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1、10申请公布号CN104238542A43申请公布日20141224CN104238542A21申请号201410227546022申请日20140527201311939720130606JPG05B23/0220060171申请人株式会社日立制作所地址日本东京72发明人片桐幸德三宅吉宜阴山晃治馆隆广74专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人吕林红54发明名称设备故障预兆检测和恢复支援系统57摘要本发明提供设备故障预兆检测和恢复支援系统，其课题在于，更提早检测海水淡水化设备的装置的故障或异常，并且基于检测内容决定原因，对操作员提示适当的对策。本发明具备检测构成海水淡。
2、水化设备2的装置的故障的部件6、和检测在装置内部流动的流体海水、造水的水质的异常的部件7，根据检测的部件6、7的检测结果，提示用于恢复海水淡水化设备2的多个对策方法，由此解决上述课题。30优先权数据51INTCL权利要求书1页说明书9页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书9页附图3页10申请公布号CN104238542ACN104238542A1/1页21一种海水淡水化设备故障预兆检测和恢复支援系统，是具备对海水进行加压的高压泵和从由上述高压泵加压了的海水得到淡水的RO膜的海水淡水化设备的监视控制装置，其特征在于，该海水淡水化设备故障预兆检测和恢复支援系。
3、统具备基于在构成上述海水淡水化设备的装置的内部流动的海水或造水的流量、压力和温度测量值的信息中的至少任一信息，计算机械性能指标的部件；根据在构成上述海水淡水化设备的装置的内部流动的海水或造水的成分，计算得到的水质的化学性能指标的部件；根据上述机械性能指标和上述化学性能指标，检测上述装置的机械故障或水质的异常的部件；以及根据上述机械故障或水质异常，显示多个用于恢复设备的操作方法或对策方法的部件。2根据权利要求1所述的海水淡水化设备故障预兆检测和恢复支援系统，其特征在于，该海水淡水化设备故障预兆检测和恢复支援系统具备输入由操作员所进行的设备操作或对策的部件，具备比较该操作或对策之前和之后的上述机械。
4、性能指标或上述化学性能指标，并基于比较结果，对对策方法的显示顺序或显示的有无进行修正的部件。3根据权利要求1或2所述的海水淡水化设备故障预兆检测和恢复支援系统，其特征在于，计算机械性能指标的部件，使用通过被设置于海水淡水化设备的测量器得到的、上述海水或造水的流量、压力和温度测量值的信息，计算机械性能指标。4根据权利要求1或2所述的海水淡水化设备故障预兆检测和恢复支援系统，其特征在于，计算化学性能指标的部件，使用通过被设置于海水淡水化设备的水质测量器得到的、上述海水或造水的水质的信息，计算化学性能指标。权利要求书CN104238542A1/9页3设备故障预兆检测和恢复支援系统技术领域0001本发。
5、明涉及从海水制造淡水的设备的控制系统。背景技术0002在从海水制造淡水、作为饮用或工业用而提供的海水淡水化设备中，由各家制造商提出有蒸发法、逆渗透法等各种方式。0003例如蒸发法，是使用锅炉等热源对海水加热而得到蒸气，进一步冷却该蒸气而得到淡水的方法。另一方面，逆渗透法是通过对海水加压并使该海水通过被称为逆渗透膜RO膜的过滤膜，从海水中过滤出淡水造水的方法。海水的加压使用高压泵。为了驱动高压泵，需要作为驱动力的涡轮机、或发电设备等电源。0004在如上所述的方法中，在基于逆渗透法的海水淡水化设备中，高压泵的扬程、RO膜的过滤性能对造水的制造量产生较大影响。例如，在海水中除了盐分、微量金属以外还包。
