JP2013024574A - 導圧管の詰まり診断システムおよび診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導圧管の詰まり診断の感度を向上させ、より早い時点で導圧管の詰まりを検知する。
【解決手段】プロセス配管２と圧力発信器１との接続点付近の導圧管３に容器１０を接続する。これにより、流体７を圧縮性流体とした場合、流体７の圧力変化に対する変形率が大きくなり、圧力揺動の変化が検知し易くなり、導圧管の詰まり診断の感度が向上する。流体７が非圧縮性流体の場合は容器１０に替えてダイアフラム（圧力によって大きく変形する受圧面）を有する部品を接続する。
【選択図】 図７

Description

この発明は、プロセス配管から分岐された導圧管に生じる詰まりを診断する導圧管の詰まり診断システムおよび診断方法に関するものである。

従来より、プロセス工業分野では、例えばプロセス変量を検出してプロセスを制御するために、圧力発信器や差圧発信器が使用されている。圧力発信器は圧力伝送器とも、差圧発信器は差圧伝送器とも呼ばれる。圧力発信器は絶対圧やゲージ圧を、差圧発信器は２点間の差圧を測定するものであり、圧力、流量、液位、比重などのプロセス変量測定のために用いられている。一般に、圧力・差圧発信器（以下、総称する時は単に発信器と呼ぶ）を用いてプロセス変量を測定する場合、測定対象の流体が流れるプロセス配管から導圧管と呼ばれる細い管路を介して、測定対象を発信器に導入する。

図１４に圧力発信器を用いたシステム（圧力測定システム）の概略図を示す。この圧力測定システムにおいて、圧力発信器１は、プロセス配管２から分岐された導圧管３を通して導かれる流体の圧力を検出する。

図１５に差圧発信器を用いたシステム（差圧測定システム）の概略図を示す。この差圧測定システムにおいて、差圧発信器４は、プロセス配管２から分岐された導圧管３−１，３−２を通して導かれる流体の圧力差を検出する。なお、このシステムにおいて、プロセス配管２には差圧発生機構（オリフィス等）５が設けられており、この差圧発生機構５を挟む前後の位置から導圧管３−１，３−２が分岐されている。

このような圧力測定システムや差圧測定システムのシステム構成では、測定対象によっては固形物などが導圧管の内部に付着し、導圧管が詰まることがある。導圧管が完全に詰まると、プロセス変量を正確に測定できなくなるため、プラントへの影響は甚大である。しかし、導圧管が完全に詰まるまでは発信器に圧力が伝わるため、詰まりの影響はプロセス変量の測定値には現れ難い。

このような問題に対して、導圧管が不要なリモートシール型の圧力発信器も実用化されている。しかしながら、導圧管を用いてプロセス変量を測定しているプラントは非常に多く、導圧管の詰まり診断機能をオンラインで実現することが求められている。

この課題に対して、流体の圧力揺動を利用して導圧管の詰まりを診断する手法や装置が既に提案されている。

例えば特許文献１には、圧力信号の最大変動幅（最大値と最小値の差）の減少から導圧管の詰まりが検知できることが示されている。

特許文献２，３には、圧力や差圧の揺動の大きさ、及び、それらから計算されるパラメータを用いて導圧管の詰まりを検知・診断する装置・方法が開示されている。

特許文献４には、差圧から抽出した揺動の標準偏差やパワースペクトル密度といった、揺動の大きさを反映した統計量や関数から導圧管の状態を診断する装置・手法が開示されている。

特許文献５には、圧力揺動の上下動回数など、揺動の速さから詰まりを診断する装置・手法が示されている。なお、この特許文献５に記載された発明は、圧力や差圧の揺動の振幅ではなく、揺動の速さ（周波数）に基づいているという点で他の特許文献１〜４に記載された発明と異なっているが、圧力や差圧の揺動を利用しているという点では共通している。

特公平７−１１４７３号公報 特許第３１３９５９７号公報 特許第３１２９１２１号公報 特表２００２−５３８４２０号公報 特開２０１０−１２７８９３号公報 特表２００９−５０５２７６号公報 特許３１４７２７５号公報 特開２００７−４７０１２号公報

栄野隼一・涌井徹也・橋詰 匠・宮地宣夫・黒森健一・結城義敬：「水ラインでのディジタル式差圧伝送器による導圧管の詰まり検出」，計測自動制御学会産業論文集，第６巻，第１３号，１０３／１０９ （２００７）。

