JPH1119535A - スクリュウ型デカンタ及びその制御方法 - Google Patents
スクリュウ型デカンタ及びその制御方法Info
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- JPH1119535A JPH1119535A JP19486597A JP19486597A JPH1119535A JP H1119535 A JPH1119535 A JP H1119535A JP 19486597 A JP19486597 A JP 19486597A JP 19486597 A JP19486597 A JP 19486597A JP H1119535 A JPH1119535 A JP H1119535A
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- control valve
- flow rate
- control
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 従来のデカンタを用いて原液を濃縮する場
合、濃縮液の濃度を測定して制御バルブを制御していた
ため、原液の固形成分濃度の変動に対して制御バルブの
開度調節が遅れて濃縮液濃度を目標値に補正するまでに
時間がかゝっていた。 【解決手段】 回転シリンダ３と、スクリュウコンベア
４と、分離液の流量ＱLを制御する制御バルブ１３、１
３Ａ とを備え、制御バルブを介して分離液の排出流量
を制限してスーパープール制御して原液の濃縮液を得る
際、濃縮液の固形成分濃度の目標濃度ＣSSETを予め設定
した後、原液及び分離液それぞれの固形成分濃度Ｃi、
ＣL及び流量Ｑi、ＱLを個別に測定すると共に制御バル
ブの背圧Ｐを測定し、目標設定濃度に即した分離液の目
標流量ＱCALとその測定 流量との差ΔＱ1、ΔＱ2及び制
御バルブの前回の開度との差ΔＶ1、ΔＶ2をファジィ推
論して制御バルブを制御することを特徴とする。
合、濃縮液の濃度を測定して制御バルブを制御していた
ため、原液の固形成分濃度の変動に対して制御バルブの
開度調節が遅れて濃縮液濃度を目標値に補正するまでに
時間がかゝっていた。 【解決手段】 回転シリンダ３と、スクリュウコンベア
４と、分離液の流量ＱLを制御する制御バルブ１３、１
３Ａ とを備え、制御バルブを介して分離液の排出流量
を制限してスーパープール制御して原液の濃縮液を得る
際、濃縮液の固形成分濃度の目標濃度ＣSSETを予め設定
した後、原液及び分離液それぞれの固形成分濃度Ｃi、
ＣL及び流量Ｑi、ＱLを個別に測定すると共に制御バル
ブの背圧Ｐを測定し、目標設定濃度に即した分離液の目
標流量ＱCALとその測定 流量との差ΔＱ1、ΔＱ2及び制
御バルブの前回の開度との差ΔＶ1、ΔＶ2をファジィ推
論して制御バルブを制御することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固形成分を含む原
液から固形成分を遠心分離するスクリュウ型デカンタに
関し、更に詳しくは原液の固形成分を濃縮する場合に用
いられるスクリュウ型デカンタ及びその制御方法に関す
る。
液から固形成分を遠心分離するスクリュウ型デカンタに
関し、更に詳しくは原液の固形成分を濃縮する場合に用
いられるスクリュウ型デカンタ及びその制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】スクリュウ型デカンタ（以下、単に「デ
カンタ」と称す。）は、通常、固形成分を含む原液スラ
リーを連続的に固液分離するのに適しているため、従来
から化学工業、食品工業、廃水処理等多くの分野で使用
されている。そこで、従来のスクリュウ型デカンタにつ
いて図５を参照しながら概説する。従来のスクリュウ型
デカンタは、図５に示すように、横置き型の筒状ケーシ
ング１と、このケーシング１の両端面の中心に合わせて
配設された左右の主軸受２、２に軸支され且つケーシン
グ１内に収納された回転シリンダ３と、この回転シリン
ダ３に内接し且つ回転シリンダ３とは若干の差速をもっ
て回転するスクリュウコンベヤ４と、このスクリュウコ
ンベヤ４が螺旋状に巻着された中空状のスクリュウ軸５
と、このスクリュウ軸５内にこれと同軸に挿着された原
液供給管６とを備え、原液スラリーが原液供給管６から
回転シリンダ３側に流入して回転シリンダ３の内周面で
液相Ｌを形成すると共に原液スラリー中の固形成分が液
体との比重差で遠心分離して回転シリンダ３の内周面に
沈降堆積するように構成されている。
カンタ」と称す。）は、通常、固形成分を含む原液スラ
リーを連続的に固液分離するのに適しているため、従来
から化学工業、食品工業、廃水処理等多くの分野で使用
されている。そこで、従来のスクリュウ型デカンタにつ
いて図５を参照しながら概説する。従来のスクリュウ型
デカンタは、図５に示すように、横置き型の筒状ケーシ
ング１と、このケーシング１の両端面の中心に合わせて
配設された左右の主軸受２、２に軸支され且つケーシン
グ１内に収納された回転シリンダ３と、この回転シリン
ダ３に内接し且つ回転シリンダ３とは若干の差速をもっ
て回転するスクリュウコンベヤ４と、このスクリュウコ
ンベヤ４が螺旋状に巻着された中空状のスクリュウ軸５
と、このスクリュウ軸５内にこれと同軸に挿着された原
液供給管６とを備え、原液スラリーが原液供給管６から
回転シリンダ３側に流入して回転シリンダ３の内周面で
液相Ｌを形成すると共に原液スラリー中の固形成分が液
体との比重差で遠心分離して回転シリンダ３の内周面に
沈降堆積するように構成されている。
【０００３】上記回転シリンダ３の右端は大径端部３１
