JP2020007920A - 液体ポンプの異常検出装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体ポンプの異常検出に必要な構成を簡素化する。【解決手段】異常検出装置は、液体ポンプ１から吐出される液体の流量計測値が流量設定値と一致するようにバルブ３を制御する流量フィードバック制御の基準流量設定値を予め記憶する基準設定値記憶部５と、流量設定値が基準流量設定値のときに、流量計測値が基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内で整定しているかどうかを判定する整定状態検出部６と、流量計測値が整定状態と判定されたときに、この整定状態の流量計測値に基づいて、液体ポンプ１が正常かどうかを判定する脈動診断部７とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、液体ポンプの故障診断を行なう異常検出装置および方法に関するものである。

液圧ポンプから流出する作動油の圧力の脈動周波数を解析し、液圧ポンプの単位時間当たりの回転数を検出し、検出された回転数と脈動周波数の解析結果とを用いて、液圧ポンプの回転周波数の成分を抽出し、抽出された液圧ポンプの回転周波数の成分が正常値か否かを判定することにより、液圧ポンプの異常を検出する方法が開示されている（特許文献１）。

さらに、液圧ポンプから流出する油の圧力値と油の圧力値が検出された際の液圧ポンプ２の回転位相とを検出し、検出された油の圧力値と液圧ポンプの回転位相との関係をモデル化することにより脈動波形を抽出し、液圧ポンプの回転速度のばらつきの影響を受けることなく、液圧ポンプの故障診断を行なう方法が開示されている（特許文献２）。

特許文献１、特許文献２に開示された技術では、専門性の高い手順や機能を要するため、想定どおりに故障診断できないときに、対応できるオペレータが限定されるという問題があった。したがって、より簡素化された劣化診断技術が必要とされており、改善が求められている。

特開２０１３−１７０５０９号公報 特開２０１６−０５３３０８号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、液体ポンプの異常検出に必要な構成を簡素化することができる異常検出装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の液体ポンプの異常検出装置は、液体ポンプから吐出される液体の流量計測値が流量設定値と一致するようにバルブを制御する流量フィードバック制御の基準流量設定値を予め記憶するように構成された基準設定値記憶部と、前記流量設定値が前記基準流量設定値のときに、前記流量計測値が前記基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内で整定しているかどうかを判定するように構成された整定状態検出部と、前記流量計測値が整定状態と判定されたときに、この整定状態の流量計測値に基づいて、前記液体ポンプが正常かどうかを判定するように構成された診断部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の液体ポンプの異常検出装置の１構成例において、前記基準設定値記憶部は、前記基準流量設定値と共に、前記バルブの開度の基準範囲を予め記憶し、前記整定状態検出部は、前記流量設定値が前記基準流量設定値のときに、前記流量計測値が前記基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内で、かつ前記バルブの開度が前記基準範囲内のときに、前記流量計測値が整定状態と判定することを特徴とするものである。
また、本発明の液体ポンプの異常検出装置の１構成例において、前記診断部は、前記整定状態の流量計測値の時系列データと、前記液体ポンプが正常な状態で前記基準流量設定値で整定している場合の過去の流量計測値の時系列データであるテンプレートとに基づいて、前記液体ポンプが正常かどうかを判定することを特徴とするものである。
また、本発明の液体ポンプの異常検出装置の１構成例において、前記診断部は、前記整定状態の流量計測値の時系列データと、前記液体ポンプが正常な状態で前記基準流量設定値で整定していて、かつ前記バルブの開度が前記基準範囲内の場合の過去の流量計測値の時系列データであるテンプレートとに基づいて、前記液体ポンプが正常かどうかを判定することを特徴とするものである。

また、本発明の液体ポンプの異常検出装置の１構成例は、オペレータあるいは上位機器から、流量誤差の発生を許容する暫定調整モードに切り替えるよう指示があったときに、前記流量計測値を前記流量設定値と一致させる通常モードから前記暫定調整モードに診断モードを切り替えるように構成されたモード設定部と、診断モードが前記暫定調整モードに切り替わったときに、前記流量設定値が前記基準流量設定値で、前記流量計測値が前記基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内であり、かつ前記バルブの開度が前記基準範囲から外れているときに、前記流量設定値が前記基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内にあることを前提条件として、前記流量設定値を、前記バルブの開度が前記基準範囲に近づく方向に変更するように構成された流量設定値変更部と、オペレータあるいは上位機器から前記暫定調整モードを解除するよう指示があったとき、あるいは前記流量設定値を変更するよう指示があったときに、前記診断モードを前記通常モードに切り替えるように構成されたモード解除部とをさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の液体ポンプの異常検出装置の１構成例は、予め規定されたタイミングになったときに、前記流量設定値に対する前記流量計測値の偏差を検出するよう前記整定状態検出部に対して指示を出すように構成された実行管理部と、前記整定状態検出部によって検出された、前記流量設定値に対する前記流量計測値の偏差の履歴を提示するように構成された履歴情報提示部と、前記流量設定値に対する前記流量計測値の偏差の絶対値が規定量以上になったときに、アラームを出力するように構成されたアラーム出力部とをさらに備えることを特徴とするものである。

