JP6409451B2 - 送液設備及び送液方法 - Google Patents

Description

本発明は、送液設備及び送液方法に関するものである。

ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）基地では、複数の貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧを気化器で気化させてから発電所等に送り出している。このようなＬＮＧ基地には、特許文献１に示すように、各貯蔵タンクから汲み上げられたＬＮＧを圧送する昇圧ポンプが設けられており、昇圧ポンプによって圧送されるＬＮＧを気化器で気化させている。このように気化器でＬＮＧが気化されることで生成された天然ガスは、母管を通じて発電所等に供給される。

特開平３−１９４３００号公報

このようなＬＮＧ基地では、常に安定的に天然ガスを送り出す必要がある。このため、電源系統に何らかの異常があった場合であっても、確実に天然ガスを送り出すことができるように設計されている。具体的には、複数の電源母線を設置すると共に、各電源母線に対して複数の昇圧ポンプを設置し、いずれかの電源母線に異常が発生した場合であっても、他の電源母線に接続された昇圧ポンプが運転できるように設計されている。このように、電源母線を複数設置することによって、全ての昇圧ポンプが停止することを防止し、天然ガスの供給が停止することを防止することができる。

ところが、いずれかの電源母線に異常が発生した場合には、その電源母線に接続された昇圧ポンプは停止する。一般的には、発電所等の需要先が要求する必要流量を確保するためには、多数の昇圧ポンプを同時に運転する必要があることから、電源母線の異常により運転中の昇圧ポンプが停止した場合には、送ガス量が不足することになる。このため、この不足分を補うため、異常を生じていない電源母線に接続された停止中の昇圧ポンプを追起動する必要がある。

しかしながら、停止中の昇圧ポンプを追起動させるためには、キャビテーション等を防止するために昇圧ポンプを通る循環流路でＬＮＧを循環させながら徐々に流量を増加させる必要があり、一定の時間を要する。近年は、ＬＮＧ基地に隣接して発電所等が設けられるような場合もあり、母管が短く、母管の容積が減少していることから、停止中の昇圧ポンプの起動完了するまでに母管内の天然ガスが急激に減少し、天然ガスの供給が不安定になる恐れがある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ＬＮＧ基地等での送液設備においていずれかの電源母線に異常が生じた場合であっても、極めて短時間で送ガス量を回復させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、電源母線と当該電源母線に接続された複数の送液ポンプとを有する電源系統グループを複数備え、異なる電源系統グループに属する上記送液ポンプを同時に運転させることにより送液を行う送液設備であって、上記送液ポンプを他の上記電源系統グループに属する上記電源母線と接続する非常送電線と、当該非常送電線の途中部位に設けられる開閉器と、上記送液ポンプが属する電源系統グループの非常時に、上記開閉器を制御して当該送液ポンプに他の上記電源系統グループに属する上記電源母線から通電する制御部とを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記非常送電線が、送液時に常に運転される送液ポンプと接続されているという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記制御部が、上記電源母線の電圧が異常値を示す場合に上記電源系統グループが非常状態であると判定するという構成を採用する。

第４の発明は、電源母線と当該電源母線に接続された複数の送液ポンプとを有する電源系統グループを複数備え、異なる電源系統グループに属する上記送液ポンプを同時に運転させることにより送液を行う送液方法であって、いずれかの上記電源系統グループの非常時に、当該電源系統グループに属する上記送液ポンプに対して他の上記電源系統グループに属する上記電源母線から通電するという構成を採用する。

本発明によれば、運転中の送液ポンプが接続された特定の電源母線に不具合が生じた場合に、開閉器を閉じることで、非常送電線を通じて他の電源母線から運転中であった送液ポンプに対して通電することができる。つまり、本発明によれば、特定の電源母線に不具合が生じた場合であっても、この特定の電源母線に接続された送液ポンプに対して、他の電源母線から通電を行うことで、特定の電源母線の復旧を待つことなく、送液ポンプを再起動することができる。さらに、運転中であった送液ポンプは、慣性力によって直ぐには停止しない。このため、完全に停止する前に当該送液ポンプに対して再び給電を行うことによって、停止中の送液ポンプを追起動する場合と比較して、素早く流量を回復することができる。したがって、本発明によれば、いずれかの電源母線に異常が生じた場合であっても、極めて短時間で送ガス量を回復させることが可能となる。

