JP4868423B2 - 流体媒体を運ぶ加圧されたパイプラインおよび配管システムを恒久的に監視するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、負荷が接続されており、流体媒体を運んでいる加圧された導管および配管システムを、恒久的に監視するための方法であって、所定の時間期間にわたる消費値を明らかにして、システムの状態を推測するために、供給装置と負荷の接続との間の移行点の下流において、種々のモードでの圧力測定が実行される請求項１の冒頭部分に記載の方法に関する。

ＤＥ１０２００４０１６３７８Ａ１は、導管を能動的に監視するための方法および構成を開示している。監視対象の導管が、加圧された流体媒体を運んでおり、負荷が、それぞれの導管または導管システムへと接続されている。

すでに公知の教示によれば、恒久的かつほぼ一定の消費が所定の時間期間にわたって存在するか否かを判断するために、所定のサイクルでの連続的なチェックが、好ましくは供給装置と負荷の接続との間の移行点または移行点の下流の２つのセンサを前提とする差圧の測定の助けによって実行される。恒久的かつほぼ一定の消費が所定の時間期間にわたって存在する場合、例えば漏れなどといった異常な状態の存在が推定され、警報が発せられ、さらには／あるいは下流の導管システムが遮断される。

この構成においては、第１の圧力センサ、電気または油圧によって駆動することができるバルブ、および第２の圧力センサからなる直列接続が、供給装置と負荷の接続との間の移行点または移行点の下流に設けられ、制御用の電子機器が、圧力センサおよびバルブ駆動装置へと接続され、バルブを制御して遮断した後に或る単位時間当たりの圧力低下が認められた場合に、エラー信号をもたらす。

具体的には、ＤＥ１０２００４０１６３７８Ａ１によれば、移行点または移行点の下流に設けられたバルブが、漏れの判断の作業の際に、下流に位置する導管システムを一時的に遮断するために閉鎖される。この状態において、瞬間的に存在する入り口圧力が明らかにされ、保存される。この後で、保存された入り口圧力の値および測定される出口側の圧力に基づき、圧力低下が割り出され、割り出された単位時間当たりの圧力低下が所定の値を超えるか否かについて、チェックが行われ、その結果として、導管システムにおける故障を推定することができる。

水出し動作（ｔａｐｐｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）においては、前記バルブが開かれ、バルブの上流および下流の圧力値の圧力差の変化の取得が実行される。所定の時間期間にわたって圧力差の値がもはや変化しない場合に、上述の動作モード間の切り替わりが実行される。漏れ判定動作と水出し動作との間の切り替わりは、恒久的に行われ、切り替わりは、消費者の水出し点によって引き起こされる明らかにされた圧力変化に依存して生じる。一般に、個々のモード間の切り替わりは、１時間の間に複数回実行される。

例えば庭への散水のため、長時間にわたって媒体を連続的に取り出すように意図された負荷が存在する動作の場合には、体積流量可変要素が使用され、この要素が、負荷依存の通過流量を定期的または確率的に変化させる。

上述の方法の場合において、バルブの停止の動作ならびに入り口圧力の圧力状態の評価は、目的とする性能にとって不利である。この点に関し、方法および関連の構成が、それぞれの導管の構造および特定のバルブに合わせて最適化されなければならず、換言すると、個々の必要に合わせて最適化されなければならない。さらに、使用される圧力センサのインパルス挙動について、厳格な要件が課される。

さらに、下流のプロセッサ支援の圧力評価による公知の圧力差の測定に関して、ＤＥ１９７０６５６４Ａ１が参照され、この場合には、所定の水の流出が超えられたときに遮断指令が発せられ、したがって特段の漏れ検出の動作は存在しない。

ＤＥ１９８１４９０３Ｃ２は、ユーザの消費の傾向および配管における圧力測定に依存した媒体の供給配管の予防的な遮断のための方法を開示している。具体的には、この場合には、遮断段階において遮断されたパイプラインの配管圧力が測定され、通常の消費にとって普通でない導管システムの圧力低下の場合に、故障が知らされる。改善においては、圧力低下だけでなく、通常の程度を超える圧力上昇も評価されるように意図されている。

