(57)【要約】【課題】上流側から個別に供給されて来る複数種類の流体を混合せずに遮断弁の開閉によっていずれか１種類の流体を選択的に下流側に供給する配管系において、漏洩している遮断弁を的確に検知することができる遮断弁の漏洩検知方法およびそれを用いて流体の混入を適切に防止することができる流体の混入防止方法を提供する。【解決手段】それぞれの流体の供給配管１１〜１３が合流する合流点までの各流体１〜３の供給配管１１〜１３に複数の遮断弁３１〜３６を設置するとともに、前記複数の遮断弁３１〜３６のそれぞれの上流側と下流側に圧力検出器５１〜５７を設置し、それらの圧力検出器５１〜５７にて検出された圧力波形を比較することによって、いずれの遮断弁３１〜３６から漏洩しているかを検知することを特徴とする遮断弁の検知方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側から個別に供給されて来る複数種類の流体を混合せずにいずれか１種類の流体を下流側に供給する配管系において、それぞれの流体の供給配管が合流する合流点までの各流体の供給配管に複数の遮断弁を直列に設置するとともに、前記複数の遮断弁のそれぞれの上流側と下流側に圧力検出器を設置し、それらの圧力検出器にて検出された圧力波形を比較することによって、いずれの遮断弁から漏洩しているかを検知することを特徴とする遮断弁の検知方法。
【請求項２】
請求項１に記載の遮断弁の漏洩検知方法を用いた流体の混入防止方法であって、前記合流点までの各流体の供給配管に設置した複数の遮断弁の間に、ブロー用配管を接続し、そのブロー用配管の途中にブロー弁を設け、そのブロー弁の下流にブロー弁を設け、その放出圧力をブロー用配管が接続された位置より上流側の遮断弁の上流側の圧力およびブロー用配管が接続された位置より下流側の遮断弁の下流側の圧力に比べて低く設定しておき、いずれかの流体の供給配管に設置した複数の遮断弁の全てから漏洩していることが検知された場合には、その供給配管に設けたブロー弁を開放して、その供給配管から流体を系外に放出することを特徴とする流体の混入防止方法。
【請求項３】
請求項１に記載の遮断弁の漏洩検知方法または請求項２に記載の流体の混入防止方法を適用した転炉吹錬用ガス供給設備であって、前記複数種類の流体が高純度Ａｒガスと高純度Ｎ２ガスの２種類の流体であるか、または、高純度Ａｒガスと高純度Ｎ２ガスと低純度Ａｒガスの３種類の流体であることを特徴とする転炉吹錬用ガス供給設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上流側から個別に供給されて来る複数種類の流体を混合せずに遮断弁の開閉によっていずれか１種類の流体を選択的に下流側に供給する配管系における遮断弁の漏洩検知方法およびそれを用いた流体の混入防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上流側から個別に供給されて来る複数種類の流体を混合せずにいずれか１種類の流体を選択的に下流側に供給する配管系においては、品質上および安全上、選択された流体に他の流体が混入して下流側に供給されることを防止する必要がある。
【０００３】
例えば、転炉の吹錬工程で使用される高純度Ａｒガスと粗Ａｒガスのいずれか一方のガスを選択して転炉に供給する配管系を備えた転炉吹錬用ガス供給設備において、高純度Ａｒガスを供給する高純度Ａｒガス供給配管と粗Ａｒガスを供給する粗Ａｒガス供給配管が合流する合流点までの各ガスの供給配管に複数の遮断弁を設け、その複数の遮断弁の間にブロー用配管を接続し、そのブロー用配管の途中にブロー弁を設けた配管系としておき、いずれかの供給配管の複数の遮断弁が全て閉止した場合に、その供給配管の複数の遮断弁の間に接続されたブロー用配管の途中に設けられたブロー弁を開放することによって、選択して転炉に供給されるガスに他のガスが混入することを防止するようにしている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６４２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のように、複数種類の流体の供給配管が合流する合流点までの各流体の供給配管に複数の遮断弁を設け、その複数の遮断弁の間にブロー用配管を接続し、そのブロー用配管の途中にブロー弁を設けた配管系にしておき、各供給配管の複数の遮断弁が全て閉止した場合に、その供給配管の複数の遮断弁の間に接続されたブロー用配管の途中に設けられたブロー弁を開放することにより流体の混入を防止する方法では、ブロー用配管が接続された個所の前後の遮断弁が漏洩していても、その前後の遮断弁のどちらが漏洩しているかが判断できないため、漏洩している遮断弁を取替える際に、それぞれの遮断弁の漏洩の有無を確認する必要がある。