ｐｒｅｆ｜≧ＰＴＨが成立するため、損傷判定部９は、内弁の損傷が有り得ると判定する。

【0050】

以上のように、本実施例では、プラントの運転中にバルブの内弁の損傷が有り得るかどうかを判定するので、よりリアルタイムに近いバルブの不具合検知を実現することができ、作業担当者がメンテナンス候補のバルブを選定する作業を支援することができる。本実施例の技術では、一義的に内弁損傷と断定することができないため、他の診断技術との組み合わせでメンテナンス候補のバルブを選定することが好ましい。

【0051】

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第１の実施例では、バルブＩＤ記憶部１にバルブＩＤが登録されているバルブが、プラントの運転中に基準開度Ｏｒｅｆで略整定状態となったときに内弁損傷の診断を行うが、対象のバルブが基準開度Ｏｒｅｆで略整定状態となるように、基準開度Ｏｒｅｆの値を開度指令値として対象のバルブに与えるようにしてもよい。

【0052】

図６は本発明の第２の実施例に係るバルブメンテナンス支援装置の構成を示すブロック図である。本実施例のバルブメンテナンス支援装置は、第１の実施例の構成に開度指令部１１を追加したものである。

【0053】

図７は開度指令部１１を動作を説明するフローチャートである。作業担当者は、プラントの運転中に特定のバルブを基準開度Ｏｒｅｆに設定しても問題ないと判断できる状況においてバルブメンテナンス支援装置に対して内弁損傷の診断を指示する。

【0054】

バルブメンテナンス支援装置の開度指令部１１は、作業担当者から内弁損傷の診断の指示があったときに（図７ステップＳ２００においてＹＥＳ）、作業担当者から指定されたバルブについて整定判定部７に設定されている基準開度Ｏｒｅｆのうち作業担当者から指定された値を、開度指令値ＳＰとして当該バルブのポジショナに与える（図７ステップＳ２０１）。こうして、診断対象のバルブを基準開度Ｏｒｅｆで整定させることが可能になる。

【0055】

作業担当者は判定結果提示部１０によって判定結果が提示された後に、バルブメンテナンス支援装置に対して診断終了を指示する。
開度指令部１１は、診断終了の指示があったときに（図７ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、診断開始直前に診断対象のバルブに与えられていた元の開度指令値ＳＰに戻すように、当該バルブのポジショナに指示を与える（図７ステップＳ２０３）。診断開始直前に診断対象のバルブに与えられていた開度指令値ＳＰは、開度指令値記憶部３から取得可能である。

【0056】

こうして、本実施例では、基準開度Ｏｒｅｆに設定しても問題ない時期という制約はあるものの、その制約を満たす任意の時期に内弁損傷の診断を実施することができる。

【0057】

［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。本実施例は、第１、第２の実施例の実装例を説明するものである。図８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１２と同一の構成には同一の符号を付してある。

【0058】

石油、化学系のプラントの機器管理システムには、プラントの各機器を制御・管理する管理装置１２が設けられている。第１の実施例で説明したバルブＩＤ記憶部１と開度取得部２と開度指令値記憶部３と開度計測値記憶部４と圧力取得部５と圧力計測値記憶部６については、プラント固有の膨大な情報を扱うので、管理装置１２に実装されることが好ましい。

【0059】

一方、整定判定部７と基準圧力登録部８と損傷判定部９と判定結果提示部１０と開度指令部１１とは、原則的にバルブのメンテナンス要否判断時のみ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１３に、整定判定部７と基準圧力登録部８と損傷判定部９と判定結果提示部１０と開度指令部１１とを実装することが好ましい。

【0060】

プラントの管理装置１２とコンピュータ１３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。
オペレータがコンピュータ１３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１３のＣＰＵ（Central Processing Unit）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、整定判定部７と基準圧力登録部８と損傷判定部９と判定結果提示部１０と開度指令部１１としての機能を実現する。

【0061】

判定結果提示部１０は、管理装置１２上のバルブＩＤ記憶部１からバルブＩＤを読み込むと共に、損傷判定部９の判定結果を読み込み、内弁の損傷が有り得ると判定されたバルブのＩＤをコンピュータ１３のディスプレイに表示する（図３ステップＳ１１０）。

【0062】

オペレータは、表示されたバルブＩＤに基づき、特に内弁の状態維持の点検に留意すべきバルブを確認する。オペレータは、表示された事項を確認した後で、コンピュータ１３と管理装置１２との接続を解除する。
こうして、第１、第２の実施例で説明したバルブメンテナンス支援装置を実際のプラントに適用することができる。

【0063】

第１～第３の実施例で説明したバルブメンテナンス支援装置は、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図９に示す。コンピュータは、ＣＰＵ３００と、記憶装置３０１と、インタフェース装置（Ｉ／Ｆ）３０２とを備えている。Ｉ／Ｆ３０２には、例えばバルブ、管理装置、ディスプレイ等が接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明のバルブメンテナンス支援方法を実現させるためのプログラムは記憶装置３０１に格納される。ＣＰＵ３００は、記憶装置３０１に格納されたプログラムに従って第１～第３の実施例で説明した処理を実行する。

【0064】

なお、第３の実施例に示したようにバルブメンテナンス支援装置を管理装置１２とコンピュータ１３に分けて実装する場合には、これらの各々を図９のような構成で実現すればよい。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本発明は、バルブメンテナンス作業を支援する技術に適用することができる。

【符号の説明】

【0066】

１…バルブＩＤ記憶部、２…開度取得部、３…開度指令値記憶部、４…開度計測値記憶部、５…圧力取得部、６…圧力計測値記憶部、７…整定判定部、８…基準圧力登録部、９…損傷判定部、１０…判定結果提示部、１１…開度指令部、１２…管理装置、１３…コンピュータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】