として形成され、その左端は小径端部３２として形成さ
れている。大径端部３１には回転軸部３３を囲む複数の
軽液口３４が周方向等間隔に穿設され、回転シリンダ３
内で固形成分が遠心分離された固形成分よりも比重の小
さな上澄液（以下、「分離液」と称す。）が軽液口３４
から大径端部３１に隣接する軽液室７へ排出する。軽液
室７内には分離液インペラポンプ８が配設され、この分
離液インペラポンプ８によって分離液を汲み出して排出
管９を介して外部へ排出する。また、回転シリンダ３の
左端部には複数の重液口３５が周方向等間隔に穿設さ
れ、回転シリンダ３内で遠心沈降濃縮された固形成分相
はスクリュウコンベヤ４によって回転シリンダ３の傾斜
部３６を掻き上げられて重液口３５から例えば重液タン
ク１０へ排出する。尚、回転シリンダ３の傾斜部３６の
途中まで液相Ｌの自由液面がある場合、この傾斜部３６
をビーチゾーンと称している。
として形成され、その左端は小径端部３２として形成さ
れている。大径端部３１には回転軸部３３を囲む複数の
軽液口３４が周方向等間隔に穿設され、回転シリンダ３
内で固形成分が遠心分離された固形成分よりも比重の小
さな上澄液（以下、「分離液」と称す。）が軽液口３４
から大径端部３１に隣接する軽液室７へ排出する。軽液
室７内には分離液インペラポンプ８が配設され、この分
離液インペラポンプ８によって分離液を汲み出して排出
管９を介して外部へ排出する。また、回転シリンダ３の
左端部には複数の重液口３５が周方向等間隔に穿設さ
れ、回転シリンダ３内で遠心沈降濃縮された固形成分相
はスクリュウコンベヤ４によって回転シリンダ３の傾斜
部３６を掻き上げられて重液口３５から例えば重液タン
ク１０へ排出する。尚、回転シリンダ３の傾斜部３６の
途中まで液相Ｌの自由液面がある場合、この傾斜部３６
をビーチゾーンと称している。
【０００４】上記デカンタは、固液分離以外にも原液の
濃縮にも用いられ、図５はデカンタを濃縮用として用い
た場合について示している。例えばファインケミカル、
新素材用の微細粉原料、ラテックス、バイオケミカルあ
るいは食品等の技術分野ではデカンタを濃縮用として用
いることが多い。デカンタによる濃縮原理を図示したも
のが図６である。図６に示すように回転シリンダ３内の
スクリュウコンベア４に隔壁板１１を立設し、分離液の
排出管９に付設された分離液流量計１２によって分離液
の流量を測定し、この測定値に基づいて制御バルブ１３
の開度を調節し、分離液の一部を回転シリンダ３の重液
口３２から固形成分と共に溢流させることによって原液
を濃縮している。この時の運転状態は、図６に示すよう
に、常に回転シリンダ３内の液相Ｌの液面が破線で示す
位置から傾斜部３６を越えた太い実線で示す高さの位置
で運転されており、傾斜部３６にビーチゾーンがなく、
隔壁板１１を境にした軽液室７側では沈降固形成分相上
に分離液相が形成され、分離液が軽液室７を経由して軽
液インペラポンプ８を介して外部へ排出され、隔壁板１
１を境にして固形成分の排出側では固形成分リッチな濃
縮液がスクリュウコンベア４により重液口３５をオーバ
ーフローして排出される。尚、制御バルブ１３を絞って
ビーチゾーンがなくなる時点をブレークポイント、ビー
チゾーンがない状態をスーパープール、スーパープール
を維持するための制御をスーパープール制御と称す。
濃縮にも用いられ、図５はデカンタを濃縮用として用い
た場合について示している。例えばファインケミカル、
新素材用の微細粉原料、ラテックス、バイオケミカルあ
るいは食品等の技術分野ではデカンタを濃縮用として用
いることが多い。デカンタによる濃縮原理を図示したも
のが図６である。図６に示すように回転シリンダ３内の
スクリュウコンベア４に隔壁板１１を立設し、分離液の
排出管９に付設された分離液流量計１２によって分離液
の流量を測定し、この測定値に基づいて制御バルブ１３
の開度を調節し、分離液の一部を回転シリンダ３の重液
口３２から固形成分と共に溢流させることによって原液
を濃縮している。この時の運転状態は、図６に示すよう
に、常に回転シリンダ３内の液相Ｌの液面が破線で示す
位置から傾斜部３６を越えた太い実線で示す高さの位置
で運転されており、傾斜部３６にビーチゾーンがなく、
隔壁板１１を境にした軽液室７側では沈降固形成分相上
に分離液相が形成され、分離液が軽液室７を経由して軽
液インペラポンプ８を介して外部へ排出され、隔壁板１
１を境にして固形成分の排出側では固形成分リッチな濃
縮液がスクリュウコンベア４により重液口３５をオーバ
ーフローして排出される。尚、制御バルブ１３を絞って
ビーチゾーンがなくなる時点をブレークポイント、ビー
チゾーンがない状態をスーパープール、スーパープール
を維持するための制御をスーパープール制御と称す。
【０００５】また、上記原液供給管６には原液流量計１
４及び原液濃度計１５がそれぞれ付設され、デカンタに
供給される原液の流量及びその固形成分濃度を常時監視
している。また、分離液の固形成分濃度は流出管９に付
設された分離液濃度計１６により常時監視され、また、
濃縮液の固形成分濃度は重液タンク１０に付設された濃
度計１７により常時監視されている。そして、濃縮液濃
度計１７により濃縮液の固形成分濃度を常に計測し、こ
の計測値に基づいて制御バルブ１３の開度をＰＩＤ制御
し、濃縮液の固形成分濃度を一定の値に保持している。
４及び原液濃度計１５がそれぞれ付設され、デカンタに
供給される原液の流量及びその固形成分濃度を常時監視
している。また、分離液の固形成分濃度は流出管９に付
設された分離液濃度計１６により常時監視され、また、
濃縮液の固形成分濃度は重液タンク１０に付設された濃
度計１７により常時監視されている。そして、濃縮液濃
度計１７により濃縮液の固形成分濃度を常に計測し、こ
