JPS60189020A - プロセス流量制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は本流路を複数の分岐流路に分割し流体を流送す
る流体処理設備において、各分岐流路内の流体流量を調
節するプロセス流量制御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図は複数の分岐流路を有する流体処理設備に適用し
て各分岐流路の流量を制御するプロセス流量制御装置の
構成図である。第１図に示す流体処理設備は、例えば農
業用水設備であって、貯水池１などに貯えられている農
業用水を送水ポンプ２により送水本管３へ送シ込み、こ
の送水本管３からそれぞれ目的地に配管された分岐流路
である分岐配管４−１〜４−ｎに分流して農業用水を目
的地に分配するものである。このような設備での各分岐
配管４−１〜４−ｎに流れる流量の制御は次のようにし
て行なわれる。

なお、第１図には、図面の度合上分岐配管４−１゜４−
２に関してのみ示しである。すなわち、各分岐配管４−
１〜４−ｎに流量計５−１〜５−ｎおよび流量調節弁６
−１〜６−ｎが設けられ、流量計５−１〜５−２は分岐
配管４−１〜４−Ｈに流れる流量を検出してその流量測
定信号を流量調節計７−１〜７−ｎに送出する。流量調
節計７−１〜７−２には、分岐配管４−１〜４−ｎにお
ける流量の設定値が予め設定されておシ、流量調節計７
−１〜７−ｎはこの設定値と流量測定信号との偏差をめ
、この偏差に応じた操作信号を流量調節弁６−１〜６−
ｎに送出する。流量調節弁６−１〜６−ｎは操作信号に
応じて開閉動作して流量を調節する。このような流量制
御と同時に送水本管３に設けられた流量計８は送水本管
３の流量を検出してその流量測定信号を記録・指示計９
に送り、この記録・指示計９において流量の記録および
その指示がなされる。また流量調節弁６−１〜６−ｎの
開度が弁開度発信器ＩＱ−１〜１０＝ｎによシ検出され
、その信号が記録・指示計１１−１〜１１−ｎに送られ
て開度の記録およびその指示がなされている。

〔背景技術の問題点〕

このように従来の設備においては、各分岐配管４−１〜
４−ｎの各々に流量検出器５−１〜５−ｎを設けこれら
検出器５−１〜５＝ｎで検出した流量に基づいて制御を
行なっている。このだめ農業用水設備のように分岐流路
数の多い設備では、その分岐流路の配管数に対応した数
の流量検出器５−１〜５−ｎが必要となり、また分岐流
路の流量が多い場合その配管口径も大きくなり、流路に
影響を与えないだめに流量検出器５−１〜５−ｎも大口
径のものが必要となるため、システム全体のコストが高
くなる欠点があった。また多く流量検出器５−１〜５−
ｎは、配管を分割しその間に配置しておシ、流量検出器
の故障時やメンテナンス時期にはその修正作業に多大な
労力が必要になる上、その分岐流路を使用禁止せざるを
えなくなる。

〔発明の目的〕

本発明は上記実情に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、流量計を用いることなく各分岐流路の
流量を制御し得るプロセス流量制御装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明は、本流路の流体を、本流路から複数に分割され
た分岐流路を通じて各々対応する目的地に分配するプロ
セスにあって、前記分岐流路に設けられた操作弁の入口
側と出口側との差圧を差圧検出部により検出し、この差
圧検出部から出力される差圧信号と前記操作弁の開度信
号とに基づいて流量測定部により前記分岐流路の流量を
め、このめられた流量に基づいて前記操作弁の開度を調
節して前記分岐流路の流量を制御するプロセス流量制御
装置である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係るプロセス流量制御装置の一実施例に
ついて第２図および第３図を参照して説明する。第２図
はプロセス流量制御装置の全体構成図である。第２図に
おいて２０は、送水Ｉンプ２１によシ送られてくる農業
用水などを流通させる本流路としての送水本管であって
、この送水本管２θの下流側は、複数の分岐流路として
の分岐配管２２−１〜２２−ｎに分割されて配管されて
いる。なお送水本管２０には、流量計２３が設けられ、
この流量計２３により測定された流量を基準流量として
いる。

さて、分岐配管２２−１〜２２−ｎに分かれる分水口付
近の各分岐配管２２−１〜２２−ｎには、差圧伝送器２
４−１〜２４−ｎおよび流量調節弁２５−１〜２５−ｎ
がそれぞれ設けられている。なお、第２図においては、
分岐管２２−１．２２−２に関してのみ図示しである。

差圧伝送器２４−１〜２４−ｎは、流量調節弁２５−１
〜２５−ｎの流入側と流出側との間の流量に比例した差
圧を検出してその差圧信号８１〜Ｓｎを流量演算部２６
−１〜２６−ｎに送出するものである。ＩＮ、量調節弁
２５−１〜２５−ｎには、開度発信器２７−１〜２７−
ｎが設けられており、これら開度発信器２７−１〜２７
−ｎは流量調節弁２５−１〜２５−ｎの一度を検出しそ
の開度信号ｒ１〜ｒｎを流量測定部としての流量演算部
２６−１〜２６−ｎに送るものである。