しかしながら、従来の圧力揺動から導圧管の詰まりを検知する手法には、詰まり（閉塞）の度合いが相当に進行しないと検知できない場合があるという問題点があった。例えば、特許文献６の図４〜６では、閉塞の程度と、詰まりを判断する根拠となるパワースペクトルとの関係が示されているが（使用流体は不明）、そこで示されている閉塞の孔の直径は０．０１３５インチ（０．３４［ｍｍ］）、及び０．００５インチ（０．１３［ｍｍ］）と相当に小さいものである。

また、非特許文献１には、定格Ｃｖ値が０．０１５のニードルバルブを５％に絞った状態を模擬詰まりとして水を流体として実験を行い、模擬詰まりが検知できたとある。しかし、Ｃｖ値０．０１５の５％というのは、バルブの両端に１［ｐｓｉ］（６．８９５［ｋＰａ］）の差圧が生じている時に７．５×１０^-4［ガロン／分］の流量、すなわち２．８［ｍｌ／分］しか流体が流れないことを意味する。これは、層流を仮定した場合における、直径０．２３［ｍｍ］，長さ１０［ｍｍ］の閉塞管路の流量特性に相当するものであり（ハーゲン・ポアズイユの式から求められる）、特許文献６で示された閉塞の程度に近い。

以上のように、既存の文献で扱っている詰まりの程度は、詰まりが相当に進んだ状態である。そして、そこまで詰まりが進行しないと検知が難しいということでもある。この問題は圧力揺動から導圧管の詰まりを診断する手法全般に関わるものであり、多少の程度の差はあれ、どのような手法であっても同様な問題が起こりうる。

なお、圧力揺動のうち、周波数がより高い成分を利用することで、検知可能な閉塞の度合いを改善させることはできる。しかしながら、一般に圧力揺動は周波数が高くなるほど振幅が減少するため、その利用は困難となる。よって、周波数がより高い成分を利用するだけで問題を解決するのは容易ではない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、導圧管の詰まり診断の感度を向上させ、より早い時点で導圧管の詰まりを検知することが可能な導圧管の詰まり診断システムおよび診断方法を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、プロセス配管から分岐された導圧管に生じる詰まりを診断する導圧管の詰まり診断システムにおいて、導圧管およびこの導圧管に連通する連通管とこれら管を流れる流体とを管路系とし、この管路系の圧力変化に対する変形率を大きくする変形率増大手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、導圧管およびこの導圧管に連通する連通管とこれら管を流れる流体とを管路系とし、この管路系の圧力変化に対する変形率を大きくすることにより、流体の圧力揺動の高周波成分が減衰し易くなる。このため、圧力揺動の変化を検知し易くなり、導圧管の詰まり診断の感度を向上させ、より早い時点で導圧管の詰まりを検知することが可能となる。

本発明において、流体が圧縮性流体である場合、管路系における流体の圧力変化に対する変形率を大きくするとよい。この場合、例えば、連通管を通して導入される流体が満たされる容器を変形率増大手段として設けるようにして、管路系における流体の圧力変化に対する変形率を大きくすることが考えられる。

本発明において、流体が非圧縮流体である場合、管路系における流体に接する面の圧力変化に対する変形率を大きくするとよい。この場合、例えば、連通管を通して導入される流体に接するダイアフラムを変形率増大手段として設けることにより、管路系における流体に接する面の圧力変化に対する変形率を大きくすることが考えられる。

また、本発明は、導圧管の詰まり診断システムとしてではなく、導圧管の詰まり診断方法としても実現することが可能である。

本発明によれば、導圧管およびこの導圧管に連通する連通管とこれら管を流れる流体とを管路系とし、この管路系の圧力変化に対する変形率を大きくするようにしたので、流体の圧力揺動の高周波成分を減衰し易くし、圧力揺動の変化を検知し易くして、導圧管の詰まり診断の感度を向上させ、より早い時点で導圧管の詰まりを検知することが可能となる。

