(57)【要約】【課題】本発明は、従来より安価に、且つ効率の良い運転が可能なガス供給装置の運転方法を提供することを目的としている。【解決手段】ガス発生源と、発生したガスを一時貯蔵するガス・ホルダーと、該ガス・ホルダーから複数のガス利用設備へガスを供給する圧力調節弁及び流量調節弁を備えたガス供給配管とからなるガス供給装置を、通過するガスの圧力と流量を調整しながら運転するに際して、前記圧力調整弁で行う圧力実績値と圧力設定値との偏差を弁開度にフィードバックするガス圧力制御系のガス圧力設定値に、新たに流量調節弁の開度を全開の８０〜９０％とする開度設定値を加え、該開度設定値と開度実績値との差をフィードバックする圧力制御系を追加し、追加した該圧力制御系で成立する関係式を用いて下限ガス圧力を常時算出し、その算出値を前記下限ガス圧力の設定値とする。【選択図】        図１
2004152101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス発生源と、発生したガスを一時貯蔵するガス・ホルダーと、当該ガス・ホルダーから複数のガス利用設備へガスを供給する圧力調節弁及び流量調節弁を備えたガス供給配管とからなるガス供給装置を、通過するガスの圧力と流量を調整しながら運転するに際して、
前記圧力調整弁で行う圧力実績値（ＰＶ２）と圧力設定値（ＳＶ２）との偏差を弁開度（ＭＶ２）にフィードバックするガス圧力制御系のガス圧力設定値（ＳＶ２）に、新たに前記流量調節弁の開度を全開の８０〜９０％とする開度設定値（ＳＶ３）を加え、該開度設定値（ＳＶ３）と開度実績値（ＭＶ１）との差をフィードバックする圧力制御系を追加し、追加した該圧力制御系で成立する下記式を用いて前記下限ガス圧力を常時算出し、その算出値を前記下限ガス圧力の設定値とすることを特徴とするガス供給装置の運転方法。
Ｐ０ｍｉｎ＝ＳＶ２＋［ＳＶ１／（Ｃｖｐ×（ＭＶ２／１００）２］２
ここで、
Ｐ０ｍｉｎ：ガス・ホルダーの下限ガス圧力
ＳＶ２：圧力調節弁のガス圧力の設定値
ＳＶ１：流量調節弁のガス流量の設定値
Ｃｖｐ：圧力調節弁の定格値
ＭＶ２：圧力調節弁の操作開度
【請求項２】
前記ガス発生源が酸素、窒素、アルゴン及びプロパンのガス製造装置で、ガス利用設備が製鋼工場の各種装置であることを特徴とする請求項１記載のガス供給装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス供給装置の運転方法に係わり、詳しくは、ガス発生源と、発生したガスを一時貯蔵するガス・ホルダーと、当該ガス・ホルダーから複数のガス利用設備へガスを供給する圧力調節弁及び流量調節弁を備えたガス供給配管（系統）とからなるガス供給装置の運転技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、製鉄所を含む化学工場等では、主製品の製造設備より、他の設備で再利用可能なガス（例えば、ＣＯ，Ｈ２等の含有量の多いガス）が大量に排出され、同一工場内の複数のガス利用設備に供給され、自家使用される。そのため、多くの化学工場等は、例えば図２に示すようなガス利用設備へのガス供給装置を設けて、日夜運転を行っている。ここで、図２は、ガス利用設備が１ヶ所の例であるが、ガス発生源１と、発生したガスを一時貯蔵するガス・ホルダー３と、当該ガス・ホルダー３（以下、単にホルダーという）からガス利用設備７（例えば、加熱炉等の燃料として）へガスを供給する圧力調節弁５及び流量調節弁６を備えたガス供給配管８とからなるガス供給装置を示している。なお、ガス利用設備７が２ケ所以上ある場合には、図２の圧力調節弁５以降が分岐され、複数設けられている。
【０００３】
このようなガス供給装置を運転するに際しては、ガス供給配管８に介挿されている圧力調節弁５の下流側の圧力計４´で測定されるガス圧力は、ガス利用設備７の運転停止を引き起こすことのない補償圧以上に維持することが重要である。そのため、従来は、この圧力調節弁５の上流側で、且つホルダー３の下流側に圧力計４を設け、該圧力計４で検出されるガス圧力が前記下流側の補償圧に対応する上流側補償圧以上となるように、前記圧力調節弁５の開度を調整するようにしていた。
