专利名称：导管的堵塞诊断装置以及堵塞诊断方法
技术领域：
本发明涉及一种经两个导管来检测使压力产生颤动的液体、浆体、气体等测定对象流过了孔等差压产生机构时产生的差压的差压测定装置，特别涉及诊断导管的堵塞状态的导管的堵塞诊断装置以及堵塞诊断方法。
背景技术：
一直以来，在工艺工业领域中，为了检测例如工艺变量来控制工艺，而使用压力变送器。压力变送器也称为压力传送器。该压力变送器通过测定两点间的差压、或者绝对压力，而能够测定压力、流量、液位、比重等工艺变量。一般在使用压力变送器来测定工艺变量的情况下，从液体等测定对象流过的工艺配管上设置的孔等差压产生机构的两侧等，经被称为导管的细管路将测定对象向压力变送器导入。在这样的装置结构中，由于测定对象在导管内部会附着固体物等，从而有时会堵塞导管。导管完全堵塞时就无法正确地测定工艺变量，因此对机械设备的影响非常大。但是，压力会被传递到压力变送器上直至导管完全堵塞为止，因此很难将堵塞的影响体现到工艺变量的测定值。对于这个问题，还使不需要导管的远程密封型的压力变送器实用化。但是，使用导管测定工艺变量的机械设备非常多，所以要求在线(on line)实现导管的堵塞诊断功能。现在，作为诊断导管的堵塞状态的技术公知有专利文献1公开的技术。专利文献 1公开的技术基于差压以及静压的颤动幅度来诊断导管的堵塞状态。专利文献1 JP特许第3129121号公报如上述那样，专利文献1公开的技术基于差压以及静压的颤动幅度来诊断导管的堵塞状态。但是，专利文献1公开的技术中存在必须根据压力和流量的大小来变更作为诊断基准的阈值这样的问题点。以下，详细地说明现有的问题点。在专利文献1的第一实施例中，通过检测高压侧静压的颤动幅度与差压的颤动幅度各自的增加、减少来进行导管的堵塞诊断。专利文献1的第二实施例中，除了高压侧静压和差压，还通过检测低压侧静压的颤动幅度的增加、减少来进行堵塞诊断。但是，压力和差压的颤动幅度根据当时的压力和差压的大小而变化。此外，颤动幅度根据差压而变化是指颤动幅度根据流量而变化。因此，在适用专利文献1的第一实施例、第二实施例时，必须根据压力和差压(流量)对检测颤动幅度的增加、减少的阈值进行适当变更。在专利文献1的第三实施例中，分别求出高压侧静压的颤动幅度、低压侧静压的颤动幅度、差压的颤动幅度，基于各颤动幅度的差进行导管的堵塞诊断。在专利文献1中， 主张了通过取得颤动幅度的差，能够消除因流量变化导致的颤动幅度的变化，但是这种消除效果有限。例如，在专利文献1中记载的参数S是从高压侧静压的颤动幅度中减去差压的颤动幅度而得的值。但是，高压侧静压的颤动和差压的颤动原本产生过程不同，在某种程度上能够独立地变化。因此，高压侧静压的颤动幅度和差压的颤动幅度的增减幅度有某种程度的一致，能够消除压力和差压(流量)的影响的被认为是非常有限的状况、或者、限于因流量变化导致的颤动幅度的变化比较小的情况。在专利文献1的第四实施例中，对高压侧静压、低压侧静压、差压进行取样，计算高压侧静压、低压侧静压、差压各自的一个取样差，进而基于通过差之间的加减乘除而得到的参数来进行导管的堵塞诊断。但是，该参数也受到压力和差压(流量)的影响。以下，说明参数受到压力和差压(流量)的影响的理由。压力值的一个取样差可以认为是压力颤动的瞬时值。由此，很明显一个取样差的和、积受到压力等的影响。一个取样差的差，也以与专利文献1的第三实施例的情况同样的理由，被限定于能够消除压力和流量的影响的条件。针对一个取样差的比，例如、只要存在高压侧静压的颤动与差压的颤动同时变为两倍的关系，则存在能够消除压力、差压(流量) 的影响的可能性。但是，如专利文献1的第三实施例的情况所述的那样，静压的颤动和差压的颤动的产生过程不同，能独立地变化，因此限于高压侧静压的颤动和差压的颤动同时变为两倍的关系成立的状况。如以上那样，在使用专利文献1公开的技术时，压力的颤动幅度、差压的颤动幅度、及根据这些颤动幅度派生的参数，由于受到压力和差压(流量)的影响，所以产生相应于压力和流量的大小来适当变更阈值的必要性。

发明内容
本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于提供能够减少作为诊断的基准的阈值变更的必要性的导管的堵塞诊断装置以及堵塞诊断方法。本发明的导管的堵塞诊断装置，其特征在于，具备差压检测单元，其经两个导管检测使压力产生颤动的测定对象流过了差压产生机构时产生的差压；颤动速度检测单元， 其基于由该差压检测单元检测出的差压值检测上述差压的颤动的速度；判断单元，其基于上述颤动的速度判断上述导管的堵塞状态。此外，在本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述颤动速度检测单元具备上下移动次数检测单元，其将由上述差压检测单元检测出的差压值按时间顺序区分为多个区间，作为表示上述颤动的速度的信息，按每个区间检测上述差压的颤动的上下移动次数或者与上下移动次数相当的信息，上述判断单元具备比较单元，将上述颤动的上下移动次数或者与上下移动次数相当的信息，与规定的阈值进行比较，来判断上述导管的堵塞状态。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备按每个区间计算由上述差压检测单元检测出的差压值的基准值的基准值算出单元；按每个区间将检测对象区间的差压值与在前一个区间算出的上述基准值交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备按每个区间计算由上述差压检测单元检测出的差压值的基准值的基准值算出单元；按每个区间将检测对象区间的差压值与在该区间算出的上述基准值交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，上述基准值是上述差压值的平均值或中央值。
