JPS59177618A - 圧力制御方法 - Google Patents
圧力制御方法Info
- Publication number
- JPS59177618A JPS59177618A JP58053315A JP5331583A JPS59177618A JP S59177618 A JPS59177618 A JP S59177618A JP 58053315 A JP58053315 A JP 58053315A JP 5331583 A JP5331583 A JP 5331583A JP S59177618 A JPS59177618 A JP S59177618A
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- JP
- Japan
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- valve
- pressure
- control valve
- secondary pressure
- control
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D16/00—Control of fluid pressure
- G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
- G05D16/2006—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
- G05D16/2013—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (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。
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〕
本発明は圧力制御方法に係り、特に、例えば、水道水・
ガス等の流体を輸送する管路に設備された制御弁の開度
を制御して制御弁の二次圧力を調整するに好適な圧力制
御方法に関する。
ガス等の流体を輸送する管路に設備された制御弁の開度
を制御して制御弁の二次圧力を調整するに好適な圧力制
御方法に関する。
従来のこの種の圧力制御方法が適用される上水道配水系
は、第１図に示すように、配水池１と、配水管路２との
間に制御弁３を設けると共に、該制御弁３の二次圧力Ｐ
２を測定してその圧力に応じた検出信号２００を出力す
る圧力発信器４を該配管２に接続し、この圧力発信器４
からの検出信号２００を取シ込むと共に、これと設定値
Ｐ。の信号１００との偏差によシ比例積分（ＰＩ）演算
して開度信号３００を該制御弁３に出力する調節計５を
設けて構成されている。
は、第１図に示すように、配水池１と、配水管路２との
間に制御弁３を設けると共に、該制御弁３の二次圧力Ｐ
２を測定してその圧力に応じた検出信号２００を出力す
る圧力発信器４を該配管２に接続し、この圧力発信器４
からの検出信号２００を取シ込むと共に、これと設定値
Ｐ。の信号１００との偏差によシ比例積分（ＰＩ）演算
して開度信号３００を該制御弁３に出力する調節計５を
設けて構成されている。
このように構成された上水配水系における圧力制御方法
によれば、調節計５は、圧力発信器４から制御弁３の二
次圧力Ｐ２に比例した検出信号２００を入力し、設定値
Ｐａとし次基準信号１００との偏差からＰＩ演算して、
制御弁３の開度Ｓ。
によれば、調節計５は、圧力発信器４から制御弁３の二
次圧力Ｐ２に比例した検出信号２００を入力し、設定値
Ｐａとし次基準信号１００との偏差からＰＩ演算して、
制御弁３の開度Ｓ。
を制御する開度信号３００を算出する。また、ＰＩ演算
式については、（１）式で表わされている。
式については、（１）式で表わされている。
ここに、ＳＯは弁開度％ＫＰは比例定数、Ｋｒは積分定
数、Ｐａは二次圧力の設定値、Ｐ２は二次圧力である。
数、Ｐａは二次圧力の設定値、Ｐ２は二次圧力である。
この圧力制御方法は、比例定数Ｋｐ及び積分定数Ｋｒが
製作時点では未定であり、実際に上水道配水系を運転し
ながら、この定数を決定せざるを得す、虐整に時間がか
かるという欠点があった。
製作時点では未定であり、実際に上水道配水系を運転し
ながら、この定数を決定せざるを得す、虐整に時間がか
かるという欠点があった。
本発明の目的は、上述した欠点を解消し、制御弁の二次
圧力制御するときに必要な定数決定を不要とした圧力制
御方法を提供するにある。
圧力制御するときに必要な定数決定を不要とした圧力制
