JPH06257586A - 気液分離タンクの液面制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンカー等に設置されるカーゴポンプ用スト
リッピング装置の気液分離タンクの液位制御において、
局所的・短周期の液位変動がある場合の制御頻度を低減
し、信頼性を向上するとともに、カーゴポンプの吐出弁
の寿命を延ばすこと。また設備費の低減、保守の容易化
を達成すること。 【構成】 気液分離タンク内の液位に対してカーゴポン
プの吐出弁の開度を与える制御関数を、液位が上昇する
時と下降する時とでそれぞれ異なる階段状の関数とし、
それらの間に不感帯を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばタンカーやプロ
ダクトキャリヤに設置されるカーゴポンプ用ストリッピ
ング装置の気液分離タンクの液位制御方法に関するもの
であるが、一般に脱気装置やドレン回収に使用される分
離、貯蔵タンクの液位制御にも適用できる。

【０００２】

【従来の技術】例えば、オイルタンカーにおけるカーゴ
ポンプのストリッピング装置は、船底付近の荷油を凌油
する時に、揚液中に混入する空気やガスによってカーゴ
ポンプの吐出機能が失われないように、ポンプ吸込口に
設けた気液分離タンク内でそれら気体を揚液から分離す
るために、設置されるものである。

【０００３】図２はそのような従来のストリッピング装
置とその制御装置の一例を示す構成図である。図中
（１）はカーゴポンプ、（２）は駆動用タービン、
（３）は吐出弁、（４）は主逆止弁、（５）は気液分離
タンク、（６）は空気抽出弁、（７）は真空ポンプユニ
ット、（７ａ）は真空ポンプ、（８）はレベル発信器、
（９）はポジショナ、（１０）は真空ポンプ・空気抽出
弁制御装置をそれぞれ示す。

【０００４】図示しないカーゴタンク内の荷油は、カー
ゴポンプ（１）により気液分離タンク（５）を経由して
吸い込まれ、昇圧されて主逆止弁（４）、吐出弁（３）
を経て図示しない陸上タンクへ送出される。カーゴタン
クの液位が船底近くとなり揚液中に空気や荷油ガスが混
入するようになると、気液分離タンク（５）内で揚液か
ら空気等を分離し、カーゴポンプ（１）へ空気が吸い込
まれて機能が低下することのないようにする。

【０００５】分離された気体が気液分離タンク（５）の
上部に溜まり、液位の低下が顕著になると、レベル発信
器（８）の信号を受けた真空ポンプ・空気抽出弁制御装
置（１０）から空気抽出弁（６）および真空ポンプユニ
ット（７）に対して開指令および起動指令がそれぞれ送
られ、気体を気液分離タンク（５）から外へ排出させ
る。こうして液位が十分に回復したら、真空ポンプ・空
気抽出弁制御装置（１０）は真空ポンプユニット（７）
へ停止指令、空気抽出弁（６）へ閉指令をそれぞれ発す
る。

【０００６】このように真空ポンプユニット（７）は、
気液分離タンク（５）内に溜まる荷油ガスや空気を外部
へ抽出するために必要な負圧を発生させるのに使用され
る。空気抽気弁（６）は、気液分離タンク（５）の液位
が回復した時に、真空ポンプ（７ａ）と気液分離タンク
（５）との間を速やかに遮断して、抽気管や真空ポンプ
（７ａ）へ気液分離タンク（５）内の液が侵入するのを
防止するために設置される。真空ポンプユニット（７）
と空気抽出弁（６）は同時に制御され、液位が気液分離
タンク（５）の基準レベルを下回ると起動および開、越
えると停止および閉の指令がそれぞれ出される。

【０００７】カーゴタンクから吸い込まれる気体の量が
カーゴタンク液位の低下に従って増加し、真空ポンプユ
ニット（７）では排出しきれなくなると、気液分離タン
ク（５）の液位が著しく下がる。その場合はレベル発信
器（８）の信号に基づいて、カーゴポンプ（１）の吐出
弁（３）の開度を調節する。

