JPS6138536A - ピグによるパイプライン検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、パイプラインなどにおいて微少なりラック
発生、摩耗や腐食による減肉あるいは微少渥洩発生を早
期に検知するピグによるパイプライン検査装置に関する
ものである。

〈従来技術〉 この種のパイプラインの検査においては、超音波探触子
などのセンサおよび増幅回路・演算回路・メモリ・電源
などからなる計測機器が搭載された検査ピグを管内流体
により推進走行させて肉厚測定、探傷などの非破壊検査
を行なっている。

このような検査ピグにおいて、検出データ以外にその場
所の情報も重要であり、従来においては次のような方法
が採られていた。

（１）渦流法などにより、周溶接部や血管などを検出し
て検出データとともに記録する。検査後、施工記録に記
載された周溶接部や曲管の位置と対照することにより位
置の確定を行なう。

（１１）管端から管内に超音波などを発信し、ピグで反
射した波の遅延時間を測定して予め測定された伝播速度
を用いてピグ位置を確定する。

０１０　　発車側にワイヤのリールを設け、ワイヤの一
端をピグに接続する。ピグの進行に伴なって延伸された
ワイヤの長さを、リール回転数を測定することによって
求め、位置を確定する。

４ｖ）　　ピグに速度検出用車輪を装着し、この車輪を
管壁に押付け、ピグの走行に伴な°つて回転する車輪の
回転数を測定し、車輪の周長を用いてピグ走行距離を求
めて位置を確定する。

（■）互いに周波数の異なる磁力線など２種の信号を地
上まで発信する性能をピグに付与する。

ピグが管内を検査した結果が正常ならば一方の信号を、
管の異常を検知すれば他方の信号を、一定時間発信する
。これを沿線の地上で受けて位置の確定を行なう。

〈この発明が解決すべき問題点〉 以上のような従来技術は下記の問題点を抱えており、実
用化されていない。

（１）渦流法 渦流法などを行なうための複雑な検知機構が必要となり
、また、かなり精細な施工記録が残されている必要があ
る。特に、後者は検査の必要となる古い配管では期待す
ることが困難である。

（１１）超音波法 発信された超音波がピグで反射する以外に曲管や７字管
などで反射し、前者と後者とを分離識別することが困難
であり、また、波の減衰を考えると数百メートルの距離
が限界と思われる。

（ｉ１０ワイヤ法 ピグの走行距離が長くなると、ピグは長いワイヤを引張
る必要が生じ、このような大きな牽引力を流体から得る
ことは困難であり、自走させるにも管壁からその反力を
とる必要が生じ、困難となる。このため、この方法での
ピグ走行は高々数百メートル程度に制限される。

１１ｖ）速度検出用車輪 車輪の材質や押付は力を適当に週ぶこ（！：により直管
部分では車輪と管壁との間のすへりを最小限に抑えるこ
とも可能であるが、分岐管や合流管では管路内の断面形
状が変わるため、車輪と管壁との間の接触が不完全もし
くはなくなってしまい、測長の誤差が生じる。また、ピ
グが管軸まわりに回転する現象が生じると車輪の軌跡は
螺旋状となり、この長さはピグの走行距離よりも長くな
り、これも誤差要因となる。さらに、このような車輪の
装着はピグを複雑化するため、５〜６Ｂといった小径の
パイプライン用のピグには事実上適用不可能である。

（■）ピグ発信法 発信する信号によってピグに内蔵された検査回路やセン
サが影響されないこと、および、沿線の地上が利用でき
ることが前提となることなどから適用上の大きな制約を
受ける。

この発明は以上のような問題点を解消すべく提案された
もので、その目的は比較的簡単な構成でピグの位置を容
易に確定できるパイプライン検査装置を提供することに
ある。

〈問題点を解決するための手段・作用〉この発明に係る
パイプライン検査装置は、ポリウレタン等の合成樹脂か
らなり柔軟性ちよびシール性が高くポンプ等の流体動力
源からの管内流体を受けて推進されて走行する１駆動ビ
グと、計測機器を搭載し、駆動ピグに駆動されて走行−
しつつパイプラインを内部から非破壊検査する検査ピグ
と、流体動力源から吐出される流体の流量を測定する流
量計と、流量計の流量からピグ位置を推定する手段とか
らなり、各時刻ｔにおける流量からピグ位置Ｘを把握す
るとともに検査ピグの計測機器に各時刻の検査結果もし
くは異常検出時刻を記憶するように構成されている。

〈実施例〉　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
以下この発明を図示する実施例に基づいて説明する。第
１図に示すように、パイプラインＰの出発端部には開閉
弁６を介してピグランチャ−４が接続されるとともに流
体駆動源としてのポンプ５の圧送管６が接続され、圧送
管６には流量計７と分岐管８が設けられている。

