JP5022194B2 - Piping leak detection method - Google Patents

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Description

本発明は、媒体が流通する配管における漏洩箇所を検出する配管漏洩箇所検出方法に関する。   The present invention relates to a pipe leak point detection method for detecting a leak point in a pipe through which a medium flows.

例えば、冷暖房用の熱媒体が流通する温冷熱管、地中に埋設されたユーティリティ管、建物の天井部・床部・壁部等に配置されたユーティリティ管において、腐食作用等によって管表面に孔が開き、配管の内部から流体が漏洩することがある。このような場合、配管の漏洩箇所を検出して該当する区間を開削し、漏洩を起こしている古い配管を新品に交換する必要がある。   For example, in a heating / cooling heat pipe through which a heating / cooling heat medium circulates, a utility pipe buried in the ground, a utility pipe placed on the ceiling / floor / wall of a building, etc. May open and fluid may leak from the inside of the pipe. In such a case, it is necessary to detect the leaked part of the pipe, cut the corresponding section, and replace the old pipe causing the leak with a new one.

従来、配管の漏洩箇所を検出する技術として、配管系の任意の二箇所(例えば、ガス管にあっては一対のガスメータの検査孔)にマイクロホンを設置し、それぞれのマイクロホンで受信した漏洩音の音波信号について相互相関を求めることで漏洩箇所の解析を行う方法があった(例えば、特許文献1を参照)。   Conventionally, as a technique for detecting a leaking point in a pipe, a microphone is installed at any two points in the piping system (for example, a pair of gas meter inspection holes in the case of a gas pipe), and the leaked sound received by each microphone is detected. There has been a method of analyzing a leak location by obtaining a cross-correlation for a sound wave signal (see, for example, Patent Document 1).

また、漏洩箇所を有する配管の両端にマイクを取り付け、各マイクで検出した漏洩音波信号の伝搬時間差に基づいて配管の漏洩箇所を検出する配管漏洩箇所検出方法において、各マイクで検出した漏洩音波信号の低周波数成分をフィルタによってカットし、さらにノイズ成分を除去してから、音波信号を解析処理する方法もあった(例えば、特許文献2を参照)。   In addition, in the pipe leak location detection method for detecting leak locations of pipes based on the difference in propagation time of leaked sound wave signals detected by each microphone, leaked sound wave signals detected by each microphone are attached to both ends of the pipe having leak locations. There is also a method in which a low-frequency component is cut by a filter and a noise component is removed, and then an acoustic wave signal is analyzed (see, for example, Patent Document 2).

また、漏洩箇所を有する配管の両端にマイクを取り付け、各マイクで検出した漏洩音波信号の伝搬時間差に基づいて配管の漏洩箇所を検出する配管漏洩箇所検出方法において、各マイクで検出した漏洩音波信号をフーリエ変換した後、クロススペクトルを算出し、当該クロススペクトルの振幅特性について平滑化処理および不必要帯域の零値化を行った上で、二つの音波信号の相互相関を求める方法もあった(例えば、特許文献3を参照)。   In addition, in the pipe leak location detection method for detecting leak locations of pipes based on the difference in propagation time of leaked sound wave signals detected by each microphone, leaked sound wave signals detected by each microphone are attached to both ends of the pipe having leak locations. There is also a method of calculating a cross spectrum after performing Fourier transform, and performing cross-correlation between two sound wave signals after performing smoothing processing and zeroing of unnecessary bands for the amplitude characteristics of the cross spectrum ( For example, see Patent Document 3).

さらに、漏洩箇所を有する配管の両端にマイクを取り付け、各マイクで検出した漏洩音波信号を複数の周波数帯域に分別して周波数帯域毎の相関係数を算出し、相関係数の高い周波数帯域の波形を合成した上で、二つの音波信号の相互相関を求める方法もあった(例えば、特許文献4を参照)。   Furthermore, microphones are attached to both ends of the pipe having the leak location, and the leaked sound wave signal detected by each microphone is classified into a plurality of frequency bands to calculate the correlation coefficient for each frequency band, and the waveform in the frequency band having a high correlation coefficient There is also a method for obtaining a cross-correlation between two sound wave signals after synthesizing (see, for example, Patent Document 4).

特開昭56−73331号公報JP-A-56-73331 特開平10−62292号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-62292 特開平10−185745号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-185745 特開平11−64151号公報JP-A-11-64151

ところが、配管内を到来する音波信号には漏洩箇所からの漏洩音だけでなく、様々な雑音(例えば、バックグラウンドノイズ等)が混入している。従って、漏洩音の強度が弱い場合、特許文献1に記載の配管漏洩箇所検出方法で行っているような二つの音波信号について単純に相互相関を求める方法では、漏洩音とその他の雑音とを区別することが困難であり、配管の漏洩位置を正確に検知することができない場合があった。   However, various noises (for example, background noise, etc.) are mixed in the sound wave signal arriving in the pipe in addition to the leakage sound from the leakage point. Therefore, when the intensity of the leaked sound is weak, the method of simply obtaining the cross-correlation between the two sound wave signals as performed by the pipe leak location detection method described in Patent Document 1 distinguishes the leaked sound from other noises. In some cases, it is difficult to accurately detect the leak position of the pipe.

