JPH096427A - Gas governor load simulator - Google Patents

Gas governor load simulator

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JPH096427A
JPH096427A JP15342295A JP15342295A JPH096427A JP H096427 A JPH096427 A JP H096427A JP 15342295 A JP15342295 A JP 15342295A JP 15342295 A JP15342295 A JP 15342295A JP H096427 A JPH096427 A JP H096427A
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gas
gas pressure
governor
secondary side
pressure
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Toshiharu Kagawa
利春 香川
Yoshinori Yatabe
義則 谷田部
Hideo Otani
秀雄 大谷
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Tokyo Gas Co Ltd
Azbil Corp
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Tokyo Gas Co Ltd
Azbil Corp
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Abstract

PURPOSE: To provide a gas governor load simulator in which a secondary side gas pipeline having various flowability is simulated by the gas of a very small flow rate. CONSTITUTION: The valve displacement Xv of a gas controller piston 15 is detected by a potentiometer 51 and a measurement section 52 measures a secondary gas pressure P2 , they are A/D-converted and outputted to an arithmetic processing section 53. The arithmetic processing section 53 uses a distributed constant model expressing the flowability of a secondary gas pipeline based on the valve displacement Xv and the secondary gas pressure P2 thereby calculating a new secondary gas pressure P2 at an exit of a gas governor including the dynamic process of the secondary gas pipeline. A drive section 54 controls a servo valve 55 based on the secondary gas pressure P2 to provide the output of a desired secondary gas pressure P2 to a chamber 56.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガスガバナ負荷シミュ
レータに関し、特にガスガバナの二次側配管の流動特性
をシミュレーションするガスガバナ負荷シミュレータに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas governor load simulator, and more particularly to a gas governor load simulator for simulating flow characteristics of a secondary pipe of a gas governor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、都市ガスを一般家庭やビル・工
場などに供給する場合、図5に示すように、ガス工場4
1で生成された高圧ガスが送出される高圧ガス管路42
を幹線とし、徐々にガス圧の低い中圧Aガス管路43お
よび中圧Bガス管路44を設けてビル47、工場48な
どに供給するとともに、さらにガス圧の低い低圧ガス管
路45を設けて一般家庭49などに供給するものとなっ
ている。特に、各ガス管路にはガスの需要変動に対する
安定供給を目的として、ガス圧の低い下位のガス管路に
対して供給するガスの圧力を調節するガスガバナ46が
設けられている。
2. Description of the Related Art Generally, when supplying city gas to ordinary households, buildings, factories, etc., as shown in FIG.
High pressure gas pipeline 42 to which the high pressure gas generated in 1 is delivered
As a main line, a medium-pressure A gas pipeline 43 and a medium-pressure B gas pipeline 44 with gradually lower gas pressure are provided to supply to a building 47, a factory 48, and a low-pressure gas pipeline 45 with a lower gas pressure. It is provided and supplied to a general home 49 or the like. In particular, each gas pipeline is provided with a gas governor 46 for adjusting the pressure of the gas to be supplied to a lower gas pipeline having a low gas pressure for the purpose of stable supply of fluctuations in the demand for the gas.

【0003】この種のガスガバナ46には、停電時でも
安定した動作を維持するため、ガスガバナ46の一次側
(高圧側)および二次側(低圧側)のガス圧差を利用し
て動作する自力式ガスガバナが用いられる。図6は、ガ
スガバナの動作原理を示す説明図である。ガスガバナ
は、弁の開度に応じてガスの供給圧力すなわち二次側ガ
ス圧P2 を調整するガスガバナ本体1と、一次側ガス圧
1 を供給源として二次側ガス圧P2 と設定バネ反力F
とのバランスによりガスガバナ本体1の開度を調節する
駆動圧力Px を発生するパイロット2から構成されてい
る。
The gas governor 46 of this type operates by utilizing the gas pressure difference between the primary side (high pressure side) and the secondary side (low pressure side) of the gas governor 46 in order to maintain stable operation even during a power failure. Gas governor is used. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operating principle of the gas governor. The gas governor includes a gas governor body 1 that adjusts a gas supply pressure, that is, a secondary gas pressure P 2 according to the opening of a valve, and a secondary gas pressure P 2 and a set spring that uses a primary gas pressure P 1 as a supply source. Reaction force F
The pilot 2 is configured to generate a driving pressure P x for adjusting the opening degree of the gas governor main body 1 by the balance with

【0004】パイロット2は一次側ガス圧P1 からの供
給ガス圧Ps を供給源とし、二次側ガス圧P2 を検出し
ながら、設定バネ反力Fに応じた駆動圧力Px をガス作
動操作器10のシリンダ下部11に導いている。また、
ガス作動操作器10のシリンダ上部12には二次側ガス
圧P2 が導入され、駆動圧力Px 、二次側ガス圧P2
よびガス作動操作器10の内部バネ13が釣り合って平
衡状態となり弁の開度すなわちガバナ開度が決定され
る。
The pilot 2 uses the supply gas pressure P s from the primary side gas pressure P 1 as a supply source and detects the secondary side gas pressure P 2 while generating a driving pressure P x according to the set spring reaction force F. It is led to the cylinder lower part 11 of the actuating device 10. Also,
The secondary side gas pressure P 2 is introduced into the cylinder upper portion 12 of the gas actuating device 10, and the driving pressure P x , the secondary side gas pressure P 2 and the internal spring 13 of the gas actuating device 10 are balanced to be in an equilibrium state. The valve opening, that is, the governor opening is determined.

