JPS6029596A - 循環冷水塔の自動温度制御方法 - 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】 本発明は、循環冷水塔の自動温度制御方法、詳しくは、
各種の被冷却装置（例えば圧ｍｓＩやガス冷却−など）
に対する冷却作用を終えて冷水塔に帰還して来る戻如渇
水を、冷却器により冷却して冷水を生成した後、その生
成された冷水を再び冷水塔から被冷却装置に送給するよ
うに構成しである循環冷水塔における、前記生成冷水の
温度を一定１’ｉｉ（管理目標値）に自動的に保持する
ための制御方法に関する・ この種の自動制御は、従来は基本的にフィードバック制
御方式で行なわれていた。　即ち、冷水塔の入口および
出口における循環水の温度を検出し、これら雨検出温度
の差に基いて、無駄時間補償および遅れ進み補償を付加
したＰＩＤ（比例、積分、微分）フィードバック制御方
式によって、冷却器の出力を自動制御するようにしてい
た。

しかしながら、上記従来の制御方法では、冷却塔の負荷
変動によシ制御幅が変化して無駄時間値が変動すること
、冷水塔負荷の急変に対する制御応答性が悪いこと、お
よび、被冷却装置の中に圧縮機などの回転機がある場合
には、その運転前に冷却水を予め通水する必要があるが
、その運転前の通水が戻シ温水の湿度を下げる外乱要因
となって、見かけ上階水塔負荷を小さく修正することと
なって、制御がハンチング状態に陥り易いこと、といっ
た種々の欠点があシ、特に負荷変動の激しい循環水系で
の冷水塔の自動温度制御は、循環水温度の検出結果のみ
に基〈フィードバック制御では非常に困難であった。

本発明祉上記寮情に鑑みて鋭意研究の結果なされたもの
であって、その目的は、負荷変動の激しい循環水系であ
っても、冷水塔で生成される冷却水温度を常時正確かつ
安定的に一定の目標管理温度に保持できるような循環冷
水塔の自動温度制御方法を提供せんとすることにある。

以下、先ず本発明方法を適用した循環冷水塔の自動湿度
制御システムを図面に基いて説明する・ 第１図において、一点鎖線で囲んで示した（１）は冷水
塔であって、電動モータＭ・・によシ大々駆動される複
数台の冷却用ファン＋ｉｉ’）・・から成る冷却器（Ｉ
Ｃ）、その冷却器（ＩＣ）により循環水（戻り渇水）を
冷却する第１および第８冷却塔（１人）　、（ＩＢ）、
ならびに、これら両冷却塔（１人）。

（ＩＢ）　において冷却された水を後述する各種被冷却
装置（Ｓ）、（４）、（ｉ）を介して循環させるための
複数台の圧送ポンプ（Ｐｌ・・群から成る水循環用装置
１（ＩＤ）によシ構成されている。　この冷水塔（１か
ら導出された主柱流路（２）から分岐された第１゜第８
および第１主復流路（２ｍ）　、（ｇｂ）　、（８ｃ）
　には、大々、圧縮機群（３）、濠士遥淘１遺姻４ガス
冷却機＃（４）およびターフ（５）等の被冷却装置（３
）。

（４）、（暴）が接続され、これら各被冷却装置＋３１
　、　＋４１゜（５）からの第１．第２および第３分岐
復流路（６ｍ）。

（６に＋）、（６ｃ）は、前記ν、１冷却塔（１ム）へ
の第１主復流路（６人）および前記第２冷却塔（ＩＢ）
への第２主復流路（６Ｂ）の両生復流路（６ム）　、（
６Ｂ）に接続されている。

（Ｖｌ）、（Ｖｌｉｌ）、（Ｖ３）、（Ｖ４）は夫々開
閉弁であッテ、これら開閉弁（Ｖｌ　’）　、　ｆｆ２
　）　、　（Ｖ３　）　、（Ｖ４）を適宜開閉制御する
ことによって、前記第１および第８冷却塔（１人）、（
ＩＢ）の両方を使用する状態と、何れか一方（ＩＡ、Ｉ
Ｂ）のみを使用する状態とに切替えることができる。

前起主往流路（２）の途中には、冷水塔（１１から送出
される冷水の出口温度（Ｔ１）を検出するための第１温
度センサー（Ｔｈｘ）と、同冷水の単位時間当）の流量
（Ｑｌ）を検出するための第１流量センサー（ＦＱＩ）
と、同冷水の圧力ＩＰ）を検出するだめの圧力センサー
（ＦＰ）とが介装され、また、前記第１主復流路（６ａ
）の途中には、前記被冷却装置（８）からの戻り温水の
入口温度（Ｔｇ）を検出するだめの第８温度センサー（
Ｔｈｇ）と、同戻り温水の単位時間当シの流量（ＱＢ）
を検出するだめの第１流量センサー（ＦＱ８）とが介装
され、また、前記第２および分岐復流ｗｔ（ａｋ）、（
６ε）の合流流路（６ｂｃ）の途中には、前記被冷却Ｈ
Ｍ　（４１、ｆｉｔからの戻シ渇水の温度（Ｔｈ３）と
、同房シ渇水の単位時間当ｐの流量（ＱＢ）を検出する
ための第３流量センサー（ＦＱＢ）が介装されている。

