TWI381259B - Flow control system - Google Patents

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TWI381259B TW098101199A TW98101199A TWI381259B TW I381259 B TWI381259 B TW I381259B TW 098101199 A TW098101199 A TW 098101199A TW 98101199 A TW98101199 A TW 98101199A TW I381259 B TWI381259 B TW I381259B
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Description

流量控制系統
本發明係關於控制流經流路中流體流量的流量控制系統。
以往，作爲這種流量控制系統，有控制流向空調機的熱媒體(冷熱水)流量的空調控制系統(例如，參照專利文獻1、2)。在該空調控制系統中，在流向空調機的冷熱水的供給通路設置流量控制閥，驅動該流量控制閥內的閥體，來調節冷熱水所流經的流路的開閉量。
通常，流量控制閥，除了從空調控制裝置接收設定開度信號之外，還接收閥開度感測器測量的閥體的實際開度信號，控制閥體的驅動以使設定開度信號和實際開度信號一致。將這樣的流量控制閥稱爲開度控制型流量控制閥。
另一方面，近年來，提出了使流量控制閥自身附加用於檢測流經流路的流體的實際流量的手段，自空調控制裝置係將相當於以往的設定開度信號的設定流量信號輸送到流量控制閥，控制閥體的驅動以使於流量控制閥接收的設定流量信號和測量到的實際流量一致。將這樣的流量控制閥稱爲流量控制型流量控制閥。
進而，在流量控制閥中，也有例如專利文獻3所示，組合開度控制型和流量控制型，可以選擇開度控制和流量控制中的任一種的流量控制閥。
專利文獻1：日本特開平11-211191號公報
專利文獻2：日本特開平06-272935號公報
專利文獻3：日本特開2003-232658號公報
但是，在上述以往的流量控制型的流量控制閥中，測量實際流量的手段產生異常，就不能測量實際流量，或者測量的實際流量不正確時，由於已不能再進行正確的流量控制，故不得不停止系統。
另外，即使是上述可以選擇開度控制和流量控制中的任一種的流量控制閥，由於不能自動地進行控制選擇，只能人工進行，所以存在如果維護人員不知道檢測實際流量的手段產生異常就不能處理，在維護人員到達現場之前亦不能處理的問題。
本發明是為了解決這樣的課題而做出的，其目的在於，提供一種在不能再進行流量控制時，能夠自動地轉移到開度控制，不停止系統，繼續進行控制的流量控制系統。
為了實現這樣的目的，本發明的流量控制系統，使用一體具備：管路，形成流體所流經的流路；閥體，其調節此管路的流路的開閉量；馬達，驅動此閥體；閥開度檢測手段，其檢測以此馬達驅動之閥體的實際開度；1次側壓力感測器，其檢測前述管路內的前述閥體的上游側的流體壓力，作為1次壓力；2次側壓力感測器，其檢測前述管路內的前述閥體的下游側的流體壓力，作為2次壓力；實際流 量測量手段，其基於前述1次側壓力感測器檢測之1次壓力、前述2次側壓力感測器檢測之2次壓力、前述閥開度檢測手段檢測之實際開度測量流經上述流路的流體的實際流量；實際流量正常異常判斷手段，其對由該實際流量測量手段測量的流體實際流量的正常/異常進行判斷；模式切換手段，其在該實際流量正常異常判斷手段判斷為異常時，從選擇輸出由上述實際流量測量手段測量的流體的實際流量作為被控制量的模式切換為選擇輸出由上述閥開度檢測手段檢測的閥體的實際開度作為被控制量的模式；閥控制手段，其將該模式切換手段選擇輸出的被控制量作為輸入，控制上述馬達對上述閥體的驅動，以使該被控制量與被賦予上述閥體的控制量的設定值一致之流量控制閥控制流經前述管路之流體之流量，其特徵在於，上述實際流量正常異常判斷手段，係根據上述實際流量測量手段測量流體的實際流量的測量過程中所使用的流體壓力之值，對上述流體實際流量的正常/異常進行判斷。
