JP2007187196A - Piping temperature control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工業プラント等において、温度管理が必要な流体を輸送する配管装置の温度を制御する装置に関し、例えば、配管が接続された貯蔵タンク、ポンプ設備、フィルター、流量計、バルブ等を含む配管装置に適用される配管温度制御装置の改良に関する。 The present invention relates to a device for controlling the temperature of a piping device that transports a fluid that requires temperature management in an industrial plant or the like, and includes, for example, a storage tank to which piping is connected, a pump facility, a filter, a flow meter, a valve, and the like. The present invention relates to an improvement of a piping temperature control device applied to a piping device.
工業プラント等においては、ウレタン原液、フェノール、または苛性ソーダ等、配管装置によって移送する場合に温度管理が必要な流体状の材料が多数存在する。これらの材料は、固化あるいは分解を防止するために所定の温度範囲に維持する必要があり、このため配管装置を所定の温度範囲に管理する必要がある。例えば、ウレタン原液は20〜50℃、フェノールは50℃〜60℃、48%苛性ソーダは25℃以上に管理する必要がある。また、冷却用の冷媒であれば、その目的温度の範囲に維持しておく必要がある。 In industrial plants and the like, there are many fluid-like materials that require temperature management when transported by piping equipment, such as urethane stock solution, phenol, or caustic soda. These materials need to be maintained within a predetermined temperature range in order to prevent solidification or decomposition, and for this reason, it is necessary to manage the piping device within a predetermined temperature range. For example, it is necessary to manage 20 to 50 ° C. for urethane stock solution, 50 to 60 ° C. for phenol, and 25 ° C. or more for 48% caustic soda. Moreover, if it is a refrigerant | coolant for cooling, it is necessary to maintain in the range of the target temperature.
このように、配管装置の全体(その長さは最大で1km以上に及ぶ)に亘って温度管理が要請される場合があり、例えば、下記特許文献1にも、燃焼設備からの排ガスが流過する金属配管の配管保温制御方法およびそのための装置が開示されている。
しかし、上記従来の技術においては、常時流体が配管中を流動していることが前提であり、流動が停止している場合を想定していない。一般に配管装置は水平にまっすぐに敷設されているわけではなく、上下左右に曲がりくねって敷設されていたり、途中で分岐したり、バルブ、フィルター、流量計のような付属機器が配置されていたりする。また、保温施工誤差も存在する。このため、配管の保温状態は不均一になりやすい。また、配管の高低差により、配管内部に自然対流が生じる場合もある。さらに、配管装置の設置環境(外気温度、風速、日射、日陰等)の影響により、場所によって配管からの放熱量に差が生じる。以上の原因により、配管内で流体が停止すると、流体温度が不均一になり、流体の個化、分解、冷却不足等が生じるという問題があった。 However, the above conventional technique is based on the premise that the fluid always flows in the pipe, and does not assume the case where the flow stops. In general, the piping apparatus is not laid horizontally and straight, but is laid so as to wind up and down, left and right, branches in the middle, and attached devices such as valves, filters, and flow meters are arranged. In addition, there are also heat insulation construction errors. For this reason, the heat insulation state of piping tends to become uneven. In addition, natural convection may occur inside the pipe due to the height difference of the pipe. Furthermore, due to the influence of the installation environment of the piping device (outside air temperature, wind speed, solar radiation, shade, etc.), there is a difference in the heat radiation from the piping depending on the location. For the above reasons, when the fluid stops in the pipe, the fluid temperature becomes non-uniform, resulting in problems such as individualization, decomposition, insufficient cooling, and the like of the fluid.
このような問題を解決するために、できるだけ細かく各所に温度センサーを配置し、さらにそれに対応させて配管装置の外面等に加熱、冷却装置を細かく配置しようとすると、設備コストが高くなるという問題があった。 In order to solve such problems, if temperature sensors are arranged as finely as possible in each place, and if heating and cooling devices are arranged finely on the outer surface of the piping device in accordance with the temperature sensors, the equipment cost increases. there were.
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、簡易な構成により温度管理が必要な流体を輸送する輸送配管の温度を制御する配管温度制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a pipe temperature control device that controls the temperature of a transport pipe that transports a fluid that requires temperature management with a simple configuration. .
