一种用于检测在压力或真空下的气体网络中的泄漏的方法和气体网络与流程

本发明涉及一种用于检测在压力或真空下的气体网络中的泄漏的方法。更具体地，本发明旨在能够量化发生在气体网络中的泄漏。

背景技术：

1、“气体”在此表示例如空气，但不是必须的。但氮气或天然气也是可能的。

2、用于监测或控制在压力下气体网络的方法是已知的，因此这些方法是为长而直的管道建立的，在这些管道中，由于所讨论的气体的可压缩性，流入的流量不一定等于流出的流量。

3、这些方法基于许多假设，例如很长的管道、直管道，这些假设不适用于复杂的在压力下的气体网络，其中一个或多个压缩机设备在压力下将气体供应给复杂的消耗器网络。

4、此外，如us 7.031.850b2和us 6.711.502b2中所述，方法已经到位，以检测最终消耗器自身的气动部件或工具中的泄漏。最终消耗器可以是单个最终消耗器或包括所谓的消耗器区域或一组单个最终消耗器。

5、用于估计源侧总泄漏率的方法也可从例如de 20.2008.013.127u1和de20.2010.015.450u1得知。

6、这种已知方法的缺点是它们不允许检测源和消耗器或消耗器区域之间复杂的管道网络中的泄漏。此外，气体管道网络或真空网络是不可低估的泄漏源。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供对这个问题的解决方案。

2、本发明涉及一种用于检测和量化加压气体网络中的泄漏的方法；该气体网络包括：

3、-一个或多个压缩气体源或真空源；

4、-压缩气体或真空应用的一个或多个消耗器或消耗器区域；

5、-将气体或真空从源输送到消耗器、消耗器区域或应用的管道或管道网络；

6、-多个第一传感器，用于确定气体网络中不同时间和位置的一个或多个气体物理参数；

7、其特征在于，该气体网络还可以配备额外的第二传感器，这些第二传感器指示源、消耗器、消耗器区域或应用的状态(例如开/关)，并且该方法包括以下步骤：

8、-任何启动阶段，在此期间使用上述传感器；

9、-训练或估计阶段，其中使用估计算法基于物理定律确定第一组第一和第二传感器与第二组第一和第二传感器的测量值之间的物理模型或数学关系；

10、-操作阶段，其中在第一组第一和第二传感器与第二组第一和第二传感器的测量值之间建立的物理模型或数学关系被用于预测气体网络中的泄漏；

11、其中操作阶段包括以下步骤：

12、-读出第一组和第二组第一和第二传感器；

13、-从第一组第一和第二传感器的读出测量值，使用物理模型或数学关系计算或确定第二组第一和第二传感器的值；

14、-将第二组第一和第二传感器的计算值或某些值与第二组第一和第二传感器的读取值进行比较并确定它们之间的差分；

15、-根据残差分析确定气体网络中是否存在泄漏；

16、-如果检测到泄漏，则生成警报和/或生成泄漏率和/或生成相应的泄漏成本。

17、优点是，这种方法将使得学习、检测和量化气体网络本身中的泄漏成为可能。

18、换句话说，通过该方法检测和量化的泄漏不仅限于压缩气体的源或消耗器，即压缩机设备和气动工具或组件中的泄漏，还可能涉及气体网络本身的管道中的泄漏.

