JPH10331790A - 流体輸送システムのポンプ保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流量計を使用せずに、戻り配管内の流量を自動
調節し、回転式ポンプに異常負荷をかけることのない流
体輸送システムのポンプ保護装置を提供する。 【解決手段】流体を回転式ポンプ３の吐出圧により輸送
配管２を介して輸送する流体輸送システムにおいて、回
転式ポンプ３の吐出側の輸送配管２ｂと接続し前記流体
を回転式ポンプ３の吸入側へ戻す戻り配管１５と、この
戻り配管１５の途中に設けられたリリース弁１６と、回
転式ポンプ３の吸入側の輸送配管２ａに設けられ輸送配
管２ａ内の前記流体の圧力値αを検出する第１の圧力計
１１と、回転式ポンプ３の吐出側の輸送配管２ｂに設け
られ輸送配管２ｂ内の前記流体の圧力値βを検出する第
２の圧力計１２と、第１の圧力計１１の圧力値αと第２
の圧力計１２の圧力値βとの差分｜α−β｜を求める演
算部１３と、この演算部１３で求めた前記差分｜α−β
｜が所定値以上のときリリース弁１６を開き所定値未満
の時に閉じるよう制御する弁制御部１４とを備えている
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体を回転式ポン
プの吐出圧により輸送配管を介して輸送する流体輸送シ
ステムのポンプ保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体（例えば、溶液）を入れた槽から溶
液を排出し、この排出した溶液を回転式ポンプ（例え
ば、遠心ポンプ）の吐出圧により輸送配管を介して次工
程に輸送する流体輸送システムがある。

【０００３】例えば、かかる流体輸送システムは、図２
に示すように、槽１内の溶液を排出口１ｃから輸送配管
２へ排出し、この排出した溶液を遠心ポンプ３の吐出圧
により輸送配管２を介して次工程に輸送するものであ
る。なお、槽１は溶液を排出する一方で、前工程から供
給口１ｂを介して溶液を供給される。

【０００４】そして、遠心ポンプ３の吐出側の輸送配管
２ａは、その一端に弁の開閉により流量を調節する流量
調節弁５を設けている。なお、この流量調節弁５は、ポ
ンプ流量で制御されたり、槽１内の液面の位置で制御さ
れる。

【０００５】例えば、槽１は、液面の位置を検出する液
面計１ａを設けている。この液面計１ａは、槽１内の溶
液量を所定量に維持するために液面を計測するものであ
る。そして、図示しない制御部は、液面計１ａの液面計
測値に基づき流量調節弁５を開閉させて溶液の流量を調
節し、槽１内の溶液量を所定量に維持する。

【０００６】また、輸送配管２は吐出側の輸送配管２ｂ
に流量計４を設けている。この流量計４は、吐出側の輸
送配管２ｂ内の溶液の流量を検出する。そして、輸送配
管２は、輸送配管２ｂから槽１の戻し口１ｄへ溶液を戻
す戻り配管７と接続している。そして、この戻り配管７
は輸送配管２ｂの流量により手動または自動のリリース
弁８を設けている。このリリース弁８は、通常閉じてお
り、遠心ポンプ３に異常な負荷が生じたとき、例えば、
流量調節弁５が閉となったりする時は、手動により開け
られたり、輸送配管２ｂが所定の流量となった時に開け
られる。このリリース弁８が開けられると、溶液は戻り
配管７から槽１の戻し口１ｄへ戻る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、流量調節弁
５が閉じ、流量調節弁５の閉めきり状態が長く続くと、
遠心ポンプ３に異常負荷がかかり故障してしまう。

【０００８】そこで、流体輸送システムのオペレータ
（以下、作業者という）は、流量計４の値を監視してい
て、流量計４の値に基づきリリース弁８を手動で開閉
し、戻り配管７から槽１へ戻す溶液の流量を調節する。

