(57)【要約】【課題】制御対象値の変動を最小限に抑えつつ調節弁の切り換えを自動で行い得ると共に、調節弁のレンジを広げることなく、そのアクチュエータ部分の大型化を回避してコストダウンを図ることができる流体流通ラインの二重化自動切換制御装置を提供する。【解決手段】通常時には、従系遮断弁１３Ｂ，１４Ｂを全閉とし、主系遮断弁１３Ａ，１４Ａを全開とした状態で、流量計１５で検出された流量１１が流量設定値１６となるよう主系調節弁１２Ａの開度を自動調節する一方、主系調節弁１２Ａに異常が発生した際には、該主系調節弁１２Ａの開度をその時点での開度に保持し、主系遮断弁１３Ａの開度を全開から全閉へ向け徐々に絞って行くと同時に、従系遮断弁１３Ｂ，１４Ｂの開度を全閉から全開とし、且つ流量計１５で検出された流量１１が流量設定値１６となるよう従系調節弁１２Ｂの開度を自動調節する。【選択図】図１
2006119968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する主系ライン途中に設けられた主系調節弁と、
前記主系ラインの主系調節弁より上流側或いは下流側のうち少なくとも一方に設けられた主系遮断弁と、
前記主系ラインの主系調節弁と主系遮断弁とを迂回するよう並設される従系ライン途中に設けられた従系調節弁と、
前記従系ラインの従系調節弁より上流側或いは下流側のうち少なくとも一方に設けられた従系遮断弁と、
流体の制御対象値を検出する検出器と、
通常時には、従系遮断弁を全閉とし、主系遮断弁を全開とした状態で、検出器で検出された制御対象値が設定値となるよう主系調節弁の開度を自動調節する一方、主系調節弁に異常が発生した際には、該主系調節弁の開度をその時点での開度に保持し、主系遮断弁の開度を全開から全閉へ向け徐々に絞って行くと同時に、従系遮断弁の開度を全閉から全開とし、且つ検出器で検出された制御対象値が設定値となるよう従系調節弁の開度を自動調節する制御手段と
を備えたことを特徴とする流体流通ラインの二重化自動切換制御装置。
【請求項２】
主系調節弁へ出力される開度指令と、主系調節弁の実際の開度との開度偏差の絶対値が許容値を越えている状態が所定時間継続した場合に、主系調節弁に異常が発生したと判定する異常検出手段を備えた請求項１記載の流体流通ラインの二重化自動切換制御装置。
【請求項３】
主系ラインの主系調節弁より上流側と下流側の両方に主系遮断弁を設け、主系調節弁の異常発生時に上流側の主系遮断弁の開度が徐々に絞られて全閉となった時点で下流側の主系遮断弁を全閉とするよう構成した請求項１又は２記載の流体流通ラインの二重化自動切換制御装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体流通ラインの二重化自動切換制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ボイラや蒸気タービン等を有するプラントにおいては、給水や燃料といった流体の制御対象値としての流量等を制御することはきわめて重要である。
【０００３】
このため、従来においては、図４に示される如く、プラントに流体を供給する流体供給系をＡ系とＢ系の二重化構成とし、これら各系統に調節弁１Ａ，１Ｂ、電動弁２Ａ，２Ｂ及び手動弁３Ａ，３Ｂをそれぞれ設け、
プロセスデータが入力され、該プロセスデータから適正な流量に制御すべく調節弁１Ａ，１Ｂの開度をそれぞれ決定し、その開度信号（電気信号）を電／空変換器５Ａ，５Ｂで空気信号に変換して調節弁１Ａ，１Ｂに出力するＡ系及びＢ系に共用のコントローラ６を設けると共に、
該コントローラ６より弁開／閉指令が入力され、通常時にはＡ系の電動弁２Ａ、及びＢ系の電動弁２Ｂを全開とする弁操作信号を出力し、Ａ系の調節弁１Ａの異常時にはＡ系の電動弁２Ａを全閉とする操作信号を出力する弁オペレーション装置７を設けるようにしたものが存在する。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平５−３４１８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されているような従来の切換制御装置では、図５に示される如く、通常時にはＡ系及びＢ系の電動弁２Ａ，２Ｂを全開として調節弁１Ａ，１Ｂの開度制御の配分率を５０：５０［％］として制御し、Ａ系の調節弁１Ａの異常時にはＡ系の電動弁２Ａを全閉にすると共に、その全閉時間に合せてＢ系の調節弁１Ｂの開度制御の配分率を徐々に増加させ、最終的には０：１００［％］となるようにしているため、調節弁１Ａ，１Ｂがそれぞれプラントとして必要な最低流量の半分の流量を調節できないといけなくなる。
