JPS6325481A - 多成分冷媒系の自動制御システム - Google Patents

多成分冷媒系の自動制御システム

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    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • F25J1/0267—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer using flash gas as heat sink
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    • F25J1/0283—Gas turbine as the prime mechanical driver
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    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
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    • F25J2230/32—Compression of the product stream

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】 発明の背景 米国特許第３，７６３，６５８号明細書に記載されてい
るように、多成分冷媒、すなわち、混合冷媒を使用して
天然ガスを液化する装置は、現在、世界中で使用されて
いる。このような液化装置は、代表的には、窒素、メタ
ン、エタンおよびプロパンからなる四成分冷媒を使用し
ている。この四成分冷媒は、天然ガスの供給される流れ
を凝縮してＬＮＧを形成する低温（代表的には、−２６
０″Ｆ）に冷却するために、多領域熱交換器に循環され
る。
組成、温度および圧力が変化する供給される流れを適当
に冷却するために、熱交換器に通される冷媒の流量、混
合冷媒の組成、混合冷媒に加えられる圧縮の度合および
主熱交換器および冷凍ループの操作に影響を与えるその
他の物理的な変数を変更する制御が必要である。
多成分冷媒装置を使用する代表的な作動施設においては
、総合的な施設は、予定された限界内でのプラントの作
動を保証するように意図されたある設計仕様により設計
されている。プラント設計者は、代表的には、供給され
る流れの組成および状態に関する顧客の仕様に基づいて
、混合冷媒ループの種々の部分のための組成、温度およ
び圧力を含む冷媒装置の最適の作動状態を決定する。
しかしながら、これらの設計条件を達成しかつ維持する
ことが極めて困難であることが判明した。
そのうえ、供給される流れの組成の変化、環境の変化お
よび欠陥、例えば、圧縮機のシール、弁および管継手の
漏洩を含むプラントの状態の変化のすべてが設備の不安
定の原因になる。これらの理由から、代表的な混合冷媒
プラントは、最適効率よりも低い効率で作動している。
操作員は作動設備に固有の変動のすべてを綿密に監視し
がっ調節することができず、また高度に熟練しがっ経験
のある操作員にすらにも明らがでない多数の関係がある
ので、総合的なプラント効率が低下して顧客に対するプ
ラント製品のコストが高くなる。
最後に、最も効果的な製造を達成するようにＬＮＧプラ
ントを稼働することが望まれる場合には、同様に変化し
易い状態が発生する。プラントを最大の製造量を得るた
めに運転することは、本来、最適の効率よりも低い効率
になることを意味する。
しかしながら、製造量を効率と釣り合わせるためには、
現在、実施可能でない程度の制御が必要である。
発明の詳細な説明 本発明は、混合冷媒、すなわち、多成分冷媒の型式の液
化天然ガスプラントのための自動化された制御装置を含
む。プロセス制御装置は、プラントの種々の状態、例え
ば、温度、圧力、流量または組成を検出する複数個のセ
ンサ、複数個の制御装置、例えば、サーボ制御弁および
制御プログラムを実行するコンピュータを含む。
本発明の制御装置は、操作員により指定された所望の製
造速度に応答して、得られる最高の効率で所望の製造速
度を達成するようにプラントを制御するかまたは最大限
の製造レベルに見合った達成可能な最高の効率でプラン
トによる製造量を最大限に高める。そのうえ、本発明の
制御装置は、供給される流れの組成、圧力、温度の変化
および周囲の状態の変化を含むプラントの状態の変化に
自動的に応答する。生産効率の最適化は、混合冷媒液の
残留量、組成、圧縮比および圧縮機駆動タービンの速度
を調節することにより行われる。
この発明の詳細な説明 多成分冷媒ＬＮＧプラント 第１図について述べると、本発明により制御されるプラ
ントを代表するＭＲ（多成分冷媒）ＬＮＧプラント２の
概略の流れ図を示してあり、そしてプラント２の操作は
、米国特許第３．７６３，６５８号明細書に記載されて
いる。第１図において使用した符号は、可能な限り、米
国特許第３．７８３．１ｉ５８号の図面に使用されてい
る符号と合致させである。本発明の目的のために、前記
米国特許のプラントの機能性の説明を繰り返す必要はな
い。米国特許第３，７８３．ｌ３５ｇ号に記載されたプ
ラントと第１図に示されたプラントとの差異は、蒸発器
８６．８８および８９における三段の混合冷媒熱交換の
使用、三段のプロパン圧縮機６２の使用および燃料ヘッ
ダー構成ライン１６６、制御弁１６０．ＭＲ圧縮機燃料
供給流れ８３．燃料ヘッダーベントライン１６２、燃料
　ヘッダーベント弁１６４．混合冷媒フラッシュ回収交
換器１４４．ＬＮＧフラッシュ・燃料圧縮機１４Ｂ、Ｌ
ＮＧフラッシュ分離器１５４゜ＬＮＧフラッシュベーパ
ーライン１５８およびＬＮＧ　　ＪＴ弁５８を備えた燃
料システムの説明を含んでいる。ＭＲ組成システム１４
０は、ＭＲ小ループの組成ガスの送入を制御する弁１４
２ａ、　１４２ｂ。
１４２ｃおよび１４２ｄを含む。個々のシステム構成部
分のさらに詳細な説明は、制御装置の好ましい実施例の
詳細な説明により保証されるかぎり、行うことにする。
さて、第３図について述べると、本発明のプロセス制御
装置３１０のブロック線図を示しである。
ＬＮＧ製造プラント２は、燃料、供給される流れおよび
組成ガスの導入口ならびに液化天然ガスの導出口を有す
る点線で囲んだ領域として示されている。ＬＮＧ製造施
設２の内部には、複数個のセンサＡ−ＡＶと、複数個の
制御器２００　、例えば、制御弁１１［ｉのようなサー
ボ制御弁ｌ１６が配置されている。表１の制御器にアス
テリスク（＊）を付けた弁のみがこのように制御され、
その他の弁は従来技術のマニュアルまたは自動制御装置
の技術により制御することができる。センサＡ−ＡＶお
よび制御器２００は慣用の電子連絡装置によりプロセス
制御システム３００と連絡している。
プロセス制御システム３００は、個々のセンサＡないし
ＡＶに相当する個々の記憶位置を有するセンサ記憶装置
３３０と、制御器２００の各々に相当する個々の記憶位
置を有する制御器記憶装置と、複数個の並列プロセスル
ープ３２０を備えている。
プロセス制御システム３００は、そのほかに、プロセス
サービス要求の待ち行列であるリクエスト待ち行列３５
０と、戻り待ち行列３６０を維持する。また、プロセス
制御システム３００は、操作プロセスループ３２０のな
かのコンテンションを解決するために使用される優先皮
表３７０を維持する。表３７０の優先度は、表２に記載
されている。最後に、プロセス制御システム３００は、
インタバルを測定しかつその他の時間に感応する機能を
制御するためのリアルタイムクロック３１０にアクセス
する。
ＬＮＧ製造施設２の内部の個々の状態と組み合わせた別
個のセンサＡ−ＡＶから発生する相関した示度によりＬ
ＮＧ製造施設２と組み合わされた１７個のサーボ制御器
を制御するために、プロセス制御装置は並行処理コンピ
ュータシステムにおいて実現される。並行処理されるタ
