JP6528120B2 - ガスメータ評価システム及びこれに用いられるガスメータ - Google Patents

Description

本発明は、ガスメータの経年変化データを取得して蓄積し、このデータの解析結果を基に、経年変化による劣化等を評価するシステムに関するものである。

従来、ガスメータの経年変化による異常状態の判定を行うものとして、圧力の値を監視して圧力損失の変化により判定を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載された流量計を示すものであり、自己診断装置を実施したガスメータを含むガス供給システムの概略構成図を示している。

ガス供給システム１００は、ガス配管１０４を介して接続された、ガスの通過体積を積算するガスメータ１０５と、燃焼器１０７と、燃焼器１０７へのガスの供給／遮断を行うためのガスコック１０８とから構成されている。

ガスメータ１０５は、メータ入口部１０９とメータ出口部１１０の間に設けられた流量計測手段としての流量計測部１１１と、圧力損失計測手段として働く、それぞれメータ入口部１０９およびメータ出口部１１０に設けられた圧力計測部１１７および１１２と、制御部１１３と、メモリ１１４と、警報手段としての表示部１１５および通報部１１６とから構成されている。

このような構成において、流量計測部１１１に流量変化が生じたときに、圧力計測部１１２、１１７により圧力損失を計測する。このときの圧力損失値が所定範囲内にあるかどうかを判定し、所定範囲外のときに通報部１１６により、器差特性の異常に関する通報を行うことにより自己診断を行うものである。

特開２００１−４１７９７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、流量が変化した時の特定の流量における圧力損失の値を監視しているだけであり、流量の計測範囲全体において流量と圧力損失の関係がどのようなものであるかを評価するものではなく、計測範囲全体にわたって、器差が所定内にあるかどうかについての記載はなかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、経年変化による流量と圧力損失の変化を計測範囲全体にわたって把握することにより、対象とするガスメータの特性が、全流量計測範囲にわたって所定の器差内に入っているかどうかを判定することができるものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明のガスメータ評価システムは、測定流路の流量と差圧変化を流速センサと圧力センサにより多点測定し、差圧と流量の特性を関数として把握する。

これを初期状態として定期点検を実施することにより、初期状態と定期点検時の関数の差を用いて、経年変化の程度を、計測範囲全域において定量的に評価することができる。

本発明のガスメータ評価システムは、流量差圧特性を関数として把握し、その経年変化を定量的に比較する構成とし、その流量変化を評価解析することにより、定期検査時の特性が、計測範囲全域において誤差の範囲に入っているかどうかを把握することができるものである。

本発明の実施の形態１におけるガスメータ評価システムの構成図 本発明の実施の形態１におけるガス器具を使用した場合の流量変化を示したグラフ 本発明の実施の形態１における流量と圧力差の関係を示したグラフ 本発明の実施の形態１における解析評価の経過を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における流量精度の範囲を示すグラフ 従来の自己診断装置を備えたガスメータの概略構成図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
実施の形態１について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるガスメータ評価システムの構成図である。

図１において、測定流路１の下流側には、ガス器具２ａ、２ｂ等の複数のガス器具が接続されている。

測定流路１には、この測定流路１を通過する流量を測定するための流速センサ３が設けられている。測定流路１は、入口部４と、出口部５を有しており、この測定流路１を通過する流れの圧力差を計測するための圧力センサ６が設けられており、その両端は、入口部４、出口部５に接続されている。

流速センサ３の流速を流量に変換するための流量演算部７が流速センサ３に接続されている。 また圧力センサ６の圧力を演算するための圧力演算部８が圧力センサ６に接続されている。計測制御部９は、流量演算部７、圧力演算部８の計測を制御するものである。