6、含微生物。特别是微生物以有机物为饵在RO膜的表面形成被称为菌膜的聚集部，妨碍海水通过膜。周知一般产生了菌膜的海水淡水化设备的造水制造量大幅降低。0005另一方面，在海水向高酸性或高碱性变化的情况下，高压泵内部的构件腐蚀、损坏，成为压力、流量降低，腐蚀破裂等故障的原因。RO膜通过将海水加压到膜制造商指定的压力，发挥规定的过滤性能。因此，在用高压泵而无法得到足够的压力的情况下，需要停止设备，采取装置的更换、修理等对策。0006例如，在专利文献1中记载有采取以下的对策的运转管理方法，即，在海水淡水化设备中，在检测出能量回收装置的故障或逆渗透膜的劣化时，用警报通知操作员故障或劣化，并且在劣化的情况下清。
7、洗RO膜，此外在故障的情况下切换泵的运转方法等。0007专利文献1的运转管理方法基于设备测量值和装置的机械特性，检测有无异常产生。用这些方法检测到的异常通过控制装置被报知操作员。此外，其特征在于，基于异常，向对操作员指示对策，假想故障产生并预先准备的设备控制进行切换。0008专利文献1日本特开201089036号公报0009可是，在被要求持续供给饮用水或工业用水的海水淡水化设备中，较为理想的是，通过尽可能提早检测这些装置的异常，避免故障产生，尽可能使操作持续。故障或装置的异常基于压力、流量、水的成分等极其微小的变化而产生，之后变化逐渐扩大，直到装置的故障或设备的停止。因此，关于装置的异常，不仅。
8、压力、流量、水的成分等这样的测量点、而且基于现场操作员的定时巡回、维护检查等的信息也需要被反映。这样，在海水淡水化设备中，较为理想的是，尽可能提早检测出造水制造量的降低或装置的故障，并且在故障产生时迅速地采取最佳的对策。0010此外，在由RO膜、高压泵等多个装置构成的海水淡水化设备中，处理上游侧的异常向下游侧传播。特别是在对作为非压缩性流体的水进行处理的该设备中，压力、流量的异常会瞬间波及设备整体。因此，需要高精度地确定产生异常的部位。说明书CN104238542A2/9页4发明内容0011本发明的目的在于，在海水淡水化设备内的多个装置中，更加提早地检测该装置的故障或异常，并且基于检测内容决定。
9、原因，对操作员提示适当的对策。0012用于解决课题的手段0013本发明具备检测构成设备的装置的故障的部件、检测在装置内部流动的流体海水、造水的水质的异常的部件、和根据上述检测结果向操作员提示用于恢复设备的多个对策方法的部件。0014发明的效果0015本发明的设备故障预兆检测和恢复支援系统通过根据海水的化学特性和机械特性检测装置的异常，能够适当地确定以间歇性地被注入海水和造水的药品类为外部干扰而产生异常的部位。附图说明0016图1是本发明的实施例1的预兆检测异常诊断系统的系统结构图。0017图2是本发明的作为诊断对象的海水淡水化设备的结构图。0018图3是本发明的实施例2的预兆检测异常诊断系统的。
10、系统结构图。具体实施方式0019本发明的设备故障预兆检测和恢复支援系统具备根据来自设备的流量、压力、温度测量值计算得到的装置的机械性能指标的部件、和根据在装置内部流动的流体海水、造水的成分计算得到的水质的化学性能指标的部件。0020此外，本发明的设备故障预兆检测和恢复支援系统具备根据上述的装置的机械性能指标推断装置的故障产生部位的部件、和根据水质的化学性能指标推断装置的水质异常的产生部位的部件。0021而且，本发明的设备故障预兆检测和恢复支援系统具备根据之前计算的装置的机械性能指标、水质的化学性能指标、装置故障产生部位、和水质异常的产生部位，从预先准备的用于使设备恢复正常的设备操作方法或对策方。
11、法中选择适当的操作方法或对策方法的部件、和向操作员提示所选择的操作方法或对策方法的部件。0022而且，本发明的设备故障预兆检测和恢复支援系统具备输入由操作员进行的设备操作或对策，并且比较故障或异常产生时的装置的机械性能指标和水质的化学性能指标与对策后的装置的机械性能指标和水质的化学性能指标，计算由操作员进行的设备操作或对策的改善效果的部件，具备根据该效果修正预先准备的设备操作方法或对策方法的显示顺序或显示的有无的部件。0023实施例10024对作为本发明的较佳的一实施方式的海水淡水化设备的预兆检测异常诊断系统进行说明。0025图1是本实施例的海水淡水化设备2的预兆检测异常诊断系统1的系统结构图。