また、各供給配管の複数の遮断弁が閉止した場合に、必ずその供給配管を流れる流体が系外に放出されることや、ブロー用配管が接続された個所の前後の遮断弁に漏洩があった場合に、漏洩のあった遮断弁を取替えるまで、その供給配管を流れる流体が系外に放出されることから、コスト面で合理的ではないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、上流側から個別に供給されて来る複数種類の流体を混合せずに遮断弁の開閉によっていずれか１種類の流体を選択的に下流側に供給する配管系において、漏洩している遮断弁を的確に検知することができる遮断弁の漏洩検知方法およびそれを用いて流体の混入を適切に防止することができる流体の混入防止方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【０００８】
［１］上流側から個別に供給されて来る複数種類の流体を混合せずにいずれか１種類の流体を下流側に供給する配管系において、それぞれの流体の供給配管が合流する合流点までの各流体の供給配管に複数の遮断弁を直列に設置するとともに、前記複数の遮断弁のそれぞれの上流側と下流側に圧力検出器を設置し、それらの圧力検出器にて検出された圧力波形を比較することによって、いずれの遮断弁から漏洩しているかを検知することを特徴とする遮断弁の検知方法。
【０００９】
［２］前記［１］に記載の遮断弁の漏洩検知方法を用いた流体の混入防止方法であって、前記合流点までの各流体の供給配管に設置した複数の遮断弁の間に、ブロー用配管を接続し、そのブロー用配管の途中にブロー弁を設け、そのブロー弁の下流にブロー弁を設け、その放出圧力をブロー用配管が接続された位置より上流側の遮断弁の上流側の圧力およびブロー用配管が接続された位置より下流側の遮断弁の下流側の圧力に比べて低く設定しておき、いずれかの流体の供給配管に設置した複数の遮断弁の全てから漏洩していることが検知された場合には、その供給配管に設けたブロー弁を開放して、その供給配管から流体を系外に放出することを特徴とする流体の混入防止方法。
【００１０】
［３］前記［１］に記載の遮断弁の漏洩検知方法または前記［２］に記載の流体の混入防止方法を適用した転炉吹錬用ガス供給設備であって、前記複数種類の流体が高純度Ａｒガスと高純度Ｎ２ガスの２種類の流体であるか、または、高純度Ａｒガスと高純度Ｎ２ガスと低純度Ａｒガスの３種類の流体であることを特徴とする転炉吹錬用ガス供給設備。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の遮断弁の検知方法においては、どの遮断弁が漏洩しているかを的確に検知することができる。したがって、前述したように、特許文献１に記載の方法では、どの遮断弁が漏洩しているかが特定できないため、漏洩している遮断弁を取替える際に、それぞれの遮断弁の漏洩の有無を確認することが必要であったが、本発明ではそれが不要になり、漏洩している遮断弁を迅速に取替えることが可能になる。
【００１２】
また、本発明の流体の混入防止方法においては、いずれかの流体の供給配管に設置した複数の遮断弁の全てから漏洩していることが検知された場合にのみ、その供給配管に設けたブロー弁を開放して、その供給配管から流体を系外に放出するので、コスト面で合理的となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における配管系を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態において、各遮断弁が良好である場合に各圧力検出器で検出される圧力波形を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態において、第３の遮断弁に漏洩がある場合に各圧力検出器で検出される圧力波形を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態において、第４の遮断弁に漏洩がある場合に各圧力検出器で検出される圧力波形を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態において、第３の遮断弁と第４の遮断弁に漏洩がある場合に各圧力検出器で検出される圧力波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
