JPS6235605B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流量の計測制御に関し、特に流量を広
範囲なレンジアビリテイで計測制御する流量計測
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、流量の計測制御に用いられる流量計及
び調節弁のレンジアビリテイは比較的広いもので
夫々15：１及び30：１程度である。このような流
量計及び調節弁等を使用してより広範囲、例えば
50：１程度のレンジアビリテイで流量の計測制御
を行う手段として、従来、配管を大口径、小口径
の２系統に分岐し、小流量域に対しては、小口径
の系統で計測制御し、大流量域に対しては大口径
の系統で計測制御する方式が知られている。

第１図には、このような方式による従来の流量
計測制御装置が示されている。第１図において、
主配管１０はＡ点とＢ点との間の区間にて大口径
配管１２と小口径配管１４とに分岐されている。
大口径配管１２はこの配管１２の流量を計測する
流量計１６と調節弁１８とが配置され、小口径配
管１４にはこの配管１４の流量を計測する流量計
２０と調節弁２２とが配置されている。流量計１
〓〓〓〓
６，２０の出力端子は調節計２４，２６の一方の
入力端子に夫々接続され、調節計２４，２６の他
方の入力端子には流量設定信号Ｓが演算器２８，
３０を通つて夫々供給される。調節計２４，２６
は、これら両入力信号が等しくなるよう夫々調節
弁１８，２２を作動制御する。なお、演算器２
８，３０は、流量設定信号Ｓと流量計１６，２０
の流量測定範囲とを整合させる演算器である。

上述の構成による流量計測制御装置において、
小流量域を計測制御するときは、大口径配管１２
側の調節弁１８を全閉状態にするとともに小口径
配管１４側の調節弁２２を作動状態にする。そし
て、調節計２６により主配管１０と小口径配管１
４とを流れる流量が設定流量になるよう調節弁２
２を制御する。また大流量域を計測制御するとき
は、逆に小口径配管１４側の調節弁２２を全閉状
態にし、大口径配管１２側の調節弁１８を作動状
態にする。そして調節計２４により主配管１０と
大口径配管１２とを流れる流量が設定流量になる
よう調節弁１８を制御する。

しかし、このような従来の流量計測制御装置に
よれば、大口径、小口径の両系統を同時に作動さ
せることができない。つまり、この装置において
は小流量域に対しては小口径配管１４側の系統に
より、大流量域に対しては大口径配管１２側の系
統により夫々別個に計測制御するようにしている
ため、両調節弁１８，２２が同時に作動すると両
系統に流体が流れ、全体の流量計測制御機能が失
われてしまう。従つて、計測制御をしていない系
統側の調節弁は常に強制的に閉じておく必要があ
り、このため小流量域から大流量域へまたは水流
量域から小流量域へ連続的に切替えることができ
ず、またその切替は手間どりのスムーズに行い得
ない。

第２図には、特開昭48−58869号公報に開示さ
れた別の従来の流量計測制御装置が示されてい
る。この流量計測制御装置においては、流量計１
６，２０の出力信号は共に比較手段３０に導か
れ、比較手段３０の出力信号は制御器３２に導か
れている。制御器３２には時定数回路が内蔵され
ており、この制御器３２は調節弁１８，２２を時
間差を持つて切替える作用を有する。すなわち、
たとえば調節弁２２から調節弁１８に切替える際
には、制御器３２は、比較手段３０からの弁切換
信号に基づいて、調節弁１８を開弁し、所定時間
後に調節弁２２を閉弁するように作用する。かか
る構成を採ることによつて、流体の流れと小流量
域から大流量域へ、また、大流量域から小流量域
へ、間断なく連続的に切替えることができるよう
になる。

ところで、第２図に示に示した流量計測制御装
置では、調節弁１８，２２の切替時においても流
量を制御しなければならない事態が生じることが
ある。そして、これらの調節弁の切替時には、調
節弁１８が開動作を開始し、所定時間後に調節弁
２２が閉動作を開始するのであるが、調節弁１
８，２２が切替のために開動作および閉動作をし
ている間は両調節弁１８，２２を流量制御のため
にコントロールすることができない。調節弁２２
から調節弁１８へ切替える際には、調節弁２２が
全閉状態になり、切替が完了した後でなければ、
調節弁１８を流量制御のためにコントロールする
ことができないのである。したがつて、これらの
調節弁の切替時には流量制御ができなかつた。