12、。0026海水淡水化设备以下称为设备2对设备控制装置3发送输出水温、泵排出压力、造水的制造量、水质等的测量值。设备控制装置3接收输入水温、泵排出压力、造说明书CN104238542A3/9页5水的制造量、水质等的测量值，对设备2输出泵转速、阀开度等的操作量，使得设备2的测量值、例如泵排出压力、造水的制造量成为目标的值。0027设备2的测量值和设备控制装置3的操作量被显示于设备操作部4所具备的监视器等显示装置。用显示装置确认了其数值的操作员也能够相同地用操作部4所具备的控制台等直接指定。0028本实施例的预兆检测异常诊断系统1相对于该设备和控制装置，由控制装置2向装置故障检测部6和水质异常检测部。
13、7输入设备的测量值和操作量。0029装置故障检测部6在装置性能指标计算部11中输入设备2的测量值和操作量，计算设备构成机器的性能指标。此外，在故障部位推断部12中输入上述设备构成机器的性能指标，确定设备中的机器的故障产生位置。0030接着，水质异常检测部7在水质指标计算部9中输入设备的测量值和操作量，计算设备内的水质指标。此外，在异常部位推断部10中输入上述水质指标，确定设备中的水质的异常产生位置。0031接着，设备恢复支援部8输入在装置故障检测部6中计算出的性能指标和故障产生位置、以及在水质异常检测部7中计算出的水质指标和异常产生位置，并将相对于故障或异常的设备恢复方法的一览表输出到恢复方法。
14、候补显示部5。0032接着，操作员基于上述恢复方法候补显示部5所显示的设备恢复方法的一览表和在现场收集的各种设备状态噪音、振动等，从一览表中选择任意的设备恢复方法，通过设备操作部4执行恢复方法。操作员所选择了的恢复方法被输入设备恢复支援部8。0033在来自操作员的对策结果被输入的情况下，比较设备的故障或水质的异常被发现时的机器性能的指标和水质的指标与当前的机器性能的指标和水质的指标，对于指标的改善高的对策，修正顺序以提高在恢复方法候补显示部5中的显示顺序。相反地，对于指标的改善低的对策，修正顺序以降低显示的顺序。由此，下次以后有效果的对策被显示于更上位，下次以后产生设备故障或水质异常的情况下的。
15、适当的恢复方法被显示。0034在以上说明了的预兆检测异常诊断系统1中，将机器的故障、水质的异常的程度分别作为装置性能指标和水质指标而计算，除了基于该值检测预兆之外，还评价对策的效果。0035接着，对本系统的装置性能指标和水质指标的计算方法，用图2进行说明。0036图2是作为本系统的预兆检测对象的海水淡水化设备1的系统结构图的一个例子。另外，在图2中只表示作为设备2的主要部分的高压泵21、RO膜23、压力回收装置24及其附带的辅机。0037供水泵20将海水28抽上来，并将其供给到高压泵21和压力回收装置24。0038在压力回收装置24中，用来自RO膜23的被加压了的浓缩水对海水的一部分进行加压，。
16、并且由升压泵22进一步提高其水压。0039此外，在高压泵21中也对海水进行加压直到规定的压力。0040在高压泵21出口和升压泵22出口所得到的高压的海水向RO膜23供给。用RO膜23，利用膜的逆渗透作用从加压的海水中过滤取得造水利用过滤膜从海水中过滤出的淡水29。此时，造水的压力降低到大致大气压。此外，过滤取得了造水后的海水在压力回收装置24中向供水泵20侧的海水传递其压力，作为浓缩水30而被排出。说明书CN104238542A4/9页60041另外，在该设备2中，在供水泵20的出口、RO膜23的造水侧出口、和压力回收装置24的浓缩水侧出口，分别具备注入药品的配管25、26、27。从配管25注。
