JP2012122352A - Ｂｏｇ多段容積型圧縮機の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低圧段側吸込ガスが定常運転時よりも高温であっても、高圧段側の吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）が、許容ガス荷重を超えることを防止可能なＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法を提供する。
【解決手段】液化天然ガス１から発生するＢＯＧを圧縮するため、複数の容積型圧縮部９，１０を接続して構成されてなるＢＯＧ多段容積型圧縮機８の運転制御方法において、所定状態に合致する場合の、このＢＯＧ多段容積型圧縮機８の高圧段圧縮部１０のロードに対する低圧段圧縮部９のロードの比率（ロード比）を、所定状態以外の場合のロード比より大きくなるよう運転制御する。即ち、前記ＢＯＧ多段容積型圧縮機８の低圧段圧縮部９の吸込温度を検出可能に構成し、前記所定状態を、前記吸込温度の検出温度が予め定められた設定温度以上の状態とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵するタンク内で自然気化して発生したボイルオフガス（Ｂｏｉｌ ｏｆｆ Ｇａｓ、以下、ＢＯＧと称する。）を圧縮して、プラントに供給するＢＯＧ容積型圧縮機の運転制御方法に係り、更に詳しくは、多段容量型圧縮機において、その高圧段側圧縮部における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し得るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法に関するものである。

ＬＮＧ基地では、ＬＮＧ貯蔵タンク内で自然気化して発生したＢＯＧを、ＢＯＧ圧縮機によって発電プラントや都市ガス設備等への天然ガスの送出圧力まで昇圧し、蒸発器から出される主たる天然ガスに合流させて前記各設備に送出している。

前記ＢＯＧ圧縮機では、ＢＯＧを断熱圧縮するので圧縮率が高くなるとＢＯＧの温度が上昇する。特に、ＢＯＧ圧縮機の起動時には、ＬＮＧ貯蔵タンクより導出されたＢＯＧの温度が常温近くまで上昇し、ＢＯＧ圧縮機の吸込ガス温度が常温近くの高い温度（例えば３０℃）に昇温しており、これをそのまま圧縮する状態が続くと、例えば吐出圧力が０．４ＭＰａの場合、ＢＯＧ圧縮機の吐出ガス温度が１５５℃程度まで上昇し、圧縮機許容運転温度、例えば１５０℃を越えてしまい運転できなくなる。

この様なＢＯＧ圧縮機の問題点を解決する従来技術について、以下図６を参照しながら説明する。図６は、従来技術に係る運転制御方法が適用されたＬＮＧ及びＢＯＧの処理設備の構成を示す図である。

この従来技術に係るＢＯＧ多段圧縮機３８には、三方弁４３、冷却器４５、温度検出器４１，４２、及び前記三方弁４３の切り替えを司る制御装置４６が備えられている。そして、このＢＯＧ多段圧縮機３８では、三方弁４３を切り替えることにより低圧段側圧縮部３９の吐出ガスを冷却器４５で冷却し、温度を落としてから高圧段側圧縮部４０に供給する運転形態（運転形態１）と、低圧段側圧縮部３９の吐出ガスを冷却器４５に通さずに高圧段側圧縮部４０に供給する運転形態（運転形態２）を切り替えることができる。

前記運転形態１では、前記運転形態２よりも高圧段側圧縮部４０の吐出ガス温度を低くできる。運転形態1は、ＢＯＧ多段圧縮機３８の起動時に、低圧段側圧縮部３９の吸込ガスの温度が定常運転時（例えばマイナス１３０℃）よりも高く（例えば３０℃）、高圧段側圧縮部４０の吐出ガス温度が、運転許容温度を超える恐れがある場合に実施される。それに対して、運転形態２は、ＢＯＧ多段圧縮機３８の定常運転時に実施される。

両運転形態の切り替えは、以下のように行われる。即ち、高圧段側吐出ガスの温度が温度検出器４１によって設定温度よりも高いと検出される場合に、制御装置４６は三方弁４３を切り替えて、運転形態２による運転を中止して運転形態１による運転を開始する。一方、高圧段側吐出ガスの温度が、運転許容温度を超える恐れがないことを示す条件が満たされる場合には、運転形態１による運転を中止して運転形態２による運転を開始する。以上の運転制御方法により、高圧段側圧縮機４０の吐出ガス温度が、運転許容温度を超えることを防止できる（特許文献１参照）。

即ち、上記従来技術によれば、高圧段側吐出ガスの温度が運転許容温度を超える恐れがある場合には、低圧段側吐出ガスを冷却器４５で冷却し、温度を落としてから高圧段側圧縮部４０に供給する運転（運転形態１）を行なうことによって、高圧段側吐出ガスの温度が運転許容温度を超えることを防止するものである。