また、特許文献2では、配管内の漏洩音の識別性を高めるため(すなわち、S/N比を向上させるため)に元の音波波形に対してフィルタ処理を行っている。ところが、種々の音波波形の中から漏洩音の音波波形のみを抽出することには限界があった。従って、特許文献2の方法においては、漏洩音の強度が一定以上でなければ期待できるほどの音波識別効果は見られなかった。   Moreover, in patent document 2, in order to improve the discriminability of the leaking sound in piping (namely, in order to improve S / N ratio), the filter process is performed with respect to the original sound wave waveform. However, there is a limit in extracting only the sound waveform of the leaking sound from various sound waveform. Therefore, in the method of Patent Document 2, the sound wave discrimination effect that can be expected unless the intensity of the leaking sound is equal to or higher than a certain level is not seen.

一方、特許文献3や特許文献4においては、相互相関を求める前段階において受信したそのままの音波信号に対して種々の信号処理を行っている。ところが、これらの信号処理は非常に複雑なアルゴリズムに基づいて行われているため、漏洩箇所の特定に手間が掛かるという問題があった。また、信号処理が複雑である割には音波信号のS/N比を十分に高めることができないため、期待された程の精度の高い検出結果を得ることも困難であった。   On the other hand, in Patent Document 3 and Patent Document 4, various signal processing is performed on the intact sound wave signal received in the previous stage of obtaining the cross-correlation. However, since these signal processes are performed based on a very complicated algorithm, there is a problem that it takes time and effort to specify the leaked portion. In addition, although the signal processing is complicated, the S / N ratio of the sound wave signal cannot be sufficiently increased, and thus it is difficult to obtain a detection result with high accuracy as expected.

従って、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、媒体が流通する配管における漏洩箇所を検出する配管漏洩箇所検出方法において、音波信号に混入する漏洩音以外の雑音の影響を低減し、精度及び信頼性の高い検出結果を得ることにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to leak sound mixed in a sound wave signal in a pipe leak point detection method for detecting a leak point in a pipe through which a medium flows. It is to reduce the influence of noise other than the above and obtain a detection result with high accuracy and reliability.

本発明に係る配管漏洩箇所検出方法の特徴構成は、
媒体が流通する配管における漏洩箇所を検出する配管漏洩箇所検出方法であって、
前記配管は、前記媒体としての熱媒体が流通する内側管と、前記内側管を包囲する外側管と、前記内側管と前記外側管との間に設けられた前記内側管を支持する複数の支持部材とを含み、
前記外側管における前記漏洩箇所を検出するに際し、前記外側管と前記内側管との間に加圧流体を注入し、その状態で前記漏洩箇所から漏洩する音波信号を受信する構成とされ、
前記加圧流体が連続的に漏れる前記漏洩箇所を挟む位置に第1信号受信手段と第2信号受信手段とを配置する工程と、
前記第1信号受信手段および前記第2信号受信手段で夫々受信した音波信号であって、前記漏洩箇所からの前記加圧流体の漏洩音にパルス状ノイズ及びバックグラウンドノイズが重畳した音波信号の振幅を、時間領域で夫々対数化する工程と、
前記対数化した音波信号について相互相関を求め、その結果から前記漏洩箇所を推定する工程とを包含することにある。
The characteristic configuration of the pipe leakage point detection method according to the present invention is as follows.
A pipe leak point detection method for detecting a leak point in a pipe through which a medium flows,
The piping includes an inner tube through which a heat medium as the medium flows, an outer tube that surrounds the inner tube, and a plurality of supports that support the inner tube provided between the inner tube and the outer tube. Including members,
When detecting the leak location in the outer tube, a pressurized fluid is injected between the outer tube and the inner tube, and a sound wave signal leaking from the leak location in that state is received.
A step of the pressurized fluid to place the first signal receiving means and the second signal receiving means at a position sandwiching the leakage locations leaks in continuous manner,
The amplitude of the sound wave signal received by the first signal receiving means and the second signal receiving means, respectively, in which pulsed noise and background noise are superimposed on the leaked sound of the pressurized fluid from the leaked location Logarithmically in the time domain,
And obtaining a cross-correlation for the logarithmized sound wave signal, and estimating the leakage location from the result.

