JPH0810412B2 - 相互干渉系における等流量制御装置 - Google Patents

相互干渉系における等流量制御装置

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JPH0810412B2
JPH0810412B2 JP28038185A JP28038185A JPH0810412B2 JP H0810412 B2 JPH0810412 B2 JP H0810412B2 JP 28038185 A JP28038185 A JP 28038185A JP 28038185 A JP28038185 A JP 28038185A JP H0810412 B2 JPH0810412 B2 JP H0810412B2
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昭男 早崎
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株式会社明電舍
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、下水処理場の返送汚泥投入弁などの制御に
用いる相互干渉系における等流量制御装置に関するもの
である。
B.発明の概要 本発明は、下水処理場における返送汚泥投入弁制御な
どの相互干渉制御系において、 各投入弁のうち弁開度が最大のものがどれかを判定し
てマスター弁として指定する判定部と、流量に比例する
弁開度の範囲で最大開度を設定する最大開度設定器と、
最大開度設定値とマスター弁として指定された投入弁の
分岐管路の流量検出値との偏差をPI演算してマスター弁
を調節するPI演算回路と、前記判定部の指定信号により
動作して、指定外の弁の目標流量をマスター弁の目標流
量に切換える切換回路とを設ける一方、制御対象を時分
割制御することにより、 ハンチングを防止し、制御動作の安定化を図るととも
に、マスター弁を最大開度になるように制御して、最小
の管ロス、つまり省エネルギーで運転するようにしたも
のである。
C.従来の技術 下水処理場の返送汚泥投入弁を制御して処理水質の向
上を図る場合、従来は第3図に示すように複数、例えば
2基のエアレーシヨンタンク1A,1Bに最初沈澱池からの
流入水を流入させる一方、返送汚泥を返送汚泥ポンプ2
により最終沈澱池から引抜き、投入弁3A,3Bを介してエ
アレーシヨンタンク1A,1Bに供給している。
そして、流入水の流量QSを流量計4で測定するととも
に、両タンク1A,1Bへの返送汚泥量Q1,Q2を流量計5A,5B
により測定し、その測定値や設定値などを用いて比率演
算、PI演算を行い、その出力により返送汚泥ポンプ2の
回転数や投入弁3A,3Bの開度を制御している。
即ち、返送汚泥量Q1,Q2を加算器6で加算し、その和
と流入水の流量QSを比率演算回路7A,7Bに入力して、(Q
1+Q2)×α×QS×K、(Q1+Q2)×β×QS×Kの比率
演算を行い、比率演算結果と返送汚泥量Q1をPI演算回路
8Aに、同比率演算結果と返送汚泥量Q2をPI演算回路8Bに
それぞれ入力してPI演算を行い、その出力により投入弁
3A,3Bの開度を制御している。但し、α+β=1、K=1
/(流量計4のフルスケール値)である。
また、エアレーシヨンタンク1A,1Bの出口側のMLSS
(活性汚泥浮遊物)をMLSS計9で計測し、その計測値と
設定器12による設定値をPI演算回路10に入力してPI演算
を行い、その結果と(Q1+Q2)をPI演算回路11に入力し
てPI演算を行い、その出力により返送汚泥ポンプ2の回
転数を制御している。
ここで、上記回路構成の制御系において返送汚泥ポン
プ2の回転数が変化した場合と、回転数は一定でαが変
化した場合を考える。
まず、ポンプ2の回転数が変化した場合は、ポンプ回
転数変化→返送汚泥量Q1とQ2が変化→Q1:Q2(バラン
ス)がくずれる(第4図に示すQ−H特性でポンプ回転
数が変化するとタンク1A側では流量がQ1(1)からQ
1(2)に、タンク1B側では流量がQ2(1)からQ
