JP2010271201A - 管内電流の計測方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 迷走電流の影響を排除して、管内電流を高精度で測定できる方法を提供する。
【解決手段】 上記課題は、直流電源の一方を測定対象の鋼管に接続するとともに他方を接地し、その通電ラインにはM系列符号パターンでオン/オフするインタラプタを設け、該鋼管の測定区間の両端にターミナルを接続してその間の電圧を測定する電圧計を設け、得られた電位差を相互相関処理することを特徴とする管内電流の計測方法によって解決される。
【選択図】 図3
【解決手段】 上記課題は、直流電源の一方を測定対象の鋼管に接続するとともに他方を接地し、その通電ラインにはM系列符号パターンでオン/オフするインタラプタを設け、該鋼管の測定区間の両端にターミナルを接続してその間の電圧を測定する電圧計を設け、得られた電位差を相互相関処理することを特徴とする管内電流の計測方法によって解決される。
【選択図】 図3
Description
本発明は、地中に埋設された鋼管の被覆の損傷やメタルタッチを検知するために用いられる管内電流の計測方法に関するものである。
地中に埋設された鋼管の被覆の損傷やメタルタッチを検知する方法としては、例えば、パイプラインにおける鞘管接触位置の推定方法がある(特許文献1)。
この方法は、接触を起こしていると推定される箇所を含む一定区間において、前記パイプラインに通電して、その一定区間の両端の電流及びその間の電圧を測定し、それを基に、接触位置を推定するものである。
この方法は、接触を起こしていると推定される箇所を含む一定区間において、前記パイプラインに通電して、その一定区間の両端の電流及びその間の電圧を測定し、それを基に、接触位置を推定するものである。
従来の方法は、迷走電流が多い埋設環境下では正確な管内電流の計測が困難であった。
本発明の目的は、迷走電流の影響を排除して、管内電流を高精度で測定できる方法を提供することにある。
本発明の目的は、迷走電流の影響を排除して、管内電流を高精度で測定できる方法を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、計測に擬似ランダム信号を用い、検出信号を相互相関処理することによってS/N比を改善し、これによって、迷走電流影響下の管内電流の正確な計測が可能になることがわかった。
本発明は、このような知見によってなされたものであり、直流電源の一方を測定対象の鋼管に接続するとともに他方を接地し、その通電ラインにはM系列符号パターンでオン/オフするインタラプタを設け、該鋼管の測定区間の両端にターミナルを接続してその間の電圧を測定する電圧計を設け、得られた電位差を相互相関処理することを特徴とする管内電流の計測方法に関するものである。
印加電圧の波形と検出信号の波形の相互相関処理を行った場合、その相互相関処理の演算中、例えば検出信号をシフトして掛算を行う過程において、印加電圧とシフトされた検出信号が同じパターンとなって同期のとれた位置に相互相関のピークが出現する。印加電圧とパターンの異なるノイズは、相互相関処理を行うことによって相殺されるため、ピーク値にほとんど影響を与えない。印加電圧に擬似ランダム信号を用いた場合、印加電圧に因らないノイズが印加電圧のパターンと同じパターンにはならないため、印加電圧に起因する検出信号のみが電位差の代表値として検出されることになり、S/N比が大きく改善される。
本発明により、迷走電流の影響を排し、管内電流を高精度で計測して、鋼管の被覆の損傷やメタルタッチを正確に検知することができる。
本発明の方法で測定される鋼管は、特に限定されないが、典型的なものは、ガスや石油を輸送する鋼管であって、表面には防食被覆が施されているものである。防食被覆の種類は特に制限されないが、例えばポリエチレン被膜である。
図1に示すように、本測定は、被覆鋼管〜大地間に測定電流を流し、ターミナル間に生じる電位差を計測することにより管内電流を計算し、電流の変化から損傷位置を測定するものである。ターミナルは埋設施工工事の段階で鋼管に直接接続され、鋼管に接続する際の直流電源の−極をターミナルに、+極を大地に接続する。
ターミナル間の管内電流(I)はオームの法則から次式により求める。
ここに、
I:ターミナル間を流れる管内電流(A)
V:ターミナル間の電位差(V)
R0:単位m当たりの管の導体抵抗(Ω/m)
L:ターミナル間の距離(m)
(注)管の導体抵抗は別途「管体導体抵抗算出式」あるいは実測により求める。
これに使用機材は、高感度記録計(EPR)、電流計(又はシャント抵抗とEPR)、直流電源、インタラプタおよびクリップ付リード線である。
I:ターミナル間を流れる管内電流(A)
V:ターミナル間の電位差(V)
R0:単位m当たりの管の導体抵抗(Ω/m)
L:ターミナル間の距離(m)
(注)管の導体抵抗は別途「管体導体抵抗算出式」あるいは実測により求める。
これに使用機材は、高感度記録計(EPR)、電流計(又はシャント抵抗とEPR)、直流電源、インタラプタおよびクリップ付リード線である。
被覆損傷位置の推定は次のようにして行う。
図2に示すように、調査対象管にターミナルT0の位置から電流を流し、路線のターミナル間の電位(T1〜T2、T2〜T3、T3〜T4)を順次測定する。
測定結果から(1)式により管内電流を求め、ターミナル間の管内電流及び中央のターミナル間電位差から計算により被覆損傷位置を推定する。以下に計算方法を示す。
図2に示すように、調査対象管にターミナルT0の位置から電流を流し、路線のターミナル間の電位(T1〜T2、T2〜T3、T3〜T4)を順次測定する。
測定結果から(1)式により管内電流を求め、ターミナル間の管内電流及び中央のターミナル間電位差から計算により被覆損傷位置を推定する。以下に計算方法を示す。
図2より、被覆損傷位置をターミナルT2からX(m)と仮定し、ターミナル間T1〜T2、T2〜T3、T3〜T4で計測された電位差を各々V1、V2、V3とし、管路の長さをL1(m)、L2(m)、L3(m)として、管の導体抵抗を1m当りR0(Ω/m)とすれば、
本発明においては、図3に示すように、図1における直流電源の通電ラインに、M系列符号パターンでオン/オフするインタラプタを設ける。このインタラプタは、陽極側、陰極側のいずれに設けても良い。得られた電位差を相関演算器により相互相関処理を行うのである。
