JP2009192418A - 送液管の漏洩検知システム - Google Patents

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Abstract

【課題】液使用機器の稼働を停止させることなく、送液管での液漏洩の有無をより正確に検知できる送液管の漏洩検知システムを提供すること。
【解決手段】液体貯蔵タンク1から液を吸引して送液するために送液ポンプ4を備える送液管3の漏洩検知システムであって、送液管3に接続された圧力センサ6,7と、圧力センサ6,7からの計測信号を受信する計測制御コンピュータ5とを備える。計測制御コンピュータは、送液ポンプ4からの動作信号に基づき送液ポンプが動作中であるか休止中であるかを判定し、送液ポンプ4が動作中の場合は、圧力センサ6,7から受信した計測信号に基づき送液ポンプ動作中の圧力振動を算出し、この圧力振動が規定値レベル以上の場合に漏洩有りと判定し、送液ポンプ4が休止中の場合は、圧力センサ6,7から受信した計測信号に基づき送液ポンプ休止中の圧力変化を算出し、この圧力変化が規定値レベル以上の場合に漏洩有りと判定する。
【選択図】図1

Description

本発明は、液体貯蔵タンクから液を吸引して所定の場所に送る送液管における漏洩を検知する送液管の漏洩検知システムに関する。
例えば、工場やビル施設においては、設置された第1のタンク(メインタンク)に重油等の液を貯蔵し、その液を、送液ポンプを備えた送液管によってボイラー室等に設置された第2のタンク(サブタンク)に送り、その第2のタンクからボイラー等の液使用機器に液を供給する液供給システムが設けられている。
このような液供給システムにおいて、第1のタンクと第2のタンクとの間の送液管には地中や壁に埋設された部分が存在し、その埋設部分に亀裂等が生じて液が漏洩した場合、肉眼ではこれを検知することはできない。
したがって、このような送液管の漏洩検知には、肉眼による点検以外の漏洩検知システムが必要であり、従来一般的には、特許文献1に記載のような遮蔽体にて密封した送液管を気体で加圧して、送液管内の圧力値の変動状況により漏洩の有無を検知する漏洩検知システムが採用されていた。すなわち、従来は、上記漏洩検知システムにより、施設の定期点検時等に、単発的に漏洩点検を行っていた。
しかし、この従来の漏洩検知システムによる漏洩点検には以下のような問題があった。
1.漏洩点検を行った時点での漏洩の有無の判断しかできず、次回、漏洩点検を行うまでの間は、漏洩が生じているかどうかが全く判らない状況となっており、漏洩が長期間にわたって放置されるおそれがある。
2.漏洩点検の際には、予め送液管内の液抜き取り及び遮蔽体の取り付け等の事前準備が必要であり、また、送液管を加圧して、送液管内の圧力値の変動を観察するためにも時間を要することから、漏洩点検には相当の時間が必要である。そして、その間、液使用機器の稼働を停止する必要があることから、大きな損失が発生する。
3.漏洩点検は専門業者に依頼せざるを得ず、その費用負担も大きい。
4.送液管内の液抜き取り作業が必要であり、危険性を伴う。
そこで、本願出願人は特願2006−244421において、液使用機器の稼働を停止させることなく、送液管での液漏洩の有無を検知できる新たな漏洩検知システムを提案した。
この漏洩検知システムは、第1及び第2のタンクの送液前後の液量から送液開始前総貯蔵液量と送液終了後総貯蔵液量を算出するとともに第2のタンクの液消費量を計測し、(送液終了後総貯蔵液量+液消費量)が送液開始前総貯蔵液量に対して規定量以上減少している場合に漏洩有りと判定するものである。
この漏洩検知システムによれば、液使用機器の稼働を停止させることなく、連続的に送液管での液漏洩の有無を検知できる。しかし、第1及び第2のタンクの容量差が大きい場合、自ずと各タンクに設置される液量計の検出精度が異なってくることから、第1のタンクから第2のタンクへの送液に伴う各タンクの液量変化を正確に計測することができず、結果として、正確に漏洩検知を行うことができないことがあった。
実開昭63−25345号公報
