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JP6285981B2 - Abnormality diagnosis method for liquid level gauge - Google Patents
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Description

本発明は、サーボバランス式液面計に適用する液面計の異常診断方法に関するものである。   The present invention relates to a liquid level gauge abnormality diagnosis method applied to a servo balance type liquid level gauge.

ディスプレーサを用いたサーボバランス式液面計は、例えば特許文献1に記載されている。   A servo balance type liquid level gauge using a displacer is described in Patent Document 1, for example.

工業計器における異常診断機能は重要事項であり、液面計においても例外ではない。従来の液面計の異常警報手段としては、測定液位或いは測長ワイヤのトルク値が規定値を超えたときに異常と判定し、警報を発している。   The abnormality diagnosis function in industrial instruments is an important matter, and it is no exception in liquid level gauges. As an abnormality alarm means of a conventional liquid level gauge, an abnormality is determined and an alarm is issued when the measured liquid level or the torque value of the length measuring wire exceeds a specified value.

実開昭64−34521号公報Japanese Utility Model Publication No. 64-34521

サーボバランス式液面計では、経年劣化によるモータの劣化や摩擦駆動系の摩擦の増加等により液面測定の応答性が悪化することで、正確な測定値が得られなくなるという問題が生ずる。   In the servo balance type liquid level gauge, there is a problem that an accurate measurement value cannot be obtained because the responsiveness of the liquid level measurement is deteriorated due to deterioration of the motor due to deterioration over time or increase in friction of the friction drive system.

サーボバランス式液面計に使用されるサーボモータの磁界には、永久磁石が使われているのが一般的であるが、経時的にその磁力効果が減じた場合にも同様な劣化現象が生ずる。液面計において、その他の劣化発生の主たる個所は機械駆動系であり、経時的に発生する機械的摩耗が原因である。この経時的な機械摩耗は、ドラムシャフトやドラムを保持するベアリング部で主として発生する。   Permanent magnets are generally used as the magnetic field of servo motors used in servo balance type liquid level gauges, but the same deterioration phenomenon occurs when the magnetic effect decreases with time. . In the liquid level gauge, the other main occurrence of deterioration is the mechanical drive system, which is caused by mechanical wear that occurs over time. This mechanical wear with time mainly occurs in the drum shaft and the bearing portion that holds the drum.

図10は液面計に内蔵するACサーボモータのトルク速度のT−ω曲線と負荷線の関係を示している。サーボモータに制御電圧e1を与えると負荷に対応した負荷線T=K1ω(K1比例定数)とトルク速度曲線との交点P1の角速度ω1で回転し、この回転数がサーボ系の応答速度を決定する。経時変化等により負荷側の摩擦が増加すると、負荷線はT=K2ωへと変化し、T−ω曲線との交点はP2、回転数はω2へと減少する。正常時と同じ速度を維持しようとすれば、制御電圧をe1からe2に上げる必要がある。   FIG. 10 shows the relationship between the T-ω curve of the torque speed of the AC servo motor built in the level gauge and the load line. When a control voltage e1 is applied to the servo motor, the servo motor rotates at an angular speed ω1 at the intersection P1 of the load line T = K1ω (K1 proportional constant) corresponding to the load and the torque speed curve, and this rotational speed determines the response speed of the servo system. . When the friction on the load side increases due to changes over time, the load line changes to T = K2ω, the intersection with the T-ω curve decreases to P2, and the rotation speed decreases to ω2. In order to maintain the same speed as normal, it is necessary to increase the control voltage from e1 to e2.

サーボモータ磁界には、永久磁石が使われているのが一般的であるが、経時的にその作用効果が減じた場合には、図10において、等価的にT−ω曲線がe2からe1に変化したのと同じとみなすことができる。   In general, a permanent magnet is used for the servo motor magnetic field. However, when the effect of the servo motor decreases with time, the T-ω curve is equivalently changed from e2 to e1 in FIG. It can be considered the same as having changed.

例えば、サーボモータにこのような劣化現象が発生し、この劣化現象が計測値の異常として現れる場合には、これを基に警報を行うことはできるが、長年の使用により、摩擦駆動系の摩耗等の劣化に起因するパラメータの経時変化による異常の進行状態や、或いは今後に異常がどのように進展してゆくかの予測を行うことができない。   For example, if such a deterioration phenomenon occurs in a servo motor and this deterioration phenomenon appears as an abnormality in the measured value, an alarm can be issued based on this deterioration, but the wear of the friction drive system has been reduced due to long-term use. Thus, it is impossible to predict the progress of the abnormality due to the time-dependent change of the parameter due to the deterioration of the above, or how the abnormality will progress in the future.

本発明の目的は、上述の課題を解決し、構成部品の劣化に起因するパラメータを測定して異常の進行状態等の診断を行う液面計の異常診断方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide an abnormality diagnosis method for a liquid level gauge that measures parameters caused by deterioration of components and diagnoses the progress of abnormality.