此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述上下移动次数检测具备计算由上述差压检测单元检测出的差压值与一定时间前的差压值的差值的差值算出单元；按每个区间将检测对象区间的上述差值的零交叉次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备按每个区间将由上述差压检测单元检测出的差压值的极大值和极小值的数目作为上述上下移动次数进行计数的极大值极小值检测单元。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备计算由上述差压检测单元检测出的差压值的移动平均值的移动平均值算出单元；按每个区间将检测对象区间的差压值与上述移动平均值交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备对由上述差压检测单元检测出的差压值实施变化率振幅限制处理的变化率振幅限制处理单元；对上述变化率振幅限制处理后的差压值实施2次延迟处理的2次延迟处理单元；和按每个区间将检测对象区间的差压值与上述2次延迟处理单元的输出值交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备按每个区间计算由上述差压检测单元检测出的差压值的趋势线的趋势线算出单元；按每个区间将检测对象区间的差压值与上述趋势线交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备按每个区间将各区间的最初的差压值作为基准值采用的基准值导出单元；按每个区间将检测对象区间的差压值与该区间的上述基准值交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，在上述颤动的上下移动次数持续地低于两个上述阈值中较小的阈值时，上述比较单元判断为上述两个导管中的任一个或者两个产生了堵塞，在上述颤动的上下移动次数持续地高于较大的阈值时， 判断为上述两个导管中的任一个产生了堵塞。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述判断单元还具备比率算出单元，其按每个区间计算将上述颤动的上下移动次数用1个区间的取样数除得的比率，上述比较单元，将上述比率与上述阈值进行比较来替代将上述颤动的上下移动次数与上述阈值进行比较，在上述比率持续地低于两个上述阈值中的较小的阈值时，判断为上述两个导管中的任一个或者两个产生了堵塞，在上述比率持续地高于较大的阈值时， 判断为上述两个导管中的任一个产生了堵塞。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备按每个区间将由上述差压检测单元检测出的差压值的极大值和极小值的时间间隔作为与上述上下移动次数相当的信息来检测的时间间隔检测单元。此外，本发明的导管的堵塞诊断装置的1结构例中，其特征在于，在上述时间间隔持续地高于两个上述阈值中较大的阈值时，上述比较单元判断为上述两个导管中的任一个或者两个产生了堵塞，在上述时间间隔持续地低于较小的阈值时，判断为上述两个导管的任一个产生了堵塞。此外，本发明的导管的堵塞诊断方法，其特征在于，具备差压检测步骤，经两个导管检测使压力产生颤动的测定对象流过了差压产生机构时产生的差压；颤动速度检测步骤，其基于由该差压检测步骤检测出的差压值检测上述差压的颤动的速度；判断步骤，基于上述颤动的速度判断上述导管的堵塞状态。此外，本发明的导管的堵塞诊断方法的1结构例中，其特征在于，上述颤动速度检测步骤具备上下移动次数检测步骤，将由上述差压检测步骤检测出的差压值的时间顺序区分为多个区间，作为表示上述颤动的速度的信息，按每个区间检测上述差压的颤动的上下移动次数或者与上下移动次数相当的信息，上述判断步骤具备比较步骤，将上述颤动的上下移动次数或者与上下移动次数相当的信息，与规定的阈值进行比较，来判断上述导管的堵塞状态。根据本发明，通过检测差压的颤动的速度，基于差压的颤动的速度判断导管的堵塞状态，从而变得没有必要将作为诊断的基准的阈值变小，而能够减小变更阈值的必要性。


图1是表示本发明的第一实施方式的差压测定装置的结构的立体图。图2是表示本发明的第一实施方式的导管的堵塞诊断装置的结构的框图。图3是用于说明本发明的第一实施方式的导管的堵塞诊断装置的动作的颤形图。图4是用于说明本发明的第一实施方式的导管的堵塞诊断装置的效果的图。图5是表示本发明的第二实施方式的导管的堵塞诊断装置的结构的框图。图6是表示本发明的第三实施方式的导管的堵塞诊断装置的结构的框图。图7是表示本发明的第四实施方式的导管的堵塞诊断装置的结构的框图。图8是用于说明本发明的第四实施方式的导管的堵塞诊断装置的动作的颤形图。图9是表示本发明的第五实施方式的移动平均值算出部的结构例的框图。图10是用于说明本发明的第五实施方式的移动平均值算出部的动作的颤形图。图11是表示本发明的第六实施方式的导管的堵塞诊断装置的结构的框图。图12是用于说明本发明的第六实施方式的导管的堵塞诊断装置的动作的颤形图。图13是用于说明本发明的第七实施方式的导管的堵塞诊断装置的动作的颤形图。图14是表示本发明的第八实施方式的导管的堵塞诊断装置的结构的框图。图15是表示本发明的第九实施方式的导管的堵塞诊断装置的结构的框图。图16是说明因导管的堵塞而使压力颤动的上下移动次数发生变化的图。图17是表示压力颤动的能谱密度的图。图18是说明差压颤动的生成过程的图。图19是表示差压颤动和静压颤动的能谱密度的图。符号说明1...配管、2...孔、3，4...导管、5...差压变送器、10...受信部、11，Ila,lib,11c,lid,lie,Ilf...上下移动次数检测部、12，12a...判断部、13...警报输出部、 110...基准值算出部、111，113，116，118，140...交叉次数检测部、112...差值算出部、 114...极大值、极小值检测部、115...移动平均值算出部、117...趋势线算出部、119...基准值导出部、120...比率算出部、121,122...比较部、141...时间间隔检测部、1150...减算部、1151...振幅限制电路、1152...加算部、1153，1154. .. 1次延迟处理部。
