JP5405524B2 - Lngポンプ制御システム - Google Patents

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この発明は、LNGタンクに貯蔵されているLNGをポンプによってLNGタンク外に吐出させるLNGポンプ制御システムに関し、とくにポンプの運転開始直後の流量制御を正確に行うことが可能なLNGポンプ制御システムに関する。
例えば火力発電所においては、燃料のLNG(Liquefied Natural Gas)をLNGタンクに貯蔵し、必要量をポンプによってタンク外に払い出し(吐出)している。ポンプは、消費先の使用量の増減や、LNGタンク内のLNGの液位(液面レベル)の低下によって、運転台数を増減させたり、切り替えたりする必要がある。このようにLNGポンプの運転台数の増加や切り替えを行った運転開始直後は、LNGの気化の影響によって外部に吐出されるLNGの流量を正確に制御することができないため、従来では、図6に示すように、ポンプの運転開始から所定時間(T1秒)経過後から運転台数として認識することで、流量の管理を行っていた。
従来から、複数の貯槽から並列運転でLNGを払い出す貯槽繰り制御方法及びそのシステムに関する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この技術は、貯槽に複数台のポンプと流量計と液位検出計とが備えられており、複数の貯槽の中で液位の高い順にポンプの運転台数と起動順位を優先させて運転するようにしている。
特開2007−078002号公報
しかし、図6に示すように、所定時間経過後から運転台数として管理する場合であっても、ポンプ内でLNGが気化してしまった場合は、正確な流量制御をすることができず、払出量(吐出量)が変動してしまうおそれがある。また、ポンプ内でLNGが気化するのを防止するために、ポンプを定期的に循環運転する方法があるが、周囲の環境や必要な時にすぐに循環運転できない可能性があり、問題が残る。
特許文献1に記載された技術は、複数の貯槽から並列運転でLNGを払出す場合に、全体で効率の良い運転ができるものであるが、ポンプの運転開始直後の流量制御を正確に行うことは難しい。
そこで、この発明は、ポンプの運転開始直後の流量制御を正確に行うことが可能なLNGポンプ制御システムを提供することを目的としている。
前記の課題を解決するために、請求項1の発明は、LNGタンクからLNGを複数台のLNGポンプによって払い出しするLNGポンプ制御システムであって、LNGタンクの液位を測定する液位測定手段と、各LNGポンプに配設され、前記LNGの吐出圧力を測定する圧力測定手段と、各LNGポンプに配設され、前記LNGの吸込温度を測定する温度測定手段と、前記複数台のLNGポンプの中で増設したり、切り替えたりして新しく導入された前記LNGポンプが運転を開始した際に、前記液位測定手段で測定した液位と、前記圧力測定手段で測定した吐出圧力と、前記温度測定手段で測定した吸込温度と、当該LNGポンプの他の前記LNGポンプが運転中か否かにもとづいて、前記LNGタンクから吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ内の圧力が所定値以上であるか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とするLNGポンプ制御システムである。
この発明によれば、複数台のLNGポンプの中で増設したり、切り替えたりして新しく導入されたLNGポンプが運転を開始した際に、液位測定手段で測定した液位と、圧力測定手段で測定した吐出圧力と、温度測定手段で測定した吸込温度と、当該LNGポンプの他のLNGポンプが運転中か否かにもとづいて、LNGタンクから吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ内の圧力が所定値以上であるか否かを判定する。
請求項2の発明は、請求項1に記載のLNGポンプ制御システムにおいて、前記判定手段によって、前記LNGタンクから吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ内の圧力が所定値以上であると判定された場合に、前記LNGポンプに配設された前記LNGを吐出する吐出弁を開操作する制御手段と、を備えることを特徴とする。