正常時の圧力測定システムを示す図である。 導圧管が詰まった時の圧力測定システムを示す図である。 導圧管詰まりによるローパスフィルタ効果と関係する要素を説明する図である。 導圧管詰まりによるローパスフィルタ効果と関係する変形要素（発信器の受圧面、導圧管路内の流体、導圧管の管壁）を説明する図である。 変形要素を操作することで診断が容易になる理由を説明する図である。 ローパスフィルタ効果のモデル式を説明する図である。 本発明に係る導圧管の詰まり診断システムの実施の形態１の第１例を示す図である。 本発明に係る導圧管の詰まり診断システムの実施の形態１の第２例を示す図である。 実施の形態１の第１例を実施した場合の詰まり指標値の従来法との比較を示すグラフである。 導圧管の一部もしくは全部についてその内径を大きくすることで詰まり（閉塞）と圧力発信器との間にある流体の体積を増加させて実施の形態１と同様の効果を得るようにした例（参考例１）を示す図である。 本発明に係る導圧管の詰まり診断システムの実施の形態２の第１例を示す図である。 本発明に係る導圧管の詰まり診断システムの実施の形態２の第２例を示す図である。 導圧管を圧力変化によって変形し易い材質や構造にすることで実施の形態２と同様の効果を得るようにした例（参考例２）を示す図である。 圧力発信器を用いたシステム（圧力測定システム）の概略図である。 差圧発信器を用いたシステム（差圧測定システム）の概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、実施の形態の説明に入る前に、本発明を想到するまでの経緯および本発明の原理について述べる。

〔経緯〕
圧力・差圧の揺動を用いた導圧管の詰まり検知手法として、種々の検知手法が提案されているが、検知の原理こそ異なるものの、利用している物理現象は同じである。それは、導圧管中の詰まり（閉塞）が、管路内の圧力伝播に対するローパスフィルタとして作用するという現象である。

以下、図１４に示した圧力測定システムを例にとって説明する。なお、図１５に示した差圧測定システムでは導圧管が２本になることを除き、本発明に関しては本質的な違いはないので、図１４に示した圧力測定システムを代表例として説明する。

図１に正常時の圧力測定システムを示す。この場合、導圧管３には詰まりが生じていないので、プロセス配管２内の流体（プロセス流体）の圧力の揺動（上下動）がほぼそのままの形で圧力発信器１に伝達され、圧力発信器１における圧力揺動となる。

しかし、図２に示すように、導圧管３に詰まり（閉塞）６が生じると、この詰まり（閉塞）６が圧力伝播に対するローパスフィルタとして働き、圧力発信器１で検出される圧力揺動は、詰まり（閉塞）６が無い場合に比べて減衰したものになる。特に、周波数が高いほど、減衰幅は大きくなる。これを揺動の振幅や周波数の変化から捉えることで、導圧管３の詰まりを診断する。

この現象には二つの要素が関わっている（図３参照）。一つ目は当然ながら詰まりの度合いである。詰まりの程度が重いほど高周波が減衰する（別の言い方をすれば、フィルタのカットオフ周波数が低くなる）。

もう一つは、詰まり（閉塞）６と圧力発信器１との間の導圧管３内にある流体７、及びその流体７に接している圧力発信器１の受圧面（圧力発信器１の内部のダイアフラム）８や導圧管３の壁面３ａなど（以下ではまとめて変形要素と呼ぶ）の、圧力に対する変形率である。この変形率が大きいほど、すなわち、単位圧力変化に対する変形要素の変形量の合計が大きいほど、揺動の高周波成分が減衰し易くなる。

発明者はこの事実を利用し、圧力変化に対する変形要素の変形率を意図的に大きくして高周波成分の減衰を更に大きくすることで、導圧管の詰まり診断の感度を向上させ、より早い時点で導圧管の詰まりを検知することが可能となることに想到した。

上述した二つの要素のうち、前者（詰まりの度合い）は診断対象そのものなので操作不可であるが、後者（変形要素の変形率）は意図的に操作することが可能である。よって、高周波成分の減衰を大きくする方向に変形要素の変形率を操作すれば、導圧管の詰まり診断の感度を向上させることができる。以下ではまず、発明の原理について直観的な説明を与え、それから詳細を述べる。

〔発明の原理〕
詰まり（閉塞）６から見て圧力発信器１がある側（以下，検出端側と呼ぶ）には導圧管３、圧力発信器１の受圧面８、測定対象となる流体７といった変形要素が存在する。これらは管路内の圧力が変化すると多かれ少なかれ変形し、それに合わせて詰まり（閉塞）６から見て検出端側に存在する流体７の量も変化する。

