(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、圧縮機２と、圧縮機２の内部流路Ｒ内の水分を除去する水分除去処理部４と、を備える。圧縮機２の運転が休止状態にあるときに、圧縮機２の内部流路Ｒ内の気体を水分除去処理部４に送り込むことで、気体に含まれる水分を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、
前記圧縮機の運転休止中に圧縮機の内部流路内の水分を除去する水分除去処理部と、
を備える圧縮機システム。
【請求項２】
前記水分除去処理部は、
水分を吸収する水分除去剤を収容したチャンバーと、
前記内部流路内の気体を前記チャンバーに送り込む送給管と、
前記送給管を開閉する入口側切換弁と、
前記チャンバーの内部の前記気体を前記圧縮機に戻す戻し管と、
前記戻し管を開閉する出口側切換弁と、
を備える請求項１に記載の圧縮機システム。
【請求項３】
前記水分除去処理部は、前記水分を吸収した前記水分除去剤から前記水分を放出させる水分放出手段を備える請求項２に記載の圧縮機システム。
【請求項４】
前記水分放出手段は、前記圧縮機または前記圧縮機を駆動するモータにおける発熱部である請求項３に記載の圧縮機システム。
【請求項５】
前記水分除去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、前記圧縮機を作動させることで前記水分除去処理部に前記内部流路内の気体を送り込む請求項１から４の何れか一項に記載の圧縮機システム。
【請求項６】
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、前記水分除去処理部における水分除去処理を実行する請求項５に記載の圧縮機システム。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の圧縮機システムにおける水分除去方法であって、
前記圧縮機の運転が休止状態にあるときに、前記圧縮機の前記内部流路内の気体を前記水分除去処理部に送り込むことで、前記気体に含まれる水分を除去する工程を含む圧縮機システムにおける水分除去方法。
【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、圧縮機システムにおける水分除去方法に関する。
【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、圧縮機システムにおける水分除去方法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、圧縮機と、前記圧縮機の運転休止中に前記圧縮機の内部流路内の水分を除去する水分除去処理部と、を備える。
このように構成によれば、水分除去処理部で圧縮機の運転休止中に圧縮機の内部流路内の水分を除去することによって、内部流路に残存する成分が水分と反応して腐食成分が生成されることを抑制できる。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、第一態様の前記水分除去処理部が、水分を吸収する水分除去剤を収容したチャンバーと、前記内部流路内の気体を前記チャンバーに送り込む送給管と、前記送給管を開閉する入口側切換弁と、前記チャンバーの内部の前記気体を前記圧縮機に戻す戻し管と、前記戻し管を開閉する出口側切換弁と、を備えていてもよい。
このように構成することで、入口側切換弁を開くと、圧縮機の運転休止中に圧縮機の内部流路内の気体が、送給管を通してチャンバー内に送り込まれる。送り込まれた気体に含まれる水分は、チャンバー内に収容された水分除去剤により吸収される。水分除去剤により水分が吸収された気体は、出口切換弁が開放されると、チャンバー内から戻し管を経て圧縮機へと戻る。このようにして、圧縮機の運転休止中に圧縮機の内部流路内の気体に含まれる水分を、水分除去処理部で除去し、圧縮機の内部流路内に戻すことができる。
【０００７】
この発明の第三態様によれば、圧縮機システムは、第二態様における水分除去処理部が、前記水分を吸収した前記水分除去剤から前記水分を放出させる水分放出手段を備えるようにしてもよい。
このように構成することで、水分除去剤を繰り返し使用することができる。
【０００８】
この発明の第四態様によれば、圧縮機システムは、第三態様において、前記水分放出手段が、前記圧縮機または前記圧縮機を駆動するモータにおける発熱部であるようにしてもよい。
このように構成することで、モータの作動による発熱を有効利用することができるため、消費エネルギーを低減できる。
【０００９】
この発明の第五態様によれば、圧縮機システムは、第一から第四態様の何れか一つの態様において、前記水分除去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、前記圧縮機を作動させることで前記水分除去処理部に前記内部流路内の気体を送り込むようにしてもよい。
これにより、水分の除去のために、コンプレッサやポンプ等を別途用意する必要がなく、低コストで気体からの水分除去を行うことができる。
