JPH02183788A - ヘリウム液化・冷凍装置の運転制御方法 - Google Patents
ヘリウム液化・冷凍装置の運転制御方法Info
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- JPH02183788A JPH02183788A JP411789A JP411789A JPH02183788A JP H02183788 A JPH02183788 A JP H02183788A JP 411789 A JP411789 A JP 411789A JP 411789 A JP411789 A JP 411789A JP H02183788 A JPH02183788 A JP H02183788A
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- 230000008014 freezing Effects 0.000 title 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 title 1
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Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
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。
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］
本発明は、ヘリウム液化・冷凍装置の運転制御方法に関
する。
する。
［従来技術とその課Ｂ］
一般にＨｅ液化・冷凍装置のＪＴ弁は、定常運転時にお
ける極低温流体の圧力・流量制御を行うことを目的とし
て設計されていることから、一般の弁に比べてＣｖ値が
小さい。このため、予冷初期時において流体温度が高い
時は、ＪＴＩＦにてチョークフローとなり、流量が極端
に小さくなるため予冷時間が多くかかる。ま−１予冷時
の流量を多くするためにＪＴ弁のＣｖ値を大きくすると
、定格運転時の制御性が損なわれるという課題がある。
ける極低温流体の圧力・流量制御を行うことを目的とし
て設計されていることから、一般の弁に比べてＣｖ値が
小さい。このため、予冷初期時において流体温度が高い
時は、ＪＴＩＦにてチョークフローとなり、流量が極端
に小さくなるため予冷時間が多くかかる。ま−１予冷時
の流量を多くするためにＪＴ弁のＣｖ値を大きくすると
、定格運転時の制御性が損なわれるという課題がある。
本発明の目的は、Ｈｅ液化・冷凍機の運転において、２
段モーション機構をもつＪＴ弁を使用することにより、
定格運転時の制御特性を損なうことなく、予冷時の流量
を確保し予冷時間の短縮が図れる運転方法を提供せんと
するものである。
段モーション機構をもつＪＴ弁を使用することにより、
定格運転時の制御特性を損なうことなく、予冷時の流量
を確保し予冷時間の短縮が図れる運転方法を提供せんと
するものである。
［課邪を解決するための手段］
従来技術の課題を解決する本発明の構成は、常温・低圧
のヘリウム（Ｈｅ）ガスを、圧縮機にて圧縮して得られ
た常温・高圧のＨｅガスをコールドボックスへ送り、該
コールドボックスにおいて複数の熱交換器により熱交換
せしめて低温・高圧のｔｉｅガスとし、この低温・高圧
のＨｅガスを、ＪＴ弁により等エンタルピー膨張して一
部を液化して貯槽に貯留させるとともに、残りを上記各
熱交換器の低圧側を通して上記圧縮機の吸込側へ戻すよ
うにしたヘリウム液化・冷凍装置の運転制御方法におい
て、上記ＪＴ弁を、操作信号を遮断することにより、通
常の全開位置以上の弁開度が確保しろる２段モーション
弁とし、定格運転時の制御特性を損なうことなく、予冷
時に必要な流量を確保しろるようにしたことを特徴とす
るものである。
のヘリウム（Ｈｅ）ガスを、圧縮機にて圧縮して得られ
た常温・高圧のＨｅガスをコールドボックスへ送り、該
コールドボックスにおいて複数の熱交換器により熱交換
せしめて低温・高圧のｔｉｅガスとし、この低温・高圧
のＨｅガスを、ＪＴ弁により等エンタルピー膨張して一
部を液化して貯槽に貯留させるとともに、残りを上記各
熱交換器の低圧側を通して上記圧縮機の吸込側へ戻すよ
うにしたヘリウム液化・冷凍装置の運転制御方法におい
て、上記ＪＴ弁を、操作信号を遮断することにより、通
