JP2011137406A - カーゴポンプ用状態診断システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カーゴポンプの状態を監視して、カーゴポンプの経年変化の状態を荷役タンクを開放することなく診断する。さらには、この診断において開放点検間隔の延長を判断するためのカーゴポンプの健全性を提示する指標を提供する。
【解決手段】カーゴポンプ用状態診断システム２０は、カーゴポンプ１４の始動電流ピーク値を測定してデータを蓄積し、液化ガスが荷役タンク１の所定の液位にあるときの定常電流値を測定してデータを蓄積し、これらの蓄積されたデータを時系列に解析して、カーゴポンプの経年変化等の傾向を評価する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＮＧ船（液化天然ガス輸送船）に搭載されたカーゴポンプの経年変化の状態を診断するためのシステム及び方法に関する。

ＬＮＧ船は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を専門に輸送する船舶である。このＬＮＧ船は、低温断熱性能を有する巨大な荷役タンクを備え、この荷役タンクの内部に極低温のＬＮＧを液体の状態で貯蔵している。このような荷役タンクは、積荷であるＬＮＧを揚荷するときに荷役タンク内のＬＮＧを汲み上げて陸上の設備へ送り出すために、モータで駆動される１以上のカーゴポンプを備えている。カーゴポンプとしては、例えば、渦巻きポンプや軸流ポンプなどが用いられている。

このようなカーゴポンプは、一般的に、荷役タンク内に設置されている。例えば、特許文献１に記載された荷役タンクは、この荷役タンクの上端と下端を結ぶ中央部にパイプタワーを装備し、このパイプタワーの内部に、ＬＮＧを荷役タンクから搬送するための複数本の荷役用パイプを備えている。この荷役用パイプはパイプタワーの内部に設置されており、荷役用パイプの下端にカーゴポンプが設けられている。このようにカーゴポンプは常時極低温で且つ可燃性のＬＮＧを搭載する荷役タンク内に設置されているため、外部から目視点検することや定常的な状態を直接的に監視することは困難である。

一方で、荷役タンクの開放を必要としないカーゴポンプの異常診断装置が提案されている。例えば、特許文献２に開示された液化ガス用ポンプの異常診断装置は、ポンプの吐出圧力、ポンプの吐出流量、タンク内の液化ガスの液面高さ、ポンプを駆動するモータの電流、及びポンプの振動のうちいずれか１つ又は複数を検出することにより、ポンプの運転状態を検出するように構成されたポンプ制御システムを備えている。そして、ポンプ制御システムは、検出されたポンプの運転状態からポンプの異常を検出し、異常が検出された場合には、広域ネットワークを通じてポンプから遠隔に設置された統合監視システムに異常信号を送信するように構成されている。

特開２００７−２６１５３９号公報 特開２００３−３６３２１号公報

ＬＮＧ船のカーゴポンプは、規則により所定期間（５年）間隔で点検することが定められている。荷役タンクに内装されたカーゴポンプは外部から点検することができないので、荷役タンクを開放してカーゴポンプの点検が行われる。この開放点検に際して、爆発や燃焼などの事故を防ぐために、荷役タンク内に一旦イナートガスを送り込んでＬＮＧを十分に排出した後で、そのイナートガスと空気を入れ替えるガス置換作業を行わねばならない。このガス置換作業を行ったあとに、荷役タンクからカーゴポンプを搬出して、カーゴポンプの点検作業やカーゴポンプが具備するベアリングの交換などのメンテナンス作業が行われる。

このように、荷役タンクの開放点検は多大な労力と費用を要するものとなっているので、船社にかかる負担も大きい。よって、船社にとってはカーゴポンプの点検の間隔が少しでも長くなることが望ましい。しかし、カーゴポンプはＬＮＧを取り扱うという性質上、点検は必要であり万が一に備えねばならない。そもそも、所定の間隔で点検することが定められている根拠の一つは、カーゴポンプは外部から点検することができず、その状態を直接的に知ることができないことにある。そこで、定められた点検の期日においてカーゴポンプの健全性が証明できれば、点検の間隔を延長することが可能となる。なお、特許文献２に記載された異常診断方法は、ポンプの異常を検出することを目的としているのであって、カーゴポンプの健全性を証明するものではない。

そこで本発明では、カーゴポンプの状態を監視して、カーゴポンプの経年変化の状態を荷役タンクを開放することなく診断するカーゴポンプ用状態診断システム及び方法を提案することを目的とする。さらには、この診断において開放点検間隔の延長を判断するためのカーゴポンプの健全性を提示する指標を提供することを目的とする。

