專利名稱：導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)以及診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及診斷從工藝管道分岔出來的導(dǎo)壓管中產(chǎn)生的堵塞的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)以及診斷方法。
背景技術(shù)：
一直以來，在加工工業(yè)領(lǐng)域中，例如為了檢測過程變量并控制加工過程，使用著壓力信號發(fā)生器或差壓信號發(fā)生器。壓力信號發(fā)生器也稱為壓力傳送器，差壓信號發(fā)生器也稱為差壓傳送器。壓力信號發(fā)生器是測定絕對壓力或計示壓力的部件，差壓信號發(fā)生器是測定兩點間的差壓的部件，用于壓力、流量、液位、比重等的過程變量測定。一般，在用壓力·差壓信號發(fā)生器(以下在總稱時簡單地稱為信號發(fā)生器)測定過程變量時，通過被稱作 導(dǎo)壓管的細管道將測定對象從測定對象的流體流動的工藝管道導(dǎo)入到信號發(fā)生器中。圖14示出用壓力信號發(fā)生器的系統(tǒng)(壓力測定系統(tǒng))的概略圖。在這種壓力測定系統(tǒng)中，壓力信號發(fā)生器I檢測通過從工藝管道2分岔出的導(dǎo)壓管3而導(dǎo)出的流體的壓力。圖15示出用差壓信號發(fā)生器的系統(tǒng)(差壓測定系統(tǒng))的概略圖。在這種差壓測定系統(tǒng)中，差壓信號發(fā)生器4檢測通過從工藝管道2分岔出的導(dǎo)壓管3-1、3-2而導(dǎo)出的流體的壓力差。又，在這種系統(tǒng)中，在工藝管道2中設(shè)有差壓發(fā)生機構(gòu)(阻尼孔等)5，導(dǎo)壓管3-1、
3-2從夾著該差壓發(fā)生機構(gòu)5的前后的位置分岔出來。在這種壓力測定系統(tǒng)或差壓測定系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，根據(jù)測定對象的不同存在著固形物等附著在導(dǎo)壓管的內(nèi)部從而堵塞導(dǎo)壓管的情況。當(dāng)導(dǎo)壓管完全堵塞時，就不能正確測定過程變量，因此對機械設(shè)備的影響是很大的。然而由于在導(dǎo)壓管完全堵塞之前壓力就傳到信號發(fā)生器上，所以堵塞的影響在過程變量的測定值上難以顯現(xiàn)。對于這樣的問題，不要導(dǎo)壓管的遠距離密封型的壓力信號發(fā)生器也被實用化了。然而，用導(dǎo)壓管測定過程變量的機械設(shè)備非常多，因此要求在線實現(xiàn)導(dǎo)壓管的堵塞診斷功倉泛。對于這一課題，已經(jīng)提出利用流體的壓力晃動來診斷導(dǎo)壓管的堵塞的方法和裝置的方案。例如在專利文獻I中，示出能根據(jù)壓力信號的最大變動幅度(最大值與最小值之差)的減少來檢測導(dǎo)壓管堵塞的方案。在專利文獻2，3中，揭示了用壓力或差壓的晃動的大小、以及據(jù)此計算的參數(shù)來檢測·診斷導(dǎo)壓管堵塞的裝置·方法。在專利文獻4中，揭示了根據(jù)從差壓中提取的晃動的標準偏差、或功率譜密度這樣的反映晃動的大小的統(tǒng)計量或函數(shù)來診斷導(dǎo)壓管的狀態(tài)的裝置·方法。在專利文獻5中，示出根據(jù)壓力晃動的上下波動次數(shù)等、晃動的速度來診斷堵塞的裝置 方法。又，專利文獻5中所述的發(fā)明，在不是根據(jù)壓力或差壓的晃動的振幅而是根據(jù)晃動的速度(頻率)這一點上與其他的專利文獻廣4中所述的發(fā)明是不同的，但在利用壓力或差壓的晃動這一點上是共同的。
專利文獻專利文獻I日本特公平7-11473號公報專利文獻2日本專利第3139597號公報專利文獻3日 本專利第3129121號公報專利文獻4日本特表2002-538420號公報專利文獻5日本特開2010-127893號公報專利文獻6日本特表2009-505276號公報專利文獻7日本專利3147275號公報專利文獻8日本特開2007-47012號公報非專利文獻非專利文獻I榮野隼一 ·涌井徹也·橋詰匠·宮地宣夫·黑森健一 ·結(jié)城義敬《應(yīng)用水管中的數(shù)字式差壓傳送器的導(dǎo)壓管的堵塞檢測》，計測自動控制學(xué)會產(chǎn)業(yè)論文集，第 6 卷，第 13 號，103/109 (2007)。發(fā)明要解決的問題然而，在以往的根據(jù)壓力晃動檢測導(dǎo)壓管堵塞的方法中，存在著堵塞(閉塞)未達到相當(dāng)程度時有時不能檢出這樣的問題點。