（ａ）が本発明の一実施形態の送液設備を採用するＬＮＧ基地１の概略構成を模式的に示すフロー図であり、（ｂ）が本発明の一実施形態の送液設備が有するセカンダリポンプの周辺を拡大した模式図である。 本発明の一実施形態の送液設備の電源系統図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る送液設備及び送液方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１（ａ）は、本実施形態の送液設備を採用するＬＮＧ基地１の概略構成を模式的に示すフロー図である。この図に示すように、ＬＮＧ基地１は、複数の貯蔵タンク２と、送液設備３と、気化器４と、母管５とを備えており、母管５を通じて発電所Ｐと接続されている。

貯蔵タンク２は、ＬＮＧを貯蔵するタンクであり、ＬＮＧ基地１に対して複数備えられている。図１に示すＬＮＧ基地１では８つの貯蔵タンクが設けられている。ただし、貯蔵タンク２の数はこれに限られるものではない。本実施形態の送液設備３は、上記貯蔵タンク２から気化器にＬＮＧを送液するものである。この本実施形態の送液設備３については、後に詳説する。気化器４は、送液設備３から供給されたＬＮＧを海水等と熱交換することによって気化させる設備である。このようなＬＮＧ基地１では、気化器４においてＬＮＧが気化されることによって生成された天然ガスを発電所Ｐ等の需要先に対して供給する。

続いて、本実施形態の送液設備３について説明する。本実施形態の送液設備３は、図１（ａ）に示すように、プライマリポンプ３ａと、セカンダリポンプ３ｂ（送液ポンプ）と、送液管３ｃとを備えている。また、本実施形態の送液設備３は、流量弁３ｄ、返流管３ｅと、ミニフロー弁３ｆと、流量計３ｇとを備えている（図１（ｂ）参照）。また、本実施形態の送液設備３は、セカンダリポンプ３ｂを含む第１電源系統グループ３０及び第２電源系統グループ４０と、制御部５０と、非常送電線３ｈと、予備遮断器３ｉ（開閉器）と、非常送電線３ｊと、予備遮断器３ｋ（開閉器）とを有している（図２参照）。これらの第１電源系統グループ３０、第２電源系統グループ４０、制御部５０、非常送電線３ｈ、予備遮断器３ｉ、非常送電線３ｊ及び予備遮断器３ｋについては、後に図２を用いて説明する。

プライマリポンプ３ａは、貯蔵タンク２からＬＮＧを汲み上げるためのポンプであり、各貯蔵タンク２の内部に設けられている。セカンダリポンプ３ｂは、プライマリポンプ３ａと接続されており、プライマリポンプ３ａによって汲み上げられたＬＮＧを気化器４に向けて圧送する。このようなセカンダリポンプ３ｂは、複数（本実施形態においては２つ）のプライマリポンプ３ａごとに設けられている。本実施形態においては４つ設けられている。ただし、セカンダリポンプ３ｂの数はこれに限られるものではない。送液管３ｃは、プライマリポンプ３ａとセカンダリポンプ３ｂとを接続し、またセカンダリポンプ３ｂと気化器４とを接続する配管であり、ＬＮＧを案内する。

図１（ｂ）は、セカンダリポンプ３ｂの周辺を拡大した模式図である。流量弁３ｄは、セカンダリポンプ３ｂの下流側において送液管３ｃに設けられた制御弁である。この流量弁３ｄは、気化器４へ向かうＬＮＧの流量を規定する。返流管３ｅは、上流端がセカンダリポンプ３ｂと流量弁３ｄとの間において送液管３ｃと接続され、下流端が貯蔵タンク２と接続されている。この返流管３ｅは、セカンダリポンプ３ｂから吐出されたＬＮＧの一部あるいは全部をセカンダリポンプ３ｂの上流側である貯蔵タンク２に返流させるための流路を形成する。

ミニフロー弁３ｆは、返流管３ｅの途中部位に設置される制御弁であり、返流管３ｅを流れるＬＮＧの流量を規定する。流量計３ｇは、セカンダリポンプ３ｂと返流管３ｅの上流端との間において送液管３ｃと接続されており、セカンダリポンプ３ｂから吐出されたＬＮＧの流量を測定し、その測定結果を出力する。