M系列符号パターンとは、高感度な信号検出が可能なM系列信号によって発生する特有のパターンと周期を有する擬似ランダム信号による符号パターンである。擬似ランダム信号とは、長期間においては繰り返し周期がありランダム性は失われているが、周期内においてはランダム性が保たれているような信号をいう。
M系列信号は、図4に示すようなフィードバック回路を有するシフトレジスタによって容易に発生させることができる。図4に示す6段のシフトレジスタによって得られる符号長は、26−1=63である。
図5に、M系列信号の信号波形(a)とその自己相関信号波形(b)の例を示す。図5において、横軸は時間、縦軸は信号の大きさ、τaはM系列信号を生成するシフトレジスタに与えられるクロックの周期である。
M系列信号は、周期性のある擬似ランダム信号であり、シフトレジスタのビット数に対応する周期(ここでは符号長63の周期性)を持つことから、自己相関をとると、図5(b)に示すようなピーク値を周期的に持つ。このことから、他の信号との相互相関処理を行った場合、M系列信号とパターンの一致する信号のみが高いピーク値を有する相互相関値を持つことがわかる。この性質を利用すれば、ノイズ信号の低減を図ることが可能となる。
印加電圧の波形と検出信号の波形との相互相関処理を行った場合、その相互相関処理の演算中、例えば検出信号をシフトして掛算を行う過程において、印加電圧とシフトされた検出信号が同じパターンとなって同期のとれた位置に相互相関のピークが出現する。印加電圧とパターンの異なるノイズは、相互相関処理を行うことによって打ち消されてしまい、ピーク値にほとんど影響を与えない。印加電圧にM系列信号を用いた場合、印加電圧に基づかないノイズが印加電圧のパターンと同じパターンになることはない。したがって、印加電圧に起因する検出信号のみが電位差の代表値として検出されることになり、この代表値を用いてターミナル間の電位差(V)を求める。さらに、導体抵抗(R0)及びターミナル間距離(L)は既知であるから、前述の(1)式を用いればターミナル間を流れる管内電流(I)を求めることができる。
本発明では、擬似ランダム信号を用いているため、通電地点より離れた地点での計測も容易である。(1)式を用いて管内電流を求めることができれば、前述の(5)式により被覆損傷の位置を推定することができる。
図2に示した配置により電位差及び通電電流を測定した。図6(a)〜(d)に、M系列符号パターンにより通電オン/オフした場合に得られた時系列チャートを示す。ターミナルT0における通電電流チャートを図6(a)に、ターミナル間T1〜T2、T2〜T3及びT3〜T4における電位差チャートを図6(b)〜(d)に示す。図6(a)〜(d)の測定値を相互相関処理すると、図6(e)〜(h)となった。ターミナルT0における通電電流のM系列相関関数を図6(e)に、ターミナル間T1〜T2、T2〜T3及びT3〜T4における電位差のM系列相関関数を図6(f)〜(h)に示す。
図6(e)〜(h)における各ピーク値は、図6(a)〜(d)より読み取ることのできる変化量と同一値であった。
このようにM系列符号パターンで信号変化を与え、相互相関処理を行うことにより、ノイズ信号の成分を除去してS/N比を改善することができ、その結果、ターミナル間の電位差、すなわち管内電流及び被覆損傷位置を精度よく求めることが可能である。
このようにM系列符号パターンで信号変化を与え、相互相関処理を行うことにより、ノイズ信号の成分を除去してS/N比を改善することができ、その結果、ターミナル間の電位差、すなわち管内電流及び被覆損傷位置を精度よく求めることが可能である。
本発明により、地中の鋼管の被膜の損傷やメタルタッチの位置を求めることができ、それにより、補修等の対策を講じることができる。
Claims (1)
- 直流電源の一方を測定対象の鋼管に接続するとともに他方を接地し、その通電ラインにはM系列符号パターンでオン/オフするインタラプタを設け、該鋼管の測定区間の両端にターミナルを接続してその間の電圧を測定する電圧計を設け、得られた電位差を相互相関処理することを特徴とする管内電流の計測方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009123651A JP2010271201A (ja) | 2009-05-22 | 2009-05-22 | 管内電流の計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009123651A JP2010271201A (ja) | 2009-05-22 | 2009-05-22 | 管内電流の計測方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2010271201A true JP2010271201A (ja) | 2010-12-02 |
Family
ID=43419339
Family Applications (1)
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JP2009123651A Pending JP2010271201A (ja) | 2009-05-22 | 2009-05-22 | 管内電流の計測方法 |
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JP (1) | JP2010271201A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108646079A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-10-12 | 苏州大学 | 一种不同埋深管道共存下杂散电流非接触式检测方法 |
CN109813764A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-05-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法及装置 |
-
2009
- 2009-05-22 JP JP2009123651A patent/JP2010271201A/ja active Pending
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CN108646079B (zh) * | 2018-06-29 | 2019-06-28 | 苏州大学 | 一种不同埋深管道共存下杂散电流非接触式检测方法 |
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