Microsoft PowerPoint - 1.PCなし液化機運転方法 - 表紙-概要-位置図.ppt [互換モード]

ヘリウム液化機

運転手順

-制御盤から（PCなし）-2016.12.26

（７訂版）

極低温室

＜手順書の構成概要＞

1.作業位置図

液化運転で作業する位置を番号で示しています。手順書中の位置番号と照らし合わせます。

2.真空引き

液化運転に先立ち液化機断熱槽（CB：コールドボックス）の真空引きを行います。

3.メンテナンスの終了

液化運転を行っていない状態では日常的にメンテナンスを行っています。これを起動前に終了させます。

4.起動

運転条件を整え起動させます。

5.監視（起動から液化開始まで）

起動してから液化が始まるまでの冷却過程を監視します。過去の記録より起動時の温度毎におよその所要時 間がわかるので参考にします。

6.監視（液化中）

運転状態に異常がないか監視します。圧力、温度等のグラフが周期的に推移するので適宜監視します。

7.停止

液化運転を停止します。通常、液化する原料となるヘリウムガスが運転に必要な最低量（最低圧）まで減った ら停止となります。

8.リセット

液化機の電気的誤作動・不具合が経験的に確認されています。この場合リセットを行い正常化します。 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 150 170 190 210 230 250 270 290 予備冷却所要時間 起動時のTI3112温度（K）

＜所要時間＞

真空引き：最短15分

引き始めて15分ほどで真空度が平衡状態になるので最 低15分程度でもOKですが通常は半日引いています。

起動～液化開始：4時間前後

右グラフにあるように起動時の液化装置の温度により所 要時間が変わります。

液化時間：14時間前後

長尺ボンベに貯まっているガス量や運転中の戻りガス量 に左右されます。開始時長尺ボンベ残圧と最低圧まで液 化し終える所要時間の関係は下記のようになります。 ・長尺ボンベ残圧10.0MPa：所要12.0時間程度 ・長尺ボンベ残圧11.0MPa：所要13.5時間程度 ・長尺ボンベ残圧12.0MPa：所要15.0時間程度

停止作業：20分

ただし停止させるタイミングを見計らうのにも最長で40分 程度時間がかかります。 ※上記のような時間スケールで運転を行う場合は総時間が長くなってしまうため一勤務日で行う事は困難となり 「夕方起動～翌日日中停止」というスケジュールでの運用が現実的となっています。

1.作業位置図

液化運転で作業する位置を番号で示します。 ヘリウム 液化装置 液化 ヘリウム 貯槽 液化窒素 貯槽 居室 回収用 圧縮機 液化用 圧縮機 長尺 カードル 回収用 圧縮機 中圧タンク 冷却塔

1

2

3

4

5

6

7

9

10

14

※手順書の写真に位置番号が振ってあります。

8

13

12

⇔ 通用口 通用口 ⇔

15

11

⇔ 通用口

2.液化機断熱槽（コールドボックス/CB）真空引き

液化運転停止時は断熱槽（以下CB）の真空度が劣化してくるので運転前に真空引きを行います。 （参考）前回運転から２週間程度の間隔が開いた時点でCB圧PI3905：0.006hPa程、真空引き実施で0.001hPa程度ま で降下します。

2-1.バルブ状況確認

リークポートが閉じている事を確認します。

2-2.ポンプ起動

補助ポンプであるロータリーポンプおよびターボポンプを起動します。ここでの注意点はターボポンプと補助ポンプの 間にあるバルブMV3911をまだ開けないことです。真空劣化したとはいえCB内はまだ十分高真空であるので補助ポ ンプ無しでもターボポンプが回ります。 位置15 ①ロータリーポンプON ②ターボポンプ主電源ON ③初期化が始まるので少し待つ ④ターボポンプON

2-3.CB真空度PI3905の確認とCB排気バルブMV3911の開操作

まず制御盤画面がメイン画面でない場合はF14を押して初期画面に戻ります。通常初期画面でない画面をいつも表 示させています。 ①PI3905 ： F14（初期画面へ戻る）⇒ F10⇒F6 と押しPI3905値を確認します（記録まではしてません）。 ②MV3911： F14（初期画面へ戻る）⇒ F10⇒F8 ⇒F12 ⇒F12 ⇒F12 と押しMV3911を表示させます。 ⑤表示項目の変更 ⑤周波数で回転を監視 001項 309項 コントローラの表示を矢印ボタンを長押して309：回転周波数を表示させて監視します。周波数は定常状態で1500Hzと なりますが、まだターボポンプ単独（補助ポンプ無し）なので1100Hzほどで頭打ちになります（起動後2,3分ほど）。 位置7 ③縦横矢印キーを使ってMV3911の“Status”を選択してENTERで確定します。現在の状態Autoが表示されているの で矢印キーでManualに変更してENTERを押します。