流量演算部２６−１〜２６−ｎは、それぞれ取込んだ差
圧信号ΔＰおよび開度信号に基づいて各分岐配管２２−
１〜２２−ｎの流量Ｑを演算しめるもので、その演算式
は次のように表わされる。

ここで、Ｎｌは定数、ｐｐは配管修正係数、ＦＲはレイ
ノルズ補正係数、Ｃｖは弁（バルブ）の容量係数、Ｇは
標準温度の水に対する比重、ΔＰは差圧である。したが
って開度信号によりＣｖをめて流量Ｑを演算しめる。

そして、これら流量演算部２６−１〜２６−ｎは、流量
をめる流量演算機能の他に、第３図に示すように請求め
られた流量をホールドするホールド機能部２６ｂおよび
められた流量が予め定められた許容流量範囲外になった
場合に警報発令信号を送出する警報機能部２６ｃを備え
ている。

さらに第２図に示す装置には、流量演算部２６−１〜２
６−ｎによ請求められた流量を補正する手段が設けられ
ている。すなわち、流量演算部２６−１〜２６−ｎから
送出される流量信号は、それぞれ補正係数演算部２８に
送られるように構成されておシ、この補正係数演算部２
８の各流量演算部２６−１〜２６−ｎによりめられた流
量の総流量をめ、この総流量でもって流量計２３により
測定された基準流量を除去して補正係数をめる機能をも
ったものである。

この補正係数演算部２８から送出される補正係数信号は
リミッタ部２９を通して乗算部３０−１〜３０−　ｎに
送られ、これら乗算部３０−１〜３０−ｎは補正係数信
号と流量演算部２６−１〜２６−ｎから送出される流量
信号とを乗算して流量制御信号をめ、この流量制御信号
をそれぞれ流量調節計３１−１〜３１−ｎに送るように
構成されている。

なお、リミッタ部２９は、補正係数が予め設定された範
囲外になった場合に警報発令信号を警報器３２に送出す
るものとなっている。

次に上記の如く構成された装置の動作について説明する
。送水ポンプ２１によシ送出される流体は、送水本管２
０から各分岐配管２２−１〜２２−ｎに送られる。この
とき流量計２３は送水本管２０に流通する流量を測定し
てその流量Ｑｏを示す流量測定信号を補正係数演算部２
８に送出する。

各分岐配管２２−１〜２２−ｎでは、次のようにしてそ
の分岐配管２２−１〜２２−ｎの流量がめられる。例え
ば分岐配管２２−１では、差圧伝送器２４−１によシ流
量調節弁２５−１の流入側と流出側との間の差圧Ｐが検
出されその差圧信号Ｓノが流量演算部２６−１に送出さ
れ、またそのときの流量調節弁２５−１の開度が弁開度
発信器２７−１によシ検出されてその開度信号ｒノが流
量演算部２６−１に送出される。流量演算部２６−１の
流量演算機能部２６ａは、取込んだ差圧信号Ｓノと開度
信号ｒノとによシ第（１）式を演算して流量Ｑ１をめ、
この流量Ｑｌを示す流量信号を補正係数演算部２８およ
び乗算部３０−１に送出する。なお、他の分岐配管２２
−２〜２２−ｎにおいても上記の動作と同様に流量Ｑ２
〜Ｑｎがめられ、その流量を示す流量信号が補正係数演
算部２８および各乗算部３０−２〜３０−ｎに送られる
。

補正係数演算部２８は、各乗算部３０−１〜３θ−ｎか
ら送られてくる流量信号によシすべての分岐配管２２−
１〜２２−ｎの総流量Σｑ＋（＋＝ｉ。

２、・・・ｎ）をめて補正係数Ｋをめる。つまり総流量
ΣＱｉ＝Ｑｔ　＋Ｑ２＋・・・十魅　・・・（２）を演
算しめ、この総流量ΣＱｉで基準とする流量Ｑｏを除算
して補正係数Ｋをめる。

Ｏ Ｋ＝丁１　・・・（３） このめられた補正係数には、補正係数信号として送出さ
れ、リミッタ部２９を通して乗算部３０−１〜３０−ｎ
に送−られる。

なお、補正係数には、Ｑｏ中ΣＱｉとガることから「１
」に近似した値となるが、送水配管２０や分岐配管２２
−１〜２２−ｎに漏洩が発生したシ、また流量計２３．
差圧伝送器２４−１〜２４−ｎおよび弁開度発信器２７
−１〜２７−ｎなどに異常が起こると「１」と著しく異
々っだ価と在る。したがって、リミ、り部２９は、補正
係数Ｋが予め設定された範囲外に万った場合に警報発令
信号を送出して、警報器３２によシ分岐配管２２−１〜
２２−ｎのいずれかに異常が発生したことを示す警報を
発せさせる。

