JP2602955B2 - Valve and pipe leak cause determination method and device - Google Patents
Valve and pipe leak cause determination method and deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、各種プラントにおける弁や管の漏洩（リー
ク）原因を迅速に究明する弁および管のリーク原因判別
方法およびその判別装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a method of determining the cause of valve and pipe leakage (leakage) in valves and pipes in various plants, and a method thereof. The present invention relates to a determination device.
（従来の技術） 発電プラントや化学プラントにおいては、各種流体の
移送および制御のため多数の管および弁が儲けられてい
るが、このような弁においては、例えば弁座が異物を噛
み込んだり、エロージョンを起したりして弁座にリーク
が発生することがある。そこで、従来は第７図に示すよ
うなシステムを用いて、例えば弁座のリークの有無やそ
の程度を検出していた。(Prior Art) In a power plant or a chemical plant, a large number of pipes and valves are provided for transferring and controlling various fluids. In such a valve, for example, a valve seat may bite foreign matter, The valve seat may leak due to erosion or the like. Therefore, conventionally, for example, the presence / absence and degree of leakage of a valve seat have been detected using a system as shown in FIG.
このシステムにおいては、管１に設けられた弁２に音
響センサ３を取付け、この音響センサ３にアンプ４を介
してリーク判定装置５を接続する。リーク判定装置５に
は、基準音響信号移送器６も接続する。In this system, an acoustic sensor 3 is attached to a valve 2 provided in a pipe 1, and a leak determination device 5 is connected to the acoustic sensor 3 via an amplifier 4. The reference sound signal transfer device 6 is also connected to the leak determination device 5.
弁２が閉止状態のときに、弁座に何らかの異常があっ
てリークが生じると、弁を通る流体の乱れ、キャビテー
ション、衝撃波等を原因として高周波数（数10KHz〜数1
00KHz）の超音波が発生する。音響センサ３は、この超
音波を捕らえ、電気的な音響信号に変換する。この音響
センサ３からの音響信号はアンプ４で増幅し、弁座のリ
ークを表す音響信号だけを通過（フィルタリング）させ
る。リーク判定装置５は、アンプ４から送られてくる音
響信号を、第８図及び第９図に示すようにそれぞれ実効
値（RMS値）またはスペクトルの形で、基準音響信号移
送器６から送られてくる基準値と比較し、リークの有無
またはその程度を検出する。When the valve 2 is in the closed state and a leak occurs due to any abnormality in the valve seat, a high frequency (several tens KHz to several tens of KHz) is generated due to turbulence of fluid passing through the valve, cavitation, shock wave, and the like.
00KHz) is generated. The acoustic sensor 3 captures this ultrasonic wave and converts it into an electric acoustic signal. The acoustic signal from the acoustic sensor 3 is amplified by the amplifier 4, and only the acoustic signal representing the leak of the valve seat is passed (filtered). The leak determination device 5 sends the acoustic signal sent from the amplifier 4 from the reference acoustic signal transfer device 6 in the form of an effective value (RMS value) or a spectrum as shown in FIGS. 8 and 9, respectively. Then, the presence or absence of the leak or the degree thereof is detected by comparing with the reference value.
しかし、このようなシステムにおいては、リークの原
因までを特定することはできない。このため、たとえリ
ークの発生やその程度が分かっても、リークの原因は実
地に検分してみなければ分からず、研究に時間がかかっ
ていた。However, in such a system, the cause of the leak cannot be specified. For this reason, even if the occurrence and the degree of the leak were known, the cause of the leak could not be understood without actually examining the site, and the research was time-consuming.
（発明が解決しようとする課題） このように、従来は、弁や管のリークの有無および程
度は音響信号を使って研究することができても、その原
因を音響信号を使って特定する方法がなかったため、リ
ークの原因は現場で調べてみなければ分らず、研究に時
間がかかっていた。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, even if the presence and degree of leakage of a valve or a pipe can be studied using an acoustic signal, a method of specifying the cause using the acoustic signal is known. Because of this, the cause of the leak could not be known without investigating the site, and the study was time consuming.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、リークの
原因を音響信号を使って迅速に特定する弁および管のリ
ーク原因判別方法およびその判別装置を提供することを
目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method of determining a leak cause of a valve and a pipe, which quickly specifies the cause of a leak using an acoustic signal, and an apparatus for determining the cause.
（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、弁または管に取
付けた音響センサによってリークを原因とする超音波を
探知して音響信号を換え、この音響信号の出力を周波数
帯別にレベル分けした後、予め同様にして求めておいた
リーク原因ごとの周波数帯別音響出力レベルと比較する
ことによりリーク原因を特定する弁および管のリーク原
因判別方法を提供する。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention detects an ultrasonic wave caused by a leak by an acoustic sensor attached to a valve or a pipe, changes an acoustic signal, and outputs the acoustic signal. The present invention provides a method of determining a leak cause of a valve and a pipe, which specifies a leak cause by classifying the sound level into frequency bands and comparing the sound output level with a frequency band for each leak cause previously obtained in a similar manner.
また、本発明は弁または管から発せられる超音波を電
気的な音響信号に変換する音響センサと、この音響セン
サから出力される音響信号を複数の周波数帯に分割する
スペクトル解析装置と、このスペクトル解析装置で周波
数帯別に分割された音響信号の出力を周波数帯別に検出
する周波数帯別出力検出器と、この周波数帯別出力検出
器で検出された音響信号の周波数帯別出力を、予め前記
各機器を用いて検出した弁または管のリーク原因ごとの
音響信号の周波数帯別出力と比較してリーク原因を特定
する周波数帯別出力比較器とを有する弁および管のリー
ク原因判別装置を提供する。The present invention also provides an acoustic sensor that converts ultrasonic waves emitted from a valve or a pipe into an electric acoustic signal, a spectrum analyzer that divides an acoustic signal output from the acoustic sensor into a plurality of frequency bands, An output detector for each frequency band for detecting the output of the audio signal divided for each frequency band in the analyzer, and an output for each frequency band of the audio signal detected by the output detector for each frequency band, Provided is a valve and pipe leak cause discriminating apparatus having a frequency band output comparator for identifying a leak cause by comparing the sound signal output for each frequency cause of a valve or pipe leak cause detected using a device. .
（作用） 本発明においては、弁や管のリークを原因として発生
する超音波は、弁や管を流れる流体の音速をリーク原因
となる箇所の長さで除したものを周波数の主成分とする
ことに注目する。(Function) In the present invention, the ultrasonic wave generated due to the leak of the valve or the pipe has a frequency as a main component of the sound velocity of the fluid flowing through the valve or the pipe divided by the length of the portion causing the leak. Note that
すなわち、弁または管に音響センサを取付け、弁また
は管のリークを原因とする超音波を探知して電気的な音
響信号に換える。次いで、この音響信号の出力は、周波
数帯別にならし、予め設定しておいた幾つかのレベルの
うちの１つで代表させる。他方、種々のリーク原因で発
生する超音波について、予め同様にして周波数帯別の音
響出力レベルを求めておく。そして、最終的に両者の音
響出力レベルを比較することによりリーク原因を特定す
る。That is, an acoustic sensor is attached to a valve or a pipe, and an ultrasonic wave caused by leakage of the valve or the pipe is detected and converted into an electric acoustic signal. Next, the output of the acoustic signal is sorted by frequency band and represented by one of several preset levels. On the other hand, for the ultrasonic waves generated due to various leak causes, the sound output level for each frequency band is previously obtained in the same manner. Finally, the cause of the leak is specified by comparing the sound output levels of the two.
（実施例） 以下第１図ないし第６図を参照して本発明の実施例を
説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
弁や管にリークがあるときに発生する超音波の周波数
は、例えば同じエロージョンによるリークの場合でも、
一定の周波数の幅の間で種々の成分を有する。また、例
えばキャビテーションによる乱流、衝撃波に基づく音響
信号の周波数は、これとは異なる成分をもつ。The frequency of the ultrasonic wave generated when there is a leak in the valve or pipe, for example, even if the leak due to the same erosion,
It has various components between certain frequency widths. Further, for example, the frequency of an acoustic signal based on turbulence due to cavitation or a shock wave has a different component.
しかし、このような超音波は、弁や管を流れる流体中
の音速をＶ、音響発生原因となる代表的な箇所の寸法を
ｌとすると、V/lで表される周波数を主成分にすると考
えられる。例えば第２図（Ａ）に示すように、エロージ
ョンによって弁座20に幅l1の溝ができたときは、V/l1、
また第２図（Ｂ）に示すように、弁座20と弁体21の間に
径l2、異物が噛み込まれて径Ｄの隙間ができたときは、
V/l2とV/l3（l3＝πＤ）で表される周波数が主成分とな
る。However, if such a ultrasonic wave has a sound velocity in a fluid flowing through a valve or a pipe as V and a dimension of a typical portion which causes sound generation as l, a frequency represented by V / l as a main component Conceivable. For example, as shown in FIG. 2 (A), when a groove having a width l 1 is formed in the valve seat 20 by erosion, V / l 1 ,
Further, as shown in FIG. 2 (B), when a gap of a diameter D 2 is created between the valve seat 20 and the valve body 21 due to foreign matter being caught,
The frequency represented by V / l 2 and V / l 3 (l 3 = πD) is the main component.
第３図は、リークが原因で発生した種々の超音波を電
気的な音響信号に変えた場合のスペクトルを示す図であ
る。エロージョンが原因で発生したスペクトルａは、高
周波数帯に（主成分）ピークを有する。弁座と弁体の間
の噛み込みによるスペクトルは、広い周波数に跨がって
なだらかなピークを示す。そして弁軸リークによるスペ
クトルは、低周波数帯に低いピークを示す。スペクトル
ｄはバックラウンドである。FIG. 3 is a diagram showing spectra when various ultrasonic waves generated due to a leak are converted into electric acoustic signals. The spectrum a generated due to the erosion has a (main component) peak in a high frequency band. The spectrum due to the bite between the valve seat and the valve element shows a gentle peak over a wide frequency range. The spectrum due to the valve shaft leak shows a low peak in a low frequency band. The spectrum d is the background.
ところで、このような複雑な形状のスペクトルについ
て、信号レベルを周波数帯別にならし、大・中・小の３
つのレベルに代表させると、第４図（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ），（Ｄ）に示すように簡単な形状になる。By the way, for such a complex-shaped spectrum, the signal levels are classified according to the frequency band, and the three levels of large, medium, and small are classified.
4 (A), (B),
The shape becomes simple as shown in (C) and (D).
したがって、リークによって発生する超音波の音響信
号スペクトルは、全体の形状からその原因を判定するこ
とはできないが、事前に種々のリークから発生する超音
波について、主成分となる周波数の属する周波数帯を含
め、周波数帯別に代表的な出力レベルを予め求めてお
く。そして実際に計測された信号についても同じように
周波数帯別に出力レベルを求め、両者の出力レベルと比
較すれば、リーク原因の特定が可能になる。Therefore, the acoustic signal spectrum of the ultrasonic wave generated by the leak cannot determine the cause from the entire shape, but the frequency band to which the main component frequency belongs for the ultrasonic waves generated from various leaks in advance. A typical output level is obtained in advance for each frequency band. Then, the output level of the actually measured signal is similarly determined for each frequency band, and the output level is compared with the output level of the two, whereby the cause of the leak can be specified.
第１図は、本発明の第１実施例に係る弁座のリーク原
因を判別する弁のリーク原因判別装置の概略的な構成を
示す図である。FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a valve leak cause determining apparatus for determining a leak cause of a valve seat according to a first embodiment of the present invention.
管20に設けられた弁21から発せられた超音波は、音響
センサ22によって、電気的な音響信号に変換される。ア
ンプ23は、音響センサ22からの音響信号を増幅し、例え
ば弁座のリークを表す信号をフィルタリングする。弁座
のリーク信号は、続いてスペクトル解析装置24に送り、
例えば100〜600KHzの周波数の信号を100KHzごとの５つ
の周波数帯に分割する。Ultrasonic waves emitted from the valve 21 provided in the tube 20 are converted by the acoustic sensor 22 into electrical acoustic signals. The amplifier 23 amplifies the acoustic signal from the acoustic sensor 22 and filters, for example, a signal indicating a leak in a valve seat. The leak signal of the valve seat is subsequently sent to the spectrum analyzer 24,
For example, a signal having a frequency of 100 to 600 KHz is divided into five frequency bands every 100 KHz.
