JPH0926108A

JPH0926108A - 給水制御装置

Info

Publication number: JPH0926108A
Application number: JP17839695A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ichikawa; 芳明市川; Katsuyuki Suzuki; 勝幸鈴木; Yoshikazu Ishii; 良和石井; Shoji Tanigawa; 尚司谷川; Fumio Mizuki; 文夫水木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】各々の流量を制御できる複数の給水系によりタ
ンクに給水するとともに、タンクの水位を所望の値に制
御する水位制御器を有するシステムにおいて、給水系の
切り替え操作によってタンク内の水位の変動を抑制す
る。【構成】流量指令信号発生器１１２は、水位制御器１１
０から出力された水位制御信号ｕを分割比ｓ，ｔ，ｐに
応じて内分し、流量指令信号ｕａ，ｕｂ，ｕｃを出力す
る。流量制御器１０３，１０６，１０９は、該当する流
量指令信号に基づいて対応する流量調節弁１０２，１０
５，１０７の開度を制御する。このように、給水系ａ，
ｂ，ｃより、調節された流量Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃの給水が
タンク１００内に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気発生装置の給水制
御装置に係り、特に火力発電プラントなどの複数の給水
系を有するシステムの構成制御に好適な給水制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の給水制御装置を以下に説明する。
この給水制御装置は、ポンプ及び流量調節弁を備える給
水系ａ，ｂを２系統備えており、タンクに給水する。そ
れぞれの給水系は、流量調節弁の開度を制御する制御器
を有する。これらの制御器は、切替スイッチを介して水
位制御器に接続される。水位制御器は、タンク内の測定
された水位と水位設定値との偏差を入力し、これをゼロ
にするように信号ｕｃを出力する。この信号ｕｃは、切
替スイッチにより一方の水位制御器に入力される。

【０００３】さて、例えば、給水系ｂによって給水をタ
ンクへ１００％供給している状態から、給水系ａによっ
て給水をタンクへ１００％供給する状態に、切替スイッ
チを操作して切り替えることを想定する。給水系ｂの制
御器は切替スイッチを介して水位制御器につながってい
る。これに対して、給水系ａの制御器は、水位制御器か
ら切離されている。この状態で、併入信号ｍを給水系ａ
の制御器に伝える。併入信号ｍを徐々に増加させ給水系
ａのポンプから吐出される給水量を徐々に増加させる。
タンク内の水位は上昇する。水位制御器は、給水流量を
減少させる信号を給水系ｂの制御器に出力する。給水系
ｂによる給水流量が減少して給水系ｂによる給水流量と
給水系ａによる給水流量が等しくなったとき、切替スイ
ッチを操作する。この操作により、給水系ａの制御器が
水位制御器に接続され、給水系ｂの制御器が水位制御器
から切離される。逆に併入信号ｍは、給水系ｂの制御器
に入力される。この併入信号ｍは、徐々に減少される。
給水系ｂによって供給される給水量が減少する。すると
先程とは逆の関係で、タンク内の水位が低下し始める。
このため水位制御器は、給水系ａの制御器に該当する流
量調節弁の開度を増加される信号を出力する。給水系ａ
による給水流量が増加する。やがて、給水系ｂによるタ
ンクへの給水流量がゼロになり給水系ａによる給水流量
が１００％になる。このような従来技術の一例が特願平
4−194503号公報に述べられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、水位
の測定値と設定値との偏差をあえて発生させるため、給
水系の切り替えによってタンク内の水位が大きく変動す
る。本発明の目的は、給水系の構成変更が水位変動に影
響しない給水制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、各々の流量
を制御できる複数の給水系によりタンクに給水するとと
もに、該タンクの水位を設定値に制御する水位制御器を
有する給水制御装置において、タンクに供給される全給
水流量が水位制御器からの出力に比例するように各々の
給水系の流量を制御することによって達成される。

【０００６】

【作用】複数の給水系は、各々に指令された流量制御指
令値と等しい水をタンクに供給する。タンクの水位を設
定値に制御する水位制御器は水位の偏差を修正するよう
に全給水流量の目標値を決定する。この水位制御器の出
力に比例するように各給水系の流量を制御するので、切
り替えにより給水系の構成が変化しても水位変動が発生
しなくなる。

