トップ10の質問：OGI カメラによるガス漏れの定量化
フリアーシステムズの定量光学式ガスイメージングに関する一般的な質問には、運用に対する環境への影響、規制上の懸念、および水平線における技術的改善が含まれます。
Craig R O’Neill、フリアーシステムズ
この記事では、定量光学式ガスイメージング (qOGI) に関する一般的な質問と懸念について検討します。具体的には、フリアーシステムズの QL320 プラットフォームの使用に関する10の質問にお答えします。このプラットフォームは、フリアーシステムズの既存の GF320GF320、GFx320、GF620 OGI カメラと、高耐久性プラグアンドプレイ タブレットという新しい技術を組み合わせて、炭化水素ガスの漏れを質量漏洩速度、体積漏洩速度、または経路長にわたる濃度の単位で定量化します。
この記事では、qOGI システムを紹介し、競合技術よりも機能と利点について議論する、このシリーズの前の記事を基礎に内容が構築されています。
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QOGI は現在、規制強化ツールとして使用されていますか？
現在、qOGI 法に関する米国の規制要因はありません。業界各社が事業を展開する環境のより責任ある環境管理者を目指す中、qOGIは社内向けのフィールド調査を実施し、排出量を決定するために使用され、各企業は qOGI の利点を自由に決定し、必要があれば導入することができます。
QOGI 法は精査されていますか？
QOGI は2014年から開発されている新しい技術で、放出率が分かっているブラインドテストなど、幅広い検証テストが行われています。一般に入手可能な検査結果には、以下が含まれます。
- リサーチトライアングルパークで EPA が実施する、メタンとプロパン漏れを定量化する試験。
- qOGI 法とBacharach Hi Flow® サンプラー (BHFS) を比較する石油・ガス産業のリーダーによるフィールドテスト。qOGI は、さまざまなガス（生産ガスを含む）にわたる数十のテストポイントを含む数週間にわたるブラインドテストにおいて、幅広いバックグラウンドと環境条件にわたって ±30% の精度を達成しました。
- 石油産業に関連する環境問題の研究を専門とする欧州の業界団体（欧州で操業する石油会社のほとんどが参加）が実施した調査。本研究では、qOGI は結果の精度に関して米国 EPA 第21法を有意に上回ると結論付けた。
注意：石油・ガス産業のリーダーと European Concawe の研究はいずれも、業界が後援しました。
FLIR QL320 では、定量化するガスを 1 つ選択するよう求められます。ガス流に複数の化合物が含まれている場合はどうなりますか？
米国 EPA が承認した Method 21 にもこの制限があり、qOGI はこの不確実性にどのように対処しているかという点で優れていると言えるでしょう。
Method 21 の水素炎イオン化型検出器 (FID) を使用して、通常は装置を純粋なガスに合わせて較正し、プロセス ストリームを測定します。ガス組成物は FID 応答を著しく変化させる場合がありますが、一般にこの誤差は Method 21 に200%以上の誤差を導入し得るにもかかわらず、許容されます。ほとんどの施設では、特定のプロセス ストリームごとに FID を較正しておらず（是正措置）、単に濃度番号（純粋な較正用ガスとして測定）を受け入れています。Method 21 は、結果を遡及的に調整するための償還請求権を提供しません。
FLIR QL320 は混合ガスの補正を容易にし、作業の柔軟性を高めます。さらに、補正は基本的なものであり、（FIDや Method 21 と同様）特定の機器に依存するものではないことを意味します。FLIR QL320 を使用すると、事後に混合ガスを調整できます。この調整は、任意の日または環境条件において、そのプロセス ストリームに適用される FLIR QL320 の結果に適用されます。
FLIR QL320
環境要因は測定にどのように影響しますか？
デルタ温度 (ΔT) は、正確な qOGI に影響する最大の因子です。ガスプルームとバックグラウンドの周辺温度の間に、十分な温度差があることが必要です。
