JPH02190733A - 漏洩ガスの拡散領域を予測する方法 - Google Patents

漏洩ガスの拡散領域を予測する方法

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JPH02190733A
JPH02190733A JP1158989A JP1158989A JPH02190733A JP H02190733 A JPH02190733 A JP H02190733A JP 1158989 A JP1158989 A JP 1158989A JP 1158989 A JP1158989 A JP 1158989A JP H02190733 A JPH02190733 A JP H02190733A
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有坂 靭男
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(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、ガスが漏洩しているときに、ガスの拡散する
領域を予測する方法に関する。 本発明の方法は、とく
に可燃性や毒性を有するガスを取り扱う工業プラントに
おける、危険防止に有用である。 ここで、「ガス」とは常態でガス状の物質のほかに揮発
性の液体の蒸気をも含む意味であって、以下の記述にお
いては、この語で両者を代表させる。 また、「漏洩」とは、配管7ランジ部のような、本来は
ガスが外部へ出るはずのない部分から、材料の劣化や破
損によって漏洩が起る場合と、スタックのような大気中
への放出口から誤操作や突発的な原因で放出が起る場合
と、両方を包含する。 (従来の技術] たとえば石油化学工業の各種プラントにおいては、種々
の可燃性ガスや有毒ガスが配管や諸設僅の中を流れてお
り、それが漏洩するおそれは常にある。 従って、漏洩
があったときはその場所を速やかに特定し、漏洩ガスが
拡散する領域を予測し、適切な安全対策をとることによ
って二次災害を未然に防止しなければならない。 ガスの漏洩を知る目的で、プラント内の適宜の場所をい
くつかえらんで、ガス検知器を設置することが行なわれ
ている。 ガス検知器を使用してプラント内のガス漏洩場所を推定
する技術として、少なくとも三つの地点のガス検知器が
ガスを検知することを前提とした方法が提案されている
(特開昭61−155932@)。 ところが、実際の工業プラントにおいては、設置されて
いるガス検知器間の距離が比較的長く、ガス検知器は広
い敷地内に点在するだけであるから、異なる3以上の地
点でガスが検知されるまでには、かなりの規模までガス
の漏洩が進行し、また、かなりの時間が経過することに
なる。 そこで本発明者らは、工業プラントにおける危険性ある
ガスの漏洩場所を迅速に行なうことを可能にするガス漏
洩場所の推定方法を確立し、すでに開示した(特願昭6
3−198549号)。 ガス漏洩時の対策としては、漏洩場所の特定に続いて、
ガスが拡散して行く領域つまり危険区域を予測すること
、ざらにはガス拡散領域の拡大して行く速度を予測する
こと、見方をかえればある地点が危険濃度など所定の濃
度区域に入るまでに残された時間がどのくらいおるかを
予測すること、などが必要である。 [発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、工業プラントにおいて危険性あるガス
が漏洩した場合に、ガス漏洩場所を特定し、ガスが拡散
して行く領域を予測し、さらに必要があれば所定のガス
濃度域が拡大して行く速度、見方をかえればある地点が
所定のガス濃度域に入るまでの時間を予測することによ
って、効果的な対策をとることを可能にする方法を提供
することにある。 [課題を解決するための手段] 本発明のプラントにおける漏洩ガスの拡散領域を予測す
る方法は、下記の諸段階からなることを特徴とする。 A、ガスの漏洩場所を特定すること、 ガスの漏洩場所の特定は、前記した3個のガス検知器の
検知データによる方法そのほかの既知のいずれの方法で
行なってもよいし、本発明者らが提案した、少なくとも
1個のガス検知器がガスを検知したときに実施できる方
法によってもよい。 ざらには、やはり本発明者らが開発し別途提案する、2
個のガス検知器の検知データを利用して漏洩の可能性の
ある場所を追求して行く手法によってもよい。 B、過去の一定時間内における気象条件の変化の状況に
