JPH0771682A - 液体管路の圧力脈動低減装置 - Google Patents

液体管路の圧力脈動低減装置

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JPH0771682A
JPH0771682A JP5220998A JP22099893A JPH0771682A JP H0771682 A JPH0771682 A JP H0771682A JP 5220998 A JP5220998 A JP 5220998A JP 22099893 A JP22099893 A JP 22099893A JP H0771682 A JPH0771682 A JP H0771682A
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JP
Japan
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pulsation
actuator
pressure
flow rate
flow
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Withdrawn
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JP5220998A
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English (en)
Inventor
Makoto Hisaie
誠 久家
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 脈動が許容されない装置の配管,例えば抄紙
機原料配管,等に適用される液体管路の圧力脈動低減装
置に関するもので、流量,圧力の脈動をアクチュエータ
以降のみならずアクチュエータ上流側の脈動も抑制す
る。 【構成】 管路10の上流側に脈動源fがありセンサ1
4で流量,圧力の脈動を検出し、演算器15a, 15bにそれ
ぞれ入力される。演算器15a, 15bはそれぞれアクチュエ
ータ12a, 12bの位置での脈動を打消すような補償流量U
C1,UC2を算出し、アクチュエータ12a, 12bに指令し、
管路10のC1点,C2点以降の脈動を打消すと共に従
来振幅の増大が発生していたC1点,C2点より上流の
流量,圧力の振幅も低減し、共振による管路10の破損
を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は脈動が許容されない装置
の配管、例えば、抄紙機原料配管,等に適用される液体
管路の圧力脈動低減装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の脈動低減装置の構成図であ
り、管路1に1個のアクチュエータ2を使い、アクチュ
エータ取付点Cにおいて管路1の上流脈動源fから伝播
する流量脈動とアクチュエータ2により発生する流量が
相い打消すようにアクチュエータ2の流量を制御するこ
とにより、アクチュエータ2、即ち、C点以降の管路1
の流量脈動を零にしている。3は管路1の終端に負荷で
あり、4はセンサで脈動を検出し、演算器5を介してア
クチュエータ2の作動を制御するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図4に示す従来の圧力
脈動低減装置では、脈動源fにより発生した脈動は、セ
ンサ4により脈動(Us ,Ps )〔Uは流量,Pは圧力
を示し,以降同符号を使う〕を検出し、管路1のS点か
らC点間の伝播特性GSC(S,xC )〔Sはラプラス演
算子,xは点Sからの距離であり、点Cの状態を
〔Uc ,Pc 〕とすると次の様に定義される。〔Uc
c T =GSC(S,xC )〔Us s T 〕が十分同定
できる。また、このとき脈動源は流動脈動源として、任
意の位置での状態(流量,圧力)は次の(1)及び
(2)式で表わされる。 〔Ux x T =GSC(S,x)〔Us s T ただし、O≦x<xC (1) 〔Ux x T =GCL(S,x){GSC(S,xC )〔Us s T + GC 〔Us s T } ただし,xC ≦x≦xC +x3 (2) 又、負荷入口の状態を(UL ,PL )で表わすと次の
(3)式の関係がある。 〔UL L T =GCL(S,xC +x3 ){GSC(S,xC ) +GC }〔Us s T (3) 負荷入口でのインピーダンスZL を次のように定義し、
これを式(3)に代入してPS について解くと次の
(4)式となる。
【0004】
【数1】
【0005】結局(1),(2),(4)式より流量脈
動US が与えられ、負荷のインピーダンスがZL で与え
られた場合、管路の任意の位置での状態(Ux ,Px
T は次式で与えられる。
【0006】
【数2】
【0007】したがって、常にx=xC において流量が
零となる様にGC を決めると、x≧xC では流量,圧力
とも零となる。そのためには次の条件を満せばよい。
