JP2725715B2 - 減圧ボイラ式気化器の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＬＮＧ等の低温流体を気
化するための減圧ボイラ式気化器の制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＮＧ等の低温流体を気化するための気
化器の一つとして減圧ボイラ式気化器があり、例えば図
２に示すような構成のものがある。この気化器は、バー
ナの燃焼ガスや高温蒸気等の加熱用熱媒体により内部の
缶水を加熱して蒸気を発生させる缶体１と、低温流体が
流れる伝熱管２を設けた気化部３を蒸気往き管４と凝縮
液戻り管５で接続し、これらの缶体１内と気化部３内、
即ち缶内を真空ポンプ６で減圧状態として動作させる構
成としたものである。（例えば実開平2-9755号公報参
照）尚、このような減圧ボイラ式気化器では、缶体１と
気化部３を一体にしたものもある。(例えば実開平2-975
4号公報参照)上記構成に於いて、加熱用熱媒体により加
熱されて発生した減圧蒸気（以下単に蒸気という。）
は、蒸気往き管４を経て気化部３に流入し、ここで伝熱
管２を流れる低温流体と熱交換して低温流体を気化する
と共に、自体は凝縮して凝縮液戻り管５を経て缶体１に
還流するものである。

【０００３】以上の気化器に於いて、加熱用熱媒体の供
給量は缶水を一定の設定温度とするようにフィードバッ
ク制御を行うと共に、低温流体の流量に対応して導出し
たフィードフォワード量に基づいてフィードフォワード
制御を行っている。

【０００４】尚、図中符号８ａ，８ｂは夫々加熱用熱媒
体、低温流体の流量を調節する流量調節手段で、符号９
ａ，９ｂは流量調節弁、１０ａ，１０ｂは流量センサ、
１１ａ，１１ｂは調節計である。また、符号１３は温度
センサ１２により検出した缶水温度とその設定温度に基
づいて加熱用熱媒体側の調節計１１ａの流量の目標値を
導出して設定する設定手段である。上述したように、こ
の調節計１１ａは設定手段１３を介して缶水温度のフィ
ードバック制御を行うと共に、低温流体側の調節計１１
ｂから与えられるフィードフォワード量に基づいてフィ
ードフォワード制御を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】缶水温度を直接的に検
出して制御を行う従来の方法では、缶水が持つ熱容量が
大きいことと、温度の検出に使用する温度センサ自体が
検出遅れを有することの２つの要因により無駄時間と時
定数が共に大きく、従って低温流体の流量の変化等に起
因する外乱が入ってから制御が安定を取り戻すまでに時
間がかかるという課題があった。本発明は、このような
課題を解決することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、缶水温度を所定温度とするように加
熱用熱媒体の供給量をフィードバック制御して減圧蒸気
の発生量を調節する減圧ボイラ式気化器に於いて、缶水
温度は、これと対応関係にある缶内圧力を介して間接的
に検出する構成とし、この缶内圧力を所定圧力とするよ
うに上記加熱用熱媒体の供給量のフィードバック制御を
行う制御方法を提供する。

【０００７】そして本発明では、上記制御方法を適用す
る際、減圧ボイラ式気化器に、缶水温度センサと缶内圧
力センサを設けると共に、これらの夫々のセンサの検出
値と設定値とから上記加熱用熱媒体の流量調節手段の調
節計の目標値を導出する流量設定手段と、これらの流量
設定手段の切替手段と、この切替手段を制御する切替制
御手段とを構成した制御装置を提供する。

【０００８】

【作用】飽和状態に於いて、そして缶内に空気等の不凝
縮性ガスが滞留していない場合には、缶水温度と缶内圧
力の間には一定の対応関係がある。このため缶内圧力を
検出すれば、この対応関係により間接的に缶水温度を検
出することができる。従って缶水温度の検出による制御
に代えて、検出した缶内圧力を所定圧力とするように制
御することにより、間接的に缶水温度を所定の温度に調
節することができる。そしてこのような制御では、缶内
圧力の変化の検出に於ける無駄時間と時定数が共に小さ
いので、応答特性の良い制御を行うことができ、外乱に
対して、より早く系を安定に導くことができる。

【０００９】以上の制御方法を適用する制御装置に於い
ては、缶内圧力センサと共に、従来と同様に缶水温度セ
ンサを設置して、上述した缶内圧力による制御と缶水温
度による制御を切替可能に構成すれば、不凝縮性ガスの
滞留により上述した対応関係が崩れた場合にも適切な制
御が行われる。この切替は、切替制御手段に於いて、適
宜の方法により不凝縮性ガスの滞留を検出して行うこと
ができる。

【００１０】

【実施例】次に本発明の実施例を図について説明する。
図１は本発明の制御方法を適用する減圧ボイラ式気化器
の構成を制御要素と共に表した系統図であり、図２に示
す従来の構成と同様な構成要素には同一の符号を付して
いる。

【００１１】図１に示した気化器は蒸気を発生させる缶
体１と低温流体を気化する気化部３を分離した構成であ
り、即ち加熱用熱媒体により内部の缶水を加熱して蒸気
を発生する缶体１と低温流体が流れる伝熱管２を設けた
気化部３を、蒸気往き管４と凝縮液戻り管５で接続し、
これらの缶体１内と気化部３内を減圧する真空ポンプ６
を設けている。そして缶体１には缶水の加熱手段として
の伝熱管７を設けており、この伝熱管７を流れる高温蒸
気等の加熱用熱媒体により缶水を加熱する構成としてい
る。上述したように本発明を適用する気化器は上記の構
成の他、缶体１と気化部３を一体とした構成等適宜であ
り、加熱用熱媒体及びこれを缶体１に供給する加熱手段
の構成も適宜である。

