特表 2022-516479 圧力下または真空下のガスネットワーク内の漏れを検出するための方法、およびガスネットワーク

(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】圧力下または真空下のガスネットワーク内の漏れを検出するための方法、およびガスネットワーク

(51)【国際特許分類】

   F17D 5/02 20060101AFI20220218BHJP

   G01M 3/28 20060101ALI20220218BHJP

【ＦＩ】

F17D5/02

G01M3/28 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2021537856

(86)(22)【出願日】2019-11-28

(85)【翻訳文提出日】2021-08-24

(86)【国際出願番号】 IB2019060290

(87)【国際公開番号】W WO2020136475

(87)【国際公開日】2020-07-02

(31)【優先権主張番号】62/785,254

(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】2019/5838

(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）】

2G067

3J071

【Ｆターム（参考）】

2G067AA14

2G067BB04

2G067BB22

2G067BB36

2G067CC04

2G067DD05

2G067EE08

2G067EE09

2G067EE15

3J071AA02

3J071CC07

3J071EE19

3J071EE24

3J071EE25

3J071EE37

3J071EE38

3J071FF01

(57)【要約】

供給源（６）、コンシューマ（７）、センサー（９ａ、９ｂ、９ｄ）を備えるガスネットワーク内の漏れ（１２）を検出するための方法が提供され、この方法は、センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の第１および第２のセットの測定値間の物理モデルを決定するトレーニングまたは推定段階（１５）と、センサーの第１および第２のセットの測定値間の確立された物理モデルがガスネットワーク（１）内の漏れ（１２）を予測するために使用される運転段階（１８）とを含むことを特徴とし、運転段階（１８）は、センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の第１のグループからの読み出し値から、物理モデルを使用してセンサーの第２のグループの値を計算するステップと、計算された値の差をセンサーの第２のグループの読み出された値により決定するステップと、残差値分析に基づき、ガスネットワーク（１）内に漏れ（１２）があるかどうかを決定するステップとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力下または真空下のガスネットワーク（１）内の漏れ（１２）を検出し、定量化するための方法であって、前記ガスネットワーク（１）は
－ 圧縮ガスまたは真空の１つもしくは複数の供給源（６）と、
－ 圧縮ガスの１つもしくは複数のコンシューマ（７）もしくはコンシューマ領域、または真空アプリケーションと、
－ 前記ガスまたは真空を前記供給源（６）から前記コンシューマ（７）、コンシューマ領域、またはアプリケーション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）のネットワーク（４）と、
－ 前記ガスネットワーク（１）内の異なる時刻および位置での前記ガスの１つまたは複数の物理的パラメータをもたらす複数のセンサー（９ａ、９ｂ、９ｄ）とを備え、
前記ガスネットワーク（１）は、１つもしくは複数の供給源（６）、コンシューマ（７）、コンシューマ領域またはアプリケーション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ー（９ｃ）も設けられ得ることと、前記方法は
－ 前述のセンサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）が使用前にキャリブレートされる起動段階（１４）と、
－ 推定アルゴリズムを使用して物理法則に基づきセンサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の第１のセットの測定値とセンサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の第２のセットの測定値との間の物理モデルまたは数学的関係を決定するトレーニングまたは推定段階（１５）と、
－ センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第１のセットの前記測定値とセンサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第２のセットの前記測定値との間の確立された物理モデルまたは数学的関係が、前記ガスネットワーク（１）内の漏れ（１２）を予測するために使用される運転段階（１８）とを含むこととを特徴とし、
前記運転段階（１８）は、
－ センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の第１のグループを読み出すステップと、
－ センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第１のグループからの読み出し値から、前記物理モデルまたは数学的関係を使用してセンサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の第２のグループの前記値を計算するか、または決定するステップと、
－ センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第２のグループの計算されるか、または決定された値を、センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第２のグループの読み出された値と比較し、それらの間の差を決定するステップと、
－ 残差値分析に基づき、前記ガスネットワーク（１）内に漏れ（１２）があるかどうかを決定するステップと、
－ 漏れ（１２）が検出された場合にアラームを発生させ、および／または漏れ率を生成し、および／または対応する漏れコストを生成するステップとを含む方法。