④パスワードが問われるので「000」と入力してログイン後、今一度AutoをManualへ変更します。 ※初めからパスワードが問われればいいのですが変更操作を行わないとパスワードを問う画面になりません。また直 前の変更操作は完了してないのでログイン後改めて変更操作が必要です。 ⑤Status操作後、同じ要領で下段の“Manual Value”をopenに変更します。「カチッ」と音がしてバルブが開きます。

PASS：000

⑥ターボポンプと補助ポンプの間にあるMV3911が開いた事によってターボポンプの回転周波数が規定値1500Hzに 達するので確認します。制御盤でPI3905（F14⇒F10⇒F6）を確認して真空度が上昇している事を確かめます。

2-4.排気の終了

終了手順は開始手順の逆順で行います。 1.MV3911閉止 2.ターボポンプ、ロータリーポンプの停止 3.リークポートを開いて大気圧へ戻す 回転が止まった後に背面主電源もOFF ターボポンプOFFはONと同じボタン

位置7

3.液化機メンテナンス：バックパージの終了

※バックパージは貯槽の蒸発ガス（ピュアガス）を昇温した液化機を経由させて回収ラインへ流す事で液化機内の不 純物を押し流し浄化しています。

CV3170

CV3420

3-1.制御盤でバックパージ操作バルブCV3420、CV3170 を閉じます

まず制御盤画面がメイン画面でない場合はF14を押してメイン画面に戻ります。通常メイン画面でない画面をいつも 表示させています。 ①F14（初期画面へ戻る） ⇒ F12 ⇒ F8 ⇒ CV3420 ②縦横矢印キーを使ってCV3420の「Status」を選択してENTERで確定します。現在の状態“man”が表示されている ので矢印キーで“auto”に変更してENTERを押します。

PASS：000

③パスワードが問われるので「000」と入力してログイン後、今一度“man”を “auto”へ変更します。 ※初めからパスワードが問われればいいのですが変更操作を行わないとパスワードを問う画面になりません。また 直前の変更操作は完了してないのでログイン後改めて変更操作が必要です。 ④CV3170 も同様に F14（初期画面へ戻る） ⇒ F10 ⇒ F8 ⇒ CV3170 CV3420と同じ要領で“auto”にしてバルブを閉止させます。 ⑤今一度CV3420、CV3170ともに“auto”で開度が0（全閉）になっている事を確認します。

3-2.バックパージのために閉止したバルブを開きます

CV3240、CV3170が全閉したことを確認してから、液化用圧縮機（黄色い機器）脇のV2180を開きます（ON側にひね る）。バルブの前後に圧力差があるので「シューッ」と流音がします。ゆっくり開きます。 位置14

4.起動

4-1.中圧乾燥機バルブ操作・液体窒素経路の予備冷却

中圧乾燥機供給バルブV1300、V1301を開きます。 換気扇を必ず回し酸欠事故を予防します。窒素ガスが液体窒素に変わるのに約15～20分（開度による）かかるので 次の作業へ進みます。ガスが液体へ変わると流音が変わる（静かになる）ので、この場所で監視していなくても分かり ます。液が出てきたらバルブを速やかに閉めます。 液体窒素を手動で流してCE～液化機間の経路を事前に冷却します。床保護のため発泡スチロールの箱を置きます。 箱は液体ヘリウム汲み出し作業場所（He貯槽横）に置いてあります。液体窒素バルブを30度ほど開きます。 開度は 30度程度 15～20分 程度で液出 液が出始める と音が変わる 位置1 位置2 位置1

4-2.冷却塔起動

圧縮機室にある冷却塔制御盤を操作して起動します。冷却ファン・水ポンプ・散水ポンプの３つの運転ボタンを押しま す。順番はどれからでも大丈夫です。 位置3 位置6

4-3.液化機放出ガスのメーター値を記入

液化機裏側にある液化機放出ヘリウム/窒素ガスメーターの値を記録します。 位置13

4-4.液面計の電源ON

液面計の電源を入れます。※平常時は電源OFFですが液化運転時は液量変化の経過を見るため運転終了までON のままにします。

4-6.運転条件の確認

液化機制御盤で運転条件が整っているか確認します。 F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F5

表示は “Gas Management Stable” だけが “No” 状態となっていて、それ以外は全て “Yes” になっていることを 確認します。冷却塔を起動して間もないと “CW flow okay” が “No” 状態の場合があります。１分ほど待てばす ぐに “Yes” になります。 位置7

4-5.運転記録簿への記入

液化機制御盤から各部位の温度・圧力値を記録簿へ記入します。※F14を押すと初期画面に戻ります F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F6 ⇒ F12 ⇒ LI5200（貯槽量） F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F6 ⇒ F12 ⇒ TI3112 F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F6 ⇒ F12 ⇒ TI3155 F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F6 ⇒ F12 ⇒ TI3280 F14（初期画面へ） ⇒ F9 ⇒ F6 ⇒ PI2170 F14（初期画面へ） ⇒ F9 ⇒ F6 ⇒ PI2160 また長尺ボンベ圧力値は制御盤には該当項目がないので圧力計を参照します。 位置7 位置12

