特許 7155460 液化ガス受入設備およびその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-07

(45)【発行日】2022-10-18

(54)【発明の名称】液化ガス受入設備およびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/035 20060101AFI20221011BHJP

【ＦＩ】

F04B49/035 311

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022544270

(86)(22)【出願日】2021-11-30

(86)【国際出願番号】 JP2021043817

【審査請求日】2022-07-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519355493

【氏名又は名称】日揮グローバル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(72)【発明者】

【氏名】安達 修

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１７５５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２０４７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３０８１４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ４９／０３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクと、
前記液化ガスタンクから液化ガスを液体の状態で払い出す払出しラインと、
前記液化ガスタンクから液化ガスを前記払出しラインに送出する送出ポンプと、
前記払出しラインから分岐して、液化ガスを前記液化ガスタンクに戻すことが可能なミニマムフローラインと、
制御システムと、を備える液化ガス受入設備であって、
前記制御システムは、前記液化ガスタンクに貯蔵されている液化ガスの密度および液面レベルと、前記液化ガスタンク内における前記液化ガスの液面上の気相圧力とから、前記液化ガスの液面下における前記送出ポンプのポンプ吸込圧力を算出すると共に、前記ポンプ吸込圧力と、前記送出ポンプのポンプ性能曲線とを用いて、前記送出ポンプのミニマムフローを制御することを特徴とする液化ガス受入設備。

【請求項2】

前記制御システムは、前記ポンプ性能曲線における、前記送出ポンプの維持に必要な最小流量に対応する揚程を換算した圧力と、前記ポンプ吸込圧力から、前記最小流量におけるポンプ吐出圧力を推定し、前記ポンプ吐出圧力の推定値を、前記払出しラインにおいて測定したポンプ吐出圧力の実測値と比較して、
前記ポンプ吐出圧力の実測値が、前記ポンプ吐出圧力の推定値より高い場合は、前記ミニマムフローラインの流量を増加させ、
前記ポンプ吐出圧力の実測値が、前記ポンプ吐出圧力の推定値より低い場合は、前記ミニマムフローラインの流量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス受入設備。

【請求項3】

前記制御システムは、前記払出しラインにおいて測定したポンプ吐出圧力の実測値と、前記ポンプ吸込圧力と、前記ポンプ性能曲線とを用いて、前記払出しラインにおける推定流量を求め、
前記推定流量が、前記送出ポンプの維持に必要な最小流量より少ない場合は、前記ミニマムフローラインの流量を増加させ、
前記推定流量が、前記送出ポンプの維持に必要な最小流量より多い場合は、前記ミニマムフローラインの流量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス受入設備。

【請求項4】

前記液化ガス受入設備は、同一の液化ガスタンクに対し、２以上の送出ポンプと、前記２以上の送出ポンプに共用される払出しラインと、を備え、
前記ミニマムフローラインには、ミニフロー弁が配置され、
前記制御システムは、前記２以上の送出ポンプのいずれかを起動する際、同一の液化ガスタンクにおいて他の送出ポンプが運転されていないことを確認したときは、最初の送出ポンプの起動から所定の時間において、前記ミニフロー弁を通じて前記ミニマムフローラインに液化ガスを流すことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の液化ガス受入設備。

【請求項5】

前記払出しラインには、前記液化ガスの圧力指示調節計が配置され、
前記制御システムは、前記圧力指示調節計の圧力値と、前記ミニフロー弁の容量係数とから、前記ミニフロー弁における流量を計算し、前記ミニマムフローが維持されているか否かを判別することを特徴とする請求項４に記載の液化ガス受入設備。

【請求項6】

前記制御システムは、前記ミニフロー弁における流量の計算値が前記ミニマムフローの維持に不足するとき、前記ミニフロー弁における流量を増加させることを特徴とする請求項５に記載の液化ガス受入設備。

【請求項7】

前記制御システムは、前記２以上の送出ポンプのいずれかを起動する際、同一の液化ガスタンクにおいて他の送出ポンプが運転されていることを確認したときは、前記払出しラインの下流における流量の合計値を算出し、この合計値が、新たに起動する送出ポンプおよび運転中の送出ポンプのミニマムフローの維持に十分か否かを判別することを特徴とする請求項４～６のいずれか１項に記載の液化ガス受入設備。

【請求項8】

前記制御システムは、前記２以上の送出ポンプのいずれかを起動する際、同一の液化ガスタンクにおいて他の送出ポンプが運転されていることを確認したときは、新たに起動する送出ポンプの起動から所定の時間において、前記ミニフロー弁を通じて前記ミニマムフローラインに液化ガスを流すことを特徴とする請求項４～７のいずれか１項に記載の液化ガス受入設備。