【０００９】しかしながら、流量計４の値を監視し、作
業者が手動で仕切り弁８を開閉して戻り配管７の流量を
調節する作業は、大変面倒であるとともに、操作内容に
個人差がでてしまうという問題がある。

【００１０】また、輸送配管２ｂの流量で制御してもよ
いが、流量を制御する必要がない時は、別途流量計を設
置しなければならないという問題が生じる。更に、流体
の粘度が大きく変化し、最大粘度と最小粘度の比が５０
以上の場合、例えば重合プロセスの場合、スタートアッ
プ時はその流体粘度は、0.1C.P から200C.P の範囲で著
しく変化する。そして、粘度が0.1C.P から200C.P の範
囲の変化に対応可能な流量計は非常に高価格かまたは適
切な流量計が得られないという問題がある。

【００１１】本発明は、上記の事項に鑑みて改良を加え
たものである。即ち、本発明は、流量計を用いることな
く、戻り配管内の流量を自動調節し回転式ポンプに異常
負荷をかけることのない流体輸送システムのポンプ保護
装置を提供することを技術的課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記技術的課題を解決す
るために、本発明の流体輸送システムのポンプ保護装置
は、流体を回転式ポンプの吐出圧により輸送配管を介し
て輸送する流体輸送システムにおいて、前記回転式ポン
プの吐出側の前記輸送配管と接続し前記流体を回転式ポ
ンプの吸入側へ戻す戻り配管と、この戻り配管の途中に
設けられたリリース弁と、前記回転式ポンプの吸入側の
前記輸送配管に設けられ前記輸送配管内の前記流体の圧
力値αを検出する第１の圧力計と、前記回転式ポンプの
吐出側の前記輸送配管に設けられ前記輸送配管内の前記
流体の圧力値βを検出する第２の圧力計と、前記第１の
圧力計の圧力値αと前記第２の圧力計の圧力値βとの差
分（｜α−β｜）を求める演算部と、この演算部で求め
た前記差分（｜α−β｜）が所定値以上のとき前記リリ
ース弁を開き所定値未満の時に閉じるよう制御する弁制
御部とを備えていることを特徴とする。

【００１３】また、前記流体の最大粘度と最小粘度との
比が５０以上であることを特徴とする。以上の構成か
ら、前記第１の圧力計は前記回転式ポンプの吸入側の前
記流体の圧力値を検出し、前記第２の圧力計は、前記回
転式ポンプの吐出側の前記流体の圧力値を検出する。そ
して、前記演算部は、前記第１の圧力計の圧力値と前記
第２の圧力計の圧力値との差分を求める。そして、弁制
御部は、前記差分が前記回転式ポンプの前記所定値以上
のときは前記リリース弁を開いて、前記吐出側の輸送配
管から前記戻り配管に前記流体を逃し、閉めきり運転に
よる異常負荷から回転式ポンプを保護する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
流体輸送システムのポンプ保護装置を図面を参照して説
明する。

【００１５】まず、本発明の流体輸送システムのポンプ
保護装置の構成を説明する。なお、ここでいう流体輸送
システムは、図１に示すように、流体（例えば、オレフ
ィン重合溶液、以下溶液という）を回転式ポンプ３の吐
出圧により輸送配管２を介して輸送するシステムであ
る。

【００１６】そして、本発明の流体輸送システムのポン
プ保護装置は、回転式ポンプ３の吐出側の溶液を吸入側
へ戻す戻り配管１５と、この戻り配管１５の途中に設け
られたリリース弁１６と、吸入側の輸送配管２ａ内の溶
液の圧力値αを検出する第１の圧力計１１と、吐出側の
輸送配管２ｂ内の溶液の圧力値βを検出する第２の圧力
計１２と、第１の圧力計１１の圧力値αと第２の圧力計
１２の圧力値βとの差分（｜α−β｜）を求める演算部
１３と、この演算部１３で求めた差分（｜α−β｜）が
所定値以上のときリリース弁１６を開き所定値未満の時
に閉じるよう制御する弁制御部１４とを備えている。

