JP4330468B2 - 多系列整圧器の警報システム - Google Patents

Description

本発明は、流体を輸送する管路系に設けられ、一次側の圧力を二次側の圧力に減圧し、流量変動に対して二次圧の変動を抑制する整圧器を、複数の系列に分けて形成する多系列整圧器の警報システムに関する。

従来から、都市ガスの供給などのために敷設される配管系では、流体の圧力を複数段階に分けている。そのような配管系で、流体の圧力が切り換る部分には、整圧器が設けられる。整圧器は、ガバナとも呼ばれ、高圧側である一次側からの流体を、低圧側である二次側に供給する。整圧器は、流体の流量が変動しても二次側での圧力の変動は小さくなるように、弁の開度を自動的に調整する機構を備える。

整圧器は流体の供給に関して重要な機能を果し、しかも配管経路の途中などの離れた場所に設けられるので、複数を設けることがある。複数の整圧器は、常用の系列と待機の系列とに分けられ、通常は常用系列の整圧器が動作し、常用系列の整圧器に異常が生じると待機系列の整圧器が動作するように切換えられる。この切換えは、たとえば二次圧の設定を、待機系列では通常系列よりも低くしておき、通常系列の整圧器が正常に動作している間は、待機系列は動作しないようにしておき、通常系列には遮断弁を設けておいて行う。二次圧が異常に高くなると通常系列を遮断する。二次圧が低下して待機系列が動作するようになる。本件出願人は、通常系列に複数の整圧器が備えられるときに、二次圧が異常に高くなる原因となる整圧器のみを遮断する先行技術を開示している（たとえば、特許文献１参照。）。

図７は、常用系列に２つの整圧器１，２を備える多系列整圧器の概略的な構成を示す。常用系列の整圧器１，２は通常使用され、待機系列の整圧器３は通常、全閉状態で待機する。整圧器３を全閉状態とするために、二次圧として設定する圧力を、通常の二次圧よりも低くしておく。整圧器３に対しては、二次圧が設定圧よりも高いので、弁は閉じる状態となる。昇圧異常時には、昇圧遮断弁４，５が閉じ、常用系列は遮断される。一次側から流体が供給されなくなるので、二次圧は低下し、待機系列の整圧器３の設定圧よりも下がるようになると、整圧器３の弁が開き、待機系列による整圧動作が開始される。二次側の異常昇圧は、圧力検出器６によって検出され、昇圧遮断弁４，５を遮断させる。

このような昇圧遮断弁４，５等を安全弁として備える常用＋待機整圧器の複数系列システムは、広く用いられている。常用系列に複数の整圧器１，２が備えられるのは、容量的に１基では対応できない場合であり、２基以上の整圧器１，２を同時稼働させる。

特開平１１−２８２５３号公報

図７に示すような各整圧器１，２，３は、内部の弁体が機械的に変位して、弁座との間で開度が変化する。全閉状態では弁体が弁座に密着して、気体の流通を阻止する。全開状態では、弁座に対して、弁体が上限まで離れ、気体の流通を最大限度で許容する。しかしながら、弁体の変位の上限は、機械的な拘束によって行われる。弁体が急速に変位して上限に達すると、機械的な拘束は衝突状態によって行われ、また、開度振動により衝突が連続し、弁体などが機械的な損傷を受けるおそれがある。

複数の整圧器１，２が同時に動作するとき、図８に示すように開度差がなければ、全開になりにくい。しかしながら、開度差があれば、図９に示すように、一方が全開になってしまう。このように常用２基は設定圧を近付け稼働率を偏らせずに稼働させないと、少量の負荷でも容易に全開になってしまう。

各整圧器１，２，３は、二次圧を設定可能な構成を備えるけれども、設定状態が同一でも、実際に設定される圧力が同一とは限らない。また、設定状態が異なるように見えても、常用系列と待機系列とで、実際に設定される圧力が近くなってしまうこともありうる。さらに、稼働開始からの時間経過に伴い、設定される圧力がずれてくるおそれもある。

