KR101208033B1 - 열교환기의 온도제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전달 시 지연에 대한 선행 제어를 위하여 냉수와 온수의 열량을 계산하고, 열량 오차를 거시적인 제어 값으로 하는 열량을 제어하고, 온도 오차를 미시적인 제어 값으로 하는 온도 제어를 종속 제어로 연동시켜 제어함으로써 온수나 냉수 유로의 온도나 유량의 급작스러운 변화와 같은 외란에서도 출구 온도를 안정적으로 제어할 수 있는 재생 열교환기의 온도 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

열교환기의 온도제어 방법 및 장치{The temperature control method and apparatus on the generative heat exchanger}

본 발명은 열전달 시 지연에 대한 선행 제어를 위하여 냉수와 온수의 열량을 계산하고 열량오차를 거시적인 제어 값으로 하는 열량제어 및 온도오차를 미시적인 제어 값으로 하는 온도제어를 종속제어로 연동시켜 제어함으로써 온수 및 냉수 유로의 온도나 유량의 급작스러운 변화와 같은 외란에서도 출구온도를 안정적으로 제어할 수 있는 열교환기 또는 재생열교환기의 온도제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 재생 열교환기는 냉각하여야하는 온수와 가열하여야하는 냉수 각각의 열량을 열교환기를 통하여 교환함으로서 열효율을 향상시키는 기능을 한다. 발전소와 같은 대형의 재생열교환기에 있어서 특정 유로의 온도를 원하는 값으로 유지하기 위하여, 제어대상인 냉수나 온수의 출구 온도를 측정하고, 미리 설정한 온도 설정 값과의 오차를 이용하여 비례-적분-미분 연산후 제어 값을 계산하고, 제어 값으로 제어대상이 아닌 유로의 유량을 제어함으로서 전달 에너지 변화율 제어로 온도를 제어하게 된다.

그 일례로서 도 1에서와 같이 재생 열교환기(4)의 온수온도를 냉수(2)로 제어하는 과정을 살펴보면, 온수(1)의 출구온도를 측정하는 온도센서(6)로부터 제어하고자하는 온도를 측정하고, 온도 설정 값과 측정한 온도차이를 입력 값으로 하는 비례-적분-미분 제어 연산(5)을 한 후, 그 결과 값을 제어기 출력으로 유량 제어밸브(3)를 구동하여 온수 출구온도를 제어한다.

그러나 이와 같은 제어 방법은 열용량이 크고 열전달 시지연이 긴 재생 열교환기에서는 냉각하여야하는 온수를 공급하는 계통과 가열해야하는 냉수를 공급하는 계통에서 열적인 과도운전이 발생할 경우, 열교환기에 유입되는 온수 및 냉수의 온도와 유량이 급격하게 변화하는 과도현상이 발생하고, 일정한 온도가 유지될 필요가 있는 출구온도에서도 과도현상이 발생하여 후단의 계통 운전에 영향을 주는 문제점이 있다.

이러한 출구온도의 과도현상은 열용량이 크고 시지연이 긴 열교환기에서는 비례-적분-미분 제어하는 방법으로는 원하는 제어 범위에서 출구온도를 안정되게 제어하는 것은 불가능하다.

좀 더 상세하게는 도 1과 같은 제어구조에서는, 온수를 공급하는 유로에서 온도나 유량이 변화할 경우에 유입되는 고온의 온수가 열교환기를 거쳐서 온도센서(도 1의 6)에 도달하여 측정될 때까지는 온도를 제어하는 제어 동작은 일어나지 않는다.

즉, 고온의 온수가 측정된 이후에야 제어 설정된 값과의 오차에 의하여 비례-적분-미분 제어기(도 1의 5, PID 제어기)에서 설정된 값으로 냉수를 증가시킬 때까지는 고온의 온수 출구온도는 제어되지 못하고 일정 부분 계속 상승하게 된다. 시지연이 긴 열교환기에서는 출구온도는 긴 시간동안에 제어 진동을 하면서 온도설정 값으로 수렴하면서 정상적인 제어가 이루어진다.

특히, 제어되는 온수가 후단의 화학공정으로 유입되는 경우에는 화학공정의 특성상, 일정 온도 범위의 유체만 공급을 허용하며, 범위 이상의 유체 온도에서는 유로를 차단하여 화학공정에 있는 반응로 재료들과 기기들을 보호한다.