【0005】ここで二次側ガス圧P2 が低下した場合、
パイロット2の下側ダイヤフラム室23内のガス圧が低
下して供給側ノズル21が開くとともに排気側ノズル2
2が閉じられ、この相補的な動作により高いゲインで駆
動圧力Px が増加する。これによりガス操作器ピストン
15が押し上げられてガバナ開度が増加してガス通過流
量が増加し、二次側ガス圧P2 が設定圧力まで上昇す
る。一方、二次側ガス圧P2 が上昇した場合には、前述
とは逆の動作となり、駆動圧力Px が低下してガス操作
器ピストン15が押し下げられ、この結果ガバナ開度が
減少してガス通過流量が低下し、二次側ガス圧P2 が設
定圧力まで低下する。
Here, when the secondary gas pressure P 2 decreases,
The gas pressure in the lower diaphragm chamber 23 of the pilot 2 decreases, the supply side nozzle 21 opens, and the exhaust side nozzle 2
2 is closed and this complementary movement increases the drive pressure P x with high gain. As a result, the gas manipulator piston 15 is pushed up, the governor opening increases, the gas passage flow rate increases, and the secondary side gas pressure P 2 rises to the set pressure. On the other hand, when the secondary gas pressure P 2 rises, the operation is the reverse of the above, the driving pressure P x drops and the gas manipulator piston 15 is pushed down, and as a result, the governor opening decreases. The gas passage flow rate decreases, and the secondary gas pressure P 2 decreases to the set pressure.

【0006】従来、このような閉ループの動作特性を有
するガスガバナでは、その閉ループの動作特性が負荷特
性すなわち二次側ガス管路の流動特性に影響されるた
め、実際のガス管路に設置する前にガスガバナ負荷シミ
ュレータを用いてガスガバナの動作特性を試験するもの
となっていた。特に、この種のガスガバナ負荷シミュレ
ータには所定の流動特性を有する擬似的なガス管路が設
けられており、これを二次側ガス管路としてガスガバナ
に配設し、ヘリウムなどの気体を実際に供給することに
よりガスガバナの挙動を検査するものとなっていた。
Conventionally, in a gas governor having such a closed-loop operating characteristic, the operating characteristic of the closed-loop is affected by the load characteristic, that is, the flow characteristic of the secondary side gas pipeline, so that before installation in the actual gas pipeline. In addition, the gas governor load simulator was used to test the operating characteristics of the gas governor. In particular, this type of gas governor load simulator is provided with a pseudo gas pipeline having a predetermined flow characteristic, which is installed in the gas governor as a secondary gas pipeline to actually use gas such as helium. By supplying the gas, the behavior of the gas governor was inspected.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】したがって、このよう
な従来のガスガバナ負荷シミュレータでは、実験プラン
トとして配設しうる規模の限られた流動特性を有する二
次側ガス管路しかシミュレーションすることができず、
実際のガスガバナの設置条件と同等な二次側ガス管路に
対する動作特性を行うことは不可能であり、またガスガ
バナの規模や設置条件によっては試験時に多量の気体を
必要とするという問題点があった。特に、高圧で大流量
のガスを供給するガス管路に設置されるような大容量の
ガスガバナについては、二次側ガス管路が網目状の長大
なものとなるが、このような管路を実験プラントで再現
するのは困難であることから、ガスガバナに対する正確
な動作特性試験を実施することができなかった。本発明
はこのような課題を解決するためのものであり、僅かな
流量の気体を用いるだけで各種流動特性を有する二次側
ガス管路をシミュレーションすることができるガスガバ
ナ負荷シミュレータを提供することを目的としている。
Therefore, in such a conventional gas governor load simulator, only a secondary gas pipeline having a flow characteristic with a limited scale that can be arranged as an experimental plant can be simulated. ,
There is a problem in that it is not possible to perform operating characteristics for the secondary gas pipeline that are equivalent to the actual gas governor installation conditions, and a large amount of gas is required during the test depending on the size and installation conditions of the gas governor. It was In particular, for a large-capacity gas governor that is installed in a gas pipeline that supplies a large amount of gas at high pressure, the secondary side gas pipeline has a long mesh shape. Since it is difficult to reproduce in an experimental plant, it was not possible to carry out an accurate operating characteristic test for the gas governor. The present invention is to solve such a problem, and to provide a gas governor load simulator capable of simulating a secondary gas pipeline having various flow characteristics by using a gas with a small flow rate. Has an aim.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明によるガスガバナ負荷シミュレータ
は、ガスガバナ本体にあるガス操作器ピストンの弁変位
を検出する弁変位検出手段と、ガスガバナ出口における
二次側ガス圧を保持するチャンバーと、この弁変位検出
手段により検出された弁変位とチャンバーから供給され
る二次側ガス圧とを計測する計測手段と、二次側ガス管
路の流動特性を表現する所定のモデルを有し、このモデ
ルを用いて計測手段により計測された弁変位および二次
側ガス圧から、二次側ガス管路の動的過程を含むガスガ
バナ出口での新たな二次側ガス圧値をリアルタイムで算
出する演算処理手段と、この演算処理手段からの算出出
力に基づいて、チャンバー内の二次側ガス圧を制御する
ガス圧制御手段とを備えるものである。また、演算処理
手段は、二次側ガス管路の流動特性を表現するモデルと
して、二次側ガス管路を管軸方向に複数の区間に分割
し、各区間の状態を逐次算出する分布定数モデルを有す
るものである。
In order to achieve such an object, a gas governor load simulator according to the present invention comprises a valve displacement detecting means for detecting a valve displacement of a gas operator piston in a gas governor body, and a gas governor outlet. A chamber for holding the secondary side gas pressure, a measuring means for measuring the valve displacement detected by the valve displacement detecting means and the secondary side gas pressure supplied from the chamber, and a flow characteristic of the secondary side gas pipeline. Has a predetermined model that expresses a new model at the outlet of the gas governor including the dynamic process of the secondary gas pipeline from the valve displacement and the secondary gas pressure measured by the measuring means using this model. An arithmetic processing means for calculating the secondary side gas pressure value in real time and a gas pressure control means for controlling the secondary side gas pressure in the chamber based on the calculation output from the arithmetic processing means. It is obtain things. Further, the arithmetic processing means divides the secondary gas pipeline into a plurality of sections in the pipe axis direction as a model expressing the flow characteristics of the secondary gas pipeline, and sequentially calculates the state of each section. It has a model.

