JPH0610520B2

JPH0610520B2 - 液送配管装置

Info

Publication number: JPH0610520B2
Application number: JP61157714A
Authority: JP
Inventors: 豊福田; 純次松本
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1986-07-04
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPS6314000A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ウォータハンマ防止手段を備えた液送配管装
置に関する。

〔背景技術とその問題点〕液体が充満して流れている管路の末端に設けた弁を急速
に全閉するか、または部分的に閉鎖すると管内の液流は
急激に遮断または減速され、運動を阻止された液柱の有
する運動エネルギーは圧力エネルギーへと変化し、弁の
後方に高圧を生じ液体を圧縮し管壁を拡張する。この圧
力上昇は上流に向かう圧力波として一定の速度で伝わ
る。この現象はいわゆるウォータハンマ（水撃作用）と
して周知である。これは弁を急速に開放した場合にも起
こり、その際には圧力降下を伴う。

かかるウォータハンマは弁を急速全閉したときには直接
的に、あるいは弁を急速全開したときには管内液の蒸発
現象等を介して間接的に管内圧力上昇並びに衝撃圧を生
じさせるからこれを放置すると、ポンプ、弁、配管路、
計器類等の破損に直結するばかりか破損に至らないまで
も管路の振動および騒音を生じ使用者へ不快感、不安感
を増大させる。

従来、ウォータハンマに対して、（１）管路途中にサー
ジタンクを設ける。（２）圧力空気槽を設ける。（３）
安全弁を設ける。（４）空気弁を設ける。等の対策が執
られていた。

しかしながら、かかる従来の対策はいずれも上昇圧力を
緩和させる方法であり、これらはウォータハンマの防止
対策といえずいわば軽減法にすぎないという問題があっ
た。しかも、サージタンク等は大掛かりな構造物や機械
装置を必要とし設備経済が不利であったり、設置スペー
スが過大になる欠点を有していた。一方、設備簡素化の
ため弁閉鎖時間の緩和対策も知られているが、この対策
とし大径の弁を圧力緩和のために微開操作することは甚
だ難しくその実効が低く、さらに運転員が操作を誤った
り、忘れたりするという人為的問題があるために実際の
運用が難しいという欠点があった。さらにまた大径の弁
を微開調整可能とすると設備経済等の負担が過大となる
欠点を有していた。

さらに、原理的にはウォータハンマの軽減をするにはま
ず弁開閉直後の第１段階の圧力降下を防止すべきところ
具体的構成上の問題から上記いずれの方法もその後に生
ずる第２段階の圧力上昇を緩和させるものであり、その
抜本的対策が望まれていた。

液送配管装置では、特に、油液等を長大な主配管を通し
て移送する場合、先の供給運転後の降雨、液体自体の自
己冷却、気温低下により主配管内が負圧になることがあ
るが上記従来の方法ではその負圧化を促進し却ってウォ
ータハンマを助長してしまうという重大な問題があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の問題点を除去すべく鑑みなされたもの
で、主配管内圧力を調整することによってウォータハン
マを防止できる液送配管装置の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明は、主配管内圧力が負圧となってしまう場合が多
々あることに着目し、主塞止弁の上流側および下流側の
主配管内圧力を均等化させることによってウォータハン
マを防止できるようしたものである。

これがため、供給元から主配管およびこの管路中の主塞
止弁を通して液体を供給移送する移送配管装置におい
て、前期主配管の前記主塞止弁を中心とした上流側と下流側
とを連通させるバイパス配管と、このバイパス配管の管路を開閉するための遠隔操作可能
なバイパス弁と、このバイパス弁および前記主塞止弁をそれぞれ遠隔操作
により開閉可能な制御手段とを備え、この制御手段は、供給指令信号に基づいて前記バイパス
弁に自動開成信号を出力し、前記バイパス弁の開成から
所定時間Ｔ_２の経過後に前記主塞止弁に自動開成信号を
出力するとともに、供給完了信号に基づいて前記主塞止
弁に自動閉成信号を出力し、前記主塞止弁の閉成から所
定時間Ｔ_５の経過後に前記バイパス弁に自動閉成信号を
出力するよう構成され、さらに、前記バイパス弁が前記自動開成信号出力後所定時間Ｔ_１
内に開成しない場合、前記主塞止弁が前記自動開成信号
出力後所定時間Ｔ_３内に開成しない場合、前記主塞止弁
が前記自動閉成信号出力後所定時間Ｔ_４内に閉成しない
場合、前記バイパス弁が前記自動閉成信号出力後所定時
間Ｔ_６内に閉成しない場合に、それぞれ所定の異常処理
を行うように構成されるものとし、これらにより前記目
的を達成するのである。