本発明に係るカーゴポンプ用状態診断システムは、液化ガスを貯溜するタンクから液化ガスを汲み上げるために用いるカーゴポンプの経年変化の状態を診断するためのシステムであって、カーゴポンプのポンプモータの始動電流を計測する第一の計測部と、前記第一の計測部で計測された始動電流のピーク値を検出する第一の数値処理部と、前記始動電流ピーク値とその始動電流ピーク値が計測されたときの前記カーゴポンプの稼働時間とを記録する第一の記録部と、前記第一の記録部に記録された複数の前記始動電流ピーク値を時系列に解析する第一の解析部と、この解析結果に基づいて前記カーゴポンプの状態を評価する評価部とを、備えているものである。

同様に、本発明に係るカーゴポンプ用状態診断方法は、液化ガスを貯溜するタンクから液化ガスを汲み上げるために用いるカーゴポンプの経年変化の状態を診断する方法であって、カーゴポンプのポンプモータの始動電流を計測するステップと、計測された前記始動電流のピーク値を検出するステップと、前記始動電流ピーク値とその始動電流ピーク値が計測されたときの前記カーゴポンプの稼働時間とを記録するステップと、記録された複数の前記始動電流ピーク値を時系列に解析するステップと、この解析結果に基づいて前記カーゴポンプの状態を評価するステップとを含むものである。

上記カーゴポンプ用態診断システム又は方法によれば、閉じられた空間に配置されたカーゴポンプの経年変化の状態をタンクを開放することなく診断することができる。この始動電流ピーク値の時系列変化からは、主に起動トルクの増加傾向を知ることができる。そして、実運航において得られた始動電流を解析して得た始動電流ピーク値を多数蓄積し、この多数の始動電流ピーク値に基づいて評価されたカーゴポンプの状態は、カーゴポンプの健全性を判断する指標の一つとして用いることができる。カーゴポンプの健全性が証明できれば、タンクを開放して行うカーゴポンプの点検の間隔を延長でき、膨大なドッグ費用（点検費用）と労力を削減することができる。

また、前記カーゴポンプ用状態診断システムにおいて、前記評価部は、予め設定された前記始動電流ピーク値の正常値の範囲の低限値をゼロとし予め設定された前記始動電流ピーク値の上限限界値を１００とする第一の評価指標に換算された前記始動電流ピーク値の時系列変化に基づいて、前記カーゴポンプの状態を評価することがよい。同様に、前記カーゴポンプ用状態診断方法において、前記カーゴポンプの状態を評価するステップは、予め設定された前記始動電流ピーク値の正常値の範囲の低限値をゼロとし予め設定された前記始動電流ピーク値の上限限界値を１００とする第一の評価指標に換算された前記始動電流ピーク値の時系列変化に基づいて、前記カーゴポンプの状態を評価するステップを含むことがよい。なお、上記において設定される始動電流ピーク値の正常値の範囲は、実験的に得られた又は理論的に想定された始動電流ピーク値の正常値の範囲である。

このように、前記カーゴポンプの状態を第一の評価指標を用いて表すことで、評価の基準を明らかにすることができるとともに、カーゴポンプの状態の変化を定量的に把握することができる。

また、前記カーゴポンプ用状態診断システムにおいて、前記タンク内の前記液化ガスが所定の液位となったときのカーゴポンプのポンプモータの定常電流を計測する第二の計測部と、前記第二の計測部で計測された定常電流値をその定常電流値が計測されたときの前記カーゴポンプの吐出流量と液化ガス比重とを用いて標準化する第二の数値処理部と、前記標準化された定常電流値とその定常電流値が計測されたときの前記カーゴポンプの稼働時間とを記録する第二の記録部と、前記第二の記録部に記録された複数の前記標準化された定常電流値を時系列に解析する第二の解析部とを更に備え、前記評価部は、前記カーゴポンプの状態を評価する際に、前記標準化された定常電流値の時系列解析結果を加味することがよい。

同様に、前記カーゴポンプ用状態診断方法において、前記タンク内の前記液化ガスが所定の液位となったときのカーゴポンプのポンプモータの定常電流を計測するステップと、計測された前記定常電流値をその定常電流値が計測されたときの前記カーゴポンプの吐出流量と液化ガス比重とを用いて標準化するステップと、前記標準化された定常電流値とその定常電流値が計測されたときの前記カーゴポンプの稼働時間とを記録するステップと、記録された複数の前記標準化された定常電流値を時系列に解析するステップとを更に含み、前記カーゴポンプの状態を評価するステップは、前記標準化された定常電流値の時系列解析結果を加味して前記カーゴポンプの状態を評価することがよい。なお、上記において標準化とは、ポンプ吐出流量及び液化ガスの液比重により変化する定常電流値を、定格ポンプ吐出流量及び液化ガスの工場試験時などの基準となる液比重という条件での電流値へ換算することをいう。

