(57)【要約】【課題】複数の貯蔵タンクに備えられた遠心ポンプにより液体を同時に払い出す並列運転を行う際の運用の柔軟性を向上する。【解決手段】各貯蔵タンク１０からの払い出し流量を設定部２０より設定する。流量計１６によりそれぞれのポンプ１２より実際に払い出される流量を監視し、この流量が設定された流量になるように制御部１８がポンプ１２の回転速度を制御する。【選択図】図１
2005351252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタンクのそれぞれに備えられた遠心ポンプを用いて複数のタンク内の液体を合流させて払い出す方法であって、
個々のタンクからの払い出し流量を設定する工程と、
個々のタンクからの払い出し流量を取得する工程と、
前記検出された払い出し流量が、前記設定された払い出し流量となるように、前記遠心ポンプの回転速度をフィードバック制御する工程と、
を有する、液体払い出し方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液体払い出し方法であって、前記払い出し流量を取得する工程は、払い出し配管に設けられた流量センサにより流量を検出する工程である、液体払い出し方法。
【請求項３】
請求項１に記載の液体払い出し方法であって、前記払い出し流量を取得する工程は、前記遠心ポンプの吐出圧力と吸込圧力を検出し、これらから当該遠心ポンプの全揚程を算出し、この全揚程から、あらかじめ求められている前記遠心ポンプの流量−揚程特性を用いて流量を算出するものである、液体払い出し方法。
【請求項４】
複数のタンクのそれぞれに備えられた遠心ポンプを用いて複数のタンク内の液体を合流させて払い出す方法であって、
個々のタンクの液位を取得する工程と、
前記液位に基づき前記各遠心ポンプの流量−揚程特性が一致するように個々の遠心ポンプの回転速度を制御する工程と、
を含む、液体払い出し方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体払い出し方法であって、前記遠心ポンプは、これを駆動する電気モータをインバータ制御することにより回転速度制御がなされる、液体払い出し方法。
【請求項６】
複数のタンクのそれぞれに備えられた遠心ポンプを用いて複数のタンク内の液体を合流させて払い出す装置であって、
個々のタンクからの払い出し流量を設定する流量設定手段と、
個々のタンクからの払い出し流量を取得する流量取得手段と、
前記検出された払い出し流量が、前記設定された払い出し流量となるように、前記遠心ポンプの回転速度をフィードバック制御する制御手段と、
を有する、液体払い出し装置。
【請求項７】
請求項６に記載の液体払い出し装置であって、前記流量取得手段は、払い出し配管に設けられた流量センサにより流量を検出するものである、液体払い出し装置。
【請求項８】
請求項６に記載の液体払い出し装置であって、
前記流量取得手段は、
前記遠心ポンプの吐出圧力と吸込圧力をそれぞれ検出する吐出圧力センサおよび吸込圧力センサと、
これらのセンサに検出された圧力に基づき当該遠心ポンプの全揚程を算出し、この全揚程から、あらかじめ求められている流量−揚程特性を用いて流量を算出する演算部と、
を含む、
液体払い出し装置。
【請求項９】
複数のタンクのそれぞれに備えられた遠心ポンプを用いて複数のタンク内の液体を合流させて払い出す装置であって、
個々のタンクの液位を取得する液位取得手段と、
前記液位に基づき前記各遠心ポンプの流量−揚程特性が一致するように、個々の遠心ポンプの回転速度を制御する制御手段と、
を有する、液体払い出し装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の液体払い出し装置であって、前記遠心ポンプは、これを駆動する電気モータをインバータ制御することにより回転速度制御がなされる、液体払い出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のタンクのそれぞれに備えられた遠心ポンプを用いて複数のタンク内の液体を合流させて払い出す方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化ガスの貯蔵タンクからの液体の払い出しは、タンクごとに設けられた遠心ポンプにより行われる。また、タンクは多くの場合複数設置され、大きな払い出し流量を得るために、複数のタンクの遠心ポンプを同時に運転し、液体を混合して払い出すいわゆる並列運転を行うことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複数のタンクから液体を混合して払い出す場合、タンクごとの液面の高さや、液体の比重に差があると、個々の遠心ポンプの能力を有効に利用することができない。例えば、液面の高さに差がある場合、液面の低い側のタンクの遠心ポンプは、配管の合流点における液面の高い側のポンプによる圧力と同等の圧力まで液体の圧力を高める必要があり、その分流量が低下する。このため、液面差等があると、並列運転を行っても運転するポンプの台数分の流量が得られず、効率的でない。また、液面の高いタンクからの流量が多く、低いタンクからの流量が少ないため液面差が小さくなるように作用し、液面の低いタンクを早く空にしたいときなど、対応することができず、運用上の柔軟性が低い。
【０００４】
