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公開番号2025003185
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023103716
出願日2023-06-23
発明の名称流量監視方法、流量監視装置及び流量監視システム
出願人川崎重工業株式会社,国立大学法人埼玉大学
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類G05B 23/02 20060101AFI20241226BHJP(制御;調整)
要約【課題】配管内の粉粒体の流量変化の検出精度を向上する流量監視方法等を提供する。
【解決手段】流量監視方法は、粉粒体が流れる配管で第1期間に発生する振動のデータである第1データを取得することと、前記第1データの前記第1期間を、複数の時間区間である複数のフレームにより区分することと、前記複数のフレームそれぞれに対応する前記第1データの対応部分における周波数特性を検出すること、前記複数のフレームでの周波数特性に基づき、前記第1データの第1特徴量を検出することと、前記第1特徴量と第1閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
粉粒体が流れる配管で第１期間に発生する振動のデータである第１データを取得することと、
前記第１データの前記第１期間を、複数の時間区間である複数のフレームにより区分することと、
前記複数のフレームそれぞれに対応する前記第１データの対応部分における周波数特性を検出すること、
前記複数のフレームでの周波数特性に基づき、前記第１データの第１特徴量を検出することと、
前記第１特徴量と第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む
流量監視方法。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記対応部分を周波数解析することで前記対応部分の周波数成分を、前記周波数特性として検出することと、
隣り合う前記フレーム間における周波数成分の変動量を検出することと、
隣り合う前記フレーム間における周波数成分の変動量に基づき、前記第１特徴量を検出することとを含む
請求項１に記載の流量監視方法。
【請求項３】
前記周波数成分の変動量の検出では、
前記周波数成分それぞれに対応する複数の周波数帯域の全てについて、隣り合う前記フレーム間で同じ周波数帯域の周波数成分の差異を検出し、
前記複数の周波数帯域での前記差異の和を、前記周波数成分の変動量として検出する
請求項２に記載の流量監視方法。
【請求項４】
前記第１期間よりも前の第２期間で前記配管で発生した振動データである第２データについて過去に検出した第２特徴量を取得することと、
前記第１特徴量と前記第２特徴量との平均値と、前記第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む
請求項１に記載の流量監視方法。
【請求項５】
前記第１期間よりも前のＮ個（Ｎは、２以上の自然数）の第（ｉ＋１）期間（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）でのＮ個の第（ｉ＋１）データについてのＮ個の第（ｉ＋１）特徴量を取得することと、
前記第１特徴量とＮ個の前記第（ｉ＋１）特徴量とを用いて移動平均値を算出することと、
前記移動平均値と前記第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む
請求項１に記載の流量監視方法。
【請求項６】
前記第１特徴量とＮ個の前記第（ｉ＋１）特徴量とを用いて複数の移動平均値を算出することと、
前記複数の移動平均値のいずれかが前記第１閾値以下である場合、前記粉粒体の流量が正常ではないと決定することとを含む
請求項５に記載の流量監視方法。
【請求項７】
前記第１特徴量が第２閾値を超える場合、前記第１期間よりも前の第２期間で前記配管で発生した振動データである第２データについて過去に検出した第２特徴量を取得することと、
前記第１特徴量と前記第２特徴量との平均値を、前記第１特徴量に決定することとを含む
請求項１から６のいずれか一項に記載の流量監視方法。
【請求項８】
前記第１特徴量が第２閾値を超える場合、前記第１期間よりも前のＭ個（Ｍは、２以上の自然数）の第（ｊ＋１）期間（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）でのＭ個の第（ｊ＋１）データについてのＭ個の第（ｊ＋１）特徴量を取得することと、
前記第１特徴量とＭ個の前記第（ｊ＋１）特徴量との平均値を、前記第１特徴量に決定することとを含む
請求項１から６のいずれか一項に記載の流量監視方法。
【請求項９】
第１粉粒体と第２粉粒体との混合体が流れる配管で発生した振動データを、前記第１データとして取得することと、
前記第１データの前記対応部分を周波数解析することで前記対応部分の周波数成分を、前記周波数特性として検出することと、
前記対応部分において、前記周波数成分が形成する第１ピーク部分及び第２ピーク部分を検出することと、
前記対応部分の周波数成分を、前記第１ピーク部分に対応する部分を含む前記第１粉粒体の第１周波数成分と、前記第２ピーク部分に対応する部分を含む前記第２粉粒体の第２周波数成分とに分割することと、
隣り合う前記フレーム間における前記第１周波数成分の変動量を検出することと、
隣り合う前記フレーム間における前記第１周波数成分の変動量に基づき、前記第１粉粒体の前記第１特徴量を検出することと、
隣り合う前記フレーム間における前記第２周波数成分の変動量を検出することと、
隣り合う前記フレーム間における前記第２周波数成分の変動量に基づき、前記第２粉粒体の前記第１特徴量を検出することと、
