JPH1019436A - 流体加熱冷却制御方法 - Google Patents

流体加熱冷却制御方法

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JPH1019436A
JPH1019436A JP17643696A JP17643696A JPH1019436A JP H1019436 A JPH1019436 A JP H1019436A JP 17643696 A JP17643696 A JP 17643696A JP 17643696 A JP17643696 A JP 17643696A JP H1019436 A JPH1019436 A JP H1019436A
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JP
Japan
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valve
steam
fluid
chilled water
heat exchanger
Prior art date
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Application number
JP17643696A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Akemi
和弘 明見
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】温度制御中に流量の増減による急激な又は緩慢
な温度変化を抑え、単位時間当りの変化を最適に行うこ
とにある。 【解決手段】配管を通して流れる流体を熱交換器1によ
り加熱媒体となる蒸気又は冷却媒体となる冷水と熱交換
して流体の温度を制御する流体加熱冷却制御方法におい
て、流体の温度と流量に基づいて、熱交換器に供給され
る蒸気又は冷水の流量を調節する蒸気弁7a又は冷水弁
7bの操作量を算出し、この操作量に応じて蒸気弁7a
又は冷水弁7bを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製品の殺菌、洗浄
等を行うための冷水又は温水を熱交換器により温度制御
する流体加熱冷却制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば工場で製造された製品を殺菌や洗
浄等を行う目的で、熱交換器により冷水又は温水等の流
体を一定温度に制御して所定の箇所に供給するようにし
たプラントがある。
【0003】このプラントは、工場から送られてくる流
体を熱交換器に供給し、この熱交換器で熱交換された流
体を再び工場へ戻して製品の殺菌や洗浄等が行われる。
ところで、従来の流体加熱冷却制御方法としては、熱交
換器より流出する流体の温度を測定し、この温度をもと
に熱交換器に付与される熱量(熱交換器に流す蒸気と冷
水の量)を決定し、流体の温度の制御を行っている。ま
た、熱交換器より流出する蒸気又は冷水は、戻り管路に
戻り弁として設けられた手動弁を必要に応じてその都度
人為的に開閉して蒸気又は冷水溜まりにそれぞれ戻され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような流
体加熱冷却制御方法では、熱交換器に流れる流体の量に
より、温度の変動が一定にならないため、安定した制御
が行えない。また、熱交換器より蒸気又は冷水溜まりに
蒸気又は冷水を戻すには手動弁をその都度操作しなけれ
ばならないため、本来の目的である自動制御ができない
ばかりでなく、制御監視室のオペレータ以外の人員を必
要としてしまう。
【0005】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、温度制御中に流量の増減による急激な又は緩
慢な温度変化を抑え、単位時間当りの変化を最適に行う
ことができ、しかも冷水戻り弁又は蒸気戻り弁の自動操
作を行い得る流体加熱冷却制御方法を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は蒸気の目的を達
成するため、次のような流体加熱冷却制御方法とするも
のである。請求項1に対応する発明は、配管を通して流
れる流体を熱交換器により加熱媒体となる蒸気又は冷却
媒体となる冷水と熱交換して前記流体の温度を制御する
流体加熱冷却制御方法において、前記流体の温度と流量
に基づいて、前記熱交換器に供給される蒸気又は冷水の
流量を調節する蒸気弁又は冷水弁の操作量を算出し、こ
の操作量に応じて蒸気弁又は冷水弁を制御する。
【0007】従って、請求項1に対応する発明の流体加
熱冷却制御方法にあっては、熱交換器の必要な熱量を決
定するのに、流体の温度に加え、流量による補正機能を
持たせたことにより、流体の温度変動が一定になり、安
定した温度制御を行うことが可能となる。
【0008】請求項2に対応する発明は、配管を通して
流れる流体を熱交換器により加熱媒体となる蒸気又は冷
却媒体となる冷水と熱交換して前記流体の温度を制御す
る流体加熱冷却制御方法において、前記流体の温度と流
量に基づいて、前記熱交換器に供給される蒸気又は冷水
の流量を調節する蒸気弁又は冷水弁の操作量を算出し、
この操作量に応じて蒸気弁又は冷水弁を制御し、前記熱
交換器で前記流体との熱交換を終えた蒸気又は冷水が蒸
気溜り又は冷水溜まりに戻るように前記蒸気弁又は冷水
