JPH07190879A - Estimation method of leak point of gaseous substance - Google Patents

Estimation method of leak point of gaseous substance

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JPH07190879A
JPH07190879A JP5330393A JP33039393A JPH07190879A JP H07190879 A JPH07190879 A JP H07190879A JP 5330393 A JP5330393 A JP 5330393A JP 33039393 A JP33039393 A JP 33039393A JP H07190879 A JPH07190879 A JP H07190879A
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wind direction
leak
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Akira Hosonuma
明 細沼
Toshihiro Okuma
俊宏 大熊
Saburo Takahashi
三郎 高橋
Masahiko Tsuchiya
雅彦 土屋
Itsupeita Kishiguchi
一平太 岸口
Yoshio Kawauchi
陽志生 川内
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Toyo Engineering Corp
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Toyo Engineering Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce an estimation error when wind is weak or when many obstacles exist by a method wherein lattice points inside a plant yard are supposed to be individual gas leak points, points are given to the supposed points whose estimated value by a case study exceeds an actually measured value and a supposed leak point whose point is maximum is regarded as the center of an estimated leak source. CONSTITUTION:For example, a plant yard 81 which handles a flammable gas is selected as an object, sampling modules 82 from M1 to M12 are arranged, and sensor modules 83 are connected respectively to them. The gas which has been gathered by the modules 82 is sucked by a pump, its concentration is measured by the sensor modules 83, and a measured value is sent to a processing device 86 together with data by an anemometer 84. When a gas leak is generated, its generation source is estimated by using a field method. That is to say, a supposed leak point and a wind direction are set, a list on gathered data is made, a gathered data set is selected, a leak amount is estimated roughly, and a threshold value is found. The instruction value, of the modules 82, which exceeds the threshold value is computed, points are given to the value which exceeds an actually measured value, and the supposed leak point whose point is largest is regarded as the center of an estimated leak.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、可燃性物質または有害
物質を取扱うプラントにおいて、プラントの設備から漏
洩した気体、浮遊物質、エアロゾル等の広義の気体状物
質を検知するシステムに関し、特に漏洩地点推定方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for handling gaseous substances in a broad sense such as gas, suspended substances and aerosols leaked from plant equipment in a plant handling combustible substances or harmful substances, and particularly to a leak point. Regarding the estimation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のガスセンサ群とデータ処理装置を
用いた気体状物質の漏洩地点、漏洩量追跡方法として、
例えば(1)特開平1−140039号(新コスモス電
機(株))、(2)特開平2−47527号(日揮
(株))、(3)特願平4−041486号(三井東圧
化学(株))および(4)特願平4−262084号
(本発明者ら)などがある。
2. Description of the Related Art As a method of tracing a leakage point and a leakage amount of a gaseous substance using a conventional gas sensor group and a data processing device,
For example, (1) JP-A-1-140039 (New Cosmos Electric Co., Ltd.), (2) JP-A-2-47527 (JGC Corporation), (3) Japanese Patent Application No. 4-041486 (Mitsui Toatsu Kagaku). Co., Ltd. and (4) Japanese Patent Application No. 4-262084 (the inventors).