しかしながら、前記従来技術に係るＢＯＧ多段圧縮機３８では、低圧段側圧縮部３９の吸込ガスの温度が定常運転時よりも高い場合に、低圧段側圧縮部３９の吐出ガスの圧力及び高圧段側圧縮部４０の吸込ガスの圧力が、定常運転時のそれらの圧力より低くなる。このため、高圧段側圧縮部４０における吸込ガスの圧力と吐出ガスの圧力の差（差圧）が大きくなり、高圧段側圧縮部４０におけるガス荷重が大きくなる。

尚、ガス荷重とは、ガスの圧力によって生じる力の量を意味する。ガス荷重は圧縮機の筐体に負荷される。高圧段圧縮部４０におけるガス荷重が大きくなれば、その大きくなったガス荷重を許容し得る設備が必要となり、通常では、やはり圧縮機の大型化に繋がる。このようなガス荷重の増大に対する対応策については、前記従来技術では言及されていない。

特開２００２−２１３３６６号公報

従って、本発明の目的は、ＢＯＧ多段容量型圧縮機において、低圧段側吸込ガスが定常運転時よりも高温であっても、高圧段側圧縮部における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し得るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が採用した手段は、液化天然ガスから発生するＢＯＧを圧縮するため、容積型圧縮部を複数段接続して構成されてなるＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法において、所定状態に合致する場合の、このＢＯＧ多段容積型圧縮機の高圧段圧縮部のロードに対する低圧段圧縮部のロードの比率（ロード比）を、所定状態以外の場合のロード比より大きくなるよう運転制御することを特徴とするものである。尚、本願における「ロード比」とは、「容量調整装置により達せられるガス処理量」と「容量調整装置を作動させない場合のガス処理量」の比の公称値である（「容量調整装置を作動させない場合のガス処理量」は１００％ロードの処理量に相当する）。

本発明の請求項２に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が採用した手段は、請求項１に記載されたＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法において、前記ＢＯＧ多段容積型圧縮機の低圧段圧縮部の吸込温度を検出可能に構成し、前記所定状態を、前記吸込温度の検出温度が予め定められた設定温度以上の状態とすることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が採用した手段は、請求項１に記載のＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法において、前記ＢＯＧ多段容積型圧縮機の高圧段圧縮部の吸込圧力と吐出圧力との差圧を検出可能に構成し、前記所定状態を、前記差圧が、予め定められた第１の設定差圧以上と判断されてから、当該差圧が、第１の設定温度よりも小さく、予め定められた第２の設定差圧に達したと判断されるまでの状態とすることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が採用した手段は、請求項１に記載のＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法において、前記所定状態に合致する場合のロード比を、所定状態以外の場合のロード比より大きくなるよう運転制御する際に、低圧段圧縮部の吐出ガスを冷却器を通して高圧段圧縮部に供給することを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法によれば、ＢＯＧを圧縮するため、容積型圧縮機を複数段接続して構成されてなるＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法において、所定状態に合致する場合の、このＢＯＧ多段容積型圧縮機の高圧段圧縮部のロードに対する低圧段圧縮部のロードの比率（ロード比）を、所定状態以外の場合のロード比より大きくなるよう運転制御するので、ロード比Ｒが大きい運転を行うことは即ち、低圧段圧縮機の圧縮比が大きくなり、高圧段圧縮機の圧縮比が小さくなるため、その分、高圧段側のガス荷重も低下することになる。これにより、低圧段側吸込ガスが定常運転時よりも高温であっても、高圧段圧縮部における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し、高圧段側のガス荷重が許容ガス荷重を超えることを防止することができる。

また、本発明の請求項２に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法によれば、前記ＢＯＧ多段容積型圧縮機の低圧段圧縮部の吸込温度を検出可能に構成し、前記所定状態を、前記吸込温度の検出温度が予め定められた設定温度以上の状態とするので、上記同様、低圧段側吸込ガスが定常運転時よりも高温であっても、高圧段圧縮部における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し、高圧段側のガス荷重が許容ガス荷重を超えることを防止できる。

更に、本発明の請求項３に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法によれば、前記ＢＯＧ多段容積型圧縮機の高圧段圧縮部の吸込圧力と吐出圧力との差圧を検出可能に構成し、前記所定状態を、前記差圧が、予め定められた第１の設定差圧以上と判断されてから、当該差圧が、第１の設定差圧よりも小さく、予め定められた第２の設定差圧に達したと判断されるまでの状態とするので、上記同様、低圧段側吸込ガスが定常運転時よりも高温であっても、高圧段圧縮部における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し、高圧段側のガス荷重が許容ガス荷重を超えることを防止できる。

尚、高圧段側のガス荷重に直接関わる高圧段側の差圧を元に、運転形態を決定するため、供給先のガス需要量の変動などに起因して、高圧段側の吐出ガスの圧力が変動する場合においても、確実に高圧段圧縮部における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し、そのガス荷重が許容ガス荷重を超えることを防止することができる。

