JP2016095265A - Leakage detection method and leakage detection device - Google Patents

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純一郎 又賀
Junichiro Mataga
純一郎 又賀
裕文 井上
Hirofumi Inoue
裕文 井上
鈴木 尚文
Takafumi Suzuki
尚文 鈴木
宗一朗 高田
Soichiro Takata
宗一朗 高田
信夫 金子
Nobuo Kaneko
信夫 金子
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a leakage detection method and a leakage detection device that are capable of easily responding to a change of a detection object, a change in vibration propagated through a pipe, and the like, and of highly accurately detecting leakage.SOLUTION: The leakage detection method for a pipe uses a housing including an internal space whose natural frequency is adjusted, and a detection unit arranged in the internal space of the housing. In the leakage detection method: the natural frequency of the internal space is adjusted so as to resonate with vibration generated in a pipe when a fluid leaks from the pipe; the natural frequency generated in the internal space is detected and vibration information is outputted using the detection unit; and it is determined, based on the outputted vibration information, whether or not the fluid leaks from the pipe.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、漏洩検知方法および漏洩検知装置に関する。   The present invention relates to a leak detection method and a leak detection device.

現代社会では、上下水道網や、ガス、石油などの高圧化学パイプライン、高速鉄道、長大橋、超高層建築、大型旅客機、自動車などの設備が構築され、豊かな社会の基盤となっている。これらが、予期せぬ震災などの自然災害や、寿命劣化によって損壊し重大事故に至れば、社会への影響は多大であり、経済的損失は大きい。設備に用いられる部材は、使用時間に応じて損傷、摩耗、ガタツキなどの劣化が進み、やがて損壊などの機能不全に至る。そのため、設備の安心、安全を確保するために、科学、工学、社会学などの学術的領域を超えた技術開発に多大な努力が払われている。なかでも、低コストかつ操作が簡便な検査技術である非破壊検査技術の発展は、設備の劣化や損壊による重大事故の防止を図るうえで、重要になっている。非破壊検査技術を用いた検査法は、上下水道網における漏水や、ガス管のガス漏れなどの各種配管の漏洩検知によく用いられる。   In modern society, facilities such as water and sewage networks, high-pressure chemical pipelines such as gas and oil, high-speed railways, long-span bridges, skyscrapers, large passenger planes, and automobiles have been built and have become the foundation of a prosperous society. If these are damaged by natural disasters such as an unexpected earthquake disaster or a lifespan deterioration resulting in a serious accident, the impact on society will be great, and the economic loss will be great. The members used in the equipment are deteriorated such as damage, wear, rattling and the like according to the use time, and eventually become malfunctions such as damage. For this reason, great efforts are being made to develop technologies that transcend academic fields such as science, engineering, and sociology in order to ensure the safety and security of facilities. In particular, the development of non-destructive inspection technology, which is a low-cost and easy-to-operate inspection technology, has become important in order to prevent serious accidents due to equipment deterioration and damage. Inspection methods using non-destructive inspection techniques are often used to detect leaks in various pipes such as water leaks in water and sewer networks and gas leaks in gas pipes.

この非破壊検査法は、配管や配管と接する箇所(例えば、配管が埋設されている箇所)に近い地表面およびマンホールなどに振動センサを設置し、この振動センサに伝搬する振動の中から、配管埋設時に見られなかった振動(配管の漏洩に起因する振動)を検知することで、配管の漏洩を検出する検査法である。この非破壊検査法については、これまで、その検査精度を向上させる技術が種々提案されている。   This non-destructive inspection method installs vibration sensors on the ground surface and manholes near pipes and places that come into contact with pipes (for example, places where pipes are buried), and from the vibration that propagates to this vibration sensor, pipes This inspection method detects pipe leaks by detecting vibrations (vibrations caused by pipe leaks) that were not seen during burial. Various techniques for improving the inspection accuracy of the nondestructive inspection method have been proposed so far.

例えば、特許文献1には、漏水を検知する漏洩音検出装置において、その検出部と台座部とを軟性材料よりなるメカニカル共振部材を介して連結させ、外来雑音の削除と、低周波数成分における感度を増大させることで、漏水探知の効率化を実現する技術が記載されている。   For example, in Patent Document 1, in a leakage sound detection device that detects water leakage, the detection unit and a pedestal unit are connected via a mechanical resonance member made of a soft material to eliminate extraneous noise and to reduce sensitivity in low-frequency components. A technique for realizing the efficiency of water leakage detection by increasing the value is described.

特開平6−281530号公報JP-A-6-281530

上記特許文献1の漏洩音検出装置は、検出部と台座部とを軟性材料よりなるメカニカル共振部材を介して連結させることで、検知対象の振動の低周波数成分における感度を増大させる。そのため、検知対象を変更する場合や、配管を伝搬する伝搬音のスペクトラムが変化した場合には、その変更や変化に応じてメカニカル共振部材を再選定し、現行の漏洩音検出装置のメカニカル共振部材と付け替える、若しくは、再選定したメカニカル共振部材を採用した漏洩検出装置と、現行の漏洩検知装置とを置き換える必要がある。   The leakage sound detection apparatus of Patent Document 1 increases the sensitivity in the low-frequency component of the vibration to be detected by connecting the detection unit and the pedestal unit via a mechanical resonance member made of a soft material. Therefore, when the detection target is changed or when the spectrum of the propagation sound propagating through the pipe changes, the mechanical resonance member is selected again according to the change or change, and the mechanical resonance member of the current leakage sound detection device It is necessary to replace the leak detection device using the mechanical resonance member selected again or the current leak detection device.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、検知対象の変更や、配管を伝搬する振動の変化などに容易に対応することができ、かつ高い精度で漏洩検知を行うことができる漏洩検知方法および漏洩検知装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can easily detect a change in a detection target, a change in vibration propagating through a pipe, and the like, and can perform leak detection with high accuracy. It is an object to provide a method and a leak detection device.

