BE1026849A1 - Gasnetwerk en werkwijze voor het simultaan detecteren van lekken en obstructies in een gasnetwerk onder druk of onder vacuüm - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het simultaan detecteren van lekken (13a) en obstructies (13b) in een gasnetwerk (1) met sensoren (9a, 9b) welke fysische parameters van het gas bepalen, waarbij het gasnetwerk (1) voorzien is van aanstuurbare afblaaskleppen (10a), smoorventielen (10b) en sensoren (9c) welke de stand van de afblaaskleppen (10a) of smoorventielen (10b) kunnen registreren, de werkwijze omvattende: - een trainingsfase (16) waarin een wiskundig model wordt opgesteld tussen de metingen van de sensoren, op basis van verschillende metingen van deze sensoren (9a, 9b, 9c), waarbij de afblaaskleppen (10a) en smoorventielen (10b) lekken (13a) respectievelijk obstructies (13b) genereren; - een operationele fase (17) waarin het model tussen de metingen van de sensoren (9a, 9b, 9c) wordt gebruikt om lekken (13a) en obstructies (13b) te detecteren; de operationele fase (17) omvattende: - het uitlezen van een eerste groep sensoren (9a, 9b, 9c) en de waarde van een tweede groep sensoren (9a, 9b, 9c) berekenen met behulp van het model; - het verschil bepalen tussen de berekende en uitgelezen waarden; - op basis hiervan bepalen of er een lek (13a) en/of een obstructie (13b) is.

Description

Gasnetwerk en werkwijze voor het simultaan detecteren van lekken en obstructies in een gasnetwerk onder druk of onder vacuüm.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het simultaan detecteren van lekken en obstructies in een gasnetwerk onder druk of onder vacuüm.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het kunnen detecteren en kwantificeren van lekken en obstructies die optreden in een gasnetwerk.

Met gas wordt hier bijvoorbeeld, maar niet noodzakelijk, 15 lucht bedoeld.

Met obstructie ' wordt hier een al dan niet gedeeltelijke verstopping in het gasnetwerk bedoeld of een stijging in de weerstand van een leiding.

Men kent reeds werkwijzen voor het monitoren of regelen van een gasnetwerk onder druk, waarbij deze werkwijzen opgesteld zijn voor lange en rechte pijpleidingen, waar de ingaande flow niet noodzakelijk gelijk is aan de uitgaande 25 flow door de samendrukbaarheid van het betreffende gas.

Voornamelijk de werkwijzen voor het detecteren van lekken gaan uit van een aantal veronderstellingen zoals bijvoorbeeld zeer lange pijpleidingen, rechte 30 pijpleidingen, welke niet geschikt zijn voor ingewikkelde gasnetwerken onder druk waar één of meer compressorinstallaties gas onder druk leveren aan een complex netwerk van verbruikers.

BE2018/5862

Eveneens kent men reeds werkwijzen, zoals beschreven in US 7.031.850 B2 en US 6.711.507 B2, om lekken te detecteren in pneumatische componenten of werktuigen van de eindverbruikers zelf. Men kent ook werkwijzen om obstructies te detecteren in deze pneumatische werktuigen. Een eindverbruiker kan zowel een individuele eindverbruiker zijn als een zogenaamde verbruikerszone of een groep van individuele eindverbruikers bevatten.

Ook werkwijzen om aan de bronzijde het totale lekdebiet af te schatten zijn reeds gekend uit bijvoorbeeld DE 20.2008.013.127 UI en DE 20.2010.015.450 Ul.

Dergelijke bekende werkwijzen vertonen dan ook het nadeel dat zij niet toelaten om in een ingewikkeld netwerk van leidingen tussen de bron en de verbruikers of verbruikerszones lekken en obstructies te detecteren. Bovendien vormt het distributienet van een gas- of vacuümnetwerk een niet te onderschatten bron van lekken en obstructies.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.

De huidige uitvinding heeft een werkwijze als voorwerp voor het simultaan detecteren en kwantificeren van lekken en obstructies in een gasnetwerk onder druk of onder vacuüm, het gasnetwerk omvattende:

- één of meer bronnen van samengeperst gas of van vacuüm;

één of meer verbruikers of verbruikerszones van samengeperst gas of toepassingen van vacuüm;

BE2018/5862

- leidingen of netwerk van leidingen om het gas of vacuüm vanaf de bronnen naar de verbruikers, verbruikerszones of toepassingen te transporteren;

- meerdere sensoren welke één of meer fysische parameters van het gas bepalen op verschillende tijdstippen en locaties in het gasnetwerk;

met als kenmerk dat het gasnetwerk verder voorzien is van een aantal aanstuurbare of instelbare afblaaskleppen, van een aantal aanstuurbare of instelbare smoorventielen en eventueel van één of meerdere sensoren welke de stand of toestand van de afblaaskleppen of smoorventielen kunnen registreren en dat de werkwijze de volgende fasen omvat:

- een eventuele opstartfase waarin de voornoemde sensoren voor gebruik gekalibreerd worden;

- een trainingsfase waarin een wiskundig model wordt opgesteld tussen de metingen van een eerste groep van sensoren en een tweede groep van sensoren, op basis van verschillende metingen van deze sensoren waarbij de aanstuurbare of instelbare afblaaskleppen en smoorventielen aangestuurd worden in een vooraf bepaalde volgorde en volgens welbepaalde ontworpen scenario's om lekken respectievelijk obstructies te genereren;