【請求項9】

液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクと、
前記液化ガスタンクから液化ガスを液体の状態で払い出す払出しラインと、
前記液化ガスタンクから液化ガスを前記払出しラインに送出する送出ポンプと、
前記払出しラインから分岐して、液化ガスを前記液化ガスタンクに戻すことが可能なミニマムフローラインと、を備える液化ガス受入設備の制御方法であって、
前記液化ガスタンクに貯蔵されている液化ガスの密度および液面レベルと、前記液化ガスタンク内における前記液化ガスの液面上の気相圧力とから、前記液化ガスの液面下における前記送出ポンプのポンプ吸込圧力を算出すると共に、前記ポンプ吸込圧力と、前記送出ポンプのポンプ性能曲線とを用いて、前記送出ポンプのミニマムフローを制御することを特徴とする液化ガス受入設備の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液化ガスを受け入れて液化ガスタンクに貯蔵し、当該液化ガスを払出しラインから送出する液化ガス受入設備およびその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

液化天然ガス（LNG：Liquefied Natural Gas）、液化石油ガス（LPG：Liquefied Petroleum Gas）等の液化ガスは、気体の状態に比べて体積が小さいため、液体の状態で貯蔵および輸送に利用されている。流体を輸送するポンプでは、過少な流量における過熱、振動などを防止するため、ミニマムフローが設定されている。例えば特許文献１には、高圧ポンプユニットを用いた液化ガスの供給ラインからミニマムフローラインを分岐して、高圧ポンプユニットの持続的な作動を可能にすることが記載されている。

【0003】

また、特許文献２には、ガス供給システムに使用される非バランス式減圧弁において、二次側の流量および二次側の圧力の測定値から、一次側の圧力を推定することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】日本国特許第６８７６８２６号公報

【文献】日本国特開２０２１－６００４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＬＮＧ等の貯蔵タンクでは、貯蔵タンクの頂部に突出したポンプバレルにポンプを収容し、払出しラインの配管等を貯蔵タンクの頂部に配置する場合がある。さらにバルブ、流量計、圧力計等の機器も貯蔵タンクの頂部に設置される場合がある。しかし、貯蔵タンクの頂部に設置される設備の重量が増大すると、操作架台やタンク自体が大型になり、耐荷重を増強する必要が生じて、設置コストが増大するおそれがある。

【0006】

貯蔵タンクには、ポンプの輸送量を増加可能にするため、あるいはポンプの不具合に対する予備のため、複数のポンプを設置する場合がある。ポンプごとにミニマムフローラインを設けると、ミニマムフローラインに付属する設備や機器もポンプごとに設置する必要が生じる。

【0007】

ポンプの設定上の最小流量よりも多い流量をミニマムフローとして維持すれば、ミニマムフローの制御は容易になる。しかし、必要以上の流量を維持することにより、液化ガスの蒸発量の増加等による運転コストが増大するおそれがある。

【0008】

本発明の課題は、ミニマムフローラインの設備を簡素化して、コストを低減することが可能な液化ガス受入設備およびその制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１の態様は、液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクと、前記液化ガスタンクから液化ガスを液体の状態で払い出す払出しラインと、前記液化ガスタンクから液化ガスを前記払出しラインに送出する送出ポンプと、前記払出しラインから分岐して、液化ガスを前記液化ガスタンクに戻すことが可能なミニマムフローラインと、制御システムと、を備える液化ガス受入設備であって、前記制御システムは、前記液化ガスタンクに貯蔵されている液化ガスの密度および液面レベルと、前記液化ガスタンク内における前記液化ガスの液面上の気相圧力とから、前記液化ガスの液面下における前記送出ポンプのポンプ吸込圧力を算出すると共に、前記ポンプ吸込圧力と、前記送出ポンプのポンプ性能曲線とを用いて、前記送出ポンプのミニマムフローを制御することを特徴とする液化ガス受入設備である。

【0010】

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記制御システムは、前記ポンプ性能曲線における、前記送出ポンプの維持に必要な最小流量に対応する揚程を換算した圧力と、前記ポンプ吸込圧力から、前記最小流量におけるポンプ吐出圧力を推定し、前記ポンプ吐出圧力の推定値を、前記払出しラインにおいて測定したポンプ吐出圧力の実測値と比較して、前記ポンプ吐出圧力の実測値が、前記ポンプ吐出圧力の推定値より高い場合は、前記ミニマムフローラインの流量を増加させ、前記ポンプ吐出圧力の実測値が、前記ポンプ吐出圧力の推定値より低い場合は、前記ミニマムフローラインの流量を減少させることを特徴とする。

【0011】

本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記制御システムは、前記払出しラインにおいて測定したポンプ吐出圧力の実測値と、前記ポンプ吸込圧力と、前記ポンプ性能曲線とを用いて、前記払出しラインにおける推定流量を求め、前記推定流量が、前記送出ポンプの維持に必要な最小流量より少ない場合は、前記ミニマムフローラインの流量を増加させ、前記推定流量が、前記送出ポンプの維持に必要な最小流量より多い場合は、前記ミニマムフローラインの流量を減少させることを特徴とする。

【0012】

本発明の第４の態様は、第１～第３の態様のいずれか１つにおいて、前記液化ガス受入設備は、同一の液化ガスタンクに対し、２以上の送出ポンプと、前記２以上の送出ポンプに共用される払出しラインと、を備え、前記ミニマムフローラインには、ミニフロー弁が配置され、前記制御システムは、前記２以上の送出ポンプのいずれかを起動する際、同一の液化ガスタンクにおいて他の送出ポンプが運転されていないことを確認したときは、最初の送出ポンプの起動から所定の時間において、前記ミニフロー弁を通じて前記ミニマムフローラインに液化ガスを流すことを特徴とする。