定常電流値の時系列変化からは、ポンプ効率の劣化傾向を知ることができる。よって、始動電流ピーク値の時系列変化に加え、定常電流値の時系列変化に基づいてカーゴポンプの状態を評価することにより、より正確にカーゴポンプが健全な状態であるか否かを判断できる。

また、前記カーゴポンプ用状態診断システムにおいて、前記評価部は、予め設定された前記定常電流値の正常範囲の低限値をゼロとし予め設定された前記定常電流値の上限限界値を１００とする第二の評価指標に換算された前記定常電流値の時系列変化に基づいて、前記カーゴポンプの状態を評価することがよい。同様に、前記カーゴポンプ用状態診断方法において、前記カーゴポンプの状態を評価するステップは、予め設定された前記定常電流値の正常範囲の低限値をゼロとし予め設定された前記定常電流値の上限限界値を１００とする第二の評価指標に換算された前記定常電流値の時系列変化に基づいて、前記カーゴポンプの状態を評価するステップを含むことがよい。なお、上記において設定される定常電流値の正常値の範囲は、実験的に得られた又は理論的に想定された始動電流ピーク値の正常値の範囲である。

このように、前記カーゴポンプの状態を第二の評価指標を用いて表すことで、評価の基準を明らかにすることができるとともに、カーゴポンプの状態の変化を定量的に把握することができる。

なお、前記カーゴポンプ用状態診断システムにおいて、前記第二の数値処理部は、前記カーゴポンプの吐出流量を前記タンク内の前記液化ガスの液位の変化から算出することがよい。このように実際に計測されたカーゴポンプの吐出流量を用いて定常電流値を補正するので、より正確な定常電流値を得ることができる。

本発明によれば、閉じられた空間に配置されたカーゴポンプの経年変化の状態をタンクを開放することなく診断することができる。そして、実運航において多数蓄積したデータに基づいて評価されたカーゴポンプの状態は、カーゴポンプの健全性を判断する指標の一つとして用いることができる。その結果、カーゴポンプの開放点検の間隔が延長可能となり、ドック費用及び労力の大幅な削減が可能となる。

本発明の実施の形態に係るカーゴポンプを備えた荷役タンクの概略構成を示す断面図である。 状態診断システムの構成と情報の流れを示すブロック図である。 始動電流ピーク値検出処理のフローチャートである。 始動電流ピーク値検出処理を説明する図である。 始動電流ピーク値のオペレーショングラフの一例である。 始動電流ピーク値に基づく第一の評価指標のトレンドグラフの一例である。 定常電流値検出処理のフローチャートである。 定常電流値のオペレーショングラフの一例である。 定常電流値に基づく第二の評価指標のトレンドグラフの一例である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

本実施の形態に係る状態診断システムは、ＬＮＧ船に搭載された荷役タンクに装備されたカーゴポンプの状態を監視して、その健全性を評価するためのシステムである。まず、図１を用いて、状態診断システムが適用されるカーゴポンプを装備した荷役タンクの一例を説明する。但し、荷役タンク及びカーゴポンプは以下で説明する形態に限定されるものではない。

荷役タンク１は、球形液化天然ガスカーゴタンクであり、スカート２を介して基台３に支持されている。この荷役タンク１の上端と下端とを結ぶ中央部には、上部から下部まで上下方向に延びるパイプタワー４が設けられている。このパイプタワー４の内部には、荷役タンク１内の液化ガス（液化天然ガス：ＬＮＧ）を搬送するための荷役用パイプ５や、荷役タンク１を予冷するためのスプレーパイプ６等が設けられている。これらのパイプ５，６は、パイプタワー４の上部から吊るされた状態で設けられており、荷役用パイプ５の下端にはカーゴポンプ１４が、スプレーパイプ６の下端にはスプレーポンプ１５がそれぞれ設けられている。また、パイプタワー４には、液位ゲージや電気配線等（図示略）が設けられ、パイプタワー４の内周にはパイプタワー４の上部から下部に亘る梯子（図示略）が設けられている。そして、荷役タンク１の頂上部において、荷役用パイプ５には後述する統合自動制御装置２４により弁の開度が制御される吐出弁７が設けられている。さらに、荷役用パイプ５の吐出弁７の下流側にはカーゴポンプ１４の吐出圧を検出する吐出圧センサ８と液化ガスの流量を検出する流量センサ９とが設けられている。

