JPH0240967B2 - Gasuroeigennokenchihoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、ガス漏洩源の検知方法に係り、特に
化学プラント施設等において危険性ガスが漏洩し
た場合に、その漏洩源の探索に利用できる。 ［背景技術とその問題点］ 化学プラント施設等では、可撓性ガスや毒性ガ
ス等の危険性ガスが漏洩した場合、迅速にガス漏
洩源を発見して安全対策を施し、二次災害の発生
を未然に防止しなければならない。 ところが、従来はガス漏洩源を探索するのに適
切な手段がないため、人間の嗅覚を頼りに探索し
たり、多人数によつてガス検知を行いながら探索
する等していた。 しかしながら、このような方法により迅速によ
り適確にガス漏洩源を発見しなければならないと
いう要求に対しては満足できるものではなかつ
た。 ［発明の目的］ ここに、本発明の目的は、上記要求に応え、ガ
ス漏洩源を迅速かつ適確に検知し得るガス漏洩源
の検知方法を提供することにある。 ［問題点を解決するための手段および作用］ そのため、第１の発明では、無風または無風に
近い状態におけるガス漏洩源の検知方法であつ
て、漏洩ガスが拡散している区域内において異な
る少なくとも３以上の地点におけるガス濃度をそ
れぞれ検出し、これらガス濃度データ群の中から
最もガス濃度が高い３つの地点を特定し、この最
高ガス濃度地点と他の２つの地点との間における
仮想漏洩源をそれぞれ求め、この各仮想漏洩源を
通り、かつ最高ガス濃度地点と他の２つの地点と
を結ぶ直線に対して直交する垂線が互いに交差す
る位置を求め、この位置を漏洩源として推定す
る、ことを特徴としている。 また、第２の発明では、風がある状態における
ガス漏洩源の検知方法であつて、漏洩ガスが拡散
している区域内において異なる少なくとも３以上
の地点におけるガス濃度または異なる少なくとも
３以上の領域におけるそれぞれの平均ガス濃度を
検出し、これらガス濃度データ群または平均ガス
濃度データ群の中から最もガス濃度が高くかつ風
向に沿つて並ぶ３つの地点または領域を特定し、
この最高ガス濃度地点または領域と次に高い第２
の地点または領域との距離を求め、この距離を
Ｌ、最高のガス濃度地点または領域と推定漏洩源
との距離をＸ、最高ガス濃度地点または領域のガ
ス濃度をC₁、第２のガス濃度地点または領域の
ガス濃度をC₂、濃度減衰定数をＢとしたとき、 Ｘ：（Ｌ−Ｘ）＝C₁ ^1/B：C₂ ^1/B および、 Ｘ：（Ｌ＋Ｘ）＝C₁ ^1/B：C₂ ^1/B の少なくとも一方の式から前記距離Ｘを求め、こ
のＸから漏洩源を推定する、ことを特徴としてい
る。 ［実施例］ まず、第１の発明の検知方法の一実施例を第１
図について説明する。本検知方法では、まず、漏
洩ガスが拡散している区域Ｚ内において、異なる
少なくとも３以上の地点におけるガス濃度をそれ
ぞれ測定する。この場合、ガス濃度測定地点の選
択は、予め決められたマトリツクスの各交点位置
が好ましいが、任意に選択した複数地点でもよ
い。 続いて、これらガス濃度データ群の中からガス
濃度が高い３つの地点、例えば３つの地点P₁，
P₂，P₃を特定する。通常、ガス漏洩が無い状態
では各地点のガス濃度はいずれも零かそれに近い
値を示す。しかし、一旦ガスの漏洩が発生した場
合、拡散ガス濃度は漏洩源からの距離をｘ、濃度
減衰定数をＢとすると、X^-Bに比例して減衰する
ことが知られており、各地点におけるガス濃度は
漏洩源に近い程高い値を示す。ちなみに、漏洩ガ
スの漏洩量および風速に対する距離ｘによる濃度
減衰定数Ｂは次表の通りである。

【表】 いま、気象条件が無風または無風に近い状態、
例えば風速が２ｍ／sec未満の状態において、各
