JP2003343794A - ドレントラップの異常検出装置及び異常検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な装置構成により、ドレントラップが完
全に故障する前に異常を検出し、早期に対応することが
できるドレントラップの異常検出装置及び異常検出方法
を提供する。 【解決手段】 ドレントラップＤのドレン排出流路４に
て排液の有無を検知する検知手段１と、その検知手段１
からの信号に基づき排液時間及び／又は排液と排液との
時間間隔を演算してその時間間隔が設定した範囲から外
れる場合に異常であると判定する判定手段２とを備える
ドレントラップの異常検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドレントラップの
ドレン排出流路にて排液の有無を検知し、それに基づい
て異常か否かの判定を行うドレントラップの異常検出装
置、及びドレントラップの異常検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１の如く、空気低温精留分離による窒
素製造装置を構成する空気圧縮機のクーラーやその下流
に設置された水セパレーター等には、ドレントラップが
それぞれ設けられている。これらのドレントラップは、
水セパレーター等で気液分離された凝縮水が一定以上溜
まると、自動的にこれを排出する機能を有する。しか
し、ドレントラップに故障が生じると、閉塞状態では排
出されない凝縮水が、ついには下流側に流れ込み、吸着
塔の性能を劣化させ、窒素製造装置を停止させたり、ま
た開放状態ではそこからガスが放出されてガスロスとな
っていた。

【０００３】前記のドレントラップの故障を発見する方
法としては、目視による方法や、目視によらずドレント
ラップ自体に凝縮水位異常上昇検出センサーを設ける方
法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目視に
よるドレントラップの故障発見方法では、常時無人監視
状態で連続運転されている前記窒素製造装置のような場
合、故障検知の実効が期待できない。また、従来のドレ
ントラップに付属する凝縮水位異常上昇検出センサーに
おいても、ドレントラップの異常つまり状態（完全閉
塞）は検知できても、ドレントラップの初期のつまり現
象あるいは漏れ状態は検知できないという欠点があっ
た。。そこで、本発明の目的は、簡易な装置構成によ
り、ドレントラップが完全に故障する前に異常を検出
し、早期に対応することができるドレントラップの異常
検出装置及び異常検出方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の如き
本発明により達成できる。即ち、本発明のドレントラッ
プの異常検出装置は、ドレントラップのドレン排出流路
にて排液の有無を検知する検知手段と、その検知手段か
らの信号に基づき排液時間及び／又は排液と排液との時
間間隔を演算してその時間が設定した範囲から外れる場
合に異常であると判定する判定手段とを備えることを特
徴とする。ここで、排液と排液との時間間隔とは、排液
の終期と次の排液の始期との間隔、排液の始期同士の間
隔、排液の終期同士の間隔、排液の中間時期同士の間隔
など、およその排液と排液との時間間隔の指標となるも
のであれば何れの時間間隔でもよい。そして、排液時間
や、排液と排液との時間間隔は、ＰＬＣ（プログラマブ
ルロジックコントローラ）を用いて正確に測定できる。

【０００６】上記において、前記判定手段は、排液なし
の状態及び／又は排液が連続する状態が一定時間以上継
続した場合にも異常であると判定することが好ましい。

【０００７】一方、本発明のドレントラップの異常検出
方法は、ドレントラップのドレン排出流路にて排液の有
無を検知しながら、排液の有無に基づき排液時間及び／
又は排液と排液との時間間隔を順次演算してその時間が
設定した範囲から外れる場合に異常であると判定するこ
とを特徴とする。

【０００８】上記において、排液なしの状態及び／又は
排液が連続する状態が一定時間以上継続した場合にも異
常であると判定することが好ましい。

【０００９】［作用効果］本発明の異常検出装置及び異
常検出方法によると、ドレントラップが完全に故障する
前に排液時間及び／又は排液と排液との時間間隔が変化
する性質を利用して、これを検出・演算し設定範囲と比
較することで、簡易な装置構成により、ドレントラップ
が完全に故障する前の異常を検出することができる。つ
まり、ドレントラップが故障して閉塞状態（詰まった状
態）になる場合、その兆候として排液と排液との時間間
隔が徐々に短くなり、逆に排液時間は一般的に長くな
り、一方、ドレントラップが故障して開放状態になる場
合、その兆候として排液時間及び／又は排液と排液との
時間間隔が徐々に長くなり、逆に排液時間は一般的に短
くなり、本発明はこのような性質を利用するものであ
る。