続いて、状態診断システム２０の構成を説明する。図２に示すように、状態診断システム２０は、カーゴ配電盤２１（ＣＳＢ：Cargo Switch Board）と、荷役制御コンソール２２（ＣＣＣ：Cargo Control Console）と、液化ガス計量計測装置２３（ＣＴＳ：Custody Transfer System）と、統合自動制御装置２４（ＩＡＳ：Integrated Automation System）と、船上管理装置２５（ＳＡＳ：Shipboard Management System）とを備えている。

カーゴ配電盤２１は、カーゴポンプ１４のポンプモータ１４ａへ電力を供給する手段である。カーゴ配電盤２１は、電流変換器及び電圧変換器２１ｄとグラフモニタ２１ａを備えている。グラフモニタ２１ａは船上管理装置２５に接続されており、カーゴ配電盤用電流変換器及び電圧変換器２１ｄは荷役制御コンソール２２に接続されている。そして、カーゴ配電盤２１のグラフモニタ２１ａは、カーゴポンプ１４の始動時にポンプモータ１４ａの始動器２１ｂに設けたグラフモニタ用電流変換器２１ｃで計測した始動電流値を船上管理装置２５へ送信し、カーゴ配電盤用電流変換器及び電圧変換器２１ｄは計測した定常電流値及び系統電圧値を荷役制御コンソール２２へ送信するように構成されている。

荷役制御コンソール２２は、カーゴポンプ１４を制御するための手段である。荷役制御コンソール２２は、データインターフェイスを装備しており、統合自動制御装置２４と多重伝送などの情報通信手段により情報を送受信できるように接続されている。そして、荷役制御コンソール２２は、カーゴ配電盤２１から入力された定常電流値及び系統電圧値を統合自動制御装置２４へ送信するように構成されている。

液化ガス計量計測装置２３は、荷役タンク１内の液化ガスの液面レベル（液面高さ）及び容量を計測するための手段である。液化ガス計量計測装置２３は、荷役タンク１の最上部に設けられたレーダ等により液化ガスの液面高さを検出する液位ゲージと、荷役タンク１の底部を含む各要所に設けられて液化ガスの液体温度を検出する温度センサと、荷役タンク１の最上部のガス相部分に設けられた圧力計と、液化ガス船の船体に設けられて船体の傾きを検出する船体傾斜計と、これらの検出値から補正計算を行い荷役タンク１内の液化ガスの液面レベルと容量とを算出するコンピュータとを備えている。さらに、液化ガス計量計測装置２３は、統合自動制御装置２４と多重伝送などの情報通信手段により情報を送信できるように接続されている。そして、液化ガス計量計測装置２３は、得られた液化ガスの液面レベルと荷役タンク１底部の液化ガスの液体温度とを統合自動制御装置２４へ送信するように構成されている。

統合自動制御装置２４は、メインエンジンやボイラなどの機関室機器と荷役タンクやカーゴポンプなどの貨物機器とを統合して管理し制御するための手段である。統合自動制御装置２４は、荷役制御コンソール２２、液化ガス計量計測装置２３、及び船上管理装置２５と多重伝送などの情報通信手段により情報を送受信できるように接続されている。そして、統合自動制御装置２４は、ポンプモータ１４ａの定常電流値、ポンプモータ１４ａの系統電圧値、カーゴポンプ１４の吐出圧、カーゴポンプ１４の吐出弁７の開度、荷役タンク１の液化ガスの液面レベル、荷役タンク１底部の液化ガスの液体温度、及びカーゴポンプ１４の稼動時間（以下、これらを合わせて「ＩＡＳデータ」という）を船上管理装置２５へ送信するように構成されている。

船上管理装置２５は、機関室内の主要機器の運転状態などを統括管理するとともに、船舶の船体、機関室機器、貨物機器、及びこれらの備品などの管理及び整備作業などを統括管理する手段である。船上管理装置２５は、船舶の船体、機関室機器、貨物機器、及びこれらの備品などの管理ソフトウェアや、カーゴポンプ１４の状態診断ソフトウェアなどが組み込まれたコンピュータである。なお、船上管理装置２５は、陸上船舶管理会社との間で業務連絡を行うことができるように船陸間通信手段を備えることもできる。この船上管理装置２５にてカーゴポンプ１４の状態診断ソフトウェアのプログラムが実行されることによって、船上管理装置２５は、ポンプモータ１４ａの始動電流値を数値処理して始動電流ピーク値を検出する第一の数値処理部、始動電流ピーク値を記録する第一の記録部、始動電流ピーク値を時系列に解析する第一の解析部、ポンプモータ１４ａの定常電流値を数値処理して標準化す第二の数値処理部、標準化された定常電流値を記録する第二の記録部、この定常電流値を時系列に解析する第二の解析部、及びこれらの解析結果に基づいてカーゴポンプ１４の状態を評価する評価部として機能する。