【0013】

本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記払出しラインには、前記液化ガスの圧力指示調節計が配置され、前記制御システムは、前記圧力指示調節計の圧力値と、前記ミニフロー弁の容量係数とから、前記ミニフロー弁における流量を計算し、前記ミニマムフローが維持されているか否かを判別することを特徴とする。

【0014】

本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記制御システムは、前記ミニフロー弁における流量の計算値が前記ミニマムフローの維持に不足するとき、前記ミニフロー弁における流量を増加させることを特徴とする。

【0015】

本発明の第７の態様は、第４～第６の態様のいずれか１つにおいて、前記制御システムは、前記２以上の送出ポンプのいずれかを起動する際、同一の液化ガスタンクにおいて他の送出ポンプが運転されていることを確認したときは、前記払出しラインの下流における流量の合計値を算出し、この合計値が、新たに起動する送出ポンプおよび運転中の送出ポンプのミニマムフローの維持に十分か否かを判別することを特徴とする。

【0016】

本発明の第８の態様は、第４～第７の態様のいずれか１つにおいて、前記制御システムは、前記２以上の送出ポンプのいずれかを起動する際、同一の液化ガスタンクにおいて他の送出ポンプが運転されていることを確認したときは、新たに起動する送出ポンプの起動から所定の時間において、前記ミニフロー弁を通じて前記ミニマムフローラインに液化ガスを流すことを特徴とする。

【0017】

本発明の第９の態様は、液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクと、前記液化ガスタンクから液化ガスを液体の状態で払い出す払出しラインと、前記液化ガスタンクから液化ガスを前記払出しラインに送出する送出ポンプと、前記払出しラインから分岐して、液化ガスを前記液化ガスタンクに戻すことが可能なミニマムフローラインと、を備える液化ガス受入設備の制御方法であって、前記液化ガスタンクに貯蔵されている液化ガスの密度および液面レベルと、前記液化ガスタンク内における前記液化ガスの液面上の気相圧力とから、前記液化ガスの液面下における前記送出ポンプのポンプ吸込圧力を算出すると共に、前記ポンプ吸込圧力と、前記送出ポンプのポンプ性能曲線とを用いて、前記送出ポンプのミニマムフローを制御することを特徴とする液化ガス受入設備の制御方法である。

【発明の効果】

【0018】

第１の態様によれば、払出しラインに流量計を設置しなくても、あるいは流量計がポンプごとに付属されなくても、送出ポンプのミニマムフローを制御することが可能になる。このため、ミニマムフローラインの設備を簡素化して、コストを低減することができる。また、液化ガスの受け入れ、払い出しによる液面や液密度の変動に伴い、最適なミニマムフロー値を設定することで、運転コストを下げることができる。

【0019】

第２の態様によれば、払出しラインにおけるポンプ吐出圧力の実測値を、ポンプ吐出圧力の推定値と比較して、ミニマムフローを制御するため、制御が最適化される。

【0020】

第３の態様によれば、送出ポンプの維持に必要な最小流量を、払出しラインにおける推定流量と比較して、ミニマムフローを制御するため、制御が最適化される。

【0021】

第４の態様によれば、最初の送出ポンプの起動から所定の時間は流量が少ないことを想定してミニマムフローを確保するため、制御が容易になる。起動から所定の時間を経過した後は、状況に応じて、ミニマムフローラインにおける流量を増減して制御することにより、必要以上の流量が流れることを抑制でき、運転コストを低減することができる。

【0022】

第５の態様によれば、ミニフロー弁における流量を計算することにより、ミニマムフローをより確実に維持することができる。

【0023】

第６の態様によれば、ミニフロー弁における流量の計算値に基づいて、流量を増加させることにより、ミニマムフローをより確実に維持することができる。

【0024】

第７の態様によれば、２台目以降となる送出ポンプの起動に際して、運転中の送出ポンプの流量が、運転中の送出ポンプのミニマムフローと２台目以降に起動する送出ポンプのミニマムフローの合計値より多いことを下流の流量計で確認することにより、２台目以降に起動する送出ポンプのミニマムフローをより確実に維持することができる。

【0025】

第８の態様によれば、２台目以降となる送出ポンプの起動においても、送出ポンプの起動から所定の時間は流量が少ないことを想定してミニマムフローを確保するため、制御が容易になる。起動から所定の時間を経過した後は、状況に応じて、ミニマムフローラインにおける流量を増減して制御することにより、必要以上の流量が流れることを抑制でき、運転コストを低減することができる。

【0026】

第９の態様によれば、払出しラインに流量計を設置しなくても、あるいは流量計がポンプごとに付属されなくても、送出ポンプのミニマムフローを制御することが可能になる。このため、ミニマムフローラインの設備を簡素化して、コストを低減することができる。また、液化ガスの受け入れ、払い出しによる液面や液密度の変動に伴い、最適なミニマムフロー値を設定することで、運転コストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】液化ガス受入設備の第１実施形態を示す概略図である。