ここでは、上流側から個別に３種類の流体（第１の流体、第２の流体、第３の流体）が供給され、それら３種類の流体を混合せずに、遮断弁の開閉によっていずれか１種類の流体を下流側に供給する配管系において、第１の流体を下流側に供給し、第２の流体と第３の流体は遮断する場合について、遮断弁の漏洩の有無を検知する方法と、その検知結果に基づいて流体の混入を防止する方法について述べる。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態における配管系を示す図である。なお、図１において、各種流体の流れを実線で示し、各種信号の流れを破線で示している。
【００１７】
図１に示すように、この実施形態における配管系においては、上流側から第１の流体１を供給する第１の供給配管１１と、上流側から第２の流体２を供給する第２の供給配管１２と、上流側から第３の流体３を供給する第３の供給配管１３が配置されており、第１の供給配管１１には、第１の流体１を遮断するための第１の遮断弁３１と第２の遮断弁３２が直列に設置され、第２の供給配管１２には、第２の流体２を遮断するための第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４が直列に設置され、第３の供給配管１３には、第３の流体３を遮断するための第５の遮断弁３５と第６の遮断弁３６が直列に設置されている。そして、第１の供給配管１１〜第３の供給配管１３は供給配管１４に接続していて、遮断弁３１〜３６の開閉によって第１の流体１〜第３の流体３のいずれか１種類の流体を供給配管１４を経由して下流側に供給するようになっている。
【００１８】
また、第１の流体１を系外に放出するための第１のブロー用配管２１が第１の遮断弁３１と第２の遮断弁３２の間の第１の供給配管１１に接続されており、その第１のブロー用配管２１には第７の遮断弁３７と第１のブロー弁４１が配置されている。同様に、第２の流体２を系外に放出するための第２のブロー用配管２２が第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４の間の第２の供給配管１２に接続されており、その第２のブロー用配管２２には第８の遮断弁３８と第２のブロー弁４２が配置されている。同様に、第３の流体３を系外に放出するための第３のブロー用配管２３が第５の遮断弁３５と第６の遮断弁３６の間の第３の供給配管１３に接続されており、その第３のブロー用配管２３には第９の遮断弁３９と第３のブロー弁４３が配置されている。
【００１９】
また、第１の供給配管１１における第１の遮断弁３１の上流側の圧力を検出する第１の圧力検出器５１と、第１の遮断弁３１と第２の遮断弁３２の間の圧力を検出する第２の圧力検出器５２と、第２の供給配管１２における第３の遮断弁３３の上流側の圧力を検出する第３の圧力検出器５３と、第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４の間の圧力を検出する第４の圧力検出器５４と、第３の供給配管１３における第５の遮断弁３５の上流側の圧力を検出する第５の圧力検出器５５と、第５の遮断弁３５と第６の遮断弁３６の間の圧力を検出する第６の圧力検出器５６と、第４の供給配管１４における圧力を検出する第７の圧力検出器５７と、第１の圧力検出器５１〜第７の圧力検出器５７からの圧力波形を取込み、第７の遮断弁３７〜第９の遮断弁３９の開閉操作信号を出力する演算制御装置６１とが配置されている。
【００２０】
そして、ここで前提としているように、第１の流体１を選択的に第４の配管１４へ供給する場合は、第１の遮断弁３１と第２の遮断弁３２を開放し、第３の遮断弁３３〜第６の遮断弁３６を閉止する。なお、第７の遮断弁３７〜第９の遮断弁３９も閉止する。
【００２１】
その際に、全て遮断弁３１〜３９が良好である場合は、各圧力検出器５１〜５７より出力される圧力波形は、図２に示すようになる。すなわち、第１の圧力検出器５１の圧力波形は第１の流体１の供給元に支配された圧力変動を有した波形となり、その圧力波形が伝播する第２の圧力検出器５２の圧力波形と第７の圧力検出器５７の圧力波形も第１の圧力検出器５１の圧力波形と類似した圧力波形となる。また、第３の圧力検出器５３の圧力波形は第２の流体２の供給元に支配された圧力変動を有した圧力波形となり、いずれの圧力波形も伝播しない第４の圧力検出器５４の圧力波形は圧力変動の無い圧力波形となる。また、第５の圧力検出器５５の圧力波形は第３の流体３の供給元に支配された圧力変動を有した圧力波形となり、いずれの圧力波形も伝播しない第６の圧力検出器５６の圧力波形は圧力変動の無い圧力波形となる。
【００２２】
これに対して、第３の遮断弁３３に漏洩があり、その他の遮断弁は良好である場合は、各圧力検出器５１〜５７より出力される圧力波形は、図３のようになる。すなわち、第３の遮断弁３３の上流側の圧力波形が第３の遮断弁３３の下流側に伝播するようになるので、第３の遮断弁３３の上流側に位置する第３の圧力検出器５３の圧力波形と第３の遮断弁３３の下流側に位置する第４の圧力検出器５４の圧力波形とが類似の圧力変動を有した圧力波形となる。なお、第４の圧力検出器５４以外の圧力波形は、上述の図２で述べたものと同様の圧力波形となる。