の計測値に基づいて制御バルブ１３の開度をＰＩＤ制御
し、濃縮液の固形成分濃度を一定の値に保持している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
デカンタを用いて原液を濃縮する方法の場合には、濃縮
液濃度計１７によって濃縮液の濃度を測定し、この測定
値を分離液流量計１２にフィードバックして制御バルブ
１３の開度をＰＩＤ制御することでデカンタのスーパー
プール制御を行っているため、原液の固形成分濃度（以
下、「原液濃度」と称す。）の変動した時に、濃縮液濃
度計１７の測定から分離液流量計１２の応答までに時間
が掛かり、ひいては制御バルブ１３の開度調節が遅れて
濃縮液濃度を目標値に補正するまでに時間が掛かり、あ
るいは時間遅れによるハンチングが生じ、目標値に収束
しないため、原液の固形成分濃度に対応した濃縮液を得
ることが難しく、濃縮液の固形成分濃度を目標値に管理
することが難しいという課題があった。
デカンタを用いて原液を濃縮する方法の場合には、濃縮
液濃度計１７によって濃縮液の濃度を測定し、この測定
値を分離液流量計１２にフィードバックして制御バルブ
１３の開度をＰＩＤ制御することでデカンタのスーパー
プール制御を行っているため、原液の固形成分濃度（以
下、「原液濃度」と称す。）の変動した時に、濃縮液濃
度計１７の測定から分離液流量計１２の応答までに時間
が掛かり、ひいては制御バルブ１３の開度調節が遅れて
濃縮液濃度を目標値に補正するまでに時間が掛かり、あ
るいは時間遅れによるハンチングが生じ、目標値に収束
しないため、原液の固形成分濃度に対応した濃縮液を得
ることが難しく、濃縮液の固形成分濃度を目標値に管理
することが難しいという課題があった。
【０００７】また、濃縮液濃度は回転シリンダ３とスク
リュウコンベヤ４の差速及び遠心効果に依存するが、こ
の差速は種々のパラメータを考慮してオペレータが経験
と勘に基づいて試行錯誤の上決定しているのが現状で、
原液に即してその都度オペレータが経験則に基づいて両
者３、４間の差速を設定せざるを得ないという課題があ
った。
リュウコンベヤ４の差速及び遠心効果に依存するが、こ
の差速は種々のパラメータを考慮してオペレータが経験
と勘に基づいて試行錯誤の上決定しているのが現状で、
原液に即してその都度オペレータが経験則に基づいて両
者３、４間の差速を設定せざるを得ないという課題があ
った。
【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、オペレータの経験則を制御系に活かして濃
縮液を目標濃度に高精度に制御し、安定的に目標濃度の
濃縮液を得ることができ、しかも、原液の流量及び固形
成分濃度が変動しても短時間で目標濃度に収束させるこ
とができるスクリュウ型デカンタ及びその制御方法を提
供することを目的としている。
れたもので、オペレータの経験則を制御系に活かして濃
縮液を目標濃度に高精度に制御し、安定的に目標濃度の
濃縮液を得ることができ、しかも、原液の流量及び固形
成分濃度が変動しても短時間で目標濃度に収束させるこ
とができるスクリュウ型デカンタ及びその制御方法を提
供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のスクリュウ型デカンタの制御方法は、原液を供給する
原液供給管と、この原液供給管から供給された原液を分
離液と固形成分に遠心分離し且つ一端部から分離液を排
出する回転シリンダと、この回転シリンダ内でこれと同
軸に速度差をもって回転し且つ上記固形成分を上記回転
シリンダの他端部から排出するスクリュウコンベアと、
上記回転シリンダからの分離液の流量を制御する制御バ
ルブとを備え、上記制御バルブを介して上記分離液の排
出流量を制限し、上記分離液の一部を上記固形成分と共
に上記回転シリンダから溢流させて上記原液の濃縮液を
得るスクリュウ型デカンタの制御方法において、上記濃
縮液の固形成分濃度の目標濃度を予め設定した後、上記
原液及び分離液それぞれの固形成分濃度及び流量を個別
に測定すると共に上記制御バルブの背圧を測定し、上記
目標設定濃度値に即した上記分離液の目標流量とその測
定流量との差及び上記制御バルブの背圧に基づいて上記
制御バルブの前回の開度との差をファジィ推論して上記
制御バルブを制御することを特徴とするものである。
のスクリュウ型デカンタの制御方法は、原液を供給する
原液供給管と、この原液供給管から供給された原液を分
離液と固形成分に遠心分離し且つ一端部から分離液を排
出する回転シリンダと、この回転シリンダ内でこれと同
軸に速度差をもって回転し且つ上記固形成分を上記回転
シリンダの他端部から排出するスクリュウコンベアと、
上記回転シリンダからの分離液の流量を制御する制御バ
ルブとを備え、上記制御バルブを介して上記分離液の排
出流量を制限し、上記分離液の一部を上記固形成分と共
に上記回転シリンダから溢流させて上記原液の濃縮液を
得るスクリュウ型デカンタの制御方法において、上記濃
縮液の固形成分濃度の目標濃度を予め設定した後、上記
原液及び分離液それぞれの固形成分濃度及び流量を個別
に測定すると共に上記制御バルブの背圧を測定し、上記
目標設定濃度値に即した上記分離液の目標流量とその測
定流量との差及び上記制御バルブの背圧に基づいて上記
制御バルブの前回の開度との差をファジィ推論して上記
制御バルブを制御することを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明の請求項２に記載のスクリュ
ウ型デカンタの制御方法は、請求項１に記載の発明にお
いて、少なくとも１個の制御バルブをファジィ制御する
ことを特徴とするものである。
