JPH103318A

JPH103318A - 流量制御方法および装置

Info

Publication number: JPH103318A
Application number: JP15352096A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Enoki; 敏之榎; Kenichi Tamaru; 健一田丸; Daisuke Takagi; 大介高木; Yutaka Shoji; 豊荘司; Tadahiro Mori; 忠宏森
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1998-01-06
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: JP3460011B2

Abstract

(57)【要約】【課題】流体流路内の流体が指定の方向とは異なる方
向に流れるのを抑制すること。【解決手段】流量表示設定器１０により基準目標値と
して正の値が設定され、制限目標値としてゼロの値が設
定されると、出力切替判定器２２によりスイッチ２４ｃ
が正方向接点２４ａ側に選択され、正方向流量制御器１
８の制御により、正方向流量計測器２８の計測値と目標
値との偏差に応じて制御弁２６の開度が制御され、制御
弁２６が開状態となる。このとき配管３２中の流体の方
向が逆方向になると、出力切替判定器２２の判定結果に
よりスイッチ２４ｃが逆方向接点２４ｂ側に切替えら
れ、制限目標値（ゼロ）に従って制御弁２６の開度が制
御され、制御弁２６が閉状態となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流量制御方法およ
び装置に係り、特に、流体流路中を流れる流体、例えば
液化天然ガスを指定の方向に流す制御を行なうに好適な
流量制御方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液化天然ガス（ＬＮＧ）から都市ガスを
生成するプラントにおいては、複数のタンク内に液化天
然ガスを貯留し、各タンクの出口側にポンプと気化器
（熱交換器）、付臭ポンプを配置し、液化天然ガスを常
温の都市ガスに変換することが行なわれている。各タン
クの出口側にはタンク間を繋ぐ配管が接続されており、
一方のタンクから他方のタンクへポンプの作動によって
液化天然ガスを移送することが行なわれている。そして
配管内を移動する流体の流量を制御するに際しては、例
えば、特公昭５９−３０２８２号公報に記載されている
ように、配管中に制御弁を設けるとともに、流量計測セ
ンサを設け、流量計測センサの検出値に従って制御弁の
開度を制御するワンループコントローラを設けたものが
知られている。

【０００３】上記従来技術においては、配管内を流れる
流体の一方の方向を正方向としたときに、正方向に対す
る目標流量値が設定されると、流量計測センサの計測値
と正方向流量目標値との偏差を零に抑制するように制御
弁を制御するフィードバック制御が採用されている。す
なわち、正方向流量目標値に対して正方向流量の計測値
が小さいときには、両者の偏差を補うために、制御出力
を増大して制御弁を開く方向に駆動し、流量を増大させ
て、計測値が目標値に到達するような制御を行なう。ま
た配管内の流体を逆方向に流すときには、逆方向の流量
を計測する流量計測センサの計測値と逆方向流量目標値
との偏差を零に抑制するためのフィードバック制御を行
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、流体の流れる方向を指定するときに、操作員が切り
換えスイッチを切り換えなければならず、操作が煩雑で
ある。しかもタンク間を結ぶ配管が長く、配管内の流体
の圧力差によっては配管内の流体が指定の方向とは異な
る方向に流れることに配慮されていない。すなわち、配
管内の流体を、例えば、正方向に流すときに、正方向流
量目標値に対して正方向流量の計測値が小さいときに
は、両者の偏差を補うために、制御出力を増大して制御
弁を開く方向に駆動し、流量を増大させて、計測値が目
標値に到達するような制御を行なう。しかし、このよう
な制御が実行されてるときに、配管内の流体の圧力差に
よって流体が逆方向に流れたときには、正方向の流量目
標値に対して、正方向の流量計測センサの計測値は順次
小さい値を示し、計測値と目標値との偏差が拡大する。
このような場合でも正方向に対する制御を継続すると、
流体が逆方向に流れているにも関わらず、制御弁が開方
向に駆動され、流体が指定の方向とは異なる方向に流
れ、制御弁の逆動作が拡大されるのを抑制することがで
きない。

【０００５】本発明の目的は、流体流路内の流体が指定
の方向とは異なる方向に流れるのを抑制することができ
る流量制御方法および装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、流体流路中を流れる流体の流量目標値と
して流体を指定の方向へ流すための基準目標値と流体が
指定の方向とは異なる方向に流れるのを制限するための
制限目標値を設定し、各目標値が設定された後流体流路
中を流れる流体の流量を基準目標値に従って制御し、流
体流路中を流れる流体の方向が指定の方向とは異なるこ
とを条件に、流体流路中を流れる流体の流量を制限目標
値に従って制御する流量制御方法を採用したものであ
る。

【０００７】上記流量制御方法を採用するに際しては、
以下の要素を付加することができる。（１）基準目標
値は零よりも大きい値に設定され、制限目標値は基準目
標値よりも小さい値に設定されている。

【０００８】（２）基準目標値は、指令の方向を正方向
としたときには零よりも大きい正の値に設定され、指定
の方向を逆方向としたときには零よりも小さい負の値に
設定され、各基準目標値に対する制限目標値は零に設定
されている。