上記目的を達成するために、本発明は、配管温度制御装置であって、温度管理が必要な流体を輸送する輸送配管と、前記輸送配管の長さ方向に亘って設けられ、前記輸送配管の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段からのデータに基き輸送配管温度を調整する温度調整手段と、前記流体の停止状態において、前記輸送配管の温度が所定範囲をはずれた場合に、前記輸送配管内の流体を流動させる流動手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pipe temperature control device, which is provided over a length of the transport pipe for transporting a fluid that requires temperature management, A temperature detecting means for detecting temperature, a temperature adjusting means for adjusting a transport pipe temperature based on data from the temperature detecting means, and when the temperature of the transport pipe deviates from a predetermined range in a stopped state of the fluid, And a flow means for flowing the fluid in the transport pipe.
上記構成によれば、輸送配管又は流体の温度が所定範囲をはずれた場合に、流動手段が輸送配管内の流体を流動させるので、流体温度を平均化することができる。 According to the above configuration, when the temperature of the transport pipe or the fluid deviates from the predetermined range, the fluid means causes the fluid in the transport pipe to flow, so that the fluid temperature can be averaged.
ここで、上記温度検知手段は、光ファイバ温度センサであるのが好適である。 Here, the temperature detecting means is preferably an optical fiber temperature sensor.
また、上記流動手段は、前記輸送配管を流動する流体をバイパスさせるバイパス配管と、循環用ポンプと、を備える構成としてもよい。 Moreover, the said flow means is good also as a structure provided with the bypass piping which bypasses the fluid which flows through the said transport piping, and the circulation pump.
また、上記輸送配管が、連結流路により連結された内側流路と外側流路とを有する二重管であって、前記流動手段は、前記輸送配管の内側流路と外側流路とを連結する連結流路と、循環用ポンプと、を備える構成としてもよい。 The transport pipe is a double pipe having an inner flow path and an outer flow path connected by a connection flow path, and the flow means connects the inner flow path and the outer flow path of the transport pipe. It is good also as a structure provided with the connection flow path to perform and the pump for circulation.
また、上記流動手段は、前記輸送配管の一方側と他方側とにそれぞれ設けられた第1、第2の予備槽と、前記輸送配管内の流体を往復流動させる往復流動用ポンプと、を備える構成としてもよい。 The flow means includes first and second auxiliary tanks provided on one side and the other side of the transport pipe, and a reciprocating flow pump for reciprocating the fluid in the transport pipe. It is good also as a structure.
また、上記流動手段は、前記輸送配管に沿って設けられた抱管と、循環用ポンプと、を備える構成としてもよい。 Moreover, the said flow means is good also as a structure provided with the holding pipe provided along the said transport piping, and the pump for circulation.
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という)を、図面に従って説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.
実施形態1.
図1(a)、(b)には、本発明にかかる配管温度制御装置の実施形態1の構成例が示される。図1(a)は正面図であり、図1(b)は図1(a)のI−I断面図である。
Embodiment 1. FIG.
1A and 1B show a configuration example of Embodiment 1 of a pipe temperature control apparatus according to the present invention. Fig.1 (a) is a front view, FIG.1 (b) is II sectional drawing of Fig.1 (a).