ウ型デカンタの制御方法は、請求項１に記載の発明にお
いて、少なくとも１個の制御バルブをファジィ制御する
ことを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明の請求項３に記載のスクリュ
ウ型デカンタは、原液を供給する原液供給管と、この原
液供給管から供給された原液を分離液と固形成分に遠心
分離し且つ一端部から分離液を排出する回転シリンダ
と、この回転シリンダ内でこれと同軸に速度差をもって
回転し且つ上記固形成分を上記回転シリンダの他端部か
ら排出するスクリュウコンベアと、上記回転シリンダか
らの分離液の流量を制御する制御バルブと、これらの各
機器を駆動制御する制御装置とを備え、上記制御バルブ
を介して上記分離液の排出流量を制限し、上記分離液の
一部を上記固形成分と共に上記回転シリンダから溢流さ
せて上記原液の濃縮液を得るスクリュウ型デカンタにお
いて、上記原液及び分離液の流量及びそれぞれの濃度を
個別に測定する流量計及び濃度計と、上記制御バルブの
背圧を測定する圧力計とを備え、且つ、上記制御装置
は、上記濃縮液の目標濃度に基づいて算出された上記分
離液の目標流量と上記流量計の測定流量との差分を算出
する差分演算部と、この差分演算部からの信号と上記圧
力計からの信号に基づいて上記制御バルブの前回の開度
との差を推論するファジィ推論部とを有することを特徴
とするものである。
ウ型デカンタは、原液を供給する原液供給管と、この原
液供給管から供給された原液を分離液と固形成分に遠心
分離し且つ一端部から分離液を排出する回転シリンダ
と、この回転シリンダ内でこれと同軸に速度差をもって
回転し且つ上記固形成分を上記回転シリンダの他端部か
ら排出するスクリュウコンベアと、上記回転シリンダか
らの分離液の流量を制御する制御バルブと、これらの各
機器を駆動制御する制御装置とを備え、上記制御バルブ
を介して上記分離液の排出流量を制限し、上記分離液の
一部を上記固形成分と共に上記回転シリンダから溢流さ
せて上記原液の濃縮液を得るスクリュウ型デカンタにお
いて、上記原液及び分離液の流量及びそれぞれの濃度を
個別に測定する流量計及び濃度計と、上記制御バルブの
背圧を測定する圧力計とを備え、且つ、上記制御装置
は、上記濃縮液の目標濃度に基づいて算出された上記分
離液の目標流量と上記流量計の測定流量との差分を算出
する差分演算部と、この差分演算部からの信号と上記圧
力計からの信号に基づいて上記制御バルブの前回の開度
との差を推論するファジィ推論部とを有することを特徴
とするものである。
【００１２】また、本発明の請求項４に記載のスクリュ
ウ型デカンタは、請求項３に記載の発明において、上記
分離液の排出管を複数の分岐管に分岐し、各分岐管にそ
れぞれ制御バルブを設けたことを特徴とするものであ
る。
ウ型デカンタは、請求項３に記載の発明において、上記
分離液の排出管を複数の分岐管に分岐し、各分岐管にそ
れぞれ制御バルブを設けたことを特徴とするものであ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図１に示す実施形態に基づ
いて従来と同一または相当部分には同一符号を附して本
発明を説明する。尚、図１は本発明のスクリュウ型デカ
ンタの一実施形態を示す概念図、図２は図１に示すスク
リュウ型デカンタの制御ブロック図、図３は図２に示す
制御ブロック図による制御規則を示す一覧表で、（ａ）
は大きいバルブに関する一覧表、（ｂ）は小さいバルブ
に対する一覧表、図４は図１に示すスクリュウ型デカン
タに関するメンバーシップ関数を示し、（ａ）、（ｂ）
はそれぞれ入力のメンバーシップ関数、（ｃ）は出力の
メンバーシップ関数を示す図である。
いて従来と同一または相当部分には同一符号を附して本
発明を説明する。尚、図１は本発明のスクリュウ型デカ
ンタの一実施形態を示す概念図、図２は図１に示すスク
リュウ型デカンタの制御ブロック図、図３は図２に示す
制御ブロック図による制御規則を示す一覧表で、（ａ）
は大きいバルブに関する一覧表、（ｂ）は小さいバルブ
に対する一覧表、図４は図１に示すスクリュウ型デカン
タに関するメンバーシップ関数を示し、（ａ）、（ｂ）
はそれぞれ入力のメンバーシップ関数、（ｃ）は出力の
メンバーシップ関数を示す図である。
【００１４】本実施形態のスクリュウ型デカンタは、図
１で概念的に示すように、回転シリンダ３及びスクリュ
ウコンベア４を備え、原液供給管６から原液を供給し、
排出管９から分離液を排出すると共に排出管１８から濃
縮液を排出する。原液供給管６には原液流量Ｑi及び固
形成分濃度Ｃiをそれぞれ測定する原液流量計１４及び
原液濃度計１５が付設され、分離液の排出管９には分離
液流量ＱL及び固形成分濃度ＣLをそれぞれ測定する分離
液流量計１２及び分離液濃度計１６が付設されている。
また、この排出管９は、例えば分離液流量計１２及び分
離液濃度計１６の下流で流量を異にする第１、第２分岐
管９、９Ａに分岐し、第１分岐管９には第２分岐管９Ａ
より大きな流量で分離液が流れる。各分岐管９、９Ａに
は第１、第２制御バルブ１３、１３Ａがそれぞれ付設さ
れ、第１制御バルブ１３により大きな流量変動を調節
し、第２制御バルブ１３Ａにより小さな流量変動を調節
する。更に、この排出管９の分岐点の最上流側には第
１、第２制御バルブ１３、１３Ａの背圧を測定する圧力
計１９が付設されている。そして、上記各測定機器は制
御装置２０に接続され、この制御装置２０の制御下で各
測定機器が作動する。
１で概念的に示すように、回転シリンダ３及びスクリュ
ウコンベア４を備え、原液供給管６から原液を供給し、
排出管９から分離液を排出すると共に排出管１８から濃
