JPH0125413B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は流体管路の破裂を検出する管路の破裂
検出装置の改良に関する。

発明の技術的背景とその問題点 例えば水道事業においては、住民や工場などの
水の需要者に対し、地下に水道管を配管して水の
供給を行なつている。特に、都市部における配管
施設は、その規模も大きく、扱う水の量も非常に
多い。したがつて同施設の管理も大変なものであ
る。とりわけ、地下鉄工事、ビル建設の基礎工
事、道路工事などによつて配管に損傷を与える破
裂事故などは、付近の住宅および交通に及ぼす被
害も大きい。よつて事故発生をいち早く察知し被
害を最少限度に止めなければならない。

そこで従来では上記の様な配管の破裂を検出す
る装置として、配管の流量に比例した流量電圧を
一定倍率の設定電圧として所定時間保持し、この
設定電圧と新たな流量電圧とを比較し設定電圧を
越える時間が所定時間以上続いた時に破裂検出信
号を出力するものがある。しかしながら、かかる
検出装置は流量を検出要素としているため配管路
の変更や送水ポンプの起動などでの流量変化で誤
動作する欠点がある。

また、検出装置の別手段として、圧力を検出要
素としたものがある。すなわちこの検出手段は予
め流量に対応する配管路の損失圧力を算出し、こ
の算出圧力と現圧力とを比較するものであるが、
管路の経時変化によりその都度算出圧力を補正し
なければならず非常に面倒である。

さらに、従来、圧力と流量を検出要素としたも
のがある。この検出手段は、所定時間前の流量お
よび圧力を現在の流量および圧力と比較し、それ
ぞれの偏差が同時に固定された設定値を越えた時
破裂検出信号を出力するものである。（特公昭47
−47716）。この手段は前記２者に比べ精度面でか
なり向上が図られているが、例えば管路の流量が
少量になつた状態を考慮した低い設定値の場合、
その精度に劣化が見られるなどまだ改良の余地が
ある。

発明の目的 本発明は上記実情にかんがみてなされたもので
流量および圧力を検出要素とし、両要素の所定時
間におけるそれぞれの偏差の差を求めることによ
り、精度の向上を図れる管路の破裂検出装置を提
供することを目的とする。

発明の概要 本発明は、管路を流れる流体の流量と圧力を検
出し両信号を電気信号に変える検出部を設け、こ
の検出部からの流量および圧力信号を所定周期で
サンプリングし、このサンプリング出力を第１の
保持回路によつて一周期分遅らせて出力し、この
一周期分遅れの流量および圧力信号と現状での流
量および圧力信号とのそれぞれの偏差を比較回路
によつて算出する。さらに、この両偏差信号を前
記と同じサンプリング周期でサンプリングし、こ
のサンプリング出力を第２の保持回路によつて一
周期分遅らせて出力する。そして、この一周期分
遅れの流量および圧力の偏差信号と現状での流量
および圧力の偏差信号とのそれぞれの偏差の差を
算出し、これらの偏差の差が予め設定したそれぞ
れの設定値を同時に越えた時に警報などを発生さ
せる構成とする。また前記設定値に対しては、流
体供給側の供給状況などによつて決定される管路
の流体の平常時での流量あるいは圧力の変動を考
慮して、より適切な設定値が得られるように設定
値補正回路を設けることにより上記目的を達成す
るものである。

発明の実施例 本発明の実施例を第１図の構成図および第２
図、第３図の特性図を用いて説明する。

まず、第１図において１は流体貯留槽（例えば
水道事業関係では配水池）で、この流体貯留槽１
に流体を吸い上げる第１のポンプ２および第２の
ポンプ３が並列に配置されている。この２基のポ
ンプ２，３の出力側には第１の弁４および第２の
弁５がそれぞれ設けられ、この両弁４，５の出力
側で両者の流れは合流し配管路６に連絡される。
次にこの配管路６の適所に流体の流量を検出しこ
れに比例した電気信号を出力する流量検出器７を
設ける。この流量検出器７には変換増幅を行なう
変換増幅部８が接続される。この変換増幅部８に
は同増幅部８の出力を所定周期でサンプリングを
行なう第１の流量サンプリング回路９が接続さ
れ、この第１の流量サンプリング回路９には同サ
ンプリング回路９の出力を次のサンプリング時刻
まで保持しかつ出力する第１の流量保持回路１０
が接続される。さらにこの第１の流量保持回路１
０には流量の演算比較を行なう流量比較回路１１
の負側端が接続される。なお、この流量比較回路
１１のもう一方の正側端には前記変換増幅部８の
出力側が接続されている。そして、この流量比較
回路１１には同回路１１の出力を前記第１の流量
サンプリング回路９と同一の周期でサンプリング
を行なう第２の流量サンプリング回路１２が接続
されている。さらにこの流量サンプリング回路１
２には同回路１２の出力を次のサンプリング時刻
まで保持しかつ出力する第２の流量保持回路１３
を介して流量比較判別回路１５が接続される。こ
の比較判別回路１５は第２の流量保持回路１３の
出力と前記流量比較回路１１の出力との偏差を求
め、この偏差が流量設定値補正回路１４の出力値
を越えている場合流量判別信号を出力する。ま
た、前記流量設定値補正回路１４は変換増幅部８
の出力側に接続され、配管路６の平常時に変換増
幅部８より出力される信号を基に正の設定値を算
出し比較判別回路１５へその設定値を入力するよ
うになつている。そして比較判別回路１５には同
回路１５の流量判別信号に応動して閉じられる第
１の常開接点１６が接続されている。なお、この
第１の常開接点１６は警報器など（図に示さず）
の駆動回線１７に接続している。以上の構成で流
量の検出が行なわれる。また、前記設定値補正回
路１４は配管路系の平常時の流量変動の状態すな
わちポンプの台数および配管路６の状態を考慮し
た設定を行なうもので、平常流量が多い場合は大
きな設定値を、少ない場合は小さな設定値を出力
する。

