JP2011140341A - Monitoring system and monitoring method for boiling over - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原油、重油などを貯蔵するタンクの全面火災時におけるボイルオーバーの発生を監視、予測するための監視システム及び監視方法に関する。 The present invention relates to a monitoring system and a monitoring method for monitoring and predicting the occurrence of boil-over during a full-scale fire of a tank that stores crude oil, heavy oil, and the like.
製油所、火力発電所などでは、原油、重油などの石油を貯蔵するため大型の浮き屋根式のタンクが広く使用されている。図5は、従来の浮き屋根式のタンク1の基本的構成を示す断面図である。タンク1は、円筒形のタンク本体3内に石油21が貯蔵され、金属製の浮き屋根13が貯蔵された石油21に浮いた状態で設けられている。
In refineries and thermal power plants, large floating roof tanks are widely used to store oil such as crude oil and heavy oil. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a conventional
浮き屋根13は、石油21の液面23の上下動に追従し移動できる構造であり、石油21の漏洩及び蒸発を防止するため、タンク本体3の内面に接するように外周部にシール材15が設けられている。これにより石油21の漏洩を防止するが、地震などにより浮き屋根13又はシール材15に大きな力が加わるとシール部から石油21が漏洩し火災が発生することがある。2009年9月に発生した十勝沖地震では、石油21の液面振動に伴い浮き屋根13の損傷、沈没などが起こり、製油所の原油タンクがリング火災を起こし、ナフサタンクでは全面火災を起こしている。リング火災は、既存の消火設備で消火することは可能であるが、大型の浮き屋根式のタンク1が全面火災を起すと既存の消火設備で消火することは容易ではない。このため全面火災に対応した消火設備、消火方法が幾つか提案されている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。
The floating
浮き屋根式のタンク1において全面火災が発生すると、タンク1内に高温度領域(以下、高温層と記す)が形成され、この高温層がタンク1内の底部に溜まっている水25に接触し、水25が急激に沸騰し水蒸気となり、上部の石油21を吹き飛ばすいわゆるボイルオーバーが発生し、周辺に甚大な二次被害を引き起こす危険性が指摘されている。ボイルオーバーの発生を監視、予測するには、タンク1内の石油21の温度を計測し、高温層の発生、動きを監視する必要がある。例えば赤外線温度計を使用し、タンク1の側壁面5(以下、特に断らない限り側壁面は、側壁の外面を言うものとする)の温度を計測し、この温度からタンク1内に貯蔵されている石油21の温度を推定し、ボイルオーバーの発生を予測する方法が考えられる。
When a full-scale fire occurs in the floating
赤外線温度計を用いてタンクの側壁面の温度を計測し、ボイルオーバーの発生を監視、予測する方法は、赤外線温度計の準備、調整作業が必要であり、迅速な対応が求められる本ケースのような場合には不向きである。また温度計測可能な場所まで近づく必要があり、安全上問題がある。また大型のタンクであって、複数方向から温度計測を行いたい場合には、複数の計測機器を準備する必要があるが、使用頻度の少ない計測機器を常備し、日常点検を行うことは負担となる。 The method of monitoring and predicting the occurrence of boil-over by measuring the temperature of the tank side wall using an infrared thermometer requires preparation and adjustment work of the infrared thermometer, and this method requires prompt action. It is not suitable for such cases. In addition, it is necessary to approach a place where the temperature can be measured, which is a safety problem. Also, if you want to measure temperature from multiple directions for a large tank, it is necessary to prepare multiple measuring instruments, but it is a burden to have a measuring instrument that is infrequently used and perform daily inspections. Become.
本発明の目的は、簡単な構成で使い勝手のよいボイルオーバーの発生を監視、予測できるボイルオーバー監視システム及び監視方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a boilover monitoring system and a monitoring method capable of monitoring and predicting the occurrence of boilover that is easy to use with a simple configuration.
