JPH01234700A

JPH01234700A - 蒸気トレーシング装置

Info

Publication number: JPH01234700A
Application number: JP63061211A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ida; 位田　正博
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 1988-03-14
Filing date: 1988-03-14
Publication date: 1989-09-19
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPH0633880B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、流体を輸送するに際し、この流体か粘性流
体の場合にその流動性を保持したり、流体の成分の分離
を防止したり、流体の氷結を防１トしたりするために、
蒸気を流通させる蒸気トレース管を輸送管に沿わせて配
置し、蒸気から熱を流体に伝達する蒸気トレーシング装
置に関する。

〈従来技術〉従来、上記の蒸気トレーシング装置と１ノでは、例えば
第３図に示すようなものがあった。同図において、２は
輸送管て、その内部を流体か輸送される。この輸送管２
は保温材４によって包囲され、この保温材４内に輸送管
２に接した状態て且つ輸送管２に沿って蒸気トレース管
６か配置されている。この蒸気トレース管６の入口側か
ら蒸気か供給され、出口側には出口側ての蒸気の温度（
排出温度）を設定温度ｔ。に自動的に維持するための温
度調整トラップ８か設けられている。

蒸気トレーシングを行なう場合、輸送管２内の流体に必
要な温度は１００度よりもかなり低いことか多いのて、
温度調整トラップ８に代えて、通常のスチームトラップ
を用いると、輸送管２内の温度か上りすぎる。そこで、
排出温度を調整することかできる温度調整トラップ８を
用いて、周囲温度や蒸気温度に応じて排出温度を設定し
、トレース管６内にトレン・を滞留させて、輸送管２へ
の蒸気トレース管６からの伝熱量を調整し、流体の温度
を所定値ｔ、に維持している。第４図は蒸気トレース管
６における蒸気の温度変化を示したものて、これから明
らかなように蒸気トレース管６のトレンの滞留部分ＢＬ
の温度は蒸気温度ｔ、、から排出温度ｔ。まて下かる。

これを利用して輸送管２への伝熱量を減少させている。

なお、蒸気トレース管６の長さＬに対するトレン滞留部
分の長さＢＬＯ比をトレン滞留率Ｂと称する。

〈発明か解決しようとする課題〉」二記の蒸気トレーシング装置では、この装置か設置さ
れている周囲の温度ｔａや蒸気温度ｔ９か変化した場合
、流体の温度を所定値ｔ、に維持するためには、温度調
整トラップ８あ排出温度を計算しなおし、この計算に応
じて排出温度を設定しなおさなければならす、特に、複
数の蒸気トレース管を用いている場合、それぞれの蒸気
トレース管に設けられている温度調整トラップの排出温
度をいちいち変更しなければならず、多大な労力か必要
であるという問題点があった。

この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものて゛あ
り、蒸気トレース管の入口側に蒸気の圧力、ひいては蒸
気温度１Ｒを調整するための圧力調整手段を設け、周囲
温度が変動すると、自動的に蒸気温度ｔ８を圧力調整手
段によって調整し、流体温度を所定値ｔ、に維持する装
置を提供することを目的とする。また、この発明は、蒸
気トレース管を複数本設けている状態において、圧力調
整手段によって蒸気温度ｔ６の調整が不可能になったと
き、蒸気トレース管の通気本数を増減させて、流体温度
を所定値ｔ、に維持する装置を提供することを目的とす
る。

