JPH04182701A - ガスパイプラインのガス圧力制御方法 - Google Patents

ガスパイプラインのガス圧力制御方法

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JPH04182701A
JPH04182701A JP31135090A JP31135090A JPH04182701A JP H04182701 A JPH04182701 A JP H04182701A JP 31135090 A JP31135090 A JP 31135090A JP 31135090 A JP31135090 A JP 31135090A JP H04182701 A JPH04182701 A JP H04182701A
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Takeya Fukumoto
福本 武也
Haruki Hosokoji
細小路 春樹
Kunihiro Satou
佐藤 國浩
Kimitaka Shimazaki
島崎 公孝
Tetsuo Sekiguchi
関口 哲夫
Akishi Kumagai
熊谷 昭志
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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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、ガスパイプラインにおけるガス圧力制御方
法に関する。
〔従来の技術〕
5CADA (SupervisoryControl
  And  Data  Acqui −5itio
n)方式等によりガスパイプラインを運用するに当たっ
ては、圧力制御を如何に行なうかが重要課題であり、し
たがって従来からこの種の制御を良好に行なうための種
々の方法が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、ガスパイプラインの圧力制御に対しては
、 I)需要量の日変動、季節変動が大きいii )需要家
の圧力設定値に対する要求精度が高い 111)システムの信顛性に対する要求が厳しいなどの
理由があって、これらの要求を満足し得るものは少ない
のが現状である。
したがって、この発明の課題はこれらの要求を満足し得
る制御方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
ガスパイプラインのガス圧力制御ラインに親子弁を配置
して答弁の開度をスプリットレンジ方式にて制御するに
当たり、子弁の開度と親弁の開度との関係を、子弁が8
0%〜90%〜100%のとき、親弁を0〜10%〜2
0%とするか、空気正式調節計を含むガス圧力制御ライ
ンの操作空気圧配管途上に3方電磁弁により動作する3
方向切換エアオペレーシツンバルブを配置し、前記親弁
への開度指令が10%以下になるときは、親弁への制御
空気圧を遮断してこれを全閉とする。
または、少なくとも電子式調節計を用いたガスパイプラ
インの前記電子式調節計に対し圧力設定値を外部からア
ナログ信号で送信するに当たり、前記圧力設定値を上位
2桁と下位2桁とに分けて送信し、これを前記電子式調
節計内で合成するか、少なくとも電子式調節計を用いた
ガスパイプラインの前記電子式調節計に対しバックアッ
プのための空気圧式調節計を設けて調節計を2重化する
とともに、電空変換器と圧力調節弁の空々ポジショナの
間の配管途上に3方電磁弁により動作する3方1ii1
切換エアオペレーションバルブを配置し、圧力異常、電
子式調節計故障または調節針切換指令により前記電子式
調節計および電空変換器からの制御用空気信号を空気圧
式調節計からの制御用空気信号に切り換える。
さらには、少なくとも電子式調節計を用いたガスパイプ
ラインのガス圧力制御ラインを2重化するとともに、前
記電子式調節計に対しバックアップのための空気圧式調
節計を設けて調節計を2重化し、かつ前記ガス圧力制御
ラインの上流側にのみライン切換用遮断弁を配置し゛、
圧力低にてラインが切り替わるときは予備側の遮断弁を
開とし、圧力が徐々に上がってこれが設定値士許容値内
に入ったときに常用側の遮断弁を閉とする一方、圧力高
にてラインが切り替わるときは常用側の遮断弁を閉とし
、圧力が徐々に下がってこれが設定値±許容値内に入っ
たときに予備側の遮断弁を開とする。
〔作用〕
つまり、従来は制御のレンジアビリティを拡大すべく、
親子弁をスプリットレンジ方式にて制御すること自体は
公知であるが、親子弁の各弁開度の関係を上記のように
して従来のものより制御性能の向上を図るようにしたり
、信軌性を向上させるべく圧力設定値の設定方法や、ラ
インおよび調節計の2重化(これも公知である)の方法
に上記の如き工夫を凝らすことにより、先の〔発明が解
決しようとする課題〕の項にいうi)〜iii )項の
要求を出来る限り満たすようにしたものである。
〔実施例〕
第1図はこの発明の実施例を示す概要ブロック図である
同図において、1は空気源、2は電源、3は情報処理装
置、4,5.16A、16Bは圧力発信器、6A、6B
は電子式調節計、7A、17A。
7B、17Bは仕切弁、8A、8Bは遮断弁、9A、9
Bはダブルソレノイド弁、IOA、12A。
13A、IOB、12B、13Bは3方切換弁(3WV
) 、11A、11Bは電気−空気(電空)変換器、1
41A、141Bは親弁、142A。
142Bは子弁、15A、15Bは空気圧式圧力調節針
、Lはガスパイプラインである。なお、ラインに「〃」
印を付しで空気圧信号のラインであることを示す。
すなわち、ガスパイプラインLは圧力制御装置のところ
で2つのラインLl、L2に分かれ、2系統の圧力制御
装置の構成は全く同一とし、B(A)系統はA (B)
系統をバックアップするものとする。なお、空気源1.