【0008】Det〔GSC(S,xC )+GC 〕=0;こ
の条件を満すとき、(5)式は次のような(6)式とな
る。
【0009】
【数3】
【0010】この管路の特性方程式は次の(7)式で与
えられる。
【0011】
【数4】
【0012】アクチュエータ以降は常に流量,圧力とも
零になるものの、それ以前ではそれらの絶対値がかなり
大きくなることがある。この様な場合、脈動源とアクチ
ュエータ間の管路で共振現象が起こり、キャビテーショ
ンや過大な振幅により装置が破壊されるおそれがある。
これを改善するためには管路仕様を変更するしか方法が
なく管路に制限がある場合には大きな問題となる。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は前述のように、
従来1つのアクチュエータ及び演算器を用いて脈動低減
を行なっていたのに対し、2つのアクチュエータ及び演
算器を配置し、新たに設けた第2のアクチュエータ以降
の脈動を零とするように制御する。アクチュエータを2
つ用いて、新たに用いた第2のアクチュエータ以降の脈
動を零とするには冗長となるが、その余った設計自由度
で系全体の脈動を低減するもので系を安定化させること
ができる構成となる。
【0014】即ち、本発明は、液体管路の上流側にある
脈動源から伝播する流量脈動,圧力脈動を検出するセン
サと、前記脈動源より下流に配置され、所定の流量を管
路流れ中に付加するアクチュエータと、前記センサで検
出した脈動を入力し、前記アクチュエータ位置に伝播し
てくる前記脈動源からの脈動と逆位相の流量を演算する
演算器とを具備して前記アクチュエータに指令し、同ア
クチュエータ以降の管路の脈動を相殺することにより低
減させる液体管路の脈動低減装置において前記アクチュ
エータの管路後流位置に流量を付加する第2のアクチュ
エータ及び同第2のアクチュエータの流量を演算する第
2の演算器とを設けることにより、同第2のアクチュエ
ータ以降の脈動を抑えると共に前記脈動源と同第2のア
クチュエータ間の脈動も低減させることを特徴とする液
体管路の圧力脈動低減装置を提供するものである。
【0015】
【作用】本発明においては、管路の脈動源からの脈動の
流量と圧力がセンサにより検出されそれぞれ2個の演算
器へ入力される。各演算器ではそれぞれのアクチュエー
タの管路位置において脈動と逆位相の補償流量を演算し
その出力を各々のアクチュエータに指令する。この時新
たに設けた第2の演算器及び第2アクチュエータはその
設置位置以降の管路に発生する脈動を打消すように流量
条件を設定するので同新たに設けた第2のアクチュエー
タ以降の脈動を打消すと共に第1及び第2アクチュエー
タの上流側の脈動も低減するようになる。従来、1個の
アクチュエータで同アクチュエータ以降の脈動を打消す
ように補償流量で制御すると、アクチュエータ位置より
も上流側の脈動振幅が大きくなる現象が発生したが、第
2のアクチュエータの作用により第1及び第2アクチュ
エータの流量,圧力振幅も低減することができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。図1は本発明の一実施例に係る液体
管路内の圧力脈動低減装置の構成図である。図におい
て、管路10には2個のアクチュエータ12a, 12bが設け
られており、終端には負荷13が接続されている。管路
10の上流側に脈動源fの流量US と圧力PS を検出す
るセンサ14が設けられている。センサ14の信号は2
個の演算器15a, 15bに入り、それぞれ脈動源の脈動を打
消すような信号を演算してアクチュエータ12a,12b に与
えこれらアクチュエータを制御する。アクチュエータ12
a, 12bは演算器15a, 15bの信号によりC2点以降の脈動
を零とするように流量UC1,UC2を補償して作動する。
【0017】水路系などの管路の粘性抵抗が0と見なせ
る場合について例を示す。この時管路の伝達特性は次の
ようになる。
【0018】
【数5】
【0019】この時1つのアクチュエータで制御する場
合は次のようになる。
【0020】
【数6】
【0021】しかし、2個のアクチュエータを用いる場
合は、次のようになる。
【0022】
【数7】
【0023】上記のように選べば条件(A)を満たし点
C2以降の状態を零にすることが出来る。
【0024】又、この場合は次の式となり、流量を計測
する必要はなく、圧力のみ計測すればよい。
【0025】
【数8】
【0026】次に、従来装置の説明と同じ手順で任意の
点xでの状態(流量,圧力)表わす式,及び管路系の特
性方程式を示し、作用を説明する。まず、アクチュエー
タC1,C2では制御則GC1,GC2に従い、脈動源fの
脈動〔US S T から補償流量UC1,UC2が作られ
る。
【0027】
【数9】
【0028】また任意の位置での状態は次の様に表わさ
れる。
【0029】 〔Ux x T =Gt (S,x)〔US S T (9) ただし、0≦x<xC1ときは次のようになる。
【0030】Gt (S,x)=GSC(S,x) xC1≦x≦xC2+xC1のときは次のようになる。