具体实施例方式[发明原理]由于压力和差压的颤动现象是振动性的现象，所以能够检测相当于颤动的振幅和频率的信息。专利文献1公开的技术是示意性地基于颤动的振幅的技术。发明者，作为调查了导管的堵塞现象的结果，着眼于即使利用示意性地检测压力、 差压的颤动的频率(颤动的速度)的方法也能够诊断导管的堵塞状态，作为简单地检测相当于颤动的速度的信息的方法，想到了采用数出一定时间内颤动的上下移动次数的方法。 在数出一定时间内颤动的上下移动次数时，优选除去具有高于压力颤动的主要成分的频率的噪声。另外，以上的原理在JP特愿2008-306^8中公开。如专利文献1公开的技术那样在检测压力和差压的颤动的振幅来诊断导管的堵塞状态时，颤动的振幅状况与压力值、差压值自身变化的范围连动地变化，因此必须根据该变化适宜地变更作为诊断的基准的阈值。另一方面，如JP特愿2008-306288提案的那样，在检测压力的颤动的上下移动次数来诊断导管的堵塞状态时，颤动的上下移动次数与作为测定对象的流体的粘性等的变化连动，只要导管是正常的，则在测定对象的粘性等不变化的范围内，上下移动次数不会较大地变化，因此状况变化保留在极有限的范围内。因此，产生与专利文献1公开的技术相同问题的可能性低。即，JP特愿2008-306288提案的技术能够减小变更阈值的必要性。其中，在本发明中，假定使用差压来诊断导管的堵塞状态。在使用差压时，存在差压的颤动的上下移动次数不会因两个导管的堵塞而减少，反而增加的情形。此时也有必要作为异常检测出来，因此必须要有与JP特愿2008-306288提案的技术不同的应对。经两根导管检测出的差压的颤动是在孔等差压产生机构的两端检出的两个压力颤动的差。并且，在导管未被堵塞起来的正常时，差压产生机构两端的压力颤动会经导管直接传递到检测端。因此，对于差压的颤动的上下移动次数，也与正常时压力颤动的上下移动次数同样地，不会与压力值和差压值连动而激烈地变化，能够期待状况变化保留在所限的范围内。因此，能够减小变更阈值的必要性。但是，导管堵塞时的差压颤动，与经一个导管检测出的压力的颤动相比较，示出稍复杂的动作。其理由是因为，在差压测定中，由于导管有两根，所以存在仅单个导管堵塞的情形和两个导管均堵塞的情形那样多种异常情形。此外，差压颤动能受到两根导管的堵塞程度的影响。因此，使用差压时，必须用与JP特愿2008-306288提案的技术不同的应对。以下，说明在导管堵塞的情况下差压颤动的上下移动次数发生变化的理由。最初，说明压力的颤动根据导管的堵塞而如何变化。如图16所示，考虑从流体流动中的配管1000起由1根导管1001引导，在导管1001端部的压力检测端1002检测压力的情况。配管1000中的流体的压力不规则且频繁地细微地上下移动。在导管1001没有堵塞时，流体的压力原样传递到压力检测端1002，因此在压力检测端1002的压力也同样上下移动。但是，当导管1001有堵塞1003后，流体的压力颤动未原样地传递到压力检测端 1002，而是衰减地传递。并且，压力颤动的衰减程度越是高频越大。例如，如图17所示那样当正常时的压力颤动的能谱密度具有PSDl那样的强度时，在导管1001中产生了堵塞1003 时的压力颤动的能谱密度变为PSD2那样。如图17所示可知，压力颤动的低频成分的衰减比较小，但是压力颤动的高频成分急剧衰减。其结果，在压力检测端1002检测出的压力颤动为低频成分占颤动全体的比例高于正常时。其结果是压力颤动的速度减低，而上下移动次数减少。接着，针对差压颤动的生成过程进行简单叙述。图18是表示差压颤动的生成过程的示意图。在图18中，2000表示配管、2001表示孔等差压产生机构、2002表示高压侧导管、 2003表示低压侧导管、2004表示高压侧检测端、2005表示低压侧检测端、2006表示差压变送器、2007表示高压侧的静压的颤动、2008表示在差压产生机构2001产生的颤动、2009表示静压颤动的传递路径、2010表示在差压产生机构2001产生的颤动的传递路径。差压颤动的主要产生源有两个。差压颤动的1个产生源是上游侧(高压侧)静压的颤动。该静压颤动在导管2002、2003正常时，传递到高压侧检测端2004和低压侧检测端 2005双方。传递到高压侧检测端2004的静压颤动与传递到低压侧检测端2005的静压颤动，在由差压变送器2006获得差压时被消除。但是，传递到高压侧检测端2004的静压颤动与传递到低压侧检测端2005的静压颤动，其传递路径不同，传递到低压侧检测端2005的静压颤动的传递路径包含差压产生机构2001，因此不是完全地消除了双方的静压颤动，而是有某种程度的残留。差压颤动的另一个产生源是由差压产生机构2001产生的颤动。虽然还跟差压产生机构2001的结构有关，但是由于流体流过差压产生机构2001时流动会被扰乱，因此会产生不规则的压力颤动。该颤动仅传递到低压侧检测端2005。用差压变送器2006实际检测出的压力颤动是因静压颤动引起的颤动和因差压产生机构2001引起的颤动的两者之和。基于以上的事实，针对在差压测定时导管中有异常的情况下的差压颤动的上下移动次数的变化进行检讨。对于高压侧导管与低压侧导管各自来说，堵塞时的压力颤动的变化没有与导管是 1根的情况不同。即，导管如果被堵塞，则压力颤动的高频成分难以传递，压力颤动的低频成分的比例会增加，因此在各检测端测定的压力颤动的上下移动次数会减少。