【0009】[0009]

【作用】したがって、ガスガバナ本体にあるガス操作器
ピストンの弁変位およびチャンバーから供給されるガス
ガバナ出口における二次側ガス圧が計測手段により計測
され、二次側ガス管路の流動特性を表現する所定のモデ
ルを有する演算処理手段により、このモデルを用いて計
測手段により計測された弁変位および二次側ガス圧か
ら、二次側ガス管路の動的過程を含む新たな二次側ガス
圧値が算出され、ガス圧制御手段により、演算処理手段
からの算出出力に基づいて、チャンバー内の二次側ガス
圧が制御される。
Therefore, the valve displacement of the gas actuator piston in the main body of the gas governor and the secondary side gas pressure at the gas governor outlet supplied from the chamber are measured by the measuring means, and the predetermined characteristics expressing the flow characteristics of the secondary side gas pipeline are measured. A new secondary side gas pressure value including the dynamic process of the secondary side gas pipeline from the valve displacement and the secondary side gas pressure measured by the measuring means using this model by the arithmetic processing means having the model of Is calculated, and the gas pressure control means controls the secondary side gas pressure in the chamber based on the calculated output from the arithmetic processing means.

【0010】[0010]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例であるガスガバナ負荷シミ
ュレータを示すブロック図であり、同図において、前述
の説明(図6参照)と同じまたは同等部分には同一符号
を付してある。図1において、51はガスガバナ本体1
に設けられているガス操作器ピストン15の弁変位Xv
を検出するポテンショメータ(弁変位検出手段)、52
はポテンショメータ51の出力、一次側ガス圧P1 を減
圧弁57で減圧した後パイロット2の供給側ノズル21
に供給される供給ガス圧Ps 、二次側ガス圧P2 、およ
びガスガバナ本体1の弁開度を決定する駆動圧力Px
計測し、各計測値をA/D変換して出力する計測部(計
測手段)である。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a gas governor load simulator according to an embodiment of the present invention, in which the same or equivalent parts as those in the above description (see FIG. 6) are designated by the same reference numerals. In FIG. 1, 51 is a gas governor body 1
Valve displacement X v of the gas actuator piston 15 provided in
Potentiometer (valve displacement detection means) for detecting
Is the output of the potentiometer 51, the primary side gas pressure P 1 is reduced by the pressure reducing valve 57, and then the supply side nozzle 21 of the pilot 2
Of the supply gas pressure P s , the secondary side gas pressure P 2 , and the driving pressure P x that determines the valve opening of the gas governor body 1, and outputs the measured values after A / D conversion. Part (measuring means).

【0011】53は二次側ガス管路の流動特性を表現す
る分布定数モデルを有し、計測部52からの各計測値を
パラメータとして分布定数モデルから二次側ガス圧P2
をリアルタイムで算出出力する演算処理部(演算処理手
段)、55は一次側ガス圧P1 を減圧弁58で減圧した
ものを入力として所定の二次側ガス圧P2 を生成出力す
るサーボ弁(ガス圧制御手段)、54は演算処理部53
で算出された二次側ガス圧P2 の値に基づいてサーボ弁
55を駆動制御する駆動部、56は所定の容量を有し、
サーボ弁55からの二次側ガス圧P2 を安定させるチャ
ンバーである。
Reference numeral 53 has a distributed constant model expressing the flow characteristics of the secondary gas line, and the measured gas from the measuring unit 52 is used as a parameter to calculate the secondary gas pressure P 2 from the distributed constant model.
An arithmetic processing unit (arithmetic processing means) for calculating and outputting in real time, 55 is a servo valve for generating and outputting a predetermined secondary gas pressure P 2 with the primary gas pressure P 1 reduced by the pressure reducing valve 58 as an input ( Gas pressure control means), 54 is an arithmetic processing unit 53
The drive unit for driving and controlling the servo valve 55 based on the value of the secondary side gas pressure P 2 calculated in step 56 has a predetermined capacity,
This chamber stabilizes the secondary gas pressure P 2 from the servo valve 55.

