JP2012132847A - 漏洩検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】プラントの配管、ガス容器等からガスが漏洩したことを検出する場合に、風向及び風速の影響を低減するとともに、迅速にガスの漏洩を検出すること。
【解決手段】漏洩検出システム１は、プラントにおいて配管１１０、１１１、１１２あるいはガス容器１００、１０１からガスが漏洩したときの音を検出でき、かつプラントに設置される複数の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと、少なくとも、複数の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが検出した音の情報が得られた時間に基づいて、配管１１０、１１１、１１２等からガスが漏洩した位置を求める漏洩予測装置５と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスを取り扱うプラントにおいて、配管あるいはガスを蓄える容器等からのガスの漏洩を検出することに関する。

石炭ガス化炉、石炭ガス化複合発電プラント又は化学プラント等の各種のプラントは、様々な種類のガスを通過させる配管及び前記ガスを蓄えるガス容器等を有する。このため、万一、前記配管等からガスが漏洩した場合、これを検知することが必要である。ガスを取り扱う各種のプラントにおいて、ガスの漏洩を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特許第３０２５５０３号公報

ガスの漏洩を検出する手段として、いくつかのガス検出器が知られている。例えば、拡散式・吸引式ガス検出器又は光学式ガス検出器等がある。拡散式・吸引式ガス検出器の場合、風向及び風速によりガスの拡散方向が異なり、ガス検出器が設置されている位置をガスが通らないおそれがある。その結果、ガスの漏洩を検出する精度が低下したり、ガスが漏洩してから検出されるまでの応答が遅くなったりするおそれがある。

光学式ガス検出器の場合、光が透過又は拡散する必要があるため、プラントのガス容器及び配管のレイアウトの関係上、死角が発生する。プラントが有する配管等の外面を監視する場合、死角のエリアは少なくなるが、ガスが漏洩した位置の検出には風向風速、検出濃度・時間から予測する必要がある。その結果、ガスの漏洩を検出する精度が低下したり、ガスが漏洩してから検出されるまでの応答が遅くなったりするおそれがある。

本発明は、プラントの配管、ガス容器等からガスが漏洩したことを検出する場合に、風向及び風速の影響を低減するとともに、迅速にガスの漏洩を検出することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る漏洩検出システムは、プラントにおいてガスを内封する機器から前記ガスが漏洩したときの音を検出でき、かつ前記プラントに設置される複数の音響検出器と、少なくとも、前記複数の音響検出器が検出した音の情報が得られた時間に基づいて、前記機器から前記ガスが漏洩した位置を求める漏洩予測装置と、を含むことを特徴とする。

この漏洩検出システムは、プラントの配管又はガスを蓄える容器（ガス容器）等からガスが漏洩したときの音と、その音を複数の音響検出器が検出したときの時間とに基づいて、ガスが漏洩した位置を予測する。このため、ガスが検出器に到達しなくともガスの漏洩を検出できる。すなわち、この漏洩検出システムは、ガスの拡散の影響を考慮する必要はないので、ガスの漏洩を検出し、漏洩した位置を予測する際には、風向及び風速の影響を低減でき、かつ、迅速にガスの漏洩を検出して、ガスが漏洩した位置を迅速に予測することができる。

本発明の望ましい態様として、前記音の情報は、前記音の音質を含み、前記漏洩予測装置は、前記音質に基づいて漏洩したガスの種類を予測することが好ましい。ガスの種類は、ガスが漏洩したときに発生する音に依存する。このため、この漏洩検出システムは、ガスが漏洩したときの音の情報として前記音の音質（周波数）を用いて漏洩したガスの種類を予測することができる。

本発明の望ましい態様として、前記音の情報は、前記音の音圧を含み、前記漏洩予測装置は、前記音圧に基づいて漏洩した部分の孔の大きさを予測することが好ましい。このように、ガスが漏洩したときに発生する音の情報として、当該音の音圧を用いることにより、ガスが漏洩した箇所の孔の寸法を予測することができる。

本発明の望ましい態様として、前記プラントの運転状態に起因する暗騒音の情報を記憶する記憶装置を有し、前記漏洩予測装置は、前記音響検出器が検出した前記音の情報を前記暗騒音の情報で補正することが好ましい。このようにすれば、音響検出器が検出した音から、プラントの運転状態に起因する暗騒音を除外してガスの漏洩した音を取得できるので、ガスが漏洩した位置を求める際の精度低下を抑制できる。