【図2】液化ガス受入設備の第２実施形態を示す概略図である。

【図3】ポンプ性能曲線の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、好適な実施形態に基づいて、本発明を説明する。

【0029】

＜液化ガス受入設備＞
図１および図２に、液化ガス受入設備１００の実施形態を示す。これらの実施形態は、液化ガス１１を払い出す下流側の例示が異なる以外は同様の構成を備えている。このため、図１および図２に共通する構成は、実施形態を区別せずに説明する場合がある。

【0030】

液化ガス受入設備１００は、液化ガス１１を貯蔵する液化ガスタンク１０と、液化ガス１１を送出する送出ポンプ１２と、液化ガス１１の払出しライン２０と、ミニマムフローライン２３と、制御システム３０と、を備える。

【0031】

液化ガス１１は、常温常圧では気体である物質を、圧縮、冷却等により液化した流体である。液化ガス１１となり得る物質としては、特に限定されないが、有機物でも無機物でもよく、単一物質でも混合物でもよい。具体例としては、天然ガス、石油ガス、合成ガス、低級（Ｃ１～Ｃ４程度）の炭素水素、水素（Ｈ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、酸素（Ｏ_２）、窒素（Ｎ_２）、空気等が挙げられる。

【0032】

液化ガスタンク１０は、液化ガス１１を貯蔵する容器である。液化ガスタンク１０は、地上式でもよく、地下式でもよく、半地下式でもよい。液化ガスタンク１０内の液化ガス１１は、液化ガスタンク１０の頂部１０ａ側に気相部１１ａを含んでもよい。特に図示しないが、液化ガスタンク１０には、タンカー等から液化ガス１１を受け入れるための受入ラインが設置される。

【0033】

送出ポンプ１２は、液化ガスタンク１０の頂部１０ａから底部１０ｂ側に向けて設置されている。送出ポンプ１２の吐出部１２ａは、液化ガスタンク１０の頂部１０ａ上に設置されている。送出ポンプ１２の吸込部１２ｂは、液化ガス１１の液面１１ｂ下に浸漬されている。

【0034】

払出しライン２０は、送出ポンプ１２の吐出部１２ａに接続されて、液化ガスタンク１０から液化ガス１１を液体の状態で払い出す経路である。送出ポンプ１２を運転することにより、液化ガスタンク１０から液化ガス１１を払出しライン２０に送出することができる。

【0035】

ミニマムフローライン２３は、払出しライン２０から分岐して、液化ガス１１を液化ガスタンク１０に戻すことが可能な経路である。送出ポンプ１２の維持に流量が必要な場合は、払出しライン２０からミニマムフローライン２３を通じて液化ガス１１を循環させる。これにより、送出ポンプ１２の最小流量を確保することができる。ミニマムフローライン２３に液化ガス１１を流しているとき、液化ガス１１が払出しライン２０の下流側に払い出されている場合もあれば、下流側が締め切られている場合もあり得る。

【0036】

ミニマムフローライン２３には、ミニマムフローの流量を変更し、または流れを開閉するためのバルブとして、ミニフロー弁２４を設置することが好ましい。ミニフロー弁２４は、払出しライン２０に設置された圧力指示調節計２５の指示に基づいて流量を調節するコントロールバルブであってもよい。

【0037】

特に限定されないが、同一の液化ガスタンク１０に対し、２以上の送出ポンプ１２が設置されていてもよい。この場合、送出ポンプ１２ごとに払出しライン２０を設けることも可能である。図示例の払出しライン２０は、送出ポンプ１２の吐出部１２ａに接続された支線部２１と、支線部２１から合流された幹線部２２とを有する。これにより、払出しライン２０を２以上の送出ポンプ１２に共用することができる。

【0038】

図示例の場合、払出しライン２０と同様に、ミニマムフローライン２３も２以上の送出ポンプ１２に共用されている。圧力指示調節計２５で測定した圧力値により、１つにまとめたミニマムフローライン２３のミニフロー弁２４の開度を調整することで、ミニマムフローライン２３の流量を維持することができる。これにより、各々の送出ポンプ１２に対するミニマムフローライン２３に必要な流量計や調整弁を省くことができる。