本発明が解決しようとする課題は、液使用機器の稼働を停止させることなく、送液管での液漏洩の有無をより正確に検知できる送液管の漏洩検知システムを提供することにある。
本発明の漏洩検知システムは、液体貯蔵タンクから液を吸引して送液するために送液ポンプを備える送液管の漏洩検知システムであって、送液管に接続された圧力センサと、圧力センサからの計測信号を受信する計測制御コンピュータとを備え、計測制御コンピュータが、送液ポンプの動作中に圧力センサから受信した計測信号に基づき送液ポンプ動作中の圧力振動を算出し、この圧力振動のデータに基づいて漏洩の有無を判定するものである。具体的には、圧力振動が規定値レベル以上の場合に漏洩有りと判定することができる。また、漏洩に関係のある特定周波数の圧力振動を検出した場合に漏洩有りと判定することもできる。
このように本発明の漏洩検知システムは、送液ポンプの動作中において送液管内に生じる「圧力振動」を捉えることによって漏洩有無の検知を行う。
この「圧力振動」について説明すると、まず、送液ポンプが動作中の状態では、液体貯蔵タンクから送液ポンプまでの間の送液管は減圧された状態になる。したがって、その送液管に漏洩孔があると、そこから空気が吸い込まれて送液管内に気泡が発生する。さらに、送液管内は減圧されているため僅かな空気の流入でも大きな気泡となる。そして、この気泡が圧力センサ近傍を通過する際に弾けたり分散したりすることで特定の周波数の振動を起こす。すなわち、この圧力振動を捉え、それが規定値レベル以上であれば、漏洩有りと判定できる。
本発明者の研究によると、上述の圧力振動の周波数帯域は数百〜数kHzの範囲に存在し、一般的には200Hz〜5kHzの範囲であり、送液管の大きさや漏洩孔の大きさ、圧力センサまでの距離等により発生する周波数成分は変動する。一方、送液管には、送液ポンプの動作等に伴う振動が発生する。これらの振動は、本発明が捉えようとする上述の圧力振動に対してはノイズとなるので、これらのノイズ成分は除去することが好ましい。すなわち、本発明では、送液ポンプの動作中に圧力センサから受信した計測信号からノイズ成分を除去するフィルター手段を計測制御コンピュータに設け、このノイズ成分除去後の計測信号に基づき送液ポンプ動作中の圧力振動を算出するようにすることが好ましい。
具体的には本発明が捉えようとする圧力振動は、上述のとおり数百〜数kHzのオーダーであるから、フィルター手段によってそれ以外の周波数の振動をノイズとして除去する。また、本発明が捉えようとする圧力振動の周波数は、送液管や送液ポンプの仕様等によって変化するから、これに応じてフィルター手段によって除去するノイズ成分の周波数も変更する。したがって、フィルター手段としては、除去する周波数帯域を変えることができる帯域可変制御付きのフィルター手段を使用することが好ましい。さらに、このフィルター手段が除去する周波数帯域は、計測制御コンピュータへの入力手段によって設定及び変更可能とすることが好ましい。
上述のとおり、本発明の漏洩検知システムでは、送液ポンプの動作中は「圧力振動」を捉えることによって漏洩有無を検知するが、送液ポンプの休止中は送液管内の「圧力変化」を捉えることによって漏洩有無を検知することができる。具体的には、計測制御コンピュータが、送液ポンプの休止中に圧力センサから受信した計測信号に基づき送液ポンプ休止中の圧力変化を算出し、この圧力変化が規定値レベル以上の場合に漏洩有りと判定する。
このように、本発明では、送液ポンプが動作中であるか休止中であるかによって、漏洩有無の判定手法を使い分けるが、送液ポンプが動作中であるか休止中であるかの判定は、送液ポンプからの動作信号に基づき計測制御コンピュータによって行い、その判定結果により、漏洩有無の判定手法を自動的に切り替えるようにすることが好ましい。
ただし、送液ポンプの動作/休止の切替時には、送液ポンプの起動あるいは停止に伴い送液管の圧力が急激に変動し、圧力センサによる計測データに誤差が生じやすい。したがって、この切替時における圧力センサの計測データは、漏洩有無の判定に使用しないことが好ましい。具体的には、計測制御コンピュータが、送液ポンプからの動作信号に基づき送液ポンプの動作/休止の切替時を判定し、この切替時から規定時間経過後に受信した計測信号のみを用いて漏洩有無を判定する。