例如，專利文獻6的圖4飛中，雖示出閉塞的程度與作為判斷堵塞的根據(jù)的功率譜之間的關(guān)系(使用流體不明)，但所示閉塞孔的直徑是與O. 0135英寸(O. 34[mm])和O. 005英寸(O. 13 [mm])相當(dāng)?shù)男〕叽纭４送?，在非專利文獻I中，以將標稱Cv值為O. 015的針形閥縮小到5%的狀態(tài)作為模擬堵塞，以水為流體進行實驗，能檢測出模擬堵塞。但所謂Cv值O. 015的5%，意味著在閥的兩端產(chǎn)生I [psi] (6. 895 [kPa])的壓差時，只有7. 5 X 10_4 [加侖/分]的流量、即2. 8 [ml/分]的流體流過。這相當(dāng)于在假定層流的情況下的直徑為O. 23[mm]、長度為10[mm]的閉塞管道的流量特性(根據(jù)哈根·泊肅葉公式求得)，接近于專利文獻6所示的閉塞程度。如上所述，已有文獻中處理的堵塞的程度是堵塞達到相當(dāng)程度的狀態(tài)。而且，如未達到此程度的堵塞，則難以檢測到。這個問題涉及到根據(jù)壓力晃動診斷導(dǎo)壓管堵塞的所有方法，只是存在程度上的差別，無論哪種方法都能產(chǎn)生同樣的問題。此外，通過利用壓力晃動中頻率更高的成分，可使能檢測的閉塞的程度改善。然而，一般，壓力晃動的頻率越高振幅越會減少，所以利用有困難。因此，只利用頻率更高成分來解決問題并不容易。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決這種課題而作，其目的在于提供能夠使導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度提高，在更早的時刻檢測出導(dǎo)壓管的堵塞的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)以及診斷方法。為達此目的，本發(fā)明的特征在于，在從工藝管道分岔出來的導(dǎo)壓管中產(chǎn)生的堵塞的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)中，將所述導(dǎo)壓管以及連通于該導(dǎo)壓管的連通管和流過這些管道的流體這三者作為管路系統(tǒng)，具備使該管路系統(tǒng)的相對于壓力變化的變形率增大的變形率增大單元。根據(jù)本發(fā)明，通過以導(dǎo)壓管和連通到該導(dǎo)壓管的連通管與流過這些管道的流體作為管路系統(tǒng)，使該管路系統(tǒng)的相對于壓力變化的變形率增大，從而流體的壓力晃動的高頻成分變得容易衰減。因此，有可能容易地檢測壓力晃動的變化，提高導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度，在更早時刻檢測出導(dǎo)壓管的堵塞。本發(fā)明中，在流體是壓縮性流體時，最好使管路系統(tǒng)中的所述流體的相對于壓力變化的變形率增大。這時，例如設(shè)置充滿流體的容器作為變形率增大單元，所述流體是通過連通管導(dǎo)入所述容器的，可以認為增大管路系統(tǒng)的中的流體的相對于壓力變化的變形率。本發(fā)明中，在流體是非壓縮性流體時，最好使管路系統(tǒng)中的與所述流體相接觸的面的相對于壓力變化的變形率增大。這時，例如通過設(shè)置與經(jīng)連通管導(dǎo)入的流體相接觸的膜片作為變形率增大單元，可以認為增大管路系統(tǒng)中的流體相接觸的面的相對于壓力變化的變形率。又，本發(fā)明不僅作為導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)，也可作為導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法來實現(xiàn)。 發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于將導(dǎo)壓管以及連通該導(dǎo)壓管的連通管和流過這些管道的流體作為管路系統(tǒng)，增大該管路系統(tǒng)的相對于壓力變化的變形率，因此，能夠容易地衰減流體的壓力晃動的高頻成分，容易檢測壓力晃動的變化，提高導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度，在更早時刻檢測出導(dǎo)壓管的堵塞。