常の全開位置以上の弁開度が確保しろる２段モーション
弁とし、定格運転時の制御特性を損なうことなく、予冷
時に必要な流量を確保しろるようにしたことを特徴とす
るものである。
［実施例］
図面について本発明実施例の詳細を説明する。
第１図は本発明方法を実施するに当たり使用するＨｅ液
化・冷凍機のフロー図、第２図はＪＴ弁の構成を示す説
明図である。
化・冷凍機のフロー図、第２図はＪＴ弁の構成を示す説
明図である。
第１図に示すＨｅ液化・冷凍機は、一般に、Ｈｅの圧縮
ａ１１．コールドボックス２．液体Ｈｅの貯槽３により
構成され、上記コールドボックス２内には、膨張タービ
ン４ａ、４ｂ 、熱交換器５ａ〜５ｆ、ＪＴ弁６ａ、６
ｂなどが収容されている。尚、Ｈｅｍ化・冷凍機の運転
は、予冷運転、定常運転、加温運転に分けられる。
ａ１１．コールドボックス２．液体Ｈｅの貯槽３により
構成され、上記コールドボックス２内には、膨張タービ
ン４ａ、４ｂ 、熱交換器５ａ〜５ｆ、ＪＴ弁６ａ、６
ｂなどが収容されている。尚、Ｈｅｍ化・冷凍機の運転
は、予冷運転、定常運転、加温運転に分けられる。
次に本発明が対象とする予冷運転を図に従って説明する
と、常温・低圧のＨｅガスは圧縮機１にて圧縮され、常
温・高圧のＨｅガスとなり、プロセスライン７によりコ
ールドボックス２へ送られる。
と、常温・低圧のＨｅガスは圧縮機１にて圧縮され、常
温・高圧のＨｅガスとなり、プロセスライン７によりコ
ールドボックス２へ送られる。
コールドボックス２内で、プロセスライン７の常温・高
圧のＨｅガスは、第１熱交換器５ａにおいてライン８の
ＬＮ２と熱交換し、低温・高圧のＨｅガスとなる。この
Ｈｅガスは、第２熱交換器５ｂを通り、タービンライン
９とＪＴライン１０に分かれる。タービンライン９の低
温・高圧のＨｅガスは、第１タービン４ａ、第２タービ
ン４ｂで断熱膨張を繰り返し、更に、低温のＨｅガスと
なり低圧の戻りライン１１へ送られる。一方、ＪＴライ
ン１０の低温・高圧のＨｅガスは、タービンライン９の
低温Ｈｅガス、および、低圧戻りライン１１の低温Ｈｅ
ガスと熱交換し、高圧のまま更に低温のＨｅガスとなる
。このＨｅガスは第５熱交換器５ｅ、第６熱交換器５ｆ
を通り、一部は予冷弁１２から予冷ライン１３を通り、
ＨｅＰｉ縮機ｌの吸込側へ戻され、残りはバイパス弁１
４から、各熱交換器５ｆ〜５ａの低圧側を通り、ｌｌｅ
圧！？ｉ ８１１の吸込側へ戻る。この時、予冷弁１２
は、低温ｔｉｅガスによる熱交換器などの予冷のために
用い、バイパス弁１４は、予冷中、タービンの運転条件
を最適状態に：Ａｐ、ｒ＋し、タービン本体の過冷却防
止のために使用する、更に、Ｈｅ貯槽の予冷が必要な時
は、第２ＪＴ弁６ｂ、低温戻り弁１５により行う。
圧のＨｅガスは、第１熱交換器５ａにおいてライン８の
ＬＮ２と熱交換し、低温・高圧のＨｅガスとなる。この
Ｈｅガスは、第２熱交換器５ｂを通り、タービンライン
９とＪＴライン１０に分かれる。タービンライン９の低
温・高圧のＨｅガスは、第１タービン４ａ、第２タービ
ン４ｂで断熱膨張を繰り返し、更に、低温のＨｅガスと
なり低圧の戻りライン１１へ送られる。一方、ＪＴライ
ン１０の低温・高圧のＨｅガスは、タービンライン９の
低温Ｈｅガス、および、低圧戻りライン１１の低温Ｈｅ
ガスと熱交換し、高圧のまま更に低温のＨｅガスとなる
。このＨｅガスは第５熱交換器５ｅ、第６熱交換器５ｆ
を通り、一部は予冷弁１２から予冷ライン１３を通り、
ＨｅＰｉ縮機ｌの吸込側へ戻され、残りはバイパス弁１
４から、各熱交換器５ｆ〜５ａの低圧側を通り、ｌｌｅ
圧！？ｉ ８１１の吸込側へ戻る。この時、予冷弁１２
は、低温ｔｉｅガスによる熱交換器などの予冷のために
用い、バイパス弁１４は、予冷中、タービンの運転条件
を最適状態に：Ａｐ、ｒ＋し、タービン本体の過冷却防
止のために使用する、更に、Ｈｅ貯槽の予冷が必要な時
は、第２ＪＴ弁６ｂ、低温戻り弁１５により行う。
このように各部の温度を定格点付近まで下げ、Ｈｅの液
化を開始するまでを予冷運転と呼ぶ。
化を開始するまでを予冷運転と呼ぶ。
次に、予冷流量と定格流量の比較について説明すると、
Ｈｅ液化・冷凍機において、定格運転時、第１ＪＴ弁６
ａの入口温度はＩＯＫ （＝−２６３℃）近傍となる
が、予冷開始時にはほぼ外気温に３００Ｋ）に等しい。
Ｈｅ液化・冷凍機において、定格運転時、第１ＪＴ弁６
ａの入口温度はＩＯＫ （＝−２６３℃）近傍となる