【００１７】そして、回転式ポンプ３は、羽根車の回転
によって流体（溶液）に運動エネルギーを与え、溶液を
圧送するもので、遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプ
等である。なお、この実施の形態の回転式ポンプ３は遠
心ポンプとして説明する。

【００１８】そして、遠心ポンプ３は、羽根車を回転さ
せ羽根の間の溶液に遠心力によって運動エネルギーを与
え、溶液を外側に圧送するとともに排出するポンプであ
る。なお、遠心力によって生じるポンプの性能をポンプ
ヘッドといい、このポンプヘッドはポンプの吸込水位と
吐出水位との高さの差分である。

【００１９】図３はかかる遠心ポンプ３のポンプ性能曲
線図である。このポンプ性能曲線図は、個々のポンプの
性能により予め決まっている。そして、図３は流量とポ
ンプヘッドとの相関関係を示し、流量が変化するとポン
プヘッドが放物線状に変化することを示している。

【００２０】ところで、遠心ポンプ３の吸込側の圧力値
と吐出側の圧力値との差分に相当する水位は、遠心ポン
プ３のポンプヘッドにほぼ等しい。従って、吸込側と吐
出側の圧力値の差分により運転中のポンプヘッドを求め
ることができれば、図３に基づき、ポンプ流量も求める
ことができる。例えば、流体が粘度1c.p（実線）の水の
場合、前記差分に相当する水位が７００ｍであれば、ポ
ンプ流量は３０ｍ³ ／ｈである。

【００２１】また、図３は、流体が粘度1c.pの水（実
線）の場合と粘度120c.pの溶液（破線）あるいは粘度20
0c.pの溶液（一点鎖線）の場合とでは、ポンプヘッドが
異なる（粘度が高くなるとポンプヘッドが低下する）こ
とを示している。そこで、溶液の粘度が200c.pまで（最
大粘度と最小粘度の比が５０以上に）変化することを想
定し、この実施の形態の輸送配管２ｂのミニマムフロー
（遠心ポンプ３に極端に負荷をかけないポンプ流量）を
１５ｍ³ ／ｈに設定すると、ポンプヘッドは７００ｍで
ある。そして、この７００ｍの水位に相当する圧力値が
この実施の形態の所定値Ｍである。

【００２２】なお、粘度は溶液の組成や温度と相関関係
があるので、この実施の形態の所定値Ｍは、溶液の組
成、粘度、温度の関数により決定されたものである。そ
して、輸送配管２は、槽１の排出口１ｃから遠心ポンプ
３の吸入側に接続する輸送配管２ａと、遠心ポンプ３の
吐出側から流量調節弁５を介して後工程の配管に接続す
る輸送配管２ｂとを備えている。

【００２３】そして、輸送配管２ａは、遠心ポンプ３の
吸入側に第１の圧力計１１を設け、輸送配管２ｂは、遠
心ポンプ３の吐出側第２の圧力計１２を設けている。そ
して、戻り配管１５の一端は吐出側の輸送配管２ｂと接
続し、他端は槽１の上部に設けられた戻り口１ｄと接続
している。

【００２４】そして、槽１は、前工程から供給された溶
液を一時貯溜して溶液の重合処理を行うとともに、溶液
を後工程に排出する槽である。この槽１は液面の位置を
検出する液面計１ａを設けている。また、この槽１は、
排出口１ｃや戻り口１ｄの他に、溶液を前工程から供給
する供給口１ｂを設けている。

【００２５】そして、液面計１ａは、槽１の液面を計測
するものである。また、液面計１ａは、流量調節弁５と
配線６を介して結線している。なお、液面計１ａの計測
値は図示しない制御部に通知される。そして、前記制御
部は液面計１ａの計測値に基づき、弁の開指令あるいは
閉指令を配線６を介して流量調節弁５に通知する。ま
た、この液面計１ａは、槽１内の溶液量を所定量に維持
するために液面を計測するものである。そして、前記制
御部は、液面計１ａの液面計測値に基づき流量調節弁５
を開閉させて溶液の流量を調節し、槽１内の溶液量を所
定量に維持する。