すなわち、圧力上昇／圧力下降に対し、図４（ａ）に示すように圧力発信器１の受圧面８が変形し、また図４（ｂ）に示すように導圧管３内の流体７が変形し、また図４（ｃ）に示すように導圧管３の管壁３ａが変形し、それに合わせて詰まり（閉塞）６から見て検出端側に存在する流体７の量も変化する。この変化した分は、詰まり（閉塞）６を経由した流体の流入・流出によって補われる。なお、図４（ｂ）において、３ｂは導圧管３の固定端である。

ここで、プロセス側の圧力が変化したために、詰まり（閉塞）６の両端に圧力差が生じたとする。すると、この圧力差を減ずるように、詰まり（閉塞）６内に流れが生じる。この流れであるが、圧力差を解消するために必要な流体の量は、詰まり（閉塞）６から見て検出端側にある変形要素の変形し易さに比例する。

なぜならば、それらが圧力変化によって変形し易いということは、検出端側の圧力を変えるために、すなわち、検出端側の圧力をプロセス配管側と等しくするために、より多く変形する必要があるということであり、多くの流体を流入・流出させる必要があるということだからである。

一方、詰まり（閉塞）６内は当然ながら流体が流れにくいため、両端の圧力差を解消するのには時間がかかる。そしてこの時間は、圧力差を解消するために必要な流量が多いほど、すなわち、上述した変形要素が変形しやすいほど長くなる。この結果、変形率が大きくなるほど、検出端側の圧力はプロセス配管側の速い圧力変動（周波数が高い圧力変動）に追従できなくなるので、詰まりによるローパスフィルタ効果が大きくなる（図５参照）。詰まり（閉塞）６によるローパスフィルタ効果がより大きくなるということは、圧力揺動の変化を検知し易くなることを意味する。

以上のような原理により、詰まり（閉塞）６よりも検出端側にある変形要素の変形率を意図的に大きくしたり、変形し易い部品等を更に追加することで、圧力揺動の変化を検知し易くし、導圧管の詰まり診断の感度を向上させ、より早い時点で導圧管の詰まりを検知することが可能となる。

次に、上述したローパスフィルタのモデルを用いて、より理論的な説明を行う（図６参照）。まず、閉塞と変形要素の特性式を求める。以下、詰まり（閉塞）６から見てプロセス配管側の圧力をＰ₁、同じく検出端側の圧力をＰ₂、詰まり（閉塞）６を流れる流量をＱで表す。流量は、プロセス配管側から検出端側に流れる向きを正とし、逆に流れた時は負の値で表すものとする。本来ならば、Ｐ₁からＰ₂までの圧力伝播特性は分布定数系としてモデル化すべきであるが、以下では説明し易いよう、集中定数近似した簡易モデルで説明する。

閉塞の特性は次式でモデル化するものとする。以下、Ｒを流路抵抗と呼ぶ。なお、詰まり（閉塞）６内の流れが層流であれば、次式と同様な式をハーゲン・ポアズイユの式から導出することが可能である。なお、式中のｔは時間を表す。

変形要素の圧力に対する変形率については、次式のようにモデル化する。以下では、変形率といえばこのＣを指すものとする。

ここで、変形率Ｃは、その値が大きくなるほど、圧力Ｐ₂が変化した時の変形要素の変形量が大きくなることを意味する。変形要素が変形することにより、その変形量と同じ量の流体が詰まり（閉塞）６から流入・流出するので、その量は（１）式のＱに一致することになる。（１）式と（２）式とを合わせると、以下のような関係が得られる。

この式より、Ｐ₁からＰ₂までの圧力伝播は、時定数ＲＣのローパスフィルタになっていることがわかる。つまり、Ｃを大きくすれば時定数ＲＣも大きくなり、フィルタの高周波減衰効果も大きくなる。その結果、圧力揺動の変化を検知し易くなり、導圧管の詰まり診断の感度が向上する。

なお、Ｃを大きくすることで圧力伝播に対するローパスフィルタ効果が高まるが、導圧管が正常の場合にはほとんど影響しない。これは、ローパスフィルタの時定数がＲとＣの積になっているためで、導圧管が正常でＲが十分に小さい時にはローパスフィルタ効果が顕在化しないからである。よって、Ｃを大きくしても、極端に大きくしない限りは正常時の圧力測定には影響しない。