- een operationele fase waarin het opgestelde wiskundig model tussen de metingen van de eerste groep van sensoren en de tweede groep van sensoren wordt gebruikt om lekken en obstructies in het gasnetwerk te detecteren en kwantificeren;

waarbij de operationele fase de volgende stappen omvat:

- het aansturen van de afblaaskleppen in een vooraf bepaalde volgorde en volgens welbepaalde ontworpen scenario's;

- het uitlezen van de eerste groep van sensoren;

BE2018/5862

- op basis van deze uitgelezen metingen, de waarde van de tweede groep van sensoren berekenen of bepalen met behulp van het wiskundig model;

- de berekende of bepaalde waarden van de tweede groep van sensoren vergelijken met de uitgelezen waarden van de tweede groep van sensoren en het verschil hiertussen bepalen;

- op basis van het voornoemde verschil en eventueel diens afgeleiden bepalen of er een lek en/of een obstructie aanwezig is in het gasnetwerk;

- het genereren van een alarm indien een lek en/of obstructie wordt gedetecteerd en/of het bepalen van de locatie van het lek en/of de obstructie en/of het bepalen van het debiet van de lek en/of de mate van obstructie en/of het genereren van de lekkost en/of obstructiekost.

Met 'een vooraf bepaalde volgorde' waarin de afblaaskleppen en smoorventielen worden aangestuurd, wordt de volgorde bedoeld waarin de afblaaskleppen aan- en uitgestuurd worden en de smoorventielen open en toe gezet worden, in het geval er meer dan één is.

Met 'scenario's' wordt de verschillende aan en uit toestanden van de verschillende afblaaskleppen en de verschillende open- en toe toestanden van de verschillende smoorventielen bedoeld, bijvoorbeeld: [0000], [1000], [0 1 1 0], ... Het is mogelijk dat er meer toestanden zijn dan enkel aan of open (1) en uit of toe (0), waarbij een tussenliggende toestand (bijvoorbeeld 1/2) evenzeer belangrijk is voor lekdetectie, obstructiedetectie en kwantificatie.

BE2018/5862

Met 'de afgeleiden' van het verschil wordt elke wiskundige grootheid bedoeld die geëxtraheerd kan worden uit het verschil, bijvoorbeeld een som, rekenkundig gemiddelde, kleinste kwadraten som, ...

Met 'verbruikerszone' wordt een groep van individuele (eind-)verbruikers bedoeld. Een gasnetwerk kan meerdere van dergelijke verbruikersgroepen of verbruikerszones bevatten.

Een voordeel is dat dergelijke werkwijze zal toelaten om tegelijk lekken en obstructies in het gasnetwerk zelf te gaan leren, te detecteren en ook te gaan kwantificeren.

Met andere woorden, de lekken en obstructies welke met behulp van de werkwijze gedetecteerd en gekwantificeerd worden, zijn niet beperkt tot lekken en obstructies in de bronnen of verbruikers van samengeperst gas, i.e. in de compressorinrichtingen en pneumatische werktuigen of componenten, doch kunnen ook lekken en obstructies betreffen in de leidingen van het gasnetwerk zelf.

Hierbij dient opgemerkt te worden dat bij een gasnetwerk onder druk de lekken naar buiten toe zullen optreden waarbij er gas naar de omgeving zal ontsnappen. Bij een gasnetwerk onder vacuüm zullen lekken 'naar binnen toe' optreden, dit wil zeggen dat er omgevingslucht in het gasnetwerk zal binnendringen.

Tijdens de trainingsfase wordt, gebruikmakende van de metingen van de verschillende sensoren, een relatie opgesteld tussen deze groep van sensoren.

BE2018/5862 β

Hierbij worden verschillende metingen gedaan, bij verschillende instellingen van de afblaaskleppen en/of smoorventielen. Er worden met andere woorden verschillende lekken en/of obstructies gegenereerd in het gasnetwerk in een welbepaalde volgorde onder verschillende testscenario's en vervolgens worden de metingen van de sensoren uitgelezen.

Op basis van alle data wordt een wiskundig model opgesteld tussen de eerste groep van sensoren, of de input van het wiskundig model, en de tweede groep van sensoren, of de output van het wiskundig model. De input of wiskundige manipulaties daarvan worden ook wel 'features' van het wiskundig model genoemd en de output ook wel 'targets'.

Op deze wijze zal een wiskundig model opgesteld worden dat het functioneel verband weergeeft tussen de verschillende parameters die door de sensoren worden opgemeten. Deze parameters of coëfficiënten worden ook wel 'weights' genoemd.

Dit model zal dan gebruikt kunnen worden om bij toekomstige metingen van de sensoren onmiddellijk onregelmatigheden te kunnen detecteren door het vergelijken van de resultaten van het model en de nieuwe metingen van de sensoren.

Op deze manier zullen lekken en obstructies zeer snel en accuraat gedetecteerd en gekwantificeerd worden en kan er, bij detectie van een lek en/of obstructie, ingegrepen worden en het lek gedicht worden en/of de obstructie opgelost worden.

Een bijkomend voordeel van een werkwijze volgens de uitvinding, is dat de exacte topologie van het gasnetwerk

BE2018/5862 niet gekend moet zijn. De locatie van de afblaaskleppen en smoorventielen kennen is in principe voldoende om de lekken respectievelijk obstructies te kunnen detecteren, kwantificeren en lokaliseren.