「No」表示があり、かつ「K10」RESETキーまたは「ACK」キーが点灯または点滅している場合は該当キーを押して消 灯してみてください。 「No」表示が「Yes」に切り替わります。それでもうまくいかない場合はブレーカーからのリセットが 必要です。最終項のリセット項をご参考ください。

4-7.液化機断熱層（コールドボックス：CB）真空度PI3905の確認

F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F6 ⇒ PI3905

4-8.圧力条件の確認

制御盤で下記の条件が満たされているか確認します。 「 0.42MPa < PI2160値 < 0.80MPa 」

※PI2160（F14⇒F9⇒F6）は先ほど記録簿へ記入した値です ※この項目は管理PC確認の時は “0.32～0.70MPa” となっていますが制御盤では “0.42～ 0.80MPa” となっています。 これは管理PCではゲージ圧表示で、制御盤では絶対圧表示となっているため0.1MPa大きくなっているためです。 条件が満たされていない場合は以下の手順で制御盤を操作して圧力調整します。 【0.42MPaより低い場合】CV2150を操作して中圧タンクからガスを供給します （1） CV2150,CV2160を手動モードへ切り替えます ・F14（初期画面へ） ⇒ F9 ⇒ F8 ⇒ CV2150,CV2160 ・矢印キーを用いて各「Status」を“auto”から“man”へ切り替えます。 （パスワードが問われる場合は「000」でログインします） ※操作はCV2150だけしか使いませんがCV2160が自動モードだとCV2150の動きに連動することがあるためこれを避 けるためCV2150,CV2160両方とも手動モードにします。

（2）CV2150を開いて中圧タンクからヘリウムガスを導入します 矢印キーを用いて各「Manual valve」を選択し、数値を入力します。急激な圧力変化を避けるため30％⇒50％⇒70％ のように様子を見ながら徐々に開けるのが良いです。 （3）手動モードを自動モードへ戻す 圧力条件が満たされたらCV2150,CV2160ともに「Status」を“man” から“auto”へ切り替え必ず自動モードへ戻します。 操作忘れがないように注意してください。 【0.80MPaより高い場合】CV3420からガスを回収ラインへ抜きます （1）CV3420を手動モードへ切り替えます ・F14（初期画面へ） ⇒ F12 ⇒ F8 ⇒ CV3420 ・矢印キーを用いて「Status」を“auto”から“man”へ切り替えます。 （パスワードが問われる場合は「000」でログインします） （2）CV3420を開いてガスを抜きます 矢印キーを用いて各「Manual valve」を選択し、数値を入力します。急激な圧力変化を避けるため30％⇒50％⇒70％ のように様子を見ながら徐々に開けるのが良いです。 （3）手動モードを自動モードへ戻す 圧力条件が満たされたら 「Status」を“man” から“auto”へ切り替え必ず自動モードへ戻します。操作忘れがないように 注意してください。

4-9.良く操作するバルブCV3420、CV3170が自動モードになっているのか確認

バックパージで手動操作したバルブが自動モードに戻っているか最終確認を行います。 （1）CV3420の確認 ・F14（初期画面へ） ⇒ F12 ⇒ F8 ⇒ CV3420 ・ 「Status」が“auto”であることを確認します。 “man”になっている場合は“auto”へ切り替えます。 （2）CV3170の確認 ・F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F8 ⇒ F12 ⇒ CV3170 ・ 「Status」が“auto”であることを確認します。 “man”になっている場合は“auto”へ切り替えます。

4-10.運転モードの選択；液体窒素予冷

常に「on」のままになっているはずで、K3 「 LN2 on/off 」は常時点滅しています。Precool（F11）を押しStatusが「on」で ある事を確認します。「on」でない場合はK3 「 LN2 on/off 」を押して「on」にします。

4-11.運転モードの選択；内部精製

K4 「 Purifier on/off 」を押して点滅状態にします。F14（初期画面へ） ⇒ F12 ⇒ PURIFIER-STATUS項は“off”の ままですが現段階では“off”で問題ありません。冷却が進み条件が揃うと“on”に切り替わります。

4-12.圧縮機起動

F14（初期画面へ） ⇒ F9 ⇒ COMPRESSOR-STATUS項の「StartPermissive」が“Yes”である事を確認してからK1 「 Comp on/off 」を押して圧縮機を起動させます。開始時刻を運転記録簿に記入します。

4-13.液化機起動

圧縮機起動後およそ2分経つと F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ COLDBOX-STATUS項の「StartPermissive」が “Yes” に切り替わります。確認できたらK2 「 Coldbox on/off 」 を押して液化機を起動させます。開始時刻を運転記録 簿に記入します。 起動後にCV3160（F14⇒F10⇒F8⇒F12）、CV3615（F14⇒F11⇒F8）が開いた事を確認します。「Valve position」の数 値が変動している（自動制御）ことを確認します。

