JP2783753B2 - Detecting new leak sources in a micro leak gas atmosphere - Google Patents
Detecting new leak sources in a micro leak gas atmosphereInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ガス状、液体状または
固体状で、可燃性または有毒な物質を取り扱うプラント
において該プラントの装置、設備から漏洩したガス、蒸
気等の気体状物質を検知する検知システムに関し、プラ
ントに固有な微少漏洩ガス(BGL)環境下でも新規に
発生した異常漏洩を低い誤報率および欠報率で発見する
ための方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects a gaseous substance such as a gas or a vapor leaked from a plant or equipment in a plant which handles flammable or toxic substances in a gaseous, liquid or solid state. The present invention relates to a method for detecting a newly generated abnormal leak with a low false alarm rate and a low alarm rate even in a micro leak gas (BGL) environment unique to a plant.
【0002】[0002]
【従来の技術】化学工業、石油精製等の産業を規制する
「高圧ガス取締法」においては、可燃性ガス取り扱い施
設の外縁に20m間隔以下となるようにガスセンサーを
設置し、ガスセンサーは爆発限界の4分の1以上の濃度
を示す可燃性ガスを検知できる検知性能を有することを
規定しており、これに対応する検知器として接触燃焼式
可燃性ガス検知器が一般に使用されてきた。因みに可燃
性ガス検知器の標準的指標物質であるイソブタンの法定
設定濃度は4500ppmであり、エチレンでは675
0ppmである。近年、可燃性ガス検知器の種類として
接触燃焼式より検知感度の高い熱線半導体式が使用され
始めている。半導体式可燃性ガス検知器は、可燃性ガス
の内、例えばエチレン、イソブタンに対し、1ppm程
度の濃度で指示値の変化を確認できるが、実際のプラン
トヤード内にはその他のバックグランド濃度が高いため
に、折角の高感度計測能力を有しながら、数ppm程度
の微少漏洩発見には利用されていなかった。2. Description of the Related Art In the "High Pressure Gas Control Law" which regulates industries such as the chemical industry and petroleum refining, gas sensors are installed at the outer edge of flammable gas handling facilities at intervals of 20 m or less, and the gas sensors explode. It specifies that it has a detection performance capable of detecting a flammable gas having a concentration of one-fourth or more of the limit, and a contact combustion type flammable gas detector has been generally used as a corresponding detector. Incidentally, the legally set concentration of isobutane, which is a standard indicator substance of a combustible gas detector, is 4500 ppm, and 675 for ethylene.
It is 0 ppm. In recent years, a hot wire semiconductor type having higher detection sensitivity than a contact combustion type has been used as a kind of combustible gas detector. The semiconductor flammable gas detector can confirm the change of the indicated value at a concentration of about 1 ppm with respect to flammable gas, for example, ethylene and isobutane, but other background concentrations are high in an actual plant yard. For this reason, while having a highly sensitive measurement capability, it has not been used for finding small leaks of about several ppm.
【0003】バックグランド濃度の原因としては、
(i)建設後長い年月にわたって運転されてきたプラン
トのなかには、法定設定濃度を越えない程度の微少漏洩
が常に存在し、数PPMくらいのオーダーで変動してい
ること、および(ii)また可燃性ガスのほとんど存在
しない状態でも、大気温度/湿度の変化によって5〜1
0ppm相当の「零点」変動が存在することによる。The cause of the background density is as follows.
(I) Among the plants that have been operating for many years after construction, there is always a small leak that does not exceed the legally set concentration, and it fluctuates on the order of several PPM. 5 to 1 due to changes in atmospheric temperature / humidity even when almost no reactive gas is present.
This is because there is a "zero point" fluctuation corresponding to 0 ppm.
【0004】以上のような問題のため、赤外線分光光度
法あるいはガスクロマトグラフ法等の高価な装置を除く
と、これまでには、工業用ガス検知器を使用した早期微
少漏洩検知法は存在しなかった。従って、通常時の微少
漏洩ガス雰囲気下で異常漏洩を識別するための方法には
公表されたものが無い。[0004] Due to the above problems, there has been no early detection method for minute leaks using an industrial gas detector, except for expensive devices such as infrared spectrophotometry and gas chromatography. Was. Accordingly, there is no published method for identifying abnormal leakage in a normal small leakage gas atmosphere.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】建設から長い年月を経
過したプラントでは、法規で定められたガス検知器発報
基準(爆発下限界濃度の1/4)以下の濃度ではある
が、常時微少量の漏洩ガス(以下BGL:バックグラン
ド漏洩と呼ぶ)が存在する。この様なBGL環境下で
は、配管フランジやバルブグランド部のガスケット破損
などで新規に発生する異常漏洩によるガス濃度の上昇が
明確に現われないため、これが大漏洩に進展するまで発
見されない可能性が高かった。In a plant that has passed a long time since its construction, the concentration is lower than the gas detector emission standard (1/4 of the lower explosive limit concentration) defined by laws and regulations, There is a small amount of leak gas (hereinafter referred to as BGL: background leak). Under such a BGL environment, an increase in gas concentration due to abnormal leakage newly occurring due to breakage of a gasket in a pipe flange or a valve gland does not clearly appear, so that it is highly likely that this will not be detected until a large leak develops. Was.
【0006】一般に、誤報率と欠報率とは互いに相矛盾
する性質を有しており、欠報を防止するために警報設定
を下げると誤報が、また誤報防止のため警報設定を高め
ると欠報がそれぞれ増加してしまう。本発明の目的は、 誤報率と欠報率の両方を合理的にバランスし、BGL
環境下でも新規に発生する異常漏洩を識別して警報を発
し、 また、ガス検知システムが検知しようとするBGL濃
度範囲は高感度ガスセンサーの大気温度および湿度変化
による零点ドリフトの影響をまともに受けてしまうた
め、この影響を補正し該センサーの精度向上方法を提供
することにある。In general, the false alarm rate and the missing alarm rate have mutually contradictory properties. If the alarm setting is lowered to prevent the false alarm, the false alarm is generated, and if the alarm setting is increased to prevent the false alarm, the false alarm is lost. The information will increase respectively. An object of the present invention is to balance both the false alarm rate and the missing alarm rate rationally,
Identifies new abnormal leaks that occur even in the environment and issues an alarm. The BGL concentration range to be detected by the gas detection system is directly affected by zero point drift due to changes in atmospheric temperature and humidity of the high-sensitivity gas sensor. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for correcting the influence and improving the accuracy of the sensor.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明に示
す、微少量の漏洩ガス(BGL)が常時存在する可燃性
または有害な物質を取り扱うプラントにおいて、プラン
トから漏洩するガスを検知するための高感度ガスセンサ
ー群と、風速・風向計と、これらのセンサー信号を処理
するデータ処理システムとから構成されるシステムを用
い、新規漏洩のない通常時と新規漏洩を検出する特定時
のそれぞれの前記センサー群の検出値の時系列データと
風向風速の時系列データとからBGL総量、前記センサ
ー群の平均BGL濃度および各センサーの平均BGL濃
度をそれぞれ推定し、以下の(1)〜(3)に記載の何
れかの判断を行うことを特徴とする微少漏洩ガス雰囲気
下での新規漏洩源の検知方法の提供によって解決され
る。 (1)通常時と特定時の前記センサー群の平均BGL濃
度の差が誤報率と欠報率から定めたしきい値を超える場
合、新規漏洩と判断する。 (2)通常時と特定時の各センサーごとの平均BGL濃
度の差が誤報率と欠報率から定めたしきい値を超えるセ
ンサーの数が誤報率と欠報率とから定めた数を超える場
合、新規漏洩と判断する。 (3)通常時のBGL総量の時系列データをデータ2と
し、特定時のBGL総量の時系列データをデータ1と
し、データ1およびデータ2にノンパラメトリック検定
を適用し、誤報率と欠報率を考慮した有意水準で検定
し、データ1の値がデータ2の集団に属するという仮設
が前記有意水準で棄却された場合、新規漏洩と判断す
る。 上記した本発明のセンサー群において、下記(1)、
(2)、(3)の手順からなる、温度湿度変化によるガ
スセンサーの零点変動に対する補正を行うことが好まし
い。 (1)特定の温度湿度条件で既知のガス濃度と、これに
対するセンサー指示値との相関関係を示し基準検量線を
作成し、 (2)センサー指示値を記録し 、(3)ガスが実質上存在せずかつ(2)と同じ温度湿度
条件におかれ、上記の(1)および(2)で使用したも
のとは独立のガスセンサーの指示値を補正用零点 とし、
これを用いて(2)のセンサー指示値を補正し、補正後
の指示値を基準検量線に適用して補正後のガス濃度とす
る。 The object of the present invention is to detect a gas leaking from a plant in a plant handling a flammable or harmful substance in which a very small amount of leaked gas (BGL) is always present. a high sensitive gas sensor group, and wind-wind vane, using a system composed of a data processing system that processes these sensor signals, when certain of detecting a new leak-free normal and new leakage
Time-series data of the detection values of each of the sensor groups and
From the time series data of wind direction and wind speed, the BGL total amount and the sensor
-Average BGL concentration of group and average BGL concentration of each sensor
The degree is estimated respectively, and what is described in the following (1) to (3)
The problem is solved by providing a method for detecting a new leak source in a micro leak gas atmosphere, which is characterized by making a judgment . (1) Average BGL concentration of the sensor group at normal and specific times
If the difference exceeds the threshold defined by the false alarm rate and the missing alarm rate,
In this case, it is judged as a new leak. (2) Average BGL concentration for each sensor at normal and specific times
Error rate exceeds the threshold determined from the false alarm rate and the missing alarm rate.
