JP5189897B2 - Pipeline hazardous area monitoring system - Google Patents
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Description
本発明は、天然ガスなどを輸送するガスパイプラインの監視システムに関わり、輸送ガスが漏洩したときの危険濃度領域を定義する方法、さらには危険濃度領域の大きさを低減する方法に関する。 The present invention relates to a gas pipeline monitoring system for transporting natural gas or the like, and more particularly to a method for defining a dangerous concentration region when transport gas leaks, and a method for reducing the size of the dangerous concentration region.
特開平5−223200号公報には、LNG(Liquefied Natural Gas)タンクの亀裂により地表に流れ出したLNGガスを引火濃度以上に拡散しないようにガス吸入弁を自動開閉する手段を付加することが記載されている。特開平6−294500号公報は、ガスの遮断装置について示しており、地図情報を用いて遮断バルブを決め、ガスが安全な方向に流れるように操作することが記載されている。特開平7−101490号公報には、ガスの漏洩時に限界風速以下であれば、ガス拡散を促進するためファンを回して拡散を加速させ、防爆することが記載されている。特開平9−35168号公報には、石油備蓄施設において火災などが発生した場合、その災害状況の変化を予測することが記載されている。特開2000−213700号公報には、遠隔操作によってパイプラインの開閉を行うことが記載されている。特開2006−275228号公報には、気体拡散防護障壁を設けて気体の拡散自体を抑えることが記載されている。特開2006−329383号公報には、既設管のパイプを複数の区間に分けて各区間ごとに診断を行うことが記載されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 5-223200 describes that a means for automatically opening and closing the gas intake valve is added so that the LNG gas flowing out to the ground surface due to a crack in a LNG (Liquefied Natural Gas) tank does not diffuse beyond the flammable concentration. ing. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-294500 discloses a gas shut-off device, and describes that a shut-off valve is determined using map information and operated so that gas flows in a safe direction. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-101490 describes that if the wind speed is lower than the critical wind speed at the time of gas leakage, a fan is rotated to accelerate the diffusion and to prevent explosion. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-35168 describes that when a fire or the like occurs in an oil storage facility, a change in the disaster situation is predicted. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-213700 describes that a pipeline is opened and closed by remote control. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-275228 describes that a gas diffusion protection barrier is provided to suppress gas diffusion itself. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-329383 describes that a pipe of an existing pipe is divided into a plurality of sections and diagnosis is performed for each section.
パイプラインの警戒範囲は高度警戒地域(HCA:High Consequence Area)と呼ばれ、各国でその定義方法が示されている。HCAの定義については、それを採用している国での規約書に記載されている。米国では「MANAGING SYSTEM INTEGRITY OF GAS PIPELINES」AMSE B31.8S-2001にその記述があり、
r=0.69・d・√p
とされている。ここで、d:パイプの外形(インチ)、p:パイプ区間の最大許容圧力、r:インパクトサークル(フィート)である。
The alert range of the pipeline is called High Consequence Area (HCA), and the definition method is shown in each country. The definition of HCA is set forth in the regulations for the country in which it is adopted. In the United States, “MANAGING SYSTEM INTEGRITY OF GAS PIPELINES” AMSE B31.8S-2001 describes it,
r = 0.69 ・ d ・ √p
It is said that. Here, d is the outer shape of the pipe (inch), p is the maximum allowable pressure in the pipe section, and r is the impact circle (feet).
従来のHCAの定義は、パイプライン全域の警戒地域の算出には利用できる。しかし、パイプラインからガスが漏れた場合、ガスが空気中を拡散することが予想され、このガス拡散による脅威を監視する必要がある。 The conventional HCA definition can be used to calculate the alert area throughout the pipeline. However, if a gas leaks from the pipeline, it is expected that the gas will diffuse through the air, and the threat of this gas diffusion needs to be monitored.
本発明は、パイプラインから輸送ガスが漏れる危険があるときに監視範囲を決める方法を提供すること、さらにガス拡散の抑制を図ることにより、ガス拡散の影響範囲を狭めることを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for determining a monitoring range when there is a risk of transportation gas leaking from a pipeline, and to narrow the influence range of gas diffusion by further suppressing gas diffusion.
本発明では、ガスパイプラインにおいて、腐食が存在し弱くなっているパイプ区間がもし破断すると、ガスがどのように広がるかをシミュレーションする。具体的には、腐蝕の大きな場所からストレス(応力)計算によってストレス負荷のかかるパイプ区間を計算し、その区間からガスが噴出したと仮定した場合のガスの拡散を拡散方程式にて解析する。ガス拡散による広がりの図形を求め、その内部に入る建物や公共施設等の建造物を地図データから検索し、その建造物の位置におけるガス濃度を元に危険度を設定し、ガス濃度の高い地域にかかる建物や鉄道などの公共施設を把握して優先警戒地域とする。ガスの拡散は風向きや風速を考慮して時々刻々の変化を把握し、優先警戒地域の変化を計算する。危険度が高い領域に建物や公共施設のデータが交叉、包含される場合には、バイパスや迂回ルートがないか探索し、ある場合には輸送流量を別ルートのパイプラインに振り分けることによって危険度を下げるためのガスの輸送圧力を計算する。そして、新しいパイプラインルートに流量を振り分ける輸送制御を行うことにより、パイプラインのガス輸送圧力分布を変更し、パイプラインンが破断したときのガスの拡散範囲を抑制することにより、建物や公共施設への影響を低減する。 In the present invention, in a gas pipeline, if a pipe section that is weakened due to corrosion is broken, how the gas spreads is simulated. Specifically, the pipe section where the stress load is applied is calculated from a place where corrosion is large by stress (stress) calculation, and the diffusion of the gas when the gas is assumed to be ejected from the section is analyzed by the diffusion equation. Areas with high gas concentration are searched for figures of spread due to gas diffusion, buildings such as buildings and public facilities inside it are searched from map data, and the risk level is set based on the gas concentration at the location of the building. Ascertain the public facilities such as buildings and railways that will be used as priority warning areas. The gas diffusion takes into account the momentary change in consideration of the wind direction and wind speed, and calculates the change in the priority alert area. When data of buildings and public facilities are crossed and included in high-risk areas, search for bypass or detour routes, and in some cases, the risk is determined by allocating the transport flow rate to another route pipeline. Calculate the gas transport pressure to lower the pressure. And by controlling the distribution of the flow rate to the new pipeline route, changing the gas transport pressure distribution in the pipeline, and suppressing the gas diffusion range when the pipeline breaks down, building and public facilities To reduce the impact.
