JP3182530U

JP3182530U - 安全装置及び設備

Info

Publication number: JP3182530U
Application number: JP2013000202U
Authority: JP
Inventors: 理村上
Original assignee: FUKUI SEISAKUSHO CO., LTD.
Current assignee: FUKUI SEISAKUSHO CO., LTD.
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2023-01-17

Abstract

【課題】設備の余剰ガスをフレアスタック装置へ逃す安全作動時における資源ロスを抑え、その作動確認をすることもでき、設定圧力の高圧化やサイズの大型化に対応し易い安全装置を提供する。
【解決手段】安全装置２をパイロット付き安全弁から構成する。その主弁１０の弁箱１１をインライン形にすることにより、直管部間への組み込みを可能とし、破裂ディスクやバックリングピン逃し弁との代替性を実現する。弁箱１１内のシリンダガイド１２内に導入された一次側圧力をパイロット弁１９で制御することによってピストン弁体１３の開閉を自動的に行う。
【選択図】図１

Description

この考案は、設備の余剰ガスをフレアスタック装置へ逃す安全装置、及びこれを用いた設備に関する。

設備が異常圧力になったとき、その原因となった余剰ガスをフレアスタック装置に逃して設備の減圧を図り、フレアスタック装置で余剰ガスを焼却処分することが実施されている。このようなフレアスタックを実施する場合、設備の余剰ガスをフレアスタック装置の放出管路へ逃す安全装置が組み込まれている（例えば、特許文献１）。

中でも、石油や天然ガスの採掘や精製を行う資源プラントでは、図３に示すように、安全装置１００よりも優先的に一次側圧力をフレアスタック装置の放出管路１０１へ逃すバルブ１０２を備え、このバルブ１０２を迂回するバイパス１０３の直管部間に安全装置１００が組み込まれている。安全装置１００は、バルブ１０２の作動不良時に作動して一次側圧力をバイパス１０３経由で放出管路１０１へ逃すための非常用になっている。従来、その安全装置１００としてバックリングピン逃がし弁（以下、「ＢＰＲＶ」と呼ぶ）又は破裂ディスク（Bursting Disc）が利用されている（例えば、非特許文献１）。

特開２００５−２６５３６１号公報

http://www.bsb-systems.jp/page0124.html

しかしながら、破裂ディスクやＢＰＲＶは、破壊によって作動するものなので、一旦作動すると、設備タンク１０４内の一次側流体を全量逃してしまい、資源ロスを招く。これを止めるには、安全装置１００の作動後に操作バルブ１０５、１０６を閉め、バイパス１０３を遮断する必要があった。

また、破裂ディスクやＢＰＲＶは、破壊後は少なくとも被破壊部材を新品に交換しなければならず、実際に使用物そのものの作動確認をすることができない。被破壊部材に個体差があるため、実際に破壊される圧力のばらつきが不可避であり、信頼性を確保することが難しい。

また、被破壊部材は、一次側圧力で破壊可能な脆弱性と、長期間に亘って一次側圧力に耐える耐久性の両立が要求されるので、大型化や設定圧力の高圧化が難しい。被破壊部材の大型化ができないと、安全装置のサイズの大型化も困難になる。

そこで、この考案が解決しようとする課題は、設備の余剰ガスをフレアスタック装置へ逃す安全作動時における資源ロスを抑え、その作動確認をすることもでき、設定圧力の高圧化やサイズの大型化に対応し易い安全装置を得ることにある。

上述の課題を解決するため、この考案は、一次側の余剰ガスを二次側のフレアスタック装置へ逃す安全装置において、パイロット付き安全弁からなり、主弁が、インライン形の弁箱と、この弁箱内に設けられたシリンダガイドと、このシリンダガイド内に導入された一次側圧力を受けるピストン弁体と、前記弁箱内を一次側と二次側に仕切る隔壁に設けられた弁座とを備える構成を採用したものである。

この考案に係る安全装置によれば、パイロット付き安全弁で安全装置を構成し、その主弁の弁箱をインライン形にしているので、ＢＰＲＶ、破裂ディスクに代替してバイパスに採用することができる。この安全装置は、安全弁なので、一次側圧力が上昇して予め定められた圧力（設定圧力）になったとき、自動的に作動してピストン弁体が開き、圧力が所定の値に降下すれば、再びピストン弁体が閉じる。したがって、この安全装置を採用すれば、作動時に設備タンク内の一次側流体を全量逃すことがなく、資源ロスを抑えることができる。特に、この安全装置は、シリンダガイド内の一次側圧力（作動圧力）をピストン弁体で受けて弁座に押し付け、その作動圧力をパイロット弁で制御する非破壊の作動構造なので、設定圧力の高圧化やサイズの大型化に対応し易く、作動確認をすることもできる。シリンダガイド及びピストン弁体で作動圧力を受ける構造は、ダイヤフラム式と比して設定圧力が高くなっても安定作動させられるので、設定圧力の高圧化に好適である。