If the number of sensors exceeds the number determined from the false alarm rate and the
In this case, it is judged as a new leak. (3) The time series data of the BGL total amount at normal time is referred to as data 2.
Then, the time series data of the BGL total amount at a specific time is referred to as data 1.
And non-parametric tests on Data 1 and Data 2
At the significance level considering the false alarm rate and the missing alarm rate
And that the value of data 1 belongs to the group of data 2.
Is rejected at the above significance level, it is determined to be a new leak.
You. In the sensor group of the present invention described above, the following (1),
(2) and (3) procedures for changing the temperature and humidity
It is preferable to compensate for zero point fluctuation of the sensor.
No. (1) Known gas concentration under specific temperature and humidity conditions and
And show the correlation with the indicated value of the sensor.
Create, (2) record the sensor indicated value, (3) gas is the same temperature and humidity as and not present on the real (2)
Under the conditions used in (1) and (2) above
The indicated value of the gas sensor independent of the
Using this, the sensor reading of (2) is corrected, and after correction
Is applied to the reference calibration curve to determine the corrected gas concentration.
You.
【0008】ガスセンサーの時系列データを統計的に処
理し、BGLの性質を抽出する方法としては、次に示す
三つの方法がある。 (A)マクロマスバランス法 BGL濃度が不規則に変動する理由の一つは、ある時間
内に無風あるいは0.5m/sec以下の微風状態でヤ
ード内にガスが滞留したり、そのガスが次の時間区間に
おいて移動することなどが影響を及ぼしていると考えら
れる。この方法は、風向風速変化によって時々刻々変化
するヤード内BGL総量を、過去のBGL濃度データを
反映するように定義して新規漏洩を識別しようとするも
のである。There are three methods for statistically processing the time-series data of the gas sensor and extracting the characteristics of BGL as follows. (A) Macromass balance method One of the reasons why the BGL concentration fluctuates irregularly is that gas stays in the yard in a windless state or a light wind of 0.5 m / sec or less within a certain period of time, It is considered that moving in the time section of, for example, has an effect. This method attempts to identify a new leak by defining the total amount of BGL in the yard, which changes every moment due to a change in wind direction and speed, so as to reflect past BGL concentration data.
【0009】外部からの新たな湧き出しや外部からの侵
入がないと仮定すると、対象ヤード内に存在するガスが
減少する割合は、その時点におけるガスの存在量自体η
(m3)、風速v(m/sec)、及びヤード外に到達するま
でのガスの平均移動距離(疑似ヤード半径)L(m)を
用いて次の様に表すことができる。[0009] Assuming that there is no new springing from the outside or intrusion from the outside, the rate at which the gas present in the target yard decreases is the gas abundance itself η at that time.
(M 3 ), the wind speed v (m / sec), and the average moving distance (pseudo yard radius) L (m) of the gas to reach the outside of the yard can be expressed as follows.
【0010】 dη/dt=ー(v/L)η ......................(1) 式(1)より、基準時刻t=0でのガス量をη0とする
と、 η=η0eー(v/L)t .................................(2) 一方、t=0からt=Tまでの時間区間で新たに発生す
るガス量をφ(m3/sec)として、この時間に発生したガ
スがt=Tの時点で残っている分は (L/v)φ(1ーeー(v/L)T) .......................(3) 従って、データをT秒毎の区間で考えると、ηN(m3)
のガスはT秒後には、(2)(3)を用いて ηn+1に
なる。Dη / dt = − (v / L) η (1) From equation (1), reference time t = 0 Assuming that the gas volume at η is η 0 , η = η 0 e- (v / L) t ..... (2) On the other hand, the amount of gas newly generated in the time section from t = 0 to t = T is φ (m 3 / sec), and the gas generated at this time is at the time of t = T The remaining amount in (L / v) φ (1-e- (v / L) T ) ........ (3) Therefore, considering the data at intervals of T seconds, η N (m 3 )
After T seconds, the gas becomes η n + 1 using (2) and (3).
【0011】 ηn+1=ηneー(v/L)T+(L/v)φ(1ーeー(v/L)T) ....(4) 疑似ヤード半径は、平面的なプラントについては、L=
(S/π)1/2、立体的なプラントについてはL=
(3V/4π)1/3で決定される。但しSはプラント
面積、Vはプラント容積を示す。十分大きいTにわたる
時間平均に対しては、式(4)は次のように表せる。Η n + 1 = η n e− (v / L) T + (L / v) φ (1−e− (v / L) T ) (4) The pseudo yard radius is a plane For a typical plant, L =
(S / π) 1/2, for a three-dimensional plant L =
(3V / 4π) 1/3. Here, S indicates a plant area, and V indicates a plant volume. For a time average over a sufficiently large T, equation (4) can be expressed as:
【0012】 ηAV=(L/vAV)φAV .............................(4)’ これより全センサー平均BGL濃度CAVは、これまでの
定義を用いて、 CAV=μ(L/vAVV)φAV ...........................(5) μ:判定のための補正係数 と表現される。実際に観測される全センサーの平均値か
ら予想BGL濃度Η AV = (L / v AV ) φ AV ... (4) ′ The sensor average BGL concentration C AV is defined as C AV = μ (L / v AV V) φ AV using the above definition. ... (5) μ: expressed as a correction coefficient for determination. Expected BGL concentration from the average value of all sensors actually observed
【0013】[0013]
【外1】 を差し引いた補正センサーデータを監視することで新規
の異常漏洩を検知する。即ち、[Outside 1] By monitoring the corrected sensor data after subtracting, a new abnormal leak is detected. That is,
【0014】[0014]
【数1】 ならば、新規漏洩無し。(Equation 1) Then, there is no new leak.