破断の可能性のある場所からのガス漏洩・拡散をシミュレーションすることにより、ガス拡散に伴う危険濃度領域がわかり、監視範囲を特定することができる。この監視範囲は、風向きや風速に基づいて変化するため、これらのデータをSCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)を介して取得することにより、時々刻々変化する危険地域の特定を行うことができる。さらに、破断の危険があるパイプラインに流すべきガス流量の一部をバイパスパイプラインや迂回ルートに振り分けて輸送圧力を低減させる制御を行なうことにより、ガス拡散の範囲を低減することが可能となり、人命や健康の被害回避につながる。 By simulating gas leakage / diffusion from a place where there is a possibility of rupture, a dangerous concentration region accompanying gas diffusion is known, and a monitoring range can be specified. Since this monitoring range changes based on the wind direction and the wind speed, it is possible to identify a dangerous area that changes every moment by acquiring these data via SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Furthermore, it is possible to reduce the range of gas diffusion by performing control to reduce the transport pressure by distributing a part of the gas flow rate that should flow to the pipeline that is at risk of breakage to the bypass pipeline and bypass route, It will help to avoid damage to human life and health.
本発明は、ソフトウエアにて実施されることになるが、とくに、SCADAのような監視制御システムをネットワークなどにより連携させて利用すると有用である。SCADAと接続する場合には、SCADAから圧力センサ情報を受け取り、そのセンサ情報を用いて危険パイプ区間のガス噴出速度値を求め、その速度値から噴出の速度ベクトル値を求める。そして、その速度力広がりを求めることにより、ガス噴出の影響範囲を求める。 Although the present invention is implemented by software, it is particularly useful to use a monitoring control system such as SCADA in cooperation with a network or the like. When connecting to SCADA, pressure sensor information is received from SCADA, and the gas injection velocity value of the dangerous pipe section is obtained using the sensor information, and the velocity vector value of the ejection is obtained from the velocity value. And the influence range of gas ejection is calculated | required by calculating | requiring the speed force spread.
天然ガスなどの輸送を行うパイプラインは、パイプに腐食などの傷がある場合、石油のように、漏洩により土壌が汚染されることはないものの、その場所に亀裂(腐食割れ)が生じてガス漏れが発生し、周囲の大気中にガスが拡散する。また危険濃度の範囲では、静電気などの要因により爆発が発生することもある。爆発の場合、その影響は大きく、数百メートルにわたり爆発穴が発生することもある。このため、パイプラインに沿って図5に示すようなHCA(High Consequence Area)と呼ばれる高度警戒地域を設定して、その中に人が立ち入らないようにし、建造物については建設制限などが行われる。しかし、すでに建造物が存在する場合には、そのHCAの範囲内に含まれる建物508,509,510を検索し、定期的な巡視点検によって危険性を低減するような取り組みが行われる。これにより、パイプライン501に含まれる腐食506に基づいてストレス判定507を行い、危険パイプ区間502として特定し、さらにパイプのたわみ部、パイプとバルブの連結部など破断が起きやすいパイプ区間とあわせてHCAに包含される監視優先範囲504として定義することが行われる。この監視優先範囲504に含まれる建物508は危険度が高くなり、監視の優先度が高くなる。HCAは各国で基準が定められ、米国の基準(ASME B31.8)ではこのHCAは最大許容圧力(MAOP:Maximum Allowable Operating Pressure)に依存して式(1)によって求めることになっている。
r=0.69・d・√p ・・・(1)
ここで、d:パイプの外形(インチ)、p:パイプ区間の最大許容圧力(MAOP:Maximum Allowable Operating Pressure)、r:インパクトサークル(フィート)である。rはパイプラインからの距離であり、インパクトサークルの円の半径である。そして、HCAは、これらの円の外周を接続して得られる帯情報として計算される。米国以外では、rは予め決められた距離によって定義されることもある。
Pipelines that transport natural gas, etc., have cracks (corrosion cracks) in the place where there is no damage to the soil due to leakage, such as oil, when the pipes are damaged, such as corrosion. Leakage occurs and gas diffuses into the surrounding atmosphere. In the dangerous concentration range, explosions may occur due to factors such as static electricity. In the case of an explosion, the effect is significant, and explosion holes can occur over hundreds of meters. For this reason, an advanced warning area called HCA (High Consequence Area) as shown in FIG. 5 is set along the pipeline to prevent people from entering it, and construction restrictions are imposed on the building. . However, when a building already exists, an effort is made to search for the
r = 0.69 · d · √p (1)
Here, d is the outer shape (inch) of the pipe, p is the maximum allowable operating pressure (MAOP) of the pipe section, and r is the impact circle (feet). r is the distance from the pipeline and is the radius of the circle of the impact circle. The HCA is calculated as band information obtained by connecting the outer circumferences of these circles. Outside the United States, r may be defined by a predetermined distance.
HCAはパイプライン全域において定義されるが、漏洩が発生したときのガス拡散の範囲については示されない。とくに天然ガスや石油化学流体、二酸化炭素などの気体については、人命や健康への影響があるため、その影響範囲を計算し、影響範囲に基づいてガスの拡散範囲を抑制するため輸送制御を行うことは重要である。図3に、ガス拡散の予測計算の例を示す。パイプライン301に沿ってHCAが定義されている。このパイプライン301の監視優先範囲304の危険パイプ区間302からガスが漏れ出したと仮定する。時刻T1では風向きが矢印313のため、ガスは、その風下の方向に拡散する。ガスの拡散範囲は濃度の高い順に305,306,307,308となっており、領域305,306,307が危険濃度領域とする。危険濃度領域には、建物形状315,316が含まれており、建物317,318はガス拡散範囲にあるが、濃度が低いため、監視の優先順位は低くなる。時刻T2においては、ガスの拡散範囲は、風向きが矢印314のため、ガスの濃度範囲ごとに309,310,311,312であり、領域309,310,311が危険濃度領域である。建物319,320,321,322が危険濃度領域に含まれる。なお、建物319,320,321は建物322よりも監視の優先度は高くなる。また、危険濃度領域に含まれる建物315〜322と比較して建物324,325は、HCAの内部に含まれるが危険ガス濃度領域には含まれないので監視優先度は低くなる。
The HCA is defined throughout the pipeline, but the extent of gas diffusion when a leak occurs is not shown. Especially for gases such as natural gas, petrochemical fluid, carbon dioxide, etc., there is an impact on human life and health. Therefore, the impact range is calculated, and transport control is performed to suppress the gas diffusion range based on the impact range. That is important. FIG. 3 shows an example of a gas diffusion prediction calculation. An HCA is defined along the
時刻T1及びT2に見るようにガスの拡散範囲は気象条件の影響を受けて時々刻々変化するため、各時間におけるガス拡散を考慮した優先監視領域を設定する。本発明は、HCAによる監視範囲の設定だけでなく、ガスの拡散予測に基づいて動的に監視優先領域を定義していく。 As seen at times T1 and T2, the gas diffusion range changes from moment to moment due to the influence of weather conditions, so a priority monitoring region is set in consideration of gas diffusion at each time. In the present invention, the monitoring priority area is dynamically defined based on not only the setting of the monitoring range by the HCA but also the gas diffusion prediction.