また、本発明の液体ポンプの異常検出装置の１構成例において、前記診断部は、前記整定状態の流量計測値の時系列データを取得するように構成された流量計測値取得部と、前記テンプレートを予め記憶するように構成されたテンプレート記憶部と、前記流量計測値取得部によって取得された流量計測値の所定の脈動のタイミングと前記テンプレートとして記憶されている流量計測値の脈動のタイミングとが一致するように、前記流量計測値取得部によって取得された流量計測値の時系列データの時刻を前記テンプレートと合わせるタイミング調整を行なうように構成されたタイミング調整部と、前記テンプレートとして記憶されている流量計測値の時系列データから前記タイミング調整後の流量計測値の時系列データを同一の時刻毎に減算するように構成された減算処理部と、この減算処理部の減算結果の絶対値を累積した値を算出するように構成された累積処理部と、この累積処理部によって算出された累積値が閾値を超えた場合に、前記液体ポンプに異常が発生していると判定するように構成された判定部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の液体ポンプの異常検出方法は、液体ポンプから吐出される液体の流量計測値が流量設定値と一致するようにバルブを制御する流量フィードバック制御系において、前記流量設定値が基準流量設定値のときに、前記流量計測値が前記基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内で整定しているかどうかを判定する第１のステップと、前記流量計測値が整定状態と判定されたときに、この整定状態の流量計測値に基づいて、前記液体ポンプが正常かどうかを判定する第２のステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、流量設定値が基準流量設定値のときに、流量計測値が基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内で整定しているかどうかを判定し、流量計測値が整定状態と判定されたときに、この整定状態の流量計測値に基づいて、液体ポンプが正常かどうかを判定することにより、液体ポンプの異常検出に必要な構成を簡素化することができる。

図１は、本発明の第１の実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の動作を説明するフローチャートである。 図３は、液体ポンプが正常な状態の場合の流量計測値の時系列データを示す図である。 図４は、異常な脈動が発生しているときの流量計測値の時系列データの例を示す図である。 図５は、本発明の第１の実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の脈動診断部の構成例を示すブロック図である。 図６は、本発明の第１の実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の脈動診断部の診断処理を説明するフローチャートである。 図７は、テンプレートとして登録されている流量計測値の時系列データからタイミング調整後の流量計測値の時系列データを減算した例を示す図である。 図８は、流量計測値の減算結果の絶対値を累積した例を示す図である。 図９は、異常な脈動が発生しているときの流量計測値の時系列データの別の例を示す図である。 図１０は、テンプレートとして登録されている流量計測値の時系列データからタイミング調整後の流量計測値の時系列データを減算した別の例を示す図である。 図１１は、流量計測値の減算結果の絶対値を累積した別の例を示す図である。 図１２は、本発明の第２の実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の構成を示すブロック図である。 図１３は、本発明の第２の実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の流量設定値変更部と診断実行モード設定部と診断実行モード解除部の動作を説明するフローチャートである。 図１４は、本発明の第３の実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の構成を示すブロック図である。 図１５は、本発明の第３の実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の実行管理部と履歴情報提示部とアラーム出力部の動作を説明するフローチャートである。 図１６は、本発明の第１〜第３の実施例に係る液体ポンプの異常検出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。

［発明の原理１］
発明者は、ポンプの回転速度について再現性のよい状態を診断対象として限定することで、回転速度のばらつきの影響の低減を簡素化できることに着眼した。具体的には、フィードバック制御によって管理されている状態を診断対象として利用できる。

ポンプ圧力はフィードバック制御の対象になることはなく、流量が制御対象になるので、流量安定時に診断を実行するのが好ましい。この場合、回転速度のばらつきの影響を低減させるためのモデル化の作業ステップや特に高度な演算部などは不要になるので、診断に必要な構成を簡素化できる。例えば流量フィードバック制御の、予め特定された基準状態（基準流量設定値）近傍で流量が安定している状態を抽出し、その状態において脈動を評価する。流量フィードバック制御のバルブ開度も、基準状態の条件として取り込むと、さらに好適である。

