JP6500126B2

JP6500126B2 - 配管ネットワーク評価装置および方法

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Publication number: JP6500126B2
Application number: JP2017560103A
Authority: JP
Inventors: 雅萍劉; 矢敷　達朗; 達朗矢敷; 幸徳片桐
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2019-04-10
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: JPWO2017119306A1; US20200278704A1; WO2017119306A1; US11099585B2

Description

本発明は、流体機器および配管を含む配管ネットワークの流体による圧力損失を算出する配管ネットワーク評価装置および方法に関する。

工場内の各部署に圧縮空気を供給する空圧システムは、空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を空気槽で一時的に蓄積したあと、この空気槽から配管経路および空圧機器（フィルタ、ドライヤー、制御弁等）を介して、工場内のエアシリンダやエアブロー等、工場の生産工程で圧縮空気を消費する機器（末端設備）へ供給する配管設備である。近年、地球温暖化防止、省エネ法といった消費電力削減の流れのなかで、工場に対しても消費電力を削減することが求められている。そこで、空圧システム全体の最適化による空気圧縮機消費電力の削減を目的として、空圧システムの圧力損失を評価するとともに、評価に基づいて省エネ対策を強化することが必須である。また、省エネ対策には、空気の漏れ量を把握するため、末端設備における圧縮空気の消費流量を見積る必要があるが、流量計など計測装置の設置位置によっては、消費流量を具体的に得ることが困難な場合もある。

従来は、工場の空圧システムを構成する機器である配管、エルボ、弁等のレイアウト情報（接続関係、属性情報）を建屋図面、目視により、配管ネットワークとしてモデル化する。さらに、このレイアウト情報および計算式に基づいて各機器の抵抗係数を計算機などによって計算して配管ネットワークの圧力損失を評価している。また、特許文献１では、CADソフトウェアにより配管ネットワークを設計し、そのCAD図データを利用して配管ットワークを構成する機器の属性情報と対応させたワークシートを作成し、予め与えられた計算式に基づいて各機器の抵抗係数を求め、この抵抗係数と属性情報から各機器の圧力損失を求める技術が開示されている。

特開２００２−９２０５４号公報

従来技術では、配管ネットワークの圧力損失を計算するために、工場の配管ネットワークを構成する機器のレイアウト情報を把握し、これらの情報を、機器ごとに計算機に入力しなければならないため、作業者にとってかなりの負担となる。工場配管レイアウト情報は建屋図面に記載されてないことが多く、また、配管が天井裏、床下に配置されているため、目視することも困難である。さらに、既設の設備に追設する機器のレイアウト情報が管理されず履歴が残らない場合も多い。

特許文献１では、上述した通り、CADソフトウェアにより配管ネットワークを設計し、そのCAD図データを利用して配管ネットワークを構成する機器の属性情報と対応させたワークシートを作成し、予め与えられた計算式に基づいて各機器の抵抗係数を求め、この抵抗係数と属性情報から各機器の圧力損失を求める。しかし、あらかじめCADソフトウェアを用いて、レイアウト情報を入力することが必須である。すなわち、特許文献１に記載の技術では、既設の配管ネットワークの圧力損失を評価するため、各機器のレイアウト情報を把握し、レイアウト情報を入力する必要がある。

また、従来の技術では、末端設備における圧縮空気の消費流量を評価するには、流量センサを設置して流量を計測する。しかし、流量センサの設置工数が増加し、流量センサも高価で、また耐久性に乏しいという課題がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、配管ネットワークが、建屋図面、目視等による機器レイアウト情報の把握が困難な機器を含む場合でも、これらのレイアウト情報を入力することなく、配管ネットワークの圧力損失および各末端設備における圧縮空気の消費流量を算出できる配管ネットワーク評価装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、流体機器および配管で構成される配管ネットワークモデルに基づいて、流体機器および配管の摩擦損失および熱損失を考慮し、配管ネットワーク内の流体の流れを計算する配管ネットワーク評価装置において、空気槽における圧縮空気の圧力データと、空気槽から供給される圧縮空気の流量データと、レイアウト情報が未知であるレイアウト未知部配管出口の圧力データと、レイアウト情報が既知であるレイアウト既知部配管のレイアウト情報に基づいて、レイアウト未知部の配管抵抗推定手段を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、建屋図面、目視によらず、計測および配管ネットワーク計算をもとに、レイアウト未知部の配管抵抗を推定することにより、配管情報設定の手間を軽減できる。さらに、末端設備にて流量センサを設置することなく、レイアウト未知部を含む配管ネットワークの圧力損失および各末端設備の消費流量等を評価ができる。

