乾式ガスホルダ及びシール油供給制御方法
【課題】油ポンプの設置台数を削減し、且つシール装置へのシール油の供給量を適切に行う。
【解決手段】乾式ガスホルダ１は、油ポンプ２１と、シール装置を複数の区画に分割する複数の分割堰１４と、油ポンプから供給されるシール油をシール装置の各区画Ａに夫々供給する共通母管２３及びシール油供給管２４と、各区画Ａ内のシール油の油面高さを測定する油面測定機構１５と、ピストン６高さ方向の位置を測定する複数の位置測定機構を有している。位置測定機構及び油面測定機構１５の測定値は制御装置に入力され、制御装置は、位置測定機構の測定値に基づいて前記ピストンの傾斜量を求め、さらに各油面測定機構１５の測定値とピストンの傾斜量に基づいて、共通母管２３に接続された複数のシール油供給管２４の弁体２６により区画毎に配分するシール油の流量を制御する。
【解決手段】乾式ガスホルダ１は、油ポンプ２１と、シール装置を複数の区画に分割する複数の分割堰１４と、油ポンプから供給されるシール油をシール装置の各区画Ａに夫々供給する共通母管２３及びシール油供給管２４と、各区画Ａ内のシール油の油面高さを測定する油面測定機構１５と、ピストン６高さ方向の位置を測定する複数の位置測定機構を有している。位置測定機構及び油面測定機構１５の測定値は制御装置に入力され、制御装置は、位置測定機構の測定値に基づいて前記ピストンの傾斜量を求め、さらに各油面測定機構１５の測定値とピストンの傾斜量に基づいて、共通母管２３に接続された複数のシール油供給管２４の弁体２６により区画毎に配分するシール油の流量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式ガスホルダ及びピストンの外周縁部に配置されたシール装置へのシール油の供給制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製鉄所においては高炉や転炉から発生する可燃性の副生ガスをエネルギー源として有効利用するために、当該副生ガスを一旦貯留する、例えばピストン昇降式の乾式ガスホルダが設置されている。図７には従来の乾式ガスホルダの概略を示す。乾式ガスホルダは、外面を基柱と回廊に支持された複数枚の側板で構成された円筒状のホルダ本体と、ホルダ本体の内部においてガス量の増減に応じて自在に昇降するピストンを備えている。このピストンの外周縁部には、ピストンが昇降する際に摺動部から内部のガスが漏洩することを防止するため、ホルダ本体の側板内面に摺接するシール部材と、シール部材と側板内面との潤滑を行うと共に水頭圧によりシール部材と側板内面との隙間をシールするシール油を用いたシール装置が設けられている（特許文献１）。
【０００３】
このようなシール装置においては、当該シール装置のシール部材と側板内面との隙間からシール油が漏れ出して側板内面に沿って流下するため、ホルダ本体の底面に設置され当該シール油を貯留する油溝と、この油溝のシール油をシール装置に再度供給する油ポンプが設けられ、シール油をシール装置と油溝との間で循環させる循環系統が形成されている。そして、シール装置からのシール油の流下に伴い、油溝に貯留されたシール油の油面高さが上昇し、油面高さが所定の値に達すると、油溝のシール油が油ポンプによりピストン上部まで送られる。
【０００４】
また、ピストンが昇降する際にピストンが傾斜すると、傾斜に伴いシール装置内のシール油の油面が変動するが、ガスホルダの直径は数十メートルに及ぶため、僅かな傾斜であっても、傾斜の最高点と最低点では油面高さに大きな差が生じる。そのため、通常は、図７に示すようピストン１００の外周縁部に設けられたシール装置１０１のシール油貯留部１０２に所定の高さの堰１０３を設け、シール装置１０１を複数の区画に分割することで傾斜の影響を最小限に抑えるといった対応がとられている。そして、シール装置１０１の各区画から流下するシール油の量と、各区画に供給するシール油の量を等しく保ち、シール装置１０１の油面の高さを一定に保つために、通常は、図７に示すように、シール装置１０１の油貯留部１０２の区画数と同数の油ポンプ１１０が、ガスホルダ１１１の周方向に沿って設けられている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１９９９１号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のシール装置１０１は、油ポンプ１１０の故障等によりシール装置１０１へのシール油の供給が停止した場合、シール油の流下により、やがてシール装置１０１の機能が維持できなくなってしまう。シール装置１０１の機能が失われた場合、ガスホルダ１１１を一旦停止させねばならず、それにより需要先へのガスの供給が停止してしまうため、周辺設備に多大な影響を与えることとなる。したがって、そのような事態をさけるため、油ポンプ１１０には通常予備機が設けられている。
【０００７】
しかしながら、油ポンプ１１０の予備機は、複数台の油ポンプ１１０に対して夫々設ける必要があり、通常は使用することのない予備機を設けるために、設備設置費用が増加してしまうという問題がある。
【０００８】
また、シール装置１０１の複数の区画に対して、例えば一台（予備機含む）の油ポンプ１１０を設置して、設備設置費用を削減しようとしても、区画と油ポンプ１１０の設置位置が一対一で対応しない場合、どの区画からのシール油の流下であるかを区別することができない。この場合、どの区画に対してシール油を供給すればよいかの判断ができず、シール装置１０１の油面を適正に維持するは困難である。また、各区画に油面計を設け油面計の測定結果に応じてシール油の供給を制御しようとしても、油面計の測定値はピストンの傾斜の影響を受けるためシール装置１０１の油量を正確に測定することができず、そのため、シール油の供給不足、あるいは供給過剰といった問題が生じてしまう。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、油ポンプの設置台数を削減し、且つシール装置へのシール油の供給量を適切に行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するための本発明は、上下方向に移動するピストンを内部に備えた乾式ガスホルダであって、前記ピストンの外周縁部に設けられたシール装置と、前記シール装置を複数の区画に分割する複数の分割堰と、前記分割堰により分割されたシール装置の各区画にそれぞれ連通する複数のシール油供給管と、シール油を循環させる油ポンプと、前記油ポンプに接続されて前記シール油供給管を分岐するように設けられた共通母管と、前記各シール油供給管に夫々設けられ、前記シール装置へのシール油の供給を制御する弁体と、前記乾式ガスホルダの底部の周方向に沿って設けられたシール油を回収する油溝と、前記油ポンプと前記油溝を連通させる吸込管と、前記各油供給管に夫々設けられ、前記シール装置の各区画に夫々設けられ、当該区画内のシール油の油面高さを測定する油面測定機構と、前記ピストンの上方に設けられ、当該ピストンの周方向に沿って少なくとも三つ以上配置された、前記ピストンの前記乾式ガスホルダ内での高さ方向の位置を測定する複数の位置測定機構と、前記各位置測定機構の測定値に基づいて前記ピストンの傾斜量を求め、前記各油面測定機構の測定値及び前記ピストンの傾斜量に基づいて、前記弁体により前記シール装置の各区画に配分するシール油の流量を制御する制御装置と、を有することを特徴としている。
【００１１】
本発明者らは、シール装置の区画毎にシール油の正確な貯留量、即ち油面高さを、ピストンの傾斜の影響を受けることなく求めることができれば、この油面高さの情報に基づいて、シール装置の各区画に適正にシール油を供給することが可能となり、その場合、油ポンプを区画毎に複数設ける必要がなくなる点に着目した。本発明によれば、制御装置が位置測定機構の測定値に基づいてピストンの傾斜量を求め、油面測定機構の測定値とピストンの傾斜量との関係に基づいてシール装置へのシール油の供給の制御を行うので、油ポンプの設置台数が一台だけであっても、必要な箇所に必要な量のシール油を供給することが可能となる。このため、各区画へのシール油の供給を制御するにあたり、従来のように各区画に対して一対一で油ポンプを設ける必要がなくなり、設備の設置費用の低減を図ることができる。また、油ポンプの台数が低減されることにより、メンテナンス等に要する費用も削減することができる。
