阀维护辅助装置以及方法与流程

1.本发明涉及一种辅助维护作业的技术，尤其涉及辅助波纹管阀的维护作业的阀维护辅助装置以及方法，该波纹管阀具备有以包围与阀芯结合的阀轴的外周的方式设置的波纹状的波纹管。


背景技术：

2.以往，在石油化工设备等中使用的阀(例如，图10的控制阀)需要特别注意安全性，因此需要进行定期的维护。图10所示的阀100具备阀主体101、定位器102和操作器103。操作器103根据从定位器102供给的空气压po使阀轴(阀杆)104上下移动，调节阀的开度(阀芯105与座圈106之间的间隙)。即，调节流体的流动。
3.定位器102根据与阀轴104连结的反馈杆107的旋转角度位置检测阀轴104的提升位置、即阀的实际开度，将与该检测出的实际开度和设定开度之差相应的空气压po供给到操作器103。
4.在该阀100中，为了防止流体的外部泄漏，在与阀芯105结合的阀轴104的外周设置有波纹状的波纹管(波纹管密封件)108。该波纹管108由具有耐腐蚀性的金属材料构成，以包围阀轴104的外周的方式设置在与阀主体101连结的下凸缘109内。
5.在下凸缘109内，波纹管108被支撑在波纹管圈111与波纹管凸缘112之间，该波纹管圈111在嵌装在阀轴104上，该波纹管凸缘112夹在下凸缘109与上凸缘110之间。在上凸缘110内，为了进一步防止流体的外部泄漏，在阀轴104的外周面与上凸缘110的内周面之间设置有压盖填料113。此外，上凸缘110的下部成为相对于下凸缘109的上盖。
6.具备了这样的波纹状的波纹管108的阀100称为波纹管阀。在设置有这些阀的工厂等中，需要高效地维护多个阀，为了改善其维护作业效率，提出了波纹管阀的破损检测的方法(参照专利文献1)。
7.专利文献1所公开的阀维护辅助装置将与波纹管阀的最大摩擦力相关的信息作为诊断指标提示给操作员，由此推定波纹管阀是否有破损的嫌疑。
8.然而，也存在即使波纹管108破损，在摩擦力的检测结果中也不出现破损的影响的情况。流体从波纹管108的泄漏是重大事件，但是在对比文件1所公开的技术中，存在不能检测到波纹管108的破损的可能性。
9.在石油化工厂等中使用多个阀。例如在图11的例子中，阀100-a、1000-m配设在流路114-1中，阀100-c配设在流路114-3中。115-a、115-c、115-m是流量测量器，116是罐，117是压力发送器。这样，在使用多个阀的设备等中，对维护作业的效率要求进一步的改善。现有技术文献专利文献
10.专利文献1：日本专利特开2019-087003号公报


技术实现要素：

发明要解决的问题
11.本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够提高波纹管阀的维护的作业效率的阀维护辅助装置以及方法。解决问题的技术手段
12.本发明的阀维护辅助装置的特征在于，具备：开度指令值存储部，其被构成为将赋予波纹管阀的开度指令值的数据与作为数据的发送源的波纹管阀的id相对应地存储；开度测量值存储部，其被构成为将波纹管阀的实际开度值的数据与作为数据的发送源的波纹管阀的id相对应地存储；全开数据提取部，其被构成为探索存储在所述开度指令值存储部中的开度指令值中的指示全开的开度指令值的数据，提取被赋予了该开度指令值的波纹管阀的实际开度值、且是与指示全开的开度指令值对应的时间段的实际开度值作为诊断用数据；全开不全判定部，其被构成为基于所述诊断用数据，判定被赋予指示全开的开度指令值的波纹管阀是否发生了未变成全开的全开不全状态；以及判定结果提示部，其被构成为将被判定为发生了全开不全状态的波纹管阀的id作为发生了波纹管破损的阀的id来进行提示。