第1信号受信手段および第2信号受信手段で夫々受信した音波信号には、検出対象である漏洩音の他にバックグラウンドノイズ等の雑音が混入し、両者の区別が困難であるため、そのままの音波信号から配管の漏洩箇所を正確に特定することはできない。
しかし、本構成の配管漏洩箇所検出方法であれば、受信した音波信号を時間領域で対数化することにより、漏洩音成分に対する雑音成分の強度を相対的に低減することができる。特に、パルス状の雑音成分の低減効果を良好に得ることができる。その後、この雑音成分の強度が相対的に低減された対数化した音波信号について相互相関を求めることにより、配管の漏洩箇所を正確に検出することができる。例えば、相互相関のグラフにおいて、相互相関係数がピークを示す位置を容易に漏洩箇所と認定することができる。
このように、本構成の配管漏洩箇所検出方法を用いれば、漏洩箇所の判別が容易であるとともに、当該漏洩箇所を正確且つ確実に検出することができる。
In the sound wave signals received by the first signal receiving means and the second signal receiving means, noise such as background noise is mixed in addition to the leaked sound to be detected, and it is difficult to distinguish between them. It is not possible to accurately identify the leakage point of the pipe from the sound wave signal.
However, with the pipe leak location detection method of this configuration, the intensity of the noise component relative to the leaked sound component can be relatively reduced by logarithmizing the received sound wave signal in the time domain. In particular, the effect of reducing the pulsed noise component can be obtained satisfactorily. Thereafter, by obtaining the cross-correlation for the logarithmized sound wave signal in which the intensity of the noise component is relatively reduced, the leaked portion of the pipe can be accurately detected. For example, in the cross-correlation graph, the position where the cross-correlation coefficient shows a peak can be easily identified as a leak location.
As described above, by using the pipe leak location detection method of this configuration, it is easy to determine the leak location, and the leak location can be detected accurately and reliably.

上記配管においては、内側管と外側管との熱膨張量の差に起因して支持部材からパルス状ノイズが発生することがある。外側管に漏洩箇所が存在する場合、外側管と内側管との間に加圧流体を注入すると、上記パルス状ノイズがバックグラウンドノイズとともに流体の漏洩音に重畳し、漏洩箇所の検出を難しくする場合がある。このパルス状ノイズは、非定常成分を有しており、バックグラウンドノイズとは異なった音波波形を有している。
本構成の配管漏洩箇所検出方法であれば、雑音成分となるパルス状ノイズおよびバックグラウンドノイズが重畳した漏洩音の音波信号を対数化処理することにより、漏洩音に対して雑音成分を有効に低減することができる。さらに、この対数化データについて相互相関を求めることにより、外側管の漏洩箇所を精度良く且つ高い信頼性をもって検出することができる。
In the piping, pulsed noise may be generated from the support member due to the difference in thermal expansion between the inner tube and the outer tube. If there is a leak location in the outer tube, injecting pressurized fluid between the outer tube and the inner tube will cause the pulse noise to be superimposed on the fluid leak sound along with the background noise, making it difficult to detect the leak location. There is a case. This pulse noise has an unsteady component and has a sound wave waveform different from the background noise.
With the pipe leak location detection method of this configuration, the noise component is effectively reduced with respect to the leaked sound by logarithmizing the sound signal of the leaked sound superimposed with the pulsed noise and background noise that are noise components. can do. Furthermore, by obtaining the cross-correlation for the logarithmized data, the leaked portion of the outer tube can be detected with high accuracy and high reliability.

本発明に係る配管漏洩箇所検出方法において、前記配管は、前記内側管としての本管と前記外側管としての鞘管とを有する地域冷暖房用配管であることが好ましい。   In the pipe leakage spot detection method according to the present invention, the pipe is preferably a district cooling and heating pipe having a main pipe as the inner pipe and a sheath pipe as the outer pipe.

地域冷暖房用配管では、熱媒体が流通する本管と土壌等の媒質に接触している鞘管との間に温度差が存在する。このため、本管と鞘管との間に存在する支持部材は、本管と鞘管との熱膨張量の差に起因して、特にパルス状ノイズを発生させ易い。
本構成の配管漏洩箇所検出方法であれば、このようなパルス状ノイズを発生させ易い地域暖房用配管において、計測した音波信号を対数化処理することにより、鞘管の漏洩箇所を容易に検出することができる。
In the district cooling and heating pipe, there is a temperature difference between the main pipe through which the heat medium flows and the sheath pipe in contact with a medium such as soil. For this reason, the support member existing between the main tube and the sheath tube is particularly likely to generate pulsed noise due to the difference in thermal expansion between the main tube and the sheath tube.
With the pipe leak location detection method of this configuration, the leak location of the sheath pipe is easily detected by logarithmizing the measured sound wave signal in the district heating pipe that easily generates such pulsed noise. be able to.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態および図面に記載される構成に限定されるものではなく、同様の作用効果を奏する構成であれば種々の改変が可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the configurations described in the following embodiments and drawings, and various modifications are possible as long as the configurations have the same effects.

(地域冷暖房システム)
初めに、地域冷暖房システムの概要について説明する。図1は、本発明の配管漏洩箇所検出方法を実施するための配管漏洩箇所検出システム10を、地域冷暖房システムに使用する地域冷暖房用配管20に適用した状態を示す模式図である。図2は、図1における地域冷暖房用配管20の断面図である。
(District air conditioning system)
First, an outline of the district air conditioning system will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which a pipe leakage point detection system 10 for carrying out the pipe leakage point detection method of the present invention is applied to a district cooling / heating pipe 20 used in a district cooling / heating system. FIG. 2 is a cross-sectional view of the district cooling and heating pipe 20 in FIG.