上記目的を達成するための本発明に係る液面計の異常診断方法は、所定診断周期τ毎において、サーボバランス式液面計のディスプレーサを下降させ、モータを含む機械駆動系のパラメータを測定すると共に記録して、前回までの前記所定診断周期τ毎に記録した前記パラメータの数値の経時変化を近似線で近似し、今回の診断で得られた前記パラメータの数値が所定の劣化規定値を超えた異常範囲であると共に、今回の測定で得られた前記パラメータが前記近似線の延長線上にあるときに異常状態と診断することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a method for diagnosing abnormality of a liquid level gauge according to the present invention lowers the displacer of a servo balance type liquid level gauge and measures parameters of a mechanical drive system including a motor at every predetermined diagnostic cycle τ. Approximate the change over time in the numerical value of the parameter recorded for each predetermined diagnostic period τ up to the previous time with an approximate line, and the numerical value of the parameter obtained in the current diagnosis exceeds a predetermined degradation specified value In addition, the abnormal condition is diagnosed when the parameter obtained in the current measurement is on an extension line of the approximate line.

また、本発明に係る液面計の異常診断方法は、所定診断周期τ毎において、サーボバランス式液面計のディスプレーサを下降させ、モータを含む機械駆動系のパラメータを測定すると共に記録して、前記所定診断周期τ毎に記録した今回の診断までの前記パラメータの数値の経時変化を近似線で近似し、該近似線の延長線が所定の劣化規定値に達する時期を異常状態に至る時期と診断することを特徴とする。   In addition, the liquid level gauge abnormality diagnosis method according to the present invention lowers the displacer of the servo balance type liquid level gauge every predetermined diagnostic cycle τ, measures and records the parameters of the mechanical drive system including the motor, Approximating the change over time of the numerical values of the parameters recorded at the predetermined diagnosis cycle τ until the current diagnosis with an approximate line, and the time when the extended line of the approximate line reaches a predetermined deterioration regulation value It is characterized by making a diagnosis.

更に、本発明に係る液面計の異常診断方法は、所定診断周期τ毎において、サーボバランス式液面計のディスプレーサを下降させ、モータを含む機械駆動系のパラメータを測定すると共に記録して、前記所定診断周期τ毎に記録した今回の診断までの前記パラメータの数値の経時変化を近似線で近似し、該近似線に劣化の傾向があり、かつ今回得られた前記パラメータの数値が所定の劣化規定値に近付き、所定の劣化警戒値を超えている場合には以後の前記所定診断周期の間隔を短縮するべきと診断することを特徴とする。   Furthermore, the liquid level gauge abnormality diagnosis method according to the present invention lowers the servo balance type liquid level gauge displacer at every predetermined diagnostic cycle τ, measures and records the parameters of the mechanical drive system including the motor, Approximating the change over time of the numerical value of the parameter recorded at each predetermined diagnostic cycle τ until the current diagnosis with an approximate line, the approximate line has a tendency to deteriorate, and the numerical value of the parameter obtained this time is a predetermined value When approaching the specified deterioration value and exceeding a predetermined deterioration warning value, it is diagnosed that the interval of the subsequent predetermined diagnosis cycle should be shortened.

本発明に係る液面計の異常診断方法によれば、所定診断周期におけるパラメータの数値を記憶しておき、その経時変化から構成部品の異常や、どの時点で異常が発生するかを予測できる。   According to the abnormality diagnosis method for a liquid level meter according to the present invention, numerical values of parameters in a predetermined diagnosis cycle are stored, and it is possible to predict an abnormality of a component part and at which point an abnormality occurs from the change over time.

サーボバランス式液面計による測定状態の説明図である。It is explanatory drawing of the measurement state by a servo balance type liquid level meter. サーボバランス式液面計の検出部の構成図である。It is a block diagram of the detection part of a servo balance type liquid level gauge. 液面測定時の動作フローチャート図である。It is an operation | movement flowchart figure at the time of a liquid level measurement. ディスプレーサの巻き下げ時の制御パターンの説明図である。It is explanatory drawing of the control pattern at the time of lowering of a displacer. 実施例1の異常診断のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the abnormality diagnosis of Example 1. 診断時期とディスプレーサの定速度との関係のグラフ図である。It is a graph of the relationship between a diagnosis time and the constant speed of a displacer. 将来の劣化時期を推測する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of estimating the future deterioration time. 診断周期を短縮する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of shortening a diagnostic period. 実施例4のフローチャート図である。FIG. 10 is a flowchart of Example 4. サーボモータの劣化の説明図である。It is explanatory drawing of deterioration of a servomotor.

本発明を図1〜図9に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。   The present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.

図1に示すようにサーボバランス式液面計は、例えば30mもの深さのタンク1内の液面の計測に用いられている。タンク1内には、液面上に浮かぶディスプレーサ2が測長ワイヤ3により吊り下げられている。   As shown in FIG. 1, the servo balance type liquid level gauge is used for measuring the liquid level in the tank 1 having a depth of, for example, 30 m. A displacer 2 floating on the liquid surface is suspended in the tank 1 by a length measuring wire 3.

