JP2004103267A - ヒートトレース制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配管や機器類の温度を，より一定に保つ制御を実現可能なヒートトレース制御装置を提供する。
【解決手段】本発明によるヒートトレース制御装置は、温度制御対象（７）を加熱するヒータ（８）に接続された電力供給器（５）と，温度制御対象（７）の温度を測定する温度検出器（９）と，測定された温度と、予め設定された温度目標値との偏差に基づく比例積分制御を行ってヒータ（８）に供給される電力を決定し，該電力を指示する制御信号（１１）を出力する制御装置（２）とを備えている。電力供給器（５）は，制御信号（１１）に指示された電力をヒータ（８）に供給する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，ヒートトレース制御装置に関し，特に，原子力発電所，火力発電所で用いられる配管または機器類の温度を一定に保持するための温度制御を行うヒートトレース制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力プラント，火力発電プラントなどには，熱流体，冷却媒体などを供給し循環させるための各種の配管，及び機器がある。これらの配管，及び機器は，加熱によって一定温度に保持することが必要な場合がある。例えば原子力プラントの原子炉停止系，及び工学的安全施設では，ホウ酸の析出及び凍結を防止するために，ホウ酸が流される配管や機器が加熱されて一定温度に保持される。
【０００３】
図３（ａ），（ｂ）は，従来の典型的なヒートトレース制御装置と，制御された温度状況とを示している。ヒートトレース制御装置１０１は，温度検出器１０９と，ヒータ１０８と，温度調節器１０２と，電磁接触器１０６からなり，配管または機器類などの温度制御対象１１０を保温する。温度検出器１０９は，温度制御対象１１０の温度を測定する。ヒータ１０８は，電圧が印加されると，温度制御対象１１０を加熱する。温度調節器１０２は，温度比較部１０３と設定値格納部１０４と信号伝達部１０５を有し，設定値格納部１０４に定められた幅を持った保温温度の設定値を格納し，温度比較部１０３において格納された設定値と実際の保温温度と比較して，設定値を超えた時にヒータ１０８への電圧の印加を行う，行わないの２段階で制御する信号を信号伝達部１０５より電磁接触器１０６へ送る。信号伝達部１０５は一次側のコイル，二次側の接点（スイッチ）からなる電磁接触器（リレー）であり，温度比較部１０３の設定値を超えた時，一次側に通電電流が流れ，その結果として一次側のコイルが励磁し，二次側の接点が動作することにより信号の制御が可能である。電磁接触器１０６は，印加電圧制御部１０７を有し，温度調節器１０２によって発せられた制御信号に応じて，印加電圧制御部１０７においてヒータ１０８への電圧の印加を２段階で制御する。
【０００４】
このようなヒートトレース制御装置１０１は，保温温度の上限・下限設定値と実際の検出温度を比較して，電磁接触器１０６によりヒータへの電圧の印加をＯＮ−ＯＦＦの２段階で機械的に動作させることによって，制御対象の有する温度の振れ幅を一定範囲にとどめるように制御することが可能である。
【０００５】
しかしながら，従来の技術によるヒートトレース制御装置では，制御方法がＯＮ−ＯＦＦの単純な構成であることから，電圧の印加に伴う短周期の通電と遮電の繰り返しによってヒータへ与えられるストレスによりヒータの性能の劣化という問題があった。
【０００６】
このような問題を解決するためのヒートトレース制御装置が，特許文献１に開示されている。公知のそのヒートトレース制御装置は，温度制御対象を加熱するヒータへ電圧を印加する電圧調整器と，温度制御対象の温度を計測する温度検出器と，検出された温度に基づいて，少なくとも２段階以上の温度レベルで決定される制御信号を該温度調整器に出力する制御装置を具備している。該温度調整器は，該制御信号に応答して該温度レベルに対応した少なくとも３段階以上の電圧レベルの電圧をヒータに印加する印加手段を有している。
【特許文献１】
特開２０００−９８７９号公報
【０００７】