地域冷暖房は、例えば、工場やゴミ焼却場等(熱源)から排出される熱を利用して、一定地域内で冷暖房を行うシステムである。熱源から排出された熱は、媒体によって一定地域内のエネルギ需要者の冷暖房設備等に供給される。媒体の供給に使用される地域冷暖房用配管20は、例えば、図1に示すように、地面から所定の深度(例えば、地下2m)に埋設される。また、地域冷暖房用配管20の一部は、点検用マンホール30の内部に露出するように配置される。   District air conditioning is a system that performs air conditioning within a certain area using heat discharged from a factory, a garbage incinerator, or the like (heat source), for example. The heat discharged from the heat source is supplied by the medium to the air conditioning facilities of energy consumers in a certain area. For example, as shown in FIG. 1, the district cooling and heating pipe 20 used for supplying the medium is embedded at a predetermined depth (for example, 2 m underground) from the ground. A part of the district cooling and heating pipe 20 is arranged so as to be exposed inside the inspection manhole 30.

図2からも分かるように、地域冷暖房用配管20は、本管1と鞘管2とを備えた二重管構造を有する。本管1は、熱媒体(温水、冷水、蒸気等)が流通する内側の配管(内側管)である。本管1はある程度の耐熱性、耐久性、耐食性を有することが好ましく、例えば、鋳鉄管、銅管、ステンレス管等を採用することができる。   As can be seen from FIG. 2, the district cooling and heating pipe 20 has a double pipe structure including a main pipe 1 and a sheath pipe 2. The main pipe 1 is an inner pipe (inner pipe) through which a heat medium (hot water, cold water, steam, etc.) flows. The main pipe 1 preferably has a certain degree of heat resistance, durability, and corrosion resistance. For example, a cast iron pipe, a copper pipe, a stainless pipe, or the like can be adopted.

鞘管2は、本管1を包囲することにより、本管1を保護、断熱する外側の配管(外側管)である。鞘管2は、図1に示すように、二箇所の点検用マンホール30の間では連続しているが、点検用マンホール30の内部においては閉鎖された端縁部2aを有するように構成される。点検用マンホール30の内部の二つの端縁部2aの間においては、鞘管2から本管1が露出している。本管1が露出している箇所には、本管1を流通する熱媒体の流量を調節するためのバルブ3が設けられている。また、鞘管2の端縁部2aの付近には、点検用バルブ4a、4bが設けられている。なお、鞘管2は本管1と同様の材質の管を採用することができるが、塩化ビニル樹脂管、ポリエチレン管等の樹脂製管を採用することも可能である。   The sheath pipe 2 is an outer pipe (outer pipe) that protects and insulates the main pipe 1 by surrounding the main pipe 1. As shown in FIG. 1, the sheath tube 2 is configured to have an end edge 2 a that is continuous between the two inspection manholes 30 but is closed inside the inspection manhole 30. . The main pipe 1 is exposed from the sheath pipe 2 between the two end edges 2 a inside the inspection manhole 30. A valve 3 for adjusting the flow rate of the heat medium flowing through the main pipe 1 is provided at a location where the main pipe 1 is exposed. In addition, inspection valves 4 a and 4 b are provided in the vicinity of the end edge 2 a of the sheath tube 2. In addition, although the pipe | tube of the material similar to the main pipe 1 can be employ | adopted for the sheath pipe 2, resin pipes, such as a vinyl chloride resin pipe and a polyethylene pipe, are also employable.

本管1と鞘管2との間には、複数の支持部材5が設けられている。夫々の支持部材5は、鞘管2に対して本管1を支持しつつ、鞘管2と本管1との間の内部空間が管軸方向に連通可能となるように、例えば、図2に示すような本管1の周囲から放射状に延びる複数のロッド部材で構成される。鞘管2と本管1との間の内部空間には、通気性を有する多孔質の断熱材(例えば、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム等)が充填してあってもよい。支持部材5と本管1又は鞘管2との接合は、溶接、接着、螺着等の従来公知の手法によって行われる。ただし、支持部材5は接合対象でない方の管に対しては近接配置されるのみである。例えば、支持部材5が本管1に接合されている場合は、支持部材5は鞘管2に対して近接配置され、鞘管2に接合されている場合は、支持部材5は本管1に対して近接配置される。支持部材5は、ある程度の弾力性を有する材料(例えば、金属材料や樹脂材料等)で構成することが好ましい。   A plurality of support members 5 are provided between the main pipe 1 and the sheath pipe 2. Each support member 5 supports the main tube 1 with respect to the sheath tube 2 while allowing the internal space between the sheath tube 2 and the main tube 1 to communicate in the tube axis direction, for example, FIG. As shown in FIG. 3, the rod 1 is composed of a plurality of rod members extending radially from the periphery of the main pipe 1. The internal space between the sheath tube 2 and the main tube 1 may be filled with a porous heat insulating material (for example, polyurethane foam, polystyrene foam, polyethylene foam, etc.) having air permeability. The support member 5 and the main pipe 1 or the sheath pipe 2 are joined by a conventionally known technique such as welding, adhesion, or screwing. However, the support member 5 is only disposed close to the pipe that is not to be joined. For example, when the support member 5 is joined to the main pipe 1, the support member 5 is disposed close to the sheath pipe 2, and when the support member 5 is joined to the sheath pipe 2, the support member 5 is attached to the main pipe 1. In close proximity to each other. The support member 5 is preferably made of a material having a certain degree of elasticity (for example, a metal material or a resin material).

