流体払出装置
【課題】１つの調節弁を用いてヘッダ配管の急激な圧力変動の抑制とＬＮＧポンプのサージング防止とを実現する。
【解決手段】タンクに貯留された流体をポンプで払い出しヘッダ配管を介して需要先に供給すると共にポンプで払い出した流体の一部を還流配管を介してタンクに還流する流体払出装置であって、還流配管に設けられた制御弁と、ポンプを通過する流体の流量を検出する流量計と、流量計の検出値に基づいて制御弁をフィードバック制御するものであって、ポンプが起動すると第１の流量を流量設定値として制御弁を制御し、ポンプの停止が指示されると第１の流量よりも大きな第２の流量を流量設定値として制御弁を制御し、またポンプが停止すると第１の流量を流量設定値として制御弁を制御する制御器とを備える。
【解決手段】タンクに貯留された流体をポンプで払い出しヘッダ配管を介して需要先に供給すると共にポンプで払い出した流体の一部を還流配管を介してタンクに還流する流体払出装置であって、還流配管に設けられた制御弁と、ポンプを通過する流体の流量を検出する流量計と、流量計の検出値に基づいて制御弁をフィードバック制御するものであって、ポンプが起動すると第１の流量を流量設定値として制御弁を制御し、ポンプの停止が指示されると第１の流量よりも大きな第２の流量を流量設定値として制御弁を制御し、またポンプが停止すると第１の流量を流量設定値として制御弁を制御する制御器とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体払出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ＬＮＧ（液化天然ガス）基地は、ＬＮＧタンクに貯留したＬＮＧを気化器を用いて気化させ、当該気化器から出力された天然ガスを火力発電所等の需要者に燃料として提供する施設である。このようなＬＮＧ基地は専用の払出ポンプ（ＬＮＧポンプ）を用いてＬＮＧタンクから気化器にＬＮＧを供給するが、現在稼動しているＬＮＧ基地には、ＬＮＧポンプと気化器を接続する配管（ヘッダ配管）の内圧がＬＮＧポンプの起動／停止によって急激に変動することを防止するためにＬＮＧポンプの出口側に出口流量調節弁が設けられると共に、ＬＮＧポンプのサージング防止用にＬＮＧポンプの出口側とＬＮＧタンクとの間に少量のＬＮＧを通過させる還流配管（ミニフロー配管）が設けられたものがある。このミニフロー配管には、ＬＮＧタンクへの還流量を調節するための流量調節弁（ミニフロー流量調節弁）が備えられている。
このようなＬＮＧ基地におけるＬＮＧタンクからのＬＮＧの払い出しに関する技術については、例えば下記特許文献１，２に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−３１８４９９号公報
【特許文献２】特開平０８−２８５１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記既存のＬＮＧ基地では、ＬＮＧタンクからのＬＮＧの払い出しに際して、２つの調節弁（出口流量調節弁及びミニフロー流量調節弁）を設けるので、調節弁自体やその制御系に関する設備コストが嵩むと共にメンテナンスの作業量が増えるという問題がある。また、２つの調節弁を設けるためには、相応の設置スペースを確保する必要があるが、この設置スペースを確保するためにＬＮＧ基地における各機器の配置が制約されるという問題もある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、１つの調節弁を用いてヘッダ配管の急激な圧力変動の抑制とＬＮＧポンプのサージング防止とを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、タンクに貯留された流体をポンプで払い出しヘッダ配管を介して需要先に供給すると共にポンプで払い出した流体の一部を還流配管を介してタンクに還流する流体払出装置であって、還流配管に設けられた制御弁と、ポンプを通過する流体の流量を検出する流量計と、流量計の検出値に基づいて制御弁をフィードバック制御するものであって、ポンプが起動すると第１の流量を流量設定値として制御弁を制御し、ポンプの停止が指示されると第１の流量よりも大きな第２の流量を流量設定値として制御弁を制御し、またポンプが停止すると第１の流量を流量設定値として制御弁を制御する制御器とを備える、という手段を採用する。
第２の解決手段として、上記第１の手段において、制御器は、ポンプの停止が指示されると、流量設定値を所定の変化率で第１の流量から第２の流量に緩やかに変更する、という手段を採用する。
第３の解決手段として、上記第１または第２の手段において、制御器は、ポンプが停止すると、流量設定値を所定の変化率で第２の流量から第１の流量に緩やかに変更する、という手段を採用する。
第４の解決手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、タンクに貯留された流体としての液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化させて外部に出力するＬＮＧ基地において、タンクから液化天然ガスを払い出して需要先である気化器に供給する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ポンプが起動すると、第１の流量を流量設定値として制御弁が制御されるので、制御弁は全開状態となって還流配管を流れる流体の流量は徐々に増加して第１の流量となり、これに伴って制御弁は開度が徐々に低下して全閉状態となって、ヘッダ配管に供給される流体の流量が徐々に増加する。そして、このような状態でポンプが運転した後にポンプの停止が指示されると、上記第１の流量よりも大きな第２の流量を流量設定値として制御弁が制御されるので、制御弁は開度が上昇して還流配管を流れる流体の流量が徐々に増加すると共に当該増加に伴ってヘッダ配管に供給される流体の流量が徐々に減少してゼロとなる。そして、ポンプが停止すると、上記第１の流量を流量設定値として制御弁が制御されるので、制御弁は開度が上昇して全開状態となると共に還流配管を流れる流体の流量が減少してゼロとなる。
このような作用を奏する本発明によれば、還流配管に設けられた１つの制御弁によって、ヘッダ配管に供給される流体の流量が比較的少ない場合は還流配管に流体が流れることによってポンプのサージングを防止し、かつ、ヘッダ配管の流体の流量が緩やかに変化することによってヘッダ配管の急激な圧力変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るＬＮＧ払出装置のシステム構成図である。この図において、符号１Ａ，１ＢはＬＮＧタンク、２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2はＬＮＧポンプ、３Ａ1，３Ａ2，３Ｂ1，３Ｂ2は流量計、４Ａ1，４Ａ2，４Ｂ1，４Ｂ2はミニフロー配管、５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2はミニフロー流量調節弁（制御弁）、６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2は制御器、７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2はヘッダ配管、８Ａ，８Ｂは開閉弁、９は気化器である。
【０００８】
これら複数の構成要素のうち、ＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2、流量計３Ａ1，３Ａ2、ミニフロー配管４Ａ1，４Ａ2、ミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2、制御器６Ａ1，６Ａ2及びヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2は、ＬＮＧタンク１Ａに関するＬＮＧ払出装置を構成し、ＬＮＧポンプ２Ｂ1，２Ｂ2、流量計３Ｂ1，３Ｂ2、ミニフロー配管４Ｂ1，４Ｂ2、ミニフロー流量調節弁５Ｂ1，５Ｂ2、制御器６Ｂ1，６Ｂ2及びヘッダ配管７Ｂ1，７Ｂ2は、ＬＮＧタンク１Ｂに関するＬＮＧ払出装置を構成している。また、これら複数の構成要素は、ＬＮＧ（液化天然ガス）を気化させて外部の燃料需要施設（例えば火力発電所や都市ガス供給施設）に出力するＬＮＧ基地を構成するものである。