17、入用于防止RO膜中的污染的酸、碱的药液。此外，从配管26注入用于调整随着RO膜中的过滤成为酸性的造水的PH的药液。在配管27中也同样地，注入用于调整浓缩水的PH的药液，在将浓缩水作为排水排出时使对环境的影响成为最低限度。0042如图2所示，本实施例的设备2具备测量用于监视、控制设备2内部的机器的状态的压力、流量、温度的压力流量测量器37、38、39、40、41、42、43、和用于监视、控制设备2的内部的水质的水质测量器31、32、33、34、35、36。另外，由图2记载的压力流量测量器37、38、39、40、41、42、43测量海水、造水或浓缩水的压力、流量、温度。此外，水质测量器测量水质中的。
18、导电度。0043如图2所示，第1水质测量器31被设置在供水泵20的上游侧海水28的取水侧，测量被摄取了的海水28的水质。第2水质测量器32测量对摄取了的海水28添加了第1药品25后的水流的水质。第3水质测量器33测量添加了第1药品25后且进入RO膜23前的水流的水质。第1水质测量器31、第2水质测量器32和第3水质测量器33从在设备2内部流动的水流的流动的上游侧海水28的取水侧按照该顺序被配置，测量由RO膜23处理前的水流的水质。第4水质测量器34测量由RO膜23处理后的水流造水的水质。第5水质测量器35测量由RO膜23处理后的水流造水且是添加了第2药品26后的水流的水质。第4水质测量器34和。
19、第5水质测量器35从上游侧按照该顺序配置。第6水质测量器36测量由RO膜23的处理生成的浓缩水30的水质。0044如图2所示，第1压力流量测量器37测量流过供水泵20与高压泵21之间的水流的压力、流量、温度。第2压力流量测量器38测量流过供水泵20与压力回收装置24之间的水流的压力、流量、温度。该第2压力流量测量器38测量进入压力回收装置24前的水流的压力、流量、温度。第3压力流量测量器39测量流过压力回收装置24与被配置在该压力回收装置24的后段的升压泵22之间的水流的压力、流量、温度。第4压力流量测量器40测量流过升压泵22与RO膜23之间的水流的压力、流量、温度。第5压力流量测量器41测。
20、量由RO膜23处理后的水流造水的压力、流量、温度。第6压力流量测量器42测量流过RO膜23与压力回收装置24之间的水流浓缩水30的压力、流量、温度。第7压力流量测量器43测量从压力回收装置24出来的水流浓缩水30的压力、流量、温度。0045相对于该设备2，在本实施例的预兆检测异常诊断系统1中，向水质指标计算部8输入来自水质测量器31、32、33、34、35、36的PH和导电度，计算设备内各机器中的水质指标。0046例如，高压泵21中的水质指标X21由水质测量器32的测量结果C32和水质测量器33的测量结果C33表示于数学式1。0047数学式1X21C32C330048在该设备2中，高压泵前后的。
21、水质在通常运转中不变化。因此，对于水质指标X21，求出高压泵前后的水质的差，在该差变动的情况下判断为异常。0049此外，RO膜23中的水质指标X23由水质测量器33的测量结果C33、水质测量器34的测量结果C34、水质测量器36的测量结果C36、压力流量测量器40的流量测量结果G40、压力流量测量器41的流量测量结果G41、被注入配管27的药品的流量计划值41、药品的水说明书CN104238542A5/9页7质C27和函数F1表示于数学式2。0050数学式2X23G40F1C33G27F1C27G40G41F1C36G41F1C340051在这里，上述数学式2的函数F1用于根据液体的导电度算出。
22、液体中的杂质的比率。上述数学式2是根据RO膜入口和出口的杂质的质量平衡推断RO膜浓缩水侧的杂质量，将其与实际的杂质量比较的式子，在该差变动的情况下判断为RO膜的水质异常。0052另外，在本实施例中，将表示在上述数学式1和数学式2中的指标用于异常的诊断。由此能够削减用于判断为异常的测量值的量。0053本实施例的海水淡水化设备2的预兆检测异常诊断系统的异常部位推断部10，依次计算设备运转中的水质指标例如在本实施例中X21、X23，根据各指标的变化判断各自的机器中的水质异常的有无。作为异常的判定方法，有设置阈值，在水质超过了阈值的情况下作为异常的方法、捕捉多个指标的倾向倾斜、平均值、分散的变化作为异。
