JP6034606B2 - 都市ガス製造ネットワーク運転訓練システム - Google Patents
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(1)複数のガス製造工場が基幹ガス導管で接続され、前記複数のガス製造工場で製造されたガスを前記基幹ガス導管に集め、都市ガスとして出力する都市ガス製造ネットワークに適用され、複数台の運転訓練シミュレータを備えており、各ガス製造工場のオペレータが、前記都市ガスが目標値で出力されるように、前記運転訓練シミュレータを操作して前記各ガス製造工場が製造する前記ガスの製造量を調整することにより、連携運転訓練を行う都市ガス製造ネットワーク運転訓練システムにおいて、前記運転訓練シミュレータは、ガス製造工場に各々設置され、設置先のガス製造工場で使用されるガス製造設備の運転訓練を行うものであって、前記ガス製造設備の操作・制御を模擬すると共に、情報を表示するシミュレーション制御・表示装置と、前記シミュレーション制御・表示装置の操作に応じて運転シミュレーションを行う運転シミュレーション装置を有すること、前記複数台の運転訓練シミュレータを通信可能に接続する通信手段を有すること、前記通信手段に接続され、前記複数台の運転訓練シミュレータの運転シミュレーションの結果を受信して、前記基幹ガス導管のガス流量又はガス圧の少なくとも一方を模擬した共通送ガス導管状態を計算する共通送ガス導管シミュレータを有すること、前記複数台の運転訓練シミュレータの全て又は一部が、前記連携運転訓練中に、前記共通送ガス導管状態を前記共通送ガス導管シミュレータから受信して、前記シミュレーション制御・表示装置に表示することを特徴とする。
図3は、都市ガス製造ネットワークNの一例を示す図である。
都市ガス製造ネットワークNは、複数のガス製造工場(本実施形態では第1及び第2天然ガス製造工場A,B)と熱調工場Cが基幹ガス導管Eで接続され、第1及び第2天然ガス製造工場A,Bで製造された天然ガスを基幹ガス導管Eに集め、熱調工場Cで熱量調整した後、都市ガスとして出力するものである。第1及び第2天然ガス製造工場A,Bと熱調工場Cは、複数の県にわたって広域に所在する都市ガス需要者に対して都市ガスを安定供給するために、分散して建設されている。都市ガス需要者には、電力会社等の大口供給先や、ガス供給所を介して都市ガスを供給される一般家庭や工場、商業施設などが含まれる。
導管D2は、第2天然ガス製造工場Bと熱調工場Cを接続し、第2天然ガス製造工場Bが製造した第2天然ガスを熱調工場Cへ輸送する。
導管D3は、熱調工場Cに接続され、熱調工場Cが熱量調整した都市ガスをガス供給所や大口供給先などへ輸送する。
以下の説明では、第1及び第2天然ガス製造工場A,Bの構外との境界となる出口(図中M1点及びM2点)から熱調工場Cの構外との境界となる出口(図中M3点)までの領域(図中点線で囲んだ領域)の導管D1,D2,D3を、第1及び第2天然ガス製造工場A,Bで製造された天然ガスが流れる基幹ガス導管Eという。
第1及び第2天然ガス製造工場A,Bでは、例えば図4に示すガス製造設備を用いて天然ガスを製造する。図4は、天然ガス製造工場の天然ガス製造設備を用いて天然ガスを製造するプロセスの概略フローを示す図である。
天然ガス製造工場内には、LNGタンク2、戻りガスブロワ3、BOG圧縮機4、プライマリーポンプ5、セカンダリーポンプ6、LNG気化器7、流量センサ8等の天然ガス製造設備が設置されている。これらの天然ガス製造設備は、都市ガス需要者の需要に応じて確実に必要なガス量を製造するとともに、万一のトラブルによる事故や災害を未然に防止するために、天然ガス製造工場に設置された中央監視装置9により集中監視、制御されている。本実施形態では、各種天然ガス製造設備と中央監視装置9を、ガス製造設備の一例とする。
熱調工場Cでは、例えば、図5に示す熱量調整設備を用いて熱量調整を行う。図5は、熱調工場の熱量調整設備を用いて熱量調整を行うプロセスの概略フローを示す図である。