4-14.液体窒素による配管の予冷終了

（任意のタイミングで実行：冷却具合により前後します）冷却が進んでガスから液体へ変わると流音が変わり静かにな るので液が出てきたことを確認してバルブを閉めます。 位置1 液が出始める と音が変わる

4-15.冷却塔強制給水バルブを開く

（任意のタイミングで実行：4-14を行った足でこちらも行います）野外の冷却塔へ行きます。フェンスの鍵は2478を押し 込んだ状態にして底面のツメを押します。強制給水バルブを微量開きます。 ※開放式冷却塔の循環水が蒸発して水位が下がると給水管より新たに水が補給されます。しかし蒸発時は水分だけ が損失しているのに対して補給時はミネラル成分など含有物も含んでいるため循環水が次第に濃縮していきます。こ れを防ぐために強制的に循環水をあふれさせる措置をします。損失を蒸発だけでなく漏洩（オーバーフロー）もさせる。 流量は排水管出口の目視でチョロチョロ流れる程度です（冷却塔の運転過程によって変化しており排水管から全然 流れない時もあります）。 位置4 右側のバルブ を微開 黒線マークが秒針 の58秒くらい

5.運転状況の監視

5-1.液化が始まるまでの冷却過程の監視：運転記録簿

運転記録簿は運転進行状況に沿って時系列に項目が並んでいます。これに従って各部位の温度到達状況／作動開 始状況を制御盤から確認して、時刻を記入し運転状況を監視します。 【運転記録簿の項目】 （）内に示す制御盤の操作キーを押して値を確認します。 TI3112（F10→F6→F12） 220K 到達 ⇒ V3108（F10→F8→F12→F12）、CV3130（F10→F8） 開 TI3155（F10→F6→F12） 100K 到達 ⇒ CV3290（F10→F8→F12） 開 TI3155（F10→F6→F12） 60K 到達 ⇒ CV3160（F10→F8→F12） 開度30％下回る TI3155（F10→F6→F12） 32K 到達 ⇒ CV3170（F10→F8→F12） 開 TI3280（F10→F6→F12） 10K 到達 ⇒ CV3160（F10→F8→F12） 全閉 TI3280（F10→F6→F12） 7K 到達 ⇒ ＜予冷完了＞ TI3465（F12→F6） 130K 到達 ⇒ COOLDOWN２へ TI3465（F12→F6） 50K 到達 ⇒ PURIFICATIONへ、CV3401（F12→F8） 開 PI2170（F9→F6） 0.65MPa 到達 ⇒ REGENERATIONへ

TI3475（F12→F6） 70K 到達（昇温） ⇒ PURGE、COOLDOWN１へ

5-2.定常時（精製過程）の運転状況の監視

冷却過程が終わり精製過程に入ると温度や圧力値などが規則的な動きになります。管理PCが使えない状況では規 則的なグラフをチェックすることはできませんが、経験的に不安定な個所（要対処）について下記に解説します。 “TI3112温度が本来77K前後で安定するところ、上昇してしまう” 制御盤でTI3112（F10→F6→F12）の温度を適宜確認する。 多少の上下はありますが、90K以上で推移するようならば不具合と思われます。 ＜対策＞ 原因としては液体窒素取り込み弁CV3615の不具合という事がわかっています。CV3615（F11→F8）を自動モードから 手動モードへ切り替え、全閉にします。その後再び自動モードに戻します。これにより閉開操作が行われ、ショック療 法的な効果で詰まり？が取り除かれ液体窒素の供給が回復します（TI3112温度が下がり始めます）。

液化用圧縮機 屋外 TIC 3605 C V 3 6 1 5 TIC 3610 TI 3112 E 3 1 2 0 E 3 1 1 0 E 3 4 5 0 E 3 4 6 0 E 3 4 7 0 E 3 4 9 0 C V 3 4 3 5 C V 3 4 1 5 C V 3 4 3 0 TI 3465 TIC 3475 PI 3401 PI 3402 V3410 PI 3100 PI 3200 T1 PI 3400 CV3401 CV3420 V3108 液化用圧縮機 液化窒素貯槽 中圧乾燥機 回収ライン C V 3 1 3 0 PCV2101 中圧タンク CV3160 CV3170 TIC 3155 E 3 1 5 0 E 3 1 4 0 E 3 1 6 0 TI 3280 CV3290 T2

CV3615

_開

開

CV3160

１.