本発明の目的は、多系列整圧器で、整圧器の設定圧力に異常があるときなどに、整圧器が損傷を受けないようにすることができる多系列整圧器の警報システムを提供することである。

本発明は、複数系列の整圧器を備え、系列毎に動作または待機を切換える多系列整圧器で、整圧器の全開動作を避けるための設定状態に異常があれば警報する多系列整圧器の警報システムであって、
整圧器の弁の開度に基づいて、整圧器の動作状態を監視する監視手段と、
監視手段によって監視される整圧器の動作状態の変動が予め設定される基準を超えると警報を発する警報手段とを含むことを特徴とする多系列整圧器の警報システムである。

また本発明で、前記複数系列は、通常動作する常用系列と、通常は待機し、常用系列が動作を停止すると動作を開始する待機系列とを含むことを特徴とする。

また本発明で、前記警報手段は、前記通常系列の動作時に、前記待機系列の整圧器の弁が開くと警報を発することを特徴とする。

また本発明で、前記複数系列は、複数の整圧器を備える系列を含み、
前記監視手段は、該複数の整圧器の弁開度を監視し、
前記警報手段は、該弁開度の差が前記予め設定される基準を超えると警報を発することを特徴とする。

また本発明で、前記複数系列は、複数の整圧器を備える系列を含み、
前記監視手段は、該系列の複数の整圧器について弁開度の時間的変化をそれぞれ記憶し、
前記警報手段は、監視手段に記憶される整圧器弁開度の差もしくは比率が増大する程度が予め設定される基準を超えると警報を発することを特徴とする。

本発明によれば、多系列整圧器は、複数系列の整圧器を備え、系列毎に動作または待機を切換える。多系列整圧器のように複数の整圧器を含むシステムでは、整圧器の全開動作を避けるための設定が行われる。たとえば、同一の系列に複数の整圧器が備えられていれば、整圧器の動作に偏りが生じないように、複数の整圧器の設定圧を合わせておく。整圧器の全開動作を避けるための設定状態に異常があれば警報する多系列整圧器の警報システムとしては、監視手段と警報手段とが含まれる。監視手段は、整圧器の弁の開度に基づいて、整圧器の動作状態を監視するので、弁の開閉についての実際の動作を監視することができる。警報手段は、監視手段によって監視される整圧器の動作状態の変動が予め設定される基準を超えると警報を発するので、実際に全開動作が行われる前に警報を受け、整圧器の設定圧などを調整して、全開動作を避けて、整圧器が損傷を受けないようにすることができる。

また本発明によれば、複数の系列は、通常動作する常用系列と、通常は待機し、常用系列が動作を停止すると動作を開始する待機系列とを含むので、通常の動作で常用系列の整圧器に異常が生じれば、待機系列に切換えられて流体の供給を続けることがきる。

また本発明によれば、待機系列の設定圧が通常動作時の二次圧以上になると、通常動作時でも弁が開いてしまう。待機系列の整圧器は、通常時には損傷しないように流体を流さずに停止させておく必要があり、常用系列と待機系列との同時稼働時に警報を発して、待機系列の設定圧の異常を知らせることができる。

また本発明によれば、同一系列に備えられる複数の整圧器の弁開度を監視し、弁開度の差が予め設定される基準を超えると警報が発せられる。

また本発明によれば、同一の系列に複数の整圧器が備えられるときに、複数の整圧器は同時稼働していても、開度の差または比率が増大する程度が基準を超えると、事前に警報を発することができる。