このように構成された本発明では、液体を供給するため
の供給指令信号が出力されると、バイパス弁が自動的に
開成されれことによって主塞止弁の上流側と下流側の主
配管はバイパス配管によって連通され、主配管内の圧力
は均等化される。従って、その後に主塞止弁を開成して
もその下流側には液体が充満されているから過度な負圧
化現象を引き起こさない。従って、その後の圧力上昇が
生じないのでウォータハンマを防止できる。

一方、液体の供給が完了して供給完了信号が出力される
と、バイパス弁が開成された状態のまま主塞止弁が閉成
されるため、主塞止弁の上流側と下流側の主配管に生じ
る圧力差は各々を連通するバイパス配管によって均等化
される。そして、圧力差が均等化された後、バイパス弁
が自動的に閉成されて主配管が完全に閉成されることに
なる。従って、主塞止弁の閉成による圧力上昇も生じな
いので、これによってもウォータハンマを防止できる。

さらに、前述したバイパス弁の開成から主塞止弁の開成
まで、および主塞止弁の閉成からバイパス弁の閉成まで
は、制御手段によってそれぞれ所定時間の経過を待つよ
うに時間管理されるため、主配管の上流側および下流側
の圧力均等化操作を確実かつ容易に行うことができるよ
うになる。

そして、前述したバイパス弁の開成や閉成、および主塞
止弁の開成や閉成は、それぞれ所定の時間内に完了しな
い場合には制御手段によって異常処理されるため、前述
した動作を一層確実に行えるようになる。

〔実施例〕

本発明に係る液送配管装置の実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。

（第１実施例）第１実施例は、第１図に示されるように供給元であるタ
ンク１から受入側である輸送船６に主配管２（２Ａ，２
Ｂ）を通し、液体である石油系液体燃料を移送・供給す
るための移送配管装置である。

主配管２の一端側はタンク１に接続連通され、その他端
側には公知のローディングアーム５が接続されている。

また、その途中には主塞止弁１０、移送ポンプ４０、第
２の塞止弁１５および流量コントロール弁４３がこの順
で配設されている。ここに主配管の主塞止弁１０の上流
側を２Ａ、下流側を２Ｂとする。

なお、主塞止弁１０はモータ１１で駆動開閉されるモー
タ駆動弁とされ、第２の塞止弁１５もモタ１で駆動開閉
されるモータ駆動弁とされ、かつ流量コントロール弁４
３はコントローラ４４で空気圧調整されるダイヤフラム
弁とされている。

ここに、主塞止弁１０の上流側である主配管２Ａと下流
側である主配管２Ｂとは小径のバイパス配管２３（２３
Ａ，２３Ｂ）によって連通されており、このバイパス配
管２３の管路は、バイパス弁２０によって開成、閉成可
能とされている。バイパス弁２０はモータ２１により開
閉される電動開閉型と形成されている。

また、制御盤３５は、制御手段としてのセーケンスコン
トローラ３０、ドライバ１２，１７，２２，４２、自動
−手動を切り替える切替スイッチ３１、操作スイッチ３
２および流量設定器３３を含み形成され、全体的監視、
制御、管理を司る大型のコンピュータ３８からの供給指
令信号ＦＤＲを入力として、所定手順の機能をするもの
である。

操作スイッチ３２は各塞止弁１０，１５および操作ポン
プ４０を単独で遠隔操作するための複数のスイッチから
形成されているものである。なお、各弁からシーケンス
コントロール３０にフィードバックされる弁の開閉信号
およびこれを出力するためのリミットスイッチ等は図示
省略している。