本発明は、複数のタンクから並列運転にて液体を払い出す際の効率の向上、または運用の柔軟性の向上を図る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、遠心ポンプの回転速度を制御することにより、液面差、比重差などに対応可能とする。すなわち、個々のタンクごとに払い出し流量を設定し、この設定された流量となるように遠心ポンプの回転速度を制御する。流量を落として圧力を高めるのではなく、回転速度を速くして圧力を高めることができ、流量の低下を抑えることができる。
【０００６】
流量は、直接検出することもでき、また遠心ポンプの吐出圧力と吸込圧力を検出し、あらかじめ求められている流量−揚程特性から求めることもできる。
【０００７】
また、各タンクの液位を取得し、この液位に基づき各遠心ポンプの流量−揚程特性が一致するように個々の遠心ポンプの回転速度を制御するようにもできる。
【０００８】
遠心ポンプの回転速度制御は、遠心ポンプを駆動する電気モータをインバータ制御し、インバータにより駆動電力の周波数を変更して行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、複数の液体を蓄える貯蔵タンク１０から液体を払い出す装置の概略構成図である。図に示した例は貯蔵タンク１０が３個の場合であるが、２個であっても、また４個以上であってもよい。以下の説明において、個々の貯蔵タンクを区別する必要がある場合には、それぞれの貯蔵タンクを第１貯蔵タンク１０-1、第２貯蔵タンク１０-2、第３貯蔵タンク１０-3と表記する。また、それぞれの貯蔵タンクに付随する構成についても、必要に応じて符号に対応するタンクと同じ添え字「-1」「-2」「-3」を付けて説明する。
【００１０】
個々の貯蔵タンク１０には、払い出し用のポンプ１２が備えられ、ポンプ１２からの配管１４は最終的に合流している。ポンプ１２は、遠心ポンプとこれを駆動する電気モータ一体となったウエットモータポンプやキャンドモータポンプなどとすることができる。また、配管１４には、個々の貯蔵タンクからの払い出し流量を検出するための流量計１６が設けられている。ポンプ１２は、制御部１８により回転速度が制御可能であり、具体的には制御部１８はインバータを含み、ポンプ１２を駆動する電気モータに供給する電力の周波数を変換することで、ポンプの回転速度が調整される。
【００１１】
同じ比重の液体を蓄え、液面差ｈである第１貯蔵タンク１０-1と第２貯蔵タンク１０-2から並列運転により液体を払い出す場合について説明する。図２は、ポンプ１２-1，１２-2の流量と揚程の関係を示す特性曲線図である。曲線ａ1 は、第１ポンプ１２-1を回転速度ｎ1 で運転したときの特性曲線である。第２ポンプ１２-2の同じ回転速度における特性曲線は、液面差ｈだけ揚程が高くなるので曲線ｂとなる。二つの貯蔵タンクからの液体は、その合流点において同じ圧力（この場合は液体の比重が同じであるので揚程と同義）となる必要がある。したがって、第１ポンプ１２-1の運転点は、第２ポンプ１２-2の運転点Ｂと同じ揚程になる点Ａとなり流量が低下する。図２においては、このときの第１ポンプ１２-1の吐出流量は４０％に低下し、第２ポンプ１２-2の流量と合わせても、並列運転を行っているのにもかかわらず１４０％にしかならない。
【００１２】
配管１４-2にバルブを設け、流量を絞ることにより流量の向上を図ることができる。バルブを絞ると、第２ポンプ１２-2の特性曲線は、例えば、曲線ｃとなる。先の曲線ａ1 と曲線ｃの交点で二つの遠心ポンプの揚程は等しくなるから、バルブを絞った場合、この交点で運転が行われる。バルブの絞り量を変えれば曲線ｃも変わるが、流量の上限は曲線ｄであるので、最大の流量を得るように調整したとしても、曲線ａ1 と曲線ｄの交点Ｃで運転することになる。図２の場合であれば９４％の流量となり、二つのポンプを合わせても、１８８％の流量しか得られない。
【００１３】
さらに、このような貯蔵設備においては、それぞれのタンクに投入する液体が特定されている場合がある。例えば、液化天然ガスの貯蔵設備では、産出地ごとに別個のタンクが使われており、次に入庫する液化天然ガスを受け入れるために、その産地のタンクの残量をなるべく減らしたいという運用上の要望もある。前述の方法のうち、バルブを使用しない方法においては、液面の高い方のタンクからの払い出し量が多くなり、いずれかのタンクを早めに減らすには適さない。バルブを使用したとしても、同じ流量となるだけで、いずれかのタンクを優先して減量するということはできない。
【００１４】
本実施形態においては、ポンプ１２の回転速度を変更することにより流量の改善、運用条件の広範囲化を図っている。図２を用いて説明すれば、第１ポンプ１２-1の回転速度を上昇させると、特性曲線ａ1 は上に移動し、第２ポンプ１２-2の特性曲線ｂとほぼ一致するまで上昇する回転速度（ｎ2 ）とすれば、二つのポンプとも点Ｂにて運転することができる。このときの並列運転の流量は２００％となる。
【００１５】
このような制御を達成するために、本実施形態においては、先に説明した流量計１６の検出した流量を制御部１８が監視し、また、各制御部１８に対しそれぞれの貯蔵タンク１０からの払い出し流量を設定部２０より設定する。制御部１８は、流量計１６により検出される流量が、設定された流量となるように、ポンプ１２の回転速度をフィードバック制御する。この結果、各遠心ポンプの流量が設定された量となり、各ポンプの吐出揚程が等しくなるように、各遠心ポンプの回転速度が調整される。
