特表 2022-516402 加圧下または真空下のガス供給網内の障害を検出するための方法およびガス供給網

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-28

(54)【発明の名称】加圧下または真空下のガス供給網内の障害を検出するための方法およびガス供給網

(51)【国際特許分類】

   F17D 5/02 20060101AFI20220218BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20220218BHJP

【ＦＩ】

F17D5/02

G05B23/02 R

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2021531371

(86)(22)【出願日】2019-11-28

(85)【翻訳文提出日】2021-06-30

(86)【国際出願番号】 IB2019060292

(87)【国際公開番号】W WO2020136477

(87)【国際公開日】2020-07-02

(31)【優先権主張番号】62/785,253

(32)【優先日】2018-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】2019/5839

(32)【優先日】2019-11-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】BE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521234870

【氏名又は名称】アトラス・コプコ・エアパワー・ナームロゼ・ベンノートシャープ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ・グエンス

(72)【発明者】

【氏名】エブラヒム・ルアーローディ

【テーマコード（参考）】

3C223

3J071

【Ｆターム（参考）】

3C223AA30

3C223BA01

3C223CC01

3C223DD01

3C223EB01

3C223EB02

3C223FF05

3C223FF14

3C223FF22

3C223FF42

3C223FF45

3C223GG01

3C223HH08

3C223HH22

3J071AA02

3J071BB11

3J071EE06

3J071EE07

3J071EE24

3J071EE26

3J071EE27

3J071EE37

3J071FF01

(57)【要約】

発生源（６）と、消費者（７）と、センサ（９ａ、９ｂ）と、を備えるガス供給網（１）内の障害（１２）を検出するための方法であって、前記方法は、以下の段階、すなわち第１セットおよび第２セットのセンサ（９ａ、９ｂ）からの測定値間の初期物理的モデルを決定するベースラインまたはゼロ段階（１５）と、前記第１セットおよび前記第２セットのセンサ（９ａ、９ｂ）の前記測定値間の前記物理的モデルが、一定の時間間隔で推定アルゴリズムを用いて再構築されて、ガス供給網（１）障害を予測する運転段階（１６）と、を備え、前記運転段階（１６）は、以下のステップ、すなわち前記物理的モデルを前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）から読み取られた前記測定値に基づいて再推定するステップと、システム内の障害（１２）の存在を、前記ベースラインまたはゼロ段階（１５）および前記運転段階（１６）の間に決定される前記物理的モデルのパラメータ間の差に基づいて決定または計算するステップと、を備えることを特徴とする、方法。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧下または真空下のガス供給網（１）内の障害（１２）を検出して数値化するための方法であって、前記ガス供給網（１）は、
圧縮ガスまたは真空の１つまたは複数の発生源（６）と、
１つまたは複数の消費者（７）、圧縮ガスの消費場所または真空用途と、
前記圧縮ガスまたは真空を前記発生源（６）から前記消費者（７）、消費場所または用途に輸送するためのパイプライン（５）またはパイプライン（５）の供給網（４）と、
前記ガス供給網（１）において異なる時間および位置で前記ガスの１つまたは複数の物理的パラメータを決定する複数のセンサ（９ａ、９ｂ）と、を備え、
前記ガス供給網（１）には、１つまたは複数の発生源（６）、消費者（７）、または消費場所の状態またはステータスを記録することができる１つまたは複数のセンサ（９ｃ）がさらに設けられ得、前記方法は、以下の段階、すなわち
予定開始段階（１４）であって、その間に前述のセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）が使用のために校正される予定開始段階（１４）と、
第１セットのセンサ（９ａ、９ｂ）および第２セットのセンサ（９ａ、９ｂ）からの測定値間の初期物理的モデルまたは数学的関係を物理法則に基づいて推定アルゴリズムを用いて決定するベースラインまたはゼロ段階（１５）と、
前記第１セットのセンサ（９ａ、９ｂ）および前記第２セットのセンサ（９ａ、９ｂ）の前記測定値間の前記物理的モデルまたは数学的関係が、一定の時間間隔で推定アルゴリズムを用いて再構築されて、ガス供給網（１）障害を予測する運転段階（１６）と、を備え、
前記運転段階（１６）は、以下のステップ、すなわち
第１群および第２群のセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）を読み出すステップと、
前記物理的モデルまたは数学的関係を前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）から読み取られた前記測定値に基づいて再推定、決定または計算するステップと、
システム内の障害（１２）の存在を、前記ベースラインまたはゼロ段階（１５）および前記運転段階（１６）の間に決定される前記物理的モデルまたは数学的関係のパラメータ間の差および／または差の導関数に基づいて決定または計算するステップと、
障害（１２）が検出された場合、警報を発生させる、および／またはある程度の障害を発生させる、および／または対応する障害を発生させるステップと、を備えることを特徴とする、方法。