縮液を排出する。原液供給管６には原液流量Ｑi及び固
形成分濃度Ｃiをそれぞれ測定する原液流量計１４及び
原液濃度計１５が付設され、分離液の排出管９には分離
液流量ＱL及び固形成分濃度ＣLをそれぞれ測定する分離
液流量計１２及び分離液濃度計１６が付設されている。
また、この排出管９は、例えば分離液流量計１２及び分
離液濃度計１６の下流で流量を異にする第１、第２分岐
管９、９Ａに分岐し、第１分岐管９には第２分岐管９Ａ
より大きな流量で分離液が流れる。各分岐管９、９Ａに
は第１、第２制御バルブ１３、１３Ａがそれぞれ付設さ
れ、第１制御バルブ１３により大きな流量変動を調節
し、第２制御バルブ１３Ａにより小さな流量変動を調節
する。更に、この排出管９の分岐点の最上流側には第
１、第２制御バルブ１３、１３Ａの背圧を測定する圧力
計１９が付設されている。そして、上記各測定機器は制
御装置２０に接続され、この制御装置２０の制御下で各
測定機器が作動する。
【００１５】また、上記制御装置２０は濃縮液の目標設
定濃度に即して計算された目標分離液流量ＱCALと測定
流量ＱLとの差分及び測定背圧Ｐに基づいて第１、第２
制御バルブ１３、１３Ａの前回との開度差ΔＶ1、ΔＶ2
をそれぞれファジィ推論する機能を備えている。即ち、
制御装置２０は、図２に示すように、排出管９の目標分
離液流量値信号ＱCALと分離液流量計１２の測定流量信
号ＱLとの差分を演算しそれぞれの差分信号ΔＱ1、ΔＱ
2を送信する第１、第２差分演算部２１、２１Ａと、第
１、第２差分演算部２１、２１Ａの各差分信号ΔＱ1、
ΔＱ2と圧力計１９の測定背圧信号Ｐに基づいて第１、
第２制御バルブ１３、１３Ａの前回との開度差ΔＶ1、
ΔＶ2をそれぞれファジィ推論する第１、第２ファジィ
推論部２２、２２Ａとを備え、第１ファジィ推論部２２
を介して第１制御バルブ１３の前回の開度差ΔＶ1だけ
開閉し、第２ファジー推論部２２Ａを介して第２制御バ
ルブ１３Ａの前回の開度差ΔＶ2だけ開閉する。各差分
信号ΔＱ1、ΔＱ2は増幅器２３、２３Ａによって増幅さ
れ、測定背圧信号Ｐは増幅器２４、２４Ａによって増幅
される。また、第１、第２ファジィ推論部２２、２２Ａ
において推論された第１、第２制御バルブ１３、１３Ａ
の開度差信号ΔＶ1、ΔＶ2は増幅器２５、２５Ａで増幅
後、積分器２６、２６Ａで積分して送信される。この
時、小さい第２制御バルブ１３Ａの開度が１００％以上
の場合には大きい第１制御バルブ１３を所定値だけ開い
て第２制御バルブ１３Ａの開度を下げ、第２制御バルブ
１３Ａの開度が０％以下の場合には第１制御バルブ１３
を所定値だけ閉じて第２制御バルブ１３Ａの開度を上
げ、それぞれのバルブ１３、１３Ａの開度を適宜調整す
る。
定濃度に即して計算された目標分離液流量ＱCALと測定
流量ＱLとの差分及び測定背圧Ｐに基づいて第１、第２
制御バルブ１３、１３Ａの前回との開度差ΔＶ1、ΔＶ2
をそれぞれファジィ推論する機能を備えている。即ち、
制御装置２０は、図２に示すように、排出管９の目標分
離液流量値信号ＱCALと分離液流量計１２の測定流量信
号ＱLとの差分を演算しそれぞれの差分信号ΔＱ1、ΔＱ
2を送信する第１、第２差分演算部２１、２１Ａと、第
１、第２差分演算部２１、２１Ａの各差分信号ΔＱ1、
ΔＱ2と圧力計１９の測定背圧信号Ｐに基づいて第１、
第２制御バルブ１３、１３Ａの前回との開度差ΔＶ1、
ΔＶ2をそれぞれファジィ推論する第１、第２ファジィ
推論部２２、２２Ａとを備え、第１ファジィ推論部２２
を介して第１制御バルブ１３の前回の開度差ΔＶ1だけ
開閉し、第２ファジー推論部２２Ａを介して第２制御バ
ルブ１３Ａの前回の開度差ΔＶ2だけ開閉する。各差分
信号ΔＱ1、ΔＱ2は増幅器２３、２３Ａによって増幅さ
れ、測定背圧信号Ｐは増幅器２４、２４Ａによって増幅
される。また、第１、第２ファジィ推論部２２、２２Ａ
において推論された第１、第２制御バルブ１３、１３Ａ
の開度差信号ΔＶ1、ΔＶ2は増幅器２５、２５Ａで増幅
後、積分器２６、２６Ａで積分して送信される。この
時、小さい第２制御バルブ１３Ａの開度が１００％以上
の場合には大きい第１制御バルブ１３を所定値だけ開い
て第２制御バルブ１３Ａの開度を下げ、第２制御バルブ
１３Ａの開度が０％以下の場合には第１制御バルブ１３
を所定値だけ閉じて第２制御バルブ１３Ａの開度を上
げ、それぞれのバルブ１３、１３Ａの開度を適宜調整す
る。
【００１６】次に、上記デカンタを用いたファジィ制御
方法について説明する。本発明では目標分離液流量ＱCA
Lと測定流量信号ＱLとの流量差ΔＱと背圧Ｐを入力し、
これら入力値に基づいて制御バルブの開度差ΔＶをファ
ジィ推論し、制御バルブを制御する方法である。ファジ
ィ制御で用いられる目標分離液流量ＱCALは、予め設定
された濃縮液の目標設定濃度ＣSSETと物質収支に基づい
て以下のように求めることができる。この計算は制御装
置２０の演算部において行われる。
方法について説明する。本発明では目標分離液流量ＱCA
Lと測定流量信号ＱLとの流量差ΔＱと背圧Ｐを入力し、
これら入力値に基づいて制御バルブの開度差ΔＶをファ
ジィ推論し、制御バルブを制御する方法である。ファジ
ィ制御で用いられる目標分離液流量ＱCALは、予め設定
された濃縮液の目標設定濃度ＣSSETと物質収支に基づい
て以下のように求めることができる。この計算は制御装
置２０の演算部において行われる。
【００１７】デカンタにおける物質収支から式（１）及
び式（２）が成立する。 ＱS＝Ｑi−ＱL ・・・・（１） ＱSＣS＝ＱiＣi−ＱLＣL ・・・・（２） 但し、Ｑi：原液スラリーの流量 Ｃi：原液の固形成分濃度 ＱL：分離液の流量 ＣL：分離液の固形成分濃度 ＱS：濃縮液の流量 ＣS：濃縮液の固形成分濃度 式（１）、（２）から濃縮液の固形成分濃度は式（３）