Een ander voordeel is dat de werkwijze volgens de uitvinding het volledige gasnetwerk in rekening brengt en dus lekken en obstructies kan detecteren, kwantificeren en lokaliseren in het volledige gasnetwerk. Dit wil zeggen dat het netwerk voor de werkwijze te kunnen toepassen niet opgedeeld moet worden in 'deelnetwerken' waarop de werkwijze wordt toegepast.

Een ander voordeel is dat de werkwijze het toelaat om in de trainingsfase metingen of datasets van de sensoren te gebruiken om het wiskundig model op te stellen, waarbij lekken en obstructies gesimuleerd worden, in de plaats van gegevens van de sensoren te moeten gebruiken waarbij 'echte' lekken of obstructies voorkwamen in het gasnetwerk. Men is dus voor het genereren van de nodige gegevens van de sensoren, nodig om het wiskundig model te kunnen opstellen, niet afhankelijk van eventuele opgetreden lekken of obstructies in het verleden.

Bij voorkeur wordt op bepaalde momenten de operationele fase tijdelijk onderbroken of stopgezet, waarna de trainingsfase wordt hernomen om het wiskundig model of verband tussen de metingen van verschillende sensoren opnieuw te bepalen, alvorens de operationele fase opnieuw wordt hervat.

Hierbij dient men op te merken dat het proces, i.e. het gasnetwerk met bronnen, leidingen en verbruikers, niet

BE2018/5862 wordt stilgelegd, doch enkel de werkwijze. Met andere woorden: wanneer de operationele fase tijdelijk wordt onderbroken of stopgezet, zullen de bronnen nog steeds gas of vacuüm leveren aan de verbruikers.

Het onderbreken van de operationele fase en hernemen van de trainingsfase heeft als voordeel dat het wiskundig model of verband geüpdatet of bij gewerkt wordt.

Hierdoor zal er rekening gehouden kunnen worden met bijvoorbeeld gedetecteerde lekken en obstructies welke hersteld worden of met aanpassingen aan of uitbreidingen van het gasnetwerk die gedaan worden na verloop van tijd.

De uitvinding betreft ook een gasnetwerk onder druk of onder vacuüm, welk gasnetwerk minstens voorzien is van:

- één of meer bronnen van samengeperst gas of van vacuüm;

- een of meer verbruikers of verbruikerszones van samengeperst gas of toepassingen van vacuüm;

- leidingen of netwerk van leidingen om het gas of vacuüm vanaf de bronnen naar de verbruikers of verbruikerszones te transporteren;

- meerdere sensoren welke één of meer fysische parameters van het samengeperste gas bepalen op verschillende locaties in het gasnetwerk;

met als kenmerk dat het gasnetwerk verder voorzien is van:

- een aantal aanstuurbare of instelbare afblaaskleppen en een aantal aanstuurbare of instelbare smoorventielen;

- eventueel één of meerdere sensoren welke de stand of toestand van één of meerdere afblaaskleppen

BE2018/5862 kunnen registreren en van één of meerdere smoorventielen kunnen registreren;

- een data-acquisitie-regeleenheid voor het verzamelen van geqevens afkomstig van de sensoren en voor het aansturen of instellen van de voornoemde afblaaskleppen en smoorventielen;

- een rekeneenheid voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies.

Dergelijke inrichting kan gebruikt worden om een werkwijze volgens de uitvinding toe te passen.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een werkwijze en een gasnetwerk volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin :

figuur 1 schematisch een gasnetwerk volgens de uitvinding weergeeft;

figuur 2 een schematisch stroomdiagram weergeeft van de werkwijze volgens de uitvinding.

Het gasnetwerk 1 uit figuur 1 omvat hoofdzakelijk een bronzijde 2, een verbruikerszijde 3 en een netwerk 4 van leidingen 5 tussen beide.

Het gasnetwerk 1 is in dit geval een gasnetwerk 1 onder druk. Het gas kan lucht, zuurstof of stikstof zijn of een ander niet giftig en/of gevaarlijk gas of mengsel van gassen.

BE2018/5862

De bronzijde 2 omvat een aantal compressoren 6, in dit geval drie, welke samengeperste lucht genereren. De verbruikerszijde 3 omvat een aantal verbruikers 7 van samengeperste lucht, in dit geval ook drie.

Het is niet uitgesloten dat er zich ook compressoren 6 kunnen bevinden stroomafwaarts van het gasnetwerk 1. Men spreekt dan van zogenaamde boostcompressoren.

De samengeperste lucht wordt via het netwerk 4 van leidingen 5 van de compressoren 6 naar de verbruikers 7 geleid.

Dit netwerk 4 is in de meeste gevallen een zeer complex netwerk van leidingen 5.

In figuur 1 is dit netwerk 4 zeer schematisch en vereenvoudigd weergegeven. In de meeste reële situaties bestaat het netwerk 4 van leidingen 5 uit zeer talrijke leidingen 5 en koppelingen die de verbruikers 7 in serie en in parallel met elkaar en met de compressoren 6 verbinden. Het is niet uitgesloten dat een deel van het netwerk 4 een ringstructuur aanneemt of omvat.

Dit komt omdat het gasnetwerk 1 in de loop van de tijd vaak uitgebreid wordt met bijkomende verbruikers 7 of compressoren 6, waarbij nieuwe leidingen 5 tussen de reeds aanwezige leidingen 5 aangelegd moeten worden, wat leidt tot een wirwar aan leidingen 5.

Tevens is het gasnetwerk 1 eventueel voorzien van een drukvat 8, waarbij alle compressoren 6 uitgeven op dit drukvat 8.

