JPS632047B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、石油輸送パイプラインの如き、流
体輸送路において、入口側流量と出口側流量の差
を計測することにより、流体の漏洩を検知する流
体漏洩検知方式に関するものである。 石油輸送パイプラインにおいて、導管系からの
石油漏洩の有無を監視することは、保安上の必要
性から重要なことであり、石油パイプライン事業
法や消防法等によつて義務付けられているほどで
ある。かかる流体漏洩検知方式としては、従来か
ら各種の方式が知られているが、この発明は、な
かでもラインバランス方式、或いは流量差方式と
称されるものの改良に関するものである。 第１図は、従来技術による流体漏洩検知方式の
構成例を示す概念図であり、第２図は、その動作
説明に必要な説明図である。 第１図を参照する。パイプライン１により、一
定流量で石油が矢印の方向に輸送されているもの
とすると、その入口側流量と出口側流量の、或る
一定時間以内の積算流量差から石油の漏洩を検知
することができる。そこで、入口側に流量発信器
２を、出口側に同じく流量発信器３を設ける。 Qiは、或る時間におけるパイプライン入口の
容積流量で、流量発信器２により計測される。
Qoは、Qiの場合と同等の時間におけるパイプラ
イン出口の容積流量で、流量発信器３により計測
される。なお流量発信器としては、タービンメー
タまたは容積式流量計を使用することができる。
パイプライン１において、石油の漏洩が無い場
合、QiはOoに等しく、石油の漏洩がある場合、
QoはQiより小さくなる。出口側容積流量Qoは、
流量発信器３からパルス信号としてテレメータ送
信機４に送られる。該送信機４は、伝送回線６を
介して入口側のテレメータ受信機５にパルス信号
を送る。そこで演算器１６は、テレメータ受信機
５から与えられる出口側容積流量Qoと、流量発
信器２から与えられる入口側容積流量Qiとの比
較演算を、設定された或る周期Ｔの間、行ない、
QiとQoの差の総計が或る設定数値Qsより大きく
なると、漏洩有と判断してオペレータまたはコン
トロールシステムに対して警報信号や石油輸送遮
断信号を発信する。すなわち、

【式】のとき信号が出される。 この関係を第２図に示す。 第２図において、横軸は周期Ｔ毎の時間を示し
ており、縦軸は、QiとQoの差の周期Ｔにおける
総計、すなわち

【式】が示されてい る。この総計が或る第１の設定数値Qs₁を超えた
ときは、警報信号が発せられ、第２の設定数値
Qs₂を超えたときは、漏洩の程度が甚だしいもの
として、遮断信号が発せられるわけである。 上述した如き従来の流体漏洩検知方式には、次
のような問題点があつた。すなわち第１図のシス
テム構成に使用されているテレメータは、流量パ
ルスをコード化せずに、そのままFS変調して伝
送するいわゆるパルス周波数式テレメータであつ
た。この方式は、回路構成が簡単で機器の価格も
比較的安く、QoとQiの同時読込みが可能である
等の利点がある反面、次のような欠点がある。 その第１は、パルス幅が1/1200秒以下の時、即
ちパルスのオン・オフ幅が等しい場合でも、600
パルス／秒を超えるパルス数の伝送は不可能とな
ることである。なぜならば、この種のテレメータ
は音声周波数帯域を使用している為、変調速度が
最大1200ビツト／秒の為である。第３図にこの関
係を示す。すなわち、第３図ａは、変調速度が
1200ビツト／秒のときのパルス幅波形を示し、第
３図ｂは、流量パルスが600パルス／秒（但し、
オン・オフの期間比が１対１）の時のパルス幅波
形を示す。 次に、欠点の第２は、変調速度が高くなるほ
ど、伝送するパルス幅が狭くなり、かつ、本質的
にデータ伝送上の誤り検定を実施しておらぬ為、
外部ノイズの影響を防止する事が難しい点であ
る。これらのことからパルス周波数方式テレメー
タを採用する場合の流量パルス数は、パルスのオ
ン・オフ期間比等も勘案して100パルス／秒前後
以下を採用している。 このような事情により、第１図に示した如き、
パルス周波数方式のテレメータを採用した流体漏
洩検知方式は、流量パルス数が100パルス／秒を
超えるパイプラインには適用困難であるため、か
かるラインに対しては、テレメータを用いない
で、その代りにストアードプログラム方式の演算
装置（いわゆるコンピユータ）を用いた漏洩検知
方式が考えられている。 第４図は、かかるコンピユータを用いた流体漏
洩検知方式の構成例を示すブロツク図である。同
図において、全体制御部７Ａ、メモリ８Ａ、通信
制御部９Ａ、パルスカウンタ１０Ａ、出力部１１
Ａ、警報表示器１２はパイプラインの入口側に設
置されたものであり、全体制御部７Ｂ、メモリ８
Ｂ、通信制御部９Ｂ、パルスカウンタ１０Ｂは出
口側に設置されたものである。１３はパイプライ
ン入口側と出口側の間で情報を交換するのに用い
られる通信回線である。 次に動作を説明する。出口側流量パルスQoは、
パルスカウンタ１０Ｂに入力されてカウントさ
れ、制御部７Ｂにより、時間周期Ｔ毎に、その間
における流量パルスの総計

