(57)【要約】【課題】圧縮機の腐食を低減することができる圧縮機システムを提供する。【解決手段】圧縮機システム１は、流体を圧縮する圧縮機２と、圧縮機２を駆動するモータ部３と、圧縮機２を通過する流体に、流体に含まれる腐食成分に中和剤を添加して中和する中和処理部４と、を備える。【選択図】図１
2016169614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機を通過する前記流体に、前記流体に含まれる腐食成分に中和剤を添加して中和する中和処理部と、
を備える圧縮機システム。
【請求項２】
前記圧縮機に前記流体を供給する流体供給管と、
前記圧縮機から吐出される前記流体を排出する流体排出管と、
前記流体排出管と前記流体供給管とをバイパスするバイパス管と、を備え、
前記中和処理部は、前記バイパス管に設けられている請求項１に記載の圧縮機システム。
【請求項３】
前記流体供給管、又は、前記バイパス管に水を供給する水供給部をさらに備える請求項２に記載の圧縮機システム。
【請求項４】
前記中和処理部の動作を制御するコントローラをさらに備え、
前記コントローラは、
前記圧縮機の運転が休止状態にあるときに、前記中和処理部における中和処理を実行する請求項１から３の何れか一項に記載の圧縮機システム。
【請求項５】
前記流体の水素イオン指数を検出するセンサを備え、
前記コントローラは、
前記センサの検出結果に基づき、前記中和処理部における中和処理を制御する請求項４に記載の圧縮機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧縮機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機にあっては、非特許文献１のような海底生産システム（Ｓｕｂｓｅａ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）や、非特許文献２のような浮体式海洋石油貯蔵設備（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ａｎｄ  Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ、ＦＰＳＯ）に使用されるものが知られている。非特許文献１の海底生産システムに使用される圧縮機は、例えば、海底に設置されて海底から数千ｍの深さまで掘削した生産井から原油や天然ガス等が混在した生産流体を海上に送り出す用途で用いられる。一方で、非特許文献２の浮体式海洋石油貯蔵設備に使用される圧縮機は、船舶等の海上設備に設置される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】三菱重工技報  Ｖｏｌ．３４  Ｎｏ．５  Ｐ３１０−Ｐ３１３
【非特許文献２】Ｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅｒｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ／Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２０１４  Ｐ１８−Ｐ２４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１、非特許文献２で取り扱う流体による圧縮機の腐食防止方法としては、溶射などによりコーティングを施す方法がある。しかし、非特許文献１と非特許文献２で取り扱う流体は、フィルタ等により前処理がされているものの、十分に固形物の除去がなされていない場合がある。この固形物は、硬質であることが多い。そのため、コーティングは、固形物の衝突による摩耗等が生じてしまう。一方で、耐摩耗性を向上しようとすると、コーティングの硬度を上昇させる必要がある。しかし、コーティングの硬度上昇により、ヒビ等が発生し易くなり、腐食が進む可能性がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機の腐食を低減することができる圧縮機システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、圧縮機システムは、流体を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機を通過する前記流体に、前記流体に含まれる腐食成分に中和剤を添加して中和する中和処理部と、を備える。
このように構成することで、中和処理部から流体に対して中和剤を添加することができる。そのため、圧縮機を通過する流体に含まれる腐食成分を中和することができる。その結果、腐食成分による圧縮機の腐食を低減することができる。
【０００６】
この発明の第二態様によれば、圧縮機システムは、第一態様の前記圧縮機に前記流体を供給する流体供給管と、前記圧縮機から吐出される前記流体を排出する流体排出管と、前記流体排出管と前記流体供給管とをバイパスするバイパス管と、を備え、前記中和処理部が、前記バイパス管に設けられていてもよい。
このように構成することで、中和処理部で中和剤を添加するときに、流体供給管から圧縮機に送り込まれた流体を、圧縮機から流体排出管、バイパス管を通って流体供給管に循環させることができる。その結果、中和剤の処理量を抑制するとともに、腐食成分の中和をより効率よく行うことができる。