また、圧力検出手段においては前記配管路６に
流体の圧力を検出しこれに比例した電気信号を出
力する圧力発信器１８を設け、以下流量検出と同
様に第１の流量サンプリング回路９に相当する第
１の圧力サンプリング回路１９、第１の流量保持
回路１０に相当する第１の圧力保持回路２０、流
量比較回路１１に相当する圧力比較回路２１、第
２の流量サンプリング回路１２に相当する第２の
圧力サンプリング回路２２、第２の流量保持回路
１３に相当する第２の圧力保持回路２３が備えら
れている。そして、前記流量比較判別回路１５に
相当するものとして、前記圧力比較回路２１の出
力と第２の圧力保持回路２３の出力とを比較しそ
の偏差が予め設定された値に対して越えた時圧力
判別信号を出力する圧力比較判別回路２４が設け
られている。なお、流量検出のような流量設定値
補正回路１４は設けない。またこの圧力比較判別
回路２４には前記流量検出の第１の常開接点１６
と同様の作用を行なう第２の常開接点２５が接続
されている。しかるに前記第１の常開接点１６と
第２の常開接点２５の直列接続が前記警報器など
の駆動回線１７に接続されている。

次に以上のように構成された装置の作用を説明
する。なお、流量検出と圧力検出は同時刻に同タ
イミングで行なわれる。したがつて前記第１、第
２の流量サンプリング回路９，１２および第１、
第２の圧力サンプリング回路１９，２２は全て同
じタイミングで同じサンプリング周期をもつて動
作する。

まず流量検出について述べる。ある時刻に配管
路６から流量検出器７によつて検出された流体の
流量信号は変換増幅部８を介して第１の流量サン
プリング回路９によつて所定周期でサンプリング
される。このサンプリングされた流量信号Q_o-1
は第１の流量保持回路１０にて前記サンプリング
回路９の一周期間保持され、前記流量比較回路１
１の負側端へ入力される。同時に前記変換増幅部
８から現時点での流量信号Q_oが流量比較回路１
１の正側端へ入力され、同回路１１によつて前記
サンプリングの一周期前と現時点での流量の偏差
信号ΔQ_o-1が出力される。この偏差信号ΔQ_o-1は
第２の流量サンプリング回路１２によりサンプリ
ングされ、第２の流量保持回路１３によつてサン
プリングの一周期間保持され流量比較判別回路１
５の負側端へ入力される。同時に流量比較回路１
１から現時点での流量偏差信号ΔQ_oが流量比較判
別回路１５の正側端へ入力される。そして、同回
路１５にて現時点での偏差信号ΔQ_o-1とΔQ_oとの
差信号（ΔQ_o−ΔQ_o-1）が求められ、流量設定値
補正回路１４からの正の設定値信号との比較が行
なわれる。ここに、差信号（ΔQ_o−ΔQ_o-1）が正
の設定値を越えていれば、流量比較判別回路１５
から流量判別信号が出力され第１の常開接点１６
を閉じる。

一方、圧力検出にあつては圧力発信器１８によ
つて前記配管路６の流体の圧力信号を取り出し、
以下、第１の圧力保持回路２０の出力P_o-1と圧力
発信器１８の出力P_oの偏差ΔP_oを圧力比較回路２
１によつて求める。さらに、第２の圧力保持回路
２３の出力ΔP_o-1と圧力比較回路２１の出力ΔP_o
の偏差を圧力比較判別回路２４によつて求める。
そして、この偏差（ΔP_o−ΔP_o-1）が同回路２４
に設定された負の設定値を越えた時圧力判別信号
を前記第２の常開接点２５へ出力する。ここにこ
の第２の常開接点２５は閉じられることになる。