図1(a)、(b)において、輸送配管10は、温度管理が必要な流体を輸送する装置であり、その外面側には輸送配管10の温度の変動を抑制するための保温材12が設けられている。ここで、温度管理が必要な流体とは、温度が所定の範囲をはずれると、固化あるいは分解する流体、例えばウレタン原液、フェノール、苛性ソーダ等をいう。また、冷媒、熱媒のように、所定の温度範囲に維持されることが要請される流体も含まれる。
1 (a) and 1 (b), a
また、輸送配管10には、輸送配管10の内部を流動する流体の全部または一部をバイパスさせるためのバイパス配管14が接続されている。このバイパス配管14の外面にも保温材12が設けられている。バイパス配管14は、循環ポンプ16により輸送配管10との間で流体が循環する構成となっている。
The
上記輸送配管10にはバルブ18、20が設けられ、バイパス配管14にはバルブ22及び循環ポンプ16が設けられている。流体を輸送配管10のみに流す場合には、バルブ22を閉とし、バルブ18、20を開とする。また、バイパス配管14に流体を循環させる場合には、バルブ22を開とし、バルブ18、20を閉とする。これらのバルブ18、20及び22は、電磁力、空気圧力等を使用して自動開閉する構成とするのが好適であるが、人手により開閉してもよい。
The
また、上記輸送配管10及びバイパス配管14には、その長さ方向に亘って、外面に温度センサ26と加熱ヒータ28とが設けられ、保温材12により覆われている。
In addition, the
ここで、本発明にかかる温度調整手段は、上記温度センサ26、加熱ヒータ28及び後述する制御部30により構成されている。
Here, the temperature adjusting means according to the present invention includes the
温度センサ26には、例えば光ファイバ温度センサ等を使用することができる。この光ファイバ温度センサは、光ファイバにレーザーパルスを入射すると、その一部が後方散乱光として入射側に戻ってくる現象を利用したもので、一般に分布型光ファイバ温度センサと呼称されているものである。この方式では、後方散乱光の戻ってくる時間から光ファイバ中のどの位置からの後方散乱光であるかが算出され、また後方散乱光中に含まれるラマン散乱光強度が散乱場所の光ファイバの温度に依存していることから、ラマン散乱光強度から任意の場所の温度を算出することができる。こうして、光ファイバの任意の位置における温度をリアルタイム(算出に数十秒〜数分を要するが実用上リアルタイムといえる)に得ることができる。これらの情報は電算処理され、光ファイバの全長にわたる温度分布が得られる。この温度分布は、ディスプレイ上に表示することもできる。本実施形態においては、光ファイバを輸送配管10及びバイパス配管14に沿わせて配置することにより、輸送配管10及びバイパス配管14の外面または上記流体の温度を計測することができる。
For the
なお、温度センサ26は、輸送配管10及びバイパス配管14の長さ方向に沿って、所定の間隔で設定した測定点に複数設ける構成としてもよい。
A plurality of
また、加熱ヒータ28には、例えば被覆電熱線からなるヒータ等を使用することができる。なお、輸送配管10に流す流体が、その温度を低温に維持することが要請される場合には、上記加熱ヒータ28の代わりに、低温冷媒が通過する冷媒トレース配管とすることもできる。
The
温度センサ26が検出した温度データは、制御部30に入力される。具体的には、光ファイバの一端が制御部30に引き込まれ、制御部30において上記後方散乱光から各位置の温度が算出される。また、制御部30からは、循環ポンプ16及びバルブ18、20及び22に動作信号が出力される。
The temperature data detected by the
このような構成において、通常は加熱ヒータ28及び保温材12により輸送配管10及びバイパス配管14内の流体温度は設定温度範囲に維持されているが、「発明が解決しようとする課題」の項で述べた、輸送配管10の曲がり部、分岐部、立ち上がり部、付属機器の配置具合、保温施工誤差、設置環境その他の条件により局部的に設定温度範囲をはずれることがある。そこで、輸送配管10またはその中の流体について温度センサ26が検出した温度が、いずれかの位置において設定温度範囲の上限閾値を超え、又は下限閾値を下回った場合には、制御部30が動作信号を出力して、バルブ18、20を閉とし、バルブ22を開として循環ポンプ16を起動する。これにより、輸送配管10の中の流体が輸送配管10とバイパス配管14とで循環流動し、流体温度を平均化することができる。この結果、輸送配管10の中で局部的に流体の温度が設定温度範囲をはずれ、流体が個化あるいは分解することを防止できる。
In such a configuration, the fluid temperature in the
なお、バルブ18、20及び22が手動式の場合は、制御部30が適宜な表示手段により表示する輸送配管10の温度情報に基づき、担当者が開閉を行ってもよい。
When the
以上に述べた本実施形態の構成によれば、簡易な構成により温度管理が必要な流体を輸送する輸送配管10の温度を制御することができる。
According to the configuration of the present embodiment described above, it is possible to control the temperature of the
また、バイパス配管14の配管温度が設定温度範囲の上限閾値または下限閾値を外れた場合には、循環ポンプ16を駆動させてバイパス配管14の流体を流動させ、流体温度を平均化することもできる。
Further, when the pipe temperature of the
実施形態2.
図2(a)、(b)には、本発明にかかる配管温度制御装置の実施形態2の構成例が示され、図1(a)、(b)と同一部材には同一符号を付している。また、図2(a)は正面図であり、図2(b)は図2(a)のII−II断面図である。
Embodiment 2. FIG.