御方法を提供するにある。
上記目的を達成するために、本発明は、制御弁の二次圧
力と、この制御弁の二次圧力設定値と、当該制御弁を流
れる流体の流量とに基づいて、制御弁の損失係数の補正
値を演算し、該制御系の弁開度を前記補正値分だけ動作
させることを特徴とするものである。
力と、この制御弁の二次圧力設定値と、当該制御弁を流
れる流体の流量とに基づいて、制御弁の損失係数の補正
値を演算し、該制御系の弁開度を前記補正値分だけ動作
させることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施例を図面によって説明する。
第２図は、本発明に係る圧力制御方法の実施例が適用さ
れる上水道配水系を示す系統図である。
れる上水道配水系を示す系統図である。
第２図にお込て、第１図に示す従来例と同−構成景素に
は同一の符号を付して説明する。
は同一の符号を付して説明する。
第２図において、配水池１は配水管路２を介して需要家
に接続され、該配水池１の水が自然流下で需要家に圧送
されるようになっている。配水管る制御弁３と、該制御
弁３の二次側に、その配水圧力を計測しこれに応じた圧
力検出信号２００を出力する圧力発信器４とが設備され
ている。この制御弁３を制御回路は、演算器７乃至演算
器１０から構成されている。すなわち、制御回路は以下
のように構成されている。
に接続され、該配水池１の水が自然流下で需要家に圧送
されるようになっている。配水管る制御弁３と、該制御
弁３の二次側に、その配水圧力を計測しこれに応じた圧
力検出信号２００を出力する圧力発信器４とが設備され
ている。この制御弁３を制御回路は、演算器７乃至演算
器１０から構成されている。すなわち、制御回路は以下
のように構成されている。
前記流量計６からの管路流量Ｑの流量検出信号４００と
、圧力発信器４からの制御弁３の二次圧力Ｐ２の検出信
号２００とを演算器７に取シ込み、該演算器７は、これ
と弁の二次圧設定値Ｐｏの基準信号１００とから弁損失
係数の補正値Δηを演算し、これを補正信号５００とし
て出力するようになっている。該演算器７からの補正値
Δηの補正信号５００を取シ込む演算器８は、演算器９
からの損失係数ηの信号６００を取シ込んで損失係数η
。を演算するようになっている。該演算器９は、制御弁
３と接続され現在の弁開度Ｓに応じた開度検出信号７０
０を入力し、これから損失係数ηを演算し上記出力信号
６００として出力するようになっている。演算器８から
の新しい損失係数η０に関する出力信号８００を取り込
む演算器１０は、損失係数η０を弁開度Ｓ。に変換し、
これを弁開度Ｓｏの開度信号３００として制御弁・３に
出力するようになっている。
、圧力発信器４からの制御弁３の二次圧力Ｐ２の検出信
号２００とを演算器７に取シ込み、該演算器７は、これ
と弁の二次圧設定値Ｐｏの基準信号１００とから弁損失
係数の補正値Δηを演算し、これを補正信号５００とし
て出力するようになっている。該演算器７からの補正値
Δηの補正信号５００を取シ込む演算器８は、演算器９
からの損失係数ηの信号６００を取シ込んで損失係数η
。を演算するようになっている。該演算器９は、制御弁
３と接続され現在の弁開度Ｓに応じた開度検出信号７０
０を入力し、これから損失係数ηを演算し上記出力信号
６００として出力するようになっている。演算器８から
の新しい損失係数η０に関する出力信号８００を取り込
む演算器１０は、損失係数η０を弁開度Ｓ。に変換し、
これを弁開度Ｓｏの開度信号３００として制御弁・３に
出力するようになっている。
次に、上述した上水道配水系の動作を説明するが、その
前に本発明の詳細な説明する。
前に本発明の詳細な説明する。
制御弁３の開度をＳｌこの弁開度Ｓに対応する損失係数
をηとし、この時の配水管路２の流量をＱ１弁の一次圧
力をＰ １ ％二次圧力をＰ２とすると、弁の一次圧力
Ｐ１と二次圧力Ｐ２との差、すなわち減圧値ΔＰは次の
（２）式で表わされる。
をηとし、この時の配水管路２の流量をＱ１弁の一次圧
力をＰ １ ％二次圧力をＰ２とすると、弁の一次圧力
Ｐ１と二次圧力Ｐ２との差、すなわち減圧値ΔＰは次の
（２）式で表わされる。
４
ＡＰ＝Ｐ・−Ｐ・＝ｖ−ＩＣ琴）” −Ｑ、” −°−
°°°（２１ここに、ｇは重力加速度、Ｄは弁径である
。弁による二次圧力制御は、弁開度Ｓ、すなわち損失係
数ηを変えることによシ、減圧値ΔＰを加減し、二次圧
力Ｐ２を二次圧力設定値Ｐｏに一致させるものである。
°°°（２１ここに、ｇは重力加速度、Ｄは弁径である
。弁による二次圧力制御は、弁開度Ｓ、すなわち損失係
数ηを変えることによシ、減圧値ΔＰを加減し、二次圧
