(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプラインに沿って、複数の測定点を配置し、各測定点における電位を検出する電位検出手段と、各測定点における電流を検出するセンサと、電位検出手段によって検出される電位とセンサによって検出される電流とに基づいて、電位低下と電流変化とを同時に検出することができるか否かによって損傷発生の有無を判断する損傷判断手段とを備える損傷検知装置を、各測定点毎に設け、
各損傷検知装置を、互いに通信可能に接続するとともに、中央の測定点の損傷検知装置には、パイプラインに検知用信号を供給する信号発生装置と、損傷発生が検知されたとき、電位低下時に各測定点における電流が減少するか増加するかによって、測定点に対して損傷箇所がパイプラインへの信号供給側か反対側かの存在方向を判別して損傷発生区間を特定する区間特定手段を設け、
損傷発生が検知されたとき、区間特定手段によって、中央の測定点でパイプラインの軸線方向を二分する両側の区間のいずれの側に損傷箇所が存在しているか存在方向を判別し、
損傷箇所が存在していると検知される存在方向の区間を二分する測定点での存在方向を判別する判別処理を、区間特定手段によって繰返して、損傷発生箇所が存在する測定点間の区間を特定することを特徴とするパイプラインの損傷区間の特定方法。
【請求項２】
前記損傷として、地中に埋設される金属製パイプラインの塗覆装への損傷を対象とすることを特徴とする請求項１記載のパイプラインの損傷区間の特定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長距離にわたって敷設されるパイプラインの損傷を検知したときに、損傷が発生している区間を特定するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、都市ガスの輸送のためのパイプラインなどは、地中に長距離にわたって埋設され、腐食防止のために塗覆装と呼ばれる電気絶縁性の合成樹脂による被覆が施されている。パイプラインが埋設されている近傍で土壌掘削工事などが行われ、ショベルカーのバックホーや掘削ドリルのオーガなどの掘削用重機の衝突によって塗覆装が損傷を受け、パイプラインの金属製の本管の表面が地中に露出すると、急速に腐食が進行するので、塗覆装の損傷を迅速に探知し、緊急に修復処置を行う必要がある。
【０００３】
損傷発生位置を精度よく検出するためには、パイプラインに沿って多数の損傷検知装置を設置しておき、損傷が特定の２箇所の測定点間で発生したことを確認すれば、損傷発生区間を特定することができる。このためには、各測定点からの情報を１箇所、たとえば中央に集約し、その情報に基づく論理判断処理を行う必要がある。地中埋設管に沿って複数の測定点を設ける先行技術は、たとえば本件出願人による特開平７−１２８１８９などでも開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
長い距離にわたって敷設されるパイプラインの損傷箇所を特定するためには、多くの測定点を設けておいて、損傷発生時に損傷点に最隣接する測定点を特定すれば、特定された測定点間の区間内に損傷点が存在し、その区間について集中的な探索を行うことによって損傷点をさらに正確に特定することができる。しかしながら、区間を特定するまでには、各測定点との間でデータ通信を繰返し、各測定点での測定データを比較しながら区間特定を進める必要がある。各測定点からのデータを１箇所の中央局に集約するにしても、中央局と各測定点との間で少なくとも１回のデータ通信を行う必要があり、１回の区間特定を行うために少なくとも測定点の数だけデータ通信を行う必要がある。
【０００５】
距離が離れた中央局と測定点とのデータ通信には、通常の加入電話回線を利用することが考えられるけれども、最悪の場合、測定点の数だけデータ通信を行い、区間特定のために長時間を要する可能性がある。また、専用の通信回線を設けておくとしても、全部の測定点との間でデータ通信を行うとすれば長時間を要し、しかも損傷検知時だけに利用する回線は設置および保守に要する費用が大きい。
【０００６】
