JP4417853B2 - パイプラインについての結果を検知するためのｄｃｖｇ−ｃｉｐｓ測定装置 - Google Patents

Description

本発明は総じて、直流電位勾配法及び閉じた区間電位調査法のためのパイプライン検査装置に関する。この装置は、掘削を必要とせずに埋設パイプライン上のコーティング欠陥箇所を検知する直流電位勾配法、及び埋設パイプラインの腐食防止とコーティングの状態を調査する閉じた区間電位調査法の両方によって得られた検査結果を、解析し表示する。

埋設パイプライン上のコーティング欠陥箇所を検知する方法の中から、最高の精度を有する方法として知られる直流電位勾配(DCVG)技術を採用して、コーティング欠陥箇所を探索する時にコーティング欠陥箇所の周りの土壌に現れる電位分布の変形を検知することにより、パイプラインを埋設する際の機械的欠陥又は他の工事が引き起こした損傷の結果生じた可能性のあるコーティング検知箇所を発見する。また閉じた区間電位調査(CIPS)法を採用して、測定線を埋設パイプラインのリード線に接続し、対照電極を埋設パイプラインに沿って一定の間隔（数メートル）で動かしながらパイプラインの真上の部分の電位を測定することにより、埋設パイプラインの腐食防止とコーティング状態を調査する。DCVG及びCIPS法は、腐食防止用整流器を埋設パイプラインに対してスイッチオン／オフしている間に実行する。

上の２つの方法、即ちDCVG及びCIPS法を用いるデータ測定用装置のために、ペンを用いて連続的に測定されたデータをアナログデータの形で紙の上に記録する装置である電気ペンレコーダ(EPR)が使用されてきた。従来技術においては、操作者が野外でEPRを用いて測定した内容を裸眼で読み取って正確な値を決定し、書き取り用具を用いて正確な値を記録し、オフィスに帰って測定値を整理する、という方式で作業が行われる。

最近、EPRを用いる装置の他に、野外で測定した値をデジタルデータに変換し、次にデジタルデータを整理して表示する装置が開発された。しかし、そのような装置には、それらが小サイズの液晶ディスプレイ(LCD)パネルを採用するために、連続的に測定した値をLCDパネルに表示できず、またそれに加えて、以前に測定した値を累積的データの形で表示できない、という問題があった。

従って本発明は、従来技術において生ずる問題に留意してなされたものであり、本発明の目的は、埋設パイプラインのDCVG電極信号及びCIPS電極信号を測定して整理し、整理した電極信号を表示し、また連続的電位分布を測定して表示する、DCVG及びCIPS法のためのパイプライン検査装置を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、野外での検査結果を表示することができ、又は印刷により検査結果を即時に確認することができる携帯検査装置を提供することである。

上の目的を達成するために、本発明は、所定の時間間隔で防食電流をスイッチオン・オフすることにより埋設したパイプラインに防食電流を供給している間に、少なくとも１つの電極信号を検知し解析する、直流電位勾配(DCVG)法と閉じた区間電位調査(CIPS)法のためのパイプライン検査装置であって、DCVG電極信号及びCIPS電極信号を含む電極信号を検知する信号検知ユニットと、信号検知ユニットからの電極信号を受け取り電極信号を解析する測定ユニットとを含む検査装置を提供する。ここで測定ユニットは、信号検知ユニットにより検知されるDCVG電極信号とCIPS電極信号の一方又は両方を選択する測定方法選択ユニットと、信号検知ユニットからの電極信号を受け取る制御ユニットと、制御ユニットが受け取る電極信号を記憶する記憶ユニットと、記憶ユニットに記憶された電極信号を解析する解析ユニットと、制御ユニットが受け取る電極信号及び解析ユニットから得られる結果を表示する表示ユニットとを含み、またここで、制御ユニットは、信号検知ユニットが、測定方法選択ユニットの選択に基づいて電極信号を検知するのを制御し、また電極信号の記憶、解析及び表示を制御する。

好ましくは、測定ユニットがタッチ-スクリーン型の個人用携帯情報端末(PDA)であればよく、また信号検知ユニットと測定ユニットとが互いにシリアル又はパラレルインタフェースを通じて情報交換してもよい。