前記第１粉粒体の前記第１特徴量と前記第１粉粒体の前記第１特徴量とを比較し且つ前記第２粉粒体の前記第１特徴量と前記第２粉粒体の前記第１閾値とを比較することによって、前記第１粉粒体及び前記第２粉粒体の流量を監視することとを含む
請求項１に記載の流量監視方法。
【請求項１０】
前記配管に取り付けられ且つ前記配管での振動を検出するセンサから検出信号を受け取ることと、
前記検出信号から前記第１期間毎の検出信号を、前記第１データとして切り出すことと、
前記粉粒体の流量を監視する処理を前記第１期間毎に繰り返し行うこととを含む
請求項１に記載の流量監視方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、粉粒体の流量監視方法、流量監視装置及び流量監視システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１は、粒状化された廃棄物プラスチックを輸送する輸送配管の詰まりを検知する方法を開示する。音響センサが、輸送管に取り付けられる。音響センサによって検知される粉粒体の衝突音が周波数解析され、周波数スペクトルが規定値を下回った場合に、配管詰まりが発生したと判断される。上記判断では、配管内の廃棄物プラスチックの衝突音の特徴的な周波数帯域３ｋＨｚ（キロヘルツ）－６ｋＨＺに含まれる複数のピークのスペクトル値の合計が規定値と比較される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－２０６５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の検知方法は、配管詰まりの発生のように廃棄物プラスチックの流量の大きい変化の発生を検知するが、大きくない流量の変化を検知できない可能性がある。本開示は、配管内の粉粒体の流量変化の検出精度を向上する流量監視方法、流量監視装置及び流量監視システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る流量監視方法は、粉粒体が流れる配管で第１期間に発生する振動のデータである第１データを取得することと、前記第１データの前記第１期間を、複数の時間区間である複数のフレームにより区分することと、前記複数のフレームそれぞれに対応する前記第１データの対応部分における周波数特性を検出すること、前記複数のフレームでの周波数特性に基づき、前記第１データの第１特徴量を検出することと、前記第１特徴量と第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、例示的な実施の形態に係る流量監視システムの構成の一例を示す図である。
図２は、実施の形態に係るセンサの構成の一例を示す断面側面図である。
図３は、実施の形態に係る流量監視装置の単体モードでの動作の一例を示すフローチャートである。
図４は、実施の形態に係る流量監視装置の単体モードでの動作の一例を示すフローチャートである。
図５は、処理対象期間の検出信号に対してＮ個のフレームＦを設定する例を示す図である。
図６は、１つのフレームの周波数解析処理結果の一例を示す図である。
図７は、２つのフレーム間のパワースペクトルの変動量の算出方法のイメージ図である。
図８は、実施の形態に係る流量監視装置の混合モードでの動作の一例を示すフローチャートである。
図９は、実施の形態に係る流量監視装置の混合モードでの動作の一例を示すフローチャートである。
図１０は、混合モードにおける１つのフレームの周波数解析処理結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下において、本開示の例示的な実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。本明細書及び請求項では、「装置」とは、１つの装置を意味し得るだけでなく、複数の装置を含むシステムも意味し得る。「装置」は、「設備」も含み得る。
【０００８】
図１を参照しつつ、例示的な実施の形態に係る流量監視システム１００の構成を説明する。図１は、例示的な実施の形態に係る流量監視システム１００の構成の一例を示す図である。流量監視システム１００は、配管内を流れる粉粒体の流量の変化を監視する。限定されないが、本実施の形態では、流量監視システム１００は、プラント１に含まれる配管２０内を流れる粉粒体の流量を監視する。
【０００９】
粉粒体は、固体粒子の集合体であり、固体的ではあるが外力に応じて流動するという流体的な性質を有する。本明細書及び請求項において、「粉粒体」は、「粉体」、「粒体」、並びに、「粉体及び粒体の混合物」を含む。粉体は、粒子径が１ｍｍ未満の粒子の集合体であってもよい。粉体は、粉体、微粉体及び超微粉体に分類される場合の粉体、微粉体及び超微粉体のいずれをも含み得る。例えば、上記のように分類される粉体は、粒子径が３μｍ（マイクロメートル）以上１ｍｍ（ミリメートル）未満の粒子の集合体であってもよく、微粉体は、粒子径が０．０１μｍ以上１０μｍ以下の粒子の集合体であってもよく、超微粉体は、粒子径が０．０００１μｍ以上０．３μｍ以下の粒子の集合体であってもよい。粒体は、粒子径が１ｍｍ以上の粒子の集合体であってもよい。粒体は、例えば、粒子径が数ｍｍ以上の粒子を含んでもよく、粒子径が数十ｍｍ以上の粒子を含んでもよい。
【００１０】
流量監視システム１００は、センサ１１０と、流量監視装置１２０と、入力装置１３０と、出力装置１４０とを構成要素として含む。流量監視システム１００は、上述した構成要素の全てを含む必要はない。流量監視システム１００は、プラント１を構成要素として含んでもよい。プラント１は、流量監視システム１００の監視対象である。
（【００１１】以降は省略されています）

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