スクのなかには、低レベル監視および制御機能、システ
ムエグゼクティブ管理機能、製造プラントの安全な作動
に必要な制限および警報機能、および製造施設の作動状
態に関係無く効率を高める進行中の調節機能がある。
並行処理の使用により、代表的には逐次制御システムに
見られるような広範囲の割込み使用優先を行う必要性を
考慮しないで生産プラントの進行中の監視および制御を
行うことができる。このようなコンテンションは実際に
発生することがあるけれども、本発明のシステムは、進
行中の制御プロセスまたはその他の計算作業に割り込ま
ないで、コンテンションを迅速に解決することができる
。
以下の説明は、本発明のシステムのエグゼクティブ制御
機能および制御アーキテクチュアの好ましい実施例を記
載したものである。
プロセッサ制御システム３１０は、共通の記憶装置３３
０および３４０を呼び出すマルチプルプロセッサに対し
て並行制御プロセスを遂行可能にする。
この共通の記憶装置３３０　、３４０の内部には、生産
施設２と組み合わせたあらゆるセンサおよびあらゆる制
御器の現在の状態を表わす数値が記憶されている。それ
に加えて、制御システムを管理するために、種々の標識
およびフラッグのフィールドが定義されている。実行中
の制御状態標識は、各々の並行処理ループの１個のフラ
ッグ有効係数を有する共通のアクセス可能な記憶装置の
一領域である。システムエグゼクティブ（監視プログラ
ム）は、どのループに入る際にも、相応したフラッグを
実行中の制御状態標識に設定する。システムエグゼクテ
ィブは、ループから出る際に、相応したフラッグをクリ
ヤし、すなわち、リセットする。システム内の並行処理
は、この機構により、どのプロセスが現在実行中である
かを決定し、そしてこの方法によりコンテンション、す
なわち、矛盾を回避することができる。
システムエグゼクティブ（付表、５０頁）もまた、高い
優先度の要求を管理するために、リクエスト待ち行列３
５０および戻り待ち行列３６０を維持する。
これらの待ち行列の機能は、システム内部の一例として
の情況について最も良好に記載されている。
システムが最適の定常状態で機能しかつ指定された目標
製造速度を達成しつつあると想定すると、圧縮機（例え
ば、１００　、１０２　、８２）が種々の理由のうちの
いずれかのために、サージ状態に近づいていると想像で
きる。もしもこの状態が発生すると、並行サージ防止制
御ルーチン（付表、５９頁）がそれを検出する。サージ
状態が検出されると、サージ防止制御プロセスのサージ
状態を解決する間にすべてのその他の制御器のアクショ
ンを先取りするために、システムエグゼクティブから実
行中の状態を要求する。
システムエグゼクティプは、サージ防止制御器からアク
ティビティの要求を受けたときに、サージ防止制御ルー
チンに実行中の状態を許容すべきであるか否かを決定す
るために、そのコンテンション解決ルーチン（付表、５
９頁）を応用する。
現在実行中のルーチンの優先度は、要求ルーチンに割り
当てられた優先度と比較され、そして要求ルーチンか優
先皮表３７０に定義されているようなより高い優先度レ
ベルを有していると想定すると、ループの識別および現
在のプロセスのためのりアサートタイマがシステムエグ
ゼクティブの戻り待ち行列３６０に課せられる。その後
、システムエグゼクティブは、現在実行中のループの実
行状態フラッグをクリヤし、サージ防止制御ルーチンの
実行状態フラッグを設定し、戻り待ち行列における記録
の存在を表わすフラッグを設定し、かつ並行サージ防止
制御ルーチンに転送する。システムエグゼクティブは、
並行サージ防止ルーチンから通常比るときに、その戻り
待ち行列を認識して、サージ状態の発生前に実行されて
いたルーチンを再び起動させる。また、別の態様として
、もしもシステムエグゼクティブが所定の時間間隔後に
、当初のプロセスを再び起動させなかったとすれば、待
ち行列（Ｑｕｅｕｅ）　ｖネージャー（付表、５５頁）
かプロセスを再び作動させる要求を再び主張するために
作用する。この再主張（リアサート）は、システムエグ
ゼクティブ内部のコンテンション解決プロセスにより取
り扱われる。このコンテンション解決プロセスは、プロ
セスを再起動させまたは再主張を要求待ち行列に配置す
ることによりそのプロセスを再び延期する。
ルーチン要求実行状態が現在実行中のものよりも優先度
が低い場合には、要求プロセスの識別がリアサーション
タイマと共にリクエスト待ち行列に課せられる。リクエ
スト待ち行列３５０もまたシステムエグゼクティブ内に
相応したフラッグを有している。もしもプロセスが終了
すれば、システムエグゼクティブは、システムリクエス
ト待ち行列内に配置されたこれらのルーチンの状態を検
査しかつコンテンション解決プロセスを介して要求を再
主張することによりこれらのルーチンを実行しようと試
みる。このようにして、本発明のプロセス制御装置は、
単一のルーチンのみが実行中でありかつその他のプロセ
スが要求されていないという条件を伴わないかぎり遊び
時間を消費しないことを保証する。
十分に早い処理速度のプロセッサを備えていれば、前述
した構成は逐次プロセスにより近似させることができる
。このような逐次プロセスは、当業者には明らかなよう
に、駆動されるイベントまたは割込みでなければならず
、かつ主制御ループを実行するために必要な時間は、プ
ロセス制御システム３００の応答を不当に減衰させない
ように十分に短くなければならない。
第１図および第２図ならびに付表の擬似コードリストに
ついて以下説明を行う。当業者には、少なくとも４３個
のセンサにより動作する少なくとも１７個の制御対象（
すなわち、値）を含むシステムにおいては、正確な記憶
位置（ロケーション）、センサおよび操作パラメータを
選択する場合の可変性の度合が極めて大きいことは、理
解されよう。
以下の説明は好ましい一実施例としてのみ理解されるこ
とを意図したものである。
さて、表１について述べると、ここには第１図および第
２図に示した主要構成部分の構成部分の説明、製造装置
２内の種々のセンサの位置および擬似コードリストの付
表に示した制御プログラムに使用されるセンサおよび制
御器の両方により表わされた変数を指示した相互参照表
が示しである。
＝　　２２　− ３６　　供給用３段熱交換器 ３８　　スクラップカラム還流分離器 ４０　　スクラップカラム還流分離器の４２　　スクラ
ップカラム還流ポンプ ４４　　スクラップカラム還流の流れ ４６　　スクラップカラム還流分離器の４７　　主熱交
換器混流供給管回路 ４８　　主熱交換器中間供給管回路 ５０主熱交換器 底部の流れ　　　　　Ｌ　　　　分析モル％Ｎ２．Ｃ，
，Ｃ２，Ｃ３蒸気の流れ Ｍ　　　圧力　　△Ｐ（Ｗ） Ｎ　　　圧力　　△Ｐ（Ｗ） ０　　　、＠度　　へＴ（葛） Ｐａ、度　　△Ｔ（簀） Ｗ　　　圧力　　△Ｐ（ｃ） Ｘ　　　圧力　　△Ｐ（ｃ） 項　　　　　目 ５２　　高温端スプレーヘッダ ５４　　主熱交換器低温供給管回路 ５５供給用ＪＴ弁 ５６　　低、＠端スプレーヘッダ ５８　　ＬＮＧ　　ＪＴ弁−ＴＩＧ ６２　　プロパン圧縮機 ６３　　プロパン圧縮機サージ防止制御システム６４　
　プロパン過熱もどし器 ６５　　プロパンコンデンサ ６６　　高レベルプロパンＪＴ弁 ｍＷ　　シ杢　型式　変　数 Ｚ　　　温度　　△Ｔ（ｃ） ＡＡ　　　温度　　△Ｔ（ｃ） Ｖ　　レベル　　Ｉｆ！５（Ｌｅｖ） Ｙ　　レベル　　Ｃ３（Ｌｅｖ） ＊　　ＡＢ　　温度・　　Ｔ（Ｐ） ＡＭ　　　流量　　ＰＣＡＳＣ ＡＮ　　　圧力　　ＰＣＡＳＣ ＡＯ温度　　ＰＣＡＳＣ ６８高レベルプロパン蒸気のもどり ７０　　プロパン凝縮液 ７２　　プロパン凝縮液 ７６　　高レベルプロパン蒸気のもどり７８ａ高レベル
プロパン ７８ｂ中レベルプロパン ７９　　高レベルプロパンＪＴ弁 ８０　　中レベルプロパンＪＴ弁 ８１　　低レベルプロパン蒸発器 ８２　　中レベルプロパン蒸気のもどり８３混合冷媒圧
縮機 ８５　　高レベルプロパン蒸気の流れ ８６　　高レベルプロパン蒸発器 ８７　　中レベルプロパン蒸気のもどり８８　　中レベ