実施例１に係る配管ネットワーク評価装置の構成を示すブロック図である。実施例１に係る工場配管レイアウトの具体例を示す説明図である。実施例１に係るレイアウト情報が未知である配管の実際のレイアウトを示す説明図である。実施例１に係るレイアウト未知部の圧力損失の評価方法を説明するための系統図である。実施例１に係る配管ネットワーク評価装置の計算処理を示すフローチャートである。実施例２に係る配管ネットワーク評価装置の構成を示すブロック図である。実施例２に係る工場配管レイアウトの具体例を示す説明図である。実施例２に係る配管ネットワーク計算結果を表示する第一の例を示す説明図である。実施例２に係る配管ネットワーク計算結果を表示する第二の例を示す説明図である。実施例３に係る配管ネットワーク評価装置の構成を示すブロック図である。実施例３に係る工場配管レイアウトの具体例を示す説明図である。実施例３に係るレイアウト未知部配管出口流れ条件を設定する例を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、実施例という）に係るレイアウト未知部を含む配管ネットワーク評価装置について説明する。

図１は実施例１に係る配管ネットワーク評価装置の構成を示すブロック図である。

図１に示した配管ネットワーク評価装置は、空気槽圧力データＸ１、空気槽出口流量データＸ２、レイアウト未知部配管出口圧力データＸ３、レイアウト既知部配管レイアウト情報Ｘ４、レイアウト未知部配管抵抗計算手段Ｘ５を備えている。

空気槽圧力データＸ１は、空気槽における圧縮空気の圧力であり、空気槽に近い上流、内部、近い下流、いずれの圧力でも構わない。

空気槽出口流量データＸ２は、空気槽から供給される圧縮空気の流量である。レイアウト未知部配管出口圧力データＸ３は、レイアウト情報が未知である配管出口の圧縮空気の圧力である。レイアウト既知部配管レイアウト情報Ｘ４は、レイアウト情報が既知である配管および機器のレイアウト情報である。

レイアウト未知部配管抵抗計算手段Ｘ５は、空気槽圧力データＸ１と、空気槽出口流量データＸ２と、レイアウト未知部配管出口圧力データＸ３と、レイアウト既知部配管レイアウト情報Ｘ４に基づいて、レイアウト未知部の配管抵抗Ｒ１を計算する。

以上が配管ネットワーク評価装置の構成である。次に図２、図３、図４を用いて、レイアウト未知部の配管抵抗Ｒ１を計算する具体例を説明する。

図２は、工場配管レイアウトの具体例である。図２に示した配管レイアウトは、レイアウト情報が既知である空気槽１、配管２１〜２７、エルボ３１〜３４、分岐４１、４２、レイアウト情報が未知である配管５５から構成される。ここで、図２において、実線は、レイアウト情報が既知である機器を示し、二重線は、レイアウト情報が未知である機器を示している。

図３は、図２中のレイアウト情報が未知である配管５５の実際のレイアウトの一例を示す。圧縮空気が流れる流路は一つのみと仮定する。図３の例では、配管５５は、実際には配管５０１〜５０６と、エルボ５０７〜５１０と、弁５１１より構成されるが、これらのレイアウト情報はすべて未知であるとする。

図４を用いて、レイアウト未知部の圧力損失の評価方法を説明する。図４は、図２中のレイアウト未知部配管５５を、図３に示す実際のレイアウトで置き換えた配管レイアウトを示す。ここで、点線枠の中のレイアウト未知部配管５５の圧力損失を評価するには、図３に示す実際の配管レイアウト情報は必須ではなく、レイアウト未知部の配管抵抗、レイアウト未知部配管入口の圧力、レイアウト未知部配管流量が分かれば良い。すなわち、レイアウト未知部配管５５の圧力損失は配管抵抗の関数として次に示す数（１）で表される。

