JPS6027372B2 - パイプラインの漏洩個所推定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種パイプライン中を流れる液相流、気相流
また気液二相流が漏洩している場合にその漏洩個所を推
定する装置に関するものである。

例えば石油パイプラインにおける漏洩は．生産性の低下
を招くだけでなく、環境破壊をも招き、特に海底パイプ
ラインでは後者の影響が大である。

また、一般の各種パイプラインにおける漏洩も同様の問
題を有している。この場合、まず第１段階として漏洩の
発生を早急に検知することが必要であるが、第２段階と
して、パイプラインの漏洩個所の推定ができれば、事後
処理等を極めて容易に行うことができる。本発明は、こ
のようなパイプラインの漏洩個所の推定にあたり、気相
を含む場合の流体の圧縮性を考慮すると共に、圧力勾配
変化の不規則な変動の影響を消去するためには相関法を
用いることが極めて有効であることを実験的に確かめ、
それに基づいて漏洩個所の推定に極めて有効な装置を提
供するもので、あらゆる場合の流れの漏洩個所を簡単か
つ容易に、しかも正確に推定可能にしたことを特徴とす
るものである。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。

第１図に示すように、液相流の非圧縮性流体や気相また
は気液二相の圧縮流体が流れる管径一定のパイプラィン
１０１こおいて、等温でかつ流速が大きくない範囲内で
流体の漏洩が発生している場合には、定常状態で・・次
式が成立するこ，とが一般的に知られている（定常時圧
力降下については、例えば、朝倉書店発行、古屋善正
外２名著「流体工学」Ｐ．２４〜４２，Ｐ．１４０〜１
４１参照）。

恥＝州岬−・溝・Ｘ｝ ．・・【１’恥＝ｐｇ−岬・
鰐・（１‐Ｘ）｝ ただし、Ｐ，，Ｐ２はパイプライン１０上の任意長さ１
だけ離間した■点及び■点における圧力、Ｐｘ，及びＰ
ｘ２は■及び■点からそれぞれ見た漏洩点Ｂ（上流側の
■点から距離ｘの位置）での圧力である。

また、ｎは圧力降下指数で、液相の場合ｎ＝１、等温気
体流の場合ｎ＝２、気液二相流はその中間である。そし
て、Ｂ点での圧力の連続性により、常に、Ｐｘ・＝Ｐｘ
２であるから、これと‘１１式の関係から泰蔓生霊害ご
−Ｐｇ−・麓）き＝Ｐ￥技．・１１２｝ ここで、正常時からの偏差を考えると、 凶＝△Ｐ８十溝・｝ ．・・【３’ ６× 鰐：△Ｐ８十渋｝ であり、よって微小漏洩の場合には｛２１式より次式を
得ることができる。

（；ｆ−．単旦−前山性）も＝−前−・ａＰ２
．．・‘４’ただし、６６，／６ｘ，６
６２／６ｘは■点及び■点‘こおける定常状態から圧力
勾配変動分、Ｐ，，Ｐ２ は■点及び■点における正常
時の平均圧力である。

上記‘４｝式によれば、パイプライン１０上の■点及び
■点における圧力勾配変化と平均圧力とを検出すること
により漏洩個所が推定できることがわかる。

即ち、第１図に示すように、パイプライン１０における
任意長さ１だけ離間した■点及び■舵圧力勾配側溝，鴫
・及び圧力Ｐ・’Ｐ２の検出器１１，１２を付設するこ
とにより、その出力に基づいて漏洩個所の推定を行うこ
とができる。

しかるに・一般に流れの中ではも号，亀学が不規則に変
動するので、その影響を消去する必要がある。

この点に関し、本発明においては、特に相関法を利用す
るのが適切であることを実験的に確め、この相関法を利
用して、念− Ｐ２２（ｎ−１）ａ２２−Ｐ，ｎ
−ＩＰ２ｎ−１ａ，２１一Ｐ，２（ｎ‐１）ａ，．‐波
，ｎ‐１Ｐ２ｎ‐ｌａ，２十Ｐ〆（ｎ‐１）ａ２２
”・【５
ーただし、ａｉｊ…Ｅ｛学・鰐｝ （ｉ，ｉ＝１，２） 全：上流側検出器からの漏洩個所推定距離ｎ：圧力降下
指数（液体の場合ｎ＝１、等温気体の場合ｎ＝２、気液
二相流の場 合１＜ｎ〈２） の演算によりパイプラインの漏洩位置を求めるようにし
ている。

上記側式は、上流側と下流側の平均流れからの圧力偏差
に着目して、上下流の圧力変動を相互に他方の流れの圧
力変動と比較し、漏洩がある場合とない場合とで統計的
にどの程度有意であるかを調べ、その結果、漏洩個所の
推定を行うものである。