【０００７】

【実施例】以下、図１を用いて本発明の一実施例である
給水制御装置を説明する。本実施例は、タンク１００内
の水位を所望の設定値に保つことを目的としている。ポ
ンプ１０１及び流量調節弁１０２が配管１に設けられ
る。同様に、ポンプ１０４及び流量調節弁１０５が配管
２に、ポンプ１０７及び流量調節弁１０８が配管３にそ
れぞれ設けられる。配管１，２及び３は、配管４に接続
されてタンク１００に連絡される。ポンプ１０１，流量
調節弁１０２及び流量制御器１０３を備えた給水系ａ
が、流量Ｗａの水をタンク１００に供給する。ポンプ１
０４，流量調節弁１０５及び流量制御器１０６を備えた
給水系ｂが、流量Ｗｂの水をタンク１００に供給する。
更に、ポンプ１０４，流量調節弁１０５及び流量制御器
１０６を備えた給水系ｃが、流量Ｗｃの水をタンク１０
０に供給する。配管４によってタンク１００に供給され
る給水流量の合計（全給水流量）はＷｆであり、流量Ｗ
ｆ０の水がタンク１００より流出する。流量Ｗａ，Ｗ
ｂ，Ｗｃは、それぞれ流量計で測定される。

【０００８】水位制御器１１０は、タンク１００内の測
定された水位と水位設定値との偏差（減算器１１６で演
算）を入力し、この偏差をゼロとするように水位制御信
号ｕを出力する。すなわち水位の測定値が設定値よりも
低いときには水位制御信号ｕは大となり、全給水流量Ｗ
ｆが増加する。逆に、また、水位の測定値が設定値より
も高いときには水位制御信号ｕは小となり、全給水流量
Ｗｆが減少する。

【０００９】流量指令信号発生器１１２は、構成制御器
１１１から出力された分割比ｓ，ｔ，ｐに応じて水位制
御信号ｕを内分し、各給水系流量の制御器１０３，１０
６及び１０９への流量指令信号ｕａ，ｕｂ，ｕｃを生成
する。流量指令信号発生器１１２の機能は、水位制御器
１１０から出力される水位制御信号ｕを、全給水流量Ｗ
ｆに比例させると共に、各給水系の流量Ｗａ，Ｗｂ，Ｗ
ｃを与えられた分割比（ｓ，ｔ，ｐ）に内分することで
ある。分割比が変化しても、全給水流量Ｗｆへの影響が
ない。分割比（ｓ，ｔ，ｐ）で内分して流量Ｗａ，Ｗ
ｂ，Ｗｃを得るためには、水位制御信号ｕを分割比
（ｓ，ｔ，ｐ）で内分して流量指令信号ｕａ，ｕｂ，ｕ
ｃを生成すればよい。すなわち、（数１）の通りであ
る。

【００１０】

【数１】

【００１１】流量制御器１０３は、減算器１１３で求め
られた流量指令信号ｕａと流量Ｗａの測定値との偏差が
ゼロになるように流量調節弁１０２の開度を制御する。
流量制御器１０６は、減算器１１４で求められた流量指
令信号ｕｂと流量Ｗｂの測定値との偏差がゼロになるよ
うに流量調節弁１０５の開度を制御する。流量制御器１
０９は、減算器１１５で求められた流量指令信号ｕｃと
流量Ｗｃの測定値との偏差がゼロになるように流量調節
弁１０８の開度を制御する。このような本実施例におい
て、各給水系の流量Ｗａ，Ｗｂ及びＷｃが対応する流量
指令信号ｕａ，ｕｂ及びｕｃに等しくなる（または比例
する）ので、全給水流量Ｗｆ（＝Ｗａ＋Ｗｂ＋Ｗｃ）が
水位制御信号ｕ（＝ｕａ＋ｕｂ＋ｕｃ）に等しくなる
（または比例する）。

【００１２】構成制御器１１１は、全給水流量Ｗｆに占
める各給水系の寄与率をｓ，ｔ，ｐとなるように給水系
全体の構成を制御する役割を担う。ここで、給水系は必
ずしもポンプと１対１である必要はない。給水系は、通
常、ポンプ及び流量調節弁を備えるが、流量調節弁を備
えなくてもポンプの回転数を変えることで流量を制御で
きる。また、ポンプを設けなくても流量調節弁の前後の
差圧が正であれば流量調節弁の開度調節によって流量を
制御できる。そこで本実施例では流量を個別に制御でき
るサブシステムを給水系または給水系の系統と呼ぶ。