ルプロパン蒸発器 ８９　　低レベルプロパン蒸発器 項　　　　　目 ９０　　高レベルプロパン蒸発器へのプロパン凝縮層９
２　　プロパン凝縮液ＪＴ弁 ９３　　高レベルプロパン ９４　　高レベルプロパン蒸発器 ９５　　中レベルプロパン ９６　　中レベルプロパンＪＴ弁 ９７　　プロパン冷媒の補給される流れ９８　　低レベ
ルプロパン蒸気のもどり１００１段混合冷媒圧縮機 １０１１段混合冷媒圧縮機サージ防止制御システム１０
２２段混合冷媒圧縮機 １０３２段混合冷媒圧縮機サージ防止制御システム１０
４　　混合冷媒中間冷却器 ｍＷ　　ヤ艮６す□　型式　変　数 ＊　　　ＡＨ！ｆｉ　　　１°ＭＲＣＡＳＣＡｌ　　　
圧力　　１°ｋｉＲｃ　ＡＳＣ、Ａ　Ｊ　　　温度　　
１°ＭＲＣＡＳＣ＊　　Ａ　　圧力　Ｐ（囲）２°ＭＲ
ＣＡＳＣＡＫ　　　流量　　２°λＩＲＣＡＳＣＡＬ　
　温度　２°ＡＬＲＣＡＳＣ １０６混合冷媒最終冷却器 １０８　　混合冷媒圧縮機の出口の流れ１１０　　高圧
混合冷媒相分離器 １１２　　高圧混合冷媒相分離器の液体の流れ１１３　
　高圧混合冷媒相分離器の液体ドレンの流れ１１４　　
主交換器混合冷媒液高温管回路１１５　　混合冷媒液ド
レン弁 １１６　　混合冷媒液ＪＴ弁−ＦＲＣ １１８高温端スプレーヘッダ混合冷媒液の流れ１２０　
　高圧混合冷媒相分離器の蒸気の流れ１２２　　主交換
器混合冷媒蒸気高温管回路１２４　　主交換器混合冷媒
液高温管回路８　　流量　　ＦＲＣ Ｔ　　レベル　ＨＰ　５ｅｐ（Ｌｅｖ）Ｕ　　レベル　
ＨＰ　５ｅｐ（Ｌｅｖ）Ｑ　　流量　　ＦＲＣ ＊ ＊　　Ｒ温度　　Ｔ（ＷＳ） 項　　　　　目 １２８　　混合冷媒蒸気Ｊ　Ｔ弁−ＣＲＣ１３０低温端
スプレーヘッダ混合冷媒蒸気の流れ１３２　　主文換器
低温端胴体−側ベント弁１３４　　主文換器低温端胴体
−例ベントの流れ１３６　　主圧縮機へのＬＰのもどり １３８　　混合冷媒圧縮機に供給される流れ１４０　　
補給される混合冷媒の流れ １４２ａへ２補給弁 １４２ｂ　Ｃ１補給弁 １４２ｃ　Ｃ２補給弁 １４２ｄ　Ｃ３補給弁 １４４　　混合冷媒フラツンユ回収交換器１４６　　Ｌ
ＮＧフラッシュ／燃料圧縮機１５０　　ＬＰ混合冷媒ベ
ント １５１　　ＬＰ混合冷媒ヘント弁 ｍＷ　　坤嗅　型式　変　数 ＊ ＊ Ｆ　　圧力　　　Ｐ（ＳＣ） Ｇ　　流れ　　　Ｆ（λＩＲ） ＡＲ圧力　　　Ｐ（λＩＲ） ＊　　　Ｈ流ｉｉ　　　　Ｆ（Ｎ２） 、Ａ　Ｓ　　　圧力　　　Ｐ（Ｌ） ＊　　　Ｉ　　　流量　　　ｐ（ｃ、）ＡＴ　　　圧力
　　　ｐ（ｃ、） ＊　　　Ｊ　　　流量　　　Ｆ（ｃ２）ＡＵ　　　圧力
　　　Ｐ（ｃ２） ＊　　　Ｋ　　流量　　　Ｆ（ｃ３） ＊ ＊ １５４　　ＬＮＧフラツノユ分離器 １５ｇ　　ＬＮＧフラッシュ蒸気 １６０　　燃料制御弁への供給 １６２　　燃料ヘッダから通気される流れ１６４　　燃
料ヘッダベント弁 １６６　　供給される流れからの燃料ヘッダへの補給１
６８　　プロパン圧縮機タービン駆動１７０１段混合冷
媒圧縮機タービン駆動１７２２段混合冷媒圧縮機タービ
ン駆動ＡＥ　　　分析　　　ＨＶ ＡＦ　　　流量　　　Ｆ（＋） ＡＣ圧力　　　Ｐ（ｆ） ＡＰ　　　温度　　　Ｔ（ｔｐ） ＡＤ　　　速度　　　Ｓ（Ｍｐ） ＊　　　Ｄ　　速度　　　Ｓ（Ｍｌ） Ｅ　　温度　　　Ｔ（ｔｌ） ＊　　　Ｂ　　速度　　　Ｓ（Ｍ２） Ｃ温度　　　Ｔ（ｔ２） さて、擬似コードリストについて述べると、ルーチンシ
ステムエグゼクティブのリストを示しである。システム
エグゼクティブルーチンは、システムエグゼクティブ管
理機能、低レベル警操作機能、進行中の監視機能および
制御機能を実行するための並行処理ループを含む。これ
らの機能は、並行して実行される操作手順として示され
ている。
このアーキテクチュアは、各々の実行プロセスが並行処
理システム内にそれ自体の独特のプロセッサを占有する
ことができる体系である。並行処理を２個または複数個
のプロセッサにより実行できることは、理解されよう。
労力の区分は、必然的に、特定の実現のためのプロセッ
サの利用度に依存する。
監視操作パラメータルーチンは、実際に、各々がシステ
ム２内部の特定のセンサと組み合わされた４３の同時並
行のプロセスを実行する。各々の並行ルーチンは、セン
サの値を引き出しかつその値を予定した記憶位置に配置
するプログラムループである。このようなルーチンがま
た特定のセンサまたはセンサのグループに独特のろ波お
よび基準化ステップを含むことができることは、理解さ
れよう。例えば、センサが高いレベルの騒音をうける場
合には、帯域１戸波または時間重み付は積分を応用して
騒音レベルを低減することができる。また、別の態様と
して、センサの原始データを記憶装置に配置して、その
データを騒音ろ波、基準化またはその他のこのような要
求のために後程処理することができる。
設定された制御器ルーチンは、同様に、１７個の並行ル
ーチンを含み、これらの並行ルーチンの各々は、システ
ム２の内部の所定の制御器に相当している。設定された
制御器ルーチンは、また、利得、応答時間の変化を調節
しかつ制御器を減衰させるための信号処理技術を使用す
ることができる。
コンテンション解決ルーチンおよび待ち行列マネージャ
については、総合的なシステムの構成に関して前述した
。コンテンション解決ルーチンは、優先皮表３７０に参
照しやすく記載しである。優先皮表３７０に包含された
例としての数値は、表２に含まれている。これらの優先
度の値は、特定のシステム構成に基づいて変更すること
ができ、かつコンテンション解決機能の一例として意図
されている。
表　　　　２ ルーチン名称　　　　　　　　　　　優先度システムエ
グゼクティブ 操作パラメータ監視　　・・・・・・・・・　◇制御器
の設定　・・・・・・・・・◇ コンテンションの解決　　・・・・・・・・・　◇待ち
行列マネージャー　　・・・・・・・・・　◇サージ防
止制御　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・２−１圧縮機タービン過速度制御　　・・・・・・２
−２圧縮機タービン超過温度制御　　・・・・・・２−
３供給圧力の検出　　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・　３ΔＴ　の監視　　　　１１１．１１１
．９３０１１．２０１９１０．４−１６１　′）監視　
　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４
−２ν 表　　　２　（つづき） ルーチン名称　　　　　　　　　　　優先度燃料の平衡
の維持　　・・・・・・・・・・・・・旧・・・・・　
５製造の監視　・・・・旧・・・旧・団・・・・６補給
圧力の監視　　・・・・・・・・・・Ｎ１・・・・・　
７製造量のターンダウン（減少）　　・・・８−１製造
量のターンアップ（増大）　　・・・８−２最　　適　
　化　　・・・・・・・・・・旧・・・・・・・・・旧
・・８−３混合冷媒補給組成および流れ　　・・・・・
・９−１フアインのターンアップ　　・・・・・・９−
２Ｃ注　入　　・・・・・・川・Ｎ１・・・・・・旧・
・９−３製造監視ルーチンは、製造システムの適正化を
可能にするためにより低レベルの警報機能、監視機能お
よび制御機能と並行して動作する主要なルーチンである
。システム全体の現在の製造速度を決定しかつ所望の生
産速度、すなわち、目標製造速度からの現在の生産速度
の偏差により従属ルーチンを呼び出すのは、この製造監
視ルーチンである。時間の最大の％である製造監視ルー
チンが最適化ルーチンを呼び出すことが予想される。
しかしながら、実際の製造量がオペレータにより指定さ
れた目標生産量以下に低下しまたは目標製造量以上に増
大するときに、製造量ターンダウン（減少）ルーチンま
たは製造量ターンアップ（増大）ルーチンが呼び川され
る。
システム２のその時点の監視された製造量がオペレータ
により指定された目標製造量に等しいと仮定すると、最
適化ルーチンが実行される。最適化ルーチンは、多成分
冷媒液の正規の在庫レベルが高圧多成分冷媒分離器１１