上記目的を達成するために本発明に係る漏洩検知装置は、内部に流体が流れる配管の漏洩検知装置であって、前記流体が漏洩している時に前記配管において発生する振動に共鳴するように内部空間の固有振動数が調整された筐体と、前記筐体の内部空間内に配置され、前記漏洩時に配管において発生する振動および前記内部空間において発生した固有振動を検知して振動情報を出力する検知部と、前記出力された振動情報に基づいて前記配管から流体が漏洩しているか否かを判定する判定部と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a leak detection apparatus according to the present invention is a leak detection apparatus for a pipe through which a fluid flows, and is internally resonated with vibration generated in the pipe when the fluid is leaking. A housing with the natural frequency of the space adjusted, and an internal space of the housing, which detects vibration generated in the pipe at the time of leakage and natural vibration generated in the internal space, and outputs vibration information A detection unit and a determination unit that determines whether or not fluid leaks from the pipe based on the output vibration information.

上記目的を達成するために本発明に係る漏洩検知装置における漏洩検知方法は、内部空間の固有振動数が調整された筐体および前記筐体の内部空間内に配置された検知部を用いた配管の漏洩検知方法であって、前記内部空間の固有振動数を、配管から流体が漏洩している時に前記配管において発生する振動に共鳴するように調整し、前記検知部を用いて、前記内部空間において発生した固有振動を検知して振動情報を出力し、前記出力された振動情報に基づいて前記配管から流体が漏洩しているか否かを判定することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a leak detection method in a leak detection apparatus according to the present invention includes a casing in which a natural frequency of an internal space is adjusted, and a pipe using a detection unit disposed in the internal space of the casing. The natural frequency of the internal space is adjusted so as to resonate with vibration generated in the pipe when a fluid leaks from the pipe, and the internal space is detected using the detection unit. It detects the natural vibration generated in step 1, outputs vibration information, and determines whether or not fluid is leaking from the pipe based on the output vibration information.

本発明によれば、検知対象の変更や配管を伝搬する振動の変化などに容易に対応することができ、かつ高い精度で漏洩検知を行うことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can respond easily to the change of the detection target, the change of the vibration which propagates piping, etc., and can perform leak detection with high precision.

本発明の第1の実施形態に係る漏洩検知装置100の構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the leak detection apparatus 100 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る漏洩検知装置100をインフラ設備へ設置した状態の一例である。It is an example of the state which installed the leak detection apparatus 100 which concerns on the 1st Embodiment of this invention in infrastructure equipment. 本発明の第1の実施形態に係る周波数調整レバー104による共鳴機構103の内部空間の高さ調整の一例である。It is an example of height adjustment of the internal space of the resonance mechanism 103 by the frequency adjustment lever 104 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る漏洩検知装置100の各構成部の設置および設定工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the installation of each component of the leak detection apparatus 100 which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and a setting process. 本発明の第1の実施形態に係る漏洩検知装置100の漏洩検知工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the leak detection process of the leak detection apparatus 100 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る漏洩検知装置100をインフラ設備へ設置した状態の一例である。It is an example of the state which installed the leak detection apparatus 100 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention in infrastructure facilities. 本発明の第3の実施形態に係る漏洩検知装置300の構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the leak detection apparatus 300 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る漏洩検知装置300の漏洩検知工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the leak detection process of the leak detection apparatus 300 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 検証実験における比較手法の構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the comparison method in verification experiment. 検証実験における本発明手法の構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the method of this invention in a verification experiment. 検証実験における比較手法および本発明手法の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the comparison method in this verification experiment, and the method of this invention.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態に係る漏洩検知装置100の構成図を図1に、漏洩検知装置100をインフラ設備に設置したときの設置図を図2に示す。ここでいうインフラ設備とは、ガスや石油などの高圧化学パイプライン、上下水道網などのことである。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows a configuration diagram of a leak detection apparatus 100 according to the present embodiment, and FIG. 2 shows an installation diagram when the leak detection apparatus 100 is installed in an infrastructure facility. The infrastructure facilities here are high-pressure chemical pipelines such as gas and oil, and water and sewage networks.

図1に示すように、本実施形態に係る漏洩検知装置100は、検知部101と、構造物102と、共鳴機構103と、周波数調整レバー104と、算出部105と、有線106と、を備える。また、図2に示すように、本実施形態に係る漏洩検知装置100は、流体108が中を流動する配管107に配置され、配管107に漏洩孔109が空いた場合にこれを検知する。   As shown in FIG. 1, the leak detection apparatus 100 according to the present embodiment includes a detection unit 101, a structure 102, a resonance mechanism 103, a frequency adjustment lever 104, a calculation unit 105, and a wire 106. . As shown in FIG. 2, the leak detection device 100 according to the present embodiment detects a case where the fluid 108 is disposed in a pipe 107 through which the fluid 108 flows and a leak hole 109 is formed in the pipe 107.