【０００７】
この発明の第三態様によれば、圧縮機は、第二態様において、前記流体供給管、又は、前記バイパス管に水を供給する水供給部をさらに備えていてもよい。
このように構成することで、中和処理によって生成される生成物等は基本的に水和物であるため、中和処理後に圧縮機の流体流路内には固形物は残存しないが、流路内の乾燥領域で固形物が形成・残存する場合には、水で流して圧縮機外に排出させることができる。
【０００８】
この発明の第四態様によれば、圧縮機は、第一から第三態様の何れか一つの態様において、前記中和処理部の動作を制御するコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記圧縮機の運転が休止状態にあるときに、前記中和処理部における中和処理を実行するようにしてもよい。
このように構成することで、圧縮機の休止中に、圧縮機内に残存する腐食成分を中和することができる。その結果、休止中の圧縮機内で腐食が進むことを抑制できる。
【０００９】
この発明の第五態様によれば、圧縮機は、第四態様において、前記流体の水素イオン指数を検出するセンサを備え、前記コントローラは、前記センサの検出結果に基づき、前記中和処理部における中和処理を制御するようにしてもよい。
このように構成することで、流体の水素イオン指数をコントローラで検知できる。そのため流体の状態に応じた中和処理を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る圧縮機によれば、圧縮機における腐食を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施形態における圧縮機の概略構成図である。
【図２】上記圧縮機が通常運転モードにあるときの流体の流れを示す図である。
【図３】上記圧縮機が中和処理モードにあるときの流体の流れを示す図である。
【図４】上記圧縮機で中和処理を終えた後に流体流路に水を流すときの流体の流れを示す図である。
【図５】上記圧縮機における中和処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の一実施形態に係る圧縮機を図面に基づき説明する。
図１は、この発明の実施形態における圧縮機の概略構成図である。
この実施形態における圧縮機システム１は、海底数百から数千ｍに存在する油ガス田の生産井から採取された油・ガス等の生産流体を圧送する。この圧縮機システム１は、例えば、海洋油ガス田開発方式の一つである海底生産システム（Ｓｕｂｓｅａ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）に使用されて海底に設けられたり、浮体式海洋石油貯蔵設備（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ａｎｄ  Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ、ＦＰＳＯ）に使用されて海上に設けられたりする。この圧縮機システム１が取り扱う流体には、硫黄等の金属を腐食させる腐食成分が含まれている。
【００１３】
図１に示すように、圧縮機システム１は、圧縮機２と、モータ部（駆動部）３と、中和処理部４と、コントローラ５と、を備えている。
【００１４】
圧縮機２は、遠心圧縮機、または軸流圧縮機である。圧縮機２は、ケーシング６内に、圧縮対象となるガス等の流体を圧縮する圧縮部７を備えている。圧縮部７は、例えば遠心圧縮機の場合、回転軸８と、インペラ９と、を備えている。回転軸８は、ケーシング６内に設けられた軸受（図示無し）に回転自在に支持されている。インペラ９は、回転軸８と一体に設けられ、回転軸８とともに回転する。
【００１５】
ケーシング６は、流体導入口６ａと、流体吐出口６ｂと、を備えている。流体導入口６ａには、外部から流体を供給する流体供給管１１が接続されている。流体吐出口６ｂには、外部に流体を吐出する流体排出管１２が接続されている。
【００１６】
モータ部３は、回転軸８を、その中心軸回りに回転駆動させる。モータ部３は、コントローラ５により、その作動が制御される。
【００１７】
図２は、上記圧縮機が通常運転モードにあるときの流体の流れを示す図である。
図２に示すように、圧縮機２は、通常運転モードにおいて、モータ部３で回転軸８を回転させると、流体供給管１１から供給される流体が流体導入口６ａからケーシング６内に吸い込まれる。吸い込まれた流体は、圧縮部７に導入され、圧縮部７内の流体流路を流れる間に、回転軸８とともに回転するインペラ９により圧縮される。圧縮された流体は、圧縮部７から吐出され、流体吐出口６ｂを経て流体排出管１２を通してケーシング６外に送り出される。
【００１８】
図１に示すように、中和処理部４は、給水バルブ４１と、排水バルブ４２と、第一循環バルブ４３と、第二循環バルブ４４と、中和剤貯留タンク４５と、を備えている。
【００１９】
給水バルブ４１は、流体供給管１１に設けられている。給水バルブ４１は、三方弁であり、流体供給管１１に水を送り込む給水管（水供給部）４６が接続されている。
【００２０】
排水バルブ４２は、流体排出管１２に設けられている。排水バルブ４２は、三方弁であり、ケーシング６から送り出される流体を外部に排出する排水管４７が接続されている。
【００２１】