したがって、この従来技術からの技術的解決策の場合には、通常の使用および消費に当てはまる圧力状態を明らかにすることが必要であり、そのような圧力状態のすべてを、比較用の値として保存しておかなければならない。

したがって、本発明の目的は、負荷が接続されており、流体媒体を運んでいる加圧された導管および配管システムを監視するための上述から発展させた方法であって、実質的に自動較正の様相で実行できるように意図され、最小限の数の圧力センサによって導管システムの状態について所望の有意な説明を保証することができる方法を特定することにある。この方法は、循環を有する冷水配管および温水配管の両者において使用でき、いわゆる微小漏れの検出が可能であるように意図されている。

本発明の目的は、請求項１の定義による方法によって達成され、従属請求項は、少なくとも好都合な改善および発展を表している。

バルブを閉鎖することによって供給が切り離された後に監視対象の導管システムにおいて圧力低下が繰り返し生じるならば、それは故障の性質であるという事実が、本発明によって目的を解決するための手法として利用される。

本発明によれば、電子的に制御できる遮断バルブ（例えば、ソレノイドバルブ）を前記移行点の下流に配置し、流れの方向において前記バルブの下流に位置するただ１つの圧力センサと組み合わせることだけが必要である。この方法そのものは、制御用の電子機器によって実行され、故障の評価および故障の処理が、完全に自動的に、すなわちプログラムによって支援されて実行される。

電流出力を有する圧電圧力センサを、圧力センサとして使用することができ、遮断バルブは、好ましくは手動制御機能付きのソレノイドバルブとして設計される。

追加の温水回路が配管ネットワークに設けられる場合には、バルブ−センサユニットが同様に装備される。

電子的に制御できる遮断バルブを前記移行点の下流に配置し、さらに圧力センサを流れの方向における前記バルブの下流に配置した後で、この方法によって引き起こされるスタートアップのために、まずすべての取り出し点が閉鎖され、結果としてシステムの圧力が高まる。次いで、正確に言うと、遮断バルブが閉鎖され、存在する出口側の圧力低下（該当する場合）が第１の時間期間にわたって測定される。

第１の時間期間の初期および最終の圧力値が、メモリに書き込まれる。

この後で、バルブの開放ならびに最長の不変の流量を有する水の消費の設定および保存が行われ、スタートアップの手順が完了する。この最長の不変の流量を有する水の消費は、例えば、水で浴槽を満たすことに対応することができる。

スタートアップの後で、バルブを第２の時間期間にわたって開くことによって、水出しモードへの移行が行われる。

水出しモードの完了後に、漏れ探索モードへの切り替わりが存在し、正確に言えば、前記第２の時間期間（すなわち、水出しモードに相当する時間期間）が経過した後に、前記バルブを短く閉じ、出口側の圧力を割り出してその値を保存し、前記バルブを閉じる手順の際の圧力低下を計算し、これを所定の固定値と比較することによって、漏れ探索モードへの切り替えが行われる。

この後で、先の比較ステップにおける圧力低下の値のチェック、大きな漏れまたは瞬間的な大きな消費の判断、ならびにエラーバッファへの結果の書き込みが実行される。

この圧力低下の測定が、比較的短い時間期間において繰り返され、この時点において得られた圧力低下の値がエラーバッファ内の値と比較され、変化が見られない場合にエラーバッファが消去される。

このステップの後で、バルブを閉じたまま、拡張漏れ探索モードの第１の段階への移行が行われ、このステップにおける圧力低下が、存在しうるより小さな漏れを判断すべく所定の固定値と比較される。このエラー値は同様にメモリに書き込まれ、短い時間期間において圧力低下の測定が繰り返し実行され、この時点において得られた圧力低下の値がエラー値と比較され、圧力低下の値の超過が見られない場合にエラー値が削除され、値が超えられたと判断される場合に警報が発せられ、その後に水出しモードへの移行が行われる。