【０００９】
ＬＮＧタンク１Ａは、流体の一種であるＬＮＧ（液化天然ガス）を貯留する地上型あるいは地中埋設型の構造物であり、内部に２つのＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2が設けられている。ＬＮＧタンク１Ｂは、上記ＬＮＧタンク１Ａと同様にＬＮＧ（液化天然ガス）を貯留する地上型あるいは地中埋設型の構造物であり、内部に２つのＬＮＧポンプ２Ｂ1，２Ｂ2が設けられている。ＬＮＧポンプ２Ａ1は、ＬＮＧタンク１ＡからＬＮＧを払い出してミニフロー配管４Ａ1及びヘッダ配管７Ａ1に供給する払出用ポンプである。ＬＮＧポンプ２Ａ2は、ＬＮＧタンク１ＡからＬＮＧを払い出してミニフロー配管４Ａ2及びヘッダ配管７Ａ2に供給する払出用ポンプである。ＬＮＧポンプ２Ｂ1は、ＬＮＧタンク１ＢからＬＮＧを払い出してミニフロー配管４Ｂ1及びヘッダ配管７Ｂ1に供給する払出用ポンプである。ＬＮＧポンプ２Ｂ2は、ＬＮＧタンク１ＢからＬＮＧを払い出してミニフロー配管４Ｂ2及びヘッダ配管７Ｂ2に供給する払出用ポンプである。
【００１０】
流量計３Ａ1は、ＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側（ＬＮＧの吐出側）に設けられており、ＬＮＧポンプ２Ａ1を通過するＬＮＧの流量を検出し、当該流量を示す流量検出信号を制御器６Ａ1に出力する。流量計３Ａ2は、ＬＮＧポンプ２Ａ2の出口側（ＬＮＧの吐出側）に設けられており、ＬＮＧポンプ２Ａ2を通過するＬＮＧの流量を検出し、当該流量を示す流量検出信号を制御器６Ａ2に出力する。流量計３Ｂ1は、ＬＮＧポンプ２Ｂ1の出口側（ＬＮＧの吐出側）に設けられており、ＬＮＧポンプ２Ｂ1を通過するＬＮＧの流量を検出し、当該流量を示す流量検出信号を制御器６Ｂ1に出力する。流量計３Ｂ2は、ＬＮＧポンプ２Ｂ2の出口側（ＬＮＧの吐出側）に設けられており、ＬＮＧポンプ２Ｂ2を通過するＬＮＧの流量を検出し、当該流量を示す流量検出信号を制御器６Ｂ2に出力する。
【００１１】
ミニフロー配管４Ａ1は、ＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側とＬＮＧタンク１Ａとの間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ａ1がＬＮＧタンク１Ａから払い出したＬＮＧの一部を当該ＬＮＧタンク１Ａに還流するための還流配管である。ミニフロー配管４Ａ2は、ＬＮＧポンプ２Ａ2の出口側とＬＮＧタンク１Ａとの間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ａ2がＬＮＧタンク１Ａから払い出したＬＮＧの一部を当該ＬＮＧタンク１Ａに還流するための還流配管である。ミニフロー配管４Ｂ1は、ＬＮＧポンプ２Ｂ1の出口側とＬＮＧタンク１Ｂとの間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ｂ1がＬＮＧタンク１Ｂから払い出したＬＮＧの一部を当該ＬＮＧタンク１Ｂに還流するための還流配管である。ミニフロー配管４Ｂ2は、ＬＮＧポンプ２Ｂ2の出口側とＬＮＧタンク１Ｂとの間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ｂ2がＬＮＧタンク１Ｂから払い出したＬＮＧの一部を当該ＬＮＧタンク１Ｂに還流するための還流配管である。
【００１２】
ミニフロー流量調節弁５Ａ1は、上記ミニフロー配管４Ａ1の途中部位に設けられており、制御器６Ａ1によって制御されることによりミニフロー配管４Ａ1を通過するＬＮＧの流量を調節する。ミニフロー流量調節弁５Ａ2は、上記ミニフロー配管４Ａ2の途中部位に設けられており、制御器６Ａ2によって制御されることによりミニフロー配管４Ａ2を通過するＬＮＧの流量を調節する。ミニフロー流量調節弁５Ｂ1は、上記ミニフロー配管４Ｂ1の途中部位に設けられており、制御器６Ｂ1によって制御されることによりミニフロー配管４Ｂ1を通過するＬＮＧの流量を調節する。ミニフロー流量調節弁５Ｂ2は、上記ミニフロー配管４Ｂ2の途中部位に設けられており、制御器６Ｂ2によって制御されることによりミニフロー配管４Ｂ2を通過するＬＮＧの流量を調節する。
【００１３】
制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、メモリ及び各種インタフェース回路等から構成されており、メモリに予め記憶された所定の制御プログラム、流量計３Ａ1，３Ａ2，３Ｂ1，３Ｂ2から入力されるＬＮＧ流量及び上位制御系であるポンプ制御系から入力されるポンプ制御情報（ＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2の制御状態を示す情報）に基づいてＭＰＵが所定の情報処理を実行することにより各々のミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2をフィードバック制御する。
【００１４】
制御器６Ａ1は、上記流量計３Ａ1から入力される流量検出信号及びポンプ制御系から入力されるポンプ制御情報に基づいて上記ミニフロー流量調節弁５Ａ1をフィードバック制御する。制御器６Ａ2は、上記流量計３Ａ2から入力される流量検出信号及びポンプ制御系から入力されるポンプ制御情報に基づいて上記ミニフロー流量調節弁５Ａ2をフィードバック制御する。制御器６Ｂ1は、上記流量計３Ｂ1から入力される流量検出信号及びポンプ制御系から入力されるポンプ制御情報に基づいて上記ミニフロー流量調節弁５Ｂ1をフィードバック制御する。制御器６Ｂ2は、上記流量計３Ｂ2から入力される流量検出信号及びポンプ制御系から入力されるポンプ制御情報に基づいて上記ミニフロー流量調節弁５Ｂ2をフィードバック制御する。
なお、このような各制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2の制御動作については後に詳しく説明する。
【００１５】
ヘッダ配管７Ａ1は、ＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側と気化器９との間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ａ1がＬＮＧタンク１Ａから払い出したＬＮＧをＬＮＧ払出装置の需要先である気化器９に供給するための供給配管である。ヘッダ配管７Ａ2は、ＬＮＧポンプ２Ａ2の出口側と気化器９との間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ａ2がＬＮＧタンク１Ａから払い出したＬＮＧをＬＮＧ払出装置の需要先である気化器９に供給するための供給配管である。ヘッダ配管７Ｂ1は、ＬＮＧポンプ２Ｂ1の出口側と気化器９との間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ｂ1がＬＮＧタンク１Ｂから払い出したＬＮＧをＬＮＧ払出装置の需要先である気化器９に供給するための供給配管である。ヘッダ配管７Ｂ2は、ＬＮＧポンプ２Ｂ2の出口側と気化器９との間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ｂ2がＬＮＧタンク１Ｂから払い出したＬＮＧをＬＮＧ払出装置の需要先である気化器９に供給するための供給配管である。
【００１６】
図示するように、上記各ヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2のうち、ＬＮＧタンク１Ａから払い出したＬＮＧを気化器９に供給する一対のヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2は途中で合流し、またＬＮＧタンク１Ｂから払い出したＬＮＧを気化器９に供給する一対のヘッダ配管７Ｂ1，７Ｂ2は途中で合流すると共に、さらに合流して最終的に１本の配管となって２つのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂから払い出したＬＮＧを気化器９に供給する。
【００１７】