【0031】Gt (S,x)=GC12 (S,x)〔GSC
(S,xC1)+GC1〕 xC1+xC2≦x<xC1+xC2+x3 のときは次のように
なる。
【0032】Gt (S,x)=GCL(S,x)〔GC12
(S,xC1+xC2)(GSC(S,xC1)+GC1)+
C2〕 x=xC2以降で〔Ux x T =〔0 0〕となるには
従来装置の場合と同様Det〔GC12 (S,xC1+xC2
(GSC(S,xC1)+GC1)+GC2〕=0となる。この
ようにGC1,GC2を選べば良い。(条件A) また、この時系の特性方程式には、次のようにC1の補
償器特性が含まれる。
【0033】
【数10】
【0034】このように選べば系が共振状態に近ずくこ
とを防ぎかつ、x=xC2以降の状態を0にすることが出
来る。
【0035】次に図2は本発明による効果を示す図で
(a)図が管路の流量振幅,(b)図が圧力振幅を示し
ている。又、図3は従来の特性で、(a)が流量振幅,
(b)が圧力振幅を示している。両図からわかるように
1つのアクチュエータしか使わずに脈動を制御した場合
には、アクチュエータより上流の振幅が図3の方が大き
くなるといった現象が起こっている。しかし本発明の実
施例での2個のアクチュエータを配置し、適当な補償器
を演算器中に設定すれば図2に示すように上記共振現象
を抑制することが出来る。
【0036】すなわち、図3(a)に示すQ1 は共振状
態での最大振幅、図2(a)に示すQ2 は抑制された場
合の最大振幅を示している。
【0037】Q2 /Q1 =2/4=0.5となり、本実
施例では約50%流量で抑制されている。従って、上流
側で発生するキャビテーション等の防止が出来る。
【0038】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
の液体管路の圧力脈動低減装置によれば、従来の液体管
路の脈動源の下流側に設けて脈動を低減するように流量
を補償するアクチュエータとは別に、更にその流量を演
算する第2の演算器及び同演算器で制御される第2のア
クチュエータを付加したので、別に設けた第2のアクチ
ュエータ以降の脈動を打消すと共に従来アクチュエータ
以降の脈動を打消した場合に発生するアクチュエータよ
り上流側の流量,圧力の振幅増大も低減することができ
るようになったものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る液体管路内の圧力脈動
低減装置の構成図である。
【図2】本発明の液体管路の圧力脈動低減装置の効果を
示す特性図で、(a)が流量振幅、(b)が圧力振幅を
示す。
【図3】従来の液体管路の圧力脈動低減装置の効果を示
す特性図で(a)が流量振幅、(b)が圧力振幅を示
す。
【図4】従来の液体管路内の圧力脈動低減装置の構成図
である。
【符号の説明】 10 管路 12a アクチュエータ 12b アクチュエータ 13 負荷 14 センサ 15a 演算器 15b 演算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体管路の上流側にある脈動源から伝播
    する流量脈動,圧力脈動を検出するセンサと、前記脈動
    源より下流に配置され、所定の流量を管路流れ中に付加
    するアクチュエータと、前記センサで検出した脈動を入
    力し、前記アクチュエータ位置に伝播してくる前記脈動
    源からの脈動と逆位相の流量を演算する演算器とを具備
    して前記アクチュエータに指令し、同アクチュエータ以
    降の管路の脈動を相殺することにより低減させる液体管
    路の脈動低減装置において前記アクチュエータの管路後
    流位置に流量を付加する第2のアクチュエータ及び同第
    2のアクチュエータの流量を演算する第2の演算器とを
    設けることにより、同第2のアクチュエータ以降の脈動
    を抑えると共に前記脈動源と同第2のアクチュエータ間
    の脈動も低減させることを特徴とする液体管路の圧力脈
    動低減装置。
JP5220998A 1993-09-06 1993-09-06 液体管路の圧力脈動低減装置 Withdrawn JPH0771682A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120720194A (zh) * 2025-08-18 2025-09-30 杭州杭氧压缩机有限公司 液驱压缩机的气流脉动抑制方法和系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120720194A (zh) * 2025-08-18 2025-09-30 杭州杭氧压缩机有限公司 液驱压缩机的气流脉动抑制方法和系统
CN120720194B (zh) * 2025-08-18 2025-11-21 杭州杭氧压缩机有限公司 液驱压缩机的气流脉动抑制方法和系统

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