JPH01109236A - パイプラインの漏洩検知方法 - 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］ この発明は例えば石油ガスや天然ガス等を輸送するパイ
プラインの輸送時におけるパイプラインからの流体の漏
洩を検知する方法に関するものである。

［従来技術］ ガスパイプラインにおけるガス漏れは、漏洩量の多少に
係わらず損失であるばかりでなく場合によっては爆発等
の危険な状態を来す恐れがある。

このようなガスパイプラインの漏洩検知方法として、作
業員がガス検知器を持ってパイプライン沿いにパトロー
ルしたり、パイプラインの途中に圧力計を設置して監視
し、圧力の測定値が所定の下限値を下回った場合に漏洩
発生と判定する方法が実施されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、ガス検知器を持ってパイプライン沿いに
パトロールする方法の場合は多大な労力を要し、非能率
的であるとともにパイプライン全域に互って常時監視で
きないため漏洩発見が手遅れになる場合がある。また、
圧力計を設置して監視し、圧力の測定値が所定の下限値
を下回った場合に漏洩発生と判定する方法では、検知で
きる漏洩は極めて大量の場合に限られる。このような問
題点を解決する方法として発明者等はパイプラインの圧
力勾配を利用した方法（特願昭５９−２７５２５５号、
特願昭５９−２７５２５６号）、パイプライン中の流址
差を検知する方法（特願昭５９−２７５２５７号、特願
昭５９−２７５２５８号）等を提案した。この発明はこ
れらの発明と目的を同じくするものであり、気体パイプ
ラインにおいてもパイプライン全体に互り常時監視を行
い、小漏洩を確実に検知することを目的とするものであ
−る。

［問題点を解決するための手段］ 前記問題点を解決するなめに、本願発明においては、パ
イプラインにおける圧力降下モデルの未定係数を、パイ
プラインに設置した複数個の圧力計の測定値に基づいて
誤差評価関数が最小となるように定め、本願第１の発明
においては、この誤差評価関数の値が予め定められた値
以上となったとき、本願第２の発明においては、何れか
の測定点における圧力測定値と前記圧力降下モデルによ
り計算される値の差が予め定められた値以上となったと
き、漏洩が発生したと判断する構成としている。

［作用〕 パイプラインに設置された複数個の圧力計が測定した値
に基づき圧力降下モデルの未定係数を誤差評価関数が最
小となるように定めた場合、流体漏洩がない場合には、
圧力降下モデルが実際の圧力降下とよく一致するため定
められた誤差評価関数の値は小さく、各測定点における
圧力測定値と前記圧力降下モデルにより計算される値の
差の絶対値も小さい、流体の漏洩が発生すると、圧力降
下モデルが実際の圧力降下と一致しなくなるので、定め
られた誤差評価関数の値は大きくなり、各測定点におけ
る圧力測定値と前記圧力降下モデルにより計算される値
の差も大きくなる。従って、前記構成をとることにより
、漏洩を検出できる。この検出方法は、多数測定点のデ
ータに基づいた判定によるものであるので、一部の測定
点でノイズがあってもその影響を受けることなく、確実
に小さな漏洩を検出できる。

［発明の実施例］ 以下、この発明のパイプラインの漏洩検知方法について
一実施例を第１図ないし第４図により説明する。

第１図において１はガスを輸送するために配設されたガ
スパイプライン、２１〜２６はこのガスパイプライン１
に所定間隔で設置された複数の圧力計である。

第２図の線図において横軸は上記パイプライン１の長さ
をとり、Ｓ、−Ｓ６は上記圧力計２１〜２６の各測定位
置、縦軸は上記パイプライン１の内圧をとり、Ｐ１〜Ｐ
６は上記圧力計２１〜２６の測定値、曲線Ａは上記測定
位置８１〜Ｓ６と測定値Ｐ１〜Ｐ６に基づいて計算され
た圧力降下の推定分布曲線で、この推定圧力分布曲線Ａ
を推定する計算式は以下に示す通りである。

漏洩の無い場合におけるガスパイプラインの圧力降下モ
デルは Ｐ、）２−Ｐ２（ｘ、）＝　ｃ　−ｘ−＝　（１）Ｘ；
上流端からの距離 Ｐ（ｘ）；ｘ位置における圧力測定値 Ｐｏ；上流端（ｘ＝Ｏ）の圧力 Ｃ；係数 で表され、上記未定係数ＰｏとＣは、誤差評価関数が最
小となるように上記測定位置８１〜Ｓ６と測定値Ｐ１〜
Ｐ６に基づき、最小２乗法で算出して圧力分布を推定す
る。

