JPH0797052B2 - 熱媒輸送用配管の熱媒漏洩検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温あるいは低温等の
熱媒を輸送する二重管方式の熱媒輸送用配管の熱媒の漏
洩位置を検知する熱媒漏洩検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、二重管方式をとる熱媒輸送用配管
の温度測定および熱媒漏洩検知方法として以下に述べる
ようなものがある。すなわち、図５に示すように熱媒を
通す本管１０１に巻装された保温材１０２の外側に適宜
間隔を存して複数の熱電対１０３，…を装着する一方、
前記保温材１０２の外側に配設されるケーシング管１０
４の熱電対取り付け位置に導出孔１０５が形成され、前
記熱電対１０３から取り出されたリード線１０６をケー
シング管１０４の導出孔１０５から外部に取り出して温
度計装置に配線することにより、熱媒輸送用配管の多点
温度測定を行い、またある熱電対１０３からの異常温度
から熱媒の漏洩位置を検知する方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のように
熱電対１０３を用いた多点温度測定および漏洩検知方法
の場合には、次のような問題点が指摘されている。 (1) 熱媒輸送用配管の温度測定および熱媒漏洩検知の精
度を上げるため、相当多数の熱電対１０３，…が必要で
あること。

【０００４】(2) 保温材１０２の外側に無数の熱電対１
０３，…を取り付けることは事実上不可能に近く、特に
熱媒輸送用配管の口径が大きく、かつ、長い場合にはそ
の感が益々強く、しかも多数の熱電対１０３，…のリー
ド線１０６，…をケーシング管１０４の導出孔１０５か
ら引き出さなければならない事を等を考えると、おのず
と温度測定点の数に限界があること。 (3) 多数の熱電対１０３，…のリード線１０６，…をケ
ーシング管１０４から外部に取り出して配線するとき、
その配線場所が非常に難しい。

【０００５】(4) ケーシング管１０４の外部に各リード
線１０６，…を添着するが、このためリード線１０６，
…が土に含まれる礫などにより損傷し、また種々の物質
によって腐食を受け易く、長期間にわたって連続的に漏
洩検知を行う場合には、熱電対１０３やその熱電対１０
３のリード線１０６の防食対策を施す必要があること。

【０００６】(5) ケーシング管１０４に多数の導出孔１
０５が形成されるが、その熱電対１０３と導出孔１０
５，…との位置合わせが非常に難しく、さらに導出孔１
０５，…に対する適切な防水対策を施す必要があり、防
食・防水が非常に大変であること。 (6) 漏洩した熱媒が二重管内の空間に十分に拡散される
と、等温領域が広がり漏洩位置検知が困難であること。 (7) (6) の状態は、急激で多量に漏洩した場合におこ
る。全線の測定時間に相当の時間を要するので、この状
態に対応できない。 (8) (6) の状態は、計測機器の故障や停電などにより一
時的に温度測定が停止し、その間に熱媒の漏洩が生じた
場合に起こる。

【０００７】本発明は、多数の測定点と定常的な温度勾
配を創出することによって熱媒の漏洩位置を検知でき、
しかも従来のような配線のための特別な場所を必要とも
せず、また、温度センサの損傷、腐食を確実に防止でき
るとともに、急激な蒸気の拡散にも対応することができ
精度も非常に高くなる熱媒輸送用配管の熱媒漏洩検知方
法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、高温、低温などの熱媒を輸送するものであっ
て、本管とこの外周側に間隔を存して配設されたケーシ
ング管からなる二重管方式の熱媒輸送配管によりの熱媒
漏洩検知方法において、前記熱媒を通す本管の外側に光
ファイバ温度センサを装着し、この光ファイバ温度セン
サの入射端から光信号を入射させた後、前記光ファイバ
温度センサ内から反射されてくる温度情報を持つ散乱光
を受光することにより、前記配管の管軸に沿った温度分
布を測定し、漏洩した熱媒が充満している前記本管とケ
ーシング管内の空間と外気を結ぶ通風路を形成し、

【０００９】この通風路の端部に管軸方向に沿って少な
くとも１方向に気流を発生させ、漏洩位置を境界とする
温度勾配を与えることによって熱媒漏洩位置を検知する
ことを特徴とする熱媒輸送用配管の熱媒漏洩検知方法で
ある。

【００１０】

【作用】本発明によれば、二重管方式の熱媒輸送配管の
空間に管軸に沿って少なくとも１方向に気流を発生さ
せ、漏洩位置を境界とする温度勾配を与えることによ
り、前記熱媒輸送配管の漏洩位置を検知できる。この場
合、気流の方向を２方向で互いに逆方向にすると、２つ
の温度分布から漏洩位置が検知できることから、漏洩位
置の指定確度を上げることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明方法を説明するための図であ
り、地域暖房用蒸気配管の例を示している。地域暖房用
の蒸気二重管１が建物地下ピット２から供給プラントま
で埋設され、建物地下ピット２と最初の中間地下ピット
３の距離は約１００ｍである。蒸気二重管１の構造は、
蒸気（圧力 2 kg /cm2、温度 133度c ）が通る本管４
（SGP50A) とこの外周側に配設されるケーシング管５(S
GP200A) の間に、保温材６（ケイカル、厚さ40mm）と、
空気層７（厚さ32mm）が形成されている。この保温材６
と空気層７により保温効果が得られるようにしている。
建物地下ピット２と中間地下ピット３の中の二重管１
は、ケーシング管５が除かれており、二重管１内の空気
層は外気に開放されている。