圖I是示出正常時的壓力測定系統(tǒng)的圖。圖2是示出導(dǎo)壓管堵塞時的壓力測定系統(tǒng)的圖。圖3是說明與因?qū)汗芏氯鸬牡屯V波效應(yīng)有關(guān)的要素的圖。圖4是說明與因?qū)汗芏氯鸬牡屯V波效應(yīng)有關(guān)的變形要素(信號發(fā)生器的受壓面、導(dǎo)壓管路內(nèi)的流體、導(dǎo)壓管的管壁)的圖。圖5是說明通過操作變形要素使診斷變得容易的理由的圖。圖6是說明低通濾波效應(yīng)的模式的圖。圖7是示出本發(fā)明所涉及的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)的實施形態(tài)I的第I例的圖。圖8是示出本發(fā)明所涉及的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)的實施形態(tài)I的第2例的圖。圖9是示出實施實施形態(tài)I的第I例時的堵塞指標值與現(xiàn)有方法的比較的圖形。圖10是示出通過對導(dǎo)壓管的一部或全部擴大其內(nèi)徑來增加位于堵塞(閉塞)與壓力信號發(fā)生器之間的流體的體積，獲得與實施形態(tài)I同樣效果的實例(參考例I)的圖。圖11是示出本發(fā)明所涉及的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)的實施形態(tài)2的第I例的圖。圖12是示出本發(fā)明所涉及的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)的實施形態(tài)2的第2例的圖。圖13是示出通過對導(dǎo)壓管選用易因壓力變化而變形的材料和結(jié)構(gòu)而得到與實施形態(tài)2同樣效果的實例(參考例2)的圖。圖14是用壓力信號發(fā)生器的系統(tǒng)(壓力測定系統(tǒng))的概略圖。圖15是用差壓信號發(fā)生器的系統(tǒng)(差壓測定系統(tǒng))的概略圖。符號的說明I…壓力信號發(fā)生器、2…工藝管道、3, 3-1, 3_2···導(dǎo)壓管、3a···管壁、3b···固定端、4…差壓發(fā)生器、5···差壓發(fā)生機構(gòu)(阻尼孔等)、6···堵塞(閉塞)、7···流體、8···受壓面(壓力信號發(fā)生器內(nèi)部的膜片)、9···連通管、10···容器、11···連通管、12···膜片(受壓面)、13…部件。
具體實施例方式下面，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的實施形態(tài)。首先，在進入實施形態(tài)的說明之前，敘述想到本發(fā)明的經(jīng)過和本發(fā)明的原理。[經(jīng)過]作為用壓力 差壓的晃動的導(dǎo)壓管的堵塞檢測方法，已提出各種檢測方法，雖然檢測的原理各異，但利用的物理現(xiàn)象是相同的。這是導(dǎo)壓管中的堵塞(閉塞)作為相對于管道內(nèi)的壓力傳播的低通濾波器起作用這樣的現(xiàn)象。 以下，以圖14所示的壓力測定系統(tǒng)為例進行說明。又，圖15所示的差壓測定系統(tǒng)中除了導(dǎo)壓管為2根外，本質(zhì)上與本發(fā)明沒有差別，因此，以圖14所示的壓力測定系統(tǒng)作為代表例進行說明。圖I示出正常時的壓力測定系統(tǒng)。這里，因?qū)汗?沒有產(chǎn)生堵塞，故工藝管道2內(nèi)的流體(工藝流體)的壓力晃動(上下波動)大致以原來的形狀傳到壓力信號發(fā)生器1，成為在壓力信號發(fā)生器I內(nèi)的壓力晃動。然而，如圖2所示那樣，當(dāng)導(dǎo)壓管3中產(chǎn)生堵塞(閉塞)6時，該堵塞(閉塞)6作為相對于壓力傳播的低通濾波器而起作用，由壓力信號發(fā)生器I檢測出的壓力晃動，與沒有堵塞(閉塞)6的情況相比，呈衰減的形態(tài)。尤其是，頻率越高，衰減幅度越大。通過從晃動的振幅或頻率的變化中捕捉這些形態(tài)，來診斷導(dǎo)壓管3的堵塞。該現(xiàn)象中，關(guān)系到兩個要素(參看圖3)。第一個當(dāng)然是堵塞的程度。堵塞的程度越重，高頻衰減越大(換句話說，濾波器的截止頻率越低)。另一個要素是位于堵塞(閉塞)6與壓力信號發(fā)生器I之間的導(dǎo)壓管3內(nèi)的流體7、與該流體7相接觸的壓力信號發(fā)生器I的受壓面(壓力信號發(fā)生器I的內(nèi)部的膜片)8、導(dǎo)壓管3的壁面3a等(下面統(tǒng)一稱為變形要素)的相對于壓力的變形率。該變形率越大，即相對于單位壓力變化的變形要素的變形量的合計越大，晃動的高頻成分越容易衰減。