JP4790681B2 - バルブグループモニターシステム - Google Patents

Description

本発明は、複数の配管ラインと複数のバルブにより構成される配管網のバルブグループモニターシステムに関する。さらに詳しくは、製油所のオフサイトに存在するバルブの開閉状態を所定時間毎に監視し、万が一、誤操作によるバルブ開閉作業があった場合には、異常状態であることを運転員へ通報し、バルブを迅速に適正な状態にすることが可能なバルブグループモニターシステムに関する。

原油から種々の石油製品を製造する製油所、あるいは原料油から各種の製品を製造する石油化学工場では、蒸留装置、反応装置などの製造装置に加えて、製造装置に送る各種の原料油を外部から受け入れる際の受け入れ設備、原料油を貯蔵する多数の原料油タンク、製造装置から送出された各種の製品油を貯蔵する製品油タンク、各種の製品油を混合する混合設備、製品油の出荷設備など、様々な付帯設備が必要である。

通常、製造装置は、複雑な製造工程を組み合わせて製品油を製造する関係から、プラントサイト、すなわち「オンサイト」と呼ばれるエリアに集中して配置される。
一方、付帯設備は、原料油の搬入および製品の搬出に便利な、例えば海岸に近い「オフサイト」と呼ばれる広いエリアに比較的に分散して配置され、複数の配管ラインからなる配管網によって接続されている。

オンサイトに配置されている製造装置以外の種々の付帯設備およびそれに付随する配管網は、まとめてオフサイトと呼ばれている。換言すれば、オフサイトは、種々の付帯設備と、それら付帯設備同士、および付帯設備とオンサイトの製造装置を接続する複数の配管ラインからなる配管網と、から構成されている。

例えば、オフサイトには、図６に示したように、多数の貯蔵タンク（Ｔ８０７からＴ８１２）と、貯蔵タンク（Ｔ８０７からＴ８１２）内に貯蔵された原料油、あるいは製品油を所定場所に送るポンプ（図示せず）とを結ぶ配管ライン、バルブとが配置されている。

また、図７に示したように、貯蔵タンク（Ｔ８１９またはＴ８２０）、貯蔵タンクから製品油を送出するポンプ（Ｐ７２６からＰ７３４）などの多数の機器、およびそれらの機器を接続する配管ラインが敷設されている。

配管ラインには、原料油、製品油などの流体の流動を遮断するバルブが設けてあって、バルブを閉止することにより流体の流動を止め、配管ラインを他の配管ラインから、または機器から分離させることができるようになっている。

配管ラインは、機器（オンサイトの製造装置、オフサイトの設備、およびバルブを含む）から始まって機器に終わる流体経路、または別の配管ラインを通って機器に終わる流体経路であって、必ずその配管ラインまたはその配管ラインに接続する他の配管ラインにバルブを有する。なぜなら、バルブが設けられていないと、その流体経路を通る流体が外部に流出してしまうことになるからである。

ところで、オフサイトのような配管網は非常に複雑であるため、製油所への油の受け入れ／払出しを行う入出荷作業や油を別のタンクに移動する移送作業、油を混合するブレンド作業、オンサイトの装置からの油を受け入れたり、オンサイトの装置へ油を供給する装置受払作業などは、予め操油ジョブとして運転管理システムに登録され、このシステムを
用いた運用を行っている。

このような操油ジョブシステム１００は、図８に示したように、装置Ｓ１からタンクＴ１との間が配管１０２で接続され、この配管１０２の途中に遠隔操作が可能な自動バルブＶ１が設置されている。そして、装置Ｓ２は配管１０４を介して配管１０２と接続され、さらに配管１０２からタンクＴ２に向かって延設された配管１０６によってタンクＴ２と接続されている。そして、配管１０６の途中にも自動バルブＶ２が設置されている。
なお、自動バルブＶ１，Ｖ２は、バルブの開閉状態を信号で通知する機能が備えられており、この信号を操油ジョブシステム１００のコンピュータ（図示せず）へ送ることで、個々のバルブの開閉状態を集中管理することができるようになっている。