０内に保たれているか否かを確認することにより開始さ
れる。多成分冷媒液の正規のレベルは、レベルセンサＴ
のレベルよりも低くかつレベルセンサＵのレベルよりも
高く指定されている。多成分冷媒液の残留量が下限より
も低いことか判明すると、多成分冷媒液レベル補給組成
および流れルーチンが実行される。このルーチンについ
ては、以下に説明する。多成分冷媒液のレベルが上限よ
りも高い場合には、高圧分離器１１０内の冷媒液を排出
するために、多成分冷媒液ドレン弁１１５が開かれる。
ドレン弁１１５は、高圧分離器１１０内のレベルがセン
サＵのレベルよりも低くするまで開いた状態に保たれる
。
多成分冷媒液のレベルが指定された範囲内にあることが
確認された後、多成分冷媒の組成が最適化される。多成
分冷媒の組成の最も粗い最適化は、流れ比率制御（ＦＲ
Ｃ）弁１１６の調節を含む。このような最適化は、製造
施設２の総合効率について実施される。
擬似コード機能効率は、総合的なシステムの作動効率を
計算する場合に使用される。この計算は、システムによ
り消費される全エネルギと、生成された液化天然ガスの
経済的な値とを含む。例えば、特定の燃料組成における
所定の燃料の流れに対して、燃料の発熱量が得られる。
このような発熱量は、代表的には、燃料の組成を決定す
るための燃料のクロマトグラフ分析および各々の燃料の
組成とその発熱量とを乗する乗算プロセスを含む２段プ
ロセスにより得られる。この発熱量は、代表的には、代
表的なガスの流れの各々の炭化水素成分に対して「ガス
プロセシング・アンド・サブライヤーズアソシエーショ
ン」により発行された表から得られる。燃料の発熱量に
流量を乗することにより、システムのための全エネルギ
消費量が得られる。
その後、計算されたエネルギ消費量は、このエネルギを
使用して生成された液化天然ガスの値により除算される
。−例として、もしもＬＮＧが立方フィート単位で販売
されるとすれば、各々の立方フィートの値は、ＩＵＳド
ルの利益あたりのエネルギとして表わされた瞬間的な効
率の値を得るために、その生産のために消費されたエネ
ルギに分割されよう。この瞬間的な効率は、記憶しかつ
特定の調節の適正化を比較するために、その後の効率の
読取り値と比較される。
多成分冷媒の組成を適正化する場合には、流れ比率制御
弁１１６、多成分冷媒の窒素含有量、およびＣ３二Ｃ２
比の設定は、所定のパラメータを調節しながらピーク効
率を求めようとするアルゴリ１１°←　３３− ズム（算法）によって逐次なされる。
これらの調節（ＦＲＣ１Ｎ２　Ｃ２：Ｃ３比）は互いに
ある程度作用しあい、したがって、図示の順序以外のそ
の他の順序で実行することができるけれども、この好ま
しい実施例は前記変数を説明した順序で調節する。
これらのパラメータを最適化した後、圧縮比制御（ｃＲ
Ｃ）弁１２８がピーク効率のために調節される。このよ
うな調節においては、圧縮比を経験により決定される％
により増加させる。この％は、当初施設の設計仕様から
入力されるが、その後、最適のステップ値を得るために
、制御プログラム内で調節される。圧縮比の最適化は、
ピーク効率に達するまでまたは多成分冷媒の圧縮機の吐
出圧力が所定の最高圧力を超えるまで圧縮比を増加させ
ることにより開始される。これらの状態のいずれか一方
が満足されたときに、効率が低下するまで、圧縮比を減
少させる。最高効率対圧縮比を求めた後、最後に行われ
る最適化ステップは、圧縮機タービン速度の最適化であ
る。
ガスタービン１７０　、１７２を設計速度の１００％で
運転することが望ましいので、最適化は、現在の速度が
（設計定格に対して）最高であるか否かを確認すること
により開始される。もしも現在の速度が最高でなければ
、最適の効率が得られまたは最高速度に達するまで、ガ
スタービンの速度を増加させる。もしも最高速度に既に
達していれば、最高の効率が得られるまで、ガスタービ
ンの速度を減少させる。
最適化をいったん完了すると、製造監視ルーチンが再び
繰り返される。大抵の場合には、最適化により製造量を
高めてそれにより生産量を所定の目標レベルまで減少さ
せて入力エネルギを保存することができる。これにより
、施設を所定の製造レベルに維持しながら、最高効率で
運転することができる。
製造量ターンダウンルーチン（付表、５６頁）は、製造
監視ルーチンがシステムの測定された製造量がオペレー
タにより入力された目標製造量を超えたことを決定した
ときに呼び出される。製造量ターンダウン（低減）ルー
チンは、先ず、測定された製造量が所望の目標製造量の
４％以内であることを決定する。もしも測定された製造
量がこの範囲内にあれば、ルーチンは製造速度を精密に
調節するためにターンダウンファインラベルに分岐する
。もしも測定された製造量が目標製造量プラス４％を上
まわれば、ラベルターンダウングロスにおける実行は、
先ず、多成分冷媒圧縮機の吸込圧力を確認して、その値
を記憶装置に記憶する。
もしも多成分冷媒圧縮機の吸込圧力が最低許容圧カブラ
ス４％よりも低いことが決定されれば、なんら調節はな
されず、かつ操作は製造監視ルーチンに戻る。しかしな
がら、もしも多成分冷媒圧縮機の吸込圧力がこの閾値よ
りも高ければ、多成分冷媒圧縮機の吸込側ベント１５１
が開かれて多成分冷媒圧縮機の吸込圧力を４％だけ低下
させる。
多成分冷媒圧縮機の吸込圧力を総体的に調節した後、シ
ステムを再び最適化するために最適化ルーチンが呼び出
され、その後生産監視主ルーチンが再び呼び出される。
種々の調節ルーチンおよび子ストに使用された％が例と
して記載した数値でありかつ類似の施設の手動操作に使
用される値を示していることに留意すべきである。この
ような値が制御されるプラントの正確な設計、供給され
る材料の組成、周囲の状態およびプラント操作の経験の
度合により変化することは、理解されよう。これらの値
が増分的な調節および時間的な遅れを指定するその他の
値と共にプラントの起動時点において設計により指定さ
れた値に調節されるが、後程、施設の総合効率をさらに
良好に最適化するために再調節されまたは「同調」され
ることが予想される。
生産量を精密に下方調節することが必要である場合には
、多成分冷媒圧縮機の吸込側ベント１５１を開くことに
より、圧縮機の吸込圧力を低下させる。この吸込圧力の
低下は、測定された生産量と目標製造量との差を含む比
率によって行われる。
このようにして、プラントを混乱しないで目標製造量に
対する漸進的な遮断を行うことができる。
この多成分圧縮機の吸込圧力の精密な調節後、シ＝　　
３６　− ステムが再び適正化されかつ主ループが再び実行される
。
測定された製造量が所望の目標製造量よりも低いことが
決定されたときに、製造ターンアップル−チン（付表、
５８頁）が製造監視ルーチンにより呼び出される。製造
ターンアップル−チンは、製造ターンダウンルーチンに
より使用された仕方と同様な仕方で、先ず、測定された
製造量が目標製造量マイナス４％を超えているか否かを
決定する。もしも測定された製造量がこのレベルよりも
低下していれば、ラベルターンアップグロスにおいて実
行が継続する。
先ず、低温側端部のΔＴが最低許容値よりも低くないこ
とを確認後、弁１４２ａを開くことにより、所定量の窒
素が注入される。その後、ルーチンは所定の時間待機し
、かつ低温側端部のΔＴが許容限界外になるまでそのプ
ロセスを繰り返す。低温側端部のΔＴが十分に大きいこ
とがいったん決定されると、多成分冷媒圧縮機の目標吸
込圧力が現時点の圧カブラス４９６として決定される。
その後、Ｃ注入ルーチンが実行され、次いて、製造量監
視主ルーチンが実行される。、 精密な製造量の上方調節が必要であることが決定された
ときに、ファインターンアップル−チンが呼び出される
。ファインターンアップル−チンは、先ず、システムを
適正化し、その後、測定された生産量が依然として目標
製造量よりも低いか否かを確認する。もしも測定された
製造量が目標製造量よりも低（保たれていれば、多成分
冷媒圧縮機の新しい目標吸込圧力が目標製造量と測定さ
れた製造量との比として計算されかつＣ注入ルーチンが
