JPS62211536A - ガスラインのガス漏洩検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガス配管やプラント・ガスバイブライン等の
ガス漏れ等の異常をを検知するガスラインのガス漏洩検
知方法に係わり、特に微少な圧力変動から確実にガス漏
れ等の異常を検知できるガスラインのガス漏洩検知方法
に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕バイ
ブラインの破損等により漏洩する流体には液体のばかガ
ス等が挙げられる。前者に関係する液体輸送システムは
、バイブの内部に所定の圧力を加えて油等の液体を所定
の場所へ輸送するときに使用される。この液体輸送シス
テムはバイブラインからの油の漏洩を検知する目的から
各種の液体漏洩検知方法が開発され、かつ、実際にパイ
プラインに使用されている。ところで、このようなシス
テムでは、パイプラインから液体が漏洩したとき、その
漏洩点から上流点、中間点および下流点では通常第９図
に示すような圧力変動が生じている。従って、同図から
明らかなように、上流点１ではその液体漏洩開始時ｓｔ
および漏洩終了時ｅｎに比較的大きな圧力変動が生じ、
中間点２および下流点３へ伝播し、このため比較的簡単
、かつ、確実に液体の漏洩を検知できる。

これに対し、ガスの漏洩検知の場合にはそれほど１ＩＩ
Ｉ１１ではない。その理由として２つ考えられる。

その１つは、ガスは圧縮性の流体であるためバイブライ
ンの内部でガスのラインパック思にダイナミックな変動
が生じているためである。従って、例えばバイブライン
一端でガス圧力またはガス流量等の変化が生じても、バ
イブラインの他端にその影響が現われるのにかなりの時
間がかかり、しかも、その圧力等の変化の影響はバイブ
ライン内を伝播する途中で減衰、拡散され、かなりなま
った圧力変化の形で到達する。さらに、その影響は常に
一定の時間遅れをもって現われるものではない。従って
、ガス漏洩を検知することは非常に大変なことである。

他の１つは、バイブラインの破損によってガスが漏洩し
ても、それに伴うガス圧力等の変化は液体に比べて信号
レベル的に非常に小さく、かつ、ガス圧力等の減衰、拡
散が激しく、プラントの通常操業下で生じている様々な
ガス圧力等の変化と識別することが難しい。

従って、ガスの漏洩検知は、以上のような特殊要因が存
在することから、前記液体漏洩検知方法をそのままガス
漏洩検知方法に適用すると、プラントの操業時に頻繁に
誤警報が発生し、その度にプラントの操業停止を余儀な
くされ、実際にガス漏洩が発生したときにそれを見過ご
したりして大きな事故を引き起す危険があった。

そεで、従来、液体の漏洩検知とは異なるガス特有の性
質に機差した幾つかのガス漏洩検知方法が採用または提
案されている。以下、それらについて簡単に説明する。

■　その１つは、漏洩したガス成分を測定してガス漏洩
と判断するガス検知器を使用する方法であり、これは現
在のガス漏洩検知方法の主流を占めている。即ち、この
ガス検知器は、ヤード内であれば漏洩ガスの浮遊する確
率の高い場所に設置し、ガスバイブラインであればバル
ブハウス内に設置し、あるいは巡回用パトロールカーの
場合にはそれに搭載し、ガス漏洩の有無を検知している
。

しかし、このガス漏洩検知方法は、パトロールカーによ
る監視を除けば多数のガス検知器を設置する必要がある
ために例えばプラントの場合には実現性の点で問題があ
り、またパトロールカーによる監視を含めてプラント全
体を監視する場合には不宵きなものである。

■　他の１つ方法は、ガス漏洩時、ガス漏洩孔で漏洩音
を発生することに着目し、この漏洩音を可搬式マイクロ
ホンで検知する方法である。このガス漏洩検知方法は、
ガス漏洩孔から近い場所に可搬式マイクロホンを設置す
る場合はともかく、ガス漏洩孔から離れるに従ってガス
漏洩を検知することが非常に難しくなり、この方法につ
いても実用性および信頼性の点で問題である。

■　さらに、他のもう１つの方法は、ガス・バイブライ
ンの発基地１着基地またはバイブラインの途中に圧力検
知器を設け、この圧力検知器で検知した圧力と予め設定
した上・下限設定値とを比較し、ガス漏洩を検知する方
法である。このガス漏洩検知方法は、間接的にガスの漏
洩を判断するものであるが、大量にガスが漏洩していな
ければ検知できない問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、ガス漏洩に
より生じる微少な圧力変化を例えばプラント操業下で生
じる圧力変動と確実に区別して検知し得るようにし、ま
た、種々の条件を加味しつつ適切なデータに基づいて正
確、かつ、迅速にガス漏洩を検知し得るガスラインのガ
ス漏洩検知方法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および作用〕そこで、本
発明によるガスラインのガス漏洩検知方法によれば、予
め複数のガス漏洩アルゴリズムが設定され、ガスライン
からガス漏洩に関係する信号を所定の周期で順次サンプ
リングするとともに、このサンプリングデータを前記複
数のガス漏洩アルゴリズムの中から少なくとも最適な１
つのガス漏洩アルゴリズムを選択し、当該ガス漏洩アル
ゴリズムに従って処理を行って相対値データを求め、こ
の相対値データと予め設定した設定値と比較してガス漏
洩の有無を検知するものである。

〔実施例〕

以下、本発明方法を適用した装置の一実施例について図
面を参照して説明する。第１図はガスライン１１を含ん
だガス漏洩検知装置の全体構成を示す図である。本装置
においてはガス漏洩点１２゛に圧力検知器１３が設置で
きるものであれば、第２図から明らかなようにガス漏洩
開始時ｓｔ１に比較的大きな圧力変動がとらえられるが
、ガス漏洩点１２より下流側の離れた位置に圧力検知器
１４を設置した場合、第３図に示すように徐々に圧力が
低下するだけで、ガス漏洩と判断するのに時間がかかる
。一方、ガス漏洩点１２の下流側に設置されている弁１
５を設置するとともに、この弁１５の両端から圧力を取
り込む様に差圧検知器１６を設けて差圧を検知すると、
第４図に示すようにガス漏洩開始後ｓｔ２に比較的大き
な差圧が発生することが確認された。従って、本方法に
おけるガス検知手段としては、ガス漏洩点１１より上流
側および下流側の何れか一方または両方に圧力検知器１
４を設置してガス圧力を検知するか、あるいはガス流山
針を設置して流量を検知してもよいが、望ましくはガス
漏洩点１２の上流側および下流側の何れか一方または両
方に設置されている弁１５の上流側と下流側を結ぶライ
ンに差圧検知器１６を設置し、差圧を検知することが有
効である。

１７はＡ／Ｄ変換手段であって、これは圧力。

流量等のガス漏洩に関係する微少信号または差圧検知器
１６から出力される微少な差圧検知信号を所定の増幅度
で増幅し、かつ、その増幅出力値に比例するディジタル
信号に変換して出力し、インターフェイス１８へ送出す
る。１９はシーケンスプログラムまたは外部からの指令
に基づいて所定の演算処理並びに必要な構成要素を制御
するＣＰＵである。このＣＰＵ１９からはバス２０が導
出され、これに前記インターフェイス１８のほか、ＲＯ
Ｍ（リード・オンリー・メモリ）２１゜ＲＡＭ　（ラン
タム・アクセス・メモリ）２２およ　　・び入出力バッ
ファ２３等が接続されている。前記ＲＯＭ２１は、シー
ケンスプログラムや計算のための固定定数、更に、は例
えば５つのガス漏洩検知アルゴリズムＡ１〜Ａ５等が記
憶されている。因みに、各アルゴリズムＡ１〜Ａ５つい
て例を上げると、 ”Ａ１・・・・・・カユニ二〉Ｃ Δｔ Ｐ　　−Ｐｍｉｎ Ａ５・・・・・・−”）Ｃ ΔＬ の通りである。ここで、Ｐは差圧検知信号、Ｎま１回目
のサンプリング、Δｔはダミー、　ｃｌま後１本する判
断手段でガス漏洩を判断する為の８９定（直である。即
ち、アルゴリズムＡ１ｉよ、前回サンプ１ノングデータ
と今回サンプリングデータとの単純比較であり、１回の
サンプリングごとの差圧変化分を表わす。アルゴリズム
Ａ２は、ｎ回前から前回までのサンプリングデータの平
均値と今回サンプリングデータとの比較であり、前回ま
での平均データからの今回データの差圧ずれを表わす。

アルゴリズムＡ３は、ｎ回前からｍ回前までの平均値と
（ｍ−１）回前から今回までの平均値との比較であり、
過去平均値と今回平均値の差圧差を表わす。アルゴリズ
ムＡ４は、ｎ回前から前回までのサンプリングデータと
今回のものとを個々に比較しその論理和または論理積を
得るもので、ある一定時間内サンプリングデータの最大
差圧差（論理和）あるいは最小差圧差（論理積）を表わ
す。アルゴリズムＡ５は、一定時間内の最大値と最小値
の比較であり、差圧の最大振れ幅を表わすものである。

そして、これらのアルゴリズムＡ１〜Ａ５はスナップス
イッチその他一般的に使用するキーボード等の入力き−
２４から前記人出力バッファ２３を通ってｃｐｕ　１９
により読み込まれて選択される。前記ＲＡＭ２２は演算
処理結果のデータや相手側子局より到来する伝送データ
等を一時記憶するものである。２５は出力装置であって
、非常に簡単な手段としては例えばガス漏洩その他の異
常を表示するランプが設けられ、更に必要に応じて文字
８図形等の画像を表示するＣＲＴディスプレイ、更には
印字装Ｗ１等が設けられるものである。要は、ＣＰＵの
処理能力、プログラム、１ｉＩｌｌｉ格等の諸条件を考
慮して選択使用される。

２６はバス２０に接続される入出力バッファ２７を経由
してＣＰＬ１１９がら制御データが入力され、このデー
タに基づいて弁１５を制御する弁制御部である。また、
バス２ｏにはインターフェイス２８を介して子局のｖ１
能を有するテレコンテレメータ３０が接続することが可
能である。なお、子局３０は、本発明￥ｆｔ置ごとにそ
れぞれ設置され、各子局からのデータは親局（図示せず
）へ伝送され、あるいは親局より各子局３０へ送られて
くる必要なデータを受信するようになっている。そして
、親局は、図示されてい・ないがホストコンピュータと
接続され、ここでプラント全体の動作状態を把握し、か
つ、必要なデータ処理を行い、操作盤に備える表示部に
必要なデータ等を映し出して監視可能にするとともに、
その監視結果に基づいてライン全体の制御を行うもので
ある。

次に、先ず、本発明方法を機能的に大きく分けると第５
図に示す様な処理を行う。即ち、ガスライン１１のガス
圧力、ガス流量または差圧を検知する検知手段Ａ、デー
タサンプリング手段Ｂ、データ更新処理手段Ｃ１相対値
データ演篩手段Ｄ、その相対値データに基づいてガス！
１８！の有無や必要に応じてガス漏洩場所等を判断する
判断手段Ｅとを有し、その他、付随的には前記相対値デ
ータや判断手段Ｅで判断された結果データをテレコンテ
レメータ３０を介して親局へ伝送するための伝送制御手
段Ｆ、相対値データや判断結果のデータを弁開（社）部
２６へ送ってライン制御を行うライン制御手段Ｇおよび
ガス圧力、ガス流量または差圧等の検知系の故障の有無
を診断する診断手段Ｈを有するものである。

具体的には、前記検知手段Ａおよびサンプリング手段Ｂ
は、例えば差圧検知器１６等によって検知されたディジ
タル的な差圧検知信号をクロックを用いて所定の周期で
順次サンプリングする機能である。この所定の周期は例
えば次のようにして定められる。つまり、差圧を含む圧
力検知は、検知器の設置箇所を一瞬に通過する一過性の
圧力波変動を検知しなければならず、しかも、プラント
等の通常操業下で生じる圧力変動の影響を極力低減して
検知しなければならない。ｓｅｃ程度以下のサンプリン
グ周期でサンプリングすれば通常操業下での圧力変動を
殆んど受けないことおよび一過性の微少圧力変動を確実
に検知できることが確認された。漏洩発生時に発生する
圧力変動はパイプラインの圧力、内径、Ｉ洩ａ等により
違いがあるが、数値解析的または実験的に通常操業時と
ガス漏洩時との圧力変動の比較を行うことにより、通常
操業下での圧力変動の影響を殆んど受けないサンプリン
グ周期の上限と一過性の微少圧力変動を確実に検知でき
るサンプリング周期の下限を知ることができる。従って
、サンプリング周期は後段の構成要素のデータ処理分解
能との関係で定められるが、好ましくは以上のサンプリ
ング周期を目安にサンプリングすることが望ましい。

次に、前記データ更新処理手段Ｃは、前記サンプリング
手段Ｂでサンプリングされたデータを順次更薪しＲＡＭ
２２のテーブルに格納するが、そのときの更新はデータ
格納エリア客層および何れの漏洩検知アルゴリズムを用
いて相対値データを求めるかによって定められる。

前記相対値データ演算手段りは、複数の漏洩検知アルゴ
リズムの中からオペレータの欲する漏洩検知アルゴリズ
ムを選択し、これに基づいてＲＯＭ２１およびＲＡＭ２
２から必要なデータを読み出してアルゴリズムに従って
処理を行い、相対値データを求める機能を持っている。

前記判断手段Ｅは、各ガス漏洩検知アルゴリズムに応じ
て定める上限および下限の設定値またはそれらの何れか
１つを用い、更には過去の経験的なデータに基づいて相
対値データと比較し、ガス漏洩の有無を判断する。また
、この判断手段Ｅは、検知系診断手段Ｈから出力する診
断結果のデータを受けて伝送制御手段Ｆおよび弁制御手
段Ｇへ必要なデータを送出するものである。更に、これ
らのデータを用いて必要に応じてガス漏洩場所の判断を
行うことができる。つまり、ガス漏洩の発生によって生
じる圧力波は、ガス漏洩点の上流側および下流側へ各々
はぼ（音速−ガス流速）および（音速子ガス流速）で伝
播するので、予め知り得る間隔りをもって複数の圧力ま
たは差圧検知器を設置しておけば、各検知器の圧力波検
知時間間隔△Ｔ等から し場ａ＋ｂ ΔＴ＝　（ａ／　（音速−ガス流速））−（ｂ／（音速
＋ガス流速）） の連立方程式により簡単にガス漏洩発生地点を推定でき
るものである。ａおよびｂはガス漏洩点から検知器設置
場所までの距離である。

次に、本発明方法を適用した装置の動作を説明する。差
圧検知器１６等で検知された差圧検知信号はＡ　、／　
Ｄ変換手段１７に送られ、ここで所定の増幅度で増幅さ
れ、かつ、ディジタルデータに変換された後、複数ビッ
トラインを用いてインターフェイス１８を経由してバス
２０へ送られる。このとき、ＣＰＬ１１９は、例えば１
　ｓｅｃ周期のクロックを用いてバス２０上の差圧検知
データをサンプリングし、ＲＡＭ２２テーブルに格納さ
れている既知データを順次更新しながら記憶していく。

従って、通常、ガス漏洩点１２の上流側に設置された差
圧検知器で生の信号をとらえると、第６図に示す雑音を
含んだ信号が検知されるが、サンプリング手段Ｂではそ
れを問引く処理も同時に行っている。

しかして、ＣＰＵ１９は、差圧検知データを所定の周期
で順次サンプリングしていくが、このサンプリングデー
タごとに次のような処理を行う。

予め入カキ−２４から所望とするガス漏洩アルゴリズム
を指定するが、途中のデータ処理過程で逐次アルゴリズ
ムの指定替えを行う場合もある。この指定は例えば前回
サンブリ・ングデータと今回サンプリングデータとの単
純比較つまり１回ごとの差圧変化分（相対値データ）を
欲する場合には、アルゴリズムＡ１を指定する。しかし
、この１回の結果では極端に差圧変化分が大きくないか
ぎりそのままでは利用できないので、複数回のデータに
基づいて判断手段Ｅで判断することが有効である。アル
ゴリズムＡ２は比較的に漏洩有無の処理時間が速い。ア
ルゴリズムＡ３はノイズに強いが処理時間を必要とする
。しかし、Ａ２．Ａ３はＡ１からみれば正確性の面で優
れている。このようにラインの状態およびプラントの重
要性等を考慮しつつ過去の経験等を踏まえてアルゴリズ
ムの指定が行われる。そうすると、例えばｃｐｕ　１９
はその指定にしたがってＲＯＭ２１からガス漏洩アルゴ
リズム例えばＡ３を読み出し選択し、サンプリングごと
にｎ回前からｍ回前までの平均値と（ｍ−１）回前から
今回までの平均値との比較を行って過去平均値と今回平
均値の差圧差を求める。