it電源、情報処理装置3および圧力発信器4.5等は
2つの系統で共通に用いられる。
以下、両系統とも同一構成なので、ここではA系統の構
成についてのみ説明する。
A系統の入口、′出口に手動操作用の仕切弁7A。
17Aを設ける。仕切弁7Aの下流には自動操作の遮断
弁8Aを設け、遮断弁8Aにはエアオペレーション3方
切換弁10Aを設け、自動操作の遮断弁8Aの下流に↓
よ親弁141A、子弁142Aからなる圧力調節弁を設
け、親弁141Aにはエアオペレーション3方切換弁1
3Aを設ける。圧力調節弁の下流には空気式圧力調節計
(PC)15Aと圧力発信器16Aを設ける。圧力調節
のために電子式圧力調節針(EC)6A、電空変換器(
1/P)IIAおよびエアオペレーション3方切換弁1
2Aを設ける。また、全体の情報処理とシーケンス処理
のために、情報処理装置3を設ける。
また、ガスパイプラインの近傍は危険場所であるため1
.F記各装置のうち電子、!気機器はそこから離れた安
全場所に設置する。つまり、情報処理装置、電子式調節
計、3方電磁弁およびダブルソレノイド弁等は安全場所
に設置し、空気圧で作動するエアオペレーション3方切
換弁、圧力調節弁および空気圧式圧力調節計等は危険場
所に設置することができる。
以下、各論について説明する。
(1)圧力制御 圧力制御については、 i)制御弁を設定するときに重要な条件は弁(バルブ)
特性である。流量変動の大きさ、配管−圧損特性から、
ガスパイプライン用の圧カ制櫛弁にはイコール%特性の
ものが適している。制御性の点から、調節弁の使用範囲
を原則として10%〜90%の間とする。
11)ガスパイプラインでは制御レンジが非常に広くな
ることが多く、レンジアビリティのできるだけ広い弁を
選定する。1台の弁で処理出来ない所は親子弁方式とし
て、スプリットレンジ方式で制御する。また、親弁は騒
音対策のためにケージ形の低騒音弁とするのが望ましい
iii )防爆対策の1つとして、ノクルブのポジショ
ナは電空ポジショナではなく空々ポジショナを用いる。
なお、ポジショナは変換器とは異なり、調節機能も有し
ている。
などの諸点を考慮して、ここでは制御装置を第2図の如
く構成し、親子弁の制御を第3図のように行なう。
すなわち、レンジアビリティを広くするため第2図のよ
うに親子弁方式とし、親弁141A、子弁142Aには
それぞれ空々ポジショナ181A。
182Aを設ける。また、子弁の90%以上、親弁の1
0%以下の領域では制御性が悪いので、親弁と子弁を第
3図(イ)のように、スプリントレンジ方式で制御する
。同図(ロ)に制御信号とバルブの開度との関係を示す
。なお、電子式調節計6Aの出力信号はDC4〜20m
Aとし、これが電空変換器11Aにて0.2〜1.0k
g/cdGの空気制御信号に変換されるものとする。単
位[kg /cdG]は大気圧基準の圧力を示す。
つまり、第3図(ロ)は、 イ)子弁が90%開度以上になる領域のところでは親弁
が10%以上の開度となるように分担し、子弁の制御性
が悪くなる領域では安全に制御の主体は親弁にとって代
わられる。
口)また、後述するように、親弁10%以下にするよう
な制御信号のときは全閉にするようにしていることから
、この領域は子弁が80%〜90%の間で制御できるよ
うにしている。
ハ)上記の考え方に従えば、各々の弁の制御性の良い所
を使うことになり、制御の連続性、安全性の点でかなり
良い結果が期待される。
ことを示している。
(n)親弁保護方法 ケージ形低騒音弁である親弁を10%開度以下で長期使
用すると、いわゆるシートエロージョンのために損傷す
ることが知られている。そこで、親弁の開度が10%以
