JPH05196532A - 都市ガスガバナの異常検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスガバナ２の動作異常を簡単かつ迅速に検
出する。 【構成】 監視装置１は、１次側管路６から供給される
都市ガスが、メインバルブ８で減圧され、２次側管路７
に供給される２次圧力を一定時間毎に検出する。検出さ
れた２次圧力は、データメモリ１０５に記憶されている
１週間前の圧力と比較される。圧力差は、記憶されてい
るデータを基準に統計学的に評価され、正常の範囲を出
たら異常であると判断される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ガスの２次圧を一
定に保つための整圧器であるガスガバナの異常を検出す
るための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、都市ガスの整圧器としてはレ
イノルド式ガスガバナなどが用いられる。このようなガ
スガバナでは、都市ガスの通過流量が大きくなるとき、
すなわちメインバルブの開度が大きくなるとき、２次圧
が降下する。通常このことをオフセットと称する。また
深夜など、都市ガスの使用量が小さくなり、ガスの供給
が停止するようなときには、２次圧は逆に昇圧する。通
常このことをロックアップと称する。このように、２次
圧は、都市ガスの使用流量が変化すると変動するけれど
も、ガスガバナの動作異常によっても変動する。ガスガ
バナの動作が異常になると、２次側への都市ガスの供給
が停止したり、２次側の圧力が過大になったりして危険
である。このため、ガスガバナの動作異常が生じるとき
には迅速に検出する必要がある。

【０００３】従来からガスガバナの異常を検出する方法
として、２次圧の上限値と下限値とを設定し、２次圧が
この設定範囲を超えたときに異常と判断する方法が行わ
れている。しかしながら、２次圧自体が使用流量に応じ
て変動するので、上限値と下限値との範囲は、ロックア
ップまたはオフセットを生じないかなり広い範囲に設定
される。このため、動作異常の発見が遅れやすい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来からの都市ガスガ
バナの異常検出方法を改善するために、上限および下限
値をメインバルブの開度に関連させて設定することが行
われている。このような方法を実施するためには、バル
ブの開度を正確に検出する必要がある。また、メインバ
ルブの開度毎２次圧との関係も、ガスガバナ自体の特性
によって変化し、またガスガバナには調整箇所が多いの
で、管理が困難である。特に、すでに設置されて使用さ
れているガスガバナに対して、新たにメインバルブの開
度を検出して、その開度に対する２次圧の特性を測定し
たりすることは非常に困難である。

【０００５】本発明の目的は、２次圧の検出のみで都市
ガスガバナの異常を容易に検出することができる都市ガ
スガバナの異常検出方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、都市ガスガバ
ナの２次圧を予め定める時間毎に検出して記憶し、対応
する時間帯について予め定める時間だけ過去に検出され
て記憶されている２次圧と比較し、検出された２次圧と
記憶されている２次圧との差を求め、差の値の出現頻度
が統計学上の正常な範囲を出たら異常と判断することを
特徴とする都市ガスガバナの異常検出方法である。

【０００７】

【作用】本発明に従えば、都市ガスガバナの２次圧を予
め定める時間毎に検出して、対応する時間帯について予
め定める時間だけ過去、たとえば１週間前に記憶されて
いる２次圧と比較する。都市ガスの使用量は時間によっ
て異なるけれども、その変化パターンは曜日によって特
徴付けられることが多い。このため、たとえば１週間前
の使用量変化はほぼ同様のパターンとなる。したがって
１週間前の２次圧と、現時点で検出している２次圧との
差の変動は少ない。

【０００８】このように、本来変動が少ない差の値の出
現頻度を統計学上の正常な範囲と比較するので、２次圧
の変化傾向に異常が生じれば、たとえ上限値および下限
値の範囲内であっても、異常として直ちに検出すること
ができる。