2 (a) and 2 (b) show a configuration example of Embodiment 2 of the piping temperature control apparatus according to the present invention, and the same members as those in FIGS. 1 (a) and 1 (b) are denoted by the same reference numerals. ing. 2A is a front view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
本実施形態において特徴的な点は、実施形態1におけるバイパス配管14の代わりに、輸送配管10を二重管とし、輸送配管10の内部を流動する流体の全部または一部を循環させる点にある。すなわち、輸送配管10は、内側流路32と外側流路34とにより構成され、これらの間が連結流路36により連結されている。また、連結流路36には、バルブ22と循環ポンプ16とが設けられている。
A characteristic point in the present embodiment is that instead of the
制御部30は、実施形態1と同様の制御を行い、輸送配管10またはその中の流体について温度センサ26が検出した温度が、いずれかの位置において設定温度範囲をはずれた場合に、バルブ18、20を閉とし、バルブ22を開として循環ポンプ16を起動する。これにより、輸送配管10の中の流体が内側流路32と外側流路34との間を循環流動し、流体温度が平均化される。
The
以上に述べた本実施形態の構成によれば、簡易な構成により温度管理が必要な流体を輸送する輸送配管10の温度を制御することができる。
According to the configuration of the present embodiment described above, it is possible to control the temperature of the
また、外側流路34と連結流路36の配管温度が設定温度範囲の上限閾値または下限閾値を外れた場合には、循環ポンプ16を駆動させて外側流路34と連結流路36の流体を流動させ、流体温度を平均化することもできる。
Further, when the piping temperature of the
実施形態3.
図3(a)、(b)には、本発明にかかる配管温度制御装置の実施形態3の構成例が示され、図1(a)、(b)と同一部材には同一符号を付している。また、図3(a)は正面図であり、図3(b)は図3(a)のIII−III断面図である。
Embodiment 3. FIG.
3 (a) and 3 (b) show a configuration example of Embodiment 3 of the piping temperature control apparatus according to the present invention. The same members as those in FIGS. ing. 3A is a front view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
本実施形態において特徴的な点は、輸送配管10の所定範囲の一方側と他方側とに、それぞれ第1、第2の予備槽38、40が設けられており、かつ輸送配管10の所定範囲内に往復流動用ポンプ42が設けられている点である。この往復流動用ポンプ42は、流体を第1、第2の予備槽38、40の間で、輸送配管10を介して往復流動させるためのポンプである。なお、輸送配管10の所定範囲は、バルブ18、20で区切られており、第1、第2の予備槽38、40と輸送配管10とは連結流路36により連結されている。
A characteristic point in the present embodiment is that the first and second
制御部30は、実施形態1と同様の制御を行い、輸送配管10またはその中の流体について温度センサ26が検出した温度が、いずれかの位置において設定温度範囲をはずれた場合に、バルブ18、20を閉とし、バルブ22、24を開として往復流動用ポンプ42を起動する。往復流動用ポンプ42は、制御部30からの指示信号により、所定時間ごとに吐出方向が切り替わり、輸送配管10内の流体は、第1の予備槽38から第2の予備槽40に向かう流れと、その反対方向の流れとが切り替えられて往復流動する。これにより、輸送配管10の中の流体温度が平均化される。
The
以上に述べた本実施形態の構成によれば、簡易な構成により温度管理が必要な流体を輸送する輸送配管10の温度を制御することができる。
According to the configuration of the present embodiment described above, it is possible to control the temperature of the
実施形態4.
図4(a)、(b)には、本発明にかかる配管温度制御装置の実施形態4の構成例が示され、図1(a)、(b)と同一部材には同一符号を付している。また、図4(a)は正面図であり、図4(b)は図4(a)のIV−IV断面図である。
Embodiment 4 FIG.
4 (a) and 4 (b) show a configuration example of Embodiment 4 of the pipe temperature control apparatus according to the present invention. The same members as those in FIGS. 1 (a) and 1 (b) are denoted by the same reference numerals. ing. 4A is a front view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
本実施形態において特徴的な点は、実施形態1におけるバイパス配管14の代わりに、輸送配管10に沿ってこれに密着して設けられた抱管44を備える点にある。この抱管44と輸送配管10とは連結流路36により連結されている。
A characteristic point in the present embodiment is that, instead of the
制御部30は、実施形態1と同様の制御を行い、輸送配管10またはその中の流体について温度センサ26が検出した温度が、いずれかの位置において設定温度範囲をはずれた場合に、バルブ18、20を閉とし、バルブ22を開として循環ポンプ16を起動する。これにより、輸送配管10の中の流体が輸送配管10と抱管44との間を、連結流路36を介して循環流動し、流体温度を平均化することができる。
The
また、連結流路36の配管温度が設定温度の上限閾値または下限閾値を外れた場合には、循環ポンプ16を駆動させて連結流路36の流体を流動させ、流体温度を平均化することもできる。
Further, when the piping temperature of the
以上に述べた本実施形態の構成によれば、簡易な構成により温度管理が必要な流体を輸送する輸送配管10の温度を制御することができる。
According to the configuration of the present embodiment described above, it is possible to control the temperature of the
以上に述べた各実施形態の効果を確認するための試験を、実施例として説明する。 The test for confirming the effect of each embodiment described above is demonstrated as an Example.