23、常的方法，将多个指标看作数据群，捕捉数据群的倾向的变化作为异常的方法等，但是在本系统中也可以用任意的方法。0054另外，在本实施例中，作为水质而测量了导电度，但是也可以用直接测量了盐分浓度的值。0055接着，对本实施例的海水淡水化设备的预兆检测异常诊断系统的装置性能指标计算部11进行说明。0056装置性能指标计算部11根据设备机器的压力、流量和温度，作为装置性能指标而计算设备的状态。0057例如，作为高压泵21中的机器性能指标，有评价水从泵的漏出量的数学式3和评价泵的性能的数学式4。0058数学式3Y21AG40G39G370059数学式4Y21BF2P40P37、N37G370060在这里，。
24、上述数学式3的G40、G39、G37分别表示测量器40、测量器39、测量器37中的流量测量值。此外，上述数学式4的P40、P37分别表示测量器40、测量器37中的压力测量值。上述数学式4的N37是高压泵21的转速。另外，表示在上述数学式4中的函数F2表示泵的性能曲线QH弯曲程度。QH弯曲程度用曲线表示在使泵以规定的扬程和转速动作的情况下的泵排出流量或吸入流量的关联性。在泵的内部的翼片破损了的情况下，能够根据高压泵出口的压力或流量从表示为QH弯曲程度的曲线脱离，评价泵内部的机器的性能。0061在这里计算了高压泵的性能指标，但是对于RO膜也同样地，利用由RO膜制造商等提供的膜的性能计算式等，求出透。
25、过水量造水量的基准值，将其与RO膜出口的造水量之差作为故障的诊断指标即可。0062此外，故障部位推断部12依次计算在设备运转中之前表示的机器性能指标，根据各指标的变化判断在各自的机器中有无故障。与水质同样，既可以通过与阈值的比较判断故障，也可以根据多个指标的倾向的变化捕捉异常。0063接着，关于本实施例的海水淡水化设备的预兆检测异常诊断系统的恢复方法候补选择部13，说明其动作。说明书CN104238542A6/9页80064恢复方法候补选择部13由故障内容选择部和恢复方法选择部构成。将在故障内容选择部中故障判定用的表格的内容表示于表1。0065表100660067表1定性地表示将之前求出的机器。
26、性能指标和水质指标设定为行，将对应的故障设定为列，在产生了各列的故障的情况下的各行的指标的变化。在表中，“”的标记表示故障产生时指标为正的值或增加的情况，的标记表示故障产生时指标为负的值或减少的情况。“0”表示在指标与故障之间没有因果关系，指标不变化的情况，“”表示因果关系被认定但是指标的变动不定的情况。0068相对于这样的表1，恢复方法候补选择部13首先评价各指标的值与图3的列的一致的程度，输出一致的故障内容P1，P2，PN。另外，表1仅定性地表示各指标的值的变化，也存在输出多个故障内容的情况。0069接着，将恢复方法选择部的内容表示于表2。0070表200710072表2是表示将之前求出的。
27、故障内容设定为行，将对应的对策设定为列的表。在表说明书CN104238542A7/9页9中数值表示对于各故障的对策的权重1是相对于故障的对策的优先度大。恢复方法选择部在每列合计与之前得到的故障对应的各对策的权重。0073此外，从该权重的合计值大的列起依次输出到恢复方法候补显示部5。0074另外，之前表示的表1“”“”等标记根据机器的特性求出，但是难以适当地设定表2的权重。因此，在本发明中，由设备性能恢复量比较部14计算对故障、异常采取了对策后的指标的变动量，用表1再次求出一致的故障内容P1，P2，PN。0075另外，在恢复方法候补修正部15中，比较故障内容P1，P2，PN和P1，P2，PN，再。
28、次修正操作员实施的对策例如A1的加权。即，在通过对策而未检测出故障例如P1的情况下，在对行P1、列A1的权重加上一定值后，用01使行P1的值标准化，使得行P1的所有的权重的合计值成为1。此外，在通过对策依然未检测出故障的情况下，在从对应的权重中减去一定值后，用01使行的权重标准化，使得对应的行的所有的权重的合计值成为1。0076根据本实施例的设备故障预兆检测和恢复支援系统，通过根据海水的化学特性和机械特性检测构成海水淡水化系统的装置的异常，能够适当地确定以间歇性地被注入海水和造水的药品类为外部干扰而产生异常的部位。0077根据本实施例的设备故障预兆检测和恢复支援系统，将根据上述检测结果用于恢复。