【0003】この内、(1)および(2)は一点式ガス
センサのプラント内離散配置により漏洩源を追跡するも
のであり、(1)は3個の一点式ガスセンサの同時検知
条件を基礎とし、(2)は1個のガスセンサ検知から過
去の風向変動データを利用して追跡する方法を提案して
いる。一方、(3)および(4)は、複数の空気サンプ
ラーを持つサンプリングモジュールを用いて収集された
大気中の漏洩物質の濃度値と風向風速データをデータ処
理装置にて実時間的に解析して気体状物質の漏洩を発見
し、漏洩位置を推定する方法である。すなわち、サンプ
リングモジュールを用いることにより、空間的な検知漏
れを防ぎ、同時に空間的な誤差を吸収している。特に
(4)では、センサモジュールの濃度測定値および風向
・風速測定値に相当大きな誤差を持ち、かつ漏洩時の大
気安定度が測定できないような条件においても、信頼度
の高い位置および量の推定(以下、位置量と略称する)
を行うシステムを提案している。
Among these, (1) and (2) are for tracing a leakage source by a discrete arrangement of one-point type gas sensors in a plant, and (1) is based on simultaneous detection conditions of three one-point type gas sensors, (2) proposes a method of tracking by using past wind direction variation data from the detection of one gas sensor. On the other hand, in (3) and (4), the concentration value of the leaked substance in the atmosphere and the wind direction and wind speed data collected by using the sampling module having a plurality of air samplers are analyzed in real time by the data processing device. It is a method of discovering the leakage of gaseous substances and estimating the leakage position. That is, by using the sampling module, spatial detection omission is prevented and at the same time spatial error is absorbed. Especially in (4), the position and quantity can be estimated with high reliability even under the condition that the measured concentration value and the measured wind direction and speed of the sensor module have a considerably large error and the atmospheric stability at the time of leakage cannot be measured. (Hereinafter, abbreviated as position quantity)
We propose a system to do.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記(3)および
(4)の発明のように拡散方程式を用いて位置量推定を
行う場合、拡散方程式が有効な条件と現実に漏洩した気
体状物質の拡散条件との相違が問題となる。たとえば、
ある程度以上の風速と開かれた拡散空間とを前提とした
関係式は、極端に風速が小さい場合や障害物が多数存在
する場合に適用が困難な事態も生じる。特に障害物が多
数存在する場合は、拡散が妨げられることと局所的な風
向分布が複雑になるという二重の障害が伴う。またプラ
ントによっては、ガス漏洩が起こり得る場所は、通常防
爆対象エリアであって、通常の風向風速計を設置するの
が困難であり、従って全くプラントヤード内の風向情報
を入手できない事態も起こり得る。
When the position quantity is estimated by using the diffusion equation as in the inventions of (3) and (4), the diffusion equation is effective and the leakage of the gaseous substance actually occurs. The difference from the condition becomes a problem. For example,
The relational expression based on the wind speed above a certain level and the open diffusion space may be difficult to apply when the wind speed is extremely low or there are many obstacles. In particular, when there are many obstacles, there are double obstacles that hinder the diffusion and complicate the local wind direction distribution. Also, depending on the plant, the place where gas leakage may occur is usually the explosion-proof area, and it is difficult to install a normal wind direction and anemometer.Therefore, it may happen that the wind direction information in the plant yard cannot be obtained at all. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】風向が分からない場合に
おいても、気体状物質の漏洩量と風速が分かっていて、
サンプリングモジュールの指示値が設定したしきい値以
上に大きくなるということは、漏洩源がそのサンプリン
グモジュールからある限られた距離の範囲内に存在する
ことを意味する。例えば[図1]において、領域11
は、wm/sの風が吹いていて、その内部の任意の点から
Qm3/hrの漏洩があったときに、サンプリングモジュー
ル12に接続されたセンサモジュール13の指示値を設
定したしきい値以上にさせる風向が少なくとも一つ存在
するような範囲を表す。つまり領域11内の点AからQ
3/hrの漏洩があって、風向がθの時にはセンサモジュ
ール13の指示値は設定したしきい値Sppmを上回る
が、領域11外の点BからQm3/hrの漏洩があった場
合、どのような風向においても、センサモジュール12
の指示値は設定したしきい値Sppmを上回ることはな
い。この時に、点Bよりも点Aの方が漏洩源候補として
の可能性は強いと考えられ、この推論を利用したフィー
ルド法を用いることにより、風向情報が全く入手できな
い場合もしくは正確な風向情報を知り得ない場合におい
ても漏洩源を推定することができる。
[Means for Solving the Problems] Even when the wind direction is unknown, the leakage amount of the gaseous substance and the wind speed are known,
If the indicated value of the sampling module becomes larger than the set threshold value, it means that the leakage source exists within a limited distance from the sampling module. For example, in FIG. 1, the area 11
Is a threshold value that sets the indicated value of the sensor module 13 connected to the sampling module 12 when a wind of wm / s is blowing and there is a leakage of Qm 3 / hr from any point inside. It represents a range in which there is at least one wind direction. That is, points A to Q in area 11
When there is a leak of m 3 / hr and the wind direction is θ, the indicated value of the sensor module 13 exceeds the set threshold value Sppm, but when there is a leak of Qm 3 / hr from the point B outside the area 11, In any wind direction, the sensor module 12
Does not exceed the set threshold value Sppm. At this time, it is considered that the point A is more likely to be a leakage source candidate than the point B. By using the field method utilizing this inference, when the wind direction information cannot be obtained at all or accurate wind direction information is obtained. It is possible to estimate the source of leakage even when it is unknown.