【００１２】このような構成の蒸気二重管１の保温材６
の外周面に光ファイバ温度センサ８（GI 200/250、ステ
ンレス管、外径2mm ）が直線状に配置され、これは建物
地下ピット２から蒸気配管が埋設されている供給プラン
トまでの約１kmに亘って設置されている。光ファイバ温
度センサ８の一端には、図示しないが光の送受信器やデ
ータ処理装置が接続されるが、これらは供給プラント内
に一括して設置されている。

【００１３】そして、中間地下ピット３内のケーシング
管５の端部に、ケーシング管５と保温材６の空間と外気
を結ぶダクト９を接続するための分岐管１０を取り付
け、この分岐管１０にはダクト９が接続されると共に、
ダクト９の端部に排風機１１が接続されている。

【００１４】このような構成のものにおいて、いま光フ
ァイバ温度センサ８により温度監視（検出）を行うこと
により、本管４から蒸気が漏洩しているのを検出するこ
とができる。すなわち、建物地下ピット２と中間地下ピ
ット３の間において、本管４から蒸気が漏洩すると、こ
の漏洩後の時間の経過に伴いほぼ１００度に等温化され
る領域が広がっていく様子が、光ファイバ温度センサ８
の検出出力により認められるからである。

【００１５】この現象から、蒸気二重管１の漏洩してい
る位置の範囲指定例えば20m 以内はできる。ところが、
このままででは、補修をするための掘削工事範囲が広く
なってしまう。この場合、範囲指定された所から最も近
い中間地下ピット３の中のケーシング管７の端部に配設
されている分岐管１０に、ダクト９が接続され、これに
排風機１１が接続されているので、この排風機１１が駆
動すると、蒸気二重管１内の空気層に気流が発生する。
この気流が生じている状態で、光ファイバ温度センサ８
により管軸に沿った温度分布を測定し、漏洩位置を境界
とする温度勾配から約２m 範囲で漏洩位置が検出され
る。

【００１６】次に、図２は以上のような温度センサ８の
装着方法を採用した配管の温度測定および熱媒の漏洩検
知装置の構成図について説明する。この装置は、パルス
信号を発生するパルス駆動回路２１、このパルス駆動回
路２１のパルス信号を光パルスに変換する発光素子２
２、この発光素子２２によって変換された光パルスを光
ファイバ温度センサ８に入射する方向性結合器１３等が
設けられ、さらに光パルス入射後に光ファイバ温度セン
サ８内で反射されて方向性結合器１３を介して戻ってく
る温度情報を持ったラマン散乱光をストークス光と反ス
トークス光に分光する干渉フィルタ２４１，２４２、こ
れらストークス光および反ストークス光を別個に電気信
号に変換する例えばアバランシェフォトダイオード等の
光検波素子２５１，２５２、ラマン散乱光自体が非常に
微弱信号でゆらぎが生じ、また光検波素子２５１，２５
２のショット雑音、熱雑音等が生じることになる。

【００１７】このような事から、Ｓ／Ｎを改善する目的
から平均化処理を行う平均化処理手段２６、パルス駆動
回路２１のパルス発生タイミング信号を受けた後、ラマ
ン散乱光を検出までの遅れ時間から散乱光発生位置を求
め、かつ、散乱光の強度から温度を求めるデータ処理手
段２７、温度分布状態等のデータを表示する温度分布用
ディスプレイ２８が設けられている。

【００１８】従って、図２の実施例によれば、パルス駆
動回路２１からパルス信号を発生すると、このパルス信
号は発光素子２２で光パルスに変換された後、方向性結
合器２３を通って光ファイバ温度センサ８に入射され
る。また、パルス駆動回路２１は、発光素子２２へのパ
ルス信号の送出と同時に、パルス信号またはパルス発生
タイミング信号を平均化処理手段２６および温度データ
処理手段２７に供給する。

【００１９】この光パルスの入射後、光ファイバ温度セ
ンサ８内から温度に依存して強度変化の伴うラマン散乱
光が反射されて方向性結合器２３を通って干渉フィルタ
２４１，２４２に入ってくる。これら干渉フィルタ２４
１，２４２では、ラマン散乱光の中からストークス成分
と反ストークス成分とを個別に取り出した後、光検波素
子２５１，２５２により電気信号に変換し、この変換さ
れた各電気信号を平均化処理を行った後、データ処理手
段２７に供給する。このデータ処理手段２７では次のよ
うな処理を行う。すなわち、光ファイバ温度センサ８内
の光速度を既知とすると、例えば Ｌ＝（Ｃ／２ｎ）・Δｔ なる演算を行ってラマン散乱光の散乱位置、つまり、光
ファイバ温度センサ８の距離Ｌを求める。