19、需要注意的是，在压力下的气体网络情况下，会发生到外部的泄漏，且气体会逸出到周围区域。在真空下的气体网络中，泄漏将“向内”发生，即环境空气将进入气体网络。

20、在训练阶段，基于已知物理定律并使用各种传感器的测量结果在这组传感器之间建立数学关系。

21、因此使用估计算法。

22、首先，这是基于气体网络中不存在泄漏的假设，换言之，它基于气体网络的正常情况或所谓的“基线”。

23、通过这种方式，可以创建物理模型或数学模型来表示传感器测量的不同参数之间的关系。

24、然后该模型将用于通过比较模型的结果和传感器的测量结果,立即检测传感器的未来测量结果中的不规则性。

25、通过这种方式，可以非常快速地检测到泄漏，并且在检测到泄漏的情况下，可以采取措施并关闭泄漏。

26、优选地，在某些时刻，操作阶段被暂时中断或停止，此后在操作阶段重新开始之前恢复训练阶段以重新定义不同传感器的测量结果之间的物理模型或数学关系。

27、应该注意的是，过程，即具有源、管道和消耗器的气体网络，不是被关断，而只是方法被关断。换句话说，如果操作阶段暂时中断或停止，源仍将向消耗器供应气体或真空。

28、中断操作阶段和恢复训练阶段具有更新物理模型或数学关系的优点。

29、这将使考虑气体网络或系统随时间变化的行为成为可能，从而泄漏的检测不依赖于气体网络的变化行为。例如，当在能源审计、气体网络扩张和/或网络堵塞后已检测到泄漏并进行处理时，就会出现这种情况。在这种情况下，检测系统从新的“基线”或零开始。

30、本发明还涉及在压力或真空下的气体网络；该气体网络至少配备：

31、-一个或多个压缩气体源或真空源；

32、-压缩气体或真空应用的一个或多个消耗器或消耗器区域；

33、-将气体或真空从源输送到消耗器、消耗器区域或应用的管道或管道网络；

34、-多个第一传感器，用于确定气体网络中不同时间和位置的一个或多个气体物理参数；

35、其特征在于该气体网络还配备：

36、-可能的一个或多个第二传感器，可以记录一个或多个源、消耗器、消耗器区域或应用的状态或状况；

37、-数据采集控制单元，用于从上述传感器收集数据；

38、-计算单元，用于执行根据本发明的方法。

39、这种布置可用于应用根据本发明的方法。

技术特征：

1.一种用于检测和量化在压力或真空下的气体网络(1)中的泄漏(12)的方法，该气体网络(1)包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一组第一和第二传感器(9a,9b，9c，9d)包括在气体网络(1)中的不同位置处的不同压力和/或压差传感器(9b，9d)、一个或多个流量传感器(9a)和能够确定源(6)、消耗器(7)、消耗器区域或应用的状态的多个第二传感器(9c)，并且第二组第一和第二传感器(9a，9b，9c，9d)包括流量传感器(9a)，其中操作阶段(18)包括以下步骤：

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器(9a，9b，9c，9d)是通过原位自校准来校准的。

4.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，前述第一传感器(9a，9b，9d)能够测量气体的以下物理参数中的一个或多个：压力、压差、温度、气体速度、流速、湿度。

5.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，操作阶段(18)在某些时刻被暂时中断或停止，之后在操作阶段(18)恢复之前，恢复训练阶段(15)以重新定义不同传感器(9a，9b，9c，9d)的测量值之间的物理模型或数学关系。

6.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述操作阶段(18)的步骤以一定时间间隔顺序地重复。

7.一种在压力或真空下的气体网络(1)，该气体网络(1)至少被配备：

8.根据权利要求7所述的气体网络，其特征在于，传感器(9a，9b，9c，9d)中的至少一些连同源(6)、消耗器(7)、消耗器区域或应用被集成在一个模块中。

9.根据前述权利要求7至8中任一项所述的气体网络，其特征在于，所述气体网络(1)还配备监视器(13)以显示或发信号通知泄漏(12)、泄漏率、泄漏成本和可能的位置。

10.根据前述权利要求7至8中任一项所述的气体网络，其特征在于，所述计算单元(11)是基于云的计算单元(11)，所述计算单元(11)无线或者非无线连接到所述气体网络(1)。

技术总结
本申请涉及用于检测和量化在压力或真空下的气体网络中的泄漏的方法和在压力或真空下的气体网络。一种用于检测在气体网络中的泄漏的方法，该气体网络包括：‑源；‑消耗器；传感器；其特征在于，该方法包括以下步骤：‑训练或估计阶段，确定第一组和第二组传感器的测量值之间的物理模型；‑操作阶段，其中第一组和第二组传感器的测量值之间的已建立的物理模型被使用，以便预测气体网络中的泄漏；其中操作阶段包括以下步骤：‑使用物理模型从来自第一组传感器的读数计算第二组传感器的值；‑确定第二组传感器的计算值与读取值之间的差分；‑基于残差分析确定气体网络中是否存在泄漏。

技术研发人员：P·戈伊恩斯,E·罗劳蒂
受保护的技术使用者：阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11