図１は、本発明の実施の一形態としての多系列整圧器の警報システム１０の概略的な構成を示す。この多系列整圧器は、図７に示す多系列整圧器に警報システムが追加されている構成を有する。すなわち、通常は常用系列の整圧器１１，１２が使用され、待機系列の整圧器１３は全閉状態で待機する。整圧器１３の設定圧は、常用系列の整圧器１１，１２の二次圧の設定値よりも低くしておく。常用系列の整圧器１１，１２が正常に動作している限り、待機系列の整圧器１３に対しては、二次圧が設定圧よりも高いので、弁は全閉の状態となる。整圧器１１，１２には、昇圧遮断弁１４，１５がそれぞれ設けられ、通常は全開状態を続ける。二次圧が異常に上昇して、圧力検出器１６が異常昇圧を検出すると、昇圧遮断弁１４，１５が閉じ、常用系列は遮断される。常用系列の遮断で、一次側から流体が供給されなくなるので、二次圧は低下し、待機系列の整圧器１３の設定圧よりも下がるようになると、整圧器１３の弁が開き、待機系列による整圧動作が開始される。

このような昇圧遮断弁１４，１５等を安全弁として備える常用＋待機整圧器の複数系列システムで常用系列に複数の整圧器１１，１２が備えられるのは、容量的に１基では対応できない場合であり、２基以上の整圧器１１，１２は同時稼働させる必要がある。同時稼働させる必要がある整圧器１１，１２の二次圧設定値の差が大きくなると、設定値が高い方の整圧器の弁開度は増大し、設定値が小さい方の整圧器の弁開度は減少する。各整圧器１１，１２の弁開度は、開度検出器１７，１８によって、それぞれ検出される。開度検出器１７，１８は、たとえば各整圧器１１，１２で弁体の変位に連動する部分の変位を検出し、警報手段１９にそれぞれ検出する開度を表す信号を与える。警報手段１９は、各整圧器１１，１２の弁開度が予め設定される基準を超えると警報を発する。警報は、たとえば音や表示で行い、多系列整圧器を定期的に点検する際に判るように行う。また、有線や無線の通信で、警報を管理センタなどに通知するようにしてもよい。

図２は、２つの整圧器１１，１２を同時稼働させているときに、警報手段１９が警報を発生するような動作状態の例を示す。常用系列に２つの整圧器１１，１２が設けられるのは、１つの整圧器のみでは、通常の負荷で全開に近くなってしまうような場合である。したがって、時刻ｔ０からｔ１までの通常の負荷では、２つの整圧器１１，１２の同時稼働で、各整圧器１１，１２は開度が５０％程度で動作する。時刻ｔ１で、何らかの原因によって一方の整圧器１１の設定圧が高くなると、整圧器１１では設定圧に比較して二次圧が低い状態となり、弁開度を増大させて二次圧を高めようとする動作を行う。このため、破線で示すように、弁開度は増大する。一方の整圧器１１の弁開度が増大すると、二次圧が高くなり、他方の整圧器１２に対しては、二次圧が設定圧よりも高い状態となる。このため、他方の整圧器１２は、弁開度を減少させて、二次圧を低下させようとする動作となり、実線で示すように弁開度が減少する。警報手段１９は、２点鎖線で示す弁開度の差に対して基準値を予め設定しておき、弁開度の差が基準値を時刻ｔ２で超えると警報を発するようにしておく。なお、弁開度の差は、説明の便宜のために変化を誇張しているけれども、実際は日数や月数を時間の単位として変化が生じる。

多系列整圧器の複数の系列は、複数の整圧器１１，１２を備える系列を含む。開度検出器１７，１８は監視手段として、複数の整圧器１１，１２の弁開度を監視する。警報手段１９は、弁開度の差が予め設定される基準を超えると警報を発する。弁開度の差が予め設定される基準を超えると警報を発するので、全開動作になりやすい状態を知らせることができる。

図３は、本発明の実施の他の形態としての多系列整圧器の警報システム２０の概略的な構成を示す。多系列整圧器の警報システム２０で、図１の多系列整圧器の警報システム１０に対応する部分は同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。多系列整圧器の警報システム２０では、各整圧器１１，１２の弁開度を検出する開度検出器１７，１８から与えられる弁開度を、それぞれ記憶するメモリ２１，２２を警報手段２９に設ける。メモリ２１，２２は、開度検出器１７，１８が検出する弁開度を、それぞれ時系列的に記憶する。警報手段２９は、メモリ２１，２２に記憶される弁開度の差または比率を演算し、弁開度の差もしくは比率が増大する程度が予め設定される基準を超えると警報を発する。なお、メモリ２１，２２は、開度検出器１７，１８側に設けることもできる。また、メモリ２１，２２をデータロガーとし、多系列整圧器の点検時に回収して、管理センタなどに警報装置を設けて、メモリ２１，２２に記憶されている弁開度の差または比率に基づく警報を発するようにしてもよい。