開閉弁８Ａは、一対のヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2の合流した部位に設けられており、開閉弁８Ｂは、一対のヘッダ配管７Ｂ1，７Ｂ2の合流した部位に設けられている。これら２つの開閉弁８Ａ，８Ｂは、通常は何れも開状態とされ、２つのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂから気化器９へのＬＮＧの供給を可能とするが、何れかのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂからの気化器９へのＬＮＧの供給を停止する場合には、停止側が閉状態とされる。気化器９は、上記各ＬＮＧ払出装置の需要先であり、各ＬＮＧ払出装置から供給された極低温のＬＮＧを例えば海水を用いて気化させて出力するものである。
【００１８】
次に、このように構成されたＬＮＧ払出装置の動作、特にＬＮＧ払出装置の特徴的動作であるミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2の制御動作について、図２〜図４をも参照して詳しく説明する。
【００１９】
最初に、本ＬＮＧ払出装置における各ＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2は、ミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2を制御対象とする制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2の上位制御系であるポンプ制御系によって起動、運転及び停止が制御される。これに対して、各制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2は、上記ポンプ制御系から提供されるポンプ制御情報（ＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2の制御状態を示す情報）と流量計３Ａ1，３Ａ2，３Ｂ1，３Ｂ2から入力される流量検出信号とに基づいてミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2をフィードバック制御する。
なお、各制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2の動作は基本的に同じなので、以下では制御器６Ａ1を例にとって本ＬＮＧ払出装置の特徴的動作を説明する。
【００２０】
図２は、制御プログラムに即した制御器６Ａ1の制御動作を示すフローチャートである。制御器６Ａ1は、上記ポンプ制御情報の１つとしてＬＮＧポンプ２Ａ1の起動指令が入力されると（ステップＳ1）、流量計３Ａ1から入力される流量検出信号を質量流量（ｋｇ／ｓ）に変換する（ステップＳ2）。すなわち、上記流量検出信号は例えば電流値（Ａ：アンペア）によって流量を示す信号であり、制御器６Ａ1は、このような流量検出信号を電流値に応じた質量流量（ｋｇ／ｓ）に変換することによって、ＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側におけるＬＮＧ流量を認識する。
【００２１】
続いて、制御器６Ａ1は、ミニフロー流量調節弁５Ａ1の制御目標値である流量設定値の決定処理を行い（ステップＳ3）、当該ステップＳ3において決定された流量設定値と上記ステップＳ2で演算された質量流量（ｋｇ／ｓ）との差分を流量誤差として演算する（ステップＳ4）。そして、制御器６Ａ1は、流量誤差にＰＩＤ演算（比例積分微分演算）を施すことによりＰＩＤ操作量を演算する（ステップＳ5）。そして、制御器６Ａ1は、上記ポンプ制御情報に基づいてＬＮＧポンプ２Ａ1の制御モードが自動モード／手動モードの何れに設定されているかを判断し（ステップＳ6）、自動モードの場合は上記ＰＩＤ操作量をミニフロー流量調節弁５Ａ1に出力する（ステップＳ7）一方、手動モードの場合にはポンプ制御情報の１つとしてポンプ制御系から入力された手動操作量をミニフロー流量調節弁５Ａ1に出力する（ステップＳ8）。
【００２２】
制御器６Ａ1は、上述したように流量検出信号及びポンプ制御情報を制御プログラムに基づいて情報処理することによりミニフロー流量調節弁５Ａ1をフィードバック制御するが、制御器６Ａ1は、以下のように流量設定値を決定することによって、ミニフロー配管４Ａ1を介してＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側からＬＮＧタンク１Ａに還流するＬＮＧの流量を調節してＬＮＧポンプ２Ａ1のサージング（周期的に吐出圧力や吐出流量が変動してＬＮＧポンプ２Ａ1に機械的ダメージを与え得る現象）の発生を防止すると共に、ヘッダ配管７Ａ1における急激な圧力変動を抑制する。
【００２３】
図３は、上記流量設定値の決定処理の詳細を示すフローチャートである。
制御器６Ａ1は、ＬＮＧポンプ２Ａ1の起動指令が入力された状態において、図４の「流量設定値」に示すように流量設定値を予め規定された標準値とする（ステップＳ3a）。ここで、図４に示すＬＮＧポンプ２Ａ1の停止期間では、ＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側におけるＬＮＧ流量は「ゼロ」である。
【００２４】
そして、ＬＮＧポンプ２Ａ1が起動指令に基づいて起動すると、ＬＮＧ流量が徐々に増加するが、制御器６Ａ1は、図４の「弁開度」に示すようにミニフロー流量調節弁５Ａ1の開度を全開状態に設定するので、ＬＮＧポンプ２Ａ1から吐出したＬＮＧの殆どは、図４の「ミニフロー流量」及び「ヘッダ流量」に示すようにヘッダ配管７Ａ1よりも圧力が低いミニフロー配管４Ａ1に流れてＬＮＧタンク１Ａに還流する。すなわち、ＬＮＧポンプ２Ａ1の吐出流量が比較的小さい状態、つまりＬＮＧポンプ２Ａ1がサージングを起こし易い状態では、ミニフロー配管４Ａ1にＬＮＧが流れてＬＮＧポンプ２Ａ1のサージング発生を防止する。
【００２５】
また、ＬＮＧポンプ２Ａ1の起動後、吐出流量が徐々に増加するに従って上記流量誤差は徐々に小さくなるので、制御器６Ａ1は、図４の「弁開度」に示すように、ミニフロー流量調節弁５Ａ1の開度を全開状態から徐々に低下させ、最終的に流量誤差が「ゼロ」になった時点で全閉状態とする。したがって、図４の「ミニフロー流量」及び「ヘッダ流量」に示すように、ＬＮＧポンプ２Ａ1から吐出するＬＮＧのうち、ミニフロー配管４Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に減少して最終的に「ゼロ」となる一方、ヘッダ配管７Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に増加して上記標準値を中心として変動する状態となる。
【００２６】
すなわち、ＬＮＧポンプ２Ａ1の起動時において、ヘッダ配管７Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に増加するので、ヘッダ配管７Ａ1における急激な圧力変動が抑制される。
なお、上記ミニフロー流量調節弁５Ａ1の全閉状態は、図４に示すＬＮＧポンプ２Ａ1の定常運転期間であり、ヘッダ配管７Ａ1のＬＮＧの供給量は気化器の要求量となる。
【００２７】
このような定常運転状態において、ＬＮＧポンプ２Ａ1の停止指令がポンプ制御情報として入力されると（ステップＳ3ｂ）、制御器６Ａ1は、図４の「流量設定値」に示すように、流量設定値を一定の変化率で上記標準値から上限値に緩やかに増加させる（ステップＳ3ｃ）。この流量設定値の増加に伴なって上記流量誤差が増大するので、制御器６Ａ1は、ミニフロー流量調節弁５Ａ1の開度を全閉状態から徐々に上昇させて、これによって図４の「ミニフロー流量」に示すように、ミニフロー配管４Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に増加する。
【００２８】
この一方、ＬＮＧポンプ２Ａ1は、上記停止指令に基づいて吐出量が徐々に低下して最終的に完全停止状態となる。上記停止指令からＬＮＧポンプ２Ａ1が完全停止するまでの期間は、図４に示す停止準備期間である。この停止準備期間では、図４の「ミニフロー流量」及び「ヘッダ流量」に示すように、ヘッダ配管７Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に減少して最終的に「ゼロ」となるが、ミニフロー配管４Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に増加する。すなわち、ＬＮＧポンプ２Ａ1の吐出流量が徐々に小さくなる停止準備期間はＬＮＧポンプ２Ａ1がサージングを起こし易い状態であるが、ヘッダ配管７Ａ1に代えてミニフロー配管４Ａ1にＬＮＧが流れるので、この停止準備期間でもＬＮＧポンプ２Ａ1のサージングが防止されると共にヘッダ配管７Ａ1における急激な圧力変動が抑制される。