［発明の原理２］
バルブ開度も基準状態の条件として取り込む場合において、流量が基準範囲に対して余裕があり、かつバルブ開度が基準範囲から外れるときには、バルブ開度が基準範囲に近づくように流量設定値を基準範囲のぎりぎりに暫定調整し、診断を実行する。これにより、再現性が得られ易くなる。

［発明の原理３］
定期的にポンプの劣化診断を実行し、診断結果を例えば上位側機器に送信し、診断結果を上位側機器でモニタリングすることにより、ポンプの状態変化（異常発生など）を検出することが期待できる。

［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。本実施例は、上記の発明の原理１に対応する実施例である。図１は本実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の構成を示すブロック図である。液体ポンプの異常検出装置は、液体ポンプ１から吐出される液体の流量を計測する流量計２と、液体の流量を調節するバルブ３と、液体の流量計測値が流量設定値と一致するようにバルブ３を制御する流量フィードバック制御を行なう流量フィードバック制御部４と、流量フィードバック制御の基準流量設定値を予め記憶する基準設定値記憶部５と、流量設定値が基準流量設定値のときに、流量計測値が基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内で整定しているかどうかを判定する整定状態検出部６と、流量計測値が整定状態と判定されたときに、この整定状態の流量計測値に基づいて、液体ポンプが１が正常かどうかを判定する脈動診断部７とを備えている。

図２は本実施例の液体ポンプの異常検出装置の動作を説明するフローチャートである。流量計２とバルブ３と流量フィードバック制御部４とは、流量フィードバック制御系を構成している。流量フィードバック制御部４は、流量計２によって計測された流量計測値ＰＶと流量設定値ＳＰとに基づく流量フィードバック制御を行う。具体的には、流量フィードバック制御部４は、流量計測値ＰＶと流量設定値ＳＰとが一致するようにバルブ３を制御する。

基準設定値記憶部５には、流量フィードバック制御の基準流量設定値ＳＰｒｅｆが予め登録されている。基準流量設定値ＳＰｒｅｆは、基準流量制御の実稼働中に頻繁に設定される流量設定値であることが好ましい。また、脈動が大きくなっても、脈動による流量が計測レンジを超えないように、計測レンジに対して余裕のある流量設定値であることが好ましい。
整定状態検出部６は、オペレータあるいは図示しない上位機器から指定されている現在の流量設定値ＳＰが基準流量設定値ＳＰｒｅｆで、かつ一定の整定判定時間中に流量計測値ＰＶが基準流量設定値ＳＰｒｅｆを中心とする所定の許容誤差範囲（ＳＰｒｅｆ±α、αは偏差）内に入っている時間の割合が予め規定された時間率閾値以上のときに、流量計測値ＰＶが整定状態と判定する（図２ステップＳ１００においてＹＥＳ）。

脈動診断部７は、流量計測値ＰＶが整定状態と判定されたときに、この整定中の流量計測値ＰＶの時系列データを抽出し（図２ステップＳ１０１）、抽出した流量計測値ＰＶの時系列データと、液体ポンプ１が正常な状態で基準流量設定値ＳＰｒｅｆで流量計測値ＰＶが整定している場合の過去の流量計測値ＰＶの時系列データであるテンプレートとに基づいて、液体ポンプ１が正常かどうかを診断する（図２ステップＳ１０２）。

異常検出装置は、液体ポンプ１の運転中に、以上のような診断動作を例えばオペレータから動作停止の指示があるまで繰り返し行なう。
次に、脈動診断部７による診断方法の具体例を図３、図４、図７〜図１１を用いて説明する。図３、図４、図７〜図１１は、いずれも、理解を容易にするために、流量計測値ＰＶに現れる脈動を極端に表現したものである。以下の例は、あくまでも診断方法の１例であり、本発明は以下の方法に限定されるものではない。

図３は、脈動診断部７にテンプレートとして予め登録されている、液体ポンプ１が正常な状態の場合の過去の流量計測値ＰＶの時系列データを示す図である。図３の例では、基準流量設定値ＳＰｒｅｆ＝１５．０ｍＬ／ｍｉｎ．で流量計測値ＰＶが整定している場合の時系列データを示している。

［診断例１］
図４は、異常な脈動が発生しているときの流量計測値ＰＶの時系列データの例を示す図である。図４の例は、流量計測値ＰＶに脈動が発生している周期が図３と異なっている例である。

