JPH0446300A - 低温液化ガス貯槽の内圧制御方法 - Google Patents

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） 本発明はＬＰＧ地下タンク等の低温液化ガス貯槽の内圧
制御方法に関するものである。

（従来の技術） ＬＰＧ地下タンク等の低温液化ガス貯槽（以下、単に貯
槽という。）では、ボイルオフガスの発生量の増減によ
り内圧が所定の範囲を超過した場合に、ボイルオフガス
圧縮機（以下、単に圧縮機という。）の負荷を自動的に
段階的に調節して内圧を所定の範囲に維持するように制
御している。そして従来は、このような制御を行うため
の内圧設定値を固定的に設定している。尚、かかる内圧
は直接的に制御する他、ボイルオフガス母管の圧力、即
ち母管圧を介して制御することができるものである。

（発明が解決しようとする課題） 貯槽内のボイルオフガスは、輸送タンカー等からの液受
入時に最も多量に発生し、例えばプロパンとブタン等の
複数の液種を兼用するＬＰＧタンクでは、プロパン受入
時の最大発生量とブタン通常貯蔵時の最小発生量の差が
５倍にも達する。

上述したように、内圧設定値を固定的に設定する従来の
制御方法、即ち定値制御方法では、上記受入時の最大発
生量に見合った能力の圧縮機を設置する必要があり、非
受入時に於いて発生量が少ない場合には、その起動−停
止、負荷の変更等がしにくく、内圧制御が難しい。

また、貯槽の容積は非常に大きく、圧縮器の負荷変更に
よる内圧の変化が現われるまでには、比較的長い時間を
要するので、内圧設定値を固定的に設定する従来の制御
方法では、内圧が制御のヒステリシス分変化するまでに
次々に圧縮機の負荷変更が行われてしまう不都合の発生
を防止するための負荷変更禁止時間を長（設定する必要
があり、このため、受入時に於ける急激なボイルオフガ
ス発生量の変化に対しての追従性は悪い。

本発明は、このような課題を解決することを目的とする
ものである。

（課題を解決するための手段） 上述した課題を解決するための手段を説明すると、本発
明の制御方法は、まず、圧縮機の運転により低温液化ガ
ス貯槽の内圧を所定の範囲に制御する方法に於いて、内
圧設定値を、前記圧縮機の負荷の増減に対応して高低側
に変更し、変更した内圧設定値と内圧測定値とに基づい
て制御手段により前記圧縮機の運転を制御することを要
旨とする。

また、本発明の制御方法は、圧縮機の運転により低温液
化ガス貯槽の内圧を所定の範囲に制御する方法に於いて
、内圧設定値を、前記圧縮機の負荷の増減に対応して高
低側に段階的に変更し、変更した内圧設定値と内圧測定
値とに基づいて制御手段により前記圧縮機の運転を制御
することを要旨とする。

上記の構成に於いて、内圧設定値の上下に、範囲台を増
減した上限及び下限警報設定値を設けると共に、この上
限及び下限警報設定値にヒステリシス分を増減した上限
及び下限復帰設定値を設け、前記内圧設定値は、前記ヒ
ステリシス分以上変化するように変更を行うことが好ま
しい。

（作用） 液受入時等に於いて、ボイルオフガスが多量に発生する
と、圧縮機の負荷も上昇するので、この負荷の上昇を検
出して、負荷と内圧設定値との予め設定している対応関
係から、内圧設定値を導出し、この内圧設定値と内圧測
定値とに基づいて圧縮機の運転の制御を行う。

かかる制御を行うことにより貯槽の内圧が上昇し、従っ
て液の飽和温度が上昇して、液の中に蓄えられる入熱の
割合が多くなるので、ボイルオフガス発生量が減少し、
このため、内圧を上記設定値に維持するための圧縮機の
負荷も、一定値に維持する場合に較べ少なくなる。次に
液受入軒了等に伴いボイルオフガスの発生量が減少する
と、圧縮機の負荷も小さくなるので、前述と逆に内圧設
定値を下降させて圧縮機の運転の制御を行う。かかる制
御により貯槽の内圧が下降し、前記蓄熱をボイルオフガ
ス発生量の増大として放出することにより通常の制御状
態となる。