本発明の目的は、パイプラインに沿って発生する損傷の発生区間を迅速に特定することができ、区間特定のために必要なデータ通信などの回数を削減することができるパイプラインの損傷区間の特定方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パイプラインに沿って、複数の測定点を配置し、各測定点における電位を検出する電位検出手段と、各測定点における電流を検出するセンサと、電位検出手段によって検出される電位とセンサによって検出される電流とに基づいて、電位低下と電流変化とを同時に検出することができるか否かによって損傷発生の有無を判断する損傷判断手段とを備える損傷検知装置を、各測定点毎に設け、
各損傷検知装置を、互いに通信可能に接続するとともに、中央の測定点の損傷検知装置には、パイプラインに検知用信号を供給する信号発生装置と、損傷発生が検知されたとき、電位低下時に各測定点における電流が減少するか増加するかによって、測定点に対して損傷箇所がパイプラインへの信号供給側か反対側かの存在方向を判別して損傷発生区間を特定する区間特定手段を設け、
損傷発生が検知されたとき、区間特定手段によって、中央の測定点でパイプラインの軸線方向を二分する両側の区間のいずれの側に損傷箇所が存在しているか存在方向を判別し、
損傷箇所が存在していると検知される存在方向の区間を二分する測定点での存在方向を判別する判別処理を、区間特定手段によって繰返して、損傷発生箇所が存在する測定点間の区間を特定することを特徴とするパイプラインの損傷区間の特定方法である。
本発明に従えば、パイプラインに沿って配置される複数の測定点で、損傷検知装置の電位検出手段によって電位を検出し、センサによって電流を検出する。さらに各損傷検知装置の損傷判断手段によって、検出される電位と電流とに基づいて、電位低下と電流変化とを同時に計測するか否かで損傷発生の有無を判断する。このようにして損傷発生を検知したとき、中央の損傷検知装置の区間特定手段によって、電位低下時に各測定点の電流が減少するか増加するかで損傷箇所の存在方向を判別する。損傷発生時には、中央の測定点で損傷個所の存在方向を検知することによって、パイプラインを軸線方向で二分する両側の区間のいずれの側に損傷箇所が存在しているか検知することができる。損傷箇所が存在していると検知される区間をさらに二分する測定点で、損傷発生箇所の存在方向を検知し、損傷発生箇所の存在する区間がいずれであるかを特定する。さらにその区間を二分する測定点で、損傷発生箇所の存在方向を検知し、損傷発生箇所の存在する区間がいずれであるかを特定する。このように中央の測定点の損傷検知装置の区間特定手段によって、区間を二分しながらいずれの区間に損傷箇所が存在するかの判別を繰返し、隣接する２つの測定点間のいずれの区間に損傷箇所が存在するかを特定していく。したがって多くの測定点を配置しても、中央の損傷検知装置に区間特定手段を設けておけば、少ない処理回数で損傷箇所の存在する損傷発生区間を特定することができる。
【０００８】
また本発明は、前記損傷として、地中に埋設される金属製パイプラインの塗覆装への損傷を対象とすることを特徴とする。
本発明に従えば、地中に埋設される金属製パイプラインの塗覆装への損傷を対象として損傷区間の特定を迅速に行うので、金属製パイプラインが塗覆装への損傷で保護を失い、損傷箇所が集中的に腐食する事態を、迅速に塗覆装を修復することによって避けることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態によるパイプラインの損傷区間の特定のために概略的な構成を示す。（ａ）に示すように、参照符号１〜１４で示す１４箇所の測定点と、検出結果から損傷区間を特定する機能を有する中央局２０とを、パイプラインの導管２１の軸線方向に沿って配置する。中央局２０は、導管２１の中央付近に設置される。中央局２０内には、導管２１に交流の検知用信号を供給する信号発生装置２２が設けられる。信号発生装置２２からの信号出力は、導管２１に設けられる接続端子２３と周囲の土壌に電気的に接続するための接地電極２４との間に供給される。
【００１０】
（ｂ）は導管２１の概略的な断面構成を示す。鋼などの金属製の管本体２５の周囲は、電気絶縁性の合成樹脂材料による塗覆装２６によって覆われ、土壌によって管本体２５の表面が腐食するのを防止している。このような塗覆装２６が、土壌掘削工事の掘削用重機などとの衝突によって損傷すると、塗覆装２６の絶縁抵抗が低下し、管本体２５から土壌中に漏れる電流が増加する。