検知部101は、配管107または流体108の状態に起因し発生した振動を、構造物102を介して検知する。そして、検知した振動が共鳴機構103内に発生する後述する音波によって加振されると、それを電気信号に変換し振動情報として、有線106を通じて算出部105に出力する。なお、検知部101には、圧電型加速度センサ、動電型加速度センサ、静電容量型加速度センサ、光学式速度センサ、動ひずみセンサなどが用いられる。   The detection unit 101 detects vibration generated due to the state of the pipe 107 or the fluid 108 via the structure 102. Then, when the detected vibration is vibrated by a sound wave, which will be described later, generated in the resonance mechanism 103, it is converted into an electrical signal and output to the calculation unit 105 through the wire 106 as vibration information. For the detection unit 101, a piezoelectric acceleration sensor, an electrodynamic acceleration sensor, a capacitance acceleration sensor, an optical speed sensor, a dynamic strain sensor, or the like is used.

構造物102は、配管107に付設するように設置され、配管107または流体108の状態に起因し発生した振動が配管107から伝搬してくると、固有の振動数で定常振動し、その振動を検知部101に伝える。また、構造物102は上記のように固有の振動数で定常振動する際、自身の周囲の媒質を振動させ、共鳴機構103の内部に音波を発生させる。なお、本実施形態では、構造物102が振動させる周囲の媒質は空気である。   The structure 102 is installed to be attached to the pipe 107. When vibration generated due to the state of the pipe 107 or the fluid 108 propagates from the pipe 107, the structure 102 steadily vibrates at a specific frequency, and the vibration is reduced. Tell the detection unit 101. Further, when the structure 102 constantly vibrates at a specific frequency as described above, the structure 102 vibrates the surrounding medium and generates sound waves inside the resonance mechanism 103. In the present embodiment, the surrounding medium that the structure 102 vibrates is air.

共鳴機構103は、検知部101を囲うように設置され、構造物102の振動によって機構内に音波が発生した場合、その音波を共鳴、増幅させる。これは、共鳴機構103の共鳴周波数が、周波数調整レバー104によって後述する漏洩振動帯域と一致されているためである。共鳴機構103は、上記増幅された音波を機構内の媒質を通じて検知部101に伝搬し、検知部101が検知した振動を加振する。なお、本実施形態では、共鳴機構103の機構内の媒質は空気である。   The resonance mechanism 103 is installed so as to surround the detection unit 101. When a sound wave is generated in the mechanism due to vibration of the structure 102, the sound wave is resonated and amplified. This is because the resonance frequency of the resonance mechanism 103 is matched with a leakage vibration band described later by the frequency adjustment lever 104. The resonance mechanism 103 propagates the amplified sound wave to the detection unit 101 through the medium in the mechanism, and vibrates the vibration detected by the detection unit 101. In the present embodiment, the medium in the resonance mechanism 103 is air.

周波数調整レバー104は、図3に示すように共鳴機構103の内部空間の高さを調整し、共鳴機構103の共鳴周波数と、後述する算出部105で算出した漏洩振動帯域とを一致させる。上記のように共鳴機構103の内部空間の高さを調整し、共鳴機構103の共鳴周波数を漏洩振動帯域と一致させることで、構造物102の振動によって共鳴機構103内に生じる音波は共鳴、増幅される。なお、共鳴機構103の内部空間の高さ調整に関する詳細な説明は後述する。   The frequency adjustment lever 104 adjusts the height of the internal space of the resonance mechanism 103 as shown in FIG. 3 so that the resonance frequency of the resonance mechanism 103 coincides with the leaky vibration band calculated by the calculation unit 105 described later. By adjusting the height of the internal space of the resonance mechanism 103 and matching the resonance frequency of the resonance mechanism 103 with the leakage vibration band as described above, sound waves generated in the resonance mechanism 103 due to vibration of the structure 102 are resonated and amplified. Is done. A detailed description of the height adjustment of the internal space of the resonance mechanism 103 will be described later.

算出部105は、検知部101と有線106を介して接続され、検知部101から出力された振動情報を周波数変換し解析することで、配管107からの流体108の漏洩を検出する。流体108が配管107から漏洩している場合、流体108が配管107から漏洩してない正常時に比べ、構造物102の固有振動数に対応する特定範囲の振動周波数成分が、大きな振幅を示す。算出部105は、この特性を利用して配管107での流体108の漏洩を検出する。また、算出部105は、共鳴機構103の内部空間の高さの調整のため、配管107を伝搬する振動に基づき漏洩振動帯域を算出する。具体的には、疑似的に漏洩を起こし、検知部101に振動を検知させ、この検知した振動の時間波形を周波数変換し周波数スペクトルを求め、求めた周波数スペクトルに基づき算出する。なお、漏洩振動帯域は、構造物102の口径、材質、構造から算出することも、実験的に算出することも可能である。   The calculation unit 105 is connected to the detection unit 101 via the wire 106 and detects the leakage of the fluid 108 from the pipe 107 by frequency-converting and analyzing the vibration information output from the detection unit 101. When the fluid 108 leaks from the pipe 107, the vibration frequency component in a specific range corresponding to the natural frequency of the structure 102 exhibits a larger amplitude than when the fluid 108 does not leak from the pipe 107 in a normal state. The calculation unit 105 detects leakage of the fluid 108 in the pipe 107 using this characteristic. Further, the calculation unit 105 calculates a leakage vibration band based on the vibration propagating through the pipe 107 in order to adjust the height of the internal space of the resonance mechanism 103. Specifically, a leak is caused in a pseudo manner, the detection unit 101 detects vibration, the time waveform of the detected vibration is subjected to frequency conversion, a frequency spectrum is obtained, and calculation is performed based on the obtained frequency spectrum. Note that the leakage vibration band can be calculated from the diameter, material, and structure of the structure 102 or experimentally.