エラー値の消去の後で、バルブを閉じたまま、拡張漏れ探索モードの第２の段階が開始される。この場合に、瞬時の出口側の圧力が明らかにされ、出口側の圧力が保存され、現在の圧力値が明らかにされ、前記第１または第２の時間期間よりも長い第３の時間期間にわたって存在する圧力低下（該当する場合）が割り出され、前記明らかにされた出口側の圧力低下と比較され、それが超えられた場合に小さな漏れが存在すると推定される。

次いで、エラー値が保存および報告され、水出しモードへの移行が行われ、あるいは前記圧力低下を超えない場合に、バルブを閉じた状態で休止モードへの移行が行われ、実行中の圧力測定から圧力低下が明らかになった場合または前記第３の時間期間よりも長い時間期間が経過した場合に、休止モードが終了し、続いて水出しモードへの移行が行われる。

本発明によれば、水出しおよび漏れモード、ならびに休止モードの間の恒久的な切り替わりが存在する。

改善において、漏れ探索がエラーメッセージで複数回終了した場合に、合計のエラー値があらかじめ設定された値と比較され、このあらかじめ設定された値を超える場合に、大きな漏れを伴う重大なシステムの故障の存在が推定される。

拡張漏れ探索がエラーメッセージで複数回終了した場合に、合計のエラー値が第２のあらかじめ設定された値と比較され、このあらかじめ設定された値を超える場合に、システムにおけるより小さな漏れの存在が推定される。

適切な仕様に従い、故障の場合にバルブが恒久的に閉じられる。

フィルタユニットまたは圧力制御ユニットの流れの方向における上流にバルブ−センサユニットが配置される場合に、バルブ−センサユニットで、幹線側の圧力過剰を検出することができ、該当する場合には、接続された導管システムを、バルブを閉じることによってこれらの圧力から保護することができる。

追加の温度センサおよびそれらの測定値によって、媒体の温度変化に起因する圧力変動を知ることができ、これらを故障の探索の際に取り除くことができる。

以下で、本発明を、フローチャートを参照しつつ例示的実施形態に基づいてさらに詳しく説明する。

フローチャートは、本発明による方法の種々の動作モードを示しており、センサＢは、冷水配管のセンサを意味するものと理解され、センサＡは、温水配管のセンサを意味している。

スタートアップは、ハードウェアにて実現された測定装置をオンにした後に、ユーザが最初にシステムの漏れ（ｂｌｅｅｄ）を促されることによって実行される。次いで、すべての水取り出し点が閉じられる。次いで、それぞれの導管システムの密封をチェックすることができる。このスタートアップのステップは、システムが漏れを有さない場合にスキップすることができる。

密封をチェックするために、好ましく使用されるソレノイドバルブが閉じられ、固定の時間期間（例えば、１５０秒間）にわたって最小の圧力低下が明らかにされる。最小の圧力低下は、例えば蛇口からの滴りまたはトイレのタンクによって引き起こされる可能性がある。

同様に、温水システムの密封も、この動作点においてチェックされる（当然ながら、そのような温水システムが存在し、センサシステムが設置されている場合のみ）。

温水システムをチェックするために、温水部分のソレノイドバルブが閉じられ、固定の時間期間にわたる圧力低下が明らかにされる。例として、ここでの圧力低下は、循環の中断ゆえの水の冷却に起因しうる。

最後に、例えば浴槽を満たすために、最長の流量を有する水の消費を設定するための促しが実行される。

以下の機能についての説明は、特にそのようでないと述べない限りは、監視対象の導管設備の冷水部分に関する。

設備の温水部分に関する方法によって引き起こされる動作は、拡張漏れ探索モードのパート２およびエラー評価部分においてのみ別個に説明される。他のすべてのモードにおいては、温水バルブが開かれ、圧力センサは、瞬時の圧力を割り出すためだけに機能する。

水出しモードにおいて、バルブは特定の時間期間（例えば、６０秒間）にわたって開かれる。その後、システムは漏れ探索モードへと切り替わる。

漏れ探索モードは、ソレノイドバルブによって水の供給を遮断することによって開始され、瞬時の出口側圧力が保存される。

バルブの閉鎖の最中に、保存された出口側圧力および現時点において測定される出口側圧力によって計算される圧力低下が、固定値（例えば、１５０ｍｂａｒ）と比較される。

この圧力低下が超えられた場合（圧力低下が固定値を超えた場合）、システムに大きな漏れが存在しているか、あるいは、この時点において負荷が取り出し点からの水を必要としている。