〔実施の形態１：流体の変形率を大きくする例（圧縮性流体向き）〕
実施の形態１では、導圧管およびこの導圧管に連通する連通管とこれら管を流れる流体とを管路系（変形要素）とし、この管路系の圧力変化に対する変形率Ｃを大きくする変形率増大手段として、連通管を通して導入される流体が満たされる容器を設ける。

図７にこの実施の形態１の第１例を示す。この実施の形態１の第１例では、プロセス配管２と圧力発信器１との間の導圧管３の所定の位置に連通管９を介してタンク状の容器１０を接続している。容器１０には連通管９を通して導圧管３内の流体７が満たされる。

この容器１０を設けることによって、容器１０と導圧管３との接続点より先（検出端側）にある流体７の体積が増える。もし、この接続点よりプロセス配管側で詰まり（閉塞）６が発生したとすると、詰まり（閉塞）６より奥（検出端側）にある流体７の体積は、この容器１０を追加しなかった場合より増大することになる。

流体７自身の圧力変化による変形量は流体７の体積に比例するので、この容器１０を追加することで、すなわち流体７の圧力変化に対する変形率を大きくすることで、管路系の圧力変化に対する変形率Ｃを大きくする効果が得られる。この結果として、圧力揺動の変化が検知し易くなり、導圧管の詰まり診断の感度が向上する。

追加する容器の体積であるが、十分な効果を得るためには、追加する容器の体積が、容器を追加する前の管路系を満たす流体の体積に比べ、その１０倍程度以上になるのが望ましい。これは詰まり内部の流れが層流だった場合、その流路抵抗が、閉塞部分の直径の４乗、断面積の２乗に反比例することによる（ハーゲン・ポアズイユの式から導かれる）。

例えば、（３）式のＣが２倍になると、Ｒが１／２でも同等のローパスフィルタ効果が得られる。しかし、１／２のＲに相当するのは、直径では２^1/4倍（約１．２倍）、断面積では２^1/2倍（約１．４倍）であり、詰まり診断が容易になるといってもその改善幅はあまり大きくない。逆算すれば、閉塞の直径が２倍でも同程度のローパスフィルタ効果を得るためには、Ｒが１／１６になるわけだから、Ｃを１６倍にする必要がある。以上を考慮すると、Ｃの値を元の１０倍程度以上にしないと、十分な改善効果が得られないと考えられる。そして、この実施形態ではＣの値は追加する容器の体積に比例して増加するので、追加する容積の体積も同程度増やす必要があるということになる。

この実施の形態１の第１例では、導圧管３と容器１０とを接続する位置が重要となる。なぜならば、接続点より検出端側にある詰まりに対しては変形量を大きくする効果がないからである（容器１０の有無が、詰まり（閉塞）６から見て検出端側にある流体の体積に影響しないため）。よって、図７に示されるように、圧力発信器１と導圧管３との接続点付近に容器１０を接続することが最も望ましい。一方、プロセス配管２と導圧管３との接続点に近い位置では、効果が得られない可能性が高い。

図８に実施の形態１の第２例を示す。この例では、圧力発信器１から更に配管を延長した先に、連通管９を介して容器１０を接続している。圧力発信器１にはドレインプラグがあるので、このドレインプラグを利用して、検出端より更に奥側に容器１０を接続することが可能である。

なお、この実施の形態１が有効なのは、主に流体７が圧縮性流体である場合である。流体７が非圧縮性流体の場合は、圧力が変化しても流体自身はほとんど変形しないため、効果が無いか、あってもごく小さい。なお、効果の有無を見積もるためには、次式の値と他の変形要素（例えば、圧力発信器１の受圧面８）の変形率（（２）式のＣに相当）を比較すると良い。
Ｖ／Ｋ ・・・・（４）

ここで、Ｖは追加する容器１０の体積、Ｋは流体７の体積弾性率である。この値が他の変形要素（例えば、圧力発信器１の受圧面８）の変形率より十分に大きければ、この要素を追加することによる効果が期待できる。一方、同じ程度の場合、もしくはずっと小さい場合は、追加による効果はごく小さいか全く見込めないと予想される。その場合は、後述する実施の形態２の方が有効と言える。