【００１２】上記加熱用熱媒体及び低温流体の伝熱管
７，２の夫々には、流量調節手段８ａ，８ｂを設けてお
り、これらの流量調節手段８ａ，８ｂは、夫々流量調節
弁９ａ，９ｂと流量センサ１０ａ，１０ｂ及び調節計１
１ａ，１１ｂとから構成している。符号１２は缶水温度
を検出する温度センサ、１３は温度センサ１２により検
出した缶水温度とその設定温度に基づいて加熱用熱媒体
側の調節計１１ａの目標値を導出して設定する第一の設
定手段である。また符号１４は導圧管１５を介して缶内
圧力を検出する圧力センサを備え、この検出した缶内圧
力とその設定圧力に基づいて加熱用熱媒体側の調節計１
１ａの目標値を導出して設定する第二の設定手段であ
る。符号１６は調節計１１ａの制御を第一、第二の設定
手段１３、１４のいずれかに切り替える切替手段であ
り、この切替手段１６は切替制御手段１７により切り替
える構成としている。次に、符号１８は上記加熱用熱媒
体側の調節計１１ｂのフィードフォワード量を導出して
設定する第三の設定手段であり、この第三の設定手段１
８は、缶水温度の条件での蒸気と低温流体の熱交換に於
ける熱の静的バランスから得られる一定の流量比と、低
温流体側の調節計１１ｂから得た低温流体の流量とから
フィードフォワード量を導出する。

【００１３】以上の構成に於いて、缶内に空気等の不凝
縮性ガスが滞留していない場合には、切替制御手段１７
は切替手段１６を第二の設定手段１４側に切り替えて加
熱用熱媒体側の調節計１１ａの制御を行う。かかる制御
は、上述したように缶水温度と比較して無駄時間と時定
数が共に小さい缶内圧力を検出して行うため、応答速度
の早い制御を行うことができ、より早く系を安定に導く
ことができる。

【００１４】図３は以上の本発明の制御方法をＬＮＧの
気化に適用した実施結果の一例を示すもの、また図４は
従来と同様に缶水温度の検出による制御方法の実施結果
を示すものであり、夫々はＬＮＧ流量を変化させた場合
の缶内圧力、缶内温度、加熱用熱媒体としての高温蒸気
量及び流量調節弁の開度の挙動を表している。これらの
図に示されるように、缶内圧力の測定による本発明の制
御方法では、缶水温度の検出による制御方法と比較し
て、上記各変量の変動量が小さく制御性が良好で、より
早く系が安定に導かれることがわかる。

【００１５】以上の制御に於いて缶内に空気が入って滞
留した場合には、缶内圧力と缶水温度との対応関係が崩
れるので、この対応関係の崩れ自体や、それに起因する
現象、例えば出ガス温度が想定温度よりも下降する現象
や伝熱管の温度班等の現象を切替制御手段により検出し
て第一の設定手段により調節計１１ａを制御すると共
に、真空ポンプを動作させて所定のバックアップ運転を
行うことができる。尚、上述した制御装置に於いては、
制御切替手段により必要に応じて切替手段を切り替えて
上述した制御の切り替えを行うこともできる。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以上の通り、缶水温度を所定温
度とするように加熱用熱媒体の供給量をフィードバック
制御して減圧蒸気の発生量を調節する減圧ボイラ式気化
器に於いて、缶水温度の検出による制御に代えて、検出
した缶内圧力を所定圧力とするように制御することによ
り、無駄時間と時定数が共に小さい制御を行うことがで
き、従って応答特性の良い制御を行うことができ、外乱
に対して、より早く系を安定に導くことができるという
効果がある。

【００１７】そして本発明では、以上の制御方法を適用
する装置として、減圧ボイラ式気化器に缶水温度センサ
と缶内圧力センサを設置して、上述した管内圧力による
制御と缶水温度による制御を切替可能に構成しているの
で、不凝縮性ガスの滞留により上述した対応関係が崩れ
た場合にも適切な制御を行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法を適用する減圧ボイラ式気化
器の構成を制御要素と共に表した系統図である。

【図２】従来の減圧ボイラ式気化器の構成を制御要素と
共に表した系統図である。

【図３】本発明の制御方法をＬＮＧの気化に適用した場
合に於ける制御特性を示す説明図である。

【図４】従来の制御方法をＬＮＧの気化に適用した場合
に於ける制御特性を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 缶体 ２ 伝熱管 ３ 気化部 ４ 蒸気往き管 ５ 凝縮液戻り管 ６ 真空ポンプ ７ 伝熱管 ８ａ 流量調節手段 ８ｂ 流量調節手段 ９ａ 流量調節弁 ９ｂ 流量調節弁 １０ａ 流量センサ １０ｂ 流量センサ １１ａ 調節計 １１ｂ 調節計 １２ 温度センサ １３ 第一の設定手段（設定手段） １４ 第二の設定手段 １５ 導圧管 １６ 切替手段 １７ 切替制御手段 １８ 第三の設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒川 正裕 千葉県船橋市古作４−８−３ (56)参考文献 特開 昭60−233444（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−208652（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−9755（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−158945（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 缶水温度を所定温度とするように加熱用
   熱媒体の供給量をフイードバック制御して減圧蒸気の発
   生量を調節する減圧ボイラ式気化器に缶水温度センサと
   缶内圧力センサを設けると共に、これらの夫々のセンサ
   の検出値と設定値とから上記加熱用熱媒体の流量調節手
   段の調節計の目標値を導出する流量設定手段と、これら
   の流量設定手段の切替手段と、この切替手段を制御する
   切替制御手段とを構成したことを特徴とする減圧ボイラ
   式気化器の制御装置