上記誤差評価関数を下式（２）の如く定義すれば、上記
未定係数のＣおよびＰＧは下式（３）。

（４）で算出できる。

Ｅ　　（ｃ　＋　　Ｐｏ　）＝’Ｅ　　（Ｐ’　　（Ｘ
ｌ）−（−ＣＸＩ　　＋Ｐ６”））　　”　　　　　　
・”　　［２コ但し、　Ｅ　（ｃ、Ｐａ）：誤差関数 ｉ　　　：圧力計測位置番号（ｉ＝１．　・、ｎ；ｎ：
＝６）ｘｌ　　　：計測位置ｉの上流端からの距離（Ｓ
＋〜Ｓ６にあたる）Ｐ（ｘ＋）：計測位置ｉの圧力計測
値（ｐ＋〜Ｐ、にあたる）ｎΣＸ−一（Σｘ　、　）　
２ 圧力分布推定結果の総合誤差は、上記の式（３）、（４
＞により算出しなＣおよびＰ。を上記の式（２）に代入
することによって求まり、ま、た各測定位置８１〜Ｓ６
における測定値Ｐ１〜Ｐ６と、上記圧力降下モ、デルの
（１）式で算出される値との差の絶対値誤差は、上記の
算出したＣおよびＰｏを下式（５）に代入することによ
って圧力推定値Ｐ１−〜２６″を求め、上記測定値Ｐ、
〜Ｐ６との差を取れば求まる。

Ｐ（ｘｉ）＝Ｐｇ”−ｃ−ｘｉ　　・−・（５”）Ｐ”
（ｉ）；計測位置ｉの圧力推定値 （ＰＩ”〜Ｐ６８　にあたる） パイプライン１内のガスが正常に輸送されている場合は
、第２図に示す如く圧力計２１〜２６で測定した値ｐ、
−Ｐ、と上記（５）式で算出した推定値Ｐげ〜Ｐ６−が
ほぼ一致し、圧力分布推定の総合誤差が小さいことが把
握できる。

次に第３図はパイプライン１に漏洩が発生した場合の各
測定値ｉＺｅ　Ｓ　ｓ〜Ｓ６における測定値Ｐ１〜Ｐ６
と、圧力推定値Ｐ！１〜Ｐ６１および圧力降下の推定分
布曲線Ａを示し、この線区によりパイプライン１に漏洩
が生じた時の各測定位置８１〜Ｓ６における測定値Ｐ、
−Ｐ、と、圧力推定値Ｐ−〜２６１′との差は大きくな
るとともに、圧力分布推定の総合誤差も大きくなること
が把握できる。

また、この第３図では測定位置の８４近傍にて漏洩が発
生した場合を示しており、この測定位置の８４近傍は圧
力推定値Ｐ４′″の方が圧力測定値Ｐ４よりも大きく、
かつこの圧力測定値Ｐ４より離れた位置（例えばＳｌ又
はＳａ）ではこの状態の逆現像が現れていることが把握
できる。

従って、圧力分布推定の総合誤差あるいは各測定位置５
ｔ−３６における測定値Ｐ、〜Ｐ６と圧力推定値Ｐ１＠
〜Ｐ６１との差が、下式に示す如く予められな値以上大
きくなった時パイプライン１に漏洩が発生したと判断す
るものである。

圧力分布推定の総合誤差に関しては Ｅ　〉　ε１ 圧力測定値と推定値の差に関しては ｐｉ−ｐｉ”＞　　ε２ （漏洩位置から離れた位置と判断） Ｐｉ−Ｐｉ”＜　　ε。

（漏洩位置近傍と判断） ε１　；ε２；ε３は設定値 第４図はこの発明方法を実施する際に用いられるガス漏
洩検知装置のブロック図で、このガス漏洩検知装置はパ
イプラインにおける各測定位置の圧力測定値を入力し、
これらに基づいてパイプライン内の圧力分布を推定し、
その推定誤差を評価するとともにガス漏洩の際には信号
を出力するものである。