タンク1の上方には、図2に示すような液面計の検出部が配置されている。基台に軸支されたドラムシャフト4に対しドラム5が直接又はマグネティックカップリング6により回転自在に保持され、ドラム5にはドラムシャフト4により駆動力が伝達されるようになっている。ドラム5には測長ワイヤ3が巻回されており、測長ワイヤ3の下端に止着されたディスプレーサ2がタンク1内に吊り下げられている。   Above the tank 1, a detection unit of a liquid level gauge as shown in FIG. A drum 5 is rotatably held by a drum shaft 4 supported by a base directly or by a magnetic coupling 6, and a driving force is transmitted to the drum 5 by the drum shaft 4. A measuring wire 3 is wound around the drum 5, and a displacer 2 fixed to the lower end of the measuring wire 3 is suspended in the tank 1.

また、基台の他側にはサーボモータ7が固定されており、サーボモータ7の回転軸の回転は、プーリ8、ベルト9を介してウォームギア10に伝達されるようになっている。ウォームギア10はドラム5と同芯状態で回転するウォームホイール11のギアと噛合している。   A servo motor 7 is fixed to the other side of the base, and the rotation of the rotation shaft of the servo motor 7 is transmitted to the worm gear 10 via the pulley 8 and the belt 9. The worm gear 10 meshes with the gear of the worm wheel 11 that rotates concentrically with the drum 5.

ウォームホイール11の側面の中心を挟んだ上下の2個所には、コイルスプリング12a、12bの端部が固定されている。コイルスプリング12a、12bの他端はドラムシャフト4に固定されたバランスアーム13の両側に突設したアーム13a、13bにそれぞれ取り付けられ、これらのコイルスプリング12a、12bは、左右のアーム13a、13bに対してほぼ直交して配されている。つまり、右方向に突出した上側のアーム13aには、コイルスプリング12a上端が固着されており、左方向の下側のアーム13bには、コイルスプリング12bの下端が固着されている。   The end portions of the coil springs 12a and 12b are fixed to the upper and lower portions sandwiching the center of the side surface of the worm wheel 11. The other ends of the coil springs 12a and 12b are respectively attached to arms 13a and 13b protruding from both sides of the balance arm 13 fixed to the drum shaft 4, and these coil springs 12a and 12b are connected to the left and right arms 13a and 13b, respectively. They are arranged almost perpendicular to each other. That is, the upper end of the coil spring 12a is fixed to the upper arm 13a protruding rightward, and the lower end of the coil spring 12b is fixed to the lower arm 13b of the left direction.

バランスアーム13には、先端にマグネット14を取り付けた固定アーム15が固定されている。このマグネット14の近傍のウォームホイール11の面には、マグネット14の磁束に感応し、バランスアーム13の回動変位つまり測長ワイヤ3の張力の変動を検出する磁気センサ16が取り付けられている。磁気センサ16からの検知出力は、サーボモータ7に駆動信号を供給するMPUを搭載した演算制御回路17に入力されている。   A fixed arm 15 having a magnet 14 attached to the tip is fixed to the balance arm 13. A magnetic sensor 16 is attached to the surface of the worm wheel 11 in the vicinity of the magnet 14 to detect the rotational displacement of the balance arm 13, that is, the fluctuation of the tension of the length measuring wire 3, in response to the magnetic flux of the magnet 14. The detection output from the magnetic sensor 16 is input to an arithmetic control circuit 17 equipped with an MPU that supplies a drive signal to the servo motor 7.

演算制御回路17には、電源、磁気センサ16の出力が接続されており、演算制御回路17の出力はサーボモータ7に接続され、更に演算制御回路17から表示器18に液面測定信号が出力されている。   The calculation control circuit 17 is connected to the power supply and the output of the magnetic sensor 16, the output of the calculation control circuit 17 is connected to the servo motor 7, and a liquid level measurement signal is output from the calculation control circuit 17 to the display 18. Has been.

タンク1内の液体の液面の測定に際しては、ディスプレーサ2の浮力が測長ワイヤ3の張力Tとして検出され、この張力Tはドラム5を介してドラムシャフト4、バランスアーム13を経てコイルスプリング12a、12b、ウォームホイール11に伝達される。   When measuring the liquid level of the liquid in the tank 1, the buoyancy of the displacer 2 is detected as the tension T of the length measuring wire 3, and this tension T passes through the drum 5, the drum shaft 4, the balance arm 13, and the coil spring 12 a. , 12b, transmitted to the worm wheel 11.

サーボモータ7の回転駆動力は、ウォームギア10を介してウォームホイール11に伝達され、更にコイルスプリング12a、12b及びバランスアーム13を介してドラムシャフト4に伝達されてドラム5が回転し、測長ワイヤ3の巻き取り及び繰り出しが行われる。   The rotational driving force of the servo motor 7 is transmitted to the worm wheel 11 through the worm gear 10, and further transmitted to the drum shaft 4 through the coil springs 12a and 12b and the balance arm 13, so that the drum 5 rotates and the length measuring wire is transmitted. 3 is taken up and fed out.

このドラム5の回転数を検出することにより、測長ワイヤ3の繰り出し量、巻き取り量はドラム5の回転として図示しない回転センサにより検出され、ディスプレーサ2の位置による液面レベルが測定される。   By detecting the number of rotations of the drum 5, the feed amount and the winding amount of the length measuring wire 3 are detected by a rotation sensor (not shown) as the rotation of the drum 5, and the liquid level according to the position of the displacer 2 is measured.

