JPH0454511A - Ｈ型鋼のフランジ冷却装置および冷却方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ノズルを使用して冷却等の目的に供する配管
設備において、バルブ切り替え時の流量変動を極力小さ
く抑え、かつ、ノズル個数変更によってセット替えを行
う機能を持たせた配管系統の制御システムに関する。

詳しくは、実施例で後述するが、製造サイズに対応して
ノズル群を段分割を行い、三方弁単位に複数制御ブロッ
クからなる配管系統をもち、厳密な流量制御と、頻繁な
三方弁切り替えを行うＨ形鋼のフランジ水冷装置に適用
可能である。

［従来の技術］ 液体の配管設備において、バルブ切り替えの流量変動を
極力小さくする方法として、第８図のように三方弁を使
用することが一般的である。図において、１は三方弁、
２は給水側、３はノズル側、４は排水側を示す。三方弁
の原理は給水側２の下流側のノズルを使用していない時
は、排水側４に流体を流し、バルブ切り替え時に、上流
の流体の流れを変えないことにより流量変動を極力小さ
くするものである。

厳密な流量制御を行う流量制御系において、設定の流量
条件を確保し、かつ、バルブ切り替え時の流量変動を極
力小さくするためには、三方弁を使用し、さらに、その
流量に対するノズル側と排水側の圧損を等しくすること
か必要である。このため従来は、ノズル側の配管圧損を
測定し、排水側にその圧損に見合う圧損を計算または測
定し、オリフィス等の固定圧損絞り機構５を挿入するの
が一般的である。

［発明が解決しようとする課題］ 前記の産業上の利用分野の項で説明した利用を前提とし
た場合、上述の従来技術の、適応は以下の理由から精度
上許容し得る範囲は非常に狭い範囲に限定される。

即ち、製造条件上の必要から三方弁下流側のノズル使用
個数を変更する配管系統の三方弁ノズル側３の詳細を第
９図に示す。図において、６は多段ノズル、７は各ノズ
ル６の開閉バルブを示す。

例えば、被冷却材のサイズに対応して開閉バルブ７を開
閉することにより、ノズルの使用個数の変更に伴い、当
然ノズル側の圧損が変わるので、従来の固定圧損の絞り
方法では、厳密な流量制御には対応できない。

開閉バルブ７の代わりに三方弁を持つことは可能である
が、三方弁の数か開閉バルブの数たけ必要てそれらの切
り替えタイミングの同調合わせ込みが要求される。一般
的に切り替えタイミンク調整は、三方弁切り替え信号の
ずれ調整、三方弁の機械的動作時間のバラツキ調整等、
かなり難しい。

前記以外に、三方弁のノズル側と排水側にそれぞれ流量
計と流量調整弁からなる流量制御系をもち、使用直前に
流量合わせ込みを行い、使用中は流量調整弁の開度を固
定して使用する方法がある。この方法は流量制御におい
ては確実であるが、流量設定変更の都度、ノズル側と排
水側の流量調整を行う必要があり、また、一つの三方弁
に対して２ループの制御装置か必要となる、などの不利
かある。

本発明はこのような従来技術の欠点を解決し、使用ノズ
ル群を選択使用し、かつ、噴射オンオフ時の流量変動を
極力小さく抑える要求のある三方弁単位の配管系統ブロ
ックを複数個有するシステムにおいて、流量設定精度が
高く、調整が容易て、かつ、流量制御の制御ループ数を
極力少なくする、流量制御システムを提供するものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明に係る流量制御シス
テムは、給水側、ノズル側、排水側のポートを持つ三方
弁と、三方弁のノズル側にノズル群を選択できる複数個
の開閉可能なバルブと、三方弁排水側に可変絞り機構を
有する配管系統をもち、設定流量に対する排水側の圧損
が、ノズル側のそれに等しくなるよう、排水側の絞り機
構にプリセット値を与えるとともに、所定の絞り値に設
定できる前記の流量制御ブロックを複数系統並列に配置
し、自在に三方弁の切り替えを行うことを特徴とする。