図4は建物のみでなく、鉄道や道路などの公共施設への影響範囲検索の適用を行った例を示す図である。ここでは、パイプライン401の監視優先範囲404の危険パイプ区間402からガスが漏洩し、風向き409に従ってガスが拡散している状況を示す。ここでは、濃度範囲別に410,411,412,413の範囲にガスが拡散していることを示し、この中に鉄道405の区間407、道路406の区間408が危険濃度領域に包含されている。したがって、これらの公共施設の区間が監視優先領域となる。このように時々刻々変化する危険濃度領域を参照して監視優先領域を設定していくことができる。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which an influence range search is applied not only to buildings but also to public facilities such as railways and roads. Here, a situation is shown in which gas leaks from the
また、このガス拡散予測結果を利用することにより、バイパスパイプラインや迂回パイプラインを選択して流量を振り分ける輸送制御を行うことによりガス拡散の影響を低減することができる。図1は、このような輸送制御の効果を示している。基幹パイプライン101でのパイプ区間107において、ガスの拡散が発生すると予測された場合、ガスの拡散予測範囲は103のようになり、この中には建物111,112,113が含まれ優先監視範囲となる。しかし、SCADA109によってバルブ110の開閉操作を行い、バイパスパイプライン(ルーピングパイプラインと呼ばれる)102にガスの流れを振り分けることによって、基幹パイプライン101の内部の圧力が低減され、ガスの拡散範囲が104のように縮小される。そして建物111,112,113は危険ガス濃度領域から外れる。一方、バイパスパイプライン102において、パイプ区間108において、ガス拡散の危険性があることがわかっている場合には、輸送量を増加させた場合のガス拡散範囲を計算する。この結果、当初は、ガス拡散範囲は105であったのが、106に拡大する。しかし、ガス拡散範囲106には建物は存在しない。このようにパイプ輸送の方式を変更することによってガス拡散の範囲を変更し、危険濃度領域とその中に含まれる建物や公共施設の数を低減できることになる。
Further, by using this gas diffusion prediction result, it is possible to reduce the influence of gas diffusion by performing transport control that selects a bypass pipeline or a bypass pipeline and distributes the flow rate. FIG. 1 shows the effect of such transport control. When gas diffusion is predicted to occur in the
このような危険濃度領域内の建物、公共施設の検索と、輸送制御を行うシステム構成を図2に示す。システムの構成要素について以下に示す。 FIG. 2 shows a system configuration for searching for buildings and public facilities in such a dangerous concentration region and performing transportation control. The system components are shown below.
パイプ形状データベース201:パイプの形状を格納した図形データベースである。図形データは、X座標、Y座標、及び3次元の場合にはZ座標を加えた座標列により表される。図形データは、ネットワークを構成しているパイプラインの全体構成を表している。 Pipe shape database 201: a graphic database storing the shape of pipes. The graphic data is represented by a coordinate sequence including an X coordinate, a Y coordinate, and, in the case of three dimensions, a Z coordinate. The graphic data represents the overall configuration of the pipeline that constitutes the network.
腐食データベース202:パイプライン内側/外側の腐食の情報を格納したデータベースである。腐食の基本情報は、腐食のパイプ方向の長さ、周方向の幅、深さ(又は、パイプ肉厚との比率による相対深さ)、腐食の開始距離(パイプライン上の参照点からのパイプ距離)、周方向開始位置(パイプの断面を時計と見立てて開始位置を時刻で表現する)、腐食の位置(内側/外側)である。また、腐食の種類(General、Grooveなど)、腐食の安全率の情報を持つこともある。 Corrosion database 202: a database storing information on corrosion inside / outside the pipeline. The basic information of corrosion is the length of pipe in the direction of corrosion, the width in the circumferential direction, the depth (or relative depth in proportion to the pipe wall thickness), the start distance of corrosion (pipe from a reference point on the pipeline) Distance), circumferential start position (starting position is expressed by time, assuming the cross section of the pipe as a clock), and corrosion position (inside / outside). It may also contain information on the type of corrosion (General, Groove, etc.) and the safety factor for corrosion.
監視範囲データベース203:計算したHCAや危険濃度領域の形状を格納したデータベースである。HCAや危険濃度領域の形状は、2次元座標又は3次元座標の境界線により記述される。 Monitoring range database 203: This database stores the calculated HCA and the shape of the dangerous concentration area. The shape of the HCA and the dangerous concentration area is described by a boundary line of two-dimensional coordinates or three-dimensional coordinates.
パイプ属性データベース204:パイプラインのパイプ区間ごとの材質(パイプ鋼材のカテゴリやグレード、内径、肉厚など)を格納したデータベースである。 Pipe attribute database 204: a database storing material (pipe steel category, grade, inner diameter, wall thickness, etc.) for each pipe section of the pipeline.
地図データベース205:建物や鉄道、道路などの公共施設など、座標列で表されるベクトル図形によって表される地物データを格納したデータベースである。 Map database 205: a database storing feature data represented by vector graphics represented by coordinate strings, such as public facilities such as buildings, railways, and roads.
パイプ区間抽出部206:座標列によって記述されたパイプラインを構成するパイプ区間の線分データを抽出する処理部である。パイプライン自体は座標列によって記述されるので、その中から連続した2個の座標によって指定される線分を選択することになる。 Pipe section extraction unit 206: A processing section that extracts line segment data of a pipe section constituting a pipeline described by a coordinate sequence. Since the pipeline itself is described by a coordinate sequence, a line segment designated by two consecutive coordinates is selected from the pipeline.
幅付け部207:パイプ区間抽出部206において選択された線分データに幅付けを行い、HCAを計算して、その結果を座標データとして抽出する処理部である。
Widthening unit 207: A processing unit that performs linewidthing on the line segment data selected by the pipe
ストレス計算部208:腐食データ及びパイプ属性に基づいて、腐食部分の負荷となるストレス値を計算する処理部である。 Stress calculation unit 208: a processing unit that calculates a stress value serving as a load on the corrosion portion based on the corrosion data and the pipe attribute.