有線106は、検知部101と算出部105を接続させる通信ケーブルであって、検出部11から出力された振動情報を算出部105に伝搬する。   The wire 106 is a communication cable that connects the detection unit 101 and the calculation unit 105, and propagates vibration information output from the detection unit 11 to the calculation unit 105.

配管107は、流体108を輸送するものであって、自身または流体108の状態に起因した振動が発生した場合、その振動が構造物102に伝搬するための媒質としての役割を担う。なお、配管107は、地中や建築物の壁、柱に埋設されていても、建築物の屋根裏や地下に設置されていてもよい。   The pipe 107 transports the fluid 108 and plays a role as a medium for propagating the vibration to the structure 102 when vibration caused by itself or the state of the fluid 108 occurs. The pipe 107 may be embedded in the ground, a wall of a building, or a pillar, or may be installed in the attic or underground of the building.

流体108は、配管107の中を流れるガスや石油、水といった流体である。   The fluid 108 is a fluid such as gas, oil, or water that flows in the pipe 107.

漏洩孔109は、配管107に生じる穴や亀裂であって、配管107から流体108を漏洩させる。   The leak hole 109 is a hole or crack generated in the pipe 107 and causes the fluid 108 to leak from the pipe 107.

次に、図4を参照しながら、本実施形態に係る漏洩検知装置100の各構成部の設置および設定工程について説明する。なお、この工程は、漏洩検知装置100が漏洩検知を開始する前に行われる。   Next, the installation and setting process of each component of the leakage detection apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This step is performed before the leak detection device 100 starts leak detection.

検知部101は、配管107または流体108の状態に起因し発生した振動を検知できるように、構造物102及び/又は配管107に任意の数だけ設置される(S101)。なお、検知部101の設置には、磁石や専門治具、接着剤などを用いることが考えられるが、その方法は特に限定されない。また、検知部101は、設置箇所に常設され常時振動を検知してもよいし、所定期間設置され間欠的に振動を検知してもよい。   An arbitrary number of detectors 101 are installed in the structure 102 and / or the pipe 107 so as to detect vibrations caused by the state of the pipe 107 or the fluid 108 (S101). In addition, although installation of the detection part 101 can consider using a magnet, a special jig | tool, an adhesive agent, etc., the method is not specifically limited. Moreover, the detection part 101 may be permanently installed in the installation location, and may always detect a vibration, or it may be installed for a predetermined period and may detect a vibration intermittently.

共鳴機構103は、検知部101を囲うように設置される(S102)。なお、共鳴機構103は、検知部101の周囲を密閉するように設置されるのが好ましい。密閉するためには、共鳴機構103に合わせた専用の治具等を用いることが考えられるが、その方法は特に限定されない。また、共鳴機構103の形状は立方体もしくは円柱が好ましいが、特に限定されない。   The resonance mechanism 103 is installed so as to surround the detection unit 101 (S102). The resonance mechanism 103 is preferably installed so as to seal the periphery of the detection unit 101. In order to seal, it is conceivable to use a dedicated jig or the like adapted to the resonance mechanism 103, but the method is not particularly limited. The shape of the resonance mechanism 103 is preferably a cube or a cylinder, but is not particularly limited.

算出部105は、検知部101と接続され、共鳴機構103の内部空間の高さの調整のため、配管107を伝搬する振動に基づき漏洩振動帯域を算出する(S103)。具体的には、疑似的に漏洩を起こし、検知部101に振動を検知させ、この検知した振動の時間波形をフーリエ変換等で周波数変換することで周波数スペクトルを求め、求めた周波数スペクトルに基づき算出する。   The calculation unit 105 is connected to the detection unit 101 and calculates a leakage vibration band based on the vibration propagating through the pipe 107 in order to adjust the height of the internal space of the resonance mechanism 103 (S103). Specifically, a pseudo leak occurs, the detection unit 101 detects vibration, and a frequency spectrum is obtained by frequency-transforming the detected time waveform of the vibration by Fourier transform or the like, and is calculated based on the obtained frequency spectrum. To do.

周波数調整レバー104は、構造物102の振動によって共鳴機構103内に発生する音波を増幅させるため、共鳴機構103の共鳴周波数が漏洩振動帯域と一致するように、共鳴機構103の高さを調整する(S104)。ここで、S104についてc=fλの式に基づいて考える。cは空気中の音速であり約340m/sの定数であるため、共鳴機構103の内部空間の高さを変更し、共鳴機構103の高さ方向の波長を制御することで、共鳴機構103の共鳴周波数fと漏洩振動帯域とを一致させることができる。   Since the frequency adjustment lever 104 amplifies the sound wave generated in the resonance mechanism 103 due to the vibration of the structure 102, the height of the resonance mechanism 103 is adjusted so that the resonance frequency of the resonance mechanism 103 matches the leakage vibration band. (S104). Here, S104 is considered based on the equation c = fλ. Since c is the speed of sound in the air and is a constant of about 340 m / s, by changing the height of the internal space of the resonance mechanism 103 and controlling the wavelength in the height direction of the resonance mechanism 103, The resonance frequency f and the leakage vibration band can be matched.

