JPH0141210B2 - - Google Patents
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- JPH0141210B2 JPH0141210B2 JP5159082A JP5159082A JPH0141210B2 JP H0141210 B2 JPH0141210 B2 JP H0141210B2 JP 5159082 A JP5159082 A JP 5159082A JP 5159082 A JP5159082 A JP 5159082A JP H0141210 B2 JPH0141210 B2 JP H0141210B2
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- leak
- leakage
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- pipeline
- circuit
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 24
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
- G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
- G01M3/243—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations for pipes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、各種パイプラインにおける流体の漏
洩の発生を検出する装置に関するものである。
洩の発生を検出する装置に関するものである。
例えば、石油パイプラインにおける漏洩は、生
産性の低下を招くだけでなく、環境破壊をも招
き、特に海底パイプラインでは後者の影響が大で
ある。また、ガス供給パイプライン、水道パイプ
ライン等の一般の各種パイプラインにおける漏洩
も同様の問題を有している。この場合、まず第１
段階として漏洩発生を早急に検知することが必要
であり、これが漏洩個所の発見の前提となる。
産性の低下を招くだけでなく、環境破壊をも招
き、特に海底パイプラインでは後者の影響が大で
ある。また、ガス供給パイプライン、水道パイプ
ライン等の一般の各種パイプラインにおける漏洩
も同様の問題を有している。この場合、まず第１
段階として漏洩発生を早急に検知することが必要
であり、これが漏洩個所の発見の前提となる。
本発明者らは、特開昭55−119300号公報等によ
り、このようなパイプラインにおける流体の漏洩
の発生を、簡単かつ容易に、しかも微少な漏洩の
発生をオンライン的に検出することが可能な検出
装置をすでに提案している。
り、このようなパイプラインにおける流体の漏洩
の発生を、簡単かつ容易に、しかも微少な漏洩の
発生をオンライン的に検出することが可能な検出
装置をすでに提案している。
しかしながら、この検出装置では、パイプライ
ン内の流体圧力や圧力勾配を検出するため、必然
的にパイプに圧力検出器取付用の孔を穿設する必
要があり、また圧力検出器が常にパイプライン内
の流体と接触するため、その流体が異物等を含む
場合には、それらの付着により正常な作動を妨げ
られないようにする配慮も必要である。
ン内の流体圧力や圧力勾配を検出するため、必然
的にパイプに圧力検出器取付用の孔を穿設する必
要があり、また圧力検出器が常にパイプライン内
の流体と接触するため、その流体が異物等を含む
場合には、それらの付着により正常な作動を妨げ
られないようにする配慮も必要である。
本発明は、このような問題を解決し、パイプラ
インに対してその管壁中を伝わる超音波を検出す
る音響センサを付設するだけの簡単な手段によ
り、パイプに孔を穿設するなどの機械加工を行う
ことなく漏洩発生を検出でき、従つて既設のパイ
プラインに対しても簡易に装着できる漏洩発生検
出装置を提供するものである。
インに対してその管壁中を伝わる超音波を検出す
る音響センサを付設するだけの簡単な手段によ
り、パイプに孔を穿設するなどの機械加工を行う
ことなく漏洩発生を検出でき、従つて既設のパイ
プラインに対しても簡易に装着できる漏洩発生検