【式】がまとめ られてデータとしてメモリ８Ｂに格納される。こ
のデータは、入口側制御部７Ａの指令により、通
信制御部９Ｂから通信回線１３を介して入口側の
通信制御部９Ａに伝送され、メモリ８Ａに格納さ
れる。一方、入口側流量Qiは、パルスカウンタ
１０Ａに入力されカウントされて、制御部７Ａに
より、時間周期Ｔ毎に、その間における流量パル
スの総計

【式】がまとめられて、データと してメモリ８Ａに格納される。同時に制御部７Ａ
の指令により、メモリ８Ａにおいて、

【式】の演算を行ない、その結果 が或る設定値Qsより大きいとき、出力部１１よ
り警報表示器１２に警報信号を出力する。 かかるコンピユータを用いた流体漏洩検知方式
には次のような欠点がある。その第１は、入口側
流量パルスQiをカウントする時間周期と出口側
流量パルスQoをカウントする時間周期が同じ時
間周期Ｔであつても、入口側と出口側では制御部
が異なるため、両時間周期の位相を一致させて同
期をとることが困難な点である。この関係を第５
図に示す。 第５図は、入口側流量パルス信号Qiのカウン
ト時間周期Ｔと出口側流量パルス信号Qoのそれ
とが同期している場合の信号タイミング図であ
り、第５Ａ図は、両者間に位相のずれΔTが存在
する場合の信号タイミング図である。 第５図に示すように、完全に同期させる必要は
必ずしもないが、第５Ａ図にみられる如き、位相
のずれΔTが、ストアードプログラム方式の演算
装置の場合、数値的に把握できないため、流量差
演算を行なう場合、問題を生じることがある。 欠点の第２は、コンピユータを用いるため、そ
れが流体漏洩検知のためにのみ設置されるとした
ら、流体漏洩検知方式のコストが非常に高いもの
につくという点である。 この発明は、上述の如き、従来方式の欠点を除
去するためになされたものであり、従つてこの発
明の目的は、流量パルス数が100パルス／秒を超
えるパイプラインに対しても適用でき、しかも高
精度に漏洩検知を行なうことができると共に、コ
ストの低廉な流体漏洩検知方式を提供することに
ある。 この発明の構成の要点は、流量パルス発信器
と、該パルスを一定周期でカウントしてはリセツ
トされる計数回路と、該計数値をデータとして読
み込むメモリ回路と、計数回路のカウント開始、
リセツトおよびメモリ回路へのデータ読み込みを
制御する制御部とを流体輸送路の入口側と出口側
の双方に設け、また入口側と出口側の何れか一方
に、メモリ回路からデータを読み出しコード化し
て時分割的に送信する信号伝送機を、他方に、送
信されてきたコードを受信・解読しデータとして
記憶する信号受信機と演算回路を設け、送信機側
および受信機側において前記メモリ回路への同時
読み込みを行ない、受信機側では、信号受信機か
らの制御信号により制御部を介して、受信計数値
データと自側の計数値データとの差を該演算回路
において演算するように構成した点にある。 次に図を参照してこの発明の実施例を詳しく説
明する。 第６図は、この発明の一実施例を示すブロツク
図である。同図において、パイプライン１の入口
側には、入口側流量発信器２、計数回路１４、信
号受信器１７、演算回路１６、警報表示器１２が
設置されている。また出口側には、出口側流量発
信器３、計数回路１５、信号送信器１８が設置さ
れている。１３は、入口側の信号受信器１７と出
口側の信号送信器１８とを結ぶ通信回線である。 入口側流量発信器２と出口側流量発信器３は、
それぞれ単位流量を計測する毎に単位パルスを出
力する。入口側において、発信器２から単位時間
に出力されるパルス数をQiとし、出口側におい
て発信器３から単位時間に出力されるパルス数を
Qoとする。出口側では、計数回路１５によりパ
ルス数Qoをカウントし、その計数値を信号送信
器１８から通信回線１３を介して入口側の信号受
信器１７に送信してくる。一方、入口側の計数回
路１４は、パルス数Qiをカウントし、その計数
値を演算回路１６に送る。パイプライン１に、一
定流量の流体を流しておけば、演算回路１６にお
いて、入口側パルス数の計数値と、信号受信器１
７から得られる出口側パルス数の計数値との差を
求めることにより漏洩の有無を知ることができ、
漏洩有のときは警報表示器１２を作動させる。 第７図は、第６図の出口側における諸回路の詳
細ブロツク図である。同図において、計数回路１
５は、制御部１５１、パルスカウンタ１５２、入
力ゲート回路１５３、バツフアレジスタ１５４か
ら構成されている。パルスカウンタ１５２は、出
口側流量発信器３からの出力パルスQoを、制御
部１５１からリセツト信号がくるまでの時間
（この時間をＴとする）計数する。従つてパルス
カウンタ１５２による計数値は、リセツト直前に
おいて、

