JPH0337541A - 弁および管のリーク原因判別方法およびその判別装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、各種プラントにおける弁や管の漏洩（リーク
）原因を迅速に究明する弁および管のリーク原因判別方
法およびその判別装置に関する。

（従来の技術〉 発電プラントや化学プラントにおいては、各種流体の移
送および制卸のため多数の管および弁が設けられている
が、このような弁においては、例えば弁座が異物を噛み
込んだり、エロージョンを起したりして弁座にリークが
発生することがある。そこで、従来４第７図に示すよう
なシステムを用いて、例えば弁座のリークの有無やその
程度を検出していた。

このシステムにおいては、管１に設けられた弁２に音響
センサ３を取イ４け、この音響セン（す３にアンプ４を
介してリーク判定装置５を接続する。

リーク判定装置５には、基準音響信号移送器６も接続す
る。

弁２が閉止状態のときに、弁座に何らかの異常があって
リークが生じると、弁を通る流体の乱れ、キャビテーシ
ョン、衝撃波等を原因として高周波数（数１０ｋＨｚ〜
数１００ｋｌ−１ｚ）の超音波が発生する。音響センサ
３は、この超音波を捕らえ、電気的な音響信号に変換す
る。この音響しン→ノ３からの音響信号はアンプ４で増
幅し、弁座のリークを表す音響信号だけを通過（フィル
タリング）させる。リーク判定装置５は、アンプ４から
送られてくる音響信号を、第８図および第９図に示づよ
うにそれぞれ実効値（ＲＭＳ値）またはスペク１〜ルの
形で、基準音響信号移送器６から送られてくる基準値と
比較し、リークの有無またはその程度を検出する。

しかし、このようなシステムにおいては、リークの原因
までを特定することはできない。このため、たとえリー
クの発生やその程度が分かっても、リークの原因は実地
に検分してみなＧプれは分からず、究明に時間がかかっ
ていた。

（発明が解決しようとする課題） このＪ：うに、従来は、弁−や管のリークの有無および
程度は音響信号を使って検出することができても、その
原因を音響信号を使って特定づる方法がなかったため、
リークの原因は現場で調べてみな（）れば分らず、究明
に時間がかかっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、リークの原
因を音響信号を使って迅速に特定する弁および管のリー
ク原因判別方法およびその判別装部を提供することを目
的とづ−る。

〔発明の構成〕

（課題を解決づるための手段） 本発明は上記課題を解決するために、弁または管に取付
けた音響センサによってリークを原因とする超音波を探
知して音響信号に換え、この音響信号の出力を周波数帯
別にレベル分けした後、予め同様にして求めておいたリ
ーク原因ごとの周波数帯別音響出力レベルと比較するこ
とによりリーク原因を特定する弁および管のリーク原因
判別方法を提供する。

また、本発明は弁または管から発せられる超音波を電気
的な音響信号に変換する音響センサと、この音響センサ
から出力される音響信号を複数の周波数舟に分割するス
ペク１〜ル解析装置と、このスペク１〜ル解析装置で周
波数帯別に分割された音響信号の出力を周波数帯別に検
出する周波数帯別出力検出器と、この周波数帯別出力検
出器で検出された音響信号の周波数帯別出力を、予め前
記各機器を用いて検出した弁または管のリーク原因ごと
の音響信号の周波数帯別出力と比較してリーク原因を特
定する周波数帯別出力比較器とを有する弁および管のリ
ーク原因判別装置を提供する。

（作用） 本発明においては、弁や管のリークを原因として発生す
る超音波は、弁′ｖＯ）管を流れる流体の音速をリーク
原因となる箇所の長さで除したものを周波数の主成分と
することに注目する。

すなわち、弁または管に音響センサを取イＩＩノ、弁ま
たは管のリークを原因とづる超音波を探知して電気的な
音響信号に換える。次いで、この音響信号の出力は、周
波数帯別にならし、予め設定しておいた幾つかのレベル
のうちの１つで代表させる。他方、種々のリーク原因で
発生する超音波について、予め同様にして周波数帯別の
音響出力し゛ベルを求めておく。そして、最終的に両者
の音響出力レベルを比較することによりリーク原因を特
定する。