本発明において、圧力センサは、少なくとも送液ポンプの上流側に1個以上設けることが好ましい。送液ポンプの上流側は上述のとおり送液ポンプの動作により減圧された状態となり、漏洩孔から流入した空気による気泡が成長して上述の「圧力振動」が捉えやすくなるからである。
また、圧力センサを複数設け、複数の圧力センサからの計測データに基づき総合的に漏洩有無を判定することもできる。この場合、圧力センサは、送液ポンプの上流側及び下流側にそれぞれ1個以上設けることが好ましい。送液ポンプの動作中に送液管内の「圧力振動」を捉えるには上述のとおり送液ポンプの上流側の圧力センサが有効であり、また、送液ポンプの休止中の送液管内の「圧力変化」は、送液ポンプの上流側及び下流側の両方の圧力センサによって捉えることでより精度が向上するからである。
本発明によれば、液使用機器の稼働を停止させることなく、送液管での漏洩有無を検知することができる。したがって、液使用機器の稼働停止による損失が皆無となるとともに、ほぼリアルタイムで漏洩有無を検知できるので、安全性が向上する。
また、送液管に接続した圧力センサの計測データに基づき漏洩有無を検知するので、液体貯蔵タンクの容量等に影響されることなく、正確に漏洩有無を検知できる。
さらに、送液ポンプの動作中には「圧力振動」を捉え、送液ポンプの休止中には「圧力変化」を捉えて漏洩有無を検知することができるので、送液ポンプの動作に関わらず常に漏洩有無を検知することができる、
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の漏洩検知システムを適用した液移送システムの全体構成図である。
図1に示す液移送システムは、液を貯蔵する液体貯蔵タンクとしての第1のタンク1と、第1のタンク1からの液を受け入れる第2のタンク2と、第1及び第2のタンク1,2を接続する送液管3とを備え、送液管3の途中に設置された送液ポンプ4の動作によって、第1のタンク1の液が送液管3を経由して第2のタンク2に移送される。
送液ポンプ4の動作信号は計測制御コンピュータ5に入力され、計測制御コンピュータ5はこの動作信号に基づき、送液ポンプ4が動作中であるか休止中であるか、及び送液ポンプ4の動作/休止の切替時を判定する。ここで、送液ポンプ4としては規定の圧力をかけ送液する圧送式のポンプを使用している。
送液管3には、送液ポンプ4の上流側及び下流側にそれぞれ圧力センサ6,7が接続され、この圧力センサ6,7と送液管3との間には電磁弁8,9が設けられている。この圧力センサ6,7からの計測信号は計測制御コンピュータ5に入力され、計測制御コンピュータ5はこの計測信号に基づき送液管3における漏洩有無を判定する。
また、送液管3には、上流側の圧力センサ6よりも上流側であって第1のタンク1の出口付近に逆止弁10が設けられ、下流側の圧力センサ7と送液ポンプ4との間にも逆止弁11が設けられている。したがって、送液ポンプの休止中は、上流側の圧力センサ6によって逆止弁10,11間の送液管3内の圧力変化を監視し、下流側の圧力センサ6によって逆止弁11よりも下流側の送液管3内の圧力変化を監視することになる。
一方、第2のタンク2には、液面センサ12が設置されており、この液面センサ12からの液面レベルデータは液面管理装置13に入力される。液面管理装置13には、最高許容液面レベルと最低許容液面レベルが設定されており、液面管理装置13は、液面センサ12からの液面レベルデータが最低許容液面レベルに達すると送液ポンプ4を起動させ、最高許容液面レベルに達すると送液ポンプ4を停止させる制御を行う。ここで、液面センサ12としては高精度で液面レベルを検出可能な磁歪式センサを使用している。