本発明は、可燃性液体を貯蔵するタンクの側壁外面の上部から下部にかけて帯状の示温材を備えることを特徴とするボイルオーバー監視システムである。 The present invention is a boil-over monitoring system comprising a band-shaped temperature indicator from the upper part to the lower part of the outer surface of the side wall of a tank for storing a flammable liquid.
また本発明は、前記ボイルオーバー監視システムにおいて、前記タンクは、前記示温材をタンクの側壁外面に平面視において90°ピッチで4箇所に備え、前記示温材の幅は、前記タンクの防油提の外から示温材の色の変化を視認可能な幅であることを特徴とする。 Further, the present invention provides the boilover monitoring system, wherein the tank is provided with the temperature indicating material at four positions at a pitch of 90 ° on the outer side wall of the tank in a plan view, and the width of the temperature indicating material is determined by the oil-proofing of the tank. It is the width | variety which can visually recognize the change of the color of a temperature indicator from the outside.
また本発明は、前記ボイルオーバー監視システムにおいて、さらに前記示温材を撮影可能な監視カメラと、前記監視カメラが撮影する示温材の画像を解析し、前記タンク内の温度分布を推算する画像解析装置と、前記画像解析装置が推算する前記タンク内の温度分布を表示する表示装置と、を含むことを特徴とする。 In the boilover monitoring system, the present invention further includes a monitoring camera capable of photographing the temperature indicating material, and an image analysis device for analyzing a temperature indicating material imaged by the monitoring camera and estimating a temperature distribution in the tank. And a display device for displaying a temperature distribution in the tank estimated by the image analysis device.
また本発明は、前記ボイルオーバー監視システムにおいて、さらに警報装置を備え、前記画像解析装置は、タンク内において予め定める温度域が所定の高さに達したか、又は予め定める温度域の経時変化から所定の時間内に前記温度域が所定の高さに達すると予測するときは、前記警報装置に信号を発しボイルオーバーの発生の危険性を報知することを特徴とする。 Further, the present invention provides the boilover monitoring system further comprising an alarm device, wherein the image analysis device detects whether a predetermined temperature range in the tank has reached a predetermined height or a change over time in the predetermined temperature range. When it is predicted that the temperature range reaches a predetermined height within a predetermined time, a signal is sent to the alarm device to notify the danger of occurrence of boil-over.
また本発明は、前記ボイルオーバー監視システムを用い、タンク全面火災が鎮火後もボイルオーバーの発生の危険性がなくなるまで前記タンク内の温度の監視を継続することを特徴とするボイルオーバー監視方法である。 Further, the present invention provides a boilover monitoring method using the boilover monitoring system, wherein the temperature inside the tank is continued until the risk of occurrence of boilover disappears after the fire of the entire tank is extinguished. is there.
本発明に係るボイルオーバー監視システムは、可燃性液体を貯蔵するタンクの側壁外面の上部から下部にかけて帯状の示温材を備えるので、示温材の色の変化から常時かつ連続的にタンク内の可燃性液体の高さ方向の温度を推定することが可能であり、これによりボイルオーバーの発生を監視、予測することができる。示温材は、安価であり既設のタンクにも容易に本発明を適用することができ使い勝手がよい監視システムと言える。 The boilover monitoring system according to the present invention includes a band-shaped temperature indicator from the upper part to the lower part of the outer surface of the side wall of the tank that stores the flammable liquid. Therefore, the flammability in the tank is constantly and continuously detected from the color change of the temperature indicator. It is possible to estimate the temperature in the height direction of the liquid, and thus it is possible to monitor and predict the occurrence of boil-over. The temperature indicating material is an inexpensive monitoring system that is inexpensive and can be easily applied to existing tanks.
