JPH0142367B2 - - Google Patents

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JPH0142367B2
JPH0142367B2 JP5340982A JP5340982A JPH0142367B2 JP H0142367 B2 JPH0142367 B2 JP H0142367B2 JP 5340982 A JP5340982 A JP 5340982A JP 5340982 A JP5340982 A JP 5340982A JP H0142367 B2 JPH0142367 B2 JP H0142367B2
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JP
Japan
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leakage
leak
data
pipeline
circuit
Prior art date
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Expired
Application number
JP5340982A
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English (en)
Other versions
JPS58169046A (ja
Inventor
Toshio Fukuda
Toyoichi Mitsuoka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP5340982A priority Critical patent/JPS58169046A/ja
Publication of JPS58169046A publication Critical patent/JPS58169046A/ja
Publication of JPH0142367B2 publication Critical patent/JPH0142367B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/24Investigating 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
    • G01M3/243Investigating 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。
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。
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。
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。
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に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埃つて、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。
さらに、本発明は、上記音響センサ出力の白色
化により極めて微小な漏洩も統計的に検出できる
ようにした漏洩発生の検出精度の高い検出装置を
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
正常時の出力を白色化する逆フイルタを介して、
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。
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1及び2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、流体の漏洩に伴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知しよう
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において
は、パイプライン10に設けた音響センサ11,
12の出力からできる限り微少な漏洩を検出でき
るようにするため、正常時モデルを規範モデルと
して、この逆フイルタを用いることにより音響セ
ンサから得られる不規則波を白色化し、これによ
り正常時には逆フイルタ出力が白色雑音に近く、
他方、異常時には白色雑音と異なる出力が得られ
るようにして、両者の識別を容易にしている。而
して、これらの逆フイルタ出力は、後述するデイ
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
質が等しいか否かを確かめ、これによつて漏洩の
発生を検知可能としたものである。
さらに具体的に説明すると、まず、不規則に変
動する音響センサ{Xi}(i=1、2、……、
n)について、正常時のデータから次の自己回帰
モデル化により規範モデルを作る(第2図参照)。
Xk+1ni=1 ai・Kk-i+1+Wi+1 ……(1) ただし、ai:自己回帰モデルの係数 m:自己回帰モデルの次数 Wi:白色雑音 上記(1)式の伝達関数を、 と置くと、正常時モデルのデータの逆フイルタH
(z-1-1の出力Yiは、(1)式から明らかなように、
白色雑音に近くなる(第3図参照)。他方、異常
時のデータは統計的性質が異なるので、異なる自
己回帰モデルで記述される。従つて、第3図に示
す逆フイルタの出力は、白色雑音とは異なり、正
常か異常かの判定が容易になる。
上記判定には、n0個の正常時データの逆フイル
タ出力Y0 iとn1個の異常時データの逆フイルタ出
力Y1 iとから後記(6)式で与えられる漏洩発生検出
指数LEAKを求め、この漏洩発生検出指数を利用
する。
即ち、後記(6)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。また、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
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に適
宜距離を置いて音響センサ11,12を付設し、
このセンサの出力の変動をアンプによつて増幅し
た後、前述した正常時の出力を白色化する逆フイ
ルタに送り、その逆フイルタ出力を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γ^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4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γ^kを γ^k=1/no-ki=1 Xi・Xi+k ……(3) 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γ^0、γ^1、 ……、γ^nの計算を行うものである。
上記係数回路は、相関回路出力γ^kに基づき、前
記デイジタルフイルタの係数a^kを、 γ^j=−nk=1 a^k・γ^k-j ……(4) (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γ^k及びa^kに基づき、分
散σ^2 eを、 σ^2 enk=0 a^k・γ^k ……(5) により計算するもので、第5図に示すようにa^0
a^nの入力と、γ^0〜γ^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σ^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 ……(6) により計算するもので、第6図に示すようにln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) ……(7) 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+o1lnσ^2 1+2(m0+m1+4) ……(8) 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。
あるいは、DLEAKα1であれば漏洩が発生し
ていないと判定し、DLEAK−α2であれば漏洩
が発生しているとし、α1>DLEAK>−α2であれ
ば漏洩発生の有無についての判定を保留して観測
を続行させる。
第7図は上記漏洩判定回路における漏洩検出ア
ルゴリズムを図示したものである。
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管に孔を穿設す
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。
【図面の簡単な説明】
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図及び第3図は第1図の検出装置にお
ける逆フイルタについての説明図、第4図ないし
第6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、第7図は漏洩
検出アルゴリズムの説明図である。 10……パイプライン、11,12……音響セ
ンサ。

Claims (1)

  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、その正常時の出力を白色化する逆フイルタを
    介して、 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、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。
JP5340982A 1982-03-31 1982-03-31 パイプラインの漏洩発生検出装置 Granted JPS58169046A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5340982A JPS58169046A (ja) 1982-03-31 1982-03-31 パイプラインの漏洩発生検出装置

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JP5340982A JPS58169046A (ja) 1982-03-31 1982-03-31 パイプラインの漏洩発生検出装置

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JPS58169046A JPS58169046A (ja) 1983-10-05
JPH0142367B2 true JPH0142367B2 (ja) 1989-09-12

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ID=12942021

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JP5340982A Granted JPS58169046A (ja) 1982-03-31 1982-03-31 パイプラインの漏洩発生検出装置

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3535329B2 (ja) * 1996-11-27 2004-06-07 東京瓦斯株式会社 音響式漏洩位置特定装置
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