利用本發明，根據實際流量測量手段測量流體的實際流量的測量過程中所使用的參數值，對流體實際流量的正常/異常進行判斷，如果判斷由實際流量測量手段測量的流體的實際流量為異常，就從選擇輸出由實際流量測量手段測量的流體的實際流量作為被控制量(反饋量)的模式切換為選擇輸出由閥開度檢測手段檢測的閥體的實際開度作為被控制量(反饋量)的模式，控制閥體的驅動以使該選擇輸出的被控制量(閥體的實際開度)與對閥體提供的 控制量的設定值一致。由此，在判斷實際流量為異常時，能夠自動地由之前的流量控制切換為開度控制。
在本發明中，由實際流量測量手段測量的流體的實際流量的正常/異常的判斷，可以根據實際流量測量手段所測量的流體的實際流量的值進行判斷，或者根據實際流量測量手段測量流體的實際流量的測量過程中所使用的參數的收集/無法收集來進行判斷。
例如，由實際流量測量手段測量的流體實際流量的值超過預先設定的異常閾值時，判斷實際流量為異常。另外，在實際流量測量手段測量流體的實際流量的測量過程中所使用的流體壓力值由於通信異常不能收集時，判斷實際流量為異常。
另外，在本發明中，實際流量正常異常判斷手段中的判斷結果從異常恢復正常時，若從選擇輸出由閥開度檢測手段檢測的閥體的實際開度作為被控制量的模式切換為選擇輸出由實際流量測量手段測量的流體的實際流量作為被控制量的模式，便能在能正常得到實際流量時，即由之前的開度控制自動地恢復為流量控制。通常，由於流量控制比開度控制更能夠精確地控制流體的流量，所以在能夠正常得到實際流量時，最好從開度控制恢復為流量控制。
利用本發明，根據實際流量測量手段測量流體的實際流量的測量過程中所使用的參數值，對流體實際流量的正常/異常進行判斷，如果實際流量測量手段測量的流體的實際流量被判斷為異常，就從選擇輸出由實際流量測量手 段測量的流體的實際流量作為被控制量的模式切換為選擇輸出由閥開度檢測手段檢測的閥體的實際開度作為被控制量的模式，控制閥體的驅動以使該選擇輸出的被控制量(閥體的實際開度)與對閥體提供的控制量的設定值一致，在不能再進行流量控制時，自動地轉移到開度控制，能在不停止系統之情形下，繼續進行控制。
以下，根據附圖對本發明進行詳細的說明。圖1是表示應用了本發明的流量控制系統的空調控制系統的一個例子的儀器配備圖。
在圖1中，1為生成冷熱水的熱源機，2為輸送熱源機1生成的冷熱水的泵，3為混合來自多個熱源機1的冷熱水的出水集水管，4為出水管路，5為接受從出水集水管3經由出水管路4輸送來的冷熱水的供給的空調機，6為回水管路，7為將空調機5中熱交換後經由回水管路6輸送回來的冷熱水送回的回水集水管，8為對從出水集水管3向空調機5提供冷熱水的流量進行控制的流量控制閥，9為測量從空調機5輸出的供氣溫度的供氣溫度感測器，10為空調控制裝置，11為空調機5的盤管，12為送風機。
在該空調控制系統中，由泵2壓送並由熱源機1加熱的冷熱水，在出水集水管3中被混合，通過出水管路4被提供給空調機5，通過空調機5後成為回水經由回水管路6返回到回水集水管7，再由泵2壓送，循環以上通路。例如， 在冷氣運轉時，在熱源機1中生成冷水，該冷水循環。在暖氣運轉時，在熱源機1中生成熱水，該熱水循環。
空調機5，將從控制對象區域返回到空調控制系統中的空氣(回氣)和外氣的混合氣，以冷熱水通過的盤管11冷卻或者加熱，以該經冷卻或者加熱的空氣作為供氣，通過送風機12送入控制對象區域。空調機5，是在冷氣運轉和暖氣運轉中使用共通的盤管11的單一形式之空調機。