下になれば、第4図に示す方法にてこれを全閉となるよ
うに制御する。
1)ii電子式調節計EC)6A(7)出力(DC4〜
20mA/全閉〜全開指令)は、電空変換器(1/P)
IIAにて空気圧信号(0’、2〜1.0kg/cjG
)に変換される。
ii )空気圧信号の配管途上には、2個の3方向切換
エアオペレーションバルブ12A、  13Aを設ける
iii )エアオペレーションバルブ12Aは電子式調
節計(EC)6Aと空気圧式圧力調節計(P C”)1
5Aとの切り換えのために用いられるので、その説明は
別項にて行なう。
iv)親弁保護のために、3方向切換エアオペレーショ
ンバルブ13Aを設ける。すなわち、親子弁方式で圧力
制御中にガスの必要流量が非常に少なくなってくれば、
弁開度指令値はガス流量に応じて小さくなる。そこで、
例えば電子式調節計6Aで制御中に、親弁141Aの開
度1o%相当以下の弁開度指令値(12n+A以下:第
3図参照)になったところで3方電磁弁(ソレノイドパ
ルプ)202Aを励磁すれば、エアオペレーションバル
ブ13Aの流路が切り切り換わって、圧力調節用親弁1
41Aへの弁開度指令値(空気圧信号)はOkg/aJ
Gとなり、親弁は全閉となる。また、空気圧式圧力調節
計15Aで運転しているときは、弁開度指令値が0 、
 6 kg/ dG以下となったところで上記と同様の
動作をさせれば、同じ効果が得られる。なお、エアオペ
レーションバルブ13Aは、パイロットがONになった
とき■−■間が通じて親弁は全閉となり、パイロットが
OFFになったとき■−■間が通じて親弁の自動制御が
可能となるものである。A、Sは空気供給を示す。また
、第4図の19はオアゲートを示し、電子式調節計(E
C)6Aの出力が12+wA以下になるか、または空気
圧式圧力調節計(PC)15Aの出力が0゜6 k、g
 / cd G以下になったときを検出して、ソレノイ
ドバルブ202Aを励磁するための信号を出力するもの
である。
こうして、親弁の保護を行なうが、この方法は圧力制御
弁が親子弁でなくても、シートエロージョンが発生する
おそれのある弁については同様にして適用することがで
きるのは勿論である。
(III)調節計の圧力設定方法 第5図はこの発明による圧力゛設定方法を説明するため
の説明図、第6図はその要部を示す要部説明図である。
i)中央操作室のオペレータがオペレータコントロール
ステーション(OC3)21から圧力設定をディジタル
的に行なうときは、「**、**Jの如く4桁の設定が
できるものとすれば、この信号はデータウェイ22.T
M/TC(テレメータ/テレコントロ、−ル)23.2
4を通ってローカルの情報処理装置3に入力される(同
図のルート■参照)〜。
ii )情報処理装置3から周辺装置25へはディジタ
ル信号として送信できるので、精度は低下することなく
データは周辺袋W25へ入る(同図のルート■参照)。
しかし、周辺装置25と電子式調節計6Aとの間でアナ
ログ信号でデータの受は渡しをする場合は、各々の精度
がアナログ出力(AO)ではフルスケール(F S)で
±0.2%、アナログ入力(AI)では±0.1%FS
とすると、ここで精度が低下する。
iii )そこで、この発明ではこのような場合は4桁
のデータを上下2桁ずつに分けて(例えば整数桁2桁、
小数桁2桁のときは整数桁と小数桁に分け、整数桁1桁
、小数桁3桁のときは整数桁1桁+小数桁1桁と小数桁
2桁に分けて)送信し、調節計6A内で合成することに
より、充分な精度が得られるようにする。
iv)調節計6Aの出力は電空変換器11Aで空気圧信
号に変換され、バルブ141Aの空々ポジショナ181
人に与えられる。なお、圧力制御用の測定値は圧力発信