として求められる。 ＣS＝（ＱiＣi−ＱLＣL）／Ｑi−ＱL ・・・・（３） Ｃi、Ｑi、ＣLと濃縮液の目標設定濃度ＣSSETに基づい
て計算される分離液の目標設定流量ＱCALは式（４）に
なる。 ＱCAL＝〔（Ｃi−ＣSSET）／（Ｃi−ＣL）〕＊ ＱL ・・（４） 式（４）で求められた分離液の目標設定流量ＱCALを基
準値として制御装置２０により制御バルブをファジィ制
御する。
び式（２）が成立する。 ＱS＝Ｑi−ＱL ・・・・（１） ＱSＣS＝ＱiＣi−ＱLＣL ・・・・（２） 但し、Ｑi：原液スラリーの流量 Ｃi：原液の固形成分濃度 ＱL：分離液の流量 ＣL：分離液の固形成分濃度 ＱS：濃縮液の流量 ＣS：濃縮液の固形成分濃度 式（１）、（２）から濃縮液の固形成分濃度は式（３）
として求められる。 ＣS＝（ＱiＣi−ＱLＣL）／Ｑi−ＱL ・・・・（３） Ｃi、Ｑi、ＣLと濃縮液の目標設定濃度ＣSSETに基づい
て計算される分離液の目標設定流量ＱCALは式（４）に
なる。 ＱCAL＝〔（Ｃi−ＣSSET）／（Ｃi−ＣL）〕＊ ＱL ・・（４） 式（４）で求められた分離液の目標設定流量ＱCALを基
準値として制御装置２０により制御バルブをファジィ制
御する。
【００１８】ファジィ制御を行うに当たって、第１、第
２制御バルブ１３、１３Ａに対応させたファジィ制御規
則を図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す一覧表として作
成し、更にファジィ制御規則の各規則毎に図３の（ａ）
〜（ｃ）に示すメンバーシップ関数を作成しておき、こ
れらを制御装置２０のファジィ推論部２２、２２Ａに予
め格納しておく。尚、図３において、ＰはPOSITIVE、Ｎ
はNEGATIVE、ＳはSMALL、ＭはMIDDLE、ＬはLARGEを意味
している。図４の（ａ）〜（ｃ）のメンバーシップ関数
はＮＬ（NEGATIVE LARGE）〜ＰＬ（POSITIVE LARGE）に
対応させて７つに分類し、各メンバーシップ関数が０．
５の高さで交わるように配置し、ＮＬ〜ＰＬを−６〜＋
６に数値化して底辺を４にしてある。そして、本発明で
はファジィ制御規則における前件部として分離液の流量
差ΔＱ及びその背圧Ｐの２つの入力値を用い、後件部と
して操作量である開度差ΔＶを用いている。本発明では
背圧Ｐのメンバーシップ関数として図４の（ｂ）に示す
ようにＺＯ（制御偏差が略０であることを意味する）の
範囲を多く持つ特殊なメンバーシップ関数を用いてい
る。メンバーシップ関数がＺＯの範囲を多く持つのは、
デカンタをスーパープール制御する時には背圧Ｐがブレ
ークポイント以上の圧力であれば如何なる圧力でも問題
がないためである。尚、前件部の条件である流量差ΔＱ
は式（４）によって計算される分離液流量ＱCALと実際
に測定される分離 液流量ＱLとの差を用いる。そして、
各メンバーシップ関数におけるパラメータの最小値（Ｑ
min、Ｐmin、Ｖmin）、最大値（Ｑmax、Ｐmax、Ｖmax）
は予め設定しておく。例えば本実施形態では、ΔＱの最
小値Ｑminは−１０ｍ3／ｈｒ、最大値Ｑmaxは＋１０ｍ3
／ｈｒであり、その他は図３の（ｂ）、（ｃ）に示した
通りである。
２制御バルブ１３、１３Ａに対応させたファジィ制御規
則を図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す一覧表として作
成し、更にファジィ制御規則の各規則毎に図３の（ａ）
〜（ｃ）に示すメンバーシップ関数を作成しておき、こ
れらを制御装置２０のファジィ推論部２２、２２Ａに予
め格納しておく。尚、図３において、ＰはPOSITIVE、Ｎ
はNEGATIVE、ＳはSMALL、ＭはMIDDLE、ＬはLARGEを意味
している。図４の（ａ）〜（ｃ）のメンバーシップ関数
はＮＬ（NEGATIVE LARGE）〜ＰＬ（POSITIVE LARGE）に
対応させて７つに分類し、各メンバーシップ関数が０．
５の高さで交わるように配置し、ＮＬ〜ＰＬを−６〜＋
６に数値化して底辺を４にしてある。そして、本発明で
はファジィ制御規則における前件部として分離液の流量
差ΔＱ及びその背圧Ｐの２つの入力値を用い、後件部と
して操作量である開度差ΔＶを用いている。本発明では
背圧Ｐのメンバーシップ関数として図４の（ｂ）に示す
ようにＺＯ（制御偏差が略０であることを意味する）の
範囲を多く持つ特殊なメンバーシップ関数を用いてい
る。メンバーシップ関数がＺＯの範囲を多く持つのは、
デカンタをスーパープール制御する時には背圧Ｐがブレ
ークポイント以上の圧力であれば如何なる圧力でも問題
がないためである。尚、前件部の条件である流量差ΔＱ
は式（４）によって計算される分離液流量ＱCALと実際
に測定される分離 液流量ＱLとの差を用いる。そして、
各メンバーシップ関数におけるパラメータの最小値（Ｑ
min、Ｐmin、Ｖmin）、最大値（Ｑmax、Ｐmax、Ｖmax）
は予め設定しておく。例えば本実施形態では、ΔＱの最
小値Ｑminは−１０ｍ3／ｈｒ、最大値Ｑmaxは＋１０ｍ3
／ｈｒであり、その他は図３の（ｂ）、（ｃ）に示した
通りである。
【００１９】図３の一覧表によれば、前件部のΔＱがＺ
Ｏ（ZERO）でＰがＮＳ（NEGATIVE SMALL）の時には、Δ
ＶはＮＳ（ＩＦΔＱｉｓＺＯａｎｄＰｉｓＮＳｔｈｅｎ
ΔＶｉｓＮＳ）となる。つまり、流量差「ΔＱ」が「略
０」で背圧「Ｐ」が「負方向に小さく」の場合には、操
作量である開度差「ΔＶ」は「負方向に小さく」とな
り、制御バルブの開度をやや絞ることになる。しかし、
実際の入力値及び出力値は共に非ファジィ数である。そ
