JPS5831519B2 - 複数ガスホルダの並列運転方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数のガスホルダと、それぞれ１以上のガス
発生源ならびにガス消費機を連通せしめてなるガス配給
系におげろ、前記複数ガスホルダの同一レベルでの並列
運転方式に関する。

元来、ガスホルダは、該ガスホルダの属するガス配給系
に連通したガス発生源の突発事故（例えば高炉の突発休
風等）時における各使用工場（ガス消費機）の燃料切替
処置時間相当分の保安ガス量の確保、ならびにガス発生
源とガス消費側との需給変動を吸収し、ガスの有効利用
とともに円滑な供給を行うことを目的としており、した
がってガスホルダは、 ■ 上記調整に必要なホルダ容量を持つこと。

■ 運転操作と監視が簡単であること。

■ ガス発生と消費の変動を吸収し、ホルダの使用が充
分果せる位置に設置すること。

■ 配管を含め綜合運転費が節約できる位置に設ける。

■ 空地があること。

等の諸条件を満足することが要求される。

とくに、運転操作の簡易性と、安全上からガス−品種に
対してホルダ１基設置の方式が一般的である。

しかしながら、例えば製鉄所等においては、生産規模の
増大に伴い、既設ホルダの容量不足をきたし、ガスホル
ダの増設を必要とする場合は、通常、以下の如き方法の
選択を余儀なくされていた。

即ち、 ■ 既設ホルダを他に流用し、新規に全容量を見込んだ
ホルダを設置するか、 ■ 止むを得ず不足容量分のみのホルダを増設するとし
て、既設ホルダに隣接して設けた場合においても、一方
のホルダを保安用レベルで保持し、他方を変動調整用に
使用するといった１基運転と基本的に変らない方法をと
っている。

の何れかである。

上記■項の場合は、建設費がきわめて高額となり、また
ホルダ建設敷地が上記■項あるいは本発明法に比較して
最も広域を要するほか、ホルダ１基操業のために例えば
ホルダを停止して修理を行う際には、ホルダ無し操業を
余儀なくされ、一方、■項の場合においても既設ホルダ
と隣接して設置するというレイアウト上の制約があり、
又一方のホルダを保安量レベルに保持するため、ホルダ
の上昇下降時の円滑な運転が常時確認出来ないという欠
点がある。

本発明は、上記の如き欠点を解決すべくなされたもので
、その特徴とするところは、複数のガスホルダと、それ
ぞれ１以上のガス発生源ならびにガス消費機を相互に連
通せしめてなるガス配給系において、特定ホルダ（複数
ホルダ中の任意の一基のホルダ）のレベル信号値をレベ
ル調節計に入力設定するとともに、該レベル調節計にお
いて、前記設定機と、特定ホルダを除く他の各ホルダの
レベル信号値とを連続的に比較動作を行わしめ、この出
力信号値をもって、前記ガス配給系流量調節弁の開度調
節を行うことにあり、複数ホルダを同一ホルダレベルに
保持することによる複数ホルダの並列運転方式を提供す
るにある。

本発明にいう同一ホルダレベルとは、例えば第１図に示
すように容量の異なるＡ（１０００００７７１”）Ｂ（
１５００００ｍ’）２基のガスホルダとも容量比つまり
ホルダ全容量に対する現収容容量の比が同−比であるこ
とを云い、このように制御することを同一レベル制御と
称する。

例えばＡホルダが６０％位置であれば、Ｂホルダも６０
％位置になるように制御するものである。

第２図は、本発明になるプラント系統制御図で、既設ガ
ス配給系（細線で図示）に新設ガス配給系（太線で図示
）を接続した状態を示す。

１は既設ガスホルダ（以下應１ホルダと称する）、２と
３は例えば高炉の如きガス発生源であり、４，５及び６
は例えばボイラの如きガス消費機で、ガス配管７，８，
９および１０に相互に連通しており、既設ガス配給系を
構成している。

１１は、新設ガスホルダ（以下逼２ホルダと称する）で
、Ａｌホルダと同容量又は適宜容量に形成することがで
きる。

１２は、新設ガス発生源、１３は新設ガス消費機である
。

前記厘２ホルダ１１．ガス発生源１２およびガス消費機
１３は、新設ガス配管１４に相互に連通し、新設ガス配
給系を構成している。

該新設ガス配給系は、流量調節弁１５を介して既設ガス
配給系に連設されている。

１６は、流量調節弁１５の駆動系で、例えば電油操縦機
で構成される。

１Ｔはレベル調節計であり、１８，１９は該レベル調節
計へのＡＩ及び履２ホルダ、レベル信号値の入力回路２
０は、前記レベル調節計１７からの出力信号回路で、流
量調節弁駆動系１６に例えば電気的に接続している。