また、液面管理装置13には、最高許容液面レベルよりも若干低いレベルに最高準備液面レベルが設定され、最低許容液面レベルよりも若干高いレベルに最低準備液面レベルが設定されており、送液ポンプ4の動作により第2のタンク2の液面レベルが上昇し、最高準備液面レベルに到達すると、液面管理装置13はその旨の信号を計測制御コンピュータ5に送信する。これを受けて、計測制御コンピュータ5は電磁弁8,9を閉にする制御を行う。すなわち、第2のタンク2の液面レベルが最高許容液面レベルに到達して送液ポンプ4が停止する前に電磁弁8,9は閉になる。また、第2のタンク2の液消費により第2のタンク2の液面レベルが下降し、最低準備液面レベルに到達すると、液面管理装置13はその旨の信号を計測制御コンピュータ5に送信する。これを受けて、計測制御コンピュータ5は電磁弁8,9を閉にする制御を行う。すなわち、第2のタンク2の液面レベルが最低許容液面レベルに到達して送液ポンプ4が起動する前に電磁弁8,9は閉になる。
このように、送液ポンプ4の起動または停止の前に電磁弁8,9を閉にすることで、送液ポンプ4の起動/停止により生じる水撃作用(ウォーターハンマー)によって圧力センサ6,7が損傷することを防止できる。当然のことながら、一旦閉にされた電磁弁8,9は規定時間が経過すると再び開に戻される。この規定時間は水撃作用(ウォーターハンマー)が収まる時間に応じて設定される。
なお、上述した液面管理装置13の機能は、これを計測制御コンピュータ5に組み込んで、計測制御コンピュータ5によって全てを制御するようにしてもよい。また、電磁弁8,9を閉にする制御は、簡便的には、送液ポンプ4からの動作信号に基づき、送液ポンプ4の起動時及び停止時に行うようにしてもよい。
次に、計測制御コンピュータの構成及び機能について図2のブロック図を参照して説明する。
圧力センサ6,7からの計測信号は、圧力変化を捉えるために、圧力値変換手段5a,5bにて圧力値に変換され、その圧力値は信号選択手段5c,5dに入力される。これと並行して、圧力センサ6,7からの計測信号は、圧力振動を捉えるために、信号増幅手段5e,5fにて増幅され、上述した漏洩による圧力振動(周波数:数百〜数kHz)を的確に捉えるために、フィルター手段5g,5hにてそれ以外の周波数のノイズ(実施例では周波数:200Hz〜5kHz)が除去され、信号選択手段5c,5dに入力される。フィルター手段5g,5hにて除去するノイズの周波数は、入力手段5iからの入力により演算・制御手段5jを介して設定される。
送液ポンプ4からの動作信号は、ポンプ動作状況判定手段5kに入力され、そこで送液ポンプが動作中であるか休止中であるか、また送液ポンプ4の動作/休止の切替時が判定される。ポンプ動作状況判定手段5kによるこれらの判定信号は、信号選択手段5c,5d及び演算・制御手段5jに入力される。
ポンプ動作状況判定手段5kからの判定信号が動作中を示す場合、圧力振動を捉えるために、信号選択手段5c,5dは、フィルター手段5g,5hから入力された信号を演算・制御出力5jに出力する。演算・制御出力5jは、この圧力振動を示す信号に基づき漏洩有無を判定し、その結果を出力手段5lに出力する。
一方、ポンプ動作状況判定手段5kからの判定信号が休止中を示す場合、圧力変化を捉えるために、信号選択手段5c,5dは、圧力値変換手段5a,5bから入力された信号を演算・制御出力5jに出力する。演算・制御出力5jは、この圧力変化を示す信号に基づき漏洩有無を判定し、その結果を出力手段5lに出力する。
出力手段5lは、この漏洩有無の判定結果を、有線、無線、インターネット等の通信手段により管理センター等の所定の場所に送信する。
また、図1で説明した液面管理装置13からの液面レベル信号、すなわち第2のタンク2の液面レベルが最高準備液面レベルまたは最低準備液面レベルに到達した旨を示す信号は、演算・制御出力5jに入力される。これを受けて演算・制御出力5jは、上述のとおり電磁弁8,9を閉にする制御を行う。
図3は、図1の漏洩検知システムによる漏洩検知の手順を示すフロー図である。以下、この図3とともに図1及び2を参照して、その手順を説明する。
漏洩検知がスタートすると、まず、計測制御コンピュータ5は、送液ポンプ4からの動作信号に基づき、ポンプ動作状況判定手段5kにて送液ポンプ4が動作中であるか休止中であるかを判定する。その判定結果は、送液ポンプ4の動作/休止の切替時を示すデータとともに演算・制御手段5jに送られる。