【００１３】図１の実施例の考え方を従来のポンプ切り
替えに適用することを想定する。図２は、この想定にお
いて、給水系ａが１００％給水している状態から給水系
ｂが１００％給水している状態に系全体の構成を切り替
える場合における、給水系ａの流量Ｗａ，給水系ｂの流
量Ｗｂのそれぞれの変化を示したものである。当初はｓ
＝１，ｔ＝ｐ＝０という寄与率であり、Ｗａが１００％
の流量(すなわちＷｆ)を供給している。給水系ｂ及びｃ
による給水流量は０である。上記の切り替えが行われ、
ｓが１から０に、ｔが０から１に移行している。この切
り替えの間において、３つの給水系における分割比の合
計は常に１.０であり、全給水流量Ｗｆが水位制御信号
ｕに比例していることに変わりはない。更に、給水系の
切り替え終了後には流量Ｗｂが１００％の流量を供給す
るようになるが、この全工程を一貫して、全給水流量Ｗ
ｆは水位制御信号ｕに比例している。すなわち、給水系
の寄与率の構成制御は水位制御とは独立であり、相互に
影響を及ぼさない。図３は、給水系ａの単独稼働状態か
ら、給水系ｂと給水系ｃの並列稼働状態に給水系を切り
替えた場合を示す。図２の場合と同様に、全工程を一貫
して、全給水流量Ｗｆは水位制御信号ｕに比例してい
る。

【００１４】本実施例の効果を理解するために、図４か
ら図７によって従来の給水制御装置との差異を説明す
る。まず、従来の給水制御装置の構成を図４に示す。各
流量制御器への流量指令信号ｕａ，ｕｂは、スイッチ２
０６ａ及び２０６ｂの操作により、水位制御信号ｕまた
は併入信号ｍに基づくものに切り替えられる。例えば、
図４におけるスイッチ２０６ａ及び２０６ｂの接続状態
では、流量制御器１０３が入力する流量指令信号ｕａは
併入信号ｍに基づいたものとなり、流量制御器１０６が
入力する流量指令信号ｕｂは水位制御器１１０の出力す
る水位制御信号ｕに基づいたものとなる。水位制御器１
１０は、タンク１００内の水位の測定値と水位設定値と
の偏差を入力し、これをゼロとするように水位制御信号
ｕを出力する。すなわちタンク１００内の水位が水位設
定値よりも低いとき水位制御信号ｕは大となり、全給水
流量Ｗｆが増加する。また、タンク１００内の水位が高
いときには水位制御信号ｕは小となり、全給水流量Ｗｆ
が減少する。さて、給水系を切り替える方法は以下のと
おりである。例えば給水系ｂがＷｆを１００％供給して
いる状態から、給水系ａが１００％供給する状態へ給水
系を切り替えたいとする。従来の方法ではまず併入信号
ｍを徐々に増加させ給水系ａによる給水流量（流量Ｗ
ａ）を徐々に増加させる。流量Ｗａの増加は全給水流量
Ｗｆの増加につながり、タンク１００内の水位の上昇を
もたらす。このため、水位制御器１１０が水位制御信号
ｕを減少させ、給水系ｂによる給水流量（流量Ｗａ）を
減少させる。このときにおける各制御信号の変化は、図
５において、切替タイミングよりも左側の領域に示され
る。このようにして徐々に、流量指令信号ｕａは併入信
号ｍの増加と共に増加し、流量指令信号ｕｂは水位制御
信号ｕの減少と共に減少する。流量指令信号ｕａと流量
指令信号ｕｂの値が等しくなった時点(バランス点)で、
スイッチ２０６ａ及び２０６ｂが同時に切り替わる。こ
れ以後は、流量制御器１０６は併入信号ｍに基づく流量
指令信号ｕｂを入力し、流量制御器１０３は水位制御信
号ｕに基づく流量指令信号ｕａを入力する。この時点か
ら、各制御信号の変化は、図５において切替タイミング
よりも右側の領域に示す状態となる。併入信号ｍを減少
させることにより流量指令信号ｕｂが減少する。すると
前述とは逆にタンク１００内の水位が低下し始める。こ
の水位の低下を抑制するために流量指令信号ｕａが自動
的に増加する。やがて流量指令信号ｕｂがゼロになり、
給水系の切り替えが完了する。

【００１５】しかし、この従来技術では、水位偏差をあ
えて引き起こすことによって、水位制御信号ｕにより制
御される側の給水系の寄与率を絞ったり併入信号により
制御される側の寄与率を増加させたりするため、図６に
示すように、タンク１００内の水位に変動が生じる。こ
の水位変動を許容値以下に抑えるためには、給水系の切
り替え操作をゆっくり行わなければならない。従って、
給水系の切り替えに長時間を要する。これに対し図１の
実施例は、切り替え制御と水位制御が独立であるため、
図７に示すように、給水系の切り替え時における水位の
測定値と設定値との偏差が通常時と変わらず小さな値で
ある。また高速に給水系の切り替えを実施しても水位偏
差が拡大することはない。すなわち、図１の実施例は、
給水系の切り替え時におけるタンク１００内の水位変動
が抑制され、かつ切り替え制御を短時間で実施できる。

