JPS6190701A

JPS6190701A - 多重効用缶制御装置

Info

Publication number: JPS6190701A
Application number: JP21175384A
Authority: JP
Inventors: Terumi Tottori; 鳥取　輝美
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1984-10-09
Filing date: 1984-10-09
Publication date: 1986-05-08
Also published as: JPH0410361B2

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〉本発明は多重効用缶を用いた濃縮制御装置における、加
熱蒸気流量変更時における制御性の改善に関する。

〈従来技術〉第２図に示す多重効用缶の計装例により、従来装置の構
成並びに問題点につき説明する。１．２．３はカスケー
ドに接続された第１〜第３の蒸発缶、１０１、　２０１
．　３０１は夫々第１．第２．第３蒸発缶の熱交換器、
４は加熱蒸気Ｓを第１蒸発缶１の熱交換機１０１に供給
する管路、１０２は第１蒸発缶の蒸発蒸気Ｖ□を第２蒸
発缶２の熱交換器２０１に供給する管路、２０２は第２
蒸気缶２の蒸発蒸気ｖ２を第３蒸発缶３の熱交換器３０
１に供給する管路、３０２は第３蒸発缶の蒸発蒸気ｖ３
を凝縮機５に導くだめの管路である。凝縮機５において
５０１は真空ポンプへの接続管路、５０２は大気へのブ
リード管路である。１０３．２０３．　３０３は熱交換
器１０１゜２０１、　３０１のドレインである。

６は加熱蒸気Ｓの流量Ｆ、を測定する流量センサ、７は
との流量を制御する制御弁、８は流量センサ６の出力ｅ
ｌｌと加熱蒸気流量の設定値Ｙ、とを受けて制御弁７を
操作する調節計である。

９は濃縮すべき供給液Ｂを第３蒸発缶３の缶内に供給す
る管路、１０はこの管路に挿入されたポンプ、１１は供
給液流量Ｆ３を制御する制御弁、１２は蒸発缶３内の供
給液ＢのレベルＬ３を測定するレベルセンサ、１３はレ
ベルセンサの出力ｅｔ３と設定値Ｙｔ３を受けて制御弁
１１を操作して流量Ｆ３を制御するレベル調節計である
。１４は蒸発缶３内の供給液を蒸発缶２に移送するため
の管路、１５はこの管路に挿入されたポンプ、１６は蒸
発缶２への供給液の流量Ｆ２を制御する制御弁、１７は
蒸発缶２内の供給液ＢのレベルＬ２を測定するレベルセ
ンサ、１８ハレペルセンサの出力６１２と設定値Ｙｔ２
を受けて制御弁１６を操作して流量Ｆ２を制御するレベ
ル調節計である。１９は蒸発缶２内の供給液を蒸発缶１
に移送するだめの管路、２０はこの管路に挿入されたポ
ンプ、２１は蒸発缶１への流体の流量Ｆ工を制御する制
御弁、２２は蒸発缶１内の供給液ＢのレベルＬ１を測定
するレベルセンサ、２３はレベルセンサの出力ｅｔ□と
設定値Ｙｔ工を受けて制御弁２１を操作して流量Ｆ０を
制御するレベル調節計である。

２４は濃縮された供給液Ｂを排出する排出管路、２５は
この管路に挿入されたポンプ、２６は排出供給液Ｂを流
量Ｆ。を制御する制御弁、２７は蒸発缶１内の供給液の
濃度Ｄ１を測定する濃度センサ、２８は濃度センサの出
力ｅ、と設定値Ｙ、を受けて制御弁２６を操作して排出
流量Ｆ。を制御する濃度調節計である。

２９は凝縮機５への管路３０２に空気Ａをブリードする
ための管路、３０はこの管路に挿入された制御弁、３１
は第３蒸発缶３内の圧力Ｐ３を測定する圧力センサ、３
２は圧力センサの出力ｅと設定値Ｙを受ｐ　　　　　　
　　　　　ｐけて制御弁３０を操作してブリード空気量を制御する圧
力調節計である。

Ｔｌ、　Ｔ２．　Ｔ３は蒸発缶１，２．３内の温度、Ｐ
□。

Ｆ２．Ｆ３は各蒸発缶内の圧力、Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３は各
蒸発缶内の供給液レベル、Ｄ工、Ｆ２．Ｆ３は各蒸発缶
の供給液濃度である。

このような構成において各蒸発缶の圧力はＰｏ〉１ｐ　
）ｐの圧力勾配、温度はＴ　１　＞　Ｔ２　＞　Ｔ　３
の温度勾配、濃度はＤ□〉Ｆ２〉Ｆ３の濃度勾配を有す
る。従って濃縮すべき供給液Ｂの温度が低い場合は加熱
蒸気Ｓの流れとは逆に第３蒸発缶３側より供給する、実
施例のごとき逆流型の構成が用いられる。

排出供給液Ｂ′の濃度Ｄ工は排出蒸発缶１よりの排出流
量Ｆを制御することで設定値Ｙ、に保持される。

そして各蒸発缶のレベルＬｌ、　Ｌ２．　Ｌ３はほぼ一
定し６□、　ｔ□、Ｙｔ３を保つように各蒸発缶へのペ
ルＹＹ供給液流量Ｆ、、　Ｆ２．　Ｆ３が制御される。

このような多重効用缶の運転では、各蒸発缶内の液体の
レベルを余り変動させることなく、各缶内における濃縮
濃度を一定に保つことが重要でろる。第２図に示した制
御ループ構成は、排出供給液の流量の設定（加熱蒸気Ｓ
の流量Ｆの設定値Ｙ）が一定で、比較的小さな外乱（供
給液濃度、加熱蒸気圧、加熱蒸気流量）がある、定常状
態での濃度制御とレベル制御を有効に維持できる様にな
りている。

