JP2011075205A - ガス処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コンプレッサ1と、コンプレッサ1の下流に第1のプロセス2と、第1のプロセス2の下流にエキスパンダ3と、エキスパンダ3の下流に第2のプロセス4と、コンプレッサ1を駆動する駆動手段とを備えるガス処理装置において、コンプレッサ1の入口に第1の圧力計10と、第2のプロセス4の出口に第2の圧力計11と、第2のプロセス4の出口からコンプレッサ1の入口に接続される再循環流路24と、再循環流路24に第1の圧力調節弁12と、第2の圧力計11の下流に第2の圧力調節弁13と、駆動手段の回転速度を測定する回転速度計14と、測定した圧力及び回転速度に基づき、駆動手段の回転速度、第1及び第2の圧力調節弁12,13のうち少なくともいずれかひとつを制御する制御手段とを備えた。
【選択図】図1
Description
プロセスガスを圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサの下流に配置され前記プロセスガスを処理する第1のプロセスと、
前記第1のプロセスの下流に配置され前記プロセスガスを膨張させて動力を得るエキスパンダと、
前記エキスパンダの下流に配置され前記プロセスガスを処理する第2のプロセスと、
前記コンプレッサを駆動する駆動手段と
を備えるガス処理装置において、
前記コンプレッサの前記プロセスガスの入口に配置され前記プロセスガスの圧力を測定する第1の圧力計と、
前記第2のプロセスの前記プロセスガスの出口に配置され前記プロセスガスの圧力を測定する第2の圧力計と、
前記第2のプロセスの前記プロセスガスの出口から、前記コンプレッサの前記プロセスガスの入口に接続される前記プロセスガスを再循環させる再循環流路と、
前記再循環流路に配置され再循環させる前記プロセスガスの圧力を調節する第1の圧力調節弁と、
前記第2の圧力計の下流に配置され前記プロセスガスの圧力を調節する第2の圧力調節弁と、
前記駆動手段の回転速度を測定する回転速度計と、
前記第1の圧力計及び前記第2の圧力計により測定した圧力並びに回転速度計により測定した回転速度に基づき、前記駆動手段の回転速度、前記第1の圧力調節弁及び前記第2の圧力調節弁のうち少なくともいずれかひとつを制御する制御手段と
を備える
ことを特徴とする。
前記第2のプロセスの前記プロセスガスの出口と前記第2の圧力調節弁との間に接続されたプロセスガス出口流路と、
前記プロセスガス出口流路に配置され前記プロセスガスの圧力を測定する第3の圧力計と、
前記プロセスガス出口流路の前記第3の圧力計の上流に配置され前記プロセスガスの圧力を調節する第3の圧力調節弁と
を備え、
前記制御手段は、前記第3の圧力計により測定した圧力に基づき、前記第3の圧力調節弁を制御する
ことを特徴とする。
はじめに、本発明の第1の実施例に係るガス処理装置の構成について説明する。
なお、本実施例に係るガス処理装置の上流にはプロセスガスの供給元となる設備が設置されており、下流には処理後のプロセスガスを利用する設備が設置されているが、ここでの説明は省略する。また、プロセスガスとしては、例えば、窒素や水素や二酸化炭素を含む混合ガスを用いることができる。
図1に示すように、本実施例に係るガス処理装置は、上流の設備より供給されたプロセスガスを圧縮するコンプレッサ1を備えている。コンプレッサ1の下流には、コンプレッサ1により圧縮されたプロセスガスに処理を施す第1のプロセス2を備えている。プロセス2の下流には、プロセスガスを膨張させて動力を得るエキスパンダ3を備えている。エキスパンダ3の下流には、エキスパンダ3により膨張させられたプロセスガスに処理を施す第2のプロセス4を備えている。また、本実施例に係るガス処理装置は、コンプレッサ1を駆動する駆動装置5を備えている。
図2は、本発明の第1の実施例に係るガス処理装置の制御ブロック図である。