【０００９】

【実施例】図１によって、本発明の一実施例を説明す
る。監視装置１はガスガバナ２の動作状態を監視する。
監視装置１は子局として電話局３を介して親局４へ監視
データを転送する。ガスガバナ２の動作に異常を検出す
ると、監視装置１は親局４に警報する。親局４には他の
子局５からの監視データや警報も転送される。

【００１０】ガスガバナ２は、１次側管路６からの都市
ガスを減圧し、２次側管路７に供給するメインバルブ８
を主器とする。ガスガバナ２の動作状態を監視する監視
装置１には処理回路１００が含まれる。処理回路１００
にはマイクロコンピュータなどによって実現される中央
処理装置（以下「ＣＰＵ」と略称する）１０１が含まれ
る。処理回路１００は、２次側管路７の圧力を検出する
二次圧力検出器１０２からライン１０３を介して与えら
れる２次圧を表す電気信号を受信する。処理回路１００
中のＣＰＵ１０１はプログラムメモリ１０４にストアさ
れている常時作動監視用のプログラムに従って２次圧を
たとえば２分毎に受信してデータ処理する。処理された
データはデータメモリ１０５にストアされる。処理回路
１００によって作成される監視データや都市ガスガバナ
２の動作異常の警報は、モデム１０６から電話回線１０
７を介して親局４に転送される。電話回線１０７は公衆
電話回線ばかりでなく、専用線や無線回線などであって
もよいことは勿論である。処理回路１００の動作条件
は、入力装置１０８から与える情報によっても変更する
ことができる。

【００１１】図２は、図１図示のガスガバナ２をレイノ
ルド式ガスガバナによって実現するときの構成を示す。
都市ガスは１次側管路６から与えられ、２次側管路７か
らは需要者に都市ガスが供給される。１次側管路６とメ
インバルブ８との間にはフィルタ９が設けられる。メイ
ンバルブ８は、２つの弁体１０を有する。弁体１０はダ
イヤフラムスピンドル１１を経て主ダイヤフラム１２に
連結される。主ダイヤフラム１２の下側の部屋１３に
は、２次圧が導かれている。

【００１２】２次圧制御機構は、１次圧力調整管１４に
接続されている中圧補助ガバナ１５と、調整管１６を介
して接続される低圧補助ガバナ１７と、管路１８を介し
て接続される助動球盤であるオキジャリボール１９とを
含む。低圧補助ガバナ１７は２次圧力調整管２０を介し
て２次側管路７に接続されている。調整管１６には、ニ
ードル弁２１が介在される。メインバルブ８とオキジャ
リボール１９とを連結するために、レバー２２と吊棒２
３とが設けられる。レバー２２と吊棒２３とには、メイ
ンバルブ８を開くための補助ウェイト２４と、主ウェイ
ト２５が設けられる。

【００１３】このガバナ２の低圧力制御は、次のように
行われる。

【００１４】２次側の需要が全くないときには、２次圧
が高く、このとき低圧補助ガバナ１７は閉止したままの
状態にある。中圧補助ガバナ１５は、４５０〜５００ｍ
ｍＨ₂Ｏである中間圧力に設定されているので、この圧
力が調整管１６を経由してオキジャリボール１９のダイ
ヤフラム２６の下側の部屋２７に加わる。これによって
吊棒２３およびレバー２２を押上げて、メインバルブ８
の２つの弁体１０を上昇させてメインバルブ８を閉じ
る。

【００１５】２次側に需要が発生して２次圧力が低下す
ると、低圧補助ガバナ１７が働き、オキジャリボール１
９の部屋２７のガスが２次側に流れ始める。このとき中
圧補助ガバナ１５も働き始めるけれども、オキジャリボ
ール１９との間に、ニードルバルブ２１による絞りがあ
るので、流量が制限される。これによって、調整管１６
の中間圧力が低下し、オキジャリボール１９のダイヤフ
ラム２６が下降して吊棒２３およびレバー２３を下げ、
メインバルブ８の弁体１０が開く。