本発明の望ましい態様として、前記漏洩予測装置は、前記音響検出器が検出した音の変化量と持続時間との少なくとも一方を前記暗騒音の情報として、前記音響検出器が検出した前記音の情報を補正することが好ましい。このようにすれば、音の変化量と持続時間との少なくとも一方から、個々の暗騒音に特有なパターンを抽出し、これを利用して暗騒音の発生及び暗騒音の種類を特定することができる。

本発明の望ましい態様として、前記記憶装置は、前記ガスを内封する機器の位置情報と、前記機器の条件とを対応付けて記憶し、前記漏洩予測装置は、前記機器から前記ガスが漏洩した位置と、前記機器の条件とに基づいて、前記ガスが漏洩した機器の位置を求めることが好ましい。このように、ガスを内封する機器の位置情報に対して、機器の条件（機器が内封し、かつ取り扱うガスの情報）を対応付けておくことで、予測されたガスの漏洩位置に存在する機器の情報を利用してガスが漏洩した機器をさらに詳細に予測することができる。

本発明の望ましい態様として、前記音響検出器の他に、ガス検出器を有することが好ましい。このように、音響検出器以外のガス検出器を用いることで、さらに高い精度でガスの漏洩を検出することができる。

本発明は、プラントの配管、ガス容器等からガスが漏洩したことを検出する場合に、風向及び風速の影響を低減するとともに、迅速にガスの漏洩を検出することができる。

図１は、実施形態１に係る漏洩検出システムの構成図である。 図２は、実施形態１に係る漏洩検出システムが、ガスの漏洩を検出する処理手順を示すフローチャートである。 図３は、音響検出器と配管類との位置関係を模式的に示した平面図である。 図４は、音響検出器と配管類との位置関係を模式的に示した平面図である。 図５は、音響検出器と配管類との位置関係を模式的に示した平面図である。 図６は、プラントの運転時における音圧の時間変化の一例を示す図である。 図７は、音響検出器が検出したプラントの音を補正する方法を示す模式図である。 図８は、ガスが漏洩した配管類を特定する際に用いるデータベースを示す模式図である。 図９は、実施形態３に係る漏洩検出システムの構成図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る漏洩検出システムの構成図である。漏洩検出システム１は、石炭ガス化炉、石炭ガス化複合発電プラント又は化学プラント等といった、ガスを取り扱う種々のプラントにおいて、ガスを通過させる配管及び前記ガスを蓄える容器（ガス容器）等からのガスの漏洩を検出するものである。

ガスを取り扱うプラントは、ガスを通過させる配管１１０、１１１、１１２及びガスを蓄えるガス容器１００、１０１を有する。配管１１０、１１１、１１２及びガス容器１００、１０１は、いずれもプラントにおいて、ガスを内封する機器である。以下、前記機器を配管類という。漏洩検出システム１は、複数の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと、漏洩予測装置５とを含んでいる。以下において、複数の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄそれぞれを区別する必要がない場合には、単に音響検出器２という。図１には、４個の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが示されているが、音響検出器２の数は３個以上あればよく、４個に限定されるものではない。

音響検出器２は、プラント、特に、配管類の近傍に設置されている。そして、音響検出器２は、配管類からガスが漏洩したときに発生する音を検出できる機能を有している。音響検出器２は、音圧（音の大きさ）及び周波数（音質）の両方を検出できることが好ましい。このような音響検出器として、例えば、音を電気信号に変換するマイクロフォンが用いられる。音響検出器２は、プラント内における不特定の位置でガスの漏洩が発生したことを検出する必要があることから、指向性を有さない又は指向性の低い特性を有することが好ましい。

漏洩予測装置５は、例えば、コンピュータである。漏洩予測装置５は、音響検出器２が検出した音、すなわち配管類からガスが漏洩したときに発生する音（漏洩音）の情報（漏洩音情報）が得られた時間に少なくとも基づいて、配管類からガスが漏洩した位置（漏洩位置）を求める。漏洩音情報は、漏洩音の音圧、周波数、持続時間等を含む。本実施形態において、漏洩予測装置５は、記憶装置６を有する。記憶装置６は、漏洩予測装置５が漏洩位置を予測する際に用いるコンピュータプログラム又はデータを記憶している。

それぞれの音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、伝送変換器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ及び信号変換器４を介して漏洩予測装置５と電気的に接続されている。伝送変換器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが検出した音の電気信号を、例えば、ディジタル信号に変換して信号変換器４に送信する装置である。信号変換器４は、伝送変換器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄから送られてきた信号を、漏洩予測装置５が利用できる書式に変換する装置である。