この実施の形態１では、元々設置されている圧力発信器１そのものには手を加えることなく、また測定系の変更を最小限として、所望の効果を得られるという利点がある。

図９にこの実施の形態１の第１例を実施した場合の詰まり指標値の従来法との比較を示す。このグラフは特許文献５に記載された方法に基づいた詰まり指標値を表したものである。この指標値は導圧管が詰まると減少するので，正常時の指標値と比較することで、詰まりを検知することができる。なお、正常時（詰まりが無い状態）の指標値は０．１３３であった。

〔容器１０を設けなかった場合（従来法）〕
導圧管部分に直径０．３［ｍｍ］の模擬閉塞を挿入したところ、詰まり指標値は正常値の半分以下の０．０５５まで低下した。一方、直径０．６［ｍｍ］の模擬閉塞を挿入した場合は０．０９９であり、指標値の変化は小さなものに留まっている。

〔容器１０を設けた場合（本願）〕
そこで、図７に示したように、導圧管３の末端付近に容器１０を追加し、模擬閉塞と圧力発信器１との間の体積を増加させた。すると、直径０．６［ｍｍ］の模擬閉塞を挿入した場合の指標値は０．０６２となった。

このように、実施の形態１で示した手法を用いれば、詰まりの程度がより軽くても詰まり指標値が変化するようになり、すなわち導圧管の詰まり診断の感度が向上し、導圧管の異常をより早い時点で検知することが可能となる。

〔参考例１〕
なお、実施の形態１では、変形率増大手段として容器１０を設けるようにしたが、例えば図１０に示すように、導圧管３の一部もしくは全部について、その内径を大きくすることで、詰まり（閉塞）６と圧力発信器１との間にある流体７の体積を増加させ、実施の形態１と同様の効果を得ることも可能である。

図１０では、Ｌ字に曲げられた導圧管３のコーナ部を詰まり易い箇所とし、このコーナ部より奥の導圧管３の内径を大きくしている。例えば、内径を３倍にすると、流体が占める体積とその変形量が９倍になる。この参考例１も実施の形態１と同様、主に圧縮性流体に対して有効な方法である。また、効果の大きさは詰まり（閉塞）６の位置に依存する。

〔実施の形態２：流体に接する面の変形率を大きくする例（非圧縮性流体向き）〕
実施の形態２では、導圧管およびこの導圧管に連通する連通管とこれら管を流れる流体とを管路系（変形要素）とし、この管路系の圧力変化に対する変形率Ｃを大きくする変形率増大手段として、連通管を通して導入される流体に接するダイアフラムを設ける。

なお、この実施の形態２において、変形率増大手段として設けるダイアフラムは、その圧力変化に対する変形率を圧力発信器１の内部の受圧面８の変形率よりも遙かに大きくする。このダイアフラムの変形率については後述する。

図１１にこの実施の形態２の第１例を示す。この実施の形態２の第１例では、プロセス配管２と圧力発信器１との間の導圧管３の所定の位置に連通管１１を介してダイアフラム１２を有する部品１３を接続している。この部品１３において、ダイアフラム１２によって塞がれた空間には、連通管１１を通して導圧管３内の流体７が流れ込む。また、ダイアフラム１２の圧力変化に対する変形率は後述するように大きくされている。

この部品１３を設けることによって、流体７がダイアフラム１２に接触し、導圧管３内の圧力変化によってダイアフラム１２が変形するようになる。こうすることで、すなわち流体７に接するダイアフラム１２の圧力変化に対する変形率を大きくすることで、管路系の圧力変化に対する変形率Ｃを大きくする効果が得られ、この結果として、圧力揺動の変化が検知し易くなり、導圧管の詰まり診断の感度が向上する。

この実施の形態２の第１例では、導圧管３とダイアフラム１２を有する部品１３とを接続する位置が重要となる。なぜならば、追加したダイアフラム１２が詰まり（閉塞）６から見て検出端側にないと、効果が得られないからである。よって、図１１に示されるように、圧力発信器１と導圧管３との接続点付近にダイアフラム１２を有する部品１３を接続することが最も望ましい。一方、プロセス配管２と導圧管３との接続点に近い位置では、効果が得られない可能性が高い。