呼び出される。
さて、混合冷媒液の残留量が低いことか決定されたとき
に最適化ルーチンにより呼び出される多成分冷媒液レベ
ル補給組成および流れルーチン（付表、５９頁）につい
て述べると、冷媒液レベル補給機能のための好ましい一
実施例を示しである。
このルーチンは、呼び出されたときに、記憶装置に当初
の補給用人口弁の位置を記憶することにより開始される
。これらの弁は、この施設の漏洩を袖なうために、その
他のルーチンにより位置決めされる。各々の弁の流量は
、定常の操作において、システムからの特定の成分の漏
洩を正確に釣り合わせる。その後、ルーチンは、混合冷
媒の成分の各々のモル組成を確認するループに進められ
る。
その後、補給しようとする残留量が計算される。
この残留量補給速度は、残留量を許容限度内に高めるた
めの推定時間を含む。タイマがリセットされかつ起動さ
れ、かつ補給弁１４２ａ、　１４２ｂ、　１４２ｃ。
１４２ｄが注入される特定の成分のモル分率と計算され
る総合的な補給速度との積により表わされた程度まで比
例して開かれる。４個の補給用人口弁がいったん開かれ
ると、補給される多成分冷媒の流量が確認され、かつ流
量を計算するために使用される推定時間が経過した時間
だけ減少せしめられる。その後、新しい補給用冷媒の流
量が計算される。
もしも測定された補給液の流量が新規の補給流量よりも
低いことが決定されれば、推定時間は所定量だけ減少さ
れ、そして補給流量を増大するために新規の補給流量が
計算される。もしも残存時間により除した新規の補給流
量により必要とされる総流量が得られる最大流量よりも
大きいことが決定されれば、オペレータの警報がなり、
かつ制御ループが中止される。この中止手順により、並
行処理ループの動作が遮断され、かつシステムエグゼク
ティブ内の逐次的な手順の中止が開始される。補給ルー
プの完了時に、システムからの漏洩量を再び釣り合わせ
るために、当初の補給用の入口弁の位置が復旧される。
製造ターンアップル−チンにより、Ｃ注入ルーチン（付
表、６３頁）が呼び出される。このＣ注入ルーチンは、
Ｃ１注入弁１４２ｂを開（ことにより開始される。その
後、システムのある物理的な限度のために、一連のテス
トが行われる。圧縮機の吐出圧力が設計最高圧力よりも
低い値に保たれていることを保証するために該吐出圧力
が測定され、かつ高温端および低温端のアプセットΔＰ
Ｓが設計限界内にあるか否かを確認するために測定され
る。最後に、タービンの燃焼温度が測定される。
二Ｚ、４．− もしもこれらの臨界的なパラメータのすべてが設計仕様
限度内にあれば、多成分冷媒圧縮機の吸込圧力が測定さ
れる。この圧力が多成分冷媒圧縮機の目標吸込圧力に達
したときに、Ｃ１注入弁１４２ｂが閉ざされ、そして最
適化ルーチンが呼び出される。もしも設計仕様限度を超
えておれば、Ｃ１注入弁１４２ｂが直ちに閉ざされ、か
つもしもフラッグＯＰＴが設定されていれば、生産目標
値が下方にリセットされる。もしもフラッグＯＰＴが設
定されていなければ、ＯＰＴの設定後に、最適化ルーチ
ンが呼び出される。
進行中の燃料バランスルーチン（付表、６７頁）は、燃
料ヘッダの圧力を燃料ヘッダ圧力の中間点に維持する。
この燃料バランスルーチンは、燃料入口圧力ならびに燃
料ヘッダの設計最高圧力、中間圧力および最低圧力を使
用する距離アルゴリズムにより、圧力の中間点からの距
離を計算する。
燃料ヘッダの圧力が中間点圧力よりも高い場合には、燃
料ヘッダ圧力を減少させるために、ベント弁１６４が比
例して開かれる。そのうえ、溜め１５４内のフラッシュ
から生ずる燃料の量を減少させるために、温度制御器５
８が所定の％だけ低い温度にリセットされる。燃料ヘッ
ダ圧力か圧力の中間点よりも低い場合には、溜め１５４
内により多量のフラッシュを発生させるために、燃料補
給弁１［ｉｏが所定量だけ開かれかつ温度制御器５８が
所定の％だけ高くリセットされる。
さて、サージ防止制御ルーチンについて述べると、ここ
には補正流量に基づくサージ防止制御制御器の擬似コー
ド表示が示しである。この明細書に記載した制御器の型
式の一例は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願
節５２１，２１３号明細書に示されている。この明細書
に記載したように、圧縮機の出口における流量は温度補
正され、かつ圧縮機の設計サージラインまでの距離が計
算される。サージラインまでの計算された距離がサージ
ラインの所定範囲内にあれば、流れ再循環弁が開かれて
圧縮機からの流れを圧縮機の吸込側に向ける。サージラ
インまでの距離が再び増大したことが決定されたときに
、再循環弁が閉ざされる。
圧縮機タービン過速度制御ルーチン（付表、６１頁）は
、圧縮機タービンの速度を該タービン機械の設計最高速
度と連続して比較する同時並行動作プロセスである。タ
ービン速度が設計最高速度を超えると、警報が設定され
かつその速度を例えば、設計値の１０５％まで直ちに低
下させる。
同様に、圧縮機タービン超過温度制御ルーチン（付表、
６１頁）は、圧縮機タービン燃焼温度を連続的に監視し
かつその温度を設計最高温度と比較する。タービンの温
度が設計最高温度を超えると、タービンの超過温度警報
が設定され、かつ燃焼温度を低下させるためにタービン
に供給される燃料を減少させる。
サージ防止制御ルーチン、タービン過速度制御ルーチン
およびタービン超過温度制御ルーチンの動作中、システ
ムエグゼクティブルーチンにより実行される優先度の決
定により、緊急状態を回避するためになされる調節に対
してその他の制御器の機能が干渉することを阻止する。
液化天然ガス製造施設のその他の危険パラメー夕は、供
給圧力検出ルーチン、ΔＴ　監視ルーチン、ΔＴ　監視
ルーチンおよび補給圧力監視シ ルーチンにより監視される。これらの場合の各々におい
て、もしも監視されるシステムパラメータが設計仕様値
よりも下降しまたは設計仕様値を超えるとすれば、シス
テムオペレータに通知するために警報が設定されかつ中
止手続がとられる。中止手続（付表、５１頁）は、並行
処理を中止するシステムエグゼクティブの一部分である
。
中止手続が開始されたときに、自動制御器がオフライン
（非直結）にされ、該自動制御器がシステムを作動し続
けることを阻止し、そしてオペレータによる手動制御が
許容される。手動制御がいったん開始されると、オペレ
ータの補助を続行するために、いくつかの並行処理プロ
セスが再び開始される。これらのプロセスは、操作パラ
メータの監視、サージ防止制御、タービン過速度および
超過温度制御および燃料の平衡を含む。これらのルーチ
ンは、システムのオペレータが緊急状態を解決して中止
を行いかつプロセス制御システムを手動で再び起動し、
その後システムの作動を再び開始しかつシステムエグゼ
クティブの並行処理ループを再開するまで動作し続ける
。
本発明の好ましい実施例は、並行処理コンピュータシス
テムにおいて動作するようにプログラムしである。この
ような装置の一つは、インモス（ＩＮＭＯ８）コーポレ
ーションから入手される複数個のＩＭＳ　）ランスピユ
ータを備えている。その他の別の実施例は、例えば、ア
メチック（ＡＭＥＴＥＫ）インコーホレーテッドにより
製造されているようなハイパーキューブ（ＨＹＰＥＩ？
　ＣＵＢＥ）コンピュータを含む種々の並行処理システ
ムおよび構成を含む。
また、別の態様として、危険ルーチンを時期設定するた
めに割込みを行いまたはイベント駆動サービスを行うた
めに十分に高速の逐次処理用プロセッサをプログラムす
ることができる。このような場合には、これらの危険ル
ーチンに対する割込みサービスを保証するために、専用
割込み優先度制御器が使用される。このような逐次実現
の予想構成の一例として、動作パラメータの監視、制御
器の設定、生産の監視、燃料平衡を行うルーチンの機能
を実行する主ループおよび擬似コードリストにより並行
して実行されるその他のルーチンをプログラムすること
ができよう。
割込み制御器の可能な実現は、割込み優先度の次の７つ