이럴 경우에는 대유량의 유로가 급속 차단되므로 재생 열교환기 전단의 온수 공급 계통의 정상적인 순환이 차단되어 열적과도와 유체역학적인 응력을 주게 되므로 전체 플랜트 공정에 운전과도로 인한 제어 불안정을 유발시키는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명이 해결하려는 과제는 거시적인 제어 값으로 열량을 제어하는 단계 및 수단을 구비하고, 미시적인 제어 값으로 온도를 제어하는 단계 및 수단을 상기 열량 제어 단계 및 수단의 종속 제어로 연동시켜 열교환기의 온수 및 냉수의 열량 변화에서도 안정적으로 출구온도를 제어하고, 운전과도 현상을 감소시키는데 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 정확한 열량을 제어하는 것보다 열량 변화를 사전에 인지하여 거시적이고 신속한 온도제어에 의하여 과도현상을 방지하여 제어온도의 흔들림을 감소시켜 안정적으로 출구온도의 제어를 이루는데 있다.

본 발명 과제의 해결 수단은 열교환기에 유입되는 온수와 냉수의 열량을 계산하기 위하여 온수 및 냉수 유로에 온도와 유량을 측정하는 단계와, 온수와 냉수의 온도 측정값으로부터 유체의 엔탈피를 각각 계산하고 유량 측정값으로 각 유로의 열량을 구하는 단계와, 열교환기의 온도제어의 시 지연을 보상하기 위하여 온수와 냉수 유로의 열량 차이를 이용하여 온도제어 값을 연산하는 단계, 연산된 온도제어 값을 온도 제어기로 종속 입력하는 단계로 이루어진 열교환기의 온도 제어 방법을 제공하는데 있다.

본 발명 또 다른 과제의 해결 수단은 각각의 유로에 온도와 유량을 측정하기 위한 온도 및 유량센서와, 상기 온수와 냉수 온도측정 값으로부터 증기 표나 증기 표 수식으로부터 유체의 엔탈피를 각각 계산하고 유량 측정값으로 각 유로의 열량을 계산 제어하는 온수 및 냉수 열량제어기와, 온수와 냉수 유로의 열량 차이를 온도제어 시 지연을 보상하기 위하여 온도 제어기로 종속 입력하는 수단을 가진 온도제어기로 이루어진 열교환기의 온도 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명 또 다른 과제의 해결 수단은 각 유로의 열량을 계산하기 위한 온도 및 유량센서가 설치되고, 각 유로의 열량은 식(1)에 의하여 계산되며, 온수와 냉수의 열량 차는 열량 제어기에 입력되고, 열량 제어기에서 식(2)에 의하여 거시적 제어 값을 연산하며, 이를 온도제어기의 입력단자 중 하나로 입력되도록 구성된 열교환기의 온도 제어장치를 제공하는데 있다.

Q = hf × F (1)

Q(거시적 제어 값) = K1 × △Q + K2 × d(△Q)/ dt (2)

본 발명 또 다른 과제의 해결 수단은 온도제어기의 온도제어출력 값을 측정된 열교환기 온도와 설정된 온도의 차이를 입력으로 하되, 상기 차이 값에 비례ㆍ적분ㆍ미분 연산을 한 제어 값에 열량 제어기의 거시적 제어 값에 비례이득상수를 곱한 값을 더한 값으로 밸브를 제어하는 열교환기의 온도 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 거시적인 제어 값으로 열량을 제어하는 단계 및 수단을 구비하고, 미시적인 제어 값으로 온도를 제어하는 단계 및 수단을 상기 열량 제어 단계 및 수단의 종속 제어로 연동시켜 열교환기의 온수 및 냉수의 열량 변화에서도 안정적으로 출구온도를 제어하고, 운전과도 현상을 감소시키는 유리한 효과가 있다.

본 발명의 또 다른 효과는 정확한 열량을 제어하는 것보다 열량 변화를 사전에 인지하여 거시적이고, 신속한 온도제어에 의하여 과도현상을 방지하여 제어온도의 흔들림을 감소시켜 안정적으로 출구온도의 제어를 이루는데 있다.