【００２９】
さらに、ＬＮＧポンプ２Ａ1の停止（完全停止）がポンプ制御情報として入力されると（ステップＳ3ｄ）、制御器６Ａ1は、図４の「流量設定値」に示すように、流量設定値を一定の変化率で上限値から標準値に緩やかに減少させる（ステップＳ3ｅ）。この流量設定値の減少に伴なって上記流量誤差が増大するので、制御器６Ａ1は、ミニフロー流量調節弁５Ａ1の開度をさらに上昇させて全開状態とするが、ＬＮＧポンプ２Ａ1が停止したことによってミニフロー配管４Ａ1を流れるＬＮＧの流量はゼロとなる。
【００３０】
このような本実施形態によれば、各ミニフロー配管４Ａ1，４Ａ2，４Ｂ1，４Ｂ2に各々1個設けたミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2の開度を制御することによって、ＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2の起動時及び停止時におけるサージングの防止及びヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2の急激な圧力変動を抑制することができる。
【００３１】
例えば、４台のＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2のうち、ＬＮＧポンプ２Ａ1が停止してもヘッダ配管７Ａ1の急激な圧力変動が抑制されるので、他のヘッダ配管７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2を介した気化器９へのＬＮＧの供給に外乱を与えることが少なく、よって他のヘッダ配管７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2を介して気化器９に安定してＬＮＧを供給することができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、ＬＮＧポンプ２Ａ1の停止指令を判定すると、流量設定値を一定の変化率で標準値から上限値に緩やかに増加させるようにしたが、流量設定値の変化率は必ずしも緩やかに設定する必要はない。例えば、ミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2のフィードバック制御系における「制御遅れ要素」が比較的大きい場合、流量設定値の変化率を急峻に設定しても、ヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2に流れるＬＮＧの流量は急激に変化しないので、「制御遅れ要素」を考慮して流量設定値の変化率をある程度急峻にしても良い。
【００３３】
（２）上記実施形態では、ＬＮＧポンプ２Ａ1の停止（完全停止）を判定すると、流量設定値を一定の変化率で上限値から標準値に緩やかに減少させるようにしたが、流量設定値の変化率は必ずしも緩やかに設定する必要はない。例えば、ミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2のフィードバック制御系における「制御遅れ要素」が比較的大きい場合、流量設定値の変化率を急峻に設定しても、ヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2に流れるＬＮＧの流量は急激に変化しないので、「制御遅れ要素」を考慮して流量設定値の変化率をある程度急峻にしても良い。
【００３４】
（３）上記実施形態では、ＬＮＧポンプ２Ａ1の停止指令及び停止（完全停止）を判定すると、流量設定値を一定の変化率、つまりランプ波形状に変化させるが、これに変えて段階的に、つまり階段波状に変化させても良い。
【００３５】
（４）上記実施形態では、２つのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂから各々払い出したＬＮＧを最終的に１本化された４本のヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2を介して気化器９に供給する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。単独のＬＮＧタンクからＬＮＧを払い出して気化器に供給するようにしても良い。すなわち、２つのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂのいすれか一方を削除すると共に、当該削除した側のＬＮＧ払出装置を削除した構成を採用しても良い。
【００３６】
（５）上記実施形態では、２つのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂが各々に２つのＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2、２つの流量計３Ａ1，３Ａ2，３Ｂ1，３Ｂ2、２つのミニフロー配管４Ａ1，４Ａ2，４Ｂ1，４Ｂ2、２つのミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2、２つの制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2及び２つのヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2を備える構成としたが、各ＬＮＧタンクに各々１つのＬＮＧポンプ、流量計、ミニフロー配管、ミニフロー流量調節弁、制御器及びヘッダ配管を備える構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係わるＬＮＧ払出装置のシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わるＬＮＧ払出装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係わるＬＮＧ払出装置の流量設定処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係わるＬＮＧ払出装置の動作変化を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３８】
１Ａ，１Ｂ…ＬＮＧタンク、２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2…ＬＮＧポンプ、３Ａ1，３Ａ2，３Ｂ1，３Ｂ2…流量計、４Ａ1，４Ａ2，４Ｂ1，４Ｂ2…ミニフロー配管（還流配管）、５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2…ミニフロー流量調節弁（制御弁）、６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2…制御器、７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2…ヘッダ配管、８Ａ，８Ｂ…開閉弁、９…気化器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体払出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ＬＮＧ（液化天然ガス）基地は、ＬＮＧタンクに貯留したＬＮＧを気化器を用いて気化させ、当該気化器から出力された天然ガスを火力発電所等の需要者に燃料として提供する施設である。このようなＬＮＧ基地は専用の払出ポンプ（ＬＮＧポンプ）を用いてＬＮＧタンクから気化器にＬＮＧを供給するが、現在稼動しているＬＮＧ基地には、ＬＮＧポンプと気化器を接続する配管（ヘッダ配管）の内圧がＬＮＧポンプの起動／停止によって急激に変動することを防止するためにＬＮＧポンプの出口側に出口流量調節弁が設けられると共に、ＬＮＧポンプのサージング防止用にＬＮＧポンプの出口側とＬＮＧタンクとの間に少量のＬＮＧを通過させる還流配管（ミニフロー配管）が設けられたものがある。このミニフロー配管には、ＬＮＧタンクへの還流量を調節するための流量調節弁（ミニフロー流量調節弁）が備えられている。