送液ポンプ4が動作中の場合、演算・制御手段5jは、ポンプ動作状況判定手段5kから受信した送液ポンプ4の直近の動作/休止の切替時から、規定時間(実施例では20秒)が経過しているか否かを判定する。直近の動作/休止の切替時から規定時間が経過していない場合、送液ポンプの起動あるいは停止に伴う送液管の圧力変動が収まっていない可能性があるので時間待ちする。
直近の動作/休止の切替時から規定時間経過すると、送液ポンプ4が動作中の場合は、圧力振動を捉えるために、上述のとおり信号選択手段5c,5dは、フィルター手段5g,5hから入力された圧力振動を示す信号を演算・制御出力5jに出力する。演算・制御出力5jは、この圧力振動を示す信号を一定時間(実施例では1秒)間隔で蓄積し、これを解析して、圧力振動が規定値レベル以上(実施例では電圧値1V)であるか否かを判定する。圧力振動が規定値レベル以上の場合、さらにそれが規定時間(実施例では10秒)以上連続しているか否かを判定し、規定時間以上連続している場合に漏洩有りと判定する。
送液ポンプが休止中の場合も、まずは送液ポンプ4の直近の動作/休止の切替時から、規定時間が経過しているか否かを判定する。
直近の動作/休止の切替時から規定時間経過すると、送液ポンプ4が休止中の場合は、圧力変化を捉えるために、上述のとおり信号選択手段5c,5dは、圧力値変換手段5a,5bから入力された信号を演算・制御出力5jに出力する。演算・制御出力5jは、圧力値を示す信号を一定時間(実施例では1分)間隔で蓄積し、これを解析して圧力変化量ΔPを算出する。さらに、演算・制御出力5jは、算出した圧力変化量ΔPが規定値レベル以上であるか否かを判定し、規定値レベル以上の場合に漏洩有りと判定する。
ここで、圧力変化量ΔPが規定値レベル以上であるか否かを判定するにあたって、その既定値レベルは、単純には単一の値とすることができるが、送液管4の管径あるいは断面積に応じて設定することが好ましい。すなわち、同じ圧力変化量ΔPが生じたとしても、送液管4の管径が大きい場合は管径が小さい場合に比べ多量の液が漏洩したことになるので、規定値レベルは管径が大きくなるにしたがって厳しく設定することが好ましい。
最終的には、送液ポンプが動作中の場合、休止中の場合のいずれかにおいて漏洩有りと判定されれば、漏洩有りと判定される。
図4は、本発明の漏洩検知システムを適用した計量機システムの全体構成図である。
図4に示す計量機システムは、液を貯蔵する液体貯蔵タンクとしての第1のタンク21と、第1のタンク21からの液を受け入れる計量機22と、第1のタンク21及び計量機22を接続する送液管23とを備え、計量機22に内蔵された送液ポンプの動作によって、第1のタンク21から送液管23を経由して計量機22に液を吸引し、払い出すように構成されている。
計量機22(送液ポンプ)の動作信号は計測制御コンピュータ24に入力され、計測制御コンピュータ24はこの動作信号に基づき、計量機22が動作中であるか休止中であるか、及び計量機22の動作/休止の切替時を判定する。
送液管23には圧力センサ25が接続され、この圧力センサ25と送液管23との間には電磁弁26が設けられている。この圧力センサ25からの計測信号は計測制御コンピュータ24に入力され、計測制御コンピュータ24はこの計測信号に基づき送液管23における漏洩有無を判定する。電磁弁26は、計量機22(送液ポンプ)の動作信号に基づき、計測制御コンピュータ24によって、計量機22の起動時及び停止時に閉になるように制御される。
また、送液管23には、第1のタンク21の出口付近に逆止弁27が設けられている。
図5は、図4の計量機システムにおける漏洩検知の手順を示すフロー図である。この例では、計量機が動作中の場合にのみ、漏洩検知を行うようにしている。図4に示すような計量器システムでは送液管23が短いため、計量機の休止中に圧力変化を捉えようとしても、精度良く捉えることができないためである。