地点P₁，P₂，P₃で測定されたガス濃度をC₁，C₂，
C₃（C₁＞C₂＞C₃）とすると、まずこれらの地点の
中から最もガス濃度が高い地点P₁を特定し、こ
の最高ガス濃度地点P₁と他の２つの地点P₂，P₃
との間における仮想漏洩源Q₁，Q₂を求める。 地点P₁〜P₂間における仮想漏洩源Q₁を求める
には、地点P₁，P₂間の距離L₁を求め、かつ地点
P₁から仮想漏洩源Q₁までの距離をX₁とすると、 C₁∝X₁−Ｂ→Ｘ∝₁C₁ ^-1/B C₂∝（Ｌ−X₁）^-B→（Ｌ−X₁）∝C₂ ^-１／Ｂ ∴X₁：（Ｌ−X₁）＝C₁ ^-1/B：C₂ ^-1/B ＝１／C₁ ^1/B：１／C₂ ^1/B ＝C₂ ^1/B：C₁ ^1/B 従つて、 X₁：（Ｌ−X₁）＝C₂ ^1/B：C₁ ^1/B ……（1A） の関係からX₁を求める。このようにして仮想漏
洩源Q₁を求めた後、この仮想漏洩源Q₁を通りか
つ地点P₁，P₂を結ぶ直線に対して直交する垂線
を描く。 同様にして、地点P₁〜P₃間における仮想漏洩
源Q₂を求めるには、地点P₁，P₃間の距離L₂を求
め、かつ地点P₁から仮想漏洩源Q₂までの距離を
X₂として、 X₂：（L₂−X₂）＝C₃ ^1/B：C₁ ^1/B の関係からX₂を求める。このようにして仮想漏
洩源Q₂を求めた後、この仮想漏洩源Q₂を通りか
つ地点P₁，P₃を結ぶ直線に対して直交する垂線
を描く。 これにより、両垂線が交差した位置Ｑを求め、
これを漏洩源として推定するものである。 ここで、厳密にいうと、漏洩源は式（1A）お
よび式（1B）をともに満足する点であり、この
ような点は式（1A）の軌跡（仮想漏洩源Q₁に直
交する曲線）と式（1B）の軌跡（仮想漏洩源Q₂
に直交する曲線）との交点となる。しかし、∠
P₂P₁P₃が鋭角の場合など、漏洩源が直線P₂P₁お
よびP₁P₃に近いならば、式（1A）および式
（1B）をともに満足する点は各仮想漏洩源Q₁，
Q₂から引いた垂線の交点として近似することが
でき、より迅速かつ容易な推定作業が行える。 従つて、本検知方法では、漏洩ガスが拡散して
いる区域内の少なくとも３以上の地点のガス濃度
を測定し、かつ最高ガス濃度地点から他の２地点
までの距離を求めれば、漏洩源を推定できるた
め、漏洩源の探索を迅速にかつ容易に行うことが
できる。 なお、本検知方法では、仮想漏洩源Q₁，Q₂ま
での距離X₁，X₂を定めるに当つて、最高ガス濃
度地点P₁を基準としたが、基準点は他の２点で
もよい。 以上説明した検知方法では、無風または無風に
近い状態を前提としているため、風速が所定値、
例えば２ｍ／sec以上ある状態では正確な漏洩源
の探索は困難である。このような状態下での探索
を可能にしたのが第２の発明である。 次に、第２の発明の検知方法の一実施例を第２
図について説明する。本検知方法では、漏洩ガス
が拡散している区域内において、異なる少なくと
も３以上の領域における平均ガス濃度を測定す
る。この場合、予め決められたマトリツクスの各
交点位置におけるガス濃度を測定し、これらの各
交点が囲む範囲を１つの領域としてその領域の平
均ガス濃度を算出してもよいが、例えば任意に決
めた３以上の各領域内の１または数地点でガス濃
度を測定し、これらを平均化して各領域の平均ガ
ス濃度を算出してもよい。 続いて、これら平均ガス濃度データ群の中から
平均ガス濃度が最も高くかつ風向に沿つて並ぶ３
つの領域、例えば３つの領域A₁，A₂，A₃を特定
する。この場合、領域A₁，A₃では２つの測定地
点P₁₁，P₁₂，P₃₁，P₃₂があるため、これらの測定
ガス濃度を平均化して求めるが、領域A₂では１
つの測定地点P₂₁しかないため、ここの測定ガス
濃度を領域A₂の平均ガス濃度としている。 次に、これら３つの領域A₁，A₂，A₃の中から