發(fā)明者想到利用這一事實，通過有意增大相對于壓力變化的變形要素的變形率，使高頻成分更大地衰減，以使提高導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度，在更早時刻檢測出導(dǎo)壓管的堵塞成為可能。上述兩個要素中，因前者(堵塞程度)是診斷對象本身，不能操作，但后者(變形要素的變形率)是能夠有意地加以操作的。因此，如在加大高頻成分衰減的方向上操作變形要素的變形率的話，則能使導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度提高。以下，首先對發(fā)明的原理給以直觀的說明，然后詳述其細節(jié)。[發(fā)明的原理]從堵塞(閉塞)6來看，在有壓力信號發(fā)生器I的一側(cè)(下稱檢測端側(cè))上存在有導(dǎo)壓管3、壓力信號發(fā)生器I的受壓面8、作為測定對象的流體7這樣的變形要素。它們在管道內(nèi)的壓力變化時或多或少地變形，從堵塞(閉塞)6來看存在于檢測端側(cè)的流體7的量也隨之相應(yīng)地變化。也就是說，相對于壓力上升/壓力下降，如圖4的(a)所示那樣，壓力信號發(fā)生器I的受壓面8變形，又如圖4的(b)所示那樣，導(dǎo)壓管3內(nèi)的流體7變形，又如圖4的(C)所示那樣，導(dǎo)壓管3的管壁3a變形，從堵塞(閉塞)6來看存在于檢測端側(cè)的流體7的量也隨之相應(yīng)地變化。其變化的量，由經(jīng)由堵塞(閉塞)6的流體的流入·流出來補償。又，在圖4的(b)中，3b是導(dǎo)壓管3的固定端。這里，因工藝側(cè)的壓力改變了，使堵塞(閉塞)6的兩端產(chǎn)生了壓力差。于是在堵塞(閉塞)6內(nèi)產(chǎn)生流動使減少此壓力差。此流動中為消除壓力差所必要的流體的量，與從堵塞(閉塞)6來看位于檢測端側(cè)的變形要素的變形難易程度成正比。這是因為，它們易因壓力變化而變形，就是為了改變檢測端側(cè)的壓力，即為了使檢測端側(cè)的壓力與工藝管道側(cè)的相等，有必要更多地變形，有必要使流入·流出較多的流體。另一方面，由于流體在堵塞(閉塞)6內(nèi)流動必然困難，為消除兩端的壓力差要花費時間。因此，為消除壓力差所必要的流量越多，即上述的變形要素越容易變形，該時間就越長。結(jié)果，變形率越大，檢測端側(cè)的壓力不能追蹤工藝管道側(cè)的快速的壓力變動(頻率高的壓力變動)，故加大了因堵塞引起的低通濾波器的效果(參看圖5)。所謂的堵塞(閉塞)6引 起的低通濾波器的效果更大，意味著容易檢測壓力晃動的變化。根據(jù)上述的原理，或通過有意加大位于比堵塞(閉塞)6更靠檢測端側(cè)的變形要素的變形率，或通過再追加易變形的部件等，就有可能容易地檢測壓力晃動的變化，提高導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度，在更早的時刻檢測出導(dǎo)壓管的堵塞。其次，用上述的低通濾波器的模型，進一步作理論上的說明(參看圖6)。首先，求出堵塞與變形要素的特性公式。下面用P1表示從堵塞(閉塞)6看工藝管道側(cè)的壓力，用P2表示檢測端側(cè)的壓力，用Q表示流過堵塞(閉塞)6的流量。取從工藝管道側(cè)流向檢測端側(cè)的方向為正，反方向流動時以負值來表示。本來，從P1到P2的壓力傳播特性應(yīng)作為分布參數(shù)系統(tǒng)來模型化的，下面為說明方便，用集中參數(shù)近似的簡易模型來說明。閉塞特性用下式來模型化。下面，R稱作流路阻抗。又，假設(shè)堵塞(閉塞)6內(nèi)的流動為層流，從哈根·泊肅葉公式導(dǎo)出與下式同樣的公式是可能的。式中的t表示時間。[數(shù)式I]P1 (t) -P2 (t) = RQ (t) · · · · (I)關(guān)于變形要素的相對于壓力的變形率，如下式那樣進行模型化。下面，說到變形率時都是指此C。[數(shù)式2]C--- = 0{t) ——(2)
d/ 一這里，變形率C其值越大，意味著壓力P2變化時的變形要素的變形量越大。通過變形要素變形，與該變形量相同量的流體從堵塞(閉塞)6流入 流出，因此，該量與式(I)的Q相一致。組合式(I)和式(2)，得到下面的關(guān)系。[數(shù)式3] d尸 I=(O — P2 (O) …⑶
