JP2002514713A - 複合ポンプ作動制御システム - Google Patents
複合ポンプ作動制御システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プロセスシステムの複合的なポンプ作動に適用可能な自動制御システムを提供する。
【解決手段】 プロセスユニットの多ポンプ作動に特に適合した制御システム（ｃ）を開示する。圧力等の計測された変数をマスター制御装置（６４）によって検出する。マスター制御装置は、信号を個々のポンプ（１０、１２）の駆動装置に送出するか、又は、他の方法で二つのポンプの出力を調整する。マスター制御装置は、計測された変数の変化に応じて二つのポンプに異なる信号を同時に送出する。この結果、一方のポンプの応答時間が他方のポンプよりも速くなり、計測された変数の所望の設定点からの僅かなずれに対しては、主として、速く反応するように形成されたポンプが応答する。計測された変数についての所望の設定点からの大幅なずれをもたらす劇的なアップセットが起こると、一方のポンプが迅速に反応してその容量を大幅に変化させ、計測された変数を所望の設定点に戻す。このとき、他方のポンプの応答は比較的緩慢で、適当な前方流流量を常に維持し、プロセスユニットが停止しないようにする。迅速に応答するポンプの損失が検出されたとき、マスター制御装置は、緩慢に応答するポンプの応答時間の速度を自動的に上昇させ、ターゲット条件時に計測された変数を維持するのに十分速く適切にその容量を変化させる。ポンプごとに異なる応答時間を設定することにより、例えば蒸気タービンで作動させる場合にポンプが互に干渉する傾向を消滅させる。更に、制御システムを備えたポンプは、プロセスユニットの停止を生じる両ポンプの停止状態をトリガーすることなく、大きなプロセスのセットアップに迅速に応答可能である。
Description
【０００１】
本発明の分野は、プロセスシステムの複合的なポンプ作動に適用可能な自動制
御システムに関する。
御システムに関する。
【０００２】
基本的化学物質又は特別の化学物質を製造するための大規模な総合化学工場で
は、多くの材料が所望の反応用容器に提供される。供給流の一つの変化は、他の
流れの流量に影響を及ぼす。保守を可能にし且つプログラムの停止時間を短くす
るため、ポンプは、通常は、多反応容器への幾つかの流れのうちの一つを提供す
るために一つのポンプが作動しているときに他方のポンプがスペアとして役立つ
ように、重複して設けられている。単一のポンプだけが作動しているとき、自動
制御システムを、制御装置からの入力の変化に対して明確に且つ所望の時間フレ
ーム内で反応するように、システム動力学に合わせて調整できる。代表的には、
大型の製造作動では、２ポンプ構成は、出力及び排出圧力がポンプ製造者から入
手できるポンプ曲線が示すポンプ速度に基づいて所定の方法で変化する一対の同
じ遠心ポンプを含む。
は、多くの材料が所望の反応用容器に提供される。供給流の一つの変化は、他の
流れの流量に影響を及ぼす。保守を可能にし且つプログラムの停止時間を短くす
るため、ポンプは、通常は、多反応容器への幾つかの流れのうちの一つを提供す
るために一つのポンプが作動しているときに他方のポンプがスペアとして役立つ
ように、重複して設けられている。単一のポンプだけが作動しているとき、自動
制御システムを、制御装置からの入力の変化に対して明確に且つ所望の時間フレ
ーム内で反応するように、システム動力学に合わせて調整できる。代表的には、
大型の製造作動では、２ポンプ構成は、出力及び排出圧力がポンプ製造者から入
手できるポンプ曲線が示すポンプ速度に基づいて所定の方法で変化する一対の同
じ遠心ポンプを含む。
【０００３】 このようなプロセスポンプは、電動モータ又は蒸気タービン等の他の種類の駆
動装置によって駆動できる。 多くの状況では、製造プラントの容量は、プラントが所与の容量で建設された
後、毎年増大する。このような処理量の増大即ち問題解決の部分として、例えば
反応容器に入れられる必須構成要素の流量を多くすることが必要とされる。こう
した状況が生じたとき、一つの代替策は、大きな処理量を取り扱う比較的大型の
ポンプを購入し、一方のポンプが作動し且つ他方のポンプがスペアとしてアイド
ル状態にある元の作動方法を続けることである。しかしながら、配管、基礎、ユ
ーティリティの再形成、及び関連した停止時間のため、比較的大容量のポンプへ
のこのような切り換えは経済的であるが、魅力的でない。その代わり、多くの化
学物質処理プラントでは、主ポンプ及びスペアポンプを一緒に作動させることが
行われてきた。これらのポンプは対象と並列に配管されており、必要とされる新
たな高い処理量を互いに提供する。プラントで一般的に行われているようにこれ
らのポンプがタービンで駆動されており且つ同時に作動される場合には、タービ
ン駆動装置の各々と関連したガバナバルブの移動に対する不均等な応答で制御の
問題点が生じる。かくして、同時に作動する二つのポンプを調整するため、各ポ
ンプは、蒸気入口バルブをタービン駆動装置に合わせて位置決めするためのそれ
自体の制御装置を各々備えており、一方のタービンへの蒸気の流れに対する流れ
補正がその関連したポンプの出力を変化し、補償するために共通のマニホールド
に連結された他方のタービンへの蒸気流必要条件を変化するとき、ポンプが互い
に干渉する（ｆｉｇｈｔ）状態が生じる。蒸気バルブは、それらの移動速度に影
響を及ぼす作動アッセンブリ又はバルブ機構自体における摩擦等のそれら自体の
構造的特徴を有する。ガバナバルブ間のこの連続的補正により、最終的には、タ
ービンの作動が不安定になるか或いは一方又は両方のタービンで大きな振動が計
測されることになる。これにより自動的に停止される場合がある。更に、二つの
ポンプは、両方が自動モードで作動している場合、計測された変数（ｍｅａｓｕ
ｒｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ）の大きな変化に良好に応答せず、これにより、例え
ば、両ポンプからの全ポンプ出力が突然減少することがある。従来のシステムで
は、個々のポンプへの蒸気流を制御するマスター制御装置は、両ポンプの出力を
迅速に減少しようとする。アップセット（ｕｐｓｅｔ）の大きさに応じて、出力
が急に減少するため、これらのポンプの両方に設けられた最小流リサイクルバル
ブが開放し、前方流体流量が大きく失われ、最終的には、ポンプ及びプロセスユ
ニットが完全に停止する。これは、勿論、望ましくない。
動装置によって駆動できる。 多くの状況では、製造プラントの容量は、プラントが所与の容量で建設された
後、毎年増大する。このような処理量の増大即ち問題解決の部分として、例えば
反応容器に入れられる必須構成要素の流量を多くすることが必要とされる。こう
した状況が生じたとき、一つの代替策は、大きな処理量を取り扱う比較的大型の
ポンプを購入し、一方のポンプが作動し且つ他方のポンプがスペアとしてアイド
ル状態にある元の作動方法を続けることである。しかしながら、配管、基礎、ユ
ーティリティの再形成、及び関連した停止時間のため、比較的大容量のポンプへ
のこのような切り換えは経済的であるが、魅力的でない。その代わり、多くの化
学物質処理プラントでは、主ポンプ及びスペアポンプを一緒に作動させることが
行われてきた。これらのポンプは対象と並列に配管されており、必要とされる新
たな高い処理量を互いに提供する。プラントで一般的に行われているようにこれ
らのポンプがタービンで駆動されており且つ同時に作動される場合には、タービ
ン駆動装置の各々と関連したガバナバルブの移動に対する不均等な応答で制御の
問題点が生じる。かくして、同時に作動する二つのポンプを調整するため、各ポ
ンプは、蒸気入口バルブをタービン駆動装置に合わせて位置決めするためのそれ
自体の制御装置を各々備えており、一方のタービンへの蒸気の流れに対する流れ
補正がその関連したポンプの出力を変化し、補償するために共通のマニホールド
に連結された他方のタービンへの蒸気流必要条件を変化するとき、ポンプが互い
に干渉する（ｆｉｇｈｔ）状態が生じる。蒸気バルブは、それらの移動速度に影
響を及ぼす作動アッセンブリ又はバルブ機構自体における摩擦等のそれら自体の
構造的特徴を有する。ガバナバルブ間のこの連続的補正により、最終的には、タ
ービンの作動が不安定になるか或いは一方又は両方のタービンで大きな振動が計
測されることになる。これにより自動的に停止される場合がある。更に、二つの
ポンプは、両方が自動モードで作動している場合、計測された変数（ｍｅａｓｕ
ｒｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ）の大きな変化に良好に応答せず、これにより、例え
ば、両ポンプからの全ポンプ出力が突然減少することがある。従来のシステムで
は、個々のポンプへの蒸気流を制御するマスター制御装置は、両ポンプの出力を
迅速に減少しようとする。アップセット（ｕｐｓｅｔ）の大きさに応じて、出力
が急に減少するため、これらのポンプの両方に設けられた最小流リサイクルバル
ブが開放し、前方流体流量が大きく失われ、最終的には、ポンプ及びプロセスユ
ニットが完全に停止する。これは、勿論、望ましくない。
【０００４】
本発明の一つの目的は、計測された変数についての所望の設定点からの標準偏
差中、並列に連結された多数のポンプが互いに干渉しないようにする、これらの
ポンプ用の制御システムを提供することである。他方、別の目的は、制御システ
ムが、計測された変数の劇的変化に対し、両ポンプを失うことなく、及び従って
、プロセスユニットを停止させることなく、応答できるようにすることである。
差中、並列に連結された多数のポンプが互いに干渉しないようにする、これらの
ポンプ用の制御システムを提供することである。他方、別の目的は、制御システ
ムが、計測された変数の劇的変化に対し、両ポンプを失うことなく、及び従って
、プロセスユニットを停止させることなく、応答できるようにすることである。
【０００５】 本発明のこれらの目的は、マスター制御装置が、計測された変数の変化に応じ
て、様々なポンプに異なる出力信号を提供できるようにすることによって対処さ
れてきた。その結果、一方のポンプの計測された変数の変化に応じた性能の変化
は、他方のポンプと異なる。この解決策により、ポンプを自動的に一緒に干渉な
しで作動でき、更にポンプを計測された変数の劇的変化に応答できるようにする
。従来周知のポンプ制御システムは、この問題点に対処しない。ポンプ用の又は
ポンプに適用できるこのような従来の制御システムは、米国特許第５，５６６，
７０９号、米国特許第５，５２２，７０７号、米国特許第５，３６０，３２０号
、米国特許第５，２５９，７３１号、米国特許第３，８７２，８８７号、米国特
許第３，７７５，０２５号、米国特許第４，６８６，０８６号、及び米国特許第
４，４２８，５２９号である。
て、様々なポンプに異なる出力信号を提供できるようにすることによって対処さ
れてきた。その結果、一方のポンプの計測された変数の変化に応じた性能の変化
は、他方のポンプと異なる。この解決策により、ポンプを自動的に一緒に干渉な
しで作動でき、更にポンプを計測された変数の劇的変化に応答できるようにする
。従来周知のポンプ制御システムは、この問題点に対処しない。ポンプ用の又は
ポンプに適用できるこのような従来の制御システムは、米国特許第５，５６６，
７０９号、米国特許第５，５２２，７０７号、米国特許第５，３６０，３２０号
、米国特許第５，２５９，７３１号、米国特許第３，８７２，８８７号、米国特
許第３，７７５，０２５号、米国特許第４，６８６，０８６号、及び米国特許第
４，４２８，５２９号である。
【０００６】
プロセスユニットの多ポンプ作動に特に適合した制御システムを開示する。圧
力等の計測された変数をマスター制御装置によって検出する。マスター制御装置
は、信号を個々のポンプの駆動装置に送出するか或いは、他の方法で二つのポン
プの出力を調整する。マスター制御装置は、計測された変数の変化に応じて二つ
のポンプに異なる信号を同時に送出するように形成されている。その結果、一方
のポンプの応答時間が他方のポンプよりも速くなる。かくして、計測された変数
の所望の設定点からの僅かなずれは、主として、速く反応するように形成された
ポンプにより応答される。計測された変数についての所望の設定点からの大幅な
ずれをもたらす劇的なアップセットが起こると、一方のポンプが迅速に反応して
その容量を大幅に変化させ、計測された変数を所望の設定点に戻す。この際、他
方のポンプの応答は比較的緩慢にしており、及びかくして適当な前方流流量を常
に維持し、プロセスユニットが停止しないようにする。迅速に応答するポンプが
失われたことが検出されたとき、マスター制御装置は、緩慢に応答するポンプの
応答時間の速度を自動的に上昇し、ターゲット条件時に計測された変数を維持す
るのに十分速く適切にその容量を変化させることができる。ポンプについて異な
る応答時間を使用することにより、例えば蒸気タービンで作動させる場合にポン
プが互に干渉する傾向をなくす。更に、制御システムを持つポンプは、プロセス
ユニットの停止を生じる両ポンプの停止状態をトリガーすることなく、大きなプ
ロセスセットアップに迅速に応答できる。
力等の計測された変数をマスター制御装置によって検出する。マスター制御装置
は、信号を個々のポンプの駆動装置に送出するか或いは、他の方法で二つのポン
プの出力を調整する。マスター制御装置は、計測された変数の変化に応じて二つ
のポンプに異なる信号を同時に送出するように形成されている。その結果、一方
のポンプの応答時間が他方のポンプよりも速くなる。かくして、計測された変数
の所望の設定点からの僅かなずれは、主として、速く反応するように形成された
ポンプにより応答される。計測された変数についての所望の設定点からの大幅な
ずれをもたらす劇的なアップセットが起こると、一方のポンプが迅速に反応して
その容量を大幅に変化させ、計測された変数を所望の設定点に戻す。この際、他
方のポンプの応答は比較的緩慢にしており、及びかくして適当な前方流流量を常
に維持し、プロセスユニットが停止しないようにする。迅速に応答するポンプが
失われたことが検出されたとき、マスター制御装置は、緩慢に応答するポンプの
応答時間の速度を自動的に上昇し、ターゲット条件時に計測された変数を維持す
るのに十分速く適切にその容量を変化させることができる。ポンプについて異な
る応答時間を使用することにより、例えば蒸気タービンで作動させる場合にポン
プが互に干渉する傾向をなくす。更に、制御システムを持つポンプは、プロセス
ユニットの停止を生じる両ポンプの停止状態をトリガーすることなく、大きなプ
ロセスセットアップに迅速に応答できる。
【０００７】
好ましい実施例の制御システムＣを図１に示す。図１でわかるように、ポンプ
１０及び１２は、タービン１６及び１４によって夫々駆動される。蒸気供給ライ
ン１８がタービン１４及び１６に蒸気を提供する。これらのタービン１４及び１
６の各々は、速度制御ループ２０及び２２を夫々有する。速度制御ループ２０は
、タービン速度用のセンサを有する。このセンサを参照番号２４で概略に示す。
制御装置２６が出力信号２８を蒸気制御バルブ３０に提供する。同様に、参照番
号３２で概略に示す速度センサが、信号を制御装置３４に提供する。この制御装
置３４は、信号３６を蒸気制御バルブ３８に送る。ポンプ１０及び１２は、吸引
ライン４０及び４２を夫々有する。これらのラインは、ライン４４に一緒に連結
されており、最終的にはプロセスシステムの部分である容器４６に連結されてい
る。ポンプ１０及び１２は、排出連結部４８及び５０を夫々有し、これらの連結
部には排出ライン５２及び５４が夫々連結されている。ライン５２及び５４は、
両ポンプ１０及び１２からプロセスに戻る主排出ラインであるライン５６で合流
をする。ライン５６には、流れ制御装置６０に連結された流れセンサ５８が配置
されている。流れ制御装置６０が流れ制御バルブ６２を作動する。信号６５がプ
ロセスから来入し、これによって、ライン５６内の流れをプロセスの必要に応じ
て他の流れと協調させることができる。これらの他の流れが変化し又は中断し、
流れ制御装置６０の設定点が変化するとき、アップセットが起こり、これにより
、圧力表示制御装置６４で検出される圧力を変化する。かくして、例えば、ライ
ン５６で必要とされる流れが少ない場合には、流れ制御装置６０は、バルブ６２
を閉鎖してライン５６内の圧力を上昇させることによって応答する。圧力の上昇
は、圧力表示制御装置６４によって検出される。制御システムＣは、様々な計測
された変数に従って、本発明の精神から逸脱することなく、作動できる。
１０及び１２は、タービン１６及び１４によって夫々駆動される。蒸気供給ライ
ン１８がタービン１４及び１６に蒸気を提供する。これらのタービン１４及び１
６の各々は、速度制御ループ２０及び２２を夫々有する。速度制御ループ２０は
、タービン速度用のセンサを有する。このセンサを参照番号２４で概略に示す。
制御装置２６が出力信号２８を蒸気制御バルブ３０に提供する。同様に、参照番
号３２で概略に示す速度センサが、信号を制御装置３４に提供する。この制御装