QLQL320 のユーザーは、三脚搭載の OGI カメラでビデオを撮影する際に、可能な限り最高のΔT を確保する必要があります。少なくとも、ガス漏れ付近の周辺温度と画像内のバックグラウンドの見かけの温度との間で、2°Cの温度差が要求されます
ほとんど場合、風の状態は qOGI の精度に悪影響を及ぼしません。風がない場合、漏れているガスが確実に一方向に流れず、ガスが「溜まる」可能性があります。逆に、強風（例えば、約15 MPH 超）は、風が放出点から非常に迅速にガスを一掃するため、測定が困難になります。それでも、ほとんどのガス漏れは、許容可能な風速範囲内に入るか、シールドされた場所または部分的にシールドされた場所で発生します。
FLIR QL320 には、3つのレベル（静穏、通常、強風）で風が入ります。その結果、風速が速い場合（ガスプルームのプールが発生しない場合）は、より一貫性が増します。精度は 30～40% 以内です。
湿度はシステムの測定能力には影響しません。
FLIR QL320 で定量化できる漏れのサイズの最小値と最大値は？
定量化できるリークの最小サイズは、ΔT（ガス付近とバックグラウンドの周辺温度の差）、イメージングする化合物、風速の関数です。FLIR QL320 システムは、5°CのΔT と中程度の風速で、プロパン漏れを 100 scc/分まで定量化し、メタン漏れを 300 scc/分まで定量化する能力を実証しています。
一般的なルールとして、通常モードで漏れが見える場合、システムはそれを定量化できる可能性が高くなります。漏れを確認するために高感度モードを使用する必要がある場合、FLIR QL320 では正確に定量化するのに苦労する可能性があります。
最大漏洩速度について、現在のモデルはプロパンで 0.1 L/分～30 L/分に較正されています。この範囲は、較正範囲の2倍または3倍、または100 cc/分から100 L/分（プロパン用）まで安全に拡張できます。メタンについては、300 cc/分から300 L/分で相関のある境界を設定することになります。
FLIR QL320 はガス排出の可視化と測定を簡素化
漏洩源から、反復して正確に QOGI 法を使用できる最大距離はどのくらいですか？
FLIR QL320 の範囲と視野（FOV）は、使用するレンズによって異なります。これらの範囲は次のとおりです。
- 23 mm（24 度 FOV）: 1.52 ～ 16.5 m
- 38 mm（14.5 度 FOV）: 2.4 ～ 27.4 m
- 92 mm（6 度 FOV）: 6.1 ～ 64 m
より長い距離からガス漏れ濃度の長さを計算する場合、使用するピクセル数が少なくなるため、全体的な距離は定量結果の再現性と精度に影響します（カメラによる温度測定と同様）。したがって、FLIR QL320 を離れた場所で使用した場合、プルームの抽出円がかなり小さくなります。
危険な場所で操作していて、現場で撮影できない場合はどうなりますか？
FLIR QL320 で使用できる新機能は Q モードです。Q モードは、もともと FLIR GFx320 との使用を想定して設計されており、FLIR QL320 に接続されていない場合、クラス 1、ディビジョン 2 の危険区域での使用が評価されています。Q モードを使用すると、漏れのビデオシーケンスをカメラの SD カードに直接保存し、後で危険な場所から離れた FLIR QL320 で後処理できます。
FLIR QL320 を現場でカメラに直接つないで使用するには、いくつかの利点があります。
- バックグラウンド温度が十分であるかどうかをすぐに知る (ΔT)
- 漏れの重大度に関するリアルタイムの数値を取得し、即時の対応が必要かどうかを把握する
- 手動感度、ノッチ境界、可変時間間隔（1秒、5秒、60秒）など、現場で FLIR QL3200 で利用可能な機能を活用し、漏洩速度の単位オプションをリアルタイムで決定する
現在、QOGI メソッドにはどのような制限がありますか？
現行の QOGI メソッドは、比較的小面積のガス漏れ検知用に設計されています。貯水池や大型タンクシールからの放出など、大規模で拡散性のある放出の場合、この方法による定量化は困難な場合があります。