〈課題を解決するだめの手段〉上記の目的を達成するため、この発明は、流体を輸送す
る輸送管に沿って設けたトレース管に蒸気を輸送し、」
−記流体を所定の温度に維持するための装置てあって、上記トレース管の入口側に設けられ圧力制御信□号に応
じて」−記トレース管に供給する上記蒸気の圧力を調整
する圧力調整手段と、上記装置の周囲温度を測定するよ
うに設けられた周囲温度測定−７段と、」−記周囲温度
と予め定めた熱通過率とを考慮して」二記流体の温度を
所定値に維持するために上記蒸気の温度を決定した状態
において上記流体の所定温度、上記蒸気の温度及び上記
周囲温度に基づいて、上記熱通過率に関連する定数を算
出する定数算出手段と、上記周囲温度測定手段からの信
号に基づいて上記周囲温度に変動があるか否か判定する
周囲温度変動判定手段と、上記周囲温度に変動がある場
合上記周囲温度の変動分と」−記定数とに基づいて上記
流体の温度を上記所定値に維持するために必要な上記蒸
気温度の変動分を算出する蒸気温度変動分算出手段と、
この蒸気温度の変動分に基づいて上記圧力調整手段に供
給する上記圧力調整信号を生成する圧力調整信号生成手
段とを、具備している。また、トレース管が複数本設け
られている場合、」二記圧力調整手段から上記蒸気を供
給する上記トレース管の本数を変更する変更手段と、上
記圧力調整信号が上記圧力調整手段の圧力調整可能範囲
を超えているか否か判定する圧力調整可能範囲判定手段
と、この判定結果に基づいて上記変更手段を制御する制
御手段とを、伺加することが望ましい。

また、上記制御手段は、上記圧力調整信号か上記圧力調
整手段の最小設定圧力よりも小さいとき、」二記蒸気が
供給されている蒸気トレース管の本数を減少させ、上記
圧力調整信号が上記圧力調整手段の最大設定圧力よりも
大きいとき、上記蒸気か供給されている蒸気トレース管
の本数を増加させるように構成されていることか望まし
い。

〈作用〉まず、この発明の基本原理について説明する。

蒸気トレース管付きの輸送管における輸送管がらの放熱
量Ｑ１は、Ｑ、　＝ＩＪ　（ｔ、−ｔａ）・・・・・・（１）て求
められる。ただし、Ｕは輸送管１ｍ当りの熱伝達率であ
る。また、蒸気トレース管が完全に飽和蒸気て満たされ
ている場合の輸送管への伝熱量Ｑ２は、次の実験式によ
って表わされる。

Ｑ２　＝４４．３９［（ｔ、−ｔ；）−０，３３（ｔｉ
−ｔＡ）］　　ｎ−ｄ・・・・・・（２）たたし、ｎは蒸気トレース管の本数、ｄは蒸気トレース
管の外径である。また、トレンを滞留させた状態てトレ
ース管がらの輸送管への伝熱量Ｑ２′とＱ２との間には
、Ｑ２′＝ηＱ２・・・・・・（３）の関係がある。ここて、ηは熱通過率である。蒸気トレ
ース管の熱平衡運転状態ては、輸送管がらの放熱量Ｑ１
とトレンか滞留している状態て蒸気トレース管がら輸送
管への伝熱量とは等しいのて、Ｑ、＝Ｑ２′＝ηＱ２か成立する。これをηについて解くと、となる。ここて
、ηは普通に用いられる蒸気温度範囲ては蒸気温度に無
関係にＢによって定まる。

その関係式は次の通りである。

Ｂ　＝　（ｃ　ｏ　Ｓ　−’？＋　）　／２．３　・・
・・・（５）また、実験結果によると、Ｂと（１，−１
゜）とは比例関係にある。従って、これらの点を考慮し
て、ηを定め、周囲温度ｔ８を測定し、流体の温度ｔ、
を定めると、（４）式に基づいて蒸気温度ｔ５か決定さ
れる。ここで、Ｃ−（ｔｓ−ｔｉ）／　　（ｔ＝　ｔ、）　　・・・・
・・（６）とおくと、Ｃを一定にするとηか一定になる
。

（６）式を変形すると、１、＝１□＋Ｃ（ｔ、−ｔ、）・・・・・・（７）とな
る。ここて、周囲温度ｔ８がΔｔａたけ変動した場合、
ｔ、を一定にするにはｔ８を Δｔ、＝　−ＣΔ１ａ・・・・・・（８）たけ変動させ
ればよい。