【００１１】
（ａ）に示すように、中央局２０の接続端子２３の両側には、電流センサ２７Ａ，２７Ｂが設けられ、塗覆装２６に対する損傷が発生して信号電流が増加する方向を検知することができる。
【００１２】
図２は、本実施形態による塗覆装損傷検知システムの総合的な構成を示す。図１（ａ）に示す中央局２０では、信号発生装置２２から導管２１の接続端子２３までの接続経路に、コイル２８が挿入される。中央局２０に設けられる損傷検知装置３０には、接続端子２３での導管２１の管本体２５の表面電位を検出するための電位検出手段３１が設けられる。電位検出手段３１の検出する電位は、コイル２８が設けられて等価的な信号発生装置２２の出力インピーダンスが増加しているので、電位検出の感度が向上している。電流センサ２７Ａ，２７Ｂには、電流検出手段３２，３３が接続され、たとえばカレントトランスによって実現される電流センサ２７Ａ，２７Ｂが検出する電流を増幅する。電位検出手段３１および電流検出手段３２，３３の出力は、損傷判別手段３４に与えられ、電位変化と電流変化とを総合して塗覆装２６に損傷が発生しているか否かを判別することができる。中央局２０に設けられる損傷検知装置３０には、損傷発生時に損傷が発生している区間を特定するための区間特定手段３５と、区間特定のためのデータを集約する通信を行うための通信処理手段３６も含まれる。
【００１３】
図１（ａ）に示す各測定点１〜１４には、損傷検知装置４０，５０が設置され、損傷検知装置３０の電位検出手段３１および電流検出手段３２、損傷判別手段３４および通信処理手段３６と同等な電位検出手段４１，５１、電流検出手段４２，５２、損傷判別手段４４，５４および通信処理手段４６，５６がそれぞれ含まれる。損傷検知装置４０，５０内の電流検出手段４２，５２には、それぞれ導管２１に流れる信号電流を検出するための電流センサ４７，５７の検出出力が与えられる。
【００１４】
中央局２０の通信処理手段３６は、加入電話回線などの通信回線６１，６２，６３，６４を介して、各測定点１〜１４に設けられる損傷検知装置４０，５０の通信処理手段４６，５６とデータ通信が可能である。
【００１５】
図３および図４は、▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼，▲６▼で示す時間に、導管２１に模擬的に損傷を発生させた実験結果を示す。図３は損傷発生箇所よりも信号発生装置２２に関連して下流側における電位および電流の変化を示し、図４は上流側における電位および電流の変化を示す。損傷箇所よりも下流側および上流側では、損傷発生によって電位の低下が生じるのは同様であるけれども、同時に発生する電流の変化の方向が異なる。下流側では、損傷発生箇所から多くの信号電流が土壌中に漏洩するので、信号電流が減少する。上流側では損傷発生箇所での対地インピーダンスが低下し、信号電流が多く流れるので、電流の検知量も多くなる。
【００１６】
図５は、本実施形態による区間特定のための動作を示す。ステップａ１から動作を開始し、ステップａ２では電位変化が生じているか否かを判断する。電位変化が生じていると判断されるときには、ステップａ３で電流変化が検出されているか否かを判断する。電位変化および電流変化が検出されると、ステップａ４で損傷発生の方向を判別可能か否かを判断する。たとえば中央局２０であれば、電流センサ２７Ａ，２７Ｂの検出値を比較することによって、電流検出値の増加量が大きい方に塗覆装の損傷が発生していると判別することができる。また他の測定点１〜１４では、図３および図４に示したように、その測定点が損傷箇所よりも中央局２０の下流側であるか上流側であるかを、電位変化と電流変化とを対比させて判別することができる。ノイズによる変化であれば、このような方向判別を行うことはできない。
【００１７】
