JP4019419B2

JP4019419B2 - Pressure guiding tube clogging detector and differential pressure / pressure transmitter incorporating it

Info

Publication number: JP4019419B2
Application number: JP2003153936A
Authority: JP
Inventors: 宣夫宮地
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP2004354280A

Description

【発明の属する技術分野】
この発明は、圧力伝送器、差圧伝送器等に使用される導圧管の詰まりを検出する機器に関し、特に高速で検出でき、かつ演算負荷の少ない導圧管詰まり検出器およびそれを内蔵した差圧・圧力伝送器に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
圧力伝送器、差圧伝送器では、圧力を伝送器本体に導く導圧管に詰まりがあると、正確な圧力や差圧を検出することができない。特許文献１にはこのような導圧管の閉塞を検出する装置の発明が記載されている。以下、この発明の概要を説明する。
【０００２】
図４は、この管路閉塞検出装置の一実施例の構成図である。管路８１には測定対象の流体が矢印８２の方向に流れている。この管路８１の途中にはオリフィス８３が設置され、その上下流の圧力は導圧管８４ａ，８４ｂで差圧検出器８５に導かれて高圧側の静圧と差圧が検出される。この高圧側の静圧と差圧は差分回路８６に入力されて低圧側の静圧が演算され、この低圧側の静圧および差圧は圧力データの記憶回路８７に保存される。
【０００３】
圧力揺動の度合計算回路８８は圧力データの記憶回路８７に保存されたデータから静圧および差圧の揺動を計算する。静圧と差圧の揺動は、下記（１）、（２）式に示すように、今回の値と前回の値の差を取ることによって求められる。
差圧揺動Ｆ_ｉΔＰ＝ΔＰ_ｉ―ΔＰ_ｉ−１・・・・（１）
静圧揺動Ｆ_ｉＰ＝Ｐ_ｉ―Ｐ_ｉ−１・・・・・・（２）
但し、ΔＰ_ｉ，ΔＰ_ｉ−１は今回と前回の差圧値、Ｐ_ｉ，Ｐ_ｉ−１は今回と前回の静圧値である。
【０００４】
この差圧揺動値と静圧揺動値は相関計算回路８９に入力されてこれらの相関が計算される。差圧揺動と静圧揺動の相関は下記（３）式で求めることができる。
差圧揺動と静圧揺動の相関Ｃ_ΔＰ＊Ｐ＝Σ（Ｆ_ｉΔＰ＊Ｆ_ｉＰ）／ｎ・・・・（３）
但し、ｎはデータの個数である。
【０００５】
この相関は相関関係記録回路９１に保存される。詰まり診断回路９２は相関関係記録回路９１に保存された相関の値から導圧管８４ａ，８４ｂが詰まっているかどうかを診断し、詰まり診断結果信号９３を出力する。
【０００６】
特許文献２には相関の他に差圧、静圧の分散を用いて導圧管の詰まりを診断する発明が記載されている。差圧および静圧の分散は下記（４），（５）式で求めることができる。
差圧の分散σ_ΔＰ＝Σ（Ｆ_ｉΔＰ＊Ｆ_ｉΔＰ）／ｎ・・・・（４）
静圧の分散σＰ＝Σ（Ｆ_ｉＰ＊Ｆ_ｉＰ）／ｎ・・・・・・（５）
なお、ｎはデータの個数である。
【特許文献１】
特許３１２９１２１号明細書
【特許文献２】
特願２００２−２９７１７４号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような管路閉塞検出装置には次のような課題があった。
【０００８】
一般的な工業用の差圧・圧力伝送器は応答性が遅いためにプラント流量の揺動に追従することができず、揺動を正確に測定することができないという課題があった。平均化された伝送器の出力は導圧管の詰まりに対して感度が低く、正確に詰まりを検出することができない。また、そのために長時間かけて多数の測定データを取って揺動の変化を診断しなければならず、応答性が遅いという課題もあった。
【０００９】
また、相関や分散を求めるような統計処理を行うためには多くの演算を行わなければならない。これらの統計処理は伝送器内のＣＰＵで行うことはできないので上位側のシステムで行わなければならないが、これでは上位側のＣＰＵの演算の負荷が大きくなってしまうという課題もあった。
【００１０】
つまり、差圧・圧力測定値は、比較的長い時間平均化されているので、測定値の揺動が少ないために導圧管の詰まりに対して感度が小さく、正確な検出が困難であった。また、正確に検出するためには、長時間平均化された測定値をサンプリングして揺動の変化を測定しなければならなかった。
【００１１】
従って、本発明の目的は、圧力の揺動を高速で測定して、導圧管の詰まりを高速で検出できる導圧管詰まり検出器およびそれを内蔵した差圧・圧力伝送器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、導圧管によって圧力が導入され印加される圧力に応じた周波数を出力する振動式の圧力センサと、この圧力センサの出力が入力され、この入力値によって変化し、かつ前記圧力の測定周期より短いパルス幅を有するゲート信号を出力するゲート信号発生部と、このゲート信号発生部の出力の前記パルス幅の期間、所定の周波数のクロック信号をカウントするカウンタと、このカウンタの引き続いた２つのカウント値を減算する減算部と、この減算部の出力が入力され、この入力値を２乗して所定の個数積算する２乗積算部と、この２乗積算部の出力が入力され、予め定められた値と比較して前記導圧管の詰まりを検出する判定部とを有することを特徴としたものである。高速かつ正確に導圧管の詰まりを検出できる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記圧力センサは導入された圧力に関連する周波数を有する信号を出力する振動式圧力センサであることを特徴としたものである。構成が簡単になる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記ゲート信号発生部は、前記圧力センサの出力に関連する信号を積分する積分部と、この積分部の出力が入力されるコンパレータとからなることを特徴としたものである。構成が簡単になる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３いずれかに記載の発明において、前記２乗積算部の出力を外部に出力するようにしたものである。さらに詳しい判定ができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４いずれかに記載の発明において、前記クロック信号は、前記判定部を構成するマイクロプロセッサのクロックであることを特徴としたものである。構成が簡単になる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、導圧管によって圧力が導入され印加される圧力に応じた周波数を出力する振動式の圧力センサと、この圧力センサの出力が入力され、圧力または差圧信号を出力する差圧・圧力検出部と、前記圧力センサの出力が入力され、前記導圧管の詰まりを検出する詰まり検出部とを有し、この詰まり検出部は前記圧力センサの出力値によって変化し、かつ前記圧力の測定周期より短いパルス幅を有するゲート信号を出力するゲート信号発生部と、このゲート信号発生部の出力の前記パルス幅の期間、所定の周波数のクロック信号をカウントするカウンタと、このカウンタの引き続いた２つのカウント値を減算する減算部と、この減算部の出力が入力され、この入力値を２乗して所定の個数積算する２乗積算部と、この２乗積算部の出力が入力され、予め定められた値と比較して前記導圧管の詰まりを検出する判定部とからなることを特徴としたものである。高速かつ正確に導圧管の詰まりを検出できる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記圧力センサは導入された圧力に関連する周波数を有する信号を出力する振動式圧力センサであることを特徴としたものである。構成が簡単になる。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項６または請求項７記載の発明において、前記ゲート信号発生部は、前記圧力センサの出力に関連する信号を積分する積分部と、この積分部の出力が入力されるコンパレータとからなることを特徴としたものである。構成が簡単になる。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項６ないし請求項８いずれかに記載の発明において、前記２乗積算部の出力を、前記差圧・圧力検出部の出力に同期して外部に出力するようにしたものである。差圧・圧力測定値の信頼性を確保できる。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、請求項６ないし請求項９いずれかに記載の発明において、前記クロック信号は、前記差圧・圧力検出部を構成するマイクロプロセッサのクロックであることを特徴としたものである。構成が簡単になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係る導圧管詰まり検出器の一実施例を示す構成図である。図１において、１は振動式圧力センサであり、印加される圧力に応じた周波数を有する正弦波を出力する。２はゲート信号発生部であり、振動式圧力センサ１の出力が入力される。
【００２３】
ゲート信号発生部２は振動式圧力センサ１の出力が入力されるコンパレータ２１、このコンパレータ２１の出力が入力される積分部２２、この積分部２２の出力が入力されるコンパレータ２３および２４から構成される。コンパレータ２３，２４には各々基準電圧２３１，２４１が接続される。
【００２４】
コンパレータ２１は振動式圧力センサ１の正弦波出力を振幅および高レベルの時間が一定の矩形波に変換する。積分部２２はコンパレータ２１の出力を積分する。そのため、積分部２２の出力は階段状に変化する。コンパレータ２３，２４は基準電圧２３１，２４１と積分部２２の出力を比較し、積分部２２の出力が所定の範囲内になったときに高レベルの信号を出力する。
【００２５】
４１，４２はカウンタであり、それぞれコンパレータ２３，２４の出力および所定の周波数を有するクロックが入力される。カウンタ４１，４２はそれぞれコンパレータ２３，２４の出力が高レベルの期間のみクロックをカウントする。また、積分部２２，カウンタ４１，４２にはリセットが入力される。このリセット信号は所定の周期でカウンタ４１，４２のカウント値をゼロクリアし、積分部２２をリセットする。
【００２６】
４３は減算部であり、カウンタ４１とカウンタ４２のカウント値が入力される。減算部４３はこれらのカウント値の差を演算して出力する。４４は２乗積算部であり、減算部４３の出力を２乗し、その値を所定の個数だけ積算する。４５は判定部であり、２乗積算部４４の積算値が入力され、この積算値から導圧管の詰まりを判定してその判定結果を出力する。また、２乗積算部４４の出力は差圧・圧力測定値と同期させて外部に出力される。
【００２７】
次に、図２に基づいてこの実施例の動作を説明する。この図で、（Ａ）は振動式圧力センサ１の出力、（Ｂ）は積分部２２の出力である。積分部２２の出力（Ｂ）は一定振幅の矩形波を積分するので、その出力は単調に増加する。また、その傾きは振動式圧力センサ１の出力周波数によって変化する。（Ｃ）はコンパレータ２３の出力であり、時刻ｔ０からｔ１の間高レベルになっている。カウンタ４１はこのｔ０からｔ１の間のＤＮ１の期間、クロック（Ｅ）をカウントする。
【００２８】
また、図２で、（Ｄ）はコンパレータ２４の出力であり、時刻ｔ２からｔ３の間のＤＮ２の期間高レベルになっている。カウンタ４２はこの期間ＤＮ２の間クロック（Ｅ）をカウントする。図２に示すように、コンパレータ２３の出力（Ｃ）とコンパレータ２４の出力（Ｄ）は、その高レベル期間が互いに重ならないように、かつ引き続いて生じるように調整される。また、期間ＤＮ１と期間ＤＮ２に含まれる振動式圧力センサ１の周期は同じになるようにする。
【００２９】