この原理に基づき、この発明ては、開門温度ｔａと熱通
過車力とを考慮して、流体の温度を所定値ｔ、に維持す
るために蒸気温度ｔｇを決定した状態て、定数算出手段
によって熱通過率ηに関連する定数Ｃを算出する。そし
て、周囲温度か変動しているか否か周囲温度変動判定手
段によって判定し、変動があると、その変動分Δｔａと
定数Ｃに基　　゛づいて、（８）式により蒸気温度変動
分算出手段か、流体温度なｔ、に維持するために必要な
蒸気温度の変動分Δｔ８を算出する。このΔｔ８に基づ
いて圧力調整信号生成手段か圧力調整信号を生成し、圧
力調整手段か蒸気の圧力を調整する。蒸気の圧力を変動
させたことにより蒸気の温度ｔ３かΔｔ８たけ変動し、
流体の温度はｔ、に維持される。

周囲温度１ａの変動が激しい場合、圧力調整手段の圧力
調整可能範囲を超えて圧力を調整しないと、蒸気温度を
一定値ｔ、に維持てきなくなる可能性がある。このよう
な場合、蒸気トレース管を複数本設けておき、蒸気の供
給される蒸気トレース管の本数を変更手段によって変更
てきるようにし、蒸気温度変動分算出手段か算出した圧
力調整信号か、圧力調整手段の圧力調整範囲内か否か圧
力調整可能範囲判定手段か判定し、範囲外てあれば制御
手段か、変更手段を制御して、蒸気か供給される蒸気ト
レース管の本数を変更する。これによって、圧力調整手
段か圧力調整可能な範囲に蒸気温度ｔ、を変更すること
かてきる。

なお、圧力調整手段の最小設定圧力より圧力調整信号か
小さいとき、蒸気トレース管の本数を減少させるように
蒸気トレース管の本数の変更を行なう。これによって、
圧力調整手段の圧力を最小設定圧力よりも大きくした状
態ての蒸気温度よりも高い蒸気温度て流体温度を所定値
ｔ、に維持てきる状態となる。また、圧力調整手段の最
大設定圧力よりも圧力調整信号か大きいとき、蒸気トレ
ース管の本数を増加させるように蒸気トレース管の本数
の変更を行なう。これによって、圧力調整手段の圧力を
最大設定圧力よりも下げた状態での蒸気温度よりも低い
蒸気温度で流体温度を所定値に維持てきる状態となる。

〈実施例〉この実施例のトレーシング装置は、第１図に示すように
輸送管１０を保温材１２て被覆し、この保温材の内部に
２本の蒸気トレース管１４ａ、１４ｂを輸送管１０に沿
って配置しである。これら蒸気トレース管］４ａ、１４
ｂには、圧力調整手段として機能する減圧弁１５を介し
て蒸気か供給される。また、蒸気トレース管１４ｂには
、蒸気の通気本数を変更するための変更手段として機能
する開閉弁１６か設けられている。即ち、この開閉弁１
６か開いているときには両蒸気トレース管１４ａ、１４
ｂに蒸気か供給されるか、開閉弁１６を閉しると、蒸気
トレース管１４ａのみに蒸気か供給される。また、両蒸
気トレース管１４ａ、１４ｂの出口側には、開度か自動
的に調整される温度調整トラップてはない、一定開度の
トレン排出弁１８．１８か設けられている。

減圧弁１５及び開閉弁１６は、マイクロコンピュータ２
０によって制御される。従って、このマイクロコンピュ
ータ２０か、定数算出手段、周囲温度変動判定手段、蒸
気温度変動分算出手段、圧力調整信号生成手段、圧力調
整可能範囲判定手段及び変更手段の制御手段として機能
する。このようにマイクロコンピュータ２０か機能する
ために必要なデータは、蒸気温度し、を測定している蒸
気温度測定器２２と、流体の温度ｔ、を測定している流
体温度測定器２４と、この装置か配置されている周囲の
温度ｔａを測定している周囲温度測定器２６とから得ら
れる。