出装置を提供するものである。
また、本発明は、パイプライン内における流体
が気体、液体、またはそれらの二相流であつて
も、さらにそれらが固体を含んでいる場合にも適
用することができ、上述したようにパイプに孔等
を穿設する必要をなくしたことと相俟つて、適用
流体についての制限を殆んどなくした汎用性のあ
る漏洩発生検出装置を提供するものである。
が気体、液体、またはそれらの二相流であつて
も、さらにそれらが固体を含んでいる場合にも適
用することができ、上述したようにパイプに孔等
を穿設する必要をなくしたことと相俟つて、適用
流体についての制限を殆んどなくした汎用性のあ
る漏洩発生検出装置を提供するものである。
而して、本発明の漏洩発生検出装置は、パイプ
ラインに流体の漏洩に伴つて発生する超音波を検
出する音響センサを付設し、このセンサに、その
出力に基づいて漏洩発生検出指数LEAKを求める
漏洩発生検出指数計算回路を接続し、この計算回
路に、上記漏洩発生検出指数LEAKに基づいて漏
洩発生の有無を判定する漏洩判定回路を接続した
ことを特徴とするものである。
ラインに流体の漏洩に伴つて発生する超音波を検
出する音響センサを付設し、このセンサに、その
出力に基づいて漏洩発生検出指数LEAKを求める
漏洩発生検出指数計算回路を接続し、この計算回
路に、上記漏洩発生検出指数LEAKに基づいて漏
洩発生の有無を判定する漏洩判定回路を接続した
ことを特徴とするものである。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図に示すように、パイプライン１０に任意
の間隔を置いて音響センサ１１，１２，１３，…
を設け、これらの検出器取付位置及びの間に
漏洩発生点Ｂがあるものと仮定する。上記音響セ
ンサ（アコーステイツク・エミツシヨン・セン
サ）は、流体の漏洩に判つて発生して管壁中を伝
わる超音波を検出するものであり、従つて特に管
壁内面等に取付ける必要がある場合はともかく、
一般的には管壁外面に付設するだけでよい。
の間隔を置いて音響センサ１１，１２，１３，…
を設け、これらの検出器取付位置及びの間に
漏洩発生点Ｂがあるものと仮定する。上記音響セ
ンサ（アコーステイツク・エミツシヨン・セン
サ）は、流体の漏洩に判つて発生して管壁中を伝
わる超音波を検出するものであり、従つて特に管
壁内面等に取付ける必要がある場合はともかく、
一般的には管壁外面に付設するだけでよい。
本発明の漏洩発生検出装置は、基本的には、上
記音響センサ出力の統計的性質に差が生じたこと
を検出し、それによつて漏洩の発生を検出しよう
とするものであるが、上記音響センサ出力は、実
際上、パイプラインを流れる流体の乱れ及び計測
系のノイズ等によつて不規則に変動し、漏洩が微
少の場合には、その不規則な変動の中に漏洩に起
因して発生する超音波が埋もれ、単に平均をとる
程度では音響センサ出力の変化を検知することが
できない。
記音響センサ出力の統計的性質に差が生じたこと
を検出し、それによつて漏洩の発生を検出しよう
とするものであるが、上記音響センサ出力は、実
際上、パイプラインを流れる流体の乱れ及び計測
系のノイズ等によつて不規則に変動し、漏洩が微
少の場合には、その不規則な変動の中に漏洩に起
因して発生する超音波が埋もれ、単に平均をとる
程度では音響センサ出力の変化を検知することが
できない。
そこで、本発明の漏洩発生検出装置は、パイプ
ラインの上流及び下流における音響センサ出力を
デイジタルフイルタに通して漏洩発生検出指数
LEAKの計算を行い、この漏洩発生検出指数によ
つて、先に検出したデータと現時点のデータの統
計的性質が等きいか否かを確かめ、これによつて
漏洩の発生を検知可能としたものである。
ラインの上流及び下流における音響センサ出力を
デイジタルフイルタに通して漏洩発生検出指数
LEAKの計算を行い、この漏洩発生検出指数によ
つて、先に検出したデータと現時点のデータの統
計的性質が等きいか否かを確かめ、これによつて
漏洩の発生を検知可能としたものである。
即ち、不規則に変動する上流側、下流側音響セ
ンサ出力｛X1 i｝、｛X2 i｝（ｉ＝１、２、…、ｎ）に
ついてそれぞれｎ個のデータが与えられたとき、
このデータからXiを求め、｛Xi｝（ｉ＝１、２、