クロック（Ｅ）の周波数は一定であり、かつ振動式圧力センサ１の出力周波数よりかなり高い値に設定される。従って、カウンタ４１とカウンタ４２のカウント値の差は振動式圧力センサ１の出力周波数の短時間の変動、すなわち圧力値の短時間の変動になる。２乗積算部４４でこの変動分の２乗をｎ個（ｎは固定値）積算するので、その出力は圧力値の短時間の分散を表している。
【００３０】
導圧管の圧力に対する応答は１次遅れ系、すなわちローパスフィルタの特性を有していると考えられる。導圧管が詰まることは、この１次遅れ系の時定数が大きくなることに相当する。そのため、圧力変動の高周波成分が減衰して、分散が小さくなる。判定部４５はこの分散を予め定められた基準値と比較することにより、導圧管が詰まっているかどうかを判定する。
【００３１】
図２のＤＮ１、ＤＮ２の期間は、圧力あるいは差圧信号の測定周期の１／５程度の時間に設定される。例えば、測定周期が５０ｍｓであるとすると、期間ＤＮ１，ＤＮ２は１０ｍｓ程度に設定される。２乗積算部４４は測定周期の１０倍の５００ｍｓ周期で、過去５００個程度のデータの積算演算を行う。この積算演算を行うデータは５０ｍｓ周期で新しい値に更新される。
【００３２】
測定対象の流体の圧力変動がなく、差圧・圧力伝送器自身の測定値が揺動していると、オリフィスなどで流量を測定する場合、流量の変動として表れる。そのため、流体圧力の揺動以外の揺動分は小さくなければならない。振動式圧力センサ１の出力周波数を１００ｋＨｚとすると、測定周期５０ｍｓの間に５０００個の波があることになる。差圧測定値を使用すると、この計測時間ではコンパレータ閾値による揺動は約０．２〜０．５Ｈｚである。差圧入力１００％に対する周波数感度は約５ｋＨｚなので、最大０．０１％の揺動に相当する。
【００３３】
揺動の測定周期を１０ｍｓとすると、計測時間が１／５になる。５０ｍｓで０．２Ｈｚの揺動が発生しているとすると、０．０５％揺動する。１００ｋパスカルが１００％入力となる伝送器では、０．０５ｋパスカルの揺動に相当する。
【００３４】
通常のオリフィスを用いる差圧・圧力伝送器などの流量を計測する機器にあっては、０．５〜５ｋパスカル程度の圧力揺動である。計測時間が１／５の場合、統計的理論より、測定対象の流体の圧力揺動の感度は√５倍向上する。
【００３５】
図３に本発明の他の実施例を示す。この実施例は差圧・圧力伝送器に詰まり検出部を内蔵したものである。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００３６】
図３において、５は差圧・圧力検出部であり、振動式圧力センサ１の出力が入力され、差圧・圧力を検出してそれに比例する信号を出力する。この差圧・圧力検出部５は従来の差圧・圧力伝送器で用いられているものと同じものである。
【００３７】
６は詰まり検出部であり、振動式圧力センサ１の出力が入力される。この詰まり検出部６は図１の詰まり検出器と同様の構成のものであり、圧力の揺動の２乗積算値から導圧管の詰まりを判定する。
【００３８】
７は出力部であり、差圧・圧力検出部５および詰まり検出部６の出力が入力され、これらの信号を変換して出力する。また、この図には記載されていないが、図１の２乗積算部４４の出力を出力部７を介して外部に出力するようにしてもよい。
【００３９】
なお、カウンタ４１および４２に入力されるクロックは、判定部４５で用いられるマイクロプロセッサのクロックを用いることもできる。
【００４０】
また、ゲート信号発生部２は積分部２２とコンパレータ２３，２４を用いた構成としたが、その他の構成、例えば振動式圧力センサ１の出力の周期を数えてカウンタ４１，４２に出力するゲート信号を作成するようにしてもよい。また、図１の実施例ではカウンタを２個用いたが、カウントが終了するとカウント値を一時的に保存するようにすると、カウンタを１個にすることもできる。
【００４１】
また、この実施例では圧力検出器として振動式圧力センサを用いたが、他の構成の圧力検出器を用いてもよい。また、その出力は周波数に限られることはなく、アナログ信号であってもよい。アナログ信号の場合はゲート信号発生部２の構成を変えて、圧力に比例する時間幅のゲート信号が出力できるようにすればよい。要は、比較的応答性のよい圧力検出器であればよい。
【００４２】
さらに、本発明でいう差圧・圧力伝送器は、圧力伝送器、差圧伝送器および圧力と差圧の両方を測定できる伝送器を含むものとする。
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次の効果が期待できる。
請求項１記載の発明によれば、導圧管によって圧力が導入され印加される圧力に応じた周波数を出力する振動式の圧力センサと、この圧力センサの出力が入力され、この入力値によって変化し、かつ前記圧力の測定周期より短いパルス幅を有するゲート信号を出力するゲート信号発生部と、このゲート信号発生部の出力の前記パルス幅の期間、所定の周波数のクロック信号をカウントするカウンタと、このカウンタの引き続いた２つのカウント値を減算する減算部と、この減算部の出力が入力され、この入力値を２乗して所定の個数積算する２乗積算部と、この２乗積算部の出力が入力され、予め定められた値と比較して前記導圧管の詰まりを検出する判定部とを有することを特徴とした。
【００４３】
差圧・圧力測定値は短周期の変動に追従しないので揺動分が小さいので詰まりに対する感度が低く、正確に導圧管の詰まりを検出することができなかった。また、検出するために長時間揺動の変化を測定しなければならなかった。この発明では圧力センサの出力そのものの揺動を測定するので、短周期変動を確実にとらえることができ、高速かつ正確に導圧管の詰まりを検出することができるという効果がある。また、差圧・圧力の測定周期よりも短い周期で揺動を測定するので、温度など時定数の大きい外乱に影響されることがないという効果もある。
【００４４】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記圧力センサは導入された圧力に関連する周波数を有する信号を出力する振動式圧力センサであることを特徴とした。揺動が周波数の変化として出力されるので、信号処理のための構成が簡単になるという効果がある。
【００４５】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発明において、前記ゲート信号発生部は、前記圧力センサの出力に関連する信号を積分する積分部と、この積分部の出力が入力されるコンパレータとからなることを特徴とした。アナログ回路で構成することができるので、回路構成が簡単になるという効果がある。
【００４６】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３いずれかに記載の発明において、前記２乗積算部の出力を外部に出力するようにした。上位システムにおいて統計処理を行い、より詳しく導圧管の詰まりを検出することができるという効果がある。また、詰まり診断に直結した値を出力するので、上位システムの負荷を小さくすることができるという効果もある。
【００４７】
請求項５記載の発明によれば、請求項１ないし請求項４いずれかに記載の発明において、前記クロック信号は、前記判定部を構成するマイクロプロセッサのクロックであることを特徴とした。クロックを兼用することにより、回路構成を簡単にすることができるという効果がある。
【００４８】
請求項６記載の発明によれば、導圧管によって圧力が導入され印加される圧力に応じた周波数を出力する振動式の圧力センサと、この圧力センサの出力が入力され、圧力または差圧信号を出力する差圧・圧力検出部と、前記圧力センサの出力が入力され、前記導圧管の詰まりを検出する詰まり検出部とを有し、この詰まり検出部は前記圧力センサの出力値によって変化し、かつ前記圧力の測定周期より短いパルス幅を有するゲート信号を出力するゲート信号発生部と、このゲート信号発生部の出力の前記パルス幅の期間、所定の周波数のクロック信号をカウントするカウンタと、このカウンタの引き続いた２つのカウント値を減算する減算部と、この減算部の出力が入力され、この入力値を２乗して所定の個数積算する２乗積算部と、この２乗積算部の出力が入力され、予め定められた値と比較して前記導圧管の詰まりを検出する判定部とからなることを特徴とした。
【００４９】
差圧・圧力測定値は短周期の変動に追従しないので揺動分が小さいので詰まりに対する感度が低く、正確に導圧管の詰まりを検出することができなかった。また、検出するために長時間揺動の変化を測定しなければならなかった。この発明では圧力センサの出力そのものの揺動を測定するので、短周期変動を確実にとらえることができ、高速かつ正確に導圧管の詰まりを検出することができるという効果がある。
【００５０】
また、差圧・圧力の測定周期よりも短い周期で揺動を測定するので、温度など時定数の大きい外乱に影響されることがないという効果もある。さらに、差圧・圧力測定と導圧管の詰まり検出が１つの伝送器でできるので、システム構成が簡単になり、かつ測定値の信頼性を向上させることができるという効果もある。
【００５１】
請求項７記載の発明によれば、請求項６記載の発明において、前記圧力センサは導入された圧力に関連する周波数を有する信号を出力する振動式圧力センサであることを特徴とした。揺動が周波数の変化として出力されるので、信号処理のための構成が簡単になるという効果がある。
【００５２】
請求項８記載の発明によれば、請求項６または請求項７記載の発明において、前記ゲート信号発生部は、前記圧力センサの出力に関連する信号を積分する積分部と、この積分部の出力が入力されるコンパレータとからなることを特徴とした。アナログ回路で構成することができるので、回路構成が簡単になるという効果がある。
【００５３】
請求項９記載の発明によれば、請求項６ないし請求項８いずれかに記載の発明において、前記２乗積算部の出力を、前記差圧・圧力検出部の出力に同期して外部に出力するようにした。上位システムにおいて統計処理を行い、より詳しく導圧管の詰まりを検出することができるという効果がある。また、詰まり診断に直結した値を出力するので、上位システムの負荷を小さくすることができるという効果もある。さらに、差圧・圧力測定値と詰まり検出のためのデータが同期して得られるので、差圧・圧力測定値の信頼性を向上させることができるという効果もある。
【００５４】
請求項１０記載の発明によれば、請求項６ないし請求項９いずれかに記載の発明において、前記クロック信号は、前記差圧・圧力検出部を構成するマイクロプロセッサのクロックであることを特徴とした。クロックを兼用することにより、回路構成が簡単になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例の動作を説明するための特性図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図４】従来の導圧管閉塞検出装置の構成図である。
【符号の説明】
１振動式圧力センサ
２ゲート信号発生部
２１，２３，２４コンパレータ
２２積分部
４１，４２カウンタ
４３減算部
４４２乗積算部
４５判定部
５差圧・圧力検出部
６詰まり検出部
７出力部BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for detecting clogging of a pressure guiding tube used in a pressure transmitter, a differential pressure transmitter, and the like, and in particular, a pressure guiding tube clogging detector capable of detecting at high speed and having a small calculation load, and a differential pressure incorporating the same.・ It relates to pressure transmitters.
[0001]
[Prior art]
