JP2008038918A - Vibration control apparatus for gas piping system and pressure regulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば都市ガスを用いた発電プラントに都市ガスを供給するガス配管系で使用される気体配管係の振動防止装置および振動防止機能を備えた圧力調整装置に関する。 The present invention relates to a vibration preventing device for a gas pipe used in a gas piping system for supplying a city gas to a power plant using, for example, a city gas, and a pressure adjusting device having a vibration preventing function.
従来、天然ガスの需要家は小口需要家が主であったことから、供給配管ラインは高圧導管から中圧導管網を介して多数の小口需要家に供給されるのが一般的であった。
しかし、近年、エネルギー利用の規制緩和により、特定の需要家において自らが発電できるようになったことから、発電プラントを有する大口需要家が増えつつある。このような大口需要家に対しては、高圧導管から中圧導管網を介さず、需要家近傍の高圧幹線から需要家に直接供給する要請が出てきた。
Conventionally, since natural gas customers are mainly small-end customers, the supply piping line is generally supplied from a high-pressure conduit to a large number of small-end customers via a medium-pressure conduit network.
However, in recent years, due to deregulation of energy use, specific consumers can generate power themselves, and therefore, large consumers with power plants are increasing. There has been a demand for such large-volume customers to supply directly from the high-voltage main line near the customer to the customer without going through the medium-pressure conduit network.
高圧幹線から直接需要家にガスを供給する場合には、高圧幹線と特定の需要家側ガス配管ラインとの間に、例えば自力式減圧弁を設けることになる。
この場合、特定の需要家における使用量の変化が直接自力式減圧弁に伝わるために、それを原因とした配管系に振動が生ずることがある。このような配管系の振動メカニズムは、自力式減圧弁の絞り要素が引き起こす流体の圧力脈動、配管系の固有周期・剛性等が複雑に関連し、定量的に把握するのが難しいとされている。
しかも、需要家ごとに使用量の変動幅や変化率等も異なり、一概に振動防止対策を取ることが難しい。
また、気体配管系における振動の発生は、上記の例に限られず、種々の要因に起因して発生する。
In the case of supplying gas directly to the consumer from the high-pressure trunk line, for example, a self-powered pressure reducing valve is provided between the high-pressure trunk line and a specific consumer-side gas piping line.
In this case, since the change in the usage amount in a specific consumer is directly transmitted to the self-reducing pressure reducing valve, vibration may occur in the piping system due to the change. Such a vibration mechanism of the piping system is difficult to quantitatively grasp because the pressure pulsation of the fluid caused by the throttle element of the self-reducing pressure reducing valve and the natural period / rigidity of the piping system are complicatedly related. .
In addition, the fluctuation range, rate of change, etc. of the usage amount differ from customer to customer, and it is difficult to take vibration prevention measures in general.
Further, the occurrence of vibrations in the gas piping system is not limited to the above example, but occurs due to various factors.
このような、配管系の振動防止装置として、以下のものが提案されている。
配管に生じた振動を振動検知器で検知し、検知された信号を用いて前記配管に生じた振動を打ち消すような加振信号を演算制御器で求め、この加振信号に応答して振動発生器で前記配管の振動を防止するように構成した配管振動防止装置(特許文献1参照)。
The vibration generated in the pipe is detected by a vibration detector, and an excitation signal that cancels the vibration generated in the pipe is obtained by the operation controller using the detected signal, and vibration is generated in response to the vibration signal. A pipe vibration preventing device configured to prevent vibration of the pipe with a vessel (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載された装置は、振動検知器、演算制御器および振動発生器という機器が必要であり、また制御システムも複雑なことから、高価なものとなる。 However, the apparatus described in Patent Document 1 requires equipment such as a vibration detector, an arithmetic controller, and a vibration generator, and the control system is complicated, so that the apparatus is expensive.
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、気体配管系において、簡易な手段によって需要家ごとに対応可能な振動防止装置を得ることを目的としている。
また、このような振動防止装置を備えた圧力調整装置を得ることを目的としている。
The present invention has been made in order to solve the problem, and an object of the present invention is to obtain a vibration preventing device that can be used for each consumer by simple means in a gas piping system.
Another object of the present invention is to obtain a pressure adjusting device including such a vibration preventing device.