図中の２１〜２６はパイプラインに所要間隔で設置され
た複数の圧力計、３はこの圧力計２１〜２６により測定
した測定値をＡ／Ｄ変換して収集・伝送するデータ収集
装置、４は圧力分布の推定を行う演算手段、５は測定値
を入力して選択する演算手段、６は圧力分布推定の総合
誤差を算出して評価する演算手段、７は測定値と推定値
との差を評価する演算手段、８はパイプラインにおける
漏洩発生の有無を総合的に判定する演算手段、９は漏洩
信号を出力する出力器、１０は上記演算手段４．５．６
，７．８を内装したコンピュータである。

次にこのガス漏洩検知装置の動作について以下に説明す
る。

上記データ収集装置３はパイプラインに設置された複数
の圧力計２１〜２６によって測定された測定値をＡ／Ｄ
変換し、コンピュータ１０に伝送する。この伝送された
測定値に基づいて演算手段４はパイプライン内の圧力分
布を推定するとともに、測定位置における圧力推定値も
算出して演算手段７に伝達する。一方、演算手段５は上
記データ収集袋ｒａ３より伝送されたされた測定値を、
順次選択して上記演算装置４と同様に演算手段７に伝達
する。また、演算回路６は上記演算手段４で推定された
圧力推定の総合誤差を計算し、上記（６）式に基づいて
漏洩発生の有無を判定して演算手段８に伝達すると同時
に、上記演算手段４゜５より圧力分布の測定値と推定値
を伝達された演算手段７は、上記（７）、（８）式に基
づいて漏洩発生の有無を判定して上記演算手段６と同様
に演算手段８に伝達する。この演算手段８は上記演算手
段６，７の結果を総合的に評価し、漏洩信号を出力器９
に伝達する。出力器９は漏洩の有無を外部に表示する信
号を出力し、その信号は例えば適当なデイスプレィで数
値あるいは記号やランプ等で表示される。