도 1은 일반적인 열교환기의 온도 제어를 위한 구성도
도 2는 본 발명에 따른 열교환기 또는 재생 열교환기의 온도제어를 위한 구성도
도 3은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 실제 예를 나타내는 간략도
도 4는 온수 온도 또는 유량이 순간적으로 증가하여 열량차가 증가한 경우의 열량제어기 출력을 도시한 도면
도 5는 온도제어 시 온도만을 사용한 결과의 도면
도 6은 본 발명에 따른 열량과 온도를 동시에 사용한 결과의 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 온수 12 : 냉수
13 : 유량 제어밸브 14 : 열교환기 또는 재생 열교환기
15 : 온도 제어기 16 : 온도센서
17 : 온수 열량계산기 18 : 온수 온도센서
19 : 온수 유량센서 20 : 냉수 열량계산기
21 : 냉수 온도센서 22 : 냉수 유량센서
23 : 열량 제어기 24 : 온도설정 값
25 ; 격리 제어밸브 26 : 화학공정
① ; 거시적 제어 값

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다. 본 발명에 따른 열교환기 또는 재생열교환기의 온도제어 방법은 거시적인 제어 값으로 열량을 제어하는 단계를 구비하고, 미시적인 제어 값으로 온도를 제어하는 단계를 구비하되, 상기 열량제어 단계를 온도제어의 종속제어와 연동시켜 열 교환기에 공급되는 온수나 냉수의 열량 변화에서도 안정적인 출구온도를 유지하도록 구성되어 있다.

본 발명에 따른 열교환기 또는 재생열교환기의 온도제어 장치는 각각의 온수 및 냉수 유로에 온도와 유량을 측정하기 위한 온도 및 유량센서를 구비한다.

상기 온수와 냉수 온도측정 값을 증기 표나 증기 표 수식으로부터 유체의 엔탈피를 계산하고, 상기 온수와 냉수 온도측정 값으로부터 각 유로로 흐르는 유체의 열량을 계산 제어하는 온수 및 냉수 열량계산기를 구비한 열량제어기가 내장되어 있다.

온수와 냉수 유로의 열량 차이를 온도제어 시지연을 보상하기 위하여 온도 제어기로 종속 입력으로 받아서 온도를 제어하는 온도제어기로 구성되어 있다. 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.

<실시 예>

본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 도 2는 본 발명에 따른 열교환기 또는 재생 열교환기의 온도제어를 위한 개략적인 구성을 나타낸 것이다. 도 2는 온수와 냉수의 열량을 계산하고 열량 차이와 그 변화량을 거시적인 제어 값으로 하고, 설정된 온도와 측정된 열교환기 온도의 오차를 미시적인 제어 값으로 하는 종속 연계 제어기의 구성도이다.

온수와 냉수 유로에는 각 유로의 열량을 계산하기 위한 온도센서(9, 11)와 유량센서(8, 12)가 설치되어 있고 각 유로의 열량은 식(1)에 의하여 계산할 수 있다.

Q = hf × F (1)

Q : 각 유로의 열량

hf : 유로의 온도에 대한 유체 엔탈피

F : 유로의 유량

식(1)에서 온수 또는 냉수의 해당 온도의 엔탈피 값은 증기 표나 증기 식(열수력 교과서 참조)으로부터 구할 수 있고, 온수 또는 냉수의 해당 온도의 엔탈피 값에 센서에서 측정한 유량 값을 곱하면 온수와 냉수에 대한 열량 값을 계산할 수 있다.

상기 온수와 냉수에 대한 열량 값은 온수 열량계산기(도2의 17)와 냉수 열량계산기(도2의 20)에서 계산하여 열량제어기(도2의 23)로 입력된다.

본 발명은 정확한 열량을 제어하는 것이 목적이 아니고, 열량 변화를 사전에 인지하여 거시적이고 신속한 온도제어를 수행하여 과도현상을 방지하는 것이므로 유체 조건이 어느 정도만 반영되어도 제어 목적을 달성할 수 있으므로 유로에 포함되어 있는 기체의 열량은 계산하여 반영하지 않는다.

온수와 냉수의 열량 차는 열량제어기(23)로 입력되고, 열량 제어기(23)에서는 식(2)에 의하여 거시적 제어 값(①)이 탑재된 제어프로그램에 의하여 자동 연산된다.

거시적 제어 값(①)은 온도제어를 위하여 온도제어기(15)의 입력단자 중 하나로 입력되어 열량제어기 출력의 비례 이득상수를 곱한 값으로 식(3)에서와 같이 온도제어출력 값에 합산된다.