【0015】[0015]
【数2】 ならば、新規漏洩発生。(Equation 2) Then a new leak occurs.
【0016】δCは、適切に設定されたしきい値パラメ
ータである。ここで平均時間Tの取り方は、当該システ
ム設置場所に固有な気象条件の変化などに合わせて決定
される。 (B)空間相関法 ある一定サンプル時間間隔での各ガスセンサーのBGL
時間平均値相互間の相関関係を調べると、時刻に依らな
いある一定の関係が存在し、これが対象プラント固有の
空間的な特性を表していることが分かった。常時プラン
トの中を浮遊しているBGLガスは短期的には、その時
刻における風向風速データに従って変化するが、一定時
間にわたる時間平均を取ると、BGLガスのセンサーデ
ータ間の関係は、機器が多数密集したプラントの中のガ
ス移動経路に関連したなんらかのパターンを表現するも
のと考えられる。ΔC is an appropriately set threshold parameter. Here, how to obtain the average time T is determined according to a change in weather conditions specific to the installation location of the system. (B) Spatial correlation method BGL of each gas sensor at a certain sample time interval
Examination of the correlation between the time-averaged values revealed that there was a certain relationship that did not depend on the time, which represented the spatial characteristics unique to the target plant. In the short term, the BGL gas constantly floating in the plant changes in accordance with the wind direction and wind speed data at that time. However, when a time average over a certain period of time is taken, the relationship between the BGL gas sensor data and the number of devices is large. It is thought to represent some pattern associated with the gas movement path in a dense plant.
【0017】今、対象ヤード内の総漏洩量をφ(m3)
とすると、全センサー平均のBGL濃度Cmは、φに比
例するとすると、 Cm=Kφ .......................................(6) 従って、N個のセンサーのBGL濃度の合計は、一定と
なる。Now, the total leak amount in the target yard is φ (m3)
Then, assuming that the average BGL concentration Cm of all the sensors is proportional to φ, Cm = Kφ. (6) Therefore, the sum of the BGL concentrations of the N sensors is constant.
【0018】[0018]
【数3】 ここで、仮にC1が0.5*C1に変化した時、同時に隣接す
るC2とC3とが1.2*C2、1.3*C3にそれぞれ変わること
が有りうるかもしれない。そこで適当な重み係数a=
(a1、a2、......、aN)を導入しても(7)式の総
和一定は成立すると考えられる。(Equation 3) Here, if C 1 changes to 0.5 * C 1 , it may be possible that adjacent C 2 and C 3 simultaneously change to 1.2 * C 2 and 1.3 * C 3 , respectively. Therefore, an appropriate weighting coefficient a =
Even if (a 1 , a 2 ,..., A N ) is introduced, it is considered that the constant summation of equation (7) holds.
【0019】 [ai][Cj]T=一定 (Σai*Ci=K) ..........(8) [ai]はBGL分布のパターンに影響を及ぼす空間ベ
クトルと考えられる。式(8)よりi番目のBGL値を
表すと[A i ] [C j ] T = constant (Σa i * C i = K) (8) [a i ] is a space that affects the pattern of the BGL distribution Considered a vector. From expression (8), the i-th BGL value is
【0020】[0020]
【数4】 これを書き直すと、(Equation 4) If you rewrite this,
【0021】[0021]
【数5】 センサーiのBGL濃度が、それ以外のセンサーが示す
BGL濃度の線形和プラス定数項で表せる。ここで係数
aj’はセンサーiとセンサーjとの間に存在する空間
的な相関を表わす係数である。過去に採取されたBGL
濃度の時系列データがあるとすれば、これを用いて回帰
分析を行うと各センサーのBGL推定値(Equation 5) The BGL concentration of the sensor i can be expressed by a linear sum of the BGL concentrations of the other sensors plus a constant term. Here, the coefficient a j ′ is a coefficient representing a spatial correlation existing between the sensor i and the sensor j. BGL collected in the past
If there is time series data of concentration, regression analysis will be performed using this data to obtain the estimated BGL value of each sensor.
【0022】[0022]
【外2】 を求める式(9)’が作成される。新たに観測されたセ
ンサーiの濃度Ciと、これまでの空間相関係数を用いて
推定されたセンサーiとの差に注目すれば次のようにし
て新規の漏洩を検知することができる。[Outside 2] Equation (9) ′ is obtained. And the concentration C i of the newly observed sensor i, if focusing on the difference between the sensor i, which is estimated using spatial correlation coefficient far in the following manner it is possible to detect a new leakage.
【0023】[0023]
【数6】 なら新規漏洩なし。(Equation 6) Then there is no new leak.
【0024】[0024]
【数7】 なら新規漏洩あり。但し、kは1からnの整数。φは1
か0かの値をとる2値変数である。(Equation 7) Then there is a new leak. Here, k is an integer from 1 to n. φ is 1
It is a binary variable that takes a value of or 0.
【0025】[0025]
【数8】 △は適切なしきい値である。 (C)統計的検定による方法 ガスセンサーにて測定されたBGLの時刻歴の変動パタ
ーン(基準データブロック)とある時間区間で採取され
た最新のデータ時系列(カレントブロック)とのマッチ
ングを統計的に行う方法(ノンパラメトリック検定)と
して、例えば連検定(Run Test)あるいは、Man-Whitney
のU検定などがある。(Equation 8) Δ is an appropriate threshold. (C) Statistical test method The matching between the fluctuation pattern of the BGL time history measured by the gas sensor (reference data block) and the latest data time series (current block) collected in a certain time interval is statistically performed. (Non-parametric test), for example, run test or Man-Whitney
U test.
【0026】ここでは、U検定を用いた新規漏洩の有無
の判定法について述べる。今、先のマクロマスバランス
法で定義したBGL総量ηを各時刻において計算して、
ηの時系列データを作成しておく。カレントブロックの
BGL総量時系列データ数をN1、基準ブロックのBG
L総量時系列データ数をN2とする。合計N1+N2個存
在する両方のBGL総量データを大きい順に並べ、その
内カレントブロックに属するBGL総量データの順位を
合計し、これをR1とする。この時、 U=N1N2+N1(N1+1)/2−R1 E=N1N2/2,V=N1N2(N1+N2+1)/12 Z=(U−E)V/2 で求められるZが、設定した回数以上連続してU検定の
しきい値を上回った場合、漏洩ありと判断する。Here, a method of determining the presence or absence of a new leak using the U test will be described. Now, the BGL total amount η defined by the previous macromass balance method is calculated at each time,
Create time series data of η . The total number of BGLs in the current block is N 1 , the BG of the reference block is
It is assumed that the number of L total amount time series data is N 2 . A total of N 1 + N 2 pieces of BGL total amount data are arranged in descending order, and the order of the BGL total amount data belonging to the current block is summed up, and this is set to R 1 . In this, U = N 1 N 2 + N 1 (N 1 +1) / 2-R 1 E = N 1 N 2/2, V = N 1 N 2 (N 1 + N 2 +1) / 12 Z = (U- E) If Z obtained by V / 2 continuously exceeds the threshold value of the U test more than the set number of times, it is determined that there is leakage.