そして、装置Ｓ１からタンクＴ１へと配管１０２を介して油を移動させる（以下、これをジョブ１とする）には、自動バルブＶ１を開き、自動バルブＶ２を閉じることで可能となる。一方、装置Ｓ２からタンクＴ２へと油を移動させる（以下、これをジョブ２とする）には、自動バルブＶ１を閉じて自動バルブＶ２を開くことで可能となる。

ここで配管１０２については、ジョブ１，ジョブ２のいずれの場合においても使用されることとなる。ジョブ１とジョブ２とを同時に行うと、装置Ｓ１と装置Ｓ２のそれぞれ成分の異なる油が、配管１０２内で混合してしまうこととなるため、このようなことが発生しないよう、ジョブ１とジョブ２とは同時に処理することができない仕様となっている。

このように、操油ジョブをシステム化したものは既に完成されており、入出荷作業、タンク間移送作業といった油を操る操油作業に適用できるシステムが、例えば下記のように商品化され、これにより操油作業におけるバルブ開閉の誤操作が防止できるようになっている。
商品名：オフサイト制御システムＥｘａｏｍｓ３０００（横河電機株式会社製）
オフサイト運転管理ＯＣＳ（株式会社山武製）

しかしながら、このような従来の操油ジョブシステムは、登録された配管ルート上のバルブの開閉状態を管理するものであるが、操油ジョブとして登録されていないバルブは操油ジョブの管理下にないため、誤ってバルブを開閉した場合、これを認識することも運転員へ通知することもできない。
また、操油ジョブとして登録された配管ルート上にあるバルブであっても、移送作業、つまり操油ジョブが実行されなければ管理システムは起動しないため、誤ってバルブを開閉した場合、これを認識することも運転員へ通知することもできず、改善が求められている。

本発明はこのような現状に鑑み、操油ジョブに登録されていないバルブ、または操油ジョブに登録されているものの操油ジョブが停止している場合であっても、監視の必要な特定のバルブをグループ化して監視することで、バルブ開閉作業における誤操作を防止することのできるバルブグループモニターシステムを提供することを目的とする。

また、本発明は、万が一、バルブの開閉状態に異常が発生したとしても、直ぐに運転員にそのことを報知し、迅速に正常状態へと復旧のできるバルブグループモニターシステムを提供することを目的とする。

本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、
本発明のバルブグループモニターシステムは、
少なくとも複数の配管ラインと、前記配管ラインの途中に設けられた複数のバルブと、より構成される配管網のバルブグループモニターシステムであって、
前記バルブグループモニターシステムが、
所定の操油ジョブ毎に、前記複数のバルブを、前記所定の操油ジョブに関係するバルブのグループと、前記所定の操油ジョブに関係しないバルブのグループと、に分ける手段と、
前記分ける手段によって分けられたグループ単位で、前記所定の操油ジョブ毎に前記バルブの開閉状態を監視する手段と、
を少なくとも有することを特徴とする。

本発明のように、監視対象となるバルブをグループ化して管理すれば、操油ジョブに登録されていないバルブについてもバルブの開閉状態の監視が可能となる。さらに、操油ジョブが監視するバルブであっても、操油ジョブが実行されなければ監視対象とならないが、本発明のバルブグループモニターシステムであれば操油ジョブの実行の有無に関係なくバルブの開閉状態の監視が可能である。
また、本発明のように監視対象となるバルブをグループ化して管理すれば、システムに負荷が掛かりにくいため、システム障害の生ずる心配が少ないため、安全にバルブの管理ができる。
さらに、バルブや配管を増減する工事をしても、バルブグループモニターシステムの登録内容の更新が簡単であり、システムの管理を良好に行うことができる。