もとづいて、次式のパラメータaを選択すること、 log Q= a −to(] X十bC2上式に、 C:ガスを検知した地点でのガス濃度 X:ガスの漏洩場所から検知した地点までの距離 の値を入れて、上式のパラメータbを算出すること、 D、ガスを検知した時点における風向風速のデータにも
とづいてガスの拡散角αを算出するとともに、風向の平
均振れ角βを算出すること、および E、ガス漏洩場所から、平均風向をあらわす直線を中心
として上記角(α+β)をなす二直線を用下側にひき、
ガス漏洩場所から所定のガス濃度Cの最前線、すなわち
ガス濃度C6に達し得る最も遠い地点までの距離LCを too L  =  (!ogCC−b)/aの式から
求め、この距離Lcを半径としてガス漏洩場所を中心に
円をえかき、この円弧と上記二直線とで囲まれた扇形の
領域を定めること。 本発明の、プラントにおける漏洩ガスの拡散領域を予測
するとともに所定のガス濃度域が拡大して行く速度を予
測する方法は、上記A〜Eに加えて、下記の段階Fを含
むことを特徴とする。 F、ガス漏洩場所から任意の距離L (L<L、)の点
が所定のガス危険濃度域になるまでの時間下を、 T=L/U−T。 の式により推定すること。(ここで、ToG、1m洩開
始から現在時刻までの時間であって、ガス、検知器D1
がガスを検知した時刻から現在時刻までの時間と、漏洩
場所からガス検知器D1までの距離gを平均風速Uで除
して得た時間との和である。)
【作 用】
ガスの拡散をあらわす理論式はいくつか提出されている
が、わが国では下記の「板上の式」がよく知られている
。 C(x、y、z):漏洩源の座標を(0,O,H)とし
たとき、任意の位置(x、y、z)におけるガス濃度 Q:漏洩ガス量 U:風速 qA、φ。、q6.φB:漏洩源の地表からの高さHと
大気安定度によって定まるパラメータJo(jξ):ξ
を変数とする0次の第一種ベッセル関数で、iは虚数単
位 いま、簡単にするため、漏洩ガス量が一定であり漏洩源
高さが)(=Oとして、大気安定度が「不安定」、「中
立」、「安定」の三種の場合につき計算すると、復配す
るシミュレーションにみるとおり、漏洩場所からの距離
Xの点におけるガス濃度Cは、第1図に概念的に示すよ
うに、両対数グラフにあられしたとき、はぼ直線になる
。 従って、次式であられすことができる。 log C=a −log X+b この直線は、漏洩ガス量の大小に応じて位置を変えるが
、各大気安定度においては平行である。 つまり、パラメータaは大気安定度によって決定される
値であり、パラメータbは大気安定度と漏洩ガス量によ
って決定される値である。 パラメータaは、あらかじめシミュレーションを行なっ
て算出しておいて、検知時点における大気安定度に応じ
て決定できる。またパラメータbは、パラメータaや測
定値C,xを上式に入れて求めることができる。 ガスの拡散領域の推測は、つぎの根随による。 すなわち、まずガス検知器がガスを検知した時点におけ
る風向風速のデータにもとづいて、ガスの拡散角αを決
定する。 風向風速が一定でガスの漏洩量も一定な状態においては
、ガスの拡散は、第2図に示すような紡錘型の等濃度線
(C,、C2、C3・・・)であられされる。 ガス濃
度が所定の濃度CCたとえば危険と考えられる濃度レベ
ル(図で、たとえばC2)に注目して、ガス漏洩場所P
からその等濃曲線に接線をひけば、それらに挟まれる角
度αがガス拡散角である。 一方、ガスを検知した時点から一定時間過去にさかのぼ
った時間丙における風向の変化を風向の振れ角βとする
と、ガスの拡散する可能性がある角度は、第3図に示す
ように、平均風向を中心として(α+β)の角であって
、ガス漏洩場所Pの風下におけるこの角度の範囲内がガ
スが拡散して行く方向である。 ガスは時間とともに拡散して行くが、第1図にみるよう
に、ガス漏洩量が一定であれば、濃度と漏洩源からの距
離は一次の関係にある。 従って、ガス漏洩量が一定で
あればガスが拡散して所定の濃度C6以上となる可能性
のある領域は、第4図に示すように、ガス漏洩場所Pの
風下で上記角度(α+β)の範囲内であって、所定のガ
ス濃度Cに達し得る最も遠い地点までの距離LCを半径
とする扇形の領域ということになる。 また、このとき、漏洩場所から任意の距離L(ただしL
<LC)の地点が所定のガス濃度域となるまでに残され
た時間は、距離りを風速Uで除したL/Uが漏洩開始時
から距離りの地点が所定ガス濃度域となるまでの時間で
あるから、そこから漏洩開始以降現在までの時間TOを