　なお、（Ｔｈ４）は大気湿度（Ｔ４）を検出するため
の第４温度センす−であシ、を九、（ムＨ）は大気の相
対湿度（川を検出するための湿度センサーである。

前ｔＥ３各温度センサー（Ｔｂｌ）、（Ｔｈｇ）、（Ｔ
ｈ３）。

（Ｔｈ４）　、各流量センサー（ＦＱＩ）　、　（ＦＱ
Ｂ　）　、（ＦＱＢ　）、圧力センサー（ｙｐ）　、お
よび、湿度センサー（Ｈｌからの各検出信号は、マイク
ロコンピュータヲ主要部とするＣＰＵコントローラ（７
）に入力されている。（８）は、このＣＰＵコントロー
ラ（７）から出力される制御信号に基いて、前記冷却器
（ＩＣ）および水循環用装置（ＩＤ）の出力を制御する
と共に、その制御状態を示す信号を前記ＣＰＵコントロ
ーラ（７）にフィードバックする動力制御盤である。　
゛また、（９）は、前記ＣＰＵコントローラ（７）に連
結されたＣＲＴ付コンソールであって、そのＣＲＴによ
シシステムの制御状態が把握できると共に、循環水の管
理温度目標値（ＴＯ）や管理圧力目標値（ＰＯ）を設定
することができるようになっている。

次に、前記ＣＰＵコントμｍツ（７）による制御につい
て、第２図に示したフローチャートを参照しながら説明
する。

先ず、ステップ■において、前記湿度センサー　（ＡＨ
）および第４温度センサー（Ｔｈ４）により検出された
大気の相対湿度（川と温度（Ｔ４）とから湿）空気のエ
ンタルピー（１１）を演算し、一方、ステップ■におい
て、前記大＃ＪＣ渦度（Ｔ４）と、前記第８および第３
温度センサー（Ｔｈｅ）　、（Ｔｈ３）　Ｋよｐ検出さ
れた戻シ湯温度（Ｔｇ　）　、　（Ｔ３　）と、前記第
３および第３湯量センサー（ＦＱＢ）　、（ＦＱＢ）に
より検出された戻）湯流量（ＱＢ　）　、　（ＱＢ　’
）とから冷水塔（１）の出口温度を演算し、そして、そ
れから冷水１（１１の出口における飽和空気エンタルピ
ー（ｔＳ）を演算する。　そして、ステップ■において
、前起両ステップ■、■の演算結果（ｌｌ）、（Ｉｇ）
かう、空気エンタルピーボテンＶヤＡ／（Δ０を演算す
る。　そして、ステップ■において、前記動力制御ｍｌ
　＋８１からフィードバックされる現時点での冷却ファ
ン（釣・・の運転台数Ｎおよび風ｊｌ（Ｇ）に関する情
報と、前記ステップ■で演算された空気エンタルピーポ
テンシャＡ／（Δ１）とから、冷却器ｔｃ＋の現時点に
おける冷却能力α１）を演算する・ 一方、ステップ０において、前記第３および第３　ｍ度
−ｂ　ｙ　−ｖ−−（Ｔｂ２）　、（Ｔｈ３）　Ｋよシ
検出され九戻）温水温度（Ｔｇ）、（Ｔ３）と、前記Ｃ
ＲＴ付コンソーＡ／　＋９１から入力された設定管理温
度（Ｔｏ）と、前記第８および第３流量センサー（ＦＱ
ｇ）、（ＦＱＢ）によシ検出された戻り湯量（Ｑｉｌ）
、（ＱＢ）とから、戻９湯の有する基本的な余剰熱量（
Ｔ８）を演算する。　また一方、ステップ■において、
前記第１温度センサー（Ｔｈｌ）によシ検出された冷水
塔１１１からの冷水出口温度（Ｔ１）と設定管理温度（
ＴＯ）との差に応じて、前記基本的な余剰熱量（Ｔ８）
　Ｋ対する補正ｆｆ１（±Δ）を演算する。　そして、
ステップ■において、前記両ステップ■、■の結果から
実際的な戻シ湯の余剰熱量ＣＹＢ’　）を演算する。