【0006】フィールド法は以下の手順で行う。[図
2]は手順の流れを示す図である。 「手順1」[図3]に示すようなプラントヤード内にお
いて、垂直方向についてほぼ中心になるような水平平面
31を取り出し、[図4]に示すように等間隔のメッシ
ュで区分して、その格子点の一つ一つを仮想漏洩点とし
て設定する。設定された各仮想漏洩点にはそれぞれポイ
ントが与えられるがこれを全て零にしておく。 「手順2」[図5]に示すように、プラントヤード内の
風向を、全方位に均等分割して設定する。風向51は設
定風向の例である。あるいは風向計の情報に±θ度の精
度が期待できる場合には、[図6]に示すように、風向
計の指示値61を中心として、その期待できる範囲62
を均等分割する。風向63は設定風向の例である。 「手順3」風速測定装置から得られる風速データw(m
/s)と、各センサモジュールで検出された気体状物質
の濃度データCi(ppm、iはセンサ番号)とを定め
られた時間分収録して平均した組み合わせを収集データ
セットとして保存する。時間が経過して新たに平均計算
が為されるごとにこれを繰り返し、[図7]に示すよう
な、多くの収集データセットのリスト(S)を作成す
る。 「手順4」「手順3」で作成したリスト([図7])の
中から、収集データセットの一つ(Si)選定する。 「手順5」「手順4」で選定した収集データセットにつ
いて、[数1]を用いて、気体状物質の漏洩量を計算す
る。
The field method is performed in the following procedure. [FIG. 2] is a diagram showing a flow of the procedure. In a plant yard as shown in "Procedure 1" [Fig. 3], a horizontal plane 31 that is substantially centered in the vertical direction is taken out, and is divided by evenly spaced meshes as shown in [Fig. 4]. Each grid point is set as a virtual leak point. A point is given to each set virtual leak point, but all of them are set to zero. As shown in “Procedure 2” [FIG. 5], the wind direction in the plant yard is set by equally dividing it into all directions. The wind direction 51 is an example of the set wind direction. Alternatively, when the accuracy of ± θ degrees can be expected in the information of the wind vane, as shown in FIG.
Is evenly divided. The wind direction 63 is an example of the set wind direction. "Procedure 3" Wind speed data w (m
/ S) and the concentration data Ci (ppm, i is the sensor number) of the gaseous substance detected by each sensor module are recorded for a predetermined time and averaged, and a combination is stored as a collection data set. This is repeated each time new averaging is performed over time, and a list (S) of many collected data sets is created as shown in FIG. One of the collected data sets (Si) is selected from the list ([FIG. 7]) created in “Procedure 4” and “Procedure 3”. With respect to the collected data sets selected in “Procedure 5” and “Procedure 4”, the leakage amount of the gaseous substance is calculated using [Equation 1].

【0007】[0007]

【数1】 Q=(wVCave/L)*10-6 [数1]において、Vは高さ方向の範囲を適当に決定し
て求めたプラントヤードの容積(m3)で、例えば[図
3]の場合は、プラント幅32:Wとプラント奥行き3
3:Dとプラント高さ34:Hとの積で計算される。C
aveは全サンプリングモジュールのセンサ指示値の平均
(ppm)なので、[式2]で計算される。
[Equation 1] Q = (wVCave / L) * 10 -6 In [Equation 1], V is the volume (m3) of the plant yard obtained by appropriately determining the range in the height direction, for example, [Fig. 3]. In case of, plant width 32: W and plant depth 3
Calculated as the product of 3: D and plant height 34: H. C
Since ave is the average (ppm) of the sensor readings of all sampling modules, it is calculated by [Equation 2].

【0008】[0008]

【数2】 Cave=(C1+……+Cn)/n
n:センサ個数 Lはプラントヤードの内部の一点から漏洩したガスが、
プラントヤード外に到達するまでに移動する平均距離
(m)で、複数の決定方法が考えられるが、平面的なプ
ラントで風向を水平方向と仮定すると、[式3]で計算
される。
[Equation 2] Cave = (C1 + ... + Cn) / n
n: number of sensors L is the gas leaked from one point inside the plant yard
A plurality of determination methods can be considered for the average distance (m) that travels until reaching the outside of the plant yard, but if the wind direction is horizontal in a planar plant, it is calculated by [Equation 3].

【0009】[0009]