TI3112＝220K 到達まで

バイパス弁CV3160を経由してヘリウムガスが液化機内を循環します。CV3615 から液体窒素を取り込み対抗して流れてくるヘリウムガスを熱交換器で冷却 します。この熱交換器の出口温度TI3112が220Kになるまで冷却します。

TI3112

液化用圧縮機 屋外 TIC 3605 C V 3 6 1 5 TIC 3610 TI 3112 E 3 1 2 0 E 3 1 1 0 E 3 4 5 0 E 3 4 6 0 E 3 4 7 0 E 3 4 9 0 C V 3 4 3 5 C V 3 4 1 5 C V 3 4 3 0 TI 3465 TIC 3475 PI 3401 PI 3402 V3410 PI 3100 PI 3200 T1 PI 3400 CV3401 CV3420 V3108 液化用圧縮機 液化窒素貯槽 中圧乾燥機 回収ライン C V 3 1 3 0 PCV2101 中圧タンク CV3160 CV3170 TIC 3155 E 3 1 5 0 E 3 1 4 0 E 3 1 6 0 TI 3280 CV3290 T2

CV3130

開

２.

TI3112＝220K タービン起動

220K到達

TI3112

TI3112が220Kまで冷却されるとタービンへの取り込み弁CV3130が開きます。 これによりタービンでの冷却が始まります。

液化用圧縮機 屋外 TIC 3605 C V 3 6 1 5 TIC 3610 TI 3112 E 3 1 2 0 E 3 1 1 0 E 3 4 5 0 E 3 4 6 0 E 3 4 7 0 E 3 4 9 0 C V 3 4 3 5 C V 3 4 1 5 C V 3 4 3 0 TI 3465 TIC 3475 PI 3401 PI 3402 V3410 PI 3100 PI 3200 T1 PI 3400 CV3401 CV3420 V3108 液化用圧縮機 液化窒素貯槽 中圧乾燥機 回収ライン C V 3 1 3 0 PCV2101 中圧タンク CV3160 CV3170 TIC 3155 E 3 1 5 0 E 3 1 4 0 E 3 1 6 0 TI 3280 CV3290 T2

CV3290

開

３.

TI3155＝100K 貯槽戻り弁：開

100K到達

TI3155

タービン出口温度TI3155が100Kまで冷却されると貯槽からの戻り弁CV3290が 開きます。蒸発したばかりの冷たいヘリウムガスを液化機へ吸い込ませて液 化機内を冷やします。

液化用圧縮機 屋外 TIC 3605 C V 3 6 1 5 TIC 3610 TI 3112 E 3 1 2 0 E 3 1 1 0 E 3 4 5 0 E 3 4 6 0 E 3 4 7 0 E 3 4 9 0 C V 3 4 3 5 C V 3 4 1 5 C V 3 4 3 0 TI 3465 TIC 3475 PI 3401 PI 3402 V3410 PI 3100 PI 3200 T1 PI 3400 CV3401 CV3420 V3108 液化用圧縮機 液化窒素貯槽 中圧乾燥機 回収ライン C V 3 1 3 0 PCV2101 中圧タンク CV3160 CV3170 TIC 3155 E 3 1 5 0 E 3 1 4 0 E 3 1 6 0 TI 3280 CV3290 T2

４.

TI3155＝32K JT弁：開

開

CV3170

タービン出口温度TI3155が32Kまで冷却されると貯槽への送り弁CV3170（JT 弁）が開きます。まだ液化される温度まで冷えていないため貯槽内の液面に 暖ガスを吹きかける事になり貯槽の残液の一部を蒸発させます。この蒸発に より新たに冷ガスを液化機に吸わせて更に液化機内を冷却していきます。

32K到達

TI3155

液化用圧縮機 屋外 TIC 3605 C V 3 6 1 5 TIC 3610 TI 3112 E 3 1 2 0 E 3 1 1 0 E 3 4 5 0 E 3 4 6 0 E 3 4 7 0 E 3 4 9 0 C V 3 4 3 5 C V 3 4 1 5 C V 3 4 3 0 TI 3465 TIC 3475 PI 3401 PI 3402 V3410 PI 3100 PI 3200 T1 PI 3400 CV3401 CV3420 V3108 液化用圧縮機 液化窒素貯槽 中圧乾燥機 回収ライン C V 3 1 3 0 PCV2101 中圧タンク CV3160 CV3170 TIC 3155 E 3 1 5 0 E 3 1 4 0 E 3 1 6 0 TI 3280 CV3290 T2

５.

TI3280＝10K バイパス弁：閉

10K到達

CV3160

閉

貯槽からの戻り温度TI3280が10Kまで冷却されるとバイパス弁CV3160が全閉 します。バイパス弁によりJT弁へ向かう流量が調整されていましたが、これ により全量JT弁へ流れます。

TI3280

液化用圧縮機 屋外 TIC 3605 C V 3 6 1 5 TIC 3610 TI 3112 E 3 1 2 0 E 3 1 1 0 E 3 4 5 0 E 3 4 6 0 E 3 4 7 0 E 3 4 9 0 C V 3 4 3 5 C V 3 4 1 5 C V 3 4 3 0 TI 3465 TIC 3475 PI 3401 PI 3402 V3410 PI 3100 PI 3200 T1 PI 3400 CV3401 CV3420 V3108 液化用圧縮機 液化窒素貯槽 中圧乾燥機 回収ライン C V 3 1 3 0 PCV2101 中圧タンク CV3160 CV3170 TIC 3155 E 3 1 5 0 E 3 1 4 0 E 3 1 6 0 TI 3280 CV3290 T2

６.