なお、この漏洩検知装置では上記（７）。

（８）式を利用することにより漏洩発生位置が推定可能
である。

また、この漏洩検知装置では本願第１の発明と、本願第
２の発明を組み合わせて使用しているが、これらを単独
で用いてもよい。

なお、本実施例の説明では、圧力降下モデルとして（１
）式によって表されるものを例にあげたが、圧力降下モ
デルは漏洩の無い場合の圧力降下が表され、未定係数を
含むものであればよく、実際のパイプラインの設置条件
に合わせて決定されるべきものであり、本発明の範囲は
（１）式を使用したものに限定されるものではない、ま
た、本実施例の説明では、評価関数の決定方法として最
小二乗法を例にあげたが、誤差の絶対値の和を最小にす
る方法、山登り法などによることもでき、本願発明の範
囲は最小二乗法を使用したものに限定されない、また、
本願発明は気体のパイプラインに適用した場合に効果が
著しいものであるが、液体のパイプラインにも適用でき
ることは明らかであり、その場合、従来の方法よりも高
い信頼性を得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本願発明によればパイプラインに
おける圧力降下モデルの未定係数を、パイプラインに設
置した複数個の圧力計の測定値に基づいて誤差評価関数
が最小となるように定め、この誤差評価関数の値または
何れかの測定点における圧力測定値と前記圧力降下モデ
ルにより計算される値の差に基づいて漏洩が発生したと
判断する構成としているので、多数測定点のデータに基
づいた判定を行うことができ、一部の測定点でノイズが
あってもその影響を受けることなく確実に小さな漏洩を
検出できる。従って、ガスパイプラインにおいても少量
の漏洩を確実に検知できるので、連続的、かつ自動−的
な漏洩監視を実現でき、安全対策上極めて優れた効果を
得ることのできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す圧力計を設置したパ
イプラインの概念図、第２図は漏洩の無いパイプライン
における各測定点の測定値と推定値および推定圧力分布
曲線を示す線図、第３図はパイプラインに漏洩が発生し
たときの各測定点の測定値と推定値および推定圧力分布
曲線を示す線図、第４図はこの発明方法を実施するため
の混注検知装置のブロック図である。 １・・・パイプライン、 ２１．２２．２３，２４，２５．２６・・・圧力計、Ｓ
　１　、Ｓ　２　＋　Ｓ　３　＋　Ｓ　４　、Ｓ　５　
ｔ　Ｓ　６・・・測定位置、Ｐ　１．Ｐ　２．Ｐ　３．
Ｐ　４ｅＰ　５．Ｐ　６・・・測定値、ｐ　１ｍ、　ｐ
２ｓ、　ｐＳ＠、　ｐ４ｍ、　ｐ、ｓ、　ｐ６ｍ、、、
推定値、Ａ・・・推定圧力分布曲線、Ｅ・・・総合評価
誤差。 特許出願人　　日本鋼管株式会社 第１図 ９１　　Ｓ２　　！３３Ｓ４５５　　Ｓｓ第２図 第３図 第４図 手続補正書 昭和　　年　　月　　日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第２６５８７６号 ２、発明の名称 パイプラインの漏洩検知方法 ３、補正をする者 ＼、ＰＩＭ、。 ６、補正の内容 （１）明細書第９頁第４行にｒＰ（ｘｉ）＝Ｐｏ”−ｃ
−ｘｉ」とあるのを’　Ｐ　’　（ｘ　１　） ＝　（ＰＯ２Ｃ−ＸＩ）　ｌ／２Ｊと訂正する。 （２）明細書第９頁第５行に’Ｐ’（ｉ）Ｊとあるのを
ｒＰ２（ｘｔ）」と訂正する。 （３）明細書第１０頁第１３行にｒＥ＞ε１」とあるの
をｒＥ＞ε！　・・・　（６）」と訂正する。 （４）明細書第１０頁第１５行にｒｐ、−ｐ−〉ε２」
とあるのを’Ｐｔ　　Ｐ＋”＞ε２Ｉ　　・・・　（７
）」と訂正する。 （５）明細書第１０頁第１７行に’Ｐ＋　　Ｐ＋”＜ε
３」とあるのを’Ｐ＋　　Ｐｌ”＜ε３＋　　・・・　
（８）」と訂正する。 （６）明細書第１０頁第１９行に「ε１；ε２；ε３」
とあるのを１εｌ；ε２１；εｓ＋Ｊと訂正する。 （７）明細書第１２頁第９行（こ「所要間隔で」とある
のを「所定間隔で」と訂正する。 （８）明細書第１２頁第９行に「演算装置４」とあるの
を「演算手段４」と訂正する。 （９）明細書第１２頁第１０行に「演算回路６」とある
のを「演算手段６」と訂正する。 以上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）パイプラインに設置した複数個の圧力計の測定値
   に基づいて該パイプラインの漏洩を検知する方法におい
   て、 （イ）前記パイプラインにおける圧力降下モデルの未定
   係数を、前記複数個の圧力計の測定値に基づいて誤差評
   価関数を最小にするように定め、（ロ）前記誤差評価関
   数の値が、予め定められた値以上となったとき漏洩が発
   生したと判断することを特徴とするパイプラインの漏洩
   検知方法。
2. （２）圧力降下モデルが、パイプラインの上流端からの
   距離がｘである点の圧力をＰ（ｘ）とするとき、上流端
   の圧力Ｐｏ、係数ｃを未定係数とするＰｏ＾２−Ｐ＾２
   （ｘ）＝ｃ・ｘ であらわされ、誤差評価関数が各測定点における圧力測
   定値と前記圧力降下モデルにより計算される値の差の２
   乗和である特許請求の範囲第１項記載のパイプラインの
   漏洩検知方法。
3. （３）パイプラインに設置した複数個の圧力計の測定値
   に基づいて該パイプラインの漏洩を検知する方法におい
   て、 （イ）前記パイプラインにおける圧力降下モデルの未定
   係数を、前記複数個の圧力計の測定値に基づいて誤差評
   価関数を最小にするように定め、（ロ）何れかの測定点
   における圧力測定値と前記圧力降下モデルにより計算さ
   れる値の差が、予め定められた値以上となったとき漏洩
   が発生したと判断することを特徴とするパイプラインの
   漏洩検知方法。
4. （４）圧力降下モデルが、パイプラインの上流端からの
   距離がｘである点の圧力をＰ（ｘ）とするとき、上流端
   の圧力Ｐｏ、係数ｃを未定係数とするＰｏ＾２−Ｐ＾２
   （ｘ）＝ｃ・ｘ であらわされ、誤差評価関数が各測定点における圧力測
   定値と前記圧力降下モデルにより計算される値の差の２
   乗和である特許請求の範囲第３項記載のパイプラインの
   漏洩検知方法。