【請求項2】

センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第１のグループは、前記ガスネットワーク（１）内の異なる位置にある異なる圧力および／または差圧センサー（９ｂ、９ｄ）を備え、１つまたは複数の流量センサー（９ａ）および場合によっては複数のセンサー（９ｃ）は前記供給源（６）、コンシューマ（７）、コンシューマ領域またはアプリケーションのステータスを決定することができ、センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第２のグループは、流量センサー（９ａ）を含み、前記運転段階（１８）は、
－ センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第１のグループを読み出すステップと、
－ センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第１のグループの前記読み出し値から、前記物理モデルまたは数学的関係を使用してセンサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第２のグループの前記流量センサー（９ａ）の前記値を計算するか、または決定するステップと、
－ センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第２のグループの前記流量センサー（９ａ）の前記計算されるか、または決定された値を、センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記第２のグループの前記流量センサー（９ａ）の読み出された値と比較し、２つの間の前記差またはその微分に基づき前記ガスネットワーク（１）内に漏れ（１２）があるかどうかを決定するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）は、ｉｎ－ｓｉｔｕ自己キャリブレーションによってキャリブレート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】

前述のセンサー（９ａ、９ｂ、９ｄ）は、前記ガスの物理的パラメータである圧力、差圧、温度、ガス速度、流量、湿度のうち１つまたは複数を測定できることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記運転段階（１８）は、ある瞬間に一時的に中断されるか、または停止され、その後、前記運転段階（１８）が再開される前に異なるセンサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の測定値間の物理モデルまたは数学的関係を再定義するために、前記トレーニング段階（１５）が再開されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記運転段階（１８）のステップは、特定の時間間隔で順次的に繰り返されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

圧力下または真空下のガスネットワークであって、前記ガスネットワーク（１）は、少なくとも、
－ 圧縮ガスまたは真空の１つもしくは複数の供給源（６）、
－ １つもしくは複数のコンシューマ（７）、圧縮ガスのコンシューマ領域、または真空アプリケーション、
－ 前記ガスまたは真空を前記供給源（６）から前記コンシューマ（７）、コンシューマ領域、またはアプリケーション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）のネットワーク（４）、
－ 前記ガスネットワーク（１）内の異なる時刻および位置での前記ガスの１つまたは複数の物理的パラメータをもたらす複数のセンサー（９ａ、９ｂ、９ｄ）、が設けられ、
前記ガスネットワーク（１）は、さらに、
－ 場合により、１つもしくは複数の供給源（６）、コンシューマ（７）、コンシューマ領域、またはアプリケーションの状態もしく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ー（９ｃ）と、
－ 前記センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）からデータを収集するためのデータ取得制御ユニット（１０）と、
－ 請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実行するためのコンピューティングユニット（１１）とが設けられることを特徴とするガスネットワーク。

【請求項8】

前記センサー（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）のうちの少なくともいくつかは、供給源（６）、コンシューマ（７）、コンシューマ領域、またはアプリケーションとともに１つのモジュール内に一体化されることを特徴とする請求項７に記載のガスネットワーク。

【請求項9】

前記ガスネットワーク（１）は、漏れ（１２）、漏れ率、漏れコスト、および可能な位置を表示するか、または信号化するためのモニター（１３）をさらに備えることを特徴とする請求項７または８に記載のガスネットワーク。

【請求項10】

前記コンピューティングユニット（１１）は、クラウドベースのコンピューティングユニット（１１）であり、これは前記ガスネットワーク（１）に、ワイヤレス方式で、またはワイヤレス方式を使わずに、接続されることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載のガスネットワーク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力下または真空下のガスネットワーク（ｇａｓ ｎｅｔｗｏｒｋ）内の漏れを検出するための方法に関する。

【0002】

より具体的には、本発明は、ガスネットワーク内に生じる漏れを定量化することができることを意図されている。

【背景技術】

【0003】

本明細書において、「ガス」は、たとえば、必ずというわけではないが、空気を意味する。しかし、窒素または天然ガスも可能である。

【0004】

圧力下のガスネットワークを監視するか、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、注目するガスが圧縮可能であることにより流入流量は流出流量に必ずしも等しくない、長くてまっすぐなパイプラインに対してセットアップされる。

【0005】

これらの方法は、１つまたは複数のコンプレッサプラントが、圧力がかかったガスをコンシューマ（ｃｏｎｓｕｍｅｒ）の複雑なネットワークに供給する圧力がかかっている複雑なガスネットワークには適さない、パイプラインが非常に長い、パイプラインがまっすぐであるなどの多数の仮定に基づく。