TI3280＝7K 精製開始 ⇒ COOLDOWNへ

CV3430

開

開

CV3420

_TI3465

貯槽からの戻り温度TI3280が7Kまで冷却されると冷却過程が終了し精製過程 へと移ります。 冷却弁CV3430が開く事により冷ガスを内部精製器へ取り込みます。また内部 精製器内の熱交換器を冷やすためCV3420を開いて対抗するガスを流します。

7K到達

TI3280

１回目は

50Kまで冷却

液化用圧縮機 屋外 TIC 3605 C V 3 6 1 5 TIC 3610 TI 3112 E 3 1 2 0 E 3 1 1 0 E 3 4 5 0 E 3 4 6 0 E 3 4 7 0 E 3 4 9 0 C V 3 4 3 5 C V 3 4 1 5 C V 3 4 3 0 TI 3465 TIC 3475 PI 3401 PI 3402 V3410 PI 3100 PI 3200 T1 PI 3400 CV3401 CV3420 V3108 液化用圧縮機 液化窒素貯槽 中圧乾燥機 回収ライン C V 3 1 3 0 PCV2101 中圧タンク CV3160 CV3170 TIC 3155 E 3 1 5 0 E 3 1 4 0 E 3 1 6 0 TI 3280 CV3290 T2

精製過程①

PURIFICATION

開

CV3401

内部精製器の温度TI3465が50Kまで冷却されると不純ガス取り込み弁CV3401 が開きます。中圧乾燥機を経由した回収ヘリウムガスが内部精製器へ取り込 まれます。精製されたガスは液化ラインへ流れ込み一部は液化され貯槽へ溜 め込まれ一部は純ガスとして中圧タンクへ貯蔵されます。つまり精製能力は 液化能力よりも高く設定されています。

50K到達

TI3465

バッファ圧

0.65MPaまで貯蔵

※制御盤は絶対圧表示 なので 0.75MPa まで

液化用圧縮機 屋外 TIC 3605 C V 3 6 1 5 TIC 3610 TI 3112 E 3 1 2 0 E 3 1 1 0 E 3 4 5 0 E 3 4 6 0 E 3 4 7 0 E 3 4 9 0 C V 3 4 3 5 C V 3 4 1 5 C V 3 4 3 0 TI 3465 TIC 3475 PI 3401 PI 3402 V3410 PI 3100 PI 3200 T1 PI 3400 CV3401 CV3420 V3108 液化用圧縮機 液化窒素貯槽 中圧乾燥機 回収ライン C V 3 1 3 0 PCV2101 中圧タンク CV3160 CV3170 TIC 3155 E 3 1 5 0 E 3 1 4 0 E 3 1 6 0 TI 3280 CV3290 T2

精製過程②

REGENERATION

開

開

CV3435

精製された純ガスが中圧タンクに0.65MPa貯まると再生へ移ります。回収へ の連絡弁CV3410が開き内部精製器へ暖ガスを流します。内部精製器に凝縮固 化して吸着されていた不純物は暖められることで液化蒸発します。TI3475が 70Kまで昇温すると放出弁CV3415より液化機外へ排気されます。

TI3475

70Kまで昇温

CV3410

液化用圧縮機 屋外 TIC 3605 C V 3 6 1 5 TIC 3610 TI 3112 E 3 1 2 0 E 3 1 1 0 E 3 4 5 0 E 3 4 6 0 E 3 4 7 0 E 3 4 9 0 C V 3 4 3 5 C V 3 4 1 5 C V 3 4 3 0 TI 3465 TIC 3475 PI 3401 PI 3402 V3410 PI 3100 PI 3200 T1 PI 3400 CV3401 CV3420 V3108 液化用圧縮機 液化窒素貯槽 中圧乾燥機 回収ライン C V 3 1 3 0 PCV2101 中圧タンク CV3160 CV3170 TIC 3155 E 3 1 5 0 E 3 1 4 0 E 3 1 6 0 TI 3280 CV3290 T2

精製過程③

COOLDOWN

再生が終わると再び内部精製器の冷却に移ります。CV3430が開き冷ガスを内 部精製器へ取り込んで冷却します。TI3465が70Kになるまで冷却します。 以降も冷却・精製・再生を繰り返します。再生中や冷却中は中圧タンクより 精製ガスを液化へ供給しています。したがって中圧タンクの圧力値の描く軌 跡は精製中に上昇し再生・冷却中に減少するジグザグを繰り返します。