一方、第２図に示した流量計測制御装置におい
て、調節弁１８の最大流量を上回る流量が大口径
配管１２に流れた場合、調節弁１８，２２を共に
開弁して、２つの流量計１６，２０を稼動させる
機能を比較手段３０に持たせることが上記特開昭
48−58869号公報に示唆されている。この場合、
加算器により２つの流量計１６，２０の計測結果
が合計される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この場合には、第２図の従来装
置では次のような問題が生じる。すなわち、流量
計１６の流量計測範囲たとえば10〜50t／ｈと
し、流量計２０の流量計測範囲をたとえば０〜
20t／ｈとし、今、調節弁１８が開弁しており、
調節弁２２が閉弁しているとする。かかる状態に
おいて、主配管１０に60t／ｈの流量が流れる
と、調節弁２２が開弁し、流量計１６，２２が共
に稼動する。

しかしながら、今、仮に、大口径配管１２の流
量が50t／ｈに設定され、小口径配管１４の流量
が10t／ｈに設定された状態において、何らかの
外乱により、大口径配管１２に流量変動が生じ、
流量がたとえば40t／ｈに減少したとする。これ
により、比較手段３０は大口径配管１２の流量が
〓〓〓〓
設定流量50t／ｈと等しくなるように調節弁１８
を開放して、より多くの流量が流れるようにす
る。その結果、大口径配管１２には一時的に大流
量が流れる。ところが、そのために、大口径配管
１２においては調節弁１８の弁後圧力が上昇し、
この圧力上昇により調節弁２２の弁後圧力も上昇
する。これによつて小口径配管１４を流れる流量
が影響を受け、減少させられる。

このように小口径配管１４の流量が減少する
と、比較手段３０は小口径配管１４の流量が設定
流量10t／ｈと等しくなるように調節弁２２を開
放して、より多くの流量が流れるようにし、この
結果、小口径配管１４に一時的に大流量が流れる
ようになる。これにより、小口径配管１２におい
ては、調節弁２２の弁後圧力が上昇し、この圧力
上昇により調節弁１８の弁後圧力も上昇する。こ
うして、今度は大口径配管１２を流れる流量が影
響を受け、減少させられる。

しかして、第２図の流量計測制御装置ではこの
ような現象が繰り返されるようになり、そのため
に調節弁１８，２２が交互に開閉動作を行なう。
所謂、ハンチングを生じてしまう。そして、結局
は、主配管１０を流れるトータル流量の制御が必
要であるにも拘わらず、主配管１０を流れるトー
タル流量を制御し得なくなつてしまう。

そこで、本発明の目的は、従来技術の欠点を除
去して、広範囲なレンジアビリテイで連続的に流
量を計測制御できると共に、主配管に流れるトー
タル流量を確実に制御できる流量計測制御装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明は、 流量を計測されるべき流体の流れる主配管の一
区間内に並列に分岐配設された大口径配管および
小口径配管と、 前記主配管の前記円間の上流側に配置され、該
主配管内の流量を計測する主配管流量計と、 前記小口径配管に配置され、該小口径配管内の
流量を計測する小口径配管流量計と、 前記大口径配管に配置された大口径配管流量調
節弁と、 前記小口径配管に配置された小口径配管流量調
節弁と、 流量設定信号と前記主配管流量計の出力信号と
に基づいて前記大口径配管流量調節弁を作動制御
する大口径配管流量調節計と、 前記流量設定信号と前記小口径配管流量計の出
力信号とに基づいて前記小口径配管流量調節弁を
作動制御する小口径配管流量調節計と、 前記主配管流量計の出力信号が予め定められた
流量閾値より小さいときは、前記大口径配管流量
調節計を待機状態にして前記大口径配管流量調節
弁を全閉状態にすると共に、前記小口径配管流量
調節計を制御状態にして前記小口径配管流量調節
弁を作動制御させ、そして、前記主配管流量計の
出力信号が予め定められた流量閾値を越えたとき
は、前記小口径配管流量調節計を待機状態にして
前記小口径配管流量調節弁を前記流量閾値でロツ
クすると共に、前記大口径配管流量調節計を制御
状態にして前記大口径配管流量調節弁を作動制御
させる流量制御切替装置と、 を備えることを特徴とする。