２１は、比較演算器で、容量の異なる複数ホルダの並列
運転に際し、各ホルダを基準レベルに換算処理する。

先づ、発明者等は、本発明の完成に先立ち、既設ガス配
給系のガス圧力変動、あるいはガスフロー等の実態を検
討した結果、既設ガス配給系の圧力バランスは、Ａｌホ
ルダ（既設ホルダ）の設定圧力が基準となり、ガス配給
系の特定地点のガス圧は、煮１ホルダ方面行き流量によ
る圧損によって決ることを知見した。

即ち、煮１ホルダ方面行き流量の変動に追従して圧力変
動が生じ、しかも、このガス配給系に例えばオリフィス
・プレートの如き圧力損失源が挿入されていれば、当然
に、抵抗大となることは予測されるところであり、加え
て、ガス発生源例えば熱風炉の同時炉替、高炉スリップ
等による急激な流量変動に対しても前記ガス配給系の特
定地点のガス圧の急激な上昇変化を生ずることを知見し
た。

さらに、新設ガス配給系で発生する余剰ガスは、ガス流
の一方向性をもたせることから既設ガス配給系への接続
点のガス圧は極力低く抑えることが必要であり、且つ、
稼動中の既設ガス配給系への影響を回避するプロセスで
あること、即ち、■本発明実施のための要員増を来さな
いこと、■設備費が安価であり、且つ、シンプルなシス
テムであること、■短期間で既設設備との結合が可能で
あり、且つ既設設備の改造が小規模に抑えること、■複
数ホルダの異常事態の防止、ガス発生、及びガス消費の
急激な変動に対して十分吸収し得ること、■新設ガス配
給系の稼動開始時から既設ガス配給系とのガスホルダ並
列運転が必要であること、等の諸条件を満足すべく、種
々検討を重ねた。

発明者等は、上述した一連の諸条件に鑑み、アナログコ
ンピューターを用い、該コンピューターに上述した諸条
件を含む考慮され得も制御系を組入れ、既設ガス配給系
に新設ガス配給系を結合せしめた場合におけるガスバラ
ンスの不平衡条件を入力し、シュミレーションを試みた
。

この結果、制御方式として、各ホルダのレベルをプロセ
スフィードバック入力として、同一レベルになるように
各ホルダ間の連絡流量を制御することで並列運転が可能
であることを知見し得た。

さらに、連絡流量調節弁（以下単に流量調節弁と称する
）の設定位置についても検討を重ねた結果既設、新設の
両ガス配給系の何れのポイントに設けても格別の差異が
認められなかったところから例えば第２図に示した如く
、新設ガス配給系の既設ガス配給系との接続点近傍に設
けた。

第２図のプラント系統制御図にもとづいて２基のガスホ
ルダの並列運転を行う場合について述べる。

この場合、全ガス配給系の一方向性をもたせる意味で、
應２ホルダ１１を＆１ホルダ１より一定圧だけ高く設定
している。

この一定圧力は、流量調節弁１５及び配設系の圧損によ
って決定され、最も制御に適し、又ガスホルダのコスト
アップをさげる限界域が存在することをアナログコンピ
ューターにより知見した。

上記の場合、＆２ホルダ１１の設定圧をＡ、 １ホルダ
１より一定圧だけ低く設けることもできる。

Ａ１ホルダ１及び履２ホルダには例えばフロート式のレ
ベル計（図示せず）が装着されており、各ホルダのレベ
ル信号値を回路１８及び１９を経て常時レベル調節計１
７に入力している。

この場合特定ホルダ即ち＆２ホルダ１１０レベル信号値
をレベル調節計１７の設定値とし、一方、特定ホルダヲ
除＜他のホルダ即ち履１ホルダのレベル信号値を制御信
号値として入力し、前記レベル調節計１７において設定
値と制御信号値との比例動作を行いその差信号を出力信
号値として流量制御弁１５の駆動系（第２図電油操縦機
）１６へ入力する。