内圧設定値は、負荷の増減に対応して多数段階的に変更
する構成とすれば効果的であるが、場合によっては高低
２つの圧力間で変更を行う構成とすることもできる。

以上の制御に於いて、内圧設定値の上下に、範囲分を増
減した上限及び下限警報設定値を設けると共に、二の上
限及び下限警報設定値にヒステリシス分を増減した上限
及び下限復帰設定値を設け、前記内圧設定値は、舵記ヒ
ステリシス分以上変化するように変更を行う構成とする
と、圧縮機の負荷の増減により内圧設定値が変更される
と同時に、この変更された内圧設定値に対応する復帰設
定値は変更前の警報設定値を越えた値となり、従って実
質的に制御のヒス子リシス分の変化、即ち警報状態から
の復帰が部片に行ｉ１−＋れる。このため、このヒステ
リシス分の変化が行われるまでめ時間に対応し５て設け
られる負荷変更禁！１−時間を任く設定する必要がなく
、ボイルオフガス発生量の変化に、特に急激な変化に対
しても制御の追従性が良い。

（実施例） 次に本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の方法を適用する構成を概略的に表した
もので、符号１はり、　Ｐ　Ｇ地下タンク等の低温液化
ガス貯槽、２はボイルオフガス圧縮機、３はボイルオフ
ガス母管、４は圧力センサである。

符号５は制御手段であり、この制御手段５は、前記圧力
センサ４による母管３の圧力及び圧縮機２の負荷を入力
として、該圧縮機２を制御する構成である。このように
実施例ではボイルオフガス母管３の圧力、即ち母管圧と
して貯槽１の内圧を制御する構成と１２でいる。尚、圧
縮機２０台数は適宜であるが、以下の実施例では３台と
している。

第２図は本発明を実施するに際し２て制御手段に設定す
る、圧縮機２の負荷と母管圧設定値との対応関係を表し
たもので、この母管圧設定圧は次式％式％ （世し、Ｐ＋１１は母管圧設定値、８は圧縮機２の負荷
（％）、ｂは圧縮機２の負荷に対する圧力換算値（ＦＩ
ＩＩＨ８０／％）　、　Ｐｏは０％負荷に於ける設定圧
（ｍ＋ｎ　Ｈ，Ｏ）である。） 第２図（ａ）に示すように実施例に於いては、母管圧設
定値を圧縮機２の負荷の２５％の変化毎に４０ｍ＋ｎＨ
，Ｏずつ段階的に変更するように設定している。また、
第２図（ｂ）に示すように、母管圧設定値のＦ下に、制
御範囲分の圧力、即ち５０ｍＨ，０を増減した上限警報
設定値及び下限警報設定値を設けると共に、この上限及
び下限警報設定値にヒステリシス分の圧力、即ち２５！
ｌｌ′ＩＩＨ，０を増減した上限及び下限復帰設定値を
設け、前記母管圧設定値は、前述した通り４０ｍＨ，Ｏ
ずつ段階的に変更する構成、即ち前記ヒステリシス分の
圧力以］二変化するように変更を行う構成としている。

以上の構成に於ける本発明の制御動作を第３図の流れ図
を参照し、で説明する。

まず、ステップＳ１では、複数の圧縮機２の負荷を集計
する。圧縮機２、例えばレシプロ型の圧縮機２の負荷は
、クリアラニス弁、アシローダ−弁を操作する計測空気
ラインの圧力スイッチ接点等により検出することができ
１．：れらの負荷を集計して集計タグ等の所定の記憶空
間に書き込む。

次いで、ステップＳ２では、ステップｓ１て集計した負
荷から、前述の（り式により母管圧設定値を求め、これ
と同時または相部後（、て圧カセごノサ４により母管圧
を測定する４、 次いで、ステップＳ３では、ステップＳ２の母管圧測定
値と母管圧設定値を比較、判別し２、母管圧測定値がＡ
ｉｒ記上限警報状態にある場合には、ステップＳ４の圧
縮機倉荷上昇処理、逆にＰｌ：管圧測定値が前記下限警
報状態にある場合にはステップＳ５の圧縮機負荷下降処
理を行い、７、れらの上、下限警報状態にない場合には
、何も処理を行わずに、前記ステップＳ１に戻り、以上
の動作を繰り返す。

上述のステップＳ３からステップＳ４またはステップＳ
５への処理の移行は、母管圧測定値の上記超過が所定時
間以上継続することを条件とすることにより、母管圧測
定値のハンチング等による不必要な負荷変更を防止する
ことができる。この目的のためには、前記制御手段５に
上限及び下限継続タイマーを設ければ良い（図示省略）
。また、以上のステップＳ４またはステップＳ５に於け
る圧縮機２の負荷の変更は、各負荷で運転中または停止
中の圧縮機２を所定の優先順位、例えば運転中のものを
優先する順位に基づいて選択して行うことにより、圧縮
機２の起動、停止の回数を低減することができ、制御性
が良好となる。