また更に、本発明の請求項４に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法によれば、前記所定状態に合致する場合のロード比を、所定状態以外の場合のロード比より大きくなるよう運転制御する際に、低圧段圧縮部の吐出ガスを冷却器を通して高圧段圧縮部に供給するので、上記同様、低圧段側吸込ガスが定常運転時よりも高温であっても、高圧段圧縮部における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し、高圧段側のガス荷重が許容ガス荷重を超えることを防止できるとともに、低圧段側の吐出ガスの温度の上昇も抑制し、高圧段側の吐出ガスの温度が許容される上限温度を超えることも防止できる。

本発明の実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が適用されるＬＮＧ及びＢＯＧ処理設備の系統図である。 本発明の実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法における起動直後のＢＯＧ温度の経時変化を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が適用されるＬＮＧ及びＢＯＧ処理設備の系統図である。 本発明の実施の形態３に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が適用されるＬＮＧ及びＢＯＧ処理設備の系統図である。 本発明の実施の形態４に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が適用されるＬＮＧ及びＢＯＧ処理設備の系統図である。 従来技術に係る運転制御方法が適用されたＬＮＧ及びＢＯＧの処理設備の構成を示す図である。

先ず、本発明の実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法について、往復動式圧縮機をＢＯＧ多段圧縮機に適用した場合を例として、以下図１，２を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が適用されるＬＮＧ及びＢＯＧ処理設備の系統図、図２は本発明の実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法における起動直後のＢＯＧ温度の経時変化を示す図である。

本発明の実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機は、液化天然ガス（ＬＮＧ）１を貯蔵するＬＮＧ貯蔵タンク２内で自然気化して発生したＢＯＧを圧縮して、図示しないプラントに供給するためのものであって、低圧段圧縮部９と高圧段圧縮部１０とを備えた往復動式圧縮機からなるＢＯＧ多段圧縮機８である。そして、前記低圧段圧縮部９は、吸込弁アンローダ９ａとヘッドエンドアンローダ９ｂからなる低圧段容量調整装置２１によって、前記高圧段圧縮部１０は、吸込弁アンローダ１０ａとヘッドエンドアンローダ１０ｂからなる高圧段容量調整装置２２によって、夫々容量調整可能なように構成されている。

一方、液化天然ガス（ＬＮＧ）１のＬＮＧ貯蔵タンク２にはＬＮＧ取出ライン３が接続され、そのライン３にＬＮＧポンプ４が接続されると共に、海水等でＬＮＧを蒸発させる蒸発器５が接続され、気化されたガスのガス移送ライン６が、図示しない例えば発電プラントのガスタービン等に接続される。ＬＮＧ貯蔵タンク２の頂部には、ＢＯＧ払出ライン７が接続され、そのＢＯＧ払出ライン７にＢＯＧ多段圧縮機８が接続されている。

そして、ＢＯＧ多段圧縮機８は、低圧段圧縮部９と高圧段圧縮部１０とを、１台の駆動モータ１１で同時に駆動されるようになっている。ＢＯＧ払出ライン７は低圧段圧縮部９の吸込側に接続され、低圧段圧縮部９の吐出側と高圧段圧縮部１０の吸込側とが中間ライン１２で接続されている。また、ＢＯＧ多段圧縮機８の高圧段圧縮部１０の吐出側の吐出ライン１７は、合流部２３を介してガス移送ライン６に接続される。

ＬＮＧ貯蔵タンク２には、そのタンク２内ＢＯＧのガス圧を検出する圧力検出器２４が設けられ、その検出値が制御装置２５に入力される。制御装置２５は、圧力検出器２４で検出されるタンク２内ＢＯＧのガス圧が設定圧を超えたならＢＯＧ多段圧縮機８を起動運転する一方、前記タンク２内ＢＯＧのガス圧が所定値まで下がったなら圧縮機８を停止するよう運転制御する。

次に、この設備において実施される本発明の実施の形態１に係る運転制御方法について、図２も参照しながら説明する。図２において、温度曲線Ａは低圧段側吸入ガス温度、圧力曲線Ｂは図１の吐出ライン１７上の位置Ｐ２における高圧段側の吐出ガスの圧力、圧力曲線Ｃは図１の中間ライン１２上の位置Ｐ１における低圧段側の吐出ガスの圧力（高圧段側の吸込ガスの圧力）、ガス荷重曲線Ｄは高圧段側のガス荷重（押し荷重）を示す。

＜運転制御方法（その１）＞
ＢＯＧ多段圧縮機８が起動されると、低圧段圧縮部９の吸込ガス温度（ＬＮＧ貯蔵タンク２から導出されたＢＯＧ温度）は、図２の温度曲線Ａに示すように、極短時間ほぼ起動時の値を保った後に徐々に低下する。