【0027】Zの判定しきい値は検定の有意水準に応じ
て決定される。例えば、発明者らの実際の検証試験では
以下のように決定し、新規漏洩量がBGL総量の倍以上
であれば、20分以内の検知確率が95%以上、誤報率
は15%以下の成績であった。 新規漏洩識別周期 :1分 漏洩検知に必要な連続検定回数:20回 U検定のしきい値 :90%有意水準 Z=1.65 95%有意水準 Z=1.96 99%有意水準 Z=2.57 99.8%有意水準 Z=3.09 また請求項2に述べる高感度ガス検知器の大気温度およ
び湿度変化による影響の補正は以下による。 ある一つの温度および湿度条件で測定した大気中の可
燃性ガス濃度とセンサーの指示値の関係(以下「基準検
量線」と呼ぶ)を知っておく。 異なる温度および湿度条件における可燃性ガス濃度が
「零」の時のセンサー指示(以下「零点」と呼ぶ)と、
この「零点」と「基準検量線」の「零点」の差分をその
条件下における可燃性ガス測定時のセンサー指示から差
し引く。(以下「補正指示値」と呼ぶ)「補正指示値」
を「基準検量線」に当てはめ、可燃性ガスの測定値の補
正値を得る。 可燃性ガス検知対象施設においては固定点に設置した
センサーは測定時においては、何等かの漏洩が発生して
いるかも知れず、そのため「零点」を示しているとは限
らない。このため、測定点とほぼ同じ温度および湿度条
件で可燃性ガスの殆ど存在しない条件で「零点」を測定
する必要がある。しかるに、固定点に設置したセンサー
を日間の「零点」変動に追従して、頻繁にそれらの条件
下に置くのは困難である。そこで施設内のセンサーを代
表して「零点」を常時測定するための独立のセンサー
(以下「補正用センサー」と呼ぶ)を設置し、その「零
点」の変動を他のセンサーの変動の補正に用いる。The determination threshold for Z is determined according to the significance level of the test. For example, in the actual verification test of the inventors, the following is determined. If the amount of new leakage is more than twice the total amount of BGL, the detection probability within 20 minutes is 95% or more, and the false alarm rate is 15% or less. Met. New leak discrimination cycle: 1 minute Number of consecutive tests required for leak detection: 20 Threshold value of U test: 90% significance level Z = 1.65 95% significance level Z = 1.96 99% significance level Z = 2 .57 99.8% significance level Z = 3.09 The correction of the influence of changes in atmospheric temperature and humidity of the highly sensitive gas detector described in claim 2 is as follows. Know the relationship between the concentration of flammable gas in the atmosphere measured under a certain temperature and humidity condition and the indicated value of the sensor (hereinafter referred to as “reference calibration curve”). A sensor indication when the flammable gas concentration is "zero" under different temperature and humidity conditions (hereinafter referred to as "zero point"),
The difference between the “zero point” and the “zero point” of the “standard calibration curve” is subtracted from the sensor instruction at the time of measuring the flammable gas under the condition. (Hereinafter referred to as “correction instruction value”) “correction instruction value”
To the “standard calibration curve” to obtain a correction value of the measured value of the combustible gas. In a flammable gas detection target facility, a sensor installed at a fixed point may have some leakage at the time of measurement, and therefore does not always indicate a “zero point”. For this reason, it is necessary to measure the “zero point” under substantially the same temperature and humidity conditions as the measurement point and under the condition that there is almost no flammable gas. However, it is difficult to place a sensor at a fixed point under these conditions frequently, following day-to-day "zero" fluctuations. Therefore, an independent sensor (hereinafter referred to as a "correction sensor") for constantly measuring "zero point" on behalf of the sensors in the facility is installed, and the fluctuation of the "zero point" is used to correct the fluctuation of other sensors. Used.
【0028】可燃性ガス検知対象施設の近傍の温度およ
び湿度条件が同等に近く、かつ可燃性ガスの殆ど来ない
場所を選び、高感度センサーを設置し「補正用センサ
ー」とする。これらの条件を完全に満たす理想的な場所
は存在しがたいが、不完全な条件下でも本発明の補正効
果が皆無になるという訳ではない。これらの条件を補う
ために、大気中の水分のみを選択的に透過させる特殊な
樹脂膜などでセンサーを覆う方法、及びセンサーのガス
検知部に通過する大気中の可燃性ガスのみを補足する吸
着剤の使用も考えられる。A location near the flammable gas detection target facility where the temperature and humidity conditions are close to each other and where flammable gas hardly comes is selected, a high-sensitivity sensor is installed, and a "correction sensor" is used. Although there is no ideal place that completely satisfies these conditions, even under imperfect conditions, the correction effect of the present invention is not completely eliminated. To compensate for these conditions, a method of covering the sensor with a special resin film that selectively allows only moisture in the atmosphere to permeate, and adsorption that captures only flammable gas in the atmosphere that passes through the gas detection unit of the sensor The use of agents is also conceivable.
【0029】「補正用センサー」は他のセンサーの基準
となるものであるから、コストの制約の範囲内で、故障
に対する配慮と測定値の信頼性を考慮して待機冗長セン
サーの設置が望ましい。しかし補正用センサーからの零
点ドリフトの情報は、他のすべてのセンサーについて適
用されるので、機能上は1台あればよい。これらの手段
による新規漏洩の検知精度は、誤報(新規漏洩がない時
に発報)と欠報(新規漏洩時に発報しないこと)の発生
率によって評価される。BGL総量Qm3/hrとした場
合、本発明はその1.5倍程度の漏洩量の新規漏洩を、1
0%以下の誤報率および欠報率(新規漏洩継続時間と発
報時間との時間比率で定義したもの)で発見できる。但
し、目標とする限界誤報率および欠報率はプラント運転
員の心理的反応に合わせて調整が可能である。Since the "correction sensor" serves as a reference for other sensors, it is desirable to install a standby redundant sensor in consideration of failure and reliability of measured values within the limits of cost. However, the information of the zero point drift from the correction sensor is applied to all other sensors, so that only one device is required in terms of function. The accuracy of detection of new leaks by these means is evaluated based on the occurrence rates of false reports (reports when there is no new leak) and missing reports (do not report when new leaks). Assuming that the total BGL amount is Qm3 / hr, the present invention reduces the amount of new leakage by 1.5 times
It can be found with a false alarm rate and a missing alarm rate of 0% or less (defined by the time ratio between the new leakage duration time and the alarm time). However, the target limit false alarm rate and target alarm rate can be adjusted according to the psychological reaction of the plant operator.
【0030】即ち、前者のマクロマスバランス法では補
正センサデータに対するしきい値(実測値から予想BG
L濃度を差し引いたもの)、後者の空間相関法ではパラ
メータk(n個のセンサの内k個以上がしきい値を超え
た時に新規漏洩と見做す)などの取り方によって調整が
可能である。前者ではしきい値を上げるほど、また後者
ではパラメータkを上げるほど、誤報は減少するが、一
方欠報も上昇する。従って、アラーム発生の方法も画一
的な扱いをしないで、まず若干の誤報はあっても低い欠
報率となるようなパラメータを設定し注意報を発し、そ
の後の追加情報を参考にして、より誤報の低いパラメー
タによる警報を発するような二段階方式とすることも現
実的な対応策である。That is, in the former macro mass balance method, the threshold value (corrected BG
In the latter spatial correlation method, adjustment can be made by taking a parameter k (when at least k of n sensors exceed a threshold value, it is regarded as a new leak). is there. As the threshold value is increased in the former case and as the parameter k is increased in the latter case, false alarms are reduced, but missing alarms are also increased. Therefore, the method of alarm generation is not treated in a uniform manner. First, a parameter is set so that there is a low false alarm rate even if there are some false alarms, and a warning is issued. It is also a realistic countermeasure to use a two-stage method in which an alarm is issued based on a parameter with a lower false alarm.