差引いた値ということになる。 [実施例1 前掲の「板上の式」において、 漏洩ガス量Q=0.00208〜16.7[Nm3/s
ec ] 風速u = 1 、0 [m/sec]大気安定度:不
安定、中立、安定 漏洩源高さ H=O,O[m] ガス検知位置 x=1〜1000[TrL]y=o [
m]  z=o [TrLlの条件で計算し、漏洩場所
からの距離とガス濃度との関係につき、第5図ないし第
7図に示すグラフを得た。 第5図は大気の状態が「不
安定」、第6図は「中立」、第7図は「安定」の場合で
ある。 最小二乗法によって、式 %式%] のパラメータaおよびbを計算した。 第5図ないし第
7図にグラフを示した場合に対応する値を示すと、下表
のとおりである。 パラメータaは各大気安定度ごとに一定であり、パラメ
ータbだけが漏洩ガス量の増加につれて増大しているこ
とが、表から明らかである。 本発明の実施に当っては、ざらにそのプラントに固有の
因子、たとえば近隣の地形や季節的な風向風速の傾向な
どを考慮して、さまざまな観点から、パラメータaおよ
びbに補正を加えることが、実際により近い推定をする
上で好ましい。 [発明の効果] 本発明によれば、プラントにおいて危険性あるガスが漏
洩したとき、ガス検知器の検知データと風向風速のデー
タとから漏洩ガスの拡散領域を予測することができ、ざ
らにガス危険濃度域の拡大速度を予測して、ある地点が
危険になるまでに残された時間を算出することができる
。 こうした予測により、適切な安全対策をとることが容易
となる。 従って本発明は、各種工業プラントの安全の
向上に寄与するとともに、周辺に対する被害の防止に有
用である。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は、本発明の漏洩ガスの拡散領域を
予測する方法の原理を説明するためのものであって、 第1図は、ガス漏洩場所からの距離とガス濃度との関係
を概念的に示したグラフであり、第2図は、ガス等濃度
曲線とガス拡散角とを示す図であり、 第3図は、ガスの拡散する可能性のある方向を示す図で
あり、 第4図は、第3図に従ってガスの拡散領域を示す図であ
る。 第5図、第6図および第7図は、いずれも本発明の実施
例においてシミュレーションにより作成した、第1図に
対応するグラフの実例である。 P・・・ガス漏洩場所 C1,C2,C3・・・ガス等濃度曲線D1・・・ガス
検知器 α・・・ガス拡散角     β・・・風向の平均振れ
角筒1図 109×

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プラントにおける漏洩ガスの拡散領域を予測する
    方法であって、下記の諸段階からなることを特徴とする
    方法 A、ガスの漏洩場所を特定すること、 B、過去の一定時間内における気象条件の変化の状況に
    もとづいて、次式のパラメータaを選択すること、 logC=a・logX+b C、上式に、 C:ガスを検知した地点でのガス濃度 X:ガスの漏洩場所から検知した地点までの距離の値を
    入れて、上式のパラメータbを算出すること、 D、ガスを検知した時点における風向風速のデータにも
    とづいてガスの拡散角αを算出するとともに、風向の平
    均振れ角βを算出すること、および E、ガス漏洩場所から、平均風向をあらわす直線を中心
    として上記角(α+β)をなす二直線を用下側にひき、
    ガス漏洩場所から所定ガス濃度C_Cの最前線までの距
    離L_Cを、 logL_C=(logC_C−b)/a の式から求め、この距離L_Cを半径としてガス漏洩場
    所を中心に円をえがき、この円弧と上記二直線とで囲ま
    れた扇形の領域を定めること。
  2. (2)プラントにおける漏洩ガスの拡散領域を予測する
    とともに、所定ガス濃度域が拡大して行く速度を予測す
    ることを含む方法であつて、請求項1に記載の段階A〜
    Eに加えて、下記の段階Fを行なうことを特徴とする方
    法 F、ガス漏洩場所から任意の距離L(L<L_C)の点
    が所定ガス濃度域になるまでの時間Tを、 T=L/U−T_0 の式により推定すること。(ここで、T_0は漏洩開始
    から現在時刻までの時間であつて、ガス検知器D_1が
    ガスを検知した時刻から現在時刻までの時間と、漏洩場
    所からガス検知器D_1までの距離lを平均風速uで除
    して得た時間との和である。)
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