JP2001241841A - 空気分離装置における圧力制御方法および装置 - Google Patents
空気分離装置における圧力制御方法および装置Info
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- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
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- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
- F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
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Abstract
(57)【要約】
【課題】空気分離装置における圧力制御において、圧力
の測定値が目標値になってからＰＩＤ制御手段を投入し
て圧力を制御すると、始動時の圧力がオーバーシュート
し、安全弁が作動してしまう。これは空気分離装置の不
要な動作中断となり、さけなければならない。本発明
は、これらの問題を解決し、始動時の圧力制御におい
て、オーバーシュートのない安定した圧力制御をおこな
う方法および装置を提供することにある。 【解決手段】目標圧力と計測した圧力との偏差を演算
し、ＰＩＤ制御するとともに、さらに操作量制御信号の
上限値を制限し、制限された制御信号で自動弁の制御を
おこない、不必要に安全弁が作動することをさけ、かつ
オーバーシュートのない圧力制御をおこなう。
の測定値が目標値になってからＰＩＤ制御手段を投入し
て圧力を制御すると、始動時の圧力がオーバーシュート
し、安全弁が作動してしまう。これは空気分離装置の不
要な動作中断となり、さけなければならない。本発明
は、これらの問題を解決し、始動時の圧力制御におい
て、オーバーシュートのない安定した圧力制御をおこな
う方法および装置を提供することにある。 【解決手段】目標圧力と計測した圧力との偏差を演算
し、ＰＩＤ制御するとともに、さらに操作量制御信号の
上限値を制限し、制限された制御信号で自動弁の制御を
おこない、不必要に安全弁が作動することをさけ、かつ
オーバーシュートのない圧力制御をおこなう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気分離装置の始
動時の昇圧装置において、自動弁における操作量の上限
値を制御することにより、対象機器の圧力のオーバーシ
ュートを防止し、安定した昇圧操作をおこなう方法およ
び装置に関する。
動時の昇圧装置において、自動弁における操作量の上限
値を制御することにより、対象機器の圧力のオーバーシ
ュートを防止し、安定した昇圧操作をおこなう方法およ
び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の一例として、特許第２６８５
５３６号公報がある。これは流体送入用の自動弁を介し
て流体を送り、対象機器の圧力を上昇させる場合につい
て記載がある。その場合、流体送入用の自動弁を徐々に
開ける徐開工程と、この工程中の圧力の上昇速度を検出
し、この検出値があらかじめ設定された規定値以上のと
き、徐開工程を停止して自動弁の弁開度を停止時の値に
保持する。そして、この自動弁の停止、保持によって圧
力上昇値が規定値以下になったとき徐開工程を再開する
ものである。
５３６号公報がある。これは流体送入用の自動弁を介し
て流体を送り、対象機器の圧力を上昇させる場合につい
て記載がある。その場合、流体送入用の自動弁を徐々に
開ける徐開工程と、この工程中の圧力の上昇速度を検出
し、この検出値があらかじめ設定された規定値以上のと
き、徐開工程を停止して自動弁の弁開度を停止時の値に
保持する。そして、この自動弁の停止、保持によって圧
力上昇値が規定値以下になったとき徐開工程を再開する
ものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】空気分離装置における
昇圧操作は圧縮機により圧縮された空気で機器に適した
圧力にする。一方で機器および配管には圧力限界があり
これらに異常圧力が加わると破損などのおそれがあり、
このような状況は避けなければならない。そのために異
常圧力時に動作する安全弁が設けられるとともに、圧力
調整弁を設け制御している。しかしながら、圧力を予め
定められた値に収束させるために弁を微開閉制御する
が、どうしてもオーバーシュートし、圧力が一時的に安