【００１０】前記判定手段は、排液なしの状態及び／又
は排液が連続する状態が一定時間以上継続した場合にも
異常であると判定する場合、排液なしの状態及び／又は
排液が連続する状態が一定時間以上継続すると、排液時
間及び／又は排液と排液との時間間隔の演算も継続し、
時間間隔の演算結果を出力できない状態がつづくとこ
ろ、その時間が一定以上継続した場合にも異常であると
判定することにより、より確実かつ早期に異常に対応で
きるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のド
レントラップの異常検出装置の使用状態の一例を示す概
略構成図であり、図２は、本発明のドレントラップの異
常検出装置の一例を示す概略構成図である。

【００１２】図１は、本発明のドレントラップの異常検
出装置を低温精留分離による窒素製造装置に適用した例
である。この装置では、外気からの空気が空気圧縮機１
１で圧縮され、クーラー１２で常温まで冷却された後、
フィルター１３で粉塵が除去され、更に冷凍機１４で冷
却されて、凝縮した水分が水セパレーター１５で分離さ
れる。その後、ガス分が吸着装置１６に導入され、不純
物が予備精製された後、精留装置１７に導入され、精留
分離により窒素ガス等が製造される。

【００１３】その際、クーラー１２、フィルター１３、
及び水セパレーター１５には、取り入れた空気中の水分
が凝縮した凝縮水が溜まるため、これを排水するための
ドレントラップＤ１〜Ｄ３がそれぞれ設けられている。
ドレントラップＤ１〜Ｄ３は、水セパレーター１５等か
ら分離された凝縮水が一定以上溜まると、自動的にこれ
を排出する機能を有する。

【００１４】本発明のドレントラップの異常検出装置
は、図１〜図２に示すように、ドレントラップＤのドレ
ン排出流路４にて排液の有無を検知する検知手段１を備
える。図２に示す実施形態では、検知手段１が電気抵抗
の変化（即ち電極間の電流の変化）により排液の有無を
検知できる１対の電極である例を示す。このような電極
は、ドレン排出流路４の水平部分（位置Ｐ１）に設けて
もよく、垂直部分（位置Ｐ２）に設けてもよい。各々の
場合について、電極を配置した例を、図２（ｂ）と図２
（ｃ）に示す。具体的には、電極は２本あり、透明の接
手ブロックに先端がドレン水が触れられるように夫々貫
通穴に差込み、シール固定するなどすればよい。その位
置関係は、検知部分の配管径、排水量等によって適切な
検知位置を選ぶことにより検知精度をあげることが可能
である。

【００１５】通常、水は空気より抵抗値が小さいため、
排水があると電極間の電気抵抗が低くなり、これにより
排液の有無を検知することができる。このような方式
は、空気より抵抗値が小さい排液であれば、何れにも適
用できる。このような電気的な検知の他、フロートとリ
ミットスイッチなどを用いた機械式スイッチによる検知
や、光学センサを用いた光学的な検知、熱的な検知など
も採用することができる。

【００１６】なお、凝縮水は配管３を経てドレントラッ
プＤにトラップされた後、ドレン排出流路４を経て、ド
レン配管５に放出される。

【００１７】本発明のドレントラップの異常検出装置
は、図２に示すように、検知手段１からの信号に基づき
排液時間及び／又は排液と排液との時間間隔を演算して
その時間が設定した範囲から外れる場合に異常であると
判定する判定手段２を備える。異常との判定がなされる
と、音、光、異常表示などによる異常警報を発するな
ど、警報手段により異常状態を告知することができる。

【００１８】また、図３に示すように、既設の装置管理
用のオンラインシステムによって、管理者側に異常を告
知することも可能である。この例では、検知手段１を一
対の電極１ａを内蔵する継手１ｂと、増幅器１ｃとで構
成し、電極１ａ間に流れる電流を増幅器１ｃで増幅して
リレー回路で、オン−オフ信号として出力する。この信
号はＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）２
０を経て、ＴＥＬＦＬＯ（テレフロー；エア・リキード
社製リモート監視システム）２１に送られ、電話回線２
２を介して、管理者側のコンピュータ２３に送られる。
このコンピュータ２３は、検知手段１からの信号に基づ
き排液時間及び／又は排液と排液との時間間隔を演算し
てその時間が設定した範囲から外れる場合に異常である
と判定するためのプログラムを内蔵しており、これが判
定手段２として機能する。また、コンピュータ２３の表
示装置によって異常状態を告知することができる。この
ようなオンラインシステムを利用すると、遠隔で複数の
装置を集中監視している受信制御装置で監視できるの
で、管理者側は異常時にすぐに現場に急行することが出
来る。