以上流量と圧力の同時検出によつて第１および
第２の常開接点、１６，２５が同時に閉じられた
時、前記駆動回線１７が接続され警報器などが駆
動するようになつている。

次に上記基本作用に基づき、配管路６の各状態
について説明する。

まず、配管路６が平常状態にある場合、装置
のサンプリング周期を短かく設定すれば前記流
量偏差の差（ΔQ_o−ΔQ_o-1）および圧力偏差の
差（ΔP_o−ΔP_o-1）はそれぞれの設定値を越え
ることなく、したがつて第１、第２の常開接点
１６，２５は開路状態を維持する。

また、配管路６の流量が第１、第２のポンプ
２，３の起動や第１、第２の弁４，５の操作に
より急増した場合、配管路６の流体は流量増
加、圧力増大となる。したがつて流量偏差の差
（ΔQ_o−ΔQ_o-1）は正の設定値を越え第１の常
開接点１６は閉じられる。しかし圧力偏差の差
（ΔP_o−ΔP_o-1）は負の設定値を越えることは
ないので、第２の常開接点２５は閉じられるこ
とはなく警報は発つせられない。さらに第１、
第２のポンプ２，３の停止や第１、第２の弁
４，５の操作による配管路６の流体の流量減
少、圧力低下の場合、前記と逆に第１の常開接
点１６は開かれたままで第２の常開接点２５の
みが閉じられるので警報は発つせられない。

次に、配管路６のある箇所に破裂事故が生じ
た場合、配管路６の流体は流量増加し、圧力は
低下する。したがつて流量偏差の差（ΔQ_o−
ΔQ_o-1）は正の設定値を越え、圧力偏差の差
（ΔP_o−ΔP_o-1）は負の設定値を越えることに
なり第１および第２の常開接点は閉じられる。
したがつて警報が発つせられることになる。

次に、もう一つ前記と似た様な状態を呈する
場合、すなわち需要側において弁などを急激に
開いた場合前記と同様に配管路６の流体は流量
が増加し、圧力は低下する。しかしながら前記
の破裂事故とは違い弁などの開操作による流量
変化および圧力変化は比較的少ない。したがつ
て流量偏差ΔQ_o、圧力偏差ΔP_oも少なく、すな
わち流量偏差の差（ΔQ_o−ΔQ_o-1）、圧力偏差
の差（ΔP_o−ΔP_o-1）はさらに少なくなる。つ
まり流量および圧力の偏差の差（ΔQ_o−
ΔQ_o-1）、（ΔP_o−ΔP_o-1）においては破裂事故
と需要側の弁などの開操作の違いが明らかに生
じる。このことを流量特性について第２図、第
３図で示す。なお、第２図は弁（バタフライ
弁）の流量特性図、第３図は破裂事故の流量特
性図であり、両図とも縦軸に流量Ｑ、横軸に時
間ｔを示しｎ−２、ｎ−１、ｎはサンプリング
の時刻を示す。よつて両図からも明らかなよう
に｛破裂事故による流量偏差の差（ΔQ_o−
ΔQ_o-1）｝＞｛弁の開操作による流量偏差の差
（ΔQ_o−ΔQ_o-1）｝≒０となり、両特性の差がは
つきり判別出来る。すなわち、弁などの開操作
ではほとんど反応しない。したがつて警報は発
つせられない。

また、流量設定値補正回路１４は、第１、第２
のポンプ２，３を並列設置したとき流量変動が少
流量時よりも多流量時の方が大であるから流量設
定値も変更する必要があることを考慮したもので
ある。すなわち平常流量が多い時は大きな設定
値、少ない時は小さな設定値を出力する。したが
つて同回路１４は前記の作用をより精度
の良いものにするために作用する回路である。

以上、上記実施例においては配管路の多流量仕
様および少流量仕様にかかわらず適性な流量設定
値を設定出来る。

さらに、本発明は第４図の変形例のごとくポン
プが直列に設置された場合でも上記実施例と同様
の作用および効果をもたらす。ここに、第４図の
変形例を説明する。なお、第１図実施例と同一機
能のものは同じ番号を付しその説明は省略する。
１は流体貯留槽で、この流体貯留槽１には流体吸
い上げ用の第３、第４のポンプ３０，３１が直列
に設置され弁３２を介して配管路６に接続され
る。この配管路６の適所に流量検出器７を設け、
以下第１図と同様に変換増幅部８、第１の流量サ
ンプリング回路９、第１の流量保持回路１０、流
量比較回路１１、第２の流量サンプリング回路１
２、第２の流量保持回路１３とによつて構成さ
れ、この第２の流量保持回路１３には流量設定値
の固定された流量比較判別回路３３の負側入力端
が接続される。またこの流量比較判別回路３３の
正側入力端には流量比較回路１１の出力が接続さ
れている。そして、第１図の両量設定値補正回路
１４は設けない。さらに流量比較判別回路３３に
は同比較判別回路３３からの流量判別信号に応動
する第１図と同様の第１の常開接点１６が接続さ
れている。以上が流量検出の構成である。