BE2018/5862

Het is niet uitgesloten dat er zich één of meer drukvaten 8 bevinden stroomafwaarts van het gasnetwerk 1.

In het netwerk 4 zijn verder een aantal sensoren 9a, 9b, 9c opgenomen, welke op verschillende locaties in het netwerk 4 geplaatst zijn.

In dit geval zijn er twee debietsensoren 9a geplaatst, waarvan één vlak na het voornoemde drukvat 8, welke het totale debiet q, geleverd door alle compressoren 6, zal opmeten.

Het is niet uitgesloten dat de debieten van de compressoren 6 zelf opgemeten worden.

Verder zijn er in de figuur vier druksensoren 9b weergegeven, welke op verschillende locaties in het netwerk 4 de druk opmeten.

Het is duidelijk dat er ook meer, of minder, dan vier druksensoren 9b voorzien kunnen zijn. Ook het aantal debietsensoren 9a is niet beperkend voor de uitvinding.

Naast de debietsensoren 9a of de druksensoren 9b, is het mogelijk dat men bijkomend, of alternatief, sensoren 9a, 9b toepast die één of meer van de volgende fysische parameters van het gas bepalen: temperatuur, vochtigheid, gassnelheid en dergelijke. In het weergegeven voorbeeld zijn deze niet opgenomen in het gasnetwerk 1, maar het spreekt voor zich dat dit ook mogelijk is. Zeker in meer uitgebreide en complexe gasnetwerken 1 kunnen zo'n sensoren toegepast worden.

BE2018/5862

Tevens is het gasnetwerk 1 volgens de uitvinding voorzien van een aantal afblaaskleppen 10a welke gas kunnen afblazen uit het gasnetwerk 1. De afblaaskleppen 10a zijn instelbaar of aanstuurbaar, wat wil zeggen dat de hoeveelheid gas welke zij afblazen ingesteld of geregeld kan worden.

De afblaaskleppen 10a kunnen gevormd worden door drainageventielen, welke vaak standaard voorzien worden in een gasnetwerk 1. Dergelijke drainageventielen kunnen aangestuurd worden als afblaasklep 10a.

Tevens is het gasnetwerk 1 volgens de uitvinding voorzien van een aantal smoorventielen 10b welke op verschillende locaties in de leidingen 5 zijn aangebracht. De smoorventielen 10b kunnen de leidingen 5 gedeeltelijk afsluiten om als het ware een obstructie te simuleren. Ze zijn instelbaar of aanstuurbaar, wat wil zeggen dat de mate waarin zij de betreffende leiding 5 afsluiten ingesteld of geregeld kan worden.

Verder zijn er naast de voornoemde sensoren 9a en 9b, welke fysische parameters van het gas opmeten, ook een aantal sensoren 9c, of 'toestandsensoren 9c' voorzien, welke ter plaatse van de afblaaskleppen 10a en de smoorventielen 10b geplaatst zijn.

Een toestandsensor 9c ter plaatse van een afblaasklep 10a, zal het aan/uit stand van de afblaasklep 10a kunnen opmeten, terwijl een toestandsensor 9c ter plaatse van een smoorventiel 10b de ventielopening, i.e. de relatieve toename of afname van de aldus gegenereerde obstructie.

BE2018/5862

Het is ook mogelijk dat men sensoren 9a, 9b toepast die de druk of het debiet van het gas ter plaatse van de afblaaskleppen 10a en smoorventielen 10b opmeten. Ook kan men sensoren toepassen die de temperatuur van het gas ter 5 plaatse van de afblaaskleppen 10a en de smoorventielen 10b opmeten.

Bij voorkeur zijn minstens een deel van de debietsensoren, druksensoren, temperatuursensoren en/of toestandsensoren 10 9a, 9b, 9c in de nabijheid van de afblaaskleppen 10a en de smoorventielen 10b geplaatst.

In dit geval is elke toestandsensor 9c in de nabijheid van een afblaasklep 10a of een smoorventiel 10b geplaatst, is 15 één debietsensor 9a in de nabijheid van een afblaasklep 10a geplaatst, is één druksensor 9b in de nabijheid van een afblaasklep 10a geplaatst en zijn drie druksensoren 9b in de nabijheid van een smoorventiel 10b geplaatst.

Dit zal toelaten om met de toestandsensor 9c de toestand, i.e. open of toe, van de afblaasklep 10a en van de smoorventielen 10b te bepalen, alsook de ventielopening van het smoorventiel 10b. In dit geval zal met de toestandsensor 9c, de relatieve obstructie toe- of afname 25 van het betreffende smoorventiel 10b opgemeten kunnen worden, wat kwantificatie van de obstructiegraad zal mogelijk maken. Daarenboven zal met de debietsensor 9a, het debiet van de betreffende afblaasklep 10a opgemeten kunnen worden, wat kwantificatie van het lekdebiet zal mogelijk 30 maken.

Alhoewel er veel vrijheid is om te kiezen welke sensor 9a, 9b, 9c al dan niet bij een afblaasklep 10a of smoorventiel

BE2018/5862

10b wordt geplaatst, is er bij voorkeur in de nabijheid van elke afblaasklep 10a of smoorventiel 10b in het gasnetwerk 1 een sensor 9a, 9b, 9c voorzien en/of omgekeerd, dit wil zeggen dat er nabij elke sensor 9a, 9b een afblaasklep 10a of smoorventiel 10b is voorzien.

Het is tevens niet uitgesloten dat minstens een deel van de sensoren 9a, 9b, 9c samen met een afblaasklep 10a of smoorventiel 10b in één module zijn geïntegreerd.