但是，差压变送器测定对高压侧检测端与低压侧检测端两个检测端施加的压力的差。此外，能够引起仅2根导管中的一个会发生堵塞的情形。因此，差压的颤动与静压的颤动相比，堵塞时的变化会变得复杂。差压颤动的上下移动次数，在导管堵塞时如果存在减少的情况的话，则也有时会增加。在这点上来说，与用1根导管进行压力测定的情况有很大不同。作为一例，考虑高压侧导管、低压侧导管双方堵塞的情形。此时，高压侧、低压侧都是越是压力颤动频率变高则压力颤动就越难以传递。因此，因静压颤动引起的差压颤动、因差压产生机构引起的差压颤动都是颤动的高频成分衰减，而颤动的低频成分的比例增加。 结果，针对最终测定的差压颤动、即因静压颤动引起的颤动和因差压产生机构引起的颤动之和，也是低频成分的比例会增加，因此差压的上下移动次数会减少。作为其他的例子，考虑高压侧的静压颤动与差压颤动相比，无论频率如何都非常大，并且仅低压侧导管堵塞了的情况。图19是此时的差压颤动和静压颤动的能谱密度的概略图。PSD3表示导管正常时的差压颤动的能谱密度，PSD4表示导管正常时高压侧的静压颤动的能谱密度。如上所述，与差压颤动的能谱密度相比，高压侧的静压颤动的能谱密度的功率大。在仅低压侧导管堵塞的情况下，到达低压侧检测端的颤动是颤动的频率越高则越大地衰减。就是说，由差压变送器检测的差压颤动的高频成分接近由高压侧检测端测定的静压颤动的高频成分的大小。另一方面，对差压颤动的低频成分来说，即使有低压侧导管的堵塞，与高频成分相比衰减的程度也小。因此，差压颤动的低频成分，可以说接近高压侧的静压颤动的低频成分的大小，不会是越高频成分则越显著地接近。其结果，仅低压侧导管堵塞时差压颤动的能谱密度处于，如图19所示的PSD5那样地频率越高则变为越接近正常时的高压侧的静压颤动的能谱密度PSD4的形式。在将仅低压侧导管堵塞时的差压颤动的能谱密度PSD5与正常时的差压颤动的能谱密度PSD3比较时，当然高频成分占颤动的比例会增加。因此，差压颤动的上下移动次数， 与正常时相比会增加。该上下移动次数的增加现象还能够如以下那样进行说明。因静压颤动引起的差压颤动是到达高压侧检测端的颤动与到达低压侧检测端的颤动之差，所以在导管正常时到达高压侧检测端的颤动与到达低压侧检测端的颤动某种程度上相互抵消，从而抑制功率。但是，当低压侧导管堵塞时，颤动的相互抵消消失了，因此与正常时相比，差压颤动的功率会增加。然后，该功率的增加率是受导管的堵塞的衰减影响大的高频成分比较大。 因此，由于占颤动全体的高频成分的比例增加了，所以差压颤动的上下移动次数也增加。另外，因差压产生机构产生的颤动本来就相对较小，因此不会有助于差压颤动的上下移动次数的变化。如以上那样，在差压测定中产生了导管的堵塞这样的异常的情况下，差压颤动的上下移动次数有时增加也有时减少。因此，通过将差压颤动的上下移动次数比正常时增加的情形和减少的情形两方均作为异常进行检测，能够诊断与导管的堵塞相关的各种异常。[第一实施方式]接着，说明本发明的第一实施方式。图1是表示本发明的第一实施方式涉及的差压测定装置的结构的立体图。1表示液体、浆体、气体等测定对象的流体所流动的配管，2表示在配管1设置的差压产生机构即孔，3、4表示导管，5表示作为差压检测单元的差压变送
ο导管3、4从孔2两侧的2点将测定对象引向差压变送器5。差压变送器5测量测定对象的2点间的差压。差压变送器5输出表示测定出的差压值的电信号。图2是表示本发明的第一实施方式涉及的导管的堵塞诊断装置的结构的框图。堵塞诊断装置包括接受从差压变送器5输出的信号的受信部10、基于由差压变送器5测定出的差压值来检测差压的颤动的速度的颤动速度检测单元即上下移动次数检测部11、基于颤动的上下移动次数来判断导管3、4的堵塞状态的判断部12、和在判断出在导管3、4发生了堵塞时发出警报的警报输出部13。上下移动次数检测部11具有基准值算出部110和交叉次数检测部111。判断部12具有比率算出部120和比较部121。接着，说明本实施方式的堵塞诊断装置的动作。图3是用于说明本实施方式的堵塞诊断装置的动作的颤形图，且是表示由差压变送器5测定出的差压值P的变化的1例的图。另外，在图3中，以连续的颤形表示差压值P，但是在本实施方式中实际处理的信号是定期地被取样得到的差压数据。受信部10将从差压变送器5输出的模拟信号进行A/D转换并输出差压数据。另外，当然也可以是差压变送器5从数字输出端子输出差压数据，受信部10接收差压数据的形式。接着，上下移动次数检测部11的基准值算出部110，如图3所示那样，将差压值P 按时间顺序区分为连续的多个区间Si、S2、S3、S4、、、，按每个区间计算差压值P的基准值 ft·。图3所示的ft~l，ft~2，Pr3分别是在区间S1、S2、S3算出的基准值。各区间可以按一定时间区分，也可以按一定的取样数区分。此外，作为基准值，有基准值算出对象区间中的差压值P的平均值或者中央值。接着，上下移动次数检测部11的交叉次数检测部111，按每个区间对检测对象区间的差压值P与在前一个区间算出的基准值ft·交叉的次数进行计数。即，如果检测对象区间是S2，则对区间S2的差压值P与在前一个区间Sl算出的基准值Prl交叉的次数进行计数。该交叉次数是差压的颤动的上下移动次数。接着，判断部I2的比率算出部120，为了使交叉次数检测部111的检测结果标准化，按每个区间计算交叉次数检测部111计数出的交叉次数用1个区间的取样数除得到的比率。判断部12的比较部121对比率算出部120算出的比率与预定的两个阈值进行比较。以下，将小的阈值称为阈值A，将大的阈值称为阈值B。比较部121，在比率持续地低于阈值A时，判断为导管3、4中的任一方或者两方产生了堵塞。具体来说，比较部121，在比率连续低于阈值A规定次数时，或者规定数目的区间的比率的平均值低于阈值A时，判断为导管3、4中的任一方或者两方产生了堵塞即可。