そして、ロード比が定常運転と同じ場合、高圧段側の吸込ガスの圧力は図の圧力曲線 C における一点鎖線で示すように、起動時の値から出発して、ごく短時間（時間ｓ１）で定常運転における吸込ガスの圧力P＿ｌ３よりも低い値Ｐ＿ｌ１に達する。その後、高圧段側の吸込ガスの圧カは前記圧力曲線Ｃの変化に従って徐々に上昇し、圧力P＿ｌ３で安定する。

一方、高圧段側の吐出ガスの圧カは図の圧力曲線 B で示すように、起動時の値から出発して、ごく短時問（時間ｓ１）で定常運転における圧力Ｐ＿ｈ１に達し、安定状態になる。これに伴い、ロード比が定常運転と同じ場合の高圧段側のガス荷重は、図２のガス荷重曲線 D における一点鎖線で示すように、ゼロから始まり、ごく短時間の間に高圧段側の許容ガス荷重ＧＬ＿ｈを超え、高い値ＧＬ＿４に達する。その後、徐々に低下し、ガス荷重ＧＬ＿２よりで安定する。

さて、本発明の実施の形態１に係る運転制御方法においては、ＢＯＧ多段圧縮機８が起動されると、制御装置２５は、起動から後述の時間ｓ２までの間、低圧段容量調整装置２１と高圧段容量調整装置２２を、ロード比Ｒが定常運転時よりも大きくなるように運転制御する。例えば、低圧段側ロードを１００％、高圧段側ロードを７５％になるように制御する。

このような運転制御方法によって、低圧段側の吐出ガスの圧力（高圧段側の吸込ガスの圧力）は、図２の圧力曲線Ｃの実線に示すように上昇し、時間ｓ２の際には圧力P_ｌ４に達する。一方、高圧段側の吐出ガスの圧カは、ロード比が定常運転と同じ場合と同様に、起動時の値から出発して、ごく短時問（時間ｓ１）の後に定常運転における圧力Ｐ＿ｈ１に達し、安定状態になる。そして、ガス荷重は、図２の圧力曲線Ｄの実線に示すように、起動から時間ｓ１までの間に上昇して、時間ｓ１の際にはＧＬ＿３に達する。但し、このＧＬ＿３は、許容ガス荷重ＧＬ＿ｈより低い値に抑制されている。また、時間ｓ１の後には、ガス荷重は下降し、時間ｓ２の際にはＧＬ＿１に至る。

制御装置２５は、温度検出器２６で検出された低圧段側吸入ガスの検出温度と、予め設定された設定温度Ｔ１（例えばマイナス４５℃）とを比較し、比較の結果、低圧段側吸入ガスの検出温度が設定温度Ｔ１に達する（あるいは、低圧段側吸入ガスの検出温度が設定温度Ｔ１より低くなる）と、即ち図２における時間ｓ２になると、低圧段容量調整装置２１と高圧段容量調整装置２２を、ロード比Ｒが定常運転時と同一になるように運転制御する。例えば、低圧段側ロードを１００％、高圧段側ロードを１００％になるように制御する。

これにより、時間ｓ２以降、一時的に、低圧段側の吐出ガスの圧力（高圧段側の吸込ガスの圧力）は下降し、それに伴って、吐出段側のガス荷重は逆に上昇する。しかしながら、下降していた低圧段側の吐出ガスの圧力（高圧段側の吸込ガスの圧力）は、時間ｓ３の際にＰ＿ｌ３に達すると再び上昇に転じる。それに伴って、上昇していた吐出段側のガス荷重は、時間ｓ３に達してから、下降に転じる。以後（時間ｓ３以降）は、低圧段側吐出ガスの圧力（高圧段側の吸込ガスの圧力）は、更に徐々に上昇して、圧力P＿ｌ３で安定状態に至り、また、吐出段側のガス荷重は徐々に下降して、ガス荷重ＧＬ＿２で安定状態に至る。

以上、本発明の実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法によれば、高圧段圧縮部における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し、そのガス荷重が許容ガス荷重ＧＬ＿ｈを超えることを防止することができる。

＜実施例＞
ここで、本発明の実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法の実施例につき、図１も参照しながら以下説明する。多段容積型圧縮機の定常運転では、１段側圧縮部９と２段側圧縮部１０が共に１００％ロードで運転される（表１の比較例−１）。本発明の実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機では、例えば起動時において、前記所定状態に合致する場合には、１段側圧縮部９及び２段側圧縮部１０の容量調整装置２１（吸込弁アンローダ９ａやヘッドエンドアンローダ９ｂ等），２２（吸込弁アンローダ１０ａやヘッドエンドアンローダ１０ｂ等）によって、１段側圧縮部９が１００％のロードで運転され、２段側圧縮部１０が７５％のロードで運転される。即ち、起動時のロード比は、定常運転時のロード比よりも大きくなっている（表１の実施例参照）。