【００１６】需要が減少して２次圧力が上昇すると、低
圧補助ガバナ１７が閉じ、中間圧力が上昇して、メイン
バルブ８の弁体１０を閉めることになる。２次圧力の設
定は、低圧補助ガバナ１７に乗せる小ウェイト１７ａの
数で調整することができる。逃がし管４２および逃がし
管バルブ４３は、主ダイヤフラム１２の下側の部屋１３
内のガスを２次側管路７に逃がすために用いられる。

【００１７】以上のように、レイノルド式ガスガバナ
は、中圧補助ガバナ１５や低圧補助ガバナ１７の動作条
件や、ウェイト２４，２５の重量など、調整箇所が多
く、これらの調整量が２次圧に影響する。このため、本
実施例では、正常な動作状態にあるときの２次圧の変化
状態に基づいてガスガバナの動作異常を検出する。

【００１８】図３は、図１図示の処理回路１００による
ガスガバナ２の動作異常検出動作を示す。ステップａ１
から動作を開始し、ステップａ２では処理したデータの
数ｋと判定基準を超えたデータの数ｅとを０に初期化す
る。ステップａ３では、現時点での２次圧データが、記
憶されているデータの何番目であるかを表す数ｍに対し
て、２４時間前のデータを表すｉの値が設定される。２
次圧の検出は、たとえば２分間に１回行う。このため１
日間の総データ数は７２０となる。

【００１９】ステップａ４では、ｉに対応する１週間前
の２次圧を表すｊの値が求められる。ステップａ５で
は、ｉおよびｊの時点での２次圧Ｐｉ，Ｐｊの差ΔＰが
求められる。ステップａ６では、ΔＰの値が予め設定さ
れている判定基準値であるΔＰｓｅｔ以上であるか否か
が判断される。判定基準値以上であるときには、ステッ
プａ７で判定基準値以上となったデータの数ｅを１だけ
増加させる。次にステップａ８で、処理したデータの数
ｋを１だけ増加する。ステップａ９ではｋの値が７２０
未満であるか否かを判断する。ｋの値が７２０未満であ
るときには、ステップａ１０でｉの値を１だけ増加し、
ステップａ４に戻る。１日分のデータを処理すると、ｋ
の値は７２０になる。

【００２０】ステップａ１１では、処理したデータの数
ｋに対する判定基準値を超えたデータの数ｅの割合が、
ΔＰｓｅｔ以上の差が出現する割合で表す異常判定の分
布基準値Ｅ以上となっているか否かが判断される。Ｅ以
上となっているときには、ステップａ１２で警報が発生
される。ステップａ１１で異常が検出されないとき、ま
たはステップａ１２が終了すると、ステップａ１３で動
作を終了する。

【００２１】図１図示の処理回路１００は、以上説明し
たような処理を、たとえば２分間隔で繰返して行う。こ
のため、図１図示のデータメモリ１０５には、図４図示
のような先々週、先週および現在の２次圧データが記録
される。たとえば先々週と先週との日曜日０時から月曜
日０時までの２次圧の差ΔＰからは、平均値μと標準偏
差σが求められる。現時点が月曜日の０時であるとすれ
ば、日曜日の０時から現時点までのデータについて統計
学的に異常であるか否かを判断する。

【００２２】図５は、異なった設置場所の都市ガスガバ
ナについて、１週間毎の圧力差の発生頻度を示す。図５
の（）から（）に示すヒストグラムは、正規分布の
形に近いので、次の表１のように平均値および標準偏差
などが計算される。

【００２３】

【表１】

【００２４】図６は、平均値μから標準偏差σの２倍以
上離れるデータが出現する確率ｐを斜線を施して示す。
この値ｐは０．０２２８、すなわち２．２８％である。
同様にして、外れる確率が０．０１％となるのは、標準
偏差の３．８９倍以上離れる範囲である。