【００１６】次に、図１の実施例に用いられる流量指令
信号発生器１１２の構成及び機能を図８及び図９を用い
て詳細に説明する。以上における実施例の説明は定常特
性について行ってきた。実際には、各給水系の流量制御
応答特性が相違するので、過渡特性においては、その特
性の相違を考慮する必要がある。このため、流量指令信
号発生器１１２は、分割変換器８０１，これに接続され
るフィルタ８０２，８０３及び８０４を有する。フィル
タ８０２は、減算器１１３に接続される。フィルタ８０
３は、減算器１１４に接続される。フィルタ８０４は、
減算器１１５に接続される。

【００１７】フィルタ８０２，８０３及び８０４を設け
ることによって、過渡特性においても、水位制御信号ｕ
に比例した全給水流量Ｗｆを得ることができる。分割変
換器８０１は、構成制御器１１１から出力された分割比
ｓ，ｔ，ｐに応じて水位制御信号ｕを内分し、給水系ａ
に対する流量制御信号ａ，給水系ｂに対する流量制御信
号ｂ、及び給水系ｃに対する流量制御信号ｃをそれぞれ
生成する。フィルタ８０２は、流量制御信号ａを入力
し、流量指令信号ｕａを出力する。フィルタ８０３は、
流量制御信号ｂを入力し、流量指令信号ｕｂを出力す
る。フィルタ８０４は、流量制御信号ｃを入力し、流量
指令信号ｕｃを出力する。流量指令信号発生器１１２
は、実質的に、水位制御信号ｕを分割比ｓ，ｔ，ｐに応
じて内分した流量指令信号ｕａ，ｕｂ及びｕｃを発生す
る。

【００１８】上記の各フィルタは、給水系ａ，ｂ及びｃ
の動特性の違いを吸収し応答を揃えるために設けられて
いる。この動特性の違いを吸収し応答を揃える概念を図
９に示す。図９は、説明の便宜上、２系統の給水系（給
水系ａ及びｂ）を示してある。給水系ａは、比較的応答
が速く、流量制御信号ａとほぼ等しい給水流量Ｗａを与
えるが、給水系ｂは比較的応答が遅く、流量制御信号ｂ
に比べて給水流量Ｗｂが遅れる(鈍った波形となる)こと
を前提とする。さて、水位制御信号ｕは一定値である
が、分割比が途中でステップ状に変化したために流量制
御信号ａ及びｂは図９の左側のような波形になっている
ものとする。流量制御信号ａと流量制御信号ｂとの和は
一定である。フィルタ８０２の作用によってフィルタ８
０２から出力された流量指令信号ｕａ、及びフィルタ８
０３の作用によってフィルタ８０３から出力された流量
指令信号ｕｂは、図９の中央のようになる。すなわち、
流量指令信号ｕａは流量制御信号ａよりも遅れた波形と
なり、流量指令信号ｕｂは流量制御信号ｂとほぼ同じ波
形となる。これらの波形の流量指令信号ｕａ，ｕｂが該
当する給水系の流量制御器に制御指令として与えられる
と、流量Ｗａ及びＷｂは、図９の右側に示すような応答
特性が揃った波形となる。このため、流量Ｗａと流量Ｗ
ｂの和として得られる全給水流量Ｗｆは、ほぼ一定に保
たれる。各フィルタを設けない場合には、流量制御信号
ａがそのまま流量指令信号ｕａとなり流量制御信号ｂが
そのまま流量指令信号ｕｂとなるので、矩形波状に立ち
上がりの早い流量Ｗａの変化特性と鈍った波形となる流
量Ｗｂの変化特性の和は一定値とはならず、これらを合
わせた変化特性は波形が乱れた様な状態となってしま
う。以上述べた概念をより具体的に説明すると以下のよ
うになる。やはり説明の便宜上まず給水系ａ及びｂの２
系統のみで給水する場合を想定する。給水系ａの給水系
の制御特性を一次遅れ系として（数２）で近似する。

【００１９】

【数２】

【００２０】ここで、ｓはラプラス演算子を表す。ま
た、給水系ｂも同様に、（数３）で表す。

【００２１】

【数３】

【００２２】ここで、応答の遅れを決めるのは時定数Ｔ
ａとＴｂであり、Ｔａ＜Ｔｂの時、給水系ｂが給水系ａ
よりも応答が遅れる（応答が鈍る）。さて、給水系ａの
フィルタ８０２の伝達関数Ｆａ（ｓ）は、（数４）のよ
うに設定する。