【式】で表わされる。すなわちパル スカウンタ１５２は、制御部１５１の制御のもと
に、Ｔ時間毎にリセツトされながら出力パルス
Qoを計数している。 バツフアレジスタ１５４は、制御部１５１から
のオン・オフ指令によつて入力ゲート回路１５
３がオンになつたとき、パルスカウンタ１５２の
計数値

【式】を入力されて一時記憶する。 制御部１５１は、信号送信器１８からの制御信号
を受け、それに基づき入力ゲート回路１５３を
オンし、しかるのちパルスカウンタ１５２にリセ
ツト信号を出力する。 信号送信器１８は、送信制御部１８１、入力ゲ
ート回路１８２、送信部１８３、から構成されて
いる。入力ゲート回路１８２は、計数回路１５か
らのデータ（計数値

【式】）や、その他図示 せざるデータ源からのデータを、送信制御部１８
１の指令により、順次、送信部１８３へ出力す
る。送信制御部１８１は、入力ゲート回路１８２
からのデータを、順次サイクリツクに、例えば第
８図に示す如き伝送フオーマツトにて、送信部１
８３から通信回線１３を介して信号受信器１７へ
向け送出する。 第８図は、データの伝送フオーマツトを示す説
明図である。同図において、ａはフレーム構成
を、ｂは同期ワードの構成を、ｃは情報ワードの
構成を、それぞれ示している。すなわち、信号送
信器１８から送出されるデータは、フレーム同期
方式をとつており、すべてデイジタル化（コード
化）され、時間的に順番に分割され、しかも周期
的（サイクリツク）に伝送される。情報ワードの
構成において、数値情報は12ビツト構成で表現さ
れ、２進化10進符号３桁である。そのほかサイン
ビツト、フラグビツト、パリテイビツトの各１ビ
ツト、合計15ビツトを２回連送して30ビツトで１
ワードを構成している。誤り検定は、１ワード内
での２回連送照合とパリテイ検定との組合せによ
りなされている。２回連送照合における２回目の
情報ビツトは、２元状態（１，０の状態）を反転
させて行なつている。 第７図に戻り、送信制御部１８１は、第８図の
フレーム構成において同期ワードが送信部１８３
から送出される直前（或いは情報ワード＃Ｋの送
信が完了した時点）に、計数回路１５へ制御信号
を出力する機能を有しているものとする。 第９図は、第６図の入口側における諸回路の詳
細ブロツク図である。同図において、計数回路１
４は、パルスカウンタ１４１で構成され、入口側
流量発信器２からの入力パルスQiを、演算回路
１６からのリセツト信号ハがくるまでの時間Ｔだ
け計数する。従つてパルスカウンタ１４１による
計数値は、リセツト直前において、