【数3】 L=(W×D/π)1/2 「手順6」 「手順4」で選定した収集データセットについて、サン
プリングモジュールのセンサ指示値の内、最大のものを
探し、それに設定した割合ρを掛けた濃度値をしきい値
として計算する。 「手順7」「手順2」で設定した風向から一つ(di)
を選定する。 「手順8」 「手順1」で設定した仮想漏洩点から一つ(Pi)を選
定する。「手順9」 「手順6」で計算したしきい値を超えるセンサ指示値を
示すサンプリングモジュールを一つ(Mi)選定する。 「手順10」「手順7」で選定した風向に、「手順4」
で選定した収集データセットに含まれる風速の風が吹い
ているときに、「手順8」で選定した仮想漏洩点から、
「手順5」で計算した量の漏洩が発生した場合に、「手
順9」で選定したモジュールのセンサが示すべき値Ces
tを、ガス拡散式を用いて計算する。 「手順11」「手順10」で計算されたモジュールセン
サ指示値Cestを、「手順4」で選定した収集データセ
ット中にある、「手順9」で選定したモジュールの実測
されたセンサ指示値Ciと比較し、CestがCiより大き
い場合に、「手順8」で選定された仮想漏洩点のポイン
トに1を加える。 「手順12」「手順6」で計算されたしきい値を超える
センサ指示値を示すサンプリングモジュールの内、まだ
選定されていないものが存在すれば、「手順9」に戻
る。そして最後の(Mi)に到達する。 「手順13」「手順1」で設定された仮想漏洩点の内、
まだ選定されていないものが存在すれば、「手順8」に
戻る。そして最後の(Pi)に到達する。 「手順14」「手順2」で設定された風向の内、まだ選
定されていないものが存在すれば、「手順7」に戻る。
そして最後の(di)に到達する。 「手順15」「手順3」で設定された収集データセット
の内、まだ選定されていないものが存在すれば、「手順
4」に戻る。そして最後の(Si)に到達する。 「手順16」仮想漏洩点の内、最大のポイントを持つ点
か、もしくは最大のポイントを持つ点群の重心点かを中
心とする一定範囲を、気体状物質の漏洩源と予想する。
[Formula 3] L = (W × D / π) 1/2 “Procedure 6” For the collected data set selected in “Procedure 4”, the maximum sensor reading value of the sampling module was searched for and set to it. The density value multiplied by the ratio ρ is calculated as a threshold value. One from the wind direction set in "Procedure 7" and "Procedure 2" (di)
Is selected. “Procedure 8” One (Pi) is selected from the virtual leak points set in “Procedure 1”. “Procedure 9” One sampling module (Mi) showing a sensor indication value exceeding the threshold value calculated in “Procedure 6” is selected. "Procedure 4" for the wind direction selected in "Procedure 10" and "Procedure 7"
From the virtual leak point selected in “Procedure 8” when the wind at the wind speed included in the collected data set selected in
The value Ces that the sensor of the module selected in "Procedure 9" should show when the amount of leakage calculated in "Procedure 5" occurs.
Calculate t using the gas diffusion equation. The module sensor indication value Cest calculated in “procedure 11” and “procedure 10” is used as the measured sensor indication value Ci of the module selected in “procedure 9” in the collected data set selected in “procedure 4”. In comparison, when Cest is larger than Ci, 1 is added to the virtual leak point selected in "procedure 8". If any of the sampling modules showing the sensor indication value exceeding the threshold value calculated in “procedure 12” and “procedure 6” are not yet selected, the procedure returns to “procedure 9”. Then, the last (Mi) is reached. Of the virtual leak points set in “Procedure 13” and “Procedure 1”,
If there is any item that has not been selected, the procedure returns to "Procedure 8". Then, the last (Pi) is reached. If there is an unselected wind direction among the wind directions set in "procedure 14" and "procedure 2", the procedure returns to "procedure 7".
Then, the last (di) is reached. If any of the collected data sets set in “Procedure 15” and “Procedure 3” is not yet selected, the procedure returns to “Procedure 4”. Then, the last (Si) is reached. “Procedure 16” Among the virtual leak points, a certain range around the point having the maximum point or the center of gravity of the point group having the maximum point is expected to be the leak source of the gaseous substance.

【0010】[0010]

【作用】フィールド法では、上記「手順11」に見られ
るように、選定した条件でのセンサ指示値が実測値より
大きい場合に、仮想点にポイントが与えられる。すなわ
ち、このポイントの意義は、上記「手順6」のしきい値
を上回るような大きい指示値を示すセンサのサンプリン
グモジュールに対して、仮想漏洩点が充分に近いという
点にある。従ってフィールド法で推定される漏洩源は必
然的に高い指示値を示すサンプリングモジュールの周辺
に位置するので、特に弱風時において、ガス拡散式に従
った推定結果が高指示のサンプリングモジュールから遠
く離れた場所になるケースを著しく減少させる効果があ
る。
In the field method, as seen in the above-mentioned "Procedure 11", points are given to virtual points when the sensor indication value under the selected condition is larger than the actual measurement value. That is, the significance of this point is that the virtual leak point is sufficiently close to the sampling module of the sensor that shows a large indication value that exceeds the threshold value of the “procedure 6”. Therefore, since the leakage source estimated by the field method is inevitably located around the sampling module showing a high indication value, the estimation result according to the gas diffusion formula is far from the sampling module showing a high indication, especially when the wind is weak. It has the effect of significantly reducing the number of cases where it becomes an open place.

【0011】[0011]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。本発明は以下に述べる実施例に限定されな
い。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the examples described below.