【0012】次に、図1を参照して、本発明の動作を説
明する。本発明によるガスガバナ負荷シミュレータの動
作原理は、ガスガバナの負荷となる二次側ガス管路特性
をモデル化し、試験対象となる実際のガスガバナから検
出した駆動圧力Px および二次側ガス圧P2 に基づい
て、コンピュータなどの演算処理によりリアルタイムで
二次側ガス圧P2 を算出し、この二次側ガス圧P2を生
成してガバナにフィードバックすることにある。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIG. The operating principle of the gas governor load simulator according to the present invention is to model the characteristics of the secondary gas line that becomes the load of the gas governor, and to determine the drive pressure P x and the secondary gas pressure P 2 detected from the actual gas governor to be tested. Based on this, the secondary side gas pressure P 2 is calculated in real time by calculation processing by a computer or the like, and this secondary side gas pressure P 2 is generated and fed back to the governor.

【0013】まず、空気コンプレッサからの圧搾空気が
一次側ガス圧P1 として供給され、減圧弁57により減
圧され供給ガス圧Ps としてパイロット2の供給側ノズ
ル21に供給される。一方、チャンバー56から二次側
ガス圧P2 がパイロット2の下側ダイヤフラム室23を
介して排気側ノズル22に供給されており、これら供給
ガス圧Ps および二次側ガス圧P2 と、二次側ガス圧P
2 の目的値として予め設定された設定バネ反力Fとに応
じた駆動圧力Px が発生し、パイロット2からガス作動
操作器10のシリンダ下部11に導かれる。
First, compressed air from the air compressor is supplied as the primary side gas pressure P 1 , reduced in pressure by the pressure reducing valve 57 and supplied as the supply gas pressure P s to the supply side nozzle 21 of the pilot 2. On the other hand, the secondary side gas pressure P 2 is supplied from the chamber 56 to the exhaust side nozzle 22 via the lower diaphragm chamber 23 of the pilot 2, and the supply gas pressure P s and the secondary side gas pressure P 2 are Secondary gas pressure P
A driving pressure P x corresponding to the preset spring reaction force F as a target value of 2 is generated and guided from the pilot 2 to the cylinder lower portion 11 of the gas actuating device 10.

【0014】ガス作動操作器10のシリンダ上部12に
はチャンバー56から二次側ガス圧P2 が導入されてお
り、パイロット2からの駆動圧力Px 、二次側ガス圧P
2 およびガス作動操作器10の内部バネ13が釣り合っ
て平衡状態となり、ガス操作器ピストン15が上下動し
て、ガバナ開度が決定される。ポテンショメータ51
は、このようなガス操作器ピストン15の上下動による
弁変位Xv を測定し、計測部52に出力する。
The secondary gas pressure P 2 is introduced from the chamber 56 into the cylinder upper portion 12 of the gas actuating device 10, and the driving pressure P x from the pilot 2 and the secondary gas pressure P 2 are introduced.
2 and the internal spring 13 of the gas actuating device 10 are in equilibrium, and the gas operating device piston 15 moves up and down to determine the governor opening. Potentiometer 51
Measures the valve displacement X v due to the vertical movement of the gas operator piston 15 and outputs it to the measuring unit 52.

【0015】計測部52は、パイロット2に供給される
2次側ガス圧P2 およびパイロット2から出力される駆
動圧力Px を測定し、これら測定結果とポテンショメー
タ51からの弁変位Xv とをA/D変換して、演算処理
部53に出力する。演算処理部53では、予め設定され
ている二次側ガス管路の流動特性を表現する分布定数モ
デルを用いて、これら測定結果に応じた新たな2次側ガ
ス圧P2 を算出する。
The measuring section 52 measures the secondary side gas pressure P 2 supplied to the pilot 2 and the driving pressure P x output from the pilot 2, and the measurement result and the valve displacement X v from the potentiometer 51 are measured. It is A / D converted and output to the arithmetic processing unit 53. The arithmetic processing unit 53 calculates a new secondary gas pressure P 2 according to these measurement results by using a preset distributed parameter model expressing the flow characteristics of the secondary gas pipeline.

【0016】ここで、二次側ガス管路の流動特性を表現
する分布定数モデルについて、図2を参照して説明す
る。図2は、分布定数モデルを示す説明図であり、G
i-2 〜Gi+1 は流量、ui-2〜ui+1 は流速、Pi-1
i+1 はガス圧、Wi-1 〜Wi+1 はガスの質量、ρi- 1
〜ρi+1 はガスの密度、δz は区間の長さである。
Here, a distributed constant model expressing the flow characteristics of the secondary gas pipe will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a distributed constant model,
i-2 to G i + 1 are flow rates, u i-2 to u i + 1 are flow rates, and P i-1 to
P i + 1 is the gas pressure, W i-1 to W i + 1 are the gas masses, ρ i- 1
~ Ρ i + 1 is the density of the gas and δ z is the length of the section.