本実施形態において、信号変換器４と伝送変換器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄとの間は、有線で通信しているが、無線で通信してもよい。また、図１に示すように、信号変換器４の他に信号変換器４’を用いて、音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからの情報伝達経路を二重化してもよい。このようにすれば、一方の情報伝達経路に何らかの異常が発生した場合でも、漏洩予測装置５は、音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが検出した音の情報を取得できるので、漏洩検出システム１の信頼性が向上する。次に、漏洩検出システム１が配管類からのガスの漏洩を検出する処理手順を説明する。

図２は、実施形態１に係る漏洩検出システムが、ガスの漏洩を検出する処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、漏洩検出システム１の漏洩予測装置５は、複数の音響検出器２のうち少なくとも１つが漏洩音を検出した場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０２に進める。漏洩予測装置５は、複数の音響検出器２が漏洩音を検出していない場合、漏洩音の監視を継続する（ステップＳ１０１、Ｎｏ）。

ステップＳ１０２において、漏洩予測装置５は、漏洩音を最も早く検出した音響検出器２を特定する。例えば、図１に示す例では、漏洩予測装置５が、複数の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄのうち、最も早い時刻に漏洩音を検出したものを、漏洩音を最も早く検出した音響検出器２として特定する。次に、ステップＳ１０３へ進み、漏洩予測装置５は、音響検出器２が検出した漏洩音情報と、漏洩音情報が得られた時間（時刻）とに基づき、漏洩音を検出した音響検出器２からガスが漏洩した位置までの距離を求める。そして、ステップＳ１０４において、漏洩予測装置５は、前記距離を用いて、ガスが漏洩した位置を求める。このような処理手順によって、漏洩検出システム１は、プラントの配管類からガスが漏洩した位置を求める（予測する）。次に、ガスが漏洩した位置を漏洩予測装置５が求める方法を、より詳細に説明する。

図３、図４は、音響検出器と配管類との位置関係を模式的に示した平面図である。この例において、ガス容器１０１からガスが漏洩したとする。ガス容器１０１の周りには、４個の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが設置されている。ガスの漏洩位置をＯとし、Ｏを原点とした２次元のα−β座標系を考える。この例においては、α−β座標系における第３象限から第１象限へ向かう方向に風ＷＤが吹いており、ガス容器１０１から漏洩したガスは、Ｇ１で示す領域に拡散している。

音響検出器２Ａが漏洩音を検出した時刻をｔａ、音響検出器２Ｂが漏洩音を検出した時刻をｔｂ、音響検出器２Ｃが漏洩音を検出した時刻をｔｃ、音響検出器２Ｄが漏洩音を検出した時刻をｔｄとする。音響検出器２Ａが漏洩音を最も早く検出したとする。最も早く漏洩音を検出した音響検出器２Ａが漏洩音を検出した時刻と、これ以外の音響検出器２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが漏洩音を検出した時刻との差を検出時間差Δｔとする。音響検出器２Ｂの検出時間差はΔｔｂ＝ｔｂ−ｔａ、音響検出器２Ｃの検出時間差はΔｔｃ＝ｔｃ−ｔａ、
音響検出器２Ｄの検出時間差はΔｔｄ＝ｔｄ−ｔａとなる。

音速をｃとすると、音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが漏洩音を検出した時点において、大気の状態は一定とみなすことができるので、音速ｃは一定とみなすことができる。音は、検出時間差Δｔｂ、Δｔｃ、Δｔｄによってそれぞれｃ×Δｔｂ、ｃ×Δｔｃ、ｃ×Δｔｄ進行する。図４に示すように、最も早く漏洩音を検出した音響検出器２Ａと漏洩位置Ｏとの距離をＸとすると、音響検出器２Ｂと漏洩位置Ｏとの距離はＸ＋ｃ×Δｔｂ、音響検出器２Ｃと漏洩位置Ｏとの距離はＸ＋ｃ×Δｔｃ、音響検出器２Ｄと漏洩位置Ｏとの距離はＸ＋ｃ×Δｔｄとなる。図４に示す例では、ｘｂ＝ｃ×Δｔｂ、ｘｃ＝ｃ×Δｔｃ、ｘｄ＝ｃ×Δｔｄである。

図４に示すように、ガス容器１０１の周りの音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、長方形の４個の角に設置される。すなわち、音響検出器２Ａと音響検出器２Ｂとを結ぶ直線と、音響検出器２Ｄと音響検出器２Ｃとを結ぶ直線とは平行であり、音響検出器２Ａと音響検出器２Ｄとを結ぶ直線と、音響検出器２Ｂと音響検出器２Ｃとを結ぶ直線とは平行である。また、音響検出器２Ａと音響検出器２Ｂとを結ぶ直線は、音響検出器２Ａと音響検出器２Ｄとを結ぶ直線及び音響検出器２Ｂと音響検出器２Ｃとを結ぶ直線と直交し、音響検出器２Ｄと音響検出器２Ｃとを結ぶ直線は、音響検出器２Ａと音響検出器２Ｄとを結ぶ直線及び音響検出器２Ｂと音響検出器２Ｃとを結ぶ直線と直交する。

音響検出器２Ａと音響検出器２Ｂとの距離をＬａ、音響検出器２Ｂと音響検出器２Ｃとの距離をＬｂ、音響検出器２Ｃと音響検出器２Ｄとの距離をＬｃ、音響検出器２Ｄと音響検出器２Ａとの距離をＬｄとする。なお、Ｌａ＝Ｌｃ、Ｌｂ＝Ｌｄである。α軸と平行な方向における音響検出器２Ａと漏洩位置Ｏとの距離をλａ、β軸と平行な方向における音響検出器２Ｂと漏洩位置Ｏとの距離をλｂ、α軸と平行な方向における音響検出器２Ｃと漏洩位置Ｏとの距離をλｃ、β軸と平行な方向における音響検出器２Ｄと漏洩位置Ｏとの距離をλｄとする。

この場合、次の式（１）〜式（４）が成り立つ。
Ｘ＝√（λａ^２＋λｂ^２）・・・（１）
Ｘ＋ｃ×Δｔｂ＝√｛λｂ^２＋（Ｌａ−λａ）^２｝・・・（２）
Ｘ＋ｃ×Δｔｃ＝√｛（Ｌａ−λａ）^２＋（Ｌｂ−λｂ）^２｝・・・（３）
Ｘ＋ｃ×Δｔｄ＝√｛（Ｌｂ−λｂ）^２＋λａ^２｝・・・（４）

式（１）〜式（４）から、Ｘを求める。式（１）〜式（４）において、Δｔｂ、Δｔｃ、Δｔｄは既知の値である。また、Ｌａ、Ｌｂは、音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが設置される位置の情報（座標）から求めることができる。本実施形態において、音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの位置の情報（座標）は、図１に示す記憶装置６に記憶されている。λａ、λｂ及びＸは未知数であるが、３個の未知数に対して４個の式が存在するので、λａ、λｂ及びＸは、式（１）〜式（４）から求めることができる。図１に示す漏洩予測装置５は、既知のΔｔｂ、Δｔｃ、Δｔｄ、Ｌａ、Ｌｂを式（１）〜式（４）に与えてＸ、すなわち、最も早く漏洩音を検出した音響検出器２Ａと漏洩位置Ｏとの距離を求める。

Ｘを求めた後、漏洩予測装置５は、Δｔｂ、Δｔｃ、Δｔｄを用いて、音響検出器２Ｂと漏洩位置Ｏとの距離Ｘ＋ｃ×Δｔｂ、音響検出器２Ｃと漏洩位置Ｏとの距離Ｘ＋ｃ×Δｔｃ及び音響検出器２Ｄと漏洩位置Ｏとの距離Ｘ＋ｃ×Δｔｄを求める。漏洩予測装置５は、これらの値及び音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの位置の情報（座標）を用いて、漏洩位置Ｏの位置（座標）を求めることができる。この手法においては、４個の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、それぞれが長方形（正方形を含む）の４個の角に位置するように設置されている必要がある。次に、ガスが漏洩した位置を漏洩予測装置５が求める他の方法を説明する。

図５は、音響検出器と配管類との位置関係を模式的に示した平面図である。図５は、ガスが漏洩したガス容器１０１の周りに、３個の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃが設置された例を示している。この例において、ガス容器１０１から漏洩したガスは、Ｇ１で示す領域に拡散している。音響検出器２Ａと音響検出器２Ｂとの距離をＹａ、音響検出器２Ｂと音響検出器２Ｃとの距離をＹｂ、音響検出器２Ｃと音響検出器２Ａとの距離をＹｃとする。これらは、音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが設置される位置の情報（座標）から求めることができるため、既知の値である。

この例においては、音響検出器２Ｃが時刻ｔｃに漏洩音を最も早く検出したとする。音響検出器２Ａが漏洩音を検出した時刻をｔａ、音響検出器２Ｂが漏洩音を検出した時刻をｔｂとする。音響検出器２Ａの検出時間差はΔｔａ＝ｔａ−ｔｃ、音響検出器２Ｂの検出時間差はΔｔｂ＝ｔｂ−ｔｃである。音響検出器２Ｃと漏洩位置Ｏとの距離はＸｃである。ｘａ＝ｃ×Δｔａ、ｘｂ＝ｃ×Δｔｂとすると、音響検出器２Ａと漏洩位置Ｏとの距離Ｘａ＝Ｘｃ＋ｘａ、音響検出器２Ｂと漏洩位置Ｏとの距離Ｘｂ＝Ｘｃ＋ｘｂとなる。ｃ、Δｔａ、Δｔｂは既知なので、ｘａ、ｘｂは既知である。