…、ｎ）に対して、 Xk+1＝−n 〓i=1 aiXk-1+i＋ek+1 ……(1) により表わされる自己回帰モデルに適合させる。
ここで、ek＝Ｎ（０、σ2 e）の白色雑音である。
ンサ出力｛X1 i｝、｛X2 i｝（ｉ＝１、２、…、ｎ）に
ついてそれぞれｎ個のデータが与えられたとき、
このデータからXiを求め、｛Xi｝（ｉ＝１、２、
…、ｎ）に対して、 Xk+1＝−n 〓i=1 aiXk-1+i＋ek+1 ……(1) により表わされる自己回帰モデルに適合させる。
ここで、ek＝Ｎ（０、σ2 e）の白色雑音である。
而して、後記(5)式で与えられる漏洩発生検出指
数LEAKの最小のモデルが最良近似の自己回帰モ
デルである。パイプラインの漏洩は、漏洩発生前
後を含めて全体として見れば非定常過程である
が、漏洩の発生前後は、それぞれ定常な時系列と
みなすことができる。この場合、前もつてn0個の
データに対して最適なm0次の自己回帰モデルが
得られているとし、次にn1個のデータを、 (i) 始めのn0個のデータと一緒にして（n0＋n1）
個のデータに対して新たなモデル（次の自
己回帰モデル）を適合させるか、 (ii) n1個のデータに別のモデルM1（m1次の自己
回帰モデル）を適合させるか、 をLEAKを用いて判定し、(ii)であれば(i)のデータ
と性格を異にすることになり、漏洩が発生してい
ることを示す。
数LEAKの最小のモデルが最良近似の自己回帰モ
デルである。パイプラインの漏洩は、漏洩発生前
後を含めて全体として見れば非定常過程である
が、漏洩の発生前後は、それぞれ定常な時系列と
みなすことができる。この場合、前もつてn0個の
データに対して最適なm0次の自己回帰モデルが
得られているとし、次にn1個のデータを、 (i) 始めのn0個のデータと一緒にして（n0＋n1）
個のデータに対して新たなモデル（次の自
己回帰モデル）を適合させるか、 (ii) n1個のデータに別のモデルM1（m1次の自己
回帰モデル）を適合させるか、 をLEAKを用いて判定し、(ii)であれば(i)のデータ
と性格を異にすることになり、漏洩が発生してい
ることを示す。
第１図は、本発明に係る漏洩発生検出装置の基
本的構成を示すもので、この漏洩発生検出装置に
おいては、前述したようにパイプライン１０にお
ける上流側と下流側に音響センサ１１，１２を付
設し、このセンサ１１，１２の出力の変動をアン
プによつて増幅した後、Ａ／Ｄ変換器によつてデ
イジタル信号に変換して、微小時間毎にサンプリ
ングしたｎ個ずつの信号Xiがデータバツフア
（）（）に順次蓄えられるようにしている。こ
のデータバツフア（）（）から取出したｎ個
ずつの信号Xiは、漏洩発生検出指数計算回路に加
えることにより、漏洩発生検出指数LEAKを計算
するが、この漏洩発生検出指数計算回路は、ま
ず、上記ｎ個の信号Xiを相関回路に加えることに
より相関値r^kの計算を行い、次いで係数回路にお
いて係数a^kを計算し、分散回路においてそれらの
計算値に基づいて分散σ^2 eを求め、さらに指数計算
回路において上記計算結果に基づいて漏洩発生検
出指数の計算を行うものである。
本的構成を示すもので、この漏洩発生検出装置に
おいては、前述したようにパイプライン１０にお
ける上流側と下流側に音響センサ１１，１２を付
設し、このセンサ１１，１２の出力の変動をアン
プによつて増幅した後、Ａ／Ｄ変換器によつてデ
イジタル信号に変換して、微小時間毎にサンプリ
ングしたｎ個ずつの信号Xiがデータバツフア
（）（）に順次蓄えられるようにしている。こ
のデータバツフア（）（）から取出したｎ個
ずつの信号Xiは、漏洩発生検出指数計算回路に加
えることにより、漏洩発生検出指数LEAKを計算
するが、この漏洩発生検出指数計算回路は、ま
ず、上記ｎ個の信号Xiを相関回路に加えることに
より相関値r^kの計算を行い、次いで係数回路にお
いて係数a^kを計算し、分散回路においてそれらの
計算値に基づいて分散σ^2 eを求め、さらに指数計算
回路において上記計算結果に基づいて漏洩発生検
出指数の計算を行うものである。
第２図は、上記相関回路の構成例を示すもの
で、この相関回路においては、相関値r^kを r^k＝１／ｎo-k 〓i=1 Xi・Xi+k ……(2) によつて計算するため、入力信号Xiを順次遅延回
路においてｍ回まで遅延させ、乗算器においてそ
の遅延回路出力に順次現時点の入力信号の乗算を