また、本発明のバルブグループモニターシステムは、
前記バルブグループモニターシステムが、
前記所定の操油ジョブ毎の前記複数のバルブの開閉状態を記憶する手段を有することを特徴とする。
さらに、本発明のバルブグループモニターシステムは、
前記所定の操油ジョブにおいて、
予め前記記憶する手段で記憶された前記複数のバルブの開閉状態とは異なる異常開閉がなされた場合には、特定の運転員に異常を通知する、または指定されたバルブを自動で開閉する手段を有することを特徴とする。
このように構成することによって、万が一バルブ開閉作業において異常が発生した場合は、異常を直ぐに運転員に通知でき、また異常を検知した場合は、自動的に異常を解消する機能を有するため、被害を最小限に抑えることができる。
また、本発明のバルブグループモニターシステムは、
前記監視する手段において、監視されるグループが、
全てのグループである、または選択されたグループのみであることを特徴とする。
さらに、本発明のバルブグループモニターシステムは、
前記バルブの開閉が、前記グループ単位で行われることを特徴とする。

また、本発明のバルブグループモニターシステムは、
前記監視する手段において、
前記バルブの監視が、所定時間毎に行われることを特徴とする。
このように構成することによって、短い間隔で起動させることができるため、間隔を狭めればより早く異常を認知することができ、バルブ開閉時の誤操作を常に防ぐことが可能である。

また、本発明のバルブグループモニターシステムは、
前記バルブが、
少なくとも、手動バルブ、自動バルブ、流量コントロールバルブのうちいずれかであることを特徴とする。
このようなバルブであれば、バルブグループモニターシステムにおいて、バルブの開閉状態を確実に監視することができる。

また、本発明のバルブグループモニターシステムは、
前記配管網が、製油所のオフサイトにあることを特徴とする。
このように、特に製油所のオフサイトにこのバルブグループモニターシステムを適用すれば、オフサイトの運転をより安全でしかも確実に行うことができる。

本発明のように、監視対象となるバルブをグループ化して管理すれば、操油ジョブに登録していないバルブについてもバルブの開閉状態の監視が可能となる。
また、操油ジョブに登録されているバルブであっても、操油ジョブが実行されなければ監視対象とならないが、本発明のバルブグループモニターシステムならば操油ジョブの実
行の有無に関係なくバルブの開閉状態の監視が可能となる。
さらに、本発明のように監視対象となるバルブをグループ化して管理すれば、システムに負荷が掛かりにくいため、システム障害の生ずる心配が少ないため、安全にバルブの管理ができる。
また、バルブや配管を増減する工事をしても、バルブグループモニターシステムの登録内容の更新が簡単であり、システムの管理を良好に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、装置からタンクへ油を移送する際、操油ジョブを起動した場合の配管イメージ図、図２は装置から別のタンクへ油を移送する際、別の操油ジョブを起動した場合の配管イメージ図、図３は、バルブグループモニターシステムの概略を説明するシステム概略図、図４は、本発明のバルブグループモニターシステムにおいて、バルブ状態監視ソフトにて監視対象となるグループのバルブの判定を行った状態を説明する表示画面図、図５は、本発明のバルブグループモニターシステムにおいて、異常状態を運転員へ報知した画面について説明する表示画面図である。

＜本発明の第１の形態＞
（操油ジョブに登録されていないバルブをグループ化して監視する事例）
図１に示した配管イメージ図は、配管網全体の中で、監視の必要なバルブを有する所定のエリアをグループ化したものであって、このエリアのグループについて説明するためのものである。
なお、配管網全体では、このようなグループが複数存在しており、エリア毎のグループのバルブ開閉状態をそれぞれに監視するようになっている。
図１は、装置ＡからＬＮ（ライトナフサ）やＨＮ（ヘビーナフサ）を、所望のタンクへ移送する際の従来の操油ジョブを示している。
例えば、装置ＡのＬＮをＮｏ３タンクに移送する作業をジョブ１、ＨＮをＮｏ５タンクに移送する作業をジョブ２として実行すると、その装置ＡのＬＮとＮｏ３タンク、ＨＮとＮｏ５タンクとをつなぐ配管上のバルブはすべて各ジョブの管理下に入り、流体の流動を遮断するバルブは閉となる。
このシステムにおいては、ジョブ１の監視対象となるバルブはＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ１４となり、ジョブ２の監視対象となるバルブはＶ３、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１６となる。なお、図中においてＶ１〜Ｖ１１は手動バルブ、Ｖ１２〜Ｖ１６は自動バルブである。
ジョブ１を実行すると、Ｖ２、Ｖ１４は開となり、Ｖ１とＶ３は閉となる。同様に、ジョブ２を実行すると、Ｖ４、Ｖ９、Ｖ１６が開となり、その他のＶ３、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ１０、Ｖ１１は閉となる。