此外，比较部121，在比率持续地高于阈值B时，判断为导管3、4中的任一方或产生了堵塞。具体来说，比较部121在连续高于阈值B规定次数时、或者规定数目的区间的比率的平均值高于阈值B时，判断为导管3、4中的任一方产生了堵塞即可。警报输出部13，判断为导管3、4中的任一方产生了堵塞时发出警报。作为该时的警报通知的例子，可以举出例如利用蜂鸣声或语音的通知还有利用灯闪亮的通知等。图4是用于说明本实施方式的效果的图，是表示两个压力状态下交叉次数与取样数的比率的图。图4的内容基于图1所示的差压测定装置实际测定差压的数据。图4中的 Rl表示正常时的比率、R2表示仅上游侧的导管堵塞时的比率、R3表示仅下游侧的导管堵塞时的比率、R4表示两导管都堵塞时的比率。差压值21[kPa]、8[kPa]是将多个区间的差压数据平滑化后的值。导管的堵塞通过缩小在差压变送器5安装的3方集管阀的开度来模拟。虽也依存于区间的取样数，但是交叉次数不均，因此求出多个区间的交叉次数的集合平均值，并求出将该平均值用从1个区间的取样数减1而得的数除而得到的比率。该比率从 0变为1的值。根据图4可知，在正常时和堵塞产生时比率会变化，导管的堵塞诊断上具有必要的充分的差异。在图4的例子中可知，例如，将阈值A设定为0. 15左右、将阈值B设定为 0. 25左右，则能够区分导管是正常的情况以及导管是堵塞的情况。此外，在测定对象的差压是21 [kPa]、8[kPa]中的任一个状态下也能够利用共通的阈值。如以上那样，根据本实施方式，可以基于差压的颤动的上下移动次数来诊断导管的堵塞状态。本实施方式中，没有必要变小作为诊断的基准的阈值，故能够减小变更阈值的必要性。此外，本实施方式由于能够实时地对交叉次数进行计数，因此适于在使工艺工作的状态下诊断导管的堵塞状态的在线实施。[第二实施方式]接着，说明本发明的第二实施方式。图5是表示本发明的第二实施方式涉及的导管的堵塞诊断装置的结构的框图，对与图2相同的结构标记了相同的符号。本实施方式的堵塞诊断装置包括受信部10、上下移动次数检测部11a、判断部12和警报输出部13。本实施方式中，将差压的颤动的上下移动切换的次数作为上下移动次数进行计数。上下移动次数检测部Ila具有差值算出部112、交叉次数检测部113。接着，说明本实施方式的堵塞诊断装置的动作。上下移动次数检测部Ila的差值算出部112，将差压值P按时间顺序区分为连续的多个区间，如下式所示那样计算出差压值 P(t)与一定时间前的差压值P (t-d)的差值Pd (t)。Pd(t) = P (t)-P (t-d)、、、(1)若作为一定时间d选择取样周期，则变为获取与前1个的取样值的差，变得等价于求取差压值的1阶差分。但是，一定时间d不必是取样周期。差值算出部112按差压的各取样值进行以上的计算。上下移动次数检测部Ila的交叉次数检测部113按每个区间对由差值算出部112 算出的差值与0交叉的次数(零交叉次数)进行计数。该零交叉次数变为力5差压的颤动的上下移动次数。与第一实施方式同样地，判断部12的比率算出部120按每个区间计算将交叉次数检测部113数出的零交叉次数用1个区间的取样数除而得到的比率。比较部121以及警报输出部13的动作与第一实施方式相同。根据本实施方式，能够获得与第一实施方式同样的效果。本实施方式，对差压值进行高通滤颤处理，可以仅提取差压的颤动。另外，也可以由差值算出部112求出差压值的差分的差分。该情况下，由于加上了比差压值强的高通滤颤器，所以随意可以仅提取并强调差压的颤动。[第三实施方式]接着，说明本发明的第三实施方式。图6是表示本发明的第三实施方式涉及的导管的堵塞诊断装置的结构的框图，对与图2相同的结构标记相同的符号。本实施方式的堵塞诊断装置包括受信部10、上下移动次数检测部lib、判断部12和警报输出部13。本实施方式基于与第二实施方式同样的思想，替代差值的零交叉次数而将差压的极大值与极小值的数作为上下移动次数进行计数。上下移动次数检测部lib具有极大值极小值检测部114。极大值极小值检测部114 将差压值P按时间顺序区分为连续的多个区间，按每个区间对差压值P的极大值和极小值的数进行计数。
13
与第一实施方式同样地，判断部12的比率算出部120按每个区间对极大值极小值检测部114计数出的极大值和极小值的数用1个区间的取样数除得的比率。比较部121以及警报输出部13的动作与第一实施方式相同。这样，本实施方式也能够获得与第一实施方式同样的效果。[第四实施方式]接着，说明本发明的第四实施方式。图7是表示本发明的第四实施方式涉及的导管的堵塞诊断装置的结构的框图、对与图2相同的结构标记了相同的的符号。本实施方式的堵塞诊断装置包括受信部10、上下移动次数检测部11c、判断部12和警报输出部13。上下移动次数检测部Ilc具有移动平均值算出部115和交叉次数检测部116。图8(A)、图8(B)是用于说明本实施方式的堵塞诊断装置的动作的颤形图、图8 (A) 是表示用差压变送器5测定出的差压值P与其移动平均值I^ve的变化的1例的图、图8 (B) 是表示差压值P与移动平均值I^ve的差值I3S的图。另外，在图8(A)、图8(B)中，将差压值 P、移动平均值I^ave以及差值I^s用连续的颤形示出，在本实施方式中实际处理的信号是定期地被取样的差压数据，且移动平均值I^ave与差值I^s也是离散的数据。移动平均值算出部115，将差压值P按时间顺序区分为连续的多个区间，计算出差压值P的移动平均值I^ave。作为移动平均值I^ave，除了通常的移动平均值之外，还可以利用加权移动平均值、具有回归地计算而呈指数性衰减的加权的加权移动平均值即 EWMA(Exponentially Weighted Moving-Average 指数加权移动平均)等。