置３４は、信号３６を蒸気制御バルブ３８に送る。ポンプ１０及び１２は、吸引
ライン４０及び４２を夫々有する。これらのラインは、ライン４４に一緒に連結
されており、最終的にはプロセスシステムの部分である容器４６に連結されてい
る。ポンプ１０及び１２は、排出連結部４８及び５０を夫々有し、これらの連結
部には排出ライン５２及び５４が夫々連結されている。ライン５２及び５４は、
両ポンプ１０及び１２からプロセスに戻る主排出ラインであるライン５６で合流
をする。ライン５６には、流れ制御装置６０に連結された流れセンサ５８が配置
されている。流れ制御装置６０が流れ制御バルブ６２を作動する。信号６５がプ
ロセスから来入し、これによって、ライン５６内の流れをプロセスの必要に応じ
て他の流れと協調させることができる。これらの他の流れが変化し又は中断し、
流れ制御装置６０の設定点が変化するとき、アップセットが起こり、これにより
、圧力表示制御装置６４で検出される圧力を変化する。かくして、例えば、ライ
ン５６で必要とされる流れが少ない場合には、流れ制御装置６０は、バルブ６２
を閉鎖してライン５６内の圧力を上昇させることによって応答する。圧力の上昇
は、圧力表示制御装置６４によって検出される。制御システムＣは、様々な計測
された変数に従って、本発明の精神から逸脱することなく、作動できる。
【０００８】 圧力表示制御装置６４は、信号スプリッター６８に出力信号６６を提供する。
信号スプリッター６８は、圧力表示制御装置６４から一つの信号を受け取り、二
つの同じ出力信号７０及び７２を発生する。信号７２は、制御装置２６に直接行
き、信号修正器７５を迂回するのに対し、信号７０は信号修正器７４を通過する
。信号修正器７４は、信号７０を修正して出力信号７６にする。これは、ポンプ
１２を先行ポンプとして選択し、ポンプ１０を遅延ポンプとして選択するために
起こる。逆の選択を行うことができ、その場合、信号７２が信号修正器７５を通
るのに対し、信号７０が信号修正器７４を迂回する。信号７６は制御装置３４に
行く。図２は、流れ制御装置６０へのプロセス入力に応じたバルブ６２の閉鎖に
よる圧力上昇を圧力表示制御装置６４が検出した場合に何が起こるのかを示す。
図２では、遅延ポンプはポンプ１０に関し、先行ポンプはポンプ１２に関する。
これらのポンプは、計測された変数の変化に対する応答方法のため、これらの名
称が与えられる。変数は、この例示の好ましい実施例では圧力である。図２は、
信号７２及び７６及びこれらの信号の単位時間当りの変化を示す。遅延ポンプ及
び先行ポンプについての両グラフの初期セグメントにおいて、信号７２及び７６
は本質的に一定である。参照番号７８を附した時間フレームでは、ライン５６で
検出された圧力変数が大幅に上昇し、これによりポンプ１０及び１２からの出力
が減少する。大幅な変化は、設定点からの例えば１０％以上のずれである。ポン
プ１２に与えられた信号７２は、ライン５６内の圧力上昇に応じて劇的に減衰す
る。傾斜したセグメント８０は、制御装置３４に与えられた信号７６が徐々に減
衰することを概略に示す。制御装置３４により、最終的には、バルブ３８が制御
される。図２のセグメント８０の傾斜が更になだらかになると、制御ループ２２
の応答時間が緩慢になり、これにより、計測された変数、即ちライン５６内の圧
力、の変化に応じたポンプ１０への容量の変化が緩慢になる。更に、ライン５６
内の圧力変化は、先行ポンプを停止させるのに十分に大きい場合があり、或いは
別の態様では、信号における別の応答をセグメント８２が示す図２に示すように
制御システムＣ全体を回復でき、最終的には、負荷を共有する二つのポンプ１０
及び１２によって、両ポンプについて図２の右端の水平線セグメントで示すよう
に、制御された圧力を調整する。遅延ポンプ１０の出力が変化するがポンプ１２
よりも緩慢にした速度であるということに着目すべきである。制御装置６４によ
って検出された、計測圧力変数は、実際には遅延ポンプ１０の出力を上昇し、先
行ポンプ１２からの迅速な容量減衰を補償できる。図３はこの挙動を示す。図３
は、先行ポンプ１２の出力が劇的に降下し、その結果、その最小流リサイクルバ
ルブ９０が開放し、最終的にはオペレータが手動で停止させることを示す。遅延
ポンプ１０の出力は、最初に僅かに降下した後、ライン５６内の圧力を設定点に
置く必要と適合するように実際に増大する。遅延ポンプ１０の出力の変化は、先
行ポンプ１２が停止する前では、先行ポンプよりも緩慢にしている。これにより
、ライン５６内での圧力上昇に応じて両ポンプの容量が同時に減少することを阻
止する。ライン５６内での圧力上昇は、２つのポンプの両方が自動モードで作動
しており、遅延ポンプ１０で作動する遅延補償ブロック７４が設けられていない
場合に起こる。遅延ポンプの出力の変化は、先行ポンプが流れの減少を検出する
と直ぐに自動的に起こり、最小流リサイクルバルブを開放するか或いは先行ポン
プを停止する。その結果、遅延ポンプは、先行ポンプの停止による前方への流体
流れの突然の停止を補償するのに十分迅速に反応できる。
信号スプリッター６８は、圧力表示制御装置６４から一つの信号を受け取り、二
つの同じ出力信号７０及び７２を発生する。信号７２は、制御装置２６に直接行
き、信号修正器７５を迂回するのに対し、信号７０は信号修正器７４を通過する
。信号修正器７４は、信号７０を修正して出力信号７６にする。これは、ポンプ
１２を先行ポンプとして選択し、ポンプ１０を遅延ポンプとして選択するために
起こる。逆の選択を行うことができ、その場合、信号７２が信号修正器７５を通
るのに対し、信号７０が信号修正器７４を迂回する。信号７６は制御装置３４に
行く。図２は、流れ制御装置６０へのプロセス入力に応じたバルブ６２の閉鎖に
よる圧力上昇を圧力表示制御装置６４が検出した場合に何が起こるのかを示す。
図２では、遅延ポンプはポンプ１０に関し、先行ポンプはポンプ１２に関する。
これらのポンプは、計測された変数の変化に対する応答方法のため、これらの名
称が与えられる。変数は、この例示の好ましい実施例では圧力である。図２は、
信号７２及び７６及びこれらの信号の単位時間当りの変化を示す。遅延ポンプ及
び先行ポンプについての両グラフの初期セグメントにおいて、信号７２及び７６
は本質的に一定である。参照番号７８を附した時間フレームでは、ライン５６で
検出された圧力変数が大幅に上昇し、これによりポンプ１０及び１２からの出力
が減少する。大幅な変化は、設定点からの例えば１０％以上のずれである。ポン
プ１２に与えられた信号７２は、ライン５６内の圧力上昇に応じて劇的に減衰す
る。傾斜したセグメント８０は、制御装置３４に与えられた信号７６が徐々に減
衰することを概略に示す。制御装置３４により、最終的には、バルブ３８が制御
される。図２のセグメント８０の傾斜が更になだらかになると、制御ループ２２
の応答時間が緩慢になり、これにより、計測された変数、即ちライン５６内の圧
力、の変化に応じたポンプ１０への容量の変化が緩慢になる。更に、ライン５６
内の圧力変化は、先行ポンプを停止させるのに十分に大きい場合があり、或いは
別の態様では、信号における別の応答をセグメント８２が示す図２に示すように
制御システムＣ全体を回復でき、最終的には、負荷を共有する二つのポンプ１０
及び１２によって、両ポンプについて図２の右端の水平線セグメントで示すよう
に、制御された圧力を調整する。遅延ポンプ１０の出力が変化するがポンプ１２
よりも緩慢にした速度であるということに着目すべきである。制御装置６４によ
って検出された、計測圧力変数は、実際には遅延ポンプ１０の出力を上昇し、先
行ポンプ１２からの迅速な容量減衰を補償できる。図３はこの挙動を示す。図３
は、先行ポンプ１２の出力が劇的に降下し、その結果、その最小流リサイクルバ
ルブ９０が開放し、最終的にはオペレータが手動で停止させることを示す。遅延
ポンプ１０の出力は、最初に僅かに降下した後、ライン５６内の圧力を設定点に
置く必要と適合するように実際に増大する。遅延ポンプ１０の出力の変化は、先
行ポンプ１２が停止する前では、先行ポンプよりも緩慢にしている。これにより
、ライン５６内での圧力上昇に応じて両ポンプの容量が同時に減少することを阻
止する。ライン５６内での圧力上昇は、２つのポンプの両方が自動モードで作動
しており、遅延ポンプ１０で作動する遅延補償ブロック７４が設けられていない
場合に起こる。遅延ポンプの出力の変化は、先行ポンプが流れの減少を検出する
と直ぐに自動的に起こり、最小流リサイクルバルブを開放するか或いは先行ポン
プを停止する。その結果、遅延ポンプは、先行ポンプの停止による前方への流体
流れの突然の停止を補償するのに十分迅速に反応できる。
