JP6806423B2

JP6806423B2 - 評価装置

Info

Publication number: JP6806423B2
Application number: JP2019557937A
Authority: JP
Inventors: 子俊陸
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: TW201926221A; JPWO2019111368A1; WO2019111368A1; TWI703531B

Description

本発明の実施形態は、プラントにおける省エネルギー制御の効果を評価する評価装置に関する。

例えば、圧延プラントなどのプラントの運転において、電力の消費を抑制する省エネルギー制御が行われている。また、省エネルギー対策後の期間において、省エネルギー対策を実施しなかった場合のプラント運転を推定し、推定したプラント運転と省エネルギー対策後の実際のプラント運転とを比較して、省エネルギー制御の効果を評価できるようにした評価装置が知られている（例えば、特許文献１）。

評価装置では、省エネルギー対策後の期間において、省エネルギー対策適用時のエネルギー使用実績と、省エネルギー対策を実施しなかった場合のエネルギー使用の推定値とを比較して省エネルギー効果を評価することができる。反面、省エネルギー対策前の期間において、省エネルギー対策後のエネルギー使用量と、省エネルギー対策を実施しなかった場合のエネルギー使用量と、を比較して省エネルギー効果を評価することができないという点において、検討の余地が残されていた。

特開２０１２−３８０５４号公報

本発明の実施形態は、省エネルギー対策前の期間において、省エネルギー対策後のエネルギー使用量と、省エネルギー対策を実施しなかった場合のエネルギー使用量と、を比較して省エネルギー制御の効果を評価することができる評価装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、プラントの駆動部の制御に関する情報を収集するデータ収集部と、収集された前記情報を基に、前記駆動部の最適なエネルギー使用量を、省エネルギー対策後のエネルギー使用量として計算する最適値計算部と、を備えた評価装置が提供される。

本発明の実施形態によれば、省エネルギー対策前の期間において、省エネルギー対策後のエネルギー使用量と、省エネルギー対策を実施しなかった場合のエネルギー使用量と、を比較して省エネルギー効果を評価することができる評価装置が提供される。

実施形態に係る評価装置を模式的に表すブロック図である。実施形態に係るプラントポンプシステムを模式的に表すブロック図である。実施形態に係る最適値計算部の動作の具体例を模式的に表すフローチャートである。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、実施形態に係る評価装置を模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、評価装置１０は、データ収集部１２と、最適値計算部１４と、最適値記憶部１６と、実使用量計算部１８と、実使用量記憶部２０と、表示部２２と、を備える。これらの各部は、１つの装置内に設けてもよいし、それぞれ独立した装置として設け、ネットワークなどを介して互いに接続された構成としもよい。

評価装置１０は、圧延プラントのプラントポンプシステム１００と接続されている。評価装置１０は、圧延プラントのプラントポンプシステム１００における省エネルギー制御の効果を評価できるようにする。

プラントポンプシステム１００は、例えば、被圧延材に向けて高圧水を噴射することにより、被圧延材の表面に付着したスケールなどの異物を除去するデスケーリングシステムのポンプシステムである。プラントポンプシステム１００は、例えば、被圧延材に冷却水を供給して被圧延材を冷却する冷却システムのポンプシステムなどでもよい。

図２は、実施形態に係るプラントポンプシステムを模式的に表すブロック図である。
図２に表したように、プラントポンプシステム１００は、ポンプ１０２と、駆動部１０４と、バルブ１０６と、制御部１０８と、を有する。なお、図２において、配管経路上の矢印は、水の流れる方向を表している。

ポンプ１０２は、流体供給源ＷＳと接続されている。流体供給源ＷＳは、例えば、水を供給する給水源である。また、ポンプ１０２は、駆動部１０４と接続されている。駆動部１０４は、ポンプ１０２に駆動力を供給する。ポンプ１０２は、駆動部１０４からの駆動力の供給に応じて駆動し、流体供給源ＷＳの水に所定の圧力及び流量を与えて下流側に供給する。ポンプ１０２は、例えば、駆動部１０４の駆動に応じてデスケーリングヘッダなどに高圧水を供給する。