この考案の実施形態に係る安全装置の全体構成を示した断面図この考案の実施形態に係る設備の配管系統を示した模式図従来例を示す斜視図

この考案の実施形態を添付図面に基いて説明する。図２に示すように、実施形態に係る設備は、フレアスタック装置１と、一次側の余剰ガスを二次側のフレアスタック装置１へ逃す安全装置２と、安全装置２よりも優先的に余剰ガスをフレアスタック装置１へ逃すバルブ３と、バルブ３を迂回するバイパス４とを備えている。安全装置２は、バイパス４の直管部間に組み込まれている。図示では、石油や天然ガスの資源プラント設備を例示し、バイパス４遮断用の操作バルブの図示を省略している。

フレアスタック装置１は、バルブ３の出口、安全装置２の出口と接続された放出管路５を有する。設備の運転時に何らかの異常が起きて設備タンク６内等で発生する余剰ガスによって一次側圧力が設計圧力以上となったとき、バルブ３又は安全装置２を通してフレアスタック装置１が放出管路５から余剰ガスを受け入れ、燃焼処理する。

図１に示すように、安全装置２は、パイロット付き安全弁からなる。安全装置２の主弁１０は、インライン形の弁箱１１と、この弁箱１１内に設けられたシリンダガイド１２と、このシリンダガイド１２内に導入された一次側圧力を受けるピストン弁体１３と、弁箱１１内を一次側と二次側に仕切る隔壁１４に設けられた弁座１５とを備えている。

インライン形の弁箱１１とは、主弁１０の入口１１ａと出口１１ｂが同軸に形成されているものをいう。図示例の弁箱１１は、玉形のボディ内を隔壁１４で一次側と二次側に略Ｓ字状に仕切ったものとなっている。入口１１ａ、出口１１ｂは、組込み先の直管部と弁箱１１に形成されたフランジ１１ｃとの締結によって接続可能となっている。隔壁１４には、入口１１ａと出口１１ｂの軸線と直角な軸線をもった孔が形成され、この孔の周囲に弁座１５が装着されている。

シリンダガイド１２は、弁箱１１の内周段部に上方から引っ掛けられている。弁箱１１に着脱されるカバーフランジ１６は、一次側圧力をシリンダガイド１２内に導く圧力導入路１７との接続口１６ａを有する。カバーフランジ１６とシリンダガイド１２間、ピストン弁体１３とシリンダガイド１２間には、それぞれシリンダガイド１２内に一次側圧力を密封するためのシール（図示省略）が設けられている。圧力導入路１７は、弁箱１１の一次側に形成された圧力入口１１ｄから取り込んだ一次側流体を接続口１６ａまで導く。この一次側流体は、接続口１６ａからシリンダガイド１２内へ放たれる。シリンダガイド１２内でピストン弁体１３が一次側圧力によって下向きに押される受圧面積は、弁座１５内でピストン弁体１３が一次側圧力によって上向きに押される受圧面積よりも大きい。このため、通常は、シリンダガイド１２内の一次側圧力によってピストン弁体１３が閉じた状態、すなわち弁座１５に気密に押し付けられた状態に維持される。

なお、カバーフランジ１６とピストン弁体１３との間に、コイルばね１８が介在している。コイルばね１８は、ピストン弁体１３とカバーフランジ１６の衝突を防ぎ、また、ピストン弁体１３が閉じる際の下降速度を向上させる。コイルばね１８の両端部がピストン弁体１３、カバーフランジ１６に嵌まるようになっており、これにより、コイルばね１８が位置決めされている。

安全装置２のパイロット弁１９は、圧力導入路１７に組み込まれている。弁箱１１の二次側に形成された圧力出口１１ｅと、パイロット弁１９の出口間に圧力放出路２０が設けられている。パイロット弁１９は、シリンダガイド１２内の一次側圧力を制御する。パイロット弁１９は、例えば、ばね安全弁からなる。パイロット弁１９は、設定圧力になったときに作動し始めて圧力導入路１７から一次側圧力を圧力放出路２０へ逃す。これにより、シリンダガイド１２内の一次側圧力も圧力導入路１７、圧力放出路２０から逃げる。この間、入口１１ａから圧力入口１１ｄよりも優勢に一次側圧力が導入される弁座１５内は、シリンダガイド１２内よりも減圧がかなり小さくなる。このため、弁座１５内でピストン弁体１３に作用する上向きの力が勝ってピストン弁体１３が開き、出口１１ｂからの吹き出しが急速に拡大する。その後、一次側圧力が所定の値に降下すれば、パイロット弁１９が閉じ、再び圧力導入路１７からシリンダガイド１２内に一次側圧力が導入されてピストン弁体１３が閉じ、安全装置２が吹き止る。