図５は脈動診断部７の構成例を示すブロック図、図６は脈動診断部７のステップＳ１０２の診断処理の詳細を説明するフローチャートである。脈動診断部７は、整定状態の流量計測値の時系列データを取得する流量計測値取得部７０と、テンプレートを予め記憶するテンプレート記憶部７１と、流量計測値取得部７０によって取得された流量計測値ＰＶの所定の脈動のタイミングとテンプレートとして記憶されている流量計測値ＰＶの脈動のタイミングとが一致するように、流量計測値取得部７０によって取得された流量計測値ＰＶの時系列データの時刻をテンプレートと合わせるタイミング調整を行なうタイミング調整部７２と、テンプレートとして記憶されている流量計測値ＰＶの時系列データからタイミング調整後の流量計測値ＰＶの時系列データを同一の時刻毎に減算する減算処理部７３と、減算処理部７３の減算結果の絶対値を累積した値を算出する累積処理部７４と、判定のための閾値を予め記憶する閾値記憶部７５と、累積処理部７４によって算出された累積値が閾値を超えた場合に、液体ポンプ１に異常が発生していると判定する判定部７６とから構成される。

まず、脈動診断部７の流量計測値取得部７０は、上記のとおり、流量計測値ＰＶが整定状態と判定されたときに、この整定中の流量計測値ＰＶの時系列データを取得する（ステップＳ１０１）。

次に、脈動診断部７のタイミング調整部７２は、流量計測値取得部７０によって取得された流量計測値ＰＶの所定の脈動のタイミングとテンプレート記憶部７１にテンプレートとして予め登録されている流量計測値ＰＶの脈動のタイミングとが一致するように、流量計測値取得部７０によって取得された流量計測値ＰＶの時系列データを時間軸に沿ってずらした上でテンプレートと時刻を合わせるタイミング調整を行なう（図６ステップＳ２００）。

このようなタイミング調整を実際に行なうためには、タイミング調整部７２は、流量計測値取得部７０によって取得された流量計測値ＰＶの所定の脈動（例えば取得された時系列データにおいて最初に出現した脈動）のピークのタイミングを検出し、このピークのタイミングがテンプレートとして予め登録されている流量計測値ＰＶの脈動のピークのタイミングと一致するように、流量計測値取得部７０によって取得された流量計測値ＰＶの時系列データを時間軸にそってずらすようにすればよい。

そして、タイミング調整部７２は、テンプレートの開始時刻（診断期間の開始時刻）０ｓｅｃ．からテンプレートの終了時刻（診断期間の終了時刻）２００ｓｅｃ．まで同期するように、流量計測値取得部７０によって取得された流量計測値ＰＶの時系列データの時刻情報をテンプレートに合わせる。
上記の図４の例では、図３に示したテンプレートと同じ時刻２０ｓｅｃ．で流量計測値ＰＶに最初の脈動が現れるようにタイミング調整した後の時系列データを示している。

続いて、脈動診断部７の減算処理部７３は、テンプレートとして予め登録されている流量計測値ＰＶの時系列データからタイミング調整後の流量計測値ＰＶの時系列データを同一の時刻毎に減算する（図６ステップＳ２０１）。
図７は、テンプレートとして登録されている流量計測値ＰＶの時系列データからタイミング調整後の流量計測値ＰＶの時系列データを減算した結果、すなわち図３の時系列データから図４の時系列データを減算した結果を示している。

次に、脈動診断部７の累積処理部７４は、テンプレートの開始時刻（診断期間の開始時刻）０ｓｅｃ．からテンプレートの終了時刻（診断期間の終了時刻）２００ｓｅｃ．まで、減算処理部７３の減算結果の絶対値を累積した値を算出する（図６ステップＳ２０２）。図８は、図７に示した減算結果の絶対値を累積した値を示している。

脈動診断部７の判定部７６は、０ｓｅｃ．から２００ｓｅｃ．までの診断期間中に、累積処理部７４によって算出された累積値が閾値記憶部７５に予め登録された閾値（例えば３５．０ｍＬ／ｍｉｎ．）を超えた場合（図６ステップＳ２０３においてＹＥＳ）、液体ポンプ１に異常が発生していると判定し（図６ステップＳ２０４）、診断期間中の累積値が閾値以下の場合（ステップＳ２０３においてＮＯ）、液体ポンプ１は正常であると判定する（図６ステップＳ２０５）。図８の例では、診断期間の途中で累積値が閾値３５．０ｍＬ／ｍｉｎ．を超えるため、液体ポンプ１に異常が発生していると判定される。以上で、脈動診断部７の処理が終了する。

