JPH0375526A - スラッジ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、原油タンク底面に堆積したスラッジを検出
するためのスラッジ検出装置にする。

［従来の技術］ 原油タンク内のスラッジの堆積量の検出方法としては、
第２０図に示すように、スラッジＱの界面まで沈めたフ
ロート２１と、このフロート２１とバランスさせるため
にタンク５０外に吊したバランス２２とからなり、スラ
ッジＱの堆積量を、バランス２２の位置から検出するよ
うにしたもの、あるいは、例えば特開昭５５−５７１１
５号公報の界面検出方法では、第２１図に示すように、
夜中に沈めた超音波送受波器２３より下方に向けて超音
波を発振し、その超音波がスラッジＱの界面で反射して
該送受波器２３で受信されるまでの時間からスラッジＱ
の界面までの深度を検出している。

ところが、このような検出方法では測定点での狭い領域
しか検出できない。

［発明が解決しようとする課題］ そこで、実開昭５１−７３０５９号公報による水底地形
測量装置によれば、第２２図に示すように、水底Ｗに没
したタワー２４の頂部を中心として、水平方向に旋回す
るアーム２５の先端に送受波器２６が設けられており、
この送受波器２６でもって水底に向は扇状に走査しつつ
、前記アーム２５を１回転させることにより、第２３図
に示したように一定半径の円領域に対し水底までの深度
測定を可能としている。

しかし、実際の堆積状況を知ろうとすれば、各点での深
度を表にしたり、チャートに書き込み分布図を作成した
りする方法しかなく、いずれの場合も、堆積したスラッ
ジの状況を的確に表現し得ず、又、手間のかかる作業で
あった。

この発明は、上述した問題点をなくすためになされたも
のであり、原油タンクに堆積したスラッジを容易に検出
できるスラッジ検出装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明のスラッジ検出装置は、原油タンク内に設けら
れる送受波器より順次異なる方向に向けて超音波ビーム
を送信して該超音波ビームに起因する反射信号を受信す
ることにより、原油タンク内に堆積したスラッジを検出
するスラッジ検出装置において、 発射した超音波ビームの俯仰角、及び該超音波ビームに
対し受信された反射信号を基に、送受波器から各測定点
までの水平距離及び深度を演算する演算手段と、 各測定点に対する俯仰角及び演算手段で演算された水平
距離及び深度を記憶する記憶手段と、上記−窓領域をマ
ス目状に区分けするメツシュ区分は手段と、 記憶手段から読み出した各測定点のデータに基づき、各
マス目に存在する測定点に対する深度の平均値を演算す
る深度平均手段と、を備えるとともに、 等しい深度を有するマス目相互を結び等深線表示するた
めの等東線処理部、予め設定入力した底面までの深度か
ら各マス目におけるスラッジの深度を減算して得た堆積
厚さを縦軸として三次元表示するための三次元処理部、
もしくは、各マス目の面積に該マス目における堆積厚さ
を乗じて得た堆積量を加算して全堆積量を演算する堆積
量演算部、の少なくともいずれか一つを備えてなること
を特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、演算手段により、受信信号からスラ
ッジの各測定点までの距離がわかり、この距離と、この
ときの超音波ビームの俯仰角とから、送受波器から各測
定点までの水平距離及び深度が演算され、これらのデー
タは、記憶手段に記憶される。

一方、送受波器による測定領域がメツシュ区分は手段に
よってマス目に区分けされる。そして、深度平均手段に
よって、前記メモリに記憶されたデータから各測定点が
いずれのマス目に存在するかが判定され、一つのマス目
に複数の測定点が含まれる場合には、これらの測定点に
おける深度の平均値が演算される。

このようなスラッジ検出装置において、等東線処理部を
備えることにより、等しい深度を有するマス目相互が等
深線にて結ばれ、スラッジの界面が等深線図として表示
され、又、三次元処理部を備えることにより、予め設定
人力した底面までの深度から各マス目におけるスラッジ
の深度を減算して得た、各マス日毎の堆積厚さが縦軸と
して三次元表示される。又、堆積量演算部を備えれば、
各マス目の面積に該マス目における堆積厚さを乗じて得
た堆積量がすべてのマス目に対して加算されることによ
って全堆積量が演算される。