液体の液面の計測時におけるバランスを考えると、次の2式が成立する。
T+(V/2)・ρ=W ・・・(1)
T・R=2・x・k・r ・・・(2)
Considering the balance at the time of measuring the liquid level, the following two equations are established.
T + (V / 2) · ρ = W (1)
T ・ R = 2 ・ x ・ k ・ r (2)

ただし、T:液体の液面測定時における測長ワイヤ3の張力、V:ディスプレーサ2の体積、ρ:液体の比重、R:ドラム5の半径、k:コイルスプリング12a、12bのばね定数、r:コイルスプリング12a、12bの取付半径、x:液面の計測時におけるコイルスプリング12a、12bの伸び、W:ディスプレーサ2の自重である。   Where T: tension of the measuring wire 3 at the time of liquid level measurement, V: volume of the displacer 2, ρ: specific gravity of the liquid, R: radius of the drum 5, k: spring constant of the coil springs 12a and 12b, r : Mounting radius of the coil springs 12a and 12b, x: Elongation of the coil springs 12a and 12b at the time of measuring the liquid level, W: Weight of the displacer 2

これらの(1)、(2)式から求められるコイルスプリング12a、12bの伸びxから、液面のレベル計測時におけるバランスアーム13の整定状態のバランス停止位置(バランス中点)が決まる。このときの磁気センサ16での検知出力に対する測定値は、バランス停止位置における測長ワイヤ3の張力Tの設定値として、演算制御回路17に記憶されている。   From the elongations x of the coil springs 12a and 12b obtained from the equations (1) and (2), the balance stop position (balance midpoint) of the balance arm 13 during the liquid level measurement is determined. The measured value for the detection output of the magnetic sensor 16 at this time is stored in the arithmetic control circuit 17 as the set value of the tension T of the length measuring wire 3 at the balance stop position.

例えば保守点検作業が終了し、液面の計測を再開するときは、上昇させてあるディスプレーサ2を液面まで降下してバランスさせることにより測定を始める。測定中に例えば液面が上昇すると、ディスプレーサ2の浮力が増加し、測長ワイヤ3の張力Tが小さくなるので、コイルスプリング12a、12bの伸びxが小さくなる。これによりバランスアーム13が回動し、マグネット14と磁気センサ16の相対位置が変化し、増大した変化量を磁気センサ16から演算制御回路17に出力することになる。   For example, when the maintenance and inspection work is completed and the measurement of the liquid level is resumed, the measurement is started by lowering the displacer 2 that has been raised to the liquid level and balancing it. For example, when the liquid level rises during measurement, the buoyancy of the displacer 2 increases and the tension T of the length measuring wire 3 decreases, so that the elongation x of the coil springs 12a and 12b decreases. As a result, the balance arm 13 rotates, the relative position of the magnet 14 and the magnetic sensor 16 changes, and the increased amount of change is output from the magnetic sensor 16 to the arithmetic control circuit 17.

磁気センサ16の出力を受信する演算制御回路17では、この磁気センサ16の出力と設定値とを比較し、この比較値がゼロとなるまで、測長ワイヤ3の巻き取り方向にサーボモータ7が回転するように、サーボモータ7に信号を供給する。これにより、ウォームギア10を介してウォームホイール11が回転し、ウォームホイール11の磁気センサ16とバランスアーム13に取り付けられたマグネット14との相対位置が変動前の状態、つまりバランス停止位置まで戻り停止する。このとき、ドラム5がドラムシャフト4により回転して測長ワイヤ3が巻き取られ、この測長ワイヤ3の巻取長、つまりドラム5の回転数に対応するパルス積算値から液面の測定値が求められる。   The arithmetic control circuit 17 that receives the output of the magnetic sensor 16 compares the output of the magnetic sensor 16 with a set value, and the servo motor 7 moves in the winding direction of the measuring wire 3 until the comparison value becomes zero. A signal is supplied to the servo motor 7 so as to rotate. As a result, the worm wheel 11 rotates via the worm gear 10, and the relative position between the magnetic sensor 16 of the worm wheel 11 and the magnet 14 attached to the balance arm 13 returns to the state before the change, that is, the balance stop position. . At this time, the drum 5 is rotated by the drum shaft 4 and the length measuring wire 3 is wound, and the measured value of the liquid level is determined from the winding length of the length measuring wire 3, that is, the pulse integrated value corresponding to the rotational speed of the drum 5. Is required.

また、液面が下降すると、ディスプレーサ2の浮力が減少し張力Tが大きくなり、コイルスプリング12a、12bが伸び、磁気センサ16の出力が減少する方向にマグネット14と磁気センサ16の相対位置が変化する。これにより、上述した逆の動作によりバランス停止位置までサーボモータ7が逆転するので、ドラム5は測長ワイヤ3の繰り出し方向に回転する。そして、このときのドラム5の回転数に対応するパルス積算値から液面の測定値が求められる。   Further, when the liquid level is lowered, the buoyancy of the displacer 2 is reduced and the tension T is increased, the coil springs 12a and 12b are extended, and the relative position of the magnet 14 and the magnetic sensor 16 is changed in the direction in which the output of the magnetic sensor 16 is reduced. To do. As a result, the servo motor 7 reverses to the balance stop position by the reverse operation described above, so that the drum 5 rotates in the feeding direction of the length measuring wire 3. And the measured value of a liquid level is calculated | required from the pulse integration value corresponding to the rotation speed of the drum 5 at this time.