Ｒ1が分かれば、Ｐ_in、Ｇ’は配管ネットワーク内の圧縮空気の流れを計算することにより求められる。さらに、Ｒ1、Ｐ_in、Ｇ’が分かれば、レイアウト未知部の圧力損失ΔＰ’は求められる。なお、図４中のＰ₀、Ｐ₁、Ｇ₀は図５を用いて後述する。

以上が、レイアウト未知部の配管抵抗Ｒ１を計算する具体例である。次に図５を用いて、本発明の第１の実施の形態に係る配管ネットワーク評価装置の計算処理のフローを説明する。

ステップＳ１（レイアウト未知部配管抵抗値予測過程）として、レイアウト未知部の配管抵抗値Ｒ１を予測して代入する。Ｒ１の予測値が不明な場合はゼロとして代入する。

ステップＳ２（レイアウト未知部配管流量計算過程）として、レイアウト既知部の配管レイアウト情報、空気槽圧力データＸ１に格納されている圧力値Ｐ₀およびレイアウト未知部配管出口圧力データＸ３に格納されている圧力値Ｐ₁を境界条件として、配管ネットワーク内の圧縮空気の流れを計算することにより、ΔＰ’、Ｐ_in 、Ｇ’を計算する。

ステップＳ３（流量計算値と流量計測値確認過程）として、ステップＳ２で得られたレイアウト未知部配管流量Ｇ’と空気槽出口流量データＸ２に格納されている流量計測値Ｇ₀との差を計算し、その差分値がある閾値内に収まるか否かを判定する。判定結果がＹｅｓならば終了し、Ｎｏの場合は、ステップＳ４（レイアウト未知部配管抵抗値修正過程）へ進む。

ステップＳ４（レイアウト未知部配管抵抗値修正過程）として、下記の数（２）で示す目的関数が最小となるように、公知の最適化計算手法を利用し、ステップＳ１にて予測した未知部配管抵抗値を修正し、ステップＳ２に戻る。

以上が、配管ネットワーク評価装置の計算処理のフローである。

本実施形態では、空気槽圧力データＸ１と、空気槽出口流量データＸ２と、レイアウト未知部配管出口圧力データＸ３と、レイアウト既知部配管レイアウト情報Ｘ４とを基に、ステップＳ１（レイアウト未知部配管抵抗値予測過程）、ステップＳ２（レイアウト未知部配管流量計算過程）、ステップＳ３（流量計算値と流量計測値確認過程）、ステップＳ４（レイアウト未知部配管抵抗値修正過程）により、レイアウト未知部の配管抵抗を計算する。すなわち、本実施形態によれば、工場の配管ネットワークを構成する機器のレイアウト情報が取得困難である場合でも、これらの情報を入力することなく、配管ネットワークの圧力損失評価に必要となるレイアウト未知部の配管抵抗を求めることができる。

図６は実施例２に係る配管ネットワーク評価装置の構成を示すブロック図である。

図６に示した配管ネットワーク評価装置は、圧力センサＸ１１、Ｘ１３、流量センサＸ１２、末端Ｍ１、配管ネットワーク評価手段Ｄ１を備えている。

圧力センサＸ１１は、空気槽内の圧力を検出する。流量センサＸ１２は、空気槽から供給される圧縮空気の流量を検出する。圧力センサＸ１３は、レイアウト未知部配管出口の圧力を検出する。ここで、図６において、点線は、データ・信号の流れを示しており、圧力センサＸ１１、Ｘ１３、流量センサＸ１２の検出値は、配管ネットワーク評価手段Ｄ１に出力される。

末端Ｍ１は、エアシリンダやエアブロー等、圧縮空気を消費して工場の生産工程で用いられる機器である。

配管ネットワーク評価手段Ｄ１は、圧力センサＸ１１、Ｘ１３、流量センサＸ１２の検出値を入力として、配管ネットワークの圧力損失、末端設備における圧縮空気の消費流量を計算し、結果を表示装置に表示する。

配管ネットワーク評価手段Ｄ１は、計測値取得手段Ｃ１１、レイアウト既知部配管情報入力手段Ｃ１２、レイアウト未知部配管抵抗最適化計算手段Ｃ１３、配管ネットワーク圧力損失計算手段Ｃ１４、配管ネットワーク計算結果表示手段Ｃ１５から構成される。