In a pressure transmitter and a differential pressure transmitter, if there is a clogging in the pressure guiding pipe that guides the pressure to the transmitter main body, an accurate pressure or differential pressure cannot be detected. Patent Document 1 describes an invention of an apparatus for detecting such blocking of a pressure guiding tube. The outline of the present invention will be described below.
[0002]
FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of the pipe blockage detecting device. A fluid to be measured flows in the pipe 81 in the direction of the arrow 82. An orifice 83 is installed in the middle of the pipe 81, and the upstream and downstream pressures are guided to the differential pressure detector 85 by the pressure guiding pipes 84a and 84b, and the static pressure and the differential pressure on the high pressure side are detected. The high-pressure side static pressure and differential pressure are input to the difference circuit 86 to calculate the low-pressure side static pressure, and the low-pressure side static pressure and differential pressure are stored in the pressure data storage circuit 87.
[0003]
The pressure fluctuation degree calculation circuit 88 calculates the fluctuations of the static pressure and the differential pressure from the data stored in the pressure data storage circuit 87. The fluctuation of the static pressure and the differential pressure is obtained by taking the difference between the current value and the previous value, as shown in the following equations (1) and (2).
_Differential pressure fluctuation F _iΔP = ΔP _i -ΔP _i-1 (1)
Static pressure oscillation F _iP = P _i -P _i-1 (2)
However, ΔP _i and ΔP _i-1 are the current and previous differential pressure values, and P _i and P _i-1 are the current and previous static pressure values.
[0004]
The differential pressure fluctuation value and the static pressure fluctuation value are input to the correlation calculation circuit 89, and their correlation is calculated. The correlation between the differential pressure fluctuation and the static pressure fluctuation can be obtained by the following equation (3).
Correlation between differential pressure fluctuation and static pressure fluctuation C _{ΔP * P} = Σ (F _iΔP * F _iP ) / n (3)
Here, n is the number of data.
[0005]
This correlation is stored in the correlation recording circuit 91. The clogging diagnosis circuit 92 diagnoses whether the pressure guiding tubes 84a and 84b are clogged from the correlation value stored in the correlation recording circuit 91, and outputs a clogging diagnosis result signal 93.
[0006]
Patent Document 2 describes an invention for diagnosing clogging of a pressure guiding tube using differential pressure and static pressure dispersion in addition to correlation. The dispersion of the differential pressure and the static pressure can be obtained by the following equations (4) and (5).
Dispersion of differential pressure σ _ΔP = Σ (F _iΔP * F _iΔP ) / n (4)
Static pressure dispersion σP = Σ ( _FiP * _FiP ) / n (5)
Note that n is the number of data.
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3129121 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application No. 2002-297174 Specification [0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a pipe blockage detecting device has the following problems.
[0008]
A general industrial differential pressure / pressure transmitter has a slow response, and therefore cannot follow fluctuations in the plant flow rate, and has a problem that fluctuations cannot be measured accurately. The averaged transmitter output is less sensitive to pressure tube clogging and cannot be detected accurately. For this reason, it has been necessary to diagnose a change in oscillation by taking a large number of measurement data over a long period of time, and there is a problem that response is slow.
[0009]
In addition, many calculations must be performed in order to perform statistical processing for obtaining correlation and variance. Since these statistical processing cannot be performed by the CPU in the transmitter, it must be performed by the host system. However, this causes a problem that the calculation load of the CPU on the host side increases.
[0010]
In other words, since the differential pressure / pressure measurement values are averaged for a relatively long time, the fluctuation of the measurement values is small, so that the sensitivity to the clogging of the pressure guiding tube is small and accurate detection is difficult. Further, in order to detect accurately, it has been necessary to sample a measurement value averaged for a long time to measure a change in oscillation.