図１２に実施の形態２の第２例を示す。この例では、圧力発信器１から更に配管を延長した先に、連通管１１を介してダイアフラム１２を有する部品１３を接続している。圧力発信器１にはドレインプラグがあるので、このドレインプラグを利用して、検出端より更に奥側に部品１３を接続することが可能である。

追加するダイアフラム１２の変形率であるが、十分な効果を得るためには、圧力発信器１の受圧面８の変形率の１０倍程度以上にするのが望ましい。理由は段落〔００５４〕と〔００５５〕で説明した通りである。

なお、この実施の形態２が有効なのは、主に流体７が非圧縮性流体である場合である。流体７が圧縮性流体の場合には、圧力変化による流体自身の体積変化が大きく、一般的にはダイアフラム１２の変形量を上回る。このような場合には、前述した実施の形態１の方が有効と言える。

この実施の形態２でも、元々設置されている圧力発信器１そのものに手を加えることなく、また測定系の変更を最小限として、所望の効果を得られるという利点がある。

〔参考例２〕
なお、実施の形態２では、変形率増大手段としてダイアフラム１２を有する部品１３を設けるようにしたが、例えば図１３に示した構成において、導圧管３を圧力変化によって変形し易い材質や構造にすることで、実施の形態２と同様の効果を得ることも可能である。

導圧管３内の流体の圧力が変化すると、導圧管３は直径方向に伸縮する。すなわち，圧力が高くなれば直径は大きくなり、低くなれば小さくなる。導圧管３は一般には金属製の管である。また、圧力変化に対する伸縮量も小さいことが多い。ここで、導圧管３の材質をより変形しやすい樹脂や、柔らかい金属にしたり、導圧管３の管壁３ａの厚さを薄くすれば、導圧管３自身の変形率を高めることができる。その結果、圧力揺動の変化を検知し易くして、導圧管の詰まり診断の感度を向上させることが可能となる。

効果の有無を見積もるためには、他の変形要素（例えば、圧力発信器１の受圧面８、導圧管３内の流体７など）の変形率と、導圧管３の変形率を比較すれば良い。導圧管３の変形率が他の変形要素の変形率より約１０倍以上大きければ、大きな効果が期待できる。逆に、他の変形要素の変形率以下に留まるのであれば、効果はほとんど期待できない。その間の場合は、多少は効果はあるかもしれないが、十分な効果は期待できないと予想される。

なお、導圧管３を変形しやすい材質や構造にすることは、プロセスの安全を低下させる恐れがある。よって、これらの操作は、プロセスとその仕様が許容する範囲内で行わなければならない。

また、この参考例２には、注意点が一つある。それは、詰まり（閉塞）６の位置によって効果の大小が変わるということである。具体的に言えば、詰まり（閉塞）６がプロセス配管側に近いほど効果が大きく、検出端に近いほど効果が小さい。また、圧力発信器１と導圧管３との接続部分が詰まった場合には効果が無い。このようになるのは、診断を容易にする効果に寄与するのが、詰まり（閉塞）６と圧力発信器１との間にある導圧管３のみになるからである。

また、この参考例２もどちらかと言えば非圧縮性流体に向いた方法である。圧縮性流体の変形率は一般には導圧管の変形率よりもかなり大きいので，圧縮性流体に対してこの参考例２の手法を適用しても、あまり効果は期待できない。

以上、実施の形態１について第１例と第２例、実施の形態２について第１例と第２例について説明したが、本発明はこれらの実施の形態のみに限定するものでは無い。例えば、実施の形態１の第１例と第２例を併用したり、実施の形態２の第１例と第２例を併用したり、実施の形態１と実施の形態２とを併用したり、上述で説明した以外の構成として変形率増大手段を追加することも考えられる。

また、上述した実施の形態１，２では、圧力発信器１を用いた圧力測定システムへの適用例として説明したが、差圧発信器４（図１５）を用いた差圧測定システムへも同様にして適用することが可能である。差圧測定システムでは、導圧管３−１を通して導かれてくる流体の圧力と導圧管３−２を通して導かれてくる流体の圧力との差を差圧発信器４で検出するが、実施の形態１，２で示したと同様にして、容器１０やダイアフラム１２を有する部品１３を変形率増大手段として、導圧管３−１と導圧管３−２の両方に接続するようにしてもよいし、導圧管３−１と導圧管３−２の何れか一方に接続するようにしてもよい。