【０００５】
具体例を挙げると、プラントとして必要な最低流量が１０［ｔｏｎ／ｈｒ］であって、最大流量が１００［ｔｏｎ／ｈｒ］であった場合、仮に、調節弁１Ａ，１Ｂを完全に切り換えて使用するのであれば、該調節弁１Ａ，１Ｂとしては、１０［ｔｏｎ／ｈｒ］〜１００［ｔｏｎ／ｈｒ］のレンジのものを使用すれば良いが、特許文献１に開示されている調節弁１Ａ，１Ｂでは、通常時に開度制御の配分率を５０：５０として制御する関係上、５［ｔｏｎ／ｈｒ］〜１００［ｔｏｎ／ｈｒ］のレンジのものを使用しなければならなくなる。
【０００６】
これは、調節弁１Ａ，１Ｂのレンジが大幅に広がることを意味し、そのアクチュエータ部分が大型化してコストアップにつながると共に、特に、前記アクチュエータ部分が電動モータの場合、電気容量が大きくなり、ランニングコストにも大きく影響を及ぼすという欠点を有していた。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、制御対象値の変動を最小限に抑えつつ調節弁の切り換えを自動で行い得ると共に、調節弁のレンジを広げることなく、そのアクチュエータ部分の大型化を回避してコストダウンを図ることができる流体流通ラインの二重化自動切換制御装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、流体が流通する主系ライン途中に設けられた主系調節弁と、
前記主系ラインの主系調節弁より上流側或いは下流側のうち少なくとも一方に設けられた主系遮断弁と、
前記主系ラインの主系調節弁と主系遮断弁とを迂回するよう並設される従系ライン途中に設けられた従系調節弁と、
前記従系ラインの従系調節弁より上流側或いは下流側のうち少なくとも一方に設けられた従系遮断弁と、
流体の制御対象値を検出する検出器と、
通常時には、従系遮断弁を全閉とし、主系遮断弁を全開とした状態で、検出器で検出された制御対象値が設定値となるよう主系調節弁の開度を自動調節する一方、主系調節弁に異常が発生した際には、該主系調節弁の開度をその時点での開度に保持し、主系遮断弁の開度を全開から全閉へ向け徐々に絞って行くと同時に、従系遮断弁の開度を全閉から全開とし、且つ検出器で検出された制御対象値が設定値となるよう従系調節弁の開度を自動調節する制御手段と
を備えたことを特徴とする流体流通ラインの二重化自動切換制御装置にかかるものである。
【０００９】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１０】
通常時には、制御手段により、従系遮断弁が全閉とされ、主系遮断弁が全開とされた状態で、検出器で検出された制御対象値が設定値となるよう主系調節弁の開度が自動調節される一方、主系調節弁に異常が発生した際には、制御手段により、主系調節弁の開度がその時点での開度に保持され、主系遮断弁の開度が全開から全閉へ向け徐々に絞られて行くと同時に、従系遮断弁の開度が全閉から全開とされ、且つ検出器で検出された制御対象値が設定値となるよう従系調節弁の開度が自動調節される。
【００１１】
この結果、制御対象値の変動を最小限に抑えつつ調節弁の切り換えを自動で行うことが可能になると共に、主系調節弁と従系調節弁は、制御対象値が流量である場合、それぞれプラントとして必要な最低流量を調節できるものを使用すれば良く、主系調節弁と従系調節弁のレンジを広げなくて済み、そのアクチュエータ部分が大型化せずコストダウンが可能になり、更に、前記アクチュエータ部分が電動モータの場合には、電気容量が大きくならず、ランニングコストも抑えられることとなる。
【００１２】
前記流体流通ラインの二重化自動切換制御装置においては、主系調節弁へ出力される開度指令と、主系調節弁の実際の開度との開度偏差の絶対値が許容値を越えている状態が所定時間継続した場合に、主系調節弁に異常が発生したと判定する異常検出手段を備えるようにすることができ、このようにすると、主系調節弁の異常を確実に検出することが可能となる。