次に、ステップ■において、前記ステップ■で演算され
た冷却器（ＩＣ）の現時点における冷却能力（Ｙｌ）と
、前記ステップ■で演算された戻り湯の実際的な余剰熱
量ＣＹＢ”）とから、必要な増減冷却能力（±ΔＹ）を
演算する。

そして、ステップ（Φにおいて、前記ステップ■で演算
された必要増減冷却能力（±ΔＹ）　Ｋ基いて、エンタ
ルピー収支を判別して、前記冷却器＋１１を構成する冷
却ファンｉｆｉ’ｌ・・の台数制御用Ｖ−ケンステーブ
ルを参照して、冷却ファン（Ｆ）・・の台数制御をフィ
ードフォーワード方式によって行なうのである。

ところで、繭記圧力センサー（ｒｐ）による冷水塔（１
）の出ロ圧力伊）の検出結果に基いて、前記水循環用装
置（ＩＤ）を構成する圧送ポンプ（Ｐ）・・の台数制御
を行なうことによって、循環水の圧力管理を行なってい
るが、この点は本発明と直接関係が無いので、その制御
方式の詳細については説明を省略する。

なお、上記実施例においては、冷却Ｗ＃−（ＩＣ）の冷
却能力制御を、それを構成する複数台の冷却ファン（Ｆ
ｌ・・の作動台数制御により行なう方法を示したが、冷
却ファン（Ｆｌ・・の回転数制御によって行なうように
しても差支え無い。

以上要するに、本発明による循環冷水塔の自動温度制御
方法は、 冷却器を備えた冷水塔への戻り渇水の水墨と水量とを検
出するステップ（１）、 その検出され九水痛と水量とを用いて前記戻ル温水の有
する余剰熱量を演算するステップ（１）、その演算され
た余剰熱量を奪うに必要な冷却能力を演算するステップ
（１１０，および、その演算された必要冷却能力に見合
った冷却能力を発揮させるように、フィードフォーワー
ド制御方式によシ、前記冷却器を作動させるべく制御す
るステップａ埴、 から成ることを特徴とする。

上記特徴により発揮される作用ならびに効果は下記の通
９でおる。

即ち、従来のように循環水の冷却塔における入口温度と
出口温度との温度差のみに甚くフィードバック制御方式
によるのでは無く、冷水塔へ帰還して来る戻り温水の有
する余剰熱量を奪うに足る冷却能力を発揮するようにフ
ィードフォーワード制御方式によって冷却器を作動させ
るようにしたことによって、たとえ負荷変動の激しい循
環水系であっても、冷水塔から送出される冷水の温度を
、応答遅れが少なく、シかも、常時正確かつ安定的に一
定の管理目標値に維持（１１） することを、従来のフィードバック方式による場合に比
べてはるかに容易な設計のもとで達成し得るに至ったの
である。　そして、この制御の精度向上と安定化を実現
できたことによって、循環冷水塔の消費電力の大幅な低
減化が達成されるに至った。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明による循環冷水塔の自動温度制御方法の
一実施例を示すものであって、第１図は本発明方法を適
用したシステムの全体回路構成図、そして、第８図はそ
の制御シーケンスを示すフローチャートである。 （１）・・・・・・冷水塔、　（１０）・・・・・・冷
却器、（Ｆ）・・・・・・冷却ファン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　冷却器（ＩＣ）を備えた冷水塔（１）への戻シ渦水
   の水温と水量とを検出するステップ０）、その検出され
   た水温と水量とを用いて前記戻り温水の有する余剰熱量
   を演算するステップ（１）、 その演算された余剰熱量を奪うに必要な冷却能力を省算
   するステップ（ｌＤおよび、その演算された必要冷却能
   力に見合った冷却能力を発揮させるように、フィードフ
   ォーワード制御方式により、前記冷却器（ＩＣ）を作動
   させるべく制銅１するステップ翰、 から成ることを特徴とする循環冷水塔の自動温度制御方
   法・ ■　前記冷却器（ＩＣ）として複数台の冷却ファンＩＦ
   ）・・を用い、前記の最終ステップ（ｌｖ）において、
   その冷却ファン（Ｖ′）・・の作動台数を制御すること
   によシ、１記演算された必要冷却能力に見合つ要冷却能
   力を発揮させることを特徴とする特許請求の範囲第０項
   に記載の循環冷水塔の自動温度制御方法。 ■　前記冷却器（ＩＣ）として冷却ファンを用い、前記
   の最終ステップ翰において、その冷却ファンの作動回転
   数を制御することにより、前記演算された必要冷却能力
   に見合った冷却能力を発揮させることを特徴とする特許
   請求の範囲第０項に記載の循環冷＼水塔の自動温度制御
   方法。