【０００４】
ところが、圧力調節弁５の上流側に設定するガス圧力が補償圧以上となるように該圧力調節弁５の開度を調整する方法では、ガス利用設備７でのガス使用量が急激に増加した場合、弁開度をガス使用量に応じた必要開度にするまでに時間がかかり、下流側のガス圧力が一時的に低下する場合が起きる。そのような場合、下流側のガス圧力が低下し、前記補償圧を下回ると、ガス利用設備７への安定したガス供給ができなくなる。この問題を回避するため、一時的な下流側のガス圧力の低下を見込んで、予め上流側のガス圧力（一般にはホルダーのガス圧）として、前記した上流側の補償圧よりもさらに高い値を設定する必要がある。そのため、現在は、ガス供給装置の設計時に、各ガス供給配管の最大使用ガス量を定め、該配管８の圧損等から圧力調節弁５や流量調節弁６を選定をすると共に、ホルダー３の運用上の下限ガス圧力をかなり高目に設定し、固定した状態でガス供給装置を運転している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
今までのように、ホルダー３の下限ガス圧力を設備定数的に固定するガス供給装置の運転方法では、各ガス供給配管の使用量が小さい及び余裕があるのいずれの場合でも、ガスの最大使用量に合わせた高い設定値を使わざるを得なかった。つまり、現在のガス供給装置は、必要以上に高いガス圧力を常時維持して運転しているのが現状である。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑み、従来より安価に、且つ効率の良い運転が可能なガス供給装置の運転方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００８】
すなわち、本発明は、ガス発生源と、発生したガスを一時貯蔵するガス・ホルダーと、当該ガス・ホルダーから複数のガス利用設備へガスを供給する圧力調節弁及び流量調節弁を備えたガス供給配管とからなるガス供給装置を、通過するガスの圧力と流量を調整しながら運転するに際して、前記圧力調整弁で行う圧力実績値（ＰＶ２）と圧力設定値（ＳＶ２）との偏差を弁開度（ＭＶ２）にフィードバックするガス圧力制御系のガス圧力設定値（ＳＶ２）に、新たに前記流量調節弁の開度を全開の８０〜９０％とする開度設定値（ＳＶ３）を加え、該開度設定値（ＳＶ３）と開度実績値（ＭＶ１）との差をフィードバックする圧力制御系を追加し、追加した該圧力制御系で成立する下記式を用いて前記下限ガス圧力を常時算出し、その算出値を前記下限ガス圧力の設定値とすることを特徴とするガス供給装置の運転方法である。
【０００９】
Ｐ０ｍｉｎ＝ＳＶ２＋［ＳＶ１／（Ｃｖｐ×（ＭＶ２／１００）２］２
ここで、
Ｐ０ｍｉｎ：ガス・ホルダーの下限ガス圧力の設定値
ＳＶ２：圧力調節弁のガス圧力の設定値
ＳＶ１：流量調節弁のガス流量の設定値
Ｃｖｐ：圧力調節弁の定格値
ＭＶ２：圧力調節弁の操作開度値
この場合、前記ガス発生源が酸素、窒素、アルゴン及びプロパンのガス製造装置で、ガス利用設備が製鋼工場の各種装置であることが好ましい。
【００１０】
本発明では、ガス・ホルダーの下限ガス圧力を、下流側のガス使用状況に応じて計算して設定するようにしたので、従来に比べて低いガス圧力でガス供給装置が運転できるようになる。その結果、ガス供給装置の運転は、従来より安価に、且つ効率良く行えるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図２に示した従来のガス供給装置においては、圧力調節弁５の上流側に設けた圧力計４（ここでのガス圧力は記号Ｐ０で表す）で、ホルダー３の下限ガス圧力（Ｐ０ｍｉｎ）を、前記したような高い固定値（例えば、１７０Ｎ／ｍ２）で管理し、その条件下で下流に設けた圧力調節弁５及び流量調節弁６で通過ガスの圧力及び流量を調整している。なお、その圧力調節弁５では、該圧力調節弁５の下流に設けた別の圧力計４´（圧力はＰ１で表す）で通過ガスの圧力を測定し、その値を設定値（ＳＶ２）と比較し、ＰＩ制御器を介してそれらの差を解消するように弁の操作開度（ＭＶ２）を調整する圧力制御が行われている。また、流量調節弁６では、該流量調節弁６の上流に設けたオリフィス９（圧力はＰ２で表す）で通過ガスの圧力を測定し、その値を設定値（ＳＶ１）と比較し、上記と同様に、ＰＩ制御器を介してその差を解消するように弁の操作開度（ＭＶ１）を調整する流量制御が行われている。