【００２３】

【数４】

【００２４】給水系ｂのフィルタ８０３の伝達関数Ｆｂ
（ｓ）は、（数５）のように設定する。

【００２５】

【数５】

【００２６】すると、流量指令信号ｕａと流量制御信号
ａとの関係が、（数６）のようになる。

【００２７】

【数６】ｕａ(ｔ)＝Ｆａ(ｓ)・ａ(ｔ) …（数６）であり、流量指令信号ｕｂと流量制御信号ｂとの関係
が、（数７）のようになる。

【００２８】

【数７】ｕｂ(ｔ)＝Ｆｂ(ｓ)・ｂ(ｔ) …（数７）従って、流量Ｗａと流量制御信号ａとの関係は、（数
２)，(数６)，(数４）から（数８）のようになる。

【００２９】

【数８】

【００３０】同様に、流量Ｗｂと流量制御信号ｂとの関
係は、（数３)，(数７)，(数５）から（数９）のように
なる。

【００３１】

【数９】

【００３２】これより、最終的に得られる全給水流量Ｗ
ｆは、Ｗｆ＝Ｗａ＋Ｗｂであることと、ｕ＝ａ＋ｂを考
慮すると、（数１０）のようになる。

【００３３】

【数１０】

【００３４】（数１０）から明らかなように、水位制御
信号ｕと全給水流量Ｗｆは比例関係にあり、流量制御信
号ｕａ，流量制御信号ｕｂの分割比には影響されない。

【００３５】次に、図８に示したように、３系統の給水
系を用いた実施例について説明する。この場合もやは
り、各々の給水系の制御特性を一次遅れで近似し、その
分母の最小公倍多項式を作り、基本分母関数と呼ぶこと
にする。各給水系のフィルタ関数としては、この基本分
母関数を分母とし、自らの制御特性の分母関数を分子と
する伝達関数を設定すればよい。一例として、図８の給
水系ｃの制御特性が給水系ｂと等しいものと仮定する。
すると基本分母関数は、各給水系の制御特性の分母であ
る（Ｔａ＋１），(Ｔｂ＋１），(Ｔｂ＋１）の最小公倍
多項式として、（Ｔａ＋１）・（Ｔｂ＋１）となる。こ
れより給水系ａと給水系ｂのフィルタ８０２及び８０３
の伝達関数は各々（数４)，(数５）であり、給水系ｃの
フィルタ８０４の伝達関数は(数５)と同じもの（ただし
(数５)のＦｂ(ｓ)はＦｃ(ｓ)）となる。

【００３６】４系統以上の給水系を用いる場合も同様で
ある。

【００３７】これまでに述べた他に、図１の実施例で対
応できる必要なケースとして給水系の故障がある。流量
制御弁を備えた３系統の給水系を備えた本実施例は、通
常、３系統が均等に１／３ずつの給水流量を分担してい
るものとする。すなわち、ｕ＝Ｗｆ，Ｗａ＝ｓ・ｕ，Ｗ
ｂ＝ｔ・ｕ，Ｗｃ＝ｐ・ｕが成り立っており、ｓ＝ｔ＝
ｐ＝１／３である。ここで、給水系ｂが、給水制御弁１
０５の固着により制御不能となり、流量Ｗｂがある値で
一定になってしまった場合を想定する。

【００３８】給水系の故障は、図示されていないが異常
診断装置で判定している。すなわち、異常診断装置は、
各流量制御器，各ポンプ，各流量計に関する情報を入力
し異常の有無を判定する。この判定結果は、構成制御器
１１１に伝えられる。構成制御器１１１は、上記の判定
結果に基づいて、正常に機能している給水系に対する分
割比を決定して、分割変換器１１２に出力する。３系統
の給水系が全て正常である場合には、給水系ａ，ｂ及び
ｃの分割比が決定される。

【００３９】前述のように給水系ｂが故障した場合で
も、水位制御信号ｕと流量Ｗｆの一致関係を崩さずに正
常な給水系ａ及びｃにおける給水流量の配分を行うこと
が可能である。構成制御器１１１は、測定された流量Ｗ
ｂを入力している。給水系ｂの故障により一定値となっ
た流量Ｗｂの測定値をＷｂ０とする。構成制御器１１１
は、このＷｂ０を用いて、（数１１）により分割比を決
定する。