【0006】

また、米国特許第７．０３１．８５０ Ｂ２号および米国特許第６．７１１．５０２ Ｂ２号において説明されているように、最終コンシューマそれ自体の空気圧コンポーネントまたはツール内の漏れを検出する方法が定着している。最終コンシューマは、個別の最終コンシューマであり得るか、またはいわゆるコンシューマ領域または個別の最終コンシューマのグループを含み得る。

【0007】

発生源側の総漏れ率を推定するための方法は、たとえば、ドイツ特許第ＤＥ ２０．２００８．０１３．１２７ Ｕ１号およびドイツ特許第ＤＥ ２０．２０１０．０１５．４５０ Ｕ１号からも知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第７．０３１．８５０ Ｂ２号

【特許文献2】米国特許第６．７１１．５０２ Ｂ２号

【特許文献3】ドイツ特許第ＤＥ ２０．２００８．０１３．１２７ Ｕ１号

【特許文献4】ドイツ特許第ＤＥ ２０．２０１０．０１５．４５０ Ｕ１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

このような知られている方法の欠点は、供給源とコンシューマまたはコンシューマ領域との間の複雑なパイプラインネットワーク内の漏れを検出することができないことである。それに加えて、ガスまたは真空ネットワークのパイプラインのネットワークは、過小評価されるべきではない漏れの発生源である。

【0010】

本発明の目的は、この問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】

【0011】

本発明は、圧縮ガスネットワーク内の漏れを検出し、定量化するための方法に関し、ガスネットワークは
－ 圧縮ガスまたは真空の１つもしくは複数の供給源と、
－ 圧縮ガスの１つもしくは複数のコンシューマ、もしくはコンシューマ領域、または真空アプリケーションと、
－ ガスまたは真空を供給源からコンシューマ、コンシューマ領域、またはアプリケーションに輸送するためのパイプラインまたはパイプラインのネットワークと、
－ ガスネットワーク内の異なる時刻および位置でのガスの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ーとを含み、
ガスネットワークは、供給源、コンシューマ、コンシューマ領域、またはアプリケーションの状態（たとえば、オン／オフ）を示す追加のセンサーをさらに設けられ得ることと、この方法は、
－ 前述のセンサーが使用されることになる任意の起動段階と、
－ 推定アルゴリズムを使用して物理法則に基づきセンサーの第１のセットの測定値とセンサーの第２のセットの測定値との間の物理モデルまたは数学的関係が決定されるトレーニングまたは推定段階と、
－ センサーの第１のセットの測定値とセンサーの第２のセットの測定値との間の確立された物理モデルまたは数学的関係が、ガスネットワーク内の漏れを予測するために使用される運転段階とを含むことを特徴とし、
運転段階は、
－ センサーの第１のグループとセンサーの第２のグループとを読み出すステップと、
－ センサーの第１のグループからの読み出された測定値から、物理モデルまたは数学的関係を使用してセンサーの第２のグループの値を計算するか、または決定するステップと、
－ センサーの第２のグループの計算値またはいくつかの値を、センサーの第２のグループの読み出された値と比較し、それらの間の差を決定するステップと、
－ 残差値分析に基づき、ガスネットワーク内に漏れがあるかどうかを決定するステップと、
－ 漏れが検出された場合にアラームを発生させ、および／または漏れ率を生成し、および／または対応する漏れコストを生成するステップを含む。

【0012】

利点は、このような方法が、ガスネットワークそれ自体の中の漏れを知り、検出し、さらに定量化することを可能にすることである。

【0013】

言い換えると、この方法によって検出され、定量化される漏れは、圧縮ガスの供給源またはコンシューマ、すなわちコンプレッサプラントおよび空気圧ツールまたはコンポーネントにおける漏れに限定されず、ガスネットワークそれ自体のパイプライン内の漏れにも関わり得る。

【0014】

圧力下にあるガスネットワークの場合、外部への漏れが生じ、ガスが周囲に漏出することに留意されたい。真空下にあるガスネットワークでは、漏れは「内向き」に発生し、周囲空気がガスネットワーク内に入る。