（実施例〉 以下第１図ないし第６図を参照して本発明の詳細な説明
する。

弁や管にリークがあるときに発生ずる超音波の周波数は
、例えば同じエロージョンによるリークの場合でも、一
定の周波数の幅の間で゛種々の成分を有する。また、例
えば−４：ｔビテーションによる乱流、衝撃波に基づく
音響信号の周波数は、これとは異なる成分をもつ。

しかし、このような超音波は、弁や管を流れる流体中の
音速を■、音響発生原因となる代表的な箇所の１法を１
とすると、ｖ／１で表される周波数を主成分にすると考
えられる。例えば第２図（Ａ）に示すように、エロージ
ョンによって弁座２０に幅１　の溝ができたときは、■
／１　、ま１ ・た第２図（Ｂ）に示すように、弁座２０と弁体２１の
間に径１２、異物が噛み込まれて径りの隙間ができたと
きは、Ｖ／１　　とＶ／ｊ！３（ｊ！３−πＤ）で表さ
れる周波数が主成分となる。

第３図は、リークが原因で発生した種々の超音波を電気
的な音響信号に変えた場合のスペクトルを示す図である
。エロージョンが原因で発生したスペクトルａは、高周
波数帯に（主成分）ピークを有する。弁座と弁体の間の
噛み込みによるスペクトルは、広い周波数に跨がってな
だらかなピクを示す。そして弁軸リークによるスペクト
ルは、低周波数帯に低いビーりを示す。スペク１〜ルｄ
はバックグラウンドである。

ところで、このような複９Ｉｔな形状のスベクＩ〜ルに
ついて、信号レベルを周波数帯別にならし、大・中・小
の３つレベルに代表させると、第４図（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）に示すように簡単な形状になる。

したがって、リークによって発生する超音波の音響信号
スペクｌ−ルは、全体の形状からその原因を判定するこ
とはできないが、事前に種々のりりから発生ずる超音波
について、主成分となる周波数のｉ′？ｊ”る周波数帯
を含め、周波数帯別に代表的な出力レベルを予め求めて
おく。そして実際に計測された信号についても同じよう
に周波数帯別に出力レベルを求め、両者の出力レベルと
比較すれば、リーク原因の特定が可能になる。

第１図は、本発明の第１実施例に係る弁座のリーク原因
を判別する弁のリーク原因判別装置の概略的な構成を示
す図である。

管２０に設けられた弁２１から発せられた超音波は、音
響センサ２２によって、電気的な音響信号に変換される
。アンプ２３は、音響センサ２２からの音響信号を増幅
し、例えば弁座のリークを表す信号をフィルタリングす
る。弁座のリーク信号は、続いてスペクトル解析装置２
４に送り、例えば１００〜６００　ｋ　Ｈｚの周波数の
信号を１００　ｋ　ｌ−１ｚごとの５つの周波数帯に分
割する。

次いで、この周波数帯別に分割された音響信号は、周波
数帯別出力検出器２５に送られ、信号の出力を大・中・
小の３つのレベルに弁別される。

周波数帯別にレベル分（プされた音響信号は、この後周
波数帯別出力比較器２６に送られるが、この周波数帯別
出力比較器２６には、基準信号レベル記憶器２７から、
予めリーク原因別の音響信号を基に大・中・小に分別し
て表２８形式に表した基準信号レベルも送られる。そし
て、周波数帯別出力比較器２６において、周波数帯別出
力検出器２５から送られた周波数帯別にレベル分けされ
た音響信号と、基準信号レベル記憶器２７から送られた
リーク原因別の基準信号レベルを比較すれば、弁座のリ
ーク原因を簡単に特定できる。

次に本発明の第２実施例を説明する。

第５図（Ａ）に示すように、管３０においても、溶接部
３１のクラック３２、また第５図（Ｂ）に示すように、
ドレンアタックによるエロージョン部３３など、リーク
が発生する。