器16Aで測定される。
ただし、このような設定方法は、周辺装置25と電子式
調節計6Aとの間でディジタル信号によりデータの受は
渡しをする場合は不必要であることは云うまでもない。
(IV)調節計の2重化′・ まず、従来方法につき第7図を参照して説明する。
電子式調節計6Aのバックアップ用として、空気圧式圧
力調節計(PC)15Aを設ける。圧力設定値としては
例えば、   ′ 電子式調節計(E C)     : 9.5kg/c
dG空気圧式圧力調節計(P C)  : 9.0kg
/cAGの如く、ECよりもPCの方を若干低目にする
これは、ハイセレクタ26を用いている関係で、両者の
設定値を同じにすると制御が不安定となるためである。
i)ガスバイブラインの圧力調節弁は安全の点から逆作
動(入力増のとき出力域とする)の弁、すなわち制御用
信号小〜大のとき、バルブ開度小〜大となるように選ぶ
1i)EC用の圧力設定値の方がPC用圧力設定値より
も高いことから、親弁141A、子弁142Aの下流の
圧力発信器(PT)16Aで検出された圧力値と、PC
I SAで検出された圧力値が同じ値であっても、EC
の出力の方がバルブ開度指令値としては大きくなる。
iii )すなわち、ハイセレクタ26を入れたことに
より大きい調節計の信号、つまりECの出力が選ばれ、
これによりECが常用系、PCが予備系として動作する
次に、この発明による方法につき第8図を参照して説明
する。
i)を子穴調節計6Aの他に、空気圧式圧力調節計(P
C)15Aを設ける。この点は従来例と同様である。
ii)操作用空気出力回路に、エアオペレーション3方
切換弁12Aを入れる。
防爆の配慮から電磁弁201Aを計器室に、エアオペレ
ーションバルブ12Aを現場に設置する。
すなわち、圧力制御ループとしては圧力発信器(PT)
16Aで測定された圧力が電子式調節計6Aに入力され
、電気信号(DC4〜20mA)は電空変換器11Aで
空気圧信号(0,2″〜1、Okg/dG)に変換され
、3方向エアオペレーションバルブ12Aを通った後、
親弁141A、子弁142Aに入力される。
1ii)ECが常用系、PCが予備系として動作する。
1v)2つの調節計の圧力設定値は同一レベルとする。
■)下流本管に設置された切換用発信器4からの信号が
成る範囲を逸脱(圧力異常)したとき、または電子式調
節計6Aが故障したとき(電子式調節計6A自体が自己
診断機能を有している)、もしくはオペレータが調節針
の切換操作をしたとき、これをノアゲート27により検
出して空気圧式圧力調節針(PC)15Aへと(図示の
状態へと)切り換える。3方向エアオペレーシヨンパル
プ12への動作は第4図の場合と同じく、パイロットが
ONのとき■−■間が通じてECIIIJIIとなり、
バイロフトがOFFのとき■−■間が通じてPC制御と
なる。
この発明による方法と従来方法とを比較すると第9図の
ようになり、(ロ)、(ハ)の効果が大きいこの発明に
よる方法の方が優れていることが分かる。
(V)ラインの2重化 これについては、主として第1図を参照して説明する。
ラインを2重化するとともに、発信器や調節計もライン
毎に設けることにより、完全な2重化を図る。また、ラ
イン毎に遮断弁8A、8Bおよび手動弁TA、7B、1
7A、17Bを設けることにより保守性の向上を図り、
運転は以下のようにする。
i)常用系(A系ともいう)の圧力設定値は、予備系(
B系ともいう)の圧力設定値と同じ値に設定する。PI
(比例積分)制御動作の結果としてB系の圧力調節弁1
41B、142Bは制御状態となっているが、B系の遮
断弁8Bは予備系となっている間は閉としておく。
