(57)【要約】 【課題】低温液化ガスポンプ内等の残留ガスや気化ガスを確実に排出することができ、低温液化ガスポンプを起動したときの脈動の発生や、吐出圧力が規定圧力まで上昇しないなどの不具合を解消し、低温液化ガスの送液を確実にかつ効率よく行うことができる低温液化ガスポンプの起動方法を提供する。【解決手段】予冷時に開いたブロー弁１８Ｖを開いた状態のままで低温液化ガスポンプ１２を起動し、低温液化ガスポンプ１２から吐出管１７に吐出された低温液化ガスの圧力があらかじめ設定された圧力になったときに、圧力スイッチ２１によりブロー弁１８Ｖが閉じて送液先への低温液化ガスの送液を開始する。 【選択図】図１
2008075705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液化ガス貯槽と低温液化ポンプの吸入側とを接続する吸入管と、前記低温液化ガスポンプの吐出側と低温液化ガスの送液先とを接続する送液管とを備えた低温液化ガス移送装置における前記低温液化ガスポンプの起動方法において、前記吸入管に設けた吸入弁と、前記送液管に設けた送液弁の上流側から分岐した配管に設けられた排出弁とを開き、前記低温液化ガスポンプに前記低温液化ガス貯槽から低温液化ガスを流通させて該低温液化ガスポンプを予冷した後、該低温液化ガスポンプを起動し、該低温液化ガスポンプの吐出側圧力があらかじめ設定した圧力となったときに、前記排出弁を閉じて前記送液先への送液を開始することを特徴とする低温液化ガスポンプの起動方法。
【請求項２】
低温液化ガス貯槽と低温液化ポンプの吸入側とを接続する吸入管と、前記低温液化ガスポンプの吐出側と低温液化ガスの送液先とを接続する送液管とを備えた低温液化ガス移送装置における前記低温液化ガスポンプの起動方法において、前記吸入管に設けた吸入弁と、前記送液管に設けた送液弁の上流側から分岐した配管に設けられた排出弁とを開き、前記低温液化ガスポンプに前記低温液化ガス貯槽から低温液化ガスを流通させて該低温液化ガスポンプを予冷した後、該低温液化ガスポンプを起動し、該低温液化ガスポンプの吸入側圧力と吐出側圧力との差圧があらかじめ設定した圧力となったときに、前記排出弁を閉じて前記送液先への送液を開始することを特徴とする低温液化ガスポンプの起動方法。
【請求項３】
前記差圧の設定値は、前記低温液化ガスポンプの揚程と低温液化ガスの密度とから算出することを特徴とする請求項２記載の低温液化ガスポンプの運転方法。
【請求項４】
前記排出弁は、前記送液弁上流側の送液管から分岐して前記低温液化ガス貯槽に接続したバイパス管のバイパス弁であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の低温液化ガスポンプの起動方法。
【請求項５】
前記排出弁は、前記送液弁上流側の送液管から分岐したブロー管に設けたブロー弁であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の低温液化ガスポンプの起動方法。
【請求項６】
前記排出弁は、前記送液弁上流側の送液管から分岐して前記低温液化ガス貯槽に接続したバイパス管のバイパス弁と、前記送液弁上流側の送液管から分岐したブロー管に設けたブロー弁とであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の低温液化ガスポンプの起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温液化ガスポンプの起動方法に関し、詳しくは、低温液化ガス貯槽に貯留された液体酸素、液体窒素、液体アルゴン等の低温液化ガスをタンクローリーや別の貯槽に移液する際の低温液化ガスポンプの起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低温液化ガス貯槽に貯留された低温液化ガスを低温液化ガスポンプによってタンクローリー等に移送する際には、低温液化ガス貯槽の底部と低温液化ガスポンプの吸入側とを吸入弁を介して接続する吸入管と、前記低温液化ガスポンプの吐出側と低温液化ガス送液先とを送液弁を介して接続する送液管とを備えた低温液化ガス移送装置が用いられている。この低温液化ガス移送装置で低温液化ガス貯槽内の低温液化ガスを送液する際には、低温液化ガスポンプでキャビテーション現象が発生しないように、低温液化ガスポンプを起動する前に、低温液化ガスポンプや前後の配管及び弁を低温液化ガス温度まで予冷する必要があり、これらの予冷が完了したことを確認してから低温液化ガスの送液を開始するようにしている。