音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃを頂点とする三角形の面積をＳ、音響検出器２Ａ、２Ｂと漏洩位置Ｏとを頂点とする三角形ＴＲ１の面積をＳ１、音響検出器２Ｂ、２Ｃと漏洩位置Ｏとを頂点とする三角形ＴＲ２の面積をＳ２、音響検出器２Ｃ、２Ａと漏洩位置Ｏとを頂点とする三角形ＴＲ３の面積をＳ３とする。この場合、面積Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、下記の式（５）〜式（８）で求めることができる。ここで、ｓ＝（Ｙａ＋Ｙｂ＋Ｙｃ）／２、ｓ１＝（Ｙａ＋Ｘａ＋Ｘｂ）／２、ｓ２＝（Ｙｂ＋Ｘｂ＋Ｘｃ）／２、ｓ３＝（Ｙｃ＋Ｘｃ＋Ｘａ）／２である。

Ｓ＝√｛ｓ×（ｓ−Ｙａ）×（ｓ−Ｙｂ）×（ｓ−Ｙｃ）｝・・・（５）
Ｓ１＝√｛ｓ１×（ｓ１−Ｙａ）×（ｓ１−Ｘａ）×（ｓ１−Ｘｂ）｝・・・（６）
Ｓ２＝√｛ｓ２×（ｓ２−Ｙｂ）×（ｓ２−Ｘｂ）×（ｓ２−Ｘｃ）｝・・・（７）
Ｓ３＝√｛ｓ３×（ｓ３−Ｙｃ）×（ｓ３−Ｘｃ）×（ｓ３−Ｘａ）｝・・・（８）

Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３である。式（５）〜式（８）において、Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃは既知である。Ｘａ＝Ｘｃ＋ｘａ、Ｘｂ＝Ｘｃ＋ｘｂであるが、上述した通り、ｘａ、ｘｂは既知である。したがって、式（５）〜式（８）においてはＸｃのみが未知数である。したがって、方程式Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３は、Ｘｃを未知数とする一次方程式になるので、漏洩予測装置５は、既知の値を前記方程式に与えてＸｃについて解くことにより、Ｘｃ、すなわち、最も早く漏洩音を検出した音響検出器２Ｃと漏洩位置Ｏとの距離を求めることができる。

Ｘｃを求めた後、漏洩予測装置５は、Δｔａ、Δｔｂを用いて、音響検出器２Ａと漏洩位置Ｏとの距離Ｘａ＝Ｘ＋ｘａ、音響検出器２Ｂと漏洩位置Ｏとの距離Ｘｂ＝Ｘ＋ｘｂを求める。漏洩予測装置５は、これらの値及び音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃの位置の情報（座標）を用いて、漏洩位置Ｏの位置（座標）を求めることができる。この手法においては、３個の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ相互の位置関係及びこれらと漏洩位置Ｏとの位置関係が把握できれば、漏洩位置Ｏの位置（座標）を求めることができる。

漏洩予測装置５は、上述した方法により、少なくとも、複数の音響検出器２が検出した漏洩音情報が得られた時間に基づいて、漏洩位置Ｏの位置（座標）を求めることができる。この例は、３個の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃで囲まれる領域にガスの漏洩箇所があることが必要である。３個の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃで囲まれる領域外に存在するガスの漏洩箇所に対して、上述した手法を用いてＸｃを求めようとすると、Ｘｃの値は正しい値にはならない。このため、Ｘｃの値が正しい値にならない場合（例えば、負の値となる場合）には、３個の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃで囲まれる領域外にガスの漏洩箇所が存在すると判断することができる。

この場合、漏洩予測装置５は、３個の音響検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち、最も早く漏洩音を検出した音響検出器（この例では符号２Ｃのもの）に隣接し、かつ、残りの２個の音響検出器とは異なる音響検出器を選択する。そして、選択した音響検出器と、最も早く漏洩音を検出した音響検出器と、前回において２番目に早く漏洩音を検出した音響検出器とから得られる漏洩音の検出時刻を用いて、Ｘｃを求める。漏洩予測装置５は、これを繰り返して、Ｘｃが正しい値（例えば、正の値）となったときのＸｃを用いて、ガスが漏洩した位置を求める。なお、漏洩予測装置５が漏洩位置Ｏの位置（座標）を求める方法は、上述したものに限定されない。

