JPS60187619A - 熱交換器の抜熱量制御方法 - Google Patents

熱交換器の抜熱量制御方法

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JPS60187619A
JPS60187619A JP4144184A JP4144184A JPS60187619A JP S60187619 A JPS60187619 A JP S60187619A JP 4144184 A JP4144184 A JP 4144184A JP 4144184 A JP4144184 A JP 4144184A JP S60187619 A JPS60187619 A JP S60187619A
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temperature
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賢一 坂元
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生野 逸夫
Noboru Iohara
昇 庵原
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Nippon Steel Corp
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • C21D1/44Methods of heating in heat-treatment baths
    • C21D1/46Salt baths
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
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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、熱交換器の給水量を操作して、異常水位を防
止しながら熱交換器の抜熱量を制御する方法に関するも
のである。
(従来技術) 溶融塩などの冷媒(以下冷媒として溶融塩を例にとって
説明する)を冷却する抜熱装置として、冷媒を高温流体
とし、水を低、温流体とする熱交換器を使用することが
、特願昭57 2’28496号として既に提案されて
いる。
これは溶融塩によって、鋼材を冷却する直接熱処理設備
において、鋼材によって持ち込まれる非常に大きな熱量
により生じる溶融塩の温度」二昇を防止するために、水
などと熱交換することにょ−)で、溶融塩の冷却を行う
ものである。
第3図は上述した鋼材の直接熱処理設備を示1ものであ
る。第3図において、1は熱聞圧処後の約800℃の鋼
材であり、冷却槽2に浸漬され、冷却槽に貯留した溶融
塩3によって、所定の温度、例えば約500℃まで冷却
される。一方溶融J#lli :(は、鋼材1によって
加熱されるので、ボンフ4によって冷却槽2と熱交換器
5間を循環させ、熱交換器5において、水6と熱交換さ
せて冷却している。
この抜熱量を制御する方法として、第:(図に示すよう
な構成の制御装置が、前記発明にて提案されている。す
なわち第3図の温度制御装置は、所定の熱処理を実施す
るために、冷却槽2内の溶融塩3の温度が一定となるよ
うに、鋼材1の持ち込む熱量と、熱交換器5の抜熱量を
基本とする熱収支が、平衡するような冷却槽入側溶融塩
温度T2を演算によってめ、冷却槽入側溶融塩温度すな
わち熱交換器出口溶融塩温度が、温度目標値T。
となるように給水弁11を操作する制御装置である。
具体的には式(1)で与えられる冷却槽熱収支式によっ
て、温度目標値T3を演算器12によってめ、これを熱
交換器出口溶融塩温度制御装置7に設定値として与える
。熱交換器出口溶融塩温度制御装置7は、出口溶融塩温
度計8によって検出した溶融塩温度が、温度目標値T3
に一致するように、熱交換器5の給水流量制御装置9の
給水流量設定値を調節する。この給水HM制御装置9は
、給水流は肘用によって検出した流量が、給水流量設定
値に一致するように給水弁11の操作を行う。
C+ W+ (O璽 −02) = C2W2 (TI
 T2 )+ QL ・・ ・・(1)C1:調料の比
熱 C2:溶融塩の比熱 W、:調料熱処理量 W2:溶融塩循環量 0゜:冷却槽入側線材温度 02:冷却槽出側線材温度 T、:冷却槽内溶融塩温度 T2:冷却槽入側溶融塩温度 QL:槽放散熱他 C2−C2W2Δt = C2W2 (TI T 2 
) ・・・・・・(2)C2−熱交換器における必要抜
熱量 本抜熱量制御方法は、鋼材直接熱処理設備の基幹をなす