また本発明によれば、示温材は、タンクの側壁外面に平面視において90°ピッチで4箇所に設けられているため、複数の方向から温度を確認することができ、ボイルオーバーの発生の予測精度が向上する。また、示温材は、タンクの防油提の外から示温材の色の変化を視認可能な幅を有するので、安全な場所から、さらに多くの人が同時に温度を確認することができ使い勝手がよい。 Further, according to the present invention, the temperature indicating material is provided at four locations at a 90 ° pitch in plan view on the outer surface of the side wall of the tank, so that the temperature can be confirmed from a plurality of directions, and the occurrence of boil-over is predicted. Accuracy is improved. In addition, the temperature indicating material has a width that allows the color change of the temperature indicating material to be visually recognized from outside the tank oil barrier, so that more people can check the temperature at the same time from a safe place, making it easy to use. .
また本発明によれば、本発明に係るボイルオーバー監視システムは、さらに示温材を撮影可能な監視カメラと、監視カメラが撮影する示温材の画像を解析し、タンク内の温度分布を推算する画像解析装置と、画像解析装置が推算するタンク内の温度分布を表示する表示装置と、を含むので、より安全な場所からボイルオーバーの発生を監視、予測することができる。 According to the present invention, the boilover monitoring system according to the present invention further includes a monitoring camera capable of capturing the temperature indicating material, and an image for analyzing the temperature indicating image captured by the monitoring camera and estimating the temperature distribution in the tank. Since the analyzer and the display device that displays the temperature distribution in the tank estimated by the image analyzer are included, the occurrence of boilover can be monitored and predicted from a safer place.
また本発明によれば、本発明に係るボイルオーバー監視システムは、さらに警報装置を備え、画像解析装置は、タンク内において予め定める温度域が所定の高さに達したか、又は予め定める温度域の経時変化から所定の時間内に前記温度域が所定の高さに達すると予測するときは、警報装置に信号を発しボイルオーバーの発生の危険性を報知するので、避難等を含め事前に必要な対応を取ることができる。 Further, according to the present invention, the boilover monitoring system according to the present invention further includes an alarm device, and the image analysis device is configured so that a predetermined temperature range in the tank reaches a predetermined height or a predetermined temperature range. When it is predicted that the temperature range will reach a predetermined height within a predetermined time from the change over time, a warning is issued to notify the danger of boil-over, so it is necessary in advance including evacuation etc. Can take a good response.
また本発明に係るボイルオーバーの監視方法は、タンク全面火災が鎮火した後も、ボイルオーバーの発生の危険性がなくなるまでタンク内温度の監視を継続するので十分な安全が確保できる。 Further, the boilover monitoring method according to the present invention can ensure sufficient safety since the temperature inside the tank is continuously monitored until the risk of occurrence of boilover disappears even after the fire of the entire tank is extinguished.