【００１０】
この発明の第六態様によれば、圧縮機システムは、第五態様において、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、前記水分除去処理部における水分除去処理を実行するようにしても良い。
このように構成することで、圧縮機の休止中に、気体に含まれる水分の除去を行うことができる。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。
【００１１】
この発明の第七態様によれば、圧縮機システムにおける水分除去方法は、第一から第六態様の何れか一つの圧縮機システムにおける水分除去方法であって、前記圧縮機の運転が休止状態にあるときに、前記圧縮機の前記内部流路内の気体を前記水分除去処理部に送り込むことで、前記気体に含まれる水分を除去する工程を含む。
これにより、圧縮機の休止中に、内部流路に存在する腐食成分が水分と反応することで酸性成分が生成されることを抑制できる。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。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る圧縮機、圧縮機システムにおける水分除去方法によれば、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】
【００１３】
【図１】この発明の実施形態における圧縮機システムの概略構成図である。
【図２】上記圧縮機システム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】上記圧縮機システムで水分除去処理を行っているときの気体の流れを示す図である。
【図４】上記圧縮機システムで水分除去剤から水分の放出を行っているときの気体の流れを示す図である。
【図５】上記圧縮機システムにおける水分除去処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の一実施形態に係る圧縮機システム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システム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。
【００１５】
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、水分除去処理部４と、コントローラ５と、を備えている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
図２は、上記圧縮機システム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内の内部流路Ｒ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。
【００２０】
圧縮機２は、通常運転モードでの圧縮機２の運転を休止する運転休止状態にあるときには、油・ガス等の流体は流体排出管１２から外部に排出され、内部流路Ｒには残留ガスや大気等の気体が存在している。
水分除去処理部４は、圧縮機２の運転休止中に、内部流路Ｒ内の気体に含まれる水分を除去する。図１に示すように、水分除去処理部４は、入口側切換弁４１と、出口側切換弁４２と、水分除去部４５と、を備えている。
【００２１】
入口側切換弁４１は、流体排出管１２に設けられている。入口側切換弁４１は、三方弁である。入口側切換弁４１には、圧縮機２から流体排出管１２を通して吐出された気体を水分除去部４５に送り込む処理気体送給管４４が接続されている。この入口側切換弁４１により、圧縮機２から流体排出管１２を通しての外部への流体の排出と、処理気体送給管４４を通しての水分除去部４５への気体の送り込みと、を選択的に切り換えることが可能となっている。
【００２２】
出口側切換弁４２は、流体供給管１１に設けられている。出口側切換弁４２は、三方弁である。出口側切換弁４２には、水分除去部４５で処理された気体を流体供給管１１に戻す処理気体戻し管４３が接続されている。この出口側切換弁４２により、圧縮機２に対し、圧縮対象となる流体の供給と、処理気体戻し管４３からの気体の供給とを選択的に切り換えることが可能となっている。
【００２３】
水分除去部４５は、ケーシング６内の内部流路Ｒから吐出され、処理気体送給管４４を通して送り込まれた気体中に含まれる水分を除去する。水分除去部４５は、チャンバー４５ｃと、水分除去剤４５ｄと、を備えている。
【００２４】
チャンバー４５ｃは、中空に形成されている。このチャンバー４５ｃの一端側には、処理気体送給管４４が接続されている。さらに、チャンバー４５ｃの他端側には、処理気体戻し管４３が接続されている。これによりチャンバー４５ｃには、ケーシング６から流体排出管１２を通して吐出された気体が、処理気体送給管４４を経て送り込まれる。チャンバー４５ｃ内を通った気体は、処理気体戻し管４３を通り、流体供給管１１を通ってケーシング６内へと送り込まれる。
【００２５】