S104が終了した時点で、漏洩検知装置100は、漏洩検知を行うための事前準備が完了する。なお、漏洩の検知を行う際には、外部からの外乱振動の影響を防止するために、例えば、マンホールの蓋を閉じる等の工夫を行うことが好ましい。   When S104 ends, the leak detection apparatus 100 completes preparations for performing leak detection. In detecting leakage, it is preferable to devise measures such as closing a manhole cover in order to prevent the influence of external disturbance vibration.

次に、図5を参照しながら、本実施形態に係る漏洩検知装置100の漏洩検知の動作例を説明する。   Next, an operation example of leakage detection of the leakage detection device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

構造物102は、配管107から振動が伝搬してくると、固有の振動数で定常振動し、振動を検知部101に伝える。また、構造物102は上記のように固有の振動数で定常振動する際、自身の周囲の媒質を振動させ、共鳴機構103内に音波を発生させる(S201)。   When vibration propagates from the pipe 107, the structure 102 steadily vibrates at a specific frequency and transmits the vibration to the detection unit 101. Further, when the structure 102 constantly vibrates at a unique frequency as described above, the structure 102 vibrates the surrounding medium and generates a sound wave in the resonance mechanism 103 (S201).

S201で共鳴機構103内に発生した音波は、自身の周波数と共鳴機構103の共鳴周波数が一致するため共鳴し、増幅される(S202)。   The sound wave generated in the resonance mechanism 103 in S201 is resonated and amplified because its own frequency matches the resonance frequency of the resonance mechanism 103 (S202).

S202で増幅された音波は、共鳴機構103内の媒質を介して検知部101に伝搬され、検知部101が検知した振動を加振する(S203)。   The sound wave amplified in S202 is propagated to the detection unit 101 via the medium in the resonance mechanism 103, and vibrates the vibration detected by the detection unit 101 (S203).

検知部101は、S203において、検知した振動が加振されると、それを電気信号に変換し振動情報として、有線106を介して算出部105に出力する(S204)。   When the vibration detected in S203 is vibrated, the detection unit 101 converts the vibration into an electrical signal and outputs the signal as vibration information to the calculation unit 105 via the wire 106 (S204).

算出部105は、検知部101から出力された振動情報を周波数変換し解析することで、流体108が配管107で漏洩しているか否かを判定する(S205)。   The calculation unit 105 determines whether or not the fluid 108 is leaking through the pipe 107 by performing frequency conversion and analysis on the vibration information output from the detection unit 101 (S205).

以上のように、本発明に係る漏洩検知装置100は、周波数調整レバー104によって共鳴機構103の共振周波数を、漏洩振動帯域と一致するように調整する。そして、検知部101を囲むように上記共振周波数を調整した共鳴機構103を設置することで、検知部101が検知する振動を加振する。   As described above, the leak detection apparatus 100 according to the present invention adjusts the resonance frequency of the resonance mechanism 103 with the frequency adjustment lever 104 so as to coincide with the leak vibration band. And the vibration which the detection part 101 detects is vibrated by installing the resonance mechanism 103 which adjusted the said resonance frequency so that the detection part 101 may be enclosed.

従って、本発明の第1の実施形態によれば、周波数調整レバー104によって共鳴機構103の共振周波数を容易に調整することができるため、検知対象の変更や伝搬振動の変化などに容易に対応することが可能になる。   Therefore, according to the first embodiment of the present invention, since the resonance frequency of the resonance mechanism 103 can be easily adjusted by the frequency adjustment lever 104, it can easily cope with a change in detection target, a change in propagation vibration, and the like. It becomes possible.

また、本発明の第1の実施形態によれば、漏洩周波数帯域と一致するように共鳴周波数が調整された共鳴機構14が、検知部101を囲うように設置されるため、漏洩が微量であることや漏洩の発生場所が遠方であることなどが原因で、検知部101に伝搬する振動が微小な場合であっても、検知部101が検知する振動が加振されるので、高い精度で漏洩の検知を行うことが可能になる。   In addition, according to the first embodiment of the present invention, the resonance mechanism 14 whose resonance frequency is adjusted so as to coincide with the leakage frequency band is installed so as to surround the detection unit 101, so that the amount of leakage is very small. Even if the vibration propagating to the detection unit 101 is very small due to the fact that the location of the leak is far away or the like, the vibration detected by the detection unit 101 is vibrated, so the leakage can be performed with high accuracy. Can be detected.

なお、本実施形態における漏洩検知装置100では、周波数調整レバー104によってその内部空間の高さを変えられる共鳴機構103を用いたが、これに限定されない。例えば、高さの異なる共鳴機構を複数用意し、伝搬される振動に合わせて、適宜変更することも可能である。   In the leak detection device 100 according to the present embodiment, the resonance mechanism 103 that can change the height of the internal space by the frequency adjustment lever 104 is used. However, the present invention is not limited to this. For example, it is possible to prepare a plurality of resonance mechanisms having different heights and appropriately change them in accordance with the propagated vibration.

