JPS59170912A - 流量制御装置 - Google Patents

流量制御装置

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JPS59170912A
JPS59170912A JP4314483A JP4314483A JPS59170912A JP S59170912 A JPS59170912 A JP S59170912A JP 4314483 A JP4314483 A JP 4314483A JP 4314483 A JP4314483 A JP 4314483A JP S59170912 A JPS59170912 A JP S59170912A
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JP
Japan
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control
flow rate
temperature
change
constant
Prior art date
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Pending
Application number
JP4314483A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuo Hamada
浜田 辰男
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59170912A publication Critical patent/JPS59170912A/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/06Control of flow characterised by the use of electric means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Flow Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、4直性流体の流量制御装置に係り、特に流体
の温度変化やその流路の圧力損失の変化の大きいシステ
ムに於ても、良好な制御特性を維持する機能を有した流
量制御装置に関する。
〔従来技術〕
導電性流体を流す装置として電磁ポンプがある。
この装置は、導電性流体の流れる配管に磁界をかけ、こ
の磁界と直角に電流を流すと流体が動くことを応用した
ものであり、水、液体金属ナトリウムの駆動装置として
使用されている。特に、液体金属す) IJウムは高速
増殖炉の冷却材として使用されており、このだめの流量
制御装置が第1図に示されている。
第1図に於て、電磁ポンプ4は、しゃ断器1a。
電磁開閉器2 a +電圧調整器3を通して供給される
電力により駆動される。電圧調整器3は、電磁ポンプ4
の印加電圧Vを変えることにより、その出力、即ち揚程
を変える。配管10内の液体金属す) IJウムの流量
Qは、電磁流量計11で検出され、流量変換器12に於
て適当な係数を乗ぜられて設定信号発生器13からの流
量設定値Qoと比較器15aによυ比較される。この比
較により得られた流量偏差は流量制御演算器14で処理
され、比較器151)へ入力される。比較器15bのも
う一方の入力は、電磁ポンプ4の印加電圧Vを変圧器7
.電圧変換器9を介してとシ込んだものであり、比較器
15bから出力された偏差は、自動制御装置8を介して
自動制御用電力開閉器5へ印加される。電力開閉器5は
、誘導電動機6への供給電力を変化させ、これによって
電圧調整器3の出力電圧Vが変化し、流量Qが変化する
。このような2重のフィードバックルーズにより流tQ
がその設定値Qoになるように制御される。
この制御系の特性は、プラントの流体系の特性(以下単
にプラント特性という)と、電磁ポンプの特性に応じて
定められる必要がある。特にこれらの特性に応じて、制
御系の開ループゲイン(フィードバックループ−巡の龍
利得)を適切に設定し、流量Qに変動が生じた時にこれ
が設定値Q。
へなるべく短時間で、かつ大きな振動を伴わすに到達す
るようにする。しかし、プラントの運転状態や経年変化
、ちるいは流体温度の大幅な変化があると、後に詳述す
るように制御系の開ループゲインが大幅に変化し、この
時は流量Qの変動に対してハンチング等の好ましくない