この蒸気トレーシング装置では、〈作用〉の項て説明し
たようにまずηの値を定める必要があるか、（５）式か
ら明らかなようにηはＢの関数てあり、η＝０．６の付
近てηとＢとかほぼ直線関係となり、ｔ、の制御に最も
適していることが分かった。そこで、この実施例では、
与えられた流体温度ｔ、及び周囲温度に対してηかほぼ
０．６になるように１３を予め計算しておき、マイクロ
コンピュータ２０によって、蒸気温度か計算したｔ８に
なるように制御を行なう。

その後、第２図の動作フローチャートに示すように制御
を行なう。まず、マイクロコンピュータ２０のメモリに
予め獲得した領域ｎに、周囲温度１Ｂとの関係からηを
０．６に設定するために開閉弁１６を閉していれば、即
ち通気本数かｌの場合ｎｌを、開閉弁１６を開いていれ
ば、即ち通気本数か２の場合ｎ２をキーホード（図示せ
ず）によって設定する（ステップＳｌ）。次に、減圧弁
１５て実行てきる最小圧力とするために必要な圧力調整
信号ｐｍｉｎ、減圧弁１５て実行てきる最大圧力とする
ために必要な圧力調整信号ｐ□ａｘを同しくキーボード
によって設定する（ステップＳ２）。そして、蒸気温度
測定器２２、流体温度測定器２４、周囲温度測定器２６
によって蒸気温度ｔ６、流体温度ｔ０、周囲温度ｔＡを
測定し、これらをマイクロコンピュータ２０のメモリ内
に獲得した領域にそれぞれ格納する（ステップＳ３）。

これに続いて格納した蒸気温度ｔ８をマイクロコンピュ
ータ２０内に設けたルックアップテーブル（図示せず）
に基づいて減圧弁１５の設定圧力信号に換算し、格納す
る（ステップＳ４）。

そして、（６）式に基づいてηに関連する定数Ｃを計算
する（ステップＳ５）。このステップＳ５が、熱通過率
に関連する定数の算出手段に相当する。

これに続いて、周囲温度測定器２６によってそのときの
周囲温度１Ｒ／を測定し、それが先に格納された周囲温
度ｔａと等しいか否か判断することを、繰返す（ステッ
プＳ６．７）。これらステップＳ６．７か周囲温度変動
判定手段に相当する。今回測定した周囲温度ｔａ′が先
に格納した周囲温度ｔ８と等しくなくなったとき（ステ
ップＳ７の答かＮＯのとき）、そのときの周囲温度ｔａ
′を格納し、先の周囲温度ｔａとの偏差Δｔａを算出し
、（８）式に基づいて流体温度をｔ、に維持するために
必要な蒸気温度の変動分Δｔ８を算出する（ステップＳ
８．９　）。ステップＳ９が蒸気温度変動分算出手段に
相当する。そして、蒸気温度をΔｔ８だけ変動させるた
めに必要な減圧弁１５の圧力変動分Δｐにルックアップ
テーブルを用いて換算し、先に格納されている現在の減
圧弁１５の圧力調整信号ｐに加算し、新たな圧力調整信
号ｐ′を求める（ステップ５ＩＯ１１１）。これらステ
ップ５ＩＯ１１１か圧力調整信号生成手段に相当する。

新たな圧力調整信号ｐ′は、圧力調整信号ｐ、ｎｎＸと
比較され（ステップ５１２）、さらに圧力調整イ言号ｐ
ｍｉ。とも比較される（ステップ５１３）。このとき、
新たな圧力調整信号ｐ′がｐｍａｘより小さくて（ステ
ップＳ］２の答かＮｏ）、且つｐｍｉｎより大きい（ス
テップＳ］、３の答かＮｏ）と、新たな圧力調整信号ｐ
′は減圧弁】５の圧力調整可能範囲であるのて、その圧
力調整信号ｐ′によって減圧弁１５の圧力調整か行なわ
れる（ステ・ンプ５１４）。