図3はサーボバランス式液面計において、上昇させていたディスプレーサ2を下降させてリバランス制御を行う場合の演算制御回路17のプログラムによる制御動作のフローチャート図である。   FIG. 3 is a flowchart of the control operation by the program of the arithmetic control circuit 17 when the rebalance control is performed by lowering the displacer 2 that has been raised in the servo balance type liquid level gauge.

図4はディスプレーサ2の巻き下げ時の制御パターンの説明図である。横軸は演算制御回路17からサーボモータ7に発信するパルスnの積算値Σnであり、縦軸はディスプレーサ2の巻き下げ速度である。   FIG. 4 is an explanatory diagram of a control pattern when the displacer 2 is lowered. The horizontal axis represents the integrated value Σn of pulses n transmitted from the arithmetic control circuit 17 to the servo motor 7, and the vertical axis represents the lowering speed of the displacer 2.

ディスプレーサ2が上方から下降を開始し、演算制御回路17から送りパルス(n)がサーボモータ7に発信される。それに応じてサーボモータ7、ドラム5が回転し、測長ワイヤ3を巻き下げることにより、ディスプレーサ2は初速度Vで加速しながら(ステップS1)、パルスnのスタートからの積算値ΣnがN1になるまで下降する(ステップS2)。   The displacer 2 starts to descend from above, and a feed pulse (n) is transmitted from the arithmetic control circuit 17 to the servo motor 7. Accordingly, the servo motor 7 and the drum 5 rotate and the measuring wire 3 is wound down, so that the displacer 2 accelerates at the initial speed V (step S1), and the integrated value Σn from the start of the pulse n becomes N1. (Step S2).

パルスnの積算値ΣnがN1に達すると、ディスプレーサ2は定速度V2で下降し(ステップS3)、パルス積算値がN2になるまでそのまま下降する(ステップS4)。   When the integrated value Σn of the pulse n reaches N1, the displacer 2 descends at a constant speed V2 (step S3), and descends as it is until the integrated pulse value reaches N2 (step S4).

パルスnの積算値ΣnがN2に達すると、ディスプレーサ2は一定加速度で減速しながら下降する(ステップS5)。そして、パルスnの積算値ΣnがN3に達すると(ステップS6)、ディスプレーサ2の下降を停止する(ステップS7)。以後は、力バランスの偏差がゼロとなるように、バランス制御を行い液面測定が安定した状態の整定に至る(ステップS8)。   When the integrated value Σn of the pulse n reaches N2, the displacer 2 descends while decelerating at a constant acceleration (step S5). When the integrated value Σn of the pulse n reaches N3 (step S6), the lowering of the displacer 2 is stopped (step S7). Thereafter, balance control is performed so that the deviation of the force balance becomes zero, and the liquid level measurement is stabilized (step S8).

整定した状態のパルス積算数をN4に対し、換算係数をkとしてk・N4を液面計の出力とする。   The set number of pulses in the set state is N4, the conversion coefficient is k, and k · N4 is the output of the level gauge.

本実施例に係る異常診断は、液面測定を中断して所定診断周期τ毎に、劣化診断のパラメータの数値として、上昇させたディスプレーサ2を下降させながらディスプレーサ2の下降速度を測定することにより実施する。所定診断周期τは、液面計の保守周期や機能安全(通称SIL)で定義されているプルーフテスト間隔の最小単位に選定し、例えば半年、1年、数年周期の経過時間を基とする保守点検に併せて行う。   In the abnormality diagnosis according to the present embodiment, the liquid level measurement is interrupted, and the descending speed of the displacer 2 is measured while the raised displacer 2 is lowered as the numerical value of the deterioration diagnosis parameter at every predetermined diagnosis period τ. carry out. The predetermined diagnostic cycle τ is selected as the minimum unit of the proof test interval defined by the maintenance cycle of the level gauge and the functional safety (commonly known as SIL), for example, based on the elapsed time of a half year, one year, or several years cycle. Perform in conjunction with maintenance inspection.

異常診断は図3のステップS3におけるディスプレーサ2を定速度V2で下降する過程(図4におけるN1〜N2間)において実施する。つまり、ディスプレーサ2がパルスnの積算値ΣnがN1に達した時点の速度で下降中の定速度V2を測定し、この定速度V2の変化に基づいて異常を判定する。   The abnormality diagnosis is performed in the process of lowering the displacer 2 at the constant speed V2 (between N1 and N2 in FIG. 4) in step S3 in FIG. That is, the displacer 2 measures the constant speed V2 that is descending at the speed at which the integrated value Σn of the pulse n reaches N1, and determines abnormality based on the change in the constant speed V2.

