JPH0215119Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、コンプレツサのサクシヨンガス温度
制御装置を改良したボイルオフガス回収装置に関
する。

LNG貯蔵設備においては、外部との温度差に
よる入熱により、LNGタンク内でボイルオフガ
ス（以下BOGと称す）が発生し、タンク内圧が
上昇する。これを防止するために複数台のター
ボ・コンプレツサ（以下コンプレツサと称す）を
作動してBOGを排出、回収し、更にその運転台
数を操作することによりBOG排出量を操作して
タンク内圧を所定値に保持している。この場合コ
ンプレツサを起動した後、吐出LNGガス量が所
定値に達するまでの間は、コンプレツサからの吐
出ガスをリサイクルラインを通じてサクシヨン・
ドラムへ戻して、前記コンプレツサのサージング
を避けるようにしている。

従来のボイルオフガス回収装置を第１図を用い
て説明する。この回収装置は、LNGタンク１か
らのBOGをサクシヨンドラム２で冷却して複数
台のコンプレツサ３〜５に移送し、吐出ガスをサ
クシヨンドラム２にリサイクルさせる。そして前
記コンプレツサの吐出ガス流量が所定値に達し、
かつ吐出圧力が所定値に達すると、吐出ガスを、
後続するBOG回収設備に圧送する。一例として、
コンプレツサ２台３，４が既に全量を回収ライン
６に送出する運転（以後定常運転と称す）を行つ
ている状態において、コンプレツサ５を追起動す
る場合について説明する。

LNGタンク１で発生したBOGは配管７を通
り、サクシヨン・ドラム２に導かれる。一方低温
のLNG液（以後スプレイ液と称す）は、ポンプ
８で前記タンク１から送出され調節弁９、配管１
０を通つて前記サクシヨン・ドラム２にスプレイ
状に供給される。ここでBOGはスプレイ液と、
充填層１１において直接気液接触して冷却され、
前記スプレイ液の蒸発分と混合して、配管１２、
および１３，１４を通つてコンプレツサ３，４に
至る。また前記スプレイ液の未蒸発分は、サクシ
ヨンドラム２の塔底１５に落下し、ドレン・ポン
プ１６によつて前記LNGタンク１に排出される。
配管１２を通るBOGは配管１３，１４を通つて
定常運転中のコンプレツサ３及び４で、回収ライ
ン６内の圧力よりも高く昇圧され逆止弁１７およ
び１８を通り、回収ライン６を経由して後続する
BOG回収設備に移送される。コンプレツサ３，
４からのLNGガス吐出量は、それぞれ流量検出
器１９，２０で検出され、この検出信号で変換器
２１，２２、流量調節計２３，２４を介して調節
弁２５，２６を制御している。この状態で調節弁
２５，２６は閉じている。

ところで各コンプレツサの処理量はサクシヨン
温度（コンプレツサ入口でのガス温度）によつて
決まり、低温のとき処理量が大きく、高温のとき
処理量が小さい。このため、サクシヨン温度を所
定値に保つことにより、各コンプレツサの流量を
保証し、コンプレツサのサージングを防止してい
る。具体的には、温度検出器２７にてサクシヨン
ドラム出口ガス温度を検出し、温度調節計２８に
入力し、温度調節計２８にて温度設定器２９で設
定する設定温度（等価的には設定流量）と比較
し、両者の値が等しくなるように調節弁９の開度
を操作し、スプレイ液量を調節するようになつて
いる。

即ち、この状態では、コンプレツサ３，４は定
常運転され、配管１２，１３，１４は、温度検出
器２７にて検出される温度とほぼ等しくなつてい
る。

この状態において、タンク１の内圧が上昇傾向
にあり、コンプレツサ５を追起動し、タンク１か
らのBOG抜出量を増大させる運転をさせる場合、
停止していたコンプレツサ５を起動することによ
り、配管１２を通つたBOGの一部を配管３０に
導く。配管３０は通常常温近傍で放置されてお
り、従つて配管３０を通るガスも熱移動により昇
温されて、ガス温度が常温近傍になるため、コン
プレツサ５の流量は低流量である。