請求項3の発明は、LNGタンクからLNGを複数台のLNGポンプによって払い出しするLNGポンプ制御方法であって、LNGタンクの液位を測定し、各LNGポンプにおいて前記LNGの吐出圧力を測定し、各LNGポンプにおいて前記LNGの吸込温度を測定し、前記複数台のLNGポンプの中で増設したり、切り替えたりして新しく導入された前記LNGポンプが運転を開始した際に、測定した液位と、測定した吐出圧力と、測定した吸込温度と、当該LNGポンプの他の前記LNGポンプが運転中か否かにもとづいて、前記LNGタンクから吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ内の圧力が所定値以上であるか否かを判定する、ことを特徴とするLNGポンプ制御方法である。
請求項1または請求項3に記載の発明によれば、複数台のLNGポンプの中で増設したり、切り替えたりして新しく導入されたLNGポンプが運転を開始した際に、液位測定手段で測定した液位と、圧力測定手段で測定した吐出圧力と、温度測定手段で測定した吸込温度と、当該LNGポンプの他のLNGポンプが運転中か否かにもとづいて、LNGタンクから吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ内の圧力が所定値以上であるか否かを判定することができる。つまり、LNGタンクに新しく導入したLNGポンプの運転開始直後であっても、LNGポンプの運転者の熟練度によらず、吐出したLNGが気化せず、かつ、LNGポンプ内の圧力が所定値以上となるように、LNGポンプの流量を適切・安定に制御することができる。このため、LNGポンプの増設や、切替などによる流量変動を防止することができるため、LNGの吐出量を正確に制御することにより、LNGポンプ制御の信頼性を向上し、LNG供給の信頼性を向上することができる。
また、LNGの吸込温度にもとづいて制御することによって、LNGポンプ内において、LNGが気化してしまった場合であっても、液化の有無を判断して高精度な制御を行うことができる。
さらにまた、LNGタンクの液位にもとづいて制御することによって、液位が低い場合であっても高精度な制御を行うことができる。
請求項2に記載の発明によれば、LNGタンクから吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ内の圧力が所定値以上であると判定された場合には、吐出弁を開操作するので、吐出弁を開けるまでにタイムラグが生じないため、LNGポンプの循環運転をより短縮することができる。
この発明の実施の形態に係るLNGポンプ制御システムの概略構成ブロック図である。 複数のLNGタンクで構成されるLNG供給ラインを示す概略構成図である。 図1のLNGタンクを示す概略構成図である。 図1のLNGポンプ制御システムの判定タスクによる処理を示すフローチャートである。 図4の判定タスクの判定条件を示すチャート図である。 従来のLNGポンプの制御における判定条件を示すチャート図である。
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
図1ないし図5は、この発明の実施の形態を示している。LNGポンプ制御システム1は、LNGタンクからLNGポンプを介したLNGの払い出しを制御するシステムであり、図1に示すように、主として、複数のLNGポンプ110・・・と、液位測定手段としての液位計11と、判定手段としての判定タスク12と、記憶部13およびこれらの制御を行う制御部14とを備えている。このLNGポンプ制御システム1はLNGポンプ監視制御サーバ(図示略)に備えられている。
ここで、LNG供給ラインは、図2に示すように、複数のLNGタンク100〜700によって構成され、各LNGタンク100〜700は、LNGポンプ制御システム1を備えている。LNGは、輸送用のLNG船(図示略)から、パイプラインQ、Q100〜Q700を介して、各LNGタンク100〜700に搬送され、貯蔵される。また、各LNGタンク100〜700には、LNGを吐出する複数のLNGポンプが備えられている。そして、各LNGタンク100〜700に貯蔵されたLNGは、LNGポンプ、パイプラインP100〜P700、Pを介して供給先の火力発電所などに払い出しされる。この実施の形態では、図3に示すように、LNGタンク100に3台のLNGポンプ110、120、130が配設されている場合を一例とし、LNGポンプ110が運転停止中で、LNGポンプ120、130が運転中であり、運転台数を増加させるためにLNGポンプ110を運転開始して新しく導入するものとする。以下の説明は、主としてLNGポンプ110について説明し、LNGポンプ120、130は、LNGポンプ110と同等に構成されている。