圖2是表示該空調控制系統中的流量控制閥8的主要部分的圖。流量控制閥8，具備：管路13，其形成通過空調機5的冷熱水流入的流路；閥體14，其調節流經該管路13的流體的流量(流路的開閉量)；馬達15，其驅動該閥體14；閥開度檢測器16，其檢測閥體14的實際開度作為閥開度θ pv；顯示部17；通信介面18、19，其中繼空調控制裝置10和監視裝置(圖中未示)之間的通信；設計流量記憶部20；實際流量異常閾值記憶部21；異常壓力閾值記憶部22；1次側壓力感測器23，其檢測管路13內的閥體14的上游側的流體的壓力，作為1次壓力P1；2次側壓力感測器24，其檢測管路13內的閥體14的下游側的流體的壓力，作為2次壓力P2；以及處理部25。
處理部25，具備：閥控制部25A、實際流量測量部25B、實際流量正常異常判斷部25C、控制模式切換部25D、和控制模式通知部25E。實際流量正常異常判斷部25C，具備實際流量值監視部25C1、壓力值監視部25C2、和通信異常監視部25C3。
實際流量測量部25B，以來自1次側壓力感測器23的流體的1次壓力P1、來自2次側壓力感測器24的流體的2次壓力P2、和來自閥開度檢測器16的閥開度θ pv為輸入，根據這些參數計算流動於管路13的流體的實際流量QR作為實際流量的測量值。
控制模式切換部25D具備模式切換開關SW1。模式切換開關SW1，根據來自實際流量正常異常判斷部25C的正常/異常的判斷結果，控制其開關的連接模式。關於該模式切換開關SW1的控制在後面進行描述，如果來自實際流量正常異常判斷部25C的判斷結果為正常，採用與接點A側連接的連接模式，如果判斷來自實際流量正常異常判斷部25C的判斷結果為異常，採用與接點B側連接的連接模式。在初始狀態中，模式切換開關SW1，採用與接點A側連接的連接模式。
該處理部25中的閥控制部25A、實際流量測量部25B、實際流量正常異常判斷部25C、控制模式切換部25D和控制模式通知部25E能夠以根據程式的CPU處理功能來實現。
並且，在本實施形態中，於設計流量記憶部20，儲存著對該流量控制閥B規定的操作上的設計流量QD。另外，於實際流量異常閾值記憶部21儲存著對以實際流量測量部25B測量的流經管路13的流體的實際流量QR的值，規定其正常範圍的上下限的上限閾值Qth1和下限閾值Qth2。另外，於異常壓力閾值記憶部22中儲存著針對由1次側壓力感測器23檢測的1次壓力P1值的上限閾值P1th1和下限閾 值P1th2，以及針對由2次側壓力感測器24檢測的2次壓力P2值的上限閾值P2th1和下限閾值P2th2。
另外，通信異常監視部25C3，監視是否能夠收集由1次側壓力感測器23檢測的1次壓力P1和由2次側壓力感測器24檢測的2次壓力P2，在由於壓力感測器產生故障或者通信線被切斷等情況，至少不能收集任意一方的壓力時(非收集時)判斷為通信異常，將控制模式切換部25D的模式切換開關SW1切換為與接點B側連接的連接模式。
以下，結合處理部25中各部分的功能，說明對該流量控制閥8中的特徵處理動作。並且，在本例子中，為了將控制對象區域的溫度保持在設定溫度，假設由空調控制裝置10將選取控制量的設定值為0~100%的值的控制設定指令，給予流量控制閥8。
(正常時)
在流量控制閥8中，來自空調控制裝置10的控制設定指令(0~100%)透過通信介面18，發至閥控制部25A。此時，控制模式切換部25D中的模式切換開關SW1，採用與接點A側連接的連接模式。
因此，來自實際流量測量部25B的實際流量QR作為被控制量(反饋量)被輸入到閥控制部25A中。另外，此時，控制模式通知部25E，根據控制模式切換部25D中的實際流量QR對閥控制部25A的選擇輸出狀態，判斷現在的控制模式為流量控制模式，並將該判斷結果通知閥控制部25A。
並且，控制模式通知部25E，在顯示部17上顯示現在的控制模式為流量控制模式，並透過通信介面19向空調控制裝置10和監視裝置輸出。
閥控制部25A，接受來自控制模式通知部25E的現在的控制模式為流量控制模式的通知，從設計流量記憶部20D讀出設計流量QD，將設計流量QD作為100%值，將來自空調控制裝置10的控制設定指令(0~100%)換算為流量。 並且，向馬達15發送指令，控制閥體14的驅動，以使換算為該流量的控制設定指令和來自實際流量測量部25B的實際流量QR一致。