また、新たな圧力調整信号ｐ′かｐｍａｘよりも大きい
と（ステップＳ１２の答かＹＥＳ）、領域ｎの値かｎｌ
であるか、即ち開閉弁１６か閉してしする力）否か判断
する（ステ、ンブ５１５）。開閉弁１６カ）閉している
と（ステップＳ１５の答かＹＥＳ）、領域ｎの値を０２
として、開閉弁１６を開く（ステ・ンブ５１６）。そし
て、（４）式から明らかなよう番こ通気本数か変動して
いるのてηも変動してし八る。そこて、通気本数を変更
した状態て、ηを再び０．６とするために必要なｃ′の
値を（４）式から算出し、このｃ′とそのときの周囲温
度ｔａ′と流体温度ｔ１とから必要な蒸気温度ｔ８′を
算出し、これを減圧弁１５の設定圧力調整信号に換算し
くステップＳ１７．１８．１９）、ステップ３１４を実
行して、減圧弁】５の設定圧力を調整して蒸気温度を１
３′とする。また、ステップＳ１５の答かＮｏであると
、即ち、既に開閉弁１６が開いていると、通気本数を増
加させて、減圧弁１５の圧力をＩ）ｍａう以下に下げる
ことは不可能であるのて、圧力調整信号ｐ′をｐ□ａＸ
として（ステップ５２０）、ステップＳ１４を実行し、
減圧弁１５の設定圧力を調整して、Ｐ１８８に相当する
蒸気温度とする。

また、ステップＳ］３の答かＹＥＳのとき、即ち新たな
圧力調整信号ｐ′かｐｍｉ。よりも小さいと、領域ｎの
値かｎ２であるか否か、即ち開閉弁１６か開いているか
否かを判断する（ステップ５２１）。

この答かＹＥＳであると、領域ｎの値をｎｌとして開閉
弁１６を閉しる（ステップ５２２）。そして、ステップ
Ｓ］７、】８．１９と同様に通気本数か変更されてもη
を０．６とするために必要なｃ′、ｔ、′を算出し、ｔ
ｇ′をｐ′に換算しく（ステップＳ１７′、１８′、１
９’　）　、ステップＳ１４を実行して、減圧弁１５の
設定圧力を調整し、蒸気温度を１３′とする。また、ス
テップＳ２］の答かＮｏであると、即ち開閉弁１６か既
に閉しられていると、通気本数を減少させて、減圧弁１
５の圧力をｐｍｉｎ以」二にすることばてきないのて、
圧力調整信号ｐ′をｐｍｉ。とじて（ステップＳ２０’
　　）、ステップＳ］４を実行し、減圧弁１５の設定圧
力を調整して、Ｐｍ１ｎに相当する蒸気温度とする。

そして、ステップＳ１４を実行した後、そのときの周囲
温度ｔ８′をｔａとして格納しくステップ５２３）、ス
テップＳ６に戻り、周囲温度１Ｂか変動すると、再び」
−述した動作を繰返す。ステップＳ１３．１５．１６、
］７．１８、］９．２１．２２．１７′、］＋８’＋９
’、２０′か制御手段に相当する。

上記の実施例ては、蒸気トレース管の本数は２木とした
か、その本数は任意に増減することかできる。２本以上
とした場合、１本の蒸気トレース管を除いて、開閉弁１
５を設け、マイクロコンビコ−−夕２０によって開閉て
きるようにするのか望ましい。また、蒸気１〜レース管
を１本たけ設けた場合には、開閉弁１６は不要て、ステ
ップＳｌｌから直ちにステップＳ１４を実行させればよ
い。

〈発明の効果〉以上のように、この発明によれば、周囲温度か変動した
場合、蒸気トレース管の入口側に設けた１個の圧力調整
手段のみを制御するたけて、流体温度を所定値に維持て
きるのて、特に複数の蒸気トレース管を用いる場合に、
有効である。しかも、従来のものては排出温度ｔ。を変
更しているので、第４図に点線で示すように排出温度ｔ
。をΔｔｏたけ変動させると、トレン滞留部分の長さか
ＢＬ’か変動し、ひいてはＢ及びηか変動する。

