JPS61225593A - 冷水塔の運転制御装置 - 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、冷水塔の運転制御装置に関し、さらに詳細に
は、冷水塔の通風ファンおよび散水ポンプの総使用電力
を最小とすることができる冷水塔の運転制御装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、たとえば圧延工場等においては、装置の間接冷却
に使用されて生じた温水（３５〜４０℃）を冷却（３０
〜３５℃）して再使用に供することが行なわれている。

この温水の冷却に使用される冷水塔は、温水を散水する
ための散水ポンプを含む水分配装置と、強制通風を行な
うための通風ファンと、塔内気流接触を促進するための
充填層と、温水および冷却後の水を貯える水槽とを備え
て構成されており、送水温度を監視しながら、送水温度
が目標値となるよう通風ファンおよび散水ポンプの運転
、停止を手動操作により行なって、送水温度が管理範囲
内に入るように通風量および散水量を調節していた。

（発明が解決しようとする問題点）　　　　・しかしな
がら、この方法では、受水温度、・大気・、の湿球温度
等の条件変化に十分対応した通風ファンおよび散水ポン
プの運転を行なうことはできず、過剰運転となるもので
あった。また、通風量と散水量のバランスについても配
慮されていないために、必要以上の通風ファンおよび散
水ポンプ電力を消費していた。

そこで、本発明の目的は、通風ファンおよび散水ポンプ
の使用電力の和が最小となるよう、通風量および散水量
を計算し、最適制御を行なうことができる冷水塔の運転
制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決し、上記目的を達成するために、本発
明によれば、塔体内に、冷却すべき水を散水するための
散水ポンプを含む水分配装置と、強制通風を行なうため
の通風ファンと、塔内気流接触を増大させる充填層と、
水を貯えるための水槽とを備えた冷水塔において、受水
温度を測定する受水温度計と、外気湿球温度を測定する
外気湿球温度計と、送水温度を測定する送水温度計と、
上記各温度計から得られる測定温度、目標送水温度およ
び冷水塔の定数から、通風ファンおよび散水ポンプの総
使用電力が最小となる通風ファンおよび散水ポンプの各
回転数を演算する装置と、通風ファンおよび散水ポンプ
の回転数制御を行なう装置とを具備した冷水塔運転制御
装置を設けることが提案される。

本発明を図面に基いてさらに詳細に説明する。

本発明が適用される冷水塔は、たとえば圧延工場からの
温水（３５〜４０℃）を３０〜３５℃の冷水に冷却する
ためのもので、第１Ａ図に示されるように、圧延工場か
らの温水を受は入れる水槽１、この温水を塔頂から散水
するための散水ポンプ２および散水装置３．散水された
水に対して強制的に通風するための通風ファン４、塔内
における気流接触の面積および時間を増大させるための
充填層５、冷却された水を受ける水槽６とから基本的に
構成される。

いま１本発明によれば、第１Ｂ図に示すように、上記の
ような冷水塔に対して、受水温度を測定する受水温度計
１１、送水温度を測定する送水温度計１２、外気湿球温
度を測定する外気湿球温度計１３、総括移動容量係数、
充填物高さおよび冷水塔断面積等の冷水塔定数を入力す
る装置１４、送水温度目標値を設定する装置１５、これ
らの各温度計および各装置からの入力を受けて通風量指
令および散水量指令を出力する演算装置１６、および演
算装置１６からの指令により通風ファンおよび散水ポン
プの回転数をそれぞれ制御する装置１７．１８から構成
される冷水塔制御装置が設けられる。

この冷水塔制御装置において、演算装置１６は、第２図
に示すように、受水温度計１１から得られる測定温度ｔ
＋（℃）、外気湿球温度計１３から得られる測定温度ｔ
ｗ＋（”Ｃ）、目標送水温度Ｔ２（”Ｏ）、総括移動容
量係数Ｋｏａａ　（ｋｇ／ｓ２・ｈ）、充填物高さＺ（
■）、冷水塔断面積Ｓ（ｍ２）等の冷水塔定数、ファン
、ポンプの使用電力−送風量、送水量曲線から、通風フ
ァンおよび散水ポンプの総使用電力が最小となる通風フ
ァンおよび散水ポンプの各回転数をたとえば３０分ごと
に演算して、通風量指令ｇおよび送水量指令立を得、さ
らに送水温度計１２により測定される送水温度ｔ２（”
０）と目標送水温度Ｔ２（”０）とを常時比較して、通
風量および送水量を補償するようになっている。このよ
うにして、通風量および散水量を最適なバランスに設定
するファン、ポンプ回転数が得られる。