上記構成の状態診断システム２０は、カーゴポンプ１４の始動電流値と定常電流値とを計測し、この計測したデータを記録し、このデータを時系列に解析するとともに評価して、カーゴポンプ１４の経年変化などの傾向を判断するように構成されている。実運航でデータを多数収録して、この収録データを解析すれば、この解析結果をカーゴポンプ１４の状態の健全性を判断する指標の一つとして利用することができる。この指標を用いてカーゴポンプ１４の健全性を総合的に判断し、これを証明することができれば、カーゴポンプ１４の開放点検間隔を延長できる可能性がある。開放点検間隔が延長できれば、従来よりも船舶の点検にかかるドック費用が低減できるのでメリットが大きい。

まず、ポンプモータ１４ａの始動時のピーク電流の測定方法とその評価方法とを説明する。ポンプモータ１４ａの始動電流の測定は、状態診断システム２０の第一の計測部として機能するカーゴ配電盤２１で行われ、この測定された始動電流値の数値処理、記録、時系列解析及び評価は、それぞれ状態診断システム２０の第一の数値処理部、第一の記録部、第一の解析部及び評価部として機能する船上管理装置２５で行われる。

ポンプモータ１４ａは、急激な吐出圧増加を回避するために低電圧始動方式（ソフトスタート）を採用しており、始動から約１５秒の時間をかけて定格回転数まで回転数を上昇させるように、低電圧から定常電圧まで連続的に変化する電圧が付与される。ポンプモータ１４ａが定常回転数まで加速する間、負荷が大きくなっているため定常電流よりも大きな電流（始動電流）が流れる。状態診断システム２０では、この始動電流のピーク値を測定する。

カーゴポンプ１４の始動時において、船上管理装置２５はカーゴ配電盤２１に対して測定データを要求し、この要求を受けたカーゴ配電盤２１は測定データを船上管理装置２５へ出力する。この測定データには、ポンプモータ１４ａの始動器２１ｂに備えた電流計２１ｃで測定された電流値の、最新の測定点から過去１分間までの0.025秒ごと測定点の測定データが含まれている。一方、船上管理装置２５は、統合自動制御装置２４からＩＡＳデータを所定時間ごとに受信する。ＩＡＳデータの受信間隔は通常は３分に設定されている。

始動電流ピーク値検出処理を行うために、船上管理装置２５は始動電流ピーク値検出ルーチンを実行する。図３及び図４に示すように、始動電流ピーク値検出ルーチンを実行した船上管理装置２５は、始動電流値の測定データを取得し（ステップＳ１）、最新からその５秒前までの各測定点の測定値の全てと、予め設定された閾値とを比較する。この５秒間の各測定点の測定値の全てが閾値を超えていない場合は（ステップＳ２でＮＯ）、ピークがないとして処理を終了する。一方、この５秒間の各測定点の測定値の全てが閾値を超えている場合は（ステップＳ２でＹＥＳ）、最新から３秒前の測定点の測定値と、最新の測定点の測定値とを比較する。最新から３秒前の測定点の測定値が最新の測定点の測定値以下である場合は（ステップＳ３でＮＯ）、ピークがないとして処理を終了する。一方、最新から３秒前の測定点の測定値が最新の測定点の測定値より大きい場合は（ステップＳ３でＹＥＳ）、ピークに到達していると判断し（ステップＳ４）、最新からその１分前までの各測定点の測定値のなかから最も高い電流値を探しこれを始動電流ピーク値とする（ステップＳ５）。船上管理装置２５は、始動電流ピーク値を特定すると、ＩＡＳデータを受信して（ステップＳ６）、作成した通信データファイルにＩＡＳデータと始動電流ピーク値とをマージする（ステップＳ７）。

このようにして記録されて蓄積された複数の始動電流ピーク値は、時系列に解析される。具体的には、荷役タンク１の液化ガスの液面レベルを横軸とし、始動電流ピーク値を縦軸としたオペレーショングラフに複数の始動電流ピーク値の測定点がプロットされる。図５は、そのオペレーショングラフの一例である。オペレーショングラフにプロットされたある期間（例えば、３年）の蓄積データに基づいて、平均ライン（Average of actual data）が定められ、さらに、この平均ラインに基づいて正常低ライン（Normal Low）、正常高ライン（Normal High）、及び限界ライン（Limit）が定められる。正常低ラインは始動電流ピーク値の正常範囲の低減値であり、正常高ラインは始動電流ピーク値の正常範囲の上減値であり、限界ラインは始動電流ピーク値の上限限界値である。なお、ここでは正常低ラインは平均ラインの−１５％、正常高ラインは平均ラインの+１５％、限界ラインは平均ラインの１．３倍にそれぞれ設定されているが、これらのラインは適宜好適なように調整して定めることができる。