【０００９】 ポンプ１０及び１２を参照すると、排出ライン５２及び５４の夫々からリサイ
クルライン８４及び８６が延びている。これらのリサイクルライン８４及び８６
には、リサイクルバルブ８８及び９０が夫々配置されている。最終的には、リサ
イクルライン８４及び８６は容器４６に戻る。ポンプ１０又は１２の出力が十分
に低い場合には、夫々のリサイクルバルブ８８又は９０が開放し、ポンプが長期
間に亘って低い出力で作動することにより、損傷をなくす。好ましい実施例は、
ポンプ１０及び１２として遠心ポンプを組み込むが、本発明の精神から逸脱する
ことなく、他のポンプを使用できる。
クルライン８４及び８６が延びている。これらのリサイクルライン８４及び８６
には、リサイクルバルブ８８及び９０が夫々配置されている。最終的には、リサ
イクルライン８４及び８６は容器４６に戻る。ポンプ１０又は１２の出力が十分
に低い場合には、夫々のリサイクルバルブ８８又は９０が開放し、ポンプが長期
間に亘って低い出力で作動することにより、損傷をなくす。好ましい実施例は、
ポンプ１０及び１２として遠心ポンプを組み込むが、本発明の精神から逸脱する
ことなく、他のポンプを使用できる。
【００１０】 上文中に説明したように、ライン５６内の圧力について所望の設定点を保持す
る上で、制御バルブ３０及び３８の作動が異なるためにポンプ１０及び１２が互
いに干渉する状況が生じる場合がある。制御装置６４での設定点からの僅かなず
れに応答するため、遅延補償ブロックとしても周知の信号修正器７４を用いずに
、制御ループ２０及び２２に信号を同時に加えると、制御バルブの移動が不均等
にする。これは、例えば一方のバルブ３０がバルブ３８よりも迅速に応答するた
めである。この状況は、速度制御装置２６及び３４が受け取る信号が同じ場合で
も生じる。不均等なバルブ移動が生じた場合、タービンの速度及びかくしてポン
プの出力に差が生じる。これと同時に、一方のタービンへの蒸気流の変化が他方
のタービンへの蒸気流に影響を及ぼす。これは、蒸気が共通のマニホールドから
来るためである。その結果、タービンの速度及び計測された変数を所望の設定点
に戻すために別の補正が必要となる。
る上で、制御バルブ３０及び３８の作動が異なるためにポンプ１０及び１２が互
いに干渉する状況が生じる場合がある。制御装置６４での設定点からの僅かなず
れに応答するため、遅延補償ブロックとしても周知の信号修正器７４を用いずに
、制御ループ２０及び２２に信号を同時に加えると、制御バルブの移動が不均等
にする。これは、例えば一方のバルブ３０がバルブ３８よりも迅速に応答するた
めである。この状況は、速度制御装置２６及び３４が受け取る信号が同じ場合で
も生じる。不均等なバルブ移動が生じた場合、タービンの速度及びかくしてポン
プの出力に差が生じる。これと同時に、一方のタービンへの蒸気流の変化が他方
のタービンへの蒸気流に影響を及ぼす。これは、蒸気が共通のマニホールドから
来るためである。その結果、タービンの速度及び計測された変数を所望の設定点
に戻すために別の補正が必要となる。
【００１１】 制御バルブ３０及び３８によるこの連続的再設定即ちハンチングは、タービン
１４及び１６の作動を不安定にしてしまう。振動センサがタービン１４及び１６
に取り付けられている状態では、タービンの振動が、タービン及び従ってプロセ
スユニットを強制的に停止させるレベルに至る場合がある。かくして、所与の制
御コマンドに応じた制御バルブ３０及び３８の位相外移動によるポンプ１０と１
２との間の干渉の問題点は、望ましからぬ特徴であり、遅延補償ブロック７４に
よって解決される。遅延補償ブロック７４により、ポンプ１０の作動が十分に低
速にされ、その結果、制御装置６４によって送られたライン５６内の圧力の所望
の設定点からの僅かなずれは、バルブ３８の作動に影響を有意な程度に及ぼさな
い。バルブ３８のバルブ位置が最終的に或る程度変化している場合には、制御装
置６４で選択された、ライン５６内の圧力の設定点を調整するための制御システ
ムＣの応答により、先行ポンプ１２を計測された変数の変化に更に迅速に応答さ
せる。システムが一定の条件で作動している場合でも、遅延補償ブロック７４を
使用することにより、ポンプが互いに干渉する傾向が無くなる。これは、ポンプ
１０の感度が低下するためである。制御ループ２２を制御する上での応答時間を
低速にすることにより、干渉がもはや問題でなくなる。これは、バルブ３８のバ
ルブ位置の僅かな変化が、システム全体に大きな影響を直ちに及ぼすことがもは
やないためである。制御ループ２２の応答性を制御ループ２０の応答速度以下に
低速にすると、制御装置６４の設定点の上下の僅かな突出が、主としてバルブ３
０の移動により調整される。制御装置６４によって設定された所定の制御圧力で
一定して作動している場合でも、遅延補償ブロック７４を使用することにより、
通常の作動中のポンプ１０と１２との間の干渉の問題点がなくなる。
１４及び１６の作動を不安定にしてしまう。振動センサがタービン１４及び１６
に取り付けられている状態では、タービンの振動が、タービン及び従ってプロセ
スユニットを強制的に停止させるレベルに至る場合がある。かくして、所与の制
御コマンドに応じた制御バルブ３０及び３８の位相外移動によるポンプ１０と１
２との間の干渉の問題点は、望ましからぬ特徴であり、遅延補償ブロック７４に
よって解決される。遅延補償ブロック７４により、ポンプ１０の作動が十分に低
速にされ、その結果、制御装置６４によって送られたライン５６内の圧力の所望
の設定点からの僅かなずれは、バルブ３８の作動に影響を有意な程度に及ぼさな
い。バルブ３８のバルブ位置が最終的に或る程度変化している場合には、制御装
置６４で選択された、ライン５６内の圧力の設定点を調整するための制御システ
ムＣの応答により、先行ポンプ１２を計測された変数の変化に更に迅速に応答さ
せる。システムが一定の条件で作動している場合でも、遅延補償ブロック７４を
使用することにより、ポンプが互いに干渉する傾向が無くなる。これは、ポンプ
１０の感度が低下するためである。制御ループ２２を制御する上での応答時間を
低速にすることにより、干渉がもはや問題でなくなる。これは、バルブ３８のバ
ルブ位置の僅かな変化が、システム全体に大きな影響を直ちに及ぼすことがもは
やないためである。制御ループ２２の応答性を制御ループ２０の応答速度以下に
低速にすると、制御装置６４の設定点の上下の僅かな突出が、主としてバルブ３
０の移動により調整される。制御装置６４によって設定された所定の制御圧力で
一定して作動している場合でも、遅延補償ブロック７４を使用することにより、
通常の作動中のポンプ１０と１２との間の干渉の問題点がなくなる。
【００１２】 ライン５６内の要求流が突然減少した場合には、制御装置６０がバルブ６２を
その閉鎖位置に向かって移動する。これは、制御装置６４によってライン５６内
の圧力上昇として検出される。遅延補償ブロック７４を持たない従来のシステム
では、制御ループ２０及び２２がバルブ３０及び３８の夫々を同時に閉鎖するこ
とを求めるため、両ポンプは同様に応答する。アップセットの程度に応じて、両
ポンプ１０及び１２は最小流値に近付き、これによりリサイクルバルブ８８及び
９０の開放をトリガーする。これは、低い作動速度であっても必須の流れのプロ
セスを奪い、プロセスは停止する。両方のポンプが停止することがないようにす
るため、及び要求の劇的な変化（即ち、例えば工程が１０％以上変化すること）
にシステムが応答できるようにするため、遅延補償ブロック７４を制御システム
Ｃに挿入する。遅延補償ブロック７４を所定位置に置いた状態では、制御装置６
４での劇的な圧力上昇としてライン５６内の流れが多過ぎることが検出されると
、先行ポンプ１２がその出力を劇的に減少し、遅延ポンプへの信号７６を図２に
示すように修正することにより、遅延ポンプ１０に対する制御ループ２２の応答
性を大幅に低くする。かくして、遅延ポンプ１０はライン５６内に所定の前方流
体流れを維持し、プロセスユニットのトリップを阻止する。ライン５６での流れ
要求を減少させることができるため、先行ポンプは、実際には、そのリサイクル
バルブ９０を開放するか或いはオフラインにする。これが起こった場合、オペレ
ータはライン５６での要求を遅延ポンプで満たし続けることができる。オペレー
タは、このとき、先行ポンプ１２を手動で停止できる。先行ポンプを手動で停止
したとき、又は自動的にトリップさせたとき、マスター制御装置６４が遅延ポン
プ１０を直ちに新たな先行ポンプとして指定する。これを行うと、ブロック７４
が迂回され、ポンプ１０でライン５６内の圧力を制御できるが、遅延ポンプとし