上記に示した、測定流路１、流速センサ３、圧力センサ６、流量演算部７、圧力演算部８、計測制御部９により、ガスメータ１０が構成されている。

計測された流量データや、圧力データを取込み蓄積する記憶部１１、およびこのデータを解析する解析処理部１２より、解析処理装置１３が構成されている。

ガスメータ１０からの流量データ、圧力データは、この解析処理装置１３へ送られる。

そして、ガスメータ１０と解析処理装置１３とにより、ガスメータ評価システム１４が構成される。

この解析処理装置１３は、ガスメータ１０の外部に設けて有線接続または無線接続でデ
ータの送受信を行う。また、解析処理装置１３はガスメータ１０の内部に設けられてもよい。

図２は、例えば、ガス器具２ａを使用した場合の測定流路１における流量変化を示したグラフの一例である。

測定時間ｔ１、ｔ２、・・・をガス機器の動作開始や、運転状態変化の流量変化が把握できるよう、適切に定めておけば、流量計測により、異なる流量の複数点の流量データ（ｑ１、ｑ２、ｑ３、・・・）をサンプリングすることができる。時間ｔ１，ｔ２はガス機器ごとの動作に応じて任意に設定することが出来る。

一例として、０．１〜１０秒程度に設定することが出来る。計測間隔が短い場合には、より細かく流量と圧力の対応関係の計測が可能である。一方、取得されるデータが多くなるため、必要なメモリや、電池の使用量が多くなりコストアップを招くため、以上を勘案し、適切な計測間隔を設定する。

また、この時、同時に圧力計測にトリガをかけることにより、上記流量データに対応した圧力データも同時にサンプリングすることができる。

図３は、本発明の実施の形態１における、ガスメータ１０を通過する流量（Ｑ）とガスメータ１０の前後の圧力差（ΔＰ）の関係を示したグラフである。

前述したように流量と圧力のサンプリングデータが複数個測定されると、これらのデータより流量（Ｑ）と差圧（ΔＰ）の関数関係を定義することができる。

図３における２本のグラフは、初期状態における圧力と流量の関係と、定期検査時の圧力と流量の関係を示している。いずれも複数の圧力と流量の関係からそれぞれの関数関係か導き出されている。

この関数を用いることにより、初期状態における、ある流量、例えば、Ｑ１に対応する圧力差（ΔＰ）が定まり、この圧力差における定期検査時の流量Ｑ１’を求めることができる。これによりこれらの流量の差ΔＱ１が明確化される。

このように流量と、圧力差が、関数関係で規定することが出来るため、実際には計測されていない図３におけるプロットされた以外の流量範囲においても、流量と圧力差の関係を推定することが可能となる。

ΔＱが検査時期において、流量センサ、圧力センサ以外の原因に基づく劣化を反映しているとみなすことができる。また、ΔＱは初期状態と定期検査時の圧力と流量から導出された２つの関数関係より算出されるため、実際には計測されていない流量、圧力範囲における値も導出可能である。

図４は本発明の実施の形態１における解析評価の経過を示すフローチャートである。

図４において、Ｓ１５は開始ステップ、Ｓ１６は初期値計測ステップである。Ｓ１７は流量変化の判断ステップ、Ｓ１８はインターバル設定ステップである。

Ｓ１９はデータ計測ステップ、Ｓ２０はデータ格納ステップ、Ｓ２１は関数生成ステップである。Ｓ２２は定期検査時期がどうかの判断ステップ、Ｓ２３はインターバル設定ステップである。Ｓ２４は定期検査計測ステップである。 Ｓ２５は流量変化の判断ステッ
プ、Ｓ２６はインターバル設定ステップである。

Ｓ２７はデータ計測ステップ、Ｓ２８はデータ格納ステップ、Ｓ２９は関数生成ステップである。Ｓ３０は閾値を超えているかどうかの判断ステップ、Ｓ３１は警告ステップである。

次に図１、および図４を用いて、ガスメータ評価システムの動作を説明する。

まず、開始ステップＳ１５により、ガスメータ評価システムの動作が開始する。次に初期値計測ステップＳ１６により、初期値計測の準備がなされ、流量変化の判断ステップＳ１７が実行される。