得られた結果は、監視対象システムの大きな故障の可能性として、エラーメモリへと書き込まれ、システムは再び水出しモードへと戻る。

しかしながら、所定の短い時間期間（例えば、３秒間）において前記圧力低下が超えられなかった場合（圧力低下が固定値を超えられなかった場合）には、正常な状態であるとの判断がなされ、エラーメモリが消去され、システムは拡張漏れ探索動作のパート１へと移行する。

拡張漏れ探索動作または漏れ探索モードのパート１の場合には、バルブは依然として閉じたままとされ、保存された出口側圧力および現時点において測定される出口側圧力によって計算される圧力低下が、固定値（例えば、１５０ｍｂａｒ）と比較される。

この圧力低下が超えられた場合（圧力低下が固定値を超えた場合）、システムに小さな漏れが存在しているか、あるいは、負荷が取り出し点からの水を必要としている。

得られた結果は、監視対象システムの小さな故障の可能性として、エラーメモリへと書き込まれ、水出しモードへの移行が行われる。

所定の時間期間（例えば、３０秒間）において前記圧力低下が超えられなかった場合（圧力低下が固定値を超えられなかった場合）には、正常な状態であるとの判断がなされ、エラーメモリ状態が消去され、システムは拡張漏れ探索動作のパート２へと移行する。

上述のモードは、後続の測定ステップおよびそれらの評価において、バルブの調節または閉鎖特性ならびに存在しうる流体の乱流を取り除くために使用される。

拡張漏れ探索モードのパート２の場合には、バルブは依然として閉じたままとされ、瞬時の出口側圧力が保存される。

さらに、温水バルブ（存在する場合）が閉じられ、瞬時の出口側圧力が同様に保存される。

たった今測定された出口側圧力および現時点において測定される出口側圧力から計算される圧力低下が、単位時間当たりの最小の圧力低下（スタートアップの際に設定され、正確に言えば冷水部分および温水部分の密封測定の後で設定される）と比較される。

この圧力低下が、正確に言えば冷水部分または温水部分において超えられた場合（圧力低下が、単位時間当たりの最小の圧力低下を超えた場合）、システムに小さな漏れが存在するか、あるいは負荷が水を必要としている。

例えば、−５０ｍｂａｒなど、冷水部分における圧力低下が負である場合、すなわち圧力が増加している場合には、測定はうまく完了しておらず、測定が繰り返される。

認識された結果が、監視対象システムの小さなエラーの可能性として、正確に言えば冷水および温水について別個にエラーメモリへと書き込まれ、システムは再び水出しモードへと戻る。

動作のこの時点において、温水部分について、前記圧力低下が所定の時間期間（例えば、１０秒間）のうちに超えられなかった場合には、温水供給システムは正常であると判断され、温水についてのエラーメモリ状態が消去され、温水バルブが再び開かれる。

冷水部分について、前記圧力低下が所定の時間期間（例えば、１５０秒間）のうちに超えられなかった場合には、状態は正常であると判断され、エラーメモリ状態が消去され、システムは休止モードへと移行する。

休止モードにおいて、バルブは依然として閉じられたままであり、保存された出口側圧力および現時点において測定される出口側圧力から計算される圧力低下が、固定値（例えば、１５０ｍｂａｒ）と比較される。

この圧力低下が超えられた場合（圧力低下が、固定値を超えた場合）、または約３０分の時間期間が過ぎた場合、システムは水出しモードへと移行する。

したがって、評価に関して、水出しモード、種々の漏れ探索モード、および通常の動作の際の休止モードの間で恒久的な切り替わりが存在する。しかしながら、これは、切り替えがきわめて迅速であり、オンおよびオフの際の圧力低下がきわめて小さいため、ユーザにとって知覚することができない。