거시적 제어 값(①)은 식(2)을 통해서 알 수 있듯이 열량차 비례 이득상수에 열량차를 곱한 값과, 열량차 변화율 이득상수에 열량차 변화율을 곱한 값을 더한 값으로 결정된다.

Q(거시적 제어값) = K1 × △Q + K2 × d(△Q)/dt (2)

△Q : 열량차, (QH-QC)〉0

K1 : 열량차 비례 이득상수

K2 : 열량차 변화율 이득상수

식(2)에 의하여, 열교환기 또는 재생열교환기로 유입되는 온수의 온도나 유량이 외란에 의하여 유입되는 열량이 증가할 경우에는 △Q 값이 증가하고, 열량 제어기에서 미리 설정된 비례 이득상수 K1과 변화율 이득상수 K2에 의하여 거시적 제어 값이 식(2)에 의하여 연산된다.

상기 K1 은 열량차에 비례하여 제어출력을 만들어주는 열량차 비례이득상수이고, K2 는 열량차의 변화율에 비례하는 제어출력을 만들어주는 열량차 변화율 이득상수이다.

만약, 도 2에서 온수량이 급격히 증가할 경우에는 냉수의 열량은 변화가 없는 반면에 유입되는 온수의 열량은 증가하므로 △Q는 큰 값을 가진다. 이에 따라 (K1 × △Q) 값은 K1 의 곱만큼 커지고, △Q의 변화율에 K2를 곱한 만큼 제어출력이 증가하여 냉수 루프의 유량 제어밸브(3)는 신속하게 열리게 된다.

그 결과, 열교환기 내부에서 유입되는 온수 열량에 의하여 출구 온수의 온도가 증가하기 전에 미리 냉수 유량 제어밸브 개도를 증가시켜 온수의 출구온도의 과도현상을 완화시키게 된다. K1 값은 통상적으로 100%, K2 값은 10% 로 설정하여 시운전하되, 시운전 결과에 의해서 세부 조정을 할 수 있도록 구성되어 있다.

도 4는 온수의 온도나 유량이 순간적으로 증가하여 열량차가 증가한 경우의 열량 제어기 출력을 나타낸다. 도4에서, △Q(--)에 따른 비례항(..), 변화율항(--), 열량 제어기 출력(

)을 나타낸다.

비례 이득(..)은 열량차와 유사한 모양의 제어 출력을 가지므로 열량변화를 추종 제어하게 한다. 반면에 변화율 이득(--)은 변화량이 발생하는 순간부터 변화율에 비례하는 제어출력이 만들어지므로 초기 변화율에 신속하게 대응하여 선행 제어 기능을 하므로 대형 열교환기와 같이 시지연이 긴 시스템에서는 제어 추종성을 크게 개선하는 작용효과가 있다.

열량 제어기의 출력은 식(3)과 같이, 온도 제어기에서 바이어스 이득상수 K6 에 의하여 온도제어기의 하나의 입력단자에 연결되며, 온도제어기에서는 설정된 온도와 측정된 열교환기 온도와의 차이 값를 이용하여 식(3)에서와 같이 비례적분미분(PID) 연산을 한 제어 값으로 제어를 수행한다. 온도제어출력 값은 식(3)과 같으며, 측정된 열교환기 온도와 설정된 온도의 차이를 입력으로 하되, 상기 차이 값에 비례적분미분 연산을 한 제어 값에 열량제어기의 거시적 제어 값에 바이어스 이득상수(K6)을 곱한 제어 값을 모두 더한 것이다.

온도제어출력 값은 전류신호이며, 출력되는 전류신호에 의하여 해당 밸브를 제어하여 온도를 제어하도록 구성되어 있다.

비례ㆍ적분ㆍ미분 제어기(PID 제어기)의 이득상수인 K3, K4, K5 값의 시운전 초기 값은 Ziegler-Nichols 제어기 튜닝방법으로 구하거나 경험적인 방법으로 K3 은 100%, K4는 10%, K5는 0%에서 운전하면서 조정하여 결정을 할 수 있다. 열량제어기의 전체 이득상수인 K6 는 열량제어기의 출력 값에 부가적인 비례이득을 인가하기 위한 것으로 통상적으로 100%로 하여 시운전하고 운전 결과에 따라 조정하면서 결정할 수 있다.