CV3430

開

TI3465

70Kまで冷却

50～60％ 80～100％ 約5K 約11K 約40K 約77K 約85K

定常運転時の標準状態

6.運転停止

【停止操作のタイミング①】 ⇒長尺ボンベ圧は2.5MPaまで液化可能 ヘリウム液化運転（不純ガス運転）では回収ガスを液化 しているので、運転が進むと同時に回収ガスを貯蔵して いる長尺ボンベの内圧は減少していきます。運転に必要 な最低圧まで減少すると長尺ボンベからヘリウムガスを 吸いこむ事ができなくなり運転が終了します。 2.5MPaまで 位置12 【停止操作のタイミング②】 ⇒再生過程に移った時に運転の停止操作をする 液化運転では冷却過程（冷やす）・精製過程（純ガスを貯める）・再生過程（暖める）の３つの過程を繰り返しています。 この内冷却過程中に停止操作をするとせっかく冷却したのにまた暖める事になり電気的に無駄です。よって精製過程 または再生過程中の停止操作がベターです。 更に突き詰めるならトラブル等に備えてバッファ圧がより高い状態での運転停止を狙います。精製過程は中圧タンク にバッファ圧を貯め込む過程ですので精製過程の完了（バッファ圧が最も貯まった状態）を待ち、再生過程へ移ったら 運転の停止操作をするのが最も理想的となります。※再生過程中の停止操作のタイミングは任意ですが停止までの 所要時間を読みやすくするため普段は再生過程へ切り替わったタイミングで停止操作を行っています。再生過程開 始からの所要時間はCV3415からの再生ガスの放出までが約10分、液化用圧縮機の停止までが約16分です。 精製 再生 冷却 精製 再生 冷却 時間 バッファタンク圧力 停止操作 _停止操作 【停止操作のタイミング③】 ⇒長尺ボンベ残圧が3.0MPa未満まで減り、精製過程が終わり再生過程に切り替わったタイミングがベスト 液化運転は②で説明したように３過程１セットのサイクルを繰り返しています。１サイクルで概ね0.5MPa程度の長尺ボ ンベ圧を減らしていきます。①で説明したように長尺ボンベ圧2.5MPaが運転最低圧なので精製過程中に最低圧まで 達してしまうとバッファ（中圧タンク）圧を規定圧まで貯める事が出来なくなってしまいます。つまり１サイクルが始まる 段階で3.0MPa未満の場合は次のサイクルへは進まず運転を終了させるのが良いです。

6-1.内部精製の停止

K4 「 Purifier on/off 」を押して消灯状態にします。 F14（初期画面へ） ⇒ F12 ⇒ PURIFIER-STATUS項が“off”に変 わったことを確認します。 REGENERATION（再生）に入ります。 F14（初期画面へ） ⇒ F12 ⇒ F6 ⇒ TI3475 を表示して温度が上昇していく様 子を確認します。TI3475が70Kまで暖まると内部精製器に溜められていた不純物（ガス）が放出されます。放出時の ガスメーター値を記録します（次項参照）。放出の瞬間の値を記録するのでTI3475が68Kまで暖まったらガスメーター 前まで行き待機します。 位置7

6-2.液化機放出窒素ガスメーター値の記録

不純ガス放出直前、放出直後に液体窒素使用量カウントガスメーター値を記録します。開放時/閉止時ともに放出バ ルブCV3415の動作音がするのでその瞬間の値を記録します。 位置6 大きい方のメーター

6-3.圧力調整弁CV3420の全閉を確認

不純物（ガス）が放出が終わったら、 F14（初期画面へ） ⇒ F12 ⇒ F8 ⇒ PURIFIER-VALVE項を表示して内部精製 器圧力調整弁CV3420の閉止を確認します。“Valve position”が0.0になっていれば全閉です。CV3420が完全に閉 まったら内部精製が終了です。 ＜記入のタイミング＞ ・停止操作後、REGENERATION（再生過程）に入ってから約１０分後です。 ・再生過程で内部精製器が温められ、TI3475が70Kに到達した時に再生ガスの放出がおこります。制御盤でTI3475 を監視して68Kまで上昇してきたらガスメーター前まで行き値を見逃さないように待機します。 ・放出弁CV3415が「ピュッ」と動作音が鳴り、ガスメーターが急激に回転し始めます。放出前後ともこの動作音の時の 値を記録しています。 放出時間：10秒程度 放出量：約0.6m3 ※不純ガス放出中ガスメーターが非常に激しく回転しますが壊れません。驚かないでください。 ＜不純ガス放出直前、放出直後の記録について＞ 窒素ガス排気ラインには予備冷却に用いられて蒸発した窒素ガス以外にも不純物の再生ラインも合流しています。こ のためこの放出口からの排気ガス量をカウントしても厳密には液体窒素使用量にはなりません。しかし窒素ガスの流 量と比較すると不純ガスの量は極めて少ないため近似的に液体窒素使用量としてとらえています（再生ガス放出は REGENERATION （再生）終了後PURGE前に１秒程度：１時間２サイクルとして２秒/時＝20秒/10時間程度と非常に 少ない）。ただし液化運転終了時に再生ガスがまとめて放出される段階があるので、この放出前までのガスメーター 値を記録することで液体窒素使用量の計算に用いています。