[0011]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a pressure guiding tube clogging detector capable of measuring pressure fluctuation at high speed and detecting clogging of the pressure guiding tube at high speed, and a differential pressure / pressure transmitter incorporating the same. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is a vibration type pressure sensor that outputs a frequency corresponding to a pressure applied by pressure introduced by a pressure guiding tube, and the pressure sensor. output is input, thus changing to the input value, and a gate signal generator for outputting a gate signal having a pulse width shorter than the measurement period of the pressure, duration of the pulse width of the output of the gate signal generator A counter that counts a clock signal of a predetermined frequency, a subtractor that subtracts two count values that follow the counter, and an output of the subtractor are input. The input value is squared to accumulate a predetermined number And a determination unit that receives the output of the square integration unit and detects clogging of the pressure guiding pipe by comparing with a predetermined value. The clogging of the pressure guiding tube can be detected at high speed and accurately.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the pressure sensor is a vibration type pressure sensor that outputs a signal having a frequency related to the introduced pressure. Configuration is simplified.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the gate signal generation unit includes an integration unit that integrates a signal related to the output of the pressure sensor, and an output of the integration unit is input. It is characterized by comprising a comparator. Configuration is simplified.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the output of the square integration unit is output to the outside. More detailed judgment can be made.
[0016]
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the clock signal is a clock of a microprocessor constituting the determination unit. Configuration is simplified.
[0017]
According to the sixth aspect of the present invention, a vibration type pressure sensor that outputs a frequency corresponding to an applied pressure when pressure is introduced by a pressure guiding tube, and an output of the pressure sensor is input to output a pressure or differential pressure signal. differential pressure and pressure detector, the output of the pressure sensor is input, the blockage of the impulse line to detect and a clogging detection unit, the clogging detection unit therefore changes the output value of the pressure sensor, and A gate signal generator for outputting a gate signal having a pulse width shorter than the measurement period of the pressure, a counter for counting a clock signal having a predetermined frequency during the pulse width of the output of the gate signal generator, and the counter A subtracting unit that subtracts two consecutive count values, an output of the subtracting unit, a square integrating unit that squares the input value and accumulates a predetermined number, and this square integrating The output of the input, in which is characterized by comprising a judgment unit for detecting a blockage of the impulse line compared to a predetermined value. The clogging of the pressure guiding tube can be detected at high speed and accurately.
[0018]
According to a seventh aspect of the invention, in the sixth aspect of the invention, the pressure sensor is a vibration type pressure sensor that outputs a signal having a frequency related to the introduced pressure. Configuration is simplified.
[0019]
The invention according to claim 8 is the invention according to claim 6 or claim 7, wherein the gate signal generation unit integrates an integration unit that integrates a signal related to the output of the pressure sensor, and an output of the integration unit is input. It is characterized by comprising a comparator. Configuration is simplified.
[0020]
According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any of the sixth to eighth aspects, the output of the square integration unit is output to the outside in synchronization with the output of the differential pressure / pressure detection unit. It is a thing. The reliability of differential pressure and pressure measurement values can be secured.
[0021]
The invention according to claim 10 is the invention according to any one of claims 6 to 9, wherein the clock signal is a clock of a microprocessor constituting the differential pressure / pressure detector. It is. Configuration is simplified.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pressure guiding tube blockage detector according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vibration type pressure sensor that outputs a sine wave having a frequency corresponding to an applied pressure. Reference numeral 2 denotes a gate signal generation unit to which the output of the vibration pressure sensor 1 is input.
[0023]
The gate signal generation unit 2 includes a comparator 21 to which the output of the vibration pressure sensor 1 is input, an integration unit 22 to which the output of the comparator 21 is input, and comparators 23 and 24 to which the output of the integration unit 22 is input. The Reference voltages 231 and 241 are connected to the comparators 23 and 24, respectively.
[0024]
The comparator 21 converts the sine wave output of the vibration pressure sensor 1 into a rectangular wave having a constant amplitude and high level time. The integrator 22 integrates the output of the comparator 21. Therefore, the output of the integration unit 22 changes in a stepped manner. The comparators 23 and 24 compare the reference voltages 231 and 241 with the output of the integrating unit 22, and output a high level signal when the output of the integrating unit 22 falls within a predetermined range.
[0025]