【００２６】そして、流量調節弁５は、制御部の弁の開
指令あるいは閉指令により弁を開閉し輸送配管２ｂの流
量を調節する。そして、第１の圧力計１１は演算部１３
と配線１１ａを介して結線し、輸送配管２ａ内の溶液の
圧力値αを演算部１３に通知する。また、第２の圧力計
１２は演算部１３と配線１２ａを介して結線し、輸送配
管２ｂ内の溶液の圧力値βを演算部１３に通知する。

【００２７】そして、演算部１３は、弁制御部１４と配
線１３ａを介して結線し、求めた差分（｜α−β｜）を
弁制御部１４に通知する。そして、弁制御部１４は、リ
リース弁１６と配線１４ａを介して結線している。ま
た、弁制御部１４は、差分（｜α−β｜）が所定値Ｍを
越えない通常の場合は弁の閉指令を配線１４ａを介して
リリース弁１６に通知している。しかし、差分（｜α−
β｜）が所定値Ｍを越えたとき、弁制御部１４は、弁の
開指令を配線１４ａを介してリリース弁１６に通知す
る。

【００２８】そして、リリース弁１６は、弁制御部１４
の弁の開指令あるいは閉指令により弁を開閉し戻り配管
１５の流量を調節する。次に、本発明の流体輸送システ
ムのポンプ保護装置の作用を説明する。なお、遠心ポン
プ３を保護するために、輸送配管２のミニアムフローを
１５ｍ³ ／ｈとする。そして、弁制御部１４が差分と比
較する所定値Ｍは７００ｍの水位に相当する圧力値とす
る。

【００２９】前工程から供給口１ｂを介して溶液が槽１
に供給される。すると、槽１は溶液を貯溜する一方で槽
内の溶液を排出口１ｃから輸送配管２へ排出する。そし
て、遠心ポンプ３は、排出された溶液を吐出圧により輸
送配管２を介して次工程に輸送する。

【００３０】そして、第１の圧力計１１は、吸入側の輸
送配管２ａの圧力値αを検出し、配線１１ａを介して演
算部１３に通知する。また、第２の圧力計１２も、吐出
側の輸送配管２ｂの圧力値βを検出し、配線１２ａを介
して演算部１３に通知する。

【００３１】すると、演算部１３は、吸入側の圧力値α
と吐出側の圧力値βとの差分（｜α−β｜）を求め、求
めた差分（｜α−β｜）を配線１３ａを介して弁制御部
１４に通知する。

【００３２】すると、弁制御部１４は、差分（｜α−β
｜）と所定値Ｍとを比較する。そして、差分（｜α−β
｜）が所定値Ｍを越えていない場合、弁制御部１４は弁
の閉指令を配線１４ａを介してリリース弁１６に通知す
る。そして、リリース弁１６は、弁制御部１４の閉指令
に基づき、弁を閉める。リリース弁１６が閉まると、戻
り配管１５は溶液の輸送を停止する。

【００３３】なお、通常、流量調節弁５は開いており、
溶液は輸送配管２ｂから後工程の配管へ輸送されるの
で、輸送配管２ｂの溶液の流量は２０〜３０ｍ³ ／ｈで
ある。従って、吸入側の圧力値αと吐出側の圧力値βと
の差分（｜α−β｜）は、所定値Ｍを越えることはな
い。

【００３４】一方、槽１内の溶液量が減少し、液面計１
ａの計測値に基づき流量調節弁５が閉じた場合や、輸送
配管２ｂあるいは後工程の配管が目詰まりした場合は、
輸送配管２ｂの溶液の流量はミニマムフロー（１５ｍ³
／ｈ）を確保できなくなる。従って、吐出側の圧力値β
が大きくなり、吸入側の圧力値αと吐出側の圧力値βと
の差分（｜α−β｜）は、所定値Ｍを越える。