【０００９】また本発明は、流体流路中を流れる流体の
流量を制御信号に従って制御する流量制御手段と、流体
流路中を流れる流体の流量目標値として流体を指定の方
向へ流すための基準目標値と流体が指定の方向とは異な
る方向に流れるのを制限するための制限目標値を設定す
る流量目標値設定手段と、流体流路中を流れる流体の流
量を検出する流量検出手段と、流量検出手段の検出値を
基に流体流路中を流れる流体の流量のうち指定の方向の
流量と指定の方向とは異なる方向の流量との偏差を検出
する正逆流量偏差検出手段と、流量検出手段の検出によ
る流量と流量目標値設定手段の設定による基準目標値と
の偏差を零に抑制するための主制御信号を生成する主制
御信号生成手段と、流量検出手段の検出による流量と流
量目標値設定手段の設定による制限目標値との偏差を零
に抑制するための補助制御信号を生成する補助制御信号
生成手段と、流量目標値設定手段により基準目標値が設
定されたときに正逆流量偏差検出手段の検出値が指定の
方向の流量を示すときには主制御信号生成手段の生成に
よる主制御信号を選択し、正逆流量偏差検出手段の検出
値が指定の方向とは異なる方向の流量を示すときには補
助制御信号生成手段の生成による補助制御信号を選択
し、選択した制御信号を流量制御手段へ出力する制御信
号選択手段とを備えている流量制御装置を構成したもの
である。

【００１０】さらに、本発明は、流体流路中を流れる流
体の流量を制御信号に従って制御する流量制御手段と、
流体流路中を流れる流体の流量目標値として流体を指定
の方向へ流すための基準目標値と流体が指定の方向とは
異なる方向に流れるのを制限するための制限目標値を設
定する流量目標値設定手段と、流体流路中を流れる流体
の流量を検出する流量検出手段と、流量検出手段の検出
値を基に流体流路中を流れる流体の流量のうち指定の方
向の流量と指定の方向とは異なる方向の流量との偏差を
検出する正逆流量偏差検出手段と、流量検出手段の検出
による流量と流量目標値設定手段の設定による基準目標
値との偏差を零に抑制するための主制御信号を生成する
主制御信号生成手段と、流量検出手段の検出による流量
と流量目標値設定手段の設定による制限目標値との偏差
を零に抑制するための補助制御信号を生成する補助制御
信号生成手段と、流量目標値設定手段により基準目標値
が設定されたときに正逆流量偏差検出手段の検出値が指
定の方向の流量を示すときには主制御信号生成手段の生
成による主制御信号を選択し、正逆流量偏差検出手段の
検出値が指定の方向とは異なる方向の流量を示すときに
は補助制御信号生成手段の生成による補助制御信号を選
択し、選択した制御信号を流量制御手段へ出力する制御
信号選択手段とを備えている流量制御装置を構成したも
のである。

【００１１】また、本発明は、流体の流れる方向を検出
するようにしたものとして、流体流路中を流れる流体の
流量を制御信号に従って制御する流量制御手段と、流体
流路中を流れる流体の流量目標値として流体を指定の方
向へ流すための基準目標値と流体が指定の方向とは異な
る方向に流れるのを制限するための制限目標値を設定す
る流量目標値設定手段と、流体流路中を流れる流体の方
向が指定の方向とは異なることを検出する方向検出手段
と、流体流路中を流れる流体の流量を検出する流量検出
手段と、流量検出手段の検出による流量と流量目標値設
定手段の設定による基準目標値との偏差を零に抑制する
ための主制御信号を生成する主制御信号生成手段と、流
量目標値設定手段の設定による制限目標値に対応した補
助制御信号を生成する補助制御信号生成手段と、流量目
標値設定手段により基準目標値が設定されたときに主制
御信号生成手段の生成による主制御信号を選択し、方向
検出手段により流体の流れる方向が指定の方向とは異な
ることが検出されたときには補助制御信号生成手段の生
成による補助制御信号を選択し、選択した制御信号を流
量制御手段へ出力する制御信号選択手段とを備えている
流量制御装置を構成したものである。

【００１２】さらに、本発明は、流体の流れる方向を検
出するようにしたものとして、流体流路中を流れる流体
の流量を制御信号に従って制御する流量制御手段と、流
体流路中を流れる流体の流量目標値として流体を指定の
方向へ流すための基準目標値と流体が指定の方向とは異
なる方向に流れるのを制限するための制限目標値を設定
する流量目標値設定手段と、流体流路中を流れる流体の
方向が指定の方向とは異なることを検出する方向検出手
段と、流体流路中を流れる流体の流量を検出する流量検
出手段と、流量検出手段の検出による流量と流量目標値
設定手段の設定による基準目標値との偏差を零に抑制す
るための主制御信号を生成する主制御信号生成手段と、
流量目標値設定手段の設定による制限目標値に対応した
補助制御信号を生成する補助制御信号生成手段と、流量
目標値設定手段により基準目標値が設定されたときに方
向検出手段により流体の流れる方向が指定の方向である
と検出されたときには主制御信号生成手段の生成による
主制御信号を選択し、方向検出手段により流体の流れる
方向が指定の方向とは異なると検出されたときには補助
制御信号生成手段の生成による補助制御信号を選択し、
選択した制御信号を流量制御手段へ出力する制御信号選
択手段とを備えている流量制御装置を構成したものであ
る。