ヒートトレース制御装置は、配管や機器の温度を，より一定に保つ制御を実現できることが望まれる。また，ヒートトレース制御装置は、ヒータを一層に長寿命化することが望まれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は，配管や機器の温度を，より一定に保つ制御を実現可能なヒートトレース制御装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は，配管や機器の温度を，より一定に保つことができ，且つ，ヒータの更なる長寿命化が可能なヒートトレース制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以下に，［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて，課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は，［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
本発明によるヒートトレース制御装置は、温度制御対象（７）を加熱するヒータ（８）に接続された電力供給器（５）と，温度制御対象（７）の温度を測定する温度検出器（９）と，測定された温度と、予め設定された温度目標値との偏差に基づく比例積分制御を行ってヒータ（８）に供給される電力を決定し，該電力を指示する制御信号（１１）を出力する制御装置（２）とを備えている。電力供給器（５）は，制御信号（１１）に指示された電力をヒータ（８）に供給する。
【００１２】
制御装置（２）が，
（ａ）温度検出器（９）から前記温度を取得するステップと，
（ｂ）前記温度に基づいて，ヒータ（８）に供給される電力を決定するステップと，
（ｃ）該電力を指示する制御信号（１１）を出力するステップ
とを実行する場合、（ａ）乃至（ｃ）ステップは，一定の周期で周期的に実行されることが好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は，本発明によるヒートトレース制御装置１の実施の形態を示している。ヒートトレース制御装置１は，デジタル制御装置２と電力調整器５と温度検出器９とを備えている。デジタル制御装置２は，温度検出器９に接続され，電力調整器５は，温度制御対象７を加熱するヒータ８に接続されている。ここでいう温度制御対象７とは，原子力発電プラント，及び火力発電プラントに含まれる配管，及び機器である。
【００１４】
温度検出器９は，温度制御対象７の温度を検出し，検出された温度を示す温度情報１０をデジタル制御装置２に出力する。
【００１５】
デジタル制御装置２は，ＣＰＵ３と入出力部４とを備えている。ＣＰＵ３は，入出力部４を介して温度検出器９と電力調整器５とに接続されている。ＣＰＵ３は，温度検出器９から温度制御対象７の温度を示す温度情報１０を取り込み，温度情報１０に基づいてヒータ８に供給される電力を決定する。更に，ＣＰＵ３は，ヒータ８に印加される電力を指示する制御信号１１を電力調整器５に出力する。電力調整器５は，制御信号１１に指示された電力をヒータ８に供給する。ヒータ８に電力が供給されることにより，温度制御対象７は加熱されて一定の温度に保持される。
【００１６】
ヒータ８に印加される電力の決定には，比例積分制御（ＰＩ制御）が使用される。ＣＰＵ３は，温度検出器９によって測定された温度制御対象７の温度と，予め設定された温度目標値との偏差を算出する。更にＣＰＵ３は，算出された偏差に基づいてＰＩ制御を行い，ヒータ８に供給される電力を決定する。
【００１７】
図２（ａ）は，本発明によるヒートトレース制御装置１のソフトウエアの処理シーケンスを示している。ＣＰＵ３は，制御プログラム２０を実行することによりヒートトレース制御装置１の制御を行う。制御プログラム２０は，入力処理タスク２１と，演算処理タスク２２と，出力処理タスク２３とから構成されている。入力処理タスク２１は，温度検出器９が検出した温度情報１０をＣＰＵ３が受け取る処理をするためのタスクである。演算処理タスク２２は，温度情報１０に基づいた比例積分制御により，ヒータ８に供給される電力を決定するためのタスクである。出力処理タスク２３は，決定された電力を指示する制御信号１１を出力するためのタスクである。
【００１８】