【０００３】
低温液化ガスポンプ等の予冷完了を確認して自動的に低温液化ガスポンプを起動させるための方法として、低温液化ガスポンプの下流位置に上向きの流路を有する還流路を設けるとともに、上向き流路の部分を低温液化ガスが液状で通過していることを検出するセンサーを設け、このセンサーが低温液化ガスが液状で通過したことを検出したときに予冷完了と判断し、低温液化ガスポンプを起動すると同時に所定の弁を開閉して送液を開始する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特公昭６３−７２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、センサー部分を低温液化ガスが液状で通過したとしても、低温液化ガスポンプの内部や配管や弁の内部に僅かにガスが残留していたり、ポンプ起動時に気化ガスが発生したりすると、脈動が発生し、低温液化ガスポンプの吐出側圧力が所定圧力まで上昇しないことがあった。また、そのために予冷とポンプ起動とを繰り返して行うことになり、低温液化ガスの放出量が増加することがあった。
【０００５】
そこで本発明は、低温液化ガスポンプ内等の残留ガスや気化ガスを確実に排出することができ、低温液化ガスポンプを起動したときの脈動の発生や、吐出圧力が規定圧力まで上昇しないなどの不具合を解消し、低温液化ガスの送液を確実にかつ効率よく行うことができる低温液化ガスポンプの起動方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の低温液化ガスポンプの起動方法は、低温液化ガス貯槽と低温液化ポンプの吸入側とを接続する吸入管と、前記低温液化ガスポンプの吐出側と低温液化ガスの送液先とを接続する送液管とを備えた低温液化ガス移送装置における前記低温液化ガスポンプの起動方法において、前記吸入管に設けた吸入弁と、前記送液管に設けた送液弁の上流側から分岐した配管に設けられた排出弁とを開き、前記低温液化ガスポンプに前記低温液化ガス貯槽から低温液化ガスを流通させて該低温液化ガスポンプを予冷した後、該低温液化ガスポンプを起動し、該低温液化ガスポンプの吐出側圧力があらかじめ設定した圧力となったとき、あるいは、低温液化ガスポンプの吸入側圧力と吐出側圧力との差圧があらかじめ設定した圧力となったときに、前記排出弁を閉じて前記送液先への送液を開始することを特徴としている。
【０００７】
また、前記排出弁は、前記送液弁上流側の送液管から分岐して前記低温液化ガス貯槽に接続したバイパス管のバイパス弁、前記送液弁上流側の送液管から分岐したブロー管に設けたブロー弁の少なくともいずれか一方であり、低温液化ガスポンプの吐出側圧力は、該低温液化ガスポンプから前記送液弁に至る管内の圧力であり、前記差圧の設定値は、前記低温液化ガスポンプの揚程と低温液化ガスの密度とから算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の低温液化ガスポンプの起動方法によれば、低温液化ガスポンプを起動してもバイパス弁やブロー弁を開いた状態にしているので、ポンプ起動時にポンプ内等に残留したガスや、ポンプの起動に伴って発生した気化ガスをバイパス管やブロー管から低温液化ガスに同伴させて排出することができる。これらのガスが排出されてポンプの吐出側圧力、あるいは、ポンプの吸入側と吐出側との差圧が所定圧力になってからバイパス弁やブロー弁を閉じて送液を開始することにより、ポンプ吐出圧力はスムーズに上昇し、安定した起動と運転とが可能となる。また、キャビテーションのような不安定な状態が続いてポンプに大きなダメージを与えることがなく、さらに、低温液化ガスの放出量を最小限に抑えることができるので、低温液化ガスの損失を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の低温液化ガスポンプの起動方法を実施するための低温液化ガス移送装置の一形態例を示す系統図である。