例えば、停止しているセカンダリポンプ３ｂを起動して、気化器４に対して所望の流量のＬＮＧを圧送するためには、まず流量弁３ｄを閉鎖あるいは微開の状態としてセカンダリポンプ３ｂを低速回転させる。このとき、ミニフロー弁３ｆをセカンダリポンプ３ｂの吐出量に応じて開放する。これによって、セカンダリポンプ３ｂから吐出されたＬＮＧのほぼ全部が返流管３ｅを通じてセカンダリポンプ３ｂの上流側に返流される。その後、キャビテーションが発生しない範囲でセカンダリポンプ３ｂの回転数を徐々に増加させていき、セカンダリポンプ３ｂの吐出量が必要最低流量を超えてから流量弁３ｄを徐々に開放すると共にミニフロー弁３ｆの徐々に閉鎖していく。これによって、最終的にミニフロー弁３ｆが閉鎖した状態でも、流量弁３ｄを通過するＬＮＧの流量が必要最低流量を超える。さらにセカンダリポンプ３ｂの回転数を上昇させることによって、気化器４に対して所望の流量のＬＮＧを圧送することができる。

このように、停止しているセカンダリポンプ３ｂを起動して、気化器４に対して所望の流量のＬＮＧを圧送するためには、返流管３ｅとミニフロー弁３ｆとを用いて徐々にセカンダリポンプ３ｂの回転数を上昇させる必要があり、一定の時間を要する。一般的には、このような時間として３０秒程度が必要となる。

図２は、本実施形態の送液設備３の電源系統図である。この図に示すように、第１電源系統グループ３０は、第１電源母線３１（電源母線）と、接続線３２と、遮断器３３と、電圧計３４と、上述のセカンダリポンプ３ｂとを有する。第１電源母線３１は、複数のセカンダリポンプ３ｂに対して電力を供給するための電源線であり、トランスを介して不図示の電源（例えば商用電源）と接続されている。接続線３２は、第１電源母線３１と、セカンダリポンプ３ｂとを接続しており、第１電源母線３１からセカンダリポンプ３ｂに通電を行う。本実施形態においては、図２に示すように、第１電源母線３１に対して２つのセカンダリポンプ３ｂが接続されるため、接続線３２は２つ設けられている。遮断器３３は、各接続線３２の途中部位に設置されている。これらの遮断器３３は、接続線３２の開閉を行う開閉器であり、閉鎖状態において接続線３２を通電可能とする。電圧計３４は、第１電源母線３１と接続されており、第１電源母線３１の電圧を測定し、その結果を出力する。

第２電源系統グループ４０は、第２電源母線４１（電源母線）と、接続線４２と、遮断器４３と、電圧計４４と、上述のセカンダリポンプ３ｂとを有する。第２電源母線４１は、複数のセカンダリポンプ３ｂに対して電力を供給するための電源線であり、トランスを介して不図示の電源（例えば商用電源）と接続されている。接続線４２は、第２電源母線４１と、セカンダリポンプ３ｂとを接続しており、第２電源母線４１からセカンダリポンプ３ｂに通電を行う。本実施形態においては、第２電源母線４１に対して２つのセカンダリポンプ３ｂが接続されるため、接続線４２は２つ設けられている。遮断器４３は、各接続線４２の途中部位に設置されている。これらの遮断器４３は、接続線４２の開閉を行う開閉器であり、閉鎖状態において接続線４２を通電可能とする。電圧計４４は、第２電源母線４１と接続されており、第２電源母線４１の電圧を測定し、その結果を出力する。

非常送電線３ｈは、第１電源系統グループ３０に属する第１電源母線３１と、第２電源系統グループ４０に属するセカンダリポンプ３ｂとを接続する電線である。つまり、非常送電線３ｈは、第２電源系統グループ４０に属するセカンダリポンプ３ｂを、他の電源系統グループである第１電源系統グループ３０に属する第１電源母線３１と接続する。予備遮断器３ｉは、非常送電線３ｈの途中部位に設置されている開閉器であり、閉鎖状態において非常送電線３ｈを通電可能とする。この予備遮断器３ｉは、手動による開閉が可能とされていると共に、制御部５０と接続されており、非常時には制御部５０の制御の下に開放状態から閉鎖状態とすることも可能とされている。

非常送電線３ｊは、第２電源系統グループ４０に属する第２電源母線４１と、第１電源系統グループ３０に属するセカンダリポンプ３ｂとを接続する電線である。つまり、非常送電線３ｊは、第１電源系統グループ３０に属するセカンダリポンプ３ｂを、他の電源系統グループである第２電源系統グループ４０に属する第２電源母線４１と接続する。予備遮断器３ｋは、非常送電線３ｊの途中部位に設置されている開閉器であり、閉鎖状態において非常送電線３ｊを通電可能とする。この予備遮断器３ｋは、手動による開閉が可能とされていると共に、制御部５０と接続されており、非常時には制御部５０の制御の下に開放状態から閉鎖状態とすることも可能とされている。