前述したステップＳ４又はステップＳ５の処理の実行に
より、圧縮機２の負荷が上昇または下降すると、これに
対応してステップＳ１の集計負荷が上昇又は下降し、こ
のため次のステップＳ２に於いて上述の（１）式により
導出する母管圧設定圧が変更されるので、次のステップ
Ｓ３に於ける比較判別は、圧力センサ４による母管圧測
定値と、新たに設定された母管圧設定値に基づいて行わ
れる。

そこで次に、このような制御に於ける動作を。

母管圧設定値を一定のまま制御を行う従来の定値制御の
動作と比較して説明する。

まず、後者の制御では第５図（ａ）、（ｂ）に示される
ように動作する。第５図（ａ）は、液受入時以外の通常
時に於いて母管圧測定値が上限警報設定値を超過した場
合を表すもので、この場合には超過した時点に於いて警
報が発せられ、圧縮機２の負荷を１ステツプ（２５％）
上昇する。そして上限警報設定値から上限警報復帰値ま
でのヒステリシス分の範囲を警報状態として制御する。

−船釣に低温液化ガス貯槽の容積は非常に大きく、圧縮
機２の負荷の１ステツプ（２５％）の変更により、内圧
、即ちここでは母管圧が前記ヒステリシス分以上変化す
るまでには、例えば約１０〜２５分間程度を要する。（
勿論この時間は圧縮機２の能力等により異なる。）従っ
てこの間は再度の負荷変更を禁止していないと、圧縮機
２の負荷は不必要に次々に上昇してしまう。このため、
このような制御に於いては、前記ヒステリシス分に対応
する上述した時間程度の比較的長い負荷変更禁止時間を
設定しているが、このように比較的長い負荷変更禁止時
間を設定すると、急激なボイルオフガス発生量の変化に
対しての追従性が悪くなるという不都合が発生する。

即ち、第５図（ｂ）は液受入時に於いてボイルオフガス
が急激に増大した場合の動作を表すもので、上述と同様
に母管圧測定値が上限警報設定値を超過して圧縮機２の
負荷が１ステツプ（２５％）上昇すると、この時から負
荷変更禁止時間が開始するので、１ステツプ分の負荷上
昇ではボイルオフガスの処理が不十分な場合であっても
、必要な再度の負荷上昇が行われるのは、この負荷変更
禁止時間が経過した後であり、従ってその間に母管圧は
更に上昇してしまい、迅速な対応が不可能である。

以上の従来の制御の動作に対して、母管圧設定値を圧縮
機２の負荷に対応して変更する本発明の制御では第４図
（ａ）、（ｂ）に示されるように動作する。第４図（ａ
）は、第５図（ａ）と同様に、液受入時以外の通常時の
動作を表すもので、母管圧測定値が上限警報設定値を超
過すると圧縮機２の負荷が１ステツプ上昇し、またこの
負荷の上昇により母管圧設定値もｌステップ上昇する。

そしてこの母管圧設定値の上昇に伴って上限警報設定値
及び上限警報復帰値も上昇する。母管圧測定値は変更前
の上限警報設定値を超過した近傍にあり、そして上述し
たように上限警報復帰値が上昇するので、これらの値は
近接する。特に、この際、母管圧設定値を前記ヒステリ
シス分以上上昇させると、この上昇した母管圧設定値に
対応する上限警報復帰値は、上昇前の上限警報設定値を
越えた値となる。従って母管圧測定値は上限警報復帰値
よりも低い値となって警報状態が瞬時に復帰した状態と
なる。これらのことから本発明の制御に於いては、前述
の従来の制御のように比較的長い負荷変更禁止時間を設
定する必要がなくなる。