計測値取得手段Ｃ１１は、圧力センサＸ１１から検出する空気槽圧力データＰ₀、流量センサＸ１２から検出する空気槽出口流量データＧ₀、圧力センサＸ１３から検出するレイアウト未知部配管出口圧力データＰ₁を取得し、格納する。

レイアウト既知部配管情報入力手段Ｃ１２は、レイアウト既知部配管のレイアウト情報を入力する。図７は、本実施形態に係る工場配管レイアウトの具体例を示す。第１の実施の形態に係る工場配管レイアウトの具体例と相違する点は、レイアウト情報が既知である末端Ｍ１が設置されている点である。その他の点は、第１の実施の形態と同様であり、同様の部分については図２において既出図面と同符号を付して説明を省略する。レイアウト既知部配管情報入力手段Ｃ１２は、図７におけるレイアウト情報が既知である空気槽１、配管２１〜２７、エルボ３１〜３４、分岐４１、４２、末端Ｍ１のレイアウト情報を入力する。

レイアウト未知部配管抵抗最適化計算手段Ｃ１３は、計測値取得手段Ｃ１１に格納されている空気槽圧力データＰ₀と、空気槽出口流量データＧ₀と、レイアウト未知部配管出口圧力データＰ₁およびレイアウト既知部配管情報入力手段Ｃ１２にて入力したレイアウト既知部配管のレイアウト情報を基に、最適化計算手法により、レイアウト未知部配管５５の抵抗Ｒ1を計算する。

配管ネットワーク圧力損失計算手段Ｃ１４は、レイアウト未知部配管抵抗計算手段Ｃ１３にて計算したレイアウト未知部配管５５の抵抗Ｒ1と、レイアウト既知部配管情報入力手段Ｃ１２にて入力したレイアウト既知部配管のレイアウト情報を基に、配管ネットワークの圧力損失を計算する。

配管ネットワーク計算結果表示手段Ｃ１５は、配管ネットワーク圧力損失計算手段Ｃ１４にて計算した配管ネットワークの圧力損失結果を基に、配管ネットワークの圧縮空気の流れに関わる特性（圧力、流量、温度等）を評価し、その結果を表示装置（ディスプレイ）に送る。以上が、実施例２に係る配管ネットワーク評価装置の構成図の説明である。

図８、図９は、配管ネットワーク計算結果表示手段Ｃ１５による表示例を示している。図８には、配管に対して圧縮空気流れの方向を矢印で表示した例である。また、レイアウト既知部配管とレイアウト未知部配管を区別できるように、図８の例では、レイアウト既知部配管は実線、レイアウト未知部配管は二重線で表示されている。

図９は、選択した配管に対する流量、圧力、温度を表示した例である。なお、レイアウト未知部配管に対する計算結果として、配管抵抗の推定値も表示されている。

本実施例では、建屋図面、目視等による機器レイアウト情報の把握が困難な機器を含む場合であっても、これらのレイアウト情報を入力することなく、配管ネットワークの圧力損失および各末端設備における圧縮空気の消費流量を算出できる。これにより、配管情報設定の手間を軽減できる。さらに、末端設備にて流量センサを設置することなく、配管ネットワークの圧力損失および各末端設備における圧縮空気の消費流量等を評価ができるため、末端設備の稼働管理や工場配管ネットワーク内の空気漏れ情報の把握もでき、省エネ対策に繋がる。

図１０は実施例３に係る配管ネットワーク評価装置の構成を示すブロック図である。

実施例２と相違する点は、配管ネットワークにおいて、実施例２では、レイアウト未知部を一箇所含むのに対して、本実施形態ではレイアウト未知部を二箇所含む点である。具体的には、本実施例の配管ネットワーク評価装置は、配管ネットワーク評価手段Ｄ１の代わりに、圧力センサＸ１１１、末端Ｍ２、制御弁Ｂ１、Ｂ２および配管ネットワーク評価手段Ｄ２を備え、配管ネットワーク評価手段Ｄ２が、計測値取得手段Ｃ１１の代わりに、計測値取得手段Ｃ１１１、レイアウト未知部配管出口流れ条件入力手段Ｃ１１２から構成される点である。