【式】で 表わされる。パルスカウンタ１４１は、演算回路
１６の制御のもとに、Ｔ時間毎にリセツトされな
がら出力パルスQiを計数している。 信号受信器１７は、受信制御部１７１、受信部
１７２、出力メモリ１７３から構成されている。
受信部１７２は、通信回線１３を介して伝送され
てきたデータ（その伝送フオーマツトは第８図に
示した通り）を受信し、受信制御部１７１の指令
により、該データを所定の出力メモリ１７３へ出
力する。例えば、通信回線１３を介して送られて
きたデータ（計数値

【式】）が第８図のフオ ーマツトにおける＃１情報ワードに相当するとき
は、該ワードを記憶する特定の＃１メモリ（出力
メモリ１７３を構成する複数個のメモリのうちの
一つ）へ送出するという具合である。このよう
に、受信制御部１７１は、第８図に示す如き伝送
フオーマツトをもつ信号を受信し、各情報ワード
を所定の出力メモリに分配する機能をもつほか、
演算回路１６に対し、出力メモリ１７３からのデ
ータ読込みを要求する読込要求指令イを出力する
機能を有している。 演算回路１６は、制御部１６１、入力ゲート回
路１６２Ａ，１６２Ｂ、バツフアレジスタ１６３
Ａ，１６３Ｂ、減算器１６４、出力部１６５から
構成されている。そして受信制御部１７１からの
読込要求指令イを受けると制御部１６１は、ゲー
ト開指令ロ，ニを送出して入力ゲート回路１６２
Ａ，１６２Ｂをオンにし、計数回路１４における
計数値

【式】と、出力メモリ１７３に記憶さ れているデータ

【式】とをバツフアレジスタ １６３Ａ，１６３Ｂへそれぞれ読み込む。バツフ
アレジスタ１６３Ａへの読み込みが完了すると、
制御部１６１は、計数回路１４へ、読込完了信号
としてリセツト信号ハを出力する。 減算器１６４では、バツフアレジスタ１６３
Ａ，１６３Ｂへの読込みが完了すると次の式(1)の
演算を行なう。 但し、Qsは或る設定値である。この演算結果
が、零を超えたとき、出力部１６５から警報表示
器１２へ警報信号を出力する。 なおパイプライン１の入口側におけるパルス
Qiの計数時間と出力側におけるパルスQoの計数
時間の同期化を図る問題について、次に説明す
る。 信号送信器から信号を送信する場合、第８図に
示した如き伝送フオーマツトで送信するのは、情
報伝送方式が時分割多重化によるサイクリツク伝
送方式であつて、同期方式がフレーム同期方式を
とつているからである。このような情報伝送方式
においては、送信器側で並列（コード）信号を直
列信号（パルス列信号）に変換して１ビツトずつ
送り出し、受信器側では、受信した直列信号を並
列（コード）信号に変換しており、受信器側から
みると、直列信号を並列信号に変換するまで、デ
ータとして解読できない。 第１０図は、送信器側で送信する信号のタイミ
ングａと、受信器側でそれを受信しデータとして
解読可能になるタイミングｂとの関係を示すタイ
ミング比較図である。この場合、丁度、１ワード
分のずれ（遅れ）があることが認められるであろ
う（但し、この種の信号送信器、受信器の１フレ
ーム中の１ワードのビツト数はすべて同一として
いる。） 従つて、パイプライン入口側に設置された計数
回路（第９図の１４）の計数値読み込みタイミン
グと出口側計数回路（第７図の１５）の計数値読
み込みタイミングを同期化するには次のようにす
るとよい。すなわち第１０図においてみられるよ
うに、情報ワードが４個（＃１〜＃４）のとき、
出口側のデータ