【００４０】

【数１１】

【００４１】この方法によれば、流量Ｗｂが一定値にな
ってしまった場合でも、分割比ｔを水位制御信号ｕに応
じて変化させることで水位制御信号ｕと流量Ｗｆの一致
関係を保つことができ、水位制御を継続できる。

【００４２】図１０は、本発明の他の実施例である給水
制御装置を示している。本実施例は、図１の実施例の構
成から、給水系ｂ及びｃが流量Ｗｂ及びＷｃの測定値を
フィード・バックさせる流量帰還ループを取り除いた構
成を有する。流量調節弁105は、弁の前後の差圧とは無
関係に弁開度と流量が決定される。従って、弁開度と流
量の関係を流量制御器１０６に記憶させておけば、流量
帰還ループがなくても図１の実施例と同様な機能を発揮
できる。流量調節弁１０８及び流量制御器109に関して
も同様である。

【００４３】本発明の他の実施例である給水制御装置を
図１１から図１４に基づいて説明する。

【００４４】本実施例は、フィードフォワード補償器１
２０を用いて非線形効果の補償を行うものである。本実
施例の構成は、図１の実施例の構成において、フィルタ
802，８０３，８０４を取り除き、フィードフォワード
補償器１２０，加算器１２１，１２２、及び１２３を設
けたものである。ポンプ１０１の下流に逆止弁１２５が
設けられ、ポンプ１０４の下流の逆止弁１２６が設けら
れる。ポンプ１０１は、ミニマムフロー弁１２７を備え
るミニマムフローラインに連絡される。ポンプ１０４
は、ミニマムフロー弁１２８を備えるミニマムフローラ
インに連絡される。本実施例においては、流量制御器１
０３及び１０６は、ポンプ１０１及び104の回転数を調
節して各ポンプの吐出流量を制御する。しかしながら、
図１の実施例と同様に、ポンプ１０１及び１０４の下流
側に流量調節弁をそれぞれ設け、この流量調節弁の開度
を流量制御器によって制御するようにしてもよい。フィ
ードフォワード補償器１２０は、測定されたタンク１０
０から流出する流量Ｗｆ１、ミニマムフロー弁１２７及
び１２８の各開度、逆止弁１２５及び１２６の前後の各
差圧信号を入力し、バイアス信号ｆ，ｇ及びｈを出力す
る。

【００４５】タンク１００から流出する流量Ｗｆ１が変
化すると、タンク１００に流入する流量Ｗｆと流出する
流量Ｗｆ１との流量バランスが変化し、タンク１００内
の水位が変化する。このような非線形効果を補償するた
め、フィードフォワード補償器１２０は、入力した流量
Ｗｆ１の測定値が変化したとき、その変化幅に対応した
バイアス信号ｈを加算器１２１に出力する。加算器１２
１は、水位制御器110から出力される水位制御信号ｕに
バイアス信号ｈを加算し、補正された水位制御信号ｕｃ
を分割変換器８０１に出力する。分割変換器８０１は、
図１の実施例において水位制御信号ｕを分割比に応じて
流量制御信号ａ及びｂを出力するのと同様にして、水位
制御信号ｕｃを分割比に応じて内分して流量制御信号ａ
及びｂを出力する。ミニマムフロー弁１２７が閉じてい
るときにはバイアス信号ｆはゼロであるので、加算器１
２２は流量制御信号ａを流量指令信号ｕａとして出力す
る。同様に、ミニマムフロー弁１２８が閉じているとき
にはバイアス信号ｇはゼロであるので、加算器１２３は
流量制御信号ｂを流量指令信号ｕｂとして出力する。流
量制御器１０３は流量指令信号ｕａに基づいてポンプ１
０１の回転数を制御し、流量制御器１０６は流量指令信
号ｕｂに基づいてポンプ１０４の回転数を制御するの
で、流量Ｗｆ１の変化時におけるタンク１００内の水位
の変動が抑制される。

【００４６】ミニマムフロー弁１２７が開いているとき
にはバイアス信号ｆはある大きさを有するので、加算器
１２２は流量制御信号ａにバイアス信号ｆを加算して得
られる流量指令信号ｕａを出力する。同様に、ミニマム
フロー弁１２８が開いているときにはバイアス信号ｇも
ある大きさを有するので、加算器１２３は流量制御信号
ｂにバイアス信号ｇを加算して得られる流量指令信号ｕ
ｂを出力する。