［診断例２］
次に、別の診断例について説明する。図９は、異常な脈動が発生しているときの流量計測値ＰＶの時系列データの別の例を示す図である。図９の例は、脈動の発生する大きさが図３と異なっている例である。

脈動診断部７のタイミング調整部７２は、上記で説明したタイミング調整を行なう（図６ステップＳ２００）。図９の例は、図３に示したテンプレートと同じ時刻２０ｓｅｃ．で流量計測値ＰＶに最初の脈動が現れるようにタイミング調整した後の時系列データを示している。

続いて、脈動診断部７の減算処理部７３は、上記で説明した減算処理を行なう（図６ステップＳ２０１）。図１０は、テンプレートとして登録されている流量計測値ＰＶの時系列データからタイミング調整後の流量計測値ＰＶの時系列データを減算した結果、すなわち図３の時系列データから図９の時系列データを減算した結果を示している。

脈動診断部７の累積処理部７４は、上記で説明した累積処理を行なう（図６ステップＳ２０２）。図１１は、図１０に示した減算結果の絶対値を累積した値を示している。
脈動診断部７の判定部７６は、上記で説明した判定処理を行なう（図６ステップＳ２０３〜Ｓ２０５）。図１１の例では、診断期間の終了時刻付近で累積値が閾値３５．０ｍＬ／ｍｉｎ．を超えるため、液体ポンプ１に異常が発生していると判定される。以上で、脈動診断部７の処理が終了する。

こうして、本実施例では、液体ポンプ１の異常検出に必要な構成を簡素化することができる。液体ポンプから吐出される液体の圧力の脈動周波数を時間軸で解析する場合、圧力を検出する際の液体ポンプの回転速度が常に一定でなければ、圧力の脈動と時間軸との関係にずれが生じてしまう。特許文献２に開示された技術では、このような液体ポンプの回転速度のばらつきの影響を回避するために、液体の圧力値と液体ポンプの回転位相との関係をモデル化しているが、モデル化に伴って装置の構成が複雑になる。一方、本実施例では、このようなモデル化が不要になるので、異常検出に必要な構成を簡素化できる。

なお、上記の診断例１、２では、基準流量設定値ＳＰｒｅｆ＝１５．０ｍＬ／ｍｉｎ．で流量計測値ＰＶが整定している場合に、液体ポンプ１の回転状態が正常なテンプレートを作成したときとほぼ同等の状態に再現されていることを前提にしている。より好ましくは、バルブ３の開度が基準範囲（例えば、開度３５％〜４０％）にあるか否かも、整定状態検出の指標として採用するべきである。

すなわち、整定状態検出部６は、現在の流量設定値ＳＰが基準流量設定値ＳＰｒｅｆで、一定の整定判定時間中に流量計測値ＰＶが基準流量設定値ＳＰｒｅｆを中心とする所定の許容誤差範囲内に入っている時間の割合が予め規定された時間率閾値以上であり、かつこの整定判定時間中にバルブ３の開度が基準範囲内に入っている時間の割合が時間率閾値以上のときに、流量計測値ＰＶが整定状態と判定すればよい（ステップＳ１００においてＹＥＳ）。バルブ開度の基準範囲は、基準設定値記憶部５に予め登録しておくようにすればよい。また、テンプレートについては、液体ポンプ１が正常な状態で基準流量設定値ＳＰｒｅｆで流量計測値ＰＶが整定していて、同時にバルブ３の開度が基準範囲内の場合の流量計測値ＰＶの時系列データを、テンプレートとすればよい。

［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。本実施例は、上記の発明の原理２に対応する実施例である。図１２は本実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の異常検出装置は、流量計２と、バルブ３と、流量フィードバック制御部４と、基準設定値記憶部５と、整定状態検出部６と、脈動診断部７と、診断モードが暫定調整モードに切り替わったときに、流量設定値ＳＰが基準流量設定値ＳＰｒｅｆで、流量計測値ＰＶが基準流量設定値ＳＰｒｅｆを中心とする許容誤差範囲内であり、かつバルブ３の開度が基準範囲から外れているときに、流量設定値ＳＰが基準流量設定値ＳＰｒｅｆを中心とする許容誤差範囲内にあることを前提条件として、流量設定値ＳＰを、バルブ３の開度が基準範囲に近づく方向に変更する流量設定値変更部８と、オペレータあるいは上位機器から暫定調整モードに切り替えるよう指示があったときに、通常モードから暫定調整モードに診断モードを切り替える診断実行モード設定部９と、オペレータあるいは上位機器から暫定調整モードを解除するよう指示があったとき、あるいは流量設定値ＳＰを変更するよう指示があったときに、診断モードを通常モードに切り替える診断実行モード解除部１０とを備えている。