2(2)にそれぞれ変化するが、Q1(1):Q2(1)=Q
1(2):Q2(2)にならない。)PI演算回路8A,8Bの各
入力側に偏差が生じる→PI演算回路8A,8Bの各出力が変
化する→投入弁3Aと3Bの開度変化→Q1とQ2が変化→PI演
算回路11の入力側に偏差が生じる→PI演算回路11の出力
が変化する→ポンプ回転数変化、となり、制御ハンチン
グ現象が生じる。
また、ポンプ回転数一定でαが変化した場合は、α変
化→PI演算回路8Aの入力側に偏差が生じる→PI演算回路
8Aの出力が変化する→投入弁3Aの開度変化→Q1:Q2(バ
ランス)くずれる(第5図に示すQ−H特性で投入弁3A
の開度変化による流量変化分と、投入弁3B側の流量変化
分との比率が一定でなく、Q1(1):Q2(1)=Q
1(2):Q2(2)にならない)。これは、第6図のよ
うに管ロスをLA1,LA2,LBとした場合、LBは(Q1+Q2)2に比
例して変化するため、第5図に示すように投入弁3A側の
管路特性V1(LB+LA1)が破線の特性に変化する。つまり投
入弁3Aの開度が小になると、Q1が減少し、これによりLB
が小さくなつて、(LB+LA2)も小となるからである。
このためPI演算回路8Bの入力側に偏差が生じる→PI演算
回路8Bの出力に変化が生じる→投入弁3Bの開度変化→Q1
とQ2が変化→Q1:Q2(バランス)くずれる結果となり、
制御ハンチング現象が生じる。
D.発明が解決しようとする問題点 上記のような制御系は相互干渉制御系と称され、下記
のような問題点がある。
(1) 制御系が安定しにくいため、ハンチング現象を
生じ易い。
(2) 外乱に対する制御安定性が確保できない(外乱
の影響が大きい)。
(3) 制御回数が多くなるため、投入弁の開閉頻度が
高くなる。
(4) 制御精度が確保できない。
(5) 返送汚泥ポンプが可変速の場合、管ロスが大き
いところで制御する可能性があり、省エネルギーになら
ない(省エネルギーとするには、回転数を極力下げて、
投入弁開度を大きくする方向で制御する必要があるが、
第7図のように同じ(Q1+Q2)に対し、Q−Hカーブと
管ロスカーブR1,R2などの交点は複数あり、回転数の高
い点で運転することもある。) (6) ポンプ、投入弁3A,3Bを全て同時タイミングで
制御すると、当然操作量に対する変化量が予想できない
ため、更に制御系の安定を確保できなくなる。
E.問題点を解決するための手段 本発明は、1台のポンプまたはブロワーの吐出側管路
を複数に分岐して各分岐管路に流量制御弁を設け、各弁
の開度を、各分岐管路の比率設定値にもとづく目標値と
流量検出値PI演算回路の出力により調節する相互干渉制
御系において、 各流量制御弁のうち開度最大のものがいずれであるか
を判定し、それをマスター弁として指定する最大開度制
御弁判定部と、予め設定した最大開度設定値と、マスタ
ー弁として指定された制御弁の分岐管路の流量検出値と
を入力としてPI演算を行い、その出力でマスター弁とし
ての制御弁の開度を調節する最大開度用PI演算回路と、
前記判定部の指定信号に応じて作動し、指定された制御
弁以外の制御弁の制御目標値を、マスター弁として指定
された制御弁に関するPI演算回路の目標値に切換える切
換回路とを設ける一方、制御対象の制御周期を時分割制
御周期としたことを特徴とするものである。
F.作用 初期状態では切換回路は常閉接点が閉路しており、各
分岐管路毎の弁制御信号が最大開度制御弁判定部に入力
され、最大開度がいずれであるか判定されて、それがマ
スター弁として指定される。この指定により切換回路が
作動し、指定された弁は最大開度設定値で制御され、他
の弁はマスター弁として指定された弁の設定値を目標値
として制御される。また、制御対象は、ある周期毎に時
分割制御される。
G.実施例 第1図は本発明の一実施例を示すもので、1A及び1Bは
エアレーシヨンタンク、2は返送汚泥ポンプ、3A及び3B
は流量制御弁としての投入弁、4はエアレーシヨンタン
クの流入水流量QSを測定する流量計、5A及び5Bは返送汚