【００１３】前記各流量制御装置を構成するに際して
は、以下の要素を付加することができる。

【００１４】（１）基準目標値は零よりも大きい値に設
定され、制限目標値は基準目標値よりも小さい値に設定
されている。

【００１５】（２）基準目標値は、指令の方向を正方向
としたときには零よりも大きい正の値に設定され、指定
の方向を逆方向としたときには零よりも小さい負の値に
設定され、各基準目標値に対する制限目標値は零に設定
されている。

【００１６】（３）流量目標値設定手段の設定による指
定の方向と方向検出手段の検出結果を表示する表示手段
を備えている。

【００１７】前記した手段によれば、基準目標値と制御
目標値が設定されたあと、まず基準目標値に従って流体
流路中の流体の流量を制御し、流体流路を流れる流体の
方向が指定の方向とは異なることを条件に制限目標値に
従って流体の流量を制御しているため、流体流路中の流
体の流量が指定の方向とは異なる方向に流れるのを抑制
することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１９】図１は、本発明の一実施の形態を示す流量
制御装置のブロック構成図である。図１において、流量
制御装置は、流量表示設定器１０、正逆流量制御器１
２、正方向用目標値変換設定器１４、逆方向用目標値変
換設定器１６、正方向流量制御器１８、逆方向流量制御
器２０、出力切替判定器２２、制御出力切替器２４、制
御弁２６、正方向流量計測器２８、逆方向流量計測器３
０を備えて構成されており、配管３２の管路の途中に制
御弁２６、正方向流量計測器２８、逆方向流量計測器３
０が配置されている。配管３２は、流体として、例え
ば、液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯留するタンクとタンク
とを結ぶ流体流路として構成されており、配管３２内を
流れる流体の方向は矢印Ｘ方向が正方向に、矢印Ｙ方向
が逆方向（正方向とは異なる方向）に設定されている。

【００２０】流量表示設定器１０は、配管３２を流れる
流体の流量目標値として、流体を指定の方向へ流すため
の基準目標値と流体を指定の方向とは異なる方向に流れ
るのを制限するための制限目標値を設定する流量目標値
設定手段として構成されているとともに、各種計測結果
などを表示する表示手段を構成するようになっている。
基準目標値と制限目標値は正方向または逆方向について
それぞれオペレータによって設定されるようになってい
る。例えば、配管３２の流体を正方向に流すときには、
基準目標値としてゼロより大きい正の値が設定され、制
限目標値としてゼロが設定される。また配管３２の流体
を逆方向に流すときには基準目標値としてゼロより小さ
い負の値が設定され、制限目標値としてゼロが設定され
る。流量表示設定器１０は信号線１００を介して正逆流
量制御器１２に接続されており、正逆流量制御器１２は
信号線１０２を介して正方向用目標値変換設定器１４に
接続されているとともに、信号線１０４を介して負方向
用目標値変換設定器１６に接続されている。

【００２１】各目標値変換設定器１４、１６は、図２お
よび図３に示すように、流量表示設定器１０によって設
定された基準目標値と制限目標値を指定の値に変換する
ようになっている。例えば、配管３２の流体を正方向に
流すために、基準目標値としてゼロより大きい正の値が
設定され、制限目標値としてゼロが設定されると、正方
向用目標値変換設定器１４は、正方向の基準目標値に対
応した正方向流量目標値として、基準目標値を特性Ｘ１
（αより大きい正の値を示す特性）の値に変換し、逆方
向選択時の制限目標値に対応した逆方向流量目標値とし
て、制限目標値を特性Ｘ２の値（正逆流量目標値が０
％）に変換するようになっている。一方、配管３２の流
体を逆方向に流すために、基準目標値としてゼロより小
さい負の値が設定され、制限目標値としてゼロが設定さ
れると、逆方向用目標値変換設定器１６は、逆方向の基
準目標値に対応した逆方向流量目標値として、基準目標
値を特性Ｙ１（−αより小さい負の値を示す特性）の値
に絶対値で変換し、正方向選択時の制限目標値を特性Ｙ
２（正逆流量目標値が０％）の値に変換するようになっ
ている。なお、図２において、横軸方向は、正逆流量目
標値であり、縦軸方向は正方向流量目標値を示す。そし
て、便宜上、正逆流量目標値を−１００％から＋１００
％で示している。同様に図３において、横軸方向は、正
逆流量目標値であり、縦軸方向は逆方向流量目標値を示
している。また、正方向用目標値変換設定器１４は信号
線１０６を介して正方向流量制御器１８に接続され、逆
方向用目標値変換設定器１６は信号線１０８を介して逆
方向流量制御器２０に接続されている。