例えばこの負荷変更禁止時間は、停止中の圧縮機２の迫
起動禁止時間として５分間、運転中の圧縮機２の負荷変
更禁止時間として２分間程度で良い。

かかる説明で分かるように、本発明に於いて負荷変更と
は、運転又は停止中の圧縮機２の停止又は迫起動及び運
転中の圧縮機２の負荷変更を含むものである。

本発明の制御では以上のように負荷変更禁止時間を長く
とる必要がないので、第４図（ｂ）に示すように、液受
入時に於いてボイルオフガスが急激に増大した場合、上
述と同様に母管圧測定値が上限警報設定値を超過して圧
縮機２の負荷がｌステップ上昇した後も更に上昇して再
び変更された母管圧設定値を超過すると、この時点では
既に警報状態は復帰しているので、即座に圧縮機２の負
荷の再上昇が行われる。このようにして、液受入時に於
いて圧縮機２の速やかな負荷変更の制御が行われ、母管
圧の不必要な上昇を防止することができる。

次に本発明の制御方法の具体的測定結果を説明する。

まず、第６図（ａ）、　（ｂ）は夫々液受入時以外の通
常時に於いて、−度貯槽１の内圧を上昇して蓄圧を行い
、この状態で圧縮機２の負荷を貯槽内圧に合わせた状態
または所定の負荷状態に移行させて恰もボイルオフガス
発生量が急変したような状態を現出させ、この場合に於
ける本発明の制御性の測定結果を示すものである。即ち
、（ａ）は負荷を合わせた場合、（ｂ）は負荷を２５％
として制御を開始した場合を示すものである。これらの
図に示すように、いずれの場合も貯槽１の内圧は、変動
するような現象もなく円滑な挙動を示している。特に（
ｂ）の場合には、圧縮機２の負荷変更が速やかに多段階
に行われているため内圧が異常に上昇することがなく、
また不必要な負荷変更も見られず良好な制御性が得られ
ていることがわかる。

また、第７図は受入時に於ける制御性の測定結果を示す
もので、この測定は貯槽ｌの建設完ｒ後初の受入時で、
貯槽内メンブレンが玲えきっておらず、しかも受入スピ
ードを最大とする二とによりボイルオフガスが発生しや
すい状況で行ったものである。図に示されるように、液
受入時の初期段階に於ける急激なボイルオフガスの発生
に対して、圧縮機２の負荷変更が迅速に多段階に行われ
ることにより、内圧が急激に上昇することなく円滑に推
移し、ていることがわかる。

次に、母管圧設定値を一定のまま制御を行う従来の制御
に対し、で、母管圧設定値を圧縮機２の負荷に対応して
変更する本発明の制御に於けるボイルオフガス発生の抑
制効果を表す測定結果の一例を第８図（ａ）、（ｂ）に
示す。（ａ）は従来のの制御に対応するもので、受人的
に母管圧設定値を一定の値、４．５０　ＭＨ，０に固定
すると共に、前記負荷変更禁止時間を３０分間に設定し
て圧縮機２の制御を行い、貯槽１の内圧が安定し、た後
に液受入を行って制御を行ったものである。また、（ｌ
−））は本発明の制御に対応するもので、１ｅａ）の制
御により貯槽ｌの内圧が安定した状態に於いて、母管圧
設定値を圧縮機２の負荷に対応して所定の変更を行わセ
るように設定し、そして前記停止中の圧縮機２の迫起動
禁止時間として５分間、運転中の圧縮機２の負荷変更禁
止時間として２分間を設定した状態で制御を行ったもの
である。

（ａ）に示すように従来の制御に於いては、液受入直前
には前記圧縮機２の負荷が５０％で安定しており、この
状態で液受入を開始することにより、開始１０分後には
貯槽１の内圧が上昇し始め、２０分後に圧縮機２の負荷
が上昇し、その後３０分毎に負荷上昇が行われ、約１時
間２０分後に負荷１２５％でバランスした。この時のボ
イルオフガス発生ｉ　ハ約１５００　ヘ１６００　Ｎ　
％　／　！−＋　（コの内、リターンガス量は７５０〜
６０ＯＮ％／ト（）であった。

次に以上の制御により、内圧が４．８５　ｍｍ　Ｈ，Ｏ
で安定している状態に於いて、本発明の制御を行うと、
制御の開始と共に母管圧測定値は下限警報設定値以下と
なるので、即座に圧縮機２の負荷が段階的に下降し、て
、数分後には約５（）％となり、そして約４０分後には
５６５　ｍｍ　ｔ＋、０の内圧で安定した。この時のボ
イルオフガス発生量は約１１００〜ｌ　２００Ｎｎ（／
Ｈ（この内、リターンガス量は６００〜７５０Ｎｒｄ／
Ｈ）　テあッｔ＝。