弁の動作に応じて蒸気戻り弁又は冷水戻り弁を制御す
る。
【0009】従って、請求項2に対応する発明の流体加
熱冷却制御方法にあっては、上記請求項1に対応する発
明と同様の作用効果が得られる他、蒸気戻り弁又は冷水
戻り弁を蒸気弁又は冷水弁の動作に応じて自動的に制御
することにより、現場作業員が不要になり、オペレータ
の負担を軽減することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明による流体加熱冷却制
御方法を説明するためのプラントの構成例を示すもので
ある。図1に示すように、工場から流体管路2を通して
流体を熱交換器1に供給し、この熱交換器1で熱交換さ
れた流体を再び流体管路2を通して工場へ戻し、この流
体により製品の殺菌や洗浄等が行われる。この場合、熱
交換器1の流体入口側の流体管路2には単位時間当りの
流量を測定する流量計3が設けられ、また熱交換器1の
流体出口側の流体管路3には流体の温度を測定する温度
計4が設けられる。
【0011】一方、熱交換器1の媒体入口側には流体を
加熱するための蒸気供給管路5と冷水供給管路6とを共
通にして接続し、これら蒸気供給管路5及び冷水供給管
路6には蒸気弁7a及び冷水弁7bとして自動アナログ
弁がそれぞれ設けられる。
【0012】また、熱交換器1の媒体出口側には工場側
の蒸気溜まりに熱交換を終えた蒸気を戻す蒸気戻り管路
8と冷水溜まりに熱交換を終えた冷水を戻す冷水戻り管
路9を共通にして接続し、これら蒸気戻り管路8及び冷
水戻り管路9には蒸気戻り弁10a及び冷水戻り弁10
bとして自動ディジタル弁がそれぞれ設けられる。
【0013】図2は図1に示す自動アナログ弁及び自動
ディジタル弁を制御する制御系の構成例を示す機能ブロ
ック図である。図2において、21は時間と温度との関
係のシーケンス条件が目標値として設定された目標値設
定部、22はこの目標値設定部21から与えられる目標
値SVと温度計4により測定された熱交換器1の流体出
口側の流体温度PVとが入力され、PID演算により操
作量MVを求めるPID演算器である。
【0014】23はPID演算器22より入力される操
作量MVから折れ線特性記憶設定部24に設定されたデ
ータ変換折れ線特性をもとに蒸気弁操作量MV1´又は
冷水弁操作量MV2´に変換するデータ変換部、25は
データ変換部23で変換された蒸気弁操作量MV1´を
流量計3により測定される単位時間当りの流体の流速g
(Fn)をもとに補正して蒸気弁操作量MV1を求め、
この蒸気弁操作量MV1により上記弁7aを制御する蒸
気弁補正演算部、26はデータ変換部23で変換された
冷水弁操作量MV2´を流量計3により測定される単位
時間当りの流体の流速f(Fn)をもとに補正して冷水
弁操作量MV2を求め、この冷水弁操作量MV2により
冷水弁7bを制御する冷水弁補正演算部である。
【0015】一方、27は蒸気弁操作量及び冷水弁操作
量が入力され、これらの操作量から蒸気弁7aと冷水弁
7bの開閉状態を判断して蒸気戻り弁10a及び冷水戻
り弁10bをオン、オフ制御する戻り弁制御部で、この
戻り弁制御部27はオンディレイ回路、オフディレイ回
路及び反転回路から構成されている。
【0016】次に上記のように構成された制御系の作用
を述べる。いま、工場から流体管路2aを通して流体を
熱交換器1に供給し、この熱交換器1で熱交換された流
体を再び流体管路2bを通して工場へ戻し、この流体に
より製品の殺菌や洗浄等が行われているものとする。
【0017】このとき、PID演算器22では、目標設
定部21に設定されたシーケンス条件から決まる目標値
SVと、温度計4により測定された熱交換器1の流体出
口側の流体温度をもとにPID演算を行って操作量MV
を求め、データ変換部23に入力する。
【0018】このデータ変換部23では、この操作量M
Vから折れ線特性記憶設定部24に設定されたデータ変
換折れ線特性をもとに蒸気弁操作量MV1´又は冷水弁
操作量MV2´に変換し、蒸気弁操作量MV1´は蒸気
弁補正演算部25に与えられ、冷水弁操作量MV2´は
冷水弁補正演算部26に与えられる。
【0019】ここで、PID演算器22でのPID演算
と、この演算値から折れ線により蒸気弁又は冷水弁の操
作量が次式により求められる。 X=PID(SV,PV) X:PID演算値 SV:温度の目標値 PV:温度の実測値 MV1´:蒸気弁操作量(温度) MV2´:冷水弁操作量(温度) 次に蒸気弁操作量MV1´が蒸気弁補正演算部25に与
えられると、この蒸気弁補正演算部25では流量計3に
より測定された熱交換器1の流体入口側の単位時間当り
の流体流量を変数とした関数を乗算して操作量MV1を
求め、この操作量MV1により蒸気弁7aを制御する。
【0020】また、冷水弁操作量MV2´が冷水弁補正
演算部26に与えられると、この冷水弁補正演算部26
では流量計3により測定された熱交換器1の流体入口側
の単位時間当りの流体流量を変数とした関数を乗算して
操作量MV2を求め、この操作量MV2により冷水弁7
bを制御する。
【0021】ここで、流体流量による補正量は次式によ
り求められる。 H1=f(Fn) H2=g(Fn) H1:蒸気弁補正量 H2:冷水弁補正量 f:折れ線関数 g:折れ線関数 Fn:流体単位時間当りの流量 一方、戻り弁制御部27は、蒸気弁操作量又は冷水弁操
作量から蒸気弁7aと冷水弁7bの開閉状態を判断し、
蒸気弁7aが開のとき冷水弁7bの状態にかかわらず蒸
気戻り弁10aを開とし、冷水弁7bのみ開のとき冷水