一方、コンプレツサ５の吐出側には、サージン
グ防止のため流量検出器３１、変換器３２、流量
調節計３３、調節弁３４が設けられている。この
流量調節計３３の設定値はコンプレツサの特性を
考慮して、定格流量の75％近傍に設定している。
従つて、前述のような低流量域では調節弁３４は
全開であり、また、吐出圧力は低いため逆止弁３
５を通り配管６に至る流量は零となつている。即
ちコンプレツサ５から送出されるガスは全量配管
３６及びリサイクル配管３７を経由してサクシヨ
ンドラム２に返送される。なお図中３８，３９は
コンプレツサ３，４におけるリサイクルラインで
ある。

前述のコンプレツサ５の起動から配管６を通る
後続設備への移送に至るまでのリサイクルライン
３６，３７を通してサクシヨンドラム２へ戻す運
転（以下リサイクル運転と称す）の間は、コンプ
レツサ５から吐出されるガス温度が高温である。
このため、サクシヨン・ドラム２の冷却に対して
大きな熱負荷を与え、特にリサイクル開始時に急
激な熱負荷がサクシヨン・ドラム２に入ることと
なる。この結果、スプレイ液量が追従しきれず、
サクシヨン・ドラム出口温度が大巾に変動する恐
れがあつた。これを防止するため、温度検出器４
１、減算器４２、流量検出器４３、変換器４４、
乗算器４５を設け、温度検出器４１の出力と設定
器２９の出力（設定温度）を減算器４２に入力
し、減算器４２にてリサイクル・ガスのエンタル
ピと設定温度におけるガスのエンタルピとの差を
算出し、この信号と流量検出器４３並びに変換器
４４にて検出されるリサイクル・ガス流量信号を
乗算器４５に入力し、リサイクル運転時の熱負荷
変動量を算出し、この信号をフイード・フオワー
ド信号として加算器４６に加え、従来のサクシヨ
ン・ドラム出口ガス温度制御系のフイード・バツ
ク信号（温度調節計２８の出力）と合成して調節
弁９の操作信号とする様な制御系を構成してい
た。

これによるとコンプレツサ５を追起動して、リ
サイクル運転が始まると、リサイクルガスの温度
と流量は上昇する。従つて、温度検出器４１の出
力信号は増大し、減算器４２の出力も増大し、乗
算器４５に入力される。乗算器４５のもう一方の
入力である流量検出器４３、変換器４４の出力も
増大する。この結果、乗算器４５の出力は増大
し、加算器４６の出力も増大し、調節弁９はリサ
イクル・ガスの熱負荷にほぼ相当するスプレイ液
量を提供する開度となる。このように、リサイク
ル・ガスの熱負荷変動に応じて速かにスプレイ液
量が変更されることとなるので、リサイクル運転
開始、およびリサイクル運転中においては、安定
な温度制御ができる。

しかしこのものでは、リサイクル運転が終了
し、定常運転に入つた直後において、サクシヨ
ン・ドラム出口ガス温度が上昇し、大巾に変動す
るようなことがあつた。この様な状態において
は、コンプレツサがサージングを起しひどい場合
はトリツプするような事態を招き、コンプレツサ
の運転台数調節ができない。最悪の場合は、貯蔵
設備の圧力制御が不能となり、BOGをフレア等
へ放出するような事態を招く恐れがあつた。

本考案者は、リサイクル運転終了直後のサクシ
ヨンドラム出口ガス温度の上昇という現象が生じ
る原因につき研究した結果、その主因は次のよう
なことであることが判明した。