のため、ｍｉｎ−ｍａｘ重心法を用いて具体的な流量差
ΔＱ、背圧Ｐに対する開度差ΔＶを具体的な数値として
求める。
Ｏ（ZERO）でＰがＮＳ（NEGATIVE SMALL）の時には、Δ
ＶはＮＳ（ＩＦΔＱｉｓＺＯａｎｄＰｉｓＮＳｔｈｅｎ
ΔＶｉｓＮＳ）となる。つまり、流量差「ΔＱ」が「略
０」で背圧「Ｐ」が「負方向に小さく」の場合には、操
作量である開度差「ΔＶ」は「負方向に小さく」とな
り、制御バルブの開度をやや絞ることになる。しかし、
実際の入力値及び出力値は共に非ファジィ数である。そ
のため、ｍｉｎ−ｍａｘ重心法を用いて具体的な流量差
ΔＱ、背圧Ｐに対する開度差ΔＶを具体的な数値として
求める。
【００２０】以上説明したように本実施形態によれば、
濃縮液の目標濃度ＣSSETを予め制御装置２０の目標濃度
設定部に設定した後、原液及び分離液それぞれの固形成
分濃度Ｃi、ＣL及び流量Ｑi、ＱLを個別に測定すると共
に制御バ ルブ１３Ａの背圧Ｐを測定し、目標設定濃度
ＣSSETに即した分離液の目標流量ＱCALとその測定流量
ＱLとの差ΔＱ1、ΔＱ2及び制御バルブ１３、１３Ａの
背圧Ｐに基づいて制御バルブ１３、１３Ａの前回の開度
Ｖとの開度差ΔＶ1、ΔＶ2をファジィ推論して制御バル
ブ１３、１３Ａを制御するようにしたため、オペレータ
の経験則を制御系に活かして濃縮液を目標濃度ＣSSETに
短時間で到達させることができ、しかも従来と異なり高
精度に制御し、安定的に目標濃度ＣSSETを有する濃縮液
を得ることができる。
濃縮液の目標濃度ＣSSETを予め制御装置２０の目標濃度
設定部に設定した後、原液及び分離液それぞれの固形成
分濃度Ｃi、ＣL及び流量Ｑi、ＱLを個別に測定すると共
に制御バ ルブ１３Ａの背圧Ｐを測定し、目標設定濃度
ＣSSETに即した分離液の目標流量ＱCALとその測定流量
ＱLとの差ΔＱ1、ΔＱ2及び制御バルブ１３、１３Ａの
背圧Ｐに基づいて制御バルブ１３、１３Ａの前回の開度
Ｖとの開度差ΔＶ1、ΔＶ2をファジィ推論して制御バル
ブ１３、１３Ａを制御するようにしたため、オペレータ
の経験則を制御系に活かして濃縮液を目標濃度ＣSSETに
短時間で到達させることができ、しかも従来と異なり高
精度に制御し、安定的に目標濃度ＣSSETを有する濃縮液
を得ることができる。
【００２１】また、本実施形態によれば、原液の固形成
分濃度Ｃiが変動してもファジー推論部２２、２２Ａに
おいて分離液の流量差ΔＱ及び背圧Ｐに基づいて制御バ
ルブ１３、１３Ａの前回との開度差ΔＶをファジー推論
することができるため、短時間で濃縮液を目標濃度ＣSS
ETに収束させることができる。
分濃度Ｃiが変動してもファジー推論部２２、２２Ａに
おいて分離液の流量差ΔＱ及び背圧Ｐに基づいて制御バ
ルブ１３、１３Ａの前回との開度差ΔＶをファジー推論
することができるため、短時間で濃縮液を目標濃度ＣSS
ETに収束させることができる。
【００２２】尚、上記実施形態ではメンバーシップ関数
として三角型のものを用いた例について説明したが、連
続型の釣鐘型や離散型の台形型を用いることもできる。
また、上記実施形態では制御バルブとして制御流量を異
にする第１、第２制御バルブ１３、１３Ａをファジィ制
御する場合について説明したが、制御バルブの制御精度
が高く不感帯がない場合にはその制御バルブを１個設け
るだけで分離液の流量を微少流量から大流量まで正確に
制御することができるため、１個の制御バルブを設ける
だけで本発明を良い。分離液の流量をきめ細かく制御す
ることができる。従って、本発明は少なくとも１個の制
御バルブをファジィ制御するようにしてあれば良い。
として三角型のものを用いた例について説明したが、連
続型の釣鐘型や離散型の台形型を用いることもできる。
また、上記実施形態では制御バルブとして制御流量を異
にする第１、第２制御バルブ１３、１３Ａをファジィ制
御する場合について説明したが、制御バルブの制御精度
が高く不感帯がない場合にはその制御バルブを１個設け
るだけで分離液の流量を微少流量から大流量まで正確に
制御することができるため、１個の制御バルブを設ける
だけで本発明を良い。分離液の流量をきめ細かく制御す
ることができる。従って、本発明は少なくとも１個の制
御バルブをファジィ制御するようにしてあれば良い。
【００２３】
【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項４に記載の発
明によれば、濃縮液を目標濃度に高精度に制御し、安定
的に目標濃度の濃縮液を得ることができ、しかも、原液
の流量及び固形成分濃度が変動しても短時間で目標濃度
に収束させることができるスクリュウ型デカンタ及びそ
の制御方法を提供することができる。
明によれば、濃縮液を目標濃度に高精度に制御し、安定
的に目標濃度の濃縮液を得ることができ、しかも、原液
の流量及び固形成分濃度が変動しても短時間で目標濃度
に収束させることができるスクリュウ型デカンタ及びそ
の制御方法を提供することができる。
【図１】本発明のスクリュウ型デカンタの一実施形態を
示す概念図である。
示す概念図である。
【図２】図１に示すスクリュウ型デカンタの制御ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】図２に示す制御ブロック図による制御規則を示
す一覧表で、（ａ）は大きいバルブに関する一覧表、
（ｂ）は小さいバルブに対する一覧表である。
す一覧表で、（ａ）は大きいバルブに関する一覧表、
（ｂ）は小さいバルブに対する一覧表である。
【図４】図１に示すスクリュウ型デカンタに関するメン
バーシップ関数を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ入力