Reference numerals 41 and 42 denote counters, to which outputs of the comparators 23 and 24 and a clock having a predetermined frequency are input, respectively. The counters 41 and 42 count clocks only when the outputs of the comparators 23 and 24 are at a high level, respectively. Further, reset is input to the integration unit 22 and the counters 41 and 42. This reset signal clears the count values of the counters 41 and 42 at a predetermined cycle, and resets the integration unit 22.
[0026]
Reference numeral 43 denotes a subtracting unit, to which the count values of the counter 41 and the counter 42 are input. The subtractor 43 calculates and outputs the difference between these count values. Reference numeral 44 denotes a square integration unit, which squares the output of the subtraction unit 43 and integrates the value by a predetermined number. Reference numeral 45 denotes a determination unit, which receives the integrated value of the square integration unit 44, determines clogging of the pressure guiding tube from the integrated value, and outputs the determination result. The output of the square integration unit 44 is output to the outside in synchronization with the differential pressure / pressure measurement values.
[0027]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. In this figure, (A) is the output of the vibration pressure sensor 1, and (B) is the output of the integrating unit 22. Since the output (B) of the integrator 22 integrates a rectangular wave having a constant amplitude, the output increases monotonously. Further, the inclination changes depending on the output frequency of the vibration pressure sensor 1. (C) is the output of the comparator 23, which is at a high level from time t0 to t1. The counter 41 counts the clock (E) during the period DN1 between t0 and t1.
[0028]
Also, in FIG. 2, (D) is the output of the comparator 24, and is high during the period DN2 between times t2 and t3. The counter 42 counts the clock (E) during this period DN2. As shown in FIG. 2, the output (C) of the comparator 23 and the output (D) of the comparator 24 are adjusted so that their high level periods do not overlap each other and subsequently occur. Further, the period of the vibration pressure sensor 1 included in the period DN1 and the period DN2 is set to be the same.
[0029]
The frequency of the clock (E) is constant and is set to a value considerably higher than the output frequency of the vibration pressure sensor 1. Therefore, the difference between the count values of the counter 41 and the counter 42 becomes a short-time fluctuation of the output frequency of the vibration pressure sensor 1, that is, a short-time fluctuation of the pressure value. Since the square summation unit 44 accumulates n squares (n is a fixed value) of the fluctuation, its output represents a short time dispersion of pressure values.
[0030]
The response of the pressure guiding tube to the pressure is considered to have the characteristics of a first-order lag system, that is, a low-pass filter. Clogging of the pressure guiding tube corresponds to an increase in the time constant of the first-order lag system. Therefore, the high frequency component of the pressure fluctuation is attenuated and the dispersion is reduced. The determination unit 45 determines whether or not the pressure guiding tube is clogged by comparing this dispersion with a predetermined reference value.
[0031]
The periods DN1 and DN2 in FIG. 2 are set to a time about 1/5 of the measurement period of the pressure or differential pressure signal. For example, if the measurement cycle is 50 ms, the periods DN1 and DN2 are set to about 10 ms. The square integration unit 44 performs integration calculation of about 500 pieces of data in a 500 ms cycle that is 10 times the measurement cycle. Data for performing this integration calculation is updated to a new value at a cycle of 50 ms.
[0032]
If there is no pressure fluctuation of the fluid to be measured and the measured value of the differential pressure / pressure transmitter itself fluctuates, when the flow rate is measured with an orifice or the like, it appears as a fluctuation in the flow rate. Therefore, the amount of fluctuation other than the fluctuation of the fluid pressure must be small. Assuming that the output frequency of the vibration pressure sensor 1 is 100 kHz, there are 5000 waves in a measurement period of 50 ms. When the differential pressure measurement value is used, the fluctuation due to the comparator threshold is about 0.2 to 0.5 Hz during this measurement time. Since the frequency sensitivity with respect to 100% differential pressure input is about 5 kHz, this corresponds to a maximum fluctuation of 0.01%.
[0033]
If the measurement period of oscillation is 10 ms, the measurement time is 1/5. If a fluctuation of 0.2 Hz occurs at 50 ms, the fluctuation is 0.05%. In a transmitter in which 100k Pascal is 100% input, this corresponds to a swing of 0.05k Pascal.
[0034]
In a device for measuring a flow rate such as a differential pressure / pressure transmitter using a normal orifice, the pressure fluctuation is about 0.5 to 5 kPascal. When the measurement time is 1/5, the sensitivity of the pressure fluctuation of the fluid to be measured is improved by √5 times from the statistical theory.
[0035]