【００２２】正方向流量制御器１８は信号線１２２を介
して正方向流量計測器２８に接続されており、逆方向流
量制御器２０は信号線１２６を介して逆方向流量計測器
３０に接続されている。正方向流量計測器２８は、配管
３２中を流れる流体のうち正方向（Ｘ方向）における流
体の流量を計測する正方向用流量計測手段として構成さ
れ、逆方向流量計測器３０は逆方向（Ｙ方向）に流れる
流体の流量を計測する逆方向用流量計測手段として構成
されている。正方向流量計測器２８と逆方向流量計測器
３０は、例えば、配管３２中に挿入されたオリフィスを
備え、オリフィス両側の流体の圧力差（圧力損）から流
体の流量を検出することができる。そして、正方向流量
計測値および逆方向流量計測値はゼロ以上の正の値とし
て得られるようになっている。

【００２３】正方向流量制御器１８は、正方向用目標値
変換設定器１４で設定された基準目標値および制限目標
値と、正方向流量計測器２８で計測された計測値との偏
差を零に抑制するための制御信号を生成するようになっ
ている。すなわち、正方向流量制御器１８は、基準目標
値と計測値との偏差を零に抑制するための主制御信号を
生成する主制御信号生成手段を構成するとともに、制限
目標値と計測値との偏差を零に抑制するための補助制御
信号を生成する補助制御信号生成手段として構成されて
おり、生成された各制御信号が信号線１１６を介して制
御出力切替器２４に供給されるようになっている。さら
に正方向流量制御器１８は、正方向流量計測器２８の計
測値を信号線１１０を介して正逆流量制御器１２へ出力
するようになっている。

【００２４】一方、逆方向流量制御器２０は、逆方向用
目標値変換設定器１６で設定された基準目標値と逆方向
流量計測器３０で計測された計測値との偏差を零に抑制
するための主制御信号を生成する主制御信号生成手段を
構成するとともに、逆方向用目標値変換設定器１６で設
定された制限目標値と逆方向流量計測器３０で計測され
た計測値との偏差を零に抑制するための補助制御信号を
生成する補助制御信号生成手段を構成するようになって
おり、生成された各制御信号が信号線１２０を介して制
御出力切替器２４に供給されるようになっている。さら
に逆方向流量制御器２０は、逆方向流量計測器３０の計
測値を信号線１１２を介して正逆流量制御器１２へ出力
するようになっている。

【００２５】正逆流量制御器１２は、正方向流量計測器
２８の計測値と逆方向流量計測器３０の計測値との偏差
を算出する正逆流量偏差算出手段として構成されてい
る。そして、本実施の形態では、正方向流量計測値およ
び逆方向流量計測値はゼロ以上の正の値として得られる
ため、正方向流量計測値から逆方向流量計測値を減算
し、減算値が正のときには流体が正方向に流れていると
して、正の値を示す正方向流量値を算出し、減算値が負
の値のときには流体が逆方向に流れているとして、負の
値を示す逆方向流量値を算出し、各算出結果を流量表示
設定器１０の表示画面上に表示させると共に、各算出結
果を出力切替判定器２２へ出力するようになっている。
この正逆流量制御器１２は信号線１１４を介して出力切
替器２２に接続されている。

【００２６】出力切替判定器２２は、流量表示設定器１
０で設定された基準目標値および制限目標値の正、負の
値を判定すると共に、正逆流量制御器１２の算出結果を
判定し、各判定結果を信号線１１８を介して制御出力切
替器２４へ出力するようになっている。この制御出力切
替器２４は、信号線１６に接続された正方向接点２４
ａ、信号線１２０に接続された逆方向接点２４ｂ、信号
線１２４に接続されたスイッチ２４ｃを備えており、出
力切替判定器２２の判定結果に従ってスイッチ２４ｃの
接点を切り替え、出力信号を信号線１２４を介して制御
弁２６へ出力するようになっている。即ち、出力切替判
定器２２は、制御出力切替器２４とともに制御信号選択
手段として構成されており、スイッチ２４ｃを切り替え
るに際して、図４に示すような判定論理が出力切替判定
器２２に設定されている。

【００２７】図４において、出力切替判定器２２の判定
論理は、正逆流量目標値と正逆流量計測値との関係を領
域５１〜５９に分割し、目標値と計測値との関係からス
イッチ２４ｃの切替方向を判定するようになっている。
また図４において、横軸方向は正逆流量目標値を示し、
縦軸方向は正逆流量計測値を示す。さらに、正逆流量目
標値と正逆流量計測値を−１００％から＋１００％で示
している。また、縦軸方向のβ（＞０）は流量計測値に
対する値、いわゆるひヒステリシス特性を示す値に設定
されており、流量計測値がゼロ近傍の微小流量になった
ときにも、流量のふらつきによってスイッチ２４ｃの切
り替えが頻繁に発生するのを防止するために設けられて
いる。さらに領域５５はスイッチ２４ｃが前回選択され
た接点の位置にあることを示す。領域５１、５２、５
３、５６はスイッチ２４ｃが正方向接点２４ａ側に選択
された状態を示し、領域５４、５７、５８、５９はスイ
ッチ２４ｃが逆方向接点２４ｂ側に選択されたことを示
している。