【００１２】
前記複数のシール油供給管には、当該シール油供給管内を輸送されるシール油の量を測定してシール装置の異常監視をする流量計が、夫々設けられていてもよい。
【００１３】
前記共通母管は、前記乾式ガスホルダの周方向に沿って設けられた環状部を有し、前記複数のシール油供給管は、前記共通母管の環状部に夫々接続されていてもよい。
【００１４】
別な観点による本発明は、乾式ガスホルダのピストンの外周縁部に設けられたシール装置へのシール油の供給量を制御するシール油供給制御方法において、前記シール装置を複数の区画に分割する複数の分割堰と、前記分割堰により分割されたシール装置の各区画に夫々連通する複数の油供給管と、シール油を循環させる油ポンプと、前記油ポンプに接続されて前記シール油供給管を分岐するように設けられた共通母管と、前記各油供給管に夫々設けられ、前記シール装置へのシール油の供給を遮断する弁体と、前記乾式ガスホルダの底部の周方向に沿って設けられたシール油を回収する油溝と、前記油ポンプと前記油溝を連通させる吸込管と、前記シール装置の各区画に夫々設けられ、当該区画内のシール油の油面高さを測定する油面測定機構と、前記ピストンの上方に設けられ、当該ピストンの周方向に沿って少なくとも三つ以上配置された、前記ピストンの前記乾式ガスホルダ内での高さ方向の位置を測定する複数の位置測定機構と、を有する乾式ガスホルダであって、前記各位置測定機構の測定値に基づき、前記ピストンの傾斜量を求め、前記各油面測定機構の測定値及び前記ピストンの傾斜量に基づいて、前記弁体により前記シール装置の各区画に配分するシール油の流量を制御することを特徴としている。
【００１５】
前記複数のシール油供給管に、当該シール油供給管内を輸送されるシール油の量を測定する流量計を夫々設け、シール装置の異常監視を行ってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、油ポンプの設置台数を削減し、且つシール装置へのシール油の供給量を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態にかかる乾式ガスホルダの構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】本実施の形態にかかる乾式ガスホルダの構成の概略を示す横断面図である。
【図３】シール装置近傍の構成の概略を示す説明図である。
【図４】ピストンが傾斜した状態における油貯留部の状態を示す縦断面図である。
【図５】ピストンの傾斜量についての説明図である。
【図６】ピストンの傾斜量についての説明図である。
【図７】従来のガスホルダの概略図である
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように乾式ガスホルダ１は、略円筒状をなすホルダ本体５と、ホルダ本体５の外面に設けられた複数の基柱Ｐと、ホルダ本体５の内部に設けられたピストン６と、ホルダ本体５の上端開口部を閉塞する屋根７と、後述する制御装置４０を有している。ピストン６は、ホルダ本体５の内部においてガス容量に応じて上下動を行う。ホルダ本体５の内部空間は、ピストン６によって、ピストン６よりも下方の領域とピストン６よりも上方の領域とに仕切られている。基柱Ｐは、図２に示すように、乾式ガスホルダ１の周方向に沿って等間隔に立設されている。図示の都合上、図２では８本の基柱Ｐ１〜８を描図している。
【００１９】
ホルダ本体５の内部において、ピストン６よりも下方の領域は、ガスの貯留部となっている。ホルダ本体５の下部には、ガスの流通路（図示せず）が接続されており、この流通路を通じて導入されたガスが、ホルダ本体５の内部において、ピストン６よりも下方の領域に貯留されるようになっている。
【００２０】
ピストン６の外周部には、ピストン６より下方の領域とピストン６より上方の領域とを封止するためのシール装置１０と、シール装置１０の上方であってホルダ本体５内面の基柱Ｐに対応する位置に当接して設けられたガイドローラ１１を備えている。ガイドローラ１１は、ホルダ本体５の内面に沿って上下方向に所定の間隔で設けられた一対のローラであり、ホルダ本体５の内面を外方に押圧することで、ピストン６が上下方向に移動する際に、ピストン６の案内を行う。なお、ガイドローラ１１は、ピストン６外周部の上面に配置された支持部１１ａを介してピストン６に支持されている。
【００２１】
シール装置１０は、図３に示すように、ピストンの外周縁部に接続された容器１２と、容器１２に接続され、ホルダ本体５の内面と摺動自在に設けられたシール部材１７とを有し、シール部材１７と容器１２とによりその内部にシール油Ｎを貯留するシール油貯留部１３が形成されている。シール装置１０のシール油貯留部１３内には、図２に示すように、ホルダ本体５の内側面に対して垂直に設けられた、例えば略平板状の分割堰１４が所定の間隔で複数配置されている。この分割堰１４は、例えば容器１２により支持され、ホルダ本体５の内側面とは摺動自在になっている。この分割堰１４によりシール装置１０、即ち油貯留部１３は複数の区画Ａに分割され、夫々の区画Ａが独立してシール油Ｎを貯留できるようになっている。このように、油貯留部１３を複数の区画Ａに分割することで、油貯留部１３の周方向の長さが短くなるので、ピストン６が傾斜した際の油貯留部１３内の油面変動が最小限に抑えられる。なお、図２においては、四つの分割堰１４により四つの区画Ａが形成された状態を描図しているが、分割堰１４の設置数、即ち区画Ａの数は任意に設定が可能である。
【００２２】
分割堰１４により分割された油貯留部１３の各区画Ａには、例えば図２に示すように、各区画内に貯留されるシール油の油面高さを測定する油面測定機構１５が夫々設けられている。油面測定機構１５は、図３に示すように、容器１２の底面１２ａの法線方向に沿って容器１２の底面からシール油Ｎの液面までの距離（以下、「油面高さＬ」という）を測定するように配置され、例えばピストン６の外周縁部に設けられた支持部材１６により支持されている。なお、油面測定機構１５としては、超音波式や静電容量式のレベル計などの、液面のレベル変動を連続的に測定できるものが用いられる。
【００２３】
ホルダ本体５の底面には、図１に示すように、ホルダ本体５の内側面に沿って油溝２０が設けられている。シール装置１０から流下したシール油Ｎは、ホルダ本体５の内側面を伝ってこの油溝２０に貯留される。
【００２４】
ホルダ本体５の外部には、油溝２０に貯留されたシール油Ｎを循環させる、即ちシール油Ｎをシール装置１０に供給する油ポンプ２１が設けられている。油ポンプ２１の吸込口には油溝２０に連通する吸込管２２が接続されている。なお、油溝２０に貯留されたシール油にはガス中から入った凝結水等の不純物を含むことがあるので、吸込管２２と油ポンプ２１との間に油水分離装置（図示せず）を設けてもよい。
【００２５】
油ポンプ２１の吐出口には、シール装置１０にシール油を輸送する共通母管２３が接続されている。共通母管２３は、図１に示すように、例えばホルダ本体５の外周面に沿って鉛直上方に延伸して設けられた垂直部２３ａと、前記垂直部２３ａに接続され、図２に示すように、乾式ガスホルダ１の周方向に沿って環状に設けられた環状部２３ｂとを有している。環状部２３ｂには、例えばホルダ本体５の中心方向に向かって複数のシール油供給管２４が当該環状部２３ｂから分岐して設けられている。ホルダ本体５の外周面であって油貯留部１３の各区画Ａに対応する位置にはシール油ポット２５が夫々配置されており、シール油供給管２４は各シール油ポット２５に連通している。シール油ポット２５の高さ方向の位置は、ピストン６の上昇時の上限位置より上方となるように設定されている。そして、油ポンプ２１、共通母管２３及びシール油供給管２４を介して各シール油ポット２５に供給されたシール油Ｎは、シール油ポット２５からオーバーフローし、ホルダ本体５の内面を伝って流下し、油貯留部１３の各区画Ａに供給される。なお、シール油ポット２５は、シール油供給管２４から供給されたシール油Ｎが乾式ガスホルダ１の内部に飛散することを防止するために設けるものである。したがって、シール油ポット２５は必ずしも設ける必要はなく、シール油ポット２５を設けない場合は、例えばシール油供給管２４をホルダ本体５に連通して設け、シール油供給管２４の端部をホルダ本体５の内側面に向けるようにするなどすればよい。
