JP3540512B2 - Ice plug forming equipment for vertical pipes - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種プラント等における配管系統の点検補修技術に関し、特に配管を冷却して内部に氷の止栓即ちアイスプラグを形成する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
各種プラントにおいて、大流量の本管乃至容器等に接続した支管である計装配管や冷却水配管等の付属設備に修理、取替え等の補修の必要が生じたときに、プラントの運転を停止すること無くその補修を実施する目的で、補修部を本管等から流体的に分離するためアイスプラグ法が施工されている。これは、補修部近傍の支管の管外面を冷却し、管内部の液体を凍結させて流体の流通を断つもので、凍結により形成された氷の塊が止栓(プラグ)の機能を呈することからそう呼ばれている。アイスプラグは機械的な遮断弁の機能を持つものであるが、例えば、流体流通を遮断して補修部への液体の流れ込みを防止するため、機械的な遮断弁を多数配置することは配管の構造を複雑化すると共に費用的にも負担が大きい。これに反し、アイスプラグ法は管を部分的に冷却するだけで配管の任意の箇所に遮断弁の機能を有するプラグを形成でき、溶かせば無くなるから非常に有用なものである。
このようなアイスプラグ法の一般的な施工方法を図4を参照して説明すると、支管61に冷却ジャケット63を取り付ける。冷却ジャケット63は2個の半円管状ケーシングにより支管61を挟み込み、冷却用媒体を流す密閉流路を内部に形成するものである。この冷却ジャケット63の内部に液体窒素ボンベ65から導管67を通して液体窒素を供給し、支管61の内部の液体を冷却して凍結する。昇温して気化した窒素ガスは、導管69を通して回収容器71に回収される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
而して、アイスプラグを形成しようとする支管乃至管が上下方向に延びる所謂鉛直管であって、下方にある本管乃至容器に接続している場合、この本管等の内部流体は熱源として作用する。即ち支管にアイスプラグを形成しようとして冷却すると被冷却部分は低温になっていくが、プラントの運転が続行されている場合本管等の内部の液体は運転状態に維持されているから相対的に高温のままである。このような状態では、鉛直な被冷却管内の低温液体は下降して本管へ向かい、本管内の高温液体は上昇して自然対流が発生する。このような自然対流が発生すると、被冷却部に上昇液体流により次々と熱が搬入されるので、被冷却部の液体の温度低下は緩慢になり、アイスプラグ形成に長い時間を要することになる。このため、補修作業に入る準備時間が長くなり、補修に多大の時間を要すると共にアイスプラグ形成に要する液体窒素の消費量が過大になるといった問題点が発生する。
従って、本発明は、アイスプラグを形成すべき管が鉛直管であっても、液体窒素の消費量が少なく且つ短時間でアイスプラグを形成し得る鉛直管用アイスプラグ形成装置を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
如上の課題を解決するため、本発明によれば、下方に位置する熱源管又は容器に連通した鉛直管にアイスプラグを形成する装置は、前記鉛直管に装着される第1の冷却ジャケットを含む冷却装置と、前記第1の冷却ジャケットより熱源管寄りで鉛直管に装着される第2の冷却ジャケットを含む予冷却装置と、前記第1及び第2の冷却ジャケットとの間の鉛直管内の温度を検出するための温度検出端子を含む温度監視装置と、検出される温度が水の比重が最大となる約4℃に維持されるように予冷却装置を運転するための手段とから構成される。なお、冷却装置は、予冷却装置に若干遅れて起動されることが望ましい。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。先ず図1を参照するに内部を熱水が流れる本管1から上方に支管3が延出している。この支管3は上方に延出しているので、所謂鉛直管でありこれにアイスプラグを形成する装置を説明する。主たる冷却装置10は、支管3を囲繞して取り付けられる冷却ジャケット11と、これに導管を介して連絡した冷熱源13から構成されている。冷熱源13は例えば液体窒素供給源である。冷却ジャケット11は、図2に示すように支管3を挟んで半円筒形のケーシング15,17とを対向して配設し、その軸方向フランジ19,21をボルト23及びナット24により締め付け、固定して構成されている。図3に示されるようにフランジ19,21との間にはパッキン22が介装され、更にケーシング15,17のボス部25,27にはグランドパッキン29が充填されて、ケーシング15,17の内側に支管3の外面に接して液体窒素の密閉流路31が形成される。グランドパッキン29は、締付けボルト33により支持されたパッキン押さえ35により外方から支持されている。この締付けボルト33の締め込み長さを調整することにより適切なパッキン圧が得られる。
一方のケーシング17には、入口管台37及び出口管台39が取り付けられ、それぞれに液体窒素導入管41及び窒素ガス導出管43が接続されている。そして導入管41から密閉流路31に流入した液体窒素は、支管3の外面に接触して流れ、これを冷却する。支管3及びその内部の水の熱を奪って気化した窒素は導出管43から流出し、冷熱源13へ戻る。
【0006】
再び図1を参照するに、支管3には本管1寄りに予冷却装置50の冷却ジャケット51が囲装されている。この冷却ジャケット51の機械的構造は、前述した冷却ジャケット11と殆ど同じであり、冷熱源53も冷熱源13と同様のものである。更にはその機能乃至作用も、被冷却水温度が約摂氏4度になる以外冷却装置10の冷却ジャケット11とほぼ同じである。そして、冷却ジャケット11,51に挟まれた支管3に温度検出端子である熱電対56が配設され、これがリード線を介して温度監視装置57に接続し、支管3の特にその内部の温度を監視できるようになっている。
【0007】
以上の構成のアイスプラグ形成装置によれば、予冷却装置50により冷却ジャケット51が取付けられた支管3の内部水の温度を約4℃になるように冷却する。そうすると鉛直管である支管3と本管1との間で自然対流が図1に矢印で示すように発生し、上昇流はこの部分で止る。水の比重は約4℃で最大になるからである。なお、予冷却装置50と同時に平行して起動するか、或いは若干遅らせて起動した冷却装置10により支管3の内部水を十分な強度のアイスプラグを形成するまで冷却する。温度監視装置57は、熱電対56によりアイスプラグ形成部分の隣接部の内部温度を監視し、温度が約4℃を越えるようであれば、予冷却装置50を作動するように操作員に情報を提供する。
【0008】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷却装置によりアイスプラグが形成される部分を予冷却装置により対流発生部から隔離したので、対流による本管部からの熱搬入が阻止され、鉛直管にも良質のアイスプラグを形成することができる。予冷却装置は、氷点でなく約4℃に冷却するだけであるので、それほど大きな冷却能力を必要としないから、これがない従来のアイスプラグ形成装置に比し全体として必要エネルギを最小限にすることができるとともに、起動から短時間でアイスプラグを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の全体構造を示す系統図である。
【図2】図1の部分構造を示す一部切欠部分側面図である。
【図3】図2のIII-III 線に沿う平断面図である。
【図4】従来の装置の全体概念図である。
【符号の説明】
1 本管
3 支管
10 冷却装置
11 冷却ジャケット
13 冷熱源
15、17 ケーシング
19、21 フランジ
22 パッキン
23 ボルト
24 ナット
25、27 ボス部
29 グランドパッキン
31 密閉流路
33 締付けボルト
35 パッキン押さえ
37 入口管台
39 出口管台
41 導入管
43 導出管
50 予冷却装置
51 冷却ジャケット
53 冷熱源
56 熱電対
57 温度監視装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for inspecting and repairing a piping system in various plants and the like, and more particularly to an apparatus for cooling a pipe to form an ice plug or an ice plug therein.
[0002]
[Prior art]
In various plants, when there is a need to repair or replace auxiliary equipment such as instrumentation pipes and cooling water pipes, which are branch pipes connected to high flow main pipes or vessels, etc., stop operation of the plant For the purpose of carrying out the repair without any problem, an ice plug method has been implemented to fluidly separate the repaired portion from the main pipe or the like. This is to cool the outer surface of the branch pipe near the repaired part, freeze the liquid inside the pipe, and cut off the flow of fluid, and the block of ice formed by the freezing acts as a plug. So called. Ice plugs have the function of a mechanical shut-off valve.However, for example, in order to shut off the fluid flow and prevent the liquid from flowing into the repair part, it is necessary to arrange a large number of The structure is complicated and the cost is large. On the other hand, the ice plug method is very useful because a plug having a function of a shutoff valve can be formed at an arbitrary position in the pipe only by partially cooling the pipe, and the plug is not melted.