て選択された場合よりも応答が速くなる。
その閉鎖位置に向かって移動する。これは、制御装置６４によってライン５６内
の圧力上昇として検出される。遅延補償ブロック７４を持たない従来のシステム
では、制御ループ２０及び２２がバルブ３０及び３８の夫々を同時に閉鎖するこ
とを求めるため、両ポンプは同様に応答する。アップセットの程度に応じて、両
ポンプ１０及び１２は最小流値に近付き、これによりリサイクルバルブ８８及び
９０の開放をトリガーする。これは、低い作動速度であっても必須の流れのプロ
セスを奪い、プロセスは停止する。両方のポンプが停止することがないようにす
るため、及び要求の劇的な変化（即ち、例えば工程が１０％以上変化すること）
にシステムが応答できるようにするため、遅延補償ブロック７４を制御システム
Ｃに挿入する。遅延補償ブロック７４を所定位置に置いた状態では、制御装置６
４での劇的な圧力上昇としてライン５６内の流れが多過ぎることが検出されると
、先行ポンプ１２がその出力を劇的に減少し、遅延ポンプへの信号７６を図２に
示すように修正することにより、遅延ポンプ１０に対する制御ループ２２の応答
性を大幅に低くする。かくして、遅延ポンプ１０はライン５６内に所定の前方流
体流れを維持し、プロセスユニットのトリップを阻止する。ライン５６での流れ
要求を減少させることができるため、先行ポンプは、実際には、そのリサイクル
バルブ９０を開放するか或いはオフラインにする。これが起こった場合、オペレ
ータはライン５６での要求を遅延ポンプで満たし続けることができる。オペレー
タは、このとき、先行ポンプ１２を手動で停止できる。先行ポンプを手動で停止
したとき、又は自動的にトリップさせたとき、マスター制御装置６４が遅延ポン
プ１０を直ちに新たな先行ポンプとして指定する。これを行うと、ブロック７４
が迂回され、ポンプ１０でライン５６内の圧力を制御できるが、遅延ポンプとし
て選択された場合よりも応答が速くなる。
【００１３】 いずれのポンプが遅延ポンプでいずれのポンプが先行ポンプであるかの指定は
、本発明の精神から逸脱することなく、周知の制御システム技術に基づいて逆に
できるということは当業者には理解されよう。更に、任意の一方のポンプを制御
装置６４によって自動作動で作動でき、この際、他方のポンプはアイドル状態に
ある。これは、プロセスシステムの作動速度が低い場合、又はポンプ１０又は１
２のうちの一方の保守が必要である場合に起こる。
、本発明の精神から逸脱することなく、周知の制御システム技術に基づいて逆に
できるということは当業者には理解されよう。更に、任意の一方のポンプを制御
装置６４によって自動作動で作動でき、この際、他方のポンプはアイドル状態に
ある。これは、プロセスシステムの作動速度が低い場合、又はポンプ１０又は１
２のうちの一方の保守が必要である場合に起こる。
【００１４】 図３は、ポンプ１０及び１２の性能を制御システムＣのガロン毎分の出力で表
示する。図３に示すように、両ポンプは、プロセスが要求する、制御装置６４で
の計測圧力を上昇するライン５６内の流れの劇的な減少が起こったとき、毎分８
００ガロン（３．０３ｍ3／分）を僅かに上回る出力で作動している。線９２は
、先行ポンプ１２の出力がアップセットに応じて劇的にゼロまで減少することを
示す。この際、遅延ポンプ１０の出力の応答は比較的低速であり最初に僅かに減
少した後、線９４で示すように、ポンプ１２の容量の減少に匹敵する速度で約毎
分１４００ガロン（５．３０ｍ3／分）まで上昇する。プロセスは、その後、何
時間にも亘って遅延ポンプ１０だけを使用して作動する。この時間中、遅延ポン
プ１０は、ブロック７４を迂回する先行状態に自動的に再指定される。後に、線
９６が示すように、ポンプ１２を再始動させる。ポンプ１２が追加の容量ととも
に戻ると、制御ループ２２が応答し、ポンプ１０の出力を図３の右端に示すよう
に流れが適合するまで減少する。ポンプ１０が先行ポンプである場合、ポンプ１
２は遅延ポンプとして戻り、ブロック７５がその信号を修正する。
示する。図３に示すように、両ポンプは、プロセスが要求する、制御装置６４で
の計測圧力を上昇するライン５６内の流れの劇的な減少が起こったとき、毎分８
００ガロン（３．０３ｍ3／分）を僅かに上回る出力で作動している。線９２は
、先行ポンプ１２の出力がアップセットに応じて劇的にゼロまで減少することを
示す。この際、遅延ポンプ１０の出力の応答は比較的低速であり最初に僅かに減
少した後、線９４で示すように、ポンプ１２の容量の減少に匹敵する速度で約毎
分１４００ガロン（５．３０ｍ3／分）まで上昇する。プロセスは、その後、何
時間にも亘って遅延ポンプ１０だけを使用して作動する。この時間中、遅延ポン
プ１０は、ブロック７４を迂回する先行状態に自動的に再指定される。後に、線
９６が示すように、ポンプ１２を再始動させる。ポンプ１２が追加の容量ととも
に戻ると、制御ループ２２が応答し、ポンプ１０の出力を図３の右端に示すよう
に流れが適合するまで減少する。ポンプ１０が先行ポンプである場合、ポンプ１
２は遅延ポンプとして戻り、ブロック７５がその信号を修正する。
【００１５】 図４の上側には制御装置６４での検出圧力が同じ期間に亘ってプロットしてあ
る。図４は、制御装置６４でポンプ１０及び１２の性能を変化させるアップセッ
ト時の顕著な圧力スパイクを示す。先行ポンプ１２が失われることにより、圧力
スパイクに続いて小さな圧力低下が生じる。図３からわかるように、遅延ポンプ
１０の出力は、実際、最初に緩慢に低下した後、迅速に上昇する。アップセット
の大きさは、図４の下側でおおまかにわかる。図４の下側のグラフは、この場合
には、メタノールの供給速度である。メタノールは、比率制御装置によって、ラ
イン５６内の流量を、制御装置６０の使用により制御される。かくして、メタノ
ール供給の大きさの減少は非常に大きいけれども、持続時間が比較的短い。図３
及び図４は、この程度のアップセットに対するポンプ１０及び１２のシステム応
答を集合的に示す。ライン５６についての図４の圧力と時間のグラフでわかるよ
うに、非常に僅かな圧力の乱れが起こる。これは、主として、先行ポンプからの
前方への流体流れがいきなり失われるためであり、遅延補償ブロック７４を使用
するためである。この特定の例では、削減されるメタノールの供給量の大きさの
程度は、毎分３５０ガロン（１．３２ｍ3／分）乃至約毎分８０ガロン（０．３
０ｍ3／分）であり、制御システムＣは、ユニットを停止させることなく、ライ
ン５６内の流れを比例して減少させるように応答する。
る。図４は、制御装置６４でポンプ１０及び１２の性能を変化させるアップセッ
ト時の顕著な圧力スパイクを示す。先行ポンプ１２が失われることにより、圧力
スパイクに続いて小さな圧力低下が生じる。図３からわかるように、遅延ポンプ
１０の出力は、実際、最初に緩慢に低下した後、迅速に上昇する。アップセット
の大きさは、図４の下側でおおまかにわかる。図４の下側のグラフは、この場合
には、メタノールの供給速度である。メタノールは、比率制御装置によって、ラ
イン５６内の流量を、制御装置６０の使用により制御される。かくして、メタノ
ール供給の大きさの減少は非常に大きいけれども、持続時間が比較的短い。図３
及び図４は、この程度のアップセットに対するポンプ１０及び１２のシステム応
答を集合的に示す。ライン５６についての図４の圧力と時間のグラフでわかるよ
うに、非常に僅かな圧力の乱れが起こる。これは、主として、先行ポンプからの
前方への流体流れがいきなり失われるためであり、遅延補償ブロック７４を使用
するためである。この特定の例では、削減されるメタノールの供給量の大きさの
程度は、毎分３５０ガロン（１．３２ｍ3／分）乃至約毎分８０ガロン（０．３
０ｍ3／分）であり、制御システムＣは、ユニットを停止させることなく、ライ
ン５６内の流れを比例して減少させるように応答する。
【００１６】 制御システムＣにより、一方のポンプを作動させているときに別のポンプをス
ペアとしてアイドル状態にしておく現存のプラントの問題点を低価格で解決でき
るということは当業者には容易に理解されよう。大きな処理量に適合させるため
にポンプ及び駆動装置を再形成するのでなく、主ポンプ及びスペアポンプを互い
に干渉させることなく自動モードでタンデムをなして作動させることができ、更
に、プロセスの劇的なアップセットに応答する能力を持たせる。制御システムは
、上文中に説明したように、制御変数、即ちライン５６内の圧力の所望の設定点
の大幅なずれに応答できる。かくして、例えば流れ制御装置６０が、流れの比に
基づいてプロセスプログラム内の別の流量に応答する場合、全制御システムは全