移动平均值算出部115按差压的每个取样值进行移动平均值I^ve的计算。接着，交叉次数检测部116按每个区间对检测对象区间的差压值P与移动平均值 I^ave交叉的次数进行计数。具体来说，交叉次数检测部116，如图8(B)所示那样计算差压值P与其移动平均值I^ave的差值1^，并按每个区间计数差值&的零交叉(zero cross)即可。该零交叉次数为差压的颤动的上下移动次数。与第一实施方式同样地，判断部12的比率算出部120按每个区间计算交叉次数检测部116计数出的零交叉次数用1个区间的取样数除得的比率。比较部121以及警报输出部13的动作与第一实施方式相同。这样，对于本实施方式也能够获得与第一实施方式同样的效果。此外，在本实施方式中，对差压值P的变动的计算的随动性变好。[第五实施方式]接着，说明本发明的第五实施方式。图9是表示图7所示的移动平均值算出部115 的1个结构例的框图。移动平均值算出部115具有减法部1150、振幅限制电路1151和加法部1152、1次延迟处理部1153、1154。图10(A)、图10 (B)、图10(C)是用于说明本实施方式的移动平均值算出部115的动作的颤形图，图10(A)是表示用差压变送器5测定出的差压值P的变化的1例的图、图 10(B)是表示对差压值P实施变化率振幅限制处理后的差压值Pl的图、图10(C)是表示对差压值Pl实施了 2次延迟处理后的差压值I3ave的图。另外，图10 (A)、图10 (B)、图10 (C) 中用连续的颤形示出差压值P、PI、Pave，但是在本实施方式实际处理的信号是定期被取样的差压数据，差压值Pl、Pave也是离散的数据。减法部1150从差压值P中减去前1次取样的前次值。振幅限制电路1151实施限制差压值P与前次值的差值的振幅限制处理。加算部1152对振幅限制电路115的输出值和前1次取样的前次值进行合计。由此，从加算部1152输出的前1次取样的前次值为如图 10(B)所示的差压值Pl那样被实施了变化率振幅限制处理的值。接着，1次延迟处理部1153对差压值Pl实施1次延迟处理，1次延迟处理部IlM 对1次延迟处理部1153的输出值实施1次延迟处理。这样，从1次延迟处理部IlM输出的值为如图10(C)所示的差压值I^ve那样被实施了 2次延迟处理的值。根据本实施方式，能够将差压的颤动现象以外的低频成分的变动变缓，大致实时地获得非常接近第四实施方式中说明的移动平均值Pav的数值(大致平均值)。此外，通过 2次延迟时常数的调整还可以除去差压值P的高频的信号噪声的影响。移动平均值算出部115以外的结构以及动作如第四实施方式说明的那样。[第六实施方式]接着，说明本发明的第六实施方式。图11是表示本发明的第六的实施方式涉及的导管的堵塞诊断装置的结构的框图，对与图2相同的结构标记相同的符号。本实施方式的堵塞诊断装置包含受信部10、上下移动次数检测部lid、判断部12和警报输出部13。本实施方式基于与第四、第五实施方式同样的思想。上下移动次数检测部Ild具有趋势线算出部117和交叉次数检测部118。图12(A)、图12(B)是用于说明本实施方式的堵塞诊断装置的动作的颤形图，图 12 (A)是表示由差压变送器5测定出的差压值P与其趋势线Pt的变化的1例的图、图12 (B) 是表示差压值P与趋势线Pt的差值&的图。另外，在图12(A)、图12(B)中，用连续的颤形表示差压值P以及差值1^，但是在本实施方式实际处理的信号是定期被取样的差压数据， 差值I3S也是离散的数据。趋势线算出部117，将差压值P按时间顺序区分为连续的多个区间，按每个区间计算差压值P的趋势线Pt。作为趋势线Pt的例子，有例如差压值P的时间顺序中的最小平方近似直线。接着，交叉次数检测部118按每个区间对检测对象区间的差压值P与趋势线Pt交叉的次数进行计数。具体来说，交叉次数检测部118，如图12(B)所示那样计算差压值P与其趋势线Pt的差值1^，按每个区间对差值I^s的零交叉计数即可。该零交叉次数为差压的颤动的上下移动次数。与第一实施方式同样地，判断部12的比率算出部120按每个区间计算将交叉次数检测部118计数出的零交叉次数用1个区间的取样数除得的比率。比较部121以及警报输出部13的动作与第一实施方式相同。这样，对于本实施方式也能够获得与第一实施方式同样的效果。此外，在本实施方式中，对差压值P的变动的计算的随动性变好，但是相对第一实施方式，计算量会增加。[第七实施方式]在第一实施方式中，按每个区间对检测对象区间的差压值P与在前一个基准值算出对象区间算出的基准值交叉的次数进行计数，但基准值算出对象区间与检测对象区间也可以是相同的。即、在检测对象区间算出了差压值P的基准值之后，也可以对检测对象区间的差压值P与基准值交叉的次数进行计数。在本实施方式，导管的堵塞诊断装置的结构与第一实施方式相同，因此使用图2的符号进行说明。
图13是用于说明本实施方式的堵塞诊断装置的动作的颤形图，是表示由差压变送器5测定出的差压值P的变化的1例的图。另外，在图13中，用连续的颤形表示差压值 P，但是在本实施方式中实际处理的信号是定期被取样的差压数据。本实施方式的基准值算出部110将差压值P按时间顺序区分为连续的多个区间 Si、S2、、、，并按每个区间计算差压值P的基准值ft·。图13所示的ft~l、Pr2是分别在区间 S1，S2算出的基准值。与第一实施方式同样地，作为基准值，有差压值P的平均值或者中央值。接着，交叉次数检测部111按每个区间对检测对象区间的差压值P与在该区间算出的基准值ft·交叉的次数进行计数。即，如果检测对象区间是S2，则对区间S2的差压值P 与基准值Pr2交叉的次数进行计数。该交叉次数为差压的颤动的上下移动次数。判断部12以及警报输出部13的动作与第一实施方式相同。本实施方式的效果以第一实施方式为基准，但是基准值到区间的全部取样齐备之前无法确定，因此无法计算出交叉次数。因此，与第一实施方式相比不太适合在线实施。[第八实施方式]根据第七实施方式，将平均值或者中央值作为差压值P的基准值，但是也可以将检测对象区间的最初的差压值P作为基准值。图14是表示本发明的第八实施方式涉及的导管的堵塞诊断装置的结构的框图，对与图2同样的结构标记相同的符号。本实施方式的堵塞诊断装置包含受信部10、上下移动次数检测部lie、判断部12和警报输出部13。上下移动次数检测部lie具有基准值导出部119和交叉次数检测部140。上下移动次数检测部lie的基准值导出部119将差压值P按时间顺序区分为连续的多个区间，并将各区间的最初的差压值P作为该区间的基准值。接着，上下移动次数检测部lie的交叉次数检测部140按每个区间对检测对象区间的差压值P与该区间的基准值交叉的次数进行计数。该交叉次数为差压的颤动的上下移动次数。判断部12以及警报输出部13的动作与第一实施方式相同。本实施方式的情况下，能够实时地计数交叉次数这点与第一实施方式相同，但是计算量减少无需计算出平均值和中央值这样部分，安装也容易。不是使用平均值和中央值， 而是将检测对象区间的最初的差压值用作基准值，因此在1个区间进行的计算略粗，但是在取得充分多区间数的基础上求取各区间的交叉次数的平均值，并将该交叉次数的平均值赋予判断部12，则能够获得有意义的诊断结果。但是，在使用多个区间的交叉次数的平均值时，诊断所需要的时间长。另外，第一 第八实施方式中，将颤动的上下移动次数用1个区间的取样数除而求得比率，将该比率与阈值进行比较，但是不限于此，当然也可以将上下移动次数与阈值直接进行比较。[第九实施方式]接着，说明本发明的第九实施方式。图15是表示本发明的第九实施方式涉及的导管的堵塞诊断装置的结构的框图、对与图2相同的结构标记相同的符号。本实施方式的堵塞诊断装置构包含受信部10、上下移动次数检测部lif、判断部1 和警报输出部13。本实施方式，作为与差压的颤动的上下移动次数相当的信息，检测差压值P的极大值和极小值的时间间隔。上下移动次数检测部Ilf具有时间间隔检测部141。判断部1 具有比较部122。时间间隔检测部141将差压值P按时间顺序区分为连续的多个区间，按每个区间检测差压值P的极大值和极小值的时间间隔。根据例如图3的例子可知，在1个区间出现多个差压值P的极大值和极小值，因此在1个区间中检测出的时间间隔也是多个。因此，时间间隔检测部141实际求出的时间间隔为多个时间间隔的平均值。判断部12a的比较部122对时间间隔检测部141求出的时间间隔和预先确定的两个阈值进行比较。时间间隔和上下移动次数处于反比的关系，因此在本实施方式中，与第一实施方式相反地，将大的阈值称为阈值A、将小的称为阈值B。比较部122，在时间间隔持续地高于阈值A时，判断为导管3、4中的任一方或者两方产生了堵塞。具体来说，比较部122， 在时间间隔连续高于阈值A规定次数时、或者规定数目的区间的时间间隔的平均值高于阈值A时、判断为导管3、4中的任一方或者两方产生了堵塞。此外，比较部122，在时间间隔持续地低于阈值B时判断为导管3、4中的任一方产生了堵塞。具体来说，比较部122，在时间间隔连续规定次数低于阈值B时、或者规定数目的区间的时间间隔的平均值低于阈值B时判断为导管3、4中的任一方产生了堵塞即可。警报输出部13的动作与第一实施方式相同。这样，对于本实施方式也能够获得与第一实施方式同样的效果。另外，第一 第九实施方式中，至少上下移动次数检测部ll、lla、llb、llc、lld、 IleUlf和判断部12、12a，可以通过例如具备CPU、存储器以及接口的计算机和控制上述硬件资源的程序来实现。CPU根据存储于存储器中的程序来执行在第一 第九实施方式说明过的处理。本发明能够适用于诊断导管的堵塞状态的技术。
1权利要求
1.一种导管的堵塞诊断装置，其特征在于，具备差压检测单元，其经两个导管检测使压力产生颤动的测定对象流过差压产生机构时产生的差压；颤动速度检测单元，其基于由该差压检测单元检测出的差压值检测上述差压的颤动的速度；判断单元，其基于上述颤动的速度判断上述导管的堵塞状态。
2.根据权利要求1记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于，上述颤动速度检测单元具备上下移动次数检测单元，该上下移动次数检测单元将由上述差压检测单元检测出的差压值按时间顺序区分为多个区间，作为表示上述颤动的速度的信息，按每个区间检测上述差压的颤动的上下移动次数或者与上下移动次数相当的信息，上述判断单元具备比较单元，该比较单元将上述颤动的上下移动次数或者与上下移动次数相当的信息，与规定的阈值进行比较，来判断上述导管的堵塞状态。
3.根据权利要求2记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于， 上述上下移动次数检测单元具备按每个区间计算由上述差压检测单元检测出的差压值的基准值的基准值算出单元； 按每个区间将检测对象区间的差压值与在前一个区间算出的上述基准值交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。
4.根据权利要求2记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于， 上述上下移动次数检测单元具备按每个区间计算由上述差压检测单元检测出的差压值的基准值的基准值算出单元； 按每个区间将检测对象区间的差压值与在该区间算出的上述基准值交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。
5.根据权利要求3或4记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于， 上述基准值是上述差压值的平均值或中央值。