【0031】[0031]
【作用】建設以来長い年月の運転を経過したプラント
は、配管ガスケットやポンプ軸封部などの経年劣化部品
からの可燃性ガスの漏洩による火災や爆発事故の可能性
が高いため、早期に微少量のガス拡散を検知したいとい
うニーズがある。そのために、法規制による警報設定値
である爆発下限界濃度の1/4をはるかに下回る低濃度
領域まで検知することのできる熱線半導体式などの工業
用ガスセンサーが市販されるようになり、これらの高感
度センサーが耐用年数の過ぎた旧式のセンサーと交替し
つつある。[Function] Plants that have been operating for many years since construction are highly likely to cause fire or explosion due to flammable gas leakage from aged components such as pipe gaskets and pump shaft seals. There is a need to detect small amounts of gas diffusion. For this reason, industrial gas sensors such as hot-wire semiconductor sensors that can detect a low concentration region far below 1/4 of the lower explosive limit concentration, which is the alarm set value by law, have come to be marketed. High-sensitivity sensors are replacing older sensors whose life has passed.
【0032】しかしながら、実際の既設プラントにおい
ては、常時極く微少のBGLが存在しているために、せ
っかく高感度ガスセンサーを設置しても、新規の異常漏
洩の兆候となる信号が、このBGLの中に埋もれてしま
い、上記のニーズを達成できなかった。また、このよう
なBGL環境下で新規漏洩を検出する際には、本来発報
せねばならない時に発報しないエラー(欠報)と、発報
してはならない時に発報してしまうエラー(誤報)とい
う、互いに相反する二つのエラーモードをいかにして合
理的にトレードオフするかという問題に直面する。However, in an actual existing plant, since a very small BGL is always present, even if a highly sensitive gas sensor is installed, a signal indicating a new abnormal leak is generated by the BGL. It was buried inside, and the above needs could not be achieved. In addition, when detecting a new leak in such a BGL environment, an error that is not issued when it should be originally issued (missing report) and an error that is issued when it should not be issued (false report). In other words, we face the problem of how to rationally trade off the two opposing error modes.
【0033】本発明は、プラント内に複数設置された高
感度センサーで測定されたBGL濃度の時系列データ、
並びにその時の風速・風向の時系列データを統計的に処
理し、当該プラントに特有のBGLの時間的・空間的な
性質を抽出して、そのその統計的性質から推定されるガ
ス濃度値を、時々刻々採取されるガスセンサーデータか
ら差し引いた時系列を監視するか、またはBGLの統計
的性質そのものを監視することによって、新規漏洩を検
出することを可能とする。実プラントにおける模擬漏洩
試験により、本発明で提案する発見法は、上記の誤報率
および欠報率のトレードオフを合理的に管理でき、とも
に充分使用に耐えるまでに低減させることが確認されて
いる。The present invention provides a time series data of BGL concentration measured by a plurality of high sensitivity sensors installed in a plant,
In addition, the time series data of the wind speed and direction at that time are statistically processed, the temporal and spatial properties of the BGL specific to the plant are extracted, and the gas concentration value estimated from the statistical properties is calculated as It is possible to detect a new leak by monitoring a time series subtracted from gas sensor data collected from time to time, or by monitoring the statistical properties of BGL itself. Through a simulated leak test in an actual plant, it has been confirmed that the discovery method proposed in the present invention can rationally manage the above-mentioned trade-off between the false alarm rate and the missed alarm rate, and both reduce the trade-off until it can be sufficiently used. .
【0034】更に、BGL環境下における新規漏洩の発
見を有効に活用するために、本発明はガスセンサー自身
の温度湿度変化による零点ドリフトを常時自動的に補正
する方法を提案している。これにより微少なガス濃度変
化から新規漏洩の兆候を、より顕著に識別することが可
能となる。Further, in order to effectively utilize the discovery of a new leak in a BGL environment, the present invention proposes a method of always automatically correcting a zero-point drift due to a change in temperature and humidity of the gas sensor itself. This makes it possible to more prominently identify a sign of a new leak from a slight change in gas concentration.
【0035】[0035]
【実施例】次に、「ガス、蒸気等の漏洩検知システム、
風向風速測定装置(特開平05ー231979)」の実
施例にしめす設備に対して、本発明を適用した実施例に
ついて図面を参照して説明する。但し、本発明は以下に
述べる多点サンプリングモジュールを用いた実施例にの
み限定されるものではなく、従来の点監視方式のガス検
知システムにおいても高感度センサーを微少漏洩ガス雰
囲気下で使用する場合には適用可能である。対象とした
プラント:図1は、本発明の一実施例の漏洩地点及びガ
ス漏洩検知システムが設置されたプラントの平面図であ
る。本実施例は液化エチレン製造プラントに適用された
一実施例で、図1に示すように、L1XL2=80mX
50mのプラントヤード40内にサンプリングモジュー
ル10とセンサーモジュール20からなる8セットのモ
ジュールセットM1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、
M8が設置されている。サンプリングモジュール10、
およびセンサーモジュール20は特開平05−2319
79のものと同一のものを用いた。Next, a leak detection system for gas, steam, etc.
An example in which the present invention is applied to equipment shown in the example of "Wind direction and wind speed measuring device (Japanese Patent Laid-Open No. 05-231979)" will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiment using the multi-point sampling module described below, and a case where a high-sensitivity sensor is used in a small leak gas atmosphere even in a conventional point monitoring type gas detection system. Is applicable. Target Plant: FIG. 1 is a plan view of a plant in which a leak point and a gas leak detection system according to an embodiment of the present invention are installed. This embodiment is an embodiment applied to a liquefied ethylene production plant, and as shown in FIG. 1, L1XL2 = 80 mX
Eight module sets M 1 , M 2 , M 3 , M 4 , M 5 , M 6 , M 7 , including a sampling module 10 and a sensor module 20 in a 50 m plant yard 40.
M 8 is installed. Sampling module 10,
And the sensor module 20 are disclosed in
The same one as 79 was used.
【0036】サンプリングモジュール10は地上2ー3
mの高さに配置され、ねじがガス管の側面に2m間隔で
取付けられ、両端が開いた20個の空気導管と、空気導
管と接続され、雨水の侵入を防ぐために先端に多孔板が
取付けられている円錐形の空気サンプラーとからなり、
ガス管は中央部からセンサーモジュールを経て吸引ポン
プに接続されている。The sampling module 10 is located on the ground 2-3.
m, screws are attached to the side of the gas pipe at 2m intervals, 20 air conduits open at both ends, connected to the air conduit, perforated plate at the tip to prevent rainwater intrusion Consists of a conical air sampler,
The gas pipe is connected to the suction pump from the center via the sensor module.
