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公開番号2025049960
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023158500
出願日2023-09-22
発明の名称パイプラインマネジメントシステム
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類F17D 3/01 20060101AFI20250327BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】少ないセンサ設置数でガス分離装置によるガス組成を監視することのできる手段を提供する。
【解決手段】ガスが供給されるパイプラインシステム2とパイプラインシステムを制御するための制御システム1とを有し、ガス源とパイプとガス分離装置5と主供給パイプ4に供給されるガスの流量を測定する第1の流量センサFsと、ガス分離装置から流出する生成ガスの流量を測定する第2の流量センサFs1と、生成ガスの濃度を測定する第1の濃度センサCs1とを有し、制御システムは、第1及び第2の流量センサ並びに第1の濃度センサの測定データを記録する記録部12と、第1及び第2の流量センサと第1の濃度センサの測定結果に基づいて、供給ガスに沿った位置におけるガス流の濃度、並びに戻りガスの下流の位置におけるガス流の流量及び濃度を質量平衡に従って計算する計算部11と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
エンドユーザにガスを供給するパイプラインを監視するためのパイプラインマネジメントシステムであって、前記ガスが供給されるパイプラインシステムと該パイプラインシステムを制御するための制御システムと、を有し、
前記パイプラインシステムはガス源と、前記ガス源に接続されたパイプと、前記パイプに接続され、該ガス源から供給されるガスを複数のガス流に分離させるガス分離装置と、前記パイプラインの主供給パイプに供給されるガスの流量を測定する第１の流量センサと、前記ガス分離装置から流出する生成ガスの流量を測定する第２の流量センサと、前記生成ガスの濃度を測定する第１の濃度センサと、を有し、
前記制御システムは、前記第１及び第２の流量センサ並びに前記第１の濃度センサの測定データを記録する記録部と、前記第１及び第２の流量センサ並びに前記第１の濃度センサの測定結果に基づいて、前記ガス分離装置に供給される供給ガスに沿った位置におけるガス流の濃度、並びに前記ガス分離装置から前記主供給パイプへと戻される戻りガスの下流の位置におけるガス流の流量及び濃度を質量平衡に従って計算する計算部と、を有する
ことを特徴とするパイプラインマネジメントシステム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１に記載のパイプラインマネジメントシステムであって、
前記パイプラインシステムは、該パイプライン内のガス流の流れを維持するためのコンプレッサと、前記コンプレッサに動力を供給するタービンと、前記タービンに供給されるガスの流量および濃度を測定する第３の流量センサおよび第２の濃度センサと、をさらに有し、
前記記録部はさらに、前記第３の流量センサおよび第２の濃度センサの測定データを記録するように構成され、
前記計算部はさらに、前記第３の流量センサ及び第２の濃度センサの測定結果に基づいて前記コンプレッサの下流のガス流の流量および濃度を計算するように構成されている、
ことを特徴とするパイプラインマネジメントシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のパイプラインマネジメントシステムであって、
前記パイプラインシステムは、前記第１の流量センサ及び／または前記第２の流量センサと同じ位置に圧力センサをさらに備え、
前記記録部はさらに、前記圧力センサの測定データを記録するように構成されている、
ことを特徴とするパイプラインマネジメントシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のパイプラインマネジメントシステムであって、
前記制御システムは、前記パイプラインを流れるガス流中の異常を検知する異常検知部をさらに備え、
前記パイプラインシステムは、エンドユーザにおける前記生成ガスのガス流量を測定する第４の流量センサをさらに備え、
前記記録部はさらに、前記第４の流量センサの測定データを記録するように構成され、
前記異常検知部は、前記生成ガスの流量を測定する前記第２の流量センサによる測定異常を、エンドユーザにおける同じ該生成ガスの流量を測定する前記第４の流量センサの測定データの合計と比較した、前記第２の流量センサの測定データの第１の誤差がしきい値を超えているかどうかによって判定し、
前記ガス分離装置からの前記生成ガスの流量を測定する前記第１の濃度センサによる測定異常を、前記エンドユーザの過去のガス流の流量および濃度データに基づいて、流量および濃度の相関プロットを生成し、生成された前記相関プロットと、前記エンドユーザにおける同じ生成ガスの流量を測定する前記第４の流量センサの測定データの合計を使用して、前記生成ガスの予想濃度範囲を推定し、前記第１の濃度センサの測定データが予想濃度範囲外であるかどうかによって判定し、
前記ガス分離装置からの生成ガスの流れを測定する濃度センサの予想される濃度範囲と比較した前記第１の濃度センサの測定データの第２の誤差を計算する、
ことを特徴とするパイプラインマネジメントシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のパイプラインマネジメントシステムであって、