計量機が動作中の場合は、先の実施例と同様に圧力振動を捉えて漏洩有無を判定する。その手順は、図4に示すとおり、先の実施例(図3)と同様であるので、説明を省略する。
なお、図4の手順は、計測制御コンピュータ24によって実行される。この計測制御コンピュータ24は、先の実施例の計測制御コンピュータ5と同様の構成(図2参照)を備えており、これによって図4の手順を実行することができる。
本発明は、液体貯蔵タンクから送液ポンプによって液を移送する、あらゆる液移送システムにおける送液管の漏洩検知システムとして利用可能である。
本発明の漏洩検知システムを適用した液移送システムの全体構成図である。 図1の漏洩検知システムにおける計測制御コンピュータの構成及び機能を示すブロック図である。 図1の漏洩検知システムによる漏洩検知の手順を示すフロー図である。 本発明の漏洩検知システムを適用した計量機システムの全体構成図である。 図4の漏洩検知システムによる漏洩検知の手順を示すフロー図である。
符号の説明
1 第1のタンク(液体貯蔵タンク)
2 第2のタンク
3 送液管
4 送液ポンプ
5 計測制御コンピュータ
5a,5b 圧力値変換手段
5c,5d 信号選択手段
5e,5f 信号増幅手段
5g,5h フィルター手段
5i 入力手段
5j 演算・制御手段
5k ポンプ動作状況判定手段
5l 出力手段
6,7 圧力センサ
8,9 電磁弁
10,11 逆止弁
12 液面センサ
13 液面管理装置
21 第1のタンク(液体貯蔵タンク)
22 計量機
23 送液管
24 計測制御コンピュータ
25 圧力センサ
26 電磁弁
27 逆止弁

Claims (8)

  1. 液体貯蔵タンクから液を吸引して送液するために送液ポンプを備える送液管の漏洩検知システムであって、
    送液管に接続された圧力センサと、圧力センサからの計測信号を受信する計測制御コンピュータとを備え、
    計測制御コンピュータが、送液ポンプの動作中に圧力センサから受信した計測信号に基づき送液ポンプ動作中の圧力振動を算出し、この圧力振動のデータに基づいて漏洩の有無を判定する送液管の漏洩検知システム。
  2. 圧力振動が規定値レベル以上の場合に漏洩有りと判定する請求項1に記載の送液管の漏洩検知システム。
  3. 計測制御コンピュータが、送液ポンプの動作中に圧力センサから受信した計測信号からノイズを除去するフィルター手段を備え、このノイズ除去後の計測信号に基づき送液ポンプ動作中の圧力振動を算出する請求項1または請求項2に記載の送液管の漏洩検知システム。
  4. 計測制御コンピュータが、送液ポンプの休止中に圧力センサから受信した計測信号に基づき送液ポンプ休止中の圧力変化を算出し、この圧力変化が規定値レベル以上の場合に漏洩有りと判定する請求項1に記載の送液管の漏洩検知システム。
  5. 計測制御コンピュータが、送液ポンプからの動作信号に基づき送液ポンプが動作中であるか休止中であるかを判定し、
    送液ポンプが動作中の場合は、圧力センサから受信した計測信号に基づき送液ポンプ動作中の圧力振動を算出し、この圧力振動が規定値レベル以上の場合に漏洩有りと判定し、
    送液ポンプが休止中の場合は、圧力センサから受信した計測信号に基づき送液ポンプ休止中の圧力変化を算出し、この圧力変化が規定値レベル以上の場合に漏洩有りと判定する請求項1に記載の送液管の漏洩検知システム。
  6. 計測制御コンピュータが、送液ポンプからの動作信号に基づき送液ポンプの動作/休止の切替時を判定し、この切替時から規定時間経過後に受信した計測信号のみを用いて漏洩有無を判定する請求項1から請求項5のいずれかに記載の送液管の漏洩検知システム。
  7. 圧力センサが、少なくとも送液ポンプの上流側に1個以上設けられた請求項1から請求項6のいずれかに記載の送液管の漏洩検知システム。
  8. 圧力センサが、送液ポンプの上流側及び下流側にそれぞれ1個以上設けられた請求項1から請求項6のいずれかに記載の送液管の漏洩検知システム。
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