ものであり、鋼材熱処理が順調に実施され、熱交換器の
運転が定常状態にあるときはほとんど問題はない。
問題は定常状態に達するまでの起動後の過渡状態とか、
圧延インターバル変更に基づく調料熱処理量変化時のよ
うに、現状の定常状態から次の定常状態に到るまでの過
渡状態である。こうした過渡状態においては、式(1)
の熱収支式は成立しない3、たとえば熱交換器起動直後
では、熱交換器に水が供給されていないので、抜熱量が
所定量まで達しない状態、すなわち出口溶融塩温度が、
目標値より高い状態にある。一方銅相熱処理は、一定圧
延インタ〜パルで実施されるので、起動後の熱収支不平
衡は、冷却槽溶融塩温度の上昇をもたらす。
これは直接熱交換器人口溶融塩温度の上昇につながり、
ひいては出口溶融塩温度の上昇につながる。
すなわち給水量を増加させたにもかかわらず、熱交換器
出口溶融塩温度が上列するという状態が過渡的に生じう
る。したがって本制御系は、自己の制御結果がその制御
性の外乱になるというきわめて不安定な系であるといえ
る。
さらにこうした過渡状態において、早く熱交換器出口溶
融塩温度を低下させようとして、急激に給水量を増加さ
せると、熱交換器水位の異當上昇を招くことになる。逆
に銅相熱処理量が減少するときのように、出口溶融塩温
度が目標値より低い場合のように、それを上昇させよう
とするときは、目標値より高い場合と同様にして、極め
て危険な水位の異常低下を招くこともある。
(発明の目的) 本発明の目的は、高温流体の熱交換器人出口温度差に着
眼し、熱交換器の異常水位を防止しながら、熱交換器給
水量を操作することによって、良好な温度制御動作を行
う熱交換器の抜熱量制御方法を提供することにある。
(発明の構成、作用) 本発明は冷媒を高温流体とし、水を低温流体とする熱交
換器への給水量を調節する制御方法において、熱交換器
の人出口温度差が、所定の値となるように熱交換器の水
位設定値を調節して、その水位設定値に熱交換器の水位
測定値が一致するように、熱交換器への給水設定値を調
節することによって、熱交換器の異常水位を防止しなが
ら、良好な温度制御動作を行うことを特徴とする熱交換
器の抜熱量制御方法である。
前述したように、熱交換器における必要抜熱lj1は式
(2)で与えられるが、これはまた次のようにも表わさ
れる。
C2= C2W2(t+ t2) ・・・・・(3)t
、:熱交換器人口溶融塩温度 L2:熱交換器出口溶融塩温度 すなわち熱交換器の人口溶融塩温度計を測定すれば、そ
の抜熱量を算出することができるのである。したがって
、人出口温度差に着眼して、温度制御動作を遂行すれば
、過渡的な冷却槽熱収支不平衡に基づく、制御性不安定
を避けることができる。
また本抜熱量は、熱交換器水位と密接な関係があり、直
接熱交換器給水量を調節して抜熱量を制御するよりも、
抜熱量の制御のためには、熱交換器水位の調節を行うこ
とにし、その水位の調節のために、熱交換器給水けを調
節するようにした方が、優れた制御特性を実現すること
ができる。更に制御方式として、熱交換器水位調節機能
を組み込むことにより、これに上下限制限機能を追加す
ることができ、前述した熱交換器の異常水位防止を、容
易に実現することができる。
以上が本発明の骨子であるが、これを以下図面に基づい
て詳しく説明する。
第1図は、本発明を実現するための制御装置であるが、
第3図と重複するものは、同じ番号で示しである。まず
演算器17は、式(1)で与えられる冷却槽熱収支式(
(よって、式(2)の温度差目標値Δtをめ、これを人
出口温度差制御装置16に設定値として与える。人出口
温度差制御装置16は、人口溶融塩温度計13と、出口
溶融塩温度計8によって検出した各温度の差t1」2を
算出し、これが設定値ΔLに一致するように、熱交換器
5の水f1旨1t制御装置15の水位設定値を調節する
そしてこの水位制御装置15は、水位唱14によって検
出した水位が、水位設定値に一致するように、給水流量
制御装置9の給水tf准膜設定値調節する。
以降は第3図と同じように、この給水流M制fIl(1
伎置15は、給水流計計101(よって検出した4ft
量が、給水流量設定値に一致するように、給水弁11の
操作を行う。
人出口温度差制御装置16の機能を、ブロック図にて表
わしたものが第2図である。人出口温度差制御装置16
は、演算器17からの温度差目標値に対して、人口溶融
塩温度計13と、出口溶融塩温度計8によって検出した
温度tl + t2を入力し、減算部18によってその
差を算出する。そして算出した人出口温度差と、その目
標値との偏差を算出し、PIDフィードバック演算を実
行するのが、偏差演算部J9とPID演算部20である