が、予冷開始時にはほぼ外気温に３００Ｋ）に等しい。
また、ＪＴ弁は基本的に圧力制御を目的としており、定
格運転時における制御性を重視するため、定格流量状態
にて弁口径（ＣＶ値）を決定する。このため、予冷開始
時にはチョークフローとなり、予冷のための十分な流量
が確保できないまた、予冷時の流量確保のため、ＪＴ弁
のＣＶ（ｌＩＫを大きくすると、定格運転時において制
御性が非常に悪くなる。このため、後述する２段モーシ
ョン機構をＪＴ弁６ａに採用することにより、定格運転
時の制御性を損なうことなく予冷時の流量を確保する。
格運転時における制御性を重視するため、定格流量状態
にて弁口径（ＣＶ値）を決定する。このため、予冷開始
時にはチョークフローとなり、予冷のための十分な流量
が確保できないまた、予冷時の流量確保のため、ＪＴ弁
のＣＶ（ｌＩＫを大きくすると、定格運転時において制
御性が非常に悪くなる。このため、後述する２段モーシ
ョン機構をＪＴ弁６ａに採用することにより、定格運転
時の制御性を損なうことなく予冷時の流量を確保する。
一般的な気体作動弁の機構を第２図に示す。操作端１６
よりポジショナ−１７に操作信号（４〜２０ ｍＡまた
は、１〜５ Ｖ）を送り、弁の駆動部に作用する空気圧
な５１１ｊｌｌＩｌすることにより弁を開閉することが
できる。正作動（フェイルオーブン）の弁では通常４
ｍＡ （または、ＩＶ）ＬＺｒ全開、２０ｍＡ （また
は、５Ｖ）にて全開状態となり、流体の制御（圧力制御
・流量制御など）に使用する弁はこの範囲にて開度調節
を行う。２段モーション弁は、操作信号を遮断（ＯｍＡ
または、ＯＶ）することにより、通常の全開位置（４ｍ
Ａまたは、ＩＶ 時）以上の弁開度を確保することが
できる。
よりポジショナ−１７に操作信号（４〜２０ ｍＡまた
は、１〜５ Ｖ）を送り、弁の駆動部に作用する空気圧
な５１１ｊｌｌＩｌすることにより弁を開閉することが
できる。正作動（フェイルオーブン）の弁では通常４
ｍＡ （または、ＩＶ）ＬＺｒ全開、２０ｍＡ （また
は、５Ｖ）にて全開状態となり、流体の制御（圧力制御
・流量制御など）に使用する弁はこの範囲にて開度調節
を行う。２段モーション弁は、操作信号を遮断（ＯｍＡ
または、ＯＶ）することにより、通常の全開位置（４ｍ
Ａまたは、ＩＶ 時）以上の弁開度を確保することが
できる。
また、弁のＣｖ値は、最大流量時において全開点付近で
の制御を避けるため、計算Ｃ、ｌｌ［よりやや大きめの
値を採用する。ただし、Ｃｖ値に過剰な余裕（１００％
以上）を見込んで設計すると、定格流量以下の状態にお
ける制御特性が悪くなる。
の制御を避けるため、計算Ｃ、ｌｌ［よりやや大きめの
値を採用する。ただし、Ｃｖ値に過剰な余裕（１００％
以上）を見込んで設計すると、定格流量以下の状態にお
ける制御特性が悪くなる。
［発明の効果］
上述のように本発明の構成によれば、次のような効果が
得られる。
得られる。
（ａ） Ｈｅ液化・冷凍装置に用いるＪＴ弁において、
遠隔操作信号を遮断することによって、弁を通常開度以
上の開度とすることができる機構をもつ２段モーション
弁を採用することにより、定格運転時における制御性を
損なうことなく、予冷時のＪＴ流量を確保し、予冷時間
の短縮を図り、運転効率が向上しろる。
遠隔操作信号を遮断することによって、弁を通常開度以
上の開度とすることができる機構をもつ２段モーション
弁を採用することにより、定格運転時における制御性を
損なうことなく、予冷時のＪＴ流量を確保し、予冷時間
の短縮を図り、運転効率が向上しろる。
（ｂ）定格運転時には通常開度範囲にて制御動作を行い
、精度よく圧力・流量制御を行うことができる。
、精度よく圧力・流量制御を行うことができる。
第１図は本発明方法を実施するに当たり使用するＨｅ液
化・冷凍機のフロー図、第２図はＪＴ弁の構成を示す説
明図である。 ｌ・・・Ｈｅ圧縮機、２・・・コールドボックス、３・
・・貯槽、 ４ａ、４ｂ・・・膨張タービン、 ５ａ〜
５ｆ・・・熱交換器。 ６ａ、６ｂ・・・ＪＴ弁、７・・・プロセスライン、８
・・・窒素ライン、９・・・タービンライン、１０・・
・ＪＴライン、 Ｉ！・・・低圧の戻りライン、１２・
・・予冷弁、１３・・・予冷バイパスライン、１４・・
・バイパス弁、 ！５・・・低温戻り弁、１Ｇ操作端、
１７・・・ポジショナ− 特 許 出 願 人 川崎重工業株式
会社代 理 人 佐 野 義 雄 第１図 第２図
化・冷凍機のフロー図、第２図はＪＴ弁の構成を示す説