1i)A系の制御系が不調となり異常な圧力高、または
圧力低となればA系の遮断弁8Aを閉としくこのときの
圧力検出はA系、B系の共通下流のラインの発信器4と
する)、B系の遮断弁8Bを開とする。ただし、遮断弁
の開閉順序は原因に応して次のようにする。
iiζ)圧力の異常低信号により系が切り換わるときは
、B系の遮断弁8Bをまず開とする。B系の圧力調節弁
141B、142Bは全開(近く)なので、圧力が上昇
しく圧力設定値′士許容値)以内になると、A系の遮断
弁8Aを閉とする。
iv)圧力の異常高信号により系が切り換わるときは、
まずA系の遮断弁8Aを閉とする。B系の圧力調節弁1
41B、142Bは全閉(近く)なので、圧力が徐々に
低下しく圧力設定値上許容値)以内になったときB系の
遮断弁8Bを開とする。
第10A図および第10B図にそのタイムチャートを示
す。第10A図は圧力の異常低信号により系が切り換わ
るとき、また第1QB図は圧力の異常高信号により系が
切り換わるときの動作をそれぞれ示している。なお、両
図の(イ)は発信器4、(ロ)は遮断弁8A、(ハ)は
電子式調節計6A、(ニ)は空気圧式調節計15A、(
ホ)は遮断弁8B、(へ)は電子式調節計6Bおよび(
ト)は空気圧式調節計15Bの各動作をそれぞれ示す、
調節計についてはON、OFFで、弁については開閉(
0,S)で示している。
すなわち、発信器4からの出力を監視し、これが上、下
限値(Hl、L1)内にあるときは正常とみなし、上玉
、下下限値(H2,L2)、上玉上、下下下限値(H3
,L3)に達したら異常とみなす。
したがって、第10A図の場合は(イ)のように、発信
器4からの出力が上下限値L2に達したとき(ハ)、(
ニ)の如く電子式調節計から空気圧式調節計の動作に切
り換えられ、発信器4からの出力が上下下限値L3に達
したら、B系の遮断弁8Bを(ホ)のごとく開とし、そ
の後圧力が上昇し上下限値内になると、(ロ)の如くA
系の遮断弁8Aを閉じる。
一方、第10B図の場合は(イ)のように、発信器4か
らの出力が上玉限値H2に達したとき(ハ)、(ニ)の
如く電子式調節針から空気圧式調節計の動作に切り換え
られ、発信器4からの出力が上玉上限値H3に達したら
、A系の遮断弁8Bを(ホ)のごとく閉とし、その後圧
力が低下し上下限値内になると、(ロ)の如(B系の遮
断弁8Bを開く。
こうすることにより、下流側の圧力の過小圧。
過大圧をかなり防止することができ、信頼性の高いガス
供給が可能となる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、親子弁を最適なスプリットレンジに
て制御したり、圧力制御弁の低開度におけるシートエロ
ージョンの発生を防止したり、圧力設定値の設定方法、
ラインおよび調節計の2重化ならびにその制御方法にそ
れぞれ工夫を凝らすようにしたので、最適かつ安定な制
御が可能となる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す概要構成図、第2図は
制御装置の構成を示すブロック図、第3図は親子弁によ
るスプリットレンジ制御方法を説明するための説明図、
第4図は親弁保護方法を説明するためのブロック図、第
5図はこの発明による圧力設定方法を説明するための構
成図、第6図はその要部説明図、第7図は調節計2重化
方式の従来例を示すブロック図、第8図はこの発明によ
る調節計2重化方式を示すブロック図、第9図は調節計
2重化方式のこの発明によるものと従来例との対比して
説明するための説明図、第10A図および第10B図は
系の切り換え方法を説明するためのタイムチャートであ