尚、表１には、本発明の効果を示すために、従来技術に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の起動運転状態を挙げている。一つは、１段側圧縮部９、２段側圧縮部１０ともに、１００％のロードでの運転を運転形態（表１の比較例−２）である。もう一つは、１段側圧縮部９、２段側圧縮部１０ともに、７５％のロードでの運転を運転形態（表１の比較例−３）である。比較例−２と比較例−３の両者とも、ロード比は定常運転時のロード比と同一である。

表２は、表１の各運転形態例における１段側圧縮部９及び２段側圧縮部１０の夫々の吸込・吐出ガス圧力と、１段側圧縮部９、２段側圧縮部１０の夫々の押し荷重、引き荷重を示している。表２の比較例−１に示されている様に、ＢＯＧ多段容積型圧縮機の定常運転状態では、２段側の押し荷重は8990ｋｇｆ程度である。しかし、従来技術に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の起動運転状態では、表２の比較例−２，３で示されている様に、２段側の押し荷重は許容ガス荷重の9000ｋｇｆを超える値、具体的には、比較例−２では9040ｋｇｆ，比較例−３では9020ｋｇｆにも達する。

一方、本発明の実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の起動運転状態では、表２の実施例に示されている様に、２段側の押し荷重が許容ガス荷重の9000ｋｇｆを超えない値、具体的には、8400ｋｇｆに抑えられている。これは、実施例では、ロード比を定常運転時よりも大きくすることによって、得られた効果である。

次に、本発明の実施の形態２に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法について、スクリュ式圧縮機をＢＯＧ多段圧縮機に適用した場合を例として、以下図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が適用されるＬＮＧ及びＢＯＧ処理設備の系統図である。

但し、本発明の実施の形態２が上記実施の形態１と相違するところは、ＢＯＧ多段容積型圧縮機の種類と低圧段容量調整装置及び高圧段容量調整装置の構成に相違があり、これ以外は上記実施の形態１と全く同構成であるから、上記実施の形態１と同一のものに同一符号を付して、以下その相違する点について説明する。

即ち、上記実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が、往復動式圧縮機からなるＢＯＧ多段圧縮機８において、低圧段圧縮部９が吸込弁アンローダ９ａとヘッドエンドアンローダ９ｂからなる低圧段容量調整装置２１により、高圧段圧縮部１０が吸込弁アンローダ１０ａとヘッドエンドアンローダ１０ｂからなる高圧段容量調整装置２２により容量調整されていた。

それに対し、図３に示す本実施の形態２に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法は、スクリュ式圧縮機からなるＢＯＧ多段圧縮機１８において、低圧段圧縮部１９はスライド弁１９ａからなる低圧段容量調整装置により、高圧段圧縮部２０はスライド弁２０ａからなる高圧段容量調整装置により容量調整されるよう構成されている。

このような本発明の実施の形態２に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法によっても、前記実施の形態１と同様、高圧段圧縮部２０における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し、そのガス荷重が許容ガス荷重ＧＬ＿ｈを超えることを防止することができる。

次に、本発明の実施の形態３に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法について、往復動式圧縮機をＢＯＧ多段圧縮機に適用した場合を例として、以下図４を参照しながら説明する。図４は本発明の実施の形態３に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が適用されるＬＮＧ及びＢＯＧ処理設備の系統図である。

本発明の実施の形態３と上記実施の形態１とは多くの構成を共通している。従って、図４では、上記実施の形態１（図１）と同一のものに同一符号を付して、その説明を省略する。尚、本発明の実施の形態３が上記実施の形態１と相違するところは、後者が低圧段側の吸入ガスの温度を検出可能なようにＢＯＧ払出ライン７に温度検出器２６を備えていたのに対し、前者が、中間ライン１２上の位置Ｐ１における低圧段側の吐出ガスの圧力（高圧段側の吸込ガスの圧力）と吐出ライン１７上の位置Ｐ２における高圧段側の吐出ガスの圧力との差圧ΔＰを検出可能なように、差圧計２７を備えている点である。以下、その相違する点を中心に説明する。

即ち、上記実施の形態１に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機８の運転制御方法が、ＢＯＧ払出ライン７に介装された温度検出器２６によって低圧段側吸込ガスの温度を検出すると共に、運転制御方法（その１）によって運転制御されていたのに対し、図４に示す本実施の形態３に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機８の運転制御方法は、低圧段側吐出ガスの圧力（高圧段側の吸込ガスの圧力）と高圧段側の吐出ガスの圧力との差圧ΔＰを差圧計２７にて検出すると共に、次に述べる運転制御方法（その２）によって運転制御するよう構成されている。