【００２６】
各シール油供給管２４には、図２に示すように、シール油ポット２５、即ち油貯留部１３の各区画Ａへのシール油Ｎの供給を制御する弁体２６が夫々設けられている。弁体２６は流量を調節する機能があるものでもよく、また、間欠的にＯＮ−ＯＦＦ制御のできるような簡単なものであってもよい。
【００２７】
屋根７には、図１に示すように、ピストン６の外周部近傍の高さ方向の位置Ｈを測定する位置測定機構３０が設けられている。位置測定機構３０は、屋根７の周方向に沿って、例えば９０度のピッチで４箇所に配置されている。位置測定機構３０としては、例えばワイヤ式あるいは超音波式のレベル計などを用いることができる。
【００２８】
各位置測定機構３０及び各油面測定機構１５は、図３に示す通り、制御装置４０に電気的に接続されており、測定結果は制御装置４０に夫々入力される。制御装置４０には、位置測定機構３０と各油面測定機構１５の測定結果に基づき、油貯留部１３の各区画Ａに貯留されているシール油Ｎの油面高さＬを演算により求める演算部４１と、油貯留部１３の各区画Ａ内のシール油Ｎの油面高さ設定する設定部４２が設けられている。そして、制御装置４０は、演算部４１により求められた各区画Ａのシール油Ｎの油面高さＬを、設定部４２に予め所定の幅を持って設定された設定値と比較して油面高さＬが設定値の範囲内に収まっているか否かを判断し、その結果に基づいて各区画Ａ内のシール油Ｎの油面高さＬが設定値の範囲内に収まるように油ポンプ２１と各弁体２６の動作を制御する。
【００２９】
次に、演算部４１が行う演算について説明する。油貯留部１３の各区画Ａに貯留されているシール油Ｎの油面高さＬを測定する際、ピストン６の傾斜量が無い状態、即ちピストン６が水平な状態に保たれていれば、油面測定機構１５による測定値と、区画Ａ内の実際の油面高さＬの値とは、当然等しくなる。したがって、ピストン６が水平な状態（以下、「基準状態」という）においては、測定された油面高さＬの値と設定部４２に予め設定されている設定値を制御装置４０内で比較することで、容易に区画Ａ内のシール油Ｎの過不足を確認することができる。一方、ピストン６が傾斜した状態（以下、「傾斜状態」という）では、図４に示すように、油面測定機構１５の測定値がピストン６の傾斜に応じて変動するため、傾斜状態で測定された油面高さＭは、基準状態で測定されたものとは異なる値を示す。したがって、傾斜状態で測定された油面高さＭの値をそのまま設定部４２の設定値と比較しても、比較の結果は、区画Ａ内に貯留される実際の油量を反映していないものとなる。その結果、油面高さＭに基づいて油ポンプ２１などの制御を行うと、シール装置１０へのシール油Ｎの供給量が過剰となったり不足したりといった問題が生じるため、シール装置１０へのシール油Ｎの供給を適切に制御するためには、この油面高さＭからシール油Ｎの実際の貯留量を求め、基準状態での測定値、即ちシール油Ｎの実際の油面高さに換算してやる必要がある。そのため、演算部４１では、例えば位置測定機構が周方向等間隔に4つある場合以下の演算が行われる。
【００３０】
傾斜状態での油面高さＭの値からシール装置１０におけるシール油Ｎの実際の貯留量を求めるにあたっては、先ず、ピストン６の傾斜量の測定が行われる。ピストン６の傾斜量は、各位置測定機構３０によりピストン６の高さ方向の位置Ｈを夫々求め、次いで、各位置測定機構３０の測定値を平均し、その値をピストン６の中心点における高さ方向の位置として求める。ピストン６が傾斜している場合は、４つの測定点のうち、隣り合う２点が上述の平均値より大きく、他の隣り合う２点が平均値より小さくなる。そして、ピストン６の周方向において、外周縁部の高さ方向の位置Ｈが最も高くなる最大傾斜点Ｓは、図５に示すように、ピストン６の高さ方向の位置Ｈが４点の平均値より大きい２点を夫々Ｔ点及びＵ点とすると、このＴ点とＵ点との間に存在する。そして、たとえば点Ｔと最大傾斜点Ｓとの間の平面視における角度をθ、最大傾斜点Ｓの傾斜量をＹ、点Ｔ及び点Ｕにおける傾斜量をそれぞれＹ１、Ｙ２とすると、図５からは下記式（１）及び下記式（２）の関係が導かれる。
【数１】
【数２】
【００３１】
上記式（１）において、Ｙ１及びＹ２の値は位置測定機構３０による測定値であり自明であるため、上記式（１）から角度θ、即ちピストン６の周方向における最大傾斜点Ｓの位置を求めることができ、また上記式（２）からは、ピストン６の最大傾斜点Ｓにおける傾斜量Ｙを求めることができる。
【００３２】
次に、例えば図４に示される区画Ａを、図６に示すように上方から見た際に、この任意の区画Ａに設置されている油面測定機構１５が、最大傾斜点Ｓからピストン６の周方向に沿って所定の角度θｊ離れた点Ｊに設置されているものと仮定する。その場合、当該区画Ａにおいて、油面測定機構１５の両側に配置された分離堰１４ａ、１４ｂと最大傾斜点Ｓとの間の角度をそれぞれθａ、θｂとし、さらに、分離堰１４ａと分離堰１４ｂとの間の任意の点Ｘと最大傾斜点Ｓとの間の角度をθｘとすると、点Ｘにおけるシール油の油面高さＭｘは、下記式（３）のように表される。
【数３】
ここで、Ｍｊは、点Ｊにおける油面測定機構１５の測定値である。また、Ｈｘ及びＨｊは、夫々点Ｘと点Ｊにおけるピストンの高さ方向の位置であるが、図６に示すように、点Ｘにおける容器１１の高さと点Ｊにおける容器１１の高さとの差分は、ＨｘとＨｊとの差分である（Ｈｘ−Ｈｊ）に等しい。そして、Ｈｘ及びＨｊは、上記式（２）より、夫々下記式（４）及び下記式（５）のように表される。
【数４】
【数５】
したがって、位置測定機構３０の測定値、上記式（４）及び上記式（５）から上記式（２）の値を求めることができる。
【００３３】
そして、区画Ａ内におけるシール油Ｎの貯留量は油面高さＭｘの値を分割堰１４ａから分割堰１４ｂの間の区間、つまりθａからθｂの範囲で積分することにより求まる。したがって、積分により求めたシール油Ｎの貯留量を当該区画の弧の長さＢｓで割ることによりシール油Ｎの実際の油面高さ、即ち基準状態における油面高さＬに相当する値を求めることができ、その式は、下記式（６）のように表される。
【数６】
したがって、上述の演算により、ピストン６の傾斜の有無によらず所定の区画Ａ内のシール油Ｎの実際の油面高さ、即ち基準状態における油面高さＬを求めることができる。
【００３４】
本実施の形態にかかる乾式ガスホルダ１は以上のように構成されており、次にこの乾式ガスホルダ１の動作について説明する。
【００３５】
乾式ガスホルダ１の運転に先立ち、先ず、油ポンプ２１により、吸込管２２、共通母管２３、シール油供給管２４及び弁体２６を経由して、シール装置１０の油貯留部１３の各区画Ａにそれぞれシール油Ｎが供給される。次いで、流通路（図示せず）から副生ガスが乾式ガスホルダ１内に流入し、それに伴いピストン６が上昇する。その際、各位置測定機構３０によりピストン６の外周縁部の各点における高さ方向の位置Ｈが、各油面測定機構１５により油貯留部１３の各区画Ａの油面高さＭがそれぞれ測定される。そして、高さ方向の位置Ｈ及び油面高さＭは、それぞれ制御装置４０に入力される。次いで、制御装置４０の演算部４１は、位置測定機構３０の測定結果に基づいてピストン６の最大傾斜点Ｓの位置及び最大傾斜点Ｓにおける傾斜量Ｙを求め、このピストン６の傾斜量Ｙ及び最大傾斜点Ｓと、傾斜状態における各区画内Ａシール油Ｎの油面高さＭとの関係から、基準状態の油面高さＬに換算する。
【００３６】