このようなＬＮＧ基地におけるＬＮＧタンクからのＬＮＧの払い出しに関する技術については、例えば下記特許文献１，２に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−３１８４９９号公報
【特許文献２】特開平０８−２８５１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記既存のＬＮＧ基地では、ＬＮＧタンクからのＬＮＧの払い出しに際して、２つの調節弁（出口流量調節弁及びミニフロー流量調節弁）を設けるので、調節弁自体やその制御系に関する設備コストが嵩むと共にメンテナンスの作業量が増えるという問題がある。また、２つの調節弁を設けるためには、相応の設置スペースを確保する必要があるが、この設置スペースを確保するためにＬＮＧ基地における各機器の配置が制約されるという問題もある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、１つの調節弁を用いてヘッダ配管の急激な圧力変動の抑制とＬＮＧポンプのサージング防止とを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、タンクに貯留された流体をポンプで払い出しヘッダ配管を介して需要先に供給すると共にポンプで払い出した流体の一部を還流配管を介してタンクに還流する流体払出装置であって、還流配管に設けられた制御弁と、ポンプを通過する流体の流量を検出する流量計と、流量計の検出値に基づいて制御弁をフィードバック制御するものであって、ポンプが起動すると第１の流量を流量設定値として制御弁を制御し、ポンプの停止が指示されると第１の流量よりも大きな第２の流量を流量設定値として制御弁を制御し、またポンプが停止すると第１の流量を流量設定値として制御弁を制御する制御器とを備える、という手段を採用する。
第２の解決手段として、上記第１の手段において、制御器は、ポンプの停止が指示されると、流量設定値を所定の変化率で第１の流量から第２の流量に緩やかに変更する、という手段を採用する。
第３の解決手段として、上記第１または第２の手段において、制御器は、ポンプが停止すると、流量設定値を所定の変化率で第２の流量から第１の流量に緩やかに変更する、という手段を採用する。
第４の解決手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、タンクに貯留された流体としての液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化させて外部に出力するＬＮＧ基地において、タンクから液化天然ガスを払い出して需要先である気化器に供給する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ポンプが起動すると、第１の流量を流量設定値として制御弁が制御されるので、制御弁は全開状態となって還流配管を流れる流体の流量は徐々に増加して第１の流量となり、これに伴って制御弁は開度が徐々に低下して全閉状態となって、ヘッダ配管に供給される流体の流量が徐々に増加する。そして、このような状態でポンプが運転した後にポンプの停止が指示されると、上記第１の流量よりも大きな第２の流量を流量設定値として制御弁が制御されるので、制御弁は開度が上昇して還流配管を流れる流体の流量が徐々に増加すると共に当該増加に伴ってヘッダ配管に供給される流体の流量が徐々に減少してゼロとなる。そして、ポンプが停止すると、上記第１の流量を流量設定値として制御弁が制御されるので、制御弁は開度が上昇して全開状態となると共に還流配管を流れる流体の流量が減少してゼロとなる。
このような作用を奏する本発明によれば、還流配管に設けられた１つの制御弁によって、ヘッダ配管に供給される流体の流量が比較的少ない場合は還流配管に流体が流れることによってポンプのサージングを防止し、かつ、ヘッダ配管の流体の流量が緩やかに変化することによってヘッダ配管の急激な圧力変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るＬＮＧ払出装置のシステム構成図である。この図において、符号１Ａ，１ＢはＬＮＧタンク、２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2はＬＮＧポンプ、３Ａ1，３Ａ2，３Ｂ1，３Ｂ2は流量計、４Ａ1，４Ａ2，４Ｂ1，４Ｂ2はミニフロー配管、５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2はミニフロー流量調節弁（制御弁）、６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2は制御器、７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2はヘッダ配管、８Ａ，８Ｂは開閉弁、９は気化器である。
【０００８】
これら複数の構成要素のうち、ＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2、流量計３Ａ1，３Ａ2、ミニフロー配管４Ａ1，４Ａ2、ミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2、制御器６Ａ1，６Ａ2及びヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2は、ＬＮＧタンク１Ａに関するＬＮＧ払出装置を構成し、ＬＮＧポンプ２Ｂ1，２Ｂ2、流量計３Ｂ1，３Ｂ2、ミニフロー配管４Ｂ1，４Ｂ2、ミニフロー流量調節弁５Ｂ1，５Ｂ2、制御器６Ｂ1，６Ｂ2及びヘッダ配管７Ｂ1，７Ｂ2は、ＬＮＧタンク１Ｂに関するＬＮＧ払出装置を構成している。また、これら複数の構成要素は、ＬＮＧ（液化天然ガス）を気化させて外部の燃料需要施設（例えば火力発電所や都市ガス供給施設）に出力するＬＮＧ基地を構成するものである。
【０００９】
ＬＮＧタンク１Ａは、流体の一種であるＬＮＧ（液化天然ガス）を貯留する地上型あるいは地中埋設型の構造物であり、内部に２つのＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2が設けられている。ＬＮＧタンク１Ｂは、上記ＬＮＧタンク１Ａと同様にＬＮＧ（液化天然ガス）を貯留する地上型あるいは地中埋設型の構造物であり、内部に２つのＬＮＧポンプ２Ｂ1，２Ｂ2が設けられている。ＬＮＧポンプ２Ａ1は、ＬＮＧタンク１ＡからＬＮＧを払い出してミニフロー配管４Ａ1及びヘッダ配管７Ａ1に供給する払出用ポンプである。ＬＮＧポンプ２Ａ2は、ＬＮＧタンク１ＡからＬＮＧを払い出してミニフロー配管４Ａ2及びヘッダ配管７Ａ2に供給する払出用ポンプである。ＬＮＧポンプ２Ｂ1は、ＬＮＧタンク１ＢからＬＮＧを払い出してミニフロー配管４Ｂ1及びヘッダ配管７Ｂ1に供給する払出用ポンプである。ＬＮＧポンプ２Ｂ2は、ＬＮＧタンク１ＢからＬＮＧを払い出してミニフロー配管４Ｂ2及びヘッダ配管７Ｂ2に供給する払出用ポンプである。
【００１０】
流量計３Ａ1は、ＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側（ＬＮＧの吐出側）に設けられており、ＬＮＧポンプ２Ａ1を通過するＬＮＧの流量を検出し、当該流量を示す流量検出信号を制御器６Ａ1に出力する。流量計３Ａ2は、ＬＮＧポンプ２Ａ2の出口側（ＬＮＧの吐出側）に設けられており、ＬＮＧポンプ２Ａ2を通過するＬＮＧの流量を検出し、当該流量を示す流量検出信号を制御器６Ａ2に出力する。流量計３Ｂ1は、ＬＮＧポンプ２Ｂ1の出口側（ＬＮＧの吐出側）に設けられており、ＬＮＧポンプ２Ｂ1を通過するＬＮＧの流量を検出し、当該流量を示す流量検出信号を制御器６Ｂ1に出力する。流量計３Ｂ2は、ＬＮＧポンプ２Ｂ2の出口側（ＬＮＧの吐出側）に設けられており、ＬＮＧポンプ２Ｂ2を通過するＬＮＧの流量を検出し、当該流量を示す流量検出信号を制御器６Ｂ2に出力する。
【００１１】