のレベルを設けることを含んでいる。すなわち、サージ
防止制御、圧縮機タービン過速度制御、圧縮機タービン
超過温度制御、供給圧力検出、ΔＴ　の監視、ΔＴ　の
監視および補給圧力Ｃｗ 監視である。
システム２は、混合冷媒の組成および燃料の組成を製造
中に分析する２個の分析器を使用している。混合冷媒の
組成を分析するために、代表的な分析器は、火焔イオン
化検出器を取り付けたペンディックス（ＢＰ、ＮＤＩＸ
）クロマトグラフモデル００２−８３３である。混合冷
媒の代表的な組成は次のとおりである。
Ｎ２　　　　　　．２〜ｌＯモル％ Ｃｌ２５〜６０ Ｃ２１５〜６０ ０３　　　　　２〜２０ 供給材料からの製品フラッシュおよび天然ガスの両方を
含む燃料を分析する目的のために、熱伝導度セルを使用
するペンディックスクロマトグラフが使用される。供給
される天然ガスの代表的な組成は次のとおりである。
Ｎ２　　　　　．１　−１０モル％ ＣＩ　　　　　６５〜９９．９ Ｃ２０，０５〜２２ ｃ　３ｏ、ｏｓ〜１２ Ｃ４Ｑ、Ｏ１〜２．５ Ｃ５０，００５〜Ｉ Ｃ６０，００２〜０．５ ０７　　　　０〜０．２ 燃料の組成の各々のために、発熱量はガスプロセ・ソサ
ース・サブライヤース拳アソシエーションエンジニャリ
ングデータブック（第１６章）に記載の数値により計算
される。この表には、正味発熱量および総発熱量の両方
が掲載されている。総発熱量は、正味発熱量に水の潜熱
を加えた値として定義され、かつ特定の燃料組成の全発
熱量を計算する場合に使用される値である。燃料の発熱
量は、燃料の特定の組成の発熱量に該燃料中のその成分
のモル分率を乗じた値として定義されている。これらの
積の合計が燃料の発熱量を構成している。
以上、本発明を特定の好ましい具体例について記載した
が、本発明がこれらの具体例に限定されるものではなく
、本発明の特許請求の範囲がこれらの具体例の変更、変
型ならびに当業者により本発明の真の精神および範囲内
で実施することができるその他の実施例を包含するもの
と解釈されるように意図されていることを理解すべきで
ある。
工業用の有用性の記載 本発明は、混合冷媒型の液化天然ガス製造施設をさらに
効率的に操作するために、前記施設の制御に適用可能で
ある。
付　　　　表 擬似コードリスティング システムエグゼクティブ システムの開始 ループ ノξラメータ： 操作パラメータの監視 制御器の設定 待ち行列マネージャー コンテンションの解決 製造の監視 サージ防止制御 圧縮機タービン過速度制御 ｌ　　Ｉ　超過温度〃 供給圧力の検出 ΔＴｗの監視 △Ｔｃの監視 補給圧力の監視 燃料の平衡 エンドループ クラヘル：中止（クローｉ４ルラベル）ンーケンス： 制御器をオフラインにする。
オペレータからの手動制御を受は入れる。
ループ ノξラメータ： 操作・ぐラメータの監視　　（オペレータに助力を与え
る）サージ防止制御 圧縮機タービン過速度制御 〃　　〃　超過温度〃 燃料の平衡 エンドループ 操作・ξラメータの監視 ループ　　　　　　　　　　　　（必要ならばスケール
またはフィルター） センサから値を得る。
相応した変数の値を記憶装置に記憶する。
エンドループ 制御器の設定 ループ 記憶装置の変数から制御値を得る。
相応した制御器を設定する。
エンドループ コンテンションの解決 ルーチンがアクチブな状態を要求するときにもしもリク
エスターの優先度が現在の優先度より高ければ、開始 現在のルーチン識別および再主張タイマーを戻り待ち行
列に置く。
現在のルーチンのアクティビティ状態フラッグをゼロに
する。
リクエスタールーチンのアクティビティ状態フラッグを
設定する。
戻り待ち行列フラッグを設定する。
リクエスタールーチンを実行する。
終了 そうでなければ、 開始 リクエスタールーチン識別および再主張タイマーをリク
エスト待ち行列に置く。
リクエスト待ち行列フラッグを設定する。
終了 エンドイツ 待ち行列マネージャー もしも戻り待ち行列フラッグが設定されていれば、待ち
行列の各々の識別ルーチンに対して、もしも再主張タイ
マー−〇ならば、 開始 戻り待ち行列から識別ルーチンを待ち行列から外す。
識別ルーチンのためにアクチブ状態を要求する。
終了 そうでなければ、 再主張タイマーを減少させる。
エンドイツ エンドイツ リクエスト待ち行列フラッグが設定されていれば、待ち
行列の各々の識別ル−チンに対して、もしも再主張タイ
マー−〇ならば、 識別ルーチンのためにアクチブ状態を要求する。
そうでなければ、 再主張タイマーを減少させる。
エンドイツ そうでなければ エンドイツ 製造の監視　　　　　　　　　　　　　　　　　（主ル
ーチン）ループ オペレータから目標製造骨（ＰＴ）を得る。
現在のＬＮＧ製造量（ＰＭ）を得る。
もしもＰＭ＝ＰＴならば、　　　　　　　　　　（○Ｋ
）最適にする。
そうでなければ、 もしもＰＭ＞ＰＴであれば、 製造量をターンダウンする。
そうでなければ、 製造量をターンアップする。
エンドイツ エンドイツ エンドループ 最適化 ループ　　　　　　　　　　　　（混合冷媒レベルの制
御）ラベルレベルスタート ＨＰ七ノ？レータのレベルヲ得ル。
もしもＨＰセノξレータのレベル＜ＨＰセパレータのＩ
！低値であれば、 開始 混合冷媒液レベル補給組成および流れレベルスタートに
する。
終了 そうでなければ、 ループ ＨＰ七ノξレータのレベルがＨＰセノξレータの最高値
に等しくまたはそれよりも低くなるまで、混合冷媒液ド
レン弁１１５を開く。
エンドループ 混合冷媒液ドレン弁１１５を閉じる。
エンドイツ エンドループ ラベル：混合冷媒の組成を最適化する。
時間対効率について流れ比制御器を最適化する。（−一
りハントにより）時間対効率について混合冷媒のＮ２成
分を最適化する。
（ピークハントにより） 時間対効率についてＣ３：Ｃ２比を最適化する。
（−一りハントにより） ラベル：ＣＲＣを最適化する。
効率が低下しまだはＰＤＭ＞ＰＤＭＡｘになるまでＣＲ
ＣをＸ％増加する。
（係を適正に設定する） 効率が低下するまでＣＲＣをＸ％減少させる。
タービン速度（Ｓｍｎ）を得る。　　　　　　　（速度
を最適化する）もしもＳｍ、≧Ｓエアであれば、 速度を減少することにより効率に対して最適化する。
（ピークハントにより） そうでなければ 速度を増大することにより効率に対して最適化する。
（ピークハントにより） エンドイツ 製造量をターンダウンする。
もしもＰＭ　（（ＰＴ　＋　４％）であれば、ファイン
をターンダウンする。
エンドイツ ラベル°グロスをターンダウンする。
混合冷媒圧縮機の吸込圧力（ＰＳＣ）を得て（Ｐｓｃ−
０）として記憶する。
もしもＰＳＣり（Ｐ８１Ａ１０．１＋４係）であれば、
製造量を監視する。
そうでなければ、 ループ 混合冷媒圧縮機吸込圧力（Ｐｓｃ）を得る。
Ｐｓｃ　＜ＣＰｓｃ　−１４％〕またはＰｓｃ　＜Ｐｓ
　ＭＩＮになるまで、混合冷媒圧縮機吸込側ベント１５
１を開く。
エンドループ 混合冷媒圧縮機吸込側ベント１５１を閉じる。
エンドイツ 最適化 製造量の監視に入る。
ラベル：ファインをターンダウンする。
混合冷媒圧縮機の吸込圧力（ＰＳＣ）を得て（Ｐｓｃ−
１）として記憶する。
ＬＮＣ）製造量ｐＭを得て（ＰＭＩ）として記憶する。
ループ 混合冷媒圧縮機の吸込圧力（Ｐｓｃ）を得る。
Ｐｓｃ　＝　ＣＰｍ−１／　（ＰＴ　＊　（ＰＳＣ−１
）　）　］と々るまで混合冷媒圧縮機吸込側ベント１５
１を開く。
エンドループ 混合冷媒圧縮機の吸込側ベント１５１を閉じる。
最適化する。
製造量をターンアップする。
もしもｐＭ）（ｐＴ−４チ）であれば、ファインのター
ンアップに入る。
エンドイツ ラベル：グロスをターンアップする。
ループ △’Ｉ’ｃＥを得る。
もしも△ＴＣＥ＜△ＴＣＥ　ＭＩＮであれば、Ｎ２注入
弁１４２ａを開く。
Ｘ分待機する。
Ｎ２注入弁１４２ａを閉じる。
Ｙ分待機する。
そうでなければ、 混合冷媒圧縮機の吸込圧力（Ｐｓｃ　）を得て（ＰＳＣ
−１）として記憶する。
ＰＳＴ＝［ＰＳＣ−１＋４　’％　］ Ｃ注入 エンドイツ エンドループ ラベル：ファインをターンアップする。