at RL由此式可見，從P1到P2的壓力傳播，成了時間常數(shù)Re的低通濾波器。就是說，如增大C時，時間常數(shù)RC也增大，濾波器的高頻衰減效果也大。結(jié)果，壓力晃動的變化變得容易檢測，提高了導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度。又，通過增大C來提高相對于壓力傳播的低通濾波器的效果，但在導(dǎo)壓管正常的時候幾乎沒有影響。這是因為低通濾波器的時間常數(shù)是R與C的乘積，在導(dǎo)壓管正常時R非常小，這時顯現(xiàn)不出低通濾波器的效果。因此，即便使C增大，只要不是極端地大，對正常時的壓力測定沒有影響。[實施形態(tài)I:增大流體的變形率的實例(適用于壓縮性流體)]實施形態(tài)I中，以導(dǎo)壓管以及連通該導(dǎo)壓管的連通管和流過這些管道的流體作為管路系統(tǒng)，設(shè)置充滿通過連通管而導(dǎo)入的流體的容器，作為增大該管路系統(tǒng)的相對于壓力變化的變形率C的變形率增大單元。圖7示出該實施形態(tài)I的第I例。該實施形態(tài)I的第I例中，在工藝管道2與壓力信號發(fā)生器I之間的導(dǎo)壓管3的規(guī)定位置上，通過連通管9連接箱形的容器10。在容器 10中通過連通管9充滿有導(dǎo)壓管3內(nèi)的流體7。通過設(shè)置該容器10，位于比容器10與導(dǎo)壓管3的連接點更靠末端(檢測端側(cè))的流體7的體積增大。如果在該連接點的工藝管道側(cè)上發(fā)生了堵塞(閉塞)6時，位于堵塞(閉塞)6的里側(cè)(檢測端側(cè))的流體7的體積便比沒有追加該容器10時增大了。因為流體7自身的壓力變化引起的變形量與流體7的體積成正比，所以通過追加該容器10，即通過增大流體7的相對于壓力變化的變形率，就得到增大管路系統(tǒng)的相對于壓力變化的變化率C的效果。結(jié)果，壓力晃動的變化變得容易檢測，提高了導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度。關(guān)于追加的容器的體積，為了得到充分的效果，優(yōu)選為追加的容器的體積與追加容器之前的充滿管路系統(tǒng)的流體的體積相比，為其10倍以上。這是因為在堵塞內(nèi)部的流動為層流時，其流路阻抗與堵塞部分的直徑的4次方、截面積的2次方成反比(根據(jù)哈根·泊肅葉公式導(dǎo)出)之故。例如，式(3)的C為2倍時，即便R為1/2，也得到同樣的低通濾波器效果。然而，與1/2的R相當(dāng)?shù)氖?，直徑?1/4倍(約1.2倍)，截面積是21/2倍(約I. 4倍)，雖說堵塞診斷變得容易，但改善幅度并不大。如反過來算，即便堵塞直徑是2倍，為得到同等程度的低通濾波器效果，R應(yīng)為1/16，因此有必要將C設(shè)為16倍?？紤]到上述時，可以認為C的值不是原來的10倍以上時，就得不到充分的改善效果。而且，該實施例中，因C的值與追加的容器的體積成正比地增加，所以有必要也同等程度地增加追加的容器的體積。在該實施形態(tài)I的第I例中，連接導(dǎo)壓管3與容器10的位置是重要的。之所以這樣說，是因為對于位于連接點的檢測端側(cè)的堵塞來說，沒有增大變形量的效果(因容器10的有無，不影響從堵塞(閉塞)6來看位于檢測端側(cè)的流體的體積)。因此，最希望如圖7所示那樣，將容器10連接到壓力信號發(fā)生器I與導(dǎo)壓管3的連接點附近。另一方面，在離工藝管道2與導(dǎo)壓管3的連接點近的位置上，得不到效果的可能性高。圖8示出實施形態(tài)I的第2例。該例中，在從壓力信號發(fā)生器I進一步延長的管道的末端上通過連通管9連接著容器10。因壓力信號發(fā)生器I上有排水塞，所以能夠利用該排水塞，將容器10連接到檢測端的更里側(cè)。此外，該實施形態(tài)I有效的情形，主要是流體7為壓縮性流體的情況。在流體7是非壓縮性流體時，由于即便壓力變化流體自身也幾乎不變形，因此沒有效果，或者即便有也極小。又，為估量效果的有無，將其他的變形要素(例如壓力信號發(fā)生器I的受壓面8)的變形率(相當(dāng)于式(2)的C)與下式的值進行比較即可。V/K ...... (4)這里，V是追加的容器10的體積，K是流體7的體積彈性率。假如該值比其他的變形要素(例如壓力信號發(fā)生器I的受壓面8)的變形率充分地大時，則能期待通過追加該要素產(chǎn)生的效果。另一方面，若是相同程度的情況，或小得多的情況，則預(yù)料追加所產(chǎn)生的效果極小或完全沒有。這時，后面說到的實施形態(tài)2的方法是有效的。該實施形態(tài)I中，具有不對原來設(shè)置的壓力信號發(fā)生器I自身進行加工，且使得測定系統(tǒng)的變更為最小限度，就能得到所希望的效果那樣的優(yōu)點。圖9示出實施該實施形態(tài)I的第I例時的堵塞指標值與現(xiàn)有方法的比較。