13.另外，在本发明的阀维护辅助装置的1构成例中，其特征在于，还具备波纹管破损判定部，其被构成为在同一波纹管阀多次发生全开不全状态，并且该多次全开不全状态的每一次的开度不足程度单调增加的情况下，判定为该波纹管阀发生了波纹管破损，所述判定结果提示部提示所述波纹管破损判定部判定为发生了波纹管破损的波纹管阀的id，以替代提示所述全开不全判定部判定为发生了全开不全状态的波纹管阀的id。另外，本发明的阀维护辅助装置的1构成例的特征在于，在同一波纹管阀的开度不足程度以大致一定的斜率单调增加的情况下，所述波纹管破损判定部判定为该波纹管阀发生了波纹管破损。
14.另外，本发明的阀维护辅助方法的特征在于，包含第1步骤，将赋予波纹管阀的开度指令值的数据与作为数据的发送源的波纹管阀的id相对应地存储；第2步骤，将波纹管阀的实际开度值的数据与作为数据的发送源的波纹管阀的id相对应地存储；第3步骤，探索在所述第1步骤中存储的开度指令值中的指示全开的开度指令值的数据，提取被赋予了该开度指令值的波纹管阀的实际开度值、且是与指示全开的开度指令值对应的时间段的实际开度值作为诊断用数据；第4步骤，基于所述诊断用数据，判定被赋予了指示全开的开度指令值的波纹管阀是否发生了未变成全开的全开不全状态；以及第5步骤，将判定为发生了全开不全状态的波纹管阀的id作为发生了波纹管破损的阀的id来进行提示。
15.另外，在本发明的阀维护辅助方法的1构成例中，其特征在于，还包含第6步骤，在同一波纹管阀多次发生全开不全状态，并且该多次全开不全状态的每一次的开度不足程度单调增加的情况下，判定为该波纹管阀发生了波纹管破损，所述第5步骤还包含如下步骤：提示在所述第6步骤中判定为发生了波纹管破损的波纹管阀的id，以替代提示在所述第4步骤中判定为发生了全开不全状态的波纹管阀的id。另外，在本发明的阀维护辅助方法的1构成例中，其特征在于，所述第6步骤包含如下步骤：在同一波纹管阀的开度不足程度以大致一定的斜率单调增加的情况下，判定为该波纹管阀发生了波纹管破损。
发明的效果
16.根据本发明，通过监视波纹管阀的全开异常，能够检测流体从波纹管的泄漏，能够辅助作业负责人选定维护候选的波纹管阀的作业。其结果是，在本发明中，能够提高波纹管阀的维护的作业效率。
附图说明
17.图1是表示本发明的第1实施例的阀维护辅助装置的构成的框图。图2是说明本发明的第1实施例的阀维护辅助装置的动作的流程图。图3是说明本发明的第1实施例的阀维护辅助装置的动作的流程图。图4是表示波纹管阀的打开动作的1例的图。图5表示开度不足程度以大致一定的斜率单调增加的例子的图。图6是表示开度不足程度没有单调增加的例子的图。图7是表示开度不足程度增加，但斜率不是大致一定的例子的图。图8是表示本发明的第2实施例的工厂与其设备管理系统的构成的图。图9是表示实现本发明的第1实施例、第2实施例的阀维护辅助装置的计算机的构成例的框图。图10是表示控制阀的1例的图。图11是表示用于工厂的罐的多个阀的例子的图。
具体实施方式
18.[发明的原理]发明人发现，即使是破损的影响难以出现在摩擦力检测中的程度的波纹管阀的破损，作为成为流体泄漏的重大事件的情况，也存在伴随流体从波纹管(图10的108)泄漏的破损。在波纹管破损的情况下，在阀中流动的流体从波纹管的外侧侵入到波纹管的内侧。进一步地，在波纹管内，伴随阀轴(图10的104)的上下运动的波纹管的波纹形状的伸缩等有时作为流体的推进力而发挥作用，流体侵入到波纹管结合部附近的上盖(图10的上凸缘110的下部)内。由于本来没有设想到上盖与流体接触，因此通过监视该流体的侵入导致的阀的全开异常，可以检测流体从波纹管中的泄漏。
[0019]