次にPID演算によってめた操作量は、水位/人出口温
度差物性曲線21によって、水位設定値に変換される。
一般に水位、/人出口温度差は、第2図に示すような非
線形な特性をもっており、これを線形Pより演算を基本
としたフィードバックループにて制御を実行することは
、負荷範囲によって制御定数が異なるといったいくつか
の難点が生じるが、この特性曲線21による線形化によ
って、これを解決することができる。
更に線形化された水位設定値は、上下限制限部22によ
ってその変化範囲が制限される。これはいうまでもなく
、前述した抜熱量制御l11orζよって生じる過渡的
な水位異常を防止するためのものである。
そのため、この上下限制限部22は、熱交換器の水位上
昇または低下に対する異常点よりも、若干余裕をもたせ
た警報点を、それぞれの上限値または下限値として採用
する。
たとえば人出1コ温度差を、目標値に追従させるために
、水位を低くしなければならないとき、この上下限制限
部22がない場合、異常点よりも低い水位設定値を、下
位の水位制御装置15に与える口J能性があり、その結
果、異常点以下まで水r17′が低下すると、熱交換器
の安全保護のため、ボンダ4の停止をはじめとする異常
処置がとられ、熱交換器の機能が停止してしまう。
こうした異常状態を避けるため、1;泣の水fi旨1i
!制御装置I5に与える水位設定値の+1屯囲(C1上
士限の制限をもたせるのが、この上下限制限部22であ
る。。
こうした対策は、抜熱量制御の観点からは、制囲1の応
答性を低下させる原因をつくることになるのであるが、
熱交換器本体の安全保護には代えL)れない。
水位制御装置I5に、水位設定値を与えてから、給水弁
11を操作するまでの本制御方法の動作につイー(は、
公知のpIDs算フィートハックルー)を、カスケード
結合しているだけであり、従来技術をノ薗用することに
より、容易に実現することができる。
(実施例) 本発明を実施した例を以下に述べる。
熱交換器:竪置/エル&バヨネットチューブ式 %式% (1 (発明の効果) 以」−述べてきたように、本発明によると調料熱処理設
備に適用するような調料熱処理量に応じて、抜熱量を変
化させなければならない熱交換器について、給水量を操
作することによって、異′畠水荀を防止しながら、良好
な1・品度制町1動作を行うことによって、抜熱量を制
御することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による抜熱−量制御装置の11′4”成
図、第2図は制御方法のブロック図、第3図はm旧面接
熱処理設備の基本的構成図を示ず。 J ・銅相 2・冷却槽 3・溶融塩(冷媒) 1−・ボンフ 5・・熱交換器 6・・水 7・・・出口溶融塩温度制御装置 8・出口溶融塩温度計 9・−・給水流量制御装置用・
給水流量言4 11・・給水弁 12・・演算器 13 人口溶融塩温度泪J4・・水位
計 15・・水位制御装置I6・・人出口温度差制御装
置 17・・人出口温度差用演算器 18・・・減算部 19・・・偏差演算部;20・・P
ID演算部 21 水6ン/人出口温度差特性曲線 22・土「限制限部 第1図 第2口 1−−−−−−−!−一一−−一] 173図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 冷媒を高温流体とし、水を低温流体とする熱交換器への
    給水量を調節する冷媒温度制御方法において、熱交換器
    の冷媒人出口温度差が所定の値となるように、熱交換器
    の水位設定値を調節して、その水位設定値に″、熱交換
    器の水位測定値が一致するように、熱交換器への給水設
    定値を調節することによって、熱交換器の異常水位を防
    止しながら温度制御動作を行うことを特徴とする熱交換
    器の抜熱量制御方法。
JP4144184A 1984-03-06 1984-03-06 熱交換器の抜熱量制御方法 Granted JPS60187619A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110513947A (zh) * 2019-08-30 2019-11-29 常州博瑞电力自动化设备有限公司 一种用于水冷却系统缓冲罐的液位控制方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110513947A (zh) * 2019-08-30 2019-11-29 常州博瑞电力自动化设备有限公司 一种用于水冷却系统缓冲罐的液位控制方法

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