JPH07103960B2 - パイプライン漏洩検出方法 - Google Patents

パイプライン漏洩検出方法

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JPH07103960B2
JPH07103960B2 JP3100272A JP10027291A JPH07103960B2 JP H07103960 B2 JPH07103960 B2 JP H07103960B2 JP 3100272 A JP3100272 A JP 3100272A JP 10027291 A JP10027291 A JP 10027291A JP H07103960 B2 JPH07103960 B2 JP H07103960B2
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pressure
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常則 風間
仁 白石
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Japan Petroleum Exploration Co Ltd
Chiyoda Corp
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Japan Petroleum Exploration Co Ltd
Chiyoda Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパイプライン網および、
配管網を流れる流体の漏洩を検出するパイプライン網漏
洩検出方法に関する。また、本漏洩検知方法は、液やガ
スの単相流をはじめ、気液二相流、固液二相流、固気液
三相流、非ニュートン流れなどの配管系内のあらゆる流
れに適用可能である。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のパイプライン漏洩検出方
法は、パイプライン流動シミュレーションの技術におい
て、特性四線法、陽解法、陰解法のいずれの数値解法を
用いるにせよ、流量−圧力境界条件に基づいて流動状態
をシミュレートして計算圧力・流量と計測圧力・流量の
比較から漏洩を検出していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のパイプ
ライン漏洩検出方法は、流量計設置間隔が長距離のため
シミュレーション区間が長くなり、シミュレーションの
精度を高めることが困難なため漏洩検知性能が劣るとい
う欠点があり、さらに流量計設置区間での漏洩判断しか
できず、漏洩位置検知の精度を高めることもできないと
いう欠点もある。本発明は上記の欠点に鑑み、流量計が
設置されたステーションのデータのみでなくパイプライ
ンの中間部に数多く設置されているバルブステーション
の圧力データを用いてバルブステーション間という短距
離に区分したパイプラインの流動状態を特性曲線法など
でシミュレートし、高い漏洩検知性能を有するパイプラ
イン漏洩検出方法を提供することを目的とする。正確に
はバルブステーションというよりも、圧力計測点間のパ
イプラインセクションの流動状態をシミュレートし、漏
洩を検出する。上述の特性曲線法による流動解析につい
ては、参考文献として、“Fluid Transient,”,E.B.Wyl
ie.al,FEBPrest.1983 などがある。すなわちパイプライ
ン内の流動状態は、連続の式、運動方程式、エネルギ方
程式の偏微分方程式であらわされるが、これらの方程式
を特性曲線をもちい常微分方程式に変換し、差分化を経
て、時々刻々の流動状態を求める数値解法である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のパイプライン漏
洩検出方法は、パイプラインの各バルブステーションに
それぞれ配設された圧力計、温度計からそれぞれ圧力、
温度データを収集し、該圧力、温度データから各バルブ
ステーション間を1セクションとして、各セクション内
の流動状態を通過する流量を算出し、各バルブステーシ
ョンの仮想漏洩流量を、隣接する上流のセクションから
バルブステーションへ流入する流量と隣接する下流セク
ションへバルブステーションから流出する流量との差か
ら求め、当該仮想漏洩流量を予め定められた一定時間間
隔で平均し、該仮想漏洩平均流量が予め定められた該時
間間隔での、閾値を超えたとき漏洩があったことを検出
し、漏洩があったことを検出した際、仮想漏洩流量が閾
値を超えたバルブステーション間にある漏洩発生セクシ
ョンの前後のバルブステーションの仮想漏洩平均流量か
ら漏洩位置を検出し、または、パイプラインに配設され
た複数のバルブステーションの圧力計、温度計からそれ
ぞれパイプラインを流れる流体の圧力データ、温度デー
タを収集し、該圧力、温度データから各バルブステーシ
ョン間を1セクションとして、多セクション内の流動状
態および各セクションに保持されている流体の質量であ
るラインパック量を算出し、各セクションの流入質量と
流出質量と前記時間間隔前後のラインパック量の差とか
ら各セクションの質量インバランスを一定時間間隔で算
出し、該質量インバランスが予め定められた閾値を超え