온도제어출력 =[K3 × △T + K4 × ∫△Tㆍdt + K5 × d(△T/dt ] + K6 × (열량 제어기 출력) (3)

△T : 온도차, (설정된 온도-측정한 열교환기 온도)

K3 : 온도차 비례 이득상수

K4 : 온도차의 누적 적분 이득상수

K5 : 온도차의 미분 이득상수

K6 : 열량 제어기 출력의 바이어스 이득상수

본 발명에 따른 온도제어장치는 기존의 온도측정 값만을 사용한 열교환기 또는 재생 열교환기의 온도제어에 비해 열교환기로 유입되는 유로의 열량을 계산하여 열량 변화를 추종 선행 제어함으로서 정상상태의 운전뿐만 아니라 온수 및 냉수의 온도 및 유량이 급격히 변화하는 과도운전 상태에서도 열교환기 출구온도를 안정되게 제어할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 작용효과를 고려하여 보다 구체적인 실시 예로 설명한다. 도 3과 같이 구성된 재생 열교환기(Regenerative Heat Exchanger)에 적용한 사례를 설명한다. 재생 열교환기는 냉각해야 하는 온수와 가열해야하는 냉수의 상호 에너지를 교환함으로써 적정한 온도의 온수를 후단의 화학 공정에 공급할 수 있다.

후단의 화학 공정은 반응로에서 요구하는 온도 범위가 있고, 유입되는 온수의 온도가 설정된 범위를 초과할 경우에는 후단의 화학 공정을 보호하기 위하여 격리 밸브가 닫혀서 온수의 유로를 차단하도록 구성되어 있다.

이러할 경우에는 정상 운전 중의 유로가 차단되므로 온수를 공급하는 주 공정에서 온도와 압력이 급증하게 되고 정상화되기까지는 긴 시간이 필요하다.

본 발명의 작용효과를 예로 나타내기 위하여 도 3과 같이 구성한 제어 루프에서 온도 측정값을 사용한 제어 결과와 열량 계산 값을 거시 제어 값으로 하고 온도 측정값을 미시 제어 값으로 한 결과를 도 5에 비교하여 나타내었다.

도 5에서 재생 열교환기로 유입되는 온수 량이 급증하였을 경우, 온도 측정값만을 사용한 제어에서는 설정된 온도보다 약 6℃의 과도온도가 나타나고 약 600초가 지난 경우에 정상적인 제어가 이루어짐을 알 수 있다.

이와 대비되는 본 발명에 따른 제어 방법으로 열량과 온도를 동시에 사용할 경우에는 온수 량이 급증하더라도 정상온도 제어 값은 거의 변동 없이 안정되게 제어됨을 도 6을 통해서 알 수 있으며, 이러한 결과의 비교로부터 열교환기의 온수와 냉수의 열량을 계산하는 거시적 제어 및 온도를 측정 제어하는 미시적 제어를 동시에 적용할 경우에 열교환기로 유입되는 유체온도의 과도제어에 효과적임을 알 수 있다.

본 발명은 열전달 시 지연에 대한 선행 제어를 위하여 냉수와 온수의 열량을 계산하고 열량 오차를 거시적인 제어 값으로 하는 열량을 제어하고, 온도 오차를 미시적인 제어 값으로 하는 온도제어를 종속제어로 연동시켜 제어하는 열교환기 또는 재생 열교환기의 온도제어 방법 및 장치를 제공함으로써 온수 및 냉수 유로의 온도나 유량의 급작스러운 변화와 같은 외란에서도 출구온도를 안정적으로 제어할 수 있음으로써 산업상 이용가능성이 매우 높다.

Claims (8)