このように安全装置２は、パイロット付き安全弁で安全装置を構成し、主弁１０の弁箱１１をインライン形にしているので、ＢＰＲＶ、破裂ディスクに代替してバイパス４の直管部に採用することができる。一次側圧力が上昇して予め定められた圧力（設定圧力）になったとき、自動的に作動してピストン弁体１３が開き、圧力が所定の値に降下すれば、再びピストン弁体１３が閉じるので、作動時に設備タンク６内の一次側流体を全量逃すことがなく、バイパス４遮断用の操作バルブが不要であり、安価に資源ロスを抑えることができる。

また、安全装置２は、シリンダガイド１２内の一次側圧力（作動圧力）をピストン弁体１３で受けて弁座に押し付け、その作動圧力をパイロット弁１９で制御する非破壊の作動構造なので、受圧面積の調整と大型化の両立性がよく、設定圧力の高圧化やサイズの大型化に対応し易い。また、非破壊で作動するため、実際に使用する安全装置２そのもので作動確認をすることもできる。

シリンダガイド１２及びピストン弁体１３で作動圧力を受ける構造は、シリンダガイド１２及びピストン弁体１３の高剛性化でき、ダイヤフラム式と比して設定圧力が高くなっても安定作動させられるので、設定圧力の高圧化に好適である。

これら利点を有する安全装置２によれば、ＪＩＳ、ＡＳＭＥ等における安全弁規格に準じて、弁箱１１の入口１１ａ及び出口１１ｂの口径は、それぞれ２５ｍｍ〜１５００ｍｍ（１”〜６０“相当）に設定可能である。また、設定圧力は、０．２５〜４２ＭＰａ（３７．５〜６０００ｐｓｉ相当、又は２．５〜４２０Ｂａｒ相当）に設定可能である。また、設定圧力の９５％で漏れがなく、設定圧力の９０％で吹き止る信頼性を実現することができる。設定圧力の許容値は、当該設定圧力の±３％以内に設定可能である。使用温度範囲が−１９６〜２３２℃に設定可能である。

また、安全装置２は、着脱式のカバーフランジ１６の接続口１６ａからシリンダガイド１２内に一次側圧力を導入するため、カバーフランジ１６を弁箱１１から外せば、ピストン弁体１３のメンテナンスを実施することができる。

また、この設備は、バルブ３が故障し、安全装置２が作動しても自動的にバイパス４を閉じ、その後も安全装置２が安全弁として機能するので、環境性及び経済性に優れる。この考案の技術的範囲は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載に基く技術的思想の範囲内での全ての変更を含むものである。

１フレアスタック装置
２安全装置
３バルブ
４バイパス
５放出管路
６設備タンク
１０主弁
１１弁箱
１１ａ入口
１１ｂ出口
１２シリンダガイド
１３ピストン弁体
１４隔壁
１５弁座
１６カバーフランジ
１６ａ接続口
１９パイロット弁

Claims

一次側の余剰ガスを二次側のフレアスタック装置へ逃す安全装置において、
パイロット付き安全弁からなり、
主弁が、インライン形の弁箱と、この弁箱内に設けられたシリンダガイドと、このシリンダガイド内に導入された一次側圧力を受けるピストン弁体と、前記弁箱内を一次側と二次側に仕切る隔壁に設けられた弁座とを備えることを特徴とする安全装置。
前記弁箱に着脱されるカバーフランジが、一次側圧力を前記シリンダガイド内に導く圧力導入路との接続口を有する請求項１に記載の安全装置。
前記弁箱の入口及び出口の口径がそれぞれ２５ｍｍ〜１５００ｍｍであり、設定圧力が０．２５〜４２ＭＰａであり、設定圧力の９５％で漏れがなく、設定圧力の９０％で吹き止る請求項１又は２に記載の安全装置。
前記パイロット弁が、ばね安全弁からなる請求項１から３のいずれか１項に記載の安全装置。
フレアスタック装置と、請求項１から４のいずれか１項に記載の安全装置と、前記安全装置よりも優先的に余剰ガスを前記フレアスタック装置へ逃すバルブと、このバルブを迂回するバイパスとを備え、前記安全装置が前記バイパスの直管部間に組み込まれている設備。