今、ガス器具２ａ、２ｂ等が使用されていない場合には、流量が変化しないので判断ステップＳ１７はＮの側を選択し、インターバル設定ステップＳ１９により所定のインターバルが設定される。

この状態で、ガス器具２ａ、２ｂ等が使用されると、この動作による流速値の変化を流速センサ３が検知する。この時、流量が変化するので判断ステップＳ１７はＹの側を選択する。その後、データ計測ステップＳ１９により計測制御部９の指令により、流量演算部７と圧力演算部８とが同期して、それぞれのデータを複数個サンプリング取得する。この様子は図２にて説明したとおりである。

これら複数のデータは、データ格納ステップＳ２０により記憶部１１に格納される。その後、関数生成ステップＳ２１により、これらのデータは解析処理部１２において処理され、関数Ａに置き換えられる。この関数Ａは図３における点線のグラフに相当する。

次にこのガスメータ１０の定期検査時期かどうかが、判断ステップＳ２２により、なされる。定期検査時期で無い場合、判断ステップＳ２２はＮの側を選択し、インターバル設定ステップＳ２３により所定のインターバルが設定される。

ここでのインターバルとは、例えば、長期的な場合は、８年毎であるとか、短期的な場合は、１か月毎といった値で、目的に応じて設定される。

今回が定期検査時期に該当する場合、判断ステップＳ２２はＹの側を選択する。次に定期検査計測ステップＳ２４により、定期検査計測の準備がなされ、流量変化の判断ステップＳ２５が実行される。

以降、定期検査時のデータが記憶部１１に格納されるまでの流れは、初期値計測を実施したときの流れと同じであり、インターバル設定ステップＳ２６は、インターバル設定ステップＳ１８に対応し、以降、データ計測ステップＳ２７は、Ｓ１９に、データ格納ステップＳ２８はＳ２０に、関数生成ステップＳ２９はＳ２１に対応して機能する。 この結果、定期検査時のデータは関数Ｂに置き換えられる。

その後、判断ステップＳ３０において、初期値計測データに基づく関数Ａと定期検査データに基づく関数Ｂとが比較され、図３に示したように初期値における所定流量の値に対応する流量値が定期検査データに基づく関数Ｂより求められ、その間の流量差ΔＱが求められる。

この値が所定の閾値を超えていなければ、判断ステップＳ３０はＮの側を選択する。そして、次の定期検査を待つためのインターバル設定ステップＳ２３により、インターバル
を設定する。

この値が所定の閾値を超えておれば、判断ステップＳ３０はＹの側を選択し、警告ステップＳ３１により、警告を発する。

なお、この実施の形態では、流速の変化をトリガとして、流速、圧力の同期データサンプリングを実施したが、圧力の変化をトリガとして、同様のサンプリングを行ってもよいものである。

図５は、本発明の実施の形態１における流量精度の範囲を示すグラフである。横軸は流量（Ｑｓ）であり、縦軸は、下式により計算される誤差を表示している。

ε ＝ ｜Ｑｓ − Ｑ ｜／ Ｑｓ （１）
ここで、Ｑｓは、基準流量計で計測される流量であり、Ｑはガスメータで計測される流量である。

すなわち、式（１）は、当該ガスメータの計測値（Ｑ）の基準流量（Ｑｓ）からの誤差を表す。

ガスメータでは、各流量における誤差が、図５に示したような一点鎖線の範囲に入ることが要請されている。すなわち、流量がＱ１からＱ２までは±α％、流量がＱ２からＱ３までは±β％といったような範囲である。

初期値による初期状態のデータを、例えば、曲線Ｌ１により示しているが、これは初期状態では、上記の要請範囲に、計測する全ての流領域で収まっており、かつ、誤差が非常に小さく基準流量計のデータに略等しいことを示している。