そして、制御装置４０において、演算部４１により求められた各区画Ａの油面高さＬと、設定部４２に予め設定された油面高さの設定値との比較が行われ、油面高さＬが設定値の範囲内に収まっているか、あるいは設定値の範囲を上回っていれば、制御装置４０は当該区画へのシール油Ｎの供給は不要と判断し、当該区画に対応する弁体２６の閉操作を行う。一方、油面高さＬが設定値の範囲を下回っていれば、区画内Ａのシール油Ｎが不足していると判断し、当該区画に対応する弁体２６の開操作が行われる。なお、制御装置４０による弁体２６の動作の制御には、間欠的に全閉と全開を繰り返すＯＮ−ＯＦＦ制御を用いてもよいし、また、設定値と実際の油面高さとの偏差に応じて弁体２６の開度を調整する、例えばＰＩＤ制御などを用いてもよい。また、制御装置４０は、全ての弁体２６が閉状態となった場合に、シール装置１０へのシール油Ｎの供給が不要と判断し、シール油ポンプ２１を停止させ、その後、いずれかの弁体２６が再び開状態となった際には、再び油ポンプ２１を起動させる制御も同時に行っている。
【００３７】
そして、ガスホルダ１内のガス量の変化に応じてピストン６の高さが変化する際、引き続き制御装置４０により油ポンプ２１と各弁体２６の動作が制御される。
【００３８】
以上の実施の形態によれば、位置測定機構３０の測定値に基づいて制御装置４０がピストン６の傾斜量を求め、油貯留部１３の各区画の油面高さＭを当該傾斜量に基づき実際の油面高さに換算するので、ピストン６が傾いた状態においても、油貯留部１３の各区画Ａに貯留されるシール油Ｎの油量を正確に把握することができる。そして、シール油Ｎの油量の過不足を区画Ａ毎に判断し、それに基づいて弁体２６を制御し、シール油Ｎが不足している区画にはシール油Ｎの供給を行い、そうでない区画ではシール油Ｎの供給を遮断することにより、一台の油ポンプ２１だけであっても、必要な箇所に必要な量のシール油Ｎを供給することが可能となる。このため、各区画Ａへのシール油Ｎの供給を制御するにあたり、従来のように各区画Ａに対して一対一で油ポンプ２１を設ける必要がなくなり、設備の設置費用の低減を図ることができる。また、油ポンプ２１の台数が低減されることにより、メンテナンス等に要する費用も削減することができる。
【００３９】
なお、以上の実施の形態においては、シール油供給管２４には、弁体２６のみを設けていたが、例えば図２に破線で示すように、シール油供給管２４の弁体２６の上流部に流量計５０を設け、シール油供給管供給部２４の内部を流れるシール油Ｎの流量、即ち油貯留部１３へのシール油Ｎの供給量を測定してもよい。油貯留部１３へのシール油Ｎの供給量は、シール装置１０からのシール油Ｎの流下量と等しく、また、一般的にシール装置１０になんらかの異常が発生した場合はシール油Ｎの流下量が増加するため、流量計５０によりシール油Ｎの供給量増加の有無を監視することで、シール装置１０の異常監視を行うことができる。なお、例えば弁体２６の開閉時間を制御装置４０で監視し、弁体２６が開となっている時間からシール装置１０へのシール油Ｎの供給量を推測することが可能であるが、各シール油供給管２４を流れるシール油Ｎの量は、開となっている弁体２６の数量の影響を受けるため、シール装置１０の異常監視を精度よく行うためには、流量計５０を設けることが好ましい。また、図２においては、弁体２６の上流部に流量計５０を設けた状態を描図しているが、流量計５０は弁体２６の下流部に設けてもよい。
【００４０】
さらには、油貯留部１３の区画数を増やして各区画Ａをより小さくすることで、異常発生箇所の特定がより容易となるが、この点について本発明によれば、シール油供給管２４及び弁体２６を追加することで区画数を増やすことができるので、区画数を増やすにあたって従来のように油ポンプ２１を増設する必要がない。したがって、従来よりも低コストで設備の信頼性を向上させることが可能となる。なお、以上の実施の形態においては、油ポンプ２１の設置台数は一台であったが、設備の信頼性向上のために、予備の油ポンプ２１をさらに一台設けることが望ましい。
【００４１】
また、以上の実施の形態においては、共通母管２３には、環状部２３ｂが設けられていたが、共通母管２３の形状は、本実施の形態に限定されるものではなく、例えば垂直部２３ａにおいてシール油供給管２４を複数に分岐して、油貯留部１３の各区画Ａに供給するようにしてもよい。
【００４２】
以上の実施の形態においては、四つの位置測定機構３０を用いてピストン６の傾斜量を求めたが、演算により傾斜量を求める場合、同一平面内において三点以上の高さ方向の位置が決定すればよいので、位置測定機構３０は三つ以上であれば任意の数を設置可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、乾式ガスホルダのシール装置へシール油を供給する際に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ガスホルダ
５ ホルダ本体
６ ピストン
７ 屋根
１０ シール装置
１１ ガイドローラ
１１ａ 支持部
１２ 容器
１２ａ 底面
１３ 油貯留部
１４ 分割堰
１５ 油面測定機構
１６ 支持部材
１７ シール部材
２０ 油溝
２１ 油ポンプ
２２ 吸込管
２３ 共通母管
２３ａ 垂直部
２３ｂ 環状部
２４ シール油供給管
２５ シール油ポット
２６ 弁体
３０ 位置測定機構
４０ 制御装置
４１ 演算部
４２ 設定部
５０ 流量計
Ａ 区画
Ｎ シール油
Ｍ 油面高さ
Ｌ 油面高さ
Ｈ ピストンの高さ方向の位置
Ｓ 最大傾斜点
Ｐ 基柱
Ｙ 傾斜量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式ガスホルダ及びピストンの外周縁部に配置されたシール装置へのシール油の供給制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製鉄所においては高炉や転炉から発生する可燃性の副生ガスをエネルギー源として有効利用するために、当該副生ガスを一旦貯留する、例えばピストン昇降式の乾式ガスホルダが設置されている。図７には従来の乾式ガスホルダの概略を示す。乾式ガスホルダは、外面を基柱と回廊に支持された複数枚の側板で構成された円筒状のホルダ本体と、ホルダ本体の内部においてガス量の増減に応じて自在に昇降するピストンを備えている。このピストンの外周縁部には、ピストンが昇降する際に摺動部から内部のガスが漏洩することを防止するため、ホルダ本体の側板内面に摺接するシール部材と、シール部材と側板内面との潤滑を行うと共に水頭圧によりシール部材と側板内面との隙間をシールするシール油を用いたシール装置が設けられている（特許文献１）。
【０００３】
このようなシール装置においては、当該シール装置のシール部材と側板内面との隙間からシール油が漏れ出して側板内面に沿って流下するため、ホルダ本体の底面に設置され当該シール油を貯留する油溝と、この油溝のシール油をシール装置に再度供給する油ポンプが設けられ、シール油をシール装置と油溝との間で循環させる循環系統が形成されている。そして、シール装置からのシール油の流下に伴い、油溝に貯留されたシール油の油面高さが上昇し、油面高さが所定の値に達すると、油溝のシール油が油ポンプによりピストン上部まで送られる。
【０００４】
また、ピストンが昇降する際にピストンが傾斜すると、傾斜に伴いシール装置内のシール油の油面が変動するが、ガスホルダの直径は数十メートルに及ぶため、僅かな傾斜であっても、傾斜の最高点と最低点では油面高さに大きな差が生じる。そのため、通常は、図７に示すようピストン１００の外周縁部に設けられたシール装置１０１のシール油貯留部１０２に所定の高さの堰１０３を設け、シール装置１０１を複数の区画に分割することで傾斜の影響を最小限に抑えるといった対応がとられている。そして、シール装置１０１の各区画から流下するシール油の量と、各区画に供給するシール油の量を等しく保ち、シール装置１０１の油面の高さを一定に保つために、通常は、図７に示すように、シール装置１０１の油貯留部１０２の区画数と同数の油ポンプ１１０が、ガスホルダ１１１の周方向に沿って設けられている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１９９９１号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のシール装置１０１は、油ポンプ１１０の故障等によりシール装置１０１へのシール油の供給が停止した場合、シール油の流下により、やがてシール装置１０１の機能が維持できなくなってしまう。シール装置１０１の機能が失われた場合、ガスホルダ１１１を一旦停止させねばならず、それにより需要先へのガスの供給が停止してしまうため、周辺設備に多大な影響を与えることとなる。したがって、そのような事態をさけるため、油ポンプ１１０には通常予備機が設けられている。
