JPH04312300A - パイプライン漏洩検出方法 - Google Patents
パイプライン漏洩検出方法Info
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Abstract
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Description
配管網を流れる流体の漏洩を検出するパイプライン網漏
洩検出方法に関する。また、本漏洩検知方法は、液やガ
スの単相流をはじめ、気液二相流、固液二相流、固気液
三相流、非ニュートン流れなどの配管系内のあらゆる流
れに適用可能である。
法は、パイプライン流動シミュレーションの技術におい
て、特性四線法、陽解法、陰解法のいずれの数値解法を
用いるにせよ、流量−圧力境界条件に基づいて流動状態
をシミュレートして計算圧力・流量と計測圧力・流量の
比較から漏洩を検出していた。
ライン漏洩検出方法は、流量計設置間隔が長距離のため
シミュレーション区間が長くなり、シミュレーションの
精度を高めることが困難なため漏洩検知性能が劣るとい
う欠点があり、さらに流量計設置区間での漏洩判断しか
できず、漏洩位置検知の精度を高めることもできないと
いう欠点もある。本発明は上記の欠点に鑑み、流量計が
設置されたステーションのデータのみでなくパイプライ
ンの中間部に数多く設置されているバルブステーション
の圧力データを用いてバルブステーション間という短距
離に区分したパイプラインの流動状態を特性曲線法など
でシミュレートし、高い漏洩検知性能を有するパイプラ
イン漏洩検出方法を提供することを目的とする。正確に
はバルブステーションというよりも、圧力計測点間のパ
イプラインセクションの流動状態をシミュレートし、漏
洩を検出する。上述の特性曲線法による流動解析につい
ては、参考文献として、“Fluid Transie
nt,”,E.B.Wylie.al,FEBPres
t.1983 などがある。すなわちパイプライン内の
流動状態は、連続の式、運動方程式、エネルギ方程式の
偏微分方程式であらわされるが、これらの方程式を特性
曲線をもちい常微分方程式に変換し、差分化を経て、時
々刻々の流動状態を求める数値解法である。
洩検出方法は、パイプラインの各バルブステーションに
それぞれ配設された圧力計、温度計からそれぞれ圧力、
温度データを収集し、該圧力、温度データから各バルブ
ステーション間を1セクションとして、各セクション内
の流動状態を通過する流量を算出し、各バルブステーシ
ョンの仮想漏洩流量を、隣接する上流のセクションから
バルブステーションへ流入する流量と隣接する下流セク
ションへバルブステーションから流出する流量との差か
ら求め、当該仮想漏洩流量を予め定められた一定時間間
隔で平均し、該仮想漏洩平均流量が予め定められた該時
間間隔での、閾値を超えたとき漏洩があったことを検出
し、漏洩があったことを検出した際、仮想漏洩流量が閾
値を超えたバルブステーション間にある漏洩発生セクシ
ョンの前後のバルブステーションの仮想漏洩平均流量か
ら漏洩位置を検出し、または、パイプラインに配設され
た複数のバルブステーションの圧力計、温度計からそれ
ぞれパイプラインを流れる流体の圧力データ、温度デー
タを収集し、該圧力、温度データから各バルブステーシ
ョン間を1セクションとして、多セクション内の流動状
態および各セクションに保持されている流体の質量であ
るラインパック量を算出し、各セクションの流入質量と
流出質量と前記時間間隔前後のラインパック量の差とか
ら各セクションの質量インバランスを一定時間間隔で算
出し、該質量インバランスが予め定められた閾値を超え
た時に該セクションに漏洩があったことを検出し、漏洩
があったことが検出された際、漏洩発生セクションの前
後に隣接するセクションの質量インバランスの大きさの
比から漏洩位置を検出する。
ンの仮想漏洩流量計算および、パイプライン入力セクシ
ョンの質量インバランス計算に用いる、流入流量は、隣
接する上流セクションが存在せず、流動シミュレーショ
ンが行なえないので、流量計からの計測流量データをも
ちいる。同様に、パイプライン出口のバルブステーショ
ンの仮想漏洩流量計算および、パイプライン出口セクシ
ョンの質量インバランス計算に用いる流入流量は、流量
計からの計測流量データをもちいる。
バルブステーション間を1セクションとして、各セクシ