次に、判断ステップ３０について詳細に説明する。

既に述べたように、定期検査時における関数Ｂが求まっているので、図３のように流量Ｑ１に対する経年変化誤差ΔＱ１が求められている。

この値を用いると図５において、初期状態でＢ１の状態にあった誤差が定期検査時には、ΔＱ１／Ｑ１だけ増加して、Ｔ１の状態となることになる。初期状態での誤差はほぼ無視できると仮定して、この場合は、この値が所定の器差範囲から外れ、要求の性能範囲を満たさなくなった例となる。

同様に、流量Ｑ２においては、Ｂ２がＴ２に、流量Ｑ３においては、Ｂ３がＴ３にというように、経年変化を考慮した点を求めることができ、定期点検時の曲線Ｌ２が求められる。この例のような場合には、Ｌ２のカーブが所定の器差範囲に、一部が入っていないため、図４の警告ステップＳ３１が発せられることになる。

なお、流量差ΔＱと比較する所定の閾値は、図５の許容される誤差εの許容値より逆算されるが、流量差ΔＱより計算した誤差を図５の許容される誤差εの許容値と比較してもよい。

以上のように、本実施の形態において、ガスメータ評価システムは、測定流路１と、測定流路１の流速を測定する流速センサ３と、流速センサ３で測定された流速から測定流路を通過する流量を算出する流量演算部７と、測定流路１の入口部４と出口部５との間の差圧を測定する圧力センサ６と、２つの圧力の差圧を演算する圧力演算部８と、流量もしく
は圧力が変化したトリガ時点からの前記流量と前記差圧の両方を、同期して複数個サンプリング取得する計測制御部９と、を備えたガスメータ１０と、流量演算部７でサンプリングされた値を記憶する記憶部１１と記憶部１１に格納されたサンプリング値より、流量と圧力の関係式を導く解析処理部１２とを有することにより、計測流領域全域に渡る流量と差圧の関係を把握することができる。

また、本実施の形態では、記憶部１１には、トリガ時期が異なる２時期のサンプリング値が記憶され、解析処理部１２は、各時期における各関係式より、計測流領域全域に渡る経年変化を評価することにより、計測流領域全域に渡るガスメータの経年変化を定量的に評価することができ、定期検査時に初期状態からの経年変化誤差が性能範囲から逸脱した場合は警告するなどして、ガスメータの流量測定精度が悪化したことを報知できる。

以上のように、本発明にかかるガスメータのガスメータ評価システムは、初期状態と、定期点検時の圧力、流量特性とを用いて特性の経年変化傾向を評価できるため、ガスメータのみならず、水道メータや、電力メータ等、各種計測器等の経年変化傾向を把握できるなど幅広い用途に適用できる。

１ 測定流路
２ ガス器具
３ 流速センサ
４ 入口部
５ 出口部
６ 圧力センサ
７ 流量演算部
８ 圧力演算部
９ 計測制御部
１０ ガスメータ
１１ 記憶部
１２ 解析処理部
１３ 解析処理装置
１４ ガスメータ評価システム

Claims (3)

1. 測定流路と、
   前記測定流路を通過するガスの流速を測定する流速センサと、
   前記流速センサで測定された流速から前記測定流路を通過するガスの流量を算出する流量演算部と、
   前記測定流路の入口部と出口部との間の差圧を計測するための圧力センサと、
   前記圧力センサで計測された前記測定流路の入口部と出口部の圧力の差圧を演算する圧力演算部と、
   前記流量もしくは前記圧力が変化したトリガ時点からの前記流量と前記差圧の両方を、同期して複数個サンプリング取得する計測制御部と、
   を備えたガスメータと、
   前記計測制御部でサンプリング取得されたサンプリング値を記憶する記憶部と
   前記記憶部に記憶された前記サンプリング値より、流量と圧力の関係式を導く解析処理部とを有するガスメータ評価システム。
2. 前記記憶部には、トリガ時期が異なる２時期のサンプリング値が記憶され、前記解析処理部は、各時期における前記関係式より、計測流量領域全域に渡る経年変化を評価することを特徴とする請求項１に記載のガスメータ評価システム。
3. 請求項１または２に記載のガスメータ評価システムに用いられるガスメータ。