図１３は流量設定値変更部８と診断実行モード設定部９と診断実行モード解除部１０の動作を説明するフローチャートである。
診断実行モード設定部９は、オペレータあるいは図示しない上位機器から、流量誤差の発生を許容する暫定調整モードに切り替えるよう指示があったときに（図１３ステップＳ３００においてＹＥＳ）、流量誤差の発生を抑える通常モードから暫定調整モードに診断モードを切り替える（図１３ステップＳ３０１）。

なお、通常モードとは、第１の実施例で説明した動作を行なうモードであり、オペレータあるいは上位機器から指定されている流量設定値ＳＰに従って流量フィードバック制御が実施されている状態で液体ポンプ１の診断を行なうモードである。

流量設定値変更部８は、診断モードが暫定調整モードに切り替わったときに、オペレータあるいは上位機器から指定されている現在の流量設定値ＳＰが基準流量設定値ＳＰｒｅｆで（図１３ステップＳ３０２においてＹＥＳ）、流量計測値ＰＶが基準流量設定値ＳＰｒｅｆを中心とする所定の許容誤差範囲（ＳＰｒｅｆ±α）内であり（図１３ステップＳ３０３においてＹＥＳ）、かつバルブ３の開度が基準範囲から外れているときに（図１３ステップＳ３０４においてＹＥＳ）、流量設定値ＳＰが基準流量設定値ＳＰｒｅｆを中心とする許容誤差範囲（ＳＰｒｅｆ±α）内にあることを前提条件として、流量設定値ＳＰを、バルブ３の開度が基準範囲に近づく方向に所定幅だけ変更する（図１３ステップＳ３０５）。

こうして、オペレータあるいは上位機器から指定された基準流量設定値ＳＰｒｅｆを中心とする許容誤差範囲（ＳＰｒｅｆ±α）内にあることを前提条件として、バルブ３の開度が基準範囲に近づく方向に流量設定値ＳＰを変更していく。このように、流量設定値ＳＰを暫定的に調整することで、バルブ３の開度を基準範囲に近づけることができ、テンプレートが得られたときの状況に近づけることができるので、より適切な診断を実行することができる。

次に、診断実行モード解除部１０は、オペレータあるいは上位機器から暫定調整モードを解除するよう指示があったとき、あるいは流量設定値ＳＰを変更するよう指示があったときに（図１３ステップＳ３０６においてＹＥＳ）、診断モードを通常モードに切り替える（図１３ステップＳ３０７）。

流量設定値変更部８は、オペレータあるいは上位機器から暫定調整モードを解除するよう指示があり、ステップＳ３０５の処理で流量設定値ＳＰを変更していた場合には、流量設定値ＳＰを変更前の基準流量設定値ＳＰｒｅｆに戻す（図１３ステップＳ３０８）。また、流量設定値変更部８は、流量設定値ＳＰを変更するよう指示があった場合には、流量設定値ＳＰをオペレータあるいは上位機器から指定された値に変更する（ステップＳ３０８）。

以下に、本実施例の暫定調整方法の例を示す。ただし、あくまでも暫定調整方法の１例であり、以下の方法に限られない。
例えば、基準流量設定値ＳＰｒｅｆが１５．０ｍＬ／ｍｉｎ．であり、バルブ３の開度が基準範囲が３５％〜４０％であるとする。また、基準流量設定値ＳＰｒｅｆ近傍の許容誤差範囲（ＳＰｒｅｆ±α）が１４．５ｍＬ／ｍｉｎ．〜１５．５ｍＬ／ｍｉｎ．であるとする（すなわち、α＝０．５ｍＬ／ｍｉｎ．）。

上記の前提において、流量設定値ＳＰ＝ＳＰｒｅｆ＝１５．０ｍＬ／ｍｉｎ．に対し、脈動の影響を受けてないときの流量計測値ＰＶが１５．０ｍＬ／ｍｉｎ．になっていて、バルブ３の開度が概ね３２％であったとする。暫定調整モードに切り替わると、意図的に流量誤差を発生させてよいモードとなるので、流量設定値変更部８は、バルブ３の開度が基準範囲に近づくように（バルブ３の開度が大きくなるように）、流量設定値ＳＰを例えば１５．３ｍＬ／ｍｉｎ．に暫定的に変更する。これに伴いバルブ３の開度が３５％になれば、基準範囲内となるので、より適切な脈動診断が実行できる。