体としての出力低下、例えば毎分１６５０ガロン（６．２５ｍ3／分）から毎分
１３００ガロン（４．９２ｍ3／分）へのいきなりの出力低下に応答できる。制
御システムＣは、二つのポンプ１０及び１２を並列で作動させることができ、及
びバルブ６２の位置を変化させたり、二つのポンプ１０又は１２のうちの一方が
失われることになるプロセスの変化等によるユニットのアップセットに耐えるこ
とができる、融通性を備えている。更に、制御システムＣにより、ポンプ１０及
び１２からの流れの均衡を図ることができ、ポンプ１０及び１２の始動並びに停
止を個々に行うことができる。最後に、制御システムＣは、プロセスのアップセ
ットを生じることなく一方のポンプから他方のポンプへ切り換えを行う。
ペアとしてアイドル状態にしておく現存のプラントの問題点を低価格で解決でき
るということは当業者には容易に理解されよう。大きな処理量に適合させるため
にポンプ及び駆動装置を再形成するのでなく、主ポンプ及びスペアポンプを互い
に干渉させることなく自動モードでタンデムをなして作動させることができ、更
に、プロセスの劇的なアップセットに応答する能力を持たせる。制御システムは
、上文中に説明したように、制御変数、即ちライン５６内の圧力の所望の設定点
の大幅なずれに応答できる。かくして、例えば流れ制御装置６０が、流れの比に
基づいてプロセスプログラム内の別の流量に応答する場合、全制御システムは全
体としての出力低下、例えば毎分１６５０ガロン（６．２５ｍ3／分）から毎分
１３００ガロン（４．９２ｍ3／分）へのいきなりの出力低下に応答できる。制
御システムＣは、二つのポンプ１０及び１２を並列で作動させることができ、及
びバルブ６２の位置を変化させたり、二つのポンプ１０又は１２のうちの一方が
失われることになるプロセスの変化等によるユニットのアップセットに耐えるこ
とができる、融通性を備えている。更に、制御システムＣにより、ポンプ１０及
び１２からの流れの均衡を図ることができ、ポンプ１０及び１２の始動並びに停
止を個々に行うことができる。最後に、制御システムＣは、プロセスのアップセ
ットを生じることなく一方のポンプから他方のポンプへ切り換えを行う。
【００１７】 制御システムＣの作動では、プロセスオペレータは、特定のポンプを先行ポン
プと指定し、他方のポンプを遅延ポンプと指定する。いずれのポンプが先行ポン
プとして又は遅延ポンプとして機能できるのかを確かめるため、遅延補償ブロッ
ク７４と同様の遅延補償ブロック７５が信号７２に連結されている。いずれのポ
ンプが先行ポンプ又は遅延ポンプとして選択されているのかに応じ、出力信号７
０及び７２の一方又は他方がブロック７４及び７５のうちの一方を迂回し、その
結果、一方の制御装置２０又は２２は、遅延時間が比較的小さく、応答が速いの
に対し、他方の制御装置は遅延時間が長く応答が遅い。先行ポンプは、遅延ポン
プよりも速く応答するため、遅延ポンプは、計測された変数の設定点からの僅か
な圧力変動を生じるプロセス外乱の影響を受けない。遅延ポンプは、通常の作動
中、低速で移動し、制御装置６４と関連して二つのポンプからの流れの均衡を保
持するように作動する。この状況では、遅延ポンプは、ライン５６内の僅かな圧
力変動に対して敏感でない。かくして、ポンプ１２によって小さな補正を行うこ
とができる。これは、場合によっては、ポンプ１０が反応する前に行われる。制
御システムＣは、大きなアップセットが生じた場合にユニットがトリップしない
ようにするため、ライン５６内の排出圧力を維持し前方への適当な流体流れを常
に維持することに最も高い優先順位が置かれるように、セットアップされる。そ
のとき、ポンプ１０及び１２からの流れの均衡を図る試みは中断される。これは
、システムの制御性を損なうことになるためである。ポンプ１０又は１２のうち
の一方がトリップした場合、制御システムＣは２ポンプ作動から１ポンプ作動に
自動的に切り換える。
プと指定し、他方のポンプを遅延ポンプと指定する。いずれのポンプが先行ポン
プとして又は遅延ポンプとして機能できるのかを確かめるため、遅延補償ブロッ
ク７４と同様の遅延補償ブロック７５が信号７２に連結されている。いずれのポ
ンプが先行ポンプ又は遅延ポンプとして選択されているのかに応じ、出力信号７
０及び７２の一方又は他方がブロック７４及び７５のうちの一方を迂回し、その
結果、一方の制御装置２０又は２２は、遅延時間が比較的小さく、応答が速いの
に対し、他方の制御装置は遅延時間が長く応答が遅い。先行ポンプは、遅延ポン
プよりも速く応答するため、遅延ポンプは、計測された変数の設定点からの僅か
な圧力変動を生じるプロセス外乱の影響を受けない。遅延ポンプは、通常の作動
中、低速で移動し、制御装置６４と関連して二つのポンプからの流れの均衡を保
持するように作動する。この状況では、遅延ポンプは、ライン５６内の僅かな圧
力変動に対して敏感でない。かくして、ポンプ１２によって小さな補正を行うこ
とができる。これは、場合によっては、ポンプ１０が反応する前に行われる。制
御システムＣは、大きなアップセットが生じた場合にユニットがトリップしない
ようにするため、ライン５６内の排出圧力を維持し前方への適当な流体流れを常
に維持することに最も高い優先順位が置かれるように、セットアップされる。そ
のとき、ポンプ１０及び１２からの流れの均衡を図る試みは中断される。これは
、システムの制御性を損なうことになるためである。ポンプ１０又は１２のうち
の一方がトリップした場合、制御システムＣは２ポンプ作動から１ポンプ作動に
自動的に切り換える。
【００１８】 制御システムＣが所定位置にある場合には、遅延ポンプは先行ポンプの作動に
影響を及ぼすのに十分な影響力を備えておらず、ガバナバルブが或る程度位相外
移動している場合でも、このような位相外移動によるポンプの干渉が問題となら
ない。制御装置６４によって検出された鋭い圧力上昇等のプロセスの大きなアッ
プセットが生じた場合、先ず最初に先行ポンプが、その最小流れバルブが開放す
るまで減速する。このとき、副ポンプ即ち遅延ポンプが緩慢に減速し、及びかく
してその最小流れバルブを開放しない。これは、遅延補償ブロックがそれと関連
しているためである。先行ポンプの容量が最小流れバルブの開放前に迅速に減衰
し、最小流れバルブの開放後に更に減衰するため、プロセスはポンプシステムの
大きな容量を突然に失い、これにより遅延ポンプがその最小流れ停止点に向かっ
て移動しないようにする。その代わり、遅延ポンプは、実際には、その容量を増
大する。この時点で遅延ポンプを新たな先行ポンプと指定することにより、新た
な先行ポンプは、ライン５６の圧力を制御するため、その容量を元の先行ポンプ
の出力の減衰速度と匹敵する速度で増大できる。かくして、制御システムＣは、
両方のポンプの最小流れバルブを同時に開放することがないようにする。同時に
開放すると、プロセスユニットがトリップしてしまう。
影響を及ぼすのに十分な影響力を備えておらず、ガバナバルブが或る程度位相外
移動している場合でも、このような位相外移動によるポンプの干渉が問題となら
ない。制御装置６４によって検出された鋭い圧力上昇等のプロセスの大きなアッ
プセットが生じた場合、先ず最初に先行ポンプが、その最小流れバルブが開放す
るまで減速する。このとき、副ポンプ即ち遅延ポンプが緩慢に減速し、及びかく
してその最小流れバルブを開放しない。これは、遅延補償ブロックがそれと関連
しているためである。先行ポンプの容量が最小流れバルブの開放前に迅速に減衰
し、最小流れバルブの開放後に更に減衰するため、プロセスはポンプシステムの
大きな容量を突然に失い、これにより遅延ポンプがその最小流れ停止点に向かっ
て移動しないようにする。その代わり、遅延ポンプは、実際には、その容量を増
大する。この時点で遅延ポンプを新たな先行ポンプと指定することにより、新た
な先行ポンプは、ライン５６の圧力を制御するため、その容量を元の先行ポンプ
の出力の減衰速度と匹敵する速度で増大できる。かくして、制御システムＣは、
両方のポンプの最小流れバルブを同時に開放することがないようにする。同時に
開放すると、プロセスユニットがトリップしてしまう。
【００１９】 システムの作動必要条件と関連して、遅延ポンプ用遅延補償ブロックを賦勢し
なければならない。遅延ポンプの応答速度が低過ぎる場合には、遅延ポンプが手
動作動状態になる。他方、遅延ポンプの応答時間が速過ぎる場合には、プロセス
のアップセット中のポンプの干渉及び制御不可能性の問題が再び起こる。かくし
て、実際のプロセスシステムを賦勢することによって、遅延ポンプ用の遅延補償
ブロックの設定を行わなければならない。このようなシステムの賦勢は、当業者