(異常時)
該閥體14的驅動控制中，在實際流量正常異常判斷部25C中，對實際流量測量部25B中測量的實際流量QR的正常/異常進行判斷。
此時，在實際流量值監視部25C1中，將來自實際流量測量部25B的實際流量QR的值作為輸入，比較該實際流量QR的值與儲存在實際流量異常閾值記憶部21中的上限閾值Qth1和下限閾值Qth2進行比較，實際流量QR的值沒有位於由其上下限閾值所規定的正常範圍內的狀態持續既定時間時，判斷實際流量QR為異常。
在壓力值監視部25C2中，將來自1次側壓力感測器23的1次壓力P1的值和來自2次側壓力感測器24的2次壓力P2的值作為輸入，比較儲存在異常壓力閾值記憶部22中的針對1次壓力P1的上限閾值P1th1和下限閾值P1th2、針對 2次壓力P2的上限閾值P2th1和下限閾值P2th2，1次壓力P1值和2次壓力P2值中至少一方沒有位於由其上下限閾值所規定的正常範圍內的狀態持續既定時間時，判斷實際流量QR為異常。
在通信異常監視部25C3中，將來自1次側壓力感測器23的1次壓力P1和來自2次側壓力感測器24的2次壓力P2作為輸入，當1次側壓力感測器23或者2次側壓力感測器24的故障，或者通信線被切斷等的通信異常，導致不能收集到1次壓力P1和2次壓力P2時(非收集時)，判斷為異常。
實際流量值監視部25C1，壓力值監視部25C2，通信異常監視部25C3，如果判斷實際流量QR為異常，便將此判斷結果發送到控制模式切換部25D，將控制模式切換部25D中的模式切換開關SW1切換到與接點B側連接的連接模式。
由此，在閥控制部25A中，輸入來自閥開度檢測器16的實際開度θ pv作為被控制量(反饋量)，以取代之前來自實際流量測量部25B的實際流量QR。另外，此時，控制模式通知部25E，根據控制模式切換部25D中的實際開度θ pv對閥控制部25A的選擇輸出狀態，判斷現在的控制模式為開度控制模式，並將該判斷結果通知閥控制部25A。
並且，控制模式通知部25E，在顯示部17上顯示現在的控制模式為開度控制模式，並透過通信介面19向空調控制裝置10和監視裝置輸出。
閥控制部25A，接受來自控制模式通知部25E的現在的控制模式為開度控制模式的通知，向馬達15發送指令，控制閥體14的驅動，以使來自空調控制裝置10的控制設定指令(0~100%)和來自閥開度檢測器16的實際開度θ pv一致。
由此，判斷實際流量QR異常時，自動由之前的流量控制切換為開度控制，能夠不停止系統，繼續進行控制。
(從異常恢復正常)
如果實際流量正常異常判斷部25C中的判斷結果從異常恢復為正常，即如果實際流量值監視部25C1，壓力值監視部25C2，通信異常監視部25C3中判斷結果全部為正常，控制模式切換部25D中的模式切換開關SW1便被切換為與接點A側連接的連接模式。
由此，在閥控制部25A中，將來自實際流量測量部25B的實際流量QR作為被控制量(反饋量)輸入，以取代之前的來自閥開度檢測器16的實際開度θ pv。另外，此時，控制模式通知部25E，根據控制模式切換部25D中的實際流量QR對閥控制部25A的選擇輸出狀態，判斷為現在的控制模式為流量控制模式，將該判斷結果通知閥控制部25A。
閥控制部25A，接受來自控制模式通知部25E的現在的控制模式為流量控制模式的通知，從設計流量記憶部20D讀出設計流量QD，將設計流量QD的值設為100%，將來自空調控制裝置10的控制設定指令(0~100%)換算為流量。並且，向馬達15發送指令，控制閥體14的驅動，以 使換算為該流量的控制設定指令和來自實際流量測量部25B的實際流量QR一致。
由此，在能正常得到實際流量QR時，自動地由之前的開度控制恢復為流量控制。通常，流量控制比開度控制能夠更精確地控制流體流量。因此，在本實施形態中，在正常得到實際流量QR時，從開度控制恢復為流量控制。
1‧‧‧熱源機
2‧‧‧泵
3‧‧‧出水集水管
4‧‧‧出水管路
5‧‧‧空調機
6‧‧‧回水管路