ポンプ５からの管内流体を受けて駆動ピグ１が推進され
て走行し、この駆動ピグ１に検査ピグ２が屈曲自在のジ
ヨイント９を介して連結されている。

駆動ピグ１は、半硬質ウレタン発泡体あるいはこれに耐
摩耗性樹脂をコーティングしたものから構成され、柔軟
性に富みシール性の高いピグとされている。

例えば、ピグ１の径は、φ８０程度の管路の場合管径よ
り１〜４ｍｍ程度大とされ、φ２００程度の場合には５
〜１０瓢程度大とされ、ピグ１を追い越した流体の体積
が（ピグの走行距離）×（管内断面積）の１％程度のシ
ール性とされている。

検査ピグ２は、第７図に示すように、本体内部に円板状
の基板１０が長手方向に間隔をおいて多数積層して配置
され、小型化が図られ、センサ、時計、増幅回路、演算
回路、メモリ、電源などの計測機器１１が搭載され、漏
洩音、管の肉厚、管の欠陥検出記録を行なう。

以上のような構成において、シール性の高い駆動ピグ１
を用いているため、ピグ出発時からの流体の総圧送量が
出発点０からピグまでの管内体積に略等しい。流量計７
で総圧送量を測定することにより各時刻ｔでの５駆動ピ
グ１の位置を把握でき、さらに、これに連結された検査
ピグ２の位置も把握できる。

また、検査ピグ２は、内蔵した時計、センサ、増幅・演
算回路、メモリ、電源により各時刻ｔの検査結果もしく
は異常検出時刻を記憶し、これと前述の各時刻ｔでのピ
グ位置を対照することによりパイプラインの各位置での
検査結果もしくはパイプライン中の異常発生位置を知る
ことができる。

さらに、詳述すると、ピグが出発点Ｏを通過した時刻ｔ
Ｏから時刻ｔまでにラインを流れた量Ｑは、 で表わされる。ここでｑは各時刻での流量である。

一方、時刻ｔにおけるピグの位置（出発点からラインに
沿って測る）を又とすると、ピグ出発点からＸまでの管
内容積Ｖは、 で表イつされる。ここでＡは各位置での管内断面積であ
る。

（１１，＋２１においてｑは流量計７で測定でき、Ａは
設計・施工の結果から既知であり、ピグに漏れがなけれ
ば Ｑ＝＝Ｖ　　　　　　　　・・・・（３）が成立するか
ら、各時刻ｔにおけるピグ位置Ｘが正確に把握できる。

しかし、現実には誤差要因として流量計測誤差、管寸法
公差などによる管内断面積の変動、ピグの漏れ、パイプ
ライン中の温度変化による流体の膨張・収縮などがある
。

（ａ）流量計測誤差について 流量計７による計測誤差は、流量計の種類や保守状況に
よって０．３〜２％程度まで変動する。

しかし、その直線性や短期間での零点ドリフトなどは極
めて小さく０１〜０３％程度と推定される。そこで後述
の補正を行なうことにより、補正区間の０．１〜０．３
係程度の誤差に納めることができる。

（１））管内断面積の変動について 管内断面積は■管製造時の寸法公差■管内堆積物の生成
■管の摩耗などに起因する。このうち、■は検査前にワ
イヤブラシなどを装着した清掃用ピグを通すことにより
ほとんど除去できる。■は扁平を考慮した管径公差で±
１％以内が保証されており周長ではもつと鞘度が高いと
されている。若干の扁平があっても管内断面積はほとん
ど変化しない。また、■は曲管部と直管部での差は大き
くとも数メートル単位の位置による変動は少ないと考え
られる。

このことから管内断面積の変動は悪くとも１チ未満と考
えてよい。

（Ｃ）ピグの漏れについて ポリウレタンピグでの漏れは通常の配管で１チ以内とさ
れており、これをｎ個連結して使用すれば１／、／Ｈ％
以内と考えられる。

（ｄ）温度変化による流体の膨張・収縮■流体が気体の
とき 気体では温度が１℃変化すると比重が約０．３係変化す
る。このため、地上部と埋設部があったりして、パイプ
ラインの場所による温度差が太きいと予想される場合に
は、この影響を無視できない。

そのため、第６図に示すように検査ビグ２に流体温度測
定系１２を設け、パイプライン中の各位置での温度変化
を測定して補正する。

ここでの温度測定誤差は、管内断面中の温度分布の影響
を加味しても２℃程度と考えられるので、温度変化によ
る誤差を１％以下に抑えることができる。

■流体が液体のとき 液体では温度が１℃変化すると水で０．０１〜０．０２
％、石油で０．１％の比重変動がある。水ではこれが問
題となることは殆どないが、石油では温度差が１０℃程
度あれば誤差要因の一つと考える必要がある。このとき
も前述の■で述べた対策により誤差を０．３％以下に抑
えることができる。