【式】を＃１情報ワードに載 せ、他の情報ワードには、今この説明とは全く関
係のない他のデータを載せたとすると、パイプラ
イン出口側の送信器（第７図１５）では、同期ワ
ードの出力直前または＃４情報ワードの出力直後
に、送信制御部１８１から制御部１５１へ制御信
号を送つて、出口側データ

【式】の読み込 みを行ない、入口側の受信器（第９図１７）で
は、＃３情報ワードの出力直後に、受信制御部１
７１から制御部１６１へ読込要求信号イを送出
し、この読込要求信号イと同時にゲート開指令ニ
を送出してバツフアレジスタ１６３Ａへのデータ
読み込みを行ない、バツフアレジスタ１６３Ｂへ
のデータの読込みは＃１情報ワードの送信が終了
した時点においてゲート開指令ロを送出して行な
うとよい。 なお、ただ今の例では出口側データ

【式】 を＃１情報ワードに載せたが、他の情報ワードに
載せてもよい。今、＃２情報ワードに載せたとす
ると、第１０図において、制御信号は同期ワー
ドの直後に、また読込要求信号イは、＃４情報ワ
ードの直後にくることが理解されるであろう。 第１０図は、同期方式がフレーム同期方式をと
つている場合の図であつたが、このほか、同期ワ
ードがなく、各ワード毎に同期信号ビツトをもつ
ている調歩同期方式が知られている。この方式の
場合にも、ほゞ同じ考え方によつて、パイプライ
ンの入口側、出口側における各計数回路の計数値
読み込みタイミングの同期化を図ることができ
る。 第１１図は、調歩同期方式による信号伝送フオ
ーマツトの一例を示す図である。 第１２図は、調歩同期方式による場合の、第１
０図と同様なタイミング比較図であり、データ

【式】は＃１情報ワードに載せてある。また 斜線領域はフレーム間隔を示す。 なお第７図に関する説明において、パルスカウ
ンタ１５２が出力パルスQoを計数し、リセツト
されるまでの時間Ｔは制御部１５１が制御すると
説明したが、この方法に従うと、時間Ｔは、送信
器１８の信号伝送周期に固定されることになる。
システムによつては、前記時間Ｔを任意に選択し
たいときがある。このような要求に対しては、計
数回路１５の制御部１５１が時間Ｔを制御し、入
力ゲート回路１５３をそれによつてオンにすると
同時に、送信制御部１８１へスタート指令を送出
する方式とすることもできる。この場合、送信制
御部１８１は、スタート指令を受けて入力ゲート
回路１８２をオンし、第８図に示した伝送フオー
マツト信号を１フレーム分のみ伝送する。入力ゲ
ート回路１５３は、パルスカウンタ１５２の計数
値がバツフアレジスタ１５４に読み込まれたなら
ば、直ちに制御部１５１からの指令によりオフに
転じ、またパルスカウンタ１５２へは制御部１５
１からリセツト信号が送られる。さらにまた、第
７図は、パイプライン出力側の諸回路、第９図
は、パイプライン入口側の諸回路と説明してきた
が、第７図をパイプライン入口側の諸回路に、第
９図をパイプライン出口側の諸回路に入れ替えて
も、この発明の機能は変わらない。 以上説明したとおりであり、この発明によれ
ば、パイプライン出口側に設置された信号送信器
からの情報ワードの送信完了（信号受信部からみ
ると受信完了）をパイプライン入口側に設置され
た信号受信器で検出し、その受信完了信号を読込
指令として利用し演算回路の入力ゲートのオン・
オフに使うように構成した為、パイプライン入口
側流量積算時間とパイプライン出口側流量積算時
間の同期がとれることとなつた。その結果、単位
流量毎に出力する単位パルス数に伝送上からの制
限が無くなり、パイプラインの流量差方式による
漏洩検知において今迄より微少な漏洩の検出が可
能となつた。又、システムとしてのコストも安く
なつた。 この発明は、石油パイプラインの他、液体状の
各種化学製品パイプラインの漏洩検知システムに
も適用できる。又、相互に離れた２ケ所間のデー
タの同時性が必要なシステムに、安価なコストで
適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術による流体漏洩検知方式の
構成例を示す概念図、第２図は、その動作説明に
必要な説明図、第３図ａは、変調速度が1200ビツ
ト／秒のときのパルス幅波形図、第３図ｂは、流
量パルスが600パルス／秒のときのパルス幅波形
図、第４図は、コンピユータを用いた従来の流体
漏洩検知方式の構成例を示すブロツク図、第５図
は、入口側流量パルス信号Qiのカウント時間周
期Ｔと出口側流量パルス信号Qoのそれとが同期
している場合の信号タイミング図、第５Ａ図は、
同期しないで位相のずれΔTが存在する場合の信
号タイミング図、第６図は、この発明の一実施例
を示すブロツク図、第７図は、第６図の出口側に
おける諸回路の詳細ブロツク図、第８図は、デー
タの伝送フオーマツトを示す図、第９図は、第６
図の入口側における諸回路の詳細ブロツク図、第
１０図は、送信側と受信側における各信号タイミ
ングの比較図、第１１図は、調歩同期方式による
場合の伝送フオーマツトを示す図、第１２図は、
調歩同期方式による場合の、第１０図と同様なタ
イミング比較図、である。 図において、１はパイプライン、２は入口側流
量発信器、３は出口側流量発信器、４はテレメー
タ送信機、５は同受信機、６は伝送回線、７は制
御部、８はメモリ、９は通信制御部、１０はパル
スカウンタ、１１は出力部、１２は警報表示器、
１３は通信回線、１４は入口側計数回路、１５は
出口側計数回路、１６は演算回路、１７は信号受
信器、１８は信号送信器、１８１は送信制御部、
１８２は入力ゲート回路、１８３は送信部、１５
１は制御部、１５２はパルスカウンタ、１５３は
入力ゲート回路、１５４はバツフアレジスタ、１
４１はパルスカウンタ、１６１は制御部、１６２
は入力ゲート、１６３はバツフアレジスタ、１６
４は減算器、１６５は出力部、１７１は受信制御
部、１７２は受信部、１７３は出力メモリ、を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体輸送路の入口側流量と出口側流量の差を
   求めて漏洩の有無を検知する流体漏洩検知方式で
   あつて、流量をパルス数に変換して出力する流量
   パルス発信器と、前記パルスを一定周期でカウン
   トしてはリセツトされる計数回路と、該計数回路
   による一定周期毎の計数値をデータとして読み込
   むメモリ回路と、前記計数回路のカウント開始、
   リセツトおよびメモリ回路への計数値データ読み
   込みを制御する制御部とを前記入口側と出口側の
   双方に設け、入口側と出口側の何れか一方に、前
   記メモリ回路に読み込まれた計数値データを読み
   出しコード化して時分割的に送信する信号送信機
   を、他方に、送信されてきたコードを受信・解読
   しデータとして記憶する信号受信機と演算回路を
   設け、送信機側および受信機側において前記メモ
   リ回路への同時読み込みを行ない、受信機側で
   は、信号受信機からの制御信号により制御部を介
   して、送信機側の計数値データの受信終了後に自
   側の計数値データとの差を演算回路において演算
   するようにしたことを特徴とする流体漏洩検知方
   式。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の流体漏洩検知
   方式であつて、送信機側および受信機側における
   計数値データのメモリ回路への読み込みを所定の
   情報ワードの送受信開始あるいは完了信号に同期
   させることにより同時に行なうようにしたことを
   特徴とする流体漏洩検知方式。