【0015】

トレーニング段階では、知られている物理法則に基づき、また様々なセンサーの測定値を使用して、センサーのこのグループの間の数学的関係が確立される。

【0016】

これにより、推定アルゴリズムが使用される。

【0017】

これは、最初の場合にガスネットワーク内に漏れがないという仮定に基づく、言い換えると、ガスネットワークの正常な状況、いわゆる「ベースライン」に基づく。

【0018】

このようにして、センサーによって測定される異なるパラメータの間の関係を表す物理モデル、すなわち数学モデルが作成され得る。

【0019】

次いで、このモデルは、モデルの結果とセンサーの測定値とを比較することによってセンサーの将来の測定における不規則を即座に検出するために使用される。

【0020】

このようにして、漏れは、非常に素早く検出され、漏れが検出された場合に、対策が講じられ、漏れが閉鎖され得る。

【0021】

好ましくは、ある瞬間に運転段階が一時的に中断されるか、または停止され、その後、トレーニング段階が再開されて異なるセンサーの測定値間の物理モデルまたは数学的関係を再定義し、その後、運転段階が再開される。

【0022】

プロセス、すなわち供給源、パイプライン、コンシューマを含めたガスネットワークがシャットダウンされるのではなく、方法だけがシャットダウン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されるか、または停止される場合に、供給源はそれでもコンシューマにガスまたは真空を供給する。

【0023】

運転段階を中断し、トレーニング段階を再開することには、物理モデルまたは数学的関係が更新されるという利点がある。

【0024】

これは、ガスネットワークまたはシステムの時間的に変化する挙動を考慮することを可能にし、したがって、漏れの検出は、ガスネットワークの変化する挙動に依存しない。これは、たとえば、エネルギー監査、ガスネットワークの拡張、および／またはネットワーク内の導入された閉塞の後に、漏れが検出され、対処される場合ある。この場合、検出システムは、新しい「ベースライン」またはゼロから始まる。

【0025】

本発明は、圧力下または真空下のガスネットワークにも関しており、ガスネットワークは、少なくとも、
－ 圧縮ガスまたは真空の１つもしくは複数の供給源と、
－ 圧縮ガスの１つもしくは複数のコンシューマ、もしくはコンシューマ領域、または真空アプリケーションと、
－ ガスまたは真空を供給源からコンシューマ、コンシューマ領域、またはアプリケーションに輸送するためのパイプラインまたはパイプラインのネットワークと、
－ ガスネットワーク内の異なる時刻および位置でのガスの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ーとが設けられ、
ガスネットワークは、さらに、
－ 場合により、１つもしくは複数の供給源、コンシューマ、コンシューマ領域、またはアプリケーション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ー、
－ センサーからデータを収集するためのデータ取得制御ユニット、
－ 本発明による方法を実行するためのコンピューティングユニットを設けられることを特徴とする。

【0026】

そのような配置構成は、本発明による方法を適用するために使用され得る。

【0027】

本発明の特徴をよりよく示すために、本発明による方法およびガスネットワークの多数の好ましい変更形態が、いかなる制限的な性質を有しない例により、添付図面を参照しつつ、以下に説明されている。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明による配置構成を示す概略図である。

【図2】本発明による方法の概略フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１のガスネットワーク１は、主に、供給源側２と、コンシューマ側３と、両者の間のパイプライン５のネットワーク４とを含む。

【0030】

この場合のガスネットワーク１は、圧力下にあるガスネットワーク１である、すなわち、大気圧よりも高い圧力がある。

【0031】

ガスは、空気、酸素もしくは窒素、または任意の他の非毒性および／もしくは有害なガスもしくはガスの混合物であってもよい。

【0032】

供給源側２は、圧縮空気を生成する、多数の、この場合は３つの、コンプレッサ６を備える。

【0033】

コンプレッサ６は、圧縮空気乾燥機を収容することも可能である。

【0034】

コンシューマ側３は、圧縮空気の多数のコンシューマ７を含み、この場合も３つである。

【0035】

コンプレッサ６が、ガスネットワーク１の下流に配置され得ることも除外されない。これは、「ブーストコンプレッサ」と称される。

【0036】

圧縮空気は、パイプライン５のネットワーク４を通して、コンプレッサ６からコンシューマ７へと送られる。

【0037】

このネットワーク４は、ほとんどの場合に、パイプライン５の非常に複雑なネットワークである。

【0038】

図１は、このネットワーク４を極めて概略的に簡略化して示している。それに加えて、図１の単純さを維持するために、ガスネットワーク１内の関連する遮断弁およびバイパス弁は明示的に示されていない。