【００１９】このようなＰＬＣを用いると±１０ｍｓｅ
ｃ以内の精度で時間測定が行えるので、比較的短い排液
の排出時間（約１．５秒）の変位状態も見逃すことなく
とらえることができる。

【００２０】ドレントラップＤからの排液状態をグラフ
に示すと、例えば図４のようになる。この図では、排液
の時間間隔を排液の終期と次の排液の始期との間隔とし
て図示している。この時間間隔のあいだ、ドレントラッ
プＤは配管３からの排液をトラップし、その後、短い時
間（排液時間）で排液を行う。このため排液が行われる
時間のみからは、ドレントラップＤの異常を検出するの
は通常困難をともなうように思われるが、前記のような
測定を行うことにより、この測定値もドレントラップの
故障検知に使用できることが判った。

【００２１】このような排液時間及び排液と排液との時
間間隔の演算は、例えば図５に示すフローチャートに従
って行うことができる。ステップＳ１でドレン（排液）
の検出があった場合にループを抜け、ステップＳ２で排
液の時間計算を開始する。ステップＳ３でドレン（排
液）の検出が無くなるまでループさせ、無くなった場合
にループを抜け、ステップＳ４で排液の時間計算を停止
し、ステップＳ５で排液に要した排液時間を記憶する。
その直後からステップＳ６で待機時間（排液の時間間
隔）の時間計算を開始し、ステップＳ７でプラントが定
常である旨の処理を行い、再びステップＳ１のループを
ドレンが検出されるまで繰り返す。このような基本的な
ルーチンを繰り返しながら、ステップＳ１のループを抜
けた後に、ステップＳ１０で待機時間（排液の時間間
隔）の時間計算を停止し、ステップＳ１１で待機時間を
記憶する。一方、ステップＳ７後には、記憶された待機
時間がステップＳ８で設定範囲外か否かを判定し、設定
範囲外になるとステップＳ９で異常の警報を行う。

【００２２】このフローチャートによると、例えばドレ
ントラップＤが故障して開放状態となった場合、ドレン
の検出が続くためステップＳ３のループを抜けられず、
正しい待機時間が出力できないので異常との判定ができ
ない。また、ドレントラップＤが故障して閉塞状態とな
った場合、ドレンの検出がない状態が続くためステップ
Ｓ１のループを抜けられない。

【００２３】そこで、判定手段２が、排液なしの状態及
び／又は排液が連続する状態が一定時間以上継続した場
合にも異常であると判定することで、より確実かつ早期
に異常との判定を行えるようになる。具体的には、例え
ばステップＳ６で待機時間の計算を開始したタイマー
が、予め設定した一定の時間以上であるか否かを判定す
るステップを設け、一定時間以上である場合にループを
抜けて、異常警報を行うようにすればよい。また、検知
手段１からの信号が一定時間以上一定であれば、排液な
しの状態及び／又は排液が連続する状態が一定時間以上
継続しているとの判定が可能である。窒素製造装置の制
御装置に入力される信号は、現場ＰＬＣではほぼ連続的
に十数ｍｓｅｃ毎に計測値を受信しているが、遠隔監視
側では例えば１分間隔で受信している場合、５分間同じ
値が続けば、完全閉塞と判断され、警報を発することが
できる。

【００２４】上記のような判定は、図６に示すような排
液の時間間隔の経時変化に応じて、次のように行われる
（排液時間の経時変化に関しても同様）。図６のケース
1)では、ドレントラップＤが故障して開放状態になるケ
ースであり、その兆候として排液の時間間隔が徐々に長
くなる。このケースでは、時間ｔ１で排液の時間間隔が
設定範囲を超えるため、完全に故障して開放状態になる
時間ｔ２よりかなり早い時間に、異常を検出することが
できる。なお、時間ｔ２以降で排液の時間間隔が一定と
なっているのは、ドレントラップＤが故障して開放状態
となりドレンの検出が続くため、ステップＳ３のループ
を抜けられず、新たに計算された時間間隔が出力されな
いためである。

【００２５】ケース2)では、ドレントラップＤが故障し
て閉塞状態になるケースであり、その兆候として排液の
時間間隔が徐々に短くなる。このケースでは、時間ｔ３
で排液の時間間隔が設定範囲未満となるため、完全に故
障して閉塞状態になる時間ｔ４よりかなり早い時間に、
異常を検出することができる。なお、時間ｔ４以降で排
液の時間間隔が一定となっているのは、ドレントラップ
Ｄが故障して閉塞状態となりドレンの無い状態が続くた
め、ステップＳ１のループを抜けられず、新たに計算さ
れた時間間隔が出力されないためである。

