JPS5857689B2 - 流量測定制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は差圧伝送器を用いた流量測定制御装置に係り、
特に低流量域でのゼロ点誤差等を除去する流量測定制御
装置に関する。

オリフィスを用いた流量測定はこの種測定の最も基本的
な手法であり、その流量測定システムは第１図のような
構成をとっている。

即ち、流体の流通する配管１にオリフィス２を設け、乙
のオリフィス２を境としてその上流域と下流域とに位置
して配管１に導圧管３，３を取付けこの導圧管端部に差
圧伝送器４を設けている。

５はストップ弁、６は差圧ゼロにしてゼロ点調整を行な
う時に用いる均圧弁、７は開平演算器である。

ところで、以上のような流量測定システムにあっては、
特に低流域で著しく誤差が増大し、その中でも差圧伝送
器４に対して極めて大きな影響を与えている。

以下、差圧伝送器４における誤差について説明する。

差圧ｐ、 ｙ Ｐ ｏ （Ｐ ｏはフルスケール差圧）
と流量Ｑ、ＱＯ（ＱＯはフルスケール流量）との関係は
既に周知である次の関係式で表わすことができる。

但し、αは流量係数である。

ここで、差圧に誤差ｅを含む場合の見掛上の流量をＱと
すると、となる。

この（３）式はまた次のような式で表わすことができる
。

而して、差圧伝送器４の誤差はスパン誤差とゼロ点誤差
とに分けて考えることができる。

スパン誤差は差圧に比例するから（４）式で流量誤差を
計算することができ、また、ゼロ点誤差は一般にフルス
ケールに対する割合で表わせるので（５）式で流量誤差
を計算することができる。

今、スパン誤差が差圧の０．１優、ゼロ点誤差が０．１
多フルスケールの場合、流量誤差は各流量に対して次の
表のようになる。

従って、以上の表から明かなようにオリフィスを用いた
流量測定システムにあっては、差圧伝送器４のゼロ点誤
差が低流域で極めて大きな誤差となる。

このことは、流量制御を行なう場合でも以上の誤差は当
然問題となってくる。

特に、２種流体の比率を制御する場合、上記誤差が倍加
されるので比率誤差は極めて大きくなってしまう。

これを防止するには、定期的に均圧弁６を開いてその時
の差圧伝送器４の出力が差圧ゼロに対応する出力となる
ように差圧伝送器４のゼロ点調整を行なう必要があるが
、低流域での精度を確保するには前記ゼロ点調整を可成
り頻繁に実施しなければならない。

また、以上のゼロ点調整時はプロセスを停止させるため
稼動率の低下を期たす欠点がある。

本発明は上記実情にかんがみてなされたもので、流量制
御系の安定を判断しつつオンラインで自動的に較正し、
これによって特に低流量域の制御精度を確保して誤差を
最小にし、さらに必要なときに保守要求を行なう流量測
定制御装置を提供することにある。

以下、本発明の一実施例について第２図を参照して説明
する。

１０は流体を流通する配管系を示しこれに差圧を作る流
量測定用オリフィス１１および流量を制御する流量制御
弁１２を設けている。

また、オリフィス１１を境にしてその配管系１０の上流
側と下流側に導圧管１３，１３を取付けてこれを両流体
の差圧を電気信号に変換する差圧伝送器１４に接続して
いる。

この導圧管１３．１３には常時開の手動弁１５．１５お
よびストップ弁１６．１６を取付け、さらに差圧伝送器
１４の直近入力側に位置する両導圧管１３，１３を短絡
するように常時閉の手動弁１７および均圧弁１８を設け
ている。

なお、ストップ弁１６．１６および均圧弁１８は電磁弁
又はモータ駆動ボール弁などのような遠隔操作可能な弁
を用いる。

手動弁１５゜１５．１７は弁１６，１６，１８の不良時
にバックアップする機能をもつ弁である。

前記差圧伝送器１４の出力側にはゼロ差圧時の出力をボ
ールドするホールド回路１９とゼロ点較正を行なう減算
器２０とを選択切換する切換スイッチ２１が設けられ、
常時（流量測定時）は差圧伝送器１４を減算器２０側に
接続している。

２２は差圧伝送器１４からの電気信号を流量信号に変換
する開平演算器であって、ここから出力された流量信号
は流量制御部２３と制御部２４とに送られる。

この流量制御部２３は流量測定値と流量目標値とを比較
判断しその偏差に応じた制御信号を出して流量制御弁１
２を制御するものであり、また制御部２４は自動較正を
行なう場合にホールド回路２５にホールド信号を与えて
流量制御部２３の制御信号をホールドしたり、ストップ
弁１６゜１６を閉じて均圧弁１８を開いたりする。

前記ホールド回路１９はゼロ差圧時の差圧伝送器１４の
出力をホールドするものでこのホールド回路１９の出力
側にはゼロ差圧の出力が予め設定されたリミット値を設
定しゼロ差圧の出力がそのリミット値を越えたとき保守
要求信号を出力する判定器２６を接続している。

次に、以上のような流量測定制御装置の作用を説明する
。

先ず、流量測定および流量制御は次のようにして行なう
。

制御部２４の信号でストップ弁１６，１６を開き、均圧
弁１８を閉じておく。

手動弁１５，１５は常時間の状態である。

このため、配管系１０のオリフィス１１によって差圧が
生ずると、この差圧信号は導圧管１３，１３を通って差
圧伝送器１４に入りここで電気信号に変換された後、切
換スイッチ２１を介して開平演算器２２に入り流量信号
に変換される。