【請求項2】

前述の物理的モデルまたは数学的関係は、パラメータまたは定数のマトリクスの形式をとり、これらのパラメータまたは定数の変更は前記運転段階（１６）の間に監視されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１群のセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）は、前記ガス供給網（１）内の異なる位置に異なる圧力センサ（９ｂ）および／または差圧センサ（９ｂ）と、場合により前記発生源（６）、消費者（７）または消費場所の状態を決定することができる複数のセンサ（９ｃ）と、を備え、前記第２群のセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）は、少なくとも１つの流量センサ（９ａ）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）は、インサイチュ自己校正を用いて校正されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前述のセンサ（９ａ、９ｂ）は、１つまたは複数の前記ガスの以下の物理的パラメータ、すなわち圧力、差圧、温度、流速、湿度を測定することができることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

ある瞬間、前記運転段階（１６）が一時的に中断または停止された後、前記運転段階（１６）が再始動される前に異なるセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）の前記測定値間の前記物理的モデルまたは数学的関係を再定義するために前記ベースラインまたはゼロ段階（１５）が再開されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記運転段階（１６）のステップは、連続的に所定の時間間隔で繰り返されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

加圧下または真空下のガス供給網であって、前記ガス供給網（１）には、少なくとも
圧縮ガスまたは真空の１つまたは複数の発生源（６）と、
１つまたは複数の消費者（７）、圧縮ガスの消費場所または真空用途と、
前記圧縮ガスまたは真空を前記発生源（６）から前記消費者（７）、消費場所または用途に輸送するためのパイプライン（５）またはパイプライン（５）の供給網（４）と、
前記ガス供給網（１）において異なる時間および位置で前記ガスの１つまたは複数の物理的パラメータを決定する複数のセンサ（９ａ、９ｂ）と、が設けられ、
前記ガス供給網（１）には、
場合により、１つまたは複数の発生源（６）、消費者（７）および／または消費場所の状態またはステータス（例えば、オン／オフ）を示す１つまたは複数のセンサ（９ｃ）と、
前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）からのデータ収集のためのデータ取得制御ユニット（１０）と、
請求項１～７のいずれか１項に記載の方法を実行するための演算ユニット（１１）と、がさらに設けられていることを特徴とする、ガス供給網。

【請求項9】

前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）の少なくとも一部は、発生源（６）および／または消費者（７）とともに１つのモジュールに統合されることを特徴とする、請求項８に記載のガス供給網。

【請求項10】

前記ガス供給網（１）には、障害（１２）、障害の程度、障害コスト、および場合により位置を表示するまたは合図で知らせるモニタ（１３）がさらに設けられていることを特徴とする、請求項８または９に記載のガス供給網。

【請求項11】

消費者（７）の状態または状況を記録することができる前記センサ（９ｃ）は、前記消費者（７）自体の一部であることを特徴とする、請求項８～１０のいずれか１項に記載のガス供給網。

【請求項12】

前記演算ユニット（１１）は、クラウドベースの演算ユニット（１１）であり、前記クラウドベースの演算ユニット（１１）は、前記ガス供給網（１）にワイヤレス接続で、またはワイヤレス接続なしで接続されることを特徴とする、請求項８～１０のいずれか１項に記載のガス供給網。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加圧下または真空下のガス供給網内の障害を検出するための方法に関する。

【0002】

さらに具体的には、本発明は、ガス供給網内に生じる障害を数値化することができるように意図される。本明細書の「ガス」とは、例えば空気を意味するが、必ずしもそうではない。「ガス」は、窒素または天然ガスでもあり得る。本明細書の「障害」とは、ガス供給網内の一部または全部の閉塞またはパイプラインの抵抗の増加を意味する。

【背景技術】

【0003】

加圧下のガス供給網を監視または制御するための方法はすでに知られており、それによってこれらの方法は、問題のガスの圧縮性によって流入する流れは必ずしも流出する流れと同じではない、長い一直線のパイプラインのために提起されている。

【0004】

本方法は、１つまたは複数の圧縮機プラントがガスを加圧下で消費者の複雑な供給網に供給する、加圧下の複雑なガス供給網にふさわしくない非常に長いパイプライン、一直線のパイプラインなどの複数の想定に基づいている。最終消費者は、個々の最終消費者であり得、またはいわゆる消費場所または一群の個々の最終消費者を含み得る。

【0005】

しかしながら、上記方法は、ガス供給網内の漏れの検出に関するのみである。

【0006】

このような周知の方法の不都合な点は、方法が発生源と消費者との間のパイプラインの供給網内の障害を検出することができないことである。さらには、ガス供給網自体が、軽視すべきでない障害の発生源である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的はこの課題に対する解決策を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

加圧下または真空下のガス供給網内の障害を検出して数値化するための方法であって、前記ガス供給網は、
圧縮ガスまたは真空の１つまたは複数の発生源と、
１つまたは複数の消費者、圧縮ガスの消費場所または真空用途と、
前記圧縮ガスまたは真空を前記発生源から前記消費者、消費場所または用途に輸送するためのパイプラインまたはパイプラインの供給網と、
前記ガス供給網において異なる時間および位置で前記ガスの１つまたは複数の物理的パラメータを決定する複数のセンサと、を備え、
前記ガス供給網には、発生源、消費者、および／または消費場所の状態またはステータス（例えば、オン／オフ）を示す追加のセンサがさらに設けられ得、前記方法は、以下の段階、すなわち
予定開始段階であって、その間に前述のセンサが使用される予定開始段階と、
第１セットのセンサおよび第２セットのセンサからの測定値間の初期物理的モデルまたは数学的関係を物理法則に基づいて推定アルゴリズムを用いて決定するベースラインまたはゼロ段階と、
前記第１セットのセンサおよび前記第２セットのセンサの前記測定値間の前記物理的モデルまたは数学的関係が、一定の時間間隔で推定アルゴリズムを用いて再構築されて、ガス供給網障害を予測する運転段階と、を備え、
前記運転段階は、以下のステップ、すなわち
第１群および第２群のセンサを読み出すステップと、
前記物理的モデルまたは数学的関係を前記センサから読み取られた前記測定値に基づいて再推定、決定または計算するステップと、
システム内の障害の存在を、前記ベースラインまたはゼロ段階および前記運転段階の間に決定される前記物理的モデルまたは数学的関係のパラメータ間の差および／または差の導関数に基づいて決定または計算するステップと、
障害が検出された場合、警報を発生させる、および／またはある程度の障害を発生させる、および／または対応する障害コストを発生させるステップと、を備えるという事実によって特徴付けられている、方法を提供する。

【0009】

差の「導関数」とは、差から導出され得る任意の数学量、例えば、合計、累積合計、（加重）平均、最小平方和を意味する。

【0010】

「一定の時間間隔で」とは、連続的またはほぼ連続的であることも意味する。すなわち、一定の時間間隔は互いの後に素早く続く。

【0011】

有利な点は、このような方法がガス供給網自体内の障害を検知、検出および数値化することを可能にすることである。

【0012】

言い換えると、本方法を用いて検出される障害は、発生源または圧縮ガスの消費者内、すなわち圧縮機ユニットおよび空気圧工具内の障害に限定されず、ガス供給網自体のパイプライン内の障害でもあり得る。

【0013】

ベースライン段階および運転段階のいずれの間も、数学的関係はこれらのセンサ間で既知の物理法則に基づいて種々のセンサの測定値を用いて構築される。

【0014】

ここで、推定アルゴリズムが使用される。

【0015】

これは、ベースラインまたはゼロ段階において、ガス供給網内に重大な障害が初めは存在しないという想定に基づいている。言い換えると、これは、ガス供給網の平常状態またはいわゆる「ベースライン」またはゼロに基づいている。数学的モデルは、ガス供給網内に漏れが存在せず、ガス供給網のトポロジーが変化しないという想定にも基づいている。

【0016】

このようにして、センサによって測定された異なるパラメータ間の関係を表す物理的モデルまたは数学的モデルが作り出され得る。

【0017】

このモデルは、それからベースラインパラメータと新たに決定または計算された物理学または数学的モデルのパラメータとを比較することによって、センサの今後の測定値の異常を直ちに検出するために使用され得る。

【0018】

このようにして、障害は非常に素早く検出され、障害を検出した場合には、直ちに行動をとることができ、障害を修復することができる。

【0019】

好適には、上記物理的モデルまたは数学的関係は、パラメータまたは定数のマトリクスの形式をとるべきであり、これらのパラメータまたは定数の変更は運転段階の間に追跡されている。

【0020】

このマトリクスは、供給網の「抵抗」またはその反対の「伝導性」の尺度である、というよりもガスがガス供給網内で経験する「抵抗」または「伝導性」の尺度である。

【0021】

マトリクスの変化は抵抗の変化を示す。マトリクスのパラメータを新しいセンサデータに基づいて再計算することによってマトリクスの変化を追跡することで、抵抗の変化を検出することができ、障害を検出することができる。

【0022】

好適には、ある瞬間、運転段階が一時的に中断または停止された後、運転段階が再始動される前に異なるセンサの測定値間の物理的モデルまたは数学的関係を再定義するためにベースラインまたはゼロ段階が再開される。

【0023】

ここで、プロセス、すなわち発生源、パイプライン、消費者および／または消費場所を備えるガス供給網が停止されるのではなく、方法のみが停止されることに留意されたい。言い換えると、運転段階が一時的に中断または停止された場合でも、発生源は消費者または消費場所にガスまたは真空を供給する。

【0024】

運転段階の中断およびベースライン段階の再開は、物理的モデルまたは数学的関係が更新されるという有利な点を有する。

【0025】

これは、ガス供給網またはシステムの時間とともに変化する挙動を考慮することを可能にし、その結果、変化、障害修復またはガス供給網への追加を考慮することができる。

【0026】

本発明は、加圧下または真空下のガス供給網であって、前記ガス供給網には、少なくとも
圧縮ガスまたは真空の１つまたは複数の発生源と、
１つまたは複数の消費者、圧縮ガスの消費場所または真空用途と、
前記圧縮ガスまたは真空を前記発生源から前記消費者、消費場所または用途に輸送するためのパイプラインまたはパイプラインの供給網と、
前記ガス供給網において異なる時間および位置で前記ガスの１つまたは複数の物理的パラメータを決定する複数のセンサと、が設けられ、
前記ガス供給網（１）には、
場合により、１つまたは複数の発生源、消費者および／または消費場所の状態またはステータス（例えば、オン／オフ）を示す１つまたは複数のセンサと、
前記センサからのデータ収集のためのデータ取得制御ユニットと、
本発明による方法を実行するための演算ユニットと、がさらに設けられていることを特徴とする、ガス供給網にも関係がある。

【0027】

このような配置は、本発明による方法を適用するために使用され得る。

【0028】

本発明の特徴をよりよく実証するため、本発明による方法およびガス供給網の複数の好ましい変形例が、限定的な特徴のない例として添付の図面を参照して以下に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明による配置を図式的に示す。

【図2】本発明による方法の概略フローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図１のガス供給網１は、主に発生源側２と、消費者側３と、発生源側２と消費者側３との間のパイプライン５の供給網４と、を備える。

【0031】

この場合のガス供給網１は、加圧下のガス供給網１、すなわち大気圧よりも高い圧力がある。ガスは、空気、酸素または窒素または任意の他の非毒性および／または有害ガスまたはガスの混合物であり得る。

【0032】

発生源側２は、複数の、この場合では３つの圧縮機６を備え、圧縮機６は圧縮空気を発生させる。消費者側３は、複数の、この場合でも３つの圧縮空気の消費者７を備える。

【0033】

圧縮機６は、圧縮空気乾燥機を含むことも可能である。

【0034】

圧縮機６はガス供給網の下流にあってもよいことは除外されない。これは、「昇圧圧縮機」と呼ばれる。

【0035】

圧縮空気は、パイプライン５の供給網４を通って圧縮機６から消費者７に送られる。

【0036】

この供給網４は、パイプライン５の非常に複雑な供給網である場合が多い。

【0037】

図１は、非常に概略的かつ簡略化した方法でこの供給網４を示す。また、ガス供給網１内の関連した遮断弁およびバイパス弁は、図１の簡潔さを維持するために明示的に示されていない。

【0038】

ほとんどの実際の状況では、パイプライン５の供給網４は消費者７を互いに直列および並列に、および圧縮機６と接続する多数のパイプライン５からなる。供給網４の一部が環状構造を採用する、または備えることは除外されない。

【0039】

これは、ガス供給網１が、追加の消費者７または圧縮機６によって時間とともにしばしば拡張され、それにより、既存のパイプライン５間に新しいパイプライン５を敷かなければならず、それがパイプライン５のもつれにつながるためである。

【0040】

この場合、ガス供給網１はまた必ずしもそうではないが、圧力容器８が装備されており、全ての圧縮機６はこの圧力容器８の前にある。

【0041】

１つまたは複数の圧力容器８がガス供給網１の下流にあり得ることは除外されない。

【0042】

また、フィルタ、分離器、噴霧器および／または調整器などの構成要素１７もガス供給網内に設けられ得る。これらの構成要素１７は、様々な組み合わせで見つけられ得、圧力容器８の近くおよび個々の消費者７に近接して配置され得る。