る。 1・・・空気源、2・・・電源、3・・・情報処理装置
、4゜5.16.A、16B・・・圧力発信器、6A、
6B・・・電子式調節計、7A、17A、7B、17B
・・・仕切弁、8A、8B・・・遮断弁、9A、9B・
・・ダブルソレノイド弁、IOA、izA、13A、I
OB。 12B、13B・・・3方切換弁(3WV) 、11A
11B・・・電気−空気(を空)変換器、141A。 141B・・・親弁、142A、142B・・・子弁、
15A、15B・・・空気圧式圧力調節計、181A。 182A・・・空々ポジショナ、19・・・オアゲート
、201A、202A・・・3方電磁弁、21・・・オ
ペレタコントロールステーション、22・・・データウ
ェイ、23.24・・・TM/TC125・・・周辺装
置、26・・・ハイセレクタ、27・・・ノアゲート、
L、  Ll、L2・・・ガスパイプライン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ガスパイプラインのガス圧力制御ラインに親子弁を
    配置して各弁の開度をスプリットレンジ方式にて制御す
    るに当たり、 子弁の開度と親弁の開度との関係を、子弁が80%〜9
    0%〜100%のとき、親弁を0〜10%〜20%とす
    ることを特徴とするガスパイプラインのガス圧力制御方
    法。 2)ガスパイプラインのガス圧力制御ラインの操作空気
    圧配管途上に3方電磁弁により動作する3方向切換エア
    オペレーションバルブを配置し、圧力調節弁への開度指
    令が10%以下になるときは、その圧力調節弁の親弁へ
    の制御空気圧を遮断してこれを全閉とすることを特徴と
    するガスパイプラインのガス圧力制御方法。 3)少なくとも電子式調節計を用いたガスパイプライン
    の前記電子式調節計に対し圧力設定値を外部からアナロ
    グ信号で送信するに当たり、前記圧力設定値を上位2桁
    と下位2桁とに分けて送信し、これを前記電子式調節計
    内で合成することを特徴とするガスパイプラインのガス
    圧力制御方法。 4)少なくとも電子式調節計を用いたガスパイプライン
    の前記電子式調節計に対しバックアップのための空気圧
    式調節計を設けて調節計を2重化するとともに、電空変
    換器と圧力調節弁の空々ポジショナの間の配管途上に3
    方電磁弁により動作する3方向切換エアオペレーション
    バルブを配置し、 圧力異常、電子式調節計故障または調節計切換指令によ
    り前記電子式調節計および電空変換器からの制御用空気
    信号を空気圧式調節計からの制御用空気信号に切り換え
    ることを特徴とするガスパイプラインのガス圧力制御方
    法。 5)少なくとも電子式調節計を用いたガスパイプライン
    のガス圧力制御ラインを2重化するとともに、前記電子
    式調節計に対しバックアップのための空気圧式調節計を
    設けて調節計を2重化し、かつ前記ガス圧力制御ライン
    の上流側にのみライン切換用遮断弁を配置し、圧 力低にてラインが切り替わるときは予備側の遮断弁を開
    とし、圧力が徐々に上がってこれが設定値±許容値内に
    入ったときに常用側の遮断弁を閉とする一方、圧力高に
    てラインが切り替わるときは常用側の遮断弁を閉とし、
    圧力が徐々に下がってこれが設定値±許容値内に入った
    ときに予備側の遮断弁を開とすることを特徴とするガス
    パイプラインのガス圧力制御方法。
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