【００２８】制御弁２６は流量制御手段として配管３２
の管路途中に設けられており、正方向流量制御器１８ま
たは逆方向流量制御器２０からの主制御信号または補助
制御信号に従って弁開度を連続的に開閉（全閉状態から
全開状態まで連続的に開度が変化する。）し、配管３２
中の流体の流量を連続的に調整できるようになってい
る。

【００２９】上記構成において、出力切替判定器２２に
より正逆流量目標値と正逆流量計測値との関係が領域５
５にあると判定されたとき、すなわち正逆流量目標値が
−α％からα％までの範囲にあり、正方向流量目標値
（基準目標値）がゼロであり、逆方向流量目標値（制限
目標値）がゼロのときには、スイッチ２４ｃが正方向接
点２４ａまたは逆方向接点２４ｂを選択しているときで
も、制御弁２６に入力される制御信号のレベルはゼロと
なり、制御弁２６は全閉状態にある。

【００３０】次に、オペレータが配管３２の流体を正方
向に流すために、基準目標値としてαより大きい正の値
を設定すると、この基準目標値に対応した値として、図
２の特性Ｘ１に従った値が選択され、この値が正方向用
目標値変換設定器１４を介して正方向流量制御器１８へ
与えられる。このとき同時に、逆方向選択時の制限目標
値としてゼロの値（特性Ｙ２による値）が逆方向用目標
値変換設定器１６を介して逆方向流量制御器２０に与え
られる。さらに正方向流量目標値として正の値が出力切
替判定器２２に与えられるため、出力切替判定器２２の
判定結果によりスイッチ２４ｃが正方向接点２４ａ側に
なる（前回の状態が正方向のときには、スイッチ２４ｃ
は正方向接点２４ａの位置に維持され、前回の状態が逆
方向のときには、スイッチ２４ｃが逆方向接点２４ｂ側
から正方向接点２４ａ側に切り替わる。）。そして正方
向流量制御器１８により目標値と計測値との偏差が求め
られ、この偏差を零に抑制するための制御信号（主制御
信号）に従って制御弁２６の開度が調整される。すなわ
ち制御弁２６は全閉状態から開方向に駆動される。この
とき配管３２中の流体の流れが正方向のときには、正方
向流量計測器２８の計測値は正側の値として検出され、
出力切替判定器２２の判定結果は領域５６から領域５３
へ遷移し、スイッチ２４ｃは正方向接点２４ａを選択し
た安定状態にある。すなわち正方向流量目標値と正方向
流量計測値との偏差をゼロにするための制御が継続され
る。

【００３１】一方、領域５３にあるときに、配管３２内
の流体の圧力差などによって流体の方向が逆方向になっ
たときには、逆方向流量計測器３０の計測値が正逆流量
制御器１２に供給され、正逆流量制御器１２の算出値が
負となる。そしてこの算出結果が流量表示設定器１０に
表示されるとともに、算出値が正逆流量制御器１２に供
給される。そして、正逆流量算出値が負側になったこと
が出力切替判定器２２で判定されると、スイッチ２４ｃ
を選択するための領域が領域５３から領域５９に遷移
し、スイッチ２４ｃが逆方向接点２４ｂ側に切替られ
る。このとき、逆方向流量制御器２０には、逆方向流量
目標値（制限目標値）ゼロの値が設定されているため、
制御弁２６にはゼロの値を示す制御信号（補助制御信
号）が与えられ、制御弁２６は全閉方向に駆動され、制
御弁２６は全閉状態となる。このため、配管３２中の流
体を正方向に流すように設定したときに、流体の流れが
逆方向となったときには、流体の流れが逆方向になるの
を抑制することができ、制御弁２６の逆動作が拡大され
るのを防止できる。

【００３２】また、オペレータが配管３２の流体を逆方
向に流すために、基準目標値として−αより小さい負の
値を設定すると、この基準目標値に対応した値として、
図３の特性Ｙ１に従った値が選択され、この値が逆方向
用目標値変換設定器１６を介して逆方向流量制御器２０
へ与えられる。このとき同時に、正方向選択時の制限目
標値としてゼロの値（特性Ｘ２による値）が正方向用目
標値変換設定器１４を介して正方向流量制御器１８に与
えられる。さらに逆方向流量目標値として負の値が出力
切替判定器２２に与えられるため、出力切替判定器２２
の判定結果によりスイッチ２４ｃが逆方向接点２４ｂ側
になる（前回の状態が正方向のときには、スイッチ２４
ｃが正方向接点２４ａ側から逆方向接点２４ｂ側に切り
替わり、前回の状態が逆方向のときには、スイッチ２４
ｃは逆方向接点２４ａの位置に維持される。）。そして
逆方向流量制御器２０により目標値と計測値との偏差が
求められ、この偏差を零に抑制するための制御信号（主
制御信号）に従って制御弁２６の開度が調整される。す
なわち制御弁２６は全閉状態から開方向に駆動される。
このとき配管３２中の流体の流れが逆方向のときには、
逆方向流量計測器３０の計測値は正側の値として検出さ
れ、出力切替判定器２２の判定結果は領域５４から領域
５１へ遷移し、スイッチ２４ｃは逆方向接点２４ｂを選
択した安定状態にある。すなわち逆方向流量目標値と逆
方向流量計測値との偏差をゼロにするための制御が継続
される。