另外，当流体侵入到上盖内时，一旦侵入的流体不会消失。因此，在不能成为全开的程度在某种程度上以一定速度单调增加时，尤其是流体泄漏的可能性特别高。即，如果是在发生了阀的全开异常后全开异常急剧自然消除的现象，则认为其原因为在远离波纹管的地方的暂时的水垢(例如流过阀的流体中含有的碳系物质等)的附着等是妥当的。
[0020]
[第1实施例]以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。图1是表示本发明的第1实施例的阀维护辅助装置的构成的框图。在以下的实施例中，为了简化说明，假设阀的id(识别信息)的事例等比实际的工厂中使用的事例更简单。
[0021]
阀维护辅助装置具备：阀id存储部1，其预先存储可能成为维护的候选的多个波纹管阀的id；开度获取部2，其获取赋予波纹管阀的开度指令值和波纹管阀的实际开度值；开度指令值存储部3，其将开度指令值的数据与作为数据的发送源的波纹管阀的id相对应地
存储；开度测量值存储部4，其将实际开度值的数据与作为数据的发送源的波纹管阀的id相对应地存储；全开数据提取部5，其探索存储于开度指令值存储部3的开度指令值中的指示全开的开度指令值的数据，提取被赋予了该开度指令值的波纹管阀的实际开度值、且是与指示全开的开度指令值对应的时间段的实际开度值作为诊断用数据；全开不全判定部6，其基于诊断用数据，判定被赋予了指示全开的开度指令值的波纹管阀是否发生了未变成全开的全开不全状态；波纹管破损判定部7，其在同一波纹管阀多次发生全开不全状态，并且该多次全开不全状态的每一次的开度不足程度单调增加的情况下，判定为该波纹管阀发生了波纹管破损；以及判定结果提示部8，其提示(显示)被判定为波纹管破损的波纹管阀的id。
[0022]
图2、图3是说明本实施例的阀维护辅助装置的动作的流程图。在本实施例中，例如在设备内有26个阀，对这些26个阀分别预先分配“a”、“b”、“c”、
…
、“m”、
…
、“x”、“y”、“z”这样的固有的id。特别是阀id为“a”、“c”、“m”的阀是具备了波纹管的波纹管阀，该id“a”、“c”、“m”被预先存储在阀id存储部1中。
[0023]
各波纹管阀所使用的定位器(图10的102)将和从上位装置赋予的开度指令值sp(阀杆位置指令值)与波纹管阀的实际开度值pv(阀杆位置测量值)之差相应的气压供给到操作器(图10的103)。
[0024]
对于在阀id存储部1中登记有阀id的波纹管阀，开度获取部2从各波纹管阀的定位器获取开度指令值sp和实际开度值pv的数据(图2步骤s100)。
[0025]
开度获取部2将开度指令值sp的数据、作为数据的发送源的波纹管阀的id与数据的接收时刻的信息相对应地存储在开度指令值存储部3中(图2步骤s101)。另外，开度获取部2将实际开度值pv的数据、作为数据的发送源的波纹管阀的id与数据的接收时刻的信息相对应地存储在开度测量值存储部4中(图2步骤s102)。
[0026]
波纹管阀的id只要由开度获取部2获取波纹管阀的定位器附加到开度指令值sp和实际开度值pv的数据上而发送的阀id即可。时刻的信息可以在波纹管阀的定位器侧附加，也可以由开度获取部2附加。
[0027]
这样，通过重复步骤s100～s102的处理，开度指令值sp与实际开度值pv各自的时间序列数据被蓄积在开度指令值存储部3、开度测量值存储部4中。
[0028]
接着，全开数据提取部5探索存储于开度指令值存储部3的开度指令值sp中的指示全开的开度指令值sp的数据(图3步骤s103)。然后，全开数据提取部5从存储于开度测量值存储部4的实际开度值pv中，提取被赋予了指示全开的开度指令值sp的波纹管阀(相同id的波纹管阀)的实际开度值pv、且是与指示全开的开度指令值sp对应的时间段的实际开度值pv作为诊断用数据(图3步骤s104)。