のメンバーシップ関数、（ｃ）は出力のメンバーシップ
関数を示す図である。
バーシップ関数を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ入力
のメンバーシップ関数、（ｃ）は出力のメンバーシップ
関数を示す図である。
【図５】従来のスクリュウ型デカンタの一例を示す断面
図である。
図である。
【図６】スーパープール制御を説明するための概念図で
ある。
ある。
３ 回転シリンダ ４ スクリュウコンベヤ ６ 原液供給管 １２ 分離液流量計 １３、１３Ａ 制御バルブ １４ 原液流量計 １５ 原液濃度計 １６ 分離液濃度計 １７ 濃縮液濃度計 １９ 圧力計 ２０ 制御装置 ２１、２１Ａ 差分演算部 ２２、２２Ａ ファジー推論部 Ｑi 原液スラリーの流量 Ｃi 原液の固形成分濃度 ＱL 分離液の流量 ＣL 分離液の固形成分濃度 ＱS 濃縮液の流量 ＣS 濃縮液の固形成分濃度
Claims (4)
- 【請求項１】 原液を供給する原液供給管と、この原液
供給管から供給された原液を分離液と固形成分に遠心分
離し且つ一端部から分離液を排出する回転シリンダと、
この回転シリンダ内でこれと同軸に速度差をもって回転
し且つ上記固形成分を上記回転シリンダの他端部から排
出するスクリュウコンベアと、上記回転シリンダからの
分離液の流量を制御する制御バルブとを備え、上記制御
バルブを介して上記分離液の排出流量を制限し、上記分
離液の一部を上記固形成分と共に上記回転シリンダから
溢流させて上記原液の濃縮液を得るスクリュウ型デカン
タの制御方法において、上記濃縮液の固形成分濃度の目
標濃度を予め設定した後、上記原液及び分離液それぞれ
の固形成分濃度及び流量を個別に測定すると共に上記制
御バルブの背圧を測定し、上記目標設定濃度値に即した
上記分離液の目標流量とその測定流量との差及び上記制
御バルブの背圧に基づいて上記制御バルブの前回の開度
との差をファジィ推論して上記制御バルブを制御するこ
とを特徴とするスクリュウ型デカンタの制御方法。 - 【請求項２】 少なくとも１個の制御バルブをファジィ
制御することを特徴とする請求項１に記載のスクリュウ
型デカンタの制御方法。 - 【請求項３】 原液を供給する原液供給管と、この原液
供給管から供給された原液を分離液と固形成分に遠心分
離し且つ一端部から分離液を排出する回転シリンダと、
この回転シリンダ内でこれと同軸に速度差をもって回転
し且つ上記固形成分を上記回転シリンダの他端部から排
出するスクリュウコンベアと、上記回転シリンダからの
分離液の流量を制御する制御バルブと、これらの各機器
を駆動制御する制御装置とを備え、上記制御バルブを介
して上記分離液の排出流量を制限し、上記分離液の一部
を上記固形成分と共に上記回転シリンダから溢流させて
上記原液の濃縮液を得るスクリュウ型デカンタにおい
て、上記原液及び分離液の流量及びそれぞれの濃度を個
別に測定する流量計及び濃度計と、上記制御バルブの背
圧を測定する圧力計とを備え、且つ、上記制御装置は、
上記濃縮液の目標濃度に基づいて算出された上記分離液
の目標流量と上記流量計の測定流量との差分を算出する
差分演算部と、この差分演算部からの信号と上記圧力計
からの信号に基づいて上記制御バルブの前回の開度との
差を推論するファジィ推論部とを有することを特徴とす
るスクリュウ型デカンタ。 - 【請求項４】 上記分離液の排出管を複数の分岐管に分
岐し、各分岐管にそれぞれ制御バルブを設けたことを特
徴とする請求項３に記載のスクリュウ型デカンタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19486597A JPH1119535A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | スクリュウ型デカンタ及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19486597A JPH1119535A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | スクリュウ型デカンタ及びその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1119535A true JPH1119535A (ja) | 1999-01-26 |
Family
ID=16331595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19486597A Pending JPH1119535A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | スクリュウ型デカンタ及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1119535A (ja) |
-
1997
- 1997-07-04 JP JP19486597A patent/JPH1119535A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040630 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060118 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060131 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060606 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |