JPS60252901A - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、発電所などにおいて、大量の流体を取扱う
場合に利用される方式であって、主弁（親弁）を有する
主流路とバイパス弁（子弁）を有するバイパスとからな
る流体移送系の流量制御装置に関する。

［従来技術］ 大量の流体を移送する系において、流量制御を行う場合
、弁を用いるが、この弁は大容量の弁となるため、単一
の弁のみを用いると微少な流量の調節は困難である。そ
こで、主流路にバイパスを並設して、そのバイパスに小
容量のバイパス弁（子弁）を設け、主流路の主弁（親弁
）と組合せて、使用することにより、大流量時と小流量
時に弁を切替えて精度のよい流量制御を行う方式が採用
されている。

第２図は従来行われているこのような系における流量制
御方式の系統図である。実線は流体の流路、破線は制御
信号線を示す。流体の流路にはバイパスが設けられてお
り、主流路には大容量の主弁（親弁）７が設けられ、バ
イパス流路には小容量のバイパス弁（子弁）８が設けら
れている。

親弁７には、親弁開閉速度設定器１．積分器３及び切換
器５が制御信号線で連結されており、子弁８には、子弁
開閉速度設定器２．積分器４及び切換器６が制御信号線
で連結されている。

通常の場合（弁の切替操作をしていない場合）における
弁の開度の設定は、親弁７については、図示しない親弁
開度設定器からの信号が信号線Ｌ１によって切換器５に
入り、親弁７の開度を設定し、子弁については、図示し
ない子弁開度設定器からの信号が信号線Ｌ３によって切
換器６に入り、子弁８の開度を設定する。

条件に応じて、弁の切替を行う場合は、弁の切替開始の
判断がなされ、弁の開閉の方向が決定され、弁の切替を
行う指令が出される。この指令によって、親弁開閉速度
設定器１及び子弁開閉速度設定器２にそれぞれ親弁７及
び子弁８の開弁又は閉弁速度を設定する。

親弁開閉速度設定器ｌの出力は積分器３に伝達され、積
分器３はこれを積分し、親弁７の弁開度指令値を出力す
る。また、子弁開閉速度設定器２の出力は積分器４に伝
達され、積分器４はこれを積分し、子弁８の弁開度指令
値を出力する。

切換器５は、弁切替中でない場合はｔ、ｉから弁開度設
定信号を選択受入れ、弁切替中はＬ２から積分器３から
の弁開度指令信号を選択受入れ、親弁７の開閉の方向及
び速度を設定する。切換器６は、弁切替中でない場合は
Ｌ３がら弁開度設定信号を選択受入れ、弁切替中はＬ４
がら積分器４がらの弁開度指令信号を選択受入れ、子弁
８の開閉の方向及び速度を設定する。

親弁（主弁）７と子弁（バイパス弁）８とは、流量が大
きいときは親弁を使用し、流量が小さいときは子弁を使
用するというように、相互に切替えを行うが、弁切替の
条件として、弁切替の操作中にも、親弁７の流量と子弁
８の流量との合計流量が変動しないように切替えうろこ
とが必要である。全体のシステムにおいて要求される流
量より多過ぎたり少過ぎたりするのは、全体のシステム
のプロセスに外乱を与えることとなり、好ましくないか
らである。

［問題点コ 第３図は親弁７の開度と流量の関係を示し、第４図は子
弁８の開度と流量の関係を示す。このように弁の開度に
対して流量は比例せず、弁の種類・形状によっても異な
る特性曲線となる。

したがって、親弁７と子弁８の弁切替において、単に親
弁と子弁の全開時の流量比のみを考慮して弁の開閉速度
を決定すること、例えば、親弁の最大流量を１００　（
第３図）、子弁の最大流量を２０　（第４図）とした場
合、親弁と子弁の開閉速度比を１＝５とすれば、両弁の
出口合計流量が変動しないと考えるのは誤りである。

親弁の最大流量は１００　（第３図）、子弁の最大流量
は２０（第４図）であるからということで、親弁の開度
を２０％、子弁の開度を０％として、これから切替を始
めたとする。この場合、親弁の流量は約６（第３図）、
子弁の流量は０である。

弁の切替が進行し、親弁の開度が２０％から０％となり
、子弁の開度が０％から１００％となる。

すると親弁の流量は０となり、子弁の流量は２０となる
。切替開始時の流量は６＋Ｏ＝６であったのに対して切
替完了時の流量は０＋２０＝２０となり、流量が変化し
ている。これは、切替進行途中においても、第３図及び
第４図のような特性曲線であれば、切替途中では流量が
低下するというように、合計流量は不規則に変化する。

また、親弁の開度が約３８％で流量が約２０となる（第
３図）ので、この開度から切替を開始するとすれば、切
替開始時と切替完了時には、確かに合計流量は２０とな
る。しかし、切替進行の途中においては、第３図と第４
図の流量曲線を見れば、切替途中では合計流量は小とな
り、不規則に変化することは容易に理解しうる。

［発明の目的］ そこで、この発明の目的は、親子弁による流量制御系に
おいて、主流路の親弁からバイパス流路の子弁へ、ある
いは、子弁から親弁への弁切替を行うにあたって、流量
の変イリ生じさせない制御方式を実現せんとするもので
ある。

［発明の構成コ この目的を達成するために、この発明は、主流路の流量
を調節する主弁の制御系とバイパス流路の流量を調節す
るバイパス弁の制御系とによって合計流量を調節する流
量制御装置において、１記路弁の制御系中に弁の開度制
御指令入力信号に対して比例する流量となるような弁開
度指令信号に変換して出力する関数発生器を介在させ、
前記各流路の流量を直線的に変化させる弁開度制御系と
したことを特徴とする。