【0017】まず、二次側ガス管路内の流れを管軸方向
(z軸方向)のみの1次元流れと仮定し、二次側ガス管
路を管軸に沿って長さδz の区間に分割する。次に、各
区間における連続の式、状態方程式、運動方程式、およ
びエネルギー方程式を連立して数値解析を行う。なお、
各状態量のうち、ガス圧P,ガスの密度ρ,ガスの質量
Wおよびガスの温度θは、各区間での平均値を用い、ま
た流速uは管路の各位置における断面積上での平均値を
用いる。
First, assuming that the flow in the secondary gas pipeline is a one-dimensional flow only in the tube axis direction (z axis direction), the secondary gas pipeline is sectioned along the tube axis with a length δ z . Split into. Next, numerical analysis is performed by simultaneously connecting the continuity equation, the state equation, the motion equation, and the energy equation in each section. In addition,
Among the respective state quantities, the gas pressure P, the gas density ρ, the gas mass W and the gas temperature θ are the average values in each section, and the flow velocity u is the cross sectional area at each position of the pipeline. Use the average value.

【0018】ここで、管路内の状態変化を等温変化と仮
定し、図2に示した管路区間で各基礎式を離散化する。
まず、後述する数4の式において、管路の断面積をAと
し、質量Wおよび流量Gを、それぞれ W=ρAδz G=ρAu とすると、連続の式:
Here, assuming that the state change in the pipeline is an isothermal change, each basic equation is discretized in the pipeline section shown in FIG.
First, assuming that the cross-sectional area of the pipeline is A, and the mass W and the flow rate G are W = ρAδ z G = ρAu in the following equation 4, the continuous equation:

【0019】[0019]

【数1】 [Equation 1]

【0020】状態方程式:Equation of state:

【0021】[0021]

【数2】 [Equation 2]

【0022】運動方程式:Equation of motion:

【0023】[0023]

【数3】 (Equation 3)

【0024】と表現される。ここで、粘性抵抗fを数4
の式で示されるDarcy−Weisbachの式を用
いて計算する。
It is expressed as Here, the viscous resistance f is given by
The calculation is performed using the Darcy-Weisbach formula represented by the formula below.

【0025】[0025]

【数4】 (Equation 4)

【0026】また、経験則として、管摩擦係数λは、数
5の式に示すレイノルズ数Re の関数とする。
As an empirical rule, the pipe friction coefficient λ is a function of the Reynolds number Re shown in the equation (5).

【0027】[0027]

【数5】 (Equation 5)

【0028】なお、レイノルズ数Re は、数6の式で示
される。
The Reynolds number Re is expressed by the equation (6).

【0029】[0029]

【数6】 (Equation 6)

【0030】ここで、動粘性率μi は、数7の式で示さ
れるSutherland’sの式で求める。
Here, the kinematic viscosity μ i is obtained by the equation of the Sutherland's shown by the equation (7).

【0031】[0031]

【数7】 (Equation 7)

【0032】また、管路入口部分においては、数8の式
で示されるように、ガスガバナの変位からガス管路に流
入するガス流量を求める。ガス流量:
At the inlet of the pipeline, the gas flow rate flowing into the gas pipeline is determined from the displacement of the gas governor, as shown in the equation (8). Gas flow rate:

【0033】[0033]

【数8】 (Equation 8)

【0034】演算処理部53は、これらの式をリアルタ
イムで逐次計算することにより、二次側管路部分での各
状態を計算することが可能となる。まず演算処理部53
は、ガスガバナの口径、弁径および図3に示すような予
め測定され設定されている流量特性、すなわち弁変位X
v とガバナ容量係数CVとの関係などに基づいて、計測
部52からのガス操作器ピストン15の弁変位Xvから
ガバナ容量係数CVを導出するとともに、このガバナ容
量係数CV、計測部52からの二次側ガス圧P2 、およ
び予め固定的に設定されている一次側ガス圧P1 から、
流量Gを導出する。
The arithmetic processing unit 53 can calculate each state in the secondary side pipe line portion by sequentially calculating these equations in real time. First, the arithmetic processing unit 53
Is the diameter of the gas governor, the valve diameter, and the flow rate characteristic that is measured and set in advance as shown in FIG.
v based on such relationship between the governor capacity coefficient CV, a valve displacement X v of the gas manipulator piston 15 from the measuring section 52 with deriving a governor capacity coefficient CV, the governor capacity coefficient CV, from the measuring unit 52 From the secondary gas pressure P 2 and the primary gas pressure P 1 which is fixedly set in advance,
The flow rate G is derived.

【0035】[0035]

【数9】 [Equation 9]

【0036】続いて、このように求めたガスガバナから
供給される流量Gと、計測部52からの二次側ガス圧P
2 とに基づき、前述の二次側ガス管路の流動特性を表現
する分布定数モデルを用いて、二次側ガス管路の動的過
程を含むガスガバナ出口での新たな二次側ガス圧P2
算出する。図4は、二次側ガス管路の分布定数モデルを
示すブロック線図である。同図において32〜3nは二
次側ガス管路がn−1個に分割されて設けられた各区間
における流量Gおよびガス圧Pを算出するブロックであ
り、ガスガバナ出口に最も近い区間に対応するブロック
32から順に、それぞれの区間に対応して直列に接続さ
れている。
Subsequently, the flow rate G supplied from the gas governor thus obtained and the secondary side gas pressure P from the measuring unit 52 are obtained.
Based on 2 and above, a new secondary gas pressure P at the gas governor outlet including the dynamic process of the secondary gas pipeline is used by using the distributed constant model expressing the flow characteristics of the secondary gas pipeline described above. Calculate 2 . FIG. 4 is a block diagram showing a distributed constant model of the secondary gas pipeline. In the figure, 32 to 3n are blocks for calculating the flow rate G and the gas pressure P in each section provided by dividing the secondary side gas pipeline into n-1 pieces, and correspond to the section closest to the gas governor outlet. The blocks are sequentially connected in series from the block 32 in correspondence with each section.