【００３５】そして、差分（｜α−β｜）が所定値Ｍを
越える場合、弁制御部１４は弁の開指令を配線１４ａを
介してリリース弁１６に通知する。そして、リリース弁
１６は、弁制御部１４の開指令に基づき、弁を開ける。
リリース弁１６が開くと、戻り配管１５は、吐出側の輸
送配管２ｂから槽１へ溶液を逃す。

【００３６】そして、輸送配管２ｂから戻り配管１５側
へ溶液が逃げれば、輸送配管２ｂ内の溶液の圧力値βは
下がるので、閉めきり運転による異常負荷から遠心ポン
プ３を保護することができる。

【００３７】そして、本発明のポンプ保護装置は、例え
ば重合プロセスの場合のように、スタートアップ時の流
体粘度が、0.1C.P から200C.P の範囲で著しく変化し、
流体の最大粘度と最小粘度との比が５０以上になる場合
でも適切に対応できる。

【００３８】

【発明の効果】以上、本発明の流体輸送システムのポン
プ保護装置によれば、回転式ポンプの吸込側の圧力値と
吐出側の圧力値との差分に相当する水位（ポンプヘッ
ド）とポンプ流量との相関関係に着目し、吸込側と吐出
側の圧力値の差分に相当する水位に基づきポンプ流量を
判断する構成としたので、流量計を設ける必要がない。

【００３９】また、本発明の流体輸送システムのポンプ
保護装置によれば、吸込側と吐出側の圧力値の差分が前
記回転式ポンプの前記所定値以上のとき、弁制御部がリ
リース弁を開いて、吐出側の輸送配管から戻り配管に流
体を逃す構成としたので、手動でリリース弁を操作する
ことなく、自動的に閉めきり運転による異常負荷から回
転式ポンプを保護することができる。

【００４０】従って、本発明は、流量計を用いることな
く、戻り配管内の流量を自動調節し回転式ポンプに異常
負荷をかけることのない流体輸送システムのポンプ保護
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体輸送システムのポンプ保護装置の
配置図

【図２】従来の流体輸送システムの配置図

【図３】遠心ポンプのポンプ性能曲線図

【符号の説明】

１…槽 ２…輸送配管 ２ａ…吸入側の輸送配管 ２ｂ…吐出側の輸送配管 ３…回転式ポンプ（遠心ポンプ） ５…流量調節弁 １１…第１の圧力計 １２…第２の圧力計 １３…演算部 １４…制御部 １５…戻り配管 １６…リリース弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前嶋 佳夫 千葉県市原市千種海岸３番地三井石油化学 工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を回転式ポンプの吐出圧により輸送
   配管を介して輸送する流体輸送システムにおいて、 前記回転式ポンプの吐出側の前記輸送配管と接続し前記
   流体を回転式ポンプの吸入側へ戻す戻り配管と、 この戻り配管の途中に設けられたリリース弁と、 前記回転式ポンプの吸入側の前記輸送配管に設けられ前
   記輸送配管内の前記流体の圧力値αを検出する第１の圧
   力計と、 前記回転式ポンプの吐出側の前記輸送配管に設けられ前
   記輸送配管内の前記流体の圧力値βを検出する第２の圧
   力計と、 前記第１の圧力計の圧力値αと前記第２の圧力計の圧力
   値βとの差分（｜α−β｜）を求める演算部と、 この演算部で求めた前記差分（｜α−β｜）が所定値以
   上のとき前記リリース弁を開き所定値未満の時に閉じる
   よう制御する弁制御部とを備えていることを特徴とする
   流体輸送システムのポンプ保護装置。
2. 【請求項２】 前記流体の最大粘度と最小粘度との比が
   ５０以上であることを特徴とする請求項１記載の流体輸
   送システムのポンプ保護装置。