［作用］ この発明は、このように６弁の制御系に関数発生器を挿
入することによって、６弁の開度指令信号を、流量を基
準とした開度指令信号に修正させることとしたので、弁
切替中においても、各流路の流量は６弁の開度設定指令
信号値に比例して直線的に変化するので、６弁の開度設
定指令信号値の合計を一定として切替を実施すれば、合
計流量は一定となり、流量の変動を防止することができ
る。

［実施例］ 以下この発明を図示の実施例について詳述する。

第１図はこの発明による流量制御装置の系統図である。

実線は流体流路、破線は制御信号線を示す。

主流路には主弁（親弁）７があり、バイパス流路にはバ
イパス弁（子弁）８がある。

弁の切替操作に際しては、親弁７に対しては、親弁開閉
速度設定器１によって設定された信号が積分Ｎ３に入り
、切換器５から関数発生器９を介して親弁の開度が指令
される。子弁８に対しても同様に、子弁開閉速度設定器
２によって設定された信号が積分器４に入り、切換器６
から関数発生器１０を介して子弁の開度が指令される。

なお、切換器５．６はそれぞれ、弁切替時でない場合の
弁開度指令信号Ｌｌ、Ｌ、と、弁切替時における弁開度
指令信号Ｌ２．Ｌ、との切換をするものであり、それぞ
れ、何れかの信号を選択し、伝達する。

関数発生器９．１０は、この発明の特徴的構成要件であ
り、それぞれ、弁開度を指令する入力信号に対して流量
が比例するような弁開度にする弁開度指令信号を出力す
る。

例えば、子弁８の弁開度と流量との関係が第４図に示す
ようになっているものとすれば、弁開度を指令する入力
信号０％に対して０％、１０％に対して３７％、２０％
に対して４３％、３０％に対して４９％、５０％に対し
て６１％、７０％に対して７４％、１００％に対して１
００％の出力信号を出力させるような関数発生器１０と
する。

そうすれば、第４図によって、入力信号１０％であれば
流量は２．２０％に対して４．３０％に対して６．１０
０％に対して２０の流量が得られ、弁開度指令入力信号
と実際の流量が比例することとなる。

同様に、親弁７の弁開度に対する流量特性が第３ＦＩ！
Ｊに示すとおりであるとすれば、関数発生器９の入力信
号に対する出力信号は、０％に対して０％、５％に対し
て２０％、１０％に対して２６％、１５％に対して３２
％、２０％に対して３９％、・・・、１００％に対して
１００％となるように定めると、入力信号と実際流量と
は比例することとなる。

この流量制御方式を用いて、親弁から子弁に切替える場
合について説明すれば、次表のようになる。

すなわち、弁切替開始時は、親弁入力信号２０％、親弁
の実際弁開度３９％、親弁流１２０．子弁の入力信号、
弁開度、流量はいずれも０となり、合計流量は２０であ
る。親弁の入力信号１５％、実際の弁開度３２％とすれ
ば流量は１５、子弁の入力信号２５％、弁開度４６％と
すれば流量は５となり、合計流量は２０となる。以下同
様にして、親弁を絞ってゆき、子弁を開放してゆくと、
弁切替操作の途中、上表最右欄に示すように、常に合計
流量は２０となり、弁切替時の流量の変動を防止するこ
とができる。

子弁から親弁に切替えるときも、上表の下欄から上欄の
方へ、全く同様に移行させて切替を行えばよい。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明によれば、親弁と
子弁を備えた流体の流路における流量制御系において、
６弁の弁開度に対する流量特性を調べ、各流量特性によ
り、弁開度設定指令信号を受けて、指令に比例する流量
を得るような弁開度の指令信号を出力する関数発生器を
介在させることにより、弁切替中の合計流量の変動をな
くすことができる。

これによって、プロセス（全体のシステム）への外乱を
与えることなく弁の切替を行うことができる。

また、この制御方式は、弁開度指令信号に対して、比例
する流量を得ることとなるので、手動で一方の弁を操作
する場合、他方の弁の開度指令信号を連動させておけば
自動的に合計流量の変動なく弁開度を変更できる。

また、弁の開度指令信号と流量とが比例関係にあること
から、制御系のチューニングを行う場合、任意の流量に
おいて実施するだけで制御系全域にわたって同一の制御
性が得られる。

なお、この発明の説明は、親弁と子弁との２個の弁を有
する系の制御方式について説明したが、親・子・孫とい
うように３個以上の弁を有する系についての制御方式に
おいても、全く同様な方式によって、弁切替操作途中の
合計流量の変動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による流量制御装置の系統図、第２図
は従来の流量制御装置の系統図、第３図は親弁の弁開度
に対する流量特性図、第４図は子弁の弁開度に対する流
量特性図である。 図において、ｌは親弁の開閉速度設定器、２は子弁の開
閉速度設定器、３及び４は積分器、５及び６は切換器、
７は親弁（主弁）、８は子弁（バイハス弁）、９及びｌ
Ｏは関数発生器である。 出願人　三菱重工業株式会社 復代理人　弁理士　原　１）幸　男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主流路の流量を調節する主弁の制御系とバイパス流路の
   流量を調節するバイパス弁の制御系とによって合計流量
   を調節する流量制御装置において、上記路弁の制御系中
   に弁の開度制御指令入力信号に対して比例する流量とな
   るような弁開度指令信号に変換して出力する関数発生器
   を介在させ、前記各流路の流量を直線的に変化させる弁
   開度制御系としたことを特徴とする流量制御装置。