配管類から漏洩したガスは、風向あるいは風速によって拡散の状態に影響を受ける。ガス検出器による漏洩検出は、ガスが拡散してきて初めて検出するので、ガスの拡散の状態によってはガスの漏洩の検出が遅れることがある。漏洩検出システム１は、漏洩音情報が得られた時間及び複数の音響検出器２の位置の情報に基づき、漏洩位置Ｏの位置を求める。このため、ガスの拡散の状態の影響に係わらず、漏洩したガスを検出し、漏洩位置Ｏの位置を求めることができる。

また、漏洩検出システム１において、ガスの漏洩を検出するまでの時間は、音響検出器２の位置と漏洩位置Ｏとの距離を音速ｃで除した値になる。このため、漏洩検出システム１は、ガス検出器と比較して、極めて短い時間でガスの漏洩を検出することができる。また、漏洩検出システム１は、風速あるいは風向によらず、ガスが漏洩した位置の近傍に存在する音響検出器２が最大の音圧を検出して最大の電気信号を発生する。そして、ガスが漏洩した位置から遠い音響検出器２ほど、検出する音圧は小さくなるので、発生する電気信号も小さくなる。したがって、漏洩検出システム１は、音響検出器２が発生する電気信号の大きさ、すなわち、漏洩音の音圧の大きさに基づいて、音響検出器２と漏洩位置Ｏとの距離を推定することもできる。例えば、漏洩音の音圧の分布から、音響検出器２と漏洩位置Ｏとの距離を推定し、推定された前記距離に基づいて漏洩位置Ｏを求めることができる。さらに、漏洩検出システム１は、ガス検出器で検出できないガス種、例えば、空気又は窒素等でも、漏洩音により検出することができる。

漏洩検出システム１の漏洩予測装置５は、漏洩音情報に含まれる漏洩音の音質、すなわち周波数に基づき、漏洩したガスの種類を予測することができる。一般に、分子量が小さい物資ほど音速が大きくなり、結果として周波数が高くなる傾向がある。これを利用して、漏洩予測装置５は、漏洩音の周波数からガスの種類を予測する。例えば、漏洩音の周波数とガスの種類とを対応付けて記憶装置６に記憶しておく。そして、漏洩予測装置５は、音響検出器２が検出した漏洩音の周波数に対応するガスを、漏洩したガスの種類とする。このようにして、漏洩検出システム１の漏洩予測装置５は、漏洩したガスの種類を予測することができる。なお、漏洩したガスの種類を予測する場合、さらに漏洩音の音圧を用いてもよい。このようにすれば、ガスの種類を予測する精度が向上する。

また、漏洩検出システム１の漏洩予測装置５は、漏洩音情報に含まれる漏洩音の音圧に基づいて、ガスが漏洩した部分の孔の大きさを予測することができる。ガスが漏洩した部分の孔の径をＤとし、前記孔からガスが漏洩することによって発生する漏洩音の音圧をＬｐとすると、両者の関係は式（９）のようになる。Ｌｐ０は、ガスが漏洩する孔の径（直径）が０．０５ｍｍである場合において、所定の位置での音圧である。Ｌｐ０は、実験等により予め求めておき、図１に示す記憶装置６に保存しておく。
Ｌｐ＝Ｌｐ０−２０ｌｏｇ（０．０５／Ｄ）・・・（９）

例えば、ガスが漏洩する孔の径が０．０５ｍｍである場合において、所定の位置でＬｐが１００ｄＢであるとき、ガスが漏洩する孔の径が０．００５ｍｍになるとＬｐは８０ｄＢになる。漏洩位置Ｏにおける漏洩音の音圧Ｌｐは、この漏洩音を検出した音響検出器２と漏洩位置Ｏとの距離をＸとすると、式（１０）で求めることができる。式（１０）中のＬｓは、漏洩位置Ｏとの距離がＸである音響検出器２が検出した漏洩音の音圧である。
Ｌｐ＝Ｌｓ＋１１＋２０ｌｏｇＸ・・・（１０）

音響検出器２と漏洩位置Ｏとの距離Ｘは、上述した方法で求めることができる。したがって、漏洩予測装置５は、式（１０）に、音響検出器２が検出した漏洩音の音圧Ｌｓと、音響検出器２と漏洩位置Ｏとの距離Ｘとを与えることにより、漏洩位置Ｏにおける漏洩音の音圧Ｌｐを求めることができる。そして、漏洩予測装置５は、記憶装置６から読み出したＬｐ０と、求めた音圧Ｌｐとを式（９）に与え、Ｄについて解くことにより、ガスが漏洩する孔の径Ｄを求めることができる。