【００３３】一方、領域５１にあるときに、配管３２内
の流体の圧力差などによって流体の方向が正方向になっ
たときには、正方向流量計測器２８０の計測値が正逆流
量制御器１２に供給され、正逆流量制御器１２の算出値
が正となる。そしてこの算出結果が流量表示設定器１０
に表示されるとともに、算出値が正逆流量制御器１２に
供給される。そして、正逆流量算出値が正側になったこ
とが出力切替判定器２２で判定されると、スイッチ２４
ｃを選択するための領域が領域５１から領域５７に遷移
し、スイッチ２４ｃが正方向接点２４ａ側に切替られ
る。このとき、正方向流量制御器１８には、逆方向流量
目標値（制限目標値）ゼロの値が設定されているため、
制御弁２６にはゼロの値を示す制御信号（補助制御信
号）が与えられ、制御弁２６は全閉方向に駆動され、制
御弁２６は全閉状態となる。このため、配管３２中の流
体を逆方向に流すように設定したときに、流体の流れが
正方向となったときには、流体の流れが正方向になるの
を抑制することができ、制御弁２６の逆動作が拡大され
るのを防止できる。

【００３４】ところで、図４に示す領域５３から領域５
９への遷移または領域５１から領域５７への遷移は、オ
ペレータが流体を流そうとする方向と異なる方向に流体
が流れた場合、あるいは領域５３または領域５１で安定
した状況で流体の流れる方向が反転した場合に発生し得
る。このような状態が生じると、正逆流量計測値はゼロ
近傍となり、出力切替判定器２２の判定論理は、領域５
９から領域５６へ（領域５７から領域５４へ）再び遷移
し、さらに領域５６から領域５９（領域５４から領域５
７）へと何度も遷移し続けることになる。

【００３５】このような運転を防止するに際しては、正
逆流量目標値と正逆流量計測値との偏差が一定値以上に
なったときには警報を出力し、オペレータの適切な判断
に委ねることもできるが、以下のような判定論理を採用
することによって、出力切替判定器２２の判定論理が領
域５６と領域５９（領域５４と領域５７）とを何度も遷
移し続けるのを防止することできる。

【００３６】すなわち、図５に示すように、図４の領域
５４を領域６１、６２に分割するとともに、図４の領域
５６を領域６３、６４に分割し、領域６１、６４を前回
状態のままの領域とし、領域６２を逆側（逆方向）選択
の領域とし、領域６３を正側（正方向）選択の領域とす
る。そして領域６１と領域６２との境界および領域６３
と領域６４との境界は、正逆流量目標値あるいは正逆計
測値の前回の値と今回の値の変化で検出することとす
る。

【００３７】図５に示すような判定論理を設定したとき
に、出力切替判定器２２の判定論理が領域５５にあると
きには、オペレータが基準目標値として正方向へ流体を
流すための目標値（基準目標値と制限目標値を含む目標
値）を設定すると、出力切替判定器２２の判定結果は領
域５５から領域６３へ遷移し、スイッチ２４ｃは正方向
接点２４ａ側となり、制御弁２６は開方向で駆動され
る。このとき流体の流れる方向が逆方向であるならば、
出力切替判定器２２の判定結果は領域５９に遷移し、制
御弁２６が全閉方向に駆動され、正逆流量計測値がゼロ
近傍となって、領域６４へ戻る。このため、スイッチ２
４ｃが前回の状態のままに維持され、流量制御は全閉状
態で安定し（領域５５のときと同じ状態）、出力切替判
定器２２の判定結果が領域６３と領域５９とを交互に遷
移するのを防止することができる。

【００３８】また、本実施の形態においては、流量計測
手段として、正方向流量計測器２８と逆方向流量計測器
３０を設け、各計測器としてオリフィスを備え、オリフ
ィスの両側の圧力差から流量の方向を検出するもので構
成することができるが、流量計測手段として、指向性が
ないものであれば、一つの流量計測器で構成することも
できる。

【００３９】次に、本発明の他の実施の形態を図６に従
って説明する。

【００４０】本実施の形態は、配管３２中を流れる流体
の流れる方向を検出する手段として、配管３２に圧力計
測器３４、３６を設け、圧力計測器３４の計測値を信号
線１３０を介して出力切替判定器３８に出力するととも
に、圧力計測器３６の計測値を信号線１３２を介して出
力切替判定器３８へ出力し、出力切替判定器３８が各圧
力計測器３４、３６の計測値に従ってスイッチ２４ｃの
方向を判定をするようにしたものであり、他の構成は図
１のものと同様であるので、図１と同一のものまたは相
当するものには同一符号を付してそれらの説明は省略す
る。