圧力センサＸ１１１は、レイアウト未知部２配管出口の圧力を検出し、検出値を配管ネットワーク評価手段Ｄ２に出力する。

末端Ｍ２は、エアシリンダやエアブロー等、圧縮空気を消費して工場の生産工程で用いられる機器である。

制御弁Ｂ１は、末端Ｍ１へ供給する圧縮空気流れを制御（停止、通過）し、流量を調整する。制御弁Ｂ２は、末端Ｍ２へ供給する圧縮空気流れを制御（停止、通過）し、流量を調整する。

配管ネットワーク評価手段Ｄ２は、圧力センサＸ１１、Ｘ１３、Ｘ１１１、流量センサＸ１２の検出値を入力として、配管ネットワークの圧力損失、末端設備における圧縮空気の消費流量を計算し、結果を表示装置に表示する。

計測値取得手段Ｃ１１１は、圧力センサＸ１１から検出する空気槽圧力データＰ₀、流量センサＸ１２から検出する空気槽出口流量データＧ₀、圧力センサＸ１３から検出するレイアウト未知部の配管出口圧力データＰ₁、圧力センサＸ１１１から検出するレイアウト未知部２の配管出口圧力データＰ₂を取得し、格納する。

レイアウト未知部配管出口流れ条件入力手段Ｃ１１２は、制御弁Ｂ１、Ｂ２の弁開度を計算し、制御弁Ｂ１、Ｂ２に出力する。制御弁Ｂ１、Ｂ２の弁開度の計算方法については図１１、図１２を用いて後述する。

以上が、本実施例が実施例２と相違する点であり、その他の点は実施例２と同様である。

次に、制御弁Ｂ１、Ｂ２の弁開度の計算方法について説明する。図１１に、本実施例に係る工場配管レイアウトの具体例を示す。実施例２に係る工場配管レイアウトの具体例と相違する点は、レイアウト情報が既知である配管２４の代わりに、レイアウト情報が既知である配管２８、２９、１０１、１０２、制御弁Ｂ１、Ｂ２、末端Ｍ２と、レイアウト情報が未知である配管６６と、レイアウト未知部配管６６出口の圧力を検出する圧力センサＸ１１１が設置されている点である。その他の点は、実施例２と同様であり、同様の部分については図７において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図１２は、レイアウト未知部配管出口流れ条件を設定する例を表す図である。レイアウト未知部配管出口流れ条件入力手段Ｃ１１２は、制御弁Ｂ１、Ｂ２のうちいずれか一方を開状態にし、もう一方を閉状態にする。

具体的には、図１１の工場レイアウトに対して、図１２に示すように、レイアウト未知部配管５５に対して、出口の制御弁Ｂ１を開ける時間帯には、レイアウト未知部配管６６に対して、出口の制御弁Ｂ２を閉める。その条件を基に、レイアウト未知部配管５５の抵抗Ｒ１を求める。同様に、レイアウト未知部配管６６に対して、出口の制御弁Ｂ２を開ける時間帯には、レイアウト未知部配管５５に対して、出口の制御弁Ｂ１を閉める。その条件を基に、レイアウト未知部配管６６の抵抗Ｒ２を求める。

本実施例では、実施例２で得られる各効果に加えて、レイアウト未知部が二箇所存在する場合は、レイアウト未知部配管出口に設置する制御弁の開閉操作により、各レイアウト未知部の配管抵抗を求めることができる。そして、配管ネットワークの圧力損失および各末端設備の消費流量を算出することができる。

本実施例では、レイアウト未知部が二箇所である場合の例を示したが、レイアウト未知部が二箇所以上の場合も適用可能である。具体的には、各レイアウト未知部配管出口に制御弁を設置し、いずれか一つの制御弁を開状態にし、他の制御弁を閉状態として、レイアウト未知部配管の抵抗を求める処理を順次繰り返すことで、各レイアウト未知部配管の抵抗を求めることができる。

上記実施例では、配管ネットワーク内に流れる流体が、空気圧縮機により圧縮された圧縮空気である形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、配管ネットワーク内を蒸気、水、空調用空気、油圧用の油等が流れる形態としてよい。