た時に該セクションに漏洩があったことを検出し、漏洩
があったことが検出された際、漏洩発生セクションの前
後に隣接するセクションの質量インバランスの大きさの
比から漏洩位置を検出する。
【0005】尚、パイプライン入口のバルブステーショ
ンの仮想漏洩流量計算および、パイプライン入力セクシ
ョンの質量インバランス計算に用いる、流入流量は、隣
接する上流セクションが存在せず、流動シミュレーショ
ンが行なえないので、流量計からの計測流量データをも
ちいる。同様に、パイプライン出口のバルブステーショ
ンの仮想漏洩流量計算および、パイプライン出口セクシ
ョンの質量インバランス計算に用いる流入流量は、流量
計からの計測流量データをもちいる。
【0006】
【作用】各バルブステーションの圧力温度データから各
バルブステーション間を1セクションとして、各セクシ
ョン内の流動状態を算出し、隣接する上下流のセクショ
ンから各バルブステーションへのそれぞれ流入および流
出流量の差として各バルブステーションの仮想漏洩流量
を求め、一定時間間隔で平均し、該仮想漏洩平均流量が
一定以上になったら漏洩ありと判断し、漏洩の発生した
セクションの上流および下流のバルブステーションの仮
想漏洩平均流量から漏洩位置を検出する。さらに、同様
の圧力、温度データから各セクションの流入および流出
質量とラインパック量の差とから各セクションの質量イ
ンバランスを求め、該質量インバランスが一定以上とな
ったら漏洩ありと判断し、漏洩の発生したセクションの
上流および下流のセクションの質量インバランスの大き
さの比から漏洩位置を検出する。
【0007】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0008】図1は本発明のパイプライン漏洩検出方法
の第1、第2の実施例を適用するパイプラインを示す図
である。簡単のために流量計、温度計の図は省略してい
る。従来の流量計設置間隔と同様な長距離間にバルブス
テーションESV1,ESV2,〜,ESVnがそれぞ
れ距離L1 ,L2 ,〜,Ln-1 をおいてパイプラインに
配設されている。バルブステーションESV1,ESV
2,〜,ESVnを通過する流体の圧力はそれぞれ圧力
計PM1,PM2,〜,PMnによって測定され、A/
D変換器CV1,CV2,〜,CVnでA/D変換さ
れ、他の温度データ等とともに伝送路TRNを介して中
央処理装置(不図示)に伝送される。伝送路TRNは電
話回線あるいは無線等を用いる。また、パイプラインは
ガスラインでパイプ径は18インチ、長さは254Km、
100%負荷時の流量3.25×106 m3/日(スタン
ダード)であった。
【0009】次に第1の実施例について図2(a) ,(b)
,(c) を参照して漏洩検出、漏洩位置検出の方法につ
いて説明する。なお、ここでは説明を簡単にするため、
定常の移動状態の例を選んだ。
【0010】複数のバルブステーションのうち距離LBC
をおいて設けられたバルブステーションB,C間で一定
流量Gの漏洩がバルブステーションBから距離Xのとこ
ろで発生している。バルブステーションCからバルブス
テーションDには一定流量G0 が流れている(図2(a)
,(b))。各バルブステーションA,B,C,Dでの仮
想漏洩流量をそれぞれGA ,GB ,GC ,GD とする
と、仮想漏洩流量はバルブステーションへの流入流量
と、該バルブステーショナから流出する流量の差だか
ら、GA =0,GD =0となり、バルブステーションA
とバルブステーションDの仮想漏洩流量 はゼロであ
る。一方、漏洩流量GがバルブステーションBとバルブ
ステーションCの間で発生していることから、圧力−圧
力境界条件から計算されるバルブステーションB,C間
を流れる流量は、GO +GやGO ではなく、この中間の
流量でG´とするとバルブステーションBの仮想漏洩流
量GB をもちいG´=GO +G−GB とあらわされる。
したがって式(1) ,(2) および両式からの式(3) が求め
られている。
【0011】 PB 2−P2 =C*(GO +G)2 X …(1) P2 −PC 2=C*GO 2*(LBC−X) …(2) PB 2−PC 2=C*(GO +G−GB)LBC…(3) ただし C:内面あらさ、内径等に関する一定値 G:漏洩流量(=GB +GC ) PB:バルブステーションBでの圧力 PC:バルブステーションCでの圧力 P:漏洩地点での圧力 LBC:バルブステーションBとバルブステーションC間
のパイプライン長さ つまり漏洩による変化は漏洩発生セクションにのみ仮想
漏洩流量となってあらわれる。そして、GB =GO +G
−G´,GC =G´−GO だから GB +GC =Gとな
り、バルブステーションB,Cの仮想漏洩流量の和が漏
洩流量Gとなる。負荷変動があるような過渡状態につい
ても、流動シミュレーションによって負荷変動に伴う、
流量、圧力、温度変動が正確に評価されるので、補正可
能である。また、式(1),(2),(3) より、圧力源P,F
G ,PC を消去し、式(4) が求められ、漏洩地点も仮想
漏洩流量GBC をもちいて正確にわかる。
【0012】
【数1】 つまり、図2(C) の圧力プロファイルでみるように漏洩
が発生していなければA´,B´,C´,D´のような
