JPH0743241A - ガス漏洩監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスフラックスを基本指標とし、これを最大
限に活用可能なガス漏洩監視方法を提供する。 【構成】 ガス検知器とその近傍または同じ場所にある
風速計からの測定データを処理して各ガス検知器のガス
フラックスを算出し、ガスフラックスを監視することに
より、単位時間当たりのガス漏洩量に比例した合理的な
ガス漏洩監視ができる。また、複数のガス検知器及び風
向風速計を用いて風向をも同時に求めればガス検知器の
感度を最大限に生かしたガス漏洩源の早期推定ができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主として可燃性ガス、毒
性ガス、各種油及び有機溶剤の蒸気などのガス漏洩の可
能性がある各種屋外プラントに於て、ガス検知器により
空気中の漏洩ガス濃度を計り、風速計または風向風速計
により風速または風向風速を計り、漏洩ガス濃度ではな
く漏洩の大きさの指標である漏洩ガスのフラックス（漏
洩ガス濃度×風速：単位時間、単位面積当たりに流れて
いる漏洩ガスの量、以下、本明細書ではガスフラックス
と記す。また、風向が計られているときのガスフラック
スは風向きを向きとし、漏洩ガス濃度×風速の値をスカ
ラー量とするベクトル値である。）を監視し、漏洩物質
発生源の発見を容易にするための漏洩監視方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、可燃性ガス、毒性ガス、各種油及
び有機溶剤を用いる各種屋外プラントに設置されるガス
検知器からの漏洩ガスのガス濃度データは風速データと
は独立して取り扱われており、ガス濃度に設定値を設け
てこれを超えたときには風速に関係なく警報を発すると
いう方法が採られていた。即ち、従来はガス検知器のガ
ス濃度データは風速データとは独立して取り扱われてお
り、図４に示すように、風速に関係なくガス濃度の設定
値を設け（直線ｈ）、これを超えたときには警報を発す
るようになっていた。

【０００３】しかしながら、良く知られているガスの拡
散を表す坂上の式からも分かるように漏洩ガスのガス濃
度は風速一定のような場合以外は漏洩ガス量に比例せ
ず、実際には多量のガス漏洩が生じても高い風速により
漏洩ガスを拡散するため、ガス検知器がガス濃度を低く
検知するなど、ガス濃度による警報は実際には常に同じ
尺度を有する警報ではないと云う問題があった。即ち、
図４に示す風速及びガス濃度によるガスフラックスが一
定の双曲線ａの右上側領域にある場合に警報が必要とな
るにも拘らず、直線ｈと曲線ａで囲まれた部分では警報
を発しないことになる。従って、これらの各種漏洩ガス
の漏洩監視を行うべく人間が設備機械の周辺を頻繁に巡
回する必要があり、管理が煩雑になる問題があった。

【０００４】また近年、ガス検知器の感度が向上してい
るが、警報のガス濃度設定値を下げると、遠くのプラン
トの保守作業で発生するガス、塗装時の溶剤の蒸発によ
るガス、タンクから発生する可燃性蒸気なども検知する
など、漏洩ガス発生源の態様を識別できないためにいた
ずらに警報が鳴るなど、高感度ガス検知器を活用できな
いという問題もあった。

【０００５】更に、漏洩ガス発生源位置の推定方法もガ
ス検知器の近傍に風向風速計のない状態での方法であ
り、その発見に時間を要してしまうと云う問題もあっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記したよう
な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その
主な目的は、ガスフラックスを基本指標とし、これを最
大限に活用可能なガス漏洩監視方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的は本発明に
よれば、ガス検知器からのガス濃度データ及び該ガス検
知器の近傍に設置された風速計からの風速データにより
ガスが漏洩していることを検出、判断するガス漏洩監視
方法であって、前記ガス検知器によりガス濃度が測定可
能な範囲にあり、かつ前記風速計により風速が測定可能
な範囲にある場合には、前記ガス濃度データと風速デー
タとを掛け合わせて求められるガスフラックスの値が所
定の閾値を超えたか否かによりガス漏洩を判断すること
を特徴とするガス漏洩監視方法を提供することにより達
成される。特に、前記風速計の測定可能範囲よりも風速
が低い場合には、前記ガス検知器からのガス濃度データ
と前記風速計の測定可能下限の風速データとを掛け合わ
せて求められるガスフラックスの値が所定のガス濃度を
超えたか否かによりガス漏洩を判断し、また前記ガス検
知器の測定可能範囲よりもガス濃度が低い場合には、前
記ガス検知器の測定可能下限のガス濃度と前記風速計か
らの風速データとを掛け合わせて求められるガスフラッ
クスの値が所定の閾値を超えたか否かによりガス漏洩を
判断すると良い。更には、前記風速計が風向をも同時に
計れる風向風速計をなすと共に前記ガス検知器及び前記
風速計が各々複数のガス検知器及び風速計からなり、複
数のガス検知器にてガス濃度が測定可能な範囲にあり、
かつそのガス検知器に対応する風速計にて風速が測定可
能な範囲にあるときに、各ガス検知器及び風速計による
一定時間内のガスフラックスの値の最大値を大きさと
し、かつそのときの風向を向きとするベクトルを更新し
つつ求め、ガス濃度が測定可能な範囲にある各ガス検知
器にて求められたベクトルをそのガス検知器を通るよう
に延長した線を求め、これら各線の交点付近を囲む領域
をガス漏洩源の位置として求めるようにすると尚良い。

【０００８】

【作用】本発明のガス漏洩監視方法に於ては、図１の曲
線ａに示すようなガス濃度データと風速データとがそれ
ぞれ測定可能範囲にある場合にはガス濃度と風速とを掛
け合わせたガスフラックスの値を基に表示、警報を行
う。この曲線ａはガスフラックスが一定の双曲線であ
り、これを閾値（警報設定線）とする。次に示す坂上の
式から風向と大気安定度が一定で単位時間当たりの漏洩
ガス量が一定であれば、ガスフラックスが一定となる。
坂上の式は通常ガス濃度に関して解かれた形になってい
るが変形してガスフラックスを表す形としてある。

【０００９】

【数１】

【００１０】更に、図１に於て、風速が測定可能範囲よ
り低い場合には測定可能下限値ｂの風速にガス濃度を掛
け合わせてガスフラックス（直線ｃで示す）を算出し、
ガス濃度が測定可能範囲より低い場合には測定可能下限
値ｄのガス濃度に風速を掛け合わせてガスフラックス
（直線ｅで示す）を算出する。

【００１１】ここで、図１に於ける記号ｆで示される長
方形領域中にある風速とガス濃度とを有するガスフラッ
クスは直線ｃ上のガスフラックスとして計算される。即
ち、風速が測定可能範囲よりも低い場合にはガス濃度が
所定濃度を超えれば警報設定線を超えることとなり、警
報が発せられる。ここで、この所定濃度は、曲線ａと風
速の測定下限値一定の線ｃとの交点ｓに於けるガス濃度
ｔである。また、同様に記号ｇで示される長方形領域中
にある風速とガス濃度とを有するガスフラックスは直線
ｅ上のガスフラックスとして計算される。このとき、ガ
ス濃度が測定可能範囲よりも低い場合には風速が所定の
閾値を超えれば警報が発せられることとなるが、実際に
は測定可能下限値ｄよりも低いガス濃度での発報は風速
だけが大きいことを示しているに過ぎないことが多く誤
報の可能性が高いので、この範囲の警報の発報は行わな
いことが望ましく、風速に拘らず測定可能下限値ｄより
も低いガス濃度での警報は発しない方が良い。従って、
記号ｆで示される長方形領域、曲線ａ及び直線ｅの右上
方領域に於て警報が発せられる。

【００１２】また、漏洩源の推定に関しても上式から分
かるように、単位時間当たりの漏洩ガス量が一定である
とき、ちょうどガス検知器が漏洩源の風下にあるように
吹いているならば（上式に於てｙ＝０のとき）ガスフラ
ックスが最大となるので、ガスフラックスが最大となる
ような風向きの逆方向が漏洩源の方向を示すこととな
り、漏洩源の発見が容易となる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の第１の実施例を図２に基づい
て詳しく説明する。

【００１４】本発明のガス漏洩監視方法を実現するシス
テム例は図２に示すようにプラント内の各場所に位置す
るＭ個のガス検知器Ｇ（１）〜Ｇ（Ｍ）とＮ個の風速計
Ｂ（１）〜Ｂ（Ｎ）とを有し、データ処理装置３に接続
されたガス濃度データ収集記憶装置１及び風速データ収
集記憶装置２に、ガス濃度データ及び風速データが入力
されるようになっている。また、データ処理装置３に
は、ガスフラックス警報設定値、ガス検知器位置データ
などを入力したり各種操作を行うためのキーボード４、
各ガス検知器Ｇ（１）〜Ｇ（Ｍ）の設置位置を記憶する
ガス検知器位置記憶装置５、ガス検知器の番号、位置、
ガスフラックス、ガス濃度、風速などを記憶するための
外部記憶装置６、ガス漏洩の警報を発するための警報器
７、上記ガス検知器の番号、位置、ガスフラックス、ガ
ス濃度、風速などを表で表示するためのＣＲＴ表示装置
８及びこれらを印字するためのプリンタ９が接続されて
いる。

【００１５】各ガス検知器Ｇ（１）〜Ｇ（Ｍ）に対し
て、それぞれの位置での風速の近似値を与える風速計と
してその近傍にある風速計Ｂ（１）〜Ｂ（Ｎ）が選択さ
れ、各ガス検知器からのガス濃度データと風速データと
が１対１に対応するようになっている。この場合、１個
のガス検知器に対し複数の風速計を選びそれらの風速デ
ータをその位置関係により内挿または外挿して用いても
良い。通常ＮはＭの２０分の１以上望ましくは１０分の
１以上でＭを超えない数である。

【００１６】本システムに於ては常時送信されるガス検
知器と風速計との測定データはデジタル信号として変換
され、データ処理装置３にてデータの選択、記憶、演算
などされるようになっている。また、風速は時間的に変
化が早いので風速計の応答特性がよすぎる場合には必要
に応じ例えば３秒間の風速の平均値を風速データとする
ことができるようになっている。

【００１７】ガス濃度データ収集記憶装置１は、ガス検
知器からのガス濃度データを過去のデータを更新しなが
ら一定時間間隔で時系列的に収集記憶するようになって
いる。同様に、風速データ収集記憶装置２は、風速計か
らの風速データを更新しながら収集記憶するようになっ
ている。

【００１８】データ処理装置３は、ガス濃度データをガ
ス濃度データ収集記憶装置１から、また各ガス検知器に
対応する風速データを風速データ収集記憶装置２から取
り出し、これらのガス濃度データと風速データとが各々
測定可能範囲にある場合にはこれらを掛け合わせてガス
フラックスを算出し、風速データが測定可能範囲よりも
低い場合は測定可能下限値の風速にガス濃度を掛け合わ
せてガスフラックスを算出し、ガス濃度データが測定可
能範囲よりも低い場合は測定可能下限値のガス濃度に風
速を掛け合わせてガスフラックスを算出するようになっ
ている。ここで、一般にガス検知器の応答特性は風速計
よりも悪いことから、これを調整するために、各ガス検
知器と対応する風速計との間の検出応答特性による検出
遅れに相当する時間差だけ遡ったガス濃度データにて上
記処理を行うようになっている。

【００１９】実際に、ガス濃度が測定可能範囲より低い
場合を除いて警報設定値を超えるガスフラックスが算出
されると、ＣＲＴ表示装置８にそのガスフラックスが算
出されたガス検知器の番号、位置、ガスフラックス、ガ
ス濃度、風速などを表で表示し、点滅させると共に警報
器７からガス漏洩の警報を発するようになる。

【００２０】尚、装置構成を第１の実施例と略同様と
し、ガス検知器と風速計とを一体化して同一場所の空気
の風速とガス濃度とを同時に計れるようにしても良く、
この場合これらの個数Ｍ、ＮはＭ＝Ｎとなる。

【００２１】以下に、本発明の第２の実施例について詳
しく説明する。本実施例の装置構成は第１の実施例と略
同様であるが、第１の実施例とは図２に於ける風速計が
風向をも同時に計れる風向風速計としたものである点及
び風速データ収集記憶装置２が風速データと同時に風向
データをも更新しながら収集記憶する点が異なる。云う
までもなく外部記憶装置６に風向をも記憶可能とし、Ｃ
ＲＴ表示装置８に風向の表示を追加している。この場
合、風向は風速と同様に時間的に変化が早いことから風
向風速計の応答特性が高すぎる場合には必要に応じて例
えば３秒間の風向の平均値を風向データとすることがで
きるようになっている。

【００２２】尚、本実施例に於てもガス検知器と風向風
速計とを一体化して同一場所の空気の風向と風速とガス
濃度とを同時に計れるようにしても良く、この場合もこ
れらの個数Ｍ、ＮはＭ＝Ｎとなる。

【００２３】以下に、本発明の第３の実施例について詳
しく説明する。本実施例の装置構成は第２の実施例と略
同様であるが、データ処理装置３に於ける警報設定値を
超えるガスフラックス発生時の処理、ＣＲＴ表示装置８
への表示内容が異なる。

【００２４】図３は本実施例に於けるＣＲＴ表示装置８
による表示例であり、プラントの架台に設置されている
主要機器を２点鎖線で示し、マトリックス状に配置され
た各ガス検知器Ｇ（１）〜Ｇ（１２）及びこれと一体を
なす風向風速計Ｂ（１）〜Ｂ（１２）の位置を点で表示
し、これを始点としてガスフラックスの現在値を長さ
（大きさ）、風向を向きとして矢印により表示してい
る。更にガス濃度データと風速データとが各々測定可能
範囲にある場合、この表示に重ねて例えば１時間であっ
てよい一定時間内のガスフラックスの時系列上の最大値
とその向きとを更新して表示している。

【００２５】ガス濃度データが測定可能範囲より低い場
合には測定可能下限値のガス濃度に風速を掛け合わせて
ガスフラックスを算出し、ガスフラックスを円の半径
（図中記号ｊ）で示し、風向を矢印（図中記号ｉ）で示
している。風速が測定可能範囲より低い場合にはガス濃
度に測定可能下限値の風速を掛け合わせてガスフラック
スを算出し、ガスフラックスを円の半径（図中記号ｊ）
で示しており、ガス漏洩源に近くガス濃度の高いところ
は円が大きくなっている。

【００２６】本実施例ではＧ（１０）、Ｂ（１０）の点
及びＧ（９）、Ｂ（９）の点にてガス濃度データ及び風
向風速データが測定可能範囲であり、かつこの順番に測
定可能となったと想定する。記号ｋ、ｌはその点のガス
フラックスの現在値及び風向を示している。また、図中
記号ｍ、ｎは一定時間例えば１時間内のガスフラックス
の時系列上の最大値及びそのときの風向を太字の矢印で
示している。ガスフラックスが図１に示す警報設定値を
超えた場合にはガス濃度が測定可能範囲より低い場合を
除いて警報を発し、対応するガス検知器に対してその
後、ガスフラックスの最大値及び風向の表示を例えば赤
色に変えて点滅させる。尚、本実施例ではガス濃度のみ
が一定値を超えた場合も警報を発し、対応するガス検知
器に対する表示を例えばオレンジ色に変えて点滅させる
ようになっており、従来の警報も併用している。

【００２７】一方、現在または過去の例えば１時間であ
ってよい一定時間内にガス濃度データ及び対応する風向
風速データが測定可能範囲のガス検知器に対して、矢印
ｍ、ｎをその向きの逆方向にそれぞれ延長して線ｏ、ｐ
を引き、それらの交点付近を取り囲む領域を漏洩源推定
位置ｑとして表示するようになっている。この場合、線
ｏ、ｐに相当する線は同一画面上のガス検知器に対して
ガスフラックスの時系列上の最大値とそれに次ぐ例えば
３つの値を有するガス検知器に限定して表示し、見易く
すると共に交点付近を取り囲む領域がいたずらに広がら
ないようにする。ここで、この漏洩源推定位置ｑがプラ
ント架台内部にある場合は、ガスフラックスの警報設定
値を超える警報が発せられていなくても違う音色で警報
を鳴らし、この漏洩源推定位置ｑの表示を点滅させるよ
うになっている。また、漏洩源推定位置ｑの位置がプラ
ント架台の外部にある場合は、遠くのプラントでの保守
作業で発生するガス、塗装時の溶剤の蒸発蒸気、遠くに
ある石油製品などのタンクの液面変化により発生する可
燃性蒸気などを検出している可能性があり、推定される
ガス漏洩源位置が遠くにあることが直ちに判別できるこ
とから、線ｏ、ｐに相当する線は同一画面上のガス検知
器に対してガスフラックスの時系列上の最大値及びそれ
に次ぐ値を有するガス検知器に対する２本の線のみを表
示し、警報は特に鳴らさないようになっている。

【００２８】このようにして感度の高いガス検知器を使
用してもいたずらに警報を発するような煩わしさから解
放され、実際のガス漏洩に対してはガス検知器の感度を
最大限に生かして早期に漏洩源を推定できるようになっ
ている。

【００２９】通常、漏洩ガス量は時間的に急激に変わら
ないのに対し、風向風速は時間と共に変化するのでそれ
に対応してガスフラックスの大きさと向きが変わる。上
記のようにガスフラックスの時系列上の最大値及び風向
を更新して表示すれば、この最大値の風向の逆方向にガ
ス漏洩源があることになる。時間と共に風向が変わって
も必ずしもガス漏洩源の方向から吹かない場合もあるの
で、常に上記のガスフラックスの時系列上の最大値の風
向の逆方向にガス漏洩源があるとは限らないが、ガス濃
度データが測定可能になるガス検知器が増えれば急速に
精度が上がる。即ち、ガス検知器とそれに隣接するガス
検知器の最大値の風向の逆方向にそれぞれ線を引き、そ
れらの交点付近を取り囲む領域が最も確実なガス漏洩源
位置を与えることは自明である。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によるガス漏洩監視方法によれば、ガス検知器とその
近傍または同じ場所にある風速計からの測定データを処
理して各ガス検知器のガスフラックスを算出し、ガスフ
ラックスを監視することにより、単位時間当たりのガス
漏洩量に比例した合理的なガス漏洩監視ができる。ま
た、複数のガス検知器及び風向風速計を用いて風向をも
同時に求めればガス検知器の感度を最大限に生かしたガ
ス漏洩源の早期推定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が指標とする漏洩ガス濃度と風速とを掛
け合わせたガスフラックスによる閾値を示すグラフであ
る。

【図２】本発明が適用されたガス漏洩監視システムの構
成を示すブロック図である。

【図３】本発明が適用されたガス漏洩監視システムに於
けるガス漏洩源の推定結果をＣＲＴ表示装置へ表示した
状態を示す説明図である。

【図４】ガス濃度と風速とを掛け合わせたガスフラック
スによる閾値と、従来の漏洩ガス濃度による閾値との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ガス濃度データ収集記憶装置 ２ 風速データ収集記憶装置 ３ データ処理装置 ４ キーボード ５ ガス検知器位置記憶装置 ６ 外部記憶装置 ７ 警報器 ８ ＣＲＴ表示装置 ９ プリンタ Ｇ（１）〜Ｇ（Ｍ） ガス検知器 Ｂ（１）〜Ｂ（Ｎ） （風向）風速計

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス検知器からのガス濃度データ及び
   該ガス検知器の近傍に設置された風速計からの風速デー
   タによりガスが漏洩していることを検出、判断するガス
   漏洩監視方法であって、 前記ガス検知器によりガス濃度が測定可能な範囲にあ
   り、かつ前記風速計により風速が測定可能な範囲にある
   場合には、前記ガス濃度データと風速データとを掛け合
   わせて求められるガスフラックスの値が所定の閾値を超
   えたか否かによりガス漏洩を判断することを特徴とする
   ガス漏洩監視方法。
2. 【請求項２】 前記風速計の測定可能範囲よりも風速
   が低い場合には、前記ガス検知器からのガス濃度データ
   と前記風速計の測定可能下限の風速データとを掛け合わ
   せて求められるガスフラックスの値が所定のガス濃度を
   超えたか否かによりガス漏洩を判断し、 前記ガス検知器の測定可能範囲よりもガス濃度が低い場
   合には、前記ガス検知器の測定可能下限のガス濃度と前
   記風速計からの風速データとを掛け合わせて求められる
   ガスフラックスの値が所定の閾値を超えたか否かにより
   ガス漏洩を判断することを特徴とする請求項１に記載の
   ガス漏洩監視方法。
3. 【請求項３】 前記風速計が風向をも同時に計れる風
   向風速計をなすことを特徴とする請求項１若しくは請求
   項２に記載のガス漏洩監視方法。
4. 【請求項４】 前記ガス検知器及び前記風速計が各々
   複数のガス検知器及び風速計からなり、 複数のガス検知器にてガス濃度が測定可能な範囲にあ
   り、かつそのガス検知器に対応する風速計にて風速が測
   定可能な範囲にあるときに、各ガス検知器及び風速計に
   よる一定時間内のガスフラックスの値の最大値を大きさ
   とし、かつそのときの風向を向きとするベクトルを更新
   しつつ求め、 ガス濃度が測定可能な範囲にある各ガス検知器にて求め
   られたベクトルをそのガス検知器を通るように延長した
   線を求め、これら各線の交点付近を囲む領域をガス漏洩
   源の位置として求めることを特徴とする請求項３に記載
   のガス漏洩監視方法。