【００４７】ポンプ１０１の起動時等において、ポンプ
１０１から吐出される給水の吐出圧力が逆止弁１２５を
開く圧力まで達しないとき、ミニマムフロー弁１２７が
開いてポンプ１０１から吐出された給水は全てミニマム
フローラインに流れる。その吐出圧力が逆止弁１２５を
開く圧力以上になったとき、ミニマムフロー弁１２７が
閉じられ、ポンプ１０１から吐出された給水は全てタン
ク１００に導かれる。給水系ｂについても、同様なこと
が言える。

【００４８】フィードフォワード補償器１２０は、ミニ
マムフロー弁が開いているときに生じる非線形効果の補
償も行う。すなわち、フィードフォワード補償器１２０
は、測定されたミニマムフロー弁１２７の開度及び逆止
弁１２５の前後の差圧に基づいてバイアス信号ｆを出力
する。このバイアス信号ｆは加算器１２２に入力され
る。また、フィードフォワード補償器１２０は、測定さ
れたミニマムフロー弁１２８の開度及び逆止弁１２６の
前後の差圧に基づいてバイアス信号ｇを出力する。バイ
アス信号ｇは加算器１２３に入力される。

【００４９】ミニマムフロー弁が開いているときに生じ
る非線形効果の補償は、給水系ａ及びｂともに同じ非線
形性を有するので、給水系ａを例にして以下に説明す
る。給水系ａは、ポンプ１０１により流量Ｗａの給水を
タンク１００に供給している。しかし、分割変換器８０
１より出力される流量制御信号ａが小さく流量Ｗａが低
流量の時には、ミニマムフロー弁１２７が開いている。
更に、ポンプ１０１の吐出圧力はタンク１００内の圧力
よりも低く、逆止弁１２５は閉じている。この時には、
流量Ｗａは全てミニマムフローラインに流れるので、流
量Ｗａの増加は給水流量Ｗｆの増加には寄与しない。流
量制御信号ａがある程度大きくなると、ポンプ１０１の
吐出圧力も増加し、逆止弁１２５が開いて流量Ｗａの給
水がタンク１００に流れ込み始める。この様子を図１２
に示した。図１２に示すように、流量制御信号ａが直線
状に増加しているにも関わらず、流量Ｗｆはその信号の
増加に追従していない。そこで、フィードフォワード補
償器１２０がバイアス信号ｆを補償信号として加算器１
２２に出力する。図１３にバイアス信号ｆが印加された
ときの状態を示す。流量制御信号ａが直線状に増加する
のに対し、バイアス信号ｆは、逆止弁１２５の差圧が正
になるまで速やかに増加し、逆止弁１２５が開いた後で
はこれが開いた時点の値を維持する。すると、流量指令
信号ｕａは逆止弁１２５を開けるために必要な値だけ下
駄を履いた信号となる。この結果、流量Ｗｆが流量制御
信号ａに対してほぼ線形に追従する。このようなバイア
ス信号ｆを出力するフィードフォワード補償器１２０内
での処理手順を図１４に示す。まず初期値として、ｆ＝
０を設定する（ステップ１１）。次に、逆止弁１２５の
前後の差圧を入力する（スッテプ１２）。この差圧が負
で流量制御信号ａが正であるかを判定する(ステップ１
３)。ステップ１３の判定結果が「Ｎｏ」の場合は、ス
テップ１２及び１３の処理を繰り返す。ステップ１３の
判定結果が「Ｙｅｓ」の場合は、バイアス信号ｆを僅か
に増加させる（ステップ１４）。バイアス信号ｆは一度
調整してしまうと以後は増加させる必要はなくなる。予
め適切な値を調べて固定的に設定しておくことも可能で
ある。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、給水系の切り替え操作
によって給水を供給する容器内の水位の変動を著しく抑
制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である給水制御装置の
構成図である。