【0039】

たいていの現実的な状況では、パイプライン５のネットワーク４は、コンシューマ７を互いに、またコンプレッサ６と、直列および並列に接続する多数のパイプライン５からなる。ネットワーク４の一部がリング構造を採用するか、または含むことは除外されない。

【0040】

これは、ガスネットワーク１が、追加のコンシューマ７またはコンプレッサ６を伴って時間をかけて拡張されることが多く、それによって、既存のパイプライン５の間に新たなパイプライン５が敷設されなければならず、延いてはパイプライン５が絡み合うことになるからである。

【0041】

ガスネットワーク１は、圧力容器８を備えるものとしてもよく、すべてのコンプレッサ６がこの圧力容器８の前にある。

【0042】

ガスネットワーク１の下流に１つまたは複数の圧力容器８があってもよいことは除外されない。

【0043】

それに加えて、フィルタ、セパレータ、アトマイザおよび／またはレギュレータなどのコンポーネント１９も、ガスネットワーク１内に設けられ得る。これらのコンポーネント１９は、様々な組合せで見つけることができ、圧力容器８の近くおよび個別のコンシューマ７の近くの両方で見つけることができる。

【0044】

図示されている例では、これらのコンポーネント１９は、緩衝容器８の後、および個別のコンシューマ７の近くに設けられる。

【0045】

ネットワーク４は、また、ネットワーク４内の異なる配置で配置されている、多数のセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを備える。

【0046】

この場合、１つの流量センサー９ａが前述の圧力容器８の直後に留置され、すべてのコンプレッサ６によって供給される総流量ｑを測定する。コンプレッサ６の個別の流量が単独で測定されることも可能である。

【0047】

それに加えて、図は、ネットワーク４内の異なる配置での圧力を測定する、４つの圧力センサー９ｂを示している。

【0048】

圧力容器８内の圧力を測定するための圧力センサー９ｂは、大きな濃縮体積に対して「物質流入－物質流出」原理を補正するためにも推奨される。

【0049】

４つよりも多い、または４つよりも少ない圧力センサー９ｂが設けられ得ることも明らかである。それに加えて、流量センサー９ａの数は、本発明の制限要因ではない。

【0050】

流量センサー９ａまたは圧力センサー９ｂに加えて、追加的に、または代替的に、センサー９ａ、９ｂが、ガスの物理的パラメータである、差圧、ガス速度、温度、または湿度のうちの１つまたは複数を決定するために使用され得る。

【0051】

ガスの物理的パラメータを測定する前述のセンサー９ａおよび９ｂに加えて、場合によっては、コンプレッサ６、コンシューマ７またはコンシューマ領域の近くに配置される、センサー９ｃ、すなわち「状態センサー９ｃ」も多数ある。好ましくは、これらのセンサー９ｃは、コンシューマ７それ自体の一部であり、これはスマートコンシューマと称される。

【0052】

次いで、これらのセンサー９ｃは、コンプレッサ６、コンシューマ７またはコンシューマ領域の状態またはステータス、たとえば、オンまたはオフを決定する。後で説明されるように、これらの状態センサー９ｃを使用することによって、推定アルゴリズムの交差感受性が低減されるものとしてよく、したがってこれらの推定アルゴリズムは信頼性が高くなる。

【0053】

また、センサー９ａ、９ｂ、９ｃのうちの少なくともいくつかが、供給源６および／またはコンシューマ７とともに、１つのモジュール内に一体化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」と称される。

【0054】

また、センサー９ａ、９ｂを使用することも可能であり、これらはコンシューマ７またはコンシューマ領域でガスの圧力または流量を測定する。また、コンシューマ７のところで、またはコンシューマ領域内で、ガスの温度を測定するセンサーを使用することも可能である。

【0055】

追加の、または代替的なセンサー９ａ、９ｂのグループのものである前述の差圧センサー９ｄは、好ましくは、フィルタ、セパレータ、アトマイザ、および／またはレギュレータコンポーネント１９の上に留置される。差圧センサー９ｄの数は、図１に示されているのと異なり得ることは言うまでもない。

【0056】

追加の、または代替的なセンサー９ａ、９ｂのグループからのものである前述の湿度および温度センサーは、好ましくは、コンプレッサ６およびコンシューマ７の入口および／または出口に装着される。