直線的勾配となるが、漏洩が発生しているとA″,B″
の勾配とC″,D″の勾配が直線的でなくなることか
ら、上記漏洩検知の原理が成立する。
【0013】次に図1のパイプラインに適用した第2の
実施例について説明する。
【0014】圧力計PM1,PM2,〜,PMnからの
一定時間間隔でサンプリングされる各圧力温度データに
より、各バルブステーションESV1,ESV2,〜,
ESVnを通過する各セクションの流入質量、流出質量
およびラインパック量が算出され、各セクションの質量
インバランスが式(5) で求められる。 質量インバランス=t1 〜t2 時間における積算流入質
量 −t1 〜t2 時間における積算流出質量 −パイプライン内ガス質量の変化
【0015】
【数2】 ただし、 Gin(t)…流入質量 Gout(t)…流出質量 ρ(t)…密度 A…管内断面積 X…距離 t…時間 質量バランスがシュミレーション誤差や計測誤差を考慮
して予め設定された閾値を超えると漏洩が発生したもの
とする。
【0016】また、漏洩発生位置は漏洩の発生した前後
のセクションの質量インバランスの大きさの比から求め
られているのも明らかであろう。
【0017】本実施例において、各セクションの質量イ
ンバランスを観察することと並行して、各セクションの
質量インバランスを合算してパイプライン一部およびパ
イプライン全体の質量インバランスを観察すれば各セク
ションの質量算出時に生じたプラスあるいはマイナス性
の誤差をキャンセルしてより確度の高い漏洩検出を行う
こともできる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、長距離の
パイプラインに配設されたバブルステーションの圧力温
度データを用いることにより、各バルブステーション間
という短距離で漏洩を検出でき、また漏洩地点も正確に
検出できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明のパイプライン漏洩検出方法の第
1、第2の実施例が適用されるパイプラインを示す図で
ある。
【図2】図2は第1の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
ESV1〜ESVn バルブステーション PM1〜PMn 圧力計 CV1〜CVn A/D変換器 TRN 伝送路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−45419(JP,A) 特開 平2−162223(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パイプラインに配設された複数のバルブ
    ステーションの圧力計、温度計からそれぞれ圧力、温度
    データを収集し、該圧力、温度データから各バルブステ
    ーション間を1セクションとして流動シミュレーション
    プログラムを用い、各セクション内の流動、圧力、温度
    に係わる流動状態を算出し、各バルブステーションの仮
    想漏洩流量を、隣接する上流のセクションからバルブス
    テーションに流入する流量と、隣接する下流のセクショ
    ンへバルブステーションから流出する流量との差から求
    め、当該仮想漏洩流量を予め定められた一定時間間隔で
    平均し、該仮想漏洩平均流量が予め定められた該時間間
    隔での閾値を越えたとき漏洩があったことを検出し、仮
    想漏洩平均流量が閾値を越えたバルブステーション間に
    ある漏洩発生セクションの前後のバルブステーションの
    仮想漏洩平均流量から漏洩位置を検出するパイプライン
    漏洩検出方法。
  2. 【請求項2】 パイプラインに配設された複数のバルブ
    ステーションの圧力計、温度計からそれぞれ圧力、温度
    データを収集し、該圧力、温度データから各バルブステ
    ーション間を1セクションとして、特性曲線などの流動
    シミュレーションプログラムを用い、各セクション内の
    流動、圧力、温度に係わる流動状態および各セクション
    に保持されている流体の質量であるラインパック量を算
    出し、各セクションの流入質量と流出質量と一定時間間
    隔前後のラインパック量の差とから各セクションの質量
    インバランスを一定時間間隔で算出し、該質量インバラ
    ンスが予め定められた閾値を越えたときに該セクション
    に漏洩があったことを検出し、漏洩発生セクションの前
    後に隣接するセクションの質量インバランスの大きさの
    比から漏洩位置を検出するパイプライン漏洩検出方法。
  3. 【請求項3】 前記隣接するセクションの質量インバラ
    ンスの大きさの比から漏洩位置を検出する際に、各セク
    ションの質量インバランスを観察することと並行して、
    各セクションの質量インバランスを合算してパイプライ
    ン一部およびパイプライン全体の質量インバランスを観
    察し、各セクションの質量算出時に生じたプラスあるい
    はマイナス性の誤差をキャンセルしてより確度の高い漏
    洩検出を行う請求項2記載のパイプライン漏洩検出方
    法。
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