＜運転制御方法（その２）＞
この運転制御方法（その２）において、ＢＯＧ多段圧縮機８が起動されると、制御装置２５は、差圧計２７で検出された差圧ΔＰと、この制御装置２５内に予め設定された第１の設定差圧ΔＰ１とを比較する。そして、制御装置２５は、差圧計２７で検出された差圧ΔＰが第１の差圧ΔＰ１より大であると、低圧段容量調整装置２１と高圧段容量調整装置２２を、ロード比Ｒが定常運転時より大きくなるように運転制御する。

例えば、低圧段側ロードを１００％、高圧段側ロードを７５％になるように制御する。これにより、高圧段側のガス荷重は、許容ガス荷重ＧＬ＿ｈより低い値に抑制される。

更に、制御装置２５は、差圧計２７で検出された差圧ΔＰと第２の設定差圧ΔＰ２とを比較し、比較の結果、差圧計２７で検出された差圧ΔＰが第２の差圧ΔＰ２より小であると、低圧段容量調整装置２１と高圧段容量調整装置２２を、ロード比Ｒが定常運転時と同一になるよう運転制御する。例えば、低圧段側ロードを１００％、高圧段側ロードを１００％に設定する。尚、第２の設定差圧ΔＰ２は、第１の設定差圧ΔＰ１よりも小さい値に予め設定されている。

このように、本発明の実施の形態３に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法によれば、高圧段側のガス荷重に直接関わる高圧段側の差圧ΔＰを元に、運転形態を決定するため、供給先のガス需要量の変動などに起因して、高圧段側の吐出ガスの圧力が変動する場合においても、確実に高圧段圧縮部１０における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し、そのガス荷重が許容ガス荷重ＧＬ＿ｈを超えることを防止することができる。

次に、本発明の実施の形態４に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法について、往復動式圧縮機をＢＯＧ多段圧縮機に適用した場合を例として、以下図５を参照しながら説明する。図５は本発明の実施の形態４に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法が適用されるＬＮＧ及びＢＯＧ処理設備の系統図である。

本発明の実施の形態４と上記実施の形態１とは多くの構成を共通している。従って、図４では、上記実施の形態１（図１）と同一のものに同一符号を付して、その説明を省略する。以下、本発明の実施の形態４を、上記実施の形態１と相違する点を中心に説明する。

本発明の実施の形態４に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機では、その中間ライン１２の途中に三方弁１３が接続されている。この三方弁１３は、その出口側が中間ライン１２と接続する切換ポート１３ａと、バイパスライン１４と接続する切換ポート１３ｂを有する。バイパスライン１４には冷却器１５が接続され、その下流側が中間ライン１２に接続される。冷却器１５は、海水等の冷却水が通る冷却管１６を有する。また三方弁１３の切換ポート１３ａ，１３ｂは制御弁２８で切り換えられ、その制御弁２８が制御装置２５で開閉制御される。

＜運転制御方法（その３）＞
この運転制御方法（その３）において、ＢＯＧ多段圧縮機８が起動されると、制御装置２５は、温度検出器２６で検出された低圧段側吸入ガスの検出温度と予め設定された設定温度Ｔ１（例えばマイナス４５℃）とを比較し、比較の結果、その温度が設定温度Ｔ１より高い時、制御弁２８を開閉制御して三方弁１３の出口ポートを切換ポート１３ｂにする。それと同時に、低圧段容量調整装置２１と高圧段容量調整装置２２を、ロード比Ｒが定常運転時よりも大きくなるように運転制御する。例えば、低圧段側ロードを１００％、高圧段側ロードを７５％になるように制御する。

ＢＯＧ払出ライン７からのＢＯＧは、低圧段圧縮部９で圧縮され、三方弁１３の切換ポート１３ｂにて中間ライン１２より分岐してバイパスライン１４に流れ、冷却器１５で冷却された後、中間ライン１２に合流して高圧段圧縮部１０に入り、そこで圧縮された後、吐出ライン１７から合流部２３を経てガス移送ライン６の天然ガスと共にプラントに供給される。

そして、その後、制御装置２５は、低圧段圧縮部９からの吐出ガスの温度が設定温度Ｔ１以下に低下した時に、制御弁２２を開閉制御して三方弁１３の出口ポートを切換ポート１３ａに切り換え、これにより低圧段圧縮部９からの吐出ガスを中間ライン１２より直接、高圧段圧縮部１０へ供給するようにする。それと同時に、低圧段容量調整装置２１と高圧段容量調整装置２２を、ロード比Ｒが定常運転時と同一になるように運転制御する。例えば、低圧段側ロードを１００％、高圧段側ロードを１００％になるように制御する。