【0039】

しかしながら、あらかじめ決定した一定の設定値によりミニフロー弁２４の開度を調整すると、ミニフロー弁２４の開度が大きくなりすぎる場合がある。例えば、外部から液化ガスタンク１０への液化ガス１１の供給や送出ポンプ１２による払出しにより、液化ガスタンク１０の内部状態が変動すると、一定の設定値では流量が過大な調整となる場合がある。例えば、圧力指示調節計２５で測定される送出ポンプ１２のポンプ吐出圧力が一定となるように制御する場合、ポンプ吐出圧力は、液化ガスタンク１０に貯蔵されている液化ガス１１の液面レベルおよびポンプ吸込圧力の影響を受けて変動し得る。同じ流量でも、液面が低いとポンプ吐出圧力が低下し、液面が高いとポンプ吐出圧力が上昇する。このため、液面が高いときに最小流量が確保される設定値では、液面が低いときにミニマムフローが不足する。これとは逆に、液面が低いときに最小流量が確保される設定値では、液面が高いときにミニマムフローが過剰になる。常にミニマムフローが不足しないように制御するには、液面が低いときの条件で設定値を導入する必要があるが、液面が高いときには、必要な最小流量よりも多い流量が設定される結果となる。過剰な流量により、液化ガスタンク１０内のボイルオフガス（ＢＯＧ）発生量が増え、運転費が増えるおそれがある。このため、より適切にミニマムフローを制御することにより、実際に必要なミニマムフローの流量を、一定の設定値を用いて制御するよりも、少なく済ませることができる。

【0040】

＜ポンプ性能曲線を用いた制御方法＞
実施形態の制御システム３０は、液化ガスタンク１０の内部状態の変動を考慮して、ミニマムフローを制御する。具体的には、液化ガスタンク１０に貯蔵されている液化ガス１１の密度および液面レベルと、液化ガスタンク１０内における液化ガス１１の液面１１ｂ上の気相圧力とから、液化ガス１１の液面１１ｂ下における送出ポンプ１２のポンプ吸込圧力を算出する。

【0041】

送出ポンプ１２の吸込部１２ｂが液面１１ｂ下にある場合は、吸込部１２ｂにおけるポンプ吸込圧力を直接測定することが困難である。そこで、液化ガス１１の液面１１ｂ上の気相圧力に、液化ガス１１の重量に起因する圧力を加えることで、ポンプ吸込圧力を求めることができる。液化ガス１１の気相圧力は、例えば、液化ガス１１の液面１１ｂ上に設置されている圧力計１３を用いて測定することができる。

【0042】

液化ガス１１の単位面積（底面積）当たりの重量は、例えば、液面１１ｂから吸込部１２ｂまでの高低差に液化ガス１１の密度および重力加速度を乗じて求めてもよい。液化ガス１１が鉛直方向に密度分布を有するときは、鉛直方向に沿った積分区間において密度分布を積分してもよい。液化ガス１１の密度分布を考慮することにより、より正確な値が得られる。

【0043】

具体的には、液化ガス１１の密度および液面レベルは、例えば、液化ガス１１の液面１１ｂ下に浸漬されている測定部１６を用いた密度計１４およびレベル計１５によって測定することができる。液化ガス１１の密度、温度、レベルを一台で計測することが可能な計器を使用してもよい。液化ガス１１の密度分布を考慮しない場合は、液化ガス１１の液面１１ｂ下に浸漬された密度計（図示せず）を用いてもよい。密度計がない場合は、手動で入力した密度の値を用いてもよい。

【0044】

圧力計１３、密度計１４およびレベル計１５の出力は、それぞれ信号経路３１，３２，３３を介して制御システム３０に送信される。信号経路３１，３２，３３は、ケーブル等の有線でもよく、電波等の無線でもよい。

【0045】

制御システム３０は、分散制御システム（DCS：Distributed Control System）によって構成されてもよい。制御システム３０が例えばプログラムを有する電子回路を含んでもよい。制御システム３０は、必要に応じて、記憶装置を持ってよい。記憶装置は、例えば、半導体メモリー、磁気ハードディスク等を用いて実現することができる。

【0046】

液化ガス受入設備１００に制御システム３０を配備することにより、制御の自動化、情報の統合化が容易になる。実施形態の制御を実施する際、制御システム３０以外の判断主体が、情報を集約して制御を実施することも可能である。

【0047】

制御システム３０は、送出ポンプ１２のポンプ吸込圧力と、送出ポンプ１２のポンプ性能曲線とを用いて、送出ポンプ１２のミニマムフローを制御することができる。ポンプ性能曲線とは、例えば図３に示すように、送出ポンプ１２の流量（FLOWRATE）に対する揚程（HEAD）の関係を表す曲線である。

【0048】

ポンプ性能曲線Ｃをグラフに表すと、一般に図示のように、流量が多いほど揚程が低下する右肩下がりの曲線となる。ポンプ性能曲線Ｃは、おおむね、単調減少関数として表現することができる。ポンプ性能曲線Ｃを制御システム３０に格納するときには、演算可能な関数であってもよく、流量の値とこれに対応する揚程の値を示したデータ構造であってもよい。

【0049】

送出ポンプ１２の維持に必要な最小流量Ｆ_０は、送出ポンプ１２の仕様、運転条件等からあらかじめ設定することができる。払出しライン２０における流量Ｆ_１は、最小流量Ｆ_０以上であることが好ましい。ポンプ性能曲線Ｃが流量に対して単調減少となるため、最小流量に対応する揚程Ｈ_０は、上述の流量Ｆ_１に対応する揚程Ｈ_１以上となることが好ましい。このように、ポンプ性能曲線Ｃが流量と揚程の関係を表していることを利用すれば、払出しライン２０における流量Ｆ_１が実測値でなく、後述する推定流量Ｆ_１であっても、ミニマムフローをより適切に制御することが可能になる。

