JPH0463329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガス、石油等の流体を輸送するパイ
プラインの漏洩を配管内部から検知するための漏
洩検知用ピグに関する。

［従来の技術］ 一般に、ガスや石油等を輸送するパイプライン
は地中に埋設されていることが多く、欠陥部から
の流体の漏洩を外部から目視等によつて検知する
のは甚だ困難であつた。このため、従来はパイプ
ラインの漏洩を速やかに検知するべく、次の〜
に示す漏洩検知方法が考えられている。

パイプライン内の所定の２点にて流体の圧力
または流量をそれぞれ計測し、これら２点間の
の圧力または流量の変化の有無により２点間で
の漏洩の有無を検知する方法。

パイプラインの外周面にAEセンサを所定間
隔だけ離して設置し、これらAEセンサにより
漏洩音を検出して、その検出信号レベルの差に
より漏洩の有無および漏洩箇所を検知する方
法。

パイプライン内にマイクロホンを搭載したピ
グを走行させ、このときの音声信号をピグ内に
蓄え、オフラインでデータ処理することにより
配管全体にわたつての漏洩の有無および漏洩箇
所を検知する方法。

漏洩検査を行なう本管に併設された副管内に
AEセンサを搭載したピグを走行させ、本管と
副管とを連結する部分を音響結合帯として利用
することにより本管の漏洩の有無および漏洩箇
所を検知する方法。

漏洩口近傍では断熱膨張により温度が周囲よ
り下がることを利用し、パイプライン内に赤外
線放射温度計を搭載したピグを走行させて温度
データを得ることにより漏洩の有無および漏洩
箇所を検知する方法。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、上述した従来の漏洩検知方法におい
ては、いずれも都市ガス供給管等のような微小圧
力下での微小な漏洩量の検知が困難であつた。ま
た、方法の場合、パイプラインの全線，全周に
わたつて漏洩の有無を正確に求めることはできな
かつた。

そこで、本発明は、パイプラインの全線，全周
にわたつて微小圧力下での漏洩の有無および漏洩
位置の検知が可能なパイプラインの漏洩検知用ピ
グを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、パイプライン内を走行可能に設けら
れ一定時間間隔で超音波を発信する超音波送信器
と該超音波送信器から発信された超音波を受信し
電気信号に変換して出力する超音波受信器とを対
向配置してなるセンサー部と、パイプライン内を
走行中のセンサー部における超音波送信器と超音
波受信器との間にパイプライン内を流れる流体を
取込む流体取込み手段と、この取込み手段により
流体が超音波送信器と超音波受信器との間に取込
まれた状態で超音波受信器から出力される電気信
号の所定帯域におけるピーク値を求めるピーク値
検出手段と、この検出手段により検出されるピー
ク値の変化からパイプライン内を流れる流体の漏
洩有無を検知する漏洩検知手段と、センサー部の
パイプライン内での走行距離を求める距離検出手
段と、この検出手段により検出された走行距離か
ら検知手段により検知された漏洩箇所の位置を検
知する漏洩位置検知手段とを備えたものである。

［作用］ このような構成の本発明であれば、パイプライ
ン内をセンサー部が走行すると、該センサー部に
対向配置された超音波送信器と超音波受信器との
間に該パイプラインを流れる流体が取込まれる。
超音波送信器からは一定時間間隔で超音波が発信
されており、超音波振動は流体中を伝播して超音
波受信器にて受信され、電気信号に変換される。
この電気信号の所定帯域におけるピーク値がピー
ク値検出手段によつて求められる。そして、この
ピーグ値の変化からパイプライン内を流れる流体
の漏洩が検知される。

ここで、パイプラインに漏洩孔が生じている
と、その漏洩孔から流体がパイプラインの外部へ
流出しているので、局所的に流体の圧力低下を生
じる。この漏洩孔の部分をセンサー部が通過する
と、超音波送信器と超音波受信器との間に取込ま
れる流体の圧力も低下し、超音波受信器から出力
される電気信号のピーク値が減少する。従つて、
ピーク値検出手段により検出されるピーク値の変
化からパイプライン内を流れる流体の微小圧力下
での漏洩有無が検知される。