第一循環バルブ４３は、流体供給管１１において、流体導入口６ａと給水バルブ４１との間に設けられている。第一循環バルブ４３は、三方弁であり、流体供給管１１と流体排出管１２とを接続するバイパス管４８の一端が接続されている。
第二循環バルブ４４は、流体排出管１２において、流体吐出口６ｂと排水バルブ４２との間に設けられている。第二循環バルブ４４は、三方弁であり、バイパス管４８の他端が接続されている。これにより、バイパス管４８は、流体供給管１１と流体排出管１２とがバイパスされている。
【００２２】
中和剤貯留タンク４５は、バイパス管４８の中間部に設けられている。中和剤貯留タンク４５は、バイパス管４８との間に開閉弁４５ｖを備えている。開閉弁４５ｖは、その開度を調整することで、中和剤貯留タンク４５からバイパス管４８に供給する中和剤の量を調整する。
【００２３】
ここで、この実施形態においては、圧縮機２は、硫黄等の腐食成分を含んだ流体を圧縮する。このような圧縮機２に対しては、中和剤貯留タンク４５から供給する中和剤は、圧縮機２内の流体流路に残存する硫黄等の腐食成分を中和できるアルカリ性である。このようなアルカリ性の中和剤としては、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）等を用いることができる。
【００２４】
コントローラ５は、予め設定された動作プログラムに基づいて、モータ部３、給水バルブ４１、排水バルブ４２、第一循環バルブ４３、第二循環バルブ４４、および、開閉弁４５ｖを制御し、圧縮機２内の流体流路の中和処理を実行する。
【００２５】
図３は、上記圧縮機が中和処理モードにあるときの流体の流れを示す図である。図４は、上記圧縮機で中和処理を終えた後に流体流路に水を流すときの流体の流れを示す図である。図５は、上記圧縮機における中和処理の流れを示す図である。
次に、図５の処理フローを参照しながら、中和処理について説明する。この実施形態の一例における中和処理は、上記したような圧縮機システム１の通常運転モードにおける作動を休止している間に実行する。
【００２６】
図５に示すように、圧縮機２が休止し、中和処理モードに移行したら、まず、圧縮機システム１における流体の流路を切り換える（ステップＳ１１）。この際、第一循環バルブ４３を、流体がバイパス管４８から流体供給管１１を経て流体導入口６ａに流れるように切り換える。また、第二循環バルブ４４を、流体が流体排出管１２からバイパス管４８へと流れ込むように切り換える。
【００２７】
次いで、中和処理を開始する（ステップＳ１２）。これには、モータ部３により、圧縮機２を作動させるとともに、開閉弁４５ｖを開いて中和剤貯留タンク４５から中和剤を供給する。ここで、圧縮機２の回転数は、通常運転モードにおける回転数よりも低く抑えられている。言い換えれば、圧縮機２は、流体を循環させることが可能な最低限の出力で作動される。
【００２８】
すると、圧縮機２の作動により、図３に示すように、腐食成分を含む流体が流体吐出口６ｂから送り出され、流体排出管１２から第二循環バルブ４４を経てバイパス管４８へと流れ込む。バイパス管４８を通った流体は、第一循環バルブ４３を経て流体供給管１１を通り、流体導入口６ａへと戻る。このようにして、流体は、第一循環バルブ４３から、流体導入口６ａ、圧縮機２内の流体流路（図示せず）、流体吐出口６ｂ、第二循環バルブ４４、バイパス管４８を順次通る循環流路Ｒを循環する。
【００２９】
ここで、循環流路Ｒを流れる酸性の腐食成分を含んだ流体は、中和剤貯留タンク４５からの中和剤の供給により中和される。
ここで、例えば流体中に含まれる腐食成分が硫酸（Ｈ２ＳＯ４）であり、中和剤が水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）である場合、
Ｈ２ＳＯ４＋２ＮａＯＨ→Ｎａ２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ
といった中和反応が生じ、このＮａ２ＳＯ４は水和すると溶解するが、中性であるため、腐食性を殆どなくすことができる。
また、例えば流体中に含まれる腐食成分が硫酸（Ｈ２ＳＯ４）であり、中和剤がアンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）である場合、
Ｈ２ＳＯ４＋２ＮＨ４ＯＨ→（ＮＨ４）２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ
といった反応が生じ、硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）と水（Ｈ２Ｏ）とが生成される。この硫酸アンモニウムの水溶液は、水素イオン指数ｐＨ５〜７であり、弱酸性であるものの、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）の水素イオン指数ｐＨ２に比べると中性側に近い。したがって、上記反応により腐食性を低減させることができる。加えて、アンモニア水を、若干、過剰添加することで、中和させることも可能である。
【００３０】
循環流路Ｒ内への中和剤の供給量は、予め定めた一定量としてもよい。
一方で、循環流路Ｒに、循環流路Ｒ内の水のｐＨ（水素イオン指数）を検出するｐＨセンサ４９を設け、このｐＨセンサ４９の検出結果に基づき、コントローラ５によって循環流路Ｒ内の流体のｐＨが予め設定した範囲内になったと判定された場合に、中和剤の供給を停止するようにしても良い。