力Ｐ２を二次圧力設定値Ｐｏに一致させるものである。
さらに、詳説すると、二次圧力制御は、次の理由により
、ηを可変することによって二次圧力Ｐ２を設定値Ｐ。
、ηを可変することによって二次圧力Ｐ２を設定値Ｐ。
に一致させるのである。すなわち、二次圧力Ｐ２は、上
記の（２）式より、で与えられる。しだがって、上式に
おいて、ｇ及びＤが定数であり、また、Ｐｌ ・Ｑが弁
の開閉によって変らないとすれは、Ｐ２はηの可変に応
じて可変することになる。このηは弁の開度Ｓの関数で
与えられる。このことから、現在の開度Ｓにおける損失
係数をηとし、二次圧力Ｐ２を設定値ｐｏに一致させる
ための弁開度を８０とすると、このＳｏにするための補
正係数η０は、現在のηに対してどの位に離れているか
、っまシどの位補正してやればよいかが算出できれは、
Ｐ２をＰ。
記の（２）式より、で与えられる。しだがって、上式に
おいて、ｇ及びＤが定数であり、また、Ｐｌ ・Ｑが弁
の開閉によって変らないとすれは、Ｐ２はηの可変に応
じて可変することになる。このηは弁の開度Ｓの関数で
与えられる。このことから、現在の開度Ｓにおける損失
係数をηとし、二次圧力Ｐ２を設定値ｐｏに一致させる
ための弁開度を８０とすると、このＳｏにするための補
正係数η０は、現在のηに対してどの位に離れているか
、っまシどの位補正してやればよいかが算出できれは、
Ｐ２をＰ。
に直ちに一致させることが可能となる。
そこで、この補正値Δηを次のようにして算出する。こ
こで、弁開度を変えて弁の損失係数をη０に変えた時、
二次圧が設定値Ｐｏになったとする。弁の損失係数をη
がらη。に変えることによシ、流ｔＱと弁の一次圧力Ｐ
ｉが変わらないとすれば次の（３）式が成立する。
こで、弁開度を変えて弁の損失係数をη０に変えた時、
二次圧が設定値Ｐｏになったとする。弁の損失係数をη
がらη。に変えることによシ、流ｔＱと弁の一次圧力Ｐ
ｉが変わらないとすれば次の（３）式が成立する。
しだがって、損失係数の補正値Δηは、上記（２）式及
び（３）式より、下記（４）式の如く求まる。
び（３）式より、下記（４）式の如く求まる。
このようにして算出したΔηを現在の弁開度Ｓにおける
ηに加算することにより、つまり、上記（２の２）式の
ηをη０＝η＋Δηに変えることにより、Ｐ２をＰＯに
一致させることができるのである。
ηに加算することにより、つまり、上記（２の２）式の
ηをη０＝η＋Δηに変えることにより、Ｐ２をＰＯに
一致させることができるのである。
以下、上記原理を基に本実施例の動作を説明する。演算
器７は、検出信号２００及び４００と、基準信号１００
とを取り込み、（４）式に従い損失係数の補正値Δηを
演算する。
器７は、検出信号２００及び４００と、基準信号１００
とを取り込み、（４）式に従い損失係数の補正値Δηを
演算する。
（４）式によシ、二次圧力を設定値ＰＧにするだめの補
正値Δηを演算器７で求める。この演算器７の出力信号
５００と、演算器９からの出力信号６００とを演算器８
に取り込み、演算器８は損失係数η０を（５）式に基づ
いて算出する。
正値Δηを演算器７で求める。この演算器７の出力信号
５００と、演算器９からの出力信号６００とを演算器８
に取り込み、演算器８は損失係数η０を（５）式に基づ
いて算出する。
η０−η＋Δη ・Ｎ１・・・川・・（
５）弁開度Ｓと損失係数ηとの関係は、第３図に示すよ
うに非線形な特性を示している。演算器９及び演算器１
０は、この特性を内蔵しており、演算器９は開度Ｓから
損失係数ηに変換をし、演算器１０は損失係数ηＧから
開度Ｓｏに変換するものである。
５）弁開度Ｓと損失係数ηとの関係は、第３図に示すよ
うに非線形な特性を示している。演算器９及び演算器１
０は、この特性を内蔵しており、演算器９は開度Ｓから
損失係数ηに変換をし、演算器１０は損失係数ηＧから
開度Ｓｏに変換するものである。
しかして、演算器９は制御弁３よシ弁開度Ｓの開度検出
信号７００を入力し、損失係数ηに変換して出力信号６
００を出力する。演算器８は、演算器７で求めた補正値
Δηの信号５００と演算器９で求めた損失係数ηの信号
６００とを入力して加算し、損失係数η０を求めて、こ
れを信号８００として演算器１０に出力する。演算器１
０は、これを弁開度Ｓｏに変換して、制御弁３に開度設
定値Ｓｏの制御信号３００として出力する。
信号７００を入力し、損失係数ηに変換して出力信号６
００を出力する。演算器８は、演算器７で求めた補正値
Δηの信号５００と演算器９で求めた損失係数ηの信号
６００とを入力して加算し、損失係数η０を求めて、こ
れを信号８００として演算器１０に出力する。演算器１