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a clogging detector is built in a differential pressure / pressure transmitter. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.
[0036]
In FIG. 3, reference numeral 5 denotes a differential pressure / pressure detector, which receives the output of the vibration pressure sensor 1, detects the differential pressure / pressure, and outputs a signal proportional thereto. The differential pressure / pressure detector 5 is the same as that used in a conventional differential pressure / pressure transmitter.
[0037]
Reference numeral 6 denotes a clogging detection unit, to which the output of the vibration pressure sensor 1 is input. The clogging detector 6 has the same configuration as the clogging detector shown in FIG. 1, and determines clogging of the pressure guiding tube from the square integrated value of pressure fluctuation.
[0038]
Reference numeral 7 denotes an output unit to which outputs from the differential pressure / pressure detection unit 5 and the clogging detection unit 6 are input, and these signals are converted and output. Although not shown in this figure, the output of the square integration unit 44 in FIG. 1 may be output to the outside via the output unit 7.
[0039]
Note that the clock input to the counters 41 and 42 may be a clock of a microprocessor used in the determination unit 45.
[0040]
The gate signal generating unit 2 is configured using the integrating unit 22 and the comparators 23 and 24. However, other configurations, for example, gate signals output to the counters 41 and 42 by counting the output cycle of the vibration type pressure sensor 1 are used. You may make it create. In the embodiment of FIG. 1, two counters are used. However, if the count value is temporarily stored when the count is completed, the counter can be made one.
[0041]
In this embodiment, the vibration type pressure sensor is used as the pressure detector. However, a pressure detector having another configuration may be used. The output is not limited to the frequency, and may be an analog signal. In the case of an analog signal, the configuration of the gate signal generator 2 may be changed so that a gate signal having a time width proportional to the pressure can be output. In short, any pressure detector with relatively good response may be used.
[0042]
Furthermore, the differential pressure / pressure transmitter referred to in the present invention includes a pressure transmitter, a differential pressure transmitter, and a transmitter capable of measuring both pressure and differential pressure.
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the following effects can be expected according to the present invention.
According to the first aspect of the invention, a pressure sensor of a vibration type to output a frequency corresponding to the pressure at which the pressure is introduced applied by impulse line, the output of the pressure sensor is input, thus changing the value of this input And a gate signal generator that outputs a gate signal having a pulse width shorter than the pressure measurement period, and a counter that counts a clock signal having a predetermined frequency during the pulse width period of the output of the gate signal generator. A subtracting unit that subtracts two count values continued by the counter, an output of the subtracting unit, a square integrating unit that squares the input value and integrates a predetermined number, and the square integrating unit And a determination unit that detects clogging of the pressure guiding tube in comparison with a predetermined value.
[0043]
Since the differential pressure / pressure measured values do not follow short cycle fluctuations, the fluctuation is small, so the sensitivity to clogging is low, and clogging of the pressure guiding tube cannot be detected accurately. Also, it was necessary to measure the change in oscillation for a long time in order to detect. In the present invention, since the fluctuation of the output of the pressure sensor itself is measured, it is possible to reliably catch short-cycle fluctuations, and to detect clogging of the pressure guiding tube at high speed and accurately. Further, since the fluctuation is measured at a period shorter than the measurement period of the differential pressure / pressure, there is an effect that the fluctuation is not affected by a disturbance having a large time constant such as temperature.
[0044]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the pressure sensor is a vibration type pressure sensor that outputs a signal having a frequency related to the introduced pressure. Since the oscillation is output as a change in frequency, there is an effect that the configuration for signal processing is simplified.
[0045]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the gate signal generator includes an integration unit that integrates a signal related to the output of the pressure sensor, and an output of the integration unit. It is characterized by comprising a comparator to which is input. Since it can be configured by an analog circuit, there is an effect that the circuit configuration is simplified.