さらに、始動電流ピーク値は、正常低ラインの値を０％とし限界ラインの値を１００％とする第一の評価指標値に換算され、この第一の評価指標値は、第一の評価指標を縦軸とし、カーゴポンプ１４の稼動時間を横軸としたトレンドグラフにプロットされる。図６は、第一の評価指標値のトレンドグラフの一例である。トレンドグラフに表れる第一の評価指標のトレンド変化（時系列変化）から、カーゴポンプの健全性を評価することができる。

図６のトレンドグラフでは、第一の評価指標値はカーゴポンプ１４の稼動時間が或時期までは正常低ラインと正常高ラインとの間に分散しており、前記或時期を超えると稼動時間の増加に伴って増大する傾向が見られる。このようにカーゴポンプの状態を第一の評価指標を用いて表すことで、評価の基準を明らかにすることができるとともに、カーゴポンプの状態が理解しやすくなる。例えば、第一の評価指標に上限値を設定し、第一の評価指標がこの上限値となるまではカーゴポンプを健全であると判断するような評価を行うこともできる。この始動電流ピーク値に基づく第一の評価指標値からは起動トルクの増加傾向を知ることができるので、始動電流ピーク値のトレンド変化の監視を継続し、評価指標値がこのまま上昇していけばベアリング摩耗等の異常兆候の検出に繋げることができる。

続いて、ポンプモータ１４ａの定常時の電流の測定方法とその評価方法とを説明する。ポンプモータ１４ａの定常電流の測定は、状態診断システム２０の第二の計測部として機能するカーゴ配電盤２１で行われ、この測定された定常電流値の数値処理、記録、時系列解析、及び評価は、それぞれ状態診断システム２０の第二の数値処理部、第二の記録部、第二の解析部及び評価部として機能する船上管理装置２５で行われる。

定常電流値は従来より常時監視されているが、状態診断システム２０では、荷役タンク１内の液化ガスの液面レベルが最も安定して定常電流を計測することのできる液位となったときの電流値を測定して、これをカーゴポンプ１４の健全性の評価に用いている。なお、本実施例に係る荷役タンク１は球形であって、液化ガスの液位が球の赤道付近となったときが最も定常電流が安定するので、液化ガスの液位が荷役タンク１の赤道付近となったときに定常電流値を計測する。

船上管理装置２５は、定期的に統合自動制御装置２４より送信されるＩＡＳデータに含まれる荷役タンク１の液化ガスの液面レベルを、監視している。そして、図７に示すように、液面レベルが荷役タンク１の赤道に相当する液面レベルより１ｍ高い位置となったときに（ステップＳ１１でＹＥＳ）、船上管理装置２５は第１回目の時間計測を開始する（ステップＳ１２）。そして、船上管理装置２５は、液面レベルが荷役タンク１の赤道に相当する液面レベルとなったときに（ステップＳ１３でＹＥＳ）、第１回目の時間計測を終了して（ステップＳ１４）、第１回目の時間計測で計測された時間とこの間の液面レベルの変化とから第１回目のポンプ吐出流量を算出し（ステップＳ１５）、ＩＡＳデータを受信してこのＩＡＳデータに含まれるポンプモータ１４ａの第１回目の定常電流値を取得し（ステップＳ１６）、第２回目の時間計測を開始する（ステップＳ１７）。さらに、船上管理装置２５は、液面レベルが荷役タンク１の赤道に相当する液面レベルより１ｍ低い位置となったときに（ステップＳ１８でＹＥＳ）、第２回目の時間計測を終了し（ステップＳ１９）、第２回目の時間計測で計測された時間とこの間の液面レベルの変化とから第２回目のポンプ吐出流量を算出し（ステップＳ２０）、ＩＡＳデータを受信してこのＩＡＳデータに含まれるポンプモータ１４ａの第２回目の定常電流値を取得する（ステップＳ２１）。

そして、船上管理装置２５は、第１回目のポンプ吐出流量と第２回目のポンプ吐出流量とから平均ポンプ吐出流量を算出するとともに、第１回目の定常電流値と第２回目の定常電流値とから平均定常電流値を算出し（ステップＳ２２）、この平均定常電流値を標準化した定常電流値を算出する（ステップＳ２３）。ここで標準化とは、ポンプ吐出流量と液化ガスの液比重とにより変化する定常電流値を、定格ポンプ吐出流量と工場試験時の液比重などの基準となる液比重という条件での電流値へ換算することをいう。本実施の形態においては、船上管理装置２５は、平均ポンプ吐出流量と予め設定されたポンプ特性曲線と液化ガスの実運航時密度と工場試験時の液化ガスの液比重とを用いて、平均定常電流値に対して流量補正を行う。最後に、船上管理装置２５は、ＩＡＳデータを受信して（ステップＳ２４）、作成した通信データファイルにＩＡＳデータと定常電流値と平均ポンプ吐出流量とをマージする（ステップＳ２５）。