全弁作動圧力を上回ることがあるので、安全弁が作動し
てしまう。
昇圧操作は圧縮機により圧縮された空気で機器に適した
圧力にする。一方で機器および配管には圧力限界があり
これらに異常圧力が加わると破損などのおそれがあり、
このような状況は避けなければならない。そのために異
常圧力時に動作する安全弁が設けられるとともに、圧力
調整弁を設け制御している。しかしながら、圧力を予め
定められた値に収束させるために弁を微開閉制御する
が、どうしてもオーバーシュートし、圧力が一時的に安
全弁作動圧力を上回ることがあるので、安全弁が作動し
てしまう。
【０００４】上記の例では圧力の上昇速度、圧力の絶対
値により弁を操作するものであって、オーバーシュート
についてはなんら言及していない。
値により弁を操作するものであって、オーバーシュート
についてはなんら言及していない。
【０００５】本発明の目的は、上記の問題を解決し、オ
ーバーシュートのない安定した昇圧制御をおこなうこと
にある。
ーバーシュートのない安定した昇圧制御をおこなうこと
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は以下の方法で圧力を制御することにある。
に本発明は以下の方法で圧力を制御することにある。
【０００７】圧力伝送器と圧力を調整するための自動弁
を有し圧力伝送器の出力信号に応じて空気分離装置の圧
力を制御する方法であって、前記圧力伝送器の出力信号
と目標圧力信号との偏差信号を演算し、始動時からＰＩ
Ｄ制御をおこなうとともに操作量を制限し、自動弁の開
度を制御することを特徴とする
を有し圧力伝送器の出力信号に応じて空気分離装置の圧
力を制御する方法であって、前記圧力伝送器の出力信号
と目標圧力信号との偏差信号を演算し、始動時からＰＩ
Ｄ制御をおこなうとともに操作量を制限し、自動弁の開
度を制御することを特徴とする
【０００８】
【発明の実施の形態】はじめに空気分離装置の全体のシ
ステムについて、図３のブロック構成図により説明す
る。図３において、このシステムは空気圧縮機１により
圧縮された空気の圧力を圧力伝送器３で測定し、吸着塔
５、６に適した圧力で吸着塔Ａ又は、吸着塔Ｂへ送る。
そのためには、自動弁４を操作することにより、圧力を
一定に保っている。一方、昇圧される配管，機器への異
常圧力による破壊防止の目的で、安全弁２が設けられて
おり、圧力が設定値を超えると作動し装置の安全を確保
する。その動作について図４をにより説明する。７は圧
力伝送器３による測定値であり、８は目標とする圧力値
を示している。９は自動弁４の操作量、１０は安全弁の
設定値、１１は目標とする圧力と測定値間に生じる偏差
の最大値（最大行き過ぎ量）を表わしている。
ステムについて、図３のブロック構成図により説明す
る。図３において、このシステムは空気圧縮機１により
圧縮された空気の圧力を圧力伝送器３で測定し、吸着塔
５、６に適した圧力で吸着塔Ａ又は、吸着塔Ｂへ送る。
そのためには、自動弁４を操作することにより、圧力を
一定に保っている。一方、昇圧される配管，機器への異
常圧力による破壊防止の目的で、安全弁２が設けられて
おり、圧力が設定値を超えると作動し装置の安全を確保
する。その動作について図４をにより説明する。７は圧
力伝送器３による測定値であり、８は目標とする圧力値
を示している。９は自動弁４の操作量、１０は安全弁の
設定値、１１は目標とする圧力と測定値間に生じる偏差
の最大値（最大行き過ぎ量）を表わしている。
【０００９】昇圧操作の、自動弁４に与える操作量を一
定の割合で直接徐増させることにより、測定値を目標値
に近づけていく。その後、測定値≧目標値となった時点
でＰＩＤ制御を開始（ｔｓ）し、最終的に圧力を目標値
に収束させる。
定の割合で直接徐増させることにより、測定値を目標値
に近づけていく。その後、測定値≧目標値となった時点
でＰＩＤ制御を開始（ｔｓ）し、最終的に圧力を目標値
に収束させる。
【００１０】次にオーバーシュートについて説明する。
ＰＩＤ制御では測定値と目標値の偏差により、自動弁に
与える操作量を計算する。つまり、測定値が目標値より
大きな場合は、測定値を抑えるため自動弁は開く。逆
に、測定値が目標値より小さい場合には、測定値を上昇
させるため自動弁は閉じる。この時、自動弁を開閉する
操作量の大きさは、測定値と目標値の偏差の絶対値で決
まる。従って、測定値を目標値へ収束させる為には、両
者の間に生じる偏差を小さくすることが必要となる。し
かし、ＰＩＤ制御開始の点は昇圧中の通過点で、圧力の
測定値が不安定である。従って、この点でＰＩＤ制御を
開始した場合、図４に示す様に圧力の上昇をある程度抑