【００２３】
また、第４の遮断弁３４に漏洩があり、その他の遮断弁は良好である場合は、各圧力検出器５１〜５７より出力される圧力波形は、図４のようになる。すなわち、第４の遮断弁３４の下流側の圧力波形が第４の遮断弁３４の上流側に伝播するようになるので、第４の遮断弁３４の下流側に位置する第７の圧力検出器５７の圧力波形と第４の遮断弁３４の上流側に位置する第４の圧力検出器５４の圧力波形とが類似した圧力波形となる。なお、第４の圧力検出器５４以外の圧力波形は、上述の図２で述べたものと同様の圧力波形となる。
【００２４】
また、第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４に漏洩があり、その他の遮断弁は良好である場合は、各圧力検出器５１〜５７より出力される圧力波形は、図５のようになる。すなわち、第３の遮断弁３３の上流側の圧力波形が第３の遮断弁３３の下流側に伝播するようになるとともに、第４の遮断弁３４の下流側の圧力波形が第４の遮断弁３４の上流側に伝播するようになるので、第３の遮断弁３３の下流側でかつ第４の遮断弁３４の上流側に位置する第４の圧力検出器５４の圧力波形は、第３の遮断弁３３の上流側に位置する第３の圧力検出器５３の圧力波形と第４の遮断弁３４の下流側に位置する第７の圧力検出器５７の圧力波形とが合成された圧力波形となる。したがって、第４の圧力検出器５４の圧力波形は、第３の圧力検出器５３の圧力波形および第７の圧力検出器５７の圧力波形のいずれにも類似していない圧力波形となる。なお、なお、第４の圧力検出器５４以外の圧力波形は、上述の図２で述べたものと同様の圧力波形となる。
【００２５】
以上のことから、第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４の漏洩の有無については、以下のようにして検知することができる。
【００２６】
（１）まず、第４の圧力検出器５４の圧力波形が圧力変動の無い圧力波形であった場合は、第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４のいずれも漏洩していないと判断できる。
【００２７】
しかし、第４の圧力検出器５４の圧力波形が圧力変動の有る圧力波形であった場合は、第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４のいずれか一方または両方が漏洩していることになる。そこで、下記の（２）〜（４）によって判断する。
【００２８】
（２）第４の圧力検出器５４の圧力波形が第３の圧力検出器５３の圧力波形と類似の圧力波形であった場合は、第３の遮断弁３３のみが漏洩していると判断できる。
【００２９】
（３）第４の圧力検出器５４の圧力波形が第７の圧力検出器５７の圧力波形と類似の圧力波形であった場合は、第４の遮断弁３４のみが漏洩していると判断できる。
【００３０】
（４）第４の圧力検出器５４の圧力波形が第３の圧力検出器５３の圧力波形および第７の圧力検出器５７の圧力波形のいずれとも類似していない圧力波形であった場合は、第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４の両方が漏洩していると判断できる。
【００３１】
なお、上述したように、第７の圧力検出器５７の圧力波形は、第１の圧力検出器５１の圧力波形および第２の圧力検出器５２の圧力波形と類似しているので、上記（３）、（４）において、第７の圧力検出器５７の圧力波形に替えて、第１の圧力検出器５１の圧力波形または第２の圧力検出器５２の圧力波形を用いてもよい。
【００３２】
そして、上記では、第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４の漏洩の有無を検知する場合について述べたが、第５の遮断弁３５と第６の遮断弁３６の漏洩の有無を検知する場合には、上記において、第３の遮断弁３３を第５の遮断弁３５に置き換え、第４の遮断弁３４を第６の遮断弁３６に置き換えれば、同様にして漏洩の有無を検知することができる。
【００３３】
ちなみに、上記において、二つの圧力波形が類似であるか類似でないかを判定する際には、二つの圧力波形を重ねて、所定の時間ピッチで振幅の差を算出し、その振幅の差を所定時間分だけ積算し、その積算値が所定の値以下であれば、二つの圧力波形は類似であると判定し、その積算値が所定の値を超えていれば、二つの圧力波形は類似でないと判定する。