【００１０】
この低温液化ガス移送装置は、複数の低温液化ガス貯槽１１，１１内に貯留した低温液化ガスを、低温液化ガスポンプ１２により所定圧力に昇圧してタンクローリー等の送液先に移送するものであって、各低温液化ガス貯槽１１には、出口弁１３Ｖを有する底部の出口管１３と、手動弁１４Ｖ、加圧蒸発器１４Ｅ及び圧力設定弁１４Ｐを有し、槽下部と槽上部とを接続する圧力調整経路１４と、圧力設定弁１５Ｐを有する頂部の放圧経路１５とがそれぞれ設けられている。なお、各低温液化ガス貯槽に設けられる低温液化ガス導入管の図示は省略する。
【００１１】
低温液化ガスポンプ１２には、ポンプ吸入側から各低温液化ガス貯槽１１の前記出口管１３に吸入弁１６Ｖを介して接続する吸入管１６と、ポンプ吐出側からタンクローリー等の送液先に送液弁１７Ｖを介して接続する送液管１７とが設けられている。この送液管１７の送液弁１７Ｖより上流側からは、ブロー弁１８Ｖを有するブロー管１８と、各低温液化ガス貯槽１１の上部にバイパス弁１９Ｖを介して接続するバイパス管１９とが分岐している。
【００１２】
このように形成した低温液化ガス移送装置で送液先に低温液化ガスを送液する際には、低温液化ガスポンプ１２を起動する前に、一方の低温液化ガス貯槽１１の出口弁１３Ｖ、吸入弁１６Ｖ及びバイパス弁１９Ｖをそれぞれ開き、低温液化ガス貯槽１１内の低温液化ガスを、出口管１３、吸入管１６、低温液化ガスポンプ１２、送液管１７及びバイパス管１９に流通させる。このとき、低温液化ガスポンプ１２、各管路１３，１６，１７，１９等を冷却することによって気化したガスは、バイパス管１９を通って同じ低温液化ガス貯槽１１に戻る。予冷終了前にブロー弁１８Ｖを開いてブロー管１８にガスを流通させることにより、気化ガスは低温液化ガスの流れに伴われて放液溜２０に流入し、排気口２０ａから大気に放出される。なお、低温液化ガスが貴重なガスの場合には、放液溜２０の二次側に再液化器を設置して低温液化ガス貯槽１１へ回収することもできる。また、予冷の最初からブロー弁１８Ｖを開いておいてもよく、予冷方法については特に限定されるものではない。
【００１３】
次に、ブロー弁１８Ｖからのガスの放出量がほとんどない状態になったら、バイパス弁１９Ｖを閉じ、ブロー弁１８Ｖをあらかじめ設定された弁開度として低温液化ガスポンプ１２を起動する。これにより、吸入管１６から吸入された低温液化ガスは、低温液化ガスポンプ１２によりある程度昇圧され、送液管１７からブロー管１８を経て放液溜２０に流入する状態となる。このとき、ポンプ内や配管内に残留ガスがあったり、気化ガスが発生したとしても、ポンプ吐出側が放液溜２０を介して圧力が解放された状態になっているので、残留ガス等は低温液化ガスの流れに伴われて放液溜２０に流入して放出される。なお、ブロー弁１８ＶのＣＶ値を適切に選定すれば、ポンプ起動時にブロー弁１８Ｖの弁開度を設定する必要はない。
【００１４】
そして、低温液化ガスポンプ１２や各管路内からガスが排出されると、ポンプ吐出側の吐出管１７内の圧力は所定の圧力で安定する。この吐出管１７内の圧力があらかじめ設定した圧力に達すると、送液管１７の送液弁１７Ｖより上流側に設けた圧力スイッチ２１が作動してブロー弁１８Ｖを閉じ、送液弁１７Ｖを開いて送液管１７から送液先への低温液化ガスの移送が始まる。なお、図ではポンプ吐出側の圧力スイッチ２１を送液管１７から取り出しているが、バイパス管１９のバイパス弁１９Ｖの上流側であってもよい。また、ブロー管１８の取付位置は、送液管１７からバイパス管１９が分岐する位置と送液弁１７Ｖとの間でもよく、バイパス管１９のバイパス弁１９Ｖの上流側でもよい。
【００１５】