この状態において、ジョブ１、２とも関連しないバルブがＶ５、Ｖ６、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１５である。図１に示したように本発明のバルブグループモニターシステムは、点線で示したこれら操油ジョブの対象とならないバルブの作動状況をグループ単位で常に把握している。

これにより、万が一、Ｖ５，Ｖ６，Ｖ１２，Ｖ１３のいずれかを作業員が誤って開けた場合、異なった油が配管内で混じり合う可能性があるが、本発明のシステムによってこれが異常状態であると判別し、運転員に報知することで異常状態を早急に復旧させることができる。
なお、操油ジョブにより油を移動する場合は管理できるが、油の移動のないバルブ全てまでを操油ジョブで管理することはシステムに非常に負荷がかかるものとなり、また、その構築、変更も非常に複雑となる。
しかしながら、本システムはグループ単位でバルブを管理するため、システムの構築も変更も容易である。

＜本発明の第２の形態＞
（操油ジョブに登録されているものの操油ジョブが停止している場合のバルブをグループ化して監視する事例）
図２に示した配管イメージ図は、図１で示したジョブ１とジョブ２を停止し、新たにジョブ３を起動した場合の状態を示している。
例えば、図１で示したジョブ１とジョブ２を停止することにより、図２に示したように監視下に有った全てのバルブは閉となる。これは、操油ジョブが終了した際にはバルブを全て閉としておくことで、油が混じり合うことを防止するための処置である。
その後、装置ＡのＨＮをＮｏ２タンクに移送する新たな作業をジョブ３として実行すると、装置ＡのＨＮとＮｏ２タンクに移送する配管上にあるＶ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１３が管理下に入り、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ１３は開となり、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ９は閉となる。

この時、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１６は全て締め切られた状態となり、配管内部に油が残留している状態では、外気温の影響で内部の流体が蒸発し、体積が膨張した場合にバルブを損傷させる可能性がある。そこで、本発明では、いずれかのバルブ（本事例ではＶ１６）を開けて、締め切られた配管内の流体の膨張を防止するよう、適正な状態へのバルブ操作が行われないならばそれを異常として通知するものである。
さらに、本発明では予めＶ１６に自動で開とする指定をしておくことで、条件が成立した場合、自動的にＶ１６を開け、異常を解消させることも可能である。
本発明のシステムは、このように操油ジョブ上に登録されているバルブであっても、操油ジョブが起動していない状態においてもバルブ群をグループ単位で管理し、開閉状態を管理するシステムである。

監視対象となる箇所が、異常状態であるか正常状態であるかの判断は、後述するように、予め監視対象箇所のバルブの開閉についての異常状態と正常状態のデータを、バルブグループモニターシステム中の例えば記憶装置内に準備しておき、監視対象となっているバルブの、現在の開閉状態の信号を得て、これらを、コンピュータで比較することで異常状態であるか、正常状態であるかの判定が可能となっている。

しかもオフサイト上には数千ものバルブが配設されているが、このうちで監視の必要な箇所のバルブのみをエリア毎にグループ単位で監視するようにしているため、システムに負荷が掛かりにくい。

このように本発明のバルブグループモニターシステムでは、例えば製油所のオフサイトの配管網において、監視を必要とする箇所毎に、その箇所のバルブが正常状態であるか異常状態であるかを、所定時間ごとに監視することで、バルブ開閉作業における誤操作を確実に防止することができる。

次に上記した本発明のバルブグループモニターシステムの詳細について、図３を用いて説明する。
図３に示したように、本発明のバルブグループモニターシステムは、例えば予めハードディスク、フラッシュメモリなどの記憶装置１８内に、監視対象バルブのバルブグループの情報をエリア毎に登録しておく。