【００１６】
以上は、各貯蔵タンクの液体の比重が同じで液面差があった場合であるが、各タンクの液体に比重差があっても同様である。
【００１７】
以上の液体払い出し装置の運用方法について説明する。図３は、運用方法を示すフローチャートである。まず、要求される全流量を読み込み（Ｓ１００）、この流量を各貯蔵タンク１０に割り振り、流量を設定する（Ｓ１０２）。設定された流量となるように、ポンプ１２の運転を行う（Ｓ１０４）。ポンプ１２の運転は、実際には吐出流量を監視して、この流量となるように回転速度をフィードバック制御により運転する。
【００１８】
図４は、他の実施形態の液体払い出し装置の概略構成図である。図１の装置と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。本実施形態においては、各ポンプ１２の吐出流量を、当該ポンプの吐出圧力と吸込圧力に基づき算出している。ポンプ１２の吸込側に吸込圧力を検出する吸込圧力センサ２２を、また吐出側に吐出圧力を検出する吐出圧力センサ２４を設置する。これらのセンサ２２，２４で検出された圧力の差より、その遠心ポンプの全揚程が算出できる。各制御部２６には、対応するポンプ１２の流量−揚程特性が記憶されており、先の全揚程に基づき、そのときの吐出流量を算出する。この吐出流量が、設定部２０により設定された設定流量となるように各ポンプ１２の回転速度の制御を行う。なお、各貯蔵タンク１０からの配管の合流点までの流路抵抗が異なる場合には、配管ごとの抵抗またはポンプ１２が設置された状態での各ポンプごとの流量−揚程特性をあらかじめ求めておき、抵抗分の揚程を考慮して流量を算出する。この求められた吐出流量を、設定部２０によりあらかじめ設定されている吐出流量と比較し、これらが一致するように各ポンプの回転速度が調整される。
【００１９】
図５は、さらに他の実施形態の液体払い出し装置の概略構成図である。前述の実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。本実施形態においては、各貯蔵タンク１０には、そのタンクの液位を検出する液位センサ３０が設けられている。各液位センサ３０の出力は制御部３２に送られる。制御部３２では、液位に応じたポンプの回転速度を算出し、この回転速度となるようにポンプのモータを制御する。
【００２０】
図６は、回転速度の制御方法についての説明図である。貯蔵タンク１０の標準の液位ｈr をあらかじめ定め、この液位ｈr で回転速度ｎr のときの流量−揚程特性（以下、標準特性と呼ぶ）を求めておく。標準特性は、図６に曲線ｒで示す。各貯蔵タンク１０の液位が図５に示すようにまちまちである場合、そのときの流量−揚程特性も異なる。貯蔵タンク１０-1，１０-2，１０-3の各々液位ｈ1 ，ｈ2 ，ｈ3 に対する特性曲線は、回転速度ｎr のとき、その液位に応じて図６の曲線ｓ1 ，ｓ2 ，ｓ3 となる。貯蔵タンク１０-1，１０-2の液位ｈ1 ，ｈ2 は、標準の液位ｈr より低く、貯蔵タンク１０-3の液位ｈ3 は標準液位ｈr より高い。この液位に相当する揚程分、特性曲線ｓ1 ，ｓ2 は、標準の特性曲線ｒより低く、曲線ｓ3 は高くなっている。制御部３２は、各ポンプ１２の特性を一致させるように、回転速度の制御を行う。制御部３２には、ある液位に対して回転速度を変化させた特性曲線が記憶されており、この記憶された特性曲線のうち標準の特性曲線ｒに一致する曲線を選び、この曲線に対応する回転速度となるようにポンプ１２を制御する。
【００２１】
また、標準の特性曲線ｒに従って各ポンプ１２を運転する場合、全払い出し流量は、一定の値に定まってしまう。つまり、特性曲線ｒにより定まる流量に運転されるポンプの台数を乗じた値に限定されてしまう。全払い出し流量の採りうる値を連続的に変更するために、標準の特性曲線ｒを変更し、各ポンプの特性が、この変更された特性に一致するように制御することができる。例えば、図６において、標準の特性曲線ｒにより得られる流量よりΔＱだけ多くの流量を得たい場合には、内部抵抗曲線ｔ上の点Ｔを通る特性曲線ｑを選ぶ。そして、各ポンプの回転速度を、その特性曲線が特性曲線ｑに一致するように定める。流量の設定は、設定部３４により行われ、この設定された流量を実現するために制御部３２は、前述のように標準の特性曲線ｒを曲線ｑに変更して制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】ポンプの特性を示す図である。
【図３】運転の手順を示すフローチャートである。
【図４】他の実施形態の概略構成を示す図である。
【図５】さらに他の実施形態の概略構成を示す図である。
【図６】図５の実施形態の制御の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  貯蔵タンク、１２  ポンプ、１４  配管、１６  流量計、１８  制御部、２０  設定部。
【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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【図６】
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