図2に示すように、本実施例に係るガス処理装置における制御装置6は、第1の圧力計10により測定した圧力に応じた信号を出力する第1の圧力制御部(PC1)33と、第1の圧力制御部33からの信号を入力して所定の入出力特性に基づき第1の圧力調節弁12を制御する信号を出力する第1のファンクションジェネレータ(FX1)30と、回転速度計14により測定した回転速度に応じた信号を出力する速度制御部(SC)34と、第1の圧力制御部33からの信号を入力して所定の入出力特性に基づき信号を出力する第2のファンクションジェネレータ(FX2)31と、第2の圧力計11により測定した圧力に応じた信号を出力する第2の圧力制御部(PC2)35と、第1の圧力制御部33からの信号を入力して所定の入出力特性に基づき信号を出力する第3のファンクションジェネレータ(FX3)32を備えている。
図3に示すように、本実施例に係る制御装置6における第1のファンクションジェネレータ30の入出力特性は、第1の圧力計10からの信号に応じて入力を0%〜100%として設定し、入力が0%のときには出力を100%とし、入力が50%のときには出力を0%とし、入力が0%〜50%の間は直線的に出力を減少させ、入力が50%〜100%の間は出力を0%とする入出力特性を有している。
図4に示すように、本実施例に係る制御装置6における第2のファンクションジェネレータ31の入出力特性は、第1の圧力計10からの信号に応じて入力を0%〜100%として設定し、入力が0%〜50%の間は出力を所定のX%とし、入力が100%のときには出力を100%とし、入力が50%〜100%の間は直線的に出力を増加させる入出力特性を有している。
図5に示すように、本実施例に係る制御装置6における第3のファンクションジェネレータ32は、第1の圧力制御部33からの信号を入力してヒステリシスを持たせて信号を出力するヒステリシス36と、所定の信号を発生させる第1のシグナルジェネレータ(SG1)37−1と、所定の信号を発生させる第2のシグナルジェネレータ(SG2)37−2と、ヒステリシス36からの入力Input3に応じて第1のシグナルジェネレータ37−1からの入力Input1と第2のシグナルジェネレータ37−2の入力Input2のいずれか一方を出力するスイッチ(SW)38と、スイッチ38からの入力の増加及び減少に伴い出力の増加及び減少の割合に制限を施すレートリミッタ(RLT)39とを備えている。
図6に示すように、本実施例に係る第3のファンクションジェネレータ32のヒステリシス36の入出力特性は、第1の圧力制御部33からの信号に応じ、入力が閾値βを上回るまでは出力をOFFとし、入力が閾値βを上回った場合に出力をONとし、その後、入力が閾値αを下回った場合に出力をOFFとする入出力特性を有している。
図7に示すように、本実施例に係る第3のファンクションジェネレータ32のスイッチ38は、ヒステリシス36からの信号に応じ、入力Input3がOFFの場合には第1のシグナルジェネレータ37−1からの入力Input1を出力し、入力Input3がONの場合には第2のシグナルジェネレータ37−2からの入力Input2を出力する入出力特性を有している。
図8に示すように、本実施例に係る第3のファンクションジェネレータ32のレートリミッタ39は、スイッチ38からの信号に応じ、入力が増加した場合には図8中に矢印aで示すように単位時間当たりの増加の割合に制限を施して信号を出力し、入力が減少した場合には図8中に矢印bで示すように単位時間当たりの減少の割合に制限を施して信号を出力する入出力特性を有している。
図9に示すように、第3のファンクションジェネレータ32において、ヒステリシス36は、図9(a)に示す入力に対し、図9(b)に示す信号を出力する。スイッチ38は、図9(b)に示す信号に対し、図9(c)に示す信号を出力する。レートリミッタ39は、図9(c)に示す入力に対し、図9(d)に示す信号を出力する。
本実施例に係るガス処理装置は、第1の実施例に係るガス処理装置とほぼ同様の構成であるが、処理後のプロセスガスを利用する下流の設備において所望する圧力を得られるように、プロセスガスの出口の圧力を調節することができる構成となっている。