（作用） 通風量および散水量と、ファンおよびポンプの回転数あ
るいは消費電力とは、第３図および第４図にそれぞれ示
すような関係にある。

本発明は、通風ファンおよび散水ポンプの消費電力の和
が最小となる。すなわち Ｆａｎ　（Ｇ）＋Ｐｕｍ　（Ｌ）−＋Ｍｉ　ｎとなるよ
う制御することを目的とするものであって、これはつぎ
のようにして達成される。

いま、ＫＢａは通風量Ｇ　（ｋｇ／ｈ）および散水量Ｌ
　（ｋｇ／ｈ）の関数であって、つぎの関係にあること
が知られている。

ここで　ＣＩ　＝　Ｉ　Ｋｃａｌ　／　（ｋｇ・”０）
上記（１）において また ここで ΔｉＡ＝　Ｆ　（Ｔ２）　−Ｆ　（ｔｗ＋）ΔｉｓはＧ
、Ｌの関数であるから、これをΔｉｍ＝　ｇＣＧ、　Ｌ
）　　　　　　　　　　　　（３）とおく。

さらに、 とおく。

上記（２）、（３）、（４）により（１）式を整理する
とｆ（Ｇ、Ｌ）ｇ（Ｇ、　Ｌ） ＝ｋ　　　　　　　（５） となり、（５）式の左辺はＧとＬの関数であるから、こ
れをＨ（Ｇ、Ｌ）とすれば Ｈ（Ｇ、Ｌ）　＝　ｋ　　　　　　　　　　　　（６）
これは、ＧとＬの２変数から成る関数であるから、一方
をパラメータとすることによって他方の値を求めること
ができる。

そこで、最適な関係すなわちＦ　ａｎ（Ｇ）＋Ｐ　ｕｓ
（＋、）→Ｍｉｎとなる関係を得るために、パラメータ
を動かしてデータを多数求め、上記関係を満足するもの
を選択する。

なお、Δｉｎは、第５図に示す図から求められる。すな
わち、同図において、上は飽和湿り空気の「エンタルピ
ゴ一温度ｔ」曲線であり、ｉｌ＝Ｆ（ｔｗｌ） ΔｉＡ＝　Ｆ　（Ｔ２）　−ｉ　ｌ ＣＬ ｉｚ　＝　ｉｔ　＋　　Ｇ（ｔ＋−Ｔ２）ΔｉＢ＝　Ｆ
　（ｔｌ）−ｉ　２ 上記のようにして得られた最適通風量ｇおよび散水量文
は、目標送水温度Ｔ２と送水温度ｔ２との差に基いて、
さらに次式にしたがって補償される。

補償後退風量ｇ’＝（１＋　　　　　　）ｇ補償後散水
量文′＝（１＋−ＬＬ二二Ｔ２→見（発明の効果） 上記のような冷水塔の運転制御によって、冷水塔運転の
自動化が達成されるのみでなく、従来方式に比べ５０％
以上の省電力が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明が適用される冷水塔の概要を示す図、
第１Ｂ図は本発明の冷水塔運転制御装置のブロック図、
第２図は本発明に係る運転￥ｊＪ御装膜装置御方式を示
す説明図、第３図および第４図は通風量と消費電力およ
び散水量と消費電力との関係をそれぞれ示す図、第５図
はｉｍを求めるための作図である。 ２・・・散水ポンプ　　　３・・・散水装置４・・・通
風ファン　　１１・・・受水温度計１２・・・送水温度
計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）塔体内に、冷却すべき水を散水するための散水ポ
   ンプを含む水分配装置と、強制通風を行なうための通風
   ファンと、塔内気流接触を増大させる充填層と、水を貯
   えるための水槽とを備えた冷水塔において使用される運
   転制御装置であって、受水温度を測定する受水温度計と
   、外気湿球温度を測定する外気湿球温度計と、送水温度
   を測定する送水温度計と、上記各温度計から得られる測
   定温度、目標送水温度および冷水塔の定数から、通風フ
   ァンおよび散水ポンプの総使用電力が最小となる通風フ
   ァンおよび散水ポンプの各回転数を演算する装置と、通
   風ファンおよび散水ポンプの回転数制御を行なう装置と
   を具備したことを特徴とする冷水塔の運転制御装置。