なお、バイパス管１９のバイパス弁１９Ｖは閉じ状態のままでもよく、ブロー弁１８Ｖと同じように開閉させるようにしてもよい。さらに、ブロー弁１８Ｖは、送液管１７の圧力を監視して所定圧力となったときに手動で閉じるようにしてもよい。また、前述のブロー弁１８Ｖの開閉に代えてバイパス弁１９Ｖを開閉するようにしてもよい。
【００１６】
図２は第２形態例を示す系統図であって、送液管１７に設けた前記圧力スイッチ２１に代えて、低温液化ガスポンプ１２の吸入側圧力と吐出側圧力との差圧によって作動する差圧スイッチ２２を設けた例を示している。なお、前記第１形態例の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１７】
本形態例では、前記同様にして低温液化ガスポンプ１２を起動した後、系内からガスが排出されて吐出側の圧力が上昇したことを、ポンプの吸入側圧力と吐出側圧力との差圧によって判断し、該差圧があらかじめ設定された圧力となったときに差圧スイッチ２２が作動し、前記同様にブロー弁１８Ｖを閉じて送液弁１７Ｖを開くことにより送液を開始するように形成している。さらに、本形態例に示すように、低温液化ガスポンプ１２の前後の差圧によって送液開始を判断することにより、低温液化ガス貯槽１１内の圧力が大きく変動する場合でも、送液の開始を常に最適な時点で行うことができ、低温液化ガスの放出量を増加させることがない。
【００１８】
この理由を図３乃至図５を参照して説明する。なお、ポンプの性能曲線は、通常、流体が非圧縮性流体で、かつ、粘性による影響が無視できる場合は、流体の種類に関係なく、図４に示すように、横軸を流量Ｑ、縦軸をポンプヘッド（揚程）Ｈとして１本のカーブで表示できるが、図３では、便宜上、縦軸を吐出側の圧力Ｐとして表示している。
【００１９】
例えば、低温液化ガス貯槽１１の内圧が０．２ＭＰａのとき、ポンプ吸入側の圧力Ｐ１は、略低温液化ガス貯槽１１の内圧と等しく、低温液化ガスポンプ１２を運転することによってポンプ吐出側は圧力Ｐ２となる。このときのポンプ吐出側の圧力Ｐ２とポンプ吸入側の圧力Ｐ１の差を差圧ΔＰとする。仮に、低温液化ガス貯槽１１の内圧が０．３ＭＰａに増加したとすると、ポンプ吸入側は圧力Ｐ１'となり、低温液化ガスポンプ１２の運転でポンプ吐出側は圧力Ｐ２'となる。このときのポンプ吐出側圧力とポンプ吸入側圧力との差圧をΔＰ'とする。ポンプの性能曲線からポンプの体積流量Ｑが変わらず、密度変化がほとんど無視できるならば、ポンプの揚程は同じであるから、ΔＰ＝ΔＰ'となるため、低温液化ガス貯槽１１の内圧が増加してもポンプの吸入側圧力と吐出側圧力との差圧は変わらないが、ポンプ吐出側圧力は上昇する。
【００２０】
このため、ブロー弁１８Ｖを閉じるための判定基準として、ポンプ吐出側圧力で作動する圧力スイッチ２１を利用した場合は、低温液化ガス貯槽１１の内圧によって適切な作動時期が異なることになる。例えば、図３において圧力スイッチをＰ２に等しい圧力に設定してあるとすれば、ポンプの吸入圧力が０．３ＭＰａから昇圧を開始しポンプ吐出圧力がＰ２に到達した時、すなわち、圧力スイッチ２１が作動してブロー弁１８Ｖを閉じて送液を開始したときには、まだポンプ内等に残留したガスやポンプの起動に伴って発生した気化ガスが確実に排出されていないために脈動が発生あるいは継続する可能性がある。一方、低温液化ガス貯槽１１の内圧が低下してポンプの吸入圧力が０．２ＭＰａ未満からの昇圧でポンプ吐出圧力がＰ２に達しない場合は、圧力スイッチが作動せずに貴重な低温液化ガスを無駄に放出することになる。ポンプ吸入側圧力とポンプ吐出側圧力との差圧で作動する差圧スイッチ２２を利用すれば、低温液化ガスポンプ１２の昇圧をより的確に察知できるので、最適な時期に送液を開始することができ、貴重な低温液化ガスの放出量を増加させることがなく、同時に、安定したポンプの起動と運転とが可能となる。
【００２１】