モータ等の経年劣化により出力が低下すると、初速度V1からの加速度が低下し、パルス積算数がN1〜N2に至る定速度V2も低下することになる。定速度V2が所定の規定値を超えて小さくなっていると、サーボモータ7を含む機械駆動系に劣化による異常が生じていることを意味する。   When the output decreases due to aging deterioration of the motor or the like, the acceleration from the initial speed V1 decreases, and the constant speed V2 at which the pulse integration number reaches N1 to N2 also decreases. If the constant speed V2 is smaller than a predetermined specified value, it means that an abnormality due to deterioration has occurred in the mechanical drive system including the servo motor 7.

図5はこの異常診断のフローチャート図である。図4の通常の液面測定におけるステップS3と同様の手段により、ディスプレーサ2の定速度V2を時間当たりのパルス積算数を基に測定する(ステップS11)。   FIG. 5 is a flowchart of this abnormality diagnosis. The constant speed V2 of the displacer 2 is measured based on the number of accumulated pulses per time by means similar to step S3 in the normal liquid level measurement of FIG. 4 (step S11).

得られた定速度V2を測定年月日と共に、液面計に備えたROM記憶媒体に記録する(ステップS12)。図6は横軸は経過時間であり、縦軸は過去の診断時期τにおける液面計の定速度V2の大きさであって、定速度V2の履歴つまり経時変化のグラフ図である。なお、〇印、×印は2個の液面計の定速度V2をそれぞれ示している。   The obtained constant speed V2 is recorded together with the measurement date in a ROM storage medium provided in the liquid level gauge (step S12). In FIG. 6, the horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the magnitude of the constant speed V2 of the liquid level meter at the past diagnosis time τ, and is a graph of the history of the constant speed V2, that is, the change with time. In addition, (circle) mark and x mark have each shown constant velocity V2 of two liquid level gauges.

今回の診断において、得られた定速度V2を劣化規定値Δvに対して比較する(ステップS13)。この劣化規定値Δvは過去の経験等から、これ以上定速度V2が低下した場合には、測定精度、応答性に不具合が生ずるとした閾値である。
今回の診断周期5τで定速度V2が劣化規定値Δvを超えて低速となれば、劣化が発生している可能性がある。なお、V2>Δvであれば、交換、修理の時期に至るほどの劣化はないと判断できる(ステップS14)。
In the current diagnosis, the obtained constant speed V2 is compared with the specified degradation value Δv (step S13). This specified degradation value Δv is a threshold value that, based on past experience and the like, when the constant speed V2 is further reduced, a problem occurs in measurement accuracy and responsiveness.
If the constant speed V2 exceeds the specified degradation value Δv and becomes a low speed in the current diagnostic cycle 5τ, degradation may have occurred. If V2> Δv, it can be determined that there is no deterioration to the point of replacement or repair (step S14).

今回の診断周期5τにおいて、〇印、×印のように劣化している可能性がある場合には、前回までの診断周期τにおける定速度V2の経時変化を直線又は曲線から成る近似線で近似する(ステップS15)。そして、今回得られた定速度V2が、この近似線の延長線上にあるかを確かめる(ステップS16)。   If there is a possibility that the diagnosis period 5τ has deteriorated as indicated by a circle or a cross, the change over time of the constant speed V2 in the previous diagnosis period τ is approximated by an approximate line consisting of a straight line or a curve. (Step S15). Then, it is confirmed whether the constant velocity V2 obtained this time is on an extension line of the approximate line (step S16).

図6に示すように、〇印の液面計の定速度V2は、診断周期5τにおける定速度V2が劣化規定値Δvよりも小さく、かつ〇印の近似線の延長線上にあるので、機械駆動系に劣化による異常が生じていると判断する(ステップS17)。   As shown in FIG. 6, the constant speed V2 of the liquid level gauge marked with ◯ is mechanically driven because the constant speed V2 in the diagnosis period 5τ is smaller than the specified degradation value Δv and is on the extension of the approximate line marked with ◯. It is determined that an abnormality due to deterioration has occurred in the system (step S17).

このステップS17で劣化と診断された場合には、サーボモータ7を含む機械駆動系に劣化等があるとして、構成部品の少なくとも一部を交換、修理すべきであると判断できる。従って、どの部品が劣化しているかを更に検査して、必要な部品交換、修理等を行う際の不要な警報情報を与えることができる。   If it is determined in step S17 that deterioration has occurred, it can be determined that at least a part of the component parts should be replaced and repaired, assuming that the mechanical drive system including the servo motor 7 has deteriorated. Accordingly, it is possible to further inspect which parts have deteriorated and to provide unnecessary alarm information when performing necessary part replacement, repair, or the like.

一方、図6に示す×印のように、診断周期5τで定速度V2が劣化規定値Δvよりも小さくとも、点線で示す×印の延長線上になければ、つまり前回の診断周期4τまでの経時変化では劣化の傾向が殆ど認められなかった場合には、今回得られた定速度V2は測定誤差ということもあり得る。従って、×印の定速度V2による液面計については、直ちに劣化と診断せずに、劣化の疑いありと診断して、確認のために再度の定速度V2の診断試験を行うことが好ましい(ステップS18)。   On the other hand, even if the constant speed V2 is smaller than the degradation specified value Δv in the diagnosis cycle 5τ as indicated by a cross mark shown in FIG. 6, it does not lie on the extension line of the cross mark indicated by the dotted line. If there is almost no deterioration tendency due to the change, the constant speed V2 obtained this time may be a measurement error. Therefore, it is preferable that the liquid level gauge at the constant speed V2 indicated by X is not immediately diagnosed as being deteriorated, but is diagnosed as being suspected of being deteriorated, and a diagnostic test of the constant speed V2 is performed again for confirmation ( Step S18).