チャンバー４５ｃには、水分放出管４８が接続されている。この水分放出管４８は、水分除去剤４５ｄで吸収した水分を放出させる際に、水分除去剤４５ｄから放出された水分（水蒸気）を外部に放出する。水分放出管４８は、開閉自在に備えられた開閉弁４８ｖにより、水分の放出が断続可能となっている。
【００２６】
水分除去剤４５ｄは、チャンバー４５ｃ内に収容されている。水分除去剤４５ｄは、チャンバー４５ｃ内に送り込まれた気体に含まれる水分を除去する。このような水分除去剤４５ｄとしては、気体に含まれる水分を吸収する、いわゆる吸湿剤や乾燥剤を用いることができる。乾燥剤としては、例えば、炭や、二酸化ケイ素からなるシリカゲルを用いることができる。
【００２７】
水分除去部４５は、水分除去剤４５ｄで吸収した水分を放出させる水分放出手段を備える。水分除去剤４５ｄが例えばシリカゲルである場合、このシリカゲルを加熱すれば、シリカゲルで吸収した水分を放出させることができる。このようにシリカゲルを水分除去剤４５ｄとして備える場合、水分放出手段としては、水分除去剤４５ｄを加熱する熱源を設ける。このような熱源としては、公知の各種ヒータを用いることもできるが、圧縮機システム１における発熱部を水分放出手段の熱源として用いることができる。
【００２８】
この実施形態における水分放出手段は、モータ部３を熱源として用いる。具体的には、水分放出手段は、作動中に温度上昇するモータ部３のハウジング３ｃを熱源として用いる。このようにハウジング３ｃを熱源として用いるために、この実施形態の水分除去部４５のチャンバー４５ｃは、モータ部３のハウジング３ｃの外周面に接するように設けられている。ここで、チャンバー４５ｃと、モータ部３のハウジング３ｃとは、一体に形成してもよい。さらに、熱源としては、モータ部３の軸受部を用いることもできる。
【００２９】
圧縮機２で硫黄成分等を含んだ流体を圧縮する場合、圧縮機２の運転休止中に内部流路Ｒに硫化水素ガス（Ｈ２Ｓ）が残存していると、硫化水素ガス（Ｈ２Ｓ）と水（Ｈ２Ｏ）に溶解し、以下のように反応することによって、腐食成分となる硫酸（Ｈ２ＳＯ４）水溶液を生じる。
このようにして生じた硫酸により、ケーシング６内の内部流路Ｒに面する各部材が腐食する。
【００３０】
これに対し、この実施形態の圧縮機２においては、圧縮機２の運転が休止状態にあるときに、ケーシング６内の内部流路Ｒ内の気体を水分除去処理部４の水分除去部４５に送り込み、気体に含まれる水分を除去する。以下、その処理の流れについて説明する。
図３は、上記圧縮機システムで水分除去処理を行っているときの気体の流れを示す図である。図４は、上記圧縮機システムで水分除去剤から水分の放出を行っているときの気体の流れを示す図である。図５は、上記圧縮機システムにおける水分除去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、水分除去方法について説明する。この実施形態の一例における水分除去処理は、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。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、入口側切換弁４１、出口側切換弁４２、開閉弁４８ｖを制御し、圧縮機２の内部流路Ｒの気体の水分除去処理を実行する。
【００３１】
圧縮機２が休止すると、コントローラ５は、通常運転モードから水分除去処理モードに移行し、図５の処理フローに示す処理を開始する。
まず、図３に示すように、入口側切換弁４１および出口側切換弁４２を切り換え、通常運転モード時とは異なる水分除去処理モード用の流路に切り換える（ステップＳ１１）。具体的には、ケーシング６から流体排出管１２に吐出された気体が、処理気体送給管４４を通してチャンバー４５ｃに流れ込み、チャンバー４５ｃ内を通った気体が、処理気体戻し管４３、流体供給管１１を通ってケーシング６内に戻る流路となるよう、入口側切換弁４１および出口側切換弁４２を切り換える。
【００３２】
また、モータ部３により、圧縮機２を作動させ、ケーシング６の内部流路Ｒから吐出された気体を、水分除去部４５のチャンバー４５ｃ内に送り込み、気体の水分除去処理を開始する（ステップＳ１２）。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る。言い換えれば、圧縮機２は、内部流路Ｒ内の気体を、水分除去部４５のチャンバー４５ｃ内に送り込める最低限の出力で作動される。
【００３３】
このようにして、チャンバー４５ｃに気体が送り込まれると、チャンバー４５ｃ内の水分除去剤４５ｄにより、気体に含まれる水分が吸収される。チャンバー４５ｃを経た気体は、処理気体戻し管４３、流体供給管１１を通ってケーシング６内へと送り込まれる。
【００３４】
水分除去処理の開始後、水分除去処理が終わったか否かを監視する（ステップＳ１３）
これには、例えば、ステップＳ１２で水分除去処理を開始してから経過時間が、水分除去処理に要する基準時間を越えた否かを判断する。経過時間が基準時間を越えたら、水分除去処理が終わったと判断することができる。
【００３５】