すなわち、リサイクル運転終了直前に温度検出
器２７により検出される温度が、設定器２９によ
つて設定された設定温度と一致している保証はな
い。仮に設定温度より低くなつている場合は、温
度調節計２８の出力は弁を絞り込むような信号が
出ている筈である。このような状態において、リ
サイクル運転が終了すると、リサイクルによる熱
負荷に相当する乗算器４５からの信号が零とな
り、その結果加算器４６の出力が零となり、調節
弁９の開度が零となるような状態が生じる。一方
リサイクル運転停止と同時に、リサイクルによる
熱負荷は零となるが、リサイクル・ガスが零とな
つたため配管７を通るBOG流量が急増する。こ
のためBOGによる熱負荷はリサイクル運転時に
比べ急増し、調節弁９の開度が上記の様に零の状
態にあるにもかかわらず、サクシヨンドラム出口
のガス温度制御系にBOGによる熱負荷増大外乱
が入る。この結果上述した現象が生じる。

従つて、この現象を防止するには、BOGによ
る熱負荷量を算出し、これを調節弁９の開度算出
信号として用いれば弁開度が零になることを避け
得ると共に、外乱に速応できることとなる。

また定常運転時のBOG流量相当の熱負荷は、
コンプレツサの運転台数に応じて異なる。しか
し、前述のような不都合を解消するには、運転台
数に応じたBOG流量相当の熱負荷を与えなくと
も、リサイクル運転停止に伴なうBOG流量相当
の熱負荷変動分のみを与え、その後サクシヨンド
ラム出口ガス温度制御系が吸収できる程度の速度
で徐々になくすればよい。

更にリサイクルガス流量によりリサイクル運転
停止が判定できる。即ちリサイクルガス流量が零
となる時点は、リサイクルガス流量を微分演算す
ることにより微分演算値が急激に負の値となるこ
とで知ることができる。またBOG流量の変動幅
は、BOGの発生条件等により異なるが経験的に
所定範囲内の値となる。なおBOGのエンタルピ
の変動は少なく、一定と考えて良い。以上のこと
から、リサイクルガス流量を微分演算すること及
び微分演算の出力に大略BOGの変動幅相当分の
制限を加えた演算を施すことにより、大略上記
BOG流量相当の熱負荷変動波形を算出すること
ができる。

本考案は、上記知見にもとづいてなされたもの
で、その目的とするところは、リサイクルガス流
量を用いてリサイクル運転停止時のBOG熱負荷
変動分を算出し、これに応じて冷却用LNG液を
サクシヨンドラムに供給することにより、リサイ
クル運転終了直後におけるサクシヨンドラム出口
のガス温度上昇を防止することができるボイルオ
フガス回収装置を得んとするものである。

すなわち本考案は、LNG貯蔵設備からのボイ
ルオフガスをLNG液で冷却するサクシヨンドラ
ムと、冷却したボイルオフガスを圧縮する複数台
のコンプレツサと、同コンプレツサからの吐出ガ
スを回収設備に送出する回収ライン及び上記サク
シヨンドラムにリサイクルさせるリサイクルライ
ンと、コンプレツサのサクシヨンガス温度を制御
する温度制御装置とを設けたボイルオフガス回収
装置において、上記温度制御装置は、上記サクシ
ヨンドラムの出口ガス温度を検出する温度検出器
と、予め設定温度を設定する温度設定器と、上記
温度検出器で検出したサクシヨンドラム出口ガス
温度と温度設定器の設定温度とを比較して、サク
シヨンドラム出口ガス温度を所定値に保つ訂正信
号を発する温度調節計と、上記サクシヨンドラム
にリサイクルするガスの流量を検出する検出器
と、同検出器の出力信号を変換する変換器と、同
変換器の出力信号を微分する微分器と、同微分器
の出力信号を受け制限演算を行う上下限制限演算
器と、同上下限制限演算器の出力信号とサクシヨ
ンドラムの出口ガス温度を所定値に保つ上記訂正
信号とを加算する加算器と、同加算器により操作
され上記サクシヨンドラムに供給するLNG液流
量を変更するLNG液調節弁とを具備したことを
特徴とする。

以下本考案を第２図に示す実施例を参照して説
明する。

図示するボイルオフガス回収装置は、第１図に
示す装置に更に微分器４７及び上下限制限器４８
を設けている。ここで第１図と同じ機器について
は同一の番号を付し、その説明を省略する。