この再診断により劣化が確実と判断された場合には、劣化が急激に進行したと判断して、劣化部品の特定を行い、部品の修理、交換等を行えばよい。   If it is determined by this re-diagnosis that the deterioration is certain, it is determined that the deterioration has progressed rapidly, the deteriorated part is identified, and the part is repaired or replaced.

また、今回の診断周期5τでの測定では、劣化規定値Δvを超えない場合であっても、図7に示すように前回までの経時変化による近似線によって劣化の傾向が認められる場合がある。この場合には、近似線により劣化規定値Δvを超えて異常状態となると思われる診断周期5τと6τとの間の劣化時期を推測することができる。従って、この劣化推定時期を表示することにより、構成部品を来る診断周期5τと6τとの間で交換、修理をすることが望ましいことになる。   Further, in the measurement at the current diagnosis cycle 5τ, even when the specified degradation value Δv is not exceeded, there is a case where a tendency of deterioration is recognized by the approximate line due to the change over time as shown in FIG. In this case, it is possible to estimate the deterioration time between the diagnostic cycles 5τ and 6τ that are considered to be in an abnormal state exceeding the specified deterioration value Δv by the approximate line. Therefore, it is desirable to replace and repair the component parts between the diagnostic periods 5τ and 6τ by displaying the estimated deterioration time.

上述の実施例1、2では、診断を等周期τで行う場合を説明したが、定速度V2が劣化規定値Δvに近付いた場合には、劣化が近々顕著となるとして、次回以降の診断周期τを短縮することが好ましい。   In the first and second embodiments described above, the case where the diagnosis is performed at the equal period τ has been described. However, when the constant speed V2 approaches the deterioration regulation value Δv, the deterioration will be noticeable soon, and the subsequent diagnosis period It is preferable to shorten τ.

例えば図8において、周期5τでは定速度V2は劣化規定値Δvは超えないが、劣化規定値Δvよりも稍々大きい速度の劣化警戒値aを超えた場合には、近々に劣化規定値Δvを超える虞れがあるので、その劣化を正確に把握するために、周期5τ以降では従来の診断周期を例えば1/2に短縮して、診断周期5.5τ、6τ、6.5τにおいて診断を行う。   For example, in FIG. 8, the constant speed V2 does not exceed the specified deterioration value Δv in the period 5τ, but if the deterioration warning value a of a speed that is much larger than the specified deterioration value Δv is exceeded, the specified deterioration value Δv is soon reached. Therefore, in order to accurately grasp the deterioration, after the period 5τ, the conventional diagnosis period is shortened to, for example, 1/2, and diagnosis is performed at the diagnosis periods 5.5τ, 6τ, and 6.5τ. .

なお、上述の実施例1〜3における診断に際して、定速度V2が劣化規定値Δvを超えたからといって、直ちに警報を発するのではなく、問い合わせがあったときに、異常があったかどうかを応答するようにしてもよい。   In the diagnosis in the above-described first to third embodiments, just because the constant speed V2 exceeds the specified degradation value Δv, it does not immediately issue an alarm, but when there is an inquiry, it responds whether there is an abnormality. You may do it.

図9は任意の時期において、劣化診断の結果を確認する場合のフローチャート図である。   FIG. 9 is a flowchart in the case of confirming the result of deterioration diagnosis at an arbitrary time.

劣化に関する問い合わせの要求信号があると、図5のフローチャート図のステップ12で得られている定速度V2のデータを集める(ステップS21)。   When there is an inquiry request signal regarding deterioration, data of the constant speed V2 obtained in step 12 of the flowchart of FIG. 5 is collected (step S21).

次いで、これらの定速度V2のデータのうち、V2−Δv>0のデータがあるかを確認する(ステップS22)。もし、なければ劣化なしと判断する(ステップS23)。集めた定速度V2の経時変化を近似線に近似する(ステップS24)。そして、直近の定速度V2は近似線の延長線上にあるかを確かめる(ステップS25)。   Next, it is confirmed whether there is data of V2−Δv> 0 among the data of the constant speed V2 (step S22). If not, it is determined that there is no deterioration (step S23). The collected changes over time of the constant speed V2 are approximated to an approximate line (step S24). Then, it is confirmed whether the latest constant speed V2 is on an extension line of the approximate line (step S25).

直近の定速度V2が近似線上であれば、劣化ありと診断する(ステップS26)。直近の定速度V2が近似線上になくとも、直近の定速度V2はV2>Δvであることから、ステップS27において劣化の疑いありと診断し、必要な措置を講ずる。   If the latest constant speed V2 is on the approximate line, it is diagnosed that there is deterioration (step S26). Even if the most recent constant speed V2 is not on the approximate line, since the most recent constant speed V2 is V2> Δv, it is diagnosed in step S27 that there is a suspicion of deterioration, and necessary measures are taken.