〔作 用〕

本発明においては、第１図および第２図に示し
た従来装置に比較して、 主配管内の流量を計測する主配管流量計、及
び、 主配管流量計の出力信号が予め定められた流
量閾値より小さいときは、大口径配管流量調節
計を待機状態にして大口径配管流量調節弁を全
閉状態にすると共に、小口径配管流量調節計を
制御状態にして小口径配管流量調節弁を作動制
御させ、そして、主配管流量計の出力信号が予
め定められた流量閾値を越えたときは、小口径
配管流量調節計を待機状態にして小口径配管流
量調節弁を流量閾値でロツクすると共に、大口
径配管流量調節計を制御状態にして大口径配管
流量調節弁を作動制御させる流量制御切替装
置、 が設けられている。

本発明においては、常時は小口径配管が使用さ
れており、そして、この小口径配管の流量閾値を
越える流量が主配管に流れる場合には、流量制御
切替装置の作用により、小口径配管の流量がその
流量閾値にロツクされて、それ以上の流量分が大
口径配管に流されて制御される。

この場合、主配管に配設された主配管流量計が
トータル流量を計測し、そして、大口径配管流量
〓〓〓〓
調節計が流量設定信号と主配管流量計の出力信号
とに基づいて主配管に設定流量が流れるように大
口径配管流量調節弁を制御する。

これにより、主配管について流量設定信号に見
合つたトータル的な制御が可能となる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

第３図には、本発明の一実施例による流量計測
制御装置が示されている。なお第３図において、
第１図および第２図の従来装置と同一の機能を有
する部分には同一の符号を付してある。

本実施例によれば、主配管１０の流量を計測す
る主配管流量計４０が主配管１０に配置される。
この流量計４０は、第１図の流量計１６と同じも
のでよい。流量計４０の下流側のＡ点とＢ点との
間の区間にて、主配管１０は大口径配管１２と小
口径配管１４とに分岐される。そして大口径配管
１２には大口径配管流量調節弁１８が配置され、
小口径配管１４には小口径配管流量調節弁２２と
この調節弁２２の上流側で配管１４の流量を計測
する小口径配管流量計２０とが配置されている。

主配管流量計４０の出力端子は主配管流量調節
計２４の一方の入力端子に接続され、調節計２４
の他方の入力端子には流量設定信号Ｓが演算器２
８を通つて供給される。調節計２４の出力端子は
調節弁１８の入力端子に接続されている。従つ
て、調節計２４は、流量設定信号Ｓと流量計４０
の流量信号とを入力され、これら２つの信号が等
しくなるように、すなわち主配管１０を設定流量
が流れるように調節弁１８を作動制御するように
なされている。

小口径配管流量計２０の出力端子は小口径配管
流量調節計２６の一方の入力端子に接続され、調
節計２６の他方の入力端子には流量設定信号Ｓが
演算器３０を通つて供給される。調節計２６の出
力端子は調節弁２２の入力端子に接続されてい
る。従つて、調節計２６は、流量設定信号Ｓと流
量計２０からの流量信号とを入力し、これら２つ
の入力信号が等しくなるように、すなわち小口径
配管１４を設定流量が流れるように調節弁２２を
作動制御する。

本発明によれば、流量計４０の出力端子に接続
された流量制御切替装置４２が設けられる。この
実施例において、この切替装置４２は警報設定器
４４とキープリレー４６とからなる。すなわち、
警報設定器４４の入力は流量計４０の出力端子に
接続されるとともに警報設定器４４の出力端子は
キープレリー４６の入力端子に接続される。更に
キープリレー４６の出力端子は調節計２４，２６
の状態切替端子２４′，２６′に接続される。

警報設定器４４は予め定められた２つの流量警
報点F₁，F₂を有し、警報点F₁は小口径配管１４
側系統の上限計測制御点付近に設定され、警報点
F₂は大口径配管１２側系統の下限計測制御点付
近に設定される。通常、これら警報点F₁，F₂は
同一の流量値に設定されるが、流量設定信号Ｓの
変化速度に応じて多小ヒステリシスを持たせ、例
えばF₁＜F₂と設定してもよい。そして、警報設
定器４４は、主配管１０の流量計４０からの流量
信号を入力し、主配管１０の流量が増加して警報
点F₁に達したとき又は主配管１０の流量が減少
して警報点F₂に達したときパルス信号を発する
ように構成されている。