ョン内の流動状態を算出し、隣接する上下流のセクショ
ンから各バルブステーションへのそれぞれ流入および流
出流量の差として各バルブステーションの仮想漏洩流量
を求め、一定時間間隔で平均し、該仮想漏洩平均流量が
一定以上になったら漏洩ありと判断し、漏洩の発生した
セクションの上流および下流のバルブステーションの仮
想漏洩平均流量から漏洩位置を検出する。さらに、同様
の圧力、温度データから各セクションの流入および流出
質量とラインパック量の差とから各セクションの質量イ
ンバランスを求め、該質量インバランスが一定以上とな
ったら漏洩ありと判断し、漏洩の発生したセクションの
上流および下流のセクションの質量インバランスの大き
さの比から漏洩位置を検出する。
て説明する。
の第1、第2の実施例を適用するパイプラインを示す図
である。簡単のために流量計、温度計の図は省略してい
る。従来の流量計設置間隔と同様な長距離間にバルブス
テーションESV1,ESV2,〜,ESVnがそれぞ
れ距離L1 ,L2 ,〜,Ln−1 をおいてパイプ
ラインに配設されている。バルブステーションESV1
,ESV2,〜,ESVnを通過する流体の圧力はそれ
ぞれ圧力計PM1,PM2,〜,PMnによって測定さ
れ、A/D変換器CV1,CV2,〜,CVnでA/D
変換され、他の温度データ等とともに伝送路TRNを介
して中央処理装置(不図示)に伝送される。伝送路TR
Nは電話回線あるいは無線等を用いる。また、パイプラ
インはガスラインでパイプ径は18インチ、長さは25
4Km、100%負荷時の流量3.25×106 m3
/日(スタンダード)であった。
(b) ,(c) を参照して漏洩検出、漏洩位置検出
の方法について説明する。なお、ここでは説明を簡単に
するため、定常の移動状態の例を選んだ。
Cをおいて設けられたバルブステーションB,C間で一
定流量Gの漏洩がバルブステーションBから距離Xのと
ころで発生している。バルブステーションCからバルブ
ステーションDには一定流量G0 が流れている(図2
(a) ,(b))。各バルブステーションA,B,C
,Dでの仮想漏洩流量をそれぞれGA ,GB ,GC
,GD とすると、仮想漏洩流量はバルブステーショ
ンへの流入流量と、該バルブステーショナから流出する
流量の差だから、GA =0,GD =0となり、バル
ブステーションAとバルブステーションDの仮想漏洩流
量 はゼロである。一方、漏洩流量Gがバルブステー
ションBとバルブステーションCの間で発生しているこ
とから、圧力−圧力境界条件から計算されるバルブステ
ーションB,C間を流れる流量は、GO +GやGO
ではなく、この中間の流量でG´とするとバルブステー
ションBの仮想漏洩流量GB をもちいG´=GO +
G−GB とあらわされる。 したがって式(1) ,(2) および両式からの式(
3) が求められている。
(1)P2 −PC2=C*GO2*(LBC−X)
…(2)PB2−PC2=C*(GO +G−GB)
LBC…(3)ただし C:内面あらさ、内径等に関する一定値G:漏洩流量(
=GB +GC ) PB:バルブステーションBでの圧力 PC:バルブステーションCでの圧力 P:漏洩地点での圧力 LBC:バルブステーションBとバルブステーションC
間のパイプライン長さ つまり漏洩による変化は漏洩発生セクションにのみ仮想
漏洩流量となってあらわれる。そして、GB =GO
+G−G´,GC =G´−GO だから GB +
GC =Gとなり、バルブステーションB,Cの仮想漏
洩流量の和が漏洩流量Gとなる。負荷変動があるような
過渡状態についても、流動シミュレーションによって負
荷変動に伴う、流量、圧力、温度変動が正確に評価され
るので、補正可能である。また、式(1),(2),(
3) より、圧力源P,FG ,PC を消去し、式(
4) が求められ、漏洩地点も仮想漏洩流量GB GC
をもちいて正確にわかる。
漏洩が発生していなければA´,B´,C´,D´のよ
うな直線的勾配となるが、漏洩が発生しているとA″,
B″の勾配とC″,D″の勾配が直線的でなくなること
から、上記漏洩検知の原理が成立する。
実施例について説明する。
一定時間間隔でサンプリングされる各圧力温度データに
より、各バルブステーションESV1,ESV2,〜,
ESVnを通過する各セクションの流入質量、流出質量
およびラインパック量が算出され、各セクションの質量
インバランスが式(5) で求められる。 質量インバランス=t1 〜t2 時間における積算流