ミニフロー配管４Ａ1は、ＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側とＬＮＧタンク１Ａとの間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ａ1がＬＮＧタンク１Ａから払い出したＬＮＧの一部を当該ＬＮＧタンク１Ａに還流するための還流配管である。ミニフロー配管４Ａ2は、ＬＮＧポンプ２Ａ2の出口側とＬＮＧタンク１Ａとの間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ａ2がＬＮＧタンク１Ａから払い出したＬＮＧの一部を当該ＬＮＧタンク１Ａに還流するための還流配管である。ミニフロー配管４Ｂ1は、ＬＮＧポンプ２Ｂ1の出口側とＬＮＧタンク１Ｂとの間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ｂ1がＬＮＧタンク１Ｂから払い出したＬＮＧの一部を当該ＬＮＧタンク１Ｂに還流するための還流配管である。ミニフロー配管４Ｂ2は、ＬＮＧポンプ２Ｂ2の出口側とＬＮＧタンク１Ｂとの間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ｂ2がＬＮＧタンク１Ｂから払い出したＬＮＧの一部を当該ＬＮＧタンク１Ｂに還流するための還流配管である。
【００１２】
ミニフロー流量調節弁５Ａ1は、上記ミニフロー配管４Ａ1の途中部位に設けられており、制御器６Ａ1によって制御されることによりミニフロー配管４Ａ1を通過するＬＮＧの流量を調節する。ミニフロー流量調節弁５Ａ2は、上記ミニフロー配管４Ａ2の途中部位に設けられており、制御器６Ａ2によって制御されることによりミニフロー配管４Ａ2を通過するＬＮＧの流量を調節する。ミニフロー流量調節弁５Ｂ1は、上記ミニフロー配管４Ｂ1の途中部位に設けられており、制御器６Ｂ1によって制御されることによりミニフロー配管４Ｂ1を通過するＬＮＧの流量を調節する。ミニフロー流量調節弁５Ｂ2は、上記ミニフロー配管４Ｂ2の途中部位に設けられており、制御器６Ｂ2によって制御されることによりミニフロー配管４Ｂ2を通過するＬＮＧの流量を調節する。
【００１３】
制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、メモリ及び各種インタフェース回路等から構成されており、メモリに予め記憶された所定の制御プログラム、流量計３Ａ1，３Ａ2，３Ｂ1，３Ｂ2から入力されるＬＮＧ流量及び上位制御系であるポンプ制御系から入力されるポンプ制御情報（ＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2の制御状態を示す情報）に基づいてＭＰＵが所定の情報処理を実行することにより各々のミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2をフィードバック制御する。
【００１４】
制御器６Ａ1は、上記流量計３Ａ1から入力される流量検出信号及びポンプ制御系から入力されるポンプ制御情報に基づいて上記ミニフロー流量調節弁５Ａ1をフィードバック制御する。制御器６Ａ2は、上記流量計３Ａ2から入力される流量検出信号及びポンプ制御系から入力されるポンプ制御情報に基づいて上記ミニフロー流量調節弁５Ａ2をフィードバック制御する。制御器６Ｂ1は、上記流量計３Ｂ1から入力される流量検出信号及びポンプ制御系から入力されるポンプ制御情報に基づいて上記ミニフロー流量調節弁５Ｂ1をフィードバック制御する。制御器６Ｂ2は、上記流量計３Ｂ2から入力される流量検出信号及びポンプ制御系から入力されるポンプ制御情報に基づいて上記ミニフロー流量調節弁５Ｂ2をフィードバック制御する。
なお、このような各制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2の制御動作については後に詳しく説明する。
【００１５】
ヘッダ配管７Ａ1は、ＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側と気化器９との間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ａ1がＬＮＧタンク１Ａから払い出したＬＮＧをＬＮＧ払出装置の需要先である気化器９に供給するための供給配管である。ヘッダ配管７Ａ2は、ＬＮＧポンプ２Ａ2の出口側と気化器９との間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ａ2がＬＮＧタンク１Ａから払い出したＬＮＧをＬＮＧ払出装置の需要先である気化器９に供給するための供給配管である。ヘッダ配管７Ｂ1は、ＬＮＧポンプ２Ｂ1の出口側と気化器９との間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ｂ1がＬＮＧタンク１Ｂから払い出したＬＮＧをＬＮＧ払出装置の需要先である気化器９に供給するための供給配管である。ヘッダ配管７Ｂ2は、ＬＮＧポンプ２Ｂ2の出口側と気化器９との間に敷設されており、ＬＮＧポンプ２Ｂ2がＬＮＧタンク１Ｂから払い出したＬＮＧをＬＮＧ払出装置の需要先である気化器９に供給するための供給配管である。
【００１６】
図示するように、上記各ヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2のうち、ＬＮＧタンク１Ａから払い出したＬＮＧを気化器９に供給する一対のヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2は途中で合流し、またＬＮＧタンク１Ｂから払い出したＬＮＧを気化器９に供給する一対のヘッダ配管７Ｂ1，７Ｂ2は途中で合流すると共に、さらに合流して最終的に１本の配管となって２つのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂから払い出したＬＮＧを気化器９に供給する。
【００１７】
開閉弁８Ａは、一対のヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2の合流した部位に設けられており、開閉弁８Ｂは、一対のヘッダ配管７Ｂ1，７Ｂ2の合流した部位に設けられている。これら２つの開閉弁８Ａ，８Ｂは、通常は何れも開状態とされ、２つのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂから気化器９へのＬＮＧの供給を可能とするが、何れかのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂからの気化器９へのＬＮＧの供給を停止する場合には、停止側が閉状態とされる。気化器９は、上記各ＬＮＧ払出装置の需要先であり、各ＬＮＧ払出装置から供給された極低温のＬＮＧを例えば海水を用いて気化させて出力するものである。
【００１８】
次に、このように構成されたＬＮＧ払出装置の動作、特にＬＮＧ払出装置の特徴的動作であるミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2の制御動作について、図２〜図４をも参照して詳しく説明する。
【００１９】
最初に、本ＬＮＧ払出装置における各ＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2は、ミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2を制御対象とする制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2の上位制御系であるポンプ制御系によって起動、運転及び停止が制御される。これに対して、各制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2は、上記ポンプ制御系から提供されるポンプ制御情報（ＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2の制御状態を示す情報）と流量計３Ａ1，３Ａ2，３Ｂ1，３Ｂ2から入力される流量検出信号とに基づいてミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2をフィードバック制御する。
なお、各制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2の動作は基本的に同じなので、以下では制御器６Ａ1を例にとって本ＬＮＧ払出装置の特徴的動作を説明する。
【００２０】