一方、圧力検出においては、第１図と同様に配
管路６より圧力信号を検出する圧力発信器１８が
設けられ、以下第１図と同様に第１の圧力サンプ
リング回路１９、第１の圧力保持回路２０、圧力
比較回路２１、第２の圧力サンプリング回路２
２、第２の圧力保持回路２３とによつて構成さ
れ、この第２の圧力保持回路２３には同回路２３
の出力と前記圧力比較回路２１の出力との偏差を
求める圧力比較判別回路３４の負側入力端が接続
されている。なお、圧力比較判別回路３４の正側
端には前記圧力比較回路２１の出力側が接続され
ている。またこの圧力比較判別回路３４には設定
値を決める圧力設定値補正回路３５が接続され、
前記圧力発信器１８からの前記配管路６の平常時
の圧力信号を基に負の設定値を算出し同圧力比較
判別回路３４へ同設定値を入力するようになつて
いる。そして圧力比較判別回路３４には同回路か
ら出力される圧力判別信号に応動する第１図と同
様の第２の常開接点２５が接続されている。

以上の様な装置において、その作用は上記第１
図の実施例と同様に流量比較判別回路３３と圧力
比較判別回路３４とからの流量判別信号および圧
力判別信号の同時出力によつて警報が発つせられ
ることになる。ただし第１図との違いは流量設定
値を固定し圧力設定値を平常時の配管路６に応じ
て変えるようにしたことである。すなわち第４図
のごとく第３、第４のポンプ３０，３１が直列設
置においては圧力変動が、低圧力時よりも高圧力
時の方が大きくなるから圧力設定値も変更する必
要があることを考慮したもので、配管路６の平常
圧力が高い時は大きな設定値、低い時は小さな設
定値になるようにしたことである。

以上上記変形例においては配管路の低圧仕様お
よび高圧仕様にかかわらず適性な圧力設定値を設
定出来る。

発明の効果 以上詳述したように本発明によれば、流量およ
び圧力のそれぞれの現状値と所定時間前の値との
偏差を求め、さらにこの偏差と所定時間前の偏差
との差を求め、この偏差の差を設定値と比較する
ことによつて、管路の破裂事故とよく似た平常時
の現象とをより明確に判別出来る。また管路の仕
様に合つた適性な設定値を自動的に設定すること
が出来る。したがつて管路の状態に対し柔軟性を
もつた、精度の高い管路の破裂検出装置を提供出
来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る管路の破裂検出装置の一
実施例を示す構成図、第２図は弁（バタフライ
弁）の流量特性図、第３図は破裂事故による流量
特性図、第４図は本発明に係る管路の破裂検出装
置の変形例を示す構成図である。 ６…管路、９，１２…第１、第２の流量サンプ
リング回路、１０，１３…第１、第２の流量保持
回路、１１…流量比較回路、１４…流量設定値補
正回路、１５，３３…流量比較判別回路、１９，
２２…第１、第２の圧力サンプリング回路、２
０，２３…第１、第２の圧力保持回路、２１…圧
力比較回路、２４，３４…圧力比較判別回路、３
５…圧力設定値補正回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 管路の流体の流量および圧力に応じた信号を
   出力する検出部と、これらの検出部より出力され
   る信号をそれぞれ所定周期でサンプリング検出
   し、この所定周期毎に保持し出力する流量用およ
   び圧力用の第１のサンプリング保持回路と、これ
   らの第１のサンプリング保持回路によつて出力さ
   れる流量および圧力信号と前記検出部により出力
   される現状の流量および圧力信号とをそれぞれ比
   較し流量偏差信号および圧力偏差信号を出力する
   流量用および圧力用の比較回路と、これら比較回
   路から出力される前記流量および圧力偏差信号を
   所定周期でサンプリング検出しこの所定周期毎に
   保持し出力する流量用および圧力用の第２のサン
   プリング保持回路と、これらの第２のサンプリン
   グ保持回路によつて出力される流量および圧力偏
   差信号と前記比較回路によつて出力される現状の
   流量および圧力のそれぞれの設定値と比較判別す
   る流量用および圧力用比較判別回路と、前記流量
   あるいは圧力の設定値の少なくとも一方を前記検
   出部からの該信号によつて補正的に設定変更する
   設定値補正回路とを備え、前記流量および圧力の
   偏差の差が同時に設定値を越えた時動作すること
   を特徴とした管路の破裂検出装置。