このようにして記録されて蓄積された複数の定常電流値は時系列に解析される。具体的には、ポンプ吐出流量（平均ポンプ吐出流量）を横軸とし、定常電流値を縦軸としたオペレーショングラフに複数の定常電流値の測定点がプロットされる。図８は、そのオペレーショングラフの一例である。オペレーショングラフにプロットされたある期間（例えば、３年）の蓄積データに基づいて、平均ライン（Average of actual data）が定められ、さらに、この平均ラインに基づいて正常低ライン（Normal Low）、正常高ライン（Normal High）、及び限界ライン（Limit）が定められる。正常低ラインは定常電流値の正常範囲の低減値であり、正常高ラインは定常電流値の正常範囲の上減値であり、限界ラインは定常電流値の上限限界値である。なお、ここでは正常低ラインは平均ラインの−１０％、正常高ラインは平均ラインの+１０％、限界ラインは限界点（定格電流でのトリップ値）を通る平均ラインとの平行線にそれぞれ設定されているが、これらのラインは適宜好適なように調整して定めることができる。

さらに、定常電流値は、正常低ラインの値を０％とし限界ラインの値を１００％とする第二の評価指標値に換算され、この第二の評価指標値は、第二の評価指標を縦軸とし、カーゴポンプ１４の稼動時間を横軸としたトレンドグラフにプロットされる。図９は、第二の評価指標値のトレンドグラフの一例である。トレンドグラフに表れる第二の評価指標のトレンド変化（時系列変化）から、カーゴポンプの健全性を評価することができる。

図９のトレンドグラフでは、第二の評価指標値はカーゴポンプ１４の稼動時間が或時期までは正常低ラインと正常高ラインとの間に分散しており、前記或時期を超えると稼動時間の増加に伴って増大する傾向が見られる。このような第二の評価指標値のトレンド傾向は第一の評価指標値のトレンド傾向とよく似ている。このようにカーゴポンプの状態を第二の評価指標を用いて表すことで、評価の基準を明らかにすることができるとともに、カーゴポンプの状態が理解しやすくなる。例えば、第二の評価指標に上限値を設定し、第一の評価指標がこの上限値となるまではカーゴポンプを健全であると判断するような評価を行うこともできる。この定常電流値に基づく第二の評価指標値からはポンプ効率の劣化傾向を知ることができるので、定常電流値のトレンド変化の監視を継続し、評価指標値がこのまま上昇していけば異常兆候の検出に繋げることができる。

なお、本実施の形態に係る荷役タンク１は球形であるため、定常電流値を測定する液位を荷役タンク１の赤道付近としているが、荷役タンク１には楕円のように曲率が変化する形状や、直方体形状や、上下が半球状で間にストレート部を有するような形状等のものもあり、これらにおいても定常電流値が安定するような所定の液位を定めて、その液位において定常電流値を測定することがよい。

状態診断システム２０では、評価部として機能する船上管理装置２５は、上記第一の評価指標のトレンド変化と、第二の評価指標のトレンド変化とを用いて、閉じられた空間に配置されたカーゴポンプの経年変化の状態を荷役タンク１を開放することなく評価するように構成されている。第一の評価指標のトレンド変化のみでカーゴポンプの経年変化の状態を評価することも可能ではあるが、これに第二の評価指標のトレンド変化も加味して評価することで、カーゴポンプの経年変化の状態をより精確に診断することができるので望ましい。

本発明は、液化ガス荷揚げ用に用いるカーゴポンプの状態を評価するために用いることができるので、ＬＮＧ船に限らず例えばＬＰＧ（液化石油ガス）船に搭載されたカーゴポンプの状態を評価するためにも適用させることができる。

１ 荷役タンク
２ スカート
３ 基台
４ パイプタワー
５ 荷役用パイプ
６ スプレーパイプ
７ 吐出弁
８ 吐出圧センサ
９ 流量計
１４ カーゴポンプ
１４ａ ポンプモータ
１５ スプレーポンプ
２０ 状態診断システム
２１ カーゴ配電盤
２２ 荷役制御コンソール
２３ 液化ガス計量計測装置
２４ 統合自動制御装置
２５ 船上管理装置