現象を生じ、機器の損傷や信頼性の低下、ひいてはプラ
ント稼動率の低下を招くという問題があった。例えば、
適切な開ループゲインの時には第2B図のように流量Q
が一定値になるように制御されているのが、開ループゲ
インが増大すると第2A図のような流iQのハンチング
を生じる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上言己した従来技術の欠点をなくシ、
プラントの運転状態寺の変化による影響を受けず、信頼
性、制御性を向上させた流量制御装置を提供するにある
〔発明の概要〕
本発明は、電磁ポンプ出口付近の流体圧力及び温度によ
ってプラント特性及び電磁ポンプ特性が定まることに着
目し、実際に検出された温度及び圧力からループゲイン
の変化を推定する手段を設け、この推定したゲインの変
化を自動的に補正するようにしたことを特徴とするもの
である。
〔発明の実施例〕
μ下、本発明の詳細な説明′する。第3図及び第4図は
プラント特性とポンプ特眺を示したものである。第3図
の曲線A、、B、Cはプラント特注であって、どの特性
も流量Qの増大にともなって圧力Hも増大することを示
している。これはプラントの配管や機器の圧力損失(以
下、圧損という)が流−1tQの増大とともに増大する
から、ポンプ4出口の圧力もそれに伴って増大すること
を意味している。そして配管や機器の圧損はプラントの
運転状態や経年変化で変わるので、圧損の大きい方から
順に特性曲線A、B、CのようJ/(なる。一方向線V
、 、 V、 、・・・・・・等は電磁ポンプ4の特性
を示しており、これらは電磁ポンプ4への印加電圧V=
V、、v、’、・・・−・・に対応した曲線である。例
えば、V=V、に固定すると、ポンプ4の出力、即ち揚
程は一定となるが、その時、プラントの圧損Hが小さい
ほどより大きい流量Qが得られることを示している。そ
して電圧Vの値が大きいほどポンプの揚程も大きいので
、圧力Hは大きくなる。
実際の動作点は、プラント特性とポンプ特性の交点で与
えられる。
以上に述べた第3図は、流体の温度Tを一定とした場合
であるが、この温度が変化すると流体の粘性が変化する
から、特性も変る。第4図はポンプ4への印加電圧Vを
一定とし、温度Tを種々変化させた時のポンプ特性TI
 T TR、・・・・・・ヲ、プラント特性り、E、F
とともに示している。
そこで今、例えば流体温度T一定の第3図で、プラント
特性B、ポンプ特性VRが定格運転時の状態であるとす
ると、点X (Qn ’+ I−IR)が動作点となっ
ている。この時、運転状態等の変化によりプラント特性
が曲線BからCへ変ったとすると、制御系が動作する前
のポンプ印加電圧VRは変化しないので動作点は特性C
と特性VRの交点Wへ移り、流tQが増加する。そこで
制御系が動作して流量QをQ、へもどす制御が行われ、
その結果曲線Cに沿って動作点けY (QR、He )
へ移って安定する。同様にプラント特性が曲線BからA
へ変ったとすると動作点はXから2へ移る。このように
動作点が移ると、ポンプ4の揚程変動3丁(に対する流
量の変動ΔQの割合、即ちその時のグランド特性の煩労
 H力墳化し、これは流体系の応動の感度変化を意味す
る。例えば第3図の場合には、各動作点に於ては、 となる。これは第4図のように流体の温度Tが変化した
時でも同様である。この応動特性の変化は制御系の開ル
ープゲインを同じ割合で変化させる。
このため、従来例で述べたような問題が生じる。
本発明は、このような開ループゲインの変化を予測して
、それを補正するようにしたもので、このだめの予測方
法は次のようである。第3図及び第4図の特性から、ポ
ンプ4への印加電圧V1及び流体温度Tを与えた時、流
ftQ=QRを一定とすると、各プラント特性に対しΔ
Q/ΔHが定まり、それは第5図に示したようになる。
即ち、印加電圧Vが低い程、また、流体温度Tが低い程
ΔQ/Δl(が大きくなる。従って、この第5図の特性
を対象プラントに対して、実、倹約に予め求めておき、
近似式もしくは各電圧V、温度Tに対するテーブルとし
て格納しておけばよい。
第6図は本発明の一実施例を示すブロック図で、第1図
の従来例と異なるのは、流体の圧力H(これは前述した
ように電圧Vと対応する)を検出する圧力変換器17及
び温度Tを検出する温度検出器1Gと、これらの出力を
入力としだ制」御定数設定器18を付加したことである
。そ1〜てこの制御定数設定器18は、前述した第5図
のΔQ/Δ【■の特性をその内部に記憶している。そし
て入力された温度T、正圧力1に対応して次のようにし