また、センサー部のパイプライン内での走行距
離が距離検出手段によつて求められ、この走行距
離から前記パイプラインにおける漏洩位置が検知
される。

センサー部はパイプラインの内部を走行可能で
あるので、該パイプラインの全線，全周にわたつ
て漏洩の有無及び漏洩位置の検知が可能である。

［実施例］ 第１図ないし第５図ａ〜ｃは本発明の漏洩検知
用ピグを小口径パイプラインに適用した第１の実
施例を示す図である。第１図は同実施例における
全体構成を概略的に示す模式図であつて、被検査
対象の小口径パイプライン１は、土砂、コンクリ
ート、アスフアルトなどの地面２に埋設されてお
り、その中を図中矢印Ａで示す方向に流体（気体
または液体）が通流している。また、このパイプ
ライン１における漏洩孔３の有無および漏洩位置
を検知するために、地面２の一部２ａを掘削して
露出したパイプライン部分にホツトタツプ工法等
によりピグ出入れ用分岐管４を取付け、この分岐
管４からパイプライン１内にケーブル５を接続し
た漏洩検知用ピグ６を挿入している。そして、上
記ピグ６は周方向に取付けた複数個の板バネ７
ａ，７ｂ，…（以下板バネ７ａ，７ｂと略称す
る）により管内壁に安定に支持されながらドラム
８の作用によつてパイプライン１の軸方向（図中
矢印Ｂ方向）に走行可能となつており、ピグ６の
パイプライン１に対する走行位置はドラム８に取
付けた距離計９により検出される。また、ピグ６
からの出力信号はケーブル５を介して漏洩判定出
力部１０に送出されており、この漏洩判定出力部
１０により前記ピグ６からの出力信号と距離計９
からの出力信号とに基いてパイプライン１におけ
る漏洩孔３の有無判定および漏洩箇所の検知が行
なわれる。

第２図は前記漏洩検知用ピグ６と漏洩判定出力
部１０との具体的な構成を示す図であつて、両者
間を接続するケーブル５の一部およびドラム８を
省略して図示している。漏洩検知用ピグ６は、カ
プセル状のセンサー部１１に前記板バネ７ａ，７
ｂを取付け、この板バネ７ａ，７ｂの作用により
センサー部１１がパイプライン１の中心軸上に位
置するように支持された構造となつており、か
つ、センサー部１１の表面には複数の漏洩検知用
孔１２が形成され、センサー部１１の内部に流体
が入り込むようになつている。また、このセンサ
ー部１１の内部には超音波送信用トランスジユー
サ１３と超音波受信用トランスジユーサ１４とが
対向配置されており、漏洩判定出力部１０におけ
るパルス発信回路１５から数百ボルトのパルス電
圧を一定時間間隔でケーブル５内の伝送線１６を
介して前記送信用トランスジユーサ１３に印加す
ると、送信用トランスジユーサ１３から超音波振
動が流体中を伝播し、受信用トランスジユーサ１
４にて受信されて電気信号に変換される。そし
て、この電気信号はケーブル５内の伝送線１７を
介して漏洩判定出力部１０のアンプ・フイルタ回
路１８に与えられるものとなつている。

上記漏洩判定出力部１０は、前記パルス送信回
路１５、アンプ・フイルタ回路１８の他に、アン
プ・フイルタ回路１８にて増幅されかつ帯域制限
を受けた電気信号のピーク値を求めるピークホー
ルド回路１９と、このピークホールド回路１９に
てホールドされるピーク値を後述する出力装置２
１の信号体系に応じた信号に変換する信号処理回
路２０と、この信号処理回路２０により変換され
た信号に基いて前記受信用トランスジユーサ１４
における受信信号のピーク値を出力する出力装置
２１と、距離計９からの出力信号を取込み前記漏
洩検知用ピグ６のパイプライン内位置信号として
前記出力装置２１に送出する距離計出力処理回路
２２とから構成されている。なお、パルス発信回
路１５とアンプ・フイルタ回路１８とは同期をと
つており、時間的に有効な信号のみが処理され
る。