【0050】

送出ポンプ１２のポンプ吐出圧力は、「ポンプ吸込圧力」に「揚程を換算した圧力」を加え、さらに、送出ポンプ１２から払出しライン２０までの「配管中の圧力損失」および「高低差を換算した圧力」を差し引くことで求めることができる。「配管中の圧力損失」は、送出ポンプ１２の吸込部１２ｂから払出しライン２０の圧力指示調節計２５までの配管中の圧力損失を考慮することが好ましい。また、「高低差を換算した圧力」は、送出ポンプ１２の吸込部１２ｂから払出しライン２０の圧力指示調節計２５までの高低差を考慮することが好ましい。

【0051】

したがって、制御システム３０は、ポンプ性能曲線Ｃにおける、送出ポンプ１２の維持に必要な最小流量Ｆ_０に対応する揚程Ｈ_０に基づき、最小流量Ｆ_０におけるポンプ吐出圧力を推定することが可能である。ポンプ吐出圧力の推定値を、払出しライン２０において測定したポンプ吐出圧力の実測値と比較することで、ミニマムフローを制御することができる。

【0052】

ポンプ吐出圧力の実測値が、最小流量Ｆ_０におけるポンプ吐出圧力の推定値より高い場合、制御システム３０は、ミニマムフローライン２３の流量を増加させるようにミニフロー弁２４を制御する。これにより、ミニマムフローが不足することを抑制することができる。さらに、制御システム３０は、ポンプ吐出圧力の実測値が、ポンプ吐出圧力の推定値より低い場合は、ミニマムフローライン２３の流量を減少させてもよい。これにより、ミニマムフローが過大になることを抑制することができる。

【0053】

払出しライン２０におけるポンプ吐出圧力の実測値は、圧力指示調節計２５を用いて測定することができる。ポンプ吐出圧力の実測値をポンプ吐出圧力の推定値と比較して、ミニマムフローを制御することにより、制御が容易になる。

【0054】

上述の制御方法では、既知の最小流量Ｆ_０から対応する揚程Ｈ_０を求めたが、これとは逆に、既知の揚程から流量を推定することも可能である。制御システム３０は、払出しライン２０において測定したポンプ吐出圧力の実測値と、ポンプ吸込圧力と、ポンプ性能曲線Ｃとを用いて、払出しライン２０における推定流量を求めることができる。

【0055】

具体的には、送出ポンプ１２のポンプ吐出圧力から、「ポンプ吸込圧力」を差し引き、さらに、送出ポンプ１２から払出しライン２０までの「配管中の圧力損失」および「高低差を換算した圧力」を加えることで、上述の揚程Ｈ_１を換算した圧力が得られる。ポンプ性能曲線Ｃ上で、上述の揚程Ｈ_１に対応する流量Ｆ_１として、推定流量が求められる。

【0056】

推定流量Ｆ_１が最小流量Ｆ_０より少ない場合、制御システム３０は、ミニマムフローライン２３の流量を増加させるようにミニフロー弁２４を制御する。これにより、ミニマムフローが不足することを抑制することができる。さらに、制御システム３０は、推定流量Ｆ_１が最小流量Ｆ_０より多い場合は、ミニマムフローライン２３の流量を減少させてもよい。これにより、ミニマムフローが過大になることを抑制することができる。最小流量Ｆ_０を推定流量Ｆ_１と比較して、ミニマムフローを制御することにより、制御が容易になる。

【0057】

以上説明したように、ポンプ性能曲線Ｃを利用してミニマムフローを制御する方法によれば、払出しライン２０に流量計を設置しなくても、あるいは流量計が送出ポンプ１２ごとに付属されなくても、送出ポンプ１２のミニマムフローを制御することが可能になる。このため、ミニマムフローライン２３の設備を簡素化して、コストを低減することができる。また、ミニマムフローライン２３の流量が過大になることを抑制することにより、ミニマムフローライン２３から液化ガスタンク１０に循環した液化ガス１１の蒸発量の増加等による運転コストを低減することができる。

【0058】

上述のポンプ性能曲線Ｃを用いた制御方法は、ミニマムフローライン２３における過大な流量を抑制することから、実際の流量が最小流量Ｆ_０以上である可能性が高い場合に適用することが好ましい。しかし、送出ポンプ１２の起動直後など、流量が少ないことが想定される場合でも、上述の制御を利用して、送出ポンプ１２のポンプ吐出圧力を計測し、最小流量Ｆ_０におけるポンプ吐出圧力の推定値より高いかどうかによって、ミニマムフローを制御することも可能である。

【0059】

上述の説明では、払出しライン２０と同様に、ミニマムフローライン２３も２以上の送出ポンプ１２に共用されている例示を示したが、上述のポンプ性能曲線Ｃを用いた制御方法は、この例示に限定されるものではない。上述の制御方法は、送出ポンプ１２ごとに、払出しライン２０またはミニマムフローライン２３が一対一で設置される場合にも適用可能である。