次いで、この周波数帯別に分割された音響信号は、周
波数帯別出力検出器25に送られ、信号の出力を大・中・
小の３つのレベルに弁別される。周波数帯別にレベル分
けされた音響信号は、この後周波数帯別出力比較器26に
送られるが、この周波数帯別出力比較器26には、基準信
号レベル記憶器27から、予めリーク原因別の音響信号を
基に大・中・小に分別して表28形式に表した基準信号レ
ベルも送られる。そして、周波数帯別出力比較器26にお
いて、周波数帯別出力検出器25から送られた周波数帯別
にレベル分けされた音響信号と、基準信号レベル記憶器
27から送られたリーク原因別の基準信号レベルを比較す
れば、弁座のリーク原因を簡単に特定できる。Next, the audio signal divided for each frequency band is sent to the output detector 25 for each frequency band, and the output of the signal is large, medium, and
Discriminated into three small levels. The sound signal level-divided by frequency band is sent to an output comparator 26 by frequency band, and the output comparator 26 by frequency band is stored in advance by a reference signal level storage 27 from an acoustic signal for each leak cause. The reference signal level which is classified into large, medium and small based on the signal and represented in the form of Table 28 is also sent. Then, in the frequency band output comparator 26, the audio signal divided in level by frequency band sent from the frequency band output detector 25 and a reference signal level storage device
By comparing the reference signal level for each leak cause sent from 27, the cause of the leak in the valve seat can be easily specified.
次に本発明の第２実施例を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
第５図（Ａ）に示すように、管30においても、溶接部
31のクラック32、また第５図（Ｂ）に示すように、ドレ
ンアタックによるエロージョン部33など、リークが発生
する。As shown in FIG. 5 (A), the pipe 30 also has a welded portion.
As shown in FIG. 5 (B), a crack 32 at 31 and an erosion portion 33 due to drain attack cause leakage.
第６図は、このような管32のリーク原因を判別する管
のリーク原因判別装置を示す。第１図と同様の箇所には
同一の符号を付すことにより説明を省略する。FIG. 6 shows a tube leak cause determining apparatus for determining such a leak cause of the tube 32. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
このシステムにおける基準信号レベル記憶器27には、
溶接部アタック、ドレンアタックなどのリーク原因につ
いて、表34のように、100KHzごとの周波数帯別に大・中
・小の３つのレベルで音響出力を表しておく。そして、
第１実施例と同様にして周波数帯別出力比較器26におい
て、管30のリーク原因を特定する。In the reference signal level storage 27 in this system,
As shown in Table 34, the sound output at the three levels of large, medium, and small is shown for each of the frequency bands for each 100 KHz regarding the causes of leaks such as weld attack and drain attack. And
In the same manner as in the first embodiment, the output comparator 26 for each frequency band identifies the cause of the leak in the tube 30.
なお上記実施例においては、出力信号のレベルを大・
中・小の３つに分けたが、より多くのレベルに分けても
よい。また損傷の程度によってエロージョン大、エロー
ジョン小等の原因項目を設定してもよい。In the above embodiment, the level of the output signal is
Although it is divided into medium and small, it may be divided into more levels. Further, cause items such as large erosion and small erosion may be set according to the degree of damage.
さらに出力のレベルは、絶対水準でなく、バックグラ
ンドとの差で判断してもよい。Further, the output level may be determined not by the absolute level but by the difference from the background.
その他、上記実施例のシステムで用いた装置は、デジ
タル式でもアナログ式でもよい。In addition, the device used in the system of the above embodiment may be a digital type or an analog type.
以上説明したように、本発明においては、弁または管
のリーク原因を究明するのに、弁または管に音響センサ
を取付け、弁または管のリークを原因とする超音波を探
知して電気的な音響信号に換える。そして、弁や管のリ
ークを原因として発生する超音波は、弁や管を流れる流
体の音速をリーク原因となる箇所の長さで除したものを
周波数の主成分とすることに注目し、この音響信号の出
力を周波数帯別にならし、予め設定しておいた幾つかの
レベルのうちの１つで代表させる。他方、種々のリーク
原因で発生する超音波について、予め同様にして周波数
帯別の音響出力レベルを求めておき、最終的に両者の音
響出力レベルを比較することによりリーク原因を特定す
る。したがって、本発明の方法によれば、弁または管の
リーク原因を音響信号を使って迅速に特定することがで
きる。As described above, in the present invention, an acoustic sensor is attached to a valve or a pipe to detect an ultrasonic wave caused by the leak of the valve or the pipe in order to investigate the cause of the leak of the valve or the pipe. Change to an acoustic signal. Focusing on the fact that the ultrasonic wave generated due to the leak of the valve or pipe is the main component of the frequency, the sound velocity of the fluid flowing through the valve or pipe divided by the length of the location causing the leak The output of the acoustic signal is sorted for each frequency band, and is represented by one of several preset levels. On the other hand, with respect to ultrasonic waves generated by various leak causes, sound output levels for respective frequency bands are previously obtained in the same manner, and the sound causes are finally identified by comparing the sound output levels of the two. Therefore, according to the method of the present invention, the cause of a valve or pipe leak can be quickly identified using an acoustic signal.