ポンプ１０２には、例えば、渦巻きポンプが用いられる。駆動部１０４には、例えば、電動機が用いられる。駆動部１０４は、ポンプ１０２の羽根車を回転させる駆動力をポンプ１０２に供給し、羽根車を回転させることにより、ポンプ１０２を駆動する。なお、ポンプ１０２への駆動力の供給は、電動機に限ることなく、例えば、油圧式のアクチュエータなどの他の動力源を用いてもよい。駆動部１０４は、ポンプ１０２の種類に応じて選択すればよい。また、駆動部１０４は、ポンプ１０２内に組み込まれていてもよい。

駆動部１０４は、制御部１０８と電気的に接続されている。制御部１０８は、駆動部１０４の動作を制御する。制御部１０８は、例えば、駆動部１０４が電動機である場合、駆動部１０４に印加する電圧により、駆動部１０４の回転数を制御する。これにより、制御部１０８は、ポンプ１０２の駆動を制御する。換言すれば、制御部１０８は、デスケーリングヘッダなどに供給する高圧水の圧力を制御する。

バルブ１０６は、ポンプ１０２よりも下流側の配管経路上に設けられる。バルブ１０６は、制御部１０８と接続されている。バルブ１０６は、制御部１０８の制御の基、配管経路の開閉を制御する。これにより、バルブ１０６は、デスケーリングヘッダなどへの高圧水の供給と、供給の停止と、を制御する。バルブ１０６には、例えば、リリーフ弁やミニマムフローバルブなどが用いられる。

ポンプ１０２、駆動部１０４、及びバルブ１０６のそれぞれは、プラントポンプシステム１００に複数設けられる。プラントポンプシステム１００では、複数台のポンプ１０２を駆動することにより、高圧水の圧力を制御する。また、プラントポンプシステム１００では、必要な圧力に応じて各ポンプ１０２及び各駆動部１０４の動作を制御することにより、省エネルギー化を図る。プラントポンプシステム１００に設けられるポンプ１０２などの数は、必要な圧力に応じて任意に設定すればよい。プラントポンプシステム１００に設けられるポンプ１０２などの数は、例えば、１つずつでもよい。１つのポンプ１０２の高速運転及び待機運転を切り替えて省エネルギー化を図ってもよい。

複数のポンプ１０２のそれぞれには、例えば、同じ定格のポンプが用いられる。同様に、複数の駆動部１０４のそれぞれには、例えば、同じ定格の駆動部（電動機）が用いられる。これにより、例えば、各ポンプ１０２から供給される水の圧力のバラツキが抑制される。

評価装置１０のデータ収集部１２は、プラントポンプシステム１００から各駆動部１０４の制御に関する情報を収集する。データ収集部１２は、通信回線１２０を介してプラントポンプシステム１００と接続され、通信回線１２０を経由して情報を収集する。通信回線１２０は、有線でもよいし、無線を介してもよい。

データ収集部１２は、例えば、配管バルブ情報１４０と、被圧延材位置情報１４２と、被圧延材材質情報１４４と、を少なくとも収集する。データ収集部１２は、例えば、プラントポンプシステム１００の制御部１０８から上記の各情報を収集する。換言すれば、制御部１０８は、各情報をデータ収集部１２にアップロードし、データ収集部１２に各情報を入力する。データ収集部１２は、例えば、制御部１０８の動作を制御する上位のコントローラなどから上記の各情報を収集してもよい。