て定数Kを出力する。今、ΔQ/Δf−I−αと2いて
、第5図で定格運転時のポンプ電圧をVn、流体温度を
T11.その時のα−α8とする。そしてこの定格運転
状態は例えば第3図の動作点Xに対応する。この動作点
Xが前述のように動作点Yへ運転状態の変化等により移
動し、・輻度T = T nが不変だったとすると、Δ
Q/ΔF−■=αの値は、第5図の点Nに対応するα−
αN〉αRになり、この値αNは記憶した特性の検出さ
れた温度T、5圧Vに対する値として知ることができる
。そこでα二αRの時に、=1とし、Kけαに逆比例す
るように定める。即ち一般には、 K=αR/α・・・・・・・・(3) とする。上述のα=αNの時はI(N−αR/αNとな
る。又温度T = T RがT===Tz  (>’r
n )に変化して、第5図のように点Mへ動作状態が移
った時にけα=αM〈αRとなり、この時はに−KN−
αR/αMに設定される。
第6図の流月二制御演算器14は、P−[I)制餌とす
ると一般に KC+I(D s 十KI / s         
  −−−(3)の形の伝達関数を有している。但しS
はラプラス演算子であり、K c 、、 I(o及びに
!は夫々比例、微分及び積分定数であり、これらの定数
はプラント定格運転状態時に適切な値となるよう定めら
れていZ)。そこで本実施例では、制御定数設定器18
の出力値Kをこれらの制御定数に乗じることによって補
正を行う。その結果、プラント状態や流体温度の変化に
よりΔQ/Δt−r =αとなった時、流体系の応動特
性の感度がα/αR倍になるが、演算器14の各制御定
数は、式(2)からに−αR/α倍されるので、これら
の積に比例する制御系の開ループゲインは変化せず、常
に定格運転時と同じ制fKI特性を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば、流体の温度変化
、配管2機器の圧損変化によるプラント特性の変化が生
じても、良好な流量一定判@を行うことができ、特に、
高速増殖炉に使用される液体金属ナトリウムの流量制御
のように、その温度がプラントの起動から定常運転まで
200C〜500Cと広範囲に変化するような場合や、
不純物を除去する純化系のように、配管2機器の圧損の
変動が大きい場合には、本装置は極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の流量制御装置の構成を示す図、第2図は
流量制御特性の例を示す図、第3図は流体温度一定の場
合のQ−[4特性を示す図、第4図はポンプ印加電圧一
定の場合のQ−H特性を示す図、第5図は圧力に対応す
る流液変化率特性を示す図、第6図は本発明の一実施例
を示すブロック図である。 4・・・電磁ポンプ、11・・・′直磁流量計、14・
・・流量制御演算器、15a、15b・・・比較器、1
6・・・温度検出器、17・・・圧力変換器、18・・
・制御定数設定。 代理人 弁理士 秋本正実 茅 2 区 (Aン (E3) 茅3 目 $4 囚

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 電磁ポンプの揚程により流れる導電性流体の流敬
    検出値とその設定値との偏差を制御演算器を通して制御
    信号とし、該制御信号により上記偏差が零となるように
    上記電磁ポンプの揚程を制御するように構成した、フィ
    ードバックループ型の流量制御装置に於て、導電性流体
    の圧力を検出するだめの圧力変換器と、導電性流体の温
    度を検出するだめの温度検出器と、上記制御演算器の制
    御定数を設定するための制御定数設定器とを備えるとと
    もに、該制御定数設定器は、導電性流体の圧力変化に対
    する流11゛変化率を上記圧力変換器及び温度検出器に
    より検出された圧力及び温度から予測する機能と、該予
    測した流量変化率に逆比例した制量定数を上記制御演算
    器に設定する機能とを有したことを特徴とする流量制御
    装置。
JP4314483A 1983-03-17 1983-03-17 流量制御装置 Pending JPS59170912A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS633831A (ja) * 1986-06-25 1988-01-08 株式会社東芝 食器洗浄機等の給水装置
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