行い、加算器においてそれぞれの加算を行うと共
に、その加算結果に１／ｎを乗じて相関値r^0、r^1、 …、r^nの計算を行うものである。
で、この相関回路においては、相関値r^kを r^k＝１／ｎo-k 〓i=1 Xi・Xi+k ……(2) によつて計算するため、入力信号Xiを順次遅延回
路においてｍ回まで遅延させ、乗算器においてそ
の遅延回路出力に順次現時点の入力信号の乗算を
行い、加算器においてそれぞれの加算を行うと共
に、その加算結果に１／ｎを乗じて相関値r^0、r^1、 …、r^nの計算を行うものである。
上記系数回路は、相関回路出力r^kに基づき、前
記デイジタルフイルタの係数a^kを、 r^j＝−n 〓k=1 a^k・r^k-j ……(3) （但し、ｊ＝１、２、…、ｍ） により計算するもので、一次方程式をa^kについて
解く計算回路、或いは計算機のソフトウエアによ
り簡単に求めることができる。
記デイジタルフイルタの係数a^kを、 r^j＝−n 〓k=1 a^k・r^k-j ……(3) （但し、ｊ＝１、２、…、ｍ） により計算するもので、一次方程式をa^kについて
解く計算回路、或いは計算機のソフトウエアによ
り簡単に求めることができる。
また、分散回路は、上記r^k及びa^kに基づき、分
散σ^2 eを、 σ^ 2 e＝n 〓k=0 a^k・r^k ……(4) により計算するもので、第３図に示すようにa^0〜
a^nの入力と、r^0〜r^nの入力を互いに乗算する乗算
器及びそれらの乗算結果を加算してa^2 eを求める加
算器とにより構成することができる。
散σ^2 eを、 σ^ 2 e＝n 〓k=0 a^k・r^k ……(4) により計算するもので、第３図に示すようにa^0〜
a^nの入力と、r^0〜r^nの入力を互いに乗算する乗算
器及びそれらの乗算結果を加算してa^2 eを求める加
算器とにより構成することができる。
指数計算回路は、上述した回路等から得られる
ｎ、σ^2 e及びｍの値に基づき、漏洩発生検出指数
LEAKを、 LEAK＝nlnσ^ 2 e＋2m ……(5) により計算するもので、第４図に示すようにlo回
路を経たlnσ^2 eに対して乗算器でｎの乗算を行い、
次いでその乗算器出力と、予め２×ｍの乗算を行
つた乗算器出力との加算を行うことにより、
LEAKを求めることができ、このLEAKはホール
ド回路にホールドさせると共に、次の計算のため
に帰還させる。
ｎ、σ^2 e及びｍの値に基づき、漏洩発生検出指数
LEAKを、 LEAK＝nlnσ^ 2 e＋2m ……(5) により計算するもので、第４図に示すようにlo回
路を経たlnσ^2 eに対して乗算器でｎの乗算を行い、
次いでその乗算器出力と、予め２×ｍの乗算を行
つた乗算器出力との加算を行うことにより、
LEAKを求めることができ、このLEAKはホール
ド回路にホールドさせると共に、次の計算のため
に帰還させる。
漏洩判定回路は、上述したところにより得られ
た漏洩発生検出指数LEAKに基づき、 DLEAK＝（LEAK）−（LEAK） ……(6) により漏洩発生の有無の判定を行うもので、
（LEAK）及び（LEAK）は前記(i)及び(ii)の場
合に対応し、 （LEAK）＝（n0＋n1）lnσ^2＋２（＋２） （LEAK）＝n0lnσ^2 0＋n1lnσ^2 1＋２（m0＋m1＋４
）……(7) で与えられ、DLEAK０であれば正常であり、
DLEAK＜０であれば漏洩が発生したものとして
表示または警報させる。
た漏洩発生検出指数LEAKに基づき、 DLEAK＝（LEAK）−（LEAK） ……(6) により漏洩発生の有無の判定を行うもので、
（LEAK）及び（LEAK）は前記(i)及び(ii)の場
合に対応し、 （LEAK）＝（n0＋n1）lnσ^2＋２（＋２） （LEAK）＝n0lnσ^2 0＋n1lnσ^2 1＋２（m0＋m1＋４
）……(7) で与えられ、DLEAK０であれば正常であり、
DLEAK＜０であれば漏洩が発生したものとして
表示または警報させる。
以上に詳述したところから明らかなように、本
発明によればパイプラインにおける漏洩の発生を
容易に検出することができ、しかも流体の漏洩に
伴つて発生する超音波を検出するための音響セン
サを管壁に付設するだけでパイプ等に孔を穿設す
ることなく漏洩発生を検出することができ、従つ