また、本実施形態における共鳴機構103において、その固有振動数と振動周波数帯域が一致し、共鳴機構103自身が共振することで、検知部101が検知する振動にノイズ等が乗ってしまう場合がある。その場合、共鳴機構103の固有振動数が既知であれば、後段処理によりノイズ等を除去することが可能である。   Further, in the resonance mechanism 103 in the present embodiment, the natural frequency and the vibration frequency band coincide with each other, and the resonance mechanism 103 itself resonates, so that noise or the like may be added to the vibration detected by the detection unit 101. . In that case, if the natural frequency of the resonance mechanism 103 is known, noise or the like can be removed by subsequent processing.

また、本実施形態における周波数調整レバー104は、共鳴機構103の高さを変化させ、共鳴機構103の共鳴周波数を調整したが、これに限定されない。例えば、共鳴機構103の横幅を変化させ、共鳴周波数を調整してもよい。   Moreover, although the frequency adjustment lever 104 in this embodiment changed the height of the resonance mechanism 103 and adjusted the resonance frequency of the resonance mechanism 103, it is not limited to this. For example, the resonance frequency may be adjusted by changing the lateral width of the resonance mechanism 103.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態に係る漏洩検知装置100をインフラ設備に設置したときの設置図を図6に示す。本実施形態の構成は、漏洩検知装置100において、周波数調整レバー104の代わりに媒質注入口201を共鳴機構103の上部に取り付ける以外、上記第1の実施形態の構成と同じである。なお、上記第1の実施形態と同一の構成および機能を有する部分については、説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows an installation diagram when the leak detection apparatus 100 according to the present embodiment is installed in infrastructure equipment. The configuration of the present embodiment is the same as the configuration of the first embodiment except that in the leak detection apparatus 100, the medium injection port 201 is attached to the upper part of the resonance mechanism 103 instead of the frequency adjustment lever 104. Note that description of portions having the same configurations and functions as those of the first embodiment is omitted.

媒質注入口201は、共鳴機構103の上部に設けられ、共鳴機構103の内部に媒質を注入するために用いられる。注入する媒質は、酸素や水素、窒素などの気体であっても良いし、水や塩化ナトリウム水溶液などの液体であっても良い。   The medium injection port 201 is provided in the upper part of the resonance mechanism 103 and is used for injecting a medium into the resonance mechanism 103. The medium to be injected may be a gas such as oxygen, hydrogen or nitrogen, or a liquid such as water or an aqueous sodium chloride solution.

上記のように媒質注入口201を設け、共鳴機構103内の媒質を変更できるようにしたことで、共鳴機構103内で発生する音波の周波数を調整することが可能になる。c=fλの式に基づいて考えると、共鳴機構103内に発生する音波の波長λは不変であるため、共鳴機構103内の媒質を変更し音速cを変えることで、音波の周波数fを調整可能である。   Since the medium injection port 201 is provided as described above and the medium in the resonance mechanism 103 can be changed, the frequency of the sound wave generated in the resonance mechanism 103 can be adjusted. Considering based on the equation of c = fλ, the wavelength λ of the sound wave generated in the resonance mechanism 103 is invariant. Therefore, the sound wave frequency f is adjusted by changing the sound velocity c by changing the medium in the resonance mechanism 103. Is possible.

以上のように、本発明の第2の実施形態に係る漏洩検知装置100は、共鳴機構103内に発生する音波の周波数が、共鳴機構103の共鳴周波数と一致するように、共鳴機構103内の媒質を変更する。従って、本発明の第2の実施形態によれば、漏洩検知装置100が、共鳴機構103の高さを制御できず、共鳴機構103の共鳴周波数を調整できない場所、例えば狭いマンホール内などに設置された場合であっても、上記第1の実施形態と同様の効果が得られる。   As described above, the leak detection device 100 according to the second embodiment of the present invention has a resonance mechanism 103 in which the frequency of the sound wave generated in the resonance mechanism 103 matches the resonance frequency of the resonance mechanism 103. Change the medium. Therefore, according to the second embodiment of the present invention, the leak detection device 100 is installed in a place where the height of the resonance mechanism 103 cannot be controlled and the resonance frequency of the resonance mechanism 103 cannot be adjusted, for example, in a narrow manhole. Even in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

なお、上記第1の実施形態および第2の実施形態における漏洩検知装置100では、検知部101と算出部105の接続に有線106を用いたが、これに限定されない。例えば、無線を用いて接続させることも可能である。   In addition, in the leak detection apparatus 100 in the first embodiment and the second embodiment, the wire 106 is used to connect the detection unit 101 and the calculation unit 105. However, the present invention is not limited to this. For example, it is possible to connect by wireless.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態に係る漏洩検知装置300の構成図を図7に示す。本実施形態に係る漏洩検知装置300は、図7に示すように、筐体301と、検知部302と、判定部303と、を備える。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 shows a configuration diagram of a leak detection apparatus 300 according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, the leak detection apparatus 300 according to the present embodiment includes a housing 301, a detection unit 302, and a determination unit 303.

筐体301は、流体が漏洩している時に配管において発生する振動に共鳴するように、内部空間の固有振動数が調整された筐体であって、流体が配管から漏洩した際には、配管において発生した振動に共鳴し、振動する(以下、固有振動と記載する。)。   The case 301 is a case in which the natural frequency of the internal space is adjusted so as to resonate with vibration generated in the pipe when the fluid is leaking, and when the fluid leaks from the pipe, Resonates and vibrates (hereinafter referred to as natural vibration).