えることは出来ても、偏差が小さくなるまでの間のオー
バーシュートは安定時に比べ大きくなる。この時、最大
行き過ぎ量が大きすぎると、安全弁の設定値を超え、安
全弁作動により装置の連続運転が不可能となる。
ＰＩＤ制御では測定値と目標値の偏差により、自動弁に
与える操作量を計算する。つまり、測定値が目標値より
大きな場合は、測定値を抑えるため自動弁は開く。逆
に、測定値が目標値より小さい場合には、測定値を上昇
させるため自動弁は閉じる。この時、自動弁を開閉する
操作量の大きさは、測定値と目標値の偏差の絶対値で決
まる。従って、測定値を目標値へ収束させる為には、両
者の間に生じる偏差を小さくすることが必要となる。し
かし、ＰＩＤ制御開始の点は昇圧中の通過点で、圧力の
測定値が不安定である。従って、この点でＰＩＤ制御を
開始した場合、図４に示す様に圧力の上昇をある程度抑
えることは出来ても、偏差が小さくなるまでの間のオー
バーシュートは安定時に比べ大きくなる。この時、最大
行き過ぎ量が大きすぎると、安全弁の設定値を超え、安
全弁作動により装置の連続運転が不可能となる。
【００１１】そこで本発明では図1に示すように圧力制
御装置ＰＣについて、以下のように構成した。圧力制御
を行なう際、測定値を目標値へ早く収束させようとすれ
ば、オーバーシュートを避けることは難しく、早い収束
を望めば望むほど、その量は増加する。一方、装置の見
地より運転継続は重要である。
御装置ＰＣについて、以下のように構成した。圧力制御
を行なう際、測定値を目標値へ早く収束させようとすれ
ば、オーバーシュートを避けることは難しく、早い収束
を望めば望むほど、その量は増加する。一方、装置の見
地より運転継続は重要である。
【００１２】次にＰＩＤ論理計算式について説明する。
【００１３】一般的にＰＩＤ演算は下記式により定義さ
れている。
れている。
【００１４】 Ｙ＝ＫＰ｛Ｚ＋（１／ＴＩ）∫Ｚｄｔ＋ＴＤ（ｄＺ／ｄｔ）｝ 比例動作 積分動作 微分動作 上記式において各記号は以下の通り。
【００１５】 Ｙ ：操作量 ＴＩ：積分時間 Ｚ ：偏差 ＴＤ：微分時間 ＫＰ：比例ゲイン 上記の式により操作量Ｙは一般的に偏差Ｚの大きさに依
存することが分かる。例えば、目標値がステップ的に変
化した場合を考えてみる。ステップ的な変化に対し測定
値との偏差は大きくなり、比例動作（Ｐ動作）が働き、
自動弁に与えられる操作量Ｙは一度に大きな出力とな
る。更に、積分動作（Ｉ動作）により設定した積分時間
に見合った割合で出力は増加していく。又、微分動作
（Ｄ動作）により偏差の起こり始めに大きな出力が与え
られる。この時、積分時間を短かとりすぎると自動弁に
与えられる出力は大きくなる。又、微分時間を長くとり
すぎても、微分動作による出力が大きくなり、ハンチン
グが生じてしまう。したがって、偏差変動を小さくする
ことは自動弁に与える操作量の変動を小さくすることと
なり、これに伴いオーバーシュートを小さくすることが
出来ることが判る。
存することが分かる。例えば、目標値がステップ的に変
化した場合を考えてみる。ステップ的な変化に対し測定
値との偏差は大きくなり、比例動作（Ｐ動作）が働き、
自動弁に与えられる操作量Ｙは一度に大きな出力とな
る。更に、積分動作（Ｉ動作）により設定した積分時間
に見合った割合で出力は増加していく。又、微分動作
（Ｄ動作）により偏差の起こり始めに大きな出力が与え
られる。この時、積分時間を短かとりすぎると自動弁に
与えられる出力は大きくなる。又、微分時間を長くとり
すぎても、微分動作による出力が大きくなり、ハンチン
グが生じてしまう。したがって、偏差変動を小さくする
ことは自動弁に与える操作量の変動を小さくすることと
なり、これに伴いオーバーシュートを小さくすることが
出来ることが判る。
【００１６】そこで、図１、２の操作量を抑えた本発明
の圧力制御について説明する。図２において７は圧力の
測定値、８は目標とする圧力、９は自動弁操作量、１０
は安全弁の動作設定値、１２はＰＩＤ演算結果による操
作量、１３は操作量上限を示す。図1は圧力制御装置Ｐ
Ｃの構成例を示している。目標値設定手段２４により目
標値信号８が与えられ、圧力測定値信号７と比較器２６
で比較され、その偏差信号がＰＩＤ制御手段２０に入力
される。ＰＩＤ制御手段は信号１２を出力するが、操作
量制限手段２２の特性１３により出力信号が制限される
から、自動弁の操作量は図2の９の特性となる。したが
って、オーバーシュートのない（あるいは小さい）昇圧
特性が得られる。
の圧力制御について説明する。図２において７は圧力の
測定値、８は目標とする圧力、９は自動弁操作量、１０
は安全弁の動作設定値、１２はＰＩＤ演算結果による操