LNGポンプ110には、図1、図3に示すように、主として、圧力測定手段としての圧力計111と、温度測定手段としての温度計112と、吐出弁113とを有している。ここで、LNGポンプの定格の吐出量(定格流量)は、複数台が同一であっても、それぞれ異なっていてもよい。そして、運転されているLNGポンプの定格流量の合計が、LNGタンク100から吐出するLNGの流量となる。つまり、LNGタンク100から吐出するLNGの流量を増減させるためには、各LNGポンプの定格流量にもとづいて運転台数を増減させたり、運転するLNGポンプを切り替えたりすることで調節すればよい。
圧力計111は、LNGポンプ110内に配設され、LNGポンプ110におけるLNGの出口側(吐出側)の圧力、すなわち、LNGの吐出圧力を測定して後述する制御部14に伝送するものである。
温度計112は、LNGポンプ110内に配設され、LNGポンプ110におけるLNGの温度、すなわち、LNGの吸込温度を測定して後述する制御部14に伝送するものである。
LNGを吐出するための吐出弁113は、三方弁で構成され、LNGポンプ側から流入するLNGを、パイプラインP100、P側に吐出、または、LNGタンク100に吐出(循環)するようになっている。吐出弁113は、LNGポンプ110が運転開始すると、LNGタンク100との間で流路を形成するように開放されて、LNGポンプ110が循環運転を開始する。また、吐出弁113をパイプラインP100側に開放すると、常に一定の流量(定格流量)のLNGをパイプラインP100に吐出するようになっている。この吐出弁113は、後述の判定タスク12で流量制御が開始可能であると判定した場合に、パイプラインP100、P側に吐出する流路を形成するように制御される。また、吐出弁113は、LNGポンプ110の循環運転時は、LNGタンク100に吐出する流路を形成するように制御される。この吐出弁113は、後述する制御部14からの制御信号によって、流路の切り替えが行われるようになっている。
液位計11は、LNGタンク100内に配設され、LNGタンク100に貯蔵されているLNGの液位、すなわち、LNGタンク100の液位を測定して制御部14に伝送するものである。
判定タスク12は、液位計11で測定した液位と、圧力計111で測定した吐出圧力と、温度計112で測定した吸込温度とにもとづいて、LNGタンク100から吐出したLNGが気化しないで、新しく導入したLNGポンプ110内の圧力が所定値以上であるか否かを判定する機能を有するプログラム、タスクである。この判定タスク12は、増設したり、切り替えたりして新しく導入されたLNGポンプ110が運転開始すると、制御部14によって起動される。
記憶部13は、制御部14に伝送された液位計11で測定した液位と、圧力計111で測定した吐出圧力と、温度計112で測定した吸込温度とを記憶したり、判定タスク12を記憶したりしている。
制御部14は、CPU(Central Processing Unit)などで構成され、判定タスク12を起動したり、LNGポンプ110の吐出弁113に対して、流路の切り替える制御信号を送信可能となっている。
次に、このような構成のLNGポンプ制御システム1におけるLNGポンプ制御方法および作用について説明する。ここでは、LNGの供給先である火力発電所において、発電量を増加するために、LNGの供給量を増加させるものとする。当該火力発電所に払い出し可能なLNGは、図2に示すLNGタンク100〜700の7つのタンクに貯蔵されている。この実施の形態では、LNGタンク100からLNGを払い出しすることとし、LNGポンプ120、130が運転中であるものとする。
まず、LNGタンク100の払い出し量を増加させるために、LNGポンプ110の運転を開始してLNGポンプの運転台数を2台から3台に増やす。そして、LNGポンプ110が循環運転を開始するとともに、制御部14によって判定タスク12が起動される。このとき、LNGタンク100に設置された液位計11によって測定されたLNGの液位と、LNGポンプ110に設置された圧力計111によって測定された吐出圧力と、温度計112によって測定された吸込温度とが、制御部14に随時伝送される。
そして、判定タスク12は、図4に示すように、ステップS1において、LNGポンプ110の流量制御が開始可能か否かを判定する。
ここで、流量制御が開始可能か否かは、次の(A)、(B)、(D)のいずれかを満たす場合に流量制御が開始可能である(「YES」)と判定する。