し実施例］ 第１図は、この発明の界面検出装置の一実施例を示すブ
ロック図である。

１は、原油タンク５０のフロート屋根５１に設けられる
超音波ビームの送受信を行う送受波器であり、内部にモ
ータを備え、このモータの動力により、送受波部１ａは
、旋回及び１２０°の俯仰動作が可能となっている。こ
の送受波器Ｉは、内部にモータを備えるために原油５２
に発火する危険があるので、０種危険場所である重油タ
ンク５０に設置する防爆基準として、耐圧防爆構造に構
成される。２は、原油５２の油面を検出する曲面レベル
スイッチである。

ところでフロート屋根５１は、曲面の低下に追随して降
下するが、そのとき少しでも傾いたりすると、スムーズ
に降下しなくなり、フロート屋根５１の下に空気層が生
じることがある。この空気層には引火点の低い揮発性の
ガスが充満するため最も危険度の高い場所となる。この
ような空気層の空間では耐圧防爆構造とした送受波器！
でも安全不十分であり、そのために曲面レベルスイッチ
２を備え、このスイッチ２により空気層が検出されたと
きには、送受波器ｌでの動作を禁止するようにしている
。

３は、送信時に送受波器ｌに超音波ソナー信号を送出す
るとともに、送受波器から放射された超音波ビームによ
る界面からのエコーの受信信号を増幅する送受信回路で
ある。４は、俯仰・旋回制御回路であり、演算処理回路
５からの回転情報に基づき、送信時、送受波器１に俯仰
及び旋回動作の信号を与える。

第５図は、上述した俯仰動作を示しており、走査により
１２０°の扇形角に対して超音波ビームを送信すること
により、１つの垂直断面におけるスラッジＱよりの反射
エコーが検出される。演算処理回路５においては、各俯
仰角θを方向に対するスラッジＱまでの距離ｄが求めら
れるとともに、このときの俯仰角θｔより、第６図に示
す、測定点に対する水平距離Ｘ及び深度２がリアルタイ
ムに演算される。このような俯仰走査をｌ単位として、
第７図に示すように送受波器ｌが一定角度づつ旋回する
毎に、第８図のごとく、俯仰走査が行なわれ、１８０°
の旋回で一定半径の円内におけるＸ、Ｚ断面形状のデー
タが得られる。

６は、演算処理回路５よりのデータをグラフィック処理
するグラフィック処理回路である。６１は、計測スイッ
チＳ１がオンにされたとき、ｌ旋回により一定半径の円
領域に対して得られた、演算処理回路５よりのＸ、Ｚ断
面形状データを記憶するメモリである。６２は、グラフ
ィック処理開始スイッチであり、このスイッチ６２をオ
ンにすると、メモリ６２に格納された検出データが読み
出される。

ここで得られたデータは、第８図に示すように、送受波
器ｌを中心として放射状に分布するデータであり、この
ようなデータは以後のデータ処理が困難なため、次のメ
ツシュ変換処理部６３において、直交系の座標データと
して扱うために、前記円状の計測領域が第９図のように
、メツシュ状に区分けされ、各々のマスに含まれ−る前
記データの平均値（各マス中央の点にて表す）が演算さ
れ、次に第１０図に示すように、深度情報を有する前記
各点がメツシュにおける交点のデータ（メツシュデータ
）として扱われる。尚、一つのマス内にデータが含まれ
ないときは、周辺のデータにより補間が行なわれる。こ
のメツシュ変換処理部６４は、上述したメツシュ区分は
手段及び深度平均手段に相当する。

６４は、等深線化処理部であり、第１０図のメツシュデ
ータから第１Ｉ図のように、等しい深度を結ぶ等深線処
理が行なわれる。６５は、三次元処理部であり、予め原
油タンク５０の深さを入力しておくことにより、各メツ
シュ交点におけるスラッジＱの堆積厚さが求まるので、
その堆積厚さを三次元座標における縦軸として、第１２
図のごとく３次元的に立体表示される。６６は、スラブ
ジ量演算部である。第１３図は、第１２図における一つ
のマス目の堆積９０を示しており、メツシュ交点である
頂点９１〜９４における堆積厚さ９１ｈ〜９４ｈがわか
るので、その平均値９０ｈを求め、平均値９０ｈに一つ
のマス目の面積を乗算することにより堆積９０の堆積量
が求まる。このようにしてすべてのマス目について求め
た堆積量を合計することにより、原油タンク５０におけ
るスラッジ堆積量が求まる。Ｓ、は、表示器７にグラフ
ィック処理回路６で処理されたデータを表示させるため
の切換スイッチであり、８は、グラフィックデータをプ
リントするためのプロッタプリンタである。

次に上記装置の動作をフローチャートに基づき説明する
。

第２図は、一つの旋回角におけるスラッジＱの垂直断面
形状をモニターするモニターモードを示すフローチャー
トであり、電源投入時にはこのモードが設定される。

まず曲面レベルスイッチ２により、原油タンク５０の原
油５２の油面が検出され、ステップＳ２でその曲面レベ
ルが正常か否かが判定される。フロート屋根５１下面に
空気層が生じ、曲面レベルスイッチ２で油面が検出され
なかったときはレベル異常と判定され、例えばレベル異
常を示すランプ（不図示）が点灯され、以後の動作が禁
止される。

一方、油面レベルスイッチ２で曲面が検出されたときは
、油面レベルが正常であると判定され、次のステップ６
３以下のモニターモードに進む。

このように、フロート屋根５１の下面に、引火点の低い
ガスが充満する恐れのある空気層が生じた場合には、送
受波器ｌの俯仰・旋回動作を禁止するようにしたので爆
発事故を引き起こす恐れはない。

ステップＳ３で、送受波器ｌの初期位置として旋回角が
Ｏｏに設定され、ステップＳ４では前記旋回角にて送受
波器ｌの俯仰走査が行なわれ、その測定結果として、ス
テップＳ５で前記旋回角におけるスラッジＱの垂直断面
がＣＲＴ表示器７にモニター表示される。ステップＳ６
では、計測スイッチ６２により、一定半径内の領域に対
して計測する計測モードが設定されたか否が判定され、
計測モードが設定されたときは、このモニターモードは
終了して第３図に示す計測モードに進むが、計測モード
への切り換えがなかったときは、ステップＳ４に戻るこ
とにより、モニターモードが継続される。このモニター
モードにおいては、手動旋回スイッチ（不図示）により
任意の旋回角を設定できるようになっている。

第１４図は、このモニターモードにおけるＣＲＴ表示器
７の表示例を示している。表示器７の上部の表示部１４
Ｈには、送受波器ｌの旋回角（表示例では３０′″）が
図示され、中央表示部１４Ｍには、前記旋回角３０°に
おける俯仰走査で得られたスラッジＱの垂直断面像を示
している。又、下部表示部１４Ｌには、測定レンジや中
央表示部１４Ｍにおける表示に描かれたマーカー（“＋
”にて表記）の水平距離Ｈ１垂直距ＨＤ及びマーカーま
での距離Ｓがデータとして表示される。

次に第３図のフローチャートにより計測モードを説明す
る。

計測開始スイッチ（不図示）をオンにすると、ステップ
９１１からステップＳ１２へと進み、送受波器１の旋回
角が０°に設定され、ステップＳ１３で俯仰走査が行な
われる。この俯仰走査によって得られたデータでもって
、第１５図のごとく、ステップＳ１４にてＣＲＴ表示器
７にスラッジＱの垂直断面像がリアルタイムに表示され
るとともに、そのデータは、ステップＳ１５にてメモリ
６２に記憶される。次のステップ９１６で送受波器ｌが
所定角度旋回され、次のステップＳ１７では１８０°旋
回したか否かが判定される。旋回が１８０°未満の場合
は、ステップＳ１３に戻り、上述した俯仰操作が繰り返
される。

さて、旋回が１８０°になれば、−領域に対する計測が
終了したことになるので、ステップＳ１８に進み、グラ
フィック表示モードが選択されたか否が判定され、グラ
フィック表示開始スイッチ６２をオンにしたときは、こ
の計測モードは終了し、グラフィック処理モードに移行
するが、前記スイッチ６２がオンされないときは、ステ
ップＳ１２に戻り、改めて上述した計測が実行される。

第４図は、グラフィック処理モードを示している。

まず、ステップＳ３１でグラフィック処理に際し必要と
なる、メツシュ処理パラメータ等の各種処理用データを
テンキー（不図示）より人力すると、ステップＳ３２で
メモリ６１から測定データが読み出され、メツシュ変換
処理部６３において、上述したメツシュ処理が行なわれ
る。メツシュ処理されたデータは、その後は、ステップ
Ｓ３３．Ｓ３４、Ｓ３５にて、それぞれ三次元処理部６
５０等深線処理部６４．スラッジ量演算部６６により、
三次元処理１等深線処理、スラッジ量演算が行なわれ、
これらの処理されたデータは、ステップＳ３５にて、切
換スイッチ６２を介してＣＲＴ表示器７に表示される。

又、プロッタプリンタ８がオンになっているときは、ス
テップＳ３７にて、プロッタプリンタ８により、等深線
図及び２方向におけるスラッジＱの堆積断面が作図され
るとともに、スラッジ量がプリントアウトされる。次の
ステップ９３８では、このグラフィック処理モードの終
了判定が行なわれる。

第１６図は、ＣＲＴ表示器７における等深線図の一例を
示しており、線種に上りの等深線の大きさが表示され、
又、同一画面にスラッジ堆積量か同時に表示される。

第１７図は、三次元表示の一例を示しており、スラッジ
Ｑの堆積状況が、上述したマス日毎に堆積厚さを縦軸と
して三次元表示される。

第１８図は、ブロックプリンタ８によるプリントアウト
の一例を示しており、第１９図では、第１８図における
Ｘ、Ｙ２方向におけるスラッジＱの堆積断面が作図され
るとともに、スラッジ堆積量がプリントアウトされる。

尚、上記実施例に用いた送受波器ｌは、機械的な俯仰動
作により送信ビームの向きを変えるようにしたが、例え
ば特公昭６０−１４３３号公報で開示された送受波器の
ように、複数の振動子を半円状に配し、該振動子への駆
動信号を位相制御することに上り、送信ビームの方向を
電気的に振らせるようにしてもよい。