監視区間特定部209:腐食を有するパイプ区間から、腐食部分において閾値以上のストレスを有するパイプ区間を特定し、そのパイプ区間を危険パイプ区間として決定する処理部である。さらに、この危険パイプ区間のHCAを再計算し、監視優先領域とする。 Monitoring section identification unit 209: A processing section that identifies a pipe section having a stress greater than or equal to a threshold value in a corroded portion from a pipe section having corrosion, and determines that pipe section as a dangerous pipe section. Further, the HCA of this dangerous pipe section is recalculated and set as a monitoring priority area.
ガス圧力計算部210:パイプラインの輸送圧力分布を計算する処理部である。 Gas pressure calculation unit 210: a processing unit that calculates the transport pressure distribution of the pipeline.
ガス漏洩・爆発影響範囲計算部211:危険パイプ区間において、ガス圧力計算部210で求めた圧力値、流速値を初期値としてガスの漏洩到達範囲を求める処理部である。ガス漏れにより発生するガスの拡散範囲は偏微分方程式に従って計算する。また、爆発が発生した場合の影響範囲を計算する。
Gas leakage / explosion influence range calculation unit 211: A processing unit that determines the gas leakage reach range using the pressure value and flow velocity value obtained by the gas
建物・公共施設検索部212:ガスの拡散範囲図形や爆発の影響範囲図形に交叉又は包含される建物図形や学校、病院、鉄道、道路などの公共施設図形を検索する処理部である。 Building / public facility search unit 212: A processing unit that searches for a building graphic that intersects or is included in a gas diffusion range graphic or an explosion influence range graphic or a public facility graphic such as a school, a hospital, a railway, or a road.
安全性判定部213:ガス拡散範囲に家屋や公共施設が交叉、包含されている場合に、その危険度を指定された評価方法に基づいて判定し、危険濃度領域に含まれる場合の危険度を計算する処理部である。 Safety judgment unit 213: When houses and public facilities are crossed and included in the gas diffusion range, the degree of danger is judged based on the designated evaluation method, and the degree of danger when included in the dangerous concentration region is determined. A processing unit for calculating.
パイプラインルート選択部214:パイプ形状データベース201からパイプラインを選択する処理部である。特に、パイプラインがネットワーク化されている場合、特定のパイプラインについてその代替ルート(バイパスパイプラインルート、迂回パイプラインルート)を検索する処理を行う。
Pipeline route selection unit 214: a processing unit that selects a pipeline from the
流量調節部215:パイプラインに流すガスの流量を変更し、複数のパイプラインにガスの流量を振り分ける計算を行う処理部である。また、振り分けの結果、ガス拡散の影響をガス漏洩・爆発影響範囲計算部211が再計算したときに、同じように危険濃度領域に含まれる場合は、新たにパイプラインを選択して流量を調節することになる。
Flow rate adjusting unit 215: a processing unit that performs calculation to change the flow rate of gas flowing through the pipeline and distribute the flow rate of gas to a plurality of pipelines. In addition, when the gas leakage / explosion influence
バルブ信号生成部216:流量調節部215により流量振り替えの結果に基づいてバルブの開閉信号を生成する処理部である。
Valve signal generation unit 216: a processing unit that generates a valve opening / closing signal based on the flow rate change result by the flow
SCADA217:パイプラインの入り口部、出口部の圧力及び流量の計測データを取得し、ガス圧力計算部210に送るとともに、バルブ信号生成部216によって生成された信号を散りこみ、バルブの開閉を行う処理部である。
SCADA 217: Process for acquiring pressure and flow measurement data at the inlet and outlet of the pipeline, sending the data to the
このシステム構成において、206〜216の機能をまとめて、以後、危険地域監視システムと呼ぶことにする。
In this system configuration, the
動的に変化する危険濃度領域と監視優先領域計算のアルゴリズムフローを図6に示す。 FIG. 6 shows an algorithm flow for calculating the dynamically changing dangerous concentration region and the monitoring priority region.
(1) ステップ11:パイプラインに沿った高度警戒地域判定
パイプラインに沿って、HCAを表す帯領域を設定する。この帯領域の計算は、図5に示すように、パイプラインを表す線分に一定幅を付加して帯図形を生成することで行う。この帯情報は図7に示すように、パイプライン線分801の幅付け線分(HCA境界線)802,803として以下のようにして生成することができる。
(1) Step 11: High alert area determination along the pipeline A band area representing the HCA is set along the pipeline. As shown in FIG. 5, the calculation of the band area is performed by generating a band figure by adding a certain width to the line segment representing the pipeline. As shown in FIG. 7, this band information can be generated as width line segments (HCA boundary lines) 802 and 803 of the
パイプ区間抽出部206は、パイプ形状データベース201からパイプラインを構成する連続する線分を2本分取り出す。その線分はP1・P2及びP2・P3の点から構成される。これらの線分に対して、幅付け部207は幅2dの帯図形の生成を行う。帯図形はHCA境界線図形802,803の生成に対応する。
The pipe
P0〜P4の座標を、P0(X0,Y0)、P1(X1,Y1)、P2(X2,Y2)、P3(X3,Y3)、P4(X4,Y4)とすると、次のようになる。 When the coordinates of P0 to P4 are P0 (X0, Y0), P1 (X1, Y1), P2 (X2, Y2), P3 (X3, Y3), and P4 (X4, Y4), the following results.
さらに、反対側の幅付け線803については、次のようになる。
Further, the
ここで、A=X2−X1、B=Y2−Y1、C=X3−X2、D=Y3−Y2である。ただし、上の式は、BC−AD≠0である。BC−AD=0については、
(Y2−Y1)(X3−X2)=(X2−X1)(Y3−Y2) ・・・(4)
に対応するので、場合分けを通して実施する。P2から、HCA境界線802に垂直に出した線分との交点を点808、点809とすると、点808,809の間は中心点P2、半径dの円弧補完により図形を置き換える。さらに線分の端がある場合には、半径dにより円弧補完を行う。これにより、境界線802,803により、HCA領域を図形として定義することができる。
Here, A = X2-X1, B = Y2-Y1, C = X3-X2, and D = Y3-Y2. However, the above formula is BC-AD ≠ 0. For BC-AD = 0,
(Y2-Y1) (X3-X2) = (X2-X1) (Y3-Y2) (4)
Because it corresponds to, we carry out through case classification. Assuming that the intersections of the line segment perpendicular to the
(2) ステップ12:腐食分布の検索
ストレス計算部208は、腐食データベース202から腐食データを検索する。この腐食データはパイプライン参照点からの距離によって管理されているため、距離をキーワードとして検索する。
(2) Step 12: Retrieval of Corrosion Distribution The
(3) ステップ13:危険パイプ区間の選択
ストレス計算部208はステップ12により検索された腐食データと、パイプ区間に関するパイプ鋼材の特性情報(グレードやカテゴリ、内径、肉厚など)を有するパイプ属性データをパイプ属性データベース204から検索し、これらのデータを用いて腐食範囲に対してストレス計算を行い、腐食部分にかかるストレスを計算する。このストレス計算は有限要素法(Finite Element Method)又は、機械・材料力学に基づく代数的な方式によって求める。代数的な方式では以下のようになる。
(3) Step 13: Selection of Hazardous Pipe Section The
軸方向の応力及び周方向の応力による変位値は、次式で与えられる。 The displacement values due to the axial stress and the circumferential stress are given by the following equations.