[0029]
与指示全开的开度指令值sp对应的时间段的实际开度值pv是指从与指示全开的开度指令值sp同一时刻到经过了规定时间top后的时刻的实际开度值pv。波纹管阀相对于开度指令值sp有响应延迟。因此，例如将比正常的波纹管阀的开度0％
→
100％的所需时间长的时间设定为上述的规定时间top即可。如果是正常的波纹管阀，则从被赋予了指示全开的开度指令值sp的时刻开始，在规定时间top内成为全开状态。
[0030]
全开不全判定部6基于针对指示全开的开度指令值sp而提取出的诊断用数据，判定被赋予了指示全开的开度指令值sp的波纹管阀是否发生了未变成全开的全开不全状态(图3的步骤s105)。
[0031]
图4的(a)、图4的(b)是表示波纹管阀的打开动作的1例。在图4的(a)的例子中，被赋予了指示全开的开度指令值sp的波纹管阀的实际开度值pv在规定时间top内成为100％。在这种情况下，全开不全判定部6判定为波纹管阀没有发生全开不全状态。。
[0032]
另一方面，在图4的(b)的例子中，波纹管阀的实际开度值pv在规定时间top内没有到达100％。在这种情况下，全开不全判定部6判定为波纹管阀发生了全开不全状态。
[0033]
在被判定为波纹管阀发生了全开不全状态，并且在同一波纹管阀多次发生全开不全状态的情况下(在图3步骤s106中为是)，波纹管破损判定部7判定该多次全开不全状态的每一次的开度不足程度dif是否单调增加。
[0034]
如图4的(b)所示，开度不足程度dif是指指示全开(100％)的开度指令值sp和与其对应的实际开度值pv的最大值的差异量。将从开度指令值sp指示全开到成为全开以外的值为止算为1次打开动作，将在该1次打开动作中波纹管阀没有成为全开的状态算为1次全开不全状态。开度不足程度dif能够在全开不全判定部6每次判定的过程中获取。
[0035]
在同一波纹管阀的多次全开不全状态的开度不足程度dif单调增加的情况下(在步骤s107中为是)，波纹管破损判定部7判定为该波纹管阀发生了波纹管破损(图3步骤s108)。此时，在同一波纹管阀的开度不足程度dif以大致一定的斜率单调增加的情况下，波纹管破损判定部7判定为波纹管破损，排除斜率不是大致一定的情况。
[0036]
例如，图5表示开度不足程度dif以大致一定的斜率单调增加的情况。另一方面，图6表示不属于单调增加的情况，图7表示开度不足程度dif增加但斜率不是大致一定的情况。
[0037]
判定开度不足程度dif是否以大致一定的斜率单调增加的方法可以适当设定。例如，波纹管破损判定部7在以最小二乘法来直线近似了开度不足程度dif的变化时，如果决定系数r2(0≦r2≦1)为规定值th(th为0《th≦1的实数)以上1以下，则判定为开度不足程度dif以大致一定的斜率单调增加。该方法是1个例子，当然也可以用其他的判定方法判定。开度不足程度dif以大致一定的斜率单调增加的理由是流体伴随着流体的粘性阻力逐渐侵入到上盖内的现象。但是，如图7那样的情况，优选捕捉为与波纹管破损不同的异常(不剥落的水垢的附着等)。
[0038]
另外，在本实施例中，在同一波纹管阀多次发生全开不全状态的情况下，判定开度不足程度dif是否单调增加，但是，上述的多次例如可以是n次(n为3以上的整数)以上。
[0039]
判定结果提示部8对作业负责人提示在阀id存储部1中登记有阀id的波纹管阀中的被判定为波纹管破损的波纹管阀的阀id(图3步骤s109)。
[0040]