【0043】

示す例では、これらの構成要素１７は、圧力容器８の後ろかつ個々の消費者７に近接して設けられている。

【0044】

供給網４は複数のセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄをさらに含み、複数のセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは供給網４内の異なる位置に配置される。

【0045】

この場合、１つの流量センサ９ａは、前述の圧力容器８のすぐ後ろに置かれ、全ての圧縮機６によって供給される全流量ｑを測定する。圧縮機６の個々の流量がそれら自体で測定されることも可能である。

【0046】

また、図は４つの圧力センサ９ｂを示し、４つの圧力センサ９ｂは供給網４内の異なる位置で圧力を測定する。

【0047】

圧力容器８内の圧力を測定する圧力センサ９ｂは、大量の濃縮された容積（large, concentrated volumes）のための「マスイン－マスアウト（mass in - mass out）」の原則を修正することも推奨される。

【0048】

４つより多いかまたは少ない圧力センサ９ｂも設けることができることは明らかである。また、流量センサ９ａの数は本発明を限定するものではない。

【0049】

流量センサ９ａまたは圧力センサ９ｂに加えて、追加のまたは代替的にセンサ９ａ、９ｂがガスの１つまたは複数の以下の物理的パラメータ、すなわち差圧、ガス速度、温度または湿度を決定するために使用され得る。

【0050】

ガスの物理的パラメータを測定する前述のセンサ９ａおよび９ｂに加えて、圧縮機６、消費者７または消費場所の近くに配置される複数のセンサ９ｃまたは「状態センサ９ｃ」もある。好適には、これらのセンサ９ｃは、消費者７自体の一部であり、スマート消費者（smart consumers）と呼ばれる。

【0051】

後で説明するように、圧縮機６、消費者７または消費場所の状態またはステータス（例えば、オン／オフ）を、状態センサ９ｃを用いて考慮することによって、これらの推定アルゴリズムがより信頼できるようになるように推定アルゴリズムの交差感度を減少させることができる。

【0052】

少なくともいくつかのセンサ９ａ、９ｂ、９ｃは発生源６および／または消費者７とともに１つのモジュールに統合されることも可能である。これは「スマート接続空気圧デバイス」と呼ばれる。

【0053】

消費者７の、または消費場所におけるガスの圧力または流量を測定するセンサ９ａ、９ｂを用いることも可能である。消費者７の、または消費場所におけるガスの温度を測定するセンサを用いることも可能である。

【0054】

追加のまたは代替的なセンサ９ａ、９ｂからなる群の１つである前述の差圧センサは、好ましくはフィルタ、分離器、噴霧器および／または調整器構成要素１７の上に置かれる。差圧センサ９ｄの数は図１に示すものと異なっていてもよいことは言うまでもない。

【0055】

追加のまたは代替的なセンサ９ａ、９ｂからなる群の１つである前述の湿度および温度センサは、好ましくは圧縮機６および消費者７の入口および／または出口に搭載される。

【0056】

示す例では、前述の追加のまたは代替的なセンサ９ａ、９ｂは、全てガス供給網１に含まれているわけではないが、センサ９ａ、９ｂは、全てガス供給網１に含まれていることも可能であることは言うまでもない。もちろん、より広範で複雑なガス供給網１では、質量流量率の代わりに体積流量のみが測定される供給網１と同様にこのようなセンサ９ａ、９ｂが使用され得る。

【0057】

本発明によれば、ガス供給網１には、前述のセンサ９ａ、９ｂおよび９ｃからのデータを収集するデータ取得制御ユニット１０がさらに設けられている。

【0058】

言い換えると、センサ９ａ、９ｂ、９ｃは、ガスの物理的パラメータおよび圧縮機６、消費者７および／または消費場所の状況を決定または測定し、これらのデータをデータ取得制御ユニット１０に送信する。

【0059】

本発明によれば、ガス供給網１には、センサ９ａ、９ｂ、９ｃからのデータを処理するための演算ユニット１１がさらに設けられ、演算ユニット１１は後で説明するように、ガス供給網１内の障害１２を検出して数値化するための方法を実行することができる。

【0060】

前述の演算ユニット１１は、ガス供給網１の物理的部分である物理的モジュールであり得る。演算ユニット１１が物理的モジュールでなく、ガス供給網１にワイヤレスで接続されてもされなくてもよい、いわゆるクラウドベースの演算ユニット１１であることは除外できない。これは、演算ユニット１１または演算ユニット１１のソフトウェアが「クラウド」内に配置されることを意味する。