各バルブグループでは、例えば「バルブの監視が必要であるか否か」、「監視の条件」、「監視状態パターン」、「監視対象バルブであるか否か」、「自動開指定バルブであるか否か」などの項目がチェックされ、記憶装置内へその情報が登録されるようになっている。

登録に際して上記項目の１つである「監視の条件」を例に挙げると、バルブが閉じた状態を監視する場合には０、バルブが開いた状態を監視する場合には１などと、項目ごとに数値を割り振っておき、この数値を項目毎に入力するようにすれば、入力作業を簡単に行うことができる。

また、管理対象となるバルブグループ毎に、どのバルブが開いていたら異常状態であるか、正常状態であるかといった情報についても、予め記憶装置内１８に登録がなされている。

次いで図３に示したように、ＳＴＥＰ１でグループ毎の情報を記憶装置１８に登録した後、コンピュータにインストールされたバルブ状態監視ソフト２０を起動すると、まず記憶装置１８内のバルブの監視状況と、これから行うバルブの監視条件とが、バルブグループ毎に一致するかどうかが確認される（ＳＴＥＰ２）。

この監視条件が一致すると、今度は監視対象バルブの各バルブグループについて、バルブの開閉状態の信号を得る（ＳＴＥＰ３）。
そして、予め記憶装置１８内に登録された正常状態におけるバルブのグループ毎の情報と、現在のバルブの開閉状態についての情報とを対比することで、管理対象となるグループのバルブが異常状態であるか正常状態であるかを判定する。
また本発明では、正常状態の判定だけでなく、後述するＳＴＥＰ４で異常を検知した場合、自動的に異常を解消する機能も有している。予め予測される異常に対してはバルブの開閉命令を与えておくことで、万が一異常が発生した場合、安全な方向に対処できるようバルブを開閉させることが可能となる。

判定結果については、例えば図４に示したように表示され、管理対象グループ毎に対象となるグループが正常状態であれば「ＯＫ」、異常状態であれば「ＮＧ」と表示されるようになっている。なお、異常状態の管理対象グループは、先頭（図４では一番上の「ＧｒＮｏ００１」）に表示されるようになっており、これによって異常状態の見落としが無いようにしている。

なお、このような判定は、所定間隔毎に行われ、例えば１分毎、５分毎、１０分毎などの間隔で行うことが好ましい。監視時期の間隔をさらに狭めれば、常時監視も可能である。

そして、万が一、対象となるバルブのバルブグループが異常状態と判定された場合には、異常が発生している旨のメッセージを運転員に知らせるようになっている（ＳＴＥＰ４）。このような運転員への報知手段としては、例えば運転員専用の表示装置上に表示されるようにすることが好ましい。

このような表示装置において、異常状態の表示内容は、例えば図５に示したように表示される。そして、表示装置上での異常状態の表示と同時に、ランプ点灯によって異常を知らせるようにすることが好ましい。なお、このランプが、バルブの異常状態の全てが解消されるまで点灯が続くようにしてあれば、あるバルブにおいて異常状態が発生した場合に、異常状態を複数の運転員に知らせることができ、迅速に復旧作業が行える。

報知手段としては、例えば携帯電話端末に異常状態である旨の情報を送信するようにすることも可能である。このようにすれば、運転員が現場から離れた場合でも、迅速に異常状態である旨をその運転員へ報知することができ、復旧作業を迅速に行うことが可能であ
る。

そして、運転員によって、バルブの開閉が行われ、異常状態から正常状態へと復旧がなされた場合には、その旨が、表示装置上の画面に表示されるようになっている（ＳＴＥＰ５）。

なお、本バルブグループモニターシステムでは、監視対象とするバルブは、バルブの開閉を手作業で行う手動バルブであっても、コンピュータによってバルブ開閉の遠隔操作が可能な自動バルブであっても良い。さらに、流量調整が可能な流量コントロールバルブであっても良く、この流量コントロールバルブは、自動で流量調整が可能な自動流量調整バルブであっても、手動で流量調整が可能な手動流量調整バルブであっても良いものである。