ここに、シーケンスコントローラ３０は、供給指令信号
ＦＤＲを受け付けるとドライバ２２、モータ２１を介し
バイパス弁２０を開成するための信号を出力し、設定変
更可能とされた所定時間経過後にドライバ１２、モータ
１１を介し主塞止弁１０を開放するようシーケンス形成
され、また、供給完了信号ＲＳＴを受け付けた場合には
主塞止弁１０、バイパス弁２０を閉成するための信号を
出力できる。さらに、ドライバ４２，１７およびコント
ローラ４４へ適時に出力できるよう形成されている。こ
のように、バイパス配管２３、バイパス弁２０、制御手
段としてのシーケンスコントローラ３０とからウォータ
ハンマを防止手段が構成されている。

次に、本実施例における作用を説明する。

まず、コンピュータ３８から液体燃料を輸送船６へ払い
出しするための供給指令信号ＦＤＲが出力されると、第
２図のブロックでＹＥＳと判断されドライバ２２に駆
動信号を出力しバイパス弁２０を開成操作する（ブロッ
ク）。バイパス弁２０が全開となると図示省略した全
開信号を受けたシーケンスコントローラ３０が予め設定
された時間Ｔ_２すなわち下流側の主配管２Ｂ内の圧力が
主配管２Ａ内の圧力と略等しくなるまでの時間だけ時間
管理する（ブロック）。なお、ブロックでＮＯと判
断されたときにはブロックにおいて全開となるまでの
時間Ｔ_１を監視し、時間Ｔ_１を経過してもバイパス弁２
０が全開とならない場合には異常としてバイパス弁２０
のドライバ２２に停止信号を出力してモータ２１の駆動
を中止させるとともに警報してシーケンスを中断（ブロ
ック）させ安全を期している。

そして、上記時間Ｔ_２がブロックでＹＥＳと判断され
るとシーケンスコントローラ３０からドライバ１２に駆
動信号を出力しモータ１１を駆動して主塞止弁１０を全
開とする（ブロック）。

なお、ブロックでは、上記ブロックの場合と同様に
ブロック，で時間Ｔ_３を監視して安全を期するよう
されている。ここに、主配管２（２Ａ，２Ｂ）内の圧力
は均等化される。

その後は、ドライバ４２を介し締切運転可能とされた移
送ポンプ４０を起動させ、次いで、ドライバ１７、モー
タ１６を介し第２の塞止弁１５を開成させる。

続いて、流量設定器３３に予め設定した供給流量設定と
主配管２Ｂ内のオリフィス型流量検出センサ（図示省
略）の出力信号とを比較してコントローラ４４は流量コ
ントロール弁４３を開度コントロールしてローディング
アーム５からの供給吐出量が所定値となるよう流量調整
を行う。

一方、輸送船６へ所定の液体燃料が供給されると、コン
ピュータ３８からは供給完了信号ＲＳＴ出力される。こ
れによりシーケンスコントローラ３０は第２の塞止弁１
５を閉鎖させるとともに移送ポンプ４０を停止するよう
ドライバ１７，４２に信号を出力する。

さらに、第３図に見るようにブロック，で主塞止弁
１０を閉成運転する。ブロックで主塞止弁１０が全閉
されたことを確認したらバイパス弁２０を閉成運転する
（ブロック）。

また、ブロック，ではそれぞれ全閉されるまでの時
間Ｔ_４，Ｔ_５を監視し、時間Ｔ_４，Ｔ_５を経過しても主
塞止弁１０、バイパス弁２０が全閉とならないときには
警報（ブロック，）を出して注意喚起する。