戻り弁10bを開とする。
【0022】この場合、図3に示すように冷水戻り弁1
0bに閉遅延、蒸気戻り弁7aに開遅延を持たせて蒸気
から冷水切替時に先に流れる蒸気を冷水戻り弁10bに
戻らないように制御する。また、逆の場合についても同
様に蒸気戻り弁10aに閉遅延、冷水戻り弁10bに開
遅延を持たせて冷水から蒸気切替時に先に流れる冷水が
蒸気戻り弁10aに戻らないように制御する。
【0023】要するに、戻り弁に優先順位(蒸気戻り弁
開を優先)を持たせて、両戻り弁が同時に開とならない
ようにしてある。このように本実施の形態では、熱交換
器1の必要な熱量を決定するに際して、熱交換器1の流
体出口側の流体温度と予め設定されたシーケンス条件か
ら操作量の目標値SVを定めてPID演算により操作量
MVを求め、この操作量MVから折れ線特性をもとにデ
ータ変換を行って蒸気弁操作量又は冷水弁操作量を決定
し、この蒸気弁操作量又は冷水弁操作量に熱交換器1の
流体入口側の単位時間当りの流体流量を変数とした関数
を掛合せることにより、流体流量に対する補正を行って
蒸気弁又は冷水弁を制御するようにしたので、流体の温
度変動を一定にし、安定した温度制御を行うことができ
る。
【0024】また、蒸気弁又は冷水弁の動作に応じて蒸
気戻り弁又は冷水戻り弁を蒸気が冷水戻り弁に戻らない
ように戻り弁の開閉にオン又はオフディレイを持たせて
制御するようにしたので、オペレータの負担を軽減する
ことができる。
【0025】なお、上記実施の形態では加熱媒体に蒸気
又は冷水を用いたが、これらに代えて温水を用いてもよ
い。また、上記実施の形態では加熱、冷却媒体の流量を
アナログ弁にて制御するようにしたが、このアナログ弁
に代えてアナログ変位ポンプを用いるようにしてもよ
い。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、温度
制御中に流量の増減による急激な又は緩慢な温度変化を
抑え、単位時間当りの変化を最適に行うことができ、し
かも冷水戻り弁又は蒸気戻り弁の自動操作を行い得る流
体加熱冷却制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による流体加熱冷却制御方法の実施の形
態を説明するためのプラントの構成図。
【図2】同実施の形態の制御系を示すブロック図。
【図3】同実施の形態における蒸気戻り弁及び冷水戻り
弁の開閉状態を示すタイムチャート。
【符号の説明】
1……熱交換器 2a,2b……流体管路 3……流量計 4……温度計 5……蒸気供給管路 6……冷水供給管路 7a……蒸気弁 7b……冷水弁 8……蒸気戻り管路 9……冷水戻り管路 10a……蒸気戻り弁 10b……冷水戻り弁 21……目標設定部 22……PID演算器 23……データ変換部 24……折れ線特性記憶設定部 25……蒸気弁補正演算部 26……冷水弁補正演算部 27……戻り弁制御部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配管を通して流れる流体を熱交換器によ
    り加熱媒体となる蒸気又は冷却媒体となる冷水と熱交換
    して前記流体の温度を制御する流体加熱冷却制御方法に
    おいて、 前記流体の温度と流量に基づいて、前記熱交換器に供給
    される蒸気又は冷水の流量を調節する蒸気弁又は冷水弁
    の操作量を算出し、この操作量に応じて蒸気弁又は冷水
    弁を制御することを特徴とする流体加熱冷却制御方法。
  2. 【請求項2】 配管を通して流れる流体を熱交換器によ
    り加熱媒体となる蒸気又は冷却媒体となる冷水と熱交換
    して前記流体の温度を制御する流体加熱冷却制御方法に
    おいて、 前記流体の温度と流量に基づいて、前記熱交換器に供給
    される蒸気又は冷水の流量を調節する蒸気弁又は冷水弁
    の操作量を算出し、この操作量に応じて蒸気弁又は冷水
    弁を制御し、 前記熱交換器で前記流体との熱交換を終えた蒸気又は冷
    水が蒸気溜り又は冷水溜まりに戻るように前記蒸気弁又
    は冷水弁の動作に応じて蒸気戻り弁又は冷水戻り弁を制
    御することを特徴とする流体加熱冷却制御方法。
  3. 【請求項3】 加熱媒体に温水を用いることを特徴とす
    る請求項1又は請求項2記載の流体加熱冷却制御方法。
  4. 【請求項4】 加熱、冷却媒体の流量を調節する蒸気弁
    又は冷水弁に代えてポンプを用いることを特徴とする請
    求項1又は請求項2記載の流体加熱冷却制御方法。
JP17643696A 1996-07-05 1996-07-05 流体加熱冷却制御方法 Pending JPH1019436A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6659361B2 (en) 2000-05-02 2003-12-09 Nishiyama Corporation Temperature control device
JP2011002168A (ja) * 2009-06-19 2011-01-06 Toyo Eng Works Ltd ブライン設備の温度制御装置
JP2016176096A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 Jfeスチール株式会社 酸洗液の温度制御方法

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