なお、図２に示すように、本実施形態においては、第１電源系統グループ３０に属する２つのセカンダリポンプ３ｂのうち、１つに対して非常送電線３ｊが接続されている。以下、この非常送電線３ｊが接続されたセカンダリポンプ３ｂをセカンダリポンプ１０と称する。また、第２電源系統グループ４０に属する２つのセカンダリポンプ３ｂのうち、１つに対して非常送電線３ｈが接続されている。以下、この非常送電線３ｈが接続されたセカンダリポンプ３ｂをセカンダリポンプ２０と称する。

制御部５０は、本実施形態の送液設備３の全体を制御するものであり、電圧計３４と、電圧計４４と、予備遮断器３ｉと、予備遮断器３ｋと接続されている。なお、図２には図示していないが、制御部５０は、プライマリポンプ３ａやセカンダリポンプ３ｂ等に接続されており、接続された機器を制御する。

例えば、発電所Ｐが要求する送ガス量を確保するために、３台のセカンダリポンプ３ｂを同時に用いてＬＮＧを気化器４に供給する必要があるとする。この場合、制御部５０は、平時においては、第１電源系統グループ３０のセカンダリポンプ１０と、第２電源系統グループ４０のセカンダリポンプ２０とを常に運転させる。つまり、本実施形態においては、非常送電線（非常送電線３ｈあるいは非常送電線３ｊ）が接続されたセカンダリポンプ３ｂを平時において常に運転させておく。

制御部５０は、電圧計３４の測定結果に基づいて、第１電源母線３１の状態を監視する。制御部５０は、第１電源母線３１の電圧が異常値を示す場合に第１電源系統グループ３０が異常（例えば地絡）であると判定する。また、制御部５０は、電圧計４４の測定結果に基づいて、第２電源母線４１の状態を監視する。制御部５０は、第２電源母線４１の電圧が異常値を示す場合に第２電源系統グループ４０が異常（例えば地絡）であると判定する。

ここで、何らかの原因によって、第１電源母線３１あるいは第２電源母線４１が異常であると判定される場合に、制御部５０は、予備遮断器（予備遮断器３ｉあるいは予備遮断器３ｋ）を閉じて、セカンダリポンプ３ｂ（セカンダリポンプ１０あるいはセカンダリポンプ２０）に対して、異なる電源系統グループから給電を行う。

例えば、第１電源母線３１が地絡した場合に、制御部５０は、予備遮断器３ｋを閉じ、非常送電線３ｊを通じて、第２電源母線４１からセカンダリポンプ１０に給電を行う。セカンダリポンプ１０は、第１電源母線３１が地絡した時点においては、第１電源母線３１からの給電が停止されるが、給電が停止されても、一定の時間は慣性力によって回転を維持している。このため、第１電源母線３１の地絡を検知後、第２電源母線４１から、慣性力によって回転を維持しているセカンダリポンプ１０に給電を行うことで、セカンダリポンプ１０を早期に復帰して第１電源母線３１の異常による送液量の減少を最小限に抑えることができる。

また、第２電源母線４１が地絡した場合に、制御部５０は、予備遮断器３ｉを閉じ、非常送電線３ｈを通じて、第１電源母線３１からセカンダリポンプ２０に給電を行う。この場合も同様に、慣性力によって回転を維持しているセカンダリポンプ２０に給電を行うことで、セカンダリポンプ２０を早期に復帰して第２電源母線４１の異常による送液量の減少を最小限に抑えることができる。