このように構成れた本実施例においては、被検
査対象としての小口径パイプライン１内に分岐管
４から漏洩検知用ピグ６を挿入し、ドラム８の作
用によりケーブル５を介して上記ピグ６を軸方向
に走行させ、このとき、センサー部１１内の送信
用トランスジユーサ１３にパルス発信回路１５か
ら数百ボルトのパルス電圧を一定時間間隔で伝送
線１６を介して印加すると、センサー部１１内に
漏洩検知用孔１２から流体が入り込み、これによ
り送信用トランスジユーサ１３から超音波振動が
伝播して受信用トランスジユーサ１４にて受信さ
れ、ここで電気信号に変換される。この電気信号
は伝送線１７を介してアンプ・フイルタ回路１８
に出力され、ここで増幅かつ帯域制限を受けたの
ち、ピークホールド回路１９にて電気信号のピー
ク値が検出される。しかして、このピーク値デー
タは信号処理回路２０を介して出力装置２１に与
えられ、距離計９からの出力信号に基いてパイプ
ライン１内のピグ走行位置に対する超音波振動の
ピーク値データとして出力装置２１に出力され
る。

この状態で、ピグ６が漏洩孔３の生じた部分を
通過すると、この漏洩孔３から流体がパイプライ
ン１の外部へ流出しており、局所的に流体の圧力
低下を生じているので、センサー部１１内に入り
込む液体の圧力も低下する。このため、超音波振
動のピーク値が減少する。すなわち、流体の漏洩
による微小な圧力変化が超音波振動の音圧変化と
して正確に捕えられる。したがつて、ピグ６をパ
イプライン１内を走行させて連続してピーク値デ
ータを検出することにより、出力装置２１には第
３図に示すようなパイプライン１の位置（距離）
に対するピーク値データが出力されるので、この
ピーク値データが例えば２ボルトから1.8ボルト
に低下した地点Ｐにてパイプライン１に漏洩孔３
が生じていると判断できる。

このように、本実施例によれば、漏洩により流
れの乱れた流体の圧力変動を超音波振動の音圧変
化として捕え、これにより漏洩の有無を判断して
いるので、例えば都市ガス供給管のように微小圧
力下のパイプラインであつても微小な漏洩を検知
することができる。したがつて、漏洩検知用ピグ
６をパイプライン１の全線にわたつて走行させる
ことにより、パイプライン１の全線、全周におけ
る漏洩の有無および漏洩箇所の検知が可能とな
る。

ところで、前述したようにセンサー部１１には
複数の漏洩検知用孔１２が形成されており、これ
ら検知用孔１２から流体がセンサー部１１内に入
り込むようになつている。これら検知用孔１２の
配列は種々考えられるが、その例としてセンサー
部１１を展開した場合の孔配列状態を第４図ａ〜
ｄに示す。同図ａは180°間隔で円形の孔１２を形
成した場合であり、同図ｂは90°間隔で円形の孔
１２を形成した場合である。また、同図Ｃはセン
サー部１１を３等分して長方形の孔１２を形成し
た場合であり、同図ｄはセンサー部１１を６等分
して３等分の長方形の孔１２を重ねて形成した場
合である。いずれの孔を形成してもセンサー部１
１内に流体が流れ込むので、センサー部１１によ
り流体の漏洩による圧力変動が超音波振動の音圧
変化として捕えられる。