【0057】

図示されている例では、前述の追加の、または代替的なセンサー９ａ、９ｂは、すべてがガスネットワーク１に含まれているわけではないが、これも可能であることは言うまでもない。確かに、より広範で複雑なガスネットワーク１では、そのようなセンサー９ａ、９ｂが使用され得るが、質量流量の代わりに体積流量のみが測定されるネットワーク１においても同様に使用され得る。

【0058】

本発明により、ガスネットワーク１は、前述のセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄからデータを収集するためのデータ取得制御ユニット１０をさらに設けられている。

【0059】

言い換えると、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、ガスの物理的パラメータと、コンプレッサ６、コンシューマ７および／またはコンシューマ領域の状態とを決定するか、または測定し、このデータをデータ取得制御ユニット１０に送信する。

【0060】

本発明により、ガスネットワーク１は、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄからのデータを処理するためのコンピューティングユニット１１をさらに備えており、これによって、コンピューティングユニット１１は、以下で説明されるように、本発明によりガスネットワーク１における漏れ１２を検出し、定量化するための方法を実行することができる。

【0061】

前述のコンピューティングユニット１１は、ガスネットワーク１の物理的部分である物理的モジュールであってよい。コンピューティングユニット１１が物理的モジュールではなく、ガスネットワーク１にワイヤレス方式で接続され得るか、または接続され得ない、いわゆるクラウドベースのコンピューティングユニット１１であることも除外され得ない。これは、コンピューティングユニット１１またはコンピューティングユニット１１のソフトウェアが「クラウド」内に配置されていることを意味する。

【0062】

この場合、ガスネットワーク１は、この方法を使用して検出された漏れ１２を表示するか、または信号化するためのモニター１３をさらに備える。

【0063】

ガスネットワーク１および本発明による方法の動作は、非常に単純であり、次の通りである。

【0064】

図２は、図１のガスネットワーク１内の漏れ１２を検出し、定量化するための方法の概略を示している。

【0065】

第１の段階１４、すなわち起動段階１４において、必要な場合に使用前にセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄがキャリブレートされる。他のセンサーがあれば、それらも使用前にキャリブレートされ得ることは言うまでもない。

【0066】

これは、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄがガスネットワーク１に留置されたときに１回だけ行われる。もちろん、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが時間の経過とともに再度キャリブレートされ得ることもあり得る。

【0067】

好ましくは、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、動作中に、または、ｉｎ－ｓｉｔｕ自己キャリブレーションを用いてキャリブレートされる。これは、ガスネットワーク１内のセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが、すなわち、取り付けられた後に、キャリブレートされることを意味する。「動作中」または「ｉｎ ｓｉｔｕ」とは、ガスネットワーク１からセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを取り外すことなくキャリブレートすることを意味する。

【0068】

このようにして、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを留置した後にのみキャリブレーションが実行されるので、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの留置はその測定に影響を及ぼさないことを確認することができる。

【0069】

次いで、第２の段階１５、すなわちトレーニング段階１５が開始する。

【0070】

この段階では、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第１のグループの測定値とセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第２のグループの測定値との間の物理モデルまたは数学的関係が、推定アルゴリズムを使用する物理法則に基づき決定される。コンプレッサ６、コンシューマ７またはコンシューマ領域から追加の状態センサー９ｃ（たとえば、オン／オフ）を追加することによって、推定アルゴリズムのノイズ感度が低減され、推定アルゴリズムの信頼性を高めることができる。

【0071】

知られている物理法則に基づき、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第１のグループとセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第２のグループとの間でモデルが作成され得る。

【0072】

センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄのこの第１のグループは、好ましくはすべて、ガスの同じ物理的パラメータ、たとえば圧力ｐおよび／または圧力差ｄｐを、ガスネットワーク１内の異なる配置で測定する。センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第２のグループは、好ましくはすべて、ガスの同じ物理的パラメータ、たとえば、流量ｑを測定する。

【0073】

たとえば、モデルは、行列または同様のものなどの数学的関係からなり、そこには、なおも多数のパラメータまたは定数がある。

【0074】

これらのパラメータまたは定数は、対応するセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを読み出し、推定アルゴリズムを使用す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況、または漏れ１２のないガスネットワーク１の正常な状況に基づくものである。