図1は、本発明の第1実施形態であり、側壁面5に示温材17を備えるタンク1の斜視図である。図2は、図1のタンク1の平面図である。図3は、図1のタンク1が全面火災を起こしたときの示温材17の色の変化を説明するための破断面図である。
FIG. 1 is a perspective view of a
本発明に係るボイルオーバー監視システムは、重油、原油など石油21を貯蔵するタンク1の側壁面5の温度を計測し、これからタンク1内の石油21の温度を推算し、タンク全面火災時のボイルオーバーの発生を監視、予測するための監視システムであり、タンク1の側壁面5に温度により変色する示温材17を備える。
The boil-over monitoring system according to the present invention measures the temperature of the
タンク1は、上部に浮き屋根13を持つ円筒形の浮き屋根式タンクであり、側壁面5に示温材17を備える。示温材17は、タンクの側壁面5に平面視において90°ピッチで4箇所、タンク1の側壁面5の上部7から下部11まで帯状に設けられ、示温材17の幅は、タンク1の防油提19の外から示温材17の色の変化を視認可能な幅である。
The
示温材17は、公知の示温材を使用することができる。示温材17は、所定の温度に達すると溶融あるいは化学変化などにより不可逆的又は可逆的に色が変化するもので、塗料、ラベル状で通常用いられている。市販の示温塗料を塗布することで簡単にタンク1の側壁面5に示温材17を設けることができる。示温材17は、示温材毎に変色する温度が決まっているが、ここでは110〜130℃程度の温度で変色する示温材17が好ましい。ボイルオーバーは、タンク1内の高温層27がタンク底部の水25と接触することで発生する。高温層27は、200〜250℃程度の温度と言われているから、この温度を検出することで高温層27を検知できるが、タンク1内の温度分布、温度勾配、タンク1の側壁面5の表面温度と内部の石油21の温度差、示温材17の精度を考えれば、安全上、検出するタンク1の側壁面5の温度は、高温層27の温度よりも低い温度を検出できるようにすべきである。なお、石油21を貯蔵するタンク1は、通常、石油21の流動性を確保し輸送を容易にするための加熱装置により加温されているが、その温度は約60℃程度であり示温材17は変色しない。
A known temperature indicating material can be used for the
示温材17は、側壁面5に一ヶ所にだけ設けてもよいけれども、タンク1の全周方向から視認できるように複数個所に設けることが好ましい。消火活動等に従事する者など同時に多数の者が視認することで、ボイルオーバーの発生をより精度よく監視、予測することができる。ボイルオーバーは、タンク1内の高温層27がタンク1の底部の水25と接触することで発生するため、側壁面5の下部11付近にのみ示温材17を設けることで、ボイルオーバーの発生を監視、予測できるが、温度誤差、水25の水位の不確実性を考えれば予測精度に欠ける。これに対して、示温材17をタンク1の側壁面5の上部7から下部11まで設けることで、タンク高さ方向の高温層27の動きを検知することが可能となり、精度よくボイルオーバーの発生を監視、予測することができる。このため示温材17は、タンク1の側壁面5の上部7から下部11まで塗布することが重要である。また示温材17は、監視カメラ、望遠鏡等を介して視認してもよいことは言うまでもないが、通常、消火活動は防油提19の外から行われるため、消火活動等に従事する者が容易に視認できるように、示温材17の幅は、防油提19の外から示温材17の色の変化を容易に視認可能な幅であることが好ましい。
Although the
ボイルオーバー監視システムを用いたボイルオーバーの発生を監視方法について説明する。十勝沖地震で見られたように、浮き屋根式のタンク1は、大きな地震が発生すると浮き屋根13が破壊されタンク本体3内に沈むことがある。浮き屋根13が沈むと、石油21の油面が大気に露出し蒸発した石油21が大気と接触する。この時、静電気などにより火花が発生すると、蒸発した石油21が着火しタンク1の上面が燃焼する全面火災が起きる。
A method for monitoring the occurrence of boilover using the boilover monitoring system will be described. As seen in the Tokachi-oki earthquake, the floating
タンク1で全面火災が発生すると、タンク1の上部が燃焼しているため、タンク1の側壁面5の上部7は容易に示温材17の変色温度以上になり、示温材17は変色する。火災発生の直後、上部7以外の側壁面5の温度は、貯蔵されている石油21自身の温度に近く、その温度は低いため側壁面5の上部7を除き示温材17は変色していない。
When a full-scale fire occurs in the
全面火災が発生すると、火炎29からの熱により高温層27が形成される。この高温層27は、時間経過と共にその厚さを増し、さらに降下する。この高温層27の降下により、側壁面5の中間部9も加熱され温度が上がり、タンク1の側壁面5に塗布された示温材17は、上部7から下部11に向かって変色する。色の変化速度は、高温層27の降下速度に対応するため、これから高温層27の位置及び降下速度を把握することができる。タンク1の底部には水25があり、高温層27がタンク1の底部に到達し水25と接触すると、燃焼している石油21を吹き飛ばす危険なボイルオーバーを引き起こす。そこで、示温材17の色の変化により高温層27がタンク1の底部に溜まっている水25に到達するまでの時間を推定し、タンク1の消火活動、冷却操作等を行い、必要に応じて現場から避難をする。
When a full-scale fire occurs, the