また、実施例1〜3においては、診断指標として使用するパラメータとしてディスプレーサ2の下降定速度V2としたが、所定の速度を得るためのサーボモータ7に印加すべき電圧のずれ電圧や、或いは印加すべき電圧に対応する制御電流をパラメータとして、このパラメータを測定することにより診断をしてもよい。   In the first to third embodiments, the descending constant speed V2 of the displacer 2 is used as a parameter used as a diagnostic index. However, a voltage deviation voltage to be applied to the servomotor 7 for obtaining a predetermined speed, or application A diagnosis may be made by measuring this parameter using the control current corresponding to the voltage to be measured as a parameter.

サーボモータ7としては、パルスモータも適用可能である。この場合には、パルスモータ固有のコギングの回数、脱調を回避し、所定診断周期τ毎のエンコーダの出力により平衡位置に押し戻した回数の頻度をパラメータとすることもできる。   As the servo motor 7, a pulse motor can also be applied. In this case, the number of coggings unique to the pulse motor and the step-out can be avoided, and the frequency of the number of times of pressing back to the equilibrium position by the output of the encoder for each predetermined diagnostic cycle τ can be used as a parameter.

2 ディスプレーサ
3 測長ワイヤ
5 ドラム
7 サーボモータ
2 Displacer 3 Measuring wire 5 Drum 7 Servo motor

Claims (6)

所定診断周期τ毎において、サーボバランス式液面計のディスプレーサを下降させ、モータを含む機械駆動系のパラメータを測定すると共に記録して、前回までの前記所定診断周期τ毎に記録した前記パラメータの数値の経時変化を近似線で近似し、今回の診断で得られた前記パラメータの数値が所定の劣化規定値を超えた異常範囲であると共に、今回の測定で得られた前記パラメータが前記近似線の延長線上にあるときに異常状態と診断することを特徴とする液面計の異常診断方法。   At every predetermined diagnostic cycle τ, the servo balance type liquid level gauge displacer is lowered, and the parameters of the mechanical drive system including the motor are measured and recorded, and the parameters recorded at the predetermined diagnostic cycle τ until the previous time are recorded. The numerical change over time is approximated by an approximate line, and the numerical value of the parameter obtained in the current diagnosis is within an abnormal range exceeding a predetermined deterioration regulation value, and the parameter obtained in the current measurement is the approximate line. An abnormality diagnosis method for a liquid level gauge, characterized by diagnosing an abnormal condition when it is on an extension line of 所定診断周期τ毎において、サーボバランス式液面計のディスプレーサを下降させ、モータを含む機械駆動系のパラメータを測定すると共に記録して、前記所定診断周期τ毎に記録した今回の診断までの前記パラメータの数値の経時変化を近似線で近似し、該近似線の延長線が所定の劣化規定値に達する時期を異常状態に至る時期と診断することを特徴とする液面計の異常診断方法。   At every predetermined diagnosis period τ, the displacer of the servo balance type liquid level gauge is lowered, the parameters of the mechanical drive system including the motor are measured and recorded, and the previous diagnosis until the current diagnosis recorded at each predetermined diagnosis period τ An abnormality diagnosis method for a liquid level gauge, characterized by approximating a change in parameter values over time with an approximate line, and diagnosing a time when an extended line of the approximate line reaches a predetermined degradation specified value as a time when an abnormal state is reached. 所定診断周期τ毎において、サーボバランス式液面計のディスプレーサを下降させ、モータを含む機械駆動系のパラメータを測定すると共に記録して、前記所定診断周期τ毎に記録した今回の診断までの前記パラメータの数値の経時変化を近似線で近似し、該近似線に劣化の傾向があり、かつ今回得られた前記パラメータの数値が所定の劣化規定値に近付き、所定の劣化警戒値を超えている場合には以後の前記所定診断周期の間隔を短縮するべきと診断することを特徴とする液面計の異常診断方法。   At every predetermined diagnosis period τ, the displacer of the servo balance type liquid level gauge is lowered, the parameters of the mechanical drive system including the motor are measured and recorded, and the previous diagnosis until the current diagnosis recorded at each predetermined diagnosis period τ Approximate changes in parameter values over time with an approximate line, the approximate line has a tendency to deteriorate, and the numerical value of the parameter obtained this time approaches a predetermined deterioration regulation value and exceeds a predetermined deterioration warning value In this case, an abnormality diagnosis method for a liquid level gauge, characterized in that a diagnosis is made that the interval of the predetermined diagnosis period thereafter should be shortened. 前記診断の状態を外部からの要求信号により応答することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の液面計の異常診断方法。   The abnormality diagnosis method for a liquid level gauge according to any one of claims 1 to 3, wherein the diagnosis state is responded by a request signal from the outside. 前記パラメータは前記ディスプレーサの下降速度としたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の液面計の異常診断方法。   The liquid level gauge abnormality diagnosis method according to any one of claims 1 to 3, wherein the parameter is a descending speed of the displacer. 前記所定診断周期τは最小の保守周期又は機能安全で定めるプルーフテスト間隔とすることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の液面計の異常診断方法。   The abnormality diagnosis method for a liquid level gauge according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined diagnosis cycle τ is a proof test interval determined by a minimum maintenance cycle or functional safety.
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