該圖形 表示基于專利文獻5所述的方法的堵塞指標值。當(dāng)導(dǎo)壓管堵塞時，該指標值就減少，因此通過與正常的指標值作比較，可檢測堵塞。又，正常時(無堵塞的狀態(tài))的指標值是O. 133。[不設(shè)置容器10的情況(現(xiàn)有方法)]在導(dǎo)壓管部分插入直徑O. 3[mm]的模擬閉塞時，堵塞指標值下降到正常值的一半以下的O. 055。另一方面，在插入直徑O. 6 [mm]的模擬閉塞時是O. 099，指標值的變化停留在較小的程度上。[設(shè)置容器10的情況(本申請)]因此，如圖7所示那樣，在導(dǎo)壓管3的末端附近追加容器10，使模擬閉塞與壓力信號發(fā)生器I之間的體積增加。于是在插入直徑O. 6 [mm]的模擬閉塞時的指標值便為O. 062。這樣，如用實施形態(tài)I所示的方法，即使堵塞的程度更輕，堵塞的指標值也改變，即，能夠提高導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度，在更早的時刻檢測出導(dǎo)壓管的異常。[參考例I]實施形態(tài)I中，設(shè)置容器10作為變形率增大單元，但如圖10所示那樣，通過對導(dǎo)壓管3的一部分或全部增大其內(nèi)徑，也能夠使位于堵塞(閉塞)6與壓力信號發(fā)生器I之間的流體7的體積增加，得到與實施形態(tài)I同樣的效果。圖10中，以L形彎曲的導(dǎo)壓管3的角部作為易堵塞的部位，增大比該角部更靠里側(cè)的導(dǎo)壓管3的內(nèi)徑。例如，使內(nèi)徑為3倍大時，流體所占的體積及其變形量便是9倍。該參考例I也與實施形態(tài)I同樣，主要是對壓縮性流體有效的方法。另外，效果的大小依存于堵塞(閉塞)6的位置。[實施形態(tài)2:增大與流體相接的面的變形率的實例(適用于非壓縮性流體)]實施形態(tài)2中，以導(dǎo)壓管以及連通該導(dǎo)壓管的連通管和流過這些管道的流體作為管路系統(tǒng)(變形要素)，設(shè)置與通過連通管而導(dǎo)入的流體相接的膜片，作為增大該管路系統(tǒng)的相對于壓力變化的變形率C的變形率增大單元。該實施形態(tài)2中，使得作為變形率增大單元而設(shè)置的模片的相對于壓力變化的變形率遠大于壓力信號發(fā)生器I內(nèi)部的受壓面8的變形率。有關(guān)該模片的變形率在后面說明。圖11示出該實施形態(tài)2的第I例。該實施形態(tài)2的第I例中，在工藝管道2與壓力信號發(fā)生器I之間的導(dǎo)壓管3的規(guī)定位置上，通過連通管11連接具有膜片12的部件13。該部件13中，導(dǎo)壓管3內(nèi)的流體7通過連通管11流入由膜片12封隔的空間中。又，膜片12的相對于壓力變化的變形率如后述那樣做得大些。
通過設(shè)置該部件13，流體7便與膜片12接觸，膜片12由于導(dǎo)壓管3內(nèi)的壓力變化而發(fā)生變形。這樣一來，即通過增大與流體7相接的膜片12的相對于壓力變化的變形率，就能得到增大管路系統(tǒng)的相對于壓力變化的變形率C的效果，結(jié)果，壓力晃動的變化容易檢測，提高了導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度。在該實施形態(tài)2的第I例中，連接導(dǎo)壓管3與具有膜片12的部件13的位置是重要的。之所以這樣說，是因為從堵塞(閉塞)6來看追加的膜片12不位于檢測端側(cè)時，就得不到效果。因此，最希望如圖11所示那樣，將具有膜片12的部件13連接到壓力信號發(fā)生器I與導(dǎo)壓管3的連接點附近。另一方面，在接近工藝管道2與導(dǎo)壓管3的連接點的位置上，得不到效果的可能性高。圖12示出實施形態(tài)2的第2例。該例中，具有膜片12的部件13通過連通管11連接在從壓力信號發(fā)生器I進一步延長的管道的末端上。因壓力信號發(fā)生器I上有排水塞，所以能夠利用該排水塞，將部件13連接到檢測端的更里側(cè)。 關(guān)于追加的膜片12的變形率，為了得到充分的效果，希望其變形率為壓力信號發(fā)生器I的受壓面8的變形率的10倍以上。其理由如在本說明書第8頁第11-21行(實施形態(tài)I的第I例)中所述。此外，該實施形態(tài)2有效的情形，主要是流體7為非壓縮性流體的情況。在流體7為壓縮性流體時，因壓力變化引起的流體自身的體積變化大，一般超過膜片12的變形量。這種情況下，前述的實施形態(tài)I的方法有效。該實施形態(tài)2中也具有不對原來設(shè)置的壓力信號發(fā)生器I自身進行加工，且使得測定系統(tǒng)的變更為最小限度，就能得到所希望的效果那樣的優(yōu)點。