【0012】本実施例では、可燃性ガスを取り扱うプラ
ントの一区画の、[図8]に示すような、80m×80
mのプラントヤード81を対象とする。プラントヤード
81内には、M1からM12までの合計12本のサンプ
リングモジュール82が配置され、それぞれセンサモジ
ュール83に接続されている。高さ方向の範囲は5mと
し、サンプリングモジュール82は地上2.5mの高さ
に設置されている。サンプリングモジュール82で収集
されたガスは、ポンプにより吸引されセンサモジュール
83で濃度を測定される。センサモジュール83で測定
された信号は、風向風速計84で測定された信号と共
に、通信ケーブル85を介して、制御室内のデータ処理
装置86に伝送される。
In this embodiment, 80 m × 80 as shown in FIG. 8 of one section of a plant that handles combustible gas.
The plant yard 81 of m is targeted. In the plant yard 81, a total of 12 sampling modules 82 from M1 to M12 are arranged and connected to the sensor modules 83, respectively. The range in the height direction is 5 m, and the sampling module 82 is installed at a height of 2.5 m above the ground. The gas collected by the sampling module 82 is sucked by the pump and its concentration is measured by the sensor module 83. The signal measured by the sensor module 83 is transmitted to the data processing device 86 in the control room via the communication cable 85 together with the signal measured by the anemometer 84.

【0013】これらのシステムにより、常時12本のモ
ジュールのセンサ指示値と風向風速情報が収集されてお
り、実際にガスが漏洩した場合には、例えば、[図9]
に示すような状態になる。
With these systems, the sensor indication values and the wind direction and wind speed information of 12 modules are constantly collected, and when gas actually leaks, for example, [Fig. 9].
The state becomes as shown in.

【0014】この後、手順に従って、以下のように漏洩
の発生源を推定する。
After that, the source of leakage is estimated as follows in accordance with the procedure.

【0015】「手順1」に従って、プラントヤード81
の内部に仮想漏洩点87を設定する。
In accordance with "Procedure 1", the plant yard 81
A virtual leak point 87 is set inside the.

【0016】「手順2」に従って、[図5]に示すよう
な全周の風向を設定する。
According to "Procedure 2", the wind direction around the entire circumference is set as shown in FIG.

【0017】「手順3」に従って、[図9]で得られる
ような風速データと、センサ指示値データを集めて、
[図10]に示すような収集データセットを作成する。
According to "Procedure 3", the wind speed data and the sensor indication value data as shown in FIG. 9 are collected,
A collection data set as shown in FIG. 10 is created.

【0018】「手順4」に従って、収集データセットを
一つ選定する。[図9]および[図10]で図示した収
集データセット101を選定した場合を例にとる。
According to "Procedure 4", one collection data set is selected. The case where the collection data set 101 illustrated in FIGS. 9 and 10 is selected is taken as an example.

【0019】「手順5」に従って、ガスの漏洩量を計算
する。80m×80mのプラントヤードであるから、
[数3]により、 L=(80x80/3.1416)1/2=45.14m と計算される。また高さ方向が5mなので、 V= 80x80x5 = 32000 m3 収集データセット101より、w=1.21m/s、Cave=4.
01ppm([式2]による計算結果)なので、[数1]に
より、漏洩量は Q=(1.21x32000x4.01/45.14)x10-6=3.44m3/s =12.4m3/hr と計算される。
In accordance with "Procedure 5", the amount of gas leakage is calculated. Because it is an 80m x 80m plant yard,
From [Equation 3], L = (80x80 / 3.1416) 1/2 = 45.14 m is calculated. Also since the height direction 5m, V = 80x80x5 = 32000 from m 3 collected data sets 101, w = 1.21m / s, Cave = 4.
Since it is 01ppm (calculation result by [Equation 2]), the leakage amount is calculated by [Equation 1] as Q = (1.21x32000x4.01 / 45.14) x10 -6 = 3.44m 3 / s = 12.4m 3 / hr .

【0020】「手順6」に従って、収集データセット1
01の中から、最大の指示値14.43ppm(M7)を指定
し、しきい値を決める。割合ρを0.5とすると、しきい
値は7.22ppmとなる。
Collected data set 1 according to "Procedure 6"
From 01, specify the maximum indicated value of 14.43 ppm (M7) and determine the threshold value. If the ratio ρ is 0.5, the threshold value is 7.22 ppm.

【0021】「手順7」に従って、図5の中から風向を
選択する。ここでは、[図11]の風向111が選択さ
れたとする。
In accordance with "Procedure 7", the wind direction is selected from the one shown in FIG. Here, it is assumed that the wind direction 111 of [FIG. 11] is selected.

【0022】「手順8」に従って、仮想漏洩点87の内
の一つを選択する。ここでは、[図11]の点112が
選択されたとする。
According to "Procedure 8", one of the virtual leak points 87 is selected. Here, it is assumed that the point 112 in FIG. 11 is selected.