(配管漏洩箇所検出システム)
次に、本発明の配管漏洩箇所検出方法を実施するために使用する配管漏洩箇所検出システム10について説明する。
本管1に高温(例えば、120〜130℃)の熱媒体が流通すると、本管1は熱媒体から熱を受けて比較的高温状態となる。一方、鞘管2は土壌等の媒質と接触しているため比較的低温状態を維持している。つまり、本管1は熱膨張するが、鞘管2は膨張等の変化を殆んど起こさないことになる。このため、本管1と鞘管2との間には熱膨張量の差が生じることになり、これが原因となって、本管1と鞘管2とを接続する支持部材5には主に管軸方向に応力が掛かることになる。このような場合、応力を受けた支持部材5は撓みを起こし、それに伴ってパルス状ノイズ(いわゆるパキパキ音)が発生する。このパルス状ノイズは、バックグラウンドノイズとともに検出されるものであり、雑音成分の一部を構成する。パルス状ノイズは、非定常成分を多く含む雑音であり、地域冷暖房用配管20の鞘管2の漏洩箇所(損傷箇所)Pを検出する場合において、障害の原因の一つとなり得るものである。
(Piping leak detection system)
Next, the pipe leak location detection system 10 used for implementing the pipe leak location detection method of the present invention will be described.
When a high-temperature (for example, 120 to 130 ° C.) heat medium flows through the main pipe 1, the main pipe 1 receives heat from the heat medium and becomes a relatively high temperature state. On the other hand, since the sheath tube 2 is in contact with a medium such as soil, it maintains a relatively low temperature state. That is, the main pipe 1 is thermally expanded, but the sheath pipe 2 hardly undergoes changes such as expansion. For this reason, a difference in the amount of thermal expansion occurs between the main pipe 1 and the sheath pipe 2, and this is the reason why the support member 5 that connects the main pipe 1 and the sheath pipe 2 is mainly used. Stress is applied in the tube axis direction. In such a case, the stressed support member 5 bends, and a pulse noise (so-called crackling noise) is generated accordingly. This pulse noise is detected together with the background noise and constitutes a part of the noise component. The pulse-like noise is a noise containing a lot of unsteady components, and can be one of the causes of failure when detecting the leaked portion (damaged portion) P of the sheath pipe 2 of the district cooling and heating pipe 20.

これに対し、本発明の配管漏洩箇所検出システム10は、第1マイクロホン(第1信号受信手段)11と、第2マイクロホン(第2信号受信手段)12と、コンピュータ13とを備えている。第1マイクロホン11および第2マイクロホン12は、地域冷暖房用配管20の内部を到来する各種音波を受信するための手段である。本実施形態では、第1マイクロホン11および第2マイクロホン12を、鞘管2の両側の端縁部2aに夫々設けられた点検用バルブ4a、4bの付近に夫々向けた状態で配置している。   On the other hand, the pipe leakage point detection system 10 of the present invention includes a first microphone (first signal receiving means) 11, a second microphone (second signal receiving means) 12, and a computer 13. The first microphone 11 and the second microphone 12 are means for receiving various sound waves that arrive inside the district cooling and heating pipe 20. In this embodiment, the 1st microphone 11 and the 2nd microphone 12 are arrange | positioned in the state which each turned to the vicinity of the inspection valves 4a and 4b provided in the edge part 2a of the both sides of the sheath tube 2, respectively.