検知部302は、筐体301の内部空間内に配置され、流体が配管から漏洩している時に配管で発生する振動と、筐体の内部空間で発生した固有振動を検知して、振動情報を出力する。   The detection unit 302 is arranged in the internal space of the housing 301 and detects vibration information generated in the piping when fluid is leaking from the piping and natural vibration generated in the internal space of the housing to obtain vibration information. Output.

判定部303は、検知部302から出力された振動情報に基づいて配管から流体が漏洩しているか否かを判定する。   The determination unit 303 determines whether fluid is leaking from the pipe based on the vibration information output from the detection unit 302.

次に図8を参照しながら、本実施形態に係る漏洩検知装置300の漏洩検知の動作例を説明する。   Next, an operation example of leak detection of the leak detection apparatus 300 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

流体が配管から漏洩すると、筐体301は、自身の内部空間において固有振動が発生する(S301)。   When the fluid leaks from the pipe, the casing 301 generates natural vibrations in its internal space (S301).

検知部302は、流体の漏洩に起因し配管で発生した振動および、S301において筐体の内部空間で発生した固有振動を検知し、振動情報を判定部303に出力する(S302)。   The detection unit 302 detects vibration generated in the piping due to fluid leakage and natural vibration generated in the internal space of the housing in S301, and outputs vibration information to the determination unit 303 (S302).

判定部303は、検出部302から出力された振動情報に基づき、流体が配管から漏洩しているか否かを判定する(S303)。   Based on the vibration information output from the detection unit 302, the determination unit 303 determines whether or not the fluid is leaking from the pipe (S303).

本実施形態に係る漏洩検知装置においては、筐体の内部空間の固有振動数を、流体が漏洩している時に配管に発生する振動に共鳴するように調整することから、検知対象の変更や配管を伝搬する振動の変化などに容易に対応することができる。そして、流体の漏洩が発生した時には、配管で発生する振動に、筐体の固有振動が加振されることから、高い精度で漏洩検知を行うことができる。   In the leak detection device according to the present embodiment, the natural frequency of the internal space of the housing is adjusted so as to resonate with the vibration generated in the pipe when the fluid is leaking. It is possible to easily cope with a change in vibration propagating through the. When a fluid leak occurs, the natural vibration of the casing is added to the vibration generated in the pipe, so that the leak detection can be performed with high accuracy.

なお、上記第1の実施形態と第2の実施形態における漏洩検知装置100及び、第3の実施形態における漏洩検知装置300は、任意のコンピュータのCPU、メモリ、メモリに記憶されたプログラム(漏洩装置10の出荷段階からメモリ内に記憶されているプログラムのほか、CD等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムも含む)、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット、ネットワーク接続用インタフェイスなど、ハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。   The leak detection device 100 in the first embodiment and the second embodiment and the leak detection device 300 in the third embodiment are a CPU, a memory, and a program (leakage device) stored in the memory of an arbitrary computer. In addition to programs stored in memory from 10 shipping stages, including programs downloaded from storage media such as CDs and servers on the Internet), storage units such as hard disks for storing the programs, network connection It is realized by any combination of hardware and software such as an interface. It will be understood by those skilled in the art that there are various modifications to the implementation method and apparatus.

(検証実験)
次に、第1の実施形態(図2)および第2の実施形態(図6)で説明したように、共鳴機構103を検知部101を囲むように設置した場合、漏洩検知装置100の漏洩検知の精度が向上するか否かを検証した検証実験について説明する。
(Verification experiment)
Next, as described in the first embodiment (FIG. 2) and the second embodiment (FIG. 6), when the resonance mechanism 103 is installed so as to surround the detection unit 101, the leak detection of the leak detection device 100 is detected. A verification experiment for verifying whether or not the accuracy of the test is improved will be described.

本検証実験は、具体的には、図9に示すように共鳴機構103を設置しない場合(以下、比較手法とする。)と、図10に示すように共鳴機構103を検知部101を囲むように設置した場合(以下、本発明手法とする。)とにおいて、算出部105で得られる配管107を伝搬する振動の周波数スペクトルを比較することで、本発明の効果を検証する。なお、本発明手法の共鳴機構103の共鳴周波数と、配管107を伝搬する振動の振動周波数帯域は一致している。   Specifically, in this verification experiment, when the resonance mechanism 103 is not installed as shown in FIG. 9 (hereinafter referred to as a comparison method), the resonance mechanism 103 is surrounded by the detection unit 101 as shown in FIG. The effect of the present invention is verified by comparing the frequency spectrum of the vibration propagating through the pipe 107 obtained by the calculation unit 105 in the case where it is installed (hereinafter referred to as the method of the present invention). Note that the resonance frequency of the resonance mechanism 103 according to the present invention and the vibration frequency band of the vibration propagating through the pipe 107 coincide.

また、本検証実験は、単口消火栓に圧電型振動センサ(検知部101に相当)を設置し、配管107には直径1000mmの鋼管を、流体108には水を用い、漏洩孔109は消火栓の設置位置(漏洩検知装置100の設置位置に相当)から100m離れた場所で発生した直径2mmの孔であるという条件下で行った。   In this verification experiment, a piezoelectric vibration sensor (corresponding to the detection unit 101) is installed in a single-mouthed fire hydrant, a steel pipe having a diameter of 1000 mm is used for the pipe 107, water is used for the fluid 108, and the leak hole 109 is a fire hydrant. The test was performed under the condition that the hole had a diameter of 2 mm generated at a location 100 m away from the installation position (corresponding to the installation position of the leak detection device 100).