【００１３】
まず、発明者は、かかる従来のガス供給装置において、ホルダーの下限ガス圧力の固定した設定値を低下させることに着眼して鋭意研究を重ね、流量調節弁６の開度をできるだけ大きくする方向に持っていけば、その近傍での圧力損失が減ると共に、小さい差圧で所望の流量がでるようなると考えた。そして、図１に示すような圧力制御系を構成し、それによるガス供給を本発明としたのである。
【００１４】
まず、新しい圧力制御系としては、圧力調節弁５で行う圧力実績値（ＰＶ２）と圧力設定値（ＳＶ２）との偏差を弁開度にフィードバックする従来のガス圧力制御系の圧力設定値（ＳＶ２）に、新たに流量調節弁の開度を全開の８０〜９０％とする開度設定値（ＳＶ３）を加え、該開度設定値（ＳＶ３）と開度実績値（ＭＶ１）との差をフィードバックするようにした。そして、新しい圧力制御系で成立するガスの圧力（Ｐ０，Ｐ１）と流量（Ｆ）との間には、下記のような一般的な関係が成立することを利用し、ガス使用量に合わせたホルダーのガス圧力（ＰＯ）を常時計算し、その計算値を下限ガス圧力の設定値（Ｐ０ｍｉｎ）として用い、ガス供給装置を運転するようにした。このようにすると、ガス利用設備を順次切り替える毎に、該下限圧力の設定値は変更されるが、ガス供給装置の全使用期間における平均ガス圧力を低下できるようになる。その結果、コンプレッサー等の電気代、ホルダーからのガス放散量は、従来の運転方法を行った場合に比べて削減する。
【００１５】
ＳＶ１＝Ｃｖｐ×（ＭＶ２／１００）２×√（Ｐ０ｍｉｎ−ＳＶ２）
これを、変形し、記号を適切にすると、
Ｐ０ｍｉｎ＝ＳＶ２＋［ＳＶ１／（Ｃｖｐ×（ＭＶ２／１００）２］２
ここで、
Ｐ０ｍｉｎ：ガス・ホルダーの下限ガス圧力
ＳＶ２：圧力調節弁のガス圧力の設定値
ＳＶ１：流量調節弁のガス流量の設定値
Ｃｖｐ：圧力調節弁の定格値
ＭＶ２：圧力調節弁の操作開度
また、本発明では、新たに流量調節弁の開度を全開の８０〜９０％としたが、８０％未満では、流量調節弁の圧力損失が十分に低下しないからであり、９０％を超えでは、制御する余裕がないからである。
【００１６】
なお、当該ガス供給装置の実際の運転に際しては、複数のガス利用設備毎に、上記のホルダー下限圧力を常時計算し、それぞれの利用に応じて設定するのが最も好ましい。しかし、そのなかで、最も下限ガス圧力の高いものを固定して設定しても良い。それでも、従来のホルダーの下限ガス圧力を設備定数的に固定していた場合に比べ、全使用期間におけるホルダーの平均運用ガス圧力は低減するからである。また、複数のガス利用設備でガスを同時に使用する際は、その合計ガス量に対して同様の計算を行えば良い。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、ガス・ホルダーの下限ガス圧力を設備定数的に固定していた場合に比べ、ガス供給装置の全使用期間に対する平均的な運用ガス圧力が低下し、コンプレッサー等の電気代やガスの放散量を低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス供給装置の運転方法に利用するガス圧力制御系を示すフロー図である。
【図２】従来のガス供給装置の運転方法に利用するガス圧力制御系を示すフロー図である。
【符号の説明】
１    ガス発生源
２    コンプレッサー
３    ガス・ホルダー
４、４´  圧力計
５    圧力調節弁
６    流量調節弁
７    ガス利用設備
８    ガス供給配管
９    オリフィス
【図１】
2004152101.tif 000003
【図２】
2004152101.tif 000004