さらに、予め油の移送を開始する前に、監視対象となるバルブの状態が異常状態であれば、油の移送そのものが開始できないようにシステムを構成することも可能である。
以上、本発明のバルブグループモニターシステムの好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではない。例えば本発明の説明では製油所のオフサイトに設置された配管網を対象としたが、例えば製油所のオンサイト、製鉄所であってもよく、要はバルブによる配管網を用いた設備や工場であれば、如何なる場所でも適用可能なものであって、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能なものである。

図１は、従来の操油ジョブシステムによる装置からタンクの概略を説明するシステム概略図であって、操油ジョブシステムでは監視できない事例を説明した概略図である。 図２は、操油ジョブを切替えた際、発生するバルブの状態を示し、操油ジョブシステム上には登録されていても、操油ジョブが起動していない状態ではバルブが締め切られた状態になることを説明する概略図である。 図３は、バルブグループモニターシステムの概略を説明するシステム概略図である。 図４は、本発明のバルブグループモニターシステムにおいて、バルブ状態監視ソフトにて監視対象となるグループのバルブの判定を行った状態を説明する表示画面図である。 図５は、本発明のバルブグループモニターシステムにおいて、異常状態を運転員へ報知した画面について説明する表示画面図である。 図６は、従来の運転管理システムについて説明する説明図であって、オフサイトの貯蔵タンク群周りの配管網を示したフローシートである。 図７は、従来に運転管理システムについて説明する説明図であって、オフサイトのポンプ群周りの配管網を示したフローシートである。 図８は、従来の操油ジョブシステムによるバルブの監視状態を説明する配管イメージ図である。

符号の説明

Ｖ１〜Ｖ１６ バルブ
１８ 記憶装置
２０ バルブ状態監視ソフト
Ｔ８０７〜Ｔ８１２ 貯蔵タンク
Ｔ８１９，Ｔ８２０ 貯蔵タンク
Ｐ７２６〜Ｐ７３４ ポンプ
１００ 操油ジョブシステム
１０２，１０４，１０６ 配管
Ｓ１，Ｓ２ 装置
Ｔ１，Ｔ２ タンク

Claims (8)

1. 少なくとも複数の配管ラインと、前記配管ラインの途中に設けられた複数のバルブと、より構成される配管網のバルブグループモニターシステムであって、
   前記バルブグループモニターシステムが、
   所定の操油ジョブ毎に、前記複数のバルブを、前記所定の操油ジョブに関係するバルブのグループと、前記所定の操油ジョブに関係しないバルブのグループと、に分ける手段と、
   前記分ける手段によって分けられたグループ単位で、前記所定の操油ジョブ毎に前記バルブの開閉状態を監視する手段と、
   を少なくとも有することを特徴とするバルブグループモニターシステム。
2. 前記バルブグループモニターシステムが、
   前記所定の操油ジョブ毎の前記複数のバルブの開閉状態を記憶する手段を有することを特徴とする請求項１に記載のバルブグループモニターシステム。
3. 前記所定の操油ジョブにおいて、
   予め前記記憶する手段で記憶された前記複数のバルブの開閉状態とは異なる異常開閉がなされた場合には、特定の運転員に異常を通知する、または指定されたバルブを自動で開閉する手段を有することを特徴とする請求項２に記載のバルブグループモニターシステム。
4. 前記監視する手段において、監視されるグループが、
   全てのグループである、または選択されたグループのみであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバルブグループモニターシステム。
5. 前記バルブの開閉が、前記グループ単位で行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバルブグループモニターシステム。
6. 前記監視する手段において、
   前記バルブの監視が、所定時間毎に行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバルブグループモニターシステム。
7. 前記バルブが、
   少なくとも、手動バルブ、自動バルブ、流量コントロールバルブのうちいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のバルブグループモニターシステム。
8. 前記配管網が、製油所のオフサイトにあることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のバルブグループモニターシステム。

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