１…空気槽、２１〜２７、２８〜２９、１０１、１０２…レイアウト情報が既知である配管、５５、６６、５０１〜５０６…レイアウト情報が未知である配管、３１〜３４…レイアウト情報が既知であるエルボ、５０７〜５１０…レイアウト情報が未知であるエルボ、４１〜４３…レイアウト情報が既知である分岐、Ｂ１、Ｂ２…レイアウト情報が既知である制御弁、５１１…レイアウト情報が未知である制御弁、Ｍ１、Ｍ２…レイアウト情報が既知である末端、Ｘ１…空気槽圧力データ、Ｘ２…空気槽出口流量データ、Ｘ３…レイアウト未知部配管出口圧力データ、Ｘ４…レイアウト既知部配管レイアウト情報、Ｘ５…レイアウト未知部配管抵抗計算手段、Ｓ１…レイアウト未知部配管抵抗値予測過程、Ｓ２…レイアウト未知部配管流量計算過程、Ｓ３…流量計算値と流量計測値確認過程、Ｓ４…レイアウト未知部配管抵抗値修正過程、Ｘ１１、Ｘ１３、Ｘ１１１…圧力センサ
Ｘ１２…流量センサ、Ｄ１…配管ネットワーク評価手段、Ｄ２…配管ネットワーク評価手段、Ｃ１１、Ｃ１１１…計測値取得手段、Ｃ１２…レイアウト既知部配管情報入力手段、Ｃ１３…レイアウト未知部配管抵抗最適化計算手段、Ｃ１４…配管ネットワーク圧力損失計算手段、Ｃ１５…配管ネットワーク計算結果表示手段、Ｃ１１２…レイアウト未知部配管出口流れ条件入力手段