1. 열교환기 온도 제어 방법에 있어서,
   열교환기에 유입되는 온수와 냉수의 열량을 계산하기 위하여 각각의 온수와 냉수 유로에 온도 및 유량센서로 온도 및 유량을 측정하는 단계;
   측정한 온수와 냉수의 온도측정 값으로부터 증기 표나 증기 표 수식으로부터 유체의 엔탈피를 계산하고, 유량측정 값으로 각 유로의 열량을 계산하는 단계;
   온수와 냉수 유로의 열량차(Q)에 열량차 비례 이득상수(K1)를 곱한 값과 열량차 변화율 이득상수(K2)에 열량차 변화율을 곱한 값을 더한 값으로 결정되는 거시적 제어 값(수식 (2))을 열량 제어기에서 연산하는 단계; 및
   연산한 거시적 제어 값을 온도제어를 위하여 온도제어기(15)의 입력 값으로 제어루프를 구성하는 단계로 이루어진 열교환기 온도제어 방법.
   [Q(거시적 제어값) = K1×△Q + K2×d(△Q)/dt -- (2), 수식(2)에서 △Q : 열량차{(QH-QC)>0}, K1 : 열량차 비례 이득상수, K2 : 열량차 변화율 이득상수]
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 온도 제어기의 온도제어출력 값은 설정된 온도와 측정된 열교환기 온도의 차이를 입력 값으로 하여 비례, 적분, 미분 연산(PID 연산)을 한 값과 열량 제어기의 거시적 제어 값에 바이어스 이득상수(K6)를 곱한 값을 더한 값(식 (3))으로 구성된 열교환기 온도제어 방법.
   {온도제어출력 =[K3 × △T + K4 × ∫△Tㆍdt + K5 × d(△T/dt)] + K6 × (열량 제어기 출력) -- (3), 수식(3)에서 △T : 온도차, (설정된 온도-측정된 열교환기 온도), K3 : 온도차 비례 이득상수, K4 : 온도차의 누적 적분 이득상수, K5 : 온도차의 미분 이득상수, K6 : 열량 제어기 출력의 바이어스 이득상수}
4. 청구항 3에 있어서,
   열교환기 온도제어 방법에서, 비례, 적분, 미분 연산 시에 사용되는 비례, 적분, 미분 각각의 이득상수인 K3, K4 및 K5 값의 시운전 초기 값을 Ziegler-Nichols 제어기 튜닝방법으로 구하거나 K3 를 100%, K4 를 10%, K5 를 0%로 하여 운전하면서 조정 결정함을 특징으로 하는 열교환기 온도제어 방법.
5. 열교환기 온도제어 장치에 있어서,
   열교환기에 유입되는 온수와 냉수의 열량을 계산하기 위하여 각각의 온수와 냉수 유로에 온도와 유량을 측정하기 위한 온도센서와 유량센서;
   상기 온도센서에서 측정한 온수와 냉수의 온도측정 값으로부터 증기 표나 증기 표 수식으로부터 유체의 엔탈피를 계산하고, 유량센서에서 측정한 유량 값으로 각 유로의 열량을 계산하는 온수 및 냉수 열량계산기;
   온수와 냉수 유로의 열량차(Q)에 열량차 비례 이득상수(K1)를 곱한 값과 열량차 변화율 이득상수(K2)에 열량차 변화율을 곱한 값을 더한 값으로 결정되는 거시적 제어 값(수식 (2))을 연산하는 열량제어기; 및
   상기 열량제어기에서 연산한 거시적 제어 값을 온도 제어 입력 값으로 제어루프가 구성된 온도제어기(15)로 이루어진 열교환기 온도제어 장치.
   [Q(거시적 제어값) = K1×△Q + K2×d(△Q)/dt -- (2), 수식(2)에서 △Q : 열량차{(QH-QC)>0}, K1 : 열량차 비례 이득상수, K2 : 열량차 변화율 이득상수]
6. 삭제
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 온도제어기의 온도제어출력 값은 설정된 온도와 측정된 열교환기 온도의 차이를 입력 값으로 하여 비례, 적분, 미분 연산(PID 연산)을 한 값과 열량 제어기의 거시적 제어 값에 바이어스 이득상수(K6)을 곱한 값을 더한 값(식 (3))으로 구성된 열교환기 온도제어 장치.
   {온도제어출력 =[K3 × △T + K4 × ∫△Tㆍdt + K5 × d(△T/dt) ] + K6 × (열량 제어기 출력) -- (3), 수식(3)에서 △T : 온도차, (설정된 온도-측정된 열교환기 온도), K3 : 온도차 비례 이득상수, K4 : 온도차의 누적 적분 이득상수, K5 : 온도차의 미분 이득상수, K6 : 열량 제어기 출력의 바이어스 이득상수}
8. 청구항 7에 있어서,
   열교환기 온도제어 장치에서, 비례, 적분, 미분 연산 시에 사용되는 비례, 적분, 미분 각각의 이득상수인 K3, K4 및 K5 값의 시운전 초기 값을 Ziegler-Nichols 제어기 튜닝방법으로 구하거나 K3 를 100%, K4를 10%, K5 를 0%로 운전하면서 조정 결정함을 특징으로 하는 열교환기 온도제어 장치.

Images