The general construction method of such an ice plug method will be described with reference to FIG. 4. A
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, when the branch pipe or pipe for forming the ice plug is a so-called vertical pipe extending in the vertical direction and connected to a main pipe or container below, the internal fluid of the main pipe or the like is used as a heat source. Works. That is, when the branch pipe is cooled to form an ice plug, the cooled part becomes low in temperature. However, when the operation of the plant is continued, the liquid inside the main pipe and the like is maintained in the operating state, so Remains hot. In such a state, the low-temperature liquid in the vertical cooled pipe descends to the main pipe, and the high-temperature liquid in the main pipe rises to generate natural convection. When such natural convection occurs, heat is successively carried into the part to be cooled by the rising liquid flow, so that the temperature of the liquid in the part to be cooled decreases slowly, and it takes a long time to form ice plugs. . For this reason, there is a problem that the preparation time for the repair work is lengthened, the repair takes a long time, and the consumption of liquid nitrogen required for forming the ice plug becomes excessive.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ice plug forming apparatus for a vertical pipe which can form an ice plug in a short time with a small consumption of liquid nitrogen even when a pipe on which an ice plug is to be formed is a vertical pipe. And
[0004]
[Means for Solving the Problems]
To solve the problems According to the process 30, according to the present invention, the first cooling jacket is also heat pipe located below apparatus for forming ice plugs in a vertical tube communicating with the container, which is attached to the vertical tube a cooling device comprising a precooling device including a second cooling jacket to be mounted in a vertical pipe in the heat source pipe nearer than the first cooling jacket, the vertical tube between said first and second cooling jacket A temperature monitoring device including a temperature detection terminal for detecting a temperature; and means for operating the pre-cooling device so that the detected temperature is maintained at about 4 ° C. at which the specific gravity of water is maximized. You. It is desirable that the cooling device be started slightly after the pre-cooling device.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, referring to FIG. 1, a branch pipe 3 extends upward from a
An
[0006]
Referring again to FIG. 1, the branch pipe 3 is surrounded by a cooling jacket 51 of the
[0007]
According to the ice plug forming apparatus having the above-described configuration, the
[0008]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a portion where the ice plug is formed since the isolated from the convection generation section by precooling device, thermal transport from the main tube by convection is prevented by the cooling device, a vertical tube Even a good quality ice plug can be formed. Since the pre-cooling device only cools to about 4 ° C. instead of the freezing point, it does not require a large cooling capacity. Therefore, it is necessary to minimize the required energy as a whole compared to a conventional ice plug forming device having no pre-cooling device. And an ice plug can be formed in a short time from the start .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing an overall structure of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway side view showing the partial structure of FIG. 1;
FIG. 3 is a plan sectional view taken along the line III-III in FIG. 2;
FIG. 4 is an overall conceptual diagram of a conventional device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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