入質量 −t1 〜t2 時間における積算流出質量−パイプラ
イン内ガス質量の変化
して予め設定された閾値を超えると漏洩が発生したもの
とする。
のセクションの質量インバランスの大きさの比から求め
られているのも明らかであろう。
ンバランスを観察することと並行して、各セクションの
質量インバランスを合算してパイプライン一部およびパ
イプライン全体の質量インバランスを観察すれば各セク
ションの質量算出時に生じたプラスあるいはマイナス性
の誤差をキャンセルしてより確度の高い漏洩検出を行う
こともできる。
パイプラインに配設されたバブルステーションの圧力温
度データを用いることにより、各バルブステーション間
という短距離で漏洩を検出でき、また漏洩地点も正確に
検出できる効果がある。
1、第2の実施例が適用されるパイプラインを示す図で
ある。
〜PMn 圧力計 CV1〜CVn A/D変換器 TRN 伝送路
Claims (4)
- 【請求項1】 パイプラインに配設された複数のバル
ブステーションの圧力計、温度計からそれぞれ圧力、温
度データを収集し、該圧力、温度データから各バルブス
テーション間を1セクションとして流動シミュレーショ
ンプログラムを用い、各セクション内の流動、圧力、温
度に係る流動状態を算出し、各バルブステーションの仮
想漏洩流量を、隣接する上流のセクションからバルブス
テーションへ流入する流量と隣接する下流セクションへ
バルブステーションから流出する流量との差から求め、
当該仮想漏洩流量を予め定められた一定時間間隔で平均
し、該仮想漏洩平均流量が予め定められた該時間間隔で
の閾値を超えたとき漏洩があったことを検出するパイプ
ライン漏洩検出方法。 - 【請求項2】 漏洩があったことを検出した際、仮想
漏洩平均流量が閾値を超えたバルブステーション間にあ
る漏洩発生セクションの前後のバルブステーションの仮
想漏洩平均流量から漏洩位置を検出する請求項1に記載
のパイプライン漏洩検出方法。 - 【請求項3】 パイプラインに配設された複数のバル
ブステーションの圧力計、温度計からそれぞれパイプラ
インを流れる流体の圧力、温度データを収集し、該圧力
、温度データから各バルブステーション間を1セクショ
ンとして、特性曲線などの流動シミュレーションプログ
ラムを用い、各セクションの流量、圧力、温度に係る流
動状態および各セクションに保持されている流体の質量
であるラインパック量を算出し、各セクションの流入質
量と流出質量と前記時間間隔前後のラインパック量の差
とから各セクションの質量インバランスを一定時間間隔
で算出し、該質量インバランスが予め定められた閾値を
超えた時に該セクションに漏洩があったことを検出する
パイプライン漏洩検出方法。 - 【請求項4】 漏洩があったことが検出された際、漏
洩発生セクションの前後に隣接するセクションの質量イ
ンバランスの大きさの比から漏洩位置を検出し、さらに
、各セクションの質量インバランスを観察することと並
行して、各セクションの質量インバランスを合算してパ
イプライン一部およびパイプライン全体の質量インバラ
ンスを観察し、各セクションの質量算出時に生じたプラ
スあるいはマイナス性の誤差をキャンセルしてより角度
の高い漏洩検出を行なう請求項3に記載のパイプライン
漏洩検出方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3100272A JPH07103960B2 (ja) | 1991-04-06 | 1991-04-06 | パイプライン漏洩検出方法 |
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JPH07103960B2 JPH07103960B2 (ja) | 1995-11-08 |
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Family Applications (1)
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- 1991-04-06 JP JP3100272A patent/JPH07103960B2/ja not_active Expired - Lifetime
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