図４は、図２と同様な条件で、２点鎖線で表す２つの整圧器１１，１２の弁開度の差に対し、その変化を１点鎖線で表す。前述のように、整圧器１１，１２の一方が全開状態に近づき、他方が全閉状態に近づく変化は、相互に影響し合う。なお、弁開度の差に変えて、比率で判断することもできる。すなわち、同一の系列に複数の整圧器１１，１２が備えられるときに、複数の整圧器１１，１２は同時稼働していても、開度の差または比率が増大すると、開度が大きくなる整圧器が全開動作しやすくなる。各整圧器１１，１２の弁開度を記憶して、整圧器弁開度の差もしくは比率が増大する程度が予め設定される基準を超えると警報を発するので、全開動作になりやすい状態を事前に検知して、警報を発することができる。また、弁開度や比率が増大する程度が大きくなると、図２に示す基準値を下げるようにして、警報を発するタイミングを早めることもできる。

なお、図１および図３の多系列整圧器の警報システム１０，２０は、常用系列に複数の整圧器１１，１２が備えられる場合に、整圧器１１，１２間の同時動作の設定状態に異常が生じることを検出して警報を発するようにしているけれども、待機系列に複数の整圧器が設けられていれば、待機系列への切換え時に、待機系列の複数の整圧器に対して、同様の警報を行うようにすることもできる。

図５は、本発明の実施のさらに他の形態としての多系列整圧器の警報システム３０の概略的な構成を示す。多系列整圧器の警報システム３０で、図１および図３の多系列整圧器の警報システム１０，２０に対応する部分は同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。多系列整圧器の警報システム３０では、常用系列には１基の整圧器１１と異常遮断弁１４とを備える。待機系列には、１基の整圧器１３を備え、整圧器１３には開度検出器３１を設ける。警報手段３９は、通常動作時に、開度検出器３１で待機系列の整圧器１３の動作を監視し、整圧器１３が作動すると警報を発する。

図６は、整圧器１１，１３の動作を実線および破線でそれぞれ示す。時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までは正常な動作状態であり、常用系列の整圧器１１のみが弁開度を変化させて、整圧動作を行う。待機系列の整圧器１３は全閉状態で休止している。時刻ｔ１１で何らかの原因によって整圧器１３が全閉状態から逸脱して弁開度が増大を開始する。整圧器１３の設定圧が上昇するなどの異常が無ければ、このような全閉状態からの逸脱は生じないはずである。したがって、警報手段３９は、待機系列の整圧器１３の作動を検知すると、警報を発する。

すなわち、警報手段３９は、通常系列の動作時に、待機系列の整圧器１３の弁が開くと警報を発する。一般に待機系列の整圧器１３の設定圧は、通常動作時の二次圧よりも低くしておくけれども、この設定圧が通常動作時の二次圧以上になると、通常動作時でも弁が開く動作を行ってしまう。通常時に待機系列の整圧器１３の弁が開けば警報を発するので、待機系列の整圧器１３に対する設定圧の異常を知らせることができる。待機系列の整圧器１３は通常時には損傷を受けないよう、流体を流さずに停止させておく必要があり、常用系列と待機系列との同時稼働時に警報を発して、待機系列の設定圧の異常を知らせることができる。