(A)に該当する場合は、当該LNGタンク100の他のLNGポンプ120、130が運転中で(A−1)、かつ、LNGポンプ110の起動(運転開始)からT1秒が経過している(A−2)、場合である。この場合は、他のLNGポンプ120、130が運転中であり、LNGは他のLNGポンプ120、130によって循環されて気化しないため、LNGポンプ110の吸込温度や、LNGタンク100の液位(タンクレベル)にもとづいて流量制御が開始可能か否かを判定する必要がない。また、(A−1)では、他のLNGポンプが複数備えられている場合は、いずれか1台が運転されていればよく、ここでは他のLNGポンプ120、130のいずれか一方が運転されていればよい。さらにまた、T1秒は、数10秒程度、例えば20秒に設定されている。
(B)に該当する場合は、当該LNGタンク100の他のLNGポンプ120、130が停止中で(B−1)、LNGポンプ110の起動からT1秒が経過し(B−2)、LNGポンプ110の温度計112で測定した吸込温度が所定値以下ではなく、すなわち、所定値より高く(B−3)、LNGタンク100の液位計11で測定した液位が所定値以上である(B−4)、場合である。この場合は、LNGは他のLNGポンプ120、130によって循環されていないため、LNGポンプ110の吸込温度や、LNGタンク100の液位にもとづいて流量制御が開始可能か否かを判定する。ここでは、LNGポンプ110の吸込温度が所定値より高いため、循環させて温度が下がるのを待つ必要がある。
(D)に該当する場合は、LNGポンプ110の起動からT2秒が経過し(C−1)、LNGポンプ110の圧力計111で測定した吐出圧力が正常、すなわち、所定値の範囲内である(C−2)、場合((C)に該当する場合)であって、さらに、当該LNGタンク100の他のLNGポンプ120、130が停止中で(D−1)、LNGタンク100の液位計11で測定した液位が所定値以上ではなく、すなわち、所定値より低く(D−2)、LNGポンプ110の温度計112で測定した吸込温度が所定値以下で(D−3)、LNGポンプ110の起動からさらにT3秒が経過している(D−4)、場合である。この場合は、(B)の場合と同様に、LNGは他のLNGポンプ120、130によって循環されていないため、LNGポンプ110の吸込温度や、LNGタンク100の液位にもとづいて流量制御が開始可能か否かを判定する。ここでは、LNGタンクの液位が所定値より低く、さらに、吐出圧力が変動している(正常ではない)ため、圧力が安定するのを待つ必要がある。また、T2秒は、数分程度、例えば1分に設定され、T3秒は、数10秒程度、例えば30秒に設定されている。
このように(A)、(B)、(D)のいずれかを満たす場合に、LNGポンプ110の流量制御が開始可能であると判定する。
そして、ステップS1でLNGポンプ110の流量制御が開始可能であると判定した場合(「YES」の場合)は、ステップS2に進んで、LNGポンプ110の吐出弁113に対してパイプラインP100側の流路を形成するように制御信号を送信して、このタスクの処理を終了する。これにより、LNGポンプ110の吐出弁113が操作され、LNGを正確に流量制御して吐出することができる。
また、ステップS1でLNGポンプ110の流量制御が開始不可であると判定した場合(「NO」の場合)は、ステップS3に進んで、当該LNGポンプ110の循環運転を継続する。
このようにして、LNGポンプ110を新しく導入した場合には、LNGタンクから吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ内の圧力が所定値以上である場合に、当該LNGポンプ110の吐出弁113がP100側に開放されて、流量制御が開始される。つまり、LNGタンク100に新しく導入したLNGポンプ110の運転開始直後であっても、流量制御を正確に行うことが可能である。つまり、LNGポンプ110の吐出弁113がP100側に開放された直後から正確な流量制御を行うことができるため、LNGタンク100から吐出するLNGの流量を正確に制御することができる。また、LNGポンプ120またはLNGポンプ130が新しく導入された場合であっても、同様に判定タスク12が起動されて、LNGポンプ120またはLNGポンプ130の流量制御を適切に行うことができる。