キープリレー４６は、一種の記憶素子であり、
警報設定器４４からのパルス信号によりセツト又
はリセツトされ、セツト信号又はリセツト信号を
調節計２４，２６に供給するように構成されてい
る。すなわち、キープリレー４６は、主配管１０
の流量が警報点F₁を越えたときに警報設定器４
４から発せられるパルス信号f₁によりセツトさ
れ、主配管１０の流量が警報点F₂を越えたとき
に警報設定器４４から発せられるパルス信号f₂に
よりリセツトされるようになされている。そし
て、キープリレー４６がセツトされるとそのセツ
ト信号により大口径配管１２側の調節計２４が制
御状態となつて調節弁１８を作動制御するととも
に小口径配管１４側の調節弁２６は待期状態とな
つて調節弁２２をリレー４６のセツト時の流量、
すなわち警報点F₁の流量でロツクするようにな
され、キープリレー４６がリセツトされるとその
リセツト信号により小口径配管１４側の調節計２
６が作動状態となつて調節弁２２を作動制御する
とともに大口径配管１２側の調節弁２４は待期状
態となつて調節弁１８を全閉するようになされて
いる。

なお、本発明によれば、流量計４０と流量計２
０、及び調節弁１８と調節弁２２は夫々多少重複
〓〓〓〓
した流量計測範囲、流量制御範囲を有し小流量域
と大流量域との間で連続的な計測制御を行えるよ
うにしている。例えば、流量計測制御範囲を０〜
100t／ｈとする場合、流量計２０の流量計測範囲
は０〜20t／ｈとし、流量計４０の流量計測範囲
は10〜100t／ｈとなるように選定する。

次に上述した構成による流量計測制御装置の動
作を説明する。なお本実施例においては、全体の
流量計測制御範囲を０〜100t／ｈとし、流量計２
０と調節弁２２とによる流量計測制御範囲を（０
〜）２〜20t／ｈ、流量計４０と調節弁１８とに
より流量計測制御範囲を（０〜）10〜100t／ｈと
する。また、警報設定器４４の流量警報点F₁，
F₂を15t／ｈ、16t／ｈに夫々設定し、流量設定信
号Ｓは０〜100t／ｈの範囲内で与えるものとす
る。流量計２０，４０は常に作動状態にしてお
く。

いま、流量設定信号Ｓに5t／ｈが与えられたと
する。このときキープリレー４６はリセツト状態
にある。このため調節計２４は待期状態にあり、
調節弁１８を全閉すべく制御信号を調節弁１８に
供給し続ける。その結果大口径配管１２側の流量
は零である。一方調節計２６は制御状態にあり調
節弁２２を作動制御する。すなわち流量設定信号
Ｓと流量計２０の流量信号とを受け、主配管１０
と小口径配管１４とを流れる流量が設定流量（こ
の場合5t／ｈ）になるように調節弁２２を制御す
る。

次に、この状態から流量設定信号Ｓが15t／ｈ
に増大したとする。このとき調節計２６は演算器
３０からの流量設定信号Ｓに応じて主配管１０と
小口径配管１４とを流れる流量が設定流量になる
ように調節弁２２を制御する。そして主配管１０
の流量が増加して15t／ｈになつたとき（すなわ
ち、警報点F₁に達したときに）警報設定器４４
が作動しパルス信号f₁を発する。このパルス信号
f₁によりキープリレー４６はリセツト状態からセ
ツト状態に変える。これにより調節計２６は制御
信号をロツクし待期状態となる。この結果調節弁
２２は15t／ｈの流量でロツクされる。一方、調
節計２４はキープリレー４６がセツトされると、
それまでの待期状態から制御状態に切替り、調節
弁１８を作動制御する。そして流量設定信号Ｓが
15t／ｈよりさらに増大すると、調節弁２２は
15t／ｈを流し続け、調節弁１８は（設定流量−
15t／ｈ）の差分流量を流す。すなわち、調節計
２４は、演算器２８からの流量設定信号Ｓと流量
計４０からの流量信号とを受け、これら２つの入
力信号が等しくなるように、すなわち（設定流量
−15t／ｈ）の差分流量が大口径配管１２を流れ
るように調節弁１８を作動制御する。