第７図は一例としてアルゴリズムＡ３によって求めた相
対値データを順次プロットして得られた図である。そし
て、このようにして求められた相対値データは判断手段
Ｅにより判断される。この判断手段Ｅは、前記漏洩判断
設定１ＩＩＩＣである上限設定１１　Ｖ　ｕと下限設定
値Ｖｄとを有し、各サンプリングごとに求めた相対値デ
ータと比較し、各設定値Ｖｕ、Ｖｄを越えたときガスが
漏洩していると判断し、必要な構成要素例えば出力装置
２５でその旨を表示し、または入出力バッファ２７を通
して弁制御部２６を含むライン制御手段Ｇにより調節弁
１５を閉塞する等を行い、また入出力バッファ２７から
テレコンテレメータ３０に指令を与え、これを受けてテ
レコンテレメータ３０は判断手段Ｅからのデータをイン
ターフェイス２８を介して取り込んで、親局（図示せず
）へ所望の信号に変換して伝送する。なお、第８図は、
サンプリングデータごとにアルゴリズムＡ５で演算処理
して得られた相対値データを順次プロットした図であり
、この場合には１つの設定値゛ＶＳを越えるとガス漏洩
有りと判断するものである。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明方法によれば、ガス漏洩に関
係する信号を差圧検知器により検知すればガス漏洩開始
時の比較的大きな差圧変化により゛正確にガス漏洩を検
知でき、また検知信号を所定の周期でサンプリングする
ので通常操業下の比較的大きな周期の圧力変動と区別し
てデータを取込むことが可能となり、また複数のガス漏
洩検知アルゴリズムを用意し、ライン状態およびプラン
トの重要性等を考慮して最適なアルゴリズムを逐次選択
しながら相対値データを求めることができるのでガス漏
洩の有無を正確、かつ、迅速に検知でき、しかもテレメ
ータを用いて伝送しこれを監視用に使用すればプラント
全体の運転管理にも大きく貢献させ得るガスラインのガ
ス漏洩検知方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明方法の一実施例を説明する
ために示したもので、第１図は本発明方法を適用した装
置の全体構成図、第２図ないし第４図は検知器の設置場
所および検知法によって異なる圧力変動検知図、第５図
は本発明方法の機能ブロック図、第６図はガス漏洩時に
おける流産の生データ図、第７図および第８図は異なる
′ａ洩検知アルゴリズムによって得られた相対値データ
図、第９図は液体漏洩時の圧力変動図である。 １１・・・ガスライン、１２・・・ガス漏洩点、１３゜
１４・・・圧力検知器、１５・・・弁、１６・・・差圧
検知器、１９・・・ＣＰＵ、２１・・・ＲＯＭ、２２・
・・ＲＡＭ。 ２４・・・入カキ−１２５・・・出力Ｖｉ置、２６・・
・弁制御部、３０・・・テレコンテレメータ、Ａ・・・
検知手段、Ｂ・・・サンプリング手段、Ｃ・・・データ
更新処理手段、Ｄ・・・相対値データ演算手段、Ｅ・・
・判断手段、Ｆ・・・伝送制御手段、Ｇ・・・ライン制
御手段、Ｈ・・・検知系診断手段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ５ｔ１−　＊ＰＪｌ 第２図 第３図　　　　　　　第４図 第９図 手続補正書 昭和　　唖５１．ｔＱ、２０日 特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 特願昭６１−０５５５２５号 ２、発明の名称 ガスラインのガス漏洩検知方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 （４１２）　　日本鋼管株式会社 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル７６
補正の内容 Ｑ）明細書第７頁第１０行目の「弁１５を設置するとと
もに、この」とある記載を削除する。 （２）　　明細書第７頁第１５行目の「ガス漏洩点１１
」とあるを「ガス漏洩点１２」と訂正する。 （３）　　明細書第８頁第１５行目の「ランタム」とあ
るを「ランダム」と訂正する。 （４）　　明細書第９頁第３行目ないし同頁第４１１°
目の とあるを と訂正する。 （５）　　明細書第１０頁第１行目の「サンプリング」
とあるを「サンプリング」と訂正する。 （６）明細書第１３頁第９行目ないし同頁節１３行目の
ｒ　ｓｅｅ程度以下の・・・・・・確認された。」とあ
る記載を削除する。 （７）明細書第２０頁第１行目の「流量」とあるを「差
圧」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 予め複数のガス漏洩アルゴリズムが設定され、ガスライ
   ンからガス漏洩に関係する信号を所定の周期でサンプリ
   ングするとともに、このサンプリングデータを前記複数
   のガス漏洩アルゴリズムの中から少なくとも最適な１つ
   のガス漏洩アルゴリズムを選択し、当該ガス漏洩アルゴ
   リズムに従つて処理を行つて相対値データを求め、この
   相対値データと予め設定した設定値と比較してガス漏洩
   の有無を検知することを特徴とするガスラインのガス漏
   洩検知方法。