ここで、σΘは軸方向応力、σZは周方向応力、αΘは軸方向補正係数、αZは周方向補正係数である。これによって
ここで、E0:弾性率(ヤング率)であり、rはポアソン比である。σi>σt のとき、式(8)の様になる。m及びστは材料の機械属性による。また、kは体積弾性係数であり、式(9)で与えられる。 Here, E 0 is the elastic modulus (Young's modulus), and r is the Poisson's ratio. When σ i > σ t , equation (8) is obtained. m and σ τ depend on the mechanical attributes of the material. K is a bulk modulus and is given by equation (9).
以上により、修正管厚と修正外径と代表ストレスFは以下のようにして求める。 As described above, the corrected pipe thickness, the corrected outer diameter, and the representative stress F are obtained as follows.
監視区間特定部209では以上の計算によって求めた応力値Fが、予め決められた閾値Fthよりも大きな場合、すなわち
F>Fth ・・・(11)
では、危険パイプ区間302となる。そして危険パイプ区間に対してHCAが計算され監視優先範囲304が特定される。この危険パイプ区間302は座標データとともに、監視区間特定部209によって監視範囲データベース203に格納される。
When the stress value F obtained by the above calculation in the monitoring
Then, it becomes the
(4) ステップ14:ガス圧力分布の計算
ガス圧力計算部210では、パイプラインに沿った輸送圧力分布を計算する。この計算は、一般的に知られたガス輸送流量計算式によって行うことができる。
(4) Step 14: Calculation of gas pressure distribution The gas
ここで、Q:流量、K:単位系に依存する係数、Ts:基準温度、Ps:基準圧力、G:ガス重量、TG:ガス温度、h2:下流側の高さ、h1:上流側の高さ、Z:圧縮係数、f:摩擦係数、D:パイプの内径、である。パイプラインの出口側の流量Qと圧力P2はわかっているものとしてP1を求めていく。 Here, Q: flow rate, K: coefficient depending on unit system, T s : reference temperature, P s : reference pressure, G: gas weight, T G : gas temperature, h 2 : downstream height, h 1 : Height on the upstream side, Z: compression coefficient, f: friction coefficient, D: inner diameter of the pipe. Assuming that the flow rate Q and pressure P 2 at the outlet side of the pipeline are known, P 1 is determined.
(5) ステップ15:風向きデータの取得・更新
ガス漏洩・爆発範囲計算部211は、風向きに関するデータを風速、風向計又は、気象情報から取得する。これらのデータはSCADA217から取得することができる。図8に示す監視システムにおいては、SCADA904から気象情報を取得する例について示している。
(5) Step 15: Acquisition / Update of Wind Direction Data The gas leakage / explosion
(6) ステップ16:ガス拡散領域の計算
ガス漏洩・爆発範囲計算部211では、式(13)に示す拡散方程式を解くことによりガス拡散範囲の計算を行う。漏洩到達範囲の計算にはNavier-Stokes方程式及び、連続方程式、ガスの拡散方程式を用いる。以下の偏微分方程式により求める。
(6) Step 16: Calculation of Gas Diffusion Area The gas leakage / explosion
これらの方程式は、差分化することにより数値計算によって解くことができる。差分化のスキーマは各種考えられるが、数値計算上安定であればいずれでもよい。なお、式(13)において、V:速度ベクトル、ρ:密度、μ:動粘性係数、Vout:排出速度、λ:ガスの拡散係数、t:時間、p:圧力、g:重力加速度、R:ガス亀裂部の抵抗特性係数、D:濃度、Dout:排出濃度である。ここで、速度uの初期値uiniは、ガスパイプラインの危険パイプ区間の腐食部分における輸送圧力値P及び腐食の断面面積から求める。また、拡散方向は、風向によって決める。 These equations can be solved by numerical calculation by differentiating them. Various schemas for differentiating can be considered, but any may be used as long as they are stable in numerical calculation. In equation (13), V: velocity vector, ρ: density, μ: kinematic viscosity coefficient, V out : discharge speed, λ: gas diffusion coefficient, t: time, p: pressure, g: gravitational acceleration, R : Resistance characteristic coefficient of gas cracked part, D: concentration, Dout : discharge concentration. Here, the initial value u ini of the velocity u is obtained from the transport pressure value P and the cross-sectional area of corrosion in the corroded portion of the dangerous pipe section of the gas pipeline. The diffusion direction is determined by the wind direction.
ガス拡散範囲の計算は、ガスパイプラインの領域を一定の大きさに小さな正方形メッシュに分割し、正方形メッシュごとに計算する。そして、濃度値が閾値以下になったところで拡散は終了することにする。ガス拡散シミュレーションを行い、安定解が得られたところ、又は特定の時間(シミュレーション時間)範囲内になった時点で終了する。 The gas diffusion range is calculated by dividing the area of the gas pipeline into small square meshes having a certain size and calculating each square mesh. The diffusion is terminated when the density value becomes equal to or less than the threshold value. When the gas diffusion simulation is performed and a stable solution is obtained, or when it is within a specific time (simulation time) range, the process is terminated.
得られたガス拡散範囲の結果は、図3の形状305〜308ようになる。これは、濃度範囲ごとに領域を分割した結果である。例えば、正方形メッシュで計算したガスの濃度をCとする。このとき、
Ca<C<Cb ・・・(15)
のようにC値が予め決められた閾値CaとCbの中に入る場合は、この範囲のガス濃度領域図形に含まれるものとする。そして複数の正方形メッシュで、Cの値を数値計算で求めた後、ガス濃度範囲の境界となるメッシュを求め、境界図形として登録する。形状305,306,307,308は、求められた濃度領域の境界線を表す。
The result of the obtained gas diffusion range is as shown by
C a <C <C b (15)
In the case where the C value falls within the predetermined thresholds C a and C b as shown above, it is included in the gas concentration region figure in this range. Then, after obtaining the value of C by numerical calculation with a plurality of square meshes, a mesh that becomes the boundary of the gas concentration range is obtained and registered as a boundary figure.