[0046]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the output of the square integration unit is output to the outside. There is an effect that statistical processing is performed in the host system and clogging of the pressure guiding tube can be detected in more detail. Further, since the value directly connected to the clogging diagnosis is output, there is an effect that the load on the host system can be reduced.
[0047]
According to a fifth aspect of the present invention, in any of the first to fourth aspects of the present invention, the clock signal is a clock of a microprocessor that constitutes the determination unit. By also using the clock, the circuit configuration can be simplified.
[0048]
According to the sixth aspect of the present invention, a vibration type pressure sensor that outputs a frequency corresponding to an applied pressure when pressure is introduced by a pressure guiding tube, and an output of the pressure sensor is input, and a pressure or differential pressure signal is obtained. differential pressure and pressure detection unit for outputting, the output of the pressure sensor is input, and a clogging detection unit for detecting clogging of the impulse lines, the clogging detection unit therefore changes the output value of said pressure sensor A gate signal generator that outputs a gate signal having a pulse width shorter than the measurement period of the pressure, a counter that counts a clock signal having a predetermined frequency during the period of the pulse width of the output of the gate signal generator, and A subtracting unit that subtracts two count values following the counter, an output of the subtracting unit, and a square integrating unit that squares the input value and accumulates a predetermined number, Is input the output of the integrating unit, and characterized by comprising a judgment unit for detecting a blockage of the impulse line compared to a predetermined value.
[0049]
Since the differential pressure / pressure measured values do not follow short cycle fluctuations, the fluctuation is small, so the sensitivity to clogging is low, and clogging of the pressure guiding tube cannot be detected accurately. Also, it was necessary to measure the change in oscillation for a long time in order to detect. In the present invention, since the fluctuation of the output of the pressure sensor itself is measured, it is possible to reliably catch short-cycle fluctuations, and to detect clogging of the pressure guiding tube at high speed and accurately.
[0050]
Further, since the fluctuation is measured at a period shorter than the measurement period of the differential pressure / pressure, there is an effect that the fluctuation is not affected by a disturbance having a large time constant such as temperature. Furthermore, since the differential pressure / pressure measurement and the clogging of the pressure guiding tube can be performed with one transmitter, the system configuration can be simplified and the reliability of the measured value can be improved.
[0051]
According to a seventh aspect of the invention, in the sixth aspect of the invention, the pressure sensor is a vibration type pressure sensor that outputs a signal having a frequency related to the introduced pressure. Since the oscillation is output as a change in frequency, there is an effect that the configuration for signal processing is simplified.
[0052]
According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect of the present invention, the gate signal generation unit includes an integration unit that integrates a signal related to the output of the pressure sensor, and an output of the integration unit. It is characterized by comprising a comparator to which is input. Since it can be configured by an analog circuit, there is an effect that the circuit configuration is simplified.
[0053]
According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any of the sixth to eighth aspects, the output of the square integration unit is output to the outside in synchronization with the output of the differential pressure / pressure detection unit. I tried to do it. There is an effect that statistical processing is performed in the host system and clogging of the pressure guiding tube can be detected in more detail. Further, since the value directly connected to the clogging diagnosis is output, there is an effect that the load on the host system can be reduced. Further, since the differential pressure / pressure measurement value and the data for clogging detection are obtained in synchronization, there is an effect that the reliability of the differential pressure / pressure measurement value can be improved.
[0054]
According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any of the sixth to ninth aspects, the clock signal is a clock of a microprocessor constituting the differential pressure / pressure detector. did. By using the clock also, there is an effect that the circuit configuration is simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining the operation of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional pressure guiding tube blockage detection device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration type pressure sensor 2 Gate signal generation part 21,23,24 Comparator 22 Integration part 41,42 Counter 43 Subtraction part 44 Square integration part 45 Judgment part 5 Differential pressure / pressure detection part 6 Clogging detection part 7 Output part