(1)本発明に係る気体配管系における振動防止装置は、気体が流れる配管系の振動防止装置であって、前記配管系に前記気体が流通可能な複数の容量要素を設け、該複数の容量要素への気体の流通を制御する制御手段を設けたことを特徴とするものである。 (1) A vibration preventing device for a gas piping system according to the present invention is a vibration preventing device for a piping system through which a gas flows, and a plurality of capacitance elements through which the gas can flow are provided in the piping system, Control means for controlling the flow of gas to the element is provided.
(2)また、気体が流れる配管系の振動防止装置であって、気体の需要者側においてその使用量が変化する配管系に設けられて圧力を調整する圧力調整機構と、該圧力調整機構の下流側に設けられた複数の容量要素と、該複数の容量要素のそれぞれと前記配管系との連通を開閉制御する開閉手段と、を備えたことを特徴とするものである。 (2) Further, a vibration preventing device for a piping system through which gas flows, a pressure adjusting mechanism that adjusts the pressure provided in a piping system in which the amount of use changes on the gas consumer side, and the pressure adjusting mechanism A plurality of capacitive elements provided on the downstream side, and an opening / closing means for controlling opening / closing of each of the plurality of capacitive elements and the piping system are provided.
(3)また、上記(2)に記載のものにおいて、圧力調整機構は、自力式減圧弁であることを特徴とするものである。 (3) Further, in the above (2), the pressure adjusting mechanism is a self-reducing pressure reducing valve.
(4)本発明に係る圧力調整装置は、気体配管系に設けられて圧力を調整する自力式減圧弁を備えた圧力調整装置であって、前記自力式減圧弁の下流側に設けられた複数の容量要素と、該複数の容量要素のそれぞれと前記下流側との連通を開閉制御する開閉手段と、を備えたことを特徴とするものである。 (4) The pressure regulator according to the present invention is a pressure regulator provided with a self-powered pressure reducing valve that is provided in the gas piping system and adjusts the pressure, and a plurality of pressure regulators provided on the downstream side of the self-powered pressure reducing valve. And an opening / closing means for controlling the opening and closing of communication between each of the plurality of capacitance elements and the downstream side.
本発明においては、気体配管系に気体が流通可能な複数の容量要素を設け、該複数の容量要素への気体の流通を制御する制御手段を設けたので、配管系の圧力脈動、固有振動数に対応して気体を流通させる容量要素の数を選択することにより、配管系の圧力脈動、固有振動数を変化させて振動を防止できるので、配管のレイアウトからの制約を受けることなく極めて簡易な手段によって需要家ごとの振動防止が実現できる。 In the present invention, a plurality of capacity elements capable of flowing gas are provided in the gas piping system, and control means for controlling the flow of gas to the plurality of capacity elements is provided, so that pressure pulsation and natural frequency of the piping system are provided. By selecting the number of capacitative elements that allow gas to flow in response to the pressure, vibration can be prevented by changing the pressure pulsation and natural frequency of the piping system, so it is extremely simple without being restricted by the piping layout. By means, vibration prevention for each consumer can be realized.
[実施の形態1]
図1は本発明の一実施の形態に係る振動防止装置を含む気体配管系の説明図である。図1の気体配管系は都市ガスを需要家に供給するガス供給ラインであり、図示した部分は、都市ガスの高圧側幹線である高圧側ガス配管と需要家側の減圧後ガス配管の接続部における配管ラインである。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an explanatory view of a gas piping system including a vibration preventing apparatus according to an embodiment of the present invention. The gas piping system in FIG. 1 is a gas supply line that supplies city gas to consumers. The illustrated portion is a connection between a high-pressure side gas piping that is a high-pressure side trunk line of city gas and a gas piping after decompression on the customer side. It is a piping line.