(7) ステップ17:公共施設・建物の検索
住宅・公共施設検索部212では、ガス拡散領域において、ガス拡散範囲に建物や鉄道、道路などの公共施設図形が含まれるかどうかを、地図データを用いて検索する。具体的には、ガス拡散領域の内部は、ガス濃度によって記述されるため、ステップ16によって得られた危険ガス濃度の境界(等高線)図形の内部に含まれる図形を検索する。各図形から構成点座標を選択し、その構成点から垂直方向に線分を伸ばし、その線分が等高線と完全交差する回数を数える。同じ等高線に奇数回完全交差すればガス拡散領域の内側にあり、偶数回完全交差すればガス拡散領域の外側にある。
(7) Step 17: Search for public facilities / buildings The housing / public
図3の時間T2においては、危険濃度範囲は309,310,311なので、この範囲に含まれる建物図形319〜322が検索される。図4では、危険濃度範囲は410,411,412なので、この範囲に含まれる鉄道及び道路の区間407,408が検索される。
Since the dangerous concentration range is 309, 310, 311 at time T2 in FIG. 3, building figures 319 to 322 included in this range are searched. In FIG. 4, since the dangerous concentration range is 410, 411, and 412, the railway and
(8) ステップ18:危険度付け
安全判定部213では、ガス拡散範囲に含まれる領域に対して、危険度を付加する。この危険度は、ガス拡散シミュレーションが安定した結果となるのを待って付加される。具体的には、メッシュ分割された領域に対して、最大のガス濃度Cmaxを求め、
Cn<Cmax<Cn+1
ならば、危険度Rは、
R=n ・・・ (16)
とする。このとき、Cmaxを有するメッシュがHCAの中に含まれている場合は、HCAの内部では、危険度mが付加されているとして、全体の危険度Rは、
R=n+m ・・・(17)
とする。式(16)において、閾値Cn,Cn+1はユーザによって決定される。ここで得られた結果は、安全性判定部213によって、監視範囲データベース203に格納される。
(8) Step 18: Assigning a risk level The
C n <C max <C n + 1
Then, the risk level R is
R = n (16)
And At this time, when a mesh having C max is included in the HCA, the risk m is added inside the HCA, and the overall risk R is
R = n + m (17)
And In the equation (16), the thresholds C n and C n + 1 are determined by the user. The result obtained here is stored in the
(9) ステップ19:危険パイプ区間のチェック
監視区間特定部209は、ステップ12〜18の処理をすべての危険パイプ区間で行ったかどうかをチェックする。もし別の危険パイプ区間が存在すれば、その区間でガス拡散予測を行う。
(9) Step 19: Checking the dangerous pipe section The monitoring
監視システム全体の構成例を図8に示す。パイプライン901に設置されたメータリングステーション902において取得されたセンサ情報を、ネットワークライン903を介してSCADA904に取り込み、モニタする。センサ情報は圧力と流量の情報である。さらに、これらのセンサ情報は危険地域監視システム906に送られて、ガス拡散の初期値データとして使用される。また、SCADA904では、風向や風速のデータも取得して危険地域監視システム906に送る。
A configuration example of the entire monitoring system is shown in FIG. Sensor information acquired in a
危険地域監視システム906は、地理情報システムをベースとしており、地図上に図1に示すようなパイプライン形状及び、ガス拡散の範囲を計算し、その範囲に含まれる学校、病院のような建物、さらには道路や鉄道のような公共施設の包含関係を計算する。
The hazardous
危険地域監視システム906は、腐食データやパイプ交換データを管理しているパイプライン保守管理データベース(このデータベースは、パイプ形状データベース201、腐食データベース202、監視範囲データベース203、パイプ属性データベース204、地図データベース205をまとめたものである)908から腐食データなどを、パイプライン保守管理DBMS(データベース管理システム)907を通して取得することになる。また、これらのデータはデータベース入力システム909から入力する。データの入力を別システムで行うことによって、腐食データやパイプ交換データの入力結果を監視優先領域や危険濃度領域の計算にすぐに利用することが可能となる。危険濃度領域の計算結果は、アラーム情報912として、関連するパイプライン付近の建物や公共施設910に通知され注意を促すことになる。
The hazardous
次に、ガス拡散範囲を求めることにより、ガス拡散の影響を考慮した輸送制御方式について示す。ガス拡散の影響低減に関しては、ガスの輸送量を複数個のパイプラインに振り分ける方法が考えられる。これにより、輸送ガスの圧力を低減することが可能であり、ガスの拡散範囲の抑制を行うことができる。図1では、基幹パイプライン101によるガス輸送の一部を、バイパスパイプライン102に振り分けている。
Next, a transport control method that considers the influence of gas diffusion by obtaining the gas diffusion range will be described. In order to reduce the influence of gas diffusion, a method of distributing the amount of gas transport to a plurality of pipelines can be considered. Thereby, the pressure of transport gas can be reduced and the diffusion range of gas can be suppressed. In FIG. 1, a part of gas transportation by the
この計算は、腐食部分におけるストレスが閾値に近い危険パイプ区間において行うことになる。ストレスの閾値をFthとしたときに、計算したストレスFが
F >Fth ・・・(18)
の場合に、破断時のガス拡散の計算を行う。そして、ガスが拡散したときの影響範囲を求める。パイプラインの輸送圧力は時々刻々変化し、風速及び風向に応じて予想されるガス拡散範囲は変動する。
This calculation is performed in the dangerous pipe section where the stress in the corroded portion is close to the threshold value. When the stress threshold is F th , the calculated stress F is F> F th (18)
In this case, the gas diffusion at break is calculated. And the influence range when gas diffuses is calculated | required. Pipeline transport pressure varies from time to time, and the expected gas diffusion range varies with wind speed and direction.
ガス拡散の範囲を圧力の変更に伴って切り替えるための方式を以下に示す。基幹パイプライン101では、流量Qaを送っていたが、パイプ区間107の腐食が大きく、かつ腐食割れの兆候があり、応力も高いとする。この場合、ガス拡散を計算し、流量を調節して
Q=Qa−Qb ・・・(19)
とする。このとき、排出圧力を減少させてコンプレッサーステーションの圧力を決定する。これは、式(12)により求めることができる。これを簡略形式で書くと
QA=F(Qa,P2,P1)
QB=F(Qb,P2,P1) ・・・(20)
とすることによって圧力を調節する。
A method for switching the range of gas diffusion with the change of pressure is shown below. In
And At this time, the pressure of the compressor station is determined by decreasing the discharge pressure. This can be obtained from equation (12). When written in a simplified form, QA = F (Q a , P 2 , P 1 )
QB = F (Q b , P 2 , P 1 ) (20)
To adjust the pressure.