また、本発明は、複数列並列に配置された流量制御ブロ
ックにおいて、三方弁上流側に配置された流量調整弁の
開度を固定しておき、制御ブロックの単位で三方弁の切
り替え前と切り替え後の流量が等しくなる排水側の絞り
機構の開度をプリセット値として付与することを特徴と
する。

以下本発明の詳細を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の基本的な構成を示すもので、給水側、
ノズル側及び排水側のポートを持つ三方弁１と、該三方
弁１のノズル側にノズル群６を選択できる複数個の開閉
可能なバルブ７と、三方弁排水側に可変絞り機構５を有
する配管系統をもつ流量制御ブロッックを複数系統（図
ては３系統）並列に配置してなるものである。

第２図は設定流量に対する三方弁のノズル側と排水側の
圧損を等しくする方法を示している。図において、１は
三方弁、６はノズル、７は開閉バルブである。８は開度
調整バルブてあり、該バルブ８により開閉バルブ７の使
用条件の結果として決まる使用ノズル個数に応して計算
機より開度情報を受取り、その開度により設定流量に対
する排水側の圧損がノズル側のそれと等しくなるように
配管抵抗を調整できる。

配管系の圧損をＨ１流量をＱ、配管内面積をＡ、流速を
■とすると三者の関係は以下のようになる。

ｖ　＝　Ｑ　／　Ａ Ｈ＝ζ×％×■２／ｇ （ζは配管抵抗係数、ｇは重力の加速度）圧損は流量の
２乗に比例する。また、ζは配管系固有の値であり、三
方弁以降の圧損はノズル使用の場合は大気解放であるの
で、流量に見合った圧損てバランスする。三方弁のノズ
ル側の圧損は主として、ノズルまでの配管圧損、ノズル
の圧損からなる。ノズル個数が変われば、配管抵抗係数
か変わるので、当然ノズル側の圧損とバランス関係にあ
る流量は変化する。三方弁排水側の配管抵抗係数を三方
弁ノズル側のそれに等しく設定できれば、三方弁切り替
え時の流量変動は、配管抵抗係数設定の誤差のみによっ
て発生すると考えられる。

なお、９は流量計、１０は流量調整弁であり、これらは
三方弁の上流側に配置されている。系の流量制御は流量
計９および流量調整弁１０の流量制御ループで行う。前
述したとおり、三方弁ノズル側、排水側の配管抵抗係数
か等しけねば、三方弁切り替え時の流量は、理論上等し
くなるので、この特性を利用することにより、三方弁排
水側の開度調整バルブ８の開度を決定てきる。

以上の説明においては、１個のバルブによる開度調整に
ついて述べたが、流量制御範囲等の制約から第３図に示
す複数個の絞り機構の集合体として三方弁排水側の絞り
機構を考えることも可能である。この場合、ざまざまの
配管抵抗を持つ、抵抗配管体５′のバルブ７′による選
択を行うことにより、上言己説明における三方弁排水側
開度調整バルブ８の開度調整と同等の効果が得られる。

その方法について説明する。開閉バルブ７の設定をする
ことにより三方弁ノズル側の配管抵抗係数は固有の値と
なる。この固有値を以下の手順て開度調整弁８の開度に
置き直すことがこの調整の目的である。開閉バルブ７の
設定後、まず、流量調整弁ＩＯの開度を固定しておき、
三方弁ノズル側に流体を流し、流量安定時の流量計９の
流量を把握しておく。次に、三方弁を排水側に切り替え
た状態でバルブ８の開度を手動で変更し、安定時の流量
がノズル側の流量になるよう合わせ込みを行う。合わせ
込み終了後三方弁バルブ開度を計算機テーブル上に記憶
させる。開閉バルブ７の使用条件の各ケース毎に上記の
バルブ８の開度を記憶させる。第３図の配管系統を使用
する場合は開閉バルブ７の設定時、同時に開閉バルブ７
′を設定し、上記と同様な方法で配管抵抗体５′の絞り
の合わせ込みを行う。