Dit zal de installatie of integratie van de sensoren 9a, 9b, 9c en de afblaaskleppen 10a en smoorventielen 10b vereenvoudigen en versnellen. Bovendien kan ervoor gezorgd worden dat een correcte en geschikte sensor 9a, 9b, 9c bij de afblaaskleppen 10a en smoorventielen 10b samen in één module wordt geplaatst.

In dit geval, en bij voorkeur, zijn de toestandsensoren 9c telkens met de betreffende afblaasklep 10a of smoorventiel 10b in één module geïntegreerd.

Volgens de uitvinding is het gasnetwerk 1 verder voorzien van een data-acquisitie-regeleenheid 11 voor het verzamelen van gegevens afkomstig van de voornoemde sensoren 9a, 9b, 9c en ook voor het aansturen van de afblaaskleppen 10a en smoorventielen 10b.

Met andere woorden: de sensoren 9a, 9b, 9c bepalen of meten de fysische parameters van het gas, van de afblaaskleppen 10a en smoorventielen 10b en sturen deze gegevens naar de data-acquisitie-regeleenheid 11 en de data-acquisitieregeleenheid 11 zal regelen of controleren of en hoeveel de afblaaskleppen 10a en smoorventielen 10b geopend of

BE2018/5862 gesloten worden om een lek te simuleren door gas af te blazen of om een obstructie te creëren of simuleren.

Volgens de uitvinding is het gasnetwerk 1 verder voorzien van een rekeneenheid 12 voor het verwerken van de gegevens van de sensoren 9a, 9b, 9c, waarbij de rekeneenheid 12 de werkwijze volgens de uitvinding voor het detecteren en kwantificeren van lekken 13a obstructies 13b in het gasnetwerk 1 zal kunnen uitvoeren, zoals hieronder uitgelegd.

De voornoemde rekeneenheid 12 kan een fysieke module zijn welke een fysiek deel uitmaakt van het gasnetwerk 1. Het is niet uitgesloten dat de rekeneenheid 12 geen fysieke module is, maar een zogenaamde cloudgebaseerde rekeneenheid 12, welke met het gasnetwerk 1 al dan niet draadloos verbonden is. Dit wil zeggen dat de rekeneenheid 12 of de software van de rekeneenheid 12 zich situeert in de 'cloud'.

In dit geval is het gasnetwerk 1 verder voorzien van monitor 14 voor het weergeven of signaleren van lekken 13a en obstructies 13b die met behulp van de werkwijze werden opgespoord.

De werking van het gasnetwerk 1 en de werkwijze volgens de uitvinding is zeer eenvoudig en als volgt.

Figuur 2 stelt de werkwijze voor het simultaan detecteren van lekken 13a en obstructies 13b in het gasnetwerk 1 van figuur 1 schematisch voor.

In een eerste fase 15, de opstartfase 15 worden de sensoren 9a, 9b, 9c eventueel voor gebruik gekalibreerd. Het spreekt

BE2018/5862 voor zich dat als er andere sensoren zijn, deze ook voor gebruik gekalibreerd worden.

Dit gebeurt éénmalig bij het plaatsen van de sensoren 9a, 9b, 9c in het gasnetwerk 1. Uiteraard is het niet uitgesloten dat de sensoren 9a, 9b, 9c na verloop van tijd nogmaals gekalibreerd worden.

Bij voorkeur worden minstens de tweede groep van sensoren 9a, 9b, 9c gekalibreerd in bedrijf of middels een in-situ zelf kalibratie. Dit houdt in dat deze sensoren 9a, 9b, 9c in het gasnetwerk 1, i.e. nadat ze geplaatst zijn, gekalibreerd worden. Met in bedrijf of in situ wordt bedoeld: kalibratie zonder de sensor 9a, 9b, 9c te moeten demonteren van het netwerk 1.

Het is natuurlijk niet uitgesloten dat alle sensoren 9a, 9b, 9c en dus ook de eerste groep van sensoren 9a, 9b, 9c in bedrijf of in situ wordt gekalibreerd via een zelfkalibratie.

Op deze manier kan men er zeker van zijn dat de plaatsing en/of eventuele vervuiling van de sensoren 9a, 9b, 9c zelf geen invloed heeft op hun metingen, omdat men pas na de plaatsing van de sensoren 9a, 9b, 9c de kalibratie zal doen of de kalibratie na een bepaalde periode zal herhalen.

Vervolgens start de tweede fase 16 of de trainingsfase 16.

In deze fase wordt een wiskundig model opgesteld tussen de metingen van een eerste gekalibreerde groep van sensoren 9a, 9b, 9c of 'features' en een tweede gekalibreerde groep van sensoren 9a, 9b, 9c of 'targets'.

BE2018/5862

Bij voorkeur omvat de eerste groep van sensoren 9a, 9b, 9c meerdere druksensoren 9b op verschillende locaties in het gasnetwerk, een aantal debietsensoren 9a en eventueel één of meerdere toestandsensoren 9c en omvat de tweede groep van sensoren 9a, 9b, 9c meerdere debietsensoren 9a en toestandsensoren 9c op verschillende locaties in het gasnetwerk.

In dit geval vormen een deel van de debietsensoren 9a, de druksensoren 9b en een deel van de toestandssensoren 9c de eerste groep van sensoren en vormen de overige debietsensoren 9a en toestandsensoren 9c de tweede groep van sensoren.