Claims

A vibration type pressure sensor that outputs a frequency corresponding to an applied pressure by introducing pressure by a pressure guiding tube, and a pulse that receives the output of the pressure sensor, changes according to the input value, and is shorter than the measurement period of the pressure. A gate signal generator that outputs a gate signal having a width; a counter that counts a clock signal of a predetermined frequency during the pulse width of the output of the gate signal generator; and two subsequent count values of the counter A subtraction unit for subtracting, an output of the subtraction unit, a square integration unit for squaring the input value and integrating a predetermined number, and an output of the square integration unit are input, and a predetermined value And a determination unit for detecting clogging of the pressure guiding tube as compared with the pressure guiding tube clogging detector.

2. The pressure guiding tube blockage detector according to claim 1, wherein the pressure sensor is a vibration pressure sensor that outputs a signal having a frequency related to an introduced pressure.

The said gate signal generation part is comprised from the integration part which integrates the signal relevant to the output of the said pressure sensor, and the comparator into which the output of this integration part is input, The claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Impulse tube clogging detector.

The pressure guiding tube blockage detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the output of the square summation unit is output to the outside.

5. The pressure guiding tube blockage detector according to claim 1, wherein the clock signal is a clock of a microprocessor constituting the determination unit. 6.

A vibration type pressure sensor that outputs a frequency according to the pressure applied by pressure introduced by the pressure guiding tube, a differential pressure / pressure detection unit that outputs a pressure or a differential pressure signal by inputting an output of the pressure sensor; An output of the pressure sensor, and a clogging detecting unit for detecting clogging of the pressure guiding tube, the clogging detecting unit changing according to the output value of the pressure sensor and having a pulse width shorter than the measurement period of the pressure A gate signal generator for outputting a gate signal having a counter, a counter for counting a clock signal of a predetermined frequency during the pulse width of the output of the gate signal generator, and subtracting two subsequent count values of the counter A subtracting unit that outputs the result, a square summing unit that squares the input value and accumulates a predetermined number, and an output from the square summing unit. Compared to a defined value differential-pressure transmitter characterized by comprising a judgment unit for detecting a blockage of the impulse line.

7. The differential pressure / pressure transmitter according to claim 6, wherein the pressure sensor is a vibration pressure sensor that outputs a signal having a frequency related to the introduced pressure.

The said gate signal generation part consists of the integration part which integrates the signal relevant to the output of the said pressure sensor, and the comparator into which the output of this integration part is input, The claim 6 or Claim 7 characterized by the above-mentioned. Differential pressure / pressure transmitter.

9. The differential pressure / pressure according to claim 6, wherein an output of the square integration unit is output to the outside in synchronization with an output of the differential pressure / pressure detection unit. Transmitter.

10. The differential pressure / pressure transmitter according to claim 6, wherein the clock signal is a clock of a microprocessor constituting the differential pressure / pressure detection unit.