バイパスパイプラインでは、基幹パイプラインとの接続部(2ヶ所)において圧力値は同値となる。このため、出口圧力P2を初期値として設定したあと、式(12)によって両方のパイプラインで、入り口圧力P1を計算する。そして、この両方の入り口圧力が一致するように流量値の振り分けを行う。圧力を減少させることによって、パイプ区間107における輸送圧力負荷を低減することができる。一方、バイパスパイプライン102に圧力がかかることによって、腐食を有するパイプ区間108に圧力がかかる。これによって腐食部分で破断(腐食割れ)する可能性が発生する。この場合、同じようにバイパスパイプラインのパイプ区間108におけるガスの拡散を計算する。そして、ガスの拡散範囲が、住宅や公共施設に影響が少ないことを確認する。しかし、基幹パイプライン101又はバイパスパイプライン102において、ガスの拡散範囲に危険濃度領域に建物や公共施設を含む場合には、さらに流量を新しいバイパスパイプラインや迂回パイプラインに振り分ける。そして、再度、ガスの拡散計算を行い、影響範囲を求める。
In the bypass pipeline, the pressure values are the same at the connection (two locations) with the main pipeline. For this reason, after setting the outlet pressure P 2 as an initial value, the inlet pressure P 1 is calculated in both pipelines by equation (12). Then, the flow rate values are distributed so that both the inlet pressures coincide with each other. By reducing the pressure, the transport pressure load in the
次に、流量の変更調整とガス拡散範囲の再計算を行うことによって、住宅地や公共施設を包含するガス濃度が予め決められた閾値よりも低くなった時点の輸送流量を決定する。予め決められたバイパスパイプラインや迂回パイプラインへの流量変更を行っても危険濃度以下にならない場合には、さらに別のバイパスルートや迂回ルートなどがある場合にはそのルートへの流量の振り分けを行う。具体的には、すでにガスを流していると想定したパイプラインの流量を順次低減して新しいルートに振り分けてガス拡散の影響を判定することになる。 Next, by changing the flow rate and recalculating the gas diffusion range, the transportation flow rate at the time when the gas concentration including the residential area and public facilities becomes lower than a predetermined threshold value is determined. If the concentration does not fall below the critical concentration even after changing the flow rate to a predetermined bypass pipeline or bypass pipeline, if there is another bypass route or bypass route, distribute the flow to that route. Do. Specifically, the pipeline flow rate, assuming that gas is already flowing, is sequentially reduced and distributed to a new route to determine the influence of gas diffusion.
このような流量の振り分けのアルゴリズムを図9に示す。 FIG. 9 shows an algorithm for distributing such a flow rate.
(1) ステップ21:ガス分布の計算
図6に示す、ステップ11からステップ14までを実施し、ガス圧力計算部210において、パイプ内の輸送圧力分布を求め、危険パイプ区間における圧力値を計算する。
(1) Step 21: Calculation of gas distribution Steps 11 to 14 shown in FIG. 6 are performed, and the gas
(2) ステップ22:ガス拡散範囲の計算
図6に示す、ステップ15からステップ16までと同様の処理を行い、ガス拡散範囲を計算する。
(2) Step 22: Calculation of gas diffusion range The same processing as in steps 15 to 16 shown in FIG. 6 is performed to calculate the gas diffusion range.
(3) ステップ23:ガス拡散範囲内の建物・公共施設の検索
建物・公共施設検索部212と安全性判定部213では、予め決められた閾値に基づいて危険ガス濃度領域の中に含まれる建物や公共施設を検索する。
(3) Step 23: Search for buildings / public facilities within the gas diffusion range The building / public
(4) ステップ24:包含判定
危険ガス濃度領域の中に建物や公共施設を含まない場合には終了する。含む場合には、ステップ25に進む。
(4) Step 24: Inclusion determination If the dangerous gas concentration area does not include a building or public facility, the process ends. If yes, go to Step 25.
(5) ステップ25:バイパス・迂回ルートの検索
パイプラインルート選択部214では、現在使用できるバイパスパイプライン、迂回パイプラインから最短の距離となるルートを選択する。これはパイプ形状データベース201から検索する。
(5) Step 25: Search for Bypass / Bypass Route The pipeline
(6) ステップ26:バイパスルート、迂回ルート判定
新たなバイパスルート、迂回ルートが存在しない場合には終了する。存在する場合にはステップ27に進む。
(6) Step 26: Determination of bypass route and bypass route If no new bypass route or bypass route exists, the process ends. If it exists, go to step 27.
(7) ステップ27:流量の振り分け変更
流量調節部215では、従来のパイプラインの現在の流量をQ1、変更流量をΔQとして、次のように設定する。また、新しいパイプラインの流量Q2を次のように設定する。
Q1(NEW)=Q1(CURRENT)−ΔQ ・・・(21)
Q2(NEW)=Q2(CURRENT)+ΔQ ・・・(22)
この流量に基づいて式(12)を実行し、出口圧力を同一にして、基幹パイプライン及びバイパスパイプラインの入り口圧力が一致するようにΔQを調節する。このあと、ステップ21を実行する。
(7) Step 27: Change of flow distribution The
Q 1 (NEW) = Q 1 (CURRENT) −ΔQ (21)
Q 2 (NEW) = Q 2 (CURRENT) + ΔQ (22)
Based on this flow rate, the equation (12) is executed, the outlet pressure is made the same, and ΔQ is adjusted so that the inlet pressures of the main pipeline and the bypass pipeline coincide. Thereafter, step 21 is executed.
以上のフローにより、ガスの拡散範囲に注目した輸送の制御を行うことができる。図8において、危険地域監視システム906での流量の調節結果は、SCADA904に送られ、さらにバルブ制御ライン914を通してバルブ915に信号が送られ、バルブの開閉によって流量が調節される。
With the above flow, it is possible to control transportation focusing on the gas diffusion range. In FIG. 8, the adjustment result of the flow rate in the hazardous
以上は、ガス漏洩の場合について示したが、ガスの場合には、爆発の危険性も発生する。拡散のアルゴリズムに続いて爆発シミュレーションを導入することにより、影響範囲を検索することができる。爆発シミュレーションは衝撃波のシミュレーションに対応する。 The above shows the case of gas leakage, but in the case of gas, there is a risk of explosion. The range of influence can be retrieved by introducing an explosion simulation following the diffusion algorithm. Explosion simulation corresponds to shock wave simulation.