【００４１】本実施の形態において、出力切替判定器３
８は、流体の流れる方向を検出する方向検出手段とし
て、圧力計測器３４の計測値と圧力計測器３６の計測値
との差、すなわち配管３２中の流体の圧力差に従って流
体の流れる方向を検出し、この検出結果を基に、スイッ
チ２４ｃを選択するようになっている。具体的には、出
力切替判定器３８は、圧力計測器３４の計測値が圧力計
測器３６の計測値より小さいときには、流体の流れる方
向が正方向にあると判定し、スイッチ２４ｃを正方向接
点２４ａ側に切り替え、逆に、圧力計測器３４の計測値
が圧力計測器３６の計測値より大きいときには、流体の
流れる方向が逆方向にあると判定し、スイッチ２４ｃを
逆方向接点２４ｂ側に切り替えるようになっている。こ
のため、本実施の形態においても、図５に示す論理判定
を採用したときと同様に、出力切替判定器３８の判定結
果が正側の選択領域と逆側の選択領域を交互に遷移する
ようなことを防止することができる。

【００４２】また、本実施の形態においては、前記実施
の形態と同様に、配管３２中の流体が指定の方向とは異
なる方向に流れることが検出されたときには、制限目標
値（ゼロの値）に従って制御弁２６の開度を制御するよ
うにしているので、配管３２中の流体が指定の方向とは
異なる方向に流れることが検出されたときには、制御弁
２６を閉状態として、配管３２中の流体が指定の方向と
は異なる方向に流れるのを抑制することができる。

【００４３】また前記各実施の形態において、制御弁２
６としては、全閉状態と全開状態とを遷移する所謂ダン
パー制御弁で構成することもできる。この場合、全閉状
態では流速はゼロとなり、全開状態では流速は最大とな
るが、単位時間当たりの流速、すなわち流量を計測値あ
るいは目標値として捕らえることにより、本発明による
制御に適応することできる。

【００４４】また、制御弁２６に入力される信号および
スイッチ２４ｃを選択するための信号を流体の流れる方
向を決定する装置、例えば、配管３２端部に設置された
ポンプ（ＬＮＧ移送用ポンプ）にそれぞれ与え、各信号
に従ってポンプを作動すれば、流体の流れる方向が指定
の方向とは異なる方向に流れるのをさらに抑制すること
ができる。

【００４５】また前記各実施の形態においては、オペレ
ータは単一の操作で基準目標値と制限目標値を設定する
ことができ、また、設定された目標値や計測値が流量表
示設定器１０の画面上に表示されるため、操作性の向上
に寄与することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基準目標値に従って流体を指定の方向に流すときに、流
体の流れる方向が指定の方向と異なるときには制限目標
値に従って流体の流量を制御するようにしたため、流体
流路中の流体が指定の方向とは異なる方向に流れるのを
自動的に抑制することでき、操作性および制御性の向上
に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック構成図で
ある。