好ましくは、測定方法選択ユニットが、制御ユニットが受け取る電極信号のパルス周期を選択して、パルス周期を防食電流のオン・オフ周期と同期させるようにしてもよい。

好ましくは、電極信号の解析を、時間とともに記憶ユニットに記憶された電極信号強度を経時的に抽出することによって行ってよく、また表示ユニットが時間とともに経時的電極信号を表示する。

好ましくは、測定ユニットが、更に解析結果を出力することができる出力ユニットを含んでもよい。

以下に、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳細に記述する。

最初に、埋設パイプラインのコーティング欠陥箇所のDCVG法による検知、及び埋設パイプラインの電気的腐食防止状態のCIPG法による検知を、図１と図２を参照して記載する。

図１は、DCVG法を用いたコーティング検知箇所の検知の例を図示する。埋設したパイプライン301に防食電流を与えたときに埋設パイプライン301の周りに生ずる電位勾配を測定することによりコーティング欠陥部分を検知する方法であるDCVG法は、埋設パイプライン301の直上部分に沿って互いに１〜２ｍ離れた２つの飽和硫酸銅の照合電極302を配置し、次に電圧計303を用いて２つの照合電極302間の電位差、即ち表面306の電位勾配を測定する。この場合、パイプライン301に与える防食電流を周期的にスイッチオン・オフして、電流をスイッチオンしたときに得られる電位差に基づいて電流をスイッチオフしたときに得られる電位差を修正し、それによって電位勾配を正確に測定する。図１ｂに示すように、防食電流が最低の電気抵抗を持つコーティング欠陥箇所に集中して、コーティング欠陥箇所の周りに高い電位勾配が生成される。従って、表面306でパイプラインに沿って長手方向に、２つの照合電極302を用いて電位を測定すると、図１ｂに示すように、＜オン電位−オフ電位＞の極性がコーティング欠陥箇所の周りで逆転するという現象が生じて、逆転位置がコーティング欠陥箇所に対応することがわかる。

図２は、CIPS法を用いた埋設パイプラインの電気的腐食防止状態の検知例を図示する。パイプライン401のリード線を電圧計404の正(＋)端子に接続し、照合電極403を電圧計404の負(−)端子に接続する。パイプラインのリード線を引きながらパイプライン401の防食電位を約２〜４ｍの間隔で測定する。単一の点で測定する値には、オン電位、オフ電位、オン電位−オフ電位などを含むことができる。オン及びオフ電位は防食電流を与えるか与えないかに基づいている。基本的には、埋設パイプライン401の電気的腐食防止状態をオン電位に基づいて調査することができる。しかしながら、この場合土壌自身の抵抗により誤差が生ずる可能性があるので、この誤差を取り除くためにオフ電位をオン電位とともに測定する。

図３は、本発明の実施形態によるDCVG及びCIPS法のためのパイプライン検査装置のブロック図を示す。図３を参照すると、検査装置１は、信号検知ユニット10、並びに制御ユニット201、測定方法選択ユニット202、入力ユニット203、記憶ユニット204、解析ユニット205及び表示ユニット206を含む測定ユニット20を含んでいる。更に、信号検知ユニット10と測定ユニット20とはシリアル又はパラレルインタフェースを通じて互いに情報交換する。

信号検知ユニット10が、プローブを用いてDCVG電極信号及びCIPS電極信号を含む電極信号を検知する。電極信号のそれぞれが、増幅とアナログ／デジタル(A/D)変換の過程を経由して制御ユニット201へ入力される。図４は信号検知ユニットの詳細なブロック図を示す。図４を参照すると、信号検知ユニット10は、測定値入力ユニット101、CIPS入力増幅器102、DCVG入力増幅器103、及びA/D変換器104を含んでいる。

測定値入力ユニット101は、CIPS電極40a及びDCVG電極40bの両方に接続され、CIPS電極信号、DCVG電極信号及びCIPS−DCVG電極信号を、スイッチSW1とSW2の状態に従って入力増幅器102と103へ出力する。例えば、もしスイッチSW1とSW2がそれぞれオンとオフであれば、測定値入力ユニット101はCIPS電極信号のみをCIPS入力増幅器102へ出力する。もしそれらがそれぞれオフとオンであれば、測定値入力ユニット101はDCVG電極信号のみをDCVG入力増幅器103へ出力する。更に、それらがそれぞれオンとオンであれば、測定値入力ユニット101は同時にCIPS電極信号とDCVG電極信号をそれぞれCIPS入力増幅器102とDCVG入力増幅器103へ出力する。