Claims

流体機器および配管で構成される配管ネットワークモデルを基に、前記流体機器および配管の摩擦損失および熱損失に基づいて、配管ネットワーク内の圧縮空気の流れを計算する配管ネットワーク評価装置であって、
空気槽における圧縮空気の圧力データである空気槽圧力データと、
前記空気槽から供給される圧縮空気の流量データである空気槽出口流量データと、
レイアウト情報が未知部の出口圧力データであるレイアウト未知部配管出口圧力データと、
レイアウト情報が既知部のレイアウト情報であるレイアウト既知部配管レイアウト情報に基づいて、
レイアウト未知部の配管抵抗を推定するレイアウト未知部配管抵抗計算手段
を備えたことを特徴とする配管ネットワーク評価装置。
前記レイアウト未知部配管抵抗計算手段は、前記配管ネットワークに対して、前記レイアウト既知部配管レイアウト情報を基に、
前記空気槽圧力データと、前記レイアウト未知部配管出口圧力データを境界条件とし、配管ネットワーク最適化計算により、レイアウト未知部の配管流量計算値と前記空気槽出口流量データに格納されている流量計測値との差がある閾値内に収まるまで前記レイアウト未知部の配管抵抗を最適化計算による推定することでなされる
ことを特徴とする請求項１記載の配管ネットワーク評価装置。
流体機器および配管で構成される配管ネットワークモデルを基に、前記流体機器および配管の摩擦損失および熱損失に基づいて、配管ネットワーク内の圧縮空気の流れを計算する配管ネットワーク評価装置であって、
前記空気槽内の圧力を検出する圧力センサと、
レイアウト未知部の配管出口の圧力を検出する圧力センサと、
前記空気槽から供給される圧縮空気の流量を検出する流量センサと、
エアシリンダやエアブロー等、圧縮空気を消費して工場の生産工程で用いられる機器である末端と、
前記空気槽内の圧力を検出する圧力センサ、前記レイアウト未知部の配管出口の圧力を検出する圧力センサ、及び前記流量センサそれぞれの検出値を取得、格納する計測値取得手段と、
レイアウト情報が既知である配管レイアウト情報を入力するレイアウト既知部配管情報入力手段と、
前記計測値取得手段に格納されているデータと前記レイアウト既知部配管情報入力手段にて入力したレイアウト既知部配管情報を基に、最適化計算手法により、レイアウト未知部の配管抵抗を求めるレイアウト未知部配管抵抗最適化計算手段と、
前記レイアウト未知部配管抵抗最適化計算手段にて計算したレイアウト未知部配管抵抗と、前記レイアウト既知部配管情報入力手段にて入力したレイアウト既知部配管情報を基に、前記配管ネットワークの圧力損失を計算する配管ネットワーク圧力損失計算手段と、
前記配管ネットワーク圧力損失計算手段にて計算した配管ネットワーク圧力損失計算結果を基に、前記配管ネットワークの圧縮空気の流れに関わる特性を評価し、その結果を表示装置に送る配管ネットワーク計算結果表示手段と
を備えたことを特徴とする配管ネットワーク評価装置。
前記配管ネットワーク計算結果表示手段は、前記レイアウト未知部配管と既知部配管を区別して表示することでなされる
ことを特徴とする請求項３記載の配管ネットワーク評価装置。
前記配管ネットワーク計算結果表示手段は、前記レイアウト未知部の配管抵抗計算結果、各配管および機器の圧力、流量、温度、流体流れの方向の少なくとも１つを表示することでなされる
ことを特徴とする請求項３記載の配管ネットワーク評価装置。
請求項４又は請求項５に記載の配管ネットワーク評価装置であって、
第二のレイアウト未知部の配管出口の圧力を検出する圧力センサと、
エアシリンダやエアブロー等、圧縮空気を消費して工場の生産工程で用いられる機器である末端と、
末端へ供給する圧縮空気流れを制御し、流量を調整する第１制御弁と、
末端へ供給する圧縮空気流れを制御し、流量を調整する第２制御弁と、をさらに備え、
前記計測値取得手段は、前記圧力センサの検出値を合わせて取得、格納し、
前記第１制御弁又は第２制御弁いずれか一方を開状態にし、もう一方を閉状態として、前記第１制御弁又は第２制御弁の弁開度を計算するレイアウト未知配管出口流れ条件入力手段
を備えたことを特徴とする配管ネットワーク評価装置。
流体機器および配管で構成される配管ネットワークモデルを基に、前記流体機器および配管の摩擦損失および熱損失に基づいて、配管ネットワーク内の圧縮空気の流れを計算する、配管ネットワーク評価装置が実行する方法であって、
空気槽における圧縮空気の圧力データである空気槽圧力データと、
前記空気槽から供給される圧縮空気の流量データである空気槽出口流量データと、
レイアウト情報が未知部の出口圧力データであるレイアウト未知部配管出口圧力データと、
レイアウト情報が既知部のレイアウト情報であるレイアウト既知部配管レイアウト情報に基づいて、
レイアウト未知部の配管抵抗を推定する
ことを特徴とする配管ネットワーク評価装置が実行する方法。
流体機器および配管で構成される配管ネットワークモデルを基に、前記流体機器および配管の摩擦損失および熱損失に基づいて、配管ネットワーク内の圧縮空気の流れを計算する、配管ネットワーク評価装置が実行する方法であって、
圧力センサにより前記空気槽内の圧力を検出し、
圧力センサによりレイアウト未知部の配管出口の圧力を検出し、
流量センサにより前記空気槽から供給される圧縮空気の流量を検出し、
計測値取得手段により、前記空気槽内の圧力を検出する圧力センサ、前記レイアウト未知部の配管出口の圧力を検出する圧力センサ、及び前記流量センサそれぞれの検出値を取得、格納し、
レイアウト既知部配管情報入力手段によりレイアウト情報が既知であるレイアウト既知部配管情報を入力し、
前記計測値取得手段に格納されているデータと前記レイアウト既知部配管情報入力手段にて入力したレイアウト既知部配管情報を基に、
前記レイアウト未知部配管抵抗最適化計算手段により最適化計算手法を用いて、レイアウト未知部の配管抵抗を求め、
前記レイアウト未知部配管抵抗最適化計算手段にて計算したレイアウト未知部配管抵抗と、レイアウト既知部配管情報入力手段にて入力したレイアウト既知部配管情報を基に、前記配管ネットワークの圧力損失を計算し、
前記配管ネットワーク圧力損失計算手段にて計算した配管ネットワーク圧力損失結果を基に、前記配管ネットワークの圧縮空気の流れに関わる特性を評価し、その結果を表示装置に送る
ことを特徴とする配管ネットワーク評価装置が実行する方法。
請求項８に記載の配管ネットワーク評価装置が実行する方法において、
圧力センサにより第二のレイアウト未知部の配管出口の圧力を検出し、
前記圧力センサの検出値を合わせて取得、格納し、
末端へ供給する圧縮空気流れを制御し、流量を調整する複数の制御弁のいずれか一方を開状態にし、もう一方を閉状態として、前記制御弁の弁開度を計算する
ことを特徴とする配管ネットワーク評価装置が実行する方法。