【0060】

＜送出ポンプを起動した直後の制御方法＞
実際の流量が最小流量Ｆ_０より少ないことがあらかじめ想定される場合は、特定の条件において、上述のポンプ性能曲線Ｃを用いた制御方法を用いることなく、あらかじめミニマムフローライン２３に最小流量Ｆ_０以上の液化ガス１１を流すように制御してもよい。

【0061】

例えば、送出ポンプ１２の起動直後は、流量が少ないことが想定されるため、送出ポンプ１２の起動から所定の時間において、ミニフロー弁２４を通じてミニマムフローライン２３に液化ガス１１を流すようにしてもよい。この場合、所定の時間内には、ミニマムフローライン２３の流量が過大になる可能性もあるが、時間が限られているため、無駄になる量は比較的少ない。また、起動から開始する時間だけを制御因子とするため、制御が容易になる。

【0062】

さらに、送出ポンプ１２の起動直後に一定の流量を確保する制御方法を用いる場合において、同一の液化ガスタンク１０に設置された２以上の送出ポンプ１２を同時に運転する場合は、運転中の送出ポンプ１２の台数を考慮してもよい。

【0063】

例えば、２以上の送出ポンプ１２のいずれかを起動する際、制御システム３０は、同一の液化ガスタンク１０において他の送出ポンプ１２が運転されていないことを確認したときは、最初の送出ポンプ１２の起動から所定の時間において、ミニフロー弁２４を通じてミニマムフローライン２３に液化ガスを流してもよい。

【0064】

これにより、最初の送出ポンプ１２の起動から所定の時間は流量が少ないことを想定してミニマムフローを確保するため、制御が容易になる。起動から所定の時間を経過した後は、状況に応じて、ミニマムフローライン２３における流量を増減して制御することにより、必要以上の流量が流れることを抑制でき、運転コストを低減することができる。

【0065】

制御システム３０は、送出ポンプ１２の運転状態やモータ等の起動状態などから、運転中の送出ポンプ１２の番号や台数を確認することができる。これにより、制御システム３０は、他の送出ポンプ１２が運転されているか否かを判別する。

【0066】

＜ミニフロー弁の容量係数を用いた制御方法＞
ミニマムフローライン２３に設置されたミニフロー弁２４は、容量係数を有する。容量係数の定義はミニフロー弁２４のベンダーによって異なるが、例えばＣｖ値でもＫｖ値でもよい。容量係数は、流量Ｑと流体の比重Ｇと差圧ΔＰとの間に特定の関係があることを示す定数である。

【0067】

制御システム３０は、圧力指示調節計２５の圧力値と、ミニフロー弁２４の容量係数とから、ミニフロー弁２４における流量を計算することができる。これにより、制御システム３０は、ミニマムフローが維持されているか否かを判別することができる。制御システム３０は、信号経路３４，３５を介して圧力指示調節計２５およびミニフロー弁２４との間で、直接または間接的に信号を送信または受信する。信号経路３４，３５は、ケーブル等の有線でもよく、電波等の無線でもよい。

【0068】

さらに制御システム３０は、容量係数を用いて算出されたミニフロー弁２４における流量の計算値がミニマムフローの維持に不足するとき、ミニフロー弁２４における流量を増加させるように制御することができる。これにより、ミニマムフローをより確実に維持することができる。

【0069】

実施形態の制御方法では、基本的には、上述のポンプ性能曲線Ｃを用いた制御方法が用いられる。送出ポンプ１２を起動した直後では、上述した（１）ポンプ性能曲線Ｃを用いた制御方法、（２）起動直後の所定の時間に一定の流量を確保する制御方法、（３）ミニフロー弁２４の容量係数を用いた制御方法のいずれか１または２以上を用いることで、ミニマムフローの維持をより確実にすることができる。

【0070】

また、ミニマムフローライン２３が２以上の送出ポンプ１２に共用されていて、２以上の送出ポンプ１２が運転中の場合は、ミニフロー弁２４における流量も、２以上の送出ポンプ１２の流量の合計値となる。このため、ミニフロー弁２４の容量係数を用いた制御方法では、１の送出ポンプ１２のみが運転中であるときには、容量係数を用いて算出された流量を、運転中の送出ポンプ１２による流量とみなすことができる。２以上の送出ポンプ１２が運転中であるときには、容量係数を用いて算出された流量は、２以上の送出ポンプ１２による流量の合計値となる。このため、制御システム３０は、運転中の送出ポンプ１２の台数に応じて、１台当たりの流量を算出して制御に用いてもよい。

【0071】

送出ポンプ１２を起動した後、下流に送られる払出し流量が、送出ポンプ１２の最小流量Ｆ_０よりも多くなった場合は、ポンプ吐出圧力が低下する。このため、上述したポンプ性能曲線Ｃを用いた制御方法の結果として、ミニフロー弁２４は自動的に閉状態となる。

【0072】

＜送出ポンプを追起動するときの制御方法＞
同一の液化ガスタンク１０に設けられた２以上の送出ポンプ１２のいずれかを起動する際、制御システム３０は、追起動しようとする送出ポンプ１２とは異なる送出ポンプ１２が運転されていることを確認したときは、最初の送出ポンプ１２の起動と異なる制御を用いてもよい。