【0076】

数学モデルは、パイプライン５の抵抗が変化せず、ネットワーク４のトポロジーが固定されているという仮定にも基づく。

【0077】

データ取得制御ユニット１０は、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを読み出し、これらのデータをコンピューティングユニット１１に送信し、そこで、必要な計算が実行され、前述のパラメータまたは定数を決定することになる。

【0078】

パラメータまたは定数が決定された後、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの２つのグループの間の数学的関係の形式で物理モデルが決定される。

【0079】

図示されている例では、第１の状況１６は、図２の右側に示されており、図１に示されているように第２のグループが１つの流量センサー９ａを含んでいる、第２の状況１７は、図２の左側に示されており、第２のグループが複数の流量センサー９ａを含み得る。

【0080】

第２の状況１７については、いくつかの流量センサー９ａが、コンシューマ７またはコンシューマ領域の近くなど、ネットワーク４内に留置され、これによりセンサー９ａの第２のグループを形成する。

【0081】

両方の場合のセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第１のグループは、ガスネットワーク１内の異なる配置にある異なる圧力センサー９ｂおよび／または差圧センサー９ｄと、場合によっては１つまたは複数の流量センサー９ａとを含む。第２のグループの流量センサー９ａは、第１のグループの流量センサー９ａとは異なることに留意することが重要である。したがって、唯一の条件は、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの２つのグループの断面が空でなければならないことである。

【0082】

両方の状況１６、１７において、物理モデルを決定する方法はほぼ同一である。

【0083】

センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第１のグループの測定値と第２のグループの測定値の間の数学的関係の形式の物理モデルは、ガスネットワーク１内の漏れ１２を検出し、定量化するために運転段階１８で使用され得る。

【0084】

運転段階１８は、ガスネットワーク１の動作中、すなわち、コンプレッサ６がパイプライン５のネットワーク４を通して異なるコンシューマ７に圧縮ガスを供給するときに実行される。漏れ１２を検出して定量化できることが重要なのは、ガスネットワーク１の動作中である。

【0085】

運転段階１８は、前述の状況の両方に対して類似しており、これは
－ センサー９ａ、９ｂ、９ｃの第１のグループを読み出し、
－ センサー９ａ、９ｂ、９ｃの第１のグループからの読み出し値から、物理モデルまたは数学的関係を使用してセンサー９ａ、９ｂ、９ｃの第２のグループの値を計算するか、または決定し、
－ センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第２のグループの決定された、または計算された値を、センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第２のグループの読み出された値と比較し、それらの間の差を決定し、
－ 残差値分析および場合によっては状態センサー９ｃに基づき、システム内に漏れ１２がある場合に計算し、
－ 漏れ１２が場合によっては対応する漏れ流量および／または漏れコストとともに検出された場合にアラームを生成することである。

【0086】

また、ここでは、データ取得制御ユニット１０は、センサー９ａ、９ｂ、９ｃから異なるデータを収集し、コンピューティングユニット１１は、前の段階１５で確立された物理モデルを使用して必要な計算を実行する。

【0087】

運転段階１８のこれらのステップは、好ましくは、特定の時間間隔で順次繰り返される。

【0088】

その結果、ガスネットワーク１の運転期間全体において、１回だけでなく、たとえば、ガスネットワーク１の起動中または起動直後に、漏れ１２が検出され、追跡されるものとしてよい。

【0089】

前述の時間間隔は、ガスネットワーク１に応じて選択され、設定され得る。

【0090】

図２の右側に示されているように、前述の第１の状況１６では、運転段階１８は、
－ センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第１のグループを読み出すステップと、
－ センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第１のグループの読み出し値から、物理モデルまたは数学的関係を使用してセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第２のグループの前述の流量センサー９ａの値を計算するか、または決定するステップと、
－ この流量センサー９ａの計算されるか、または決定された値を、この流量センサー９ａの読み取り値と比較し、残差値分析を使用して、ガスネットワーク１内に漏れ１２があるかどうかを決定するステップとを含む。

【0091】

この方法は、トレーニング段階１５と運転段階１８の両方において、流量センサー９ａが１つだけであればよいという利点を有する。

【0092】

流量センサー９ａは、一般的に、圧力センサー９ｂおよび／または差圧センサー９ｄよりも技術的に実現が難しく、より複雑で、より高価である。流量センサー９ａの数を１つに減らすことによって、システムはより安価になる。