非常に大きな漏洩速度と非常に高い出口速度は過小評価される可能性があります。漏洩速度が高いと、画像に飽和が生じる可能性があり、漏洩速度が過小評価される傾向があります。出口速度が高い場合、プルームが十分に移動せず、プルームは後ろにあるバックグラウンドが見えない可能性があります（ΔTを計算するのに必要）。
QOGI 法はどのように改善されていますか？
光学式ガスイメージング産業は定量化に向かっており、フリアーシステムズはこの新しい分野での開発をリードしています。以下に、FLIR QL320 の最近の改善点と新機能を示します。
- 着色ガスプルームのオーバーレイ
- 光路長(ppm-m)にわたる濃度の漏洩速度を測定する能力
- プルーム抽出境界に複数の「ノッチ」を作成する機能
- 漏洩速度オーバーレイ付きシングルイメージのスナップショット
- ビデオオーバーレイの漏洩速度（ローリング平均）
改良された FLIR QL320 インターフェース
光路長測定値 (PPM-M) の濃度は、スニッファから得られる基本濃度測定値 (PPM) とどのように異なりますか？
QL320 は、「光路長濃度」または「1 m の光路長におけるppm」として濃度測定値を提供します。この経路長は、漏れの奥行が 1 mであると仮定します。X、Y、Z 軸に関しては、「メートル」の経路長は、プルームの Z 軸（奥行）であり、X 軸または Y 軸（水平または垂直）ではありません。定義上、測定値は観察された漏れの奥行が 1 mであると想定します。
奥行が既知（または推定可能）である場合、奥行にわたる平均 ppm は、ppm-m 値を奥行で割ることによって計算できます。例えば、QL320 が 1,000 ppm-m の測定値を示し、プルームの奥行が 10 cm (0.1 m) と推定される場合、10 cm の深層ガスプルームの平均濃度は 10,000 ppm (1,000 ppm-m/0.1 m) です。
ppm でデータを表示するスニファまたはその他の装置は、単一点で空気分子のサンプルから測定を行うため、経路長の測定を必要としません。また、TVA 装置が漏れの発生した場所に直接向けられた場合にのみ、漏れを測定できるという点で限界があります。この技術はガス漏れを可視化しないため、測定が困難になっています。
結論
定量光学式ガスイメージングは、効果的かつ正確で、便利です。メリットは増大し、技術的能力は継続的に向上しています。qOGI は、代替のガス定量法よりも明らかな安全上の利点に加えて、既存の OGI カメラへのアドオンとしてコスト効率を提供し、石油・ガス事業者が操業する地域社会の環境意識向上の最前線に立つことができるように位置づけられます。
FLIR QL320 プラットフォームは、現場でも、Q モード機能とタブレットの組み合わせによるスキャン後（後処理機能）でも qOGI を可能にします。
著者について
Craig R O’Neill はフリアーシステムズに17年以上勤務し、2005年6月に商用ガスイメージャが導入されて以来、OGI 市場に積極的に関わってきました。現在は、石油・ガス産業におけるフリアーシステムズのソリューションについて、光学式ガスイメージング事業部門と戦略のグローバル責任者を務めています。この職務では、顧客、業界のステークホルダー、戦略的パートナー、および販売、マーケティング、エンジニアリング、製品管理など、FLIR Instruments 部門の多くの垂直統合された業務を結び付けています。彼の目標は、石油・ガス業界のニーズを満たすセンシングソリューションを提供するために、フリアーシステムズの連帯を確保することです。
フリアーシステムズについて
1978 年に設立され、オレゴン州ウィルソンビルに本拠を置くフリアーシステムズは、知覚を高め、意識を高め、命を救い、生産性を向上させ、環境を保護するセンサーシステムの世界的なメーカーです。3,500 人の従業員規模ながらフリアーシステムズのビジョンは、サーマルイメージングと隣接技術を活用して、セキュリティと監視、環境・状態のモニタリング、アウトドア レクリエーション、マシンビジョン、ナビゲーション、高度な脅威検出などの革新的でインテリジェントなソリューションを提供する「The Worlds Sixth Sense（世界の第六感）」となることです。詳細については、www.flir.com を参照するか、または @flir をフォローしてください。
光学式ガスイメージングの詳細については、www.FLIR.com/ogi を参照してください。