第６図は、このような管３２のリーク原因を判別する管
のリーク原因判別装置を示す。第１図と同様の箇所には
同一の符号を付すことにより説明を省略で−る。

このシステムにおける基準信号レベル記憶器２７には、
溶接部アタック、ドレンアタックなどのリーク原因につ
いて、表３４のように、１００に口ｌごとの周波数帯別
に大・中・小の３つのレベルで音響出力を表しておく。

そして、第１実施例と同様にして周波数帯別出力比較器
２６において、管３０のリーク原因を特定する。

なお上記実施例においては、出力信号のレベルを大・中
・小の３つに分番プたが、より多くのレベルに分けても
よい。また損傷の程度によって工ロジョン大、エロージ
ョン小等の原因項目を設定してもよい。

さらに出力のレベルは、絶対水準でなく、バックグラウ
ンドとの差で判断してもよい。

その他、上記実施例のシステムで用いた装置は、デジタ
ル式でもアナログ式でもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明においては、弁または管の
リーク原因を究明するのに、弁または管に音＊１ン１す
を取（Ｊ　ｔ）、弁または管のリークを原因とする超音
波を探知して電気的な音響信号に換える。そして、弁や
管のリークを原因として発生ずる超音波は、弁や管を流
れる流体の音速をリーク原因となる箇所の長さで除した
ものを周波数の主成分とすることに注目し、この音響信
号の出力を周波数帯別にならし、予め設定しておいた幾
つかのレベルのうちの１つで代表させる。他方、種々の
リーク原因で発生する超音波について、予め同様にして
周波数帯別の音響出力レベルを求めておき、最終的に両
者の音響出力レベルを比較することによりリーク原因を
特定する。したがって、１ 本発明の方法によれば、弁または管のリーク原因を音響
信号を使って迅速に特定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を実施するシステムの構成
図、第２図（Ａ）Ｊ５よび（Ｂ）は弁のリーク箇所を示
づ断面図、第３図はリークに基づく音響スペク１〜ルを
示ず図、第４図（Ａ）ないしくＤ）は第３図のスペクト
ルをレベル分けした図、第５図（Ａ）および（Ｂ）は弁
のリーク箇所を示す断面図、第６図は本発明の第２実施
例を実施するシステムの構成図、第７図は従来のリーク
の有無またはリークの程度を判別するシステムの構成図
、第８図および第９図はそれぞれ音響出力をＲＭＳ値お
よびスペクトルで表した図である。 ２２・・・音響センサ、２４・・・スペク］・ル解析装
置、２５・・・周波数帯別出力検出器、“２６・・パ周
波数帯別出力比較器、２７・・・基準信号レベル記憶器
。 ２ （Ａ） ＣＢ） 第 図 （エローソ′ヨン） （Ａ） （弁軸リーク） （Ｃン （＊ふ込、７＋） （Ｂ） （Ａ”ｚ７７パラウノ０ （Ｄ） 同　波数 第 図 ２ ｊ （Ａ） （Ｂ） 第 図 國Ｓ問８（Ｊ４用油兵

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、弁または管に取付けた音響センサによってリークを
   原因とする超音波を探知して音響信号に換え、この音響
   信号の出力を周波数帯別にレベル分けした後、予め同様
   にして求めておいたリーク原因ごとの周波数帯別音響出
   力レベルと比較することによりリーク原因を特定する弁
   および管のリーク原因判別方法。 ２、弁または管から発せられる超音波を電気的な音響信
   号に変換する音響センサと、この音響センサから出力さ
   れる音響信号を複数の周波数帯に分割するスペクトル解
   析装置と、このスペクトル解析装置で周波数帯別に分割
   された音響信号の出力を周波数帯別に検出する周波数格
   別出力検出器と、この周波数格別出力検出器で検出され
   た音響信号の周波数格別出力を、予め前記各機器を用い
   て検出した弁または管のリーク原因ごとの音響信号の周
   波数格別出力と比較してリーク原因を特定する周波数格
   別出力比較器とを有する弁および管のリーク原因判別装
   置。