29、设备的多个对策方法显示于显示装置而对操作员进行提示，并且对所提示了的对策方法的效果再次评价，通过修正对策方法，能够提高故障产生时的对策方法的精度而提示更适当的对策。0078实施例20079对作为本发明的第2实施例的海水淡水化设备的预兆检测异常诊断系统进行说明。0080图2是实施例2的海水淡水化设备的预兆检测异常诊断系统的系统结构图。0081在图2中，由与各设备对应地设置的预兆检测异常诊断部60检测、诊断设置在不同的场所的多台海水淡水化设备2的各机器的故障和水质的异常，并且将机器性能指标、水质指标作为检测、诊断结果经由通讯网络50送出到设备恢复支援部8，并且基于故障内容和记录在恢复方法记录部61。
30、的故障内容选择部表1和恢复方法选择部表2，向各设备的预兆检测异常诊断部60输出对策内容。0082此外，基于各设备的操作员的操作和操作前后的指标，修正恢复方法选择部表2的加权。0083根据本实施例的设备故障预兆检测和恢复支援系统，通过根据海水的化学特性和机械特性检测构成海水淡水化系统的装置的异常，能够适当地确定以间歇性地被注入海水和造水的药品类为外部干扰而产生异常的部位。0084根据本实施例的设备故障预兆检测和恢复支援系统，将根据上述检测结果用于恢复设备的多个对策方法显示于显示装置而对操作员进行提示，并且对所提示了的对策方法的效果再次评价，通过修正对策方法，能够提高故障产生时的对策方法的精度而提。
31、示更适当的对策。0085根据本实施例的设备故障预兆检测和恢复支援系统，能够将多个设备的机器故障、水质异常汇集于单一的设备恢复支援部。因此，能够根据多个设备的故障，提早提高故说明书CN104238542A8/9页10障内容选择部和恢复方法选择部的精度。此外，能够由设备恢复支援部8对多个设备的故障统一把握、管理。0086在本实施例中，将机器性能指标、水质指标经由通讯网络50送出到设备恢复支援部8，但是机器性能指标和水质指标对于各设备是共同的指标，即使在各设备中测量器的种类和测量位置不同的情况下，也能够共同地诊断各设备。0087产业上的利用可能性0088本发明能够检测海水淡水化设备的机器故障、水质的。
32、异常，并且对操作员提示适当的对策。0089附图标记的说明00901预兆检测异常诊断系统00912海水淡水化设备00923设备控制装置00934设备操作部00945恢复方法候补显示部00956装置故障检测部00967水质异常检测部00978设备恢复支援部00989水质指标计算部009910异常部位推断部010011装置性能指标计算部010112故障部位推断部010213恢复方法候补选择部010314设备性能恢复量比较部010415恢复方法候补修正部010520供水泵010621高压泵010722升压泵010823RO膜010924压力回收装置011025第1药品011126第2药品011227第。
33、3药品011328海水011429造水011530浓缩水011631第1水质测量器011732第2水质测量器011833第3水质测量器011934第4水质测量器说明书CN104238542A109/9页11012035第5水质测量器012136第6水质测量器012237第1压力流量测量器012338第2压力流量测量器012439第3压力流量测量器012540第4压力流量测量器012641第5压力流量测量器012742第6压力流量测量器012843第7压力流量测量器012950通讯网络013060预兆检测异常诊断部013161故障内容和恢复方法记录部说明书CN104238542A111/3页12图1说明书附图CN104238542A122/3页13图2说明书附图CN104238542A133/3页14图3说明书附图CN104238542A14。