配管バルブ情報１４０は、各バルブ１０６の開閉を表す情報である。被圧延材位置情報１４２は、被圧延材の圧延ライン上の位置を示す情報である。被圧延材位置情報１４２は、例えば、加熱炉から抽出された地点を起点とする。被圧延材材質情報１４４は、被圧延材の材質を示す。被圧延材材質情報１４４は、例えば、各被圧延材が最終製品になった時の表面、強度など物理的な性質を表す。被圧延材の材質は、被圧延材の圧延の前に、既に決められている。但し、データ収集部１２の収集する情報は、上記に限ることなく、他の駆動部１０４の制御に関する他の如何なる情報でもよい。

最適値計算部１４は、収集した配管バルブ情報１４０と被圧延材位置情報１４２と被圧延材材質情報１４４とから、被圧延材に対する所望の物理性能を満たす最適な流量を計算する。そして、最適値計算部１４は、計算した最適な流量から必要なエネルギー使用量の最適値を計算する。最適値計算部１４は、例えば、最適なエネルギー使用量を分、時、日、月、及び年に換算し、計算した最適なエネルギー使用量を、省エネルギー対策後のエネルギー使用量として最適値記憶部１６に記憶させる。

実使用量計算部１８は、データ収集部１２によって収集された配管バルブ情報１４０と被圧延材位置情報１４２と被圧延材材質情報１４４とから、実際のエネルギー使用量を計算する。実使用量計算部１８は、計算した実際のエネルギー使用量を、省エネルギー対策前のエネルギー使用量として実使用量記憶部２０に記憶させる。実使用量計算部１８は、例えば、計算した実際のエネルギー使用量を、各ポンプ１０２の運転データを細かく分類した情報とリンクさせ、実使用量記憶部２０に記憶させる。

表示部２２は、最適値記憶部１６に記憶された最適なエネルギー使用量と、実使用量記憶部２０に記憶された実際のエネルギー使用量と、を読み出し、最適なエネルギー使用量と実際のエネルギー使用量とを比較可能に表示する。表示部２２は、例えば、画面を有し、最適なエネルギー使用量と実際のエネルギー使用量とを比較可能に画面に表示する。

最適値記憶部１６に記憶された最適なエネルギー使用量は、換言すれば、省エネルギー対策後のエネルギー使用量である。実使用量記憶部２０に記憶された実際のエネルギー使用量は、換言すれば、省エネルギー対策前のエネルギー使用量である。従って、最適なエネルギー使用量と実際のエネルギー使用量とを比較して表示することにより、省エネルギー制御の効果を可視化することができる。

図３は、実施形態に係る最適値計算部の動作の具体例を模式的に表すフローチャートである。
図３に表したように、最適値計算部１４は、最適なエネルギー使用量を計算する場合、まず、配管バルブ情報１４０と被圧延材位置情報１４２と被圧延材材質情報１４４とをデータ収集部１２によってリアルタイムで収集する（図３のステップＳ０１）。

最適値計算部１４は、各情報を収集した後、配管バルブ情報１４０の表す開閉データと、予め記憶した各ポンプ１０２の定格流量データと、からプラントポンプシステム１００のトータル実流量を計算する（図３のステップＳ０２）。

最適値計算部１４は、計算したトータル実流量と予め記憶した各ポンプ１０２のポンプ特性情報とから各ポンプ１０２の最適なポンプ回転速を計算する（図３のステップＳ０３）。ポンプ特性情報とは、例えば、各ポンプ１０２の吐出量、圧力、回転速度などの関係を表す性能線図である。

最適値計算部１４は、計算した最適なポンプ回転速から、最適なポンプ回転速に必要な電力を計算する（図３のステップＳ０４）。

最適値計算部１４は、計算した電力を分、時、日、月、及び年の期間で集計することにより、エネルギー使用量（電力量）を計算する（図３のステップＳ０５）。

そして、最適値計算部１４は、計算したエネルギー使用量を、省エネルギー対策後の最適なエネルギー使用量として最適値記憶部１６に記憶させる（図３のステップＳ０６）。最適値計算部１４は、例えば、計算したエネルギー使用量を被圧延材位置情報１４２及び被圧延材材質情報１４４とリンクさせて最適値記憶部１６に記憶させる。