【0037】サンプリングモジュール10で収集された
空気はサンプル空気入り口ノズルから筐体内に導入さ
れ、筐体の片半部分に入り、バッフル板によって隔てら
れた空間を上昇し、パンチプレートの円筒側面に開けら
れた複数の穴からセンサー内部に入り、ガスセンサーの
周囲を流れて筐体の片半部分を下降し、サンプル空気出
口ノズルから吸引ポンプに引かれ、ポンプ出口から大気
に放出される。ガスセンサーはこの場合、エチレンガス
の検知センサーである。一般的に本発明をプラントに適
用する場合は、そのプラントで取り扱う物質のセンサー
を使用するが、現時点で最も望ましい機種は熱線半導体
式のセンサーであり、多種のものが市販されている。検
知感度は高い程よいが、1ー10ppm程度が望ましい。
検知された信号は信号線を経てデータ処理装置へ送られ
る。各センサーモジュール20で検知された、各サンプ
リングモジュール10で収集された大気中のガス濃度
と、風向風速測定装置30で測定されたデータはデータ
処理装置に伝送される。高感度センサーの温度および湿
度補正:図2は熱線半導体式ガスセンサーのエチレンに
対する検量線を示す。これより見るとセンサー指示値
は、相対湿度の差によっては逆転する場合もあるが、絶
対湿度に対しては正の相関があることが判る。従ってあ
る程度の誤差を許容すれば絶対湿度を用いた指示値の補
正は可能である。本発明にかかる熱線半導体式ガスセン
サーの測定誤差補正法の原理を図3に示す。The air collected by the sampling module 10 is introduced into the housing from the sample air inlet nozzle, enters one half of the housing, ascends the space separated by the baffle plate, and opens the cylindrical side of the punch plate. A plurality of holes enter the inside of the sensor, flow around the gas sensor, descend one half of the housing, are drawn by the suction pump from the sample air outlet nozzle, and are discharged to the atmosphere from the pump outlet. The gas sensor in this case is a sensor for detecting ethylene gas. In general, when the present invention is applied to a plant, a sensor of a substance handled in the plant is used. At present, the most desirable model is a hot-wire semiconductor sensor, and various types are commercially available. The higher the detection sensitivity, the better, but preferably about 1-10 ppm.
The detected signal is sent to the data processing device via a signal line. The gas concentration in the atmosphere detected by each sensor module 20 and collected by each sampling module 10 and the data measured by the wind direction and wind speed measurement device 30 are transmitted to a data processing device. FIG. 2 shows a calibration curve for ethylene of a hot-wire semiconductor gas sensor. From this, it can be seen that the sensor indicated value may be reversed depending on the difference in the relative humidity, but has a positive correlation with the absolute humidity. Therefore, if a certain error is allowed, the indicated value can be corrected using the absolute humidity. FIG. 3 shows the principle of the measurement error correction method for the hot-wire semiconductor gas sensor according to the present invention.
【0038】本発明者らは「検量線」を代数式で近似す
ることを検討した。その結果以下の3つの式を得た。 1)エチレン濃度が5ppm以下の時 I=kC+I0 .....................................(10) 2)エチレン濃度が5ppm以上の時 I=a(logC)n+c ..................................(11) または I=a’(logC)2+b’(logC)+c’ .......(12) ここで、各文字は以下を示す。The present inventors have studied to approximate the “calibration curve” by an algebraic expression. As a result, the following three equations were obtained. 1) When the ethylene concentration is 5 ppm or less I = kC + I 0 ..................... (10) 2) When the ethylene concentration is 5 ppm or more I = a (log C) n + c. ... (11) or I = a ′ (logC) 2 + b ′ (logC) + c ′... (12) Here, each character indicates the following.
【0039】 I :センサーの指示値(上限値に対する%) I0 :センサーの「零点」指示値(上限値に対する%) C :エチレン濃度(ppm) k、a、n、c、a’、b’、c’:代数式の各係数 さらに、図2よりエチレン濃度が低い範囲では温度およ
び湿度条件の異なる各「検量線」がほぼ平行であること
から、温度/湿度条件の相違による半導体式ガスセンサ
ーの「検量線」を縦軸方向へ移動すると互いにほぼ重な
ることが判明した。I: indicated value of sensor (% relative to upper limit) I 0 : indicated value of “zero point” of sensor (% relative to upper limit) C: ethylene concentration (ppm) k, a, n, c, a ′, b ', C': each coefficient of the algebraic formula Furthermore, since the "calibration curves" having different temperature and humidity conditions are almost parallel in the range where the ethylene concentration is low as shown in FIG. 2, the semiconductor gas sensor due to the difference in temperature / humidity conditions. When the "calibration curves" are moved in the direction of the vertical axis, it was found that they substantially overlap each other.
【0040】ある一つの温度および湿度条件で測定した
大気中の可燃性ガス濃度とセンサー指示値の関係ー「基
準検量線」が得られているが、実際には使用中に温度お
よび湿度の影響によりこの検量線が変動する。そのため
に、先に述べた「補正用センサー」によって温湿度の影
響による「零点」の変動分ΔIを知れば、センサー指示
値Iを(IーΔI)に置き換えて検量線に代入すれば、
その濃度が10ppm以下の領域ではかなりよい近似として
温度および湿度の補正後のガス濃度を知ることができ
る。 1)エチレン濃度が5ppm以下の時 IーΔI=kC+I0 ............................(10)’ 2)エチレン濃度が5ppm以上の時 IーΔI=a(logC)n+c ....................(11)’ または IーΔI=a’(logC)2+b’(logC)+c’..(12)’ また、以上の方法によるセンサー補正の頻度はなるべく
頻繁なことが望ましいが、測定データの通信、演算に用
いる装置の能力と価格を考慮して1分から1時間に1回
の範囲が妥当である。日本国内の気象条件では5分から
20分の範囲が望ましい。The relationship between the flammable gas concentration in the atmosphere measured under a certain temperature and humidity condition and the indicated value of the sensor—a “reference calibration curve” has been obtained. Changes the calibration curve. Therefore, if the variation ΔI of the “zero point” due to the influence of temperature and humidity is known from the “correction sensor” described above, the sensor indication value I is replaced with (I−ΔI) and substituted into the calibration curve.
In a region where the concentration is 10 ppm or less, the gas concentration after temperature and humidity correction can be obtained as a fairly good approximation. 1) When the ethylene concentration is 5 ppm or less I−ΔI = kC + I0 (10) ′ 2) Ethylene concentration Is 5 ppm or more I−ΔI = a (logC) n + c (11) ′ or I−ΔI = a ′ (logC) 2 + b ′ (LogC) + c ′ .. (12) ′ Although it is desirable that the frequency of sensor correction by the above method be as frequent as possible, one minute to one minute in consideration of the capability and price of the device used for communication and calculation of measurement data. A range of once per hour is reasonable. The range of 5 to 20 minutes is desirable in Japan.
【0041】図1のプラントではプラント外縁から50
mの距離にある事務所のプラント側の反対の屋外に1台
の同種のセンサーを設置し「補正用センサー」とした。
この「補正用センサー」の周辺で大気をポリウレタン樹
脂製のガスサンプルバッグに採取し、温度/湿度の影響
を正しく評価するため、採取後20分以内に、この大気
で全センサーの「零点」を測定した。確認のために、こ
の大気のガスクロマトグラフ法による分析を行ない、同
ガスには水素及び炭化水素が混入していないことを確認
した。表1は異なった大気条件のもとで測定した「零
点」の指示値である。次に、これと同じ50リットルの
大気をガスサンプルバッグに採取し、99.9%以上の
エチレンを注入希釈して調整したエチレン濃度が0、
5、20、50、200ppmの試料ガスを用いて、各
センサーの指示値を記録し、検量線を決定する。表2
は、その結果えられた前述の式(11)〜(12)の係
数である。表3と表4に示すように、上記の補正をしな
かった場合と補正をした場合の測定濃度の差異は10pp
m以下の低濃度領域ではかなり低減されていることが判
る。BGL環境下での新規漏洩検知:上記の補正を施し
たセンサーデータを監視しているとプラント内に存在す
る10ppm以下のBGLが検知可能となる。このよう
なBGL環境下で人為的に模擬漏洩を発生させた時、サ
ンプリングモジュールで観測されたデータは、図4に示
すように、新規漏洩がいつ始まって、いつ終了したかと
いうことについて、そのままでは明瞭な情報を与えてく
れない。In the plant shown in FIG.