【図２】正逆流量目標値と正方向流量目標値との関係を
示す特性図である。

【図３】正逆流量目標値と逆方向流量目標値との関係を
示す特性図である。

【図４】正逆流量目標値と正逆流量計測値との関係を示
す論理判定図である。

【図５】正逆流量目標値と正逆流量計測値との関係を示
す他の論理判定図である。

【図６】本発明の他の実施の形態を示すブロック構成図
である。

【符号の説明】

１０流量表示設定器１２正逆流量制御器１４正方向用目標値変換設定器１６逆方向用目標値変換設定器１８正方向流量制御器２０逆方向流量制御器２２出力切替判定器２４制御出力切替器２６制御弁２８正方向流量計測器３０逆方向流量計測器３２配管３４、３６圧力計測器３８出力切替判定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田丸健一茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者高木大介東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者荘司豊東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者森忠宏東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体流路中を流れる流体の流量目標値と
して流体を指定の方向へ流すための基準目標値と流体が
指定の方向とは異なる方向に流れるのを制限するための
制限目標値を設定し、各目標値が設定された後流体流路
中を流れる流体の流量を基準目標値に従って制御し、流
体流路中を流れる流体の方向が指定の方向とは異なるこ
とを条件に、流体流路中を流れる流体の流量を制限目標
値に従って制御する流量制御方法。
【請求項２】基準目標値は零よりも大きい値に設定さ
れ、制限目標値は基準目標値よりも小さい値に設定され
ている請求項１記載の流量制御方法。
【請求項３】基準目標値は、指令の方向を正方向とし
たときには零よりも大きい正の値に設定され、指定の方
向を逆方向としたときには零よりも小さい負の値に設定
され、各基準目標値に対する制限目標値は零に設定され
ている請求項１記載の流量制御方法。
【請求項４】流体流路中を流れる流体の流量を制御信
号に従って制御する流量制御手段と、流体流路中を流れ
る流体の流量目標値として流体を指定の方向へ流すため
の基準目標値と流体が指定の方向とは異なる方向に流れ
るのを制限するための制限目標値を設定する流量目標値
設定手段と、流体流路中を流れる流体の流量を検出する
流量検出手段と、流量検出手段の検出値を基に流体流路
中を流れる流体の流量のうち指定の方向の流量と指定の
方向とは異なる方向の流量との偏差を検出する正逆流量
偏差検出手段と、流量検出手段の検出による流量と流量
目標値設定手段の設定による基準目標値との偏差を零に
抑制するための主制御信号を生成する主制御信号生成手
段と、流量検出手段の検出による流量と流量目標値設定
手段の設定による制限目標値との偏差を零に抑制するた
めの補助制御信号を生成する補助制御信号生成手段と、
流量目標値設定手段により基準目標値が設定されたとき
に正逆流量偏差検出手段の検出値が指定の方向の流量を
示すときには主制御信号生成手段の生成による主制御信
号を選択し、正逆流量偏差検出手段の検出値が指定の方
向とは異なる方向の流量を示すときには補助制御信号生
成手段の生成による補助制御信号を選択し、選択した制
御信号を流量制御手段へ出力する制御信号選択手段とを
備えている流量制御装置。
【請求項５】流体流路中を流れる流体の流量を制御信
号に従って制御する流量制御手段と、流体流路中を流れ
る流体の流量目標値として流体を指定の方向へ流すため
の基準目標値と流体が指定の方向とは異なる方向に流れ
るのを制限するための制限目標値を設定する流量目標値
設定手段と、流体流路中を流れる流体の流量を検出する
流量検出手段と、流量検出手段の検出値を基に流体流路
中を流れる流体の流量のうち指定の方向の流量と指定の
方向とは異なる方向の流量との偏差を検出する正逆流量
偏差検出手段と、流量検出手段の検出による流量と流量
目標値設定手段の設定による基準目標値との偏差を零に
抑制するための主制御信号を生成する主制御信号生成手
段と、流量検出手段の検出による流量と流量目標値設定
手段の設定による制限目標値との偏差を零に抑制するた
めの補助制御信号を生成する補助制御信号生成手段と、
流量目標値設定手段により基準目標値が設定されたとき
に正逆流量偏差検出手段の検出値が指定の方向の流量を
示すときには主制御信号生成手段の生成による主制御信
号を選択し、正逆流量偏差検出手段の検出値が指定の方
向とは異なる方向の流量を示すときには補助制御信号生
成手段の生成による補助制御信号を選択し、選択した制
御信号を流量制御手段へ出力する制御信号選択手段とを
備えている流量制御装置。
【請求項６】流体流路中を流れる流体の流量を制御信
号に従って制御する流量制御手段と、流体流路中を流れ
る流体の流量目標値として流体を指定の方向へ流すため
の基準目標値と流体が指定の方向とは異なる方向に流れ
るのを制限するための制限目標値を設定する流量目標値
設定手段と、流体流路中を流れる流体の方向が指定の方
向とは異なることを検出する方向検出手段と、流体流路
中を流れる流体の流量を検出する流量検出手段と、流量
検出手段の検出による流量と流量目標値設定手段の設定
による基準目標値との偏差を零に抑制するための主制御
信号を生成する主制御信号生成手段と、流量目標値設定
手段の設定による制限目標値に対応した補助制御信号を
生成する補助制御信号生成手段と、流量目標値設定手段
により基準目標値が設定されたときに主制御信号生成手
段の生成による主制御信号を選択し、方向検出手段によ
り流体の流れる方向が指定の方向とは異なることが検出
されたときには補助制御信号生成手段の生成による補助
制御信号を選択し、選択した制御信号を流量制御手段へ
出力する制御信号選択手段とを備えている流量制御装
置。
【請求項７】流体流路中を流れる流体の流量を制御信
号に従って制御する流量制御手段と、流体流路中を流れ
る流体の流量目標値として流体を指定の方向へ流すため
の基準目標値と流体が指定の方向とは異なる方向に流れ
るのを制限するための制限目標値を設定する流量目標値
設定手段と、流体流路中を流れる流体の方向が指定の方
向とは異なることを検出する方向検出手段と、流体流路
中を流れる流体の流量を検出する流量検出手段と、流量
検出手段の検出による流量と流量目標値設定手段の設定
による基準目標値との偏差を零に抑制するための主制御
信号を生成する主制御信号生成手段と、流量目標値設定
手段の設定による制限目標値に対応した補助制御信号を
生成する補助制御信号生成手段と、流量目標値設定手段
により基準目標値が設定されたときに方向検出手段によ
り流体の流れる方向が指定の方向であると検出されたと
きには主制御信号生成手段の生成による主制御信号を選
択し、方向検出手段により流体の流れる方向が指定の方
向とは異なると検出されたときには補助制御信号生成手
段の生成による補助制御信号を選択し、選択した制御信
号を流量制御手段へ出力する制御信号選択手段とを備え
ている流量制御装置。
【請求項８】基準目標値は零よりも大きい値に設定さ
れ、制限目標値は基準目標値よりも小さい値に設定され
ている請求項４、５、６または７記載の流量制御装置。
【請求項９】基準目標値は、指令の方向を正方向とし
たときには零よりも大きい正の値に設定され、指定の方
向を逆方向としたときには零よりも小さい負の値に設定
され、各基準目標値に対する制限目標値は零に設定され
ている請求項４、５、６または７記載の流量制御装置。
【請求項１０】流量目標値設定手段の設定による指定
の方向と方向検出手段の検出結果を表示する表示手段を
備えている請求項４、５、６、７、８または９記載の流
量制御装置。