また、第５図ａ〜ｃに示すように送信用・受信
用トランスジユーサ１３，１４をそれぞれトラン
スジユーサケース３１，３２によつて支持し、こ
れらケース３１，３２を同図ａに示す如く周方向
に取付けた複数個の板バネ７ａ，７ｂのみによ
り、または同図ｂに示す如く板バネ７ａ，７ｂと
周方向に取付けた複数個の支持棒３３ａ，３３
ｂ，…（以下支持棒３３ａ，３３ｂと略称する）
により、あるいは同図ｃに示す如く板バネ７ａ，
７ｂと網状部材３４により固定して、両トランス
ジユーサ１３，１４を対向配置させるようにして
も、流体の漏洩による圧力変動が超音波振動の音
圧変化として捕えられる。なお、同図ａ〜ｃにお
いて３５は板バネ７ａ，７ｂを常にパイプライン
１の内壁に押付けるスプリングコイルである。

次に、本発明を大口径パイプラインに適用した
第２の実施例について第６図および第７図を参照
しながら説明する。大口径パイプラインに適用す
る場合には、漏洩検知用ピグに送信用トランスジ
ユーサ１３と受信用トランスジユーサ１４とから
構成されるセンサー部１１を大口径パイプライン
の円周上に複数個配置する必要がある。

第６図はｎ個の送信用トランスジユーサ１３
ａ，１３ｂ…１３ｎと相対する受信用トランスジ
ユーサ１４ａ，１４ｂ…１４ｎとを円周方向に備
えた漏洩検知用ピグに対する漏洩判定出力部４０
の構成を示すブロツク図である。なお、小口径パ
イプライン１に対する漏洩判定出力部１０と同一
部分には同一符号を付してある。送信側スイツチ
ング回路４１と受信側スイツチング回路４２とは
マイクロコンピユータ４３によつて制御されてお
り、送信用としてトランスジユーサ１３ａを選択
した場合には受信用トランスジユーサ１４ａが選
択され、送信用トランスジユーサ１３ｂを選択し
た場合には受信用トランスジユーサ１４ｂが選択
されるように順次切換えを行なうようになつてい
る。しかして、送信用トランスジユーサ１３ａに
パルス発信回路１５から数百ボルトのパルス電圧
が印加されると、流体中を超音波振動が伝播して
受信用トランスジユーサ１４ａにて受信され電気
信号に変換される。この電気信号はアンプ・フイ
ルタ回路１８を介してピークホールド回路１９に
与えられ、ここでピーク値データが検出される。
そして、このピーク値データは信号処理回路２０
を介してマイクロコンピユータ４３に与えられ、
コンピユータ内部のメモリに一時的に記憶され
る。以下、同様にして受信用トランスジユーサ１
４ｂからの電気信号のピーク値データ、受信用ト
ランスジユーサ１４ｃからの電気信号のピーク値
データが順次記憶され、全受信用トランスジユー
サ１４ａ，１４ｂ，…１４ｎからのピーク値デー
タが終了した時点で、これらピーク値データにレ
ベル変化が生じているか否かを判断する。そし
て、変化が生じている場合にはこの部分に漏洩が
発生していると判断し、そのときの距離計９から
の出力信号とともにデータ記録部４４に出力して
記録する。こうすることにより、流体の漏洩現象
による圧力変動を超音波振動の音圧変化として捕
えて大口径パイプラインの漏洩の有無および漏洩
位置を検知することができるので、大口径パイプ
ラインの微小圧力下での微小な漏洩をも検知可能
である。したがつて、漏洩検知用ピグを大口径パ
イプライン内にて走行させることにより、全線，
全周にわたつての漏洩の有無および漏洩箇所の検
知が可能となる。

さて、前述したように大口径パイプラインに対
する漏洩検知用ピグはセンサー部１１を複数個円
周上に配置する必要があるが、その構造例として
は第７図ａ〜ｄに示す構造が考えられる。すなわ
ち、漏洩検知用ピグ本体を胴部５１と一対のスク
レーパーカツプ５２，５３にて形成し、胴部５１
内に前記漏洩判定出力部４０を組込むとともに胴
部５１の外周に回転式の距離計９を設ける。そし
て、同図ａおよびｂに示すようにセンサー部１１
をスクレーパーカツプ５２，５３の間の胴部５１
の外周上に円周方向に複数個配置するか、または
同図ｃおよびｄに示すようにピグ後部にセンサー
部１１を円周上に複数個配置する。なお、センサ
ー部１１の取付角度は同図ｂおよびｄに示すよう
に大口径パイプライン６０の中心軸に直交する方
向に取付ける場合、同図ａおよびｃに示すように
直交軸から角度θだけ傾けて取付ける場合等が考
えられる。