なお、常用系列または待機系列では、複数の整圧器を備えるようにすることもできる。すなわち、図１および図３に示す多系列整圧器の警報システム１０，２０でも、通常時に待機系列の整圧器が作動すると、警報を発するようにしておくことができる。このような、通常動作する常用系列と、通常は待機し、常用系列が動作を停止すると動作を開始する待機系列とを含む複数の系列を有していれば、通常の動作で常用系列の整圧器に異常が生じると、待機系列に切換えられて流体の供給を続けることがきる。なお、常用系統を遮断するために、昇圧遮断弁１４，１５を設けるようにしているけれども、常用系統の整圧器１１、１２の設定値を遠隔的に設定するリモートセットが可能なようにしておき、設定値を待機系列の設定値よりも下げるようにして、常用系列から待機系列に切換えることもできる。

以上のように、各多系列整圧器の警報システム１０，２０，３０では、複数系列の整圧器を備えて、系列毎に動作または待機を切換えるシステムで、整圧器の全開動作を避けるための設定が行われ、弁の開閉についての実際の動作を監視して、整圧器の動作状態の変動が予め設定される基準を超えると警報を発する。実際に全開動作が行われる前に警報を受け、整圧器の設定圧などを調整して、全開動作を避けるようにすることができる。整圧器は全開動作を避けるので、全開動作で損傷を受けることがないようにすることができる。

本発明の実施の一形態としての多系列整圧器の警報システム１０の概略的な構成を示す配管系統図である。 図１の２つの整圧器１１，１２を同時稼働させているときに、警報手段１９が警報を発生するような動作状態の例を示すグラフである。 本発明の実施の他の形態としての多系列整圧器の警報システム２０の概略的な構成を示す配管系統図である。 図３の２つの整圧器１１，１２を同時稼働させているときに、警報手段２９が警報を発生するような動作状態の例を示すグラフである。 本発明の実施のさらに他の形態としての多系列整圧器の警報システム３０の概略的な構成を示す配管系統図である。 図４の通常動作時に待機系列の整圧器１３が作動すれば、警報手段３９が警報を発生するような動作状態の例を示すグラフである。 従来からの常用系列に２つの整圧器１，２を備える多系列整圧器の概略的な構成を示す配管系統図である。 ２つの整圧器に開度差がないときの負荷増加に伴う開度の変化を示す図である。 ２つの整圧器に開度差があるときの負荷増加に伴う開度の変化を示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０ 多系列整圧器の警報システム
１１，１２，１３ 整圧器
１４，１５ 昇圧遮断弁
１６ 圧力検出器
１７，１８，３１ 開度検出器
１９，２９，３９ 警報手段
２１，２２ メモリ

Claims (5)

1. 複数系列の整圧器を備え、系列毎に動作または待機を切換える多系列整圧器で、整圧器の全開動作を避けるための設定状態に異常があれば警報する多系列整圧器の警報システムであって、
   整圧器の弁の開度に基づいて、整圧器の動作状態を監視する監視手段と、
   監視手段によって監視される整圧器の動作状態の変動が予め設定される基準を超えると警報を発する警報手段とを含むことを特徴とする多系列整圧器の警報システム。
2. 前記複数系列は、通常動作する常用系列と、通常は待機し、常用系列が動作を停止すると動作を開始する待機系列とを含むことを特徴とする請求項１記載の多系列整圧器の警報システム。
3. 前記警報手段は、前記通常系列の動作時に、前記待機系列の整圧器の弁が開くと警報を発することを特徴とする請求項２記載の多系列整圧器の警報システム。
4. 前記複数系列は、複数の整圧器を備える系列を含み、
   前記監視手段は、該複数の整圧器の弁開度を監視し、
   前記警報手段は、該弁開度の差が前記予め設定される基準を超えると警報を発することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の多系列整圧器の警報システム。
5. 前記複数系列は、複数の整圧器を備える系列を含み、
   前記監視手段は、該系列の複数の整圧器について弁開度の時間的変化をそれぞれ記憶し、
   前記警報手段は、監視手段に記憶される整圧器弁開度の差もしくは比率が増大する程度が予め設定される基準を超えると警報を発することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の整圧器の警報システム。

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