監視対象のシステムの最新の状態が、エラーメモリにおいて常に入手可能である。

漏れ探索が、エラーの結果にて繰り返し終了し、合計のエラー値が設定値を超える場合、監視対象システム内に大きな故障があると推定することができる。

拡張漏れ探索が、エラーの結果にて繰り返し終了し、合計のエラー値が設定値を超える場合、監視対象システム内に小さな漏れが存在すると推定することができる。

故障の場合には、あらかじめの設定に応じて、冷水用のソレノイドバルブ（おそらくは、温水用のソレノイドバルブも）が恒久的に閉じられ、あるいは警報が出力される。警報メッセージを、電話、テキストメッセージ（ＳＭＳ）、または無線信号によって基地へと送ることができる。

本発明の一実施形態の場合には、バルブ−センサユニットが、導管ネットワークの構成に応じて、フィルタまたは圧力制御ユニットの流れの方向における上流または下流に配置される。システムがフィルタ／コントローラの上流に設置される場合には、幹線側の圧力過剰を検出し、それを閉じることによって導管を保護することができる。

システムがフィルタ／コントローラの下流に設置される場合には、その機能を監視することができ、やはりそれを閉じることによって導管を保護することができる。

拡張漏れ探索モードのパート２における負の圧力差について設置されるカウンタによって、例えば温水処理システムの逆止弁の状態を明らかにすることができる。

水の所望の加熱に関する温水処理システムの故障を、拡張漏れ探索のパート２の温水の場合における密封測定の際に圧力低下が恒久的に小さすぎることによって、例えば１０秒間で温度センサを用いずに検出することができる。なぜならば、流体の温度が低いと、冷却曲線がはるかに平坦になるからである。

本発明による改善において、故障の発生を容易に空間的に限定できるよう、複数のバルブ−センサユニットを導管システムの部分配管に設けることが可能である。

さらに、追加の温度センサによって、流体媒体の大きな温度変化および／または急激な温度変化の場合に、精度を向上させることが可能である。

原理的には、バルブの下流のさまざまな位置に圧力センサを配置することが可能である。また、流体の圧力の測定は、例えば圧力補償容器によって、あるいはシステムに存在する他の手段によって、間接的に行うことができる。当然ながら、システムならびにそのハードウェアおよびソフトウェアに、停電の場合にもメモリの保存や動作の継続を保証する一体型の電流供給を備えることが可能である。

このように、本発明によれば、導管または導管システムを、さまざまな種類の漏れに関して恒久的に監視できるようになる。あるいは、対応するセンサシステムを可動機械として設置することによって、一時的なチェックが可能であり、接続された導管システムが所定の時間期間にわたって分析される。冷水配管および／または温水配管の圧力測定に関して、存在するバルブ（例えば、逆止弁）の機能を、システムソフトウェアの仕様によってチェックすることができる。

さらに、温度センサシステムが存在する場合には、測定された圧力および温度曲線を評価することによって、流体媒体を運んでいる導管システムの熱損失を割り出すことも可能である。最後に、本発明によれば、本方法を実行するために必要とされる装置を使用することによって、特定の導管または導管分岐を介する流体媒体の流入について、時間制御された量の制限を企てることが可能である。上述の制御機能に加えて、保存されたデータおよびエラー状態を、例えば細菌を減少させる目的において必要とされる温水処理システムの加熱機能を制御するため、導管システムの状態を文書化する目的のために使用することも、本発明の技術的範囲に包含される。

フローチャート フローチャート フローチャート フローチャート フローチャート フローチャート フローチャート

Claims (8)

