JPH04321112A - 吐出圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造設備における
２次冷却水の元管圧を制御することのできる吐出圧制御
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】連続鋳造設備では、２次冷却水が循環す
る元管から複数の流量制御ループが分岐しており、各流
量制御ループには元管圧に応じた冷却水流量がそれぞれ
供給される。一般に冷却水流量は大きく変動するので、
冷却水流量が大きく変動しても各流量制御ループで必要
とする流量を確保することのできる元管圧を保つ必要が
ある。 【０００３】そこで従来は、図３に示すように、ポンプ
１から吐出される流体によって管圧が保たれた元管２の
元管圧を圧力計３で検出し、この検出結果を圧力調節計
４に入力して、実際の元管圧と設定値との偏差から圧力
制御信号を生成する。この圧力制御信号を圧力調整弁５
に入力してその開度を調整し、元管２からこの圧力調整
弁５を通してポンプ１へ取込む流量を制御して元管圧を
制御している。 【０００４】一方、元管２に接続された複数の流量制御
ループでは、供給された流量を流量計６で検出し、この
検出結果を流量調節計７に入力して、ここで検出流量値
と設定値との偏差から流量調整信号を生成する。この流
量制御信号を流量調節弁８に入力して、各ループで流量
制御を行っている。 【０００５】ところで、上述したように、一般には圧力
制御と流量制御とが独立して行われており、元管２の圧
力制御の設定値は、流量制御ループの流量とは無関係に
決定されていた。流量制御ループの総流量が大きく変化
する場合には元管圧も大きく変化するが、圧力調節弁５
の開度調節は、その様な流量の変化とは無関係に決めら
れている設定値に基づいて行われていた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧力調
整弁５の弁開度は弁自体により決まっているため、流量
制御ループの流量が大きく変動する場合に、予め決めら
れた設定値のみで大きく変動する元管圧を一定に保とう
とすると、圧力調整弁５で制御可能な弁開度を逸脱して
しまう可能性が高く、例えば連続鋳造設備の場合であれ
ば２次冷却水の循環に大きな支障をきたす等の問題があ
った。 【０００７】本発明は以上のような実情に鑑みてなされ
たもので、流量制御側の総流量の大幅な変動にも十分に
対応でき、圧力調節弁の制御可能開度に起因する制約を
大幅に緩和することのできる吐出圧力制御装置を提供す
ることを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る吐出圧力制御装置は、ポンプから所定
の吐出圧にて流体を元管へ吐出して、該元管に接続され
た少なくとも一つの流量制御ループへ前記流体を供給し
、かつ前記元管に吐出された流体の一部を圧力調節弁を
通して前記ポンプへ取込み前記圧力調節弁の開度を調節
して前記吐出圧を制御する吐出圧制御装置において、前
記ポンプの吐出圧−吐出流量特性に基づいてポンプ吐出
量を求めるポンプ吐出量演算手段と、前記流量制御ルー
プに供給された流体の総流量値を求める総流量演算手段
と、前記ポンプ吐出量演算手段で算出されたポンプ吐出
量と前記総流量演算手段で算出された総流量値とから前
記ポンプの吐出圧設定値を算出するポンプ吐出圧演算手
段と、このポンプ吐出圧演算手段で算出された吐出圧設
定値，前記元管の管圧および前記圧力調節弁の開度情報
に基づいて前記圧力調節弁の開度を制御する圧力調節弁
制御手段とを具備してなるものとした。 【０００９】 【作用】本発明によれば、ポンプ吐出量演算手段でポン
プの吐出圧−吐出流量特性に基づいて求めたポンプ吐出
量と、総流量演算手段で求めた流量制御ループの総流量
とから、ポンプの吐出圧設定値がポンプ吐出圧演算手段
にて算出される。そして、このようして求められた吐出
圧設定値と元管圧と圧力調節弁の開度とに基づいて圧力
調節弁の開度が調節される。この結果、流量制御側の総
流量に応じて吐出圧設定値が決定され、圧力調節弁の制
御可能開度に起因する制約が大幅に緩和されるものとな
る。 【００１０】 【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明する
。 【００１１】図１には本発明の一実施例に係る吐出圧制
御装置の機能ブロックを示す。この制御装置は、ポンプ
１０から元管１１に吐出された流体は複数のゾーンから
なる流量制御ループへ供給される。ポンプ１０には、元
管１１を流れる流体の一部が圧力調節弁１２を通って戻
される。元管１１には、圧力計１３が設けられていて、