[參考例2]實施形態(tài)2中，設(shè)置具有膜片12的部件13作為變形率增大單元，但在圖13所示的結(jié)構(gòu)中，通過對導(dǎo)壓管3采用易因壓力變化而變形的材料或結(jié)構(gòu)，也可能得到與實施形態(tài)2同樣的效果。當(dāng)導(dǎo)壓管3內(nèi)的流體的壓力變化時，導(dǎo)壓管3在直徑方向上伸縮。S卩，如壓力增高直徑就變大，壓力下降直徑就縮小。導(dǎo)壓管3—般是金屬制成的管。又，往往相對于壓力變化的伸縮量也小。這里，如使得導(dǎo)壓管3的材料為更容易變形的樹脂或柔軟的金屬，或使導(dǎo)壓管3的管壁3a的厚度減薄，就能提高導(dǎo)壓管3自身的變形率。結(jié)果，便能夠容易檢測壓力晃動的變化，提高導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度。為估量效果的有無，將導(dǎo)壓管3的變形率與其他的變形要素(例如壓力信號發(fā)生器I的受壓面8、導(dǎo)壓管3內(nèi)的流體7等)的變形率進行比較即可。假如導(dǎo)壓管3的變形率比其他變形要素的變形率大約10倍以上，則能期待有大的效果。反之，假如是在其他變形要素的變形率以下，則幾乎不能期待其效果。此種情況下，效果也許多少有點，但預(yù)料不能期待充分的效果。此外，對導(dǎo)壓管3采用易變形的材料或結(jié)構(gòu)時，存在使工藝的安全性下降的擔(dān)心。因而，其操作必須在工藝及其規(guī)格容許的范圍內(nèi)進行。此外，在參考例2中，有一個注意點。就是效果的大小隨堵塞(閉塞)6的位置而變。具體地說，堵塞(閉塞)6越靠近工藝管道側(cè)效果越大，越靠近檢測端效果越小。又，在壓力信號發(fā)生器I與導(dǎo)壓管3的連接部分發(fā)生堵塞時，就無效果。之所以這樣，是因為對容易診斷的效果作出貢獻的僅是位于堵塞(閉塞)6與壓力信號發(fā)生器I之間的導(dǎo)壓管3。又，若問該參考例2是哪一類，它也是適用于非壓縮性流體的方法。因壓縮性流體的變形率一般比導(dǎo)壓管的變形率大很多，所以對壓縮性流體即便用該參考例2的方法，也不太能期待其效果。以上，對實施形態(tài)I說明了第I例與第2例，對實施形態(tài)2說明了第I例與第2例，但本說明不只限于這些實施形態(tài)。例如，也可考慮實施形態(tài)I的第I例與第2例并用，或?qū)嵤┬螒B(tài)2的第I例與第2例并用，或?qū)嵤┬螒B(tài)I與實施形態(tài)2并用，追加變形率增大單元作為上述說明以外的結(jié)構(gòu)。又，上述的實施形態(tài)1、2，作為對用壓力信號發(fā)生器I的壓力測定系統(tǒng)的適用例作了說明，但對用差壓信號發(fā)生器4 (圖15)的差壓測定系統(tǒng)也同樣適用也是可以的。差壓測定系統(tǒng)中，用差壓信號發(fā)生器4檢測通過導(dǎo)壓管3-1導(dǎo)入的流體的壓力與通過導(dǎo)壓管3-2 導(dǎo)入的流體的壓力之差，與實施形態(tài)1、2中所示同樣地，以容器10或具有膜片12的部件13作為變形率增大單元，可以使其連接于導(dǎo)壓管3-1和導(dǎo)壓管3-2這兩者，也可以連接于導(dǎo)壓管3-1和導(dǎo)壓管3-2中的任一方。又，本發(fā)明主要設(shè)想的是利用通過用流體的壓力晃動來診斷導(dǎo)壓管堵塞的方法，但不限于此。就是說，如果是利用導(dǎo)壓管中的堵塞(閉塞)作為相對于管道內(nèi)的壓力傳播的低通濾波器起作用這樣的現(xiàn)象的話，即便是其他的堵塞診斷方法，本發(fā)明也是有效的。例如，專利文獻7、8中，揭示了在連接有信號發(fā)生器的工藝管道的控制閥的操作信號上重疊階躍狀波形，根據(jù)相對于該信號的壓力或差壓的響應(yīng)來診斷導(dǎo)壓管的堵塞這樣的技術(shù)。這些技術(shù)利用了如下事實，即在由控制閥的操作產(chǎn)生的壓力或差壓的變化傳播到信號發(fā)生器之際，導(dǎo)壓管內(nèi)的堵塞作為低通濾波器起作用，所以壓力響應(yīng)波形起變化這樣的事實。在這種方法中，如用本發(fā)明的話，由于因堵塞引起的響應(yīng)變化增大，能夠使導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度提高，在更早時刻檢測出導(dǎo)壓管的堵塞。