【0037】32aは前述の状態方程式(数2参照)に
基づいて区間内のガス圧を算出するブロックであり、区
間に流れ込むガスの流量G1 と区間から流れ出すガスの
流量G2 との差分から区間内のガス圧P2 を算出してい
る。また、32bは前述の運動方程式(数3参照)に基
づいて区間から流れ出す流量を算出するブロックであ
り、区間内のガス圧P2 と次の区間のガス圧P3 との差
分から区間から流れ出すガスの流量G2 を算出してい
る。
Reference numeral 32a is a block for calculating the gas pressure in the section based on the above-mentioned equation of state (see equation 2), which is calculated from the difference between the flow rate G 1 of gas flowing into the section and the flow rate G 2 of gas flowing out of the section. The gas pressure P 2 in the section is calculated. Further, 32b is a block for calculating the flow rate flowing out from the section based on the above-mentioned equation of motion (see Formula 3), and flows out from the section from the difference between the gas pressure P 2 in the section and the gas pressure P 3 in the next section. The gas flow rate G 2 is calculated.

【0038】一方、32cは区間に流れ込む流量に応じ
て変化する区間内のガスの温度を補償するブロックであ
り、区間に流れ込むガスの流量G1 と区間から流れ出す
ガスの流量G2 との差分から区間内のガスの温度θ2
算出している。ブロック32cにおける温度補償分は僅
かであり省略しても良いが、より正確にガス圧P2 を算
出することが可能となる。また、これらブロック32a
〜32cは、各区間に対応するブロック32〜3nすべ
てに同様に設けられている。
On the other hand, reference numeral 32c is a block for compensating for the temperature of the gas in the section, which changes according to the flow rate flowing into the section, and is calculated from the difference between the flow rate G 1 of the gas flowing into the section and the flow rate G 2 of the gas flowing out of the section. The temperature θ 2 of the gas in the section is calculated. The temperature compensation amount in the block 32c is small and may be omitted, but the gas pressure P 2 can be calculated more accurately. In addition, these blocks 32a
32c are similarly provided in all the blocks 32-3n corresponding to each section.

【0039】なお、図4において、V2 は区間の容量、
θ2 は区間内のガス温度、W2 は区間内のガス質量、ρ
2 はガスの相対密度である。また、Rは気体定数、θa
は大気温度、Cvは定容比熱、Sは伝熱面積、hは熱伝
達係数、Aは管路断面積、Dは管路直径、λは管摩擦係
数である。
In FIG. 4, V 2 is the capacity of the section,
θ 2 is the gas temperature in the section, W 2 is the gas mass in the section, ρ
2 is the relative density of the gas. R is the gas constant, θ a
Is the atmospheric temperature, Cv is the constant volume specific heat, S is the heat transfer area, h is the heat transfer coefficient, A is the pipe cross-sectional area, D is the pipe diameter, and λ is the pipe friction coefficient.

【0040】このようにして演算処理部53でガバナ出
口における二次側ガス圧P2 が、所定のタイミングで逐
次リアルタイムに算出され駆動部54に出力される。駆
動部54は、演算処理部53からの二次側ガス圧P2
をD/A変換し、得られた信号によりサーボ弁55を駆
動する。これに応じてサーボ弁55は、一次側ガス圧P
1 から減圧弁58を介して供給されたガス圧を制御し、
所望の二次側ガス圧P2 をチャンバー56に出力する。
In this way, the secondary gas pressure P 2 at the governor outlet is successively calculated in real time at a predetermined timing in the arithmetic processing unit 53 and output to the drive unit 54. The drive unit 54 D / A converts the secondary gas pressure P 2 value from the arithmetic processing unit 53, and drives the servo valve 55 by the obtained signal. In response to this, the servo valve 55 turns the primary side gas pressure P
The gas pressure supplied from 1 via the pressure reducing valve 58 is controlled,
A desired secondary gas pressure P 2 is output to the chamber 56.

【0041】これにより、チャンバー56内のガス圧す
なわち二次側ガス圧P2 がパイロット2およびガス作動
操作器10のシリンダ上部12にフィードバックされる
ものとなる。さらに、この二次側ガス圧P2 の変化に応
じてガス操作器ピストン15の弁開度が制御され、この
ようなガスガバナの挙動が前述のようにして検出され
て、逐次、最新の二次側ガス圧P2 が算出され各部に供
給されるものとなる。
As a result, the gas pressure in the chamber 56, that is, the secondary gas pressure P 2 is fed back to the pilot 2 and the cylinder upper portion 12 of the gas actuating device 10. Furthermore, the valve opening of the gas manipulator piston 15 in response to changes in the secondary gas pressure P 2 is controlled, the behavior of such a gas governor is detected as described above, sequentially latest secondary The side gas pressure P 2 is calculated and supplied to each part.