この圧力計１３で測定された元管圧は、圧力調節計１４
およびポンプ吐出量演算部１５に入力される。圧力調節
計１４は、圧力計１３から入力する測定管圧と後述する
吐出圧設定値との偏差から圧力調節弁１２の開度を調節
する制御信号を生成する。ポンプ吐出量演算部１５は、
測定管圧からポンプ１０の吐出圧−吐出流量特性（以下
、「Ｈ−Ｑ特性」と呼ぶ）に基づいて吐出流量を演算し
、その演算結果を圧力演算器１６に入力する。 【００１２】また、流量制御ループでは、ゾーンに供給
された流量が流量計１７で測定され、この測定流量値が
流量調節計１８に入力される。この流量調節計１８は、
予め設定された流量設定値と測定流量との偏差から、流
量調節弁１９の開度を調節する制御信号を流量調節弁１
９に入力する。 【００１３】一方、それぞれの流量制御ループにおける
流量計１７のそれぞれの測定流量は加算器２０に入力さ
れ、ここで加算された後、圧力演算器１６に入力される
。この圧力演算器１６は、ポンプ１０の吐出圧Ｐを、Ｐ
＝｛１．１７・（Ｑ−Ｆ）／ＣＶｍｉｎ　｝２　　【０
０１４】なる演算にて算出する。なお、上式において、
Ｑはポンプ吐出量演算部１５にて算出されたポンプ吐出
量、Ｆは加算器２０にて算出された流量制御ループの総
流量、ＣＶｍｉｎ　は圧力調節弁１２の制御可能最低Ｃ
Ｖ値をそれぞれ示している。圧力演算器１６で算出され
たポンプ吐出圧力は、関数発生器２１に入力される。こ
の関数発生器２１は、アナログ的に変化する圧力演算器
１６の出力を、ステップ状の変化に変換する機能を有し
、かつヒステリシス機能が設けられ階段部でのハンチン
グを防止する。関数発生器２１でこの様な処理が施され
たポンプ吐出圧は、複数流量制御ループにおける必要元
圧の最大値が設定される下限リミット回路２２に入力さ
れる。 【００１５】また、本実施例ではそれぞれの流量制御ル
ープにおいて、流量を確保するために必要な元管圧（必
要元圧）をゾーン毎に求めるために、流量調節計１８に
設定されている各流量制御ループの流量設定値を必要元
圧計算部２３に入力している。この必要元圧計算部２３
で計算された各ゾーン毎の必要元圧は最大値選択回路２
４に入力される。最大値選択回路２４は入力した必要元
圧の中から最大値を下限リミット回路２２に上記必要元
圧として入力する。下限リミット回路２２は、関数発生
器２１からの出力（ポンプ吐出圧）が、最大値選択回路
２４から入力した必要元圧を下回る場合にリミットをか
けてポンプ吐出圧の設定値が必要元圧以下にないように
動作する。下限リミット回路２２の出力は直接またはホ
ールド回路２５を介してスイッチ回路３０に入力される
。そして、このスイッチ回路３０で選択されたポンプ吐
出圧が、ポンプ保護のための許容範囲が設定された上下
限リミット回路２６を通り圧力調節計１４に上記吐出圧
設定値として入力される。 【００１６】なお、圧力調節計１４と圧力調節弁１２と
の間には開度下限リミット回路２７が設けられている。 この開度下限リミット回路２７は、ポンプ保護のための
許容下限値が設定されていて、開度指令がその下限値を
下回ったときにリミットを掛ける。また、弁最低開度チ
ェック回路２８は、圧力調節弁１２に与えられる開度指
令値（制御信号）ＭＶを監視して、開度指令値ＭＶが圧
力調節弁１２の最低開度Ｚｍｉｎ　を下回ったとき、ス
イッチ回路３０をホールド回路２５側に切換えて吐出圧
設定値を現状値でホールドする。次に、以上のように構
成された本実施例の作用について説明する。 【００１７】ポンプ１０の吐出量Ｑと吐出圧Ｐとは図２
に示すＨ−Ｑ特性により規定される。吐出量はポンプ１
０へ戻される流量と流量制御ループの総流量との和にな
る。また、ポンプ１０へ戻される流量は圧力調節弁１２
の開度とポンプ吐出圧によって決まる。また、ポンプ１
０へ戻される流量ｆは圧力調節弁１２のＣＶ値と圧力調
節弁１２の入側と出側との圧力差Ｐとは以下のような関
係がある。 Ｐ＝（１．１７・ｆ／ＣＶ）２ ポンプ１０の吐出量をＱ、総流量をＦとすると、ポンプ
へ戻される流量ｆは、 ｆ＝Ｑ−Ｆ となる。圧力調節弁１２の制御可能最低ＣＶ値をＣＶｍ
ｉｎ　とすれば、ポンプ吐出圧Ｐは、上記したようにＰ
＝｛１．１７・（Ｑ−Ｆ）／ＣＶｍｉｎ　｝２となる。 【００１８】よって、本実施例においては、ポンプ吐出
量演算部１５でポンプ吐出圧となる元管圧からＨ−Ｑ特
性に基いて実際のポンプ吐出量Ｑを演算し、加算器２０
で流量制御ループの総流量Ｆを演算し、これら演算結果
を圧力演算器１６に入力してポンプ吐出圧を算出してい
る。 【００１９】ここで、ポンプ吐出量Ｑおよび総流量Ｆは
時経過と共に変動するため、圧力演算器１６で算出され