また、本発明は主に、流体の圧力揺動を利用して導圧管の詰まりを診断する手法を利用することを想定しているが、それだけに限るものではない。すなわち、本発明は、導圧管中の詰まり（閉塞）が管路内の圧力伝播に対するローパスフィルタとして作用するという現象を利用していれば、他の詰まり診断手法であっても有効である。

例えば、特許文献７、８では、発信器が接続されているプロセス配管の制御弁（コントロール・バルブ）の操作信号にステップ状の波形を重畳し、その信号に対する圧力や差圧の応答から導圧管の詰まりを診断するという技術が開示されている。

これらの技術は、制御弁の操作によって生じた圧力や差圧の変化が発信器に伝播する際に、導圧管路内の詰まりがローパスフィルタとして作用するため、圧力応答波形が変化することを利用している。このような手法においても、本発明を適用すれば、詰まりによる応答変化が大きくなるため、導圧管の詰まり診断の感度を向上させ、より早い時点で導圧管の詰まりを検知することが可能となる。

本発明の導圧管の詰まり診断システムは、プロセス配管から分岐された導圧管に生じる詰まりを診断する導圧管の詰まり診断システムとして、圧力発信器を用いた圧力測定システムや差圧発信器を用いた差圧測定システムに利用することが可能である。

１…圧力発信器、２…プロセス配管、３，３−１，３−２…導圧管、３ａ…管壁、３ｂ…固定端、４…差圧発信器、５…差圧発生機構（オリフィス等）、６…詰まり（閉塞）、７…流体、８…受圧面（圧力発信器の内部のダイアフラム）、９…連通管、１０…容器、１１…連通管、１２…ダイアフラム（受圧面）、１３…部品。

Claims (10)

1. プロセス配管から分岐された導圧管に生じる詰まりを診断する導圧管の詰まり診断システムにおいて、
   前記導圧管およびこの導圧管に連通する連通管とこれら管を流れる流体とを管路系とし、この管路系の圧力変化に対する変形率を大きくする変形率増大手段
   を備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断システム。
2. 請求項１に記載された導圧管の詰まり診断システムにおいて、
   前記流体は圧縮性流体であり、
   前記変形率増大手段は、
   前記管路系における前記流体の圧力変化に対する変形率を大きくする
   ことを特徴とする導圧管の詰まり診断システム。
3. 請求項１に記載された導圧管の詰まり診断システムにおいて、
   前記流体は非圧縮性流体であり、
   前記変形率増大手段は、
   前記管路系における前記流体に接する面の圧力変化に対する変形率を大きくする
   ことを特徴とする導圧管の詰まり診断システム。
4. 請求項２に記載された導圧管の詰まり診断システムにおいて、
   前記変形率増大手段は、
   前記連通管を通して導入される流体が満たされる容器である
   ことを特徴とする導圧管の詰まり診断システム。
5. 請求項３に記載された導圧管の詰まり診断システムにおいて、
   前記変形率増大手段は、
   前記連通管を通して導入される流体に接するダイアフラムである
   ことを特徴とする導圧管の詰まり診断システム。
6. プロセス配管から分岐された導圧管に生じる詰まりを診断する導圧管の詰まり診断方法において、
   前記導圧管およびこの導圧管に連通する連通管とこれら管を流れる流体とを管路系とし、この管路系の圧力変化に対する変形率を大きくするようにした
   ことを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
7. 請求項６に記載された導圧管の詰まり診断方法において、
   前記流体を圧縮性流体とし、
   前記管路系における前記流体の圧力変化に対する変形率を大きくするようにした
   ことを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
8. 請求項６に記載された導圧管の詰まり診断システムにおいて、
   前記流体を非圧縮性流体とし、
   前記管路系における前記流体に接する面の圧力変化に対する変形率を大きくするようにした
   ことを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
9. 請求項７に記載された導圧管の詰まり診断方法において、
   前記連通管を通して導入される流体が満たされる容器を備え、
   前記管路系における前記流体の圧力変化に対する変形率を前記容器によって大きくするようにした
   ことを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
10. 請求項８に記載された導圧管の詰まり診断方法において、
    前記連通管を通して導入される流体に接するダイアフラムを備え、
    前記管路系における前記流体に接する面の圧力変化に対する変形率を前記ダイアフラムによって大きくするようにした
    ことを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。

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