6-4.液化機の停止

K2「Coldbox on/off」を押して液化運転を終わらせます 。 F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ COLDBOX-STATUS項で 「Status」が“off”に変わったことを確認します。

F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F6 ⇒ COLDBOX-PROCESS VALUES項を表示してタービン回転数 SI3131,SI3151が 減少していく様子を確認します。50rps未満になったら液化運転が終了となります。回転数は完全に0にならず、わず かに残りますが問題はありません（誤差？）。

6-5.液化用圧縮機の停止

K1「Comp」を押して圧縮機を停止させます 。 F14（初期画面へ） ⇒ F9 ⇒ COMPRESSOR-STATUS項で「Status」が “On”から“Reduced high pressure”に変わったことを確認します。

位置1

6-7.冷却塔の運転停止

液化用圧縮機が停止したら冷却ファン・水ポンプ・散水ポンプの３つの停止ボタンを押します。順番はどれからでも大 丈夫です。ボタンを押してもすぐには停止しません。これは圧縮機停止後も余熱の冷却が必要なため、リレー機能に より約30分後に停止するようになっているためです。 位置3

6-8.配管結露水を捨てる（冬季は溜まらないので不要です）

液化用圧縮機（黄色い装置）の裏にバケツがあるので溜まっている水を流しに捨てます。捨て忘れるとボウフラがわく ので要注意です。 位置8

6-6.中圧乾燥機 V1300、V1301の閉止

圧縮機がまだ動いていたとしても精製運転は終わっているのでバルブを操作しても問題ありません。

位置13 位置6

6-10.貯槽液量の記録

F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F6 ⇒ F12 ⇒ 貯槽量はLI5200値 小さい方のメーター

6-9.液化機放出ヘリウムガスメーター値の記録

6-11.液面計の電源OFF

液面計をつけたままにすると液体ヘリウムの無駄な蒸発につながるので液化運転終了後は電源を切ります。 位置7

6-12.強制補給バルブ（野外）の閉止

冷却塔はまだ運転していますが、すぐに止まるので強制補給バルブも閉めてしまいます。閉めても支障はありません。 位置4 右側のバルブ 閉止します

6-13.不具合が発生していないか確認

終了時に何らかの原因で液化機制御が終了していないことが稀にあります。この場合電源を落として再起動させるこ とでリセットします（⇒7.リセット）。 【よく発現する異状】 TI3280＞10Kの条件でCV3160が開いてしまう ・・・ 閉まっていないといけない （1） F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F6 ⇒ TI3280の温度確認 （2） TI3280＞10Kの条件で F14（初期画面へ） ⇒ F10 ⇒ F8 ⇒ F12 ⇒ CV3160の開閉状態を確認 誤動作が確認できた場合は次項リセットを参考に対処してください。

7.リセット

不具合によってはリセットが必要になる場合があります。不具合の種類は様々ですがどの状況にも対応可能なリセッ ト方法を解説します。

7-1.不具合の例

・運転開始時において運転条件を満たしているにもかかわらず液化機制御盤で運転条件が整わない 前回運転でトリップ/安全停止した場合にこの傾向あり。 ・電磁バルブが誤作動を起こしている CV3160にその傾向あり：運転終了直後TI3280が10K以上に上昇した段階で本来閉止のはずが開いてしまう。 ・電磁バルブが作動しない 管理PC上は作動表示なのにバルブ実物を確認すると液晶面が無表示になっている。

7-2.ブレーカーをOFF/ON

液化機制御盤ブレーカーをOFFにします。OFF状態で２分間以上待ち、その後ONにします。電磁弁がコンデンサー内 臓のため放電しきるのに少し時間がかかるため２分ほど待ちます。 位置9 ブレーカーは下から５つ目。液化機制御盤とテプラで表示してあります。 例：運転条件が整っていない表示

7-3.液化機制御盤の復旧

通電後しばらく待つと液化機制御盤で画面右下にSTARTの表示が出ますので下側のキー（F14）を押してスタンバイ 状態に復旧させます。“ACK”と”RESET”が点滅しているのでそれぞれを押して解除します（消灯します）。

7-4.液化用圧縮機の復旧

機器本体の操作キーでリモートが点灯していることを確認し電源キーをONします。これにより管理PCからの操作が 出来るようになります。電源ONを押しても起動するわけではありません。

7-5.不具合の再確認

リセットしたことにより不具合が解消できたか確認します。 CV3160誤動作の場合は液化機制御盤で閉止を確認し ます。また各電磁弁不具合の場合は現物を直接目視で 液晶画面が表示されているか開度はどうか等を確認し ます。 位置10 位置11 位置7