熱調工場C内には、加温器21,22やミキサー23,24、流量センサ25、圧力センサ26、LPGタンク28,29等の設備が設置されている。これらの設備は、規定熱量に調整するための天然ガスの流量に応じてLPGを添加したり、万一のトラブルによる事故や災害を未然に防止するために、熱調工場Cに設置された中央監視装置27により集中監視、制御されている。本実施形態では、上記各設備21〜26,28,29と中央監視装置27を、熱量調整設備の一例とする。
図1は、本発明の実施形態に係る都市ガス製造ネットワーク運転訓練システム(以下「運転訓練システム」という。)Sの概略構成を示す図である。
運転訓練システムSは、図3に示す都市ガス製造ネットワークNに適用される。運転訓練システムSは、第1運転訓練シミュレータ10Aと、第2運転訓練シミュレータ10Bと、熱調用運転訓練シミュレータ10Cと、共通送ガス導管シミュレータ30が、インターネットや専用回線等の通信手段16を介して通信可能に接続され、第1及び第2天然ガス製造工場A,Bと熱調工場Cのオペレータが、勤務先の工場に居ながら連携運転訓練を行えるように構成されている。
シミュレーション制御・表示装置12Aは、設置先の第1天然ガス製造工場Aで使用されるガス製造設備(実機)の操作、監視、制御を模擬するものである。また、シミュレーション制御・表示装置12Aは、オペレータの操作に連動して写真の表示や音響の発生を行ったり、シミュレーション結果を表示するなど、情報を出力表示するものである。
運転シミュレーション装置13Aは、シミュレーション制御・表示装置12Aの運転制御を全て反映させて、第1天然ガス製造工場A内のガス製造設備(実機)と同一の制御や実プラントと同じ挙動を第1運転訓練シミュレータ10A上で再現し、プロセスやプラントの動きを模擬して運転シミュレーションを行うものである。
シミュレーション制御・表示装置12Bは、設置先の第2天然ガス製造工場B内のガス製造設備(実機)の操作、監視、制御を模擬するものである。また、シミュレーション制御・表示装置12Bは、オペレータの操作に連動して写真の表示や音響の発生を行ったり、シミュレーション結果を表示するなど、情報を出力表示するものである。
運転シミュレーション装置13Bは、シミュレーション制御・表示装置12Bの運転制御を全て反映させて、第2天然ガス製造工場B内のガス製造設備(実機)と同一の制御や実プラントと同じ挙動を第2運転訓練シミュレータ10B上で再現し、プロセスやプラントの動きを模擬して運転シミュレーションを行うものである。
熱調用シミュレーション制御・表示装置12Cは、設置先の熱調工場C内のガス製造設備(実機)の操作、監視、制御を模擬するものである。また、熱調用シミュレーション制御・表示装置12Cは、熱調用シミュレーション制御・表示装置12Cの操作に連動して写真の表示や音響の発生を行ったり、熱調用運転シミュレーション装置13Cが行った運転シミュレーションの結果を表示するなど、情報を出力表示するものである。
熱調用運転シミュレーション装置13Cは、熱調用シミュレーション制御・表示装置12Cの運転制御を全て反映させて、熱調工場C内のガス製造設備(実機)と同一の制御や実プラントと同じ挙動を熱調用運転訓練シミュレータ10C上で再現し、プロセスやプラントの動きを模擬して運転シミュレーションを行うものである。
続いて、上記構成を有する運転訓練システムSの動作について説明する。図2は、運転訓練システムSの動作を説明する図である。
連携運転訓練を行う場合には、第1及び第2天然ガス製造工場A,Bと熱調工場Cのオペレータは、各工場A,B,Cに設置されるシミュレータ10A,10B,10Cをそれぞれ通信手段16に接続し、待機する。また、共通送ガス導管シミュレータ30の管理者は、共通送ガス導管シミュレータ30を通信手段16に接続すると共に、連携運転訓練条件を設定(又は変更)する。設定された連携運転訓練条件は、共通送ガス導管シミュレータ30から通信手段16を介して各シミュレータ10A,10B,10Cへ送信される。第1及び第2運転訓練シミュレータ10A,10Bと熱調用運転訓練シミュレータ10Cは、連携運転訓練条件を受信することで、トラブル発生場所や時刻、規模などの連携運転訓練に必要な前提条件が整えられる。
尚、第2運転訓練シミュレータ10Bも同様にして運転訓練を行い、第2運転シミュレーション結果を第1運転訓練シミュレータ10Aと熱調用運転訓練シミュレータ10Cと共通送ガス導管シミュレータ30へ送信する。