配管漏洩箇所検出システム10を稼動する際は、一方の点検用バルブ4aに空気ボンベ6を接続し、もう一方の点検用バルブ4bを閉鎖状態(図1で黒抜きで示す)にしておく。この状態で点検用バルブ4aを開放状態(図1で白抜きで示す)にし、鞘管2の内部に圧縮空気(加圧流体)を注入する。このような状況において、鞘管2に漏洩箇所Pが存在していれば、その漏洩箇所Pから空気が漏洩し、漏洩音が発生する。また、本管1に熱媒体が流通すると、上述したように支持部材5が熱膨張量の差を受けて撓むことでパルス状ノイズが発生し、これがバックグラウンドノイズとともに雑音として漏洩音に重畳することになる。パルス状ノイズおよびバックグラウンドノイズを含む雑音が重畳した漏洩音(音波信号)は、鞘管2の内部を伝達して第1マイクロホン11および第2マイクロホン12によって夫々受信される。各マイクロホン11、12によって受信した二つの音波信号は、コンピュータ13に夫々送信され、ここで本発明の配管漏洩箇所検出方法に関する演算が実行される。なお、この二つの音波信号は、漏洩箇所Pの管軸方向の位置に応じて、後述するように互いに強い相互相関関係を有する。   When the pipe leakage point detection system 10 is operated, the air cylinder 6 is connected to one inspection valve 4a, and the other inspection valve 4b is closed (shown in black in FIG. 1). In this state, the inspection valve 4a is opened (shown in white in FIG. 1), and compressed air (pressurized fluid) is injected into the sheath tube 2. In such a situation, if there is a leak location P in the sheath tube 2, air leaks from the leak location P and a leak sound is generated. Further, when the heat medium flows through the main pipe 1, as described above, the support member 5 receives the difference in thermal expansion amount and bends to generate pulse noise, which is superimposed on the leaked sound as noise together with the background noise. Will do. Leaked sound (sound wave signal) on which noise including pulse noise and background noise is superimposed is transmitted through the inside of the sheath tube 2 and received by the first microphone 11 and the second microphone 12, respectively. The two sound wave signals received by the microphones 11 and 12 are transmitted to the computer 13, respectively, where the calculation relating to the pipe leakage point detection method of the present invention is executed. Note that these two sound wave signals have a strong cross-correlation with each other as described later, depending on the position of the leaked portion P in the tube axis direction.

(配管漏洩箇所検出方法)
配管漏洩箇所検出システム10が行う本発明の配管漏洩箇所検出方法に関する演算は、以下のようにして実行される。
(Pipe leak detection method)
The calculation related to the pipe leak location detection method of the present invention performed by the pipe leak location detection system 10 is executed as follows.

第1マイクロホン11および第2マイクロホン12で夫々受信した音波信号は、検出対象である漏洩音に、パルス状ノイズおよびバックグラウンドノイズ等の雑音が混入したものとなっている。このため、生の音波信号は通常ノイズレベルが高いものとなっている。従って、このような生の音波信号から直接相互相関を求めても漏洩箇所を特定するためのピークが現れ難く、よって漏洩箇所を正確に検出することは困難である。   The sound wave signals received by the first microphone 11 and the second microphone 12, respectively, are noises such as pulse noise and background noise mixed in the leaked sound to be detected. For this reason, the raw sound wave signal usually has a high noise level. Therefore, even if the direct correlation is obtained directly from such a raw sound wave signal, it is difficult for a peak for specifying the leaked part to appear, and thus it is difficult to accurately detect the leaked part.

この点に関し、本発明では、初めに第1マイクロホン11および第2マイクロホン12で夫々受信した音波信号の振幅を、時間領域で夫々対数化している。このような対数化処理を行うことにより、漏洩音成分に対する雑音成分の強度が相対的に低減される。次に、雑音成分の強度が相対的に低減された対数化した音波信号について相互相関を求める。この求めた相互相関において、相互相関係数のピークを示す位置は配管の漏洩箇所に対応するものとなる。すなわち、相互相関をとって求めたピーク位置から配管の漏洩箇所を特定することができるのである。
このように、本発明の配管漏洩箇所検出方法では、漏洩箇所の判別が容易であるとともに、当該漏洩箇所を正確且つ確実に検出することができる。
In this regard, in the present invention, the amplitudes of the sound wave signals first received by the first microphone 11 and the second microphone 12 are respectively logarithmized in the time domain. By performing such logarithmic processing, the intensity of the noise component relative to the leaked sound component is relatively reduced. Next, a cross-correlation is obtained for the logarithmic sound wave signal in which the intensity of the noise component is relatively reduced. In the obtained cross-correlation, the position showing the peak of the cross-correlation coefficient corresponds to the leaked portion of the pipe. That is, it is possible to identify the leaked portion of the pipe from the peak position obtained by cross-correlation.
Thus, in the pipe leak location detection method of the present invention, it is easy to determine the leak location, and the leak location can be detected accurately and reliably.

(実施例)
本発明の配管漏洩箇所検出方法に関する実施例について、以下に説明する。
図3は、(a)第1マイクロホン11、および(b)第2マイクロホン12で夫々受信した音波信号の生データを示すグラフである。本実施例で使用した第1マイクロホン11および第2マイクロホン12のノイズレベルは±500以下である。ところが、実際に受信した音波信号のノイズレベルは±5000程度であり、マイクロホン11、12のノイズレベルと比較してかなり高い値となっている。また、これらの音波信号には、バックグラウンドノイズ等の雑音に加えて、パルス状ノイズに起因する非定常の音波信号が重畳していることが確認できる。このパルス状ノイズは、先に説明した、支持部材5に管軸方向に応力が掛かって撓むことより発生する非定常成分を有する雑音である。
(Example)
Embodiments relating to the pipe leakage point detection method of the present invention will be described below.
FIG. 3 is a graph showing raw data of sound wave signals received by (a) the first microphone 11 and (b) the second microphone 12, respectively. The noise levels of the first microphone 11 and the second microphone 12 used in this example are ± 500 or less. However, the noise level of the actually received sound wave signal is about ± 5000, which is considerably higher than the noise level of the microphones 11 and 12. Further, it can be confirmed that unsteady sound wave signals resulting from pulse noise are superimposed on these sound wave signals in addition to noise such as background noise. This pulse noise is a noise having an unsteady component generated by bending the support member 5 due to the stress applied to the support member 5 in the tube axis direction.