該、駆動系は、レベル調節計１７からの入力信号値の大
きさに応じて流量調節弁１５の開度調節を行い両ガス配
給系の流量を制御し、両ガスホルダのレベルを同一（厳
密にほぼｇ同一と見得る範囲内に）レベルになるように
調節する。

この制御系のゲイン（ＧＡＩＮ）、応答性、流量調節弁
の作動速度についてもハンチング又は制御遅れをさげる
ために最適な値があり得る事をアナログコンピューター
により知見した。

又、■（積分）、Ｄ（微分）動作はレベル調節計に不用
であり、Ｐ（比例）動作で良く、且つ特別なフィード・
フォーワード・サンプリング制御システム等高価かつ複
雑な制御系を組む必要もなく、シンプルな方法で最適な
ゲインを得ることにより制御できることを知見した。

上述した動作を常に繰返して複数のガスホルダの並列運
転を行うもである。

第３図に、本発明方法を用いて行った２基のガスホルダ
（両ホルダとも容量１０００００ｍ’の同一容量ホルダ
である。

）の制御結果（チャート）の−例を示す。

該チャートにみる如く、履１ホルダと＆２ホルダのホル
ダレベルの差は殆どなく、きわめて良好な制御結果を得
ている。

即ち＆１ホルダ１とＡ２ホルダ１１のレベル差はホルダ
全ストロークの１／１００以下におさまっており、はｇ
同一レベルであるといえる範囲内にある。

即ちレベル調節計１７に積分動作を入れてないために偏
差は残るが、安定した制御となっている。

両ホルダのレベルがはｇ等しいことにより、ホルダの動
作は、両ホルダの容量の和を容量とするホルダ動作とな
り、上昇あるいは下降のスピードがｌ基の場合に比較し
て半減し安全度を増すとともに、両ホルダ自身全ストロ
ークにわたって有効利用が可能となる。

尚本発明について２基のガスホルダを設けた場合を例に
述べてきたが、これに限るものではなくガスホルダ基数
は２基以上設けられるすべての場合について並列運転が
可能である。

即ち特定ホルダと特定ホルダを除く他の各ホルダとの同
一レベル制御をそれぞれ行うことにより全ガス配給系の
圧力バランス、ガス流の一方向性等好ましい運転条件を
保持することができる。

本発明は上述した如く構成し且つ用いることにより、さ
らに次の如き効果がある。

■ 従来法の建設に比較し大幅な建設費の削減が可能と
なる。

■ 新設ホルダの容量は、従来法に比べ最小容量に設定
することができ、従って敷地面積も縮少される。

■ 本発明では、既設ホルダと新設ホルダを隣接して設
ける必要がなくレイアウトを自由に策定できる。

■ 本発明では複数のホルダが同一レベルで、同時に上
昇、下降を行うので常時ホルダの円滑な運転ができると
ともに、安全性も確保できる。

尚、本発明は、複数のホルダ又はタンクの並列運転で、
レベルが連動して変化するように制御する貯蔵又は調整
を目的とする装置系に適用でき、例えばガスホルダ、石
油タンクあるいは粉体ホッパー等に用いることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の同一ホルダレベル制御を示す説明図
。 第２図は、本発明に供される装置、制御系図。 第３図は、本発明の一実施例を示すチャート。 １：既設ガスホルダ（履１ホルダ）、２：ガス発生源、
４，５，６ニガス消費機、７〜１０：ガス配管、１１：
新設ガスホルダ（Ａ２ホルダ）、１２：新設ガス発生源
、１４：新設ガス配管、１５：流量調節弁、１６：流量
調節弁１５の駆動系、１７：レベル調節計、１８，１９
ニレペル調節計へのＡ１及びＡ２ホルダ・レベル信号値
の入力回路、２０ニレベル調節計１７からの出力信号回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のガスホルダと、それぞれ１以上のガス発生源
   ならびにガス消費機を相互に連通せしめてなるガス配給
   系において、 特定ホルダのレベル信号値をＬノベル調節計に入力設定
   するとともに、該レベル調節計において前記設定値と、
   特定ホルダを除く他の各ホルダのレベル信号値とを連続
   的に比較動作を行わしめ、この出力信号値をもって、前
   記ガス配給系流量調節弁ノ開度調節ヲ行い、ホルダレベ
   ルを同一レベルに保持することを特徴とする複数ガスホ
   ルダの並列運転方式。