一方、CIPS電極信号が測定値入力ユニット101の第１及び第２端子へ入力され、またDCVG電極信号が測定値入力ユニット101の第３及び第４端子へ入力される。

入力増幅器102及び103は、CIPS及びDCVG電極信号の入力値を増幅するための装置であるが、好ましくは、CIPS及びDCVG電極信号間の干渉の発生を防止するために異なる増幅方式を採用する。例えば、好ましくは、CIPS入力増幅器102がエミッタフォロワ増幅器を採用し、DCVG入力増幅器103が差動入力増幅器を採用する。

A/D変換器104は、入力増幅器102及び103から受け取ったアナログ増幅信号をデジタル信号に変換する装置である。Burr Brown社の22ビットA/D変換器ADS1213をA/D変換器104として使用する。更に、A/D変換器104がデジタル信号を制御ユニット201へ出力する。

制御ユニット201は信号検知ユニット10から電極信号を受け取る。測定方法選択ユニット202が、信号検知ユニット10が検知する電極信号がDCVG電極信号及びCIPS電極信号のどちらであるか又は両方であるかを選択する。従って、測定方法選択ユニット202はスイッチSW1とSW2の状態を制御することにより測定方法を選択する。一方、各電極信号は、埋設パイプラインに与える防食電流のオン・オフ周期に同期して測定ユニット20へ入力されなければならない。測定方法選択ユニット202が、制御ユニット201が受け取る電極信号のパルス周期を、防食電流のオン／オフ周期に同期するようにパルス周期を選択する。

記憶ユニット204が、制御ユニット201が時間とともに受け取る電極信号を経時的に記憶する。解析ユニット205が記憶ユニット204に記憶された電極信号を解析する。例えば、解析ユニット205が、記憶ユニット204から経時的に記憶された電極信号の強度を時間とともに抽出することにより解析を行う。表示ユニット206は、制御ユニット201が受け取った電極信号を表示し、解析ユニット205が解析した電極信号を表示し、そして詳しく言えば電極信号強度を経時的に表示する。制御ユニット201は、制御ユニットに入力された電極信号の記憶、解析と表示、並びに入力ユニット203への入力信号に従い信号検知ユニットを通じて行われる電極信号の選択的検知などの様々な動作を制御する。

更に、測定ユニット20から得られる解析結果は出力ユニット(図示せず)に伝送され、そこから出力されることも可能である。このとき、通常の小型プリンタを出力ユニットとして使用してもよく、それにより測定者が直ちに野外での測定結果をプリンタを用いて出力し、そして測定結果を確かめることができるという利点がある。

図５は、測定ユニット20の画面の例を示す。タッチスクリーン入力型の個人用携帯情報端末(PDA)を測定ユニット20として用いることができる。画面の領域Ａを測定結果の表示に用い、そこに一旦測定が完了した後に結果の値を表示する。領域Ａを押すことにより、単一測定点を記憶ユニット204に記憶させることができる。もし領域Ｂを押せば、測定画面と動向画面（記憶データを時間とともに経時時に見る画面）が切り替わる。領域Ｃは電流パルスの周期、測定関連のメッセージなどの表示に使用し、領域Ｄは測定グラフの表示に使用し、また、領域Ｄを押すと測定が開始される。領域Ｅはパラメーター設定に関係するメニュー項目を選択するために使用する。

詳しくは、領域Ａの「ON=0.0000」は、防食電流がパイプラインを流れている間に得られるオン電位値を表し、「OF=0.0000」は、防食電流がパイプラインを流れていない間に得られるオフ電位値を表し、「DF=0.0000」は、オンとオフ電位間の差を表す。

領域Ｂの「DCVG Measure」の項目は、DCVG法を用いて測定を行っているときに、現在測定中のパルスが領域Ｄに表示されていることを表し、また「DCVG Trend」の項目は、現在の測定の完了前に記憶された測定データが領域Ｄに表示さていることを表す。「CIPS Measure」及び「CIPS Trend」の項目はそれぞれ「DCVG Measure」及び「DCVG Trend」の項目と同様であって、CIPS法を用いて測定された結果が領域Ｄに表示されていることを表す。図６は「DCVG Measure」状態にある画面の例を、また図７は「DCVG Trend」状態の画面の例を示す。