図4は、(a)第1マイクロホン11、および(b)第2マイクロホン12で夫々受信した音波信号の振幅を、時間領域で夫々対数化した結果を示すグラフである。図4と図3とを比較すると、図4では、パルス状ノイズを含む雑音成分が漏洩音成分に対して相対的に低減されていることが確認できる。   FIG. 4 is a graph showing the result of logarithmizing the amplitude of the sound wave signal received by each of (a) the first microphone 11 and (b) the second microphone 12 in the time domain. Comparing FIG. 4 with FIG. 3, it can be confirmed in FIG. 4 that the noise component including the pulse noise is relatively reduced with respect to the leaked sound component.

次に、この雑音成分の強度が相対的に低減された対数化した音波信号について相互相関を求める。その結果を図5のグラフに示す。図5において、矢印は実際の漏洩箇所に相当する位置である。この矢印の位置においては相互相関係数が比較的高くなっており、ピークが現れている。このことから、このピーク位置が地域冷暖房用配管20の漏洩箇所であるとの判別をすることができる。
このように、対数化した音波信号について相互相関を求めれば、地域冷暖房用配管20の漏洩箇所を精度良く且つ高い信頼性をもって比較的容易に検出することができる。
Next, a cross-correlation is obtained for the logarithmic sound wave signal in which the intensity of the noise component is relatively reduced. The results are shown in the graph of FIG. In FIG. 5, the arrow is a position corresponding to an actual leakage location. At the position of this arrow, the cross-correlation coefficient is relatively high and a peak appears. From this, it can be determined that this peak position is a leakage location of the district cooling and heating pipe 20.
Thus, if a cross correlation is calculated | required about the logarithmized sound wave signal, the leak location of the piping 20 for district cooling / heating can be detected comparatively easily with high accuracy and high reliability.

ちなみに、図3の音波信号について対数化処理をすることなくそのまま相互相関を求めると、図6に示すグラフのようになる。図6において、矢印は実際の漏洩箇所に相当する位置であるが、この位置における相互相関係数は低く、地域冷暖房用配管20の漏洩箇所として判別することは困難であると言える。   Incidentally, when the cross-correlation is obtained without performing logarithmic processing on the sound wave signal of FIG. 3, the graph shown in FIG. 6 is obtained. In FIG. 6, the arrow is a position corresponding to an actual leakage location, but the cross-correlation coefficient at this position is low, and it can be said that it is difficult to determine the leakage location of the district cooling and heating pipe 20.

(別実施形態)
<1>図1に示した装置において、第1マイクロホン11及び第2マイクロホン12とコンピュータ13とを無線接続しておくことも可能である。このような構成とすれば、第1マイクロホン11及び第2マイクロホン12とコンピュータ3との配線が不要となり、配管漏洩箇所検出システム10を簡略化することができる。従って、測定対象となる地域冷暖房用配管20が長い場合や、地域冷暖房用配管20の形状が複雑な場合であっても、配線の煩わしさがないので円滑に検出作業を進めることができる。
(Another embodiment)
<1> In the apparatus shown in FIG. 1, the first microphone 11 and the second microphone 12 and the computer 13 can be wirelessly connected. With such a configuration, the wiring between the first microphone 11 and the second microphone 12 and the computer 3 becomes unnecessary, and the pipe leakage point detection system 10 can be simplified. Therefore, even if the district cooling / heating pipe 20 to be measured is long or the shape of the district cooling / heating pipe 20 is complicated, the detection work can be smoothly performed because there is no troublesome wiring.

<2>第1マイクロホン11及び第2マイクロホン12とコンピュータ3とにそれぞれクロック手段(図示せず)を設けておき、第1マイクロホン11及び第2マイクロホン12における漏洩音波信号の受信時刻をコンピュータ3がカウントするように構成することも可能である。このような構成とすれば、第1マイクロホン11及び第2マイクロホン12とコンピュータ3の各クロック手段を同期させておくことで、正確な時間測定が可能となるため、相互相関を求める際の遅延時間の計測の精度および信頼性が向上する。また、クロックの作動中は連続して信号の計測が可能であるので、仮に一回の計測に失敗しても直ちに次の計測を実施することができるので、作業効率が向上する。   <2> The first microphone 11 and the second microphone 12 and the computer 3 are each provided with clock means (not shown), and the computer 3 determines the reception time of the leaked sound wave signal in the first microphone 11 and the second microphone 12. It can also be configured to count. With this configuration, since the first microphone 11 and the second microphone 12 and the clock means of the computer 3 are synchronized with each other, accurate time measurement can be performed. The accuracy and reliability of measurement is improved. In addition, since the signal can be continuously measured while the clock is operating, even if one measurement fails, the next measurement can be performed immediately, so that the work efficiency is improved.