【図２】図１の実施例の考え方を従来のポンプ切り替え
に適用した場合における給水系ａの流量Ｗａ及び給水系
ｂの流量Ｗｂの変化を示す説明図である。

【図３】給水系ａの単独稼働状態から給水系ｂ及びｃの
並列稼働状態に給水系を切り替えたときにおける流量の
変化を示す説明図である。

【図４】従来の給水制御装置の構成図である。

【図５】図４における給水系の切り替え時での流量指令
信号ｕａ,ｕｂの変化を示す説明図である。

【図６】図４における給水系の切り替え時でのタンク内
の水位の変化を示す説明図である。

【図７】図１における給水系の切り替え時でのタンク内
の水位の変化を示す説明図である。

【図８】図１の流量指令信号発生器の詳細構成図であ
る。

【図９】図８のフィルタの機能を示す説明図である。

【図１０】本発明の他の実施例である給水制御装置の構
成図である。

【図１１】本発明の他の実施例である給水制御装置の構
成図である。

【図１２】図１１の実施例のフィードフォワード補償器
による補償を行わない場合の給水系ａにおける特性を示
す説明図である。

【図１３】図１１の実施例のフィードフォワード補償器
による補償を行った場合の給水系ａにおける特性を示す
説明図である。

【図１４】図１１のフィードフォワード補償器における
処理手順の説明図である。

【符号の説明】

１００…タンク、１０１，１０４，１０７…ポンプ、１
０２，１０４，１０７…流量調節弁、１０３，１０６，
１０９…流量制御器、１１０…水位制御器、１１１…構
成制御器、１１２…流量指令信号発生器、８０１…分割
変換器、802，８０３，８０４…フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷川尚司茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者水木文夫茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々の流量を制御できる複数の給水系によ
りタンクに給水するとともに、該タンクの水位を設定値
に制御する水位制御器を有する給水制御装置において、
該タンクに供給される全給水流量が前記水位制御器から
の出力に比例するように各々の給水系の流量を制御する
ことを特徴とする給水制御装置。
【請求項２】各々の流量を制御できる複数の給水系によ
りタンクに給水するとともに、該タンクの水位を設定値
に制御する水位制御器を有する給水制御装置において、
該タンクに給水される全流量が該水位制御器からの出力
に比例するように、該水位制御器の出力を各給水系の流
量制御指令に分割する装置を設けたことを特徴とする給
水制御装置。
【請求項３】各々の流量を制御できる複数の給水系によ
りタンクに給水するとともに、該タンクの水位を設定値
に制御する水位制御器を有する給水制御装置において、
該タンクに供給される全給水流量における各給水系から
供給される流量の割合を可変とし、その割合を指令する
入力信号を有することを特徴とする給水制御装置。
【請求項４】各々の流量を制御できる複数の給水系によ
りタンクに給水するとともに、該タンクの水位を設定値
に制御する水位制御器を有する給水制御装置において、
該水位制御器の出力値を内分して、各給水系の流量制御
指令とすることを特徴とする給水制御装置。
【請求項５】各々の流量を制御できる複数の給水系によ
りタンクに給水するとともに、該タンクの水位を設定値
に制御する水位制御器を有する給水制御装置において、
該複数の給水系から給水される流量の総和が該水位制御
器からの出力に比例し、かつ指令された分割比となるよ
うに該水位制御器からの出力を内分して各給水系の流量
制御指令とするに際し、流量制御応答の比較的遅い給水
系には比較的速い給水系よりも大きな時間変化率の流量
制御指令を与えることを特徴とする給水制御装置。
【請求項６】複数台の流量制御弁を用いた給水系により
タンクに給水するとともに、該タンクの水位を設定値に
制御する水位制御器を有する給水制御装置において、該
タンクに給水される全流量が該水位制御器からの出力に
比例するように各々の流量制御弁の開度を調節すること
を特徴とする給水制御装置。
【請求項７】各々の流量を制御できる複数の給水系によ
りタンクに給水するとともに、該タンクの水位を設定値
に制御する水位制御器を有し、該タンクに給水される全
流量が該水位制御器からの出力に比例する給水制御装置
において、各々の給水系の流量の占める割合を所望の値
に制御することを特徴とする給水制御装置。
【請求項８】各々の流量を制御できる複数の給水系によ
りタンクに給水するとともに、該タンクの水位を設定値
に制御する水位制御器を有し、該タンクに給水される全
流量が該水位制御器からの出力に比例する給水制御装置
において、ある特定の給水系の流量が全給水流量を占め
る割合を、１００％の状態から０％の状態まで変化させ
ることにより、該給水系を他の給水系に切り替える機能
を有することを特徴とする給水制御装置。
【請求項９】各々の流量を制御できる複数の給水系によ
りタンクに給水するとともに、該タンクの水位を設定値
に制御する水位制御器を有する給水制御装置において、
ある特定の給水系の流量が一定値となったまま制御不能
になった場合、他の給水系流量を変化させることによ
り、該タンクに供給される全給水流量を該水位制御器か
らの出力に比例させることを特徴とする給水制御装置。
【請求項１０】各々の流量を制御できる複数の給水系に
よりタンクに給水するとともに、該タンクの水位を設定
値に制御する水位制御器を有する給水制御装置におい
て、該タンクに給水される全流量が該水位制御器からの
出力に比例するように、各々の給水系内の逆止弁の非線
形効果を補償することを特徴とする給水制御装置。