最適化する。
ＬＮ（）製造量爾を得る。
もしもＰｌ、Ａ＞ＰＴであれば、 製造量を監視する。
そうでなければ、 混合冷媒圧縮機吸込圧力（ＰＳＣ）を得る。
ＰＳＴ　＝　［：　ＰＴ！／（ＰＭ　＊　（ＰＳＣ−１
）　）　］Ｃ注入 エンドイツ 混合冷媒液レベル補給組成および流れ 混合冷媒の残留量＝目標残留量になるまで当初の補給人
口弁の位置を記憶する。
ループ 混合冷媒の組成（モル％Ｎ２、モル％Ｃ１、モル％　Ｃ
２、モル％Ｃ３）ＴＬｌ　＝　ＤＬ　＊　ＩＬ　（ＭＶ
ｉｌＬ　＊　ＴＥ）タイマーをリセットする。
タイマーをスタートする。
ループ Ｎ２補給人口弁１４２ａを〔モル％Ｎ２］ＸＴＬＩにな
るまで開く。
Ｃ１補給人口弁１４２ｂを〔モル％Ｃｊ〕ＸＴＬＩにな
るまで開く。
Ｃ２補給入口弁１４２Ｃを〔モル％Ｃ２］ＸＴＬＩにな
るまで開く。
Ｃ３補給人口弁１４２ｄを〔モル％Ｃ３］ＸＴＬＩに彦
るまで開く。
混合冷媒の補給流量を得る。
ＴＥ：＝ＴＦ、−タイマー　　　　　　　　　〔時間の
新規の推定〕ＴＬＩ：＝ＤＬ＊ＩＬ／［１ｖｌＷＬ＊Ｔ
Ｅ］　　　　　　　［流量の再計算〕もしも補給流量＜
ＴＬＩであれば、　　〔実際の流量と比較〕ＴＥ：　＝
ＴＥ−Ｘ　　　　　　［ＴＥを速度の流れまで減少〕Ｔ
Ｌ　工：　＝　ＤＬ　＊　ＩＬ／Ｃ肌＊ＴＥ］　　　　
［：流量の再計算〕もしも補給流量／（ＴＥ−タイマー
）〉補給流量１ａＸであれば、 補給流量アラームをセットする。
中止に入る。
エンドイツ エンドイツ エンドループ 当初の補給大口弁の位置を復旧する。
エンドループ サージ防止制御 ループ センサから圧縮機の出口の流量を得る。
〃〃〃　　　温度　〃 補正流量を計算する。
ｄｓを計算する。　　　　　　　　　　　〔サージまで
の距離〕もしもＣ８＜　ｄｓＭＩＮであれば、　　　　
　　〔最小許容距離〕再循環弁を開く。
エンドイツ エンドループ 機能効率 開始 燃料の流量を得る。
燃料の発熱量（ＨＶ）を得る。
エネルギ消費勾流量＊発熱量 ＬＮ（）の流量を得る。
効率共エネルギ消費／ＬＮＧの値（容積、発熱量等）効
率（時間）を記憶する。
終了 圧縮機タービン過速度制御 ループ タービン速度を得る。
もしもタービン速度〉最高速度であれば、開始 タービン過速度アラームをセットする。
速度を１０５係に減少させる。
終了 エンドイツ エンドループ 圧縮機タービン超過温度制御 ループ タービン燃焼温度を得る。
もしもタービン燃焼温度〉最高温度であれば、開始 タービン超過温度アラームをセットする。
燃料を０％減少させる。
終了 エンドイツ エンドループ Ｃ注入 Ｃ１注入弁１４２ｂを開く。
ラベル；ループトップ 混合冷媒圧縮機吐出圧力ＰＤＭを得る。
もしもＰＤＭ＜　ＰＤ　ＭＡｘであれば、８２ｗを得る
。
△Ｐｃを得る。
もしも８２ｗ〈△ＰＷＭＡＸおよび△ＰＣ〈△Ｐｏ工Ｘ
であれば、〔△Ｐをアップセットするための優先度〕Ｔ
ｊを得る。
もしもＴｊ＜ＴｔｍａＸであれば、　　　〔タービン温
度への優先度〕 混合冷媒圧縮機の吸込圧力（Ｐｓｃ）を得る。
もしもｐｓｃ≧ｐｓ’ｒであれば、 Ｃ１注入弁１４２ｂを閉じる。
最適化する。
そうで々ければ、 ループトップに入る。
エンドイツ そうで力ければ、 そうでなければ、 そうでなければ、 Ｃ１注入弁１４２ｂを閉じる。
もしもＯＰＴ　＝　１であれば、 ＰＴ：＝ＰＴ−〔ＰＴ−ＰＭ＊０．６７〕〔目標をリセ
ットする〕 ＯＰＴ　＝　０ そうでなければ、 ０ＰＴ＝１ 最適化する。
エンドイツ エンドイツ エンドイツ エンドイツ 供給圧力の検知 ループ　　　　　　　　　−６４− Ｐ□。。を得る。
もしもＰＦＥＥＤ〈〔標準の７５チ〕であれば、開始 オペレータに警報する。
中止に入る。
終了 エンドイツ エンドループ △Ｔｃの監視 ループ △Ｔｃを得る。
△Ｔｃを表示する。
もしも△Ｔｃ〈ΔＴＣＭＩＮであれば、開始 オペレータに警報する。
中止に入る。
終了 エンドイツ エンドループ ６７ｗの監視 ループ ６７ｗを得る。
６７ｗを表示する。
もしも６７ｗ〉△’ｒｗＭＡＸであれば、開始 オペレータに警報する。
中止に入る。
終了 エンドイツ エンドループ 補給圧力の監視 ループ Ｐ（Ｎ２）、Ｐ（ｃ１）、Ｐ（ｃ２）、Ｐ（ｃ３）を得
る。
Ｐ（ＭＲ）を得る。
Ｐ（Ｎ２　）、ｐ（ｃｌ　）、Ｐ（ｃ２）、Ｐ（ｃ３）
、Ｐ（ＭＲ）を表示する。
もしもＣＰ（Ｎ２）Ｐ（ＭＲ）］＜ＰＭＩＮであれば、
開始 オペレータに警報する。
中止に入る。
終了 ６６一 エンドイツ もしもＣＰ（ｃ＋　）　−Ｐ（ＭＲ）　：）＜　Ｐ＋ｖ
□、であれば、開始 オイレータに警報する。
中止に入る。
終了 もしもＣＰ（ｃ２）　−ｐ（ＭＲ）　〕＜　ＰＭ工、で
あれば、開始 オはレータに警報する。
中止に入る。
終了 エンドイツ もしもＣＰ（ｃ３）−Ｐ（ＭＲ）　〕＜　ＰＭＩＮであ
れば、開始 オイレータに警報する。
中止に入る。
終了 エンドイツ エンｒループ 燃料の平衡 ループ ラベル：燃料の平衡 燃料の入口圧力（Ｐｆ）を得る。
Ｖｖｐ　：＝［（Ｐｆ　　Ｐｆｍｉｄ）／（Ｐｆｍａｘ
　　Ｐｆｍｉｄ）：］＊１００Ｖｆｐ　：　＝Ｃ（Ｐｆ
ｍｌａ−Ｐｆ）／（Ｐｆｍｉｄ−Ｐｆｍｉｎ）］＊１　
ｏ　。
もしもＶｖｐ〉０であれば、 ペント弁１６４を■ｖ１）％だけ開く。　　〔燃料ヘッ
ダを通気する〕 温度制御器５８をＸ％だけ低くリセットする。
〔１５４からフラッシュを差引く〕 Ｘ分待機する。
燃料の平衡に入る。
そうでなければ、 もしもｖｆｐ〉０であれば、 燃料供給用補給弁１６０をＸ％だけ開く。
（供給される燃料の流れ からよシ多量の燃料を得る） 温度制御器５８をＸ％だけ高くリセットする。
（１５４内のフラッシュ を増大させる） Ｘ分待機する。
エンドイツ エンドイツ エンドイツ エン１ループ
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明により制御される代表的な混合冷媒液化
天然ガスプラントの概略の流れ図、第２図はプロセス制
御システムに対してプラント動作・ξラメータを指示す
るセンサの配置を示した第１図のプラントの概略の流れ
図、第６図は第１図のプロセス制御システムのブロック
線図である。 特許出願人　　エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ
・インコーポレイテノド　　　　□−７〇　−

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）液化天然ガス製造施設を効率的に運転する方法に
    おいて、前記施設の作動状態を表わす重要な変数を監視
    し、前記施設の所望の製造速度を決定し、前記所望の製
    造速度を前記施設の現在の製造速度を表わす重要な変数
    の値と比較し、製造量を変更する複数個の制御器を前記
    所望の製造速度に等しい速度に設定し、かつ混合冷媒組
    成および混合冷媒圧縮比を総合効率に関して最適化する
    諸工程を含む前記方法。
  2. （２）液化天然ガス製造施設を効率的に運転する方法に
    おいて、前記施設の作動状態を表わす重要な変数を監視
    し、任意の重要な変数が所定の範囲を超えたときに警報
    装置を作動させ、圧縮機のサージ状態を監視しかつ再循
    環弁を開いてサージを防止し、燃料ヘッダの圧力を所定
    の最低値と最高値との間の中間点に設定し、前記施設の
    所望の製造速度を決定し、前記所望の製造速度を前記施
    設の現在の製造速度を表わす重要な変数と比較し、製造
    量を変更する複数個の制御器を前記所望の速度に等しい
    速度に設定し、混合冷媒液の残留量、混合冷媒の組成、
    混合冷媒の圧縮比および混合冷媒圧縮機タービン速度を
    総合効率に関して最適化する諸工程を含む前記方法。
  3. （３）液化天然ガス製造施設を効率的に運転する方法に
    おいて、（ａ）所望の製造速度を決定し、（ｂ）現在の
    製造速度を決定し、（ｃ）前記所望の製造速度を前記現
    在の製造速度と比較し、（ｄ）前記現在の製造速度が前