従って、この実施例によれば、前回の供給運転に降雨が
あり、液体自体の自然冷却があってもあるいは気温低下
等により主配管２Ｂ内の液体および／またはベーパーが
体積収縮して主配管２Ｂ内圧力が負圧となっていても、
主塞止弁１０の開成前にバイパス弁２０が開成されるか
ら主配管２Ｂと主配管２Ａ内の両圧力は均等化される。
よってその後に液体燃料を供給すべく主塞止弁１０を全
開としても下流側の主配管２Ｂ内が第１段階の圧力低下
となることがなく、結果として第２段階の圧力増大を招
かないからウォータハンマを防止することができる。な
お、この第１実施例では全長４００ｍの主配管２内の圧
力が低真空度（-600mHg）となっている場合にも配管の
振動や不快音を発生することなく円滑運転が確認され
た。

また、このことは液体燃料等を比較的高温として粘度を
低下させ流路抵抗を小さくして移送運転できることを意
味する。従って、動力軽減、ポンプ、バルブ等の設備簡
素化を図ることができるという効果も有する。

さらに、主配管２Ａ，２Ｂ内圧力均等化を小径のバイパ
ス管２３（２３Ａ，２３Ｂ）によって行うようにしてい
るからバイパス弁２０の開閉運転が容易にできる他、大
径の主塞止弁１０を微速開閉可能な構造としなくともよ
く、かつ開度−流量特性を持たせないＯＮ−ＯＦＦ弁と
することができるから設備経済も有利である。

さらにまた、従来の如くサージタンク等の過大設備を設
ける必要がないからこの点からも設備経済を軽減できる
とともに圧力上昇を吸収してウォータハンマを軽減する
方式と異なり第１段階の圧力降下を阻止して完全なウオ
ータハンマ現象そのものを生じさせないものであるから
主配管２を５００ｍ以上の長大なものに対しては本発明
は有効である。

さらに、前述したバイパス弁２０の開成から主塞止弁１
０の開成まで、および主塞止弁１０の閉成からバイパス
弁２０の閉成までは、制御手段であるシーケンルコント
ローラ３０によってそれぞれ所定時間の経過Ｔ_２，Ｔ_５
を待つように時間管理されるため、上流側の主配管２Ａ
および下流側の主配管２Ｂの圧力均等化操作を確実かつ
容易に行うことができる。

そして、前述したバイパス弁２０の開成や閉成、および
主塞止弁１０の開成や閉成は、それぞれ所定の時間
Ｔ_１，Ｔ_６，Ｔ_３，Ｔ_４内に完了しない場合には制御手
段であるシーケンスコントローラ３０によって異常処理
されるため、前述した動作を一層確実に行える。

このように、本実施例によれば、主塞止弁１０閉成時の
圧力上昇による主配管２Ａ，２Ｂ内のウォータハンマ防
止に加えて開成時の圧力低下によるウォータハンマをも
防止することができるとともに、主塞止弁１０およびバ
イパス弁２０の開成や閉成を制御手段であるシーケンス
コントローラ３０によって確実に行うことができ、これ
らにより液体の移送配管装置としての運転時の安全性を
高めることができる。

（第２実施例）第２実施例は第４図に示され、第１実施例がバイパス配
管２３Ａを主配管２Ａから分岐させていたのに対し、タ
ンク１に直接的に設けるとともにその吸込口を２箇所と
した場合である。

第４図において、バイパス配管２３の上流側配管は２３
Ａ_１と２３Ａ_２とに分岐され上部開放タンク１に高さを
変えた位置でそれぞれ連通されている。すなわち、バイ
パス配管２３Ａ_１の吸込口２５Ａをバイパス配管２３Ａ
_２の吸込口２５Ｂより高い位置としている。なお、主配
管２Ｂとバイパス配管２３Ａ（タンク１）とはレリーフ
バルブ５０を介し逃管５１Ａ，５１Ｂで連通されてい
る。その他の構成は第１実施例の場合と同じであるから
説明は省略する。従って、この実施例の場合にも第１実
施例の場合と同様にウォータハンマを防止できる。さら
に、バイパス配管２３の吸込側が主塞止弁１０の上流側
の主配管２Ａでなく供給元であるタンク１に主配管２Ａ
より高い位置において取り付けてあるからバイパス弁２
０を開成したときにタンク１の高さ相当の全静圧がかか
ることがないのでバイパス弁２０とバイパス配管２３Ｂ
との関係すなわち局部的観点からもウォータハンマを防
止することができる。また、吸込口２５Ａ，２５Ｂを異
なる高さで取り付けてあるからタンク１内のレベルが変
動しても液体１を確実に供給できるとともに吸込圧力を
一定範囲内に規制することができるから、この点からも
主配管２Ａ，２Ｂの圧力を均等（大径の主塞止弁１０に
関しては上記全静圧は問題とならない）にできる。