［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、上記の発明の原理３に対応する実施例である。図１４は本実施例に係る液体ポンプの異常検出装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の異常検出装置は、流量計２と、バルブ３と、流量フィードバック制御部４と、基準設定値記憶部５と、整定状態検出部６と、脈動診断部７と、予め規定されたタイミングになったときに、流量設定値ＳＰに対する流量計測値ＰＶの偏差を検出するよう整定状態検出部６に対して指示を出す実行管理部１１と、整定状態検出部６によって検出された、流量設定値ＳＰに対する流量計測値ＰＶの偏差の履歴を提示する履歴情報提示部１２と、流量設定値ＳＰに対する流量計測値ＰＶの偏差の絶対値が規定量以上になったときに、アラームを出力するアラーム出力部１３とを備えている。

図１５は実行管理部１１と履歴情報提示部１２とアラーム出力部１３の動作を説明するフローチャートである。
実行管理部１１は、予め規定されたタイミングになったときに（図１５ステップＳ４００においてＹＥＳ）、整定状態検出、すなわち流量設定値ＳＰに対する流量計測値ＰＶの偏差を検出するよう整定状態検出部６に対して指示を出す（図１５ステップＳ４０１）。

履歴情報提示部１２は、整定状態検出部６によって検出された、流量設定値ＳＰに対する流量計測値ＰＶの偏差の履歴をオペレータに対して提示する（図１５ステップＳ４０２）。

アラーム出力部１３は、流量設定値ＳＰに対する流量計測値ＰＶの偏差の絶対値が規定量以上になったときに（図１５ステップＳ４０３においてＹＥＳ）、アラームを出力する（図１５ステップＳ４０４）。アラームの出力方法としては、例えばアラーム発生を知らせるメッセージを表示したり、ＬＥＤなどを点灯させたり、アラーム発生を知らせる情報を上位機器に送信したりする等の方法がある。

こうして、例えばオペレータから動作終了の指示があるまで（図１５ステップＳ４０５においてＹＥＳ）、ステップＳ４０１〜Ｓ４０４の処理が定期的に行われる。
なお、本実施例では、実行管理部１１と履歴情報提示部１２とアラーム出力部１３とを第１の実施例に適用した例で説明しているが、第２の実施例に適用するようにしてもよい。

第１〜第３の実施例の異常検出装置のうち少なくとも基準設定値記憶部５と整定状態検出部６と脈動診断部７と流量設定値変更部８と診断実行モード設定部９と診断実行モード解除部１０と実行管理部１１と履歴情報提示部１２とアラーム出力部１３とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、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１６に示す。コンピュータは、ＣＰＵ２００と、記憶装置２０１と、インターフェース装置（以下、Ｉ／Ｆと略する）２０２とを備えている。Ｉ／Ｆ２０２には、流量計２と流量フィードバック制御部４とが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の異常検出方法を実現させるためのプログラムは記憶装置２０１に格納される。ＣＰＵ２００は、記憶装置２０１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。また、流量フィードバック制御部４（コントローラ）についても、周知のとおりコンピュータとプログラムによって実現することができる。

本発明は、液体ポンプの故障診断を行なう技術に適用することができる。

１…液体ポンプ、２…流量計、３…バルブ、４…流量フィードバック制御部、５…基準設定値記憶部、６…整定状態検出部、７…脈動診断部、８…流量設定値変更部、９…診断実行モード設定部、１０…診断実行モード解除部、１１…実行管理部、１２…履歴情報提示部、１３…アラーム出力部、７０…流量計測値取得部、７１…テンプレート記憶部、７２…タイミング調整部、７３…減算処理部、７４…累積処理部、７５…閾値記憶部、７６…判定部。

Claims (8)