1. 負荷が接続されており、流体媒体を運んでいる加圧された導管および配管システムを恒久的に監視するための方法であって、
   所定の時間期間にわたる消費値を明らかにして、システムの状態を推測するために、供給装置と負荷の接続との間の移行点の下流において、種々のモードでの圧力測定が実行される方法であり、以下のステップ、すなわち、
   電子的に制御できる遮断バルブを前記移行点の下流に配置し、圧力センサを流れの方向における前記遮断バルブの下流に配置するステップ、
   すべての取り出し点を閉鎖し、システムの圧力を高めるステップ、
   前記遮断バルブを閉鎖し、第１の時間期間における初期および最終の圧力値を保存して、当該第１の時間期間にわたって存在する当該遮断バルブの出口側の圧力低下を割り出すステップ、
   前記遮断バルブを開放し、最長の不変の流量を有する流体の消費を設定および保存して、スタートアップの手順を完了するステップ、
   前記遮断バルブを第２の時間期間にわたって開くことによって、流体出しモードへと移行するステップ、
   前記第２の時間期間が経過した後に、前記遮断バルブを短く閉じ、当該遮断バルブの出口側の圧力を割り出してその値を保存し、当該遮断バルブを短く閉じる手順の際の圧力低下を計算し、当該圧力低下を所定の固定値と比較することによって漏れ探索モードへと移行するステップ、
   前記圧力低下を所定の固定値と比較するステップにおける圧力低下の値をチェックし、大きな漏れまたは瞬間的な大きな消費を判断し、その結果をエラーメモリに書き込むステップ、
   短い時間期間において圧力低下の測定を繰り返し、この時点において得られた圧力低下の値をエラーメモリ内の値と比較し、変化が見られない場合にエラーメモリを削除するステップ、
   遮断バルブを閉じたまま、拡張漏れ探索モードの第１の段階へと移行し、このステップにおける圧力低下を、存在しうるより小さな漏れを判断すべく所定の固定値と比較し、エラー値をエラーメモリに書き込み、短い時間期間において圧力低下の測定を繰り返し、この時点において得られた圧力低下の値をエラー値と比較し、過大な圧力低下の値が見られない場合にエラー値を削除し、過大な値が見られた場合に警報を発し、その後に流体出しモードへと移行するステップ、
   遮断バルブを閉じたまま、エラーメモリを消去した後に、拡張漏れ探索モードの第２の段階を開始し、瞬時の当該遮断バルブの出口側の圧力を明らかにし、この圧力値を保存し、現在の圧力値を明らかにし、前記第１または第２の時間期間よりも長い第３の時間期間にわたって存在する圧力低下を割り出し、過大である場合に小さな漏れが存在すると推定するため、明らかにされた当該遮断バルブの出口側の圧力低下と比較するステップ、および
   前記エラー値を前記エラーメモリに書き込みおよび前記警報を発し、流体出しモードへと移行し、あるいは圧力低下が過大でない場合に、遮断バルブを閉じた状態で休止モードへと移行し、実行中の圧力の測定から圧力低下が明らかになった場合または前記第３の時間期間よりも長い時間期間が経過した場合に、休止モードを終了させ、その後に流体出しモードへと移行するステップを特徴とする方法。
2. 流体出しモードおよび漏れ探索モード、ならびに休止モードの間の恒久的な切り替わりを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記漏れ探索モードが前記警報を発する旨のエラーメッセージで複数回終了した場合に、合計のエラー値があらかじめ設定された値と比較され、この所定の値を超える場合に、大きな漏れを伴う重大なシステムの故障の存在が推定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。
4. 前記拡張漏れ探索モードの第１の段階が前記警報を発する旨のエラーメッセージで複数回終了した場合に、合計のエラー値がさらなる別のあらかじめ設定された値と比較され、このさらなる所定の値を超える場合に、システムにおけるより小さな漏れの存在が推定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 仕様に応じて、故障の場合に遮断バルブが恒久的に閉じられることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
6. フィルタユニットまたは圧力制御ユニットの流れの方向における上流に、前記遮断バルブおよび前記圧力センサであるバルブ−センサユニットが配置される場合に、当該バルブ−センサユニットが、公共水道システムである幹線と前記導管および配管システムの圧力過剰を検出し、当該公共水道システムである幹線と接続された前記導管および配管システムを、当該遮断バルブを閉じることによってこれらの圧力から保護することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記導管および配管システムに温水配管が設けられ、
   前記遮断バルブおよび前記圧力センサであるバルブ−センサユニットが、前記温水配管においてさらに使用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記温水配管のバルブが、前記拡張漏れ探索モードの第２の段階の開始において閉じられ、これに関する測定および評価モードが開始されることを特徴とする請求項７に記載の方法。

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