【0093】

ガスネットワーク１内の漏れ１２を決定するために、最後のステップで、流量ｑの決定されるか、または計算された値が、状態センサー９ｃから来るあらゆる情報を考慮して流量センサー９ａの読み取り値と比較される。

【0094】

これら２つの間の差がある閾値を超えた場合、これはガスネットワーク１内に漏れ１２のあることを示している。

【0095】

この閾値は、事前に設定されるか、または選択され得る。

【0096】

漏れ１２が検出されると、アラームが発生する。この場合、これはアラームを表示するモニター１３の助けを借りて行われる。

【0097】

ガスネットワーク１のユーザは、このアラームに気付き、適切な措置を取ることができる。

【0098】

図２の右側に示されているように、前述の第２の状況１７では、運転段階１８は、
－ センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第１のグループを読み出すステップと、
－ センサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第１のグループの読み出し値から、物理モデルまたは数学的関係を使用してセンサー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第２のグループの前述の流量センサー９ａの値を計算するか、または決定するステップと、
－ これらの流量センサー９ａの計算されるか、または決定された値を、流量センサー９ａの読み取り値と比較し、残差値分析に基づき、ガスネットワーク１内に漏れ１２があるかどうかを決定するステップとを含む。

【0099】

（加重）和などの、差分またはその微分のうちの一方がある閾値を超えた場合、これはガスネットワーク１内に漏れ１２のあることを示し、第１の状況と類似する方法でアラームが引き起こされる。

【0100】

この場合も、１つまたは複数の閾値が事前に設定されるか、または選択され得る。

【0101】

複数の流量センサー９ａから始めると、この第２の状況１７における方法は、漏れ１２をより容易に特定できるという利点を有する。

【0102】

前述のように、運転段階のこれらのステップは、順次的に、また循環的に繰り返される。

【0103】

本発明の好ましい一変更形態において、ある瞬間に運転段階１８が一時的に中断されるか、または停止され、その後、トレーニング段階１５が再開されて異なるセンサーの測定値間の物理モデルまたは数学的関係を再定義し、その後、運転段階１８が再開される。

【0104】

「ある瞬間に」は、たとえば週に１回、月に１回、年に１回にプリセットされている瞬間、またはユーザに合うようにユーザによって選択され得る瞬間と解釈されるべきである。

【0105】

物理モデルは、システムの可能な時間的に変化する挙動を考慮して更新される。

【0106】

これは、たとえば、関連する部品もしくはシールを交換することによって閉鎖されるネットワーク４内の漏れ１２、ネットワーク４内の追加の閉塞、またはネットワーク４のトポロジーの変化を含むこともあり得る。

【0107】

図１の例では、圧力下のガスネットワーク１に関するものであるが、真空下のガスネットワーク１であってもよい。

【0108】

次いで、供給源側２は、真空の多数の供給源、すなわち、真空ポンプまたは類似のものを備える。

【0109】

この場合、コンシューマ７は、真空を必要とするアプリケーションで置き換えられている。

【0110】

さらに、この方法は、漏れがガスネットワーク１内に周囲の空気を導き入れることをもちろん考慮して、同じである。好ましくは、アラームを発生させるために他の好適な閾値が設定される。

【0111】

本発明は、例を用いて、図に示されている、実施形態に決して限定されるものではなく、本発明において請求されているような方法およびガスネットワークは、本発明の範囲を超えることなく、異なる変更形態において実施され得る。

【符号の説明】

【0112】

１ ガスネットワーク
２ 供給源側
３ コンシューマ側
４ ネットワーク
５ パイプライン
６ コンプレッサ
７ コンシューマ
８ 圧力容器
９ａ センサー、流量センサー
９ｂ センサー、圧力センサー
９ｃ センサー、状態センサー
９ｄ センサー、差圧センサー
１０ データ取得制御ユニット
１１ コンピューティングユニット
１２ 漏れ
１３ モニター
１４ 第１の段階、起動段階
１５ トレーニング段階、トレーニングまたは推定段階
１６ 第１の状況
１７ 第２の状況
１８ 運転段階
１９ コンポーネント
ｄｐ 圧力差
ｐ 圧力
ｑ 流量

【図1】

【図2】

【国際調査報告】