逆に流量設定信号Ｓを下げて流量を小さくする
場合には、主配管１０の流量が16t／ｈまで下が
つたとき（警報点F₂に達したとき）警報設定器
４４がパルス信号f₂を発する。このパルス信号f₂
によりキープリレー４６はセツト状態からリセツ
ト状態に変る。キープリレー４６がリセツトされ
たことにより調節計２４は待期状態となつて調節
弁１８を全閉する。一方、調節計２６はそれまで
の15t／ｈの流量を維持していた待期状態から制
御状態に切替る。その結果調節弁２２は、それま
でのロツク状態を解除され、設定流量を流すよう
調節計２２により作動制御される。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるもの
ではなく、その技術的思想に基づいて種々の変
形、変更が可能である。例えば、上述した実施例
では流量制御切替装置４２を警報設定器４４とキ
ープリレー４６とから構成したが、これ以外でも
所定の流量信号に応じて調節計を上述したような
制御状態と待期状態に切替えできるようなスイツ
チ手段であれば、勿論使用可能である。また上述
の実施例は２系統の場合に本発明を適用した例で
あるが、３系統以上の場合にも本発明を組合せる
ことによつて適用可能であり、その場合にはさら
に広範囲なレンジアビリテイで連続的、かつ自動
的に流量を計測制御することができる。

〔発明の効果〕 本発明においては、流量閾値を越える流量で
は、流量制御切替装置２４の作用によつて両系
統に同時に流れを生ずる。しかし、この場合、
主配管１０に配置された主配管流量計４０がト
ータル流量を計測し、大口径配管流量調節計２
４が主配管流量計４０の流量信号と流量設定信
号Ｓとに基づいて主配管１０に設定流量が流れ
るよう大口径配管流量調節弁１８を制御するた
め、流量設定信号Ｓに見合つたトータル的な制
御が行われる。このため、上記特開昭48−
58869号公報開示の従来装置のように全体の流
〓〓〓〓
量計測制御機能が失われることがない。

本発明においては、主配管１０に配置される
流量計４０の出力に接続され、所定の流量閾値
で自動的に両系統の流量制御を切替える流量制
御切替装置４２により広範囲な流量（上述の場
合は、２〜100t／ｈに亘り連続的かつ自動的に
計測制御を行うことができる。

本発明においては、大口径配管１２の流量の
増減を補償するため調節弁１８の開度を調節し
ても、流量調節計２６は流量閾値でロツクされ
ているから、小口径配管１４の系統には何らの
影響も及ぼされず、所謂、ハンチング現象は生
じない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ異なる従来の流
量計測制御装置の系統図、第３図は本発明の一実
施例の系統図である。 １０……主配管、１２……大口径配管、１４…
…小口径配管、１８……大口径配管流量調節弁、
２０……小口径配管流量計、２２……小口径配管
流量調節弁、２４……大口径配管流量調節計、２
６……小口径配管流量調節計、４０……主配管流
量計、４２……流量制御切替装置。 〓〓〓〓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流量を計測されるべき流体の流れる主配管１
   ０の一区間内に並列に分岐配設された大口径配管
   １２および小口径配管１４と、 前記主配管１０の前記区間の上流側に配置さ
   れ、該主配管内の流量を計測する主配管流量計４
   ０と、 前記小口径配管に配置され、該小口径配管内の
   流量を計測する小口径配管流量計２０と、 前記大口径配管に配置された大口径配管流量調
   節弁１８と、 前記小口径配管に配置された小口径配管流量調
   節弁２２と、 流量設定信号と前記主配管流量計の出力信号と
   に基づいて前記大口径配管流量調節弁を作動制御
   する大口径配管流量調節計２４と、 前記流量設定信号と前記小口径配管流量計の出
   力信号とに基づいて前記小口径配管流量調節弁を
   作動制御する小口径配管流量調節計２６と、 前記主配管流量計４０の出力信号が予め定めら
   れた流量閾値より小さいときは、前記大口径配管
   流量調節計２４を待機状態にして前記大口径配管
   流量調節弁１８を全閉状態にすると共に、前記小
   口径配管流量調節計２６を制御状態にして前記小
   口径配管流量調節弁２２を作動制御させ、そし
   て、前記主配管流量計４０の出力信号が予め定め
   られた流量閾値を越えたときは、前記小口径配管
   流量調節計２６を待機状態にして前記小口径配管
   流量調節弁２２を前記流量閾値でロツクすると共
   に、前記大口径配管流量調節計２４を制御状態に
   して前記大口径配管流量調節弁１８を作動制御さ
   せる流量制御切替装置４２と、 を備えることを特徴とする流量計測制御装置。