るポンプ吐出圧Ｐも変動する。ポンプ吐出圧Ｐ（元管圧
）の変動は流量制御ループの外乱条件となる。そのため
に、圧力演算器１６出力が変動しても、その出力値は関
数発生器２１によりステップ状にしか変動しないように
なっている。 【００２０】一方、必要元圧計算部２３にて計算された
ゾーン毎の必要管圧のうち最大のものが下限リミット回
路２２に入力される。これにより、全てのゾーンで必要
な流量が確保される。そして、関数発生器２１から出力
されたポンプ吐出圧Ｐがスイッチ回路３０に出力される
。なお、ポンプ吐出圧Ｐが最大値選択回路２４で選択さ
れた必要管圧よりも小さい場合には、その選択された必
要管圧が吐出圧設定値として出力される。そして、下限
リミット回路２２から出力されたポンプ吐出圧Ｐがスイ
ッチ回路３０、上下限リミット回路２６を介して圧力調
節計１４に吐出圧設定値として入力される。なお、圧力
調節計１４から出力される開度指令値ＭＶが最低開度Ｚ
ｍｉｎ　を下回ったときには、スイッチ回路３０はホー
ルド回路２５側に切換えられ、最低開度Ｚｍｉｎ　を下
回る前のポンプ吐出圧が圧力調節計１４に入力される。 この様にして、圧力調節計１４には変動する流量に応じ
て決められた吐出圧設定値が逐次更新されながら設定さ
れる。 【００２１】例えば、連続鋳造設備の場合には、冷却水
流量設定値は０から最大流量まで操業状態に応じて大き
く変動する。冷却水流量が０の場合、圧力調節弁１２は
全開になり、吐出圧が一定に保たれる。そして、操業条
件により、冷却水の総流量値が大きくなるのに応じて圧
力調節弁１２の開度は小さくなっていく。さらに、総流
量値が大きくなると、圧力調節弁１２は制御可能最低開
度を下回り、制御できなくなる。 【００２２】本実施例では、総流量値Ｆが大きくなると
圧力調節計１４に設定するポンプ吐出圧Ｐ（圧力設定値
）が小さくなり、図２に示す状態ＡからＨ−Ｑ特性曲線
に沿って状態Ｂに遷移する。この結果、吐出量Ｑが増大
し、圧力調節弁１２の開度が大きくなり、制御可能最低
開度を下回らなくなる。なお、総流量が減少する場合に
ついても、同様にして圧力調節弁１２の制御可能最大開
度を上回らないようにできる。 【００２３】この様に本実施例によれば、ポンプ１０の
Ｈ−Ｑ特性，総流量値，圧力調節弁１２の最低制御可能
開度から最適吐出圧Ｐを自動演算し、これを吐出圧設定
値として圧力調節計１４に設定して、元管１１の圧力制
御を行うようにしたので、圧力調節弁１２の制御可能開
度に起因する制約を大幅に緩和でき、総流量値の大幅な
変動に対しても十分に対応することができる。なお、本
発明は冷却水のポンプ吐出圧制御に限定されるものでは
なく、ブロワーによる空気吐出圧制御にも適用すること
ができる。 【００２４】 【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、流
量制御側の総流量の大幅な変動にも十分に対応でき、圧
力調節弁の制御可能開度に起因する制約を大幅に緩和す
ることのできる吐出圧力制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例に係る吐出圧制御装置の
機能ブロック図。

【図２】　　一実施例の動作およびポンプのＨ−Ｑ特性
を示す特性図。

【図３】　　従来の吐出圧制御装置の機能ブロック図。

【符号の説明】

１０…ポンプ、１１…元管、１２…圧力調節弁、１３…
圧力計、１４…圧力調節計、１５…ポンプ吐出量演算部
、１６…圧力演算器、１７…流量計、１８…流量調節計
、１９…流量調節弁、２０…加算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ポンプから所定の吐出圧にて流体を元
   管へ吐出して、該元管に接続された少なくとも一つの流
   量制御ループへ前記流体を供給し、かつ前記元管に吐出
   された流体の一部を圧力調節弁を通して前記ポンプへ取
   込み前記圧力調節弁の開度を調節して前記吐出圧を制御
   する吐出圧制御装置において、前記ポンプの吐出圧−吐
   出流量特性に基づいてポンプ吐出量を求めるポンプ吐出
   量演算手段と、前記流量制御ループに供給された流体の
   総流量値を求める総流量演算手段と、前記ポンプ吐出量
   演算手段で算出されたポンプ吐出量と前記総流量演算手
   段で算出された総流量値とから前記ポンプの吐出圧設定
   値を算出するポンプ吐出圧演算手段と、このポンプ吐出
   圧演算手段で算出された吐出圧設定値，前記元管の管圧
   および前記圧力調節弁の開度情報に基づいて前記圧力調
   節弁の開度を制御する圧力調節弁制御手段と、を具備し
   たことを特徴とする吐出圧制御装置。