6.根据权利要求2记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于， 上述上下移动次数检测单元具备 计算由上述差压检测单元检测出的差压值与一定时间前的差压值的差值的差值算出单元；按每个区间将检测对象区间的上述差值的零交叉次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。
7.根据权利要求2记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备按每个区间将由上述差压检测单元检测出的差压值的极大值和极小值的数目作为上述上下移动次数进行计数的极大值极小值检测单元。
8.根据权利要求2记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于， 上述上下移动次数检测单元具备计算由上述差压检测单元检测出的差压值的移动平均值的移动平均值算出单元； 按每个区间将检测对象区间的差压值与上述移动平均值交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。
9.根据权利要求2记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备对由上述差压检测单元检测出的差压值实施变化率振幅限制处理的变化率振幅限制处理单元；对上述变化率振幅限制处理后的差压值实施2次延迟处理的2次延迟处理单元；和按每个区间将检测对象区间的差压值与上述2次延迟处理单元的输出值交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。
10.根据权利要求2记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备按每个区间计算由上述差压检测单元检测出的差压值的趋势线的趋势线算出单元；按每个区间将检测对象区间的差压值与上述趋势线交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。
11.根据权利要求2记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备按每个区间将各区间的最初的差压值作为基准值采用的基准值导出单元；按每个区间将检测对象区间的差压值与该区间的上述基准值交叉的次数作为上述上下移动次数进行计数的交叉次数检测单元。
12.根据权利要求3 11中任一项记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于，在上述颤动的上下移动次数持续地低于两个上述阈值中较小的阈值时，上述比较单元判断为上述两个导管中的任一个或者两个产生了堵塞，在上述颤动的上下移动次数持续地高于较大的阈值时，判断为上述两个导管中的任一个产生了堵塞。
13.根据权利要求3 11中任一项记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于，上述判断单元还具备比率算出单元，该比率算出单元计算按每个区间将上述颤动的上下移动次数用1个区间的取样数除得的比率，上述比较单元，将上述比率与上述阈值进行比较来替代将上述颤动的上下移动次数与上述阈值进行比较，在上述比率持续地低于两个上述阈值中的较小的阈值时，判断为上述两个导管中的任一个或者两个产生了堵塞，在上述比率持续地高于较大的阈值时，判断为上述两个导管中的任一个产生了堵塞。
14.根据权利要求2记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于，上述上下移动次数检测单元具备按每个区间将由上述差压检测单元检测出的差压值的极大值和极小值的时间间隔作为与上述上下移动次数相当的信息来检测的时间间隔检测单元。
15.根据权利要求14记载的导管的堵塞诊断装置，其特征在于，在上述时间间隔持续地高于两个上述阈值中较大的阈值时，上述比较单元判断为上述两个导管中的任一个或者两个产生了堵塞，在上述时间间隔持续地低于较小的阈值时，判断为上述两个导管中的任一个产生了堵塞。
16.一种导管的堵塞诊断方法，其特征在于，具备差压检测步骤，经两个导管检测使压力产生颤动的测定对象流过了差压产生机构时产生的差压；颤动速度检测步骤，基于由该差压检测步骤检测出的差压值检测上述差压的颤动的速度；判断步骤，基于上述颤动的速度判断上述导管的堵塞状态。
17.根据权利要求16记载的导管的堵塞诊断方法，其特征在于， 上述颤动速度检测步骤具备上下移动次数检测步骤，将由上述差压检测步骤检测出的差压值按时间顺序区分为多个区间，作为表示上述颤动的速度的信息，按每个区间检测上述差压的颤动的上下移动次数或者与上下移动次数相当的信息，上述判断步骤具备比较步骤，将上述颤动的上下移动次数或者与上下移动次数相当的信息，和规定的阈值进行比较，来判断上述导管的堵塞状态。
全文摘要
本发明涉及导管的堵塞诊断装置以及堵塞诊断方法，降低作为诊断的基准的阈值变更的必要性。差压变送器经两个导管来检测使压力产生颤动的液体、浆体、气体等测定对象流过差压产生机构时产生的差压。导管的堵塞诊断装置具备将用差压变送器检测出的差压值按时间顺序划为多个区间并对每个区间差压颤动的上下移动次数进行检测的上下移动次数检测部(11)和、将颤动的上下移动次数与规定的阈值进行比较来判断导管的堵塞状态的判断部(12)。
文档编号G01M3/28GK102169044SQ201010615000
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月17日 优先权日2009年12月21日
发明者田原铁也 申请人:株式会社山武