【0061】

この場合、ガス供給網１には、方法を用いて検出される障害１２を表示する、または合図で知らせるためにモニタ１３がさらに設けられている。

【0062】

本発明によるガス供給網１の運転および方法は非常に簡潔であり、以下の通りである。

【0063】

図２は、図１のガス供給網１内の障害１２を検出して数値化するための方法を図式的に説明する。

【0064】

第１の段階１４、開始段階１４では、センサ９ａ、９ｂおよび９ｃは、使用前に必要であれば校正される。他のセンサがある場合には、他のセンサも使用前に校正され得ることは言うまでもない。

【0065】

これは、センサ９ａ、９ｂ、９ｃがガス供給網１に置かれるときに一度起こる。もちろん、センサ９ａ、９ｂ、９ｃは時間とともに再校正されてもよいことは可能である。

【0066】

好適には、センサ９ａ、９ｂ、９ｃは、インサイチュ自己校正（in-situ self-calibration）を用いて校正される。これは、ガス供給網１内のセンサ９ａ、９ｂ、９ｃが、すなわちセンサ９ａ、９ｂ、９ｃが搭載された後、校正されることを意味する。「インサービス（In service）」または「インサイチュ（in-situ）」とは供給網１から取り外さずに校正することを意味する。

【0067】

センサ９ａ、９ｂ、９ｃの配置後に校正を行うか、一定期間後に校正を繰り返すだけなので、このようにして、センサ９ａ、９ｂ、９ｃの配置および／または汚染の可能性がセンサの測定値に影響を与えないことを確認することができる。

【0068】

その後、第２の段階１５またはゼロ段階としても知られる、ベースライン段階１５が始まる。

【0069】

この段階では、物理的モデルまたは数学的関係が、第１群のセンサ９ａ、９ｂ、９ｃおよび第２群のセンサ９ａ、９ｂ、９ｃの測定値間で物理法則に基づいて推定アルゴリズムを用いて決定される。圧縮機６、消費者７または消費場所の任意の追加の状態センサ９ｃ（例えば、オン／オフ）を考慮することによって、推定アルゴリズムの交差感度が減少され得、これらの推定アルゴリズムをより信頼できるものにする。

【0070】

既知の物理法則に基づいて、モデルが第１群のセンサ９ａ、９ｂと第２群のセンサ９ａ、９ｂとの間で作られ得る。

【0071】

この第１群のセンサ９ａ、９ｂは、好ましくはガスの同じ物理的パラメータ、例えば圧力ｐおよび／または圧力差Δｐをガス供給網１内の異なる位置で全て測定する。第２群のセンサ９ａ、９ｂは、好ましくはガスの同じ物理的パラメータ、例えば流速ｑを全て測定する。

【0072】

第１群のセンサ９ａ、９ｂは、この場合、ガス供給網１内の異なる位置に異なる圧力センサ９ｂおよび／または差圧センサ９ｂを備え、第２群のセンサ９ａ、９ｂは、この場合、１つ、好ましくは少なくとも１つの流量センサ９ａを備える。しかしながら、センサ９ａ、９ｂの２つの群に共通のセンサがない限り、これは厳密には必要ではなく、やり方はそのままである。唯一の条件は、センサ９ａ、９ｂの２つの群の断面が空でなければならないということである。

【0073】

例えば、モデルはマトリクスなどの数学的関係からなり、数学的関係には依然として多くのパラメータまたは定数がある。マトリクスは、ガス供給網１の抵抗またはその反対の伝導性の尺度である。

【0074】

これらのパラメータまたは定数は、関連するセンサ９ａ、９ｂ、９ｃを読み出して推定アルゴリズムを用いることによって決定され得る。

【0075】

これは、一種のベースライン状態、または障害１２のないガス供給網１の平常状態に基づいている。

【0076】

データ取得制御ユニット１０は、センサ９ａ、９ｂ、９ｃを読み取り、これらのデータを前述のパラメータまたは定数を決定するために必要な計算が実行される、演算ユニット１１に送信する。

【0077】

一度パラメータまたは定数が決定されると、物理的モデルがセンサ ９ａ、９ｂの２つの群の間の数学的関係の形式で決定される。

【0078】

次に、第３の段階１６または運転段階１６が始まり、運転段階１６では、第１群のセンサ９ａ、９ｂおよび第２群のセンサ９ａ、９ｂの測定値間の物理的モデルまたは数学的関係が、ガス供給網１内の障害１２を予測するために推定アルゴリズムを用いて再び設定される。