第４図、第５図は第２図の制御ブロックを複数列並列に
配置した図である。第４図の流量計９、流量調整弁ｌＯ
は、８の開度調整弁の調整段階での精度の許すかぎり、
第５図の流量計１１、流量調整弁１２のように集約可能
である。複数列の制御ブロックを一つの流量制御ループ
でまかなう第５図における、三方弁ノズル側と排水側の
条件毎の開度合わせ込みは、合わせ込み対象以外の制御
ブロックの三方弁の条件を変えずに、対象の三方弁のみ
、切り替えることにょフて可能である。単列て調整する
場合と事なり、使用する流量計が大流量測定用の流量計
のため、流量計測定誤差要因の調整精度を考慮すること
により、経済的な制御ブロックの統合ができる。

［実施例コ Ｈ形鋼のフランジ水冷装置において、本発明のシステム
が通用できる例を第６図、第７図にて説明する。第６図
は実際の装置図、第７図は制御手順ブロック図を示す。

Ｈ姿勢で搬送される鋼材に対して、多段のノズル群１３
より水を噴射させることにより、フランジ１４を冷却す
る。ノズル群の選択はフランジ幅に見合った段選択を第
６図に示す開閉バルブ７の開閉設定によって行う。鋼材
冷却条件を満足させるため、第４図、第５図のように複
数の制御ブロックに分け、三方弁のノズル側または排水
側への切り替えによって、冷却パターンを変えるもので
ある。

開閉バルブの設定に併せて、制御ブロック毎に第６図に
示す開度調整バルブ８の開度を計算機テーブルより与え
る。開度調整バルブの開度は前述の手順て三方弁のノズ
ル側と排水側の配管抵抗係数の合わせ込みにより決定し
た値である。複数の配管抵抗体を使用するときは、配管
抵抗体の開閉バルブを選択する。

次に、サイズ毎に登録された制御ブロック内の流量の設
定を行う。

実施例におけるシステムは精度上許容されるので、第５
図に示す複数列の制御ブロックを集約した制御ループと
しているが、三方弁以降の配管抵抗係数が等しいので三
方弁切り替え時の変動の影響をほとんど受けない。また
、第５図に示す１１゜Ｉ２による流量設定が三方弁排水
側に流体を流している状態で可能、つまりライン側に冷
却剤を噴射することなして可能なので、操業への影響は
極めて小さい。

［発明の効果コ 以上説明した本発明によれば、三方弁を用いた流量制御
系において、厳密な流量制御に対応てき、かつバルブ切
替時の流量変動が小さく、調整も容易であるという利点
がある。従って、厳密な流量制御と繁雑な三方弁切り替
えを行う必要のあるＨ形鋼のフランジ冷却手段に適用す
るに最適である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を実施するための基本的な構成例を示す
配管系統図、第２図は三方弁のノズル側と排水側の圧損
を等しくする方法を示す配管系統図、第３図は第２図の
別の例を示す配管系統図、第４図及び第５図は第２図の
制御ブロックを複数列並列に配置した系統図、第６図は
本発明をＨ形鋼のフランジ水冷装置に適用した例を示す
装置図、第７図は第６図の制御手順を示すブロック図、
第８図及び第９図は従来の流量制御系統を示す図である
。 ｌ・・・三方弁、５・・・可変絞り機構、６・・・ノズ
ル群、７・・・開閉バルブ、８・・・開度調整バルブ、
９・・・流量計、ＩＯ・・・流量調整弁、１３・・・多
段ノズル群、１４・・・フランジ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、給水側、ノズル側、排水側のポートを持つ三方弁と
   、三方弁ノズル側にノズル群を選択できる複数個の開閉
   可能なバルブと、三方弁排水側に可変絞り機構を有する
   配管系統をもち、設定流量に対する排水側の圧損が、ノ
   ズル側のそれに等しくなるよう、排水側の絞り機構にプ
   リセット値を与えるとともに、所定の絞り値に設定でき
   る前記の流量制御ブロックを複数系統並列に配置し、自
   在に三方弁の切り替えを行うことを特徴とする流量制御
   システム。 ２、前記複数列並列に配置された流量制御ブロックにお
   いて、三方弁上流側に配置された流量調整弁の開度を固
   定しておき、制御ブロックの単位で三方弁の切り替え前
   と切り替え後の流量が等しくなる排水側の絞り機構の開
   度をプリセット値として付与する請求項１記載のシステ
   ム。