上記実施例では、原油タンクのスラッジ検出について述
べたが、その他に沈でん油槽等における沈でん物の堆積
検出にも適用でき、又、海底の等深線図の作成にも役立
つ。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明は、放射状に点在する各
測定点をメツシュ処理化により直交系の座標として捕ら
えるようにしたので、以後のデータ処理が容易となり、
例えば、スラッジの堆積量の算出や三次元表示、あるい
は等深線表示が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のスラッジ検出装置の一実施例を示す
制御ブロック図、第２図　ないし第４図は、第１図の装
置の制御動作を示すフローチャート、第５図は、送受波
器の俯仰動作を示す図、第６図は、距離ｄ及び俯仰角θ
ｔと、水平距離Ｘ及び深度２との関係を示す図、第７図
は、送受波器の旋回動作を示す図、第８図は、俯仰及び
旋回動作を示す図、第９図は、メツシュ処理を示す図、
第１Ｏ図は、第９図より得られたメツシュデータを示す
図、第１１図は、この発明により得られた等深線図の一
例を示す図、第１２図は、この発明により得られたスラ
ッジの三次元像の一例を示す図、第１３図は、第１２図
の一つマス目を取り出したスラッジの堆積図、第１４図
は、モニターモードにおけるＣＲＴ表示器の表示例を示
す図、第１５図は、計測モードでＣＲ７表示されたスラ
ッジの垂直断面像の一例を示す図、第１６図及び算１７
図は、グラフィック処理モードでＣＲ７表示された、等
深線図及び三次元図の一例を示す図、第１８図及びｆｌ
、ｔ９図は、グラフィック処理モードでブロックプリン
タでプリントアウトされた、等深線図及び２方向におけ
る垂直堆積断面の一例を示す図、第２０図ないし第２２
図は、従来の水底探索装置を示す概略図、第２３図は、
第２２図の水底探索装置における動作を説明するための
図である。 ！・・・送受波器、２・・・曲面レベルスイッチ、３・
・・送受信回路、４・・・俯仰・旋回制御回路、５・・
演算処理回路、６・・・グラフィック処理回路、７・・
・ＣＲＴ表示器、８・・・プロッタプリンタ、Ｓｌ・・
計測スイッチ、Ｓｌ・・切換スイッチ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）原油タンク内に設けられた送受波器より順次異な
   る方向に向けて超音波ビームを発射し、該超音波ビーム
   に起因する底面よりの反射信号を受信することにより、
   原油タンク内に堆積したスラッジを検出するスラッジ検
   出装置において、 発射した超音波ビームの俯仰角、及び該超音波ビームに
   対し受信された反射信号を基に、送受波器からスラッジ
   の各測定点までの水平距離及び深度を演算する演算手段
   と、 各測定点に対する俯仰角及び演算手段で演算された水平
   距離及び深度を記憶する記憶手段と、測定した領域をマ
   ス目状に区分けするメッシュ区分け手段と、 記憶手段から読み出した各測定点のデータに基づき、各
   マス目に存在する測定点に対する深度の平均値を演算す
   る深度平均手段と、を備えるとともに、 等しい深度を有するマス目相互を結び等深線表示するた
   めの等深線処理部、予め設定入力した底面までの深度か
   ら各マス目におけるスラッジの深度を減算して得た堆積
   厚さを縦軸として三次元表示するための三次元処理部、
   もしくは、各マス目の面積に該マス目における堆積厚さ
   を乗じて得た堆積量を加算して全堆積量を演算する堆積
   量演算部、の少なくともいずれか一つを備えてなること
   を特徴とするスラッジ検出装置。
2. （２）原油タンク内に設けられた送受波器より順次異な
   る方向に向けて超音波ビームを発射し、該超音波ビーム
   に起因する底面よりの反射信号を受信することにより、
   原油タンク内に堆積したスラッジを検出するスラッジ検
   出装置において、 発射した超音波ビームの俯仰角、及び該超音波ビームに
   対し受信された反射信号を基に、送受波器からスラッジ
   の各測定点までの水平距離及び深度を演算する演算手段
   と、 各測定点に対する俯仰角及び演算手段で演算された水平
   距離及び深度を記憶する記憶手段と、測定した領域をマ
   ス目状に区分けするメッシュ区分け手段と、 記憶手段から読み出した各測定点のデータに基づき、各
   マス目に存在する測定点に対する深度の平均値を演算す
   る深度平均手段と、を備えるとともに、 予め設定入力した底面までの深度から各マス目における
   スラッジの深度を減算して得た堆積厚さに、該マス目の
   面積を乗じて得た堆積量を加算して全堆積量を演算する
   堆積量演算部を具備することを特徴とするスラッジ検出
   装置。
3. （３）原油タンク内に設けられた送受波器より順次異な
   る方向に向けて超音波ビームを発射し、該超音波ビーム
   に起因する底面よりの反射信号を受信することにより、
   原油タンク内に堆積したスラッジを検出するスラッジ検
   出装置において、 発射した超音波ビームの俯仰角、及び該超音波ビームに
   対し受信された反射信号を基に、送受波器からスラッジ
   の各測定点までの水平距離及び深度を演算する演算手段
   と、 各測定点に対する俯仰角及び演算手段で演算された水平
   距離及び深度を記憶する記憶手段と、測定した領域をマ
   ス目状に区分けするメッシュ区分け手段と、 記憶手段から読み出した各測定点のデータに基づき、各
   マス目に存在する測定点に対する深度の平均値を演算す
   る深度平均手段と、を備えるとともに、 予め設定入力した底面までの深度から各マス目における
   スラッジの深度を減算して得た堆積厚さを縦軸として三
   次元表示するための三次元処理部を具備することを特徴
   とするスラッジ検出装置。
4. （４）原油タンク内に設けられた送受波器より順次異な
   る方向に向けて超音波ビームを発射し、該超音波ビーム
   に起因する底面よりの反射信号を受信することにより、
   原油タンク内に堆積したスラッジを検出するスラッジ検
   出装置において、 発射した超音波ビームの俯仰角、及び該超音波ビームに
   対し受信された反射信号を基に、送受波器からスラッジ
   の各測定点までの水平距離及び深度を演算する演算手段
   と、 各測定点に対する俯仰角及び演算手段で演算された水平
   距離及び深度を記憶する記憶手段と、測定した領域をマ
   ス目状に区分けするメッシュ区分け手段と、 記憶手段から読み出した各測定点のデータに基づき、各
   マス目に存在する測定点に対する深度の平均値を演算す
   る深度平均手段と、を備えるとともに、 等しい深度を有するマス目相互を結び等深線表示するた
   めの等深線処理部を具備することを特徴とするスラッジ
   検出装置。