平均ガス濃度（ここでは₂＞₁＞₃とする。）
が最も高い領域A₂と次に高い領域A₁とを特定す
る。 ここで、漏洩ガスは風によつて流されるが、漏
洩源は最高平均ガス濃度領域A₂の近傍であると
推定される。この際、風が強ければ、漏洩源Ｑは
領域A₂の風上側つまり領域A₃側であると推定さ
れる。一方、風が弱ければ、漏洩源Ｑは領域A₂
の風上側のほか、領域A₂の風下側つまり領域A₁
側であることも推定される（第２図参照）。 このうち、領域A₁側の漏洩源Ｑに対しては、
最高平均ガス濃度領域A₂と次に高い平均ガス濃
度領域A₁との距離Ｌを求め、ここで領域A₂と推
定漏洩源Ｑとの距離をＸとすると領域A₁から推
定漏洩源Ｑまでの距離は（Ｌ−Ｘ）となるから、 ₁∝（Ｌ−Ｘ）^- _B→（Ｌ−Ｘ）∝₁ ^-1/B ₂∝X^-B →Ｘ∝₂ ^-1/B ∴Ｘ：（Ｌ−Ｘ）＝₂ ^-1/B：₁ ^-1/B ＝１／₂ ^1/B：１／₁ ^1/B ＝₁ ^1/B：₂ ^1/B 従つて、 Ｘ：（Ｌ−Ｘ）＝₁ ^1/B：₂ ^1/B ……（2A） の関係から距離Ｘを求め、このＸから漏洩源Ｑを
定める。 一方、領域A₃側の漏洩源Ｑに対しては、最高
平均ガス濃度領域A₂と次に平均ガス濃度領域A₁
との距離Ｌを求め、ここで領域A₂と推定漏洩源
Ｑとの距離をＸとすると領域A₁から推定漏洩源
Ｑまでの距離は（Ｌ＋Ｘ）となるから、 ₁∝（Ｌ＋Ｘ）^-B→（Ｌ＋Ｘ）∝₁ ^-1/B ₂∝X^-B →Ｘ∝₂ ^-1/B ∴Ｘ：（Ｌ＋Ｘ）＝₂ ^-1/B：₁ ^-1/B ＝１／₂ ^1/B：１／₁ ^1/B ＝₁ ^1/B：₂ ^1/B 従つて、 Ｘ：（Ｌ＋Ｘ）＝₁ ^1/B：₂ ^1/B ……（2B） の関係から距離Ｘを求め、このＸから漏洩源Ｑを
定める。 このように、漏洩源Ｑは、風速等の条件に応じ
て前述した手法の何れかを採用することで、その
位置を定められることになる。 従つて、本検知方法では、少なくとも３以上の
領域における平均ガス濃度を測定し、かつ最高ガ
ス濃度領域から次に高い平均ガス濃度領域までの
距離を求めれば、風速が所定以上の場合でも、漏
洩源を推定できるため、漏洩源の探索を迅速にか
つ容易に行なうことができる。 なお、本検知方法では、少なくとも３以上の領
域における平均ガス濃度を求めるようにしたが、
異なる３つの地点のガス濃度を測定するようにし
てもよい。 次に、これらの検知方法によつて化学プラント
施設におけるガス漏洩源の探索を自動的に行う検
知シシテムを、第３図について説明する。同図に
おいて、１１₁〜１１_oは化学プラント施設内の異
なる位置に散在して設置された複数のガス検知
器、１２は化学プラント施設内の風向および風速
を計測する風力計で、これらによつて検知された
信号は、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル信号に変換
された後、インターフエイス回路１４を通じて中
央処理装置（以下、CPUという。）１５へ取込ま
れる。 CPUは、キーボード１６より入力された各種
定数を記憶装置１７へ記憶させた後、前記インタ
ーフエイス回路１４を通じて与えられるデータを
基に漏洩源を演算し、その結果をCRT表示装置
１８およびプリンタ１９へ出力する。 即ち、第４図のフローチヤートに示す如く、所
定サンプル間隔毎に風力計１２からの風速および
風向データ、ガス検知器１１₁〜１１_oからのガス
濃度データを取込み、続いてこれらを平均化処理
した後、風速が２ｍ／sec未満であるか否かを判
断する。ここで、風速が２ｍ／sec未満の場合に
は、漏洩源推定処理（）の手法（前記第１図で
述べた検知方法と同様であるが、具体的には第５
図のフローチヤート参照）により漏洩源を推測し