One sensor of the same type was installed outside the plant side of the office at a distance of m from the office, and it was used as a "correction sensor."
In the vicinity of this "correction sensor", the atmosphere is collected in a polyurethane resin gas sample bag, and within 20 minutes after collection, the "zero point" of all sensors is collected in this atmosphere in order to correctly evaluate the effect of temperature / humidity. It was measured. For confirmation, the atmosphere was analyzed by gas chromatography, and it was confirmed that hydrogen and hydrocarbons were not mixed in the gas. Table 1 shows the "zero" readings measured under different atmospheric conditions. Next, the same 50 liters of air were collected in a gas sample bag, and the ethylene concentration adjusted by injecting and diluting 99.9% or more of ethylene was 0,
Using 5, 20, 50, and 200 ppm of sample gas, the indicated value of each sensor is recorded, and a calibration curve is determined. Table 2
Are the coefficients of the above-mentioned equations (11) and (12) obtained as a result. As shown in Tables 3 and 4, the difference in measured density between when the above correction was not performed and when the correction was performed was 10 pp.
It can be seen that it is considerably reduced in the low concentration region of less than m. New leak detection under BGL environment: By monitoring the corrected sensor data, BGL of 10 ppm or less existing in the plant can be detected. When a simulated leak is artificially generated in such a BGL environment, the data observed by the sampling module indicates, as shown in FIG. 4, when the new leak started and ended. Does not give clear information.
【0042】そこで先に述べた二つの方法(マクロマス
バランス法あるいは空間相関法)を用い、BGL環境下
で新規漏洩の判別を行なった。運転中の実プラントでは
安全上の理由から、模擬漏洩量を無制限に増やす訳には
いかないため、定期修理時(BGLの無い環境)に実施
した漏洩量5m3/hrの実験で観測したセンサーデー
タを比例倍して、5m3/hr以上の模擬漏洩試験のデ
ータ(BGLの無い環境)を作成した。これらのデータ
に、気象条件が定期修理時と類似した日のBGLデータ
を重ね合わせることによって、BGL環境下での模擬漏
洩実験データを作成することが可能である。Therefore, the above-mentioned two methods (the macro mass balance method or the spatial correlation method) were used to discriminate new leakage in a BGL environment. For safety reasons, it is not possible to increase the simulated leak rate without limit in a real plant during operation, so sensor data observed in an experiment with a leak rate of 5 m 3 / hr conducted during periodic repair (in an environment without BGL) Was proportionally multiplied to prepare data of a simulated leak test of 5 m 3 / hr or more (an environment without BGL). By overlaying these data with BGL data on a day when the weather condition is similar to that at the time of regular repair, it is possible to create simulated leak test data in a BGL environment.
【0043】これらの模擬漏洩実験データに対して、上
記の二つの方法がどの程度の新規漏洩検知精度を有し、
あるいはBGL環境下で最低どれくらいの新規漏洩量ま
で検知可能かを評価するため、誤報率及び欠報率を次の
ように定義した。With respect to these simulated leak test data, the above two methods have what degree of new leak detection accuracy,
Alternatively, in order to evaluate the minimum amount of new leakage that can be detected in a BGL environment, the false report rate and the missing report rate are defined as follows.
【0044】誤報率:データ収集時間内で、新規漏洩が
無い時間に占める発報時間の割合。False alarm rate: The ratio of the alarm time to the time when there is no new leak within the data collection time.
【0045】欠報率:データ収集時間内で、新規漏洩継
続時間に占める発報しなかった時間割合。Missed report rate: The proportion of time during which no report was made to the new leak duration within the data collection time.
【0046】このような定義で本発明で提案する方法を
評価すると、図5(空間相関法)、図6(マクロマスバ
ランス法)に示すような成績であった。誤報率及び欠報
率は一方を改善すると、他方が悪化する傾向から逃れよ
うがない。当然ながら、新規漏洩量が大きいほど判定が
明瞭になってくる。今、仮に判定の許容基準を「誤報
率、欠報率ともに10%以下」とすれば、二つの方法の
検知成績は次の通りであった。この時のBGL総量はお
およそ5ー10m3/hr程度である。When the method proposed in the present invention was evaluated with such a definition, the results were as shown in FIG. 5 (spatial correlation method) and FIG. 6 (macro mass balance method). Improving the false alarm rate and the missed alarm rate will not avoid the tendency of the other to worsen. Of course, the larger the new leakage amount, the clearer the judgment. Now, assuming that the allowable criterion for the determination is “10% or less for both the false alarm rate and the missing alarm rate”, the detection results of the two methods are as follows. At this time, the total amount of BGL is about 5 to 10 m 3 / hr.
【0047】 空間相関法 マクロマスバランス法 (1)最小新規漏洩量 12m3/hr 6ー10m3/hr (2)推奨発報基準 全モジュール中の6 しきい値4.0-4.5ppm パラメータ ないし7個が発報。 Spatial Correlation Method Macro Mass Balance Method (1) Minimum New Leakage Volume 12m 3 / hr 6-10m 3 / hr (2) Recommended Reporting Criteria 6 Threshold 4.0-4.5ppm Parameters in All Modules or 7 Is issued.
【0048】ここで仮定した判定の許容基準「誤報率、
欠報率共に10%以下」の妥当性は、プラント運転者の
主観によって変わりうる。ここで述べた実施例の結果を
すべて一般化することは難しいが、15m3/hr程度
の新規漏洩に対してはかなり低い誤報および欠報率で判
定が可能である。The allowable criterion for the judgment assumed here is “false alarm rate,
The validity of "both 10% or less of missed reports" may vary depending on the subjective opinion of the plant operator. Although it is difficult to generalize all the results of the embodiments described here, it is possible to judge a new leak of about 15 m 3 / hr with a considerably low false alarm and missing alarm rate.
【0049】[0049]
【表1】 異なった大気条件で測定した熱線半導体式ガスセンサー
の「零点」指示値を示す表である。[Table 1] 5 is a table showing "zero point" readings of a hot-wire semiconductor gas sensor measured under different atmospheric conditions.
【0050】[0050]
【表2】 熱線半導体式ガスセンサーの「基準検量線」の係数を示
す表である。[Table 2] It is a table | surface which shows the coefficient of the "reference calibration curve" of a hot-wire semiconductor gas sensor.
【0051】[0051]
【表3】 [Table 3]
【0052】[0052]
【表4】 [Table 4]
【0053】[0053]
【発明の効果】本発明は、BGL変動の統計的性質を抽
出し、これを用いて得られた推定BGLをガスセンサー
から除去したものを監視しているため以下の効果があ
る。 法規で定める発報基準以下であるが、実際のプラント
ヤードに常時存在する微少漏洩によるBGL環境下で
も、新規漏洩の発報が容易に行える。 微少漏洩によるBGL環境下でも低い誤報率および欠
報率で、新規漏洩の判定が可能となる。According to the present invention, the statistical properties of the BGL fluctuations are extracted, and the estimated BGL obtained by using the extracted statistical properties is monitored from the gas sensor, and the following effects are obtained. Although it is lower than the reporting standard defined by laws and regulations, it is possible to easily report a new leak even in a BGL environment caused by a small leak that always exists in an actual plant yard. A new leak can be determined with a low false alarm rate and a low false alarm rate even in a BGL environment due to a minute leak.