微分器４７は、リサイクルガス流量検出信号
（変換器４４の出力）を下式に示す如く微分演算
（リサイクルガス流量検出信号のマイナス演算）
し、上下限制限器４８に送出する。

−T_DＳ／１＋TS＋α 但しＳはラプラス演算子 αはバイアス値［定常運転状態におけるBOG
流量を与えることができるように設けている微分
器内蔵の可変定数である。後述の説明ではこの値
を零として説明している。］ T_Dは微分時間 Ｔは一時遅れ時定数である (1)式は以下のように変形できる。

−T_D／Ｔ＋T_DＳ−T_D／Ｔ／１＋TS＋α＝−T_D／Ｔ（
１＋TS／１＋TS−１／１＋TS）＋α＝−T_D／Ｔ（１−１
／１＋TS）＋α(2) (2)式より微分器４７の出力（ここでは説明の簡
略化のためα＝０とする）は、例えばリサイクル
運転停止によりリサイクルガス流量が零（ステツ
プ的に零）となつた時にはリサイクルガス流量変
動のT_D／Ｔ倍ステツプ的に増大し、その後Ｔ時
刻時点で、（T_D／Ｔ）×（１−0.632）倍の値となる
ように徐々に減少し、やがて零となる。

即ち微分器４７の出力は、リサイクルガス流量
が零となつたときは増大し、BOG流量増加相当
の熱負荷変動分を後続する上下限制限器４８に送
出する。その後微分器４７の出力は、サクシヨン
ドラム出口温度制限系が吸収できる程度の速度で
徐々に減少する。

上下限制限器４８は、微分器４７の出力信号に
上下限制限を与える演算をおこない、出力信号を
加算器４６に送出する。例えば下限値を３％、上
限値を10％に設定したとすれば、微分器４７の出
力信号が３％以下の領域では上下限制限器４８の
出力は３％で一定となり、微分器４７の出力信号
が10％以上の領域では上下限制限器４８の出力は
10％で一定となる。微分器４７の出力信号が３〜
10％の場合には、上下限制限器４８の出力は微分
器４７の出力信号と同じ３〜10％を出力する。即
ち上下限制限器４８は、リサイクル運転が停止
し、リサイクルガス流量が減少するときに加算器
４６に対し上限値を与える（微分器４７の出力が
上限値を越えるように調整している場合）。また
微分器４７の出力が上限値を越えない場合も、上
下限制限器４８の出力は微分器４７と同じ値を出
力し、リサイクル運転中に比べ増大している。こ
のためLNG供給液流量調節弁９に対し、その開
度を保証する働きをする。その後上下限器４８の
出力はサクシヨンドラム出口温度制限系が吸収で
きる程度の速度で徐々に減少する働きをする。以
上の作用により、リサイクルガス流量を用いて、
リサイクル運転停止時の熱量変動分を略算し、こ
れに応じて冷却用LNG液をサクシヨンドラムに
供給することにより、リサイクル運転終了直後に
おけるサクシヨンドラム出口のガス温度上昇を防
ぐことができる。またリサイクル運転が開始され
るとき（リサイクルガス流量が増大するようなと
き）及び定常運転状態においては、上下限制限器
４８は下限値を加算器４６に送出する。

加算器４６は、上下限制限器４８の出力信号を
第２のフイードバツク信号として入力するととも
に、リサイクルガスの熱負荷変動によるフイード
バツク信号（乗算器４５の出力）と温度調節計２
８の信号とをたしあわせて、これを調節弁９の操
作信号としている。フイードバツク信号と温度調
節計２８の信号は、第１図のものと同様であり、
その詳細な説明は省略する。

次にこのように構成されたボイルオフガス回収
装置において、２台のコンプレツサ３，４が既に
定常運転状態にあり、サクシヨン・ドラム出口の
ガス温度が設定値近傍に保たれている状態におい
て、コンプレツサ５が追起動される場合について
説明する。