    記所望の製造速度よりも低いときに製造量を増大し、か
    つ前記現在の製造速度が前記所望の速度よりも高いとき
    に製造量を減少し、かつ前記現在の製造速度が前記所望
    の製造速度に等しいときに（ｉ）混合冷媒液の残留量を
    所定の範囲内に維持することにより総合施設効率を最適
    化する諸工程を含む前記方法。
  4. （４）液化天然ガス製造施設を効率的に運転する方法に
    おいて、（ａ）所望の製造速度を決定し、（ｂ）現在の
    製造速度を決定し、（ｃ）前記所望の製造速度を前記現
    在の製造速度と比較し、（ｄ）前記現在の製造速度が前
    記所望の製造速度よりも低いときに製造量を増大し、か
    つ前記現在の製造速度が前記所望の製造速度よりも高い
    ときに製造量を減少し、かつ前記現在の製造速度が前記
    所望の製造速度に等しいときに（ｉｉ）混合冷媒の組成
    を総合施設効率に関して調節することにより総合施設効
    率を最適化する諸工程を含む前記方法。
  5. （５）液化天然ガス製造施設を効率的に運転する方法に
    おいて、（ａ）所望の製造速度を決定し、（ｂ）現在の
    製造速度を決定し、（ｃ）前記所望の製造速度を前記現
    在の製造速度と比較し、（ｄ）前記現在の製造速度が前
    記所望の製造速度よりも低いときに製造量を増大し、か
    つ前記現在の製造速度が前記所望の製造速度よりも高い
    ときに製造量を減少し、かつ前記現在の製造速度が前記
    所望の製造速度に等しいときに（ｉｉｉ）冷媒の圧縮比
    を総合施設効率に関して調節することにより総合施設効
    率を最適化する工程を含む前記方法。
  6. （６）液化天然ガス製造施設を効率的に運転する方法に
    おいて、（ａ）所望の製造速度を決定し、（ｂ）現在の
    製造速度を決定し、（ｃ）前記所望の製造速度を前記現
    在の製造速度と比較し、（ｄ）前記現在の製造速度が前
    記所望の製造速度よりも低いときに製造量を増大し、か
    つ前記現在の製造速度が前記所望の製造速度よりも高い
    ときに製造量を増大し、かつ前記現在の製造速度が前記
    所望の製造速度に等しいときに（ｉｖ）圧縮機タービン
    速度を総合施設効率に関して調節することにより総合施
    設効率を最適化する諸工程を含む前記方法。
  7. （７）液化天然ガス製造施設の生産量を最大限に高める
    方法において、（ａ）所望の製造速度を所定値に設定し
    、前記所定値は前記施設の達成可能な最高製造速度より
    も高くしてあり、（ｂ）現在の製造速度を決定し、（ｃ
    ）前記現在の製造速度が達成可能な最大製造速度よりも
    低いときに、ｉ）低温端の温度差（ΔＴ＿Ｃ＿Ｅ）を決
    定し、ｉｉ）前記の決定されたΔＴ＿Ｃ＿Ｅを所定の最
    低値と比較し、ｉｉｉ）前記ΔＴ＿Ｃ＿Ｅが前記最低値
    よりも低いときに所定量の窒素を前記施設の混合冷媒の
    残留量内に注入し、所定時間待機し、ｉｖ）前記ΔＴ＿
    Ｃ＿Ｅが前記最低値よりも高いかまたは等しいときに操
    作パラメータ設計限度を超えるまでまたは所定の混合冷
    媒圧縮機の吸込圧力に達するまでメタンを前記施設の混
    合冷媒の残留量内注入する諸工程を含む前記方法。
  8. （８）特許請求の範囲第６項に記載の方法において、さ
    らに、前記メタンの注入を中止し、かつ最適化指示器が
    設定されていなければ総合施設効率を最適化しかつ前記
    最適化指示器を設定し、かつ前記最適化指示器が設定さ
    れれば、前記所望の製造速度を前記所望の製造速度と前
    記現在の製造速度との差の所定の率だけ減少させる工程
    を含む前記方法。
  9. （９）特許請求の範囲第２項、第３項、第４項または第
    ５項のいずれか１項に記載の方法において、製造量の減
    少が（ａ）混合冷媒圧縮機の吸込圧力を減少し、（ｂ）
    混合冷媒液の残留量、混合冷媒の圧縮比、および混合冷
    媒圧縮機タービン速度を総合効率に関して最適化する工
    程の実施を含む前記方法。
  10. （１０）特許請求の範囲第２項、第３項、第４項または
    第５項のいずれか１項に記載の方法において、製造量の
    増大が（ａ）ΔＴ＿Ｃ＿Ｅが所定値よりも低いときに所
    定量の窒素を前記施設の混合冷媒の残留量中に注入し、
    （ｂ）ΔＴ＿Ｃ＿Ｅが所定値よりも高いときに混合冷媒
    圧縮機の吸込圧力が所定量だけ上昇するまでメタンを前
    記施設の混合冷媒の残留量中に注入し、（ｃ）混合冷媒
    液の残留量、混合冷媒の圧縮比、および混合冷媒圧縮機
    タービン速度を総合効率に関して最適化する諸工程の実
    施を含む前記方法。
  11. （１１）特許請求の範囲第２項に記載の方法において、
    混合冷媒液の残留量を所定の範囲内に維持することが（
    ａ）高圧液分離容器内の混合冷媒のレベルを維持し、（
    ｂ）前記レベルが所定の最高レベルよりも高いときに前
    記レベルが前記最低レベルよりも上昇するまで前記液の
    各成分を前記液の組成と同じ比率で添加し、（ｃ）前記
    レベルが所定の最低レベルよりも低いときに前記レベル
    が前記最低レベルよりも上昇するまで前記液の各成分を
    前記液の組成と同じ比率で添加する諸工程の実施を含む
    前記方法。
  12. （１２）特許請求の範囲第３項に記載の方法において、
    前記混合冷媒の組成の調節が（ａ）流れ比制御器を最大
    の効率が得られるように調節し、（ｂ）前記混合冷媒の
    窒素含有量を最高の効率が得られるように調節し、（ｃ
    ）前記混合冷媒のＣ＿３：Ｃ＿２比率を最高の効率が得
    られるように調節する諸工程の実施を含む前記方法。
  13. （１３）特許請求の範囲第２項、第３項、第４項または
    第５項のいずれか１項に記載の方法において、総合施設
    効率が所定量の製品を製造するために必要なエネルギと
    して計算される前記方法。
  14. （１４）特許請求の範囲第２項、第３項、第４項または
    第５項のいずれか１項に記載の方法において、さらに、
    前記混合冷媒圧縮機のサージ防止制御を含む前記方法。
  15. （１５）特許請求の範囲第２項、第３項、第４項または
    第５項のいずれか１項に記載の方法において、さらに、
    （ａ）燃料ヘッダの圧力を減少させるために通気しかつ
    製品フラッシュ容器からのフラッシュを減少させるよう
    に温度制御器を低くリセットし、（ｂ）天然ガスの供給
    される流れから補給しかつ前記温度制御器を前記製品フ
    ラッシュ容器からのフラッシュを増大するようにリセッ
    トする諸工程を実施することにより燃料ヘッダの圧力を
    所定の最低値と最高値との間の中間点に維持することを
    含む前記方法。
  16. （１６）特許請求の範囲第２項、第３項、第４項または
    第５項のいずれか１項に記載の方法において、さらに、
    前記混合冷媒圧縮機に動力を供給するタービンの過速度
    状態を防止することを含む前記方法。
  17. （１７）特許請求の範囲第２項、第３項、第４項または
    第５項のいずれか１項に記載の方法において、さらに、
    前記混合冷媒圧縮機に動力を供給するタービンの超過温
    度状態を防止することを含む前記方法。
  18. （１８）特許請求の範囲第２項、第３項、第４項または
    第５項のいずれか１項に記載の方法において、さらに、
    混乱した圧力差（４Ｐ＿Ｃ、ΔＰ＿Ｗ）、供給圧力また
    は補給圧力と関連した設計仕様外の状態を防止しまたは
    オペレータに知らせることを含む前記方法。
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