以上のように、このLNGポンプ制御システム1によれば、複数台のLNGポンプ110〜130の中で増設したり、切り替えたりして新しく導入されたLNGポンプ110〜130が運転を開始した際に、液位計11で測定した液位と、圧力計111で測定した吐出圧力と、温度計112で測定した吸込温度と、当該LNGポンプ110の他のLNGポンプ120、130が運転中か否かにもとづいて、LNGタンク100から吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ110内の圧力が所定値以上であるか否かを判定することができる。つまり、LNGタンク100に新しく導入したLNGポンプ110の運転開始直後であっても、LNGポンプ110〜130の運転者の熟練度によらず、LNGポンプ110〜130の流量を安定して制御することができる。このため、LNGポンプ110〜130の増設や、切替などによる流量変動を防止することができるので、LNGポンプ110〜130の制御の信頼性が向上し、LNG供給の信頼性を向上することができる。
また、LNGの吸込温度にもとづいて制御することによって、LNGポンプ110〜130内において、LNGが気化してしまった場合であっても、液化の有無を判断して高精度な制御を行うことができる。
また、LNGタンク100の液位にもとづいて制御することによって、液位が低い場合であっても高精度な制御を行うことができる。
さらにまた、LNGタンク100から吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ110内の圧力が所定値以上であると判定された場合には、吐出弁113がP100側の流路を形成するように操作されるので、吐出弁113を操作するまでにタイムラグが生じないため、LNGポンプ110〜130の循環運転をより短縮することができる。
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、LNGタンク110に、3台のLNGポンプ110、120、130が備えられているものとしたが、LNGポンプの台数はこれに限定されるものではないことはもちろんである。また、上記の実施の形態では、LNGポンプの運転台数を2台から3台に増やす場合について説明したが、運転台数を変えずにLNGポンプを切り替える場合であっても同様に適切な流量制御を行うことができる。
1 LNGポンプ制御システム
11 液位計(液位測定手段)
12 判定タスク(判定手段)
14 制御部
100 LNGタンク
110、120、130 LNGポンプ
111 圧力計(圧力測定手段)
112 温度計(温度測定手段)
113 吐出弁

Claims (3)

  1. LNGタンクからLNGを複数台のLNGポンプによって払い出しするLNGポンプ制御システムであって、
    LNGタンクの液位を測定する液位測定手段と、
    各LNGポンプに配設され、前記LNGの吐出圧力を測定する圧力測定手段と、
    各LNGポンプに配設され、前記LNGの吸込温度を測定する温度測定手段と、
    前記複数台のLNGポンプの中で増設したり、切り替えたりして新しく導入された前記LNGポンプが運転を開始した際に、前記液位測定手段で測定した液位と、前記圧力測定手段で測定した吐出圧力と、前記温度測定手段で測定した吸込温度と、当該LNGポンプの他の前記LNGポンプが運転中か否かにもとづいて、前記LNGタンクから吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ内の圧力が所定値以上であるか否かを判定する判定手段と、
    を備えることを特徴とするLNGポンプ制御システム。
  2. 前記判定手段によって、前記LNGタンクから吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ内の圧力が所定値以上であると判定された場合に、前記LNGポンプに配設された前記LNGを吐出する吐出弁を開操作する制御手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載のLNGポンプ制御システム。
  3. LNGタンクからLNGを複数台のLNGポンプによって払い出しするLNGポンプ制御方法であって、
    LNGタンクの液位を測定し、
    各LNGポンプにおいて前記LNGの吐出圧力を測定し、
    各LNGポンプにおいて前記LNGの吸込温度を測定し、
    前記複数台のLNGポンプの中で増設したり、切り替えたりして新しく導入された前記LNGポンプが運転を開始した際に、測定した液位と、測定した吐出圧力と、測定した吸込温度と、当該LNGポンプの他の前記LNGポンプが運転中か否かにもとづいて、前記LNGタンクから吐出したLNGが気化しないで、当該LNGポンプ内の圧力が所定値以上であるか否かを判定する、
    ことを特徴とするLNGポンプ制御方法。
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