次に、実使用量計算部１８の具定例について説明する。
実使用量計算部１８は、例えば、データ収集部１２によって収集した配管バルブ情報１４０の表す開閉データを基に、各ポンプ１０２の運転データの組み合わせを分類する。そして、実使用量計算部１８は、データ収集部１２によって収集された配管バルブ情報１４０と被圧延材位置情報１４２と被圧延材材質情報１４４とから、省エネルギー対策前のエネルギー使用量を計算し、各ポンプ１０２の運転データの組み合わせの分類とリンクさせて、実使用量記憶部２０に記憶させる。

実使用量計算部１８は、例えば、実使用量記憶部２０を参照し、実使用量記憶部２０から同様の運転パターンのエネルギー使用量を見つけ出すことにより、そのエネルギー使用量を省エネルギー対策前のエネルギー使用量として推定する。

このように、本実施形態に係る評価装置１０では、最適値記憶部１６に記憶された最適なエネルギー使用量と、実使用量記憶部２０に記憶された実際のエネルギー使用量と、を比較して表示部２２に表示することができる。これにより、評価装置１０では、省エネルギー対策前の期間において、省エネルギー対策後のエネルギー使用量と、省エネルギー対策を実施しなかった場合のエネルギー使用量と、を比較して省エネルギー効果を評価することができる。

なお、本実施形態においては、圧延プラントを例に説明したが、プラントは、一台又は複数台のポンプを用いて配管を介して流体を供給する他の如何なるプラントでもよい。

また、本実施形態では、ポンプ１０２を駆動する駆動部１０４を例に説明したが、駆動部は、プラントの動作に関わる他の如何なる駆動部でもよい。例えば、駆動部は、圧延プラントにおいて被圧延材を冷却するファンを駆動するための駆動部などでもよい。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、評価装置に含まれるデータ収集部、最適値計算部、最適値記憶部、実使用量計算部、実使用量記憶部、及び表示部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した評価装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての評価装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims

プラントの駆動部の制御に関する情報を収集するデータ収集部と、
収集された前記情報を基に、前記駆動部の最適なエネルギー使用量を、省エネルギー対策後のエネルギー使用量として計算する最適値計算部と、
を備え、
前記プラントは、被圧延材を圧延する圧延プラントであり、
前記圧延プラントは、前記被圧延材に水を供給するためのポンプと、前記被圧延材への水の供給と供給の停止とを切り替えるためのバルブと、を有し、
前記駆動部は、前記圧延プラントのポンプを駆動し、
前記データ収集部は、前記バルブの開閉を表す配管バルブ情報と、前記被圧延材の圧延ライン上の位置を示す被圧延材位置情報と、前記被圧延材の材質を示す被圧延材材質情報と、を少なくとも収集し、
前記最適値計算部は、前記配管バルブ情報と前記被圧延材位置情報と前記被圧延材材質情報とを基に、前記圧延プラントの実流量を計算し、前記圧延プラントの実流量に対して最適なエネルギー使用量を、前記省エネルギー対策後のエネルギー使用量として計算する評価装置。
前記省エネルギー対策後のエネルギー使用量を記憶する最適値記憶部と、
収集された前記情報を基に、実際のエネルギー使用量を、省エネルギー対策前のエネルギー使用量として計算する実使用量計算部と、
前記省エネルギー対策前のエネルギー使用量を記憶する実使用量記憶部と、
前記省エネルギー対策後のエネルギー使用量と、前記省エネルギー対策前のエネルギー使用量と、を比較可能に表示する表示部と、
を、さらに備えた請求項１記載の評価装置。
前記データ収集部は、通信回線を介して前記プラントと接続され、前記通信回線を経由して前記情報を収集する請求項１又は２に記載の評価装置。