【００１３】
又、前記流体流通ラインの二重化自動切換制御装置においては、主系ラインの主系調節弁より上流側と下流側の両方に主系遮断弁を設け、主系調節弁の異常発生時に上流側の主系遮断弁の開度が徐々に絞られて全閉となった時点で下流側の主系遮断弁を全閉とするよう構成することが望ましく、このようにすると、主系調節弁側から従系調節弁側への切り換えが完了した後、主系調節弁の修理等を即座に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の流体流通ラインの二重化自動切換制御装置によれば、制御対象値の変動を最小限に抑えつつ調節弁の切り換えを自動で行い得ると共に、調節弁のレンジを広げることなく、そのアクチュエータ部分の大型化を回避してコストダウンを図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例であって、
給水或いは燃料等の流体が流通する主系ライン１０Ａ途中に、流体の制御対象値としての流量１１を調節するための主系調節弁１２Ａを設け、前記主系ライン１０Ａの主系調節弁１２Ａより上流側及び下流側に、主系遮断弁１３Ａ及び主系遮断弁１４Ａを設け、
前記主系ライン１０Ａの主系調節弁１２Ａと主系遮断弁１３Ａ，１４Ａとを迂回するよう並設される従系ライン１０Ｂ途中に、流体の流量１１を調節するための従系調節弁１２Ｂを設け、前記従系ライン１０Ｂの従系調節弁１２Ｂより上流側及び下流側に、従系遮断弁１３Ｂ及び従系遮断弁１４Ｂを設け、
前記主系ライン１０Ａの主系調節弁１２Ａ及び主系遮断弁１３Ａ，１４Ａを通過した流体、或いは前記従系ライン１０Ｂの従系調節弁１２Ｂ及び従系遮断弁１３Ｂ，１４Ｂを通過した流体の流量１１を検出する検出器としての流量計１５を設け、
通常時には、従系遮断弁１３Ｂ，１４Ｂを全閉とし、主系遮断弁１３Ａ，１４Ａを全開とした状態で、流量計１５で検出された流量１１が流量設定値１６となるよう主系調節弁１２Ａの開度を自動調節する一方、主系調節弁１２Ａに異常が発生した際には、該主系調節弁１２Ａの開度をその時点での開度に保持し、主系遮断弁１３Ａの開度を全開から全閉へ向け徐々に絞って行くと同時に、従系遮断弁１３Ｂ，１４Ｂの開度を全閉から全開とし、且つ流量計１５で検出された流量１１が流量設定値１６となるよう従系調節弁１２Ｂの開度を自動調節する制御手段としての制御装置１７を設けるようにしたものである。
【００１７】
前記制御装置１７は、
プラントにおける負荷指令等の指令に基づく流量設定値１６と流量計１５で検出された流量１１との流量偏差１８を求めて出力する減算器１９と、
該減算器１９から出力される流量偏差１８を比例積分処理し、該流量偏差１８をなくすための主系調節弁１２Ａ或いは従系調節弁１２Ｂの開度指令２０を出力する比例積分調節器２１と、
前記主系調節弁１２Ａが正常である通常時には、ａ側に切り換えられ、前記比例積分調節器２１から出力される開度指令２０を開度指令２２Ａとして主系調節弁１２Ａへ出力する一方、主系調節弁１２Ａに異常が発生した際には、ｂ側に切り換えられ、主系調節弁１２Ａの開度をその時点での開度に保持する切換器２３Ａと、
前記主系調節弁１２Ａが正常である通常時には、ｂ側に切り換えられ、従系調節弁１２Ｂの開度を全閉に保持する一方、主系調節弁１２Ａに異常が発生した際には、ａ側に切り換えられ、前記比例積分調節器２１から出力される開度指令２０を開度指令２２Ｂとして従系調節弁１２Ｂへ出力する切換器２３Ｂと、
前記切換器２３Ａから出力される主系調節弁１２Ａの開度指令２２Ａと主系調節弁１２Ａの実際の開度２４Ａとの開度偏差２５を求めて出力する減算器２６と、
該減算器２６から出力される開度偏差２５の絶対値が許容値より大となった場合に「１」の信号２７を出力するシグナルモニタスイッチ２８と、
該シグナルモニタスイッチ２８から出力される信号２７が入力され、該信号２７が「１」の状態が予め設定した時間Ｔ［ｓｅｃ］だけ継続された場合に、主系調節弁１２Ａより上流側の主系遮断弁１３Ａへインチング閉指令２９を出力すると共に、従系遮断弁１３Ｂ，１４Ｂへ全開指令３０を出力するオンディレイタイマ３１と、