泥量Q1,Q2を測定する流量計、6は返送汚泥量Q1,Q2の加
算を行う加算器、7A及び7Bは比率演算回路で、この比率
演算回路7Aおよび7Bは、従来と同様(Q1+Q2)×α×QS
×K、(Q1+Q2)×β×QS×Kの比率演算を行い、比率
演算結果と返送汚泥量Q1をPI演算回路8Aに、同比率演算
結果と返送汚泥量Q2をPI演算回路8Bに夫々入力し、PI演
算を行う。
なお、αおよびβはエアレーションタンク1Aと1Bの分
流比、QS×Kは流量計4のフルスケール値を1としたと
きの流入水量比率である。8A及び8BはPI演算回路で、そ
の出力をホールドする機能を有する。
9はMLSS計、10及び11はPI演算回路、12はポンプ用の
設定器である。
13は前記各投入弁3A,3Bのうち最大開度のものを判定
して、それをマスター弁として指定する最大開度投入弁
判定部で、前記PI演算回路8A,8Bの出力を受けてその比
較より判定する。この判定部13は、流量Q1とQ2が等しい
場合には、必ずマスター弁として投入弁3Aを選択する。
14は最大開度設定器、15はこの設定器14による最大開度
設定値と流量Q1またはQ2の偏差をPI演算してマスター弁
としての投入弁3Aまたは3Bを制御するPI演算回路、161
〜163及び171〜173は前記判定部13の指定信号により動
作するマスター接点であり、接点161は前記比率演算回
路7Aの出力端子とPI演算回路8Aの入力端の間に、接点17
1は比率演算回路7Bの出力端とPI演算回路8Bの入力端の
間にそれぞれ接続するとともに、PI演算回路8A,8Bの入
力側を接続して、指定外の方の目標値をマスター指定の
投入弁側の設定値に切換えるようにしている。前記接点
162,172は前記PI演算回路15への流量Q1,Q2の入力を切換
えるように接続し、また接点163,173は投入弁3A,3Bの制
御信号をマスター弁として指定されたときにPI演算回路
15の出力とするように接続している。即ち、各接点によ
り切換回路を構成している。
なお、各制御対象、つまりポンプ2及び投入弁3A,3B
を制御するPI演算回路11,8A,8Bは、図示を省略した制御
装置により、第2図に示すように周期Tで順次動作する
時分割制御を行うようにしている。また、前記最大開度
設定器14では、弁開度90%以上ならば流量は比例するの
で、弁開度は90%以上に設定する。
なお、制御対象のポンプ2は従来と同じで、そのポン
プ特性は第4図,第5図および第7図と同じである。
次に、動作について述べる。初期状態ではマスター接
点161〜163,171〜173は共にオフ状態にあり、PI演算回
路8A,8Bにホールドされている前回の出力値が判定部13
に入力され、その比較によつて開度大のものがマスター
弁として指定される。この指定によりマスター接点161
〜163または171〜173がオン状態になり、マスター弁と
しての投入弁の制御はPI演算回路15の出力により行われ
る。同時に指定外の投入弁の目標値はマスター弁として
指定された投入弁側の設定値に切り換わる。
例えば、汚泥ポンプ2の回転数が変わり、返送汚泥量
Q1,Q2が変化してバランスがくずれ、投入弁3Aがマスタ
ー弁として選択された場合は、常開接点161,162が閉成
し、163がオンする。接点161の閉成で投入弁3Bの目標値
は、投入弁3Aに関するPI演算回路8Aの目標値となり、ま
た接点162の閉成で投入弁3A側の返送汚泥量Q1はPI演算
回路15に入力され、接点163のオンによりマスター弁3A
はこのPI演算回路15により制御されることになる。
この結果、マスター弁3Aは極力最大開度によるように
制御され、管ロスの大きなところで安定することがなく
なる。
また、マスター弁3Aの目標流量が、指定外の弁3Bの目
標流量となり、偏差が大きくなって操作量が大きくな
る。従って、応答性がよくなる。
この制御は第2図に示すようにT時間で、間歇的に行
われ、その間に投入弁3B側の開度が大となったときは、
判定部13から弁3B側がマスター弁に指定され、接点161,
162は開放して163はオフし、接点171,172は閉成し、173