このような演算を行うため、第１図に示すように、圧力
勾配変化も蔓，亀学及びＰ．，Ｐ２を検出する検出器１
１，１２には、その検出器出力の圧力勾配変化を増幅す
るアンプ１３，１４を接続すると共に、その検出器出力
の圧力をメモリーホールドして平均圧力Ｐ，，Ｐ２を出
力する圧力平均化回路１５，１６を接続し、さらに流れ
の圧力降下指数ｎを与える指数設定器１７を設けて、こ
れらをその出力に基づいて‘５｝式の演算によりパイプ
ラインの漏洩位置を求める演算装置２０１こ接続してい
る。

この演算装置２０は、アンプ１３，１４から出力される
キ号及びを字に基づいてａ・・’ａ１２’も２を出力す
る乗算器２１，２２及び２３と、圧力平均化回路１５，
１６の出力に基づいてＰ字（ｎ‐１）Ｐ室（ｎ‐１）を
求める乗算器２４，２５と、上記乗算器２１，２３の出
力のａ，．，ａ２２とＰ亭（ｎ‐１）及びＰ≧（川１）
とをそれぞれ乗算する乗算器２６，２７と、上記乗算器
２２の出力であるａ，２に対してＰ；‐１，Ｐｇ‐１を
乗算する乗算器２８，２９と、乗算器２６，２７から出
力されるＰ亭（ｎ‐１）ａ，．，Ｐ；‐ＩＰｇ‐ｌａ，
２，Ｐ登（ｎ‐１）ａ２２に基づいて‘５｝式の計算を
行う計算回路３０を備えたものである。

このように、液相流、気相流または気液二相両の漏洩個
所の推定において、本発明の如く相関法を用いて漏洩個
所の推定を行う場合には、以下に示す実験例から明らか
なように、極めて正確な漏洩個所の推定を行うことがで
きる。

実験は、内径７．００側のナイロンチューブを使用して
水のみ、空気のみ、空気と水を混合して流した場合につ
いて行った。

空気流についての実験は、漏洩個所をｘ：（１−ｘ）＝
１：１の点に設け、メイン流量２．２７そ／ｓｅｃ、漏
洩流量３３．５ｃｃ／ｓｅｃ、漏洩比１．５％の条件で
行い、第２図に示す実験結果を得たが、これより極めて
安定的で正確な漏洩個所の推定を行い得ることがわかる
。

空気と水の混合流の場合には、漏洩個所をｘ：（１一ｘ
）＝１：１の点に設け、メイン流量４５．５ｃｃ／ｓｅ
ｃ、空気量３１．６ｃｃ／ｓｅｃ、リーク量１．１ｃｃ
／ｓｅｃ、漏洩比２．４％の条件で行い、第３図に示す
実験結果を得た。

また、液相の場合は、漏洩個所がｘ：（１一ｘ）＝１：
１で、メイン流量６５．０ｃｃ／ｓｅｃ、リーク量１．
１ｃｃ／ｓｅｃ、漏洩比１．７％の条件で行い第４図に
示す実験結果を得た。これらの実験結果から、本発明の
方法による場合は極めて安定的で正確な漏洩個所の推定
を行い得ることがわかる。

以上に詳述したように、本発明によれば、液相流、気相
流または気液二相流が流れるパイプラインの漏洩位置を
極めて簡単な装置によって容易に推定することができ、
しかも安定的で正確な推定が可能であり、各種パイプラ
インにおける漏洩発生時の事後処理等に極めて有効に利
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例についての構成図、第２図ない
し第４図は実験結果を示すグラフである。 １０……パイプライン、１１，１２……検出器、２０・
・・・・・演算装置。 第２図 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体が流れるパイプラインの任意長さｌだけ離間し
   位置にそれぞれ圧力勾配変化（δ■）／（δｘ），（δ
   ■）／（δｘ）及び圧力Ｐ＿１，Ｐ＿２を検出する検出
   器を付設し、これら検出器、その出力である（δ■）／
   （δｘ），（δ■）／（δｘ）、及びＰ＿１，Ｐ＿２を
   メモリーホールドして得られる平均圧力■，■に基づい
   て、（■／ｌ）＝（Ｐ＿２＾２＾（＾ｎ＾−＾１＾）ａ
   ＿２＿２−Ｐ＿１＾ｎ＾−＾１Ｐ＿２＾ｎ＾−＾１ａ＿
   １＿２）／（Ｐ＿１＾２＾（＾ｎ＾−＾１＾）ａ＿１＿
   １＿−＿２Ｐ＾ｎ＾−＾１Ｐ＿２＾ｎ＾−＾１ａ＿１＿
   ２＋Ｐ＿２＾２＾（＾ｎ＾−＾１＾）ａ＿２＿２）ただ
   し、ａ＿ｉ＿ｊ≡Ｅ｛（δ■）／（δｘ）・（δ■）／
   （δｘ）｝（ｉ，ｊ＝１，２）■：上流側検出器から漏
   洩位置までの推定距離 ｎ：圧力降下指数（液体の場合ｎ＝１、等温気体の場合
   ｎ＝２、気液二相流の場 合１＜ｎ＜２） の演算によりパイプラインの漏洩位置を求める演算装置
   を接続したことを特徴とするパイプラインの漏洩個所推
   定装置。