【０００７】
しかしながら、油ポンプ１１０の予備機は、複数台の油ポンプ１１０に対して夫々設ける必要があり、通常は使用することのない予備機を設けるために、設備設置費用が増加してしまうという問題がある。
【０００８】
また、シール装置１０１の複数の区画に対して、例えば一台（予備機含む）の油ポンプ１１０を設置して、設備設置費用を削減しようとしても、区画と油ポンプ１１０の設置位置が一対一で対応しない場合、どの区画からのシール油の流下であるかを区別することができない。この場合、どの区画に対してシール油を供給すればよいかの判断ができず、シール装置１０１の油面を適正に維持するは困難である。また、各区画に油面計を設け油面計の測定結果に応じてシール油の供給を制御しようとしても、油面計の測定値はピストンの傾斜の影響を受けるためシール装置１０１の油量を正確に測定することができず、そのため、シール油の供給不足、あるいは供給過剰といった問題が生じてしまう。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、油ポンプの設置台数を削減し、且つシール装置へのシール油の供給量を適切に行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するための本発明は、上下方向に移動するピストンを内部に備えた乾式ガスホルダであって、前記ピストンの外周縁部に設けられたシール装置と、前記シール装置を複数の区画に分割する複数の分割堰と、前記分割堰により分割されたシール装置の各区画にそれぞれ連通する複数のシール油供給管と、シール油を循環させる油ポンプと、前記油ポンプに接続されて前記シール油供給管を分岐するように設けられた共通母管と、前記各シール油供給管に夫々設けられ、前記シール装置へのシール油の供給を制御する弁体と、前記乾式ガスホルダの底部の周方向に沿って設けられたシール油を回収する油溝と、前記油ポンプと前記油溝を連通させる吸込管と、前記各油供給管に夫々設けられ、前記シール装置の各区画に夫々設けられ、当該区画内のシール油の油面高さを測定する油面測定機構と、前記ピストンの上方に設けられ、当該ピストンの周方向に沿って少なくとも三つ以上配置された、前記ピストンの前記乾式ガスホルダ内での高さ方向の位置を測定する複数の位置測定機構と、前記各位置測定機構の測定値に基づいて前記ピストンの傾斜量を求め、前記各油面測定機構の測定値及び前記ピストンの傾斜量に基づいて、前記弁体により前記シール装置の各区画に配分するシール油の流量を制御する制御装置と、を有することを特徴としている。
【００１１】
本発明者らは、シール装置の区画毎にシール油の正確な貯留量、即ち油面高さを、ピストンの傾斜の影響を受けることなく求めることができれば、この油面高さの情報に基づいて、シール装置の各区画に適正にシール油を供給することが可能となり、その場合、油ポンプを区画毎に複数設ける必要がなくなる点に着目した。本発明によれば、制御装置が位置測定機構の測定値に基づいてピストンの傾斜量を求め、油面測定機構の測定値とピストンの傾斜量との関係に基づいてシール装置へのシール油の供給の制御を行うので、油ポンプの設置台数が一台だけであっても、必要な箇所に必要な量のシール油を供給することが可能となる。このため、各区画へのシール油の供給を制御するにあたり、従来のように各区画に対して一対一で油ポンプを設ける必要がなくなり、設備の設置費用の低減を図ることができる。また、油ポンプの台数が低減されることにより、メンテナンス等に要する費用も削減することができる。
【００１２】
前記複数のシール油供給管には、当該シール油供給管内を輸送されるシール油の量を測定してシール装置の異常監視をする流量計が、夫々設けられていてもよい。
【００１３】
前記共通母管は、前記乾式ガスホルダの周方向に沿って設けられた環状部を有し、前記複数のシール油供給管は、前記共通母管の環状部に夫々接続されていてもよい。
【００１４】
別な観点による本発明は、乾式ガスホルダのピストンの外周縁部に設けられたシール装置へのシール油の供給量を制御するシール油供給制御方法において、前記シール装置を複数の区画に分割する複数の分割堰と、前記分割堰により分割されたシール装置の各区画に夫々連通する複数の油供給管と、シール油を循環させる油ポンプと、前記油ポンプに接続されて前記シール油供給管を分岐するように設けられた共通母管と、前記各油供給管に夫々設けられ、前記シール装置へのシール油の供給を遮断する弁体と、前記乾式ガスホルダの底部の周方向に沿って設けられたシール油を回収する油溝と、前記油ポンプと前記油溝を連通させる吸込管と、前記シール装置の各区画に夫々設けられ、当該区画内のシール油の油面高さを測定する油面測定機構と、前記ピストンの上方に設けられ、当該ピストンの周方向に沿って少なくとも三つ以上配置された、前記ピストンの前記乾式ガスホルダ内での高さ方向の位置を測定する複数の位置測定機構と、を有する乾式ガスホルダであって、前記各位置測定機構の測定値に基づき、前記ピストンの傾斜量を求め、前記各油面測定機構の測定値及び前記ピストンの傾斜量に基づいて、前記弁体により前記シール装置の各区画に配分するシール油の流量を制御することを特徴としている。
【００１５】
前記複数のシール油供給管に、当該シール油供給管内を輸送されるシール油の量を測定する流量計を夫々設け、シール装置の異常監視を行ってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、油ポンプの設置台数を削減し、且つシール装置へのシール油の供給量を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態にかかる乾式ガスホルダの構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】本実施の形態にかかる乾式ガスホルダの構成の概略を示す横断面図である。
【図３】シール装置近傍の構成の概略を示す説明図である。
【図４】ピストンが傾斜した状態における油貯留部の状態を示す縦断面図である。
【図５】ピストンの傾斜量についての説明図である。
【図６】ピストンの傾斜量についての説明図である。
【図７】従来のガスホルダの概略図である
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように乾式ガスホルダ１は、略円筒状をなすホルダ本体５と、ホルダ本体５の外面に設けられた複数の基柱Ｐと、ホルダ本体５の内部に設けられたピストン６と、ホルダ本体５の上端開口部を閉塞する屋根７と、後述する制御装置４０を有している。ピストン６は、ホルダ本体５の内部においてガス容量に応じて上下動を行う。ホルダ本体５の内部空間は、ピストン６によって、ピストン６よりも下方の領域とピストン６よりも上方の領域とに仕切られている。基柱Ｐは、図２に示すように、乾式ガスホルダ１の周方向に沿って等間隔に立設されている。図示の都合上、図２では８本の基柱Ｐ１〜８を描図している。
【００１９】
ホルダ本体５の内部において、ピストン６よりも下方の領域は、ガスの貯留部となっている。ホルダ本体５の下部には、ガスの流通路（図示せず）が接続されており、この流通路を通じて導入されたガスが、ホルダ本体５の内部において、ピストン６よりも下方の領域に貯留されるようになっている。
【００２０】
ピストン６の外周部には、ピストン６より下方の領域とピストン６より上方の領域とを封止するためのシール装置１０と、シール装置１０の上方であってホルダ本体５内面の基柱Ｐに対応する位置に当接して設けられたガイドローラ１１を備えている。ガイドローラ１１は、ホルダ本体５の内面に沿って上下方向に所定の間隔で設けられた一対のローラであり、ホルダ本体５の内面を外方に押圧することで、ピストン６が上下方向に移動する際に、ピストン６の案内を行う。なお、ガイドローラ１１は、ピストン６外周部の上面に配置された支持部１１ａを介してピストン６に支持されている。