コンプレツサ５を追起動してリサイクル運転が
始まると、リサイクル・ガスの熱負荷は増大する
が、第１図のものと同様な作用により、乗算器４
５の出力が増大し、その結果調節弁９の開度は増
大し、リサイクル・ガスの熱負荷にほぼ相当する
スプレイ液量がサクシヨンドラムに供給される。
このようにしてサクシヨン・ドラム出口のガス温
度の上昇は抑制される。

その後、リサイクル運転中において、温度調節
計２８の出力（フイード・バツク信号）は、サク
シヨン・ドラム出口のガス温度が、設定器２９の
設定温度近傍に保たれるように変更され、加算器
４６の出力、更には調節弁９が操作変更される。

この状態で、コンプレツサ５のリサイクル運転
が終了すると、リサイクル・ガスの熱負荷は零と
なると同時に、BOGによる熱負荷は急増する。
これに応じて、乗算器４５の出力は零となるが、
上下限制限器４８は、BOGによる熱負荷変動に
相当する信号を加算器４６に出力する。従つて、
BOGによる熱負荷に相当するスプレイ液量が調
節弁９により供給され、従来のようにスプレイ液
量が零となるような状態は生じず、サクシヨンド
ラム出口のガス温度の変動は抑制される。その
後、コンプレツサ５が定常運転に入り、微分器４
７の出力は徐々に減少する。その結果上下限制限
器４８の出力は徐々に減少しやがて下限値を一定
出力するようになる。このような定常運転状態に
おいては、フイードバツク信号により、サクシヨ
ンドラム出口のガス温度は設定器２９の設定温度
に落ちつくこととなる。

以上説明したように本考案によれば、コンプレ
ツサの起動に際してサクシヨン・ドラム出口のガ
ス温度の変動が少なく、安定な運転を達成するこ
とができる。従つて、コンプレツサの安定な運転
台数調節ができ、貯蔵設備の圧力制御を安定に行
うことができる。

なお実施例では３台のコンプレツサを設置した
場合について述べたが、本考案はこれに限るもの
ではなく、３台以外の複数台設置の場合について
も適用できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のボイルオフガス回収装置の説明
図、第２図は本考案の一実施例を示すボイルオフ
ガス回収装置の説明図である。 １……LNGタンク、２……サクシヨンドラム、
３〜５……コンプレツサ、６……回収ライン、９
……調節弁、２３，２４，３３……流量調節計、
２５，２６，３４……調節弁、２７……温度検出
器、２８……温度調節計、２９……温度設定器、
３６〜３９……リサイクルライン、４１……温度
検出器、４２……減算器、４３……流量検出器、
４４……変換器、４５……乗算器、４６……加算
器、４７……微分器、４８……上下限制限器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. LNG貯蔵設備からのボイルオフガスをLNG液
   で冷却するサクシヨンドラムと、冷却したボイル
   オフガスを圧縮する複数台のコンプレツサと、同
   コンプレツサからの吐出ガスを回収設備に送出す
   る回収ライン及び上記サクシヨンドラムにリサイ
   クルさせるリサイクルラインと、コンプレツサの
   サクシヨンガス温度を制御する温度制御装置とを
   設けたボイルオフガス回収装置において、上記温
   度制御装置は、上記サクシヨンドラムの出口ガス
   温度を検出する温度検出器と、予め設定温度を設
   定する温度設定器と、上記温度検出器で検出した
   サクシヨンドラム出口ガス温度と温度設定器の設
   定温度とを比較して、サクシヨンドラム出口ガス
   温度を所定値に保つ訂正信号を発する温度調節計
   と、上記サクシヨンドラムにリサイクルするガス
   の流量を検出する検出器と、同検出器の出力信号
   を変換する変換器と、同変換器の出力信号を微分
   する微分器と、同微分器の出力信号を受け制限演
   算を行う上下限制限演算器と、同上下限制限演算
   器の出力信号とサクシヨンドラムの出口ガス温度
   を所定値に保つ上記訂正信号とを加算する加算器
   と、同加算器により操作され上記サクシヨンドラ
   ムに供給するLNG液流量を変更するLNG液調節
   弁とを具備したことを特徴とするボイルオフガス
   回収装置。