領域Ｃの「Pulse = 0.4 & 0.2」の項目は、パイプラインへの防食電流のスイッチオン・オフ周期に同期したパルス周期を表し、前者の0.4がオン期間を表し、後者の0.2がオフ期間を表す。0.4と0.2の他に、1.0 & 0.5、2.0 & 1.0、3.0 & 1.5、及び4.0 & 2.0、などのいくつかのタイプの使用できるパルス周期がある。一方で、防食電流のオン・オフ操作を「整流器断続装置」と呼ばれる機器を用いて実行する。「パルス」は、整流器断続装置により設定されたオン／オフ周期に基づいて同期させる。「Ready...」の項目は、測定のスタート準備ができたことを表す。もし測定を開始するために領域Ｄを押すと、「Wait...」のメッセ−ジが短く表示され、次に「Processing...」のメッセ−ジが表示される。このとき、パイプライン検査装置１がデータを読み取る。

もう１つの領域の「DCVG [X]」の項目は、DCVG法を用いて測定を実行しているとき、パイプラインの伸長方向に測定を行っていることを表す。測定中に電位逆転位置が検知された時には、メニュー項目中の「X〜Y」の項目を押して、測定方向をＸ軸からＹ軸（パイプラインに対して垂直方向）に変えて測定を行う。更に、「Saved [0000]」の項目は記憶されたデータの数を表し、また「Parallel with Pipe [X axis]」の項目は、DCVG法を用いて測定を行うときに、測定をパイプラインの伸長方向に行うことを表す。メッセージ「Parallel with Pipe [X axis]」は、測定方向をパイプラインに対して垂直方向に変えたときには、メッセージ「Across Pipe」に変わる。

以下に、本発明の実施例によるパイプライン検査装置１を用いて測定と解析を行う操作を記載する。第１に、DCVG又はCIPS法に関わらず、測定を行う前に防食電流がパイプラインを通って流れることができるようにしなくてはならない。このとき、もし防食電流が整流器からパイプラインへ供給されて、パイプラインに腐食防止が行なわれているならば、整流器からパイプラインに接続されている電線を切り離して整流器断続装置へ接続し、整流器断続装置によって防食電流のオン／オフ時間を設定する。

一方、犠牲陽極法を用いている期間中に測定を行う必要がある場合は、負電気を、外部電源と断続装置の組み合わせを用いてパイプラインに供給し、一定の周期でスイッチオン・オフを行わなければならない。このとき、臨時陽極を埋設する必要がある。臨時陽極としては、パイプライン検査装置に含まれる銅棒を一般に用いるが、そうでなければ周りの地理的構造物を適当に利用することにより列車の線路又は他の鋼枠構造物を用いてもよい。この場合に、臨時陽極とパイプライン間の距離が長くなるにつれて、測定が実行できる範囲が広くなる。従って、パイプラインと臨時陽極の間の距離は、好ましくは少なくとも５０ｍであり、最も好ましくは１００ｍ又はそれより長い。この場合、防食電流のオン・オフ時間は、外部電源と断続装置の組み合わせにより設定される。

次に、測定者が図５の領域Ｅの「Option」メニュー項目を押すことにより図８に示す対話画面を立ち上げて、「パルス」を防食電流のオン／オフ時間と同期させ、次に「Measure Mode」を設定する。DCVG電極信号を選択した場合は、「DCVG」モードを選択し、CIPS電極信号を選択した場合は、「DCVB and CIPS」モードを選択する。

パイプライン検査装置１が信号検知ユニット10からDCVBとCIPS電極信号を同時に受け取るときは、測定者が図７の領域Ｂを押すことにより領域Ｄに４つのモードを表示することができる。測定者は図７の領域Ｄを押して測定を開始し、測定が完了したときは図７の領域Ａを押して測定結果を記憶する。

本発明においては、埋設パイプラインのDCVG電極信号及びCIPS電極信号を検知し、検知した電極信号を表示し、また検知した電極信号を記憶してその大きさを時間とともに順次表示することにより測定結果を明確に確かめることができるという利点がある。