【００２１】
シール装置１０は、図３に示すように、ピストンの外周縁部に接続された容器１２と、容器１２に接続され、ホルダ本体５の内面と摺動自在に設けられたシール部材１７とを有し、シール部材１７と容器１２とによりその内部にシール油Ｎを貯留するシール油貯留部１３が形成されている。シール装置１０のシール油貯留部１３内には、図２に示すように、ホルダ本体５の内側面に対して垂直に設けられた、例えば略平板状の分割堰１４が所定の間隔で複数配置されている。この分割堰１４は、例えば容器１２により支持され、ホルダ本体５の内側面とは摺動自在になっている。この分割堰１４によりシール装置１０、即ち油貯留部１３は複数の区画Ａに分割され、夫々の区画Ａが独立してシール油Ｎを貯留できるようになっている。このように、油貯留部１３を複数の区画Ａに分割することで、油貯留部１３の周方向の長さが短くなるので、ピストン６が傾斜した際の油貯留部１３内の油面変動が最小限に抑えられる。なお、図２においては、四つの分割堰１４により四つの区画Ａが形成された状態を描図しているが、分割堰１４の設置数、即ち区画Ａの数は任意に設定が可能である。
【００２２】
分割堰１４により分割された油貯留部１３の各区画Ａには、例えば図２に示すように、各区画内に貯留されるシール油の油面高さを測定する油面測定機構１５が夫々設けられている。油面測定機構１５は、図３に示すように、容器１２の底面１２ａの法線方向に沿って容器１２の底面からシール油Ｎの液面までの距離（以下、「油面高さＬ」という）を測定するように配置され、例えばピストン６の外周縁部に設けられた支持部材１６により支持されている。なお、油面測定機構１５としては、超音波式や静電容量式のレベル計などの、液面のレベル変動を連続的に測定できるものが用いられる。
【００２３】
ホルダ本体５の底面には、図１に示すように、ホルダ本体５の内側面に沿って油溝２０が設けられている。シール装置１０から流下したシール油Ｎは、ホルダ本体５の内側面を伝ってこの油溝２０に貯留される。
【００２４】
ホルダ本体５の外部には、油溝２０に貯留されたシール油Ｎを循環させる、即ちシール油Ｎをシール装置１０に供給する油ポンプ２１が設けられている。油ポンプ２１の吸込口には油溝２０に連通する吸込管２２が接続されている。なお、油溝２０に貯留されたシール油にはガス中から入った凝結水等の不純物を含むことがあるので、吸込管２２と油ポンプ２１との間に油水分離装置（図示せず）を設けてもよい。
【００２５】
油ポンプ２１の吐出口には、シール装置１０にシール油を輸送する共通母管２３が接続されている。共通母管２３は、図１に示すように、例えばホルダ本体５の外周面に沿って鉛直上方に延伸して設けられた垂直部２３ａと、前記垂直部２３ａに接続され、図２に示すように、乾式ガスホルダ１の周方向に沿って環状に設けられた環状部２３ｂとを有している。環状部２３ｂには、例えばホルダ本体５の中心方向に向かって複数のシール油供給管２４が当該環状部２３ｂから分岐して設けられている。ホルダ本体５の外周面であって油貯留部１３の各区画Ａに対応する位置にはシール油ポット２５が夫々配置されており、シール油供給管２４は各シール油ポット２５に連通している。シール油ポット２５の高さ方向の位置は、ピストン６の上昇時の上限位置より上方となるように設定されている。そして、油ポンプ２１、共通母管２３及びシール油供給管２４を介して各シール油ポット２５に供給されたシール油Ｎは、シール油ポット２５からオーバーフローし、ホルダ本体５の内面を伝って流下し、油貯留部１３の各区画Ａに供給される。なお、シール油ポット２５は、シール油供給管２４から供給されたシール油Ｎが乾式ガスホルダ１の内部に飛散することを防止するために設けるものである。したがって、シール油ポット２５は必ずしも設ける必要はなく、シール油ポット２５を設けない場合は、例えばシール油供給管２４をホルダ本体５に連通して設け、シール油供給管２４の端部をホルダ本体５の内側面に向けるようにするなどすればよい。
【００２６】
各シール油供給管２４には、図２に示すように、シール油ポット２５、即ち油貯留部１３の各区画Ａへのシール油Ｎの供給を制御する弁体２６が夫々設けられている。弁体２６は流量を調節する機能があるものでもよく、また、間欠的にＯＮ−ＯＦＦ制御のできるような簡単なものであってもよい。
【００２７】
屋根７には、図１に示すように、ピストン６の外周部近傍の高さ方向の位置Ｈを測定する位置測定機構３０が設けられている。位置測定機構３０は、屋根７の周方向に沿って、例えば９０度のピッチで４箇所に配置されている。位置測定機構３０としては、例えばワイヤ式あるいは超音波式のレベル計などを用いることができる。
【００２８】
各位置測定機構３０及び各油面測定機構１５は、図３に示す通り、制御装置４０に電気的に接続されており、測定結果は制御装置４０に夫々入力される。制御装置４０には、位置測定機構３０と各油面測定機構１５の測定結果に基づき、油貯留部１３の各区画Ａに貯留されているシール油Ｎの油面高さＬを演算により求める演算部４１と、油貯留部１３の各区画Ａ内のシール油Ｎの油面高さ設定する設定部４２が設けられている。そして、制御装置４０は、演算部４１により求められた各区画Ａのシール油Ｎの油面高さＬを、設定部４２に予め所定の幅を持って設定された設定値と比較して油面高さＬが設定値の範囲内に収まっているか否かを判断し、その結果に基づいて各区画Ａ内のシール油Ｎの油面高さＬが設定値の範囲内に収まるように油ポンプ２１と各弁体２６の動作を制御する。
【００２９】
次に、演算部４１が行う演算について説明する。油貯留部１３の各区画Ａに貯留されているシール油Ｎの油面高さＬを測定する際、ピストン６の傾斜量が無い状態、即ちピストン６が水平な状態に保たれていれば、油面測定機構１５による測定値と、区画Ａ内の実際の油面高さＬの値とは、当然等しくなる。したがって、ピストン６が水平な状態（以下、「基準状態」という）においては、測定された油面高さＬの値と設定部４２に予め設定されている設定値を制御装置４０内で比較することで、容易に区画Ａ内のシール油Ｎの過不足を確認することができる。一方、ピストン６が傾斜した状態（以下、「傾斜状態」という）では、図４に示すように、油面測定機構１５の測定値がピストン６の傾斜に応じて変動するため、傾斜状態で測定された油面高さＭは、基準状態で測定されたものとは異なる値を示す。したがって、傾斜状態で測定された油面高さＭの値をそのまま設定部４２の設定値と比較しても、比較の結果は、区画Ａ内に貯留される実際の油量を反映していないものとなる。その結果、油面高さＭに基づいて油ポンプ２１などの制御を行うと、シール装置１０へのシール油Ｎの供給量が過剰となったり不足したりといった問題が生じるため、シール装置１０へのシール油Ｎの供給を適切に制御するためには、この油面高さＭからシール油Ｎの実際の貯留量を求め、基準状態での測定値、即ちシール油Ｎの実際の油面高さに換算してやる必要がある。そのため、演算部４１では、例えば位置測定機構が周方向等間隔に4つある場合以下の演算が行われる。
【００３０】
傾斜状態での油面高さＭの値からシール装置１０におけるシール油Ｎの実際の貯留量を求めるにあたっては、先ず、ピストン６の傾斜量の測定が行われる。ピストン６の傾斜量は、各位置測定機構３０によりピストン６の高さ方向の位置Ｈを夫々求め、次いで、各位置測定機構３０の測定値を平均し、その値をピストン６の中心点における高さ方向の位置として求める。ピストン６が傾斜している場合は、４つの測定点のうち、隣り合う２点が上述の平均値より大きく、他の隣り合う２点が平均値より小さくなる。そして、ピストン６の周方向において、外周縁部の高さ方向の位置Ｈが最も高くなる最大傾斜点Ｓは、図５に示すように、ピストン６の高さ方向の位置Ｈが４点の平均値より大きい２点を夫々Ｔ点及びＵ点とすると、このＴ点とＵ点との間に存在する。そして、たとえば点Ｔと最大傾斜点Ｓとの間の平面視における角度をθ、最大傾斜点Ｓの傾斜量をＹ、点Ｔ及び点Ｕにおける傾斜量をそれぞれＹ１、Ｙ２とすると、図５からは下記式（１）及び下記式（２）の関係が導かれる。
【数１】
【数２】
【００３１】