【図1】本発明の実施例の検知システムが適用されたプ
ラントの平面図である。FIG. 1 is a plan view of a plant to which a detection system according to an embodiment of the present invention is applied.
【図2】熱線半導体式ガスセンサーのエチレンガスに対
する検量線を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a calibration curve for ethylene gas of a hot-wire semiconductor gas sensor.
【図3】熱線半導体式ガスセンサーの測定誤差補正法の
原理を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of a measurement error correction method for a hot-wire semiconductor gas sensor.
【図4】BGL環境下での新規漏洩時のガスセンサー指
示値の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a gas sensor indicated value at the time of a new leak in a BGL environment.
【図5】空間相関法によるBGL環境下での新規漏洩検
知の誤報率および欠報率を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a false alarm rate and a false alarm rate of new leak detection in a BGL environment by a spatial correlation method.
【図6】マクロマスバランス法によるBGL環境下での
新規漏洩検知の誤報および欠報率を示す図である。熱線
半導体式ガスセンサーの温度湿度補正の効果を示す表で
ある。FIG. 6 is a diagram showing a false report and a missing report rate of new leak detection in a BGL environment by a macro mass balance method. 9 is a table showing the effect of temperature and humidity correction of a hot-wire semiconductor gas sensor.
M1〜M7 モジュール 10 サンプリングモジュール 20 センサーモジュール 30 風向・風速測定装置 40 プラントヤードM 1 ~M 7 module 10 sampling module 20 Sensor module 30 wind direction and wind velocity measuring device 40 plant yard
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 三郎 大阪府高石市高砂1丁目6番地 三井東 圧化学株式会社内 (72)発明者 土屋 雅彦 千葉県習志野市茜浜2−8−1 東洋エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 岸口 一平太 千葉県習志野市茜浜2−8−1 東洋エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 川内 陽志生 千葉県習志野市茜浜2−8−1 東洋エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−231979(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01M 3/00 - 3/04 G01M 3/20 - 3/22──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Saburo Takahashi 1-6-6 Takasago, Takaishi City, Osaka Prefecture Inside Mitsui East Pressure Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Masahiko Tsuchiya 2-8-1 Akanehama, Narashino-shi, Chiba Toyo Engineer Inside the Ring Co., Ltd. (72) Inventor Ippeita Kishiguchi 2-8-1 Akanehama, Narashino-shi, Chiba Toyo Engineering Ring Co., Ltd. (72) Inventor Yosio Kawauchi 2-8-1 Akanehama, Narashino-shi, Chiba Toyo Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-5-231979 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01M 3/00-3/04 G01M 3/20 -3/22
Claims (2)
する可燃性または有害物質を取り扱うプラントにおい
て、プラントから漏洩するガスを検知するための高感度
センサー群と、風速風向計と、これらのセンサー信号を
処理するデータ処理システムとから構成されるシステム
を用い、新規漏洩のない通常時と新規漏洩を検出する特
定時のそれぞれの前記センサー群の検出値の時系列デー
タと風向風速の時系列データとからBGL総量、前記セ
ンサー群の平均BGL濃度および各センサーの平均BG
L濃度をそれぞれ推定し、以下の(1)〜(3)に記載
の何れかの判断を行うことを特徴とする微少漏洩ガス雰
囲気下での新規漏洩源の検知方法。 (1)通常時と特定時の前記センサー群の平均BGL濃
度の差が誤報率と欠報率から定めたしきい値を超える場
合、新規漏洩と判断する。 (2)通常時と特定時の各センサーごとの平均BGL濃
度の差が誤報率と欠報率から定めたしきい値を超えるセ
ンサーの数が誤報率と欠報率とから定めた数を超える場
合、新規漏洩と判断する。 (3)通常時のBGL総量の時系列データをデータ2と
し、特定時のBGL総量の時系列データをデータ1と
し、データ1およびデータ2にノンパラメトリック検定
を適用し、誤報率と欠報率を考慮した有意水準で検定
し、データ1の値がデータ2の集団に属するという仮設
が前記有意水準で棄却された場合、新規漏洩と判断す
る。 1. A plant for handling flammable or harmful substances in which a very small amount of leaked gas (BGL) is always present, a group of high-sensitivity sensors for detecting gas leaking from the plant, an anemometer, It uses a system consisting of a data processing system that processes sensor signals and uses a system that detects normal leaks without new leaks and that detects new leaks.
Time series data of the detection values of each of the above sensor groups at a fixed time
From the time series data of wind direction and wind speed,
Average BGL concentration of each sensor group and average BG of each sensor
The L concentration was estimated and described in (1) to (3) below.
Method of detecting new leak source under slight leakage gas atmosphere and performing one of the determination. (1) Average BGL concentration of the sensor group at normal and specific times
If the difference exceeds the threshold defined by the false alarm rate and the missing alarm rate,
In this case, it is judged as a new leak. (2) Average BGL concentration for each sensor at normal and specific times
Error rate exceeds the threshold determined from the false alarm rate and the missing alarm rate.
If the number of sensors exceeds the number determined from the false alarm rate and the
In this case, it is judged as a new leak. (3) The time series data of the BGL total amount at normal time is referred to as data 2.
Then, the time series data of the BGL total amount at a specific time is referred to as data 1.
And non-parametric tests on Data 1 and Data 2
At the significance level considering the false alarm rate and the missing alarm rate
And that the value of data 1 belongs to the group of data 2.
Is rejected at the above significance level, it is determined to be a new leak.
You.
(2)、(3)の手順からなる、温度湿度変化によるガ
スセンサーの零点変動に対する補正を行うことを特徴と
する請求項1に記載の微少漏洩ガス雰囲気下での新規漏
洩源の検知方法。 (1)特定の 温度湿度条件で既知のガス濃度と、これに
対するセンサー指示値との相関関係を示し基準検量線を
作成し、(2)センサー指示値を記録し 、(3) ガスが実質上存在せずかつ(2)と同じ温度湿度
条件におかれ、上記の(1)および(2)で使用したも
のとは独立のガスセンサーの指示値を補正用零点とし、
これを用いて(2)のセンサー指示値を補正し、補正後
の指示値を基準検 量線に適用して補正後のガス濃度をえ
る。 2. A sensor group, the following (1),
(2) and (3) , wherein a correction is made for zero point fluctuation of the gas sensor due to temperature and humidity changes.
2. A new leak under a micro leak gas atmosphere according to claim 1.
How to detect leak sources. (1) Correlation between a known gas concentration under a specific temperature / humidity condition and a sensor reading corresponding thereto is created to create a reference calibration curve, (2) the sensor reading is recorded, and (3) the gas is substantially It is not present and is placed under the same temperature and humidity conditions as in (2) , and the indicated value of the gas sensor independent of that used in (1) and (2) above is taken as the correction zero point ,
Using this, the sensor reading of (2) is corrected, and after correction
To give a gas concentration corrected by applying the indicated value to the reference calibration curve
You.
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|---|---|---|---|
| JP32722393A JP2783753B2 (en) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | Detecting new leak sources in a micro leak gas atmosphere |
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|---|---|---|---|
| JP32722393A JP2783753B2 (en) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | Detecting new leak sources in a micro leak gas atmosphere |
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|---|---|
| JPH07181097A JPH07181097A (en) | 1995-07-18 |
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-
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- 1993-12-24 JP JP32722393A patent/JP2783753B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH07181097A (en) | 1995-07-18 |
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