【0042】このように、実際のガスガバナを用いると
ともに、ガス操作器ピストン15の弁変位Xv を測定す
るポテンショメータ51を設けて、二次側ガス圧P2
ともに計測部52で測定し、この測定結果に応じて演算
処理部53により二次側ガス管路のモデルを用いて新た
な二次側ガス圧P2 を算出し、この値に基づいてサーボ
弁55を駆動制御することにより二次側ガス圧P2 を制
御するようにしたので、パイロット2やサーボ弁55で
消費されるわずかな流量で動作特性を試験することが可
能となる。
As described above, the actual gas governor is used, the potentiometer 51 for measuring the valve displacement X v of the gas actuator piston 15 is provided, and the measurement is carried out by the measuring section 52 together with the secondary side gas pressure P 2. According to the result, the calculation processing unit 53 calculates a new secondary gas pressure P 2 by using the model of the secondary gas pipeline, and based on this value, the servo valve 55 is driven and controlled to drive the secondary gas. Since the gas pressure P 2 is controlled, it is possible to test the operating characteristics with a slight flow rate consumed by the pilot 2 and the servo valve 55.

【0043】また、二次側ガス管路のモデルを変更する
ことにより、様々な流動特性を有する二次側ガス管路を
シミュレーションすることが可能となる。さらに、二次
側ガス管路のモデルとして、二次側ガス管路を管軸方向
に沿って複数の区間に分割し、それぞれの区間の状態を
算出する分布定数モデルを用いたので、二次側ガス管路
の流動特性をより正確にシミュレーションすることが可
能となる。
By changing the model of the secondary gas pipeline, it becomes possible to simulate secondary gas pipelines having various flow characteristics. Furthermore, as a model of the secondary gas pipeline, the secondary gas pipeline was divided into multiple sections along the pipe axis direction, and a distributed constant model was used to calculate the state of each section. It is possible to more accurately simulate the flow characteristics of the side gas pipeline.

【0044】なお、以上の説明において、一次側ガス圧
1 、供給ガス圧Ps 、パイロット2の設定バネ反力F
をそれぞれ予め設定された固定値とした場合について説
明したが、演算処理部53あるいはパイロット2で設定
変更することにより、各種動作条件においても前述と同
様に負荷をシミュレーションすることが可能である。ま
た、図1では、計測部52で供給ガス圧Ps および駆動
ガス圧Px も測定されているが、これは演算処理部53
にてパイロット2の挙動を詳細に確認するためのもので
あり、特に必要となるものではない。
In the above description, the primary side gas pressure P 1 , the supply gas pressure P s , and the set spring reaction force F of the pilot 2 are set.
However, the load can be simulated under various operating conditions by changing the setting by the arithmetic processing unit 53 or the pilot 2 as described above. Further, in FIG. 1, the measuring unit 52 also measures the supply gas pressure P s and the driving gas pressure P x, but this is the arithmetic processing unit 53.
Is for checking the behavior of the pilot 2 in detail, and is not particularly necessary.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ガスガ
バナ本体にあるガス操作器ピストンの弁変位を検出する
弁変位検出手段と、ガスガバナ出口における二次側ガス
圧を保持するチャンバーと、この弁変位検出手段により
検出された弁変位とチャンバーから供給される二次側ガ
ス圧とを計測する計測手段とを設けて、二次側ガス管路
の流動特性を表現する所定のモデルを有する演算処理手
段により、計測手段により計測された弁変位および二次
側ガス圧から、二次側ガス管路の動的過程を含むガスガ
バナ出口での新たな二次側ガス圧値をリアルタイムで算
出し、その算出出力に基づいてガス圧制御手段によりチ
ャンバー内の二次側ガス圧を制御するようにしたので、
ガスガバナ本体に実流量を流すことなく、ガス圧制御手
段などで使用される消費されるわずかな流量で二次側ガ
ス管路をシミュレーションすることが可能となり、実験
プラントでは再現不可能な網目状の長大な管路を負荷と
する動作特性を試験することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the valve displacement detecting means for detecting the valve displacement of the gas operator piston in the gas governor body, the chamber for holding the secondary side gas pressure at the gas governor outlet, A calculation having a predetermined model expressing the flow characteristic of the secondary gas pipeline by providing a valve displacement detected by the valve displacement detection means and a measuring means for measuring the secondary gas pressure supplied from the chamber. By the processing means, from the valve displacement and the secondary side gas pressure measured by the measuring means, a new secondary side gas pressure value at the gas governor outlet including the dynamic process of the secondary side gas pipeline is calculated in real time, Since the gas pressure control means controls the secondary side gas pressure in the chamber based on the calculated output,
It is possible to simulate the secondary side gas pipeline with a small flow rate consumed by the gas pressure control means, etc. without flowing the actual flow rate to the gas governor body. It is possible to test the operating characteristics with a long pipeline as a load.