【００２０】ただし、上式においてＣは真空中の光速
度、ｎは光ファイバ温度センサ８の屈折率、Δｔはパル
ス駆動回路２１からのパルス発生タイミング信号を受け
た後、ラマン散乱光を検出するまでの時間である。一
方、光ファイバ温度センサ８で検出する温度の値は、ラ
マン散乱光中のストークス成分と反ストークス成分との
強度比から求めることができる。

【００２１】そして、以上のようにして所定の周期ごと
に順次光ファイバ温度センサ８の距離Ｌと温度を求める
ことにより、温度分布を知ることができ、この温度分布
から熱媒の漏洩位置を検知することができる。

【００２２】図３は、前記蒸気二重管１の蒸気が漏洩
し、漏洩後約３時間経過した時の１m間隔で測定された
温度分布である。漏洩点（漏洩位置）は０mであるが、
この状態では漏洩位置の指定が困難である。

【００２３】図４は、前述の実施例にように、排風機１
１の駆動により、気流を発生させた場合の温度分布を示
したものである。この図の実線から明らかなように、０
m の位置を境界として温度勾配(1) が生じており、これ
により漏洩位置の指定ができる。また、図４の破線は、
気流の方向を逆にした場合の温度勾配(2) を示してい
る。この温度勾配(1) ，(2) から精度の高い漏洩位置の
指定を行うことができる。

【００２４】以上述べた実施例によれば、多数の測定点
と定常的な温度勾配を創出することによって熱媒の漏洩
位置を検知でき、しかも従来のような配線のための特別
な場所を必要ともせず、また、光ファイバ温度センサ８
の損傷、腐食を確実に防止できるとともに、急激な蒸気
の拡散にも対応することができ、精度も高くなる。

【００２５】前述の実施例では、熱媒輸送用配管の端部
に軸方向に沿って気流を発生させるため、分岐管１０に
接続されたダクト９に排風機１１を使用したが、これを
以下のようにしてもよい。すなわち、配管の中間点に二
重管の空間と外気を結ぶ通風路を形成し、この通風路の
端部に送風機および圧縮機を取り付けて、管軸方向に互
いに逆方向に気流を発生させると、２つの温度分布から
漏洩位置が検知できることから、漏洩位置の指定確度を
上げることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、多数の測定
点と定常的な温度勾配を創出することによって熱媒の漏
洩位置を検知でき、しかも従来のような配線のための特
別な場所を必要ともせず、また、温度センサの損傷、腐
食を確実に防止できるとともに、急激な蒸気の拡散にも
対応することができ、精度も非常に高くなる熱媒輸送用
配管の熱媒漏洩検知方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱媒輸送用配管の熱媒漏洩検知方
法の一実施例を説明するための概略構成図。

【図２】図１の配管の温度および熱媒漏洩位置を検知す
る装置の構成図。

【図３】図１の配管で漏洩が発生し、この漏洩発生後十
分時間が経過した場合の配管の温度分布を示す図。

【図４】図１の配管で気流を発生させたときの温度分布
を示す図。

【図５】従来の熱媒漏洩検知方法を説明するための光フ
ァイバ温度センサの装着状態を示す図。

【符号の説明】

１…蒸気二重管、２…建物地下ピット、３…中間地下ピ
ット、４…本管、５…ケーシング管、６…保温材、７…
空気層、８…光ファイバ温度センサ、９…ダクト、１０
…分岐管、１１…排風機、２１…パルス駆動回路、２２
…発光素子、２３…方向性結合器、２４１，２４２…干
渉フィルタ、２５１，２５２…光検波素子、２６…平均
化処理手段、２７…データ処理手段、２８…ディスプレ
イ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温、低温などの熱媒を輸送するもので
   あって、本管とこの外周側に間隔を存して配設されたケ
   ーシング管からなる二重管方式の熱媒輸送配管の熱媒漏
   洩検知方法において、前記熱媒を通す本管の外側に光フ
   ァイバ温度センサを装着し、この光ファイバ温度センサ
   の入射端から光信号を入射させた後、前記光ファイバ温
   度センサ内から反射されてくる温度情報を持つ散乱光を
   受光することにより、前記配管の管軸に沿った温度分布
   を測定し、漏洩した熱媒が充満している前記本管とケー
   シング管内の空間と外気を結ぶ通風路を形成し、この通
   風路の端部に管軸方向に沿って気流を発生させ、漏洩位
   置を境界とする温度勾配を与えることによって熱媒漏洩
   位置を検知することを特徴とする熱媒輸送用配管の熱媒
   漏洩検知方法。
2. 【請求項２】 通風路の端部に管軸方向に沿って互いに
   逆方向に気流を発生させるようにした事を特徴とする請
   求項１記載の熱媒輸送用配管の熱媒漏洩検知方法。