【００３４】
次に、上述した遮断弁の漏洩の検知結果に基づいて流体の混入を防止する方法について述べる。
【００３５】
まず、上記（２）のように、第３の遮断弁３３のみが漏洩していると検知された場合は、第４の遮断弁３４が漏洩していないので、第１の流体１に第２の流体２が混入した状態で供給配管１４を経由して下流側に供給されることはない。また、上記（３）のように、第４の遮断弁３４のみが漏洩していると検知された場合は、第３の遮断弁３３が漏洩していないので、第１の流体１に第２の流体２が混入した状態で供給配管１４を経由して下流側に供給されることはない。したがって、いずれの場合も、適切な時期に、漏洩していると検知された遮断弁（第３の遮断弁３３または第４の遮断弁３４）を取替えればよい。
【００３６】
これに対して、上記（４）のように、第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４の両方が漏洩していると検知された場合は、そのままでは、第１の流体１に第２の流体２が混入した状態で供給配管１４を経由して下流側に供給されることになるので、直ちに、第８の遮断弁３８を開放し、第３の遮断弁３３と第４の遮断弁３４の間の圧力が第３の遮断弁３３の上流側の圧力および第４の遮断弁３４の下流側の圧力よりも低い圧力になるように調整されている第２のブロー弁４２から、第３の遮断弁３３を漏洩してきた第２の流体２と第４の遮断弁３４を漏洩して逆流してきた第１の流体１を系外に放出する。これによって、第１の流体１に第２の流体２が混入した状態で下流側に供給されることが防止される。
【００３７】
このように、必要最小限の流体を系外に放出することで、コスト面で合理的となる。
【００３８】
なお、上記では、第２の流体２を遮断する第３の遮断弁３３または／および第４の遮断弁３４に漏洩があった場合について述べたが、第３の流体３を遮断する第５の遮断弁３５または／および第６の遮断弁３６に漏洩があった場合についても同様に行う。
【００３９】
また、ここまでは、第２の流体２と第３の流体３を遮断して、第１の流体１を下流側に供給する場合について述べたが、第１の流体１と第３の流体３を遮断して、第２の流体２を下流側に供給する場合や、第１の流体１と第２の流体２を遮断して、第３の流体３を下流側に供給する場合も、同様にして遮断弁の漏洩検知と流体の混入防止を行うことができる。
【００４０】
また、上記の遮断弁の漏洩検知方法と流体の混入防止方法は、第２の遮断弁３２の設置位置と第４の供給配管１４への接続位置との間に逆止弁を設置し、第４の遮断弁３４の設置位置と第４の供給配管１４への接続位置との間に逆止弁を設置し、第６の遮断弁３６の設置位置と供給配管１４への接続位置との間に逆止弁を設置している配管系においても同様に実施することができる。
【００４１】
さらに、この実施形態では、上流側から個別に３種類の流体が供給される場合について述べたが、上流側から個別に２種類の流体が供給される場合や、上流側から個別に４種類以上の流体が供給される場合でも、同様に実施することができる。
【００４２】
そして、上述の遮断弁の漏洩検知方法と流体の混入防止方法を製鉄所における転炉吹錬用ガス供給設備に適用し、上流側から高純度Ａｒガスと高純度Ｎ２ガスの２種類のガスが個別に供給される場合や、上流側から高純度Ａｒガスと高純度Ｎ２ガスと低純度Ａｒガスの３種類のガスが個別に供給される場合について、漏洩している遮断弁を取替える際の遮断弁の漏洩確認を行うことの省略と、特に希少で高価である高純度Ａｒガスと低純度Ａｒガスのブロー量の削減が図れるようになり、コスト面で合理的となる。
【符号の説明】
【００４３】
１  第１の流体
２  第２の流体
３  第３の流体
１１  第１の供給配管
１２  第２の供給配管
１３  第３の供給配管
１４  第４の供給配管
２１  第１のブロー用配管
２２  第２のブロー用配管
２３  第３のブロー用配管
３１  第１の遮断弁
３２  第２の遮断弁
３３  第３の遮断弁
３４  第４の遮断弁
３５  第５の遮断弁
３６  第６の遮断弁
３７  第７の遮断弁
３８  第８の遮断弁
３９  第９の遮断弁
４１  第１のブロー弁
４２  第２のブロー弁
４３  第３のブロー弁
５１  第１の圧力検出器
５２  第２の圧力検出器
５３  第３の圧力検出器
５４  第４の圧力検出器
５５  第５の圧力検出器
５６  第６の圧力検出器
５７  第７の圧力検出器
６１  演算制御装置
【図１】
2012181078.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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