効果的な制御かてきるＢ及びηの範囲は限定されるので
、ｔｏを変動させて流体温度ｔ、を一定に維持てきる範
囲も限定されることになる。しかるに、この発明ては、
η（従ってＢを）を常に一定に維持した」二で、１．を
変動させて流体温度ｔ、を一定に維持しているので、制
御可能範囲か広くなる。

また、圧力調整手段をその最小の圧力または最大の圧力
にしたときの蒸気温度ては、流体の温度をｔ、に維持て
きないような周囲温度の変動かあった場合、この発明て
は蒸気トレース管の通気本数を変更することによって、
圧力調整手段て調整可能な蒸気温度の範囲て流体温度を
ｔ、に維持てきるようにしている。従って、比較的大き
な周囲温度の変動かあっても、流体温度をｔ、に維持す
ることかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による蒸気トレーシング装置の１実施
例の概略の構成を示す図、第２図は同実施例の動作フロ
ーチャート、第３図は従来の蒸気トレーシング装置の概
略構成を示す図、第４図は従来の蒸気トレーシング装置
の蒸気トレーシング管にお番づる蒸気の温度変化を示ず
図である。１０・・・・輸送管、１４ａ、１４ｂ・・・・蒸気１ヘ
レース管、１５・・・・減圧弁（圧力調整手段）、１６
・・・・開閉弁（変更手段）、２０・・・・マイクロコ
ンピュータ（定数算出手段、周囲温度変動判定手段、蒸
気温度変動性算出手段、圧力調整信号生成手段、圧力調
整可能範囲判定手段、制御手段）、２４・・・・周囲温
度測定器（周囲温度測定手段）。特許出願人　株式会社　テイエルフイ代　　理　　人　　清　　水　　　哲　　ばか２名第４
０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流体を輸送する輸送管に沿って設けたトレース管
に蒸気を輸送し、上記流体を所定の温度に維持するため
の装置であって、上記トレース管の入口側に設けられ圧力制御信号に応じ
て上記トレース管に供給する上記蒸気の圧力を調整する
圧力調整手段と、上記装置の周囲温度を測定するように
設けられた周囲温度測定手段と、上記周囲温度と予め定
めた熱通過率とを考慮して上記流体の温度を所定値に維
持するために上記蒸気の温度を決定した状態において上
記流体の所定温度、上記蒸気の温度及び上記周囲温度に
基づいて、上記熱通過率に関連する定数を算出する定数
算出手段と、上記周囲温度測定手段からの信号に基づい
て上記周囲温度に変動があるか否か判定する周囲温度変
動判定手段と、上記周囲温度に変動がある場合上記周囲
温度の変動分と上記定数とに基づいて上記流体の温度を
上記所定値に維持するために必要な上記蒸気温度の変動
分を算出する蒸気温度変動分算出手段と、この蒸気温度
の変動分に基づいて上記蒸気圧力調整手段に供給する上
記圧力調整信号を生成する圧力調整信号生成手段とを、
具備する蒸気トレーシング装置。
（２）上記トレース管が複数本設けられており、上記圧
力調整手段から上記蒸気を供給する上記トレース管の本
数を変更する変更手段と、上記圧力調整信号が上記圧力
調整手段の圧力調整可能範囲を超えている否か判定する
圧力調整可能範囲判定手段と、この判定結果に基づいて
上記変更手段を制御する手段とを、具備する請求項（１
）記載の蒸気トレーシング装置。
（３）上記制御手段は、上記圧力調整信号が上記圧力調
整手段の最小設定圧力よりも小さいとき、上記蒸気が供
給されている蒸気トレース管の本数を減少させ、上記圧
力調整信号が上記圧力調整手段の最大設定圧力よりも大
きいとき、上記蒸気が供給されている上記蒸気トレース
管の本数を増加させるように構成されている請求項（２
）記載の蒸気トレーシング装置。