以上のような本実施形態の送液設備３によれば、運転中のセカンダリポンプ３ｂが接続された第１電源母線３１あるいは第２電源母線４１に不具合が生じた場合に、予備遮断器３ｉあるいは予備遮断器３ｋを閉じることで、非常送電線３ｈあるいは非常送電線３ｊを通じて他の電源母線からセカンダリポンプ１０あるいはセカンダリポンプ２０に対して通電することができる。このため、本実施形態の送液設備３によれば、第１電源母線３１あるいは第２電源母線４１に不具合が生じた場合であっても、不具合が生じた第１電源母線３１あるいは第２電源母線４１に接続されたセカンダリポンプ３ｂに対して、他の電源母線から通電を行うことで、不具合が生じた第１電源母線３１あるいは第２電源母線４１の電源母線の復旧を待つことなく、セカンダリポンプ１０あるいはセカンダリポンプ２０を再起動することができる。さらに、運転中であったセカンダリポンプ１０あるいはセカンダリポンプ２０は、慣性力によって直ぐには停止しない。このため、完全に停止する前に当該セカンダリポンプ１０あるいはセカンダリポンプ２０に対して再び給電を行うことによって、停止中のセカンダリポンプ３ｂを追起動する場合と比較して、素早く流量を回復することができる。したがって、本実施形態の送液設備３によれば、いずれかの電源母線に異常が生じた場合であっても、極めて短時間で気化器４からの送ガス量を回復させることが可能となる。

また、本実施形態の送液設備３においては、非常送電線（非常送電線３ｈ及び非常送電線３ｊ）は、送液時に常に運転されるセカンダリポンプ３ｂ（セカンダリポンプ１０あるいはセカンダリポンプ２０）と接続されている。このため、第１電源母線３１あるいは第２電源母線４１に不具合が生じた場合に、非常送電線が接続されたセカンダリポンプ３ｂが慣性力によって回転している状態となるため、常に素早く流量を回復することができる。

また、本実施形態の送液設備３においては、制御部５０は、第１電源母線３１あるいは第２電源母線４１の電圧が異常値を示す場合に電源系統グループが非常状態であると判定する。このため、容易に電源系統グループが非常状態であることを検知することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

上記実施形態においては、２つの電源母線を備える構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上の電源母線（すなわち３つ以上の電源系統グループ）を備える構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、本発明の送液ポンプがセカンダリポンプである構成について説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、他の送液ポンプ（例えば、プライマリポンプ）とすることも可能である。

また、上記実施形態においては、１つの電源系統グループが備える複数のセカンダリポンプ３ｂのうち、１つに対して非常送電線が接続された構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの電源系統グループが備える複数のセカンダリポンプ３ｂのうち複数に対して非常送電線が接続された構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、本発明の送液設備をＬＮＧ基地に適用した例について説明した。しかしながら、本発明の送液設備は、他のプラント等に適用することも可能である。

１……ＬＮＧ基地、２……貯蔵タンク、３……送液設備、３ａ……プライマリポンプ、３ｂ……セカンダリポンプ、３ｃ……送液管、３ｄ……流量弁、３ｅ……返流管、３ｆ……ミニフロー弁、３ｇ……流量計、３ｈ……非常送電線、３ｉ……予備遮断器、３ｊ……非常送電線、３ｋ……予備遮断器、４……気化器、５……母管、１０……セカンダリポンプ、２０……セカンダリポンプ、３０……第１電源系統グループ、３１……第１電源母線、３２……接続線、３３……遮断器、３４……電圧計、４０……第２電源系統グループ、４１……第２電源母線、４２……接続線、４３……遮断器、４４……電圧計、５０……制御部、Ｐ……発電所

Claims (4)

1. 電源母線と当該電源母線に接続された複数の送液ポンプとを有する電源系統グループを複数備え、異なる電源系統グループに属する前記送液ポンプを同時に運転させることにより送液を行う送液設備であって、
   前記送液ポンプを当該送液ポンプが属する前記電源系統グループの電源母線を介することなく他の前記電源系統グループに属する前記電源母線と接続する非常送電線と、
   当該非常送電線の途中部位に設けられる開閉器と、
   前記送液ポンプが属する電源系統グループの非常時に、前記開閉器を制御して当該送液ポンプに他の前記電源系統グループに属する前記電源母線から通電する制御部と
   を備えることを特徴とする送液設備。
2. 前記非常送電線は、送液時に常に運転される送液ポンプと接続されていることを特徴とする請求項１記載の送液設備。
3. 前記制御部は、前記電源母線の電圧が異常値を示す場合に前記電源系統グループが非常状態であると判定することを特徴とする請求項１または２記載の送液設備。
4. 電源母線と当該電源母線に接続された複数の送液ポンプとを有する電源系統グループを複数備え、異なる電源系統グループに属する前記送液ポンプを同時に運転させることにより送液を行う送液方法であって、
   いずれかの前記電源系統グループの非常時に、当該電源系統グループに属する前記送液ポンプに対して当該電源系統グループに属する電源母線を介することなく他の前記電源系統グループに属する前記電源母線から通電することを特徴とする送液方法。

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