【0073】

２台目以降の送出ポンプ１２を追起動する際、運転中の送出ポンプ１２の流量の合計値が多い場合は、その一部の流量を追起動される送出ポンプ１２に分担させることで、ミニマムフローを容易に確保できる場合がある。このため、制御システムは、払出しライン２０の下流における流量の合計値を算出し、この合計値が、新たに追起動する送出ポンプ１２および運転中の送出ポンプ１２のミニマムフローの維持に十分か否かを判別することが好ましい。

【0074】

図１には、払出しライン２０の下流において、液化ガス１１から気化器４５で気化した状態のガスをガス供給部４６に供給する払出し配管４１、保冷循環５４のために液化ガス１１を供給する払出し配管５１を示す。また、図２には、内航船出荷６４のために液化ガス１１を供給する払出し配管６１、ローリー出荷７４のために液化ガス１１を供給する払出し配管７１を示す。プライマリーポンプとなる送出ポンプ１２による圧力が液化ガス１１の移送に不足する場合は、払出し配管４１にセカンダリーポンプ４２を設けてもよい。ガス供給部４６は、例えばＬＮＧの場合、発電所、都市ガス製造所等にＬＮＧを供給する。

【0075】

それぞれの払出し配管４１，５１，６１，７１には、流量計４３，５２，６２，７２とバルブ４４，５３，６３，７３が設置されている。これらの流量計４３，５２，６２，７２は、信号経路３６を介して制御システム３０に送信される。信号経路３６は、ケーブル等の有線でもよく、電波等の無線でもよい。図１および図２に示す払出し配管４１，５１，６１，７１の供給先は模式的な例示であり、数や組み合わせ等は適宜変更可能である。鉄道輸送等、例示した以外の供給先にも適用可能である。

【0076】

下流における払出し流量の合計値が、新たに追起動する送出ポンプ１２および運転中の送出ポンプ１２のミニマムフローの維持に十分である場合、制御システム３０は、ミニフロー弁２４が閉状態のままでも、追起動に支障がないと判断することができる。また、上述した送出ポンプ１２を起動した直後の制御方法に従い、送出ポンプ１２の追起動から所定の時間において、ミニフロー弁２４を通じてミニマムフローライン２３に液化ガス１１を流すように制御してもよい。

【0077】

下流における払出し流量の合計値を用いた制御方法によれば、２台目以降となる送出ポンプ１２の起動に際して、運転中の送出ポンプ１２の流量が、運転中の送出ポンプ１２のミニマムフローと２台目以降に起動する送出ポンプ１２のミニマムフローの合計値より多いことを下流の流量計４３，５２，６２，７２で確認することにより、２台目以降に起動する送出ポンプ１２のミニマムフローをより確実に維持することができる。

【0078】

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。改変としては、各実施形態における構成要素の追加、置換、省略、その他の変更が挙げられる。また、２以上の実施形態に用いられた構成要素を適宜組み合わせることも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0079】

本発明の液化ガス受入設備および制御方法は、特に限定されないが、ＬＮＧ受入基地、ＬＰＧ受入基地、貯蔵所等に利用することができる。

【符号の説明】

【0080】

Ｃ…ポンプ性能曲線、Ｆ_０…最小流量、Ｆ_１…払出しラインにおける流量（推定流量）、Ｈ_０…最小流量に対応する揚程、Ｈ_１…流量Ｆ_１に対応する揚程、１０…液化ガスタンク、１０ａ…頂部、１０ｂ…底部、１１…液化ガス、１１ａ…気相部、１１ｂ…液面、１２…送出ポンプ、１２ａ…吐出部、１２ｂ…吸込部、１３…圧力計、１４…密度計、１５…レベル計、１６…測定部、２０…払出しライン、２１…支線部、２２…幹線部、２３…ミニマムフローライン、２４…ミニフロー弁、２５…圧力指示調節計、３０…制御システム、３１，３２，３３，３４，３５，３６…信号経路、４１，５１，６１，７１…払出し配管、４２…セカンダリーポンプ、４３，５２，６２，７２…流量計、４４，５３，６３，７３…バルブ、４５…気化器、４６…ガス供給部、５４…保冷循環、６４…内航船出荷、７４…ローリー出荷、１００…液化ガス受入設備。

【要約】

液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクと、前記液化ガスタンクから液化ガスを液体の状態で払い出す払出しラインと、前記液化ガスタンクから液化ガスを前記払出しラインに送出する送出ポンプと、前記払出しラインから分岐して、液化ガスを前記液化ガスタンクに戻すことが可能なミニマムフローラインと、を備える液化ガス受入設備において、前記液化ガスタンクに貯蔵されている液化ガスの密度および液面レベルと、前記液化ガスタンク内における前記液化ガスの液面上の気相圧力とから、前記液化ガスの液面下における前記送出ポンプのポンプ吸込圧力を算出すると共に、前記ポンプ吸込圧力と、前記送出ポンプのポンプ性能曲線とを用いて、前記送出ポンプのミニマムフローを制御する。

【図1】

【図2】

【図3】