以上のことがらピグ位置の指定誤差はビグ走行距離の１
．８％程度（（ａ）：０．３％（ｂ）：１％（Ｃ）：１
％（ｄ）：１％〕と考えられる。この推定誤差の絶対値
を低減させるためには次のような補正を行なう。

一般にパイプライン検査は数一単位で行なう必要がある
が、ビグの出発時刻と到着時刻とは知ることができるか
ら、出発時刻を基準に計測して求められた時刻とビグ位
置との関係（４）式を到着時刻を用いて補正することが
できる。

ｘ　＝　ｆ　（ｔ）　　　　　　　　・・・−（４）ｔ
ａ：到着時刻、Ｌ：到着点の位置 さらに、パイプライン検査の行なわれる区間を分割し、
分割点でビグの通過時刻を超音波エコー検出器などで測
ることにより前述の誤差を１・ε％ＪＬｉ・εに低減で
きる（ε：誤差、１１：１番目、の分割区間の区間長）
。

すなわち、前述の誤差が１．８　％　（（ａ）二０．３
％、（１））：１チ、（Ｃ）：１％、（ｄ）：１％〕と
なる場合に位置確定誤差を±５ｍ以内に抑えるには２８
０ｍごとにビグ通過検知を行なえばよいことになる。

なお、駆動ピグ１と検査ピグ２を一つづつ用い屈曲自在
のジヨイント９で連結しているが（第１図参照）、これ
に限らず第２図ないし第５図に示すようにビグ１，２を
複数両用い、ジヨイント９を用いず検査ピグ２を駆動ピ
グ１により押送するようにしてもよい。

第２図に示すのは、検査ピグ２の前後に駆動ビグ１を配
し、水平部および上り傾斜部では検査ピグ２が後方の駆
動ピグ１で押され、下り傾斜部では流体よりも速く進も
うとする検査ピグ２が前方の駆動ピグ１で流体速度と同
程度の速度まで押しとどめられるようにされている。

第６図は後方にのみ駆動ピグ１を配し、検査ピグ２を推
進するようにされている。

第４図、第５図は第１図、第２図において駆動ピグ１を
多連化することによりシール性を高めて流体の速度と等
しい速度で駆動ピグ１を移動するようにされている。

〈発明の効果〉 前述のとおりこの発明によれば柔軟性およびシール性が
高い駆動ピグを用い、流体駆動源からの流体の流量を流
量計により測定し、各時刻における流量か、らピグ位置
を把握するとともに検査ピグの計測機器に各時刻の検査
結果もしくは異常検出時刻を記憶し、両者を対照するこ
とによりパイプラインの各位置での検査結果もしくはパ
イプライン中の異常発生位置を知るように構成したため
次のような効果を奏する。

（１）比較的簡単な構成でビグの位置を容易に確定でき
る。

（１１）駆動ピグはパイプラインの内面清掃、排水、流
体置換などに用いられ、１０咽以上の径に対して実績が
あり、検査ピグを第７図の構成のように小型化すれば３
Ｂ〜６Ｂといった小径のパイプラインに適用可能である
。

０１１）駆動ピグは適正な径、材質を選定することによ
り漏れを１％程度に抑えられるので、この漏れが全線で
一様であると仮定して位置の決定における誤差は漏れ量
の数分の１〜数十分の１と考えられるから数りの走行に
おいて位置確定の誤差は数ｍ〜数十ｍの範囲にできる。

また、種々の誤差を補正すれば位置確定精度が向上する
。さらに、複数の駆動ピグを用いればシール性を向上さ
せることができる。

（ｉｖ）　　（ｉｉｉ）から数脂の長距離にも適用が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るパイプライン検査装置を示す概
略図、第２図ないし第５図はビグの構成を変えた概略図
、第６図は温度測定系を付加した概略図、第７図は検査
ピグの一例を示す縦断面図である。 １・・駆動ビグ、２・・検査ピグ、６・・開閉弁、４・
・ビグランチャ−１５・・ポンプ、６・・圧送管、７・
・流量計、８・・分岐管、９・・ジヨイント、１０・・
基板、１１・・計測機器、１２・・流体温度測定系、Ｐ
・・パイプライン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）柔軟性およびシール性が高く流体動力源からの管
   内流体を受けて推進されて走行する駆動ピグと、 計測機器を搭載し前記駆動ピグに駆動され て走行しつつパイプラインを内部から非破壊検査する検
   査ピグと、 前記流体動力源から吐出される流体の流量 を測定する流量計と、 前記流量計の流量からピグ位置を推定する 手段とからなることを特徴とするピグによるパイプライ
   ン検査装置。