ボイルオーバーを引き起こす高温層27の温度は、200〜250℃程度の温度と言われているから、示温材17が変色する温度110〜130℃程度よりもかなり高く、単純に示温材17が変色した位置を高温層27の位置とすることはできない。実際には、示温材17の変色位置よりも高い位置にあるものと推察される。しかしながら示温材17の変色する温度誤差、示温材17が検知する温度はタンク1の側壁の外面の温度であり、内部の石油21との間に温度差があり、またタンク1内の温度分布、温度勾配、さらには安全を考えれば、変色した示温材17の下端部18を高温層の下端部28と見なすことは十分に可能である。もちろん変色した示温材17の下端部18よりも若干高い位置を高温層の下端部28とすることもできる。
Since the temperature of the
ボイルオーバーの監視は、タンク全面火災が鎮火した後も継続することが重要である。タンク全面火災が鎮火してもタンク1内に高温層27が存在しており、これらが拡大又は降下する恐れがある。このためタンク全面火災が鎮火後も、示温材17の色の変化から高温層27の動きの監視を継続し、必要に応じてタンク1の冷却操作を行い、高温層27が消失するか、高温層27の降下、拡大が完全に停止したことを確認できるまで監視を継続すべきである。
It is important that monitoring of boil-over continues after the entire tank fire has been extinguished. Even if the entire tank fire is extinguished, the
上記実施形態では、110〜130℃程度の温度で変色する示温材17を使用する例を示したが、異なる温度で変色する2種類の示温材17、例えば110〜130℃程度の温度で変色する示温材と200℃の温度で変色する示温材とを並べて設ければ、より精度よくタンク1内温度を検知することができる。
In the above-described embodiment, an example in which the
図4は、本発明の第2実施形態としてのボイルオーバー監視システムの概略的構成を示す図である。このボイルオーバー監視システムは、大略的には第1実施形態のボイルオーバー監視システムを自動化したシステムである。第1実施形態のボイルオーバー監視システムと同一の部材には、同一の符号を付して説明を省略する。以下、示温材17には、110℃の温度で色が変化する示温材が設けられているとする。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a boilover monitoring system as a second embodiment of the present invention. This boilover monitoring system is generally a system in which the boilover monitoring system of the first embodiment is automated. The same members as those in the boilover monitoring system according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Hereinafter, it is assumed that the
第2実施形態に示すボイルオーバー監視システムは、タンク1の側壁面5に設けられた示温材17を監視カメラ31で撮影し、監視カメラ31が撮影する示温材17の画像を解析し、タンク1内温度を推算し、これを表示装置35に表示し、必要に応じて警報装置37を介してボイルオーバーの発生の危険性を報知する。第2実施形態に示すボイルオーバー監視システムは、ボイルオーバーの監視を遠隔地から行うことができるので安全である。
In the boil-over monitoring system shown in the second embodiment, the
監視カメラ31は、可搬式のカメラ又は構内に設置された固定式のカメラであってもよく、少なくともタンク1の外周にある防油堤19の外側から示温材17の色を識別可能に撮影できるカメラであればよい。監視カメラ31は、タンク1に設けられた示温材17の数と同数、本実施形態では4台設置することが、ボイルオーバーの発生の予測精度を向上させる点からは好ましいが、1箇所の示温材17のみを監視するようにしてもよい。監視カメラ31で撮影した画像は、画像解析装置33に送り、画像処理しタンク1内温度を推算する。
The
画像解析装置33は、監視カメラ31が撮影した示温材17の色を解析することで、110℃以上の温度の領域を検出することができる。示温材17の変色後の色は予め分かっているので、監視カメラ31が撮影した画像から色を判別することで簡単に温度を算出することができる。画像解析装置33は、示温材17の色の変化から算出した温度に予め定めた温度、例えば20℃加算した温度をタンク1内温度とする。画像解析装置33は、監視カメラ31が撮影した画像を経時的に処理し、タンク1内の温度分布の経時変化をグラフとして表示可能にし、データを表示装置35に送る。さらに画像解析装置33は、タンク1内の温度分布の経時変化から高温層27の位置、降下速度を推算しボイルオーバーが発生する時期を推定する。ここで高温層27の下端部28を、第1実施形態で説明したように、変色した示温材17の下端部18と見なしてもよい。これにより安全な方向に進むと共に、高温層27の位置、降下速度の算出が容易となる。なお、4本の示温材17の変色を画像解析することにより詳細な平面温度分布が求められる。
The
表示装置35は、画像解析装置33が算出するタンク1内の温度分布図、高温層27の位置、降下速度、ボイルオーバーが発生する時期などを表示する。
The
さらに画像解析装置33は、算出するタンク1内の高温層27の下端部28が所定の高さに達したか、又は高温層27の下端部28の経時変化から所定の時間内に高温層27の下端部28が所定の高さに達すると予測するときには、警報装置37に信号を発し、警報装置37は、ボイルオーバーの発生の危険性を報知する。ここで所定の高さは、消火活動等に従事する者が余裕を持って避難できる時間が稼げる位置、例えばタンク1の底に溜まっている水から1〜2m程度高い位置とすればよい。このような画像解析装置33は、コンピュータとプログラムとを用いて実現できる。