以上の測定結果から、本発明の制御では従来の制御と比
較して、貯槽ｌの内圧が８０ｍｍＨ，Ｏ上昇することに
より、ボイルオフガスは４０ＯＮｒｒ！／Ｈ１即ち従来
の制御に於ける発生量の約１／４の量が抑制され、また
圧縮機２の負荷としては５０〜７５％低減し得ることが
わかる。

（発明の効果） 本発明は以上の通り、液受入時には貯槽の内圧を上昇さ
せることにより、ボイルオフガス発生量を減少させ、通
常時に於ける発生量と平均化することができるので、圧
縮機の所要能力を小さくすることができ、コストの低減
と共に通常時のボイルオフガス発生量が少ない場合に於
ける制御を良好に行うことができると共に、制御の追従
性を向上することができるという効果がある。特に、圧
縮機の負荷の増減による内圧設定値の変更を、制御のヒ
ステリシス分以上変化させて行うことによす、警報状態
からの復帰を瞬時に行うことができ、従って負荷変更禁
止時間を長く設定する必要がなく、ボイルオフガス発生
量の変化に対する制御の追従性が更に向上するという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を適用する構成を表した概略説明
図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の制御を適用するた
めに制御手段に設定する、圧縮機の負荷と母管圧（内圧
）設定値との対応関係の一例を表した説明図で、（ｂ）
は（ａ）の要部拡大説明図、第３図は本発明の制御動作
を表した流れ図、第４図（ａ）、（ｂ）は本発明の制御
動作を表した要部説明図、第５図（ａ）、（ｂ）は母管
圧設定値を一定とする従来の制御動作の要部説明図、第
６図（ａ）、（ｂ）、第７図及び第８図（ｂ）は本発明
の制御動作の具体的測定結果を表した説明図、第８図（
ａ）は従来の制御動作の具体的測定結果を表した説明図
である。 符号１・・・低温液化ガス貯槽、２・・・圧縮機、３・
・ボイルオフガス母管、４・・・圧力センサ、５・・・
制御手段。 第３＠

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボイルオフガス圧縮機の運転により低温液化ガス
   貯槽の内圧を所定の範囲に制御する方法に於いて、内圧
   設定値を、前記ボイルオフガス圧縮機の負荷の増減に対
   応して高低側に変更し、変更した内圧設定値と内圧測定
   値とに基づいて制御手段により前記ボイルオフガス圧縮
   機の運転を制御することを特徴とする低温液化ガス貯槽
   の内圧制御方法
2. （２）ボイルオフガス圧縮機の運転により低温液化ガス
   貯槽の内圧を所定の範囲に制御する方法に於いて、内圧
   設定値を、前記ボイルオフガス圧縮機の負荷の増減に対
   応して高低側に段階的に変更し、変更した内圧設定値と
   内圧測定値とに基づいて制御手段により前記ボイルオフ
   ガス圧縮機の運転を制御することを特徴とする低温液化
   ガス貯槽の内圧制御方法
3. （３）請求項１または２の内圧設定値の上下に、制御範
   囲分を増減した上限及び下限警報設定値を設けると共に
   、この上限及び下限警報設定値にヒステリシス分を増減
   した上限及び下限復帰設定値を設け、前記内圧設定値は
   、前記ヒステリシス分以上変化するように変更を行うこ
   とを特徴とする低温液化ガス貯槽の内圧制御方法
4. （４）請求項１または２の制御方法に於いて、制御手段
   には、内圧測定値のハンチングによる誤動作を防止する
   ための上限及び下限継続タイマーを設けていることを特
   徴とする低温液化ガス貯槽の内圧制御方法
5. （５）請求項１または２の制御方法に於いて、圧縮機は
   複数台構成し、制御手段には該複数台の圧縮機の負荷の
   集計手段を設けたことを特徴とする低温液化ガス貯槽の
   内圧制御方法
6. （６）請求項４の複数台の圧縮機は、予め設定した優先
   順位に基づいて選択して負荷の変更を行うことを特徴と
   する低温液化ガス貯槽の内圧制御方法
7. （７）請求項５の負荷の変更は、運転中の圧縮機の負荷
   の変更と共に、運転中の圧縮機の停止、停止中の圧縮機
   の起動を含むことを特徴とする低温液化ガス貯槽の内圧
   制御方法
8. （８）請求項１〜７の制御方法に於いて、貯槽の内圧は
   、ボイルオフガス母管の圧力を介して制御することを特
   徴とする低温液化ガス貯槽の内圧制御方法