【０００８】更に詳述する。気液分離タンク（５）へ流
入する揚油の液相部の量が空気等の混入によって変動
し、気液分離タンク（５）からポンプに向かって流出す
る量に対し過不足が生ずると、気液分離タンク（５）内
の液位は変動する。そこで、カーゴポンプ（１）の吐出
口に設けた吐出弁（３）の開度を制御し、カーゴポンプ
（１）の吐出量を変えることにより、気液分離タンク
（５）内の液位の変動範囲がカーゴポンプ（１）側へ空
気等が流出しない安全な範囲内となるようにする。具体
的には、ポジショナ付で且つ空気圧により作動制御され
る吐出弁（３）に、気液分離タンク（５）に設けられた
レベル発信器（８）の液位信号を直接つなぎ、液位が上
昇すると吐出弁（３）を開いてカーゴポンプ（１）から
流出する液量を増加させ、逆に液位が下降すると吐出弁
（３）を閉じて流出量を減少させていた。すなわち、図
３（ａ）に示されるように、レベル発信器（８）の液位
信号で一義的に吐出弁（３）を制御していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】気液分離タンクの液位
による従来の吐出弁制御においては、液位の上昇・下降
の条件とは無関係に、液位自体と吐出弁の開度とを一義
的に関係付けていたので、タンクレベルの局所的かつ短
周期の変動のため高頻度となり、制御の不安定や遅れに
より、ポンプ吸込口へ空気が流入してポンプの吐出機能
が失われたり、タンク液位が過度に上昇して抽気管や真
空ポンプに高粘度の揚液が侵入したりする原因となって
いた。

【００１０】更に、ストリッピング作業終了間際には、
吐出弁が微小開度で長時間運転されることが多い。そう
すると吐出弁の弁座や後流側配管でキャビテーションが
発生して、過大な振動や騒音、エロージョンによる損傷
が生じる。またそのため、ゴムや樹脂を使った全閉時完
全シール型の吐出弁が採用できず、制御用の吐出弁とは
別に、完全シール型の吐出弁を併設する必要があった。

【００１１】加えて、制御用の吐出弁は、液位信号によ
り一義的に開度が決定されるように制御され且つ速い応
答性が要求されるので、通常ポジジョナ付の空気圧作動
弁が使用される。これは通常船内で使用される油圧作動
式の一般弁と駆動力源が異なるから、圧力空気源を別に
設ける必要がある他、価格的にも高価であった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するために、カーゴポンプの吸込側に設置され
てストリッピング時に使用される気液分離タンクにおい
て、上記タンク内の液位に対して上記ポンプの吐出弁の
開度を与える制御関数を、液位が上昇する時と下降する
時でそれぞれ異なるステップ関数とし、それらの間に不
感帯を設けることを特徴とする気液分離タンクの液面制
御方法を提案するものである。

【００１３】

【作用】本発明においては、気液分離タンクの液位が上
昇する時と下降する時とで異なる制御関数を用い、それ
らの間に不感帯を設けたので、局所的・短周期の液位変
動があった場合、制御の必要性の判断基準となる液位変
動の上下ピークの検出および吐出弁開・閉方向の制御必
要性の見極めが的確にできる。したがって制御頻度を低
減して制御の不安定や遲れを確実に回避することができ
る。

【００１４】また制御関数を階段状に増減するステップ
関数としたので、船内で通常使用される油圧作動式の一
般弁をポンプ吐出弁として使用することができる。した
がって、従来のポジショナ付空気圧作動弁を使用する場
合のように空気圧源を設ける必要がなく、弁自体の価格
も安価であるばかりでなく、保守も容易となり、信頼性
も向上する。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す構成図、図３
（ｂ）は同じく吐出弁の制御特性を示す図である。この
図１において、前記図２により説明した従来のものと同
様の部分については、冗長になるのを避けるため、同一
の符号を付け詳しい説明を省く。

【００１６】本実施例においては、気液分離タンク
（５）に設けられたレベル発信器（８）の液位信号を関
数制御器（１１）に入力する。関数制御器（１１）で
は、図３（ｂ）に例示されるように、気液分離タンク液
位の上昇時と下降時でそれぞれ異なりその間に不感帯を
有するステップ関数によって、吐出弁（３）の開閉を制
御する油圧用電磁弁（１２）を開閉制御し、階段状に規
定した各吐出弁開度に対する上限値を越えたり下限値を
下回わると、順次段階的に吐出弁開度を増減して、気液
分離タンクの液位の変化を静定する方向に制御し、不感
帯域内に入るようにする。