上記式（１）において、Ｙ１及びＹ２の値は位置測定機構３０による測定値であり自明であるため、上記式（１）から角度θ、即ちピストン６の周方向における最大傾斜点Ｓの位置を求めることができ、また上記式（２）からは、ピストン６の最大傾斜点Ｓにおける傾斜量Ｙを求めることができる。
【００３２】
次に、例えば図４に示される区画Ａを、図６に示すように上方から見た際に、この任意の区画Ａに設置されている油面測定機構１５が、最大傾斜点Ｓからピストン６の周方向に沿って所定の角度θｊ離れた点Ｊに設置されているものと仮定する。その場合、当該区画Ａにおいて、油面測定機構１５の両側に配置された分離堰１４ａ、１４ｂと最大傾斜点Ｓとの間の角度をそれぞれθａ、θｂとし、さらに、分離堰１４ａと分離堰１４ｂとの間の任意の点Ｘと最大傾斜点Ｓとの間の角度をθｘとすると、点Ｘにおけるシール油の油面高さＭｘは、下記式（３）のように表される。
【数３】
ここで、Ｍｊは、点Ｊにおける油面測定機構１５の測定値である。また、Ｈｘ及びＨｊは、夫々点Ｘと点Ｊにおけるピストンの高さ方向の位置であるが、図６に示すように、点Ｘにおける容器１１の高さと点Ｊにおける容器１１の高さとの差分は、ＨｘとＨｊとの差分である（Ｈｘ−Ｈｊ）に等しい。そして、Ｈｘ及びＨｊは、上記式（２）より、夫々下記式（４）及び下記式（５）のように表される。
【数４】
【数５】
したがって、位置測定機構３０の測定値、上記式（４）及び上記式（５）から上記式（２）の値を求めることができる。
【００３３】
そして、区画Ａ内におけるシール油Ｎの貯留量は油面高さＭｘの値を分割堰１４ａから分割堰１４ｂの間の区間、つまりθａからθｂの範囲で積分することにより求まる。したがって、積分により求めたシール油Ｎの貯留量を当該区画の弧の長さＢｓで割ることによりシール油Ｎの実際の油面高さ、即ち基準状態における油面高さＬに相当する値を求めることができ、その式は、下記式（６）のように表される。
【数６】
したがって、上述の演算により、ピストン６の傾斜の有無によらず所定の区画Ａ内のシール油Ｎの実際の油面高さ、即ち基準状態における油面高さＬを求めることができる。
【００３４】
本実施の形態にかかる乾式ガスホルダ１は以上のように構成されており、次にこの乾式ガスホルダ１の動作について説明する。
【００３５】
乾式ガスホルダ１の運転に先立ち、先ず、油ポンプ２１により、吸込管２２、共通母管２３、シール油供給管２４及び弁体２６を経由して、シール装置１０の油貯留部１３の各区画Ａにそれぞれシール油Ｎが供給される。次いで、流通路（図示せず）から副生ガスが乾式ガスホルダ１内に流入し、それに伴いピストン６が上昇する。その際、各位置測定機構３０によりピストン６の外周縁部の各点における高さ方向の位置Ｈが、各油面測定機構１５により油貯留部１３の各区画Ａの油面高さＭがそれぞれ測定される。そして、高さ方向の位置Ｈ及び油面高さＭは、それぞれ制御装置４０に入力される。次いで、制御装置４０の演算部４１は、位置測定機構３０の測定結果に基づいてピストン６の最大傾斜点Ｓの位置及び最大傾斜点Ｓにおける傾斜量Ｙを求め、このピストン６の傾斜量Ｙ及び最大傾斜点Ｓと、傾斜状態における各区画内Ａシール油Ｎの油面高さＭとの関係から、基準状態の油面高さＬに換算する。
【００３６】
そして、制御装置４０において、演算部４１により求められた各区画Ａの油面高さＬと、設定部４２に予め設定された油面高さの設定値との比較が行われ、油面高さＬが設定値の範囲内に収まっているか、あるいは設定値の範囲を上回っていれば、制御装置４０は当該区画へのシール油Ｎの供給は不要と判断し、当該区画に対応する弁体２６の閉操作を行う。一方、油面高さＬが設定値の範囲を下回っていれば、区画内Ａのシール油Ｎが不足していると判断し、当該区画に対応する弁体２６の開操作が行われる。なお、制御装置４０による弁体２６の動作の制御には、間欠的に全閉と全開を繰り返すＯＮ−ＯＦＦ制御を用いてもよいし、また、設定値と実際の油面高さとの偏差に応じて弁体２６の開度を調整する、例えばＰＩＤ制御などを用いてもよい。また、制御装置４０は、全ての弁体２６が閉状態となった場合に、シール装置１０へのシール油Ｎの供給が不要と判断し、シール油ポンプ２１を停止させ、その後、いずれかの弁体２６が再び開状態となった際には、再び油ポンプ２１を起動させる制御も同時に行っている。
【００３７】
そして、ガスホルダ１内のガス量の変化に応じてピストン６の高さが変化する際、引き続き制御装置４０により油ポンプ２１と各弁体２６の動作が制御される。
【００３８】
以上の実施の形態によれば、位置測定機構３０の測定値に基づいて制御装置４０がピストン６の傾斜量を求め、油貯留部１３の各区画の油面高さＭを当該傾斜量に基づき実際の油面高さに換算するので、ピストン６が傾いた状態においても、油貯留部１３の各区画Ａに貯留されるシール油Ｎの油量を正確に把握することができる。そして、シール油Ｎの油量の過不足を区画Ａ毎に判断し、それに基づいて弁体２６を制御し、シール油Ｎが不足している区画にはシール油Ｎの供給を行い、そうでない区画ではシール油Ｎの供給を遮断することにより、一台の油ポンプ２１だけであっても、必要な箇所に必要な量のシール油Ｎを供給することが可能となる。このため、各区画Ａへのシール油Ｎの供給を制御するにあたり、従来のように各区画Ａに対して一対一で油ポンプ２１を設ける必要がなくなり、設備の設置費用の低減を図ることができる。また、油ポンプ２１の台数が低減されることにより、メンテナンス等に要する費用も削減することができる。
【００３９】
なお、以上の実施の形態においては、シール油供給管２４には、弁体２６のみを設けていたが、例えば図２に破線で示すように、シール油供給管２４の弁体２６の上流部に流量計５０を設け、シール油供給管供給部２４の内部を流れるシール油Ｎの流量、即ち油貯留部１３へのシール油Ｎの供給量を測定してもよい。油貯留部１３へのシール油Ｎの供給量は、シール装置１０からのシール油Ｎの流下量と等しく、また、一般的にシール装置１０になんらかの異常が発生した場合はシール油Ｎの流下量が増加するため、流量計５０によりシール油Ｎの供給量増加の有無を監視することで、シール装置１０の異常監視を行うことができる。なお、例えば弁体２６の開閉時間を制御装置４０で監視し、弁体２６が開となっている時間からシール装置１０へのシール油Ｎの供給量を推測することが可能であるが、各シール油供給管２４を流れるシール油Ｎの量は、開となっている弁体２６の数量の影響を受けるため、シール装置１０の異常監視を精度よく行うためには、流量計５０を設けることが好ましい。また、図２においては、弁体２６の上流部に流量計５０を設けた状態を描図しているが、流量計５０は弁体２６の下流部に設けてもよい。
【００４０】
さらには、油貯留部１３の区画数を増やして各区画Ａをより小さくすることで、異常発生箇所の特定がより容易となるが、この点について本発明によれば、シール油供給管２４及び弁体２６を追加することで区画数を増やすことができるので、区画数を増やすにあたって従来のように油ポンプ２１を増設する必要がない。したがって、従来よりも低コストで設備の信頼性を向上させることが可能となる。なお、以上の実施の形態においては、油ポンプ２１の設置台数は一台であったが、設備の信頼性向上のために、予備の油ポンプ２１をさらに一台設けることが望ましい。
【００４１】
また、以上の実施の形態においては、共通母管２３には、環状部２３ｂが設けられていたが、共通母管２３の形状は、本実施の形態に限定されるものではなく、例えば垂直部２３ａにおいてシール油供給管２４を複数に分岐して、油貯留部１３の各区画Ａに供給するようにしてもよい。
【００４２】
以上の実施の形態においては、四つの位置測定機構３０を用いてピストン６の傾斜量を求めたが、演算により傾斜量を求める場合、同一平面内において三点以上の高さ方向の位置が決定すればよいので、位置測定機構３０は三つ以上であれば任意の数を設置可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、乾式ガスホルダのシール装置へシール油を供給する際に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ガスホルダ