さらに、ポンプ吸入側圧力とポンプ吐出側圧力との差圧を設定する際に、低温液化ガスの種類に応じて設定すべき差圧を選定した方が、安定した状態で送液を開始できるとともに、より低温液化ガスの放出量を低減することができる。ポンプのポンプヘッド（揚程）をＨ、流体の密度をρとすると、このポンプの吸入側と吐出側との差圧ΔＰは、Ｈ＝ΔＰ／ρで求めることができるので、液体アルゴン（Ａｒ）、液体酸素（Ｏ２）及び液体窒素（Ｎ２）における各体積流量Ｑと、ポンプの吸入側と吐出側との差圧ΔＰとの関係を求めると、図５に示すようになる。低温液化ガスのポンプ吸入側での密度ρは、この低温液化ガスの種類とポンプ吸入側の圧力及び温度条件によって決まるので、あらかじめこの値をシーケンサ等のプログラムに入力し、実測の差圧ΔＰが、この密度ρと性能曲線から得られる既知の揚程Ｈとの関係から求めた値に近似したときにブロー弁１８Ｖを閉じるようにプログラムすることができる。
【００２２】
例えば、ポンプの流体が液体窒素の場合、ポンプの吸入圧力Ｐ１が０．２ＭＰａＧで飽和とすると、そのときのエンタルピｈ１は２２．１ｋＪ／ｋｇ、液密度ρ１は７５５．５ｋｇ／ｍ３である。次に、差圧ΔＰが１．０ＭＰａ（吐出圧力Ｐ２＝１．２ＭＰａＧ）になるように吐出圧力を調整した場合、揚程Ｈは１３５．０ｍとなる。このときの流量Ｑを、ポンプ効率を５０％とすると、動力ロス（Ｌloss）は理論動力と略同じとなるので、動力ロスによるエンタルピの増加Δｈは、Ｌloss／（ρ１・Ｑ）＝ρ１・Ｑ・Ｈ／１０１．９７／（ρ１・Ｑ）＝１３５／１０１．９７＝１．３ｋＪ／ｋｇで、吐出側のエンタルピｈ２は２３．４ｋＪ／ｋｇとなり、このときの液密度ρ２は７５７．３ｋｇ／ｍ３で、吸入側の液密度ρ１との違いは０．２％と僅かである。
【００２３】
したがって、余計な熱侵入がない場合は、ポンプ吸入側の圧力と液密度とからポンプが定格回転したときの差圧ΔＰを予測することができるので、圧力や温度による密度変化や気液混合による影響を受けやすい低温液化ガスを移液するポンプの起動を安定させる方法として、低温液化ガスの密度ρと性能曲線から得られるポンプヘッドＨとから求めた差圧ΔＰを設定値として選定し、測定した差圧がその値に到達したことを判定してブロー弁１８Ｖを閉じるように設定することが好ましい。
【００２４】
なお、その他の熱侵入があって吐出側流体が飽和に近づくと、吐出側の液密度が小さくなり、例えば吐出圧力Ｐ２＝１．２ＭＰａＧで飽和の状態にあるときの液密度ρ２'は６３６．７ｋｇ／ｍ３で、ρ２より２０％近くも小さい。このポンプの揚程Ｈは流体の密度に関係なく１３５ｍ（＝一定）であるため、余計な熱侵入があれば吐出圧が１．２ＭＰａＧまで上昇せず、差圧ΔＰの予測値に到達しない。このように検知することで、ブロー弁１８Ｖを閉じるタイミングをより正確に調整でき、低温液化ガス貯槽１１内の液面低下に伴う吸入圧力低下によるキャビテーション発生のようなケースにおいても、より適切にポンプを停止させることが可能になる。さらに、ポンプの回転数データをインプットすれば、起動途中における状態でも同様の確認が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の低温液化ガスポンプの起動方法を実施するための低温液化ガス移送装置の一形態例を示す系統図である。
【図２】第２形態例を示す系統図である。
【図３】ポンプにおける流量とポンプヘッド（揚程）との関係を示す図である。
【図４】ポンプにおける流量と吐出側の圧力との関係を示す図である。
【図５】液体アルゴン、液体酸素及び液体窒素における各体積流量とポンプの吸入側と吐出側との差圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１…低温液化ガス貯槽、１２…低温液化ガスポンプ、１３…出口管、１３Ｖ…出口弁、１４…圧力調整経路、１４Ｅ…加圧蒸発器、１４Ｐ…圧力設定弁、１４Ｖ…手動弁、１５…放圧経路、１５Ｐ…圧力設定弁、１６…吸入管、１６Ｖ…吸入弁、１７…送液管、１７Ｖ…送液弁、１８…ブロー管、１８Ｖ…ブロー弁、１９…バイパス管、１９Ｖ…バイパス弁、２０…放液溜、２０ａ…排気口、２１…圧力スイッチ、２２…差圧スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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