て既設のパイプラインに対しても簡易に装着して
その漏洩発生の検出を行うことができる。
発明によればパイプラインにおける漏洩の発生を
容易に検出することができ、しかも流体の漏洩に
伴つて発生する超音波を検出するための音響セン
サを管壁に付設するだけでパイプ等に孔を穿設す
ることなく漏洩発生を検出することができ、従つ
て既設のパイプラインに対しても簡易に装着して
その漏洩発生の検出を行うことができる。
第１図は本発明の実施例についてのブロツク構
成図、第２図ないし第４図は第１図における相関
回路、分散回路、指数計算回路についての回路構
成図である。 １０……パイプライン、１１，１２……音響セ
ンサ。
成図、第２図ないし第４図は第１図における相関
回路、分散回路、指数計算回路についての回路構
成図である。 １０……パイプライン、１１，１２……音響セ
ンサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ パイプラインの漏洩検出すべき部分の上流側
と下流側に、流体の漏洩に伴つて発生する超音波
を検出する音響センサを付設し、これらのセンサ
に、その出力に基づいて漏洩発生検出指数LEAK
を、 LEAK＝nlnσ^ 2 e＋2m ただし、ｎ：データの個数 σ^ 2 e：誤差分散 ｍ：フイルターの次数 により求める漏洩発生検出指数計算回路を接続
し、この計算回路に、上記漏洩発生検出指数
LEAKに基づいて、前もつてn0個のデータに対し
て最適なm0次の自己回帰モデルが得られている
とし、（n0＋n1）個のデータに対して新たな次
の自己回帰モデルを適合させるか、n1個のデータ
に別のm1次の自己回帰モデルを適合させるかを
判定し、それに基づいて漏洩発生の有無を判定す
る漏洩判定回路を接続したことを特徴とするパイ
プラインの漏洩発生検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5159082A JPS58167938A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | パイプラインの漏洩発生検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5159082A JPS58167938A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | パイプラインの漏洩発生検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167938A JPS58167938A (ja) | 1983-10-04 |
| JPH0141210B2 true JPH0141210B2 (ja) | 1989-09-04 |
Family
ID=12891130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5159082A Granted JPS58167938A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | パイプラインの漏洩発生検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167938A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105782729A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-07-20 | 肖香福 | 一种燃气管道自动检漏装置 |
| CN110594597B (zh) * | 2019-09-30 | 2021-01-01 | 郑州力通水务有限公司 | 水务管网dma漏损分析系统 |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP5159082A patent/JPS58167938A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58167938A (ja) | 1983-10-04 |
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