作量、１３は操作量上限を示す。図1は圧力制御装置Ｐ
Ｃの構成例を示している。目標値設定手段２４により目
標値信号８が与えられ、圧力測定値信号７と比較器２６
で比較され、その偏差信号がＰＩＤ制御手段２０に入力
される。ＰＩＤ制御手段は信号１２を出力するが、操作
量制限手段２２の特性１３により出力信号が制限される
から、自動弁の操作量は図2の９の特性となる。したが
って、オーバーシュートのない（あるいは小さい）昇圧
特性が得られる。
【００１７】ここで、ＰＩＤ制御は装置の昇圧開始時よ
り投入する。ｔｓからではなく、ｔ＝０から投入する。
特に装置の昇圧開始時にＰＩＤ制御を行うと目標値との
偏差が大きいため、自動弁に与えられる操作量も大き
い。これに伴い、測定値は急激に上昇することが考えら
れる。測定値の急激な上昇によるオーバーシュートを防
止する方法として、操作量の上限を０〜１００％まで徐
増させることを考える。ＰＩＤ演算結果による操作量に
対し、操作量の上限をコントロールすれば、大きな操作
量を制限することが出来るため測定値の変動も緩やかな
ものとなる。
り投入する。ｔｓからではなく、ｔ＝０から投入する。
特に装置の昇圧開始時にＰＩＤ制御を行うと目標値との
偏差が大きいため、自動弁に与えられる操作量も大き
い。これに伴い、測定値は急激に上昇することが考えら
れる。測定値の急激な上昇によるオーバーシュートを防
止する方法として、操作量の上限を０〜１００％まで徐
増させることを考える。ＰＩＤ演算結果による操作量に
対し、操作量の上限をコントロールすれば、大きな操作
量を制限することが出来るため測定値の変動も緩やかな
ものとなる。
【００１８】ＰＩＤ演算結果による操作量は、測定値が
目標値と近づくまで操作量上限に抑えられるが、測定値
が目標値付近まで増加し偏差が小さくなると、リニアで
徐増していく操作量上限のラインよりＰＩＤ演算による
操作量は小さくなり、測定値はＰＩＤ制御による出力の
みで目標値へと近づいて行き、その後はオーバーシュー
トを最小限に抑えながら、図2の信号９に示したよう
に、操作量は一次遅れ的に目標値へ収束させることが出
来る。
目標値と近づくまで操作量上限に抑えられるが、測定値
が目標値付近まで増加し偏差が小さくなると、リニアで
徐増していく操作量上限のラインよりＰＩＤ演算による
操作量は小さくなり、測定値はＰＩＤ制御による出力の
みで目標値へと近づいて行き、その後はオーバーシュー
トを最小限に抑えながら、図2の信号９に示したよう
に、操作量は一次遅れ的に目標値へ収束させることが出
来る。
【００１９】本操作では操作量上限の徐増速度を変化す
ることにより、オーバーシュートを抑えながら出来るだ
け早く目標値へ収束させることが出来る。
ることにより、オーバーシュートを抑えながら出来るだ
け早く目標値へ収束させることが出来る。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、空気分離装置における
圧力を、安全弁を作動させることなくそして昇圧開始か
ら目標圧力までオーバーシュートのない昇圧制御をおこ
なうことができる。
圧力を、安全弁を作動させることなくそして昇圧開始か
ら目標圧力までオーバーシュートのない昇圧制御をおこ
なうことができる。
【図１】空気分離装置の本発明による圧力制御装置のブ
ロック構成図である。
ロック構成図である。
【図２】操作量上限を抑えた圧力制御の例を示す図であ
る。
る。
【図３】空気分離装置の圧力制御装置のブロック構成図
である。
である。
【図４】測定値のオーバーシュートがある場合の説明図
である。
である。
１…原料空気圧縮機、２…安全弁、３…圧力伝送器、４
…自動弁、５…吸着塔Ａ、６…吸着塔Ｂ、７…圧力測定
値、８…圧力目標値、９…自動弁操作量、１０…安全弁
動作設定値、１１…最大行き過ぎ量、１２…ＰＩＤ演算
による操作量、１３…操作量上限値、２０…ＰＩＤ制御
手段、２２…操作量制限手段、２４…目標圧力設定手
段、２６…比較手段。
…自動弁、５…吸着塔Ａ、６…吸着塔Ｂ、７…圧力測定
値、８…圧力目標値、９…自動弁操作量、１０…安全弁
動作設定値、１１…最大行き過ぎ量、１２…ＰＩＤ演算
による操作量、１３…操作量上限値、２０…ＰＩＤ制御
手段、２２…操作量制限手段、２４…目標圧力設定手
段、２６…比較手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D047 AA08 EA01 EA06 5H316 AA02 BB02 CC01 DD04 EE02 FF01 GG01 HH04 HH08 HH10 HH11
Claims (2)
- 【請求項１】圧力伝送器と圧力を調整するための自動弁