前記主系調節弁１２Ａより上流側の主系遮断弁１３Ａの実際の開度３２Ａが全閉（即ち０［％］以下）となった時点で、主系調節弁１２Ａより下流側の主系遮断弁１４Ａへ全閉指令３３Ａを出力するシグナルモニタスイッチ３４と
を備えてなる構成を有している。
【００１８】
そして、前記制御装置１７における減算器２６とシグナルモニタスイッチ２８とオンディレイタイマ３１とによって異常検出手段３５を構成し、主系調節弁１２Ａへ出力される開度指令２２Ａと、主系調節弁１２Ａの実際の開度２４Ａとの開度偏差２５の絶対値が許容値を越えている状態が所定時間Ｔ［ｓｅｃ］だけ継続した場合に、主系調節弁１２Ａに異常が発生したと判定するようにしてある。
【００１９】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２０】
主系調節弁１２Ａが正常である通常時には、制御手段としての制御装置１７により、従系遮断弁１３Ｂ，１４Ｂが全閉とされ、主系遮断弁１３Ａ，１４Ａが全開とされた状態で、前記制御装置１７の減算器１９において、プラントにおける負荷指令等の指令に基づく流量設定値１６と流量計１５で検出された流量１１との流量偏差１８が求められて比例積分調節器２１へ出力され、該比例積分調節器２１において、前記減算器１９から出力される流量偏差１８が比例積分処理され、該流量偏差１８をなくすための主系調節弁１２Ａの開度指令２０が、ａ側に切り換えられている切換器２３Ａを介して主系調節弁１２Ａへ出力され、前記流量計１５で検出された制御対象値としての流量１１が流量設定値１６となるよう主系調節弁１２Ａの開度が自動調節される。
【００２１】
尚、前記主系調節弁１２Ａが正常である通常時には、切換器２３Ｂはｂ側に切り換えられており、従系調節弁１２Ｂの開度は全閉に保持されている。
【００２２】
一方、異常検出手段３５を構成する減算器２６において、前記切換器２３Ａから出力される主系調節弁１２Ａの開度指令２２Ａと主系調節弁１２Ａの実際の開度２４Ａとの開度偏差２５が求められてシグナルモニタスイッチ２８へ出力され、前記減算器２６から出力される開度偏差２５の絶対値が許容値より大となった場合にシグナルモニタスイッチ２８から「１」の信号２７がオンディレイタイマ３１へ出力され、該信号２７が「１」の状態が予め設定した時間Ｔ［ｓｅｃ］だけ継続された場合には、前記主系調節弁１２Ａに異常が発生したとして、前記切換器２３Ａがｂ側に切り換えられ、主系調節弁１２Ａの開度がその時点での開度に保持され、前記オンディレイタイマ３１から主系調節弁１２Ａより上流側の主系遮断弁１３Ａへインチング閉指令２９が出力されると共に、従系遮断弁１３Ｂ，１４Ｂへ全開指令３０が出力され、前記主系遮断弁１３Ａの開度が全開から全閉へ向け徐々に絞られて行くと同時に、前記従系遮断弁１３Ｂ，１４Ｂの開度が全閉から全開とされ、且つ前記切換器２３Ｂがａ側に切り換えられ、前記流量計１５で検出された流量１１が流量設定値１６となるよう従系調節弁１２Ｂの開度が自動調節される。
【００２３】
続いて、前記主系調節弁１２Ａより上流側の主系遮断弁１３Ａの実際の開度３２Ａが全閉（即ち０［％］以下）となった時点で、シグナルモニタスイッチ３４から主系調節弁１２Ａより下流側の主系遮断弁１４Ａへ全閉指令３３Ａが出力され、該主系遮断弁１４Ａが全閉とされる。
【００２４】
前記主系調節弁１２Ａに異常が発生した時点から従系調節弁１２Ｂへの切り換えが完了するまでの、上流側の主系遮断弁１３Ａ、主系調節弁１２Ａ、下流側の主系遮断弁１４Ａ、上流側の従系遮断弁１３Ｂ、従系調節弁１２Ｂ、及び下流側の従系遮断弁１４Ｂのそれぞれの開度の変化は、例えば、図２のように示され、又、前記主系調節弁１２Ａに異常が発生した時点から従系調節弁１２Ｂへの切り換えが完了するまでの、主系ライン１０Ａ側、及び従系ライン１０Ｂ側のそれぞれの流量変化と、総流量は、例えば、図３のように示される。
【００２５】
この結果、制御対象値としての流量１１の変動を最小限に抑えつつ主系調節弁１２Ａから従系調節弁１２Ｂへの切り換えを自動で行うことが可能になると共に、主系調節弁１２Ａと従系調節弁１２Ｂは、それぞれプラントとして必要な最低流量を調節できるものを使用すれば良く、主系調節弁１２Ａと従系調節弁１２Ｂのレンジを広げなくて済み、そのアクチュエータ部分が大型化せずコストダウンが可能になり、更に、前記アクチュエータ部分が電動モータの場合には、電気容量が大きくならず、ランニングコストも抑えられることとなる。