【００２５】総数Ｎ個のデータから、ｘ以上の値が検出
されるが確率ｐのときにおいて、ｘ以上の値のデータの
個数がｎ個である確率Ｐｎを求める式は、統計学的に次
の数１によって示される。

【００２６】

【数１】Ｐｎ＝_NＣ_n×ｐⁿ×（１−ｐ）^N-n この式の計算結果として、たとえばＮが７２０でｐが
０．０２２８のときについて計算すると、次の表２が得
られる。

【００２７】

【表２】

【００２８】この結果によれば、ｎが４５、すなわち９
０分以上である確率は、１０⁷日に１回しか発生しない
確率に相当するので、７２０回のうち４５回以上２σ以
上となれば、ガスガバナの異常と判断することができ
る。

【００２９】次の表３は、ｐが０．０００１のときの確
率Ｐｎを示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】表３によれば、ｎが６、すなち１２分以上
であるのは、１０⁸日に１回しか発生しない確率に相当
するので、このようなデータが発生すれば、ガスガバナ
の異常と判定することができる。

【００３２】図７は、図１図示の実施例によって、異常
と判断することができる場合を示す。２次圧は、絶対値
としては必ずしも上限値と下限値との範囲を超えないけ
れども、差圧の累積値が、たとえば１４時に管理限界を
超える。このため、図１図示の監視装置１は、親局４に
警報を発する。親局４では、監視装置１が設けられてい
る都市ガスガバナに点検者を派遣し、異常が生じている
か否かを点検させるなどの処理を行う。

【００３３】図８は、故障を想定した実験結果を示す。
ニードル弁の開度を０．５だけ変化させると、正常時と
流量に対する２次圧変化の状態が異なる。このような変
化が２次圧に生じると、差圧の分布が変化して、前述の
ような統計的処理によって異常と判断される。

【００３４】図１図示の実施例においては、監視装置１
は差圧の統計学的処理によって異常を検出しているけれ
ども、２次圧の最大値や最小値を定め、最大値からさら
に予め定める圧力だけ超えたときや、最小値から予め定
める圧力だけさらに下回るときには、直ちに警報を発生
するような方式を使用してもよいことは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、都市ガス
ガバナの２次側の圧力変動を予め定める時間だけ過去に
検出されている２次側圧力との差として検出し、都市ガ
ス使用量の時間的変化パターンを考慮して迅速に異常を
検出することができる。異常の検出は都市ガスガバナの
過去の動作について求められて記憶されているデータに
基づいて、統計学的に判断するので、各都市ガスガバナ
の特性に応じて動作異常を検出することができる。また
都市ガスガバナのメインバルブの開度を検出したり、開
度と２次圧との関係を求めたりする必要はないので、既
に設置されて使用中の都市ガスガバナの異常も容易に検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を実現するための構成を示す
ブロック図である。

【図２】レイノルド式ガスガバナの構成を示す図であ
る。

【図３】図１図示の実施例の動作を示すフローチャート
である。

【図４】図１図示の実施例におけるメモリのストア内容
を示す図である。

【図５】図１図示の実施例における２次圧の圧力差の出
現頻度を示すヒストグラムである。

【図６】圧力差の理論的分布を示すグラフである。

【図７】圧力差によって異常と判断されるデータを示す
グラフである。

【図８】故障想定実験における２次圧の変化特性を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 監視装置 ２ ガスガバナ ４ 親局 ６ １次側管路 ７ ２次側管路 ８ メインバルブ １００ 処理回路 １０２ 二次圧力検出器 １０４ プログラムメモリ １０５ データメモリ １０８ 入力装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 都市ガスガバナの２次圧を予め定める時
   間毎に検出して記憶し、 対応する時間帯について予め定める時間だけ過去に検出
   されて記憶されている２次圧と比較し、 検出された２次圧と記憶されている２次圧との差を求
   め、 差の値の出現頻度が統計学上の正常な範囲を出たら異常
   と判断することを特徴とする都市ガスガバナの異常検出
   方法。