Voor de volledigheid wordt hier vermeld dat de uitvinding niet hiertoe beperkt is. Voor de eerste en de tweede groep van sensoren kan een willekeurige selectie genomen worden uit de sensoren 9a, 9b, 9c, met als enige beperking dat bij een sensor uit de eerste groep niet in de tweede groep mag zitten en omgekeerd.

Het voornoemde wiskundig model wordt opgesteld op basis van verschillende metingen van de sensoren 9a, 9b, 9c, waarbij de instelbare afblaaskleppen 10a aangestuurd worden om lekken te genereren en de instelbare smoorventielen 10b om obstructies te genereren.

Er worden met andere woorden door de data-acquisitieregeleenheid 11 data of metingen verzameld van de sensoren 9a, 9b, 9c, waarbij de data-acquisitie-regeleenheid 11 de afblaaskleppen 10a zal aansturen om deze te kunnen openen zodat er lekken worden gecreëerd in het gasnetwerk 1 en waarbij de data-acquisitie-regeleenheid de smoorventielen 10b zal aansturen om deze te kunnen sluiten zodat

BE2018/5862 obstructies gecreëerd worden in het gasnetwerk 1, zodat er data verzameld kunnen worden van de sensoren 9a, 9b, 9c wanneer er één of meerdere lekken 13a of obstructies 13b optreden in het gasnetwerk 1.

Op deze wijze kan een hele set van data of metingen verzameld worden, samen met de informatie van de afblaaskleppen 10a en smoorventielen 10b, i.e. de locatie en de grootte van de lekken 13a en de locatie en graad van obstructies 13b. De rekeneenheid 12 zal een wiskundig model opstellen op basis van al deze informatie. Dit wiskundig model is bij voorkeur een black-box model, of een datagebaseerd model. Het model bevat typisch een aantal parameters of coëfficiënten, ook wel 'weights' genoemd, welke geschat worden.

Dit black-box model neemt bijvoorbeeld de vorm aan van een matrix, een vectoriële niet-lineaire wiskundige functie of dergelij ke.

Bij het bepalen van het wiskundig model wordt er niet uitgegaan van enige veronderstellingen.

De trainingsfase 16 wordt bij voorkeur uitgevoerd tijdens de werking van het gasnetwerk 1 of wanneer het gasnetwerk 1 operationeel is.

Het wiskundig model wordt in een operationele fase 17 gebruikt om lekken 13a en obstructies 13b in het gasnetwerk 1 te detecteren en kwantificeren. Het valt niet uit te sluiten dat tijdens de operationele fase de afblaaskleppen 10a worden aangestuurd in een vooraf bepaalde volgorde om

BE2018/5862 lekken 13a te lokaliseren. Hierbij dient op te merken dat een aansturing volgens het scenario [0 0 0 ... ] ook tot de mogelijkheden behoort. Het valt tevens niet uit te sluiten dat tijdens de operationele fase de instelbare smoorventielen 10b worden aangestuurd in een vooraf bepaalde volgorde om obstructies 13b te lokaliseren.

Ook tijdens deze fase zal de data-acquisitie-regeleenheid 11 verschillende data van de sensoren 9a, 9b, 9c verzamelen en zal de rekeneenheid 12 de nodige berekeningen uitvoeren met behulp van het wiskundig model dat opgesteld is in de vorige fase 16.

De operationele fase 17 start met het uitlezen van de eerste groep van sensoren 9a, 9b, 9c.

Met deze uitgelezen metingen wordt de waarde van de tweede groep van sensoren 9a, 9b, 9c bepaald of berekend door de rekeneenheid 12 met behulp van het wiskundig model, ook wel 'predicted target' genoemd.

De bepaalde of berekende waarde van de tweede groep van sensoren 9a, 9b, 9c wordt vergeleken met de uitgelezen waarden van de tweede groep van sensoren 9a, 9b, 9c en het verschil hiertussen wordt bepaald.

Op basis van het voornoemde verschil bepaalt de rekeneenheid 12 of er een lek 13a of obstructie 13b aanwezig is en wordt eventueel het lek 13a of de obstructie 13b gelokaliseerd in het gasnetwerk 1.

BE2018/5862

Hiervoor zal er gekeken worden of het verschil een bepaalde drempelwaarde overschrijdt, wat dan zal wijzen op een lek 13a of obstructie 13b in het gasnetwerk 1.

Deze drempelwaarde kan op voorhand ingesteld of empirisch gekozen worden.

Wanneer er een lek 13a of obstructie 13b wordt gedetecteerd, zal er een alarm gegenereerd worden met eventueel de bijhorende locatie, lekdebiet, obstructiegraad en/of de lek- en obstructiekost. In dit geval gebeurt dit met behulp van de monitor 14 waarop het alarm wordt weergegeven.

De gebruiker van het gasnetwerk 1 zal dit alarm opmerken en de gepaste stappen kunnen ondernemen.

De stappen van de operationele fase 17 worden bij voorkeur sequentieel, cyclisch herhaald met een bepaald tij dsinterval.

Hierdoor zullen gedurende de hele operationele periode van het gasnetwerk 1 lekken 13a en obstructies 13b gedetecteerd kunnen worden en bijvoorbeeld niet slechts éénmalig bij of kort na de opstart van het gasnetwerk 1.

Het voornoemde tijdsinterval kan afhankelijk van het gasnetwerk 1 gekozen en ingesteld worden. Het is niet uitgesloten dat het tijdsinterval varieert in de tijd.