に周知の仕事である。制御システムＣは、自動作動時に一方のポンプがトリップ
した場合、そのポンプが先行ポンプと指定されていようと遅延ポンプと指定され
ていようと、一方のポンプから他方のポンプへの切り換えを自動的に行うように
形成されている。ポンプの容量を削減する必要がある、ライン５６内の圧力上昇
等のプロセスアップセットに応じて、先行ポンプが迅速に応答してその容量を低
下させると同時に、遅延ポンプがその容量を緩慢にした速度で減少するか或いは
、実際には、先行ポンプがその容量を劇的に減少する際にその容量を増大する。
先行ポンプでの流量の削減が十分に大きい場合には、容器４６に戻る最小流れバ
ルブの開放がトリガーされ、その場合、遅延ポンプがライン５６内の所望の圧力
を比較的緩慢に制御しようとする。このような状況が起こった場合、及び先行ポ
ンプが直ちに停止しない場合、ライン５６内の排出圧力制御が緩慢になり、不十
分になる。先行ポンプは、その代わりに、その最小流バルブを開閉でき、及びか
くしてユニットをアップセットする。これが起こった場合、オペレータは先行ポ
ンプを徐々に停止し、マスター制御装置６４が、１ポンプ自動作動用に遅延ポン
プを主ポンプとして自動的に選択する。オペレータがこの変化を行わない場合に
は、ライン５６内の排出圧力制御が、ユニットをトリップさせる程度まで劣化す
る。図３を参照すると、先行ポンプを線９２で示すように停止し、後に線９６で
示すように作動させる場合でこの方法が示してある。
なければならない。遅延ポンプの応答速度が低過ぎる場合には、遅延ポンプが手
動作動状態になる。他方、遅延ポンプの応答時間が速過ぎる場合には、プロセス
のアップセット中のポンプの干渉及び制御不可能性の問題が再び起こる。かくし
て、実際のプロセスシステムを賦勢することによって、遅延ポンプ用の遅延補償
ブロックの設定を行わなければならない。このようなシステムの賦勢は、当業者
に周知の仕事である。制御システムＣは、自動作動時に一方のポンプがトリップ
した場合、そのポンプが先行ポンプと指定されていようと遅延ポンプと指定され
ていようと、一方のポンプから他方のポンプへの切り換えを自動的に行うように
形成されている。ポンプの容量を削減する必要がある、ライン５６内の圧力上昇
等のプロセスアップセットに応じて、先行ポンプが迅速に応答してその容量を低
下させると同時に、遅延ポンプがその容量を緩慢にした速度で減少するか或いは
、実際には、先行ポンプがその容量を劇的に減少する際にその容量を増大する。
先行ポンプでの流量の削減が十分に大きい場合には、容器４６に戻る最小流れバ
ルブの開放がトリガーされ、その場合、遅延ポンプがライン５６内の所望の圧力
を比較的緩慢に制御しようとする。このような状況が起こった場合、及び先行ポ
ンプが直ちに停止しない場合、ライン５６内の排出圧力制御が緩慢になり、不十
分になる。先行ポンプは、その代わりに、その最小流バルブを開閉でき、及びか
くしてユニットをアップセットする。これが起こった場合、オペレータは先行ポ
ンプを徐々に停止し、マスター制御装置６４が、１ポンプ自動作動用に遅延ポン
プを主ポンプとして自動的に選択する。オペレータがこの変化を行わない場合に
は、ライン５６内の排出圧力制御が、ユニットをトリップさせる程度まで劣化す
る。図３を参照すると、先行ポンプを線９２で示すように停止し、後に線９６で
示すように作動させる場合でこの方法が示してある。
【００２０】 アップセット後、一方のポンプがラインから外され、遅延ポンプが１ポンプ自
動作動用に選択された状態で、そのポンプと関連した遅延補償ブロックが必要と
されないということは、当業者には理解されよう。これは、一方のポンプだけが
作動しているためである。
動作動用に選択された状態で、そのポンプと関連した遅延補償ブロックが必要と
されないということは、当業者には理解されよう。これは、一方のポンプだけが
作動しているためである。
【００２１】 開示の制御システムＣは、プロセスプラントの２ポンプ作動でポンプが互いに
干渉する問題を解決する。制御システムＣは、プロセスシステムの計測された変
数の変化に応じて個々に制御される、好ましい実施例に示す蒸気タービン駆動式
遠心ポンプに限らない、並列で作動する他の種類の機器に適用できる。他の種類
の駆動装置又は容量制御装置もまた、本発明の範疇にある。制御システムＣは、
同時に作動する二つ又はそれ以上のポンプを、少なくとも一つが先行ポンプであ
り且つ別のものが遅延ポンプである限り、制御できる。
干渉する問題を解決する。制御システムＣは、プロセスシステムの計測された変
数の変化に応じて個々に制御される、好ましい実施例に示す蒸気タービン駆動式
遠心ポンプに限らない、並列で作動する他の種類の機器に適用できる。他の種類
の駆動装置又は容量制御装置もまた、本発明の範疇にある。制御システムＣは、
同時に作動する二つ又はそれ以上のポンプを、少なくとも一つが先行ポンプであ
り且つ別のものが遅延ポンプである限り、制御できる。
【００２２】 本発明の以上の開示及び説明は例示であり、大きさ、形状、及び材料、並びに
例示の構造の詳細を本発明の精神から逸脱することなく、様々に変化させること
ができる。
例示の構造の詳細を本発明の精神から逸脱することなく、様々に変化させること
ができる。
【図１】 計測された変数が圧力であり、並列で作動するポンプの容量が、
タービン駆動装置の各々への蒸気供給ラインの蒸気流を調整する個々の速度制御
ループによって調整される好ましい実施例を示す、本発明の一つの適用の概略図
である。
タービン駆動装置の各々への蒸気供給ラインの蒸気流を調整する個々の速度制御
ループによって調整される好ましい実施例を示す、本発明の一つの適用の概略図
である。
【図２】 副制御装置に送出される主制御装置の出力信号を示す概略図であ
る。
る。
【図３】 二つのポンプの各々について、プロセスアップセット中の出力流
を時間に対してプロットした二つのポンプの性能を示すグラフである。
を時間に対してプロットした二つのポンプの性能を示すグラフである。
【図４】 計測された変数に影響を及ぼすプロセスプラントの別の部分にお
ける流量の変化に応じた単位時間当りの制御変数の計測された変化を示すグラフ
である。
ける流量の変化に応じた単位時間当りの制御変数の計測された変化を示すグラフ
である。
１０、１２ ポンプ １４、１６ タービン １８ 蒸気供給ライン ２０、２２ 速度制御ループ ２４ タービン速度センサ ２６ 制御装置 ２８ 出力信号 ３０ 蒸気制御バルブ ３２ 速度センサ ３４ 制御装置 ３６ 信号 ３８ 蒸気制御バルブ ４０、４２ 吸引ライン ４４ ライン ４６ 容器 ４８、５０ 排出連結部 ５２、５４ 排出ライン ５６ ライン ５８ 流れセンサ ６０ 流れ制御装置 ６２ 流れ制御バルブ ６４ 圧力表示制御装置 ６５ 信号 ６６ 出力信号 ６８ 信号スプリッター ７０、７２ 出力信号 ７４、７５信号修正器 ７６ 出力信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カウッド，ジェームズ・マーリン，ジュニ アー アメリカ合衆国テキサス州77059，ヒュー ストン，ヒッコリー・ノール 16442 (72)発明者 レブランク，マイケル・ウィリアム アメリカ合衆国テキサス州77459，ミズー リ・シティ，ワーウィック・レイン 14 Ｆターム(参考） 3H020 AA05 AA07 BA03 BA04 BA06 BA18 CA01 CA04 CA05 DA03 DA21 EA07 3H045 AA08 AA16 AA22 AA31 BA02 BA18 BA19 BA20 BA28 CA03 CA06 CA09 DA01 DA03 DA31 DA34 DA43 EA04 EA13 EA14 EA17 EA26 EA37 【要約の続き】 ポンプの損失が検出されたとき、マスター制御装置は、 緩慢に応答するポンプの応答時間の速度を自動的に上昇 させ、ターゲット条件時に計測された変数を維持するの に十分速く適切にその容量を変化させる。ポンプごとに 異なる応答時間を設定することにより、例えば蒸気ター ビンで作動させる場合にポンプが互に干渉する傾向を消 滅させる。更に、制御システムを備えたポンプは、プロ セスユニットの停止を生じる両ポンプの停止状態をトリ ガーすることなく、大きなプロセスのセットアップに迅 速に応答可能である。
Claims (23)
- 【請求項１】 同時並列作動を行う複数のポンプによって流体を送出するた
めのポンプ制御システムにおいて、前記制御システムは、 制御変数を計測し、複数の異なる出力信号を送出する、主制御装置と、 副制御装置であって、前記副制御装置は、前記複数のポンプの性能を制御する