０は、これを弁開度Ｓｏに変換して、制御弁３に開度設
定値Ｓｏの制御信号３００として出力する。
ところで、制御弁３の開度をＳからＳｏに変えることに
よシ、流ｆｔ Ｑ、及び−次圧力Ｐｉが変わらなければ
、二次圧力Ｐ２は（４）式に従い、設定値Ｐ、に一致す
る。しかしながら、二次圧力Ｐ２が変われば流量φも変
化し、それに従属して一次圧力Ｐｉ も変わるのが現実
的である。その変わシ方は、二次圧力Ｐ２が高くなれば
流量Ｑが増え、このため配水池１と制御弁３の間の管路
抵抗による圧力損失が増え、−次圧力ＰＩは低下する。
よシ、流ｆｔ Ｑ、及び−次圧力Ｐｉが変わらなければ
、二次圧力Ｐ２は（４）式に従い、設定値Ｐ、に一致す
る。しかしながら、二次圧力Ｐ２が変われば流量φも変
化し、それに従属して一次圧力Ｐｉ も変わるのが現実
的である。その変わシ方は、二次圧力Ｐ２が高くなれば
流量Ｑが増え、このため配水池１と制御弁３の間の管路
抵抗による圧力損失が増え、−次圧力ＰＩは低下する。
また、二次圧力Ｐ２が低くなれば、流量Ｑが減少し、管
路抵抗による圧力損失が減少し、−次圧力Ｐ１は商くな
る。したがって、弁開度をＳｏに変えることにより、流
量Ｑ及び−次圧力ＰＩの変化の大きさによυ、二次圧力
Ｐ２は設定値Ｐａに必ずしもならないが、第２図に示す
ように、二次圧力Ｐ２をフィードバックしているので、
最終的に設定値Ｐ０に一致する。
路抵抗による圧力損失が減少し、−次圧力Ｐ１は商くな
る。したがって、弁開度をＳｏに変えることにより、流
量Ｑ及び−次圧力ＰＩの変化の大きさによυ、二次圧力
Ｐ２は設定値Ｐａに必ずしもならないが、第２図に示す
ように、二次圧力Ｐ２をフィードバックしているので、
最終的に設定値Ｐ０に一致する。
第２図に示す実施例の如く、制御弁３が配水池１の出側
に設備されている場合には、配水池１と制御弁３との間
の管路は太く、かつ短かいので、管路抵抗は小さく、流
量Ｑによる圧力損失は小さい。したがって、この場晶に
は、弁損失係数をηからηｏＫ変えることによシ、流量
Ｑが変化しても、弁の一次圧力Ｐ１は変化しないとして
もよい。
に設備されている場合には、配水池１と制御弁３との間
の管路は太く、かつ短かいので、管路抵抗は小さく、流
量Ｑによる圧力損失は小さい。したがって、この場晶に
は、弁損失係数をηからηｏＫ変えることによシ、流量
Ｑが変化しても、弁の一次圧力Ｐ１は変化しないとして
もよい。
この条件のもので、二次圧力Ｐ２が設定値Ｐ０に一致す
る様子を第４図で説明する。
る様子を第４図で説明する。
期間Ｔ１において、二次圧力設定値Ｐａが小さく変わっ
たため、期間Ｔ２における第１回目の制御では、弁の損
失係数ηが大きくなるよう、すなわち弁開度を絞る方向
に動作する。この結果、流量は減少するが、予定通シの
減圧がなされず、従って、二次圧力Ｐ２は設定値Ｐａに
近づいたものの依然として偏差ｅｌが残っている。次に
１期間Ｔ３における第２回目の制御では、さらに偏差が
ｅ２と小さくなシ、さらには、期間Ｔ４において、偏差
が無くなる様子がわかる。
たため、期間Ｔ２における第１回目の制御では、弁の損
失係数ηが大きくなるよう、すなわち弁開度を絞る方向
に動作する。この結果、流量は減少するが、予定通シの
減圧がなされず、従って、二次圧力Ｐ２は設定値Ｐａに
近づいたものの依然として偏差ｅｌが残っている。次に
１期間Ｔ３における第２回目の制御では、さらに偏差が
ｅ２と小さくなシ、さらには、期間Ｔ４において、偏差
が無くなる様子がわかる。
本実施例によれば、制御演算式のパラメータである弁径
及び、弁開度と損失係数とを関係づける弁特性が既知で
あることから、手間のかかるチューニングが不要であり
、かつ、ハンチングの無い制御を行なえるという効果が
ある。
及び、弁開度と損失係数とを関係づける弁特性が既知で
あることから、手間のかかるチューニングが不要であり
、かつ、ハンチングの無い制御を行なえるという効果が
ある。
以上が本発明の一実施例であるが、応用例として、設定
値Ｐ０に不感帯を設けれは、弁の無駄な動作を無くする
効果がある。
値Ｐ０に不感帯を設けれは、弁の無駄な動作を無くする
効果がある。
また、実施例では、制御弁３に開度の設定値を与えると
しだが、開度の増減分を与えるような仕組にしても、本
発明の要旨に含まれる。さらに、本発明による装置をア
ナログの高精度な機器で構成しても同様に実現できるも
のである。
しだが、開度の増減分を与えるような仕組にしても、本
発明の要旨に含まれる。さらに、本発明による装置をア
ナログの高精度な機器で構成しても同様に実現できるも
のである。
なお、本実施例では水道水を例に説明したが、もちろん