以上の実施例によれば、バイパス弁２０、主塞止弁１０
を開成後ポンプ４０起動、第２の塞止弁１５開成並びに
主塞止弁１０を閉成後にバイパス弁２０を閉成するよう
にしたが、要は主塞止弁１０を開成する前にバイパス弁
２０を開成させて下流側の主配管２Ｂ内圧力を上昇でき
ればよいから、その他の弁の開閉等シーケンスを適宜組
み合わせするとができる。

また、バイパス配管２３Ａは上流側の主配管２Ａまたは
供給元であるタンク１と下流側の主配管２Ｂとを連通さ
せたが、要は主配管２Ｂ内の管内圧力を主塞止弁１０の
開成前に上昇させればよいから主塞止弁１０をバイパス
できる経路であればその接続個所は不問である。例え
ば、第１図に二点鎖線で示したように移送ポンプ４０の
下流側でもよい。同様に主塞止弁１０、バイパス弁２０
は遠隔操作できればよいからモータ駆動形に限定されず
エアモータ、ソレノイド駆動等であってもよい。また、
シーケンスコントローラ３０はコンピュータ３８と別個
とものとして制御盤３５に収容させたがインターフェイ
スを設けコンピュータ３８を直接利用してもよい。この
ように具現化するための機器の型種等は選択自由であ
る。

また、上記実施例では供給される液体を石油系液体燃料
としたが本発明はウォータハンマを防止するものである
から液体がボイラ水、薬液等である場合にも本発明は適
用されること明らかである。この意味で供給元がタンク
１とされ受入先を輸送船６としたが供給元、受入先はこ
れに限定されない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな通り、本発明は、液体供給に先
立って下流側の主配管内圧力を調整してウォータハンマ
を防止できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明に係る液送配管装置の一実施例を示す全
体構成図、第２図、第３図は同じく動作説明図であって
第２図は供給時、第３図は完了時を示す、および第４図
は他の実施例を示す要部構成図である。１…供給元であるタンク、２，２Ａ，２Ｂ…主配管、１
０…主塞止弁、２０…バイパス弁、２３，２３Ａ，２３
Ｂ…バイパス配管、３０…制御手段であるシーケンスコ
ントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給元から主配管およびこの管路中の主塞
止弁を通して液体を供給移送する液送配管装置におい
て、前記主配管の前記主塞止弁を中心とした上流側と下流側
とを連通するバイパス配管と、このバイパス配管の管路を開閉するための遠隔操作可能
なバイパス弁と、このバイパス弁および前記主塞止弁をそれぞれ遠隔操作
により開閉可能な制御手段とを備え、この制御手段は、供給指令信号に基づいて前記バイパス
弁に自動開成信号を出力し、前記バイパス弁の開成から
所定時間Ｔ_２の経過後に前記主塞止弁に自動開成信号を
出力するとともに、供給完了信号に基づいて前記主塞止
弁に自動閉成信号を出力し、前記主塞止弁の閉成から所
定時間Ｔ_５の経過後に前記バイパス弁に自動閉成信号を
出力するよう構成され、さらに、前記バイパス弁が前記自動開成信号出力後所定時間Ｔ_１
内に開成しない場合、前記主塞止弁が前記自動開成信号
出力後所定時間Ｔ_３内に開成しない場合、前記主塞止弁
が前記自動閉成信号出力後所定時間Ｔ_４内に閉成しない
場合、前記バイパス弁が前記自動閉成信号出力後所定時
間Ｔ_６内に閉成しない場合に、それぞれ所定の異常処理
を行うように構成されていることを特徴とする液送配管
装置。