第１図は本発明の第１実施例を実施するシステムの構成
図、第２図（Ａ）および（Ｂ）は弁のリーク箇所を示す
断面図、第３図はリークに基づく音響スペクトルを示す
図、第４図（Ａ）ないし（Ｄ）は第３図のスペクトルを
レベル分けした図、第５図（Ａ）および（Ｂ）は弁のリ
ーク箇所を示す断面図、第６図は本発明の第２実施例を
実施するシステムの構成図、第７図は従来のリークの有
無またはリークの程度を判別するシステムの構成図、第
８図および第９図はそれぞれ音響出力をRMS値およびス
ペクトルで表した図である。 22……音響センサ、24……スペクトル解析装置、25……
周波数帯別出力検出器、26……周波数帯別出力比較器、
27……基準信号レベル記憶器。FIG. 1 is a block diagram of a system for implementing a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 (A) and (B) are cross-sectional views showing a leak point of a valve, and FIG. 3 shows an acoustic spectrum based on the leak. FIGS. 4 (A) to 4 (D) are diagrams in which the spectrum of FIG. 3 is divided into levels, FIGS. 5 (A) and 5 (B) are cross-sectional views showing leak points of the valve, and FIG. 6 is the present invention. FIG. 7 is a block diagram of a conventional system for determining the presence or absence of a leak or the degree of a leak, and FIGS. 8 and 9 are RMS values and spectrums of sound output, respectively. FIG. 22 …… Acoustic sensor, 24 …… Spectral analyzer, 25 ……
Output detector for each frequency band, 26 Output comparator for each frequency band,
27 …… Reference signal level storage.
Claims (2)
リークを原因とする超音波を探知して音響信号に換え、
この音響信号の出力を周波数帯別にレベル分けした後、
予め同様にして求めておいたリーク原因ごとの周波数帯
別音響出力レベルと比較することによりリーク原因を特
定する弁および管のリーク原因判別方法。An ultrasonic sensor caused by a leak is detected by an acoustic sensor attached to a valve or a pipe and is converted into an acoustic signal.
After leveling the output of this acoustic signal by frequency band,
A leak cause discrimination method for valves and pipes that specifies a leak cause by comparing with a sound output level for each frequency band for each leak cause that has been previously obtained in a similar manner.
な音響信号に変換する音響センサと、この音響センサか
ら出力される音響信号を複数の周波数帯に分割するスペ
クトル解析装置と、このスペクトル解析装置で周波数帯
別に分割された音響信号の出力を周波数帯別に検出する
周波数帯別出力検出器と、この周波数帯別出力検出器で
検出された音響信号の周波数帯別出力を、予め前記各機
器を用いて検出した弁または管のリーク原因ごとの音響
信号の周波数帯別出力と比較してリーク原因を特定する
周波数帯別出力比較器とを有する弁および管のリーク原
因判別装置。2. An acoustic sensor for converting an ultrasonic wave emitted from a valve or a pipe into an electric acoustic signal, a spectrum analyzer for dividing an acoustic signal output from the acoustic sensor into a plurality of frequency bands, An output detector for each frequency band for detecting the output of the audio signal divided for each frequency band in the analyzer, and an output for each frequency band of the audio signal detected by the output detector for each frequency band, A leak cause discriminating apparatus for a valve and a pipe, comprising: a frequency band output comparator for identifying a leak cause by comparing the sound signal for each of the leak causes of the valve or the pipe detected using the device with respect to each frequency band.
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0337541A JPH0337541A (en) | 1991-02-18 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08508808A (en) * | 1993-03-29 | 1996-09-17 | インゲンヤルスフィルマ、ウルトラック、アクチボラグ | Apparatus and method for identifying leak points in a conduit network |
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| US10641412B2 (en) | 2012-09-28 | 2020-05-05 | Rosemount Inc. | Steam trap monitor with diagnostics |
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1989
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| JPH08508808A (en) * | 1993-03-29 | 1996-09-17 | インゲンヤルスフィルマ、ウルトラック、アクチボラグ | Apparatus and method for identifying leak points in a conduit network |
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| JPH0337541A (en) | 1991-02-18 |
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