、ガス等信の流体にも適用できることはいうまでもない
。
、ガス等信の流体にも適用できることはいうまでもない
。
本発明による弁の二次圧力制御によれば、必要な定数決
定等パラメータチューニングをしなくて
定等パラメータチューニングをしなくて
第１図は従来の圧力制御方法が適用される圧力制御装置
を含む配水系を示す系統図、第２図は本発明に係る圧力
制御方法の一実施例が適用される圧力制御装置を含む配
水系を示す系統図、第３図は本発明の制御方法で用いら
れる制御弁の弁開度と損失係数の関係を示す特性図、第
４図は本発明の一実施例における制御状態を説明するた
めに示す動作特性図である。 １・・・配水池、２・・・配水管路、３・・・制御弁、
４・・・圧力発信器、５・・・調節計１，６・・・流量
計、７乃至１０・・・演算器。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 ＄ １ 目 第２ 目 ＄３ 図 ｒ □ 全 閉 苛用度（５）用
を含む配水系を示す系統図、第２図は本発明に係る圧力
制御方法の一実施例が適用される圧力制御装置を含む配
水系を示す系統図、第３図は本発明の制御方法で用いら
れる制御弁の弁開度と損失係数の関係を示す特性図、第
４図は本発明の一実施例における制御状態を説明するた
めに示す動作特性図である。 １・・・配水池、２・・・配水管路、３・・・制御弁、
４・・・圧力発信器、５・・・調節計１，６・・・流量
計、７乃至１０・・・演算器。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 ＄ １ 目 第２ 目 ＄３ 図 ｒ □ 全 閉 苛用度（５）用
Claims (1)
- １、配水管路に設けられた制御弁の二次圧力と該管路の
流量の検出値に基づいて弁開度を制御して二次圧力を制
御する方法において、前記検出された制御弁の二次圧力
値゛とあらかじめ設定された二次圧力設定値との偏差と
該検出された流量の値とから該制御弁の弁損失係数の補
正値を求め、該制御弁の弁開度を該補正値を用いて補正
演算し、補正演算された弁開度に制御弁の開度を制御す
ることを特徴とする圧力制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053315A JPS59177618A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 圧力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053315A JPS59177618A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 圧力制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59177618A true JPS59177618A (ja) | 1984-10-08 |
Family
ID=12939283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58053315A Pending JPS59177618A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 圧力制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59177618A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6348212U (ja) * | 1986-09-18 | 1988-04-01 | ||
| JPH03103682A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-30 | Hitachi Ltd | ガス弁装置の制御装置 |
-
1983
- 1983-03-29 JP JP58053315A patent/JPS59177618A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6348212U (ja) * | 1986-09-18 | 1988-04-01 | ||
| JPH03103682A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-30 | Hitachi Ltd | ガス弁装置の制御装置 |
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