各工場A,B,Cのオペレータは、シミュレーション制御・表示装置12A,12Bや熱調用シミュレーション制御表示装置12Cに表示される共通送ガス導管状態により、基幹ガス導管E内のガス流量とガス圧に関する情報を共有する。そして、各工場A,B,Cのオペレータは、都市ガス製造ネットワークNから可能な限り目標値に近い流量で都市ガスをとぎれなく供給するという共通の目的に向かって、シミュレーション制御・表示装置12A,12Bや熱調用シミュレーション制御・表示装置12Cを操作する。
以上説明したように、本実施形態の運転訓練システムSは、複数のガス製造工場(第1天然ガス製造工場A、第2天然ガス製造工場B)が基幹ガス導管Eで接続され、第1及び第2天然ガス製造工場A,Bで製造された天然ガスを基幹ガス導管Eに集め、都市ガスとして出力する都市ガス製造ネットワークNに適用され、複数台の運転訓練シミュレータ10A,10Bを備えており、各ガス製造工場のオペレータが、都市ガスが目標値で出力されるように、運転訓練シミュレータ10A,10Bを操作して各天然ガス製造工場A,Bが製造する天然ガスの製造量を調整することにより、連携運転訓練を行う運転訓練システムSにおいて、各運転訓練シミュレータ10A,10Bは、第1及び第2天然ガス製造工場A,Bに各々設置され、設置先のガス製造工場A,Bで使用される天然ガス製造設備の運転訓練を行う。第1及び第2運転訓練シミュレータ10A,10Bは、天然ガス製造設備の操作・制御を模擬すると共に、情報を表示するシミュレーション制御・表示装置12A,12Bと、シミュレーション制御・表示装置12A,12Bの操作に応じて運転シミュレーションを行う運転シミュレーション装置13A,13Bを有し、オペレータがシミュレーション制御・表示装置12A,12Bを操作すると、その操作に応じて天然ガス製造設備の運転シミュレーションを行って、シミュレーション結果を運転シミュレーション制御・表示装置12A,12Bに表示する。すなわち、第1及び第2ガス製造工場A,Bのオペレータは、実際の天然ガス製造設備が稼働中であっても、第1及び第2天然ガス製造工場A,B内に設置された第1及び第2運転訓練シミュレータ10A,10Bを用いて天然ガス製造設備の運転訓練を行うことが可能である。
図6は、第1実施例に対するM1点流量の一例を示す図である。図7は、第1実施例に対するM2点流量一例を示す図である。図8は、第1実施例に対するM3点流量に対応する共通送ガス導管状態の一例を示す図である。図9は、第1実施例に対するM3点ガス圧に対応する共通送ガス導管状態の一例を示す図である。尚、図6〜図9の横軸に示す時間は、トラブル発生時(運転訓練開始時)を基準時(時間「0分」)として、基準時からの経過時間を示している。また、図6〜図9の縦軸に示す流量及びガス圧は、概念的に大小を認識させるための仮の数値であるため、単位を省略している。
上記仮定より、流量F1、F2が「100」の場合、第1及び第2天然ガスの流量変化は熱調工場Cの出口M3に10分後に到達する。そのため、共通送ガス導管シミュレータ30は、図8に示すように、熱調工場Cの出口M3の流量(都市ガス製造ネットワークNで製造された都市ガスの流量(製造量))F3が、トラブル発生から10分経過後に、「200」から「150」に減少することを計算する。そして、共通送ガス導管シミュレータ30は、流量F3がトラブル発生から20分経過後(流量減少から10分経過後)に「150」から「250」に増加し、トラブル発生から30分経過後に、トラブル発生直前の流量「200」に戻って安定することを計算する。一方、共通送ガス導管シミュレータ30は、図9に示すように、熱調工場Cの出口M3のガス圧(都市ガス製造ネットワークNから出力される都市ガスのガス圧)P3が、トラブル発生から10分経過後に、「100」から「25」に急降下することを計算する。そして、共通送ガス導管シミュレータ30は、熱調工場Cの出口M3のガス圧P3が、トラブル発生から20分経過後(流量激減から10分経過後)に、「25」から「125」に急上昇し、トラブル発生から35分経過後に、トラブル発生直前のガス圧「100」に戻って安定することを計算する。