7‧‧‧回水集水管
8‧‧‧流量控制閥
9‧‧‧供氣溫度感測器
10‧‧‧空調控制裝置
11‧‧‧盤管
12‧‧‧送風機
13‧‧‧管路
14‧‧‧閥體
15‧‧‧馬達
16‧‧‧閥開度檢測器
17‧‧‧顯示部
18、19‧‧‧通信介面
20‧‧‧設計流量記憶部
21‧‧‧實際流量異常閾值記憶部
22‧‧‧異常壓力閾值記憶部
23‧‧‧1次側壓力感測器
24‧‧‧2次側壓力感測器
25‧‧‧處理部
25A‧‧‧閥控制部
25B‧‧‧實際流量測量部
25C‧‧‧實際流量正常異常判斷部
25C1‧‧‧實際流量值監視部
25C2‧‧‧壓力值監視部
25C3‧‧‧通信異常監視部
25D‧‧‧控制模式切換部
25E‧‧‧控制模式通知部
SW1‧‧‧模式切換開關
圖1是表示應用了本發明的流量控制系統的空調控制系統的一個例子的儀器配備圖。
圖2是表示於該空調控制系統中使用的流量控制閥的主要部分的圖。
8．．．流量控制閥
13．．．管路
14．．．閥體
15．．．馬達
16．．．閥開度檢測器
17．．．顯示部
18、19．．．通信介面
20．．．設計流量記憶部
21．．．實際流量異常閾值記憶部
22．．．異常壓力閾值記憶部
23．．．1次側壓力感測器
24．．．2次側壓力感測器
25．．．處理部
25A．．．閥控制部
25B．．．實際流量測量部
25C．．．實際流量正常異常判斷部
25C1．．．實際流量值監視部
25C2．．．壓力值監視部
25C3．．．通信異常監視部
25D．．．控制模式切換部
25E．．．控制模式通知部

Claims (4)

  1. 一種流量控制系統，使用一體具備：管路，形成流體所流經的流路；閥體，其調節此管路的流路的開閉量；馬達，驅動此閥體；閥開度檢測手段，其檢測以此馬達驅動之閥體的實際開度；1次側壓力感測器，其檢測前述管路內的前述閥體的上游側的流體壓力，作為1次壓力；2次側壓力感測器，其檢測前述管路內的前述閥體的下游側的流體壓力，作為2次壓力；實際流量測量手段，其基於前述1次側壓力感測器檢測之1次壓力、前述2次側壓力感測器檢測之2次壓力、前述閥開度檢測手段檢測之實際開度測量流經上述流路的流體的實際流量；實際流量正常異常判斷手段，其對由該實際流量測量手段測量的流體實際流量的正常/異常進行判斷；模式切換手段，其在該實際流量正常異常判斷手段判斷為異常時，從選擇輸出以上述實際流量測量手段測量的流體的實際流量作為被控制量的模式，切換為選擇輸出以上述閥開度檢測手段檢測的閥體的實際開度作為被控制量的模式；以及閥控制手段，其將該模式切換手段選擇輸出的被控制量作為輸入，控制上述馬達對上述閥體的驅動，以使該被 控制量與被賦予上述閥體的控制量的設定值一致之流量控制閥控制流經前述管路之流體之流量，其特徵在於，上述實際流量正常異常判斷手段，係根據上述實際流量測量手段測量流體的實際流量的測量過程中所使用的流體壓力之值，對上述流體實際流量的正常/異常進行判斷。
  2. 如申請專利範圍第1項的流量控制系統，其中，上述實際流量正常異常判斷手段，係進一步根據上述實際流量測量手段所測量的流體的實際流量的值，來對上述流體的實際流量的正常/異常進行判斷。
  3. 如申請專利範圍第1項的流量控制系統，其中，上述實際流量正常異常判斷手段，係進一步根據上述實際流量測量手段測量流體的實際流量的測量過程中所使用的參數的收集/無法收集，對上述流體的實際流量的正常/異常進行判斷。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的流量控制系統，其中，上述模式切換手段，係在上述實際流量正常異常判斷手段中的判斷結果是從異常恢復為正常時，從選擇輸出由上述閥開度檢測手段檢測的閥體的實際開度作為被控制量的模式，切換為選擇輸出由上述實際流量測量手段測量的流體實際流量作為被控制量的模式。
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