図10に示すように、本実施例に係るガス処理装置は、第1の実施例に係るガス処理装置の構成に加え、第2の圧力計11と第2の圧力調節弁13との間に第5の流路40が接続されている。第5の流路40の端部には、第2のプロセスガス出口43が設置されている。第5の流路40上には、プロセスガスの圧力を測定する第3の圧力計(PI3)41が設置されている。第5の流路40上の第3の圧力計41の上流には、プロセスガスの圧力を調節する第3の圧力調節弁(CV3)42が設置されている。
図11は、本発明の第2の実施例に係るガス処理装置の制御ブロック図である。
図11に示すように、本実施例に係るガス処理装置における制御装置6は、第1の実施例に係るガス処理装置における制御装置6の構成に加え、第3の圧力計41により測定した圧力に応じた信号を出力する第3の圧力制御部(PC3)44を備えている。
2 第1のプロセス
3 エキスパンダ
4 第2のプロセス
5 駆動装置
6 制御装置
10 第1の圧力計(PI1)
11 第2の圧力計(PI2)
12 第1の圧力調節弁(CV1)
13 第2の圧力調節弁(CV2)
14 回転速度計(SI)
20 第1の流路
21 第2の流路
22 第3の流路
23 第4の流路
24 再循環流路
25 プロセスガス入口
26 第1のプロセスガス出口
30 第1のファンクションジェネレータ(FX1)
31 第2のファンクションジェネレータ(FX2)
32 第3のファンクションジェネレータ(FX3)
33 第1の圧力制御部(PC1)
34 速度制御部(SC)
35 第2の圧力制御部(PC2)
36 ヒステリシス
37−1 第1のシグナルジェネレータ(SG1)
37−2 第2のシグナルジェネレータ(SG2)
38 スイッチ(SW)
39 レートリミッタ(RLT)
40 第5の流路
41 第3の圧力計(PI3)
42 第3の圧力調節弁(CV3)
43 第2のプロセスガス出口
44 第3の圧力制御部(PC3)
Claims (2)
- プロセスガスを圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサの下流に配置され前記プロセスガスを処理する第1のプロセスと、
前記第1のプロセスの下流に配置され前記プロセスガスを膨張させて動力を得るエキスパンダと、
前記エキスパンダの下流に配置され前記プロセスガスを処理する第2のプロセスと、
前記コンプレッサを駆動する駆動手段と
を備えるガス処理装置において、
前記コンプレッサの前記プロセスガスの入口に配置され前記プロセスガスの圧力を測定する第1の圧力計と、
前記第2のプロセスの前記プロセスガスの出口に配置され前記プロセスガスの圧力を測定する第2の圧力計と、
前記第2のプロセスの前記プロセスガスの出口から、前記コンプレッサの前記プロセスガスの入口に接続される前記プロセスガスを再循環させる再循環流路と、
前記再循環流路に配置され再循環させる前記プロセスガスの圧力を調節する第1の圧力調節弁と、
前記第2の圧力計の下流に配置され前記プロセスガスの圧力を調節する第2の圧力調節弁と、
前記駆動手段の回転速度を測定する回転速度計と、
前記第1の圧力計及び前記第2の圧力計により測定した圧力並びに回転速度計により測定した回転速度に基づき、前記駆動手段の回転速度、前記第1の圧力調節弁及び前記第2の圧力調節弁のうち少なくともいずれかひとつを制御する制御手段と
を備える
ことを特徴とするガス処理装置。 - 前記第2のプロセスの前記プロセスガスの出口と前記第2の圧力調節弁との間に接続されたプロセスガス出口流路と、
前記プロセスガス出口流路に配置され前記プロセスガスの圧力を測定する第3の圧力計と、
前記プロセスガス出口流路の前記第3の圧力計の上流に配置され前記プロセスガスの圧力を調節する第3の圧力調節弁と
を備え、
前記制御手段は、前記第3の圧力計により測定した圧力に基づき、前記第3の圧力調節弁を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のガス処理装置。
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