水分除去処理が終了したら、圧縮機２の動作を停止し、圧縮機２の休止状態を維持する。
【００３６】
その後、通常モードで圧縮機２の動作を開始する際に、入口側切換弁４１および出口側切換弁４２を切り換え、流路を、図２に示すような通常運転モード時の流路に戻す（ステップＳ１４）。
【００３７】
この通常運転モードでは、モータ部３により圧縮機２が作動される。すると、モータ部３で発する熱がハウジング３ｃ、水分除去部４５のチャンバー４５ｃを介して、チャンバー４５ｃ内の水分除去剤４５ｄに伝わる。これにより、水分除去剤４５ｄであるシリカゲルが加熱される。その結果、図４に示すように、水分除去剤４５ｄで吸収した水分が水分除去剤４５ｄから放出される（ステップＳ１５）。放出された水分は、チャンバー４５ｃに接続された水分放出管４８の開閉弁４８ｖを開くことで、水分放出管４８を通して外部に放出される。ここで、通常運転モードで圧縮機２を運転する際にモータ部３の熱によりシリカゲルを加熱する場合について説明した。しかし、水分除去剤４５ｄで吸収した水分放出のためだけに圧縮機２を作動させるようにしてもよい。
【００３８】
このような水分放出処理は、水分除去剤４５ｄが吸収した水分を十分に放出できるように予め設定された加熱温度で、所定時間行う。水分放出処理後は、開閉弁４８ｖを閉じ、通常運転モードを継続する。
【００３９】
したがって、上述した実施形態によれば、水分除去処理部４で圧縮機２の内部流路Ｒ内の水分を除去することによって、内部流路Ｒに存在する硫黄ガス等から硫酸等の酸性の腐食成分が生成されることを抑制できる。その結果、腐食成分による圧縮機２の腐食を低減することができる。
【００４０】
また、水分除去処理部４では、入口側切換弁４１を開くと、圧縮機２の内部流路Ｒ内の気体が、処理気体送給管４４を通してチャンバー４５ｃ内に気体を送り込まれ、気体に含まれる水分がチャンバー４５ｃ内の水分除去剤４５ｄにより吸収される。水分が吸収された気体は、出口側切換弁４２を開くことで、チャンバー４５ｃ内から処理気体戻し管４３を経て圧縮機２へと戻る。このようにして、圧縮機２の内部流路Ｒ内の気体に含まれる水分を、水分除去処理部４で除去した後に圧縮機２に戻すことができる。
【００４１】
また、圧縮機２の運転が休止状態にあるときに、水分除去処理部４における水分除去処理を実行するようにした。これにより、圧縮機２の休止中に、気体に含まれる水分の除去を行い、休止中の圧縮機２内で、腐食が進むことを抑制できる。
【００４２】
さらに、上述した実施形態では、圧縮機２内の気体から水分を除去する際、水分を水分除去処理部４に気体を送り込むために圧縮機２を作動させている。これによって、水分の除去のために、別途、コンプレッサやポンプ等を用意する必要がなく、低コストで圧縮機システム１における腐食を抑えることができる。
【００４３】
また、水分除去剤４５ｄとして、シリカゲルを例示した。シリカゲルは、加熱することで、吸収した水分を放出することができるので、水分除去剤４５ｄとして繰り返し利用することができる。これにより、低コストで圧縮機システム１における腐食を抑えることができる。
【００４４】
さらに、上述した実施形態では、水分除去剤４５ｄであるシリカゲルから水分を放出させる水分放出手段として、モータ部３における発熱部であるハウジング３ｃを、水分除去剤４５ｄを加熱する熱源に用いるようにしている。これにより、水分除去剤４５ｄを再生するために、別途の熱源を備える必要がない。したがって、この点においても低コストで圧縮機システム１における腐食を抑えることができる。
【００４５】
（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から図４に、水分除去処理部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。
【００４６】
さらに、水分除去処理の流れについても、圧縮機２内の気体に含まれる水分を除去する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。
【００４７】
さらに、上記実施形態では、コントローラ５により水分除去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】
【００４８】
１  圧縮機システム
２  圧縮機
３  モータ部
３ｃ  ハウジング（水分放出手段、熱源）
４  水分除去処理部
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
８  回転軸
９  インペラ
１１  流体供給管
１２  流体排出管
４１  入口側切換弁
４２  出口側切換弁
４３  処理気体戻し管（戻し管）
４４  処理気体送給管（送給管）
４５  水分除去部
４５ｃ  チャンバー
４５ｄ  水分除去剤
４８  水分放出管
４８ｖ  開閉弁
Ｒ  内部流路
【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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