この、本発明の実施の形態４に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法によれば、やはり、高圧段圧縮部１０における吸込ガスと吐出ガスの差圧による荷重（ガス荷重）の増大を抑制し、そのガス荷重が許容ガス荷重ＧＬ＿ｈを超えることを防止することができる。尚、低圧段容量調整装置２１と高圧段容量調整装置２２を、ロード比Ｒが定常運転時よりも大きくなるように運転制御すると、高圧段側のガス荷重が軽減されるかわりに、低圧段側のガス荷重は増加し、低圧段側の吐出ガスの温度は上昇する。

しかしながら、低圧段容量調整装置２１と高圧段容量調整装置２２を、ロード比Ｒが定常運転時よりも大きくなるように運転制御すると同時に、低圧段圧縮部９で圧縮されたＢＯＧを、バイパスライン１４に流し、冷却器１５で冷却した後、中間ライン１２に合流して高圧段圧縮部１０に入れるように運転制御しているので、低圧段側の吐出ガスの温度の上昇は抑制される。従って、高圧段側の吐出ガスの温度が許容される上限温度を超えるようなことがない。

＜実施例＞
ここで、本発明の実施の形態４に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法の実施例につき、以下図５も参照しながら説明する。多段容積型圧縮機の定常運転では、１段側圧縮部９と２段側圧縮部１０が共に１００％ロードで運転される（表３の比較例−４）。本発明の実施の形態４に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機では、例えば起動時において、前記所定状態に合致する場合には、１段側圧縮部９及び２段側圧縮部１０の容量調整装置２１（吸込弁アンローダ９ａやヘッドエンドアンローダ９ｂ等），２２（吸込弁アンローダ１０ａやヘッドエンドアンローダ１０ｂ等）によって、１段側圧縮部９が１００％のロードで運転され、２段側圧縮部１０が７５％のロードで運転される。即ち、起動時のロード比は、定常運転時のロード比よりも大きくなっている（表３の実施例参照）。

尚、表３には、本発明の効果を示すために、従来技術に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の起動運転状態を挙げている。一つは、１段側圧縮部９、２段側圧縮部１０ともに、１００％のロードでの運転を運転形態（表１の比較例−５）である。もう一つは、１段側圧縮部９、２段側圧縮部１０ともに、７５％のロードでの運転を運転形態（表１の比較例−６）である。比較例−５と比較例−６の両者とも、ロード比は定常運転時のロード比と同一である。

表４は、表１の各運転形態例における１段側圧縮部９、２段側圧縮部１０の夫々の吸込・吐出ガス圧力と、１段側圧縮部９、２段側圧縮部１０の夫々の押し荷重、引き荷重を示している。表３の比較例−４に示されている様に、ＢＯＧ多段容積型圧縮機の定常運転状態では、２段側の押し荷重は8490ｋｇｆ程度である。しかし、起動時のロード比を定常運転時のロード比と同一とした場合では、表４の比較例−５，６で示されている様に、２段側の押し荷重は9230ｋｇｆ（比較例−４の1.09倍），8970ｋｇｆ（比較例−４の1.06倍）に達する。

一方、本発明の実施の形態４に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の起動運転状態では、表４の実施例に示されている様に、２段側の押し荷重が8540ｋｇｆ（比較例−４の1.01倍）に抑えられている。また、実施例では、ロード比を定常運転時よりも大きくすること、並びに、低圧段圧縮部９で圧縮されたＢＯＧを、バイパスライン１４に流し、冷却器１５で冷却した後、中間ライン１２に合流して高圧段圧縮部１０に入れるように運転制御したことによって、得られた効果である。

以上説明した通り、本発明に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法によれば、所定状態に合致する場合の、このＢＯＧ多段容積型圧縮機の高圧段圧縮部のロードに対する低圧段圧縮部のロードの比率（ロード比）Ｒを、所定状態以外の場合より大きくなるよう運転制御するので、ロード比Ｒが大きい運転を行うことは即ち、低圧段圧縮部の圧縮比が大きくなり、高圧段圧縮部の圧縮比が小さくなるため、その分、高圧段側のガス荷重も低下することになる。これにより、低圧段側吸込ガスが定常運転時よりも高温であっても、高圧段側のガス荷重が許容ガス荷重を超えることを防止することができる。

尚、上記実施の形態では、本発明に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法は、往復動式圧縮機及びスクリュ式圧縮機を例として、また容量調整装置は、吸込弁アンローダ、ヘッドエンドアンローダ及びスライド弁を例として説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法は様々な種類の容積型圧縮機、及び様々な構成からなる容量調整装置を有するＢＯＧ容積型圧縮機に適用できる。