Furthermore, the
以上、第1実施形態、第2実施形態に示したように本発明に係るボイルオーバー監視システムは、示温材の色の変化から常時かつ連続的にタンク内の可燃性液体の高さ方向の温度、さらには高温層の位置、降下速度を予測することが可能であり、簡単な構成ながら安全にボイルオーバーの発生を監視、予測することができる。また特別の機器を必要とせずに、タンク全面火災が鎮火後も継続して監視することができるので便利である。 As described above, as shown in the first embodiment and the second embodiment, the boilover monitoring system according to the present invention is capable of constantly and continuously detecting the temperature in the height direction of the flammable liquid in the tank from the change in the color of the temperature indicating material. Furthermore, it is possible to predict the position of the high temperature layer and the descent speed, and it is possible to monitor and predict the occurrence of boilover safely with a simple configuration. It is also convenient because the entire tank fire can be continuously monitored after the fire is extinguished without the need for special equipment.
1 タンク
3 タンク本体
5 タンクの側壁外面
7 タンク側壁外面の上部
11 タンク側壁外面の下部
17 示温材
19 防油提
21 石油
25 水
27 高温層
29 火炎
31 監視カメラ
33 画像解析装置
35 表示装置
37 警報装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記監視カメラが撮影する示温材の画像を解析し、前記タンク内の温度分布を推算する画像解析装置と、
前記画像解析装置が推算する前記タンク内の温度分布を表示する表示装置と、
を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のボイルオーバー監視システム。 Furthermore, a surveillance camera capable of photographing the temperature indicating material,
An image analysis device that analyzes an image of a temperature indicating material photographed by the monitoring camera and estimates a temperature distribution in the tank;
A display device for displaying a temperature distribution in the tank estimated by the image analysis device;
The boilover monitoring system according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
前記画像解析装置は、タンク内において予め定める温度域が所定の高さに達したか、又は予め定める温度域の経時変化から所定の時間内に前記温度域が所定の高さに達すると予測するときは、前記警報装置に信号を発しボイルオーバーの発生の危険性を報知することを特徴とする請求項3に記載のボイルオーバー監視システム。 Furthermore, an alarm device is provided,
The image analysis apparatus predicts that the predetermined temperature range in the tank has reached a predetermined height, or that the temperature range reaches a predetermined height within a predetermined time from a change in the predetermined temperature range over time. 4. The boilover monitoring system according to claim 3, wherein a warning is given to the alarm device to notify the danger of occurrence of boilover. 5.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH1186165A (en) * | 1997-09-02 | 1999-03-30 | Hitachi Cable Ltd | Fire-prevention alarm device |
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2010
- 2010-01-08 JP JP2010003143A patent/JP5583414B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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