【0079】

この段階１６では、以下のステップ、すなわち
第１群および第２群のセンサ９ａ、９ｂ、９ｃを読み出すステップと、
物理的モデルまたは数学的関係をセンサ９ａ、９ｂ、９ｃから読み取られた測定値に基づいて再推定、決定または計算するステップと、
システム内の障害１２の存在を、ベースライン段階１５および運転段階１６の間に決定される物理的モデルまたは数学的関係のパラメータ間の差から決定または計算するステップと、
障害が検出された場合、警報を発生させ、必要に応じて障害の程度および／または障害のコストを発生させるステップと、が実行される。

【0080】

ガス供給網１内の障害１２を決定するために、最後から２番目のステップで、前述の差が特定のしきい値を超えているかどうかが調べられる。これは、結果としてガス供給網１内の障害１２を示す。

【0081】

このしきい値は、事前に設定することも、経験的に選択することもできる。

【0082】

障害１２が検出されると、警報が発生する。この場合、これは警報を表示するモニタ１３の助けを借りて行われる。

【0083】

ガス供給網１のユーザは、この警報に気づき適切なステップを取ることができる。

【0084】

運転段階１６のこれらのステップは、好ましくは連続的におよび一定の時間間隔で定期的に繰り返される。

【0085】

これは、ガス供給網１の運転期間全体の間、障害１２を、ガス供給網１の稼働中または稼働直後にたった一度だけでなく検出および追跡することができることを意味する。

【0086】

前述の時間間隔は、ガス供給網１に応じて選択および設定され得る。

【0087】

本発明の好ましい変形例では、ある瞬間、運転段階１６が一時的に中断または停止され、その後、運転段階１６が再開される前に異なるセンサの測定値間の物理的モデルまたは数学的関係を再定義するためにベースラインまたはゼロ段階１５が再構築される。「ある瞬間」は、本明細書では、例えば、週に１回、月に１回、または年に１回など、事前に設定された瞬間、またはユーザが選択できる瞬間として解釈されるべきである。

【0088】

ベースライン段階１５が再び推定される期間は、運転段階の間に物理的モデルまたは数学的関係が再び構築される期間と比較してはるかに長い。言い換えると、ベースライン段階１５の間の更新時間ステップは、供給網１の変動に対応するため、運転段階１６の間の更新時間ステップよりもはるかに長い。

【0089】

物理的モデルは、システムの考え得る時間とともに変化する挙動を考慮するために更新される。

【0090】

これらには、例えば、関連する部品またはバルブを交換することによって修復される供給網４内の障害物１２、またはガス供給網１の前述の「ベースライン」状態を変更する供給網４の変更または拡張が含まれる。

【0091】

図１の例では、加圧下のガス供給網１に関するが、真空下のガス供給網１もあり得る。

【0092】

その場合、発生源側２は、真空の複数の発生源、すなわち真空ポンプまたは類似のものを備える。

【0093】

この場合、消費者７または消費場所は、真空を必要とする用途に交換される。

【0094】

さらには、方法は上で開示したものと同じである。

【0095】

本発明は、例として実施形態に限られたものではなく、図に示されるが、本発明で請求されるような方法およびガス供給網は、本発明の範囲を超えることなく、異なる変形例で実施することができる。

【符号の説明】

【0096】

１ ガス供給網
２ 発生源側
３ 消費者側
４ 供給網
５ パイプライン
６ 発生源（圧縮機）
７ 消費者
８ 圧力容器
９ａ センサ
９ｂ センサ
９ｃ 状態センサ
９ｄ 差圧センサ
１０ データ取得制御ユニット
１１ 演算ユニット
１２ 障害
１３ モニタ
１４ 開始段階（第１の段階）
１５ ベースラインまたはゼロ段階（第２の段階）
１６ 運転段階（運転段階）
１７ 構成要素