図10は、第2実施例に対するM1点流量の一例を示す図である。図11は、第2実施例に対するM2点流量の一例を示す図である。図12は、第2実施例に対するM3点流量に対応する共通送ガス導管状態の一例を示す図である。図13は、第2実施例に対するM3点ガス圧に対応する共通送ガス導管状態の一例を示す図である。尚、図10〜図13の横軸に示す時間は、トラブル発生時(運転訓練開始時)を基準時(時間「0分」)として、基準時からの経過時間を示している。また、図10〜図13の縦軸に示す流量及びガス圧は、概念的に大小を認識させるための仮の数値であるため、単位を省略している。
本実施例は、上記第1実施例と同じ条件の下、第2天然ガス製造工場Bのオペレータが、上記失敗を受けてシミュレーション制御・表示装置12Bの操作を工夫し、第2天然ガスの流量F2を短時間で増加させた事例である。
図14は、第3実施例に対するM1点流量の一例を示す図である。図15は、第3実施例に対するM2点流量の一例を示す図である。図16は、第3実施例に対するM3点流量に対応する共通送ガス導管状態の一例を示す図である。図17は、第3実施例に対するM3点ガス圧に対応する共通送ガス導管状態の一例を示す図である。尚、図14〜図17の横軸に示す時間は、トラブル発生時(運転訓練開始時)を基準時(時間「0分」)として、基準時からの経過時間を示している。また、図14〜図17の縦軸に示す流量及びガス圧は、概念的に大小を認識させるための仮の数値であるため、単位を省略している。
(1)上記実施形態では、第1及び第2天然ガス製造工場A,Bと熱調工場Cと基幹ガス導管E(導管D1,D2,D3)により都市ガス製造ネットワークNを構築した。これに対して、図18に示すように、液化天然ガスを気化させて天然ガスを製造し、天然ガスに液化石油ガスを添加して熱量調整を行うことにより都市ガスを製造する複数の都市ガス製造工場(ここでは第1及び第2都市ガス製造工場TA,TB)を、基幹ガス導管Eで接続することにより、都市ガス製造ネットワークN1を構築しても良い。この場合にも、第1及び第2都市ガス製造工場TA,TBに第1及び第2運転訓練シミュレータ10A,10Bをそれぞれ設置し、第1及び第2運転訓練シミュレータ10A,10Bを共通送ガス導管シミュレータ30と共に通信手段16に接続することにより、運転訓練システムS1を構成することが可能である。この運転訓練システムS1によれば、共通送ガス導管シミュレータ30が、第1及び第2運転訓練シミュレータ10A,10Bから受信した運転訓練シミュレーション結果(第1及び第2都市ガス製造工場TA,TBが製造した都市ガスの流量(導管D11上のM11点流量、導管D21上の出口M21点流量))に基づいて共通送ガス導管状態(導管D31上のM31点流量とガス圧(都市ガス製造ネットワークN1で製造された都市ガスの流量(製造量)とガス圧)の少なくとも一方)を計算し、各都市ガス製造工場TA,TBのオペレータが、共通送ガス導管シミュレータ30から運転訓練シミュレータ10A,10Bへ共通送ガス導管状態を受信してシミュレーション制御・表示装置12A,12Bに表示させて確認し、都市ガス製造ネットワークN1から可能な限り目標値に近い値で都市ガスをとぎれなく出力するように連携運転訓練を行う。
このような都市ガス製造ネットワーク運転訓練システムSによれば、オペレータは、他の都市ガス製造工場にいるオペレータの操作を反映した都市ガス製造量をリアルタイムに把握し、他のオペレータと連携して、都市ガスが不足しないように、都市ガスの製造に使用されるガス製造設備の運転訓練を行うことができる。
(3)第1及び第2運転訓練シミュレータ10A,10Bと熱調用運転訓練シミュレータ10Cは、上記実施形態及び実施例1〜3に示すように連携運転訓練に用いられる他、各工場A,B,Cのオペレータが個別に運転訓練するのに用いても良い。この場合、各工場A,B,Cのオペレータは、個別の運転訓練を行うときには、各シミュレータ10A〜10Cを通信手段16に接続せずに、各シミュレータ10A〜10Cに記憶されているパラメータを用いて訓練を行い、連携運転訓練を行うときには、各シミュレータ10A〜10Cを通信手段16に接続し、共通送ガス導管シミュレータ30から連携運転訓練条件を受信して訓練を行うと良い。