In een voorkeurdragende variant van de uitvinding zal op bepaalde momenten de operationele fase 17 tijdelijk onderbroken of stopgezet worden, waarna de trainingsfase 16

BE2018/5862 wordt hernomen om het wiskundig verband tussen de metingen van verschillende sensoren 9a, 9b, 9c opnieuw te bepalen, alvorens de operationele fase 17 opnieuw wordt hervat.

'Op bepaalde momenten' dient hier geïnterpreteerd te worden als momenten welke vooraf ingesteld worden, bijvoorbeeld één keer per week, per maand of per jaar of als momenten welke door de gebruiker gekozen kunnen worden zoals het voor de gebruiker zelf het beste uitkomt.

Hierdoor zal het wiskundig model geüpdatet worden, zodat het eventuele tijdsvariërende gedrag van het systeem in rekening wordt gebracht. Dit tijdsvariërende gedrag zijn gedragingen die niet opgevangen werden door het wiskundig model tijdens de trainingsfase 16 wanneer het wiskundig model wordt getraind onder verschillende scenario's.

Hierbij moet bijvoorbeeld gedacht worden aan veranderingen in de topologie van het gasnetwerk 1 of aan toevoeging van nieuwe onderdelen van het gasnetwerk 1.

Alhoewel in het voorbeeld van figuur 1 het een gasnetwerk 1 onder druk betreft, kan het ook een gasnetwerk 1 onder vacuüm zijn.

De bronzijde 2 omvat dan een aantal bronnen van vacuüm, i.e. vacuümpompen of dergelijke.

De verbruikers 7 zijn in dit geval vervangen door toepassingen welke vacuüm nodig hebben.

Verder is de werkwijze hetzelfde als hoger beschreven, waarbij er uiteraard rekening gehouden moet worden met het

BE2018/5862 feit dat lekken 13a nu omgevingslucht introduceren in het gasnetwerk 1. Er zullen dus bij voorkeur kleinere drempelwaarden ingesteld worden om een alarm te genereren.

Ook zullen de afblaaskleppen 10a in dit geval omgevingslucht introduceren in het gasnetwerk 1, eerder dan echt lucht af te blazen. De afblaaskleppen 10a zijn dus eerder aanzuigventielen. Doch, het principe blijft hetzelfde.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een werkwijze en een gasnetwerk volgens de uitvinding kunnen in allerlei varianten worden 15 verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (19)

1. Conclusies .

   1 .- Werkwijze voor het simultaan detecteren en kwantificeren van lekken (13a) en obstructies (13b) in een gasnetwerk (1) onder druk of onder vacuüm, het gasnetwerk (1) omvattende:

   - één of meer bronnen (6) van samengeperst gas of van vacuüm;

   - één of meer verbruikers (7) of verbruikerszones van samengeperst gas of toepassingen van vacuüm;

   - leidingen (5) of netwerk (4) van leidingen (5) om het gas of vacuüm vanaf de bronnen (6) naar de verbruikers (7), verbruikerszones of toepassingen te transporteren;

   - meerdere sensoren (9a, 9b) welke één of meer fysische parameters van het gas bepalen op verschillende tijdstippen en locaties in het gasnetwerk (1);

   daardoor gekenmerkt dat het gasnetwerk (1) verder voorzien is van een aantal aanstuurbare of instelbare afblaaskleppen (10a), van een aantal aanstuurbare of instelbare smoorventielen (10b) en eventueel van één of meerdere sensoren (9c) welke de stand of toestand van de afblaaskleppen (10a) of smoorventielen (10b) kunnen registreren en dat de werkwijze de volgende fasen omvat:

   - een trainingsfase (16) waarin een wiskundig model wordt opgesteld tussen de metingen van een eerste groep van sensoren (9a, 9b, 9c) en een tweede groep van sensoren (9a, 9b, 9c), op basis van verschillende metingen van deze sensoren (9a, 9b, 9c) waarbij de aanstuurbare of instelbare afblaaskleppen (10a) en smoorventielen (10b)

   BE2018/5862 aangestuurd worden in een vooraf bepaalde volgorde en volgens welbepaalde ontworpen scenario's om lekken (13a) respectievelijk obstructies (13b) te genereren;

   - een operationele fase (17) waarin het opgestelde wiskundig model tussen de metingen van de eerste groep van sensoren (9a, 9b, 9c) en de tweede groep van sensoren (9a, 9b, 9c) wordt gebruikt om lekken (13a) en obstructies (13b) in het gasnetwerk te detecteren en kwantificeren;

   waarbij de operationele fase (17) de volgende stappen omvat :

   - het aansturen van de afblaaskleppen en in een vooraf bepaalde volgorde en volgens welbepaalde ontworpen scenario's;

   - het uitlezen van de eerste groep van sensoren (9a, 9b, 9c) ;

   - op basis van deze uitgelezen metingen, de waarde van de tweede groep van sensoren (9a, 9b, 9c) berekenen of bepalen met behulp van het wiskundig model;

   - de berekende of bepaalde waarden van de tweede groep van sensoren (9a, 9b, 9c) vergelijken met de uitgelezen waarden van de tweede groep van sensoren (9a, 9b, 9c) en het verschil hiertussen bepalen;

   - op basis van het voornoemde verschil en eventueel diens afgeleiden bepalen of er een lek (13a) en/of een obstructie (13b) aanwezig is in het gasnetwerk;

   - het genereren van een alarm indien een lek (13a) of obstructie (13b) wordt gedetecteerd en/of het bepalen van de locatie van het lek (13a) en/of de obstructie (13b) en/of het bepalen van het debiet van de lek (13a) en/of de obstructiegraad van de

   BE2018/5862 obstructie (13b) en/of het genereren van de lek en/of obstructiekost.
2. 2 .- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat 5 de eerste groep van sensoren (9a, 9b, 9c) meerdere druksensoren (9b), meerdere debietsensoren (9a) en eventueel meerdere sensoren (9c) die de toestand van de afblaaskleppen (10a) of smoorventielen (10b) kunnen bepalen, omvat op verschillende locaties in het gasnetwerk 10 (1) en dat de tweede groep van sensoren (9a, 9b, 9c) meerdere debietsensoren (9a) en sensoren (9c) die de toestand van de smoorventielen kunnen bepalen, omvat op verschillende locaties in het gasnetwerk(1 ) .