そして、乗算部３０−１〜３０−ｎは、リミッタ部２９
を通ってきた補正係数信号と流量演算部２６−１〜２６
−ｎから送られてきた流量信号とを乗算して真の流量制
御信号を作成し、この流量制御信号を流量調節計３１−
ノ〜３１−ｎに送出する。各流量調節計３１−１〜３ノ
ーｎは、取込んだ流量制御信号と各分岐配管２２−１〜
２２−ｎごとに対して定められた流量の目標値とを比較
し、その偏差に応じた操作信号ｍｌ〜ｍｎを流量調節弁
２５−１〜２５−ｎに送出する。これによシ、流量調節
弁２５−１〜２５−ｎが開閉動作して各分岐配管２２−
１〜２２−ｎの流量が制御される。

なお、流量演算部２６−１〜２６−ｎの流量演算機能部
２６ａによりめられた流量が警報機能部２６ｃの予め定
められた許容流量範囲外になると、警報機能部２６ｃは
警報弁５令信号を警報器３２に送出する。これによシ、
Ｖ綴器３２ば、例えば分岐配管２２−１系の差圧伝送器
２４−１゜弁開度発信器２７−１のいずれかに異常が起
こったことの警報を発令する。

このように本発明の装置においては、流量調節弁２５−
１〜２５−ｎを絞り機構とみなすことによシ各分岐配管
２２−１〜２２−ｎに差圧伝送器２４−１〜２４−ｎを
設け、これら差圧伝送器２４−１〜２４−ｎから送出さ
れる差圧信号と流量調節弁２５−１〜２５−ｎの開度を
示す開度信号とに基づいて流量演算部２６−１〜２６−
ｎにより分岐配管２２−１〜２２−ｎの流量をめるので
、各分岐配管２２−１〜２２−ｎに高価な流量計を設け
ずに流量の測定ができる。

特に農業用水設備のような場合では、分岐配管２２−１
〜２２−ｎにおける流量の制御にそれほど高精度なもの
を要求することが少なく、筐だ送水流量は比較的大量と
なっている。したがって精度の高い流量制御は必要とさ
れず、経済的に設置できるものが要求される。よって、
本発明の装置を適用すれば、高価な流量計を使用せずに
比較的安価な差圧伝送器２４−１〜２４−ｎおよびディ
ノタルの流量調節計３ノー１〜３１−ｎを設けるだけで
ずみ、これにより分岐配管２２−１〜２２−ｎがかなシ
多数配管される設備では経済的なメリットが太きい。

さらに、本発明の装置には、流量演算部２６−１〜２６
−ｎによ請求められた流量Ｑｊと送水本管２０に設けら
れた流量計２３により測定された流量Ｑｏとにより補正
係数Ｋを補正係数演ｐ［部２８によってめ、この補正係
数Ｋを流量演算部２６−１〜２６−ｎによ請求められた
流量−，Ｑ　１に乗算して流量制御信号を作成するので
、装置全体に対する誤差の補正ができ、流量制御の精度
が向上する。

寸だ、流量演算部２６−１〜２６−ｎには、警報機能部
２６ｃがあるので、各分岐配管２２−１〜２２−ｎに対
する異常の発生も報知できる。

し、この差圧と分岐流路に設けられた操作弁の開度とに
基づいて分岐流路の流量をめる流量測定部を各分岐流路
に設けだので、高価な流量計を用いずに流量をめ制御し
得る経済的なプロセス流量制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプロセス流量制御装置の構成図、第２図
は本発明に係るプロセス流量制御装置の一実施例を示す
全体構成図、第３図は第２図に示す装置における流量演
算部の具体的な構成図である。 ２０・・・送水本管、２２−１〜２２−ｎ・・分岐配管
、２３・・流量計、２４−）〜２４−ｎ・差圧伝送器、
２５〜１〜２５−ｎ・・・流量調節弁、２６−１〜２６
−ｎ・・・流量演算部、２７−１〜２７−ｎ・・弁開度
発信器、２８・・補正係数演算部、２９−　ＩＪ　ミ、
、タ部、３０−１〜３Ｏ−ｎ−乗算部、３１−１〜３１
−ノ・・・流量調節計、？２・・・警報器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 本流路が複数の分岐流路に分割され本流路内の流体を各
   分岐流路を通じて各々対応する目的地に分配するプロセ
   スにあって、各分岐流路内の流量が各々対応する目標値
   と等しくなるように各分岐流路に設けられた操作弁の開
   度を調節するプロセス流量制御装置において、 前記操作弁に対する流路の入口側と出口側との差圧を検
   出する差圧検出部と、との差圧検出部から出力される差
   圧信号と前記操作弁から出力される開度信号とに基づい
   て分岐流路内の流量を算出する流量測定部とを備え、こ
   の流量測定部からの流量信号に基づき操作弁の開度を調
   節し分岐流路内の流量を制御するプロセス流量制御装置
   。