た後、それをCRT表示装置１８またはプリンタ
１９へ出力させる。また、風速が２ｍ／sec以上
の場合には、漏洩源推測処理（）の手法（前記
第２図で述べた検知方法と同様であるが、具体的
には第６図のフローチヤート参照）により漏洩源
を推測した後、それをCRT表示装置１８または
プリンタ１９へ出力させる。 次に、本システムによつて化学プラント施設に
おけるガス漏洩源を実際に推測した一例について
述べる。 第７図はエチレン製造装置を示している。同図
において、前工程からの原料が流量調整弁２１を
通つて蒸留塔２２へ供給されている。蒸留塔２２
の塔頂から抜出された製品つまりエチレンは、コ
ンデンサ２３を通つてレシーバタンク２４へ送ら
れる。レシーバタンク２４へ蓄えられた製品は、
リフラツクスポンプ２５により、塔頂温度検出器
２６からの指令によつて開度調整される流量調整
弁２７を通つて蒸留塔２２の頂部へ還流される一
方、タンク２４の液面レベル検出器２８からの指
令によつて開度調整される流量調整弁２９を通つ
て貯蔵タンクへ送られる。また、蒸留塔２２の塔
底より抜出された副製品つまりエタンは、リボイ
ラ３０、ベーパライザ３１およびスーパーヒータ
３２を経た後、蒸留塔２２の液面レベル検出器３
３によつて開度調整される流量調整弁３４を通つ
て排出される。 いま、図に示すようなエチレン精留塔におい
て、リフラツクスポンプ２５のメカニカルシール
部より、突然、液化エチレンガスが漏れ出した。
そのときの気象条件は、風向が東向、風速が１
ｍ／sec、気温が19℃であつた。また、漏洩源の
リフラツクスポンプ２５は、吸込圧10Kg／cm²Ｇ、
吐出圧16Kg／cm²Ｇで、かつ取扱い流体が液体エチ
レンであるため、メカニカルシール部より噴出し
たエチレンはたちまち蒸発拡散し、漏洩発生から
３分後には第８図に示すように、リフラツクスポ
ンプ２５を中心に西へ20ｍ、東へ11ｍ、南北へ各
12ｍまで拡がつた。 漏洩ガスが拡散した区域には、ガス検知器１１
₁₁，１１₁₂，１１₁₃が配置されており、それぞれ
の検出ガス濃度は次の通りであつた。 検知器１１₁₂→25LEL％ 検知器１１₁₁→32LEL％ 検知器１１₁₃→49LEL％ 本検知システムでは、まず、検知器１１₁₁〜１
１₁₃および風力計１２によつて検知された信号
は、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル信号に変換され
た後、インターフエイス回路１４を通じて中央処
理装置（以下、CPUという。）１５へ取込まれ
る。 CPU１５は、これらのデータを平均化処理し
た後、風速が２ｍ／sec未満であるか否かを判断
する。この場合は、風速が２ｍ／sec未満である
ため、漏洩源推測処理（）の手法によつて漏洩
源を推定する。 漏洩源推測処理（）では、まず３つの検知器
１１₁₁〜１１₁₃で測定されたガス濃度のうち、最
高ガス濃度の地点、つまり検知器１１₁₃位置が特
定される。 続いて、検知器１１₁₃，１１₁₁間における仮想
漏洩源Q₁が求められる。ここでは、検知器１１
₁₃，１１₁₁間の距離L₁が18ｍであるから、これと
検知器１１₁₃，１１₁₁の測定濃度を前記式（1A）
に代入してX₁を求めると、X₁＝7.8ｍが求められ
る。ただし、濃度減衰定数Ｂは、エチレンの場合
0.75である。これにより、検知器１１₁₃からX₁離
れた仮想漏洩源Q₁を通り、検知器１１₁₁，１１₁₃
間を結ぶ直線に対して直交する垂線が求められ
る。 次に、検知器１１₁₃，１１₁₂間における仮想漏
洩源Q₂が求められる。ここでは、検知器１１₁₃，
１１₁₂間の距離L₂が24ｍであるから、これと検知
器１１₁₃，１１₁₂の測定濃度を前記式（1B）に代