【００２６】ケース3)では、ドレントラップＤが故障し
て閉塞状態になるケースであって、時間間隔の短縮の十
分な兆候を示す前に完全に閉塞状態になるケースであ
る。このケースでは、排液の時間間隔が設定範囲未満と
なる前に、時間ｔ５で完全に閉塞状態になるため、前述
したように、判定手段２が、排液なしの状態及び／又は
排液が連続する状態が一定時間以上継続した場合にも異
常であると判定する必要がある。

【００２７】また、同様に排液の排液時間の異常の有無
によっても、ドレントラップの作動状態を検出可能であ
り、この方法を単独で利用しても本発明を実施すること
ができる。また、この方法を上記のケース1)〜3)のよう
な判定手法と組み合わせることにより、更に精度の高い
早期異常検出を行うことができる。

【００２８】本発明のドレントラップの異常検出方法
は、以上のような装置を用いて実施することができ、ド
レントラップのドレン排出流路にて排液の有無を検知し
ながら、排液の有無に基づき排液時間及び／又は排液と
排液との時間間隔を順次演算してその時間が設定した範
囲から外れる場合に異常であると判定するものである。
本発明は、特に、常時無人で運転されている低温精留分
離による窒素製造装置などに有効である。

【００２９】［他の実施形態］以下、本発明の他の実施
形態について説明する。 （１）前述の実施形態では、排液の時間間隔が設定した
範囲から外れるか否かを判定する際に、固定した設定範
囲を基準とする例を示したが、本発明では、当該設定範
囲を大気条件などに応じて、変動させてもよい。

【００３０】例えば、低温精留分離による窒素製造装置
のように、外気からの空気に含まれる水分が排液となる
場合、大気の湿度、温度、気温、などに応じて、ドレン
量が変化する場合がある。そのとき、例えば湿度の変化
に応じて、判定基準となる設定範囲を変動させることに
より、より精度の高い異常検出が行えるようになり、よ
り早くドレントラップの異常に対応することができる。

【００３１】（２）前述の実施形態では、本発明を低温
精留分離による窒素製造装置に適用する例を示したが、
本発明は、装置からの排液が一定以上溜まると、自動的
にこれを排出する機能を有するドレントラップを備える
装置であれば、何れの装置にも適用できる。

【００３２】（３）前述の実施形態では、１回でも排液
の時間間隔が設定範囲から外れると異常であると判定す
る例を示したが、本発明では、２回以上連続して、排液
の時間間隔が設定範囲から外れたときにだけ異常である
と判定してもよく、１回目に外れた時点から一定時間内
に再び排液の時間間隔が設定範囲から外れたときにだけ
異常であると判定してもよい。このような判定を行うこ
とにより、例えば検知手段が排液の有無を検知する際
に、排液ありの状態の検知ミスがあった場合でも、これ
を異常と判定することなく、装置の運転を継続すること
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のドレントラップの異常検出装置の使用
状態の一例を示す概略構成図

【図２】本発明のドレントラップの異常検出装置の一例
を示す概略構成図

【図３】本発明のドレントラップの異常検出装置の他の
例を示す概略構成図

【図４】ドレントラップからの排液状態を示すグラフ

【図５】排液の時間間隔に関する演算の一例を示すフロ
ーチャート

【図６】排液の時間間隔の経時変化の例を模式的に示す
グラフ

【符号の説明】

１ 検知手段 ２ 判定手段 ４ ドレン排出流路 Ｄ ドレントラップ Ｄ１〜Ｄ３ ドレントラップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドレントラップのドレン排出流路にて排
   液の有無を検知する検知手段と、その検知手段からの信
   号に基づき排液時間及び／又は排液と排液との時間間隔
   を演算してその時間が設定した範囲から外れる場合に異
   常であると判定する判定手段とを備えるドレントラップ
   の異常検出装置。
2. 【請求項２】 前記判定手段は、排液なしの状態及び／
   又は排液が連続する状態が一定時間以上継続した場合に
   も異常であると判定する請求項１記載のドレントラップ
   の異常検出装置。
3. 【請求項３】 ドレントラップのドレン排出流路にて排
   液の有無を検知しながら、排液の有無に基づき排液時間
   及び／又は排液と排液との時間間隔を順次演算してその
   時間が設定した範囲から外れる場合に異常であると判定
   するドレントラップの異常検出方法。
4. 【請求項４】 更に、排液なしの状態及び／又は排液が
   連続する状態が一定時間以上継続した場合にも異常であ
   ると判定する請求項３記載のドレントラップの異常検出
   方法。