更に、本発明は、個人用携帯情報端末 (PDA)を用いた携帯用の検査装置を提供することができ、その結果野外において測定結果を表示又は解析し、また即座に測定結果を印刷して確かめることができるという点で有利である。

図１はDCVG法を用いたパイプラインのコーティング欠陥箇所の検知を示す。 図２はCIPS法を用いたパイプラインの腐食防止状態の検知を示す。 図３は本発明の実施形態による検査装置１の構造を示す。 図４は本発明の実施形態による信号検知ユニット10の構造を示す。 図５は本発明の実施形態による測定ユニット20の画面を示す。 図６は測定ユニット20の画面の例の中で、DCVG法を用いて測定した現在の結果を表示している画面の一例を示す。 図７は測定ユニット20の画面の例の中で、DCVG法を用いた測定によって得た最近の結果を経時的に表示している画面の一例を示す。 図８は、図５のオプション項目を押したときに表示される画面の一例を示す。

Claims (8)

1. DCVG電極信号及びCIPS電極信号を含む電極信号を検知する信号検知ユニットと、信号検知ユニットからの電極信号を受け取り、電極信号を解析する測定ユニットとを含み、
   所定の間隔で防食電流をスイッチオン・オフすることにより埋設パイプラインに防食電流を供給している間に、少なくとも１つの電極信号を検知し解析する、直流電位勾配(DCVG)法と閉じた区間電位調査(CIPS)法のためのパイプライン検査装置であって、
   前記測定ユニットは、
   DCVG電極信号とCIPS電極信号のいずれか又は両方が信号検知ユニットによって検知されるように選択する測定方法選択ユニットと、
   信号検知ユニットからの電極信号を受け取る制御ユニットと、
   制御ユニットが受け取る電極信号を記憶する記憶ユニットと、
   記憶ユニットに記憶された電極信号を解析する解析ユニットと、
   制御ユニットが受け取る電極信号及び解析ユニットから得られる解析結果を表示する表示ユニットとを含み、
   前記制御ユニットは、測定方法選択ユニットの選択に基づいて、信号検知ユニットが電極信号を検知するのを制御し、また電極信号の記憶、解析及び表示を制御することを特徴とするパイプライン検査装置。
2. 測定ユニットがタッチ-スクリーン型の個人用携帯情報端末(PDA)であり、また信号検知ユニットと前記測定ユニットとがシリアル又はパラレルインタフェースを通じて互いに情報交換する、請求項１記載のパイプライン検査装置。
3. 測定方法選択ユニットが、制御ユニットが受け取る電極信号のパルス周期を選択して、パルス周期を防食電流のオン／オフ周期と同期させる、請求項１記載のパイプライン検査装置。
4. 電極信号の解析を、時間とともに記憶ユニットに記憶された電極信号の強度を経時的に抽出することによって行い、また表示ユニットが時間とともに経時的電極信号を表示する、請求項１記載のパイプライン検査装置。
5. 測定ユニットが更に、解析結果を出力することができる出力ユニットを含む、請求項１記載のパイプライン検査装置。
6. 信号検知ユニットが、
   １以上のプローブを通じて、DCVG法を用いて測定したDCVG電極信号及びCIPS法を用いて測定したCIPS電極信号を受け取り、DCVG電極信号及びCIPS電極信号を選択的に受け取る操作並びにDCVG電極信号及びCIPS電極信号を同時に受け取る操作を切り替えるためのスイッチ手段を含む測定値入力ユニット、
   DCVG電極信号の入力値を増幅するDCVG入力増幅器、
   CIPS電極信号の入力値を増幅するCIPS入力増幅器、及び
   DCVG入力増幅器及びCIPS入力増幅器から受け取るアナログ信号をデジタル信号に変換する、アナログ／デジタル(A/D)変換器、
   を含む、請求項１記載のパイプライン検査装置。
7. DCVG及びCIPS入力増幅器が異なる増幅方式を採用する、請求項６記載のパイプライン検査装置。
8. DCVG入力増幅器がエミッタフォロワ増幅方式を採用し、CIPS入力増幅器が差動入力増幅方式を採用する、請求項６記載のパイプライン検査装置。

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