入してX₂を求めると、X₂＝9.1ｍが求められる。
ただし、濃度減衰定数Ｂは前記と同様である。こ
れにより、検知器１１₁₃からX₂離れた仮想漏洩源
Q₂を通り、検知器１１₁₃，１１₁₂間を結ぶ直線に
対して直交する垂線が求められる（第９図参照）。 最後に、両垂線が互いに交差する位置が求めら
れた後、これらのデータがCRT表示装置１８へ
出力される。 推定結果は、第１０図に示す如く、実際の漏洩
箇所より僅か北西寄りとなつたが、略満足できる
結果である。 従つて、本システムでは、あらゆる気象条件の
下でも、漏洩源を自動的に検知できる利点があ
る。そのため、化学プラントのエマージエンシー
対策に有効である。 なお、本システムにおいて、ガス検知器を予め
決められたマトリツクス（例えば、間隔が20ｍ）
の各交点に配置するようにすれば、より高精度に
漏洩源を検知することができる。 ［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、漏洩源を迅速か
つ適確に探索できるガス漏洩源の検知方法を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例を示す説明図、
第２図は第２の発明の一実施例を示す説明図、第
３図は検知システムを示すブロツク図、第４図か
ら第６図はフローチヤート、第７図はエチレン精
留塔を示す系統図、第８図はプラント施設の平面
図、第９図は漏洩源の推定結果を示す図、第１０
図は漏洩源の推定位置と実際の漏洩源位置とを示
す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無風または無風に近い状態におけるガス漏洩
   源の検知方法であつて、 漏洩ガスが拡散している区域内において異なる
   少なくとも３以上の地点におけるガス濃度をそれ
   ぞれ検出し、 これらガス濃度データ群の中から最もガス濃度
   が高い３つの地点を特定し、 この最高ガス濃度地点と他の２つの地点との間
   における仮想漏洩源をそれぞれ求め、 この各仮想漏洩源を通り、かつ最高ガス濃度地
   点と他の２つの地点とを結ぶ直線に対して直交す
   る垂線が互いに交叉する位置を求め、 この位置を漏洩源として推定する、 ことを特徴とするガス漏洩源の検知方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記仮想漏
   洩源は、仮想漏洩源を挟む２地点の距離およびい
   ずれか一方の地点から仮想漏洩源までの距離と、
   各地点におけるガス濃度の濃度減衰定数乗との被
   によつて求めることを特徴とするガス漏洩源の検
   知方法。 ３ 風がある状態におけるガス漏洩源の検知方法
   であつて、 漏洩ガスが拡散している区域内において異なる
   少なくとも３以上の地点におけるガス濃度または
   異なる少なくとも３以上の領域における平均ガス
   濃度を検出し、 これらガス濃度データ群または平均ガス濃度デ
   ータ群の中から最もガス濃度が高くかつ風向に沿
   つて並ぶ３つの地点または領域を特定し、 この最高ガス濃度地点または領域と次に高い第
   ２のガス濃度地点または領域との距離を求め、 この距離をＬ、最高ガス濃度地点または領域と
   推定漏洩源との距離をＸ、最高ガス濃度地点また
   は領域のガス濃度をC₁、第２のガス濃度地点ま
   たは領域のガス濃度をC₂、濃度減衰定数をＢと
   したとき、 Ｘ：（Ｌ−Ｘ）＝C₁ ^1/B：C₂ ^1/B および Ｘ：（Ｌ−Ｘ）＝C₁ ^1/B：C₂ ^1/B の少なくとも一方の式から前記距離Ｘを求め、こ
   のＸから漏洩源を推定する、 ことを特徴とするガス漏洩源の検知方法。