【００２６】
しかも、本図示例においては、主系調節弁１２Ａへ出力される開度指令２２Ａと、主系調節弁１２Ａの実際の開度２４Ａとの偏差の絶対値が許容値を越えている状態が所定時間継続した場合に、主系調節弁１２Ａに異常が発生したと判定する異常検出手段３５を、制御装置１７における減算器２６とシグナルモニタスイッチ２８とオンディレイタイマ３１とによって構成しているため、主系調節弁１２Ａの異常を確実に検出することが可能となる。
【００２７】
又、本図示例においては、主系ライン１０Ａの主系調節弁１２Ａより上流側と下流側の両方に主系遮断弁１３Ａ，１４Ａを設け、主系調節弁１２Ａの異常発生時に上流側の主系遮断弁１３Ａの開度が徐々に絞られて全閉となった時点で下流側の主系遮断弁１４Ａを全閉とするよう構成しているため、主系調節弁１２Ａ側から従系調節弁１２Ｂ側への切り換えが完了した後、主系調節弁１２Ａの修理等を即座に行うことが可能となる。尚、前記下流側の主系遮断弁１４Ａや下流側の従系遮断弁１４Ｂについては、必要に応じてその設置を省略することも可能である。
【００２８】
こうして、制御対象値としての流量１１の変動を最小限に抑えつつ主系調節弁１２Ａから従系調節弁１２Ｂへの切り換えを自動で行い得ると共に、主系調節弁１２Ａと従系調節弁１２Ｂのレンジを広げることなく、そのアクチュエータ部分の大型化を回避してコストダウンを図ることができる。
【００２９】
尚、本発明の流体流通ラインの二重化自動切換制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、制御対象値としては、流体の流量１１に限らず、圧力、温度、濃度等を選定することも可能なこと、又、主系調節弁１２Ａより上流側の主系遮断弁１３Ａの実際の開度３２Ａが全閉となった場合に、主系調節弁１２Ａより下流側の主系遮断弁１４Ａへ全閉指令３３Ａを出力するシグナルモニタスイッチ３４を設ける代わりに、主系遮断弁１３Ａが全閉となった際にオンとなるリミットスイッチを設け、該リミットスイッチがオンとなった場合に制御装置１７から下流側の主系遮断弁１４Ａへ全閉指令を出力するようにしても良いこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す系統構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例における各弁の切換タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】本発明を実施する形態の一例における各弁による流量挙動を示す線図である。
【図４】従来例を示す系統構成図である。
【図５】従来例における各弁の開度及び流量の相関関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１０Ａ        主系ライン
１０Ｂ        従系ライン
１１          流量（制御対象値）
１２Ａ        主系調節弁
１２Ｂ        従系調節弁
１３Ａ        主系遮断弁
１３Ｂ        従系遮断弁
１４Ａ        主系遮断弁
１４Ｂ        従系遮断弁
１５          流量計（検出器）
１６          流量設定値（設定値）
１７          制御装置（制御手段）
２２Ａ        開度指令
２２Ｂ        開度指令
２４Ａ        実際の開度
２５          開度偏差
２９          インチング閉指令
３０          全開指令
３２Ａ        開度
３３Ａ        全閉指令
３５          異常検出手段
【図１】
2006119968.tif 000003
【図２】
2006119968.tif 000004
【図３】
2006119968.tif 000005
【図４】
2006119968.tif 000006
【図５】
2006119968.tif 000007