はオンに切り替わり、同様の制御が行われる。
このように、ポンプ2,投入弁3A,3Bは設定された所定
の周期で少しずつ別々に制御されるので、従来のような
制御ハンチング現象は生じない。
なお、上記実施例は、下水処理場における返送汚泥の
制御の場合であるが、エアレーションタンクの風量調節
弁制御など、相互干渉制御系に適用できる。
H.発明の効果 (1) 時分割制御とし、その制御周期Tを適当に調整
することにより、制御系の安定が確保される。従つて、
ハンチング現象を防止し外乱の影響を小さくすることが
できるとともに、流量制御弁の開閉頻度を低減できる。
(2) 時分割制御のため操作量に対する変化量がある
程度予想できるようになり、PI演算のパラメータを適当
に調整することによつて、制御の安定化と同時に制御精
度も確保できる。
(3) マスター弁を選択し、マスター弁の目標流量を
それ以外の弁の目標流量とするので、時分割制御の欠点
である応答性も良好となる。
(4) マスター弁は極力最大開度となるように制御さ
れるため、管ロスが大きいところで安定するようなこと
がなくなり、省エネルギーとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る相互干渉系における等流量制御装
置の一実施例を示すブロツク図、第2図は時分割制御の
タイムチヤート図、第3図は従来例を示すブロツク図、
第4図,第5図及び第7図は従来の制御動作を説明する
ための水頭と流量との関係を示すポンプ特性図、第6図
は管ロス配分の説明図である。 1A及び1B……エアレーシヨンタンク、2……返送汚泥ポ
ンプ、3A及び3B……投入弁、4,5A及び5B……流量計、6
……加算器、7A及び7B……比率演算回路、8A,8B,10,11
及び15……PI演算回路、9……MLSS計、13……最大開度
投入弁判定部、14……最大開度設定器、161〜163及び17
1〜173……マスター接点。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポンプまたはブロワーの吐出側管路を複数
    に分岐して各分岐管路に流量制御弁を設け、各分岐管路
    の比率設定値にもとづく目標値と流量検出値とにもとづ
    いてPI演算回路の出力により各流量制御弁の開度を調節
    する相互干渉制御系において、 各流量制御弁のうちの最大開度のものがいずれであるか
    を判定し、それをマスター弁として指定する最大開度制
    御弁判定部と、予め設定した最大開度設定値とマスター
    弁として指定された制御弁の分岐管路の流量検出値とを
    入力としてPI演算を行い、その出力でマスター弁として
    の制御弁の開度を調節する最大開度用PI演算回路と、前
    記判定部の指定信号に応じて作動し、指定された制御弁
    以外の制御弁の制御目標値を、マスター弁として指定さ
    れた制御弁に関するPI演算回路の目標値に切換える切換
    回路とを設ける一方、制御対象の制御周期を時分割制御
    周期としたことを特徴とする相互干渉系における等流量
    制御装置。
JP28038185A 1985-12-13 1985-12-13 相互干渉系における等流量制御装置 Expired - Lifetime JPH0810412B2 (ja)

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DE10134173C1 (de) * 2001-07-13 2002-11-07 Kuehnle Kopp Kausch Ag Verfahren zum leistungsminimierten Betreiben zumindest eines Verdichters zum Einbringen eines gasförmigen Mediums in mindestens zwei Behälter

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