Claims (9)

1. 液化ガスを貯溜するタンクから液化ガスを汲み上げるために用いるカーゴポンプの経年変化の状態を診断するためのシステムであって、
   カーゴポンプのポンプモータの始動電流を計測する第一の計測部と、
   前記第一の計測部で計測された始動電流のピーク値を検出する第一の数値処理部と、
   前記始動電流ピーク値とその始動電流ピーク値が計測されたときの前記カーゴポンプの稼働時間とを記録する第一の記録部と、
   前記第一の記録部に記録された複数の前記始動電流ピーク値を時系列に解析する第一の解析部と、
   この解析結果に基づいて前記カーゴポンプの状態を評価する評価部とを、
   備えているカーゴポンプ用状態診断システム。
2. 前記評価部は、予め設定された前記始動電流ピーク値の正常値の範囲の低限値をゼロとし予め設定された前記始動電流ピーク値の上限限界値を１００とする第一の評価指標に換算された前記始動電流ピーク値の時系列変化に基づいて、前記カーゴポンプの状態を評価する、請求項１に記載のカーゴポンプ用状態診断システム。
3. 前記タンク内の前記液化ガスが所定の液位となったときのカーゴポンプのポンプモータの定常電流を計測する第二の計測部と、
   前記第二の計測部で計測された定常電流値をその定常電流値が計測されたときの前記カーゴポンプの吐出流量と液化ガス比重とを用いて標準化する第二の数値処理部と、
   前記標準化された定常電流値とその定常電流値が計測されたときの前記カーゴポンプの稼働時間とを記録する第二の記録部と、
   前記第二の記録部に記録された複数の前記標準化された定常電流値を時系列に解析する第二の解析部とを更に備え、
   前記評価部は、前記カーゴポンプの状態を評価する際に、前記標準化された定常電流値の時系列解析結果を加味する、請求項１又は請求項２に記載のカーゴポンプ用状態診断システム。
4. 前記評価部は、予め設定された前記定常電流値の正常範囲の低限値をゼロとし予め設定された前記定常電流値の上限限界値を１００とする第二の評価指標に換算された前記定常電流値の時系列変化に基づいて、前記カーゴポンプの状態を評価する、請求項３に記載のカーゴポンプ用状態診断システム。
5. 前記第二の数値処理部は、前記カーゴポンプの吐出流量を前記タンク内の前記液化ガスの液位の変化から算出する、請求項３に記載のカーゴポンプ用状態診断システム。
6. 液化ガスを貯溜するタンクから液化ガスを汲み上げるために用いるカーゴポンプの経年変化の状態を診断する方法であって、
   カーゴポンプのポンプモータの始動電流を計測するステップと、
   計測された前記始動電流のピーク値を検出するステップと、
   前記始動電流ピーク値とその始動電流ピーク値が計測されたときの前記カーゴポンプの稼働時間とを記録するステップと、
   記録された複数の前記始動電流ピーク値を時系列に解析するステップと、
   この解析結果に基づいて前記カーゴポンプの状態を評価するステップとを含む、カーゴポンプ用状態診断方法。
7. 前記カーゴポンプの状態を評価するステップは、
   予め設定された前記始動電流ピーク値の正常値の範囲の低限値をゼロとし予め設定された前記始動電流ピーク値の上限限界値を１００とする第一の評価指標に換算された前記始動電流ピーク値の時系列変化に基づいて、前記カーゴポンプの状態を評価するステップを含む、請求項６に記載のカーゴポンプ用状態診断方法。
8. 前記タンク内の前記液化ガスが所定の液位となったときのカーゴポンプのポンプモータの定常電流を計測するステップと、
   計測された前記定常電流値をその定常電流値が計測されたときの前記カーゴポンプの吐出流量と液化ガス比重とを用いて標準化するステップと、
   前記標準化された定常電流値とその定常電流値が計測されたときの前記カーゴポンプの稼働時間とを記録するステップと、
   記録された複数の前記標準化された定常電流値を時系列に解析するステップとを更に含み、
   前記カーゴポンプの状態を評価するステップは、前記標準化された定常電流値の時系列解析結果を加味して前記カーゴポンプの状態を評価する、
   請求項６又は請求項７に記載のカーゴポンプ用状態診断方法。
9. 前記カーゴポンプの状態を評価するステップは、
   予め設定された前記定常電流値の正常範囲の低限値をゼロとし予め設定された前記定常電流値の上限限界値を１００とする第二の評価指標に換算された前記定常電流値の時系列変化に基づいて、前記カーゴポンプの状態を評価するステップを含む、請求項８に記載のカーゴポンプ用状態診断方法。

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