ため前記複数のポンプにそれぞれ取り付けられ、制御変数の変化に対する一つの
作動ポンプの応答が別の作動ポンプの応答とは異なるように、異なる副制御装置
には異なる信号が与えられるように構成された、前記副制御装置と、 を有する、制御システム。 - 【請求項２】 遅延補償ブロックによって前記信号のうちの一つの信号を変
化させ、前記変化させた信号と関連した前記副制御装置の応答を別の前記副制御
装置よりも遅延させるように構成された、請求項１に記載の制御システム。 - 【請求項３】 前記主制御装置は、前記制御変数の計測に応じて一つの信号
を受け取り、複数の同一信号を送出する信号スプリッターを更に有する、請求項
２に記載の制御システム。 - 【請求項４】 前記遅延補償ブロックは、前記スプリッターからの前記同一
信号のうちの少なくとも一つを変化させるように構成された、請求項３に記載の
制御システム。 - 【請求項５】 前記遅延補償ブロックは、前記遅延補償ブロックから出る信
号の単位時間当りの強さを、遅延補償ブロックによって修正されていない別の信
号よりも更に緩慢に変化させるように構成された、請求項４に記載の制御システ
ム。 - 【請求項６】 一つのポンプが、計測された変数の変化に対して緩慢に応答
することにより、同時に作動する二つのポンプが互いに干渉しないように構成さ
れた、請求項５に記載の制御システム。 - 【請求項７】 前記遅延補償ブロックにより影響が及ぼされたポンプ（前記
遅延ポンプ）は、前記計測された変数における小さな変化に対する応答が緩慢過
ぎることによって、実際には、前記主制御装置から信号を直接受け取る別のポン
プ（前記先行ポンプ）が、このような計測された変数の変化に対して実質的に応
答するポンプであるように構成された、請求項６に記載の制御システム。 - 【請求項８】 前記変化させた信号を受け取る前記ポンプ（前記遅延ポンプ
）は、前記計測された変数に対する大きな変化が起こったとき、変化させていな
い信号を受け取る別のポンプ（前記先行ポンプ）よりも緩慢に応答してその出力
を変化させ、両ポンプが同時に停止しないように構成された、請求項２に記載の
制御システム。 - 【請求項９】 前記先行ポンプは、最小流バルブが開放するまで前記計測さ
れた変数の大きな変化に応答してその出力流を迅速に減少し、これと同時に、前
記遅延ポンプはその流れ出力を更に緩慢に変化させ、適切な前方流体流を維持し
、前記計測された変数を所望の値にするように構成された、請求項８に記載の制
御システム。 - 【請求項１０】 計測された変数の変化に対して一方のポンプが緩慢に応答
することにより、同時に作動している二つのポンプが互いに干渉しないように構
成された、請求項１に記載の制御システム。 - 【請求項１１】 前記計測された変数の大きな変化に応じて、応答の速いポ
ンプがその出力を急激に変化させて計測された変数を制御し、緩慢に応答するポ
ンプがその出力を徐々に変化させ、適当な前方流体流を維持し、前記計測された
変数を所望の値にするように構成された、請求項１に記載の制御システム。 - 【請求項１２】 前記主制御装置は、前記応答が速いポンプの出力が急激に
減少することを検出したとき、前記緩慢に応答するポンプの応答性を自動的に再
変更し、以前の応答が速いポンプの応答性を与えるように構成された、請求項１
１に記載の制御システム。 - 【請求項１３】 計測された変数を制御する方法であって、前記方法は、並
列に配管され且つタンデム型で作動するポンプの出力を調整する制御システムを
使用する、前記方法において、前記方法は、 前記計測された変数を検出する工程と、 少なくとも二つのポンプの出力を制御する工程であって、一方が先行ポンプに
指定され、他方が遅延ポンプに指定され、前記ポンプには、個々に、独立した制
御装置が設けられた、前記少なくとも二つのポンプの出力を制御する工程と、 前記先行ポンプの出力は、前記計測された変数の変化に応答して前記遅延ポン
プに何等かの出力変化があったときの出力変化よりも、急速に変化するように、
前記検出する工程で発生した異なる信号を前記制御装置に提供する工程と、 を含む、前記方法。 - 【請求項１４】 前記検出に応じた複数の信号を発生する工程と、 前記信号の一つを遅延補償ブロックに通過させ、前記遅延補償ブロックに関連
したポンプ制御装置の応答速度を低下させる工程と、 を更に有する、請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 各ポンプをタービンで駆動する工程と、 前記制御装置の一つによって前記各タービンへの入力を調整する工程と、 を更に有する、請求項１４に記載の方法。
- 【請求項１６】 前記タービンを蒸気で駆動する工程と、 前記各タービンに蒸気を供給する流れバルブを、前記制御装置の一つで制御す
る工程と、 を更に有する、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記遅延ポンプに信号を供給して前記遅延ポンプに関連す
る制御装置の応答速度を低下させ、これによって、計測された変数の設定点を保
持するときの出力補正運動において、ポンプが互いに干渉しないようにする工程
を更に有する、請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記遅延ポンプに信号を提供して前記遅延ポンプに関連し
た制御装置の応答速度を低下させ、これによって、ポンプ出力に大きな変化が必
要なときには前記先行ポンプの容量を迅速に変化させる一方で、前記遅延ポンプ
に設けられた制御装置をより緩慢に応答させて、前記計測された変数を制御する
適当な前方流体流を維持する工程を更に有する、請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記先行ポンプの出力の減少時に前記先行ポンプに設けら
れた最小流リサイクルバルブを作動させる工程と、 前記最小流リサイクルバルブの作動に応じて、前記先行ポンプをオフラインに
する工程と、 前記遅延ポンプのみで前記計測された変数の自動制御を維持する工程であって
、前記遅延ポンプは、このとき、前記遅延補償ブロックなしで先行ポンプ位置で
作動する、前記維持する工程と、 を更に有する、請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記遅延補償ブロックから信号を受け取る前記制御装置の
感度を十分に下げ、前記ポンプ間で必要とされる出力の均衡を図る動作中に、制
御装置が互いに干渉しないようにする工程を更に有する、請求項１４に記載の方
法。 - 【請求項２１】 前記遅延補償ブロックから信号を受け取る前記制御装置の
感度を十分に下げ、前記計測された変数の大きな変化に応じて、前記先行ポンプ
がその容量を迅速に変化させる一方で、これと同時に、前記遅延ポンプが前記先
行ポンプよりも緩慢に応答する間、前記遅延ポンプは適当な前方流体流を維持す
ることが可能で且つ前記計測された変数を所望の値にするのに十分な感度を備え
ているように構成された工程を更に有する、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記遅延ポンプの感度を自動的に上げ、前記先行ポンプか
ら出力の大幅な低下を検出したとき、前記遅延ポンプが前記計測された変数の大
きな変化に応じて更に迅速に応答するように構成された、請求項２１に記載の方
法。 - 【請求項２３】 前記先行ポンプがその流れ出力を所定の値まで減少させた
ときに、最小流リサイクルバルブを開放させる工程と、 前記先行ポンプを遮断する工程と、 前記遅延ポンプから前記遅延補償ブロックを排除する工程と、 前記遅延補償ブロックなしで作動する一つの遅延ポンプのみで、前記計測され
た変数を自動的に制御する工程と、 を更に有する、請求項２１に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| US09/075,503 US6045332A (en) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | Control system for multi-pump operation |
| US09/075,503 | 1998-05-08 | ||
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|---|---|
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