また、センサー部１１としては小口径の場合で
説明したように複数の漏洩検知用孔１２を備えた
カプセル状の部材により形成する以外に、第５図
ｂ，ｃで示したような構成、すなわち支持棒３３
ａ，３３ｂによつて支持する場合、網状部材３４
によつて支持する場合等が考えられる。

なお、本発明は前記第１，第２の実施例に限定
されるものではなく、送信用・受信用トランスジ
ユーサ１３，１４の支持構造、漏洩判定出力部１
０，４０における回路構成等は本考案の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論
である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、パイプ
ライン内を走行するセンサー部に対向配置された
超音波送信器と超音波受信器との間に該パイプラ
インを流れる流体を取込んだ状態で、超音波送信
器から一定時間間隔で超音波を発信し、超音波受
信器にて受信して電気信号に変換し、この電気信
号の所定帯域におけるピーク値を連続して求め、
このピーク値の変化からパイプライン内を流れる
流体の漏洩有無を検知するとともに、センサー部
のパイプライン内での走行距離を求め、その走行
距離から漏洩箇所の位置を検知するようにしたの
で、パイプラインの全線，全周にわたつて微小圧
力下での漏洩の有無および漏洩位置の検知が可能
なパイプラインの漏洩検知用ピグを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図ａ〜ｃは本発明を小口径パ
イプラインに適用した第１の実施例を示す図であ
つて、第１図は全体構成を概略的に示す模式図、
第２図は漏洩検知用ピグと漏洩判定出力部との具
体的構成を示す図、第３図は漏洩判定出力部にお
ける出力例を示す図、第４図ａ〜ｄは漏洩検知用
孔の形成例を示す図、第５図ａ〜ｃは漏洩検知用
ピグの構造例を示す図、第６図および第７図ａ〜
ｄは本発明を大口径パイプラインに適用した第２
の実施例を示す図であつて、第６図は漏洩判定出
力部の構成を示すブロツク図、第７図ａ〜ｄは漏
洩検知用ピグの構造例を示す図である。 １……小口径パイプライン、３……漏洩孔、６
……漏洩検知用ピグ、７ａ，７ｂ……板バネ、９
……距離計、１０，４０……漏洩判定出力部、１
１……センサー部、１２……漏洩検知用孔、１３
……送信用トランスジユーサ、１４……受信用ト
ランスジユーサ、５１……胴部、５２，５３……
スクレーパーカツプ、６０……大口径パイプライ
ン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パイプライン内を走行可能に設けられ一定時
   間間隔で超音波を発信する超音波送信器と該超音
   波送信器から発信された超音波を受信し電気信号
   に変換して出力する超音波受信器とを対向配置し
   てなるセンサー部と、 前記パイプライン内を走行中の前記センサー部
   における前記超音波送信器と超音波受信器との間
   に前記パイプライン内を流れる流体を取込む流体
   取込み手段と、 この取込み手段により前記流体が前記超音波送
   信器と超音波受信器との間に取込まれた状態で前
   記超音波受信器から出力される電気信号の所定帯
   域におけるピーク値を求めるピーク値検出手段
   と、 この検出手段により検出されるピーク値の変化
   から前記パイプライン内を流れる流体の漏洩有無
   を検知する漏洩検知手段と、 前記センサー部の前記パイプライン内での走行
   距離を求める距離検出手段と、 この検出手段により検出された走行距離から前
   記検知手段により検知された漏洩箇所の位置を検
   知する漏洩位置検知手段と、 を具備したことを特徴とするパイプラインの漏洩
   検知用ピグ。