ステップａ４で方向判別可能なときには、ステップａ５で判別された方向側の残りの区間を二分する中間の測定点を選択する。ステップａ６では中間の測定点選択が可能であったか否かを判断する。中間の測定点が選択可能であるときにはステップａ４に戻り、さらにその両側の区間についての方向判別が可能であるか否かを判断し、同様の処理を繰返す。ステップａ６で、中間の測定点が選択可能でないと判断されるときには、ステップａ７で最終区間に達しているか否かを判断する。最終区間に達していると、ステップａ８で区間に損傷点が存在すると特定し、ステップａ９で警報などを発生し、１回の区間特定動作を終了してステップａ２で次の損傷検知動作に移る。ステップａ２、ステップａ３で変化検出が行われないとき、またはステップａ４で方向判別が可能でないとき、あるいはステップａ７で最終区間でないと判断されるときには、ノイズなどによる誤検出としてステップａ２に戻る。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、１４箇所の測定点１〜１４を設けている場合は、中央局２０で常に電位を監視し、電位の減少を検知した場合に、電流センサ２７Ａと２７Ｂとの電流増加を確認する。両方とも同様に増加するときには方向判別を行うことはできない。いずれか一方のみが増加すれば、損傷区間特定のための通信処理を開始することができる。
【００１９】
電流センサ２７Ａが電流増加を検知した場合を想定すると、電流センサ２７Ａの電流増加側には測定点１〜７が設けられている。このうちの中間の測定点４を選択し、図２の通信回線６１〜６４によって電位検出データおよび電流検出データを読込み、電位減少と電流の変化方向を確認する。電流が増加している場合には、さらに下流側で損傷が発生していると判断し、測定点６に対し通信回線を接続する。測定点６では、電位の減少と電流の変化方向を確認し、電流が増加していれば測定点７に、減少しているなら測定点５に通信回線を接続する。測定点５に通信回線を接続した場合に、測定点５で電位の減少と電流の変化方向とを確認し、電流が増加しているなら測定点５と測定点６の間での区間、電流が減少しているなら測定点４と測定点５との間の区間で、損傷が発生していると判断することができる。このように、測定点１〜１４に対し、常に３回の通信で区間の特定を行うことが可能となる。
【００２０】
一般に中央局２０の片側の測定点の数が２nを超えないときには、最大限ｎ回の通信で区間の特定が可能となる。また本発明は、都市ガスの輸送のための地中に埋設されるパイプラインばかりではなく、たとえば流体を輸送するパイプラインで、流体の圧力と流量とを検知しながら、パイプラインに生じる部分的な損傷によって流体の漏れが発生しているような場合に、漏れ発生の区間を特定する方法などに同様に適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、パイプラインに沿って多数の測定点を配置して迅速に損傷箇所が存在する測定点区間の区間を特定することができるので、損傷に対する有効な対応をとり、パイプラインの被害などを極力低減することができる。
【００２２】
また本発明によれば、金属製パイプラインを保護する塗覆装への損傷に対して、高精度で損傷発生箇所の存在する測定点間の区間の特定を行うことによって、迅速に修復することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の基本的構成を示すブロック図および損傷検知対象となる塗覆装の構造を示す断面図である。
【図２】図１の損傷検知方法を適用する総合的な塗覆装損傷検知システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１の実施形態における模擬的な損傷に対する検知結果を示すタイムチャートである。
【図４】図１の実施形態における模擬的な損傷に対する検知結果を示すタイムチャートである。
【図５】図１の中央局２０における損傷区間特定のための動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１〜１４  測定点
２０  中央局
２１  導管
２２  信号発生装置
２５  管本体
２６  塗覆装
２７Ａ，２７Ｂ，４７，５７  電流センサ
２８  コイル
３０，４０，５０  損傷検知装置
３１，４１，５１  電位検出手段
３２，３３，４２，５２  電流検出手段
３４，４４，５４  損傷判別手段
３５  区間特定手段
３６，４６，５６  通信処理手段
６１，６２，６３，６４  通信回線
【図１】
0004005159.tif 000002
【図２】
0004005159.tif 000003
【図３】
0004005159.tif 000004
【図４】
0004005159.tif 000005
【図５】
0004005159.tif 000006