【0046】また、演算処理手段の二次側ガス管路の流
動特性を表現するモデルとして、二次側ガス管路を管軸
方向に複数の区間に分割し、各区間の状態を逐次算出す
る分布定数モデルを用いるようにしたので、管路が一定
容量を持つと仮定して抵抗容量系に近似する抵抗容量法
や、管路を1つの絞りの有効面積とそれに接続する容積
で置き換える有効断面法などの従来の管路モデルに比較
して、より精密に二次側ガス管路の流動特性を表現する
ことが可能となる。
Further, as a model of the flow characteristic of the secondary side gas pipeline of the arithmetic processing means, the secondary side gas pipeline is divided into a plurality of sections in the pipe axis direction, and the state of each section is sequentially calculated. Since the distributed constant model is used, the resistance-capacitance method that approximates the resistance-capacitance system assuming that the conduit has a constant capacity, and the effective cross section in which the conduit is replaced by the effective area of one throttle and the volume connected to it It is possible to express the flow characteristics of the secondary gas pipeline more precisely than the conventional pipeline model such as the method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例によるガスガバナ負荷シミ
ュレータのブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a gas governor load simulator according to an embodiment of the present invention.

【図2】 分布定数モデルを示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a distributed constant model.

【図3】 ガスガバナの流量特性を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a flow rate characteristic of a gas governor.

【図4】 二次側ガス管路の分布定数モデルを示すブロ
ック線図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a distributed constant model of a secondary gas pipeline.

【図5】 都市ガス供給方式を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a city gas supply system.

【図6】 ガスガバナの動作を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operation of the gas governor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガスガバナ本体、10…ガス作動操作器、11…シ
リンダ下部、12…シリンダ上部、13…内部バネ、1
5…ガス操作器ピストン、2…パイロット、21…供給
側ノズル、22…排気側ノズル、51…ポテンショメー
タ(弁変位検出手段)、52…計測部(計測手段)、5
3…演算処理部(演算処理手段)、54…駆動部、55
…サーボ弁(ガス圧制御手段)、56…チャンバー、P
1 …一次側ガス圧、P2 …二次側ガス圧、Ps …供給ガ
ス圧、Px …駆動圧力、Xv …弁変位。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas governor main body, 10 ... Gas operation device, 11 ... Cylinder lower part, 12 ... Cylinder upper part, 13 ... Internal spring, 1
5 ... Gas operation device piston, 2 ... Pilot, 21 ... Supply side nozzle, 22 ... Exhaust side nozzle, 51 ... Potentiometer (valve displacement detecting means), 52 ... Measuring part (measuring means), 5
3 ... Arithmetic processing section (arithmetic processing means), 54 ... Driving section, 55
... Servo valve (gas pressure control means), 56 ... Chamber, P
1 ... primary gas pressure, P 2 ... secondary gas pressure, P s ... feed gas pressure, P x ... driving pressure, X v ... valve displacement.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 秀雄 神奈川県高座郡寒川町大曲四丁目1番1号 山武ハネウエル株式会社湘南工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hideo Otani 4-1-1 Omagari, Samukawa-cho, Takaza-gun, Kanagawa Yamatake Honeywell Co., Ltd. Shonan Factory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 閉ループの動作特性を有する自力式ガス
ガバナに接続される二次側ガス管路をシミュレーション
するガスガバナ負荷シミュレータにおいて、 ガスガバナ本体にあるガス操作器ピストンの弁変位を検
出する弁変位検出手段と、 ガスガバナ出口における二次側ガス圧を保持するチャン
バーと、 この弁変位検出手段により検出された弁変位とチャンバ
ーから供給される二次側ガス圧とを計測する計測手段
と、 二次側ガス管路の流動特性を表現する所定のモデルを有
し、このモデルを用いて計測手段により計測された弁変
位および二次側ガス圧から、二次側ガス管路の動的過程
を含むガスガバナ出口での新たな二次側ガス圧値をリア
ルタイムで算出する演算処理手段と、 この演算処理手段からの算出出力に基づいて、チャンバ
ー内の二次側ガス圧を制御するガス圧制御手段とを備え
ることを特徴とするガスガバナ負荷シミュレータ。
1. A gas governor load simulator for simulating a secondary gas pipeline connected to a self-powered gas governor having a closed-loop operating characteristic, wherein a valve displacement detecting means for detecting a valve displacement of a gas operator piston in a gas governor body. A chamber for holding the secondary side gas pressure at the gas governor outlet, a measuring means for measuring the valve displacement detected by the valve displacement detecting means and the secondary side gas pressure supplied from the chamber, and the secondary side gas A gas governor outlet including a dynamic process of the secondary side gas pipeline based on the valve displacement and the secondary side gas pressure measured by measuring means using this model, which has a predetermined model expressing the flow characteristics of the pipeline. In the chamber based on the calculation output from the calculation processing means for calculating a new secondary side gas pressure value in real time. Gas governor load simulator, characterized in that it comprises a gas pressure control means for controlling the following-side gas pressure.
【請求項2】 請求項1記載のガスガバナ負荷シミュレ
ータにおいて、 演算処理手段は、 二次側ガス管路の流動特性を表現するモデルとして、二
次側ガス管路を管軸方向に複数の区間に分割し、各区間
の状態を逐次算出する分布定数モデルを有することを特
徴とするガスガバナ負荷シミュレータ。
2. The gas governor load simulator according to claim 1, wherein the arithmetic processing means defines the secondary side gas pipeline in a plurality of sections in the axial direction as a model expressing the flow characteristics of the secondary side gas pipeline. A gas governor load simulator characterized by having a distributed constant model for dividing and sequentially calculating the state of each section.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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