但是，判定结果提示部8也可以对于在阀id存储部1中登记有阀id的所有波纹管阀提示(显示)“有破损”、“无破损”中的某一个信息。在这种情况下，作业负责人(操作员)对于进行了波纹管破损的判定的结果为没有破损的波纹管阀，也能够确认阀id。
[0041]
这样，定期地进行图3的步骤s100～s109的处理。另外，在图3的流程图中，判定为在开度不足程度dif以大致一定的斜率单调增加的波纹管阀发生了波纹管破损，但是也可以省略波纹管破损判定部7的处理(步骤s106～s108)。在该情况下，判定结果提示部8将全开不全判定部6判定为全开不全状态的波纹管阀的阀id提示(显示)为有波纹管破损的阀的id即可。
[0042]
在本实施例中，通过监视波纹管阀的全开异常，能够检测流体从波纹管中的泄漏，能够辅助作业负责人选定维护候选的波纹管阀的作业。
[0043]
[第2实施例]接下来，说明本发明的第2实施例。本实施例是说明第1实施例的安装例。图8是表示工厂与其设备管理系统的构成的图，对与图11相同的构成标注相同的标号。
[0044]
在石油、化学类工厂的设备管理系统中，设有控制、管理工厂的各设备的管理装置10。关于在第1实施例中说明过的阀id存储部1、开度获取部2、开度指令值存储部3以及开度测量值存储部4，由于要处理工厂固有的庞大的信息，所以优选安装在管理装置10上。
[0045]
另一方面，全开数据提取部5、全开不全判定部6、波纹管破损判定部7和判定结果提示部8原则上仅在判断是否需要阀的维护时提供必要的处理。另外，维护实施者(维护受托企业的作业负责人)一般受工厂所有者企业的委托实施工厂的维护。因此，假设以不特定的多个设备为对象，优选在维护受托企业的作业负责人(操作员)随身携带的便携式计算机11中安装全开数据提取部5、全开不全判定部6、波纹管破损判定部7和判定结果提示部8。
[0046]
在维护作业实施时利用以太网(注册商标)等通信功能将工厂管理装置10和计算机11临时连接。当操作员启动计算机11上的应用程序软件时，计算机11的cpu(central processing unit)根据存储在存储器中的程序来执行处理，实现作为全开数据提取部5、全开不全判定部6、波纹管破损判定部7和判定结果提示部8的功能。
[0047]
判定结果提示部8从管理装置10上的阀id存储部1读入阀id，并且读入波纹管破损判定部7(或全开不全判定部6)的判定结果，将被判定为波纹管破损的波纹管阀的id显示在计算机11的显示器上(图3步骤s109)。
[0048]
操作员基于所显示的阀id，确认应特别注意波纹管的检查的波纹管阀。操作员在确认了所显示的事项之后，解除计算机11与管理装置10的连接。这样，可以将在第1实施例中说明的阀维护辅助装置适用于实际的工厂。
[0049]
在第1、第2实施例中说明的阀维护辅助装置由具备cpu、存储装置及接口的计算机；以及控制这些硬件资源的程序来实现。图9表示该计算机的构成例。计算机具备cpu300、存储装置301和接口装置(i/f)302。在i/f302上例如连接有阀、管理装置、显示器等。在这样的计算机中，用于实现本发明的阀维护辅助方法的程序存储在存储装置301中。cpu300根据存储在存储装置301中的程序执行第1实施例、第2实施例中说明的处理。另外，如第2实施例所示，在将阀维护辅助装置分为管理装置10和计算机11来安装的情况下，可以用图9那样的构成来实现这些装置。
[0050]
[工业上的利用可能性]本发明能够适用于辅助阀维护作业的技术。
[0051]
符号说明1
…
阀id存储部、2
…
开度获取部、3
…
开度指令值存储部、4
…
开度测量值存储部、5
…
全开数据提取部、6
…
全开不全判定部、7
…
波纹管破损判定部、8
…
判定结果提示部、10
…
管理装置、11
…
计算机。