図1に示した配管ラインは、都市ガスの高圧側幹線である高圧側ガス配管1と、高圧側ガス配管1に設けられたフィルタ3と、フィルタ3の下流側に設けられて高圧ガスを減圧する自力式減圧弁5と、自力式減圧弁5の下流側に設けられて減圧されたガスをガスタービン、ガスエンジン、その他の機器を有する需要家側7に供給する減圧後ガス配管9と、を備えている。
そして、本実施の形態の振動防止装置11は、減圧後ガス配管9に連通可能に連結された複数の容量要素に相当する4本のタンク13と、それぞれのタンク13と減圧後ガス配との間にあってタンク13と減圧後ガス配管9との連通を開閉する開閉弁15とを備えてなるものである。
以下、各構成を詳細に説明する。
The piping line shown in FIG. 1 is a high-pressure side gas piping 1 that is a high-pressure side trunk line of city gas, a
The
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
<自力式減圧弁>
自力式減圧弁5は、弁下流側の圧力をアクチュエータに導入してダイヤフラムとバネを用いて自ら開度を調整することによって、高圧側のガス圧力を予め設定した圧力になるように圧力調整する減圧弁である。
<Self-powered pressure reducing valve>
The self-reducing
<タンク>
タンク13は本発明の容量要素に相当するものであり、各タンク13は配管17によって減圧後ガス配管9に連通している。各タンク13と減圧後ガス配管9とは開閉弁15によって連通が制御される。
なお、容量要素としてのタンク13の数は4個に限られず、また、各タンクの容量が異なるようにしてもよい。
また、本発明の容量要素は、タンク13のような槽形式のものに限られず、一定の容量のあるものであれば、例えば配管のようなものでもよい。
<Tank>
The
The number of
Further, the capacity element of the present invention is not limited to a tank type like the
<開閉弁>
開閉弁15は各タンク13と減圧後ガス配管9との連通の開閉を行う。開閉弁15は手動弁を基本とするが、アクチュエータによる自動弁としてもよい。
<Open / close valve>
The on-off
上記のように構成された振動防止装置11の動作について説明する。
高圧側幹線から供給される高圧の都市ガスは自力式減圧弁5によって設定圧力に減圧されて減圧後ガス配管9に供給され、需要家側7の各機器に使用される。需要家側7の各機器の使用状況によってガス流量が変化した場合には、自力式減圧弁5が減圧後の圧力変動に応じて自ら弁開度を調整して、減圧後ガス配管9の圧力が設定圧力になるように調整する。
The operation of the
The high-pressure city gas supplied from the high-pressure side main line is reduced to the set pressure by the self-reducing
需要家側7の流量が急激に変化した場合には、この変化に追従するべく自力式減圧弁5が短時間に開閉を繰り返し、配管内の気体に脈動が生じる。そして、それが配管系の固有振動数と一致した場合には共振により、振動が増幅される。
そこで、このような事態が生じた場合には、配管17に設けた開閉弁15を開にすることにより、配管系の圧力脈動、固有振動数を変化させ、振動を抑制する。この例では4個のタンク13を設けていることから、4個のタンク13のうち当該配管系の振動を抑制するのに最も適切な数のタンクと減圧後ガス配管9とを連通させる。つまり、振動が発生したときに、まず1個の開閉弁15を開にして様子を見て、振動抑制がされないようであれば、さらに1個の開閉弁15を開にして様子を見、最も振動抑制効果の高い数のタンク13と減圧後ガス配管9の連通をさせるようにする。
When the flow rate on the
Therefore, when such a situation occurs, by opening the on-off
以上のように、本実施の形態によれば、需要家側7のガス使用量が急激に変化した場合に、自力式減圧弁5の動作に起因して生ずる配管系の振動を、極めて簡易な装置によって抑制することができる。
なお、上記の実施の形態においては、振動の発生源として、需要家側7のガス使用量の急激な変化に基づく自力式減圧弁5の作動に起因するものを例に挙げたが、本発明の振動防止装置11はその他の振動源に対しても適用でき、同様の振動抑制の効果があることは言うまでもない。
As described above, according to the present embodiment, the vibration of the piping system caused by the operation of the self-reducing
In the above-described embodiment, the vibration generation source is exemplified by the one caused by the operation of the self-reducing
[実施の形態2]
実施の形態1において説明したように、高圧基幹の高圧側ガス配管1から直接特定の大口需要家に都市ガスを供給するガス供給ラインには、圧力調整のために自力式減圧弁5が取り付けられ、このような自力式減圧弁5を取付けた設備をガバナステーションと言う。
このようなガバナステーションにおいては、実施の形態1で説明したように、自力式減圧弁5によって圧力調整する場合、自力式減圧弁5の作動に起因する振動が発生する可能性がある。
そこで、本実施の形態では、実施の形態1で示した振動防止装置11を自力式減圧弁5と併用することで、種々の需要家に対して振動を抑制できる機能を備えた圧力調整装置を提供するものである。
[Embodiment 2]
As described in the first embodiment, a self-reducing
In such a governor station, as described in the first embodiment, when the pressure is adjusted by the self-reducing
Therefore, in the present embodiment, by using the
図2は実施の形態2に係る圧力調整装置の説明図、図3は図2における矢印Aの方向から見た状態を示す図である。なお、図1に示した機器と同一の機器には同一の符号を付してある。
本実施の形態に係る圧力調整装置は、高圧ガス配管へ接続するための高圧側フランジ19、自動開閉弁21、自動開閉弁21のアクチュエータ23、フィルタ3、自力式減圧弁5、開閉弁25、需要家側配管へ接続するための減圧後フランジ27、減圧後のラインに接続された4個のタンク13を備えている。
なお、自動開閉弁21、自動開閉弁21のアクチュエータ23、フィルタ3、自力式減圧弁5、開閉弁25はそれぞれ一対設けられており、常用と予備として使用される。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the pressure adjusting device according to the second embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing a state seen from the direction of arrow A in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the apparatus same as the apparatus shown in FIG.