図２は、制御プログラムに即した制御器６Ａ1の制御動作を示すフローチャートである。制御器６Ａ1は、上記ポンプ制御情報の１つとしてＬＮＧポンプ２Ａ1の起動指令が入力されると（ステップＳ1）、流量計３Ａ1から入力される流量検出信号を質量流量（ｋｇ／ｓ）に変換する（ステップＳ2）。すなわち、上記流量検出信号は例えば電流値（Ａ：アンペア）によって流量を示す信号であり、制御器６Ａ1は、このような流量検出信号を電流値に応じた質量流量（ｋｇ／ｓ）に変換することによって、ＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側におけるＬＮＧ流量を認識する。
【００２１】
続いて、制御器６Ａ1は、ミニフロー流量調節弁５Ａ1の制御目標値である流量設定値の決定処理を行い（ステップＳ3）、当該ステップＳ3において決定された流量設定値と上記ステップＳ2で演算された質量流量（ｋｇ／ｓ）との差分を流量誤差として演算する（ステップＳ4）。そして、制御器６Ａ1は、流量誤差にＰＩＤ演算（比例積分微分演算）を施すことによりＰＩＤ操作量を演算する（ステップＳ5）。そして、制御器６Ａ1は、上記ポンプ制御情報に基づいてＬＮＧポンプ２Ａ1の制御モードが自動モード／手動モードの何れに設定されているかを判断し（ステップＳ6）、自動モードの場合は上記ＰＩＤ操作量をミニフロー流量調節弁５Ａ1に出力する（ステップＳ7）一方、手動モードの場合にはポンプ制御情報の１つとしてポンプ制御系から入力された手動操作量をミニフロー流量調節弁５Ａ1に出力する（ステップＳ8）。
【００２２】
制御器６Ａ1は、上述したように流量検出信号及びポンプ制御情報を制御プログラムに基づいて情報処理することによりミニフロー流量調節弁５Ａ1をフィードバック制御するが、制御器６Ａ1は、以下のように流量設定値を決定することによって、ミニフロー配管４Ａ1を介してＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側からＬＮＧタンク１Ａに還流するＬＮＧの流量を調節してＬＮＧポンプ２Ａ1のサージング（周期的に吐出圧力や吐出流量が変動してＬＮＧポンプ２Ａ1に機械的ダメージを与え得る現象）の発生を防止すると共に、ヘッダ配管７Ａ1における急激な圧力変動を抑制する。
【００２３】
図３は、上記流量設定値の決定処理の詳細を示すフローチャートである。
制御器６Ａ1は、ＬＮＧポンプ２Ａ1の起動指令が入力された状態において、図４の「流量設定値」に示すように流量設定値を予め規定された標準値とする（ステップＳ3a）。ここで、図４に示すＬＮＧポンプ２Ａ1の停止期間では、ＬＮＧポンプ２Ａ1の出口側におけるＬＮＧ流量は「ゼロ」である。
【００２４】
そして、ＬＮＧポンプ２Ａ1が起動指令に基づいて起動すると、ＬＮＧ流量が徐々に増加するが、制御器６Ａ1は、図４の「弁開度」に示すようにミニフロー流量調節弁５Ａ1の開度を全開状態に設定するので、ＬＮＧポンプ２Ａ1から吐出したＬＮＧの殆どは、図４の「ミニフロー流量」及び「ヘッダ流量」に示すようにヘッダ配管７Ａ1よりも圧力が低いミニフロー配管４Ａ1に流れてＬＮＧタンク１Ａに還流する。すなわち、ＬＮＧポンプ２Ａ1の吐出流量が比較的小さい状態、つまりＬＮＧポンプ２Ａ1がサージングを起こし易い状態では、ミニフロー配管４Ａ1にＬＮＧが流れてＬＮＧポンプ２Ａ1のサージング発生を防止する。
【００２５】
また、ＬＮＧポンプ２Ａ1の起動後、吐出流量が徐々に増加するに従って上記流量誤差は徐々に小さくなるので、制御器６Ａ1は、図４の「弁開度」に示すように、ミニフロー流量調節弁５Ａ1の開度を全開状態から徐々に低下させ、最終的に流量誤差が「ゼロ」になった時点で全閉状態とする。したがって、図４の「ミニフロー流量」及び「ヘッダ流量」に示すように、ＬＮＧポンプ２Ａ1から吐出するＬＮＧのうち、ミニフロー配管４Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に減少して最終的に「ゼロ」となる一方、ヘッダ配管７Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に増加して上記標準値を中心として変動する状態となる。
【００２６】
すなわち、ＬＮＧポンプ２Ａ1の起動時において、ヘッダ配管７Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に増加するので、ヘッダ配管７Ａ1における急激な圧力変動が抑制される。
なお、上記ミニフロー流量調節弁５Ａ1の全閉状態は、図４に示すＬＮＧポンプ２Ａ1の定常運転期間であり、ヘッダ配管７Ａ1のＬＮＧの供給量は気化器の要求量となる。
【００２７】
このような定常運転状態において、ＬＮＧポンプ２Ａ1の停止指令がポンプ制御情報として入力されると（ステップＳ3ｂ）、制御器６Ａ1は、図４の「流量設定値」に示すように、流量設定値を一定の変化率で上記標準値から上限値に緩やかに増加させる（ステップＳ3ｃ）。この流量設定値の増加に伴なって上記流量誤差が増大するので、制御器６Ａ1は、ミニフロー流量調節弁５Ａ1の開度を全閉状態から徐々に上昇させて、これによって図４の「ミニフロー流量」に示すように、ミニフロー配管４Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に増加する。
【００２８】
この一方、ＬＮＧポンプ２Ａ1は、上記停止指令に基づいて吐出量が徐々に低下して最終的に完全停止状態となる。上記停止指令からＬＮＧポンプ２Ａ1が完全停止するまでの期間は、図４に示す停止準備期間である。この停止準備期間では、図４の「ミニフロー流量」及び「ヘッダ流量」に示すように、ヘッダ配管７Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に減少して最終的に「ゼロ」となるが、ミニフロー配管４Ａ1に流れるＬＮＧは徐々に増加する。すなわち、ＬＮＧポンプ２Ａ1の吐出流量が徐々に小さくなる停止準備期間はＬＮＧポンプ２Ａ1がサージングを起こし易い状態であるが、ヘッダ配管７Ａ1に代えてミニフロー配管４Ａ1にＬＮＧが流れるので、この停止準備期間でもＬＮＧポンプ２Ａ1のサージングが防止されると共にヘッダ配管７Ａ1における急激な圧力変動が抑制される。
【００２９】
さらに、ＬＮＧポンプ２Ａ1の停止（完全停止）がポンプ制御情報として入力されると（ステップＳ3ｄ）、制御器６Ａ1は、図４の「流量設定値」に示すように、流量設定値を一定の変化率で上限値から標準値に緩やかに減少させる（ステップＳ3ｅ）。この流量設定値の減少に伴なって上記流量誤差が増大するので、制御器６Ａ1は、ミニフロー流量調節弁５Ａ1の開度をさらに上昇させて全開状態とするが、ＬＮＧポンプ２Ａ1が停止したことによってミニフロー配管４Ａ1を流れるＬＮＧの流量はゼロとなる。
【００３０】
このような本実施形態によれば、各ミニフロー配管４Ａ1，４Ａ2，４Ｂ1，４Ｂ2に各々1個設けたミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2の開度を制御することによって、ＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2の起動時及び停止時におけるサージングの防止及びヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2の急激な圧力変動を抑制することができる。
【００３１】
例えば、４台のＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2のうち、ＬＮＧポンプ２Ａ1が停止してもヘッダ配管７Ａ1の急激な圧力変動が抑制されるので、他のヘッダ配管７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2を介した気化器９へのＬＮＧの供給に外乱を与えることが少なく、よって他のヘッダ配管７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2を介して気化器９に安定してＬＮＧを供給することができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、ＬＮＧポンプ２Ａ1の停止指令を判定すると、流量設定値を一定の変化率で標準値から上限値に緩やかに増加させるようにしたが、流量設定値の変化率は必ずしも緩やかに設定する必要はない。例えば、ミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2のフィードバック制御系における「制御遅れ要素」が比較的大きい場合、流量設定値の変化率を急峻に設定しても、ヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2に流れるＬＮＧの流量は急激に変化しないので、「制御遅れ要素」を考慮して流量設定値の変化率をある程度急峻にしても良い。