ΔＰ：差圧，
１：液化天然ガス（ＬＮＧ），２：ＬＮＧ貯蔵タンク，
３：ＬＮＧ取出ライン， ４：ＬＮＧポンプ，
５：蒸発器， ６：ガス移送ライン，
７：ＢＯＧ払出ライン，
８：ＢＯＧ多段（容積型）圧縮機（往復動式圧縮機），
９：低圧段圧縮部（１段側圧縮部），
９ａ：吸込弁アンローダ， ９ｂ：ヘッドエンドアンローダ，
１０：高圧段圧縮部（２段側圧縮部），
１０ａ：吸込弁アンローダ， １０ｂ：ヘッドエンドアンローダ，
１１：駆動モータ， １２：中間ライン，
１３：三方弁， １３ａ，１３ｂ：切換ポート，
１４：バイパスライン，
１５：冷却器， １６：冷却管，
１７：吐出ライン，
１８：ＢＯＧ多段（容積型）圧縮機（スクリュ式圧縮機），
１９：低圧段圧縮部， １９ａ：スライド弁，
２０：高圧段圧縮部， ２０ａ：スライド弁，
２１：低圧段容量調整装置， ２２：高圧段容量調整装置，
２３：合流部， ２４：圧力検出器，
２５：制御装置， ２６：温度検出器，
２７：差圧計， ２８：制御弁

これにより、時間ｓ２以降、一時的に、低圧段側の吐出ガスの圧力（高圧段側の吸込ガスの圧力）は下降し、それに伴って、吐出段側のガス荷重は逆に上昇する。しかしながら、下降していた低圧段側の吐出ガスの圧力（高圧段側の吸込ガスの圧力）は、時間ｓ３の際にＰ＿ｌ２に達すると再び上昇に転じる。それに伴って、上昇していた吐出段側のガス荷重は、時間ｓ３に達してから、下降に転じる。以後（時間ｓ３以降）は、低圧段側吐出ガスの圧力（高圧段側の吸込ガスの圧力）は、更に徐々に上昇して、圧力P＿ｌ３で安定状態に至り、また、吐出段側のガス荷重は徐々に下降して、ガス荷重ＧＬ＿２で安定状態に至る。

本発明の実施の形態４と上記実施の形態１とは多くの構成を共通している。従って、図５では、上記実施の形態１（図１）と同一のものに同一符号を付して、その説明を省略する。以下、本発明の実施の形態４を、上記実施の形態１と相違する点を中心に説明する。

そして、その後、制御装置２５は、低圧段圧縮部９からの吐出ガスの温度が設定温度Ｔ１以下に低下した時に、制御弁２８を開閉制御して三方弁１３の出口ポートを切換ポート１３ａに切り換え、これにより低圧段圧縮部９からの吐出ガスを中間ライン１２より直接、高圧段圧縮部１０へ供給するようにする。それと同時に、低圧段容量調整装置２１と高圧段容量調整装置２２を、ロード比Ｒが定常運転時と同一になるように運転制御する。例えば、低圧段側ロードを１００％、高圧段側ロードを１００％になるように制御する。

尚、表３には、本発明の効果を示すために、従来技術に係るＢＯＧ多段容積型圧縮機の起動運転状態を挙げている。一つは、１段側圧縮部９、２段側圧縮部１０ともに、１００％のロードでの運転を行なう運転形態（表３の比較例−５）である。もう一つは、１段側圧縮部９、２段側圧縮部１０ともに、７５％のロードでの運転を行なう運転形態（表３の比較例−６）である。比較例−５と比較例−６の両者とも、ロード比は定常運転時のロード比と同一である。

Claims (4)

1. 液化天然ガスから発生するＢＯＧを圧縮するため、容積型圧縮部を複数段接続して構成されてなるＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法において、所定状態に合致する場合の、このＢＯＧ多段容積型圧縮機の高圧段圧縮部のロードに対する低圧段圧縮部のロードの比率（ロード比）を、所定状態以外の場合のロード比より大きくなるよう運転制御することを特徴とするＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法。
2. 前記ＢＯＧ多段容積型圧縮機の低圧段圧縮部の吸込温度を検出可能に構成し、前記所定状態を、前記吸込温度の検出温度が予め定められた設定温度以上の状態とすることを特徴とする請求項１に記載されたＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法。
3. 前記ＢＯＧ多段容積型圧縮機の高圧段圧縮部の吸込圧力と吐出圧力との差圧を検出可能に構成し、前記所定状態を、前記差圧が予め定められた第１の設定差圧以上と判断されてから、前記差圧が、第１の設定差圧よりも小さく、予め定められた第２の設定差圧に達したと判断されるまでの状態とすることを特徴とする請求項１に記載されたＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法。
4. 前記所定状態に合致する場合のロード比を、所定状態以外の場合のロード比より大きくなるよう運転制御する際に、低圧段圧縮部の吐出ガスを、冷却器を通して高圧段圧縮部に供給することを特徴とする請求項１に記載されたＢＯＧ多段容積型圧縮機の運転制御方法。