前記異常検知部は、前記パイプラインの時間遅延を計算するようにさらに構成され、異常検知のための前記第１の誤差の計算では、計算された該時間遅延がさらに使用される、
ことを特徴とするパイプラインマネジメントシステム。
【請求項６】
請求項４に記載のパイプラインマネジメントシステムであって、
前記異常検知部はさらに、前記パイプライン内の前記第１／第２／第３の流量センサ及び前記第１の濃度センサの測定データと前記計算部による計算データの信頼性レベルを前記第１の誤差に基づいて分類するように構成されている、
ことを特徴とするパイプラインマネジメントシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のパイプラインマネジメントシステムであって、
前記パイプラインシステムは、該パイプライン内のガス流の流れを維持するためのコンプレッサと、前記コンプレッサに動力を供給するタービンと、前記タービンに供給されるガスの流量および濃度を測定する第３の流量センサおよび第２の濃度センサと、をさらに有し、
前記異常検知部はさらに、前記戻りガスの下流に位置する前記タービンの前記第２の濃度センサの測定データと比較した、該戻りガスの下流における計算された第３の誤差を計算し、前記第１の誤差に加えて、該第３の誤差にも基づいて前記信頼性レベルを分類する、
ことを特徴とするパイプラインマネジメントシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプライン中の流体組成及び流量を監視するパイプラインマネジメントシステムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
水素は脱炭素化を加速する上で重要な役割を果たしている。水素の実装戦略の１つは、既存の天然ガスパイプラインを水素パイプラインとして再利用することである。特に特許文献１には、当該戦略に有用な水素供給パイプラインの監視方法が開示されている。しかし、エネルギー安全保障を維持するために、天然ガスは今後も重要なエネルギー源であり続けることが予想される。したがって、天然ガスパイプラインを水素輸送用に完全に再利用するのではなく、天然ガスパイプラインに水素を注入して両者を混在させる方が、より魅力的な選択肢となる。
【０００３】
水素と天然ガスとが混合された混合ガスはパイプラインを通じて家庭、工場、施設などのさまざまなエンドユーザに輸送される。一部のエンドユーザは水素が豊富な燃料を要求する一方、他のエンドユーザは天然ガスが豊富な燃料を必要とするため、最終的にはパイプラインにガス分離装置を設置して混合ガスを分離する必要がある。
【０００４】
必要なガス品質がエンドユーザに確実に供給されるようにするには、ガス分離装置の上流と下流でガス組成を監視することが重要である。しかし既存のパイプラインの規模を考慮すると、追加の濃度センサによって発生する多額の設置コストとメンテナンスコストが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２３－０４４７４５号公報
特開２０２２－０１５３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２には、ガスの混合点の上流と下流に流量センサを設置して、混合流体の組成を監視する手段が開示されている。開示された方法は、濃度センサを設置する代わりに、流量センサの測定された出力を使用して組成を計算している。
【０００７】
特許文献２に開示された方法により、混合工程を伴うパイプラインにおける監視コストを削減することができる。ただし、該文献においてはガスの混合のための組成を決定することだけに焦点を当てているため、ガス分離装置を通じてガスを分離するために濃度を監視することは開示されていない。
【０００８】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、少ないセンサ設置数でガス分離装置によるガス組成を監視することのできる手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施例に係るパイプラインマネジメントシステムは、エンドユーザにガスを供給するパイプラインを監視するためのパイプラインマネジメントシステムであって、ガスが供給されるパイプラインシステムと該パイプラインシステムを制御するための制御システムと、を有し、パイプラインシステムはガス源と、ガス源に接続されたパイプと、パイプに接続され、該ガス源から供給されるガスを複数のガス流に分離させるガス分離装置と、パイプラインの主供給パイプに供給されるガスの流量を測定する第１の流量センサと、ガス分離装置から流出する生成ガスの流量を測定する第２の流量センサと、生成ガスの濃度を測定する第１の濃度センサと、を有し、制御システムは、第１及び第２の流量センサ並びに第１の濃度センサの測定データを記録する記録部と、第１及び第２の流量センサ並びに第１の濃度センサの測定結果に基づいて、ガス分離装置に供給される供給ガスに沿った位置におけるガス流の濃度、並びにガス分離装置から主供給パイプへと戻される戻りガスの下流の位置におけるガス流の流量及び濃度を質量平衡に従って計算する計算部と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、未測定点の組成を計算することにより、少ないセンサ設置数でガス分離装置によるガス組成を監視することが可能になる。
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。上記した以外の課題、構成および効果については、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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