図11に、上記2つの手法を用いて漏洩検知を行った際の、算出部105で得られた振動の周波数スペクトルを示す。なお、図11中の周波数スペクトル401は比較手法で得られた周波数スペクトル、周波数スペクトル402は本発明手法で得られた周波数スペクトルを表している。   FIG. 11 shows a frequency spectrum of vibration obtained by the calculation unit 105 when leakage detection is performed using the above two methods. Note that the frequency spectrum 401 in FIG. 11 represents the frequency spectrum obtained by the comparison method, and the frequency spectrum 402 represents the frequency spectrum obtained by the method of the present invention.

図11より、本発明手法の方が、比較手法に比べ、振動の周波数スペクトルを効果的に強調し、精度よく漏洩検知を行えることが分かる。   From FIG. 11, it can be seen that the method of the present invention effectively enhances the frequency spectrum of vibration and can detect leakage with higher accuracy than the comparative method.

以上のことから、図2および図6のように、共鳴機構103を検知部101を囲むように設置し、構造物102の振動を加振するような構成とすることで、漏洩検知装置100の漏洩検知の精度を向上することができる。   From the above, as shown in FIGS. 2 and 6, the resonance mechanism 103 is installed so as to surround the detection unit 101, and the structure 102 is configured to vibrate the vibration of the structure 102. The accuracy of leak detection can be improved.

100 漏洩検知装置
101 検知部
102 構造物
103 共鳴機構
104 周波数調整レバー
105 算出部
106 有線
107 配管
108 流体
109 漏洩孔
201 媒質注入口
300 漏洩検知装置
301 筐体
302 検知部
303 判定部
401 比較手法で得られた周波数スペクトル
402 本発明手法で得られた周波数スペクトル
100 Leakage Detection Device 101 Detection Unit 102 Structure 103 Resonance Mechanism 104 Frequency Adjustment Lever 105 Calculation Unit 106 Wired 107 Pipe 108 Fluid 109 Leakage Hole 201 Medium Injection Port 300 Leakage Detection Device 301 Housing 302 Detection Unit 303 Determination Unit 401 By Comparison Method Obtained frequency spectrum 402 Frequency spectrum obtained by the method of the present invention

Claims (5)

内部に流体が流れる配管の漏洩検知装置であって、
前記流体が漏洩している時に前記配管において発生する振動に共鳴するように内部空間の固有振動数が調整された筐体と、
前記筐体の内部空間内に配置され、前記漏洩時に配管において発生する振動および前記内部空間において発生した固有振動を検知して振動情報を出力する検知部と、
前記出力された振動情報に基づいて前記配管から流体が漏洩しているか否かを判定する判定部と、
を備える漏洩検知装置。
A leak detection device for piping in which a fluid flows,
A housing in which the natural frequency of the internal space is adjusted so as to resonate with vibration generated in the pipe when the fluid is leaking;
A detection unit that is arranged in the internal space of the housing and detects vibration generated in the pipe at the time of leakage and natural vibration generated in the internal space, and outputs vibration information;
A determination unit that determines whether or not fluid leaks from the pipe based on the output vibration information;
A leak detection device comprising:
前記配管に付設され、前記配管において流体の漏洩に起因する振動が発生している時に固有振動数で振動数する構造体をさらに備え、
前記筐体の内部空間は、前記構造体の振動に共鳴するように内部空間の固有振動数が調整される、
請求項1に記載の漏洩検知装置。
A structure that is attached to the pipe and that has a natural frequency when vibration due to fluid leakage occurs in the pipe;
The natural frequency of the internal space is adjusted so that the internal space of the housing resonates with the vibration of the structure.
The leak detection device according to claim 1.
前記筐体の内部空間の容積を調整することによって、前記内部空間の固有振動数を前記配管において発生する振動に共鳴するように調整する、請求項1または請求項2に記載の漏洩検知装置。 The leak detection device according to claim 1, wherein the natural frequency of the internal space is adjusted to resonate with vibration generated in the pipe by adjusting a volume of the internal space of the housing. 前記筐体の内部空間内に所定の媒体を充填することによって、前記内部空間の固有振動数を前記配管において発生する振動に共鳴するように調整する、請求項1または2に記載の漏洩検知装置 The leak detection device according to claim 1 or 2, wherein the natural frequency of the internal space is adjusted to resonate with vibration generated in the pipe by filling a predetermined medium in the internal space of the housing. 内部空間の固有振動数が調整された筐体および前記筐体の内部空間内に配置された検知部を用いた配管の漏洩検知方法であって、
前記内部空間の固有振動数を、配管から流体が漏洩している時に前記配管において発生する振動に共鳴するように調整し、
前記検知部を用いて、前記内部空間において発生した固有振動を検知して振動情報を出力し、
前記出力された振動情報に基づいて前記配管から流体が漏洩しているか否かを判定する、漏洩検知方法。
A leak detection method for a pipe using a casing in which the natural frequency of the inner space is adjusted and a detector disposed in the inner space of the casing,
Adjusting the natural frequency of the internal space so as to resonate with vibration generated in the pipe when fluid is leaking from the pipe;
Using the detection unit, the natural vibration generated in the internal space is detected and vibration information is output,
A leakage detection method for determining whether or not fluid is leaking from the pipe based on the output vibration information.
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