（実施形態２）
図６は、プラントの運転時における音圧の時間変化の一例を示す図である。図７は、音響検出器が検出したプラントの音を補正する方法を示す模式図である。プラントを運転している場合、プラントの運転状態、例えば、弁の開閉、排気動作等に起因する騒音（暗騒音）が発生する。例えば、図６に示す例では、プラントは、時間ｔ２〜ｔ３の間で弁動作をし、時間ｔ４〜ｔ５の間で減圧排気動作をし、ｔ５で機器の動作が終了している（実線ＳＲ）。弁動作及び減圧排気動作をしている間は、このような動作が発生する前後と比較して、音圧が大きくなっている。

暗騒音によって、図１に示す音響検出器２が検出した音の中から漏洩音を特定する際の精度が低下することがある。本実施形態において、漏洩検出システム１は、図１に示す記憶装置６が暗騒音の情報を記憶し、漏洩予測装置５は、音響検出器２が検出した漏洩音情報を暗騒音の情報で補正する。このようにすることで、音響検出器２が検出した音の中から漏洩音を特定する際の精度低下を抑制できるので、ガスが漏洩した位置を求める際の精度低下を抑制できる。

例えば、予めプラントの暗騒音による音圧の変化（例えば、図６、図７の実線ＳＲ）を取得して、記憶装置６に記憶させておく。暗騒音がない場合、音響検出器２が検出する音の音圧は、図６、図７の実線ＳＢで示すようになる。漏洩検出システム１がプラントのガスの漏洩を監視する場合、音響検出器２が検出したプラントの音の情報（より具体的には音圧）は、例えば、図７の実線ＳＲｇで示すようになる。漏洩予測装置５は、音響検出器２が検出した、プラントの全騒音（図７の実線ＳＲｇ）から、暗騒音（図７の実線ＳＲ）を減算することにより、図７の実線ＳＧで示す補正値（プラント音補正値）が得られる。図７に示す例では、ｔ＝ｔ４’においてガスの漏洩音が検出されるが、暗騒音が除去された分、確実に漏洩音を検出することができる。

この場合、漏洩予測装置５は、例えば、音響検出器２が検出した音の変化量と持続時間との少なくとも一方を暗騒音の情報、より具体的には暗騒音の発生源を特定する情報として用いて、音響検出器２が検出した漏洩音情報を補正してもよい。例えば、配管類から発生する音あるいはプラントが有する機器（弁、ポンプ等）が動作したときに発生する音（より具体的には音圧）の変化量又は音の持続時間を予め取得し、記憶装置６に記憶させておく。漏洩予測装置５は、音響検出器２が音を検出した場合、例えば、当該音の変化量と、記憶装置６に記憶させた変化量とを比較し、両者が合致するものを選択する。そして、漏洩予測装置５は、選択した音の変化量で、現時点において音響検出器２が検出した音（音圧）を補正する。漏洩予測装置５は、このようにして得られたプラント音補正値に基づいて、ガスの漏洩が発生した位置を求める。音の持続時間でも同様にプラント音補正値を求めることができる。また、音の変化量及び音の持続時間の両方を用いてプラント音補正値を求めてもよい。この場合、プラントのどの機器が動作しているかをより正確に判定できるので、プラント音補正値を求める精度が向上する。

このように、本実施形態では、プラントの配管類から発生する音、あるいはプラントが有する機器が動作したときに発生する音の変化量と持続時間との少なくとも一つを暗騒音の発生源を特定するための情報として用いて、音響検出器２が検出した漏洩音情報を暗騒音の情報で補正する。このようにすることで、暗騒音の発生源の特定精度が向上するので、対応する暗騒音のパターンを特定する精度も同時に向上する。その結果、音響検出器２が検出した音の中から漏洩音を特定する際の精度低下を抑制できるので、音響検出器２によるガスの漏洩検出の精度を向上させることができる。なお、音の変化量の代わりに、単位時間あたりにおける音の変化量、すなわち、音の変化率を用いてもよい。

（実施形態３）
図８は、ガスが漏洩した配管類を特定する際に用いるデータベースを示す模式図である。本実施形態は、配管類からガスが漏洩した位置と、配管類の条件とに基づいて、ガスが漏洩した配管の位置を求める点に特徴がある。上述した実施形態１及び実施形態２では、ガスの漏洩が発生した領域を求めることができるが、前記領域内に複数の配管類が存在する場合、いずれの配管類からガスが漏洩したかを求めるのは困難である。本実施形態において、漏洩予測システム１は、図１に示す記憶装置６に、ガスを内封する機器、すなわち配管類の位置情報と、配管類の条件とを対応付けて記憶させておき、漏洩予測装置５は、配管類からガスが漏洩した位置と、配管類の条件とに基づいて、ガスが漏洩した配管類の位置を求める。このようにすることで、どの配管類からガスが漏洩したかを求めることができるので、ガスの漏洩源を求める際の精度が向上する。