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2020-10-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧下または真空下のガス供給網（１）内の障害（１２）を検出して数値化するための方法であって、前記ガス供給網（１）は、
圧縮ガスまたは真空の１つまたは複数の発生源（６）と、
１つまたは複数の消費者（７）、圧縮ガスの消費場所または真空用途と、
前記圧縮ガスまたは真空を前記発生源（６）から前記消費者（７）、消費場所または用途に輸送するためのパイプライン（５）またはパイプライン（５）の供給網（４）と、
前記ガス供給網（１）において異なる時間および位置で前記ガスの１つまたは複数の物理的パラメータを決定する複数のセンサ（９ａ、９ｂ）と、を備え、
前記ガス供給網（１）には、１つまたは複数の発生源（６）、消費者（７）、または消費場所の状態またはステータスを記録することができる１つまたは複数のセンサ（９ｃ）がさらに設けられ得、前記方法は、以下の段階、すなわち
予定開始段階（１４）であって、その間に前述のセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）が使用のために校正される予定開始段階（１４）と、
第１セットのセンサ（９ａ、９ｂ）および第２セットのセンサ（９ａ、９ｂ）からの測定値間の初期物理的モデルまたは数学的関係を物理法則に基づいて推定アルゴリズムを用いて決定するベースラインまたはゼロ段階（１５）と、
前記第１セットのセンサ（９ａ、９ｂ）および前記第２セットのセンサ（９ａ、９ｂ）の前記測定値間の前記物理的モデルまたは数学的関係が、一定の時間間隔で推定アルゴリズムを用いて再構築されて、ガス供給網（１）障害を予測する運転段階（１６）と、を備え、
前記運転段階（１６）は、以下のステップ、すなわち
第１群および第２群のセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）を読み出すステップと、
前記物理的モデルまたは数学的関係を前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）から読み取られた前記測定値に基づいて再推定、決定または計算するステップと、
システム内の障害（１２）の存在を、前記ベースラインまたはゼロ段階（１５）および前記運転段階（１６）の間に決定される前記物理的モデルまたは数学的関係のパラメータ間の差および／または差の導関数に基づいて決定または計算するステップと、
障害（１２）が検出された場合、警報を発生させる、および／またはある程度の障害を発生させる、および／または対応する障害を発生させるステップと、を備え、
前述の物理的モデルまたは数学的関係は、パラメータまたは定数のマトリクスの形式をとり、これらのパラメータまたは定数の変更は前記運転段階（１６）の間に監視されていることを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記第１群のセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）は、前記ガス供給網（１）内の異なる位置に異なる圧力センサ（９ｂ）および／または差圧センサ（９ｂ）と、場合により前記発生源（６）、消費者（７）または消費場所の状態を決定することができる複数のセンサ（９ｃ）と、を備え、前記第２群のセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）は、少なくとも１つの流量センサ（９ａ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）は、インサイチュ自己校正を用いて校正されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前述のセンサ（９ａ、９ｂ）は、１つまたは複数の前記ガスの以下の物理的パラメータ、すなわち圧力、差圧、温度、流速、湿度を測定することができることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

ある瞬間、前記運転段階（１６）が一時的に中断または停止された後、前記運転段階（１６）が再始動される前に異なるセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）の前記測定値間の前記物理的モデルまたは数学的関係を再定義するために前記ベースラインまたはゼロ段階（１５）が再開されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記運転段階（１６）のステップは、連続的に所定の時間間隔で繰り返されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

加圧下または真空下のガス供給網であって、前記ガス供給網（１）には、少なくとも
圧縮ガスまたは真空の１つまたは複数の発生源（６）と、
１つまたは複数の消費者（７）、圧縮ガスの消費場所または真空用途と、
前記圧縮ガスまたは真空を前記発生源（６）から前記消費者（７）、消費場所または用途に輸送するためのパイプライン（５）またはパイプライン（５）の供給網（４）と、
前記ガス供給網（１）において異なる時間および位置で前記ガスの１つまたは複数の物理的パラメータを決定する複数のセンサ（９ａ、９ｂ）と、が設けられ、
前記ガス供給網（１）には、
場合により、１つまたは複数の発生源（６）、消費者（７）および／または消費場所の状態またはステータス（例えば、オン／オフ）を示す１つまたは複数のセンサ（９ｃ）と、
前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）からのデータ収集のためのデータ取得制御ユニット（１０）と、
請求項１～６のいずれか１項に記載の方法を実行するための演算ユニット（１１）と、がさらに設けられていることを特徴とする、ガス供給網。

【請求項8】

前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）の少なくとも一部は、発生源（６）および／または消費者（７）とともに１つのモジュールに統合されることを特徴とする、請求項７に記載のガス供給網。

【請求項9】

前記ガス供給網（１）には、障害（１２）、障害の程度、障害コスト、および場合により位置を表示するまたは合図で知らせるモニタ（１３）がさらに設けられていることを特徴とする、請求項７または８に記載のガス供給網。

【請求項10】

消費者（７）の状態または状況を記録することができる前記センサ（９ｃ）は、前記消費者（７）自体の一部であることを特徴とする、請求項７～９のいずれか１項に記載のガス供給網。

【請求項11】

前記演算ユニット（１１）は、クラウドベースの演算ユニット（１１）であり、前記クラウドベースの演算ユニット（１１）は、前記ガス供給網（１）にワイヤレス接続で、またはワイヤレス接続なしで接続されることを特徴とする、請求項７～９のいずれか１項に記載のガス供給網。

【国際調査報告】