５ ホルダ本体
６ ピストン
７ 屋根
１０ シール装置
１１ ガイドローラ
１１ａ 支持部
１２ 容器
１２ａ 底面
１３ 油貯留部
１４ 分割堰
１５ 油面測定機構
１６ 支持部材
１７ シール部材
２０ 油溝
２１ 油ポンプ
２２ 吸込管
２３ 共通母管
２３ａ 垂直部
２３ｂ 環状部
２４ シール油供給管
２５ シール油ポット
２６ 弁体
３０ 位置測定機構
４０ 制御装置
４１ 演算部
４２ 設定部
５０ 流量計
Ａ 区画
Ｎ シール油
Ｍ 油面高さ
Ｌ 油面高さ
Ｈ ピストンの高さ方向の位置
Ｓ 最大傾斜点
Ｐ 基柱
Ｙ 傾斜量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に移動するピストンを内部に備えた乾式ガスホルダであって、
前記ピストンの外周縁部に設けられたシール装置と、
前記シール装置を複数の区画に分割する複数の分割堰と、
前記分割堰により分割されたシール装置の各区画にそれぞれ連通する複数のシール油供給管と、
シール油を循環させる油ポンプと、
前記油ポンプに接続されて前記シール油供給管を分岐するように設けられた共通母管と、
前記各シール油供給管に夫々設けられ、前記シール装置へのシール油の供給を制御する弁体と、
前記乾式ガスホルダの底部の周方向に沿って設けられたシール油を回収する油溝と、
前記油ポンプと前記油溝を連通させる吸込管と、
前記シール装置の各区画に夫々設けられ、当該区画内のシール油の油面高さを測定する油面測定機構と、
前記ピストンの上方に設けられ、当該ピストンの周方向に沿って少なくとも三つ以上配置された、前記ピストンの前記乾式ガスホルダ内での高さ方向の位置を測定する複数の位置測定機構と、
前記各位置測定機構の測定値に基づいて前記ピストンの傾斜量を求め、
前記各油面測定機構の測定値及び前記ピストンの傾斜量に基づいて、前記弁体により前記シール装置の各区画に配分するシール油の流量を制御する制御装置と、を有することを特徴とする、乾式ガスホルダ。
【請求項２】
前記複数のシール油供給管には、当該シール油供給管内を輸送されるシール油の量を測定してシール装置の異常監視をする流量計が夫々設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の乾式ガスホルダ。
【請求項３】
前記共通母管は、前記乾式ガスホルダの周方向に沿って設けられた環状部を有し、
前記複数のシール油供給管は、前記共通母管の環状部に夫々接続されていることを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載の乾式ガスホルダ。
【請求項４】
乾式ガスホルダのピストンの外周縁部に設けられたシール装置へのシール油の供給量を制御するシール油供給制御方法において、
前記シール装置を複数の区画に分割する複数の分割堰と、
前記分割堰により分割されたシール装置の各区画に夫々連通する複数の油供給管と、
シール油を循環させる油ポンプと、
前記油ポンプに接続されて前記シール油供給管を分岐するように設けられた共通母管と、
前記各シール油供給管に夫々設けられ、前記シール装置へのシール油の供給を制御する弁体と、
前記乾式ガスホルダの底部の周方向に沿って設けられたシール油を回収する油溝と、
前記油ポンプと前記油溝を連通させる吸込管と、
前記シール装置の各区画に夫々設けられ、当該区画内のシール油の油面高さを測定する油面測定機構と、
前記ピストンの上方に設けられ、当該ピストンの周方向に沿って少なくとも三つ以上配置された、前記ピストンの前記乾式ガスホルダ内での高さ方向の位置を測定する複数の位置測定機構と、を有する乾式ガスホルダであって、
前記各位置測定機構の測定値に基づき、前記ピストンの傾斜量を求め、
前記各油面測定機構の測定値及び前記ピストンの傾斜量に基づいて、前記弁体により前記シール装置の各区画に配分するシール油の流量を制御することを特徴とする、シール油供給制御方法。
【請求項５】
前記複数のシール油供給管に、当該シール油供給管内を輸送されるシール油の量を測定する流量計を夫々設け、シール装置の異常監視を行うことを特徴とする、請求項３に記載のシール油供給制御方法。
【請求項１】
上下方向に移動するピストンを内部に備えた乾式ガスホルダであって、
前記ピストンの外周縁部に設けられたシール装置と、
前記シール装置を複数の区画に分割する複数の分割堰と、
前記分割堰により分割されたシール装置の各区画にそれぞれ連通する複数のシール油供給管と、
シール油を循環させる油ポンプと、
前記油ポンプに接続されて前記シール油供給管を分岐するように設けられた共通母管と、
前記各シール油供給管に夫々設けられ、前記シール装置へのシール油の供給を制御する弁体と、
前記乾式ガスホルダの底部の周方向に沿って設けられたシール油を回収する油溝と、
前記油ポンプと前記油溝を連通させる吸込管と、
前記シール装置の各区画に夫々設けられ、当該区画内のシール油の油面高さを測定する油面測定機構と、
前記ピストンの上方に設けられ、当該ピストンの周方向に沿って少なくとも三つ以上配置された、前記ピストンの前記乾式ガスホルダ内での高さ方向の位置を測定する複数の位置測定機構と、
前記各位置測定機構の測定値に基づいて前記ピストンの傾斜量を求め、
前記各油面測定機構の測定値及び前記ピストンの傾斜量に基づいて、前記弁体により前記シール装置の各区画に配分するシール油の流量を制御する制御装置と、を有することを特徴とする、乾式ガスホルダ。
【請求項２】
前記複数のシール油供給管には、当該シール油供給管内を輸送されるシール油の量を測定してシール装置の異常監視をする流量計が夫々設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の乾式ガスホルダ。
【請求項３】
前記共通母管は、前記乾式ガスホルダの周方向に沿って設けられた環状部を有し、
前記複数のシール油供給管は、前記共通母管の環状部に夫々接続されていることを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載の乾式ガスホルダ。
【請求項４】
乾式ガスホルダのピストンの外周縁部に設けられたシール装置へのシール油の供給量を制御するシール油供給制御方法において、
前記シール装置を複数の区画に分割する複数の分割堰と、
前記分割堰により分割されたシール装置の各区画に夫々連通する複数の油供給管と、
シール油を循環させる油ポンプと、
前記油ポンプに接続されて前記シール油供給管を分岐するように設けられた共通母管と、
前記各シール油供給管に夫々設けられ、前記シール装置へのシール油の供給を制御する弁体と、
前記乾式ガスホルダの底部の周方向に沿って設けられたシール油を回収する油溝と、
前記油ポンプと前記油溝を連通させる吸込管と、
前記シール装置の各区画に夫々設けられ、当該区画内のシール油の油面高さを測定する油面測定機構と、
前記ピストンの上方に設けられ、当該ピストンの周方向に沿って少なくとも三つ以上配置された、前記ピストンの前記乾式ガスホルダ内での高さ方向の位置を測定する複数の位置測定機構と、を有する乾式ガスホルダであって、
前記各位置測定機構の測定値に基づき、前記ピストンの傾斜量を求め、
前記各油面測定機構の測定値及び前記ピストンの傾斜量に基づいて、前記弁体により前記シール装置の各区画に配分するシール油の流量を制御することを特徴とする、シール油供給制御方法。
【請求項５】
前記複数のシール油供給管に、当該シール油供給管内を輸送されるシール油の量を測定する流量計を夫々設け、シール装置の異常監視を行うことを特徴とする、請求項３に記載のシール油供給制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−７９５５３（Ｐ２０１１−７９５５３Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３４０９３（Ｐ２００９−２３４０９３）
【出願日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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