【0023】「手順9」に従って、収集データセット1
01に関して、しきい値7.22ppmを上回るモジュールM
4、M5、M7を選定する([図11]のモジュール1
13、114、115)。
Collected data set 1 according to "Procedure 9"
For 01, module M exceeding the threshold of 7.22ppm
4, M5, M7 are selected (Module 1 of [Fig. 11]
13, 114, 115).

【0024】「手順10」に従って、モジュール11
3、114、115のセンサ指示値を計算する。利用す
るガス拡散式は、すでにSutton, Crammer, Pasquill,
坂上などによって報告されている関係式を用いてもよい
が、ここではガウスモデルを元に発明者らが実証結果を
もとに修正を加えて導出したαモデルを用いる。通常の
ガウスモデルでは、高さz0(m)の点源から連続的に
Q(m3 /hr)で放出されるガスが風速w(m/s)
の風により拡散するとき、風向軸をX軸(風下を正)、
漏洩点をXY平面の原点とした空間直角座標点(X,
Y,Z)のガス濃度C(m3 /m3 )は[数4]で表さ
れる。
In accordance with "procedure 10", the module 11
Calculate the sensor readings of 3, 114, 115. The gas diffusion formula used is already Sutton, Crammer, Pasquill,
The relational expression reported by Sakagami et al. May be used, but here, the α model derived by the inventors based on the proof result based on the Gaussian model is used. In the normal Gaussian model, the gas continuously discharged from the point source with height z 0 (m) at Q (m 3 / hr) is the wind speed w (m / s).
When diffused by the wind, the wind direction axis is the X axis (downward is positive),
A space rectangular coordinate point (X, with the leak point as the origin of the XY plane)
The gas concentration C (m 3 / m 3 ) of Y, Z) is represented by [Equation 4].

【0025】[0025]

【数4】 この式の[Equation 4] Of this formula

【0026】[0026]

【外1】 [Outer 1]

【0027】[0027]

【外2】 はそれぞれY方向、Z方向への濃度分布の標準偏差であ
り、一般には、大気安定度と風下距離xとの関数である
が、αモデルでは、風向変動標準偏差
[Outside 2] Are the standard deviations of the concentration distributions in the Y and Z directions, respectively, which are generally a function of the atmospheric stability and the leeward distance x.

【0028】[0028]

【外3】 を用いて、[数5]のように表される。[Outside 3] It is expressed by using [Equation 5].

【0029】[0029]

【数5】 ここにα1,α2,β1,β2は実験的に確立された定数で
ある。ここで、
[Equation 5] Here α 1 , α 2 , β 1 , and β 2 are experimentally established constants. here,

【0030】[0030]

【外4】 を入手する方法が問題となるが、大気安定度の測定を目
的としているので、プラントヤードの防爆エリアから少
し離れた位置にある風向風速計を用いても良い。αモデ
ルを用いて、モジュール113、114、115のセン
サ指示値を計算すると、[図11]のセンサ指示値11
6、117、118のようになる。
[Outside 4] However, since the purpose is to measure atmospheric stability, an anemometer that is located slightly away from the explosion-proof area of the plant yard may be used. When the sensor indication values of the modules 113, 114, and 115 are calculated using the α model, the sensor indication value 11 of FIG.
6, 117, 118.

【0031】「手順11」に従って、M4のセンサ指示
値の計算値と実測値を比較する。[図11]より計算値
は0.00ppm、[図9]より実測値は7.26ppmなので、点1
12のポイントは増えない。
According to "Procedure 11", the calculated value of the sensor indication value of M4 and the measured value are compared. The calculated value is 0.00ppm from [Fig. 11] and the measured value is 7.26ppm from [Fig. 9].
12 points will not increase.

【0032】「手順12」に従って、M5、M7につい
ても「手順11」の比較が行われる。[図11]より計
算値は、それぞれ36.2ppm、17.8ppm、[図9]より実測
値は、それぞれ11.84ppm、14.43ppmで、両者とも計算値
の方が大きいので、点112のポイントは2点増える。
According to the “procedure 12”, the comparison of the “procedure 11” is performed for M5 and M7. The calculated values from [Fig. 11] are 36.2 ppm and 17.8 ppm, respectively, and the measured values from [Fig. 9] are 11.84 ppm and 14.43 ppm, respectively. Both of them have larger calculated values, so the point 112 has two points. Increase.

【0033】「手順13」に従って、他の仮想漏洩点8
7についても同様の操作を行い、それぞれの仮想漏洩点
87のポイント増が、[図12]のように求められる。
According to "procedure 13", another virtual leak point 8
The same operation is performed for 7 as well, and the point increase of each virtual leak point 87 is obtained as shown in FIG.

【0034】「手順14」に従って、他の[図5]の風
向についても同様の操作を行い、それぞれの仮想漏洩点
87のポイント増が、[図13]のように求められる。
In accordance with "Procedure 14", the same operation is performed for the wind directions of other [Fig. 5], and the point increase of each virtual leak point 87 is obtained as shown in [Fig. 13].

【0035】「手順15」に従って、他の[図10]の
収集データセットについても同様の操作を行い、最終的
な仮想漏洩点のポイントが、[図14]のように求めら
れる。
In accordance with "Procedure 15", the same operation is performed for the other collected data sets of [Fig. 10], and the final virtual leak point is obtained as shown in [Fig. 14].

【0036】「手順16」に従って、[図14]で最も
ポイントの高い点141を中心とする領域142を漏洩
源として予想する。
According to "Procedure 16", a region 142 centered on the point 141 having the highest point in FIG. 14 is predicted as a leakage source.

【0037】[0037]

【発明の効果】プラント内に複数配置した多点サンプリ
ングモジュール式のガスセンサと風向風速測定装置を用
いて気体状物質の漏洩源の位置と量を推定するシステム
は、位置量追跡の手段として拡散方程式を最適化する手
法を用いた場合、弱風時や障害物の多い時に誤差が大き
くなる傾向がある上、風向情報が入手できない場合はシ
ステムの構成すら不可能である。
EFFECT OF THE INVENTION A system for estimating the position and amount of a leakage source of a gaseous substance by using a gas sensor of a multipoint sampling module type arranged in a plant and a wind direction and wind speed measuring device is a diffusion equation as a means for tracking a position amount. When the method of optimizing is used, the error tends to increase when the wind is weak or there are many obstacles, and even if the wind direction information is not available, it is impossible to configure the system.

【0038】本発明では、以上のような問題を克服する
ため、プラントヤード内を等間隔のメッシュで区分し
て、その格子点の一つ一つをガス漏洩点と仮定し、プラ
ントヤード内の全方向もしくは信頼度の高い風向範囲に
渡って数多くの風向ケーススタディーを行って、拡散式
によって予想した気体状物質の濃度値が、実測された気
体状物質の濃度値を上回るようなケースが最大になる点
を選んでゆくことにより、同種のガス漏洩源推定システ
ムの、推定誤差が大きくなる確率を著しく減少させる効
果がある。
In the present invention, in order to overcome the above problems, the inside of the plant yard is divided into meshes at equal intervals, and each of the lattice points is assumed to be a gas leak point. In many cases, a large number of wind direction case studies have been conducted over all directions or a highly reliable wind direction range, and the concentration value of the gaseous substance predicted by the diffusion formula exceeds the actually measured concentration value of the gaseous substance. By selecting the point, the effect of significantly increasing the estimation error of the same gas leak source estimation system is significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】風速と漏洩量が分かっている場合に、サンプリ
ングモジュールのセンサ指示値に対して、漏洩源が存在
する可能性のある範囲を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a range in which a leakage source may exist with respect to a sensor instruction value of a sampling module when a wind speed and a leakage amount are known.

【図2】フィールド法の流れを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a flow of a field method.

【図3】プラントを、直方体に模擬する図である。FIG. 3 is a diagram simulating a plant into a rectangular parallelepiped.

【図4】仮想漏洩点の設定を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing setting of a virtual leak point.

【図5】風向情報が全く信用できない場合の、風向設定
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a wind direction setting when the wind direction information is completely untrustworthy.

【図6】風向情報が一部信用できる場合の、風向設定を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a wind direction setting when a part of the wind direction information can be trusted.

【図7】収集データセットのリストを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a list of collected data sets.

【図8】実施例に用いる本発明の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of the present invention used in an embodiment.

【図9】収集データセット一つ分を構成する要素の示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing elements constituting one collection data set.

【図10】[図7]に同じ。ただし、実施例の中で用
い、具体的な数値を利用している。
FIG. 10 Same as [FIG. 7]. However, specific numerical values are used in the examples.

【図11】フィールド法の実施例において、ポイント計
算の対象となるサンプリングモジュールの選択を示し、
同時に、選定された各条件からセンサモジュール指示値
を計算することを示す図である。
FIG. 11 shows selection of a sampling module for point calculation in the field method embodiment,
It is a figure which shows calculating a sensor module instruction value from each selected condition simultaneously.

【図12】フィールド法の実施例において、選定された
一つの収集データセット、および選定された一つの風向
における、各仮想漏洩点のポイント増を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a point increase of each virtual leak point in one selected collection data set and one selected wind direction in an example of the field method.

【図13】フィールド法の実施例において、選定された
一つの収集データセットにおける、各仮想漏洩点のポイ
ント増を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a point increase of each virtual leak point in one selected collected data set in the example of the field method.

【図14】フィールド法の実施例において、各仮想漏洩
点のポイント合計を示し、同時に最終的な漏洩源推定結
果を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a total point of each virtual leak point and at the same time a final leak source estimation result in the embodiment of the field method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M1 〜M12 モジュール 11 漏洩源存在可能範囲 12 サンプリングモジュール 13 センサモジュール 14 特定風向 31 仮想漏洩点を設定するためにプラントヤードか
ら取り出す水平断面 32 プラント幅 33 プラント奥行き 34 プラント高さ 51 風向選定の例 61 測定された風向 62 信用できる風向の範囲 63 風向選定の例 81 プラントヤード 82 サンプリングモジュール 83 センサモジュール 84 風向風速計 85 通信ケーブル 86 データ処理装置 87 仮想漏洩点の例 101 収集データセットの例 111 風向選定の例 141 ポイントの最も高い仮想漏洩点 142 推定された漏洩源
M1 to M12 module 11 Leakage source existence range 12 Sampling module 13 Sensor module 14 Specific wind direction 31 Horizontal section taken from the plant yard to set a virtual leak point 32 Plant width 33 Plant depth 34 Plant height 51 Example of wind direction selection 61 Measured wind direction 62 Range of reliable wind direction 63 Wind direction selection example 81 Plant yard 82 Sampling module 83 Sensor module 84 Wind direction anemometer 85 Communication cable 86 Data processing device 87 Virtual leak point example 101 Collected data set example 111 Wind direction selection Example 141 Highest virtual leak point of 141 points 142 Estimated leak source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 三郎 大阪府高石市高砂1丁目6番地 三井東圧 化学株式会社内 (72)発明者 土屋 雅彦 千葉県習志野市茜浜2−8−1 東洋エン ジニアリング株式会社内 (72)発明者 岸口 一平太 千葉県習志野市茜浜2−8−1 東洋エン ジニアリング株式会社内 (72)発明者 川内 陽志生 千葉県習志野市茜浜2−8−1 東洋エン ジニアリング株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Saburo Takahashi 1-6 Takasago, Takaishi, Osaka Prefecture Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Masahiko Tsuchiya 2-8-1, Akanehama, Narashino, Chiba Toyo Engineering Ring Co., Ltd. (72) Inventor Ippanta Kishiguchi 2-8-1 Akanehama, Narashino-shi, Chiba Toyo Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Yoshio Kawauchi 2-8-1 Akanehama, Narashino, Chiba Toyo Inside Engineering Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可燃性物質または有害物質を取り扱うプ
ラント内の設備から気体状物質が漏洩した際に、プラン
ト内に配置された複数のサンプリングモジュールと、漏
洩物質の濃度を検出するセンサを内蔵したセンサモジュ
ールと、局所的風向および局所的風速を実時間的に測定
する風向・風速測定装置と、風向・風速測定装置から得
られる風向および風速のデータと、各サンプリングモジ
ュールで収集され、センサモジュールで検出された、大
気中の漏洩気体状物質の濃度値とを実時間的に解析する
データ処理装置とにより構成されたシステムとにより、
風向の情報が入手不可能ないしは低信頼度であるような
条件で、フィールド法を用いることを特徴とする気体状
物質の漏洩地点推定方法。
1. When a gaseous substance leaks from equipment in a plant that handles combustible substances or harmful substances, a plurality of sampling modules arranged in the plant and a sensor for detecting the concentration of the leaked substance are built-in. The sensor module, the wind direction and wind speed measurement device that measures the local wind direction and local wind speed in real time, the wind direction and wind speed data obtained from the wind direction and wind speed measurement device, and the data collected by each sampling module are collected by the sensor module. With the system configured by the data processing device that analyzes the detected concentration value of the leaking gaseous substance in the atmosphere in real time,
A method for estimating leakage points of gaseous substances, characterized by using the field method under the condition that wind direction information is not available or has low reliability.
【請求項2】 フィールド法が、プラントヤード内を等
間隔のメッシュで区分してそれらの格子点を個々のガス
漏洩点と仮定し、プラントヤード内の全方向もしくは信
頼度の高い風向範囲の複数の風向ケーススタディーによ
り、拡散式によって予想した気体状物質の濃度値が実測
された気体状物質の濃度値を上回る格子点にポイントを
与え最大のポイントを持つ仮想漏洩点を推定漏洩源の中
心とするものであることを特徴とする請求項1記載の気
体状物質の漏洩地点推定方法。
2. The field method divides the inside of a plant yard into meshes at equal intervals, and assumes those lattice points as individual gas leak points, and selects a plurality of omnidirectional or highly reliable wind direction ranges within the plant yard. According to the wind direction case study, a point is given to the grid point where the concentration value of the gaseous substance predicted by the diffusion formula exceeds the measured concentration value of the gaseous substance, and the virtual leak point with the maximum point is estimated as the center of the leak source. The method for estimating a leakage point of a gaseous substance according to claim 1, wherein
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