The pressure adjusting device according to the present embodiment includes a high-
A pair of the automatic opening / closing
これらの各機器の接続レイアウトは以下のようにされている。高圧側側フランジから上方に配管29を立ち上げ、配管29の上端にフィルタ3の入り側を連結し、フィルタ3の出側から水平方向に配管31を延出させ、配管31の先端に入側と出側が直角になっているアングルフロー型の自力式減圧弁5を取り付ける。自力式減圧弁5の出側を下にして減圧後ガス配管9を連結し、減圧後ガス配管9の端部に需要家側のラインと接続する減圧後フランジ27を設けている。そして、4個のタンク13は、図2、図3に示されるように、フィルタ3と減圧後ガス配管9の水平部とで囲まれる空間に配置する。
The connection layout of each of these devices is as follows. The
上記の構成機器を有し、上記のように配管レイアウトがされてユニット化された圧力調整装置は、ガバナステーションとして一つのボックス内に収納される。
上述したような配管レイアウトにすることによって、ガバナステーションの平面的スペースは従来より画期的に省スペースとすることができる。
The pressure adjusting device having the above-described components and having the piping layout and unitized as described above is housed in one box as a governor station.
By adopting the piping layout as described above, the planar space of the governor station can be dramatically reduced as compared with the conventional case.
上記のように構成された圧力調整装置は、都市ガスを特定の大口需要家に供給するガス供給ラインに設置される。以下においては、圧力調整装置の設置とこれによる振動防止機能の説明をする。
圧力調整装置における高圧側フランジ19に高圧側ガス配管1を連結し、減圧後フランジ27に需要家側の配管を連結する。そして、自力式減圧弁5の設定圧力を需要家の要求圧力に設定する。
The pressure regulator configured as described above is installed in a gas supply line that supplies city gas to a specific large-volume consumer. In the following, the installation of the pressure adjusting device and the vibration preventing function by this will be described.
The high-pressure side gas pipe 1 is connected to the high-
上記のように自力式減圧弁5の設定が完了したら、高圧側幹線の高圧ガスを、自力式減圧弁5を介して減圧後ガス配管9に供給し、当該需要家のガス使用状況に合わせて振動防止機能を発揮させるための試運転を行う。すなわち、当該需要家の使用状況を観察して、例えば需要家側のガス使用量に急激な変化があった場合に振動が生じないかどうかを確認する。そして、需要家の使用状況により、実施の形態1で説明した原因により、配管系に振動が生じた場合には、タンク13と減圧後ガス配管9の間に設けた開閉弁15を開にすることにより、配管系の圧力脈動、固有振動数を変化させる。そして、当該需要家について、4個のタンク13のうちの何個のタンクを低圧側ガス配管9と連通させるのが最も振動防止効果が高いかを確認する。そして、最も振動防止効果の高い本数のタンクと減圧後ガス配管9を連通させる。
When the setting of the self-
以上のように、本実施の形態によれば、各需要家側の使用状況に合わせた振動防止が簡易な構成で実現できる。
なお、タンク13の数は4個に限られず、1個、2個、3個、5個以上であってもよい。また、タンク13のような槽タイプのものに限らず、配管のようなものであってもよい。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to achieve vibration prevention with a simple configuration in accordance with the usage state of each customer side.
The number of
1 高圧側ガス配管
3 フィルタ
5 自力式減圧弁
7 需要家側
9 低圧側ガス配管
11 振動防止装置
13 タンク
15 開閉弁
17 配管
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