1. 液体ポンプから吐出される液体の流量計測値が流量設定値と一致するようにバルブを制御する流量フィードバック制御の基準流量設定値を予め記憶するように構成された基準設定値記憶部と、
   前記流量設定値が前記基準流量設定値のときに、前記流量計測値が前記基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内で整定しているかどうかを判定するように構成された整定状態検出部と、
   前記流量計測値が整定状態と判定されたときに、この整定状態の流量計測値に基づいて、前記液体ポンプが正常かどうかを判定するように構成された診断部とを備えることを特徴とする液体ポンプの異常検出装置。
2. 請求項１記載の液体ポンプの異常検出装置において、
   前記基準設定値記憶部は、前記基準流量設定値と共に、前記バルブの開度の基準範囲を予め記憶し、
   前記整定状態検出部は、前記流量設定値が前記基準流量設定値のときに、前記流量計測値が前記基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内で、かつ前記バルブの開度が前記基準範囲内のときに、前記流量計測値が整定状態と判定することを特徴とする液体ポンプの異常検出装置。
3. 請求項１記載の液体ポンプの異常検出装置において、
   前記診断部は、前記整定状態の流量計測値の時系列データと、前記液体ポンプが正常な状態で前記基準流量設定値で整定している場合の過去の流量計測値の時系列データであるテンプレートとに基づいて、前記液体ポンプが正常かどうかを判定することを特徴とする液体ポンプの異常検出装置。
4. 請求項２記載の液体ポンプの異常検出装置において、
   前記診断部は、前記整定状態の流量計測値の時系列データと、前記液体ポンプが正常な状態で前記基準流量設定値で整定していて、かつ前記バルブの開度が前記基準範囲内の場合の過去の流量計測値の時系列データであるテンプレートとに基づいて、前記液体ポンプが正常かどうかを判定することを特徴とする液体ポンプの異常検出装置。
5. 請求項２または４記載の液体ポンプの異常検出装置において、
   オペレータあるいは上位機器から、流量誤差の発生を許容する暫定調整モードに切り替えるよう指示があったときに、前記流量計測値を前記流量設定値と一致させる通常モードから前記暫定調整モードに診断モードを切り替えるように構成されたモード設定部と、
   診断モードが前記暫定調整モードに切り替わったときに、前記流量設定値が前記基準流量設定値で、前記流量計測値が前記基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内であり、かつ前記バルブの開度が前記基準範囲から外れているときに、前記流量設定値が前記基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内にあることを前提条件として、前記流量設定値を、前記バルブの開度が前記基準範囲に近づく方向に変更するように構成された流量設定値変更部と、
   オペレータあるいは上位機器から前記暫定調整モードを解除するよう指示があったとき、あるいは前記流量設定値を変更するよう指示があったときに、前記診断モードを前記通常モードに切り替えるように構成されたモード解除部とをさらに備えることを特徴とする液体ポンプの異常検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体ポンプの異常検出装置において、
   予め規定されたタイミングになったときに、前記流量設定値に対する前記流量計測値の偏差を検出するよう前記整定状態検出部に対して指示を出すように構成された実行管理部と、
   前記整定状態検出部によって検出された、前記流量設定値に対する前記流量計測値の偏差の履歴を提示するように構成された履歴情報提示部と、
   前記流量設定値に対する前記流量計測値の偏差の絶対値が規定量以上になったときに、アラームを出力するように構成されたアラーム出力部とをさらに備えることを特徴とする液体ポンプの異常検出装置。
7. 請求項３または４記載の液体ポンプの異常検出装置において、
   前記診断部は、
   前記整定状態の流量計測値の時系列データを取得するように構成された流量計測値取得部と、
   前記テンプレートを予め記憶するように構成されたテンプレート記憶部と、
   前記流量計測値取得部によって取得された流量計測値の所定の脈動のタイミングと前記テンプレートとして記憶されている流量計測値の脈動のタイミングとが一致するように、前記流量計測値取得部によって取得された流量計測値の時系列データの時刻を前記テンプレートと合わせるタイミング調整を行なうように構成されたタイミング調整部と、
   前記テンプレートとして記憶されている流量計測値の時系列データから前記タイミング調整後の流量計測値の時系列データを同一の時刻毎に減算するように構成された減算処理部と、
   この減算処理部の減算結果の絶対値を累積した値を算出するように構成された累積処理部と、
   この累積処理部によって算出された累積値が閾値を超えた場合に、前記液体ポンプに異常が発生していると判定するように構成された判定部とを備えることを特徴とする液体ポンプの異常検出装置。
8. 液体ポンプから吐出される液体の流量計測値が流量設定値と一致するようにバルブを制御する流量フィードバック制御系において、前記流量設定値が基準流量設定値のときに、前記流量計測値が前記基準流量設定値を中心とする許容誤差範囲内で整定しているかどうかを判定する第１のステップと、
   前記流量計測値が整定状態と判定されたときに、この整定状態の流量計測値に基づいて、前記液体ポンプが正常かどうかを判定する第２のステップとを含むことを特徴とする液体ポンプの異常検出方法。