以上示したように、ガス拡散範囲の計算結果は、SCADAと連携させ、SCADAによって取得した流量や圧力のデータを利用してパイプライン内のガスの圧力分布を求め、その結果を初期値としてガス拡散のシミュレーションを行うことにより時々刻々変化する危険濃度領域の提示が行える。また、危険濃度領域を図形情報として地図上に表示することにより、建物や公共施設の危険性を把握することができる。ここで風向きや風速のデータを取り込むことにより、日々の危険地域の変化を把握することも可能となる。また、ガス拡散範囲の低減をはかるため、流量の振り分けを行う制御によってパイプラインの安全性を高めることができる。さらに、ガスによる人命や健康障害への影響も低減することができる。 As described above, the calculation result of the gas diffusion range is obtained by coordinating with SCADA, using the flow rate and pressure data acquired by SCADA to obtain the gas pressure distribution in the pipeline, and using the result as the initial value. By simulating diffusion, it is possible to present a dangerous concentration region that changes from moment to moment. Moreover, the danger of a building or a public facility can be grasped | ascertained by displaying a dangerous concentration area | region on a map as graphic information. By taking in wind direction and wind speed data, it is possible to grasp daily changes in the dangerous area. Moreover, in order to reduce the gas diffusion range, the safety of the pipeline can be enhanced by the control for distributing the flow rate. In addition, the effects of gas on human life and health problems can be reduced.
以上説明したガス拡散への対策は、天然ガスだけではなくエチレンやベンゼンなどの石油化学製品、二酸化炭素にも適用することができる。エチレンやベンゼンは液体であるが、ガス破断部で噴出したときに気体になる。この気体の動きを追うことが重要である。これらの気体への適用にあたっては、式(13)において、密度、動粘性係数、熱膨張率、拡散係数を変更することになる。 The gas diffusion countermeasures described above can be applied not only to natural gas but also to petrochemical products such as ethylene and benzene, and carbon dioxide. Ethylene and benzene are liquids, but become gas when they are ejected at the gas break. It is important to follow the movement of this gas. In application to these gases, the density, kinematic viscosity coefficient, thermal expansion coefficient, and diffusion coefficient are changed in equation (13).
本発明は、天然ガスパイプラインのみならず、エチレンのような揮発性の石油化学製品や毒性のある気体が、パイプラインの破断によって噴出したと仮定したときのガスの空気拡散から公共施設や建物への到達を予測する。これにより監視優先範囲の設定を行え、事故発生時の対応を迅速に行うことができる。また、パイプラインがネットワーク状に接続されていて複数のパイプラインが使用できる場合には、パイプライン同士の輸送圧力を調節して、これらの公共施設や住居地域にガスの影響が及ばないように、危険パイプ区間の輸送圧力を低減して輸送することができる。このように環境や健康に配慮したガス輸送が実現できることになる。 The present invention applies not only to natural gas pipelines, but also from volatile petrochemical products such as ethylene and toxic gases to the public facilities and buildings from gas air diffusion when assuming that the gas has been ejected by pipeline breakage. Predict the arrival of As a result, it is possible to set a monitoring priority range and to quickly respond to an accident. If the pipelines are connected in a network and multiple pipelines can be used, the transportation pressure between the pipelines is adjusted so that the gas does not affect these public facilities and residential areas. The transportation pressure in the dangerous pipe section can be reduced and transported. In this way, gas transportation considering the environment and health can be realized.
201…パイプ形状データベース、202…腐食データベース、203…監視範囲データベース、204…パイプ属性データベース、205…地図データベース、206…パイプ区間抽出部、207…幅付け部、208…ストレス計算部、209…監視区間特定部、210…ガス圧力計算部、211…ガス漏洩・爆発範囲計算部、212…建物・公共施設検索部、213…安全性判定部、214…パイプラインルート選択部、215…流量調節部、216…バルブ信号生成部、217…SCADA、901…パイプライン、902…メータリングステーション、904…SCADA、906…危険地域監視システム、907…パイプライン保守管理DBMS、908…パイプライン保守管理データベース、909…データベース入力システム、910…パイプライン付近の建物・公共施設、915…バルブ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記パイプラインに存在する腐食に関する情報を格納した腐食データベースと、
前記パイプラインの近くの建物や公共施設の情報を格納した地図データベースと、
前記腐食データベースに格納された腐食に関する情報に基づいて、前記パイプラインの腐食部分にかかるストレスを計算するストレス計算部と、
前記腐食部分に閾値以上のストレスがかかるパイプ区間を危険パイプ区間として抽出する監視区間特定部と、
前記パイプラインの輸送圧力分布を計算する圧力計算部と、
前記危険パイプ区間が破断したと仮定したときの前記破断部分から噴出するガスの拡散を予測計算するガス漏洩範囲計算部と、
前記ガス漏洩範囲計算部で計算されたガスの危険濃度領域に入る建物や公共施設を前記地図データベースから検索する検索部と、
前記パイプライン形状データベースから前記危険パイプ区間を含むルートの代替ルートを検索するパイプラインルート選択部と、
前記危険濃度範囲に含まれる建物や公共施設が少なくなるように前記パイプラインに流すガスの流量を前記代替ルートに振り分ける流量調節部と、
を有することを特徴とするパイプライン危険地域監視システム。 A pipe shape database storing the shape information of the pipelines constituting the network;
A corrosion database storing information about corrosion present in the pipeline;
A map database storing information on buildings and public facilities near the pipeline;
A stress calculator that calculates stress on the corroded portion of the pipeline based on the information about the corrosion stored in the corrosion database;
A monitoring section identifying unit that extracts a pipe section where stress above the threshold is applied to the corroded portion as a dangerous pipe section;
A pressure calculation unit for calculating the transport pressure distribution of the pipeline;
A gas leakage range calculation unit that predicts and calculates the diffusion of gas ejected from the fractured portion when the dangerous pipe section is assumed to have fractured;
A search unit that searches the map database for buildings and public facilities that enter the dangerous gas concentration range calculated by the gas leakage range calculation unit;
A pipeline route selection unit that searches for an alternative route of the route including the dangerous pipe section from the pipeline shape database;
A flow rate adjusting unit that distributes the flow rate of gas flowing through the pipeline to the alternative route so that there are fewer buildings and public facilities included in the dangerous concentration range;
A pipeline hazardous area monitoring system characterized by comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN103955186B (en) * | 2014-04-22 | 2016-08-24 | 中国石油大学(北京) | Gas distributing system pipe flow condition parameter determination method and device |
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