従って、この流量信号が配管系１０を流れる流量測定値
となる。

一方、この流量測定値は流量制御部２３で流量目標値と
比較されその偏差に応じた制御信号が流量制御部２３か
らでるので、この信号をもって流量制御弁１２を制御し
流量制御を行なう。

次に、自動較正を行なう場合について説明する。

制御部２４は流量測定値を常時把握しているので、必要
な時間に制御部２４は流量測定値の変化率等から系の安
定状態を判断し、これに基づいて遠隔均圧指令信号を出
してストップ弁１６．１６を閉じ、均圧弁１８を開く。

これと同時に、制御部２４よりホールド指令信号を出し
て流量制御部２３の直前の出力値を保持させ、これによ
って流量制御弁１２の開度を一定に保って較正時に伴な
う制御外乱を防止している。

さらに、切換スイッチ２１を減算器２０側からホールド
回路１９側へ切換える。

従って、以上の状態に設定することによって差圧伝送器
１４の入力側はゼロ差圧になるので、このゼロ差圧時の
差圧伝送器１４の出力を切換スイッチ２１を介してホー
ルド回路１９にホールドさせる。

而して、一定時間経過後、制御部２４は遠隔均圧指令の
解除信号を出してストップ弁１６．１６を開き、かつ均
圧弁１８を閉じると同時に切換スイッチ２１を減算器２
０側へ切換える。

さらに、系の整定をまってホールド指令信号を解除して
ホールド回路２５も通常の制御に戻す。

従って、この状態にあっては通常制御に基づいて差圧伝
送器１４は流体差圧を電気信号に変換して減算器２０に
供給するものであるが、このときゼロ差圧時の信号がホ
ールド回路１９から減算器２０に入っているので、ここ
で自動的に減算処理が行なわれる。

つまり、この減算器２０により、電気的手段によって自
動的にゼロ点較正が行なわれたことになる。

故に、制御部２４で適宜な頻度で較正を行なえば、誤差
を最小にして流量制御できる。

また、ゼロ差圧時の出力は判定器２６によって予め設定
したリミット値と比較しこのリミット値を越えたとき差
圧伝送器１４等の保守要求信号を出力するようにしてい
る。

以上詳記したように本発明によれば、制御部で流量測定
値の変化率等から系の安定を判断して均圧弁等を制御し
、差圧伝送器の入力側をゼロ差圧状態に設定し、このゼ
ロ差圧時の出力値をゼロ差圧解除後の流量測定値から減
算してゼロ較正を行なうようにしたので、低流量域であ
ってもゼロ点較正を確実に行なうどとが可能となって差
圧伝送器のゼロ点誤差を大幅に減少させることができる
。

また、本装置はゼロ較正時に系の安定した状態で流量制
御弁を一定開度に保持するようにしたので、プロセスを
停止することなくゼロ点較正を行なうことができる。

さらに、制御部内で時間設定しておけば、適宜に自動的
に較正処理を行なわせることができ、較正作業の簡素化
が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の概略構成図、第２図は本発明に係る
流量測定制御装置の構成図である。 １０・・・・・・配管系、１１・・・・・・オリフィス
、１２・・・・・・流量制御弁、１３・・・・・・導圧
管、１４・・・・・・差圧伝送器、１８・・・・・・均
圧弁、１９・・・・・・ホールド回路、２０・・・・・
・減算器、２２・・・・・・開平演算器、２３・・・・
・・流量制御部、２４・・・・・・制御部、２５・・・
・・・ホールド回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体の流通する配管系に設けたオリフィスの上流側
   および下流側とにそれぞれ導圧管が接続され、これらの
   導圧管にはそれぞれ常時開のストップ弁およびゼロ点較
   正時に両溝圧管を短絡する常時閉の均圧弁を介して差圧
   伝送器が接続され、前記オリフィスによって生じた差圧
   を導圧管を介して差圧伝送器で検出し流体流量を測定す
   る、ものにおいて、前記差圧伝送器の出力側に設けられ
   たスイッチ２１と、常時（流量測定時）は前記ス、、イ
   ンチによって選択され前記差圧伝送器からの出力を流量
   信号に変換するゼロ点較正機能を持った。 流量変換部１９．２０と、この流量変換部から出力され
   る流量測定値と予め定めた流量目標値と比較しその偏差
   に応じた信号を用いて前記配管系に設けた流量制御弁１
   ２を制御する流量制御部２３，２５と、前記流量測定値
   を把握して前記ストップ弁を閉、前記均圧弁を開として
   ゼロ点差圧に設定するとともに、前記スイッチを切換制
   御し、さらにホールド信号を出力する制御部と、このホ
   ールド信号を受けて前記流量制御部の出力を保持して前
   記流量制御弁の開度を一定に保つ第１のホールド回路２
   ４９２５と、前記制御部の切換制御によって前記スイッ
   チ２１に選択されゼロ差圧時の前記差圧伝送器の出力を
   保持して常時は前記流量変換部に与える第２のホールド
   回路１９と、このホールド回路１９の出力値が予め定め
   た値以上となったとき保守要求信号を出力する判定部２
   ６とを備えたことを特徴とする流量測定制御装置。