   15
3. 3.- Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat minstens een deel van de debietsensoren (9a) in de nabijheid van de afblaaskleppen (10a) zijn geplaatst.
4. 4.- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, 20 daardoor gekenmerkt dat de voornoemde sensoren (9a, 9b) één of meer van de volgende fysische parameters van het gas kunnen opmeten: debiet, druk, temperatuur, vochtigheid, gassnelheid en dergelijke.

   25
5. 5.- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze voor de trainingsfase (16) een opstartfase (15) omvat waarin de voornoemde sensoren (9a, 9b, 9c) voor gebruik gekalibreerd worden.

   30
6. 6.- Werkwijze volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat minstens de tweede groep van sensoren (9a, 9b, 9c) middels een in-situ zelfkalibratie of in bedrijf gekalibreerd worden.

   BE2018/5862
7. 7 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat op bepaalde momenten, de operationele fase (17) tijdelijk wordt onderbroken of stopgezet, waarna de trainingsfase (16) wordt hernomen om het wiskundig model of verband tussen de metingen van verschillende sensoren (9a, 9b, 9c) opnieuw te bepalen, alvorens de operationele fase (17) opnieuw wordt hervat.
8. 8 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de stappen van de operationele fase (17) sequentieel herhaald worden met een bepaald tijdsinterval.
9. 9 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de afblaaskleppen (10a) worden gevormd door drainageventielen.
10. 10 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat minstens een deel van de sensoren (9a, 9b, 9c) samen met een afblaasklep (10a) of smoorventiel (10b) geïntegreerd zijn in één module.
11. 11 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat er in de nabijheid van elke afblaasklep (10a) of smoorventiel (10b) in het gasnetwerk (1), een sensor (9a, 9b, 9c) voorzien is en/of vice versa.
12. 12 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het wiskundig model een black-box model is.
13. 13 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde wiskundig model de

    BE2018/5862 vorm heeft van een matrix en/of een vectoriele nietlineaire functie met parameters of constanten, waarbij de wijzingen van deze parameters of constanten worden opgevolgd tijdens de operationele fase (17).
14. 14 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het gas, lucht, zuurstof of stikstof is of een ander niet giftig en/of gevaarlijk gas of mengsel van gassen.
15. 15 .- Gasnetwerk onder druk of onder vacuüm, welk gasnetwerk (1) minstens voorzien is van:

    - één of meer bronnen (6) van samengeperst gas of van vacuüm;

    - een of meer verbruikers (7) of verbruikerszones van samengeperst gas of toepassingen van vacuüm;

    - leidingen (5) of netwerk (4) van leidingen (5) om het gas of vacuüm vanaf de bronnen (6) naar de verbruikers (7) of verbruikerszones te transporteren;

    - meerdere sensoren (9a, 9b) welke één of meer fysische parameters van het samengeperste gas bepalen op verschillende locaties in het gasnetwerk (1) ;

    daardoor gekenmerkt dat het gasnetwerk (1) verder voorzien is van:

    - een aantal aanstuurbare of instelbare afblaaskleppen (10a) en een aantal aanstuurbare of instelbare smoorventielen (10b);

    - eventueel één of meerdere sensoren (9c) welke de stand of toestand van één of meerdere afblaaskleppen (10a) of smoorventielen (10b) kunnen registreren;

    BE2018/5862

    - een data-acquisitie-regeleenheid (11) voor het verzamelen van gegevens afkomstig van de sensoren (9a, 9b, 9c) en voor het aansturen of instellen van de voornoemde afblaaskleppen (10a) en smoorventielen (10b);

    - een rekeneenheid (12) voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies.
16. 16 .- Gasnetwerk volgens conclusie 15, daardoor gekenmerkt dat de afblaaskleppen (10a) worden gevormd door drainageventielen.
17. 17 .- Gasnetwerk volgens conclusie 15 of 16, daardoor gekenmerkt dat minstens een deel van de sensoren (9a, 9b, 9c) samen met een afblaasklep (10a) of smoorventiel (10b) geïntegreerd zijn in één module.
18. 18 .- Gasnetwerk volgens één van de voorgaande conclusies 15 tot 17, daardoor gekenmerkt dat er in de nabijheid van elke afblaasklep (10a) of smoorventiel (10b) in het gasnetwerk (1), een sensor (9a, 9b, 9c) voorzien is en/of vice versa.
19. 19 .- Gasnetwerk volgens één van de voorgaande conclusies 15 tot 18, daardoor gekenmerkt dat het gasnetwerk (1) verder voorzien is van een monitor (14) voor het weergeven of signaleren van lekken (13a) en obstructies (13b), lekdebieten, obstructiegraden, lekkosten, obstructiekosten, locaties van lekken (13a) en obstructies (13b).