図２（ｂ）は，入力処理タスク２１と演算処理タスク２２と出力処理タスク２３との時系列シーケンスを示し，ＣＰＵ３がこの一定の順序でタスクを実行する。このような３タスクからなる１単位シーケンスと次の１単位シーケンスとの間に時間調整部２４が挿入されることにより，ＣＰＵ３は，定められた周期をもって１単位シーケンスを実行する。シングルタスク方式であるこのような周期的動作のシーケンスは，異常が発生しにくい高信頼性のソフトである。このような高信頼性のシーケンスにより，デジタル制御装置２と電力調整器５とは安全系を形成する。
【００１９】
このような制御を行う本実施の形態のヒートとレース制御装置は，温度制御対象７の温度を，より一定に保つ制御を実現する。図１（ｂ）は，一点破線が従来技術で示される印加電圧の２段階制御によって制御される温度制御対象７の温度の変化を示し，実線が，ＰＩ制御を使用する本発明の実施例による温度制御対象７の温度の変化を示している。従来例では，一例としてＡＣ１１５Ｖと０Ｖとの２段階の電圧で制御されているが，本発明の実施例では，温度目標値を７５℃としたＰＩ制御によって温度制御が行われている。
【００２０】
従来の供給電圧制御は，図１（ｂ）の一点破線で示されているように，電圧値が零か一定値の２段階制御，即ち，検出温度が設定温度範囲の上下限温度の下限値より低くなれば一定値の電圧をヒータに印加し，その上限値より高くなれば零電圧をヒータに印加するＯＮ−ＯＦＦ制御であった。しかしながら，本発明による温度制御の実施例は，図１（ｂ）の実線で示されているように，デジタル制御装置２により，温度制御対象７の温度と温度目標値との偏差が小さくなるようにヒータ８に供給される電力が制御される。これにより，定常状態では，温度制御対象７の温度をほぼ一定に保持することが可能である。
【００２１】
更に、ＰＩ制御が行われる本実施の形態では，定常状態においてヒータ８に供給される電力は，ほぼ一定である。ヒータ８に供給される電力がほぼ一定であることは，ヒータ８の長寿命化を実現する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により，配管や機器類の温度を，より一定に保つ制御を実現可能なヒートトレース制御装置が提供される。
【００２３】
また，本発明により，配管や機器類の温度を，より一定に保つことができ，且つ，ヒータの更なる長寿命化が可能なヒートトレース制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるヒートトレース制御装置の実施の形態と、本発明制御器と従来制御器による制御実施例の比較を示す図であり、（ａ）が本発明によるヒートトレース制御装置の実施の形態、（ｂ）が、本発明制御器と従来制御器による制御実施例の比較を示す。
【図２】図２は、ＣＰＵで実行されるソフトウエアの構成を示すソフトウエア基本構成と、ソフトウエアの時系列シーケンスを示すソフトウエア構成図であり、（ａ）がＣＰＵで実行されるソフトウエアの構成を示すソフトウエア基本構成、（ｂ）がソフトウエアの時系列シーケンスを示すソフトウエア構成を示す。
【図３】従来の技術によるヒートトレース制御装置とその制御装置による制御状態を示す図であり、（ａ）がヒートトレース制御装置、（ｂ）が制御状態を示すグラフである。
【符号の説明】
１　ヒートトレース制御装置
２　デジタル制御装置
３　ＣＰＵ
４　入出力部
５　電力調整器
６　サイリスタ
７　温度制御対象
８　ヒータ
９　温度検出器
２０　制御プログラム
２１　入力処理タスク
２２　演算処理タスク
２３　出力処理タスク
２４　時間調整部

Claims (2)

1. 温度制御対象を加熱するヒータに接続された電力供給器と，
   前記温度制御対象の温度を測定する温度検出器と，
   前記温度と予め設定された温度目標値との偏差に基づく比例積分制御を行って前記ヒータに供給される電力を決定し，前記電力を指示する制御信号を出力する制御装置
   とを備え，
   前記電力供給器は，前記制御信号に指示された前記電力を前記ヒータに供給する
   ヒートトレース制御装置。
2. 前記制御装置は，
   （ａ）前記温度検出器から前記温度を示す温度情報を取得するステップと，
   （ｂ）前記温度情報に基づいて，前記ヒータに供給される前記電力を決定するステップと，
   （ｃ）前記電力を指示する前記制御信号を出力するステップ
   とを実行し，
   前記（ａ）乃至（ｃ）ステップは，一定の周期で周期的に実行される
   請求項１に記載のヒートトレース制御装置。

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