[工業(yè)上的可利用性]本發(fā)明的導(dǎo)壓管診斷系統(tǒng)，作為診斷從工藝管道分岔出來的導(dǎo)壓管中產(chǎn)生的堵塞的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)，可用于用壓力信號發(fā)生器的壓力測定系統(tǒng)或用差壓信號發(fā)生器的差壓測定系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)，是診斷在從工藝管道分岔出來的導(dǎo)壓管中產(chǎn)生的堵塞的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)，其特征在于， 將所述導(dǎo)壓管以及連通于該導(dǎo)壓管的連通管和流過這些管道的流體這三者作為管路系統(tǒng)，具備使該管路系統(tǒng)的相對于壓力變化的變形率增大的變形率增大單元。
2.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)，其特征在于， 所述流體是壓縮性流體， 所述變形率增大單元使得所述管路系統(tǒng)中的所述流體的相對于壓力變化的變形率增大。
3.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)，其特征在于， 所述流體是非壓縮性流體， 所述變形率增大單元使得所述管路系統(tǒng)中的與所述流體相接觸的面的相對于壓力變化的變形率增大。
4.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)，其特征在于， 所述變形率增大單元是充滿流體的容器，所述流體是通過所述連通管而被導(dǎo)入所述容器的。
5.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)，其特征在于， 所述變形率增大單元是與通過所述連通管導(dǎo)入的流體相接觸的膜片。
6.一種導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法，是診斷在從工藝管道分岔出來的導(dǎo)壓管中產(chǎn)生的堵塞的導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法，其特征在于， 將所述導(dǎo)壓管以及連通到該導(dǎo)壓管的連通管和流過這些管道的流體這三者作為管路系統(tǒng)，使得該管路系統(tǒng)的相對于壓力變化的變形率增大。
7.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法，其特征在于， 所述流體為壓縮性流體， 使得所述管路系統(tǒng)中的所述流體的相對于壓力變化的變形率增大。
8.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法，其特征在于， 所述流體為非壓縮性流體， 使所述管路系統(tǒng)中的與所述流體相接觸的面的相對于壓力變化的變形率增大。
9.如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法，其特征在于， 具備充滿流體的容器，所述流體是通過所述連通管而被導(dǎo)入所述容器的， 利用所述容器使得所述管路系統(tǒng)中的所述流體的相對于壓力變化的變形率增大。
10.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法，其特征在于， 具備與通過所述連通管導(dǎo)入的流體相接觸的膜片， 利用所述膜片使得所述管路系統(tǒng)中的與所述流體相接觸的面的相對于壓力變化的形率增大。
全文摘要
本發(fā)明揭示的導(dǎo)壓管的堵塞診斷系統(tǒng)以及診斷方法，可提高導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度，在更早的時刻檢測出導(dǎo)壓管的堵塞。在工藝管道(2)與壓力信號發(fā)生器(1)之間的連接點附近的導(dǎo)壓管(3)上，連接容器(10)。這樣，在流體(7)為壓縮性流體的情形時，流體(7)的相對于壓力變化的變形率變大，容易檢測出壓力晃動的變化，提高導(dǎo)壓管的堵塞診斷的靈敏度。在流體(7)為非壓縮性流體的情形時，連接具有膜片(由壓力引起大的變形的受壓面)的部件替代容器(10)。
文檔編號G01M99/00GK102879215SQ20121024155
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者田原鐵也, 青田直之 申請人:阿自倍爾株式會社