明図である。 ｌ・・・Ｈｅ圧縮機、２・・・コールドボックス、３・
・・貯槽、 ４ａ、４ｂ・・・膨張タービン、 ５ａ〜
５ｆ・・・熱交換器。 ６ａ、６ｂ・・・ＪＴ弁、７・・・プロセスライン、８
・・・窒素ライン、９・・・タービンライン、１０・・
・ＪＴライン、 Ｉ！・・・低圧の戻りライン、１２・
・・予冷弁、１３・・・予冷バイパスライン、１４・・
・バイパス弁、 ！５・・・低温戻り弁、１Ｇ操作端、
１７・・・ポジショナ− 特 許 出 願 人 川崎重工業株式
会社代 理 人 佐 野 義 雄 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 常温・低圧のヘリウム（Ｈｅ）ガスを、圧縮機にて圧縮
して得られた常温・高圧のＨｅガスをコールドボックス
へ送り、該コールドボックスにおいて複数の熱交換器に
より熱交換せしめて低温・高圧のＨｅガスとし、この低
温・高圧のＨｅガスを、ＪＴ弁により等エンタルピー膨
張して一部を液化して貯槽に貯留させるとともに、残り
を上記各熱交換器の低圧側を通して上記圧縮機の吸込側
へ戻すようにしたヘリウム液化・冷凍装置の運転制御方
法において、 上記ＪＴ弁を、操作信号を遮断することにより、通常の
全開位置以上の弁開度が確保しうる２段モーション弁と
し、定格運転時の制御特性を損なうことなく、予冷時に
必要な流量を確保しうるようにしたことを特徴とするヘ
リウム液化・冷凍装置の運転制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP411789A JPH02183788A (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | ヘリウム液化・冷凍装置の運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP411789A JPH02183788A (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | ヘリウム液化・冷凍装置の運転制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02183788A true JPH02183788A (ja) | 1990-07-18 |
Family
ID=11575843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP411789A Pending JPH02183788A (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | ヘリウム液化・冷凍装置の運転制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02183788A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210095571A (ko) * | 2020-01-23 | 2021-08-02 | 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 | 액화 천연 가스 탱크에서 비등 가스를 재응축하기 위한 시스템 및 방법 |
-
1989
- 1989-01-10 JP JP411789A patent/JPH02183788A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210095571A (ko) * | 2020-01-23 | 2021-08-02 | 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 | 액화 천연 가스 탱크에서 비등 가스를 재응축하기 위한 시스템 및 방법 |
| JP2021116927A (ja) * | 2020-01-23 | 2021-08-10 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドAir Products And Chemicals Incorporated | 液化天然ガスタンクからのボイルオフガスを再凝縮させるためのシステムおよび方法 |
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