【００１７】すなわち、その時の吐出弁開度に対応する
上昇時または下降時の許容液位に対して実際の液位が外
れておれば、吐出弁（３）を段階的に開くか又は閉じる
よう、油圧用電磁弁（１２）の開閉制御を行なうのであ
る。油圧用電磁弁（１２）で開閉制御された作動油圧
は、吐出弁（３）のアクチュエータに入り、吐出弁の開
閉制御を行なう。そして、吐出弁の開閉によりカーゴポ
ンプ（１）の吐出流量、すなわち吸込流量が増減して、
気液分離タンク（５）の液位がその時点での吐出弁開度
により決定される上昇方向および下降方向の制御液位の
不感帯内に入ると、制御は終了し、液位が不感帯から出
ない限り、液位が局所的に変動しても、制御は行なわれ
ず待ち状態となる。

【００１８】このように本実施例では、上昇時・下降時
の制御液位間に不感帯を設けることにより、局所的・短
周期の液位変動があっても、制御の必要性の判断基準と
なる液位変動の上下ピークの検出および吐出弁開・閉方
向の制御必要性の見極めが的確にでき、制御頻度を低減
して制御の不安定や遅れを確実に回避することができ
る。制御に不感帯を導入することによりまた、気液分離
タンク液位に対し吐出弁制御関数を階段状に設定するこ
とが可能となり、従来のポジショナ付空気圧作動弁に代
えて、船内で通常使用される油圧作動式の一般弁を使用
できるので、設備費が低減するとともに保守が容易とな
り、信頼性も向上する。

【００１９】本実施例ではまた、弁座のエロージョンの
原因となる有害なキャビテーションが発生する直前の弁
開度を最小弁開度点として定め、それよりも更に気液分
離タンクのレベルが低下する場合には、途中停止するこ
となく一気に吐出弁を全閉するように、吐出弁制御関数
を設定する。もし最小弁開度点と全閉点の間の微小弁開
度で長時間弁を使用した場合には、高流速とキャビテー
ションにより弁座や弁下流側配管が損傷する恐れがある
が、制御関数を上記のように設定すれば、吐出弁がその
ような微小弁開度で使用される時間を最小限にできる。
したがって、完全シール形の吐出弁を使用しても弁座の
損傷を回避できるから、制御用の専用弁を設置しなくて
もすみ、コストが低減するとともに運転操作も簡略化さ
れる。

【００２０】吐出弁制御関数には、上記と同様に最大弁
開度点も制御液位の最高値に対応して設定されていて、
気液分離タンク（５）の液位が最高値を越えると、吐出
弁（３）は最大弁開度点から全開状態まで途中停止する
ことなく一気に開くようになっている。これにより、気
液分離タンク（５）のオーバーフローが防止される。

【００２１】更に本実施例では、関数制御器（４）に揚
液比重データを入力し、差圧式レベル発信器の基準揚液
と実揚液の比重比により吐出弁の制御関数を補正する。
これにより、実揚液の比重差による制御レベルの変動が
なくなって、揚液の種類とは無関係に常に最適な制御条
件が維持される。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、カーゴポンプでストリ
ッピングを行なう時に使用する気液分離タンクの液位制
御の制御頻度を低減できる。したがって、吐出弁の寿命
を長くでき、信頼性も向上する。また、気液分離タンク
の液位制御遅れを低減できるので、空気吸込によるカー
ゴポンプの機能喪失や、バキュームポンプユニットへの
揚液侵入による損傷を防止でき、この点の信頼性も向上
する。

【００２３】更に、吐出弁としては、従来のポジショナ
付の空気圧作動弁の代りに、油圧作動の一般弁を使用す
ることができるから、設備費が低減するとともに保守が
容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】図２は従来のストリッピング装置とその制御装
置の一例を示す構成図である。

【図３】図３は吐出弁の制御特性を示す図であって、図
３（ａ）は従来の特性の一例、図３（ｂ）は本発明の一
実施例をそれぞれ示す。

【符号の説明】

（１） カーゴポンプ （２） 駆動用タービン （３） 吐出弁 （４） 主逆止弁 （５） 気液分離タンク （６） 空気抽出弁 （７） 真空ポンプユニット （７ａ） 真空ポンプ （８） レベル発信器 （９） ポジショナ （１０） 真空ポンプ・空気抽出弁制御装置 （１１） 関数制御器 （１２） 油圧用電磁弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カーゴポンプの吸込側に設置されてスト
   リッピング時に使用される気液分離タンクにおいて、上
   記タンク内の液位に対して上記ポンプの吐出弁の開度を
   与える制御関数を、液位が上昇する時と下降する時でそ
   れぞれ異なるステップ関数とし、それらの間に不感帯を
   設けることを特徴とする気液分離タンクの液面制御方
   法。