図5には、2B配管(外径60.5mm×内径54.9mm×厚さ2.8mm)、長さ270mmの配管中に液体を停止状態とした場合に、配管の温度分布を測定した結果が示される。なお、測定時の外気温度は0.9℃であり、配管の温度制御設定値は50℃であった。また、配管の外面には、珪酸カルシウム製の保温材が厚さ30mmで形成されている。また、図5の横軸には配管長さが、縦軸には配管温度が示されている。 FIG. 5 shows the result of measuring the temperature distribution of the pipe when 2B pipe (outer diameter 60.5 mm × inner diameter 54.9 mm × thickness 2.8 mm) and the liquid is stopped in the pipe having a length of 270 mm. Is shown. In addition, the outside temperature at the time of measurement was 0.9 degreeC, and the temperature control set value of piping was 50 degreeC. Further, a heat insulating material made of calcium silicate is formed on the outer surface of the pipe with a thickness of 30 mm. Further, the horizontal axis of FIG. 5 indicates the pipe length, and the vertical axis indicates the pipe temperature.
図5に示されるように、液体が停止状態であると、配管温度が大きくばらついており、最高温度59.3℃、最低温度42.5℃であって、その温度差Δθ=16.8℃であった。 As shown in FIG. 5, when the liquid is in a stopped state, the piping temperature varies greatly, the maximum temperature is 59.3 ° C., the minimum temperature is 42.5 ° C., and the temperature difference Δθ = 16.8 ° C. Met.
図6には、図5に示された配管中の流体を流動させた場合に、配管の温度分布を測定した結果が示される。なお、このときの外気温度は0.6℃であり、配管の温度制御設定値
は51℃であった。また、その他の条件は図5の場合と同じである。
FIG. 6 shows the result of measuring the temperature distribution of the pipe when the fluid in the pipe shown in FIG. 5 is flowed. In addition, the outdoor temperature at this time was 0.6 degreeC, and the temperature control set value of piping was 51 degreeC. The other conditions are the same as in FIG.
図6に示されるように、流体の流動により配管温度のばらつきが極めて小さくなっていることがわかる。すなわち、最高温度52.6℃、最低温度50.0℃であって、その温度差Δθ=2.6℃であった。 As shown in FIG. 6, it can be seen that the variation in the piping temperature is extremely small due to the flow of the fluid. That is, the maximum temperature was 52.6 ° C., the minimum temperature was 50.0 ° C., and the temperature difference Δθ = 2.6 ° C.
以上に示されるように、流体を配管中で流動させることは、配管及びその中の流体の温度を均一化する効果が大きい。従って、本発明の方法によれば、簡易な構成により温度管理が必要な流体を輸送する輸送配管の温度を均一に制御することができることがわかる。 As described above, flowing the fluid in the pipe has a great effect of making the temperature of the pipe and the fluid in the pipe uniform. Therefore, according to the method of the present invention, it can be seen that the temperature of the transport pipe for transporting the fluid requiring temperature management can be uniformly controlled with a simple configuration.
10 輸送配管、12 保温材、14 バイパス配管、16 循環ポンプ、18,20,22,24 バルブ、26 温度センサ、28 加熱ヒータ、30 制御部、32 内側流路、34 外側流路、36 連結流路、38 第1の予備槽、40 第2の予備槽、42 往復流動用ポンプ、44 抱管。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記輸送配管の長さ方向に亘って設けられ、前記輸送配管の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段からのデータに基き輸送配管温度を調整する温度調整手段と、
前記流体の停止状態において、前記輸送配管の温度が所定範囲をはずれた場合に、前記輸送配管内の流体を流動させる流動手段と、
を備えることを特徴とする配管温度制御装置。 Transport piping for transporting fluids that require temperature control;
A temperature detection means for detecting the temperature of the transport pipe, provided over the length direction of the transport pipe;
Temperature adjusting means for adjusting the transportation piping temperature based on the data from the temperature detecting means;
In a stopped state of the fluid, when the temperature of the transport pipe deviates from a predetermined range, flow means for flowing the fluid in the transport pipe;
A piping temperature control device comprising:
The pipe temperature control apparatus according to claim 1 or 2, wherein the flow means includes a main pipe provided along the transport pipe and a circulation pump.
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