10B 第2運転訓練シミュレータ
10C 熱調用運転訓練シミュレータ
12A,12B シミュレーション制御・表示装置
12C 熱調用シミュレーション制御・表示装置
13A,13B 運転シミュレーション装置
13C 熱調用運転シミュレーション装置
16 通信手段
30 共通送ガス導管シミュレータ
31 共通送ガス導管状態計算手段
32 データベース
A 第1天然ガス製造工場(ガス製造工場の一例)
B 第2天然ガス製造工場(ガス製造工場の一例)
C 熱調工場
E 基幹ガス導管
N,N1 都市ガス製造ネットワーク
S 都市ガス製造ネットワーク運転訓練システム
TA,TB 都市ガス製造工場
Claims (4)
- 複数のガス製造工場が基幹ガス導管で接続され、前記複数のガス製造工場で製造されたガスを前記基幹ガス導管に集め、都市ガスとして出力する都市ガス製造ネットワークに適用され、複数台の運転訓練シミュレータを備えており、各ガス製造工場のオペレータが、前記都市ガスが目標値で出力されるように、前記運転訓練シミュレータを操作して前記各ガス製造工場が製造する前記ガスの製造量を調整することにより、連携運転訓練を行う都市ガス製造ネットワーク運転訓練システムにおいて、
前記運転訓練シミュレータは、
ガス製造工場に各々設置され、設置先のガス製造工場で使用されるガス製造設備の運転訓練を行うものであって、
前記ガス製造設備の操作・制御を模擬すると共に、情報を表示するシミュレーション制御・表示装置と、
前記シミュレーション制御・表示装置の操作に応じて運転シミュレーションを行う運転シミュレーション装置を有すること、
前記複数台の運転訓練シミュレータを通信可能に接続する通信手段を有すること、
前記通信手段に接続され、前記複数台の運転訓練シミュレータの運転シミュレーションの結果を受信して、前記基幹ガス導管のガス流量又はガス圧の少なくとも一方を模擬した共通送ガス導管状態を計算する共通送ガス導管シミュレータを有すること、
前記複数台の運転訓練シミュレータの全て又は一部が、前記連携運転訓練中に、前記共通送ガス導管状態を前記共通送ガス導管シミュレータから受信して、前記シミュレーション制御・表示装置に表示すること
を特徴とする都市ガス製造ネットワーク運転訓練システム。 - 請求項1に記載する都市ガス製造ネットワーク運転訓練システムにおいて、
前記連携運転訓練の結果を蓄積して記憶するデータベースを有し、
前記複数台の運転訓練シミュレータが、前記通信手段を介して前記データベースにアクセス可能である
ことを特徴とする都市ガス製造ネットワーク運転訓練システム。 - 請求項1又は請求項2に記載する都市ガス製造ネットワーク運転訓練システムにおいて、
前記ガス製造工場は、液化天然ガスを気化させて天然ガスを製造する天然ガス製造工場であること、
前記都市ガス製造ネットワークが、複数の天然ガス製造工場が前記基幹ガス導管へ供給した前記天然ガスに、液化石油ガスを添加して熱量調整を行う熱調工場を含むこと、
前記熱調工場に熱調用運転訓練シミュレータが設置されていること、
前記熱調用運転訓練シミュレータが、
前記熱調工場で使用される熱量調整設備の運転訓練を行うものであって、
前記熱量調整設備の操作・制御を模擬すると共に、情報を表示する熱調用シミュレーション制御・表示装置と、
前記熱調用シミュレーション制御・表示装置の操作に応じて運転シミュレーションを行う熱調用運転シミュレーション装置を有し、
前記通信手段に通信可能に接続されており、
前記連携運転訓練中に、前記共通送ガス導管状態を前記共通送ガス導管シミュレータから受信して、前記熱調用シミュレーション制御・表示装置に表示すること
を特徴とする都市ガス製造ネットワーク運転訓練システム。 - 請求項1又は請求項2に記載する都市ガス製造ネットワーク運転訓練システムにおいて、
前記ガス製造工場が、液化天然ガスを気化させて天然ガスを製造し、前記天然ガスに液化石油ガスを添加して熱量調整を行うことにより都市ガスを製造する都市ガス製造工場である
ことを特徴とする都市ガス製造ネットワーク運転訓練システム。
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