JP3102711B2 - 都市ガスガバナの異常検出方法 - Google Patents

都市ガスガバナの異常検出方法

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JP3102711B2
JP3102711B2 JP04009100A JP910092A JP3102711B2 JP 3102711 B2 JP3102711 B2 JP 3102711B2 JP 04009100 A JP04009100 A JP 04009100A JP 910092 A JP910092 A JP 910092A JP 3102711 B2 JP3102711 B2 JP 3102711B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、都市ガスの2次圧を一
定に保つための整圧器であるガスガバナの異常を検出す
るための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、都市ガスの整圧器としてはレ
イノルド式ガスガバナなどが用いられる。このようなガ
スガバナでは、都市ガスの通過流量が大きくなるとき、
すなわちメインバルブの開度が大きくなるとき、2次圧
が降下する。通常このことをオフセットと称する。また
深夜など、都市ガスの使用量が小さくなり、ガスの供給
が停止するようなときには、2次圧は逆に昇圧する。通
常このことをロックアップと称する。このように、2次
圧は、都市ガスの使用流量が変化すると変動するけれど
も、ガスガバナの動作異常によっても変動する。ガスガ
バナの動作が異常になると、2次側への都市ガスの供給
が停止したり、2次側の圧力が過大になったりして危険
である。このため、ガスガバナの動作異常が生じるとき
には迅速に検出する必要がある。
【0003】従来からガスガバナの異常を検出する方法
として、2次圧の上限値と下限値とを設定し、2次圧が
この設定範囲を超えたときに異常と判断する方法が行わ
れている。しかしながら、2次圧自体が使用流量に応じ
て変動するので、上限値と下限値との範囲は、ロックア
ップまたはオフセットを生じないかなり広い範囲に設定
される。このため、動作異常の発見が遅れやすい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来からの都市ガスガ
バナの異常検出方法を改善するために、上限および下限
値をメインバルブの開度に関連させて設定することが行
われている。このような方法を実施するためには、バル
ブの開度を正確に検出する必要がある。また、メインバ
ルブの開度毎2次圧との関係も、ガスガバナ自体の特性
によって変化し、またガスガバナには調整箇所が多いの
で、管理が困難である。特に、すでに設置されて使用さ
れているガスガバナに対して、新たにメインバルブの開
度を検出して、その開度に対する2次圧の特性を測定し
たりすることは非常に困難である。
【0005】本発明の目的は、2次圧の検出のみで都市
ガスガバナの異常を容易に検出することができる都市ガ
スガバナの異常検出方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、都市ガスガバ
ナの2次圧を予め定める時間毎に検出して記憶し、対応
する時間帯について予め定める時間だけ過去に検出され
て記憶されている2次圧と比較し、検出された2次圧と
記憶されている2次圧との差を求め、差の値のΔPが判
定基準値ΔPset以上となる頻度が統計学上の正常な
範囲を出たら異常と判断することを特徴とする都市ガス
ガバナの異常検出方法である。
【0007】
【作用】本発明に従えば、都市ガスガバナの2次圧を予
め定める時間毎に検出して、対応する時間帯について予
め定める時間だけ過去、たとえば1週間前に記憶されて
いる2次圧と比較する。都市ガスの使用量は時間によっ
て異なるけれども、その変化パターンは曜日によって特
徴付けられることが多い。このため、たとえば1週間前
の使用量変化はほぼ同様のパターンとなる。したがって
1週間前の2次圧と、現時点で検出している2次圧との
差の変動は少ない。
【0008】このように、本来変動が少ない差の値のΔ
Pが判定基準値ΔPset以上となる頻度を統計学上の
正常な範囲と比較するので、2次圧の変化傾向に異常が
生じれば、たとえ上限値および下限値の範囲内であって
も、異常として直ちに検出することができる。
【0009】
【実施例】図1によって、本発明の一実施例を説明す
る。監視装置1はガスガバナ2の動作状態を監視する。
監視装置1は子局として電話局3を介して親局4へ監視
データを転送する。ガスガバナ2の動作に異常を検出す
ると、監視装置1は親局4に警報する。親局4には他の
子局5からの監視データや警報も転送される。
【0010】ガスガバナ2は、1次側管路6からの都市
ガスを減圧し、2次側管路7に供給するメインバルブ8
を主器とする。ガスガバナ2の動作状態を監視する監視
装置1には処理回路100が含まれる。処理回路100
にはマイクロコンピュータなどによって実現される中央
処理装置(以下「CPU」と略称する)101が含まれ
る。処理回路100は、2次側管路7の圧力を検出する
二次圧力検出器102からライン103を介して与えら
れる2次圧を表す電気信号を受信する。処理回路100
中のCPU101はプログラムメモリ104にストアさ
れている常時作動監視用のプログラムに従って2次圧を
たとえば2分毎に受信してデータ処理する。処理された
データはデータメモリ105にストアされる。処理回路
100によって作成される監視データや都市ガスガバナ
2の動作異常の警報は、モデム106から電話回線10
7を介して親局4に転送される。電話回線107は公衆
電話回線ばかりでなく、専用線や無線回線などであって
もよいことは勿論である。処理回路100の動作条件
は、入力装置108から与える情報によっても変更する
ことができる。
【0011】図2は、図1図示のガスガバナ2をレイノ
ルド式ガスガバナによって実現するときの構成を示す。
都市ガスは1次側管路6から与えられ、2次側管路7か
らは需要者に都市ガスが供給される。1次側管路6とメ
インバルブ8との間にはフィルタ9が設けられる。メイ
ンバルブ8は、2つの弁体10を有する。弁体10はダ
イヤフラムスピンドル11を経て主ダイヤフラム12に
連結される。主ダイヤフラム12の下側の部屋13に
は、2次圧が導かれている。
【0012】2次圧制御機構は、1次圧力調整管14に
接続されている中圧補助ガバナ15と、調整管16を介
して接続される低圧補助ガバナ17と、管路18を介し
て接続される助動球盤であるオキジャリボール19とを
含む。低圧補助ガバナ17は2次圧力調整管20を介し
て2次側管路7に接続されている。調整管16には、ニ
ードル弁21が介在される。メインバルブ8とオキジャ
リボール19とを連結するために、レバー22と吊棒2
3とが設けられる。レバー22と吊棒23とには、メイ
ンバルブ8を開くための補助ウェイト24と、主ウェイ
ト25が設けられる。
【0013】このガバナ2の低圧力制御は、次のように
行われる。
【0014】2次側の需要が全くないときには、2次圧
が高く、このとき低圧補助ガバナ17は閉止したままの
状態にある。中圧補助ガバナ15は、450〜500m
mH2Oである中間圧力に設定されているので、この圧
力が調整管16を経由してオキジャリボール19のダイ
ヤフラム26の下側の部屋27に加わる。これによって
吊棒23およびレバー22を押上げて、メインバルブ8
の2つの弁体10を上昇させてメインバルブ8を閉じ
る。
【0015】2次側に需要が発生して2次圧力が低下す
ると、低圧補助ガバナ17が働き、オキジャリボール1
9の部屋27のガスが2次側に流れ始める。このとき中
圧補助ガバナ15も働き始めるけれども、オキジャリボ
ール19との間に、ニードルバルブ21による絞りがあ
るので、流量が制限される。これによって、調整管16
の中間圧力が低下し、オキジャリボール19のダイヤフ
ラム26が下降して吊棒23およびレバー23を下げ、
メインバルブ8の弁体10が開く。
【0016】需要が減少して2次圧力が上昇すると、低
圧補助ガバナ17が閉じ、中間圧力が上昇して、メイン
バルブ8の弁体10を閉めることになる。2次圧力の設
定は、低圧補助ガバナ17に乗せる小ウェイト17aの
数で調整することができる。逃がし管42および逃がし
管バルブ43は、主ダイヤフラム12の下側の部屋13
内のガスを2次側管路7に逃がすために用いられる。
【0017】以上のように、レイノルド式ガスガバナ
は、中圧補助ガバナ15や低圧補助ガバナ17の動作条
件や、ウェイト24,25の重量など、調整箇所が多
く、これらの調整量が2次圧に影響する。このため、本
実施例では、正常な動作状態にあるときの2次圧の変化
状態に基づいてガスガバナの動作異常を検出する。
【0018】図3は、図1図示の処理回路100による
ガスガバナ2の動作異常検出動作を示す。ステップa1
から動作を開始し、ステップa2では処理したデータの
数kと判定基準を超えたデータの数eとを0に初期化す
る。ステップa3では、現時点での2次圧データが、記
憶されているデータの何番目であるかを表す数mに対し
て、24時間前のデータを表すiの値が設定される。2
次圧の検出は、たとえば2分間に1回行う。このため1
日間の総データ数は720となる。
【0019】ステップa4では、iに対応する1週間前
の2次圧を表すjの値が求められる。ステップa5で
は、iおよびjの時点での2次圧Pi,Pjの差ΔPが
求められる。ステップa6では、ΔPの値が予め設定さ
れている判定基準値であるΔPset以上であるか否か
が判断される。判定基準値以上であるときには、ステッ
プa7で判定基準値以上となったデータの数eを1だけ
増加させる。次にステップa8で、処理したデータの数
kを1だけ増加する。ステップa9ではkの値が720
未満であるか否かを判断する。kの値が720未満であ
るときには、ステップa10でiの値を1だけ増加し、
ステップa4に戻る。1日分のデータを処理すると、k
の値は720になる。
【0020】ステップa11では、処理したデータの数
kに対する判定基準値を超えたデータの数eの割合が、
ΔPset以上の差が出現する割合で表す異常判定の分
布基準値E以上となっているか否かが判断される。E以
上となっているときには、ステップa12で警報が発生
される。ステップa11で異常が検出されないとき、ま
たはステップa12が終了すると、ステップa13で動
作を終了する。
【0021】図1図示の処理回路100は、以上説明し
たような処理を、たとえば2分間隔で繰返して行う。こ
のため、図1図示のデータメモリ105には、図4図示
のような先々週、先週および現在の2次圧データが記録
される。たとえば先々週と先週との日曜日0時から月曜
日0時までの2次圧の差ΔPからは、平均値μと標準偏
差σが求められる。現時点が月曜日の0時であるとすれ
ば、日曜日の0時から現時点までのデータについて統計
学的に異常であるか否かを判断する。
【0022】図5は、異なった設置場所の都市ガスガバ
ナについて、1週間毎の圧力差の発生頻度を示す。図5
の()から()に示すヒストグラムは、正規分布の
形に近いので、次の表1のように平均値および標準偏差
などが計算される。
【0023】
【表1】
【0024】図6は、平均値μから標準偏差σの2倍以
上離れるデータが出現する確率pを斜線を施して示す。
この値pは0.0228、すなわち2.28%である。
同様にして、外れる確率が0.01%となるのは、標準
偏差の3.89倍以上離れる範囲である。
【0025】総数N個のデータから、x以上の値が検出
されるが確率pのときにおいて、x以上の値のデータの
個数がn個である確率Pnを求める式は、統計学的に次
の数1によって示される。
【0026】
【数1】Pn=Nn×pn×(1−p)N-n この式の計算結果として、たとえばNが720でpが
0.0228のときについて計算すると、次の表2が得
られる。
【0027】
【表2】
【0028】この結果によれば、nが45、すなわち9
0分以上である確率は、107日に1回しか発生しない
確率に相当するので、720回のうち45回以上2σ以
上となれば、ガスガバナの異常と判断することができ
る。
【0029】次の表3は、pが0.0001のときの確
率Pnを示す。
【0030】
【表3】
【0031】表3によれば、nが6、すなち12分以上
であるのは、108日に1回しか発生しない確率に相当
するので、このようなデータが発生すれば、ガスガバナ
の異常と判定することができる。
【0032】図7は、図1図示の実施例によって、異常
と判断することができる場合を示す。2次圧は、絶対値
としては必ずしも上限値と下限値との範囲を超えないけ
れども、差圧の累積値が、たとえば14時に管理限界を
超える。このため、図1図示の監視装置1は、親局4に
警報を発する。親局4では、監視装置1が設けられてい
る都市ガスガバナに点検者を派遣し、異常が生じている
か否かを点検させるなどの処理を行う。
【0033】図8は、故障を想定した実験結果を示す。
ニードル弁の開度を0.5だけ変化させると、正常時と
流量に対する2次圧変化の状態が異なる。このような変
化が2次圧に生じると、差圧の分布が変化して、前述の
ような統計的処理によって異常と判断される。
【0034】
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、都市ガス
ガバナの2次側の圧力変動を予め定める時間だけ過去に
検出されている2次側圧力との差として検出し、都市ガ
ス使用量の時間的変化パターンを考慮して迅速に異常を
検出することができる。異常の検出は都市ガスガバナの
過去の動作について求められて記憶されているデータに
基づいて、統計学的に判断するので、各都市ガスガバナ
の特性に応じて動作異常を検出することができる。また
都市ガスガバナのメインバルブの開度を検出したり、開
度と2次圧との関係を求めたりする必要はないので、既
に設置されて使用中の都市ガスガバナの異常も容易に検
出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を実現するための構成を示す
ブロック図である。
【図2】レイノルド式ガスガバナの構成を示す図であ
る。
【図3】図1図示の実施例の動作を示すフローチャート
である。
【図4】図1図示の実施例におけるメモリのストア内容
を示す図である。
【図5】図1図示の実施例における2次圧の圧力差の出
現頻度を示すヒストグラムである。
【図6】圧力差の理論的分布を示すグラフである。
【図7】圧力差によって異常と判断されるデータを示す
グラフである。
【図8】故障想定実験における2次圧の変化特性を示す
グラフである。
【符号の説明】
1 監視装置 2 ガスガバナ 4 親局 6 1次側管路 7 2次側管路 8 メインバルブ 100 処理回路 102 二次圧力検出器 104 プログラムメモリ 105 データメモリ 108 入力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−44198(JP,A) 特開 平5−133523(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 19/12 G05D 16/20 G08B 23/00 - 31/00 F16K 37/00 H04Q 9/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 都市ガスガバナの2次圧を予め定める時
    間毎に検出して記憶し、 対応する時間帯について予め定める時間だけ過去に検出
    されて記憶されている2次圧と比較し、 検出された2次圧と記憶されている2次圧との差を求
    め、 差の値のΔPが判定基準値ΔPset以上となる頻度が
    統計学上の正常な範囲を出たら異常と判断することを特
    徴とする都市ガスガバナの異常検出方法。
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