【００３１】
中和処理が完了（処理完了）したら（ステップＳ１３でＹｅｓ）、開閉弁４５ｖを閉じて中和剤貯留タンク４５からの中和剤を停止する。加えて、モータ部３による圧縮機２の作動を停止させる。
【００３２】
次いで、循環流路Ｒ内のすすぎ処理に移行する。これにはまず、圧縮機システム１における流体の流路を切り換える（ステップＳ１４）。
図４に示すように、給水バルブ４１を切り換え、給水管４６を流体供給管１１に連通させる。排水バルブ４２を切り替え、流体排出管１２を排水管４７に連通させる。また、第一循環バルブ４３を、流体が給水管４６から流体供給管１１を経て流体導入口６ａに流れるように切り換える。また、第二循環バルブ４４を、流体が流体排出管１２から排水管４７に流れ込むように切り換える。
【００３３】
次に、すすぎ処理を開始する（ステップＳ１５）。より具体的には、モータ部３により圧縮機２を作動させる。これにより、給水管４６から流体供給管１１に送り込まれた水が、圧縮機２内の流体流路を経て、流体排出管１２を通して排水管４７へと流れる。このときも、圧縮機２の回転数は、通常運転モードにおける回転数よりも低く抑えるようにしてもよい。
このすすぎ処理により、中和処理によって循環流路Ｒ内に生成された中和生成物（固形物）が、水とともに排出される。
【００３４】
すすぎ処理の終了後は、通常運転モードに移行するために、圧縮機システム１における流体の流路を切り換える（ステップＳ１６）。これには、給水バルブ４１を切り換え、給水管４６を流体供給管１１から遮断させる。この状態で、圧縮機２を一定時間作動させ続けることで、流体流路内に残存する水を排出する。この後、排水バルブ４２を切り替え、排水管４７を流体排出管１２から遮断する。
これにより、一連の中和処理が終了する。この後は、圧縮機システム１の休止状態を継続したり、上述した通常運転モードに復帰させたりすることができる。
【００３５】
したがって、上述した実施形態の圧縮機によれば、圧縮機２を通過する流体に含まれる酸性の腐食成分を、中和処理部４で中和することで、腐食成分による圧縮機２の腐食が抑えられる。これにより、圧縮機システム１における腐食を抑えることが可能となる。
【００３６】
さらに、中和処理部４で中和剤を添加するときには、流体供給管１１から圧縮機２に送り込まれた流体が、圧縮機２から流体排出管１２、バイパス管４８を通って流体供給管１１に循環する。これによって、中和剤の処理用を抑制するとともに、腐食成分の中和をより効率よく行うことができる。
【００３７】
中和処理によって生成される生成物等は基本的に水和物であるため、中和処理後に圧縮機２の流体流路内には固形物は残存しない。
圧縮機２の流体流路内の乾燥領域において、中和処理によって固形物が形成されて残存する場合には、水で流して圧縮機２外に排出することができる。
【００３８】
加えて、コントローラ５は、圧縮機２の運転が休止状態にあるときに、中和処理部４における中和処理を実行する。そのため、休止中の圧縮機２内で腐食が進むことを抑制できる。
さらに、流体の水素イオン指数をコントローラ５で検知できるため、中和処理部４によって、流体の状態に応じた中和処理を容易に行うことができる。
【００３９】
（その他の変形例）
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上記実施形態において、例えば、圧縮機２等の構成はいかなるものとしてもよい。また、図１〜図４に、中和処理部４における配管や各種弁のレイアウトを例示したが、これに限るものではない。
【００４０】
例えば、上述した実施形態では、給水管４６を流体供給管１１に合流接続させ、排水管４７を流体排出管１２に分岐接続させる場合について説明した。しかし、圧縮機２の内部流路に水を流すことができれば、この構成に限られるものではない。例えば、給水管４６、排水管４７をそれぞれバイパス管４８に対して接続して、圧縮機２の内部流路に水を流すようにしても良い。
【００４１】
さらに、中和処理の流れについても、循環流路Ｒ内の中和処理を行うことができるのであれば、各種動作の順序等は、いかなるように行ってもよい。
さらに、上記実施形態では、コントローラ５により中和処理を自動的に実行するようにしたが、これを、作業者の手作業によって順次行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１  圧縮機システム
２  圧縮機
３  モータ部（駆動部）
４  中和処理部
５  コントローラ
６  ケーシング
６ａ  流体導入口
６ｂ  流体吐出口
７  圧縮部
７ａ  一端側
７ｂ  他端側
８  回転軸
９  インペラ
１１  流体供給管
１２  流体排出管
４１  給水バルブ
４２  排水バルブ
４３  第一循環バルブ
４４  第二循環バルブ
４５  中和剤貯留タンク
４５ｖ  開閉弁
４６  給水管（水供給部）
４７  排水管
４８  バイパス管
４９  ｐＨセンサ
Ｒ  循環流路
【図１】
2016169614.tif 000003
【図２】
2016169614.tif 000004
【図３】
2016169614.tif 000005
【図４】
2016169614.tif 000006
【図５】
2016169614.tif 000007