本発明の配管漏洩箇所検出方法は、上記実施形態において例示的に説明した地域冷暖房用配管に好適に適用することができるが、他の種類の配管においても適用することが可能である。例えば、地下に埋設されている上下水道配管、工場等に配設されている各種薬液輸送管、各種機械に接続される圧縮空気管等の各種配管系の漏洩箇所の検出の際にも、本発明を適用することができる。   The pipe leakage point detection method of the present invention can be suitably applied to the district cooling and heating pipes exemplified in the above embodiment, but can also be applied to other types of pipes. For example, when detecting leaks in various piping systems such as underground water and sewage piping, various chemical transport pipes installed in factories, etc., and compressed air pipes connected to various machines. The invention can be applied.

本発明の配管漏洩箇所検出方法を実施するための配管漏洩箇所検出システムを、地域冷暖房システムに使用する地域冷暖房用配管に適用した状態を示す模式図The schematic diagram which shows the state which applied the piping leak location detection system for implementing the piping leak location detection method of this invention to the piping for district cooling / heating used for a district cooling / heating system 図1における地域冷暖房用配管の断面図Sectional drawing of district cooling and heating piping in FIG. (a)第1マイクロホン、および(b)第2マイクロホンで夫々受信した音波信号の生データを示すグラフThe graph which shows the raw data of the sound wave signal each received by (a) 1st microphone and (b) 2nd microphone (a)第1マイクロホン、および(b)第2マイクロホンで夫々受信した音波信号の振幅を、時間領域で夫々対数化した結果を示すグラフA graph showing the result of logarithmizing the amplitude of the sound wave signal received by each of (a) the first microphone and (b) the second microphone in the time domain. 雑音成分の強度が相対的に低減された対数化した音波信号について相互相関を求めた結果を示すグラフA graph showing the result of cross-correlation for a logarithmic sound wave signal in which the intensity of the noise component is relatively reduced 図3の音波信号についてそのまま相互相関を求めた結果を示すグラフThe graph which shows the result of having calculated | required the cross correlation as it was about the sound wave signal of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 本管(内側管)
2 鞘管(外側管)
5 支持部材
11 第1マイクロホン(第1信号受信手段)
12 第2マイクロホン(第2信号受信手段)
20 地域冷暖房用配管
P 漏洩箇所
1 Main pipe (inner pipe)
2 sheath tube (outer tube)
5 Support member 11 First microphone (first signal receiving means)
12 Second microphone (second signal receiving means)
20 Piping for district heating and cooling P Leakage point

Claims (2)

媒体が流通する配管における漏洩箇所を検出する配管漏洩箇所検出方法であって、
前記配管は、前記媒体としての熱媒体が流通する内側管と、前記内側管を包囲する外側管と、前記内側管と前記外側管との間に設けられた前記内側管を支持する複数の支持部材とを含み、
前記外側管における前記漏洩箇所を検出するに際し、前記外側管と前記内側管との間に加圧流体を注入し、その状態で前記漏洩箇所から漏洩する音波信号を受信する構成とされ、
前記加圧流体が連続的に漏れる前記漏洩箇所を挟む位置に第1信号受信手段と第2信号受信手段とを配置する工程と、
前記第1信号受信手段および前記第2信号受信手段で夫々受信した音波信号であって、前記漏洩箇所からの前記加圧流体の漏洩音にパルス状ノイズ及びバックグラウンドノイズが重畳した音波信号の振幅を、時間領域で夫々対数化する工程と、
前記対数化した音波信号について相互相関を求め、その結果から前記漏洩箇所を推定する工程と、を包含する配管漏洩箇所検出方法。
A pipe leak point detection method for detecting a leak point in a pipe through which a medium flows,
The piping includes an inner tube through which a heat medium as the medium flows, an outer tube that surrounds the inner tube, and a plurality of supports that support the inner tube provided between the inner tube and the outer tube. Including members,
When detecting the leak location in the outer tube, a pressurized fluid is injected between the outer tube and the inner tube, and a sound wave signal leaking from the leak location in that state is received.
A step of the pressurized fluid to place the first signal receiving means and the second signal receiving means at a position sandwiching the leakage locations leaks in continuous manner,
The amplitude of the sound wave signal received by the first signal receiving means and the second signal receiving means, respectively, in which pulsed noise and background noise are superimposed on the leaked sound of the pressurized fluid from the leaked location Logarithmically in the time domain,
A method of detecting a pipe leak location, comprising: obtaining a cross-correlation for the logarithmic sound wave signal and estimating the leak location from the result.
前記配管は、前記内側管としての本管と前記外側管としての鞘管とを有する地域冷暖房用配管である請求項1に記載の配管漏洩箇所検出方法。 The pipe leakage point detection method according to claim 1, wherein the pipe is a district cooling and heating pipe having a main pipe as the inner pipe and a sheath pipe as the outer pipe .
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