を有する空気分離装置の圧力を制御する方法において、
前記圧力伝送器の出力信号と目標圧力信号との偏差信号
を演算し、前記偏差信号は始動時から作動するＰＩＤ制
御手段を介した制御信号とし、前記制御信号を始動から
の時間に応じて上限値を制限し、自動弁の開度を制御す
ることを特徴とする空気分離装置における圧力制御方
法。 - 【請求項２】圧力伝送器と圧力を調整するための自動弁
を備えた空気分離装置の圧力制御装置において、前記圧
力伝送器の出力信号と目標圧力信号との偏差を演算する
偏差演算手段と、始動時から作動するＰＩＤ制御手段
と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を始動時からの時間
に応じて上限を制限する制限手段と、を有し、前記制限
手段の出力信号で前記自動弁の開度を制御することを特
徴とする空気分離装置における圧力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000052311A JP2001241841A (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 空気分離装置における圧力制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000052311A JP2001241841A (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 空気分離装置における圧力制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001241841A true JP2001241841A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18573848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000052311A Pending JP2001241841A (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 空気分離装置における圧力制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001241841A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9075414B2 (en) | 2012-07-03 | 2015-07-07 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Pressure control device, flow rate control device and recording medium having programs used for pressure control device, recording medium having programs used for flow rate control device |
| CN109460080A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-03-12 | 深圳市南普科创科技有限公司 | 一种智能气压控制仪 |
-
2000
- 2000-02-24 JP JP2000052311A patent/JP2001241841A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9075414B2 (en) | 2012-07-03 | 2015-07-07 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Pressure control device, flow rate control device and recording medium having programs used for pressure control device, recording medium having programs used for flow rate control device |
| CN109460080A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-03-12 | 深圳市南普科创科技有限公司 | 一种智能气压控制仪 |
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