図８に示すデータベース１０は、配管等種別Ｍ、配管等位置Ｂ、圧力Ｐ、温度τ、ガス種Ｓがそれぞれ対応付けられて記述されている。これらのうち、圧力Ｐ、温度τは、配管類が内封し、かつ取り扱うガスの情報である。この情報が、配管類の条件である。例えば、配管等種別がＭ１の配管又はガス容器又は機器（以下、配管等という）は、配管等位置がＢ１の位置に設置されている。そして、配管等種別がＭ１の配管等は、圧力Ｐ１、温度τ１のガス種がＳ１のガスを内封している。例えば、上述した実施形態１において、ガスの漏洩が発生した領域及びガス種Ｓを求めることができる。したがって、図１に示す漏洩検出システム１の漏洩予測装置５は、ガスの漏洩が発生した領域に存在する配管等を、データベース１０の配管等位置Ｂから検索し、検索によって絞り込まれた配管等から、ガス種Ｓを内封する配管をガスの漏洩が発生した配管として特定することができる。実施形態３は、このようにして、ガスが漏洩した配管等を特定できるので、より精密にガスの漏洩を監視することができる。

（実施形態４）
図９は、実施形態３に係る漏洩検出システムの構成図である。漏洩検出システム１ａは、上述した実施形態１の漏洩検出システム１と略同様であるが、音響検出器２に加えてこれとは異なる種類のガス検出器を有する点が異なる。本実施形態では、信号変換器４を介して拡散式ガス検出器７Ａと、吸引式ガス検出器７Ｂと、光学式ガス検出器７Ｃとを漏洩予測装置５に接続する。このように、漏洩検出システム１ａは、音響検出器２以外のガス検出器を用いることで、さらに高い精度でガスの漏洩を検出することができる。なお、音響検出器２以外のガス検出装置を設置する位置は、音響検出器２の設置位置に拘束されない。

以上のように、本発明に係る漏洩検出システムは、プラントの配管あるいはガス容器からガスが漏洩したことを検出することに有用である。

１、１ａ 漏洩検出システム
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ 音響検出器
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 伝送変換器
４ 信号変換器
５ 漏洩予測装置
６ 記憶装置
７Ａ 拡散式ガス検出器
７Ｂ 吸引式ガス検出器
７Ｃ 光学式ガス検出器
１０ データベース
１００、１０１ ガス容器
１１０、１１１、１１２ 配管

Claims (7)

1. プラントにおいてガスを内封する機器から前記ガスが漏洩したときの音を検出でき、かつ前記プラントに設置される複数の音響検出器と、
   少なくとも、前記複数の音響検出器が検出した音の情報が得られた時間に基づいて、前記機器から前記ガスが漏洩した位置を求める漏洩予測装置と、
   を含むことを特徴とする漏洩検出システム。
2. 前記音の情報は、前記音の音質を含み、前記漏洩予測装置は、前記音質に基づいて漏洩したガスの種類を予測する請求項１に記載の漏洩検出システム。
3. 前記音の情報は、前記音の音圧を含み、前記漏洩予測装置は、前記音圧に基づいて漏洩した部分の孔の大きさを予測する請求項１又は２に記載の漏洩検出システム。
4. 前記プラントの運転状態に起因する暗騒音の情報を記憶する記憶装置を有し、
   前記漏洩予測装置は、前記音響検出器が検出した前記音の情報を前記暗騒音の情報で補正する請求項１から３のいずれか１項に記載の漏洩検出システム。
5. 前記漏洩予測装置は、前記音響検出器が検出した音の変化量と持続時間との少なくとも一方を前記暗騒音の情報として、前記音響検出器が検出した前記音の情報を補正する請求項４に記載の漏洩検出システム。
6. 前記記憶装置は、前記ガスを内封する機器の位置情報と、前記機器の条件とを対応付けて記憶し、
   前記漏洩予測装置は、前記機器から前記ガスが漏洩した位置と、前記機器の条件とに基づいて、前記ガスが漏洩した機器の位置を求める請求項１から５のいずれか１項に記載の漏洩検出システム。
7. 前記音響検出器の他に、ガス検出器を有する請求項１から６のいずれか１項に記載の漏洩検出システム。

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