【００３３】
（２）上記実施形態では、ＬＮＧポンプ２Ａ1の停止（完全停止）を判定すると、流量設定値を一定の変化率で上限値から標準値に緩やかに減少させるようにしたが、流量設定値の変化率は必ずしも緩やかに設定する必要はない。例えば、ミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2のフィードバック制御系における「制御遅れ要素」が比較的大きい場合、流量設定値の変化率を急峻に設定しても、ヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2に流れるＬＮＧの流量は急激に変化しないので、「制御遅れ要素」を考慮して流量設定値の変化率をある程度急峻にしても良い。
【００３４】
（３）上記実施形態では、ＬＮＧポンプ２Ａ1の停止指令及び停止（完全停止）を判定すると、流量設定値を一定の変化率、つまりランプ波形状に変化させるが、これに変えて段階的に、つまり階段波状に変化させても良い。
【００３５】
（４）上記実施形態では、２つのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂから各々払い出したＬＮＧを最終的に１本化された４本のヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2を介して気化器９に供給する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。単独のＬＮＧタンクからＬＮＧを払い出して気化器に供給するようにしても良い。すなわち、２つのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂのいすれか一方を削除すると共に、当該削除した側のＬＮＧ払出装置を削除した構成を採用しても良い。
【００３６】
（５）上記実施形態では、２つのＬＮＧタンク１Ａ，１Ｂが各々に２つのＬＮＧポンプ２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2、２つの流量計３Ａ1，３Ａ2，３Ｂ1，３Ｂ2、２つのミニフロー配管４Ａ1，４Ａ2，４Ｂ1，４Ｂ2、２つのミニフロー流量調節弁５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2、２つの制御器６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2及び２つのヘッダ配管７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2を備える構成としたが、各ＬＮＧタンクに各々１つのＬＮＧポンプ、流量計、ミニフロー配管、ミニフロー流量調節弁、制御器及びヘッダ配管を備える構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係わるＬＮＧ払出装置のシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わるＬＮＧ払出装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係わるＬＮＧ払出装置の流量設定処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係わるＬＮＧ払出装置の動作変化を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３８】
１Ａ，１Ｂ…ＬＮＧタンク、２Ａ1，２Ａ2，２Ｂ1，２Ｂ2…ＬＮＧポンプ、３Ａ1，３Ａ2，３Ｂ1，３Ｂ2…流量計、４Ａ1，４Ａ2，４Ｂ1，４Ｂ2…ミニフロー配管（還流配管）、５Ａ1，５Ａ2，５Ｂ1，５Ｂ2…ミニフロー流量調節弁（制御弁）、６Ａ1，６Ａ2，６Ｂ1，６Ｂ2…制御器、７Ａ1，７Ａ2，７Ｂ1，７Ｂ2…ヘッダ配管、８Ａ，８Ｂ…開閉弁、９…気化器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクに貯留された流体をポンプで払い出しヘッダ配管を介して需要先に供給すると共に前記ポンプで払い出した流体の一部を還流配管を介して前記タンクに還流する流体払出装置であって、
前記還流配管に設けられた制御弁と、
ポンプを通過する流体の流量を検出する流量計と、
前記流量計の検出値に基づいて前記制御弁をフィードバック制御するものであって、前記ポンプが起動すると第１の流量を流量設定値として前記制御弁を制御し、前記ポンプの停止が指示されると前記第１の流量よりも大きな第２の流量を流量設定値として前記制御弁を制御し、また前記ポンプが停止すると前記第１の流量を流量設定値として前記制御弁を制御する制御器と
を備えることを特徴とする流体払出装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記ポンプの停止が指示されると、流量設定値を所定の変化率で前記第１の流量から第２の流量に緩やかに変更することを特徴とする請求項１記載の流体払出装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記ポンプが停止すると、流量設定値を所定の変化率で前記第２の流量から第１の流量に緩やかに変更することを特徴とする請求項１または２記載の流体払出装置。
【請求項４】
前記タンクに貯留された流体としての液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化させて外部に出力するＬＮＧ基地において、前記タンクから液化天然ガスを払い出して需要先である気化器に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流体払出装置。
【請求項１】
タンクに貯留された流体をポンプで払い出しヘッダ配管を介して需要先に供給すると共に前記ポンプで払い出した流体の一部を還流配管を介して前記タンクに還流する流体払出装置であって、
前記還流配管に設けられた制御弁と、
ポンプを通過する流体の流量を検出する流量計と、
前記流量計の検出値に基づいて前記制御弁をフィードバック制御するものであって、前記ポンプが起動すると第１の流量を流量設定値として前記制御弁を制御し、前記ポンプの停止が指示されると前記第１の流量よりも大きな第２の流量を流量設定値として前記制御弁を制御し、また前記ポンプが停止すると前記第１の流量を流量設定値として前記制御弁を制御する制御器と
を備えることを特徴とする流体払出装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記ポンプの停止が指示されると、流量設定値を所定の変化率で前記第１の流量から第２の流量に緩やかに変更することを特徴とする請求項１記載の流体払出装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記ポンプが停止すると、流量設定値を所定の変化率で前記第２の流量から第１の流量に緩やかに変更することを特徴とする請求項１または２記載の流体払出装置。
【請求項４】
前記タンクに貯留された流体としての液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化させて外部に出力するＬＮＧ基地において、前記タンクから液化天然ガスを払い出して需要先である気化器に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流体払出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２５０３７９（Ｐ２００９−２５０３７９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１００５２６（Ｐ２００８−１００５２６）
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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