しかしながら排出供給液の流量を大幅に変える時は良好
な濃度制御、レベル制御が困難となる欠点がある。即ち
短時間にＦを大幅に増加すると（排出供給液の変更は蒸
気流量Ｆを変更することにより行なわれる）第１段蒸発
缶の発熱量が増え始める。缶のレベルを一定に保つため
にレベル調節計２３は供給液流量Ｆ１を蒸発量の増加に
見合った量のみ増加させるように働く。これによりレベ
ルは一定に保たれるが、缶内の濃度Ｄ１は上昇する。こ
れは缶に対する収支Ｆ。Ｄ１＝ＦＩＤ２からＤ１＝Ｆ０
・Ｄｏ／Ｆ′。

が成立ち、Ｆが増加するとＤｌも大きくなることから明
らかである。

そこで、濃度Ｄ１を下げるために濃度調節計２８はるを
増加させる。Ｆｏを増加させれば缶内のレベルが下がる
ので、そこでレベルを一定とするために再びＦｏが増加
される。このようなプロセスを繰返し、Ｄ、、　Ｆｏ、
　Ｆｌは定常値に落着くまで変動し、この変動が第２．
第３の蒸発缶のレベル変動に波及し、同時に各蒸発缶内
の濃度Ｄ２．　Ｆ３も大幅に変動し、これらが新しい定
常値に落着くまでには長時間を要する。

〈発明の解決しようとする問題点〉本発明は上記の欠点を解消すべく、短時間に排出供給液
の流量変更を実施しても、各蒸発缶における液体のレベ
ルと濃度が大きく変動せず、短時間で整定させることが
できる制御装置を実現することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉本発明の構成上の特徴は、複数の蒸発缶を順次連結して
一つの蒸発缶で発生した蒸気を次の蒸発缶の加熱に利用
して供給液を順次濃縮する多重効用缶の制御装置におい
て、第１蒸発缶に供給される加熱蒸気流量の測定値と設
定値に基づき上記加熱蒸気流量を調節する蒸気流量調節
計と、濃縮された上記供給液を排出する排出蒸気缶の排
出流量をこの蒸発缶内の供給液の濃度測定値と設定値に
基づいて調節する濃度調節計と、少く共上記排出蒸発缶
内の上記供給液のレベル測定値と設定値に基づき上記供
給液の供給流量を調節するレベル調節計と、上記加熱蒸
気流量に関連した操作量を上記濃度調節計及び上記レベ
ル調節計の操作出力に加算するフィードフォワード手段
とを具備せしめた点にある。

く作用〉加熱蒸気流量に関連した操作量を濃度調節計及びレベル
調節計の操作出力に加算するフィードフォワード制御ル
ープにより、加熱蒸気流量の設定を大幅に変更した場合
に、排出流量Ｆ。及び供給流量Ｆ１を、濃度調節計出力
及びレベル調節計出力が増加する前に増加させることが
出来、各蒸発缶のレベル変動、濃度変動をや小に抑える
ことができる。

〈実施例〉第１図により本発明装置の一実施例につき説明する。第
２図と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

点線のブロックＣが本発明装置の特徴部分であるフィー
ドフォワード制御ループである。３１乃至３４は加熱蒸
気Ｓの流量Ｆ８の測定信号ｅ８を入力とするフィードフ
ォワード演算回路であり、加熱蒸気流量の増分に比例し
て制御弁２１．１６゜１３、２６をフィードフォワード
操作する。演算回路　　　　３１、３２．３３．３４の
出力ｅｆｉｌ　　０ｆ２１　　ｅｆ３Ｔ　　ｅｆ４は一
般に次のような関数で表わされる。

ｅｆｉ＝ｆｉ（Ｆ８）＝Ｋｉ（ＦＢ−、Ｆｍ′Ｉｎ）（
１）ここでＦｍ１ｎは加熱蒸気の最低流量、ｉ＝１〜４
である。

町の設定方法は次のようにする。まず供給液の各蒸発缶
への流量Ｆｌ、　Ｆ２．　Ｆ３及び排出流量Ｆ。が制御
弁２１．１６．１１及び２６の開度θ１．θ２．θ３及
びθ。に比例すると仮定する。以下に１の設定方法のみ
について述べるが、Ｋ２〜に４も同様な手法で設定でき
る。

加熱蒸気流量Ｆ３が最小、最大時のθ、の開度をθ　　
　　　　θ １ｍ１ｎ、１ｍａｘ、加熱蒸気流量の最大値をＦ、ｒｒ
ｌａｘとするとき、Ｋ１−（θ１ｍａｘ−θ１．ｎ、ｎ）／（ＦＩＩｎ１ａ
ｘ″″Ｆ、−、ｎ）（２）と々る。

次に本発明におけるフィードフォワード制御ループによ
る動作について説明する。

まず、フィードフォワード制御ループが無い場合は、設
定値Ｙ８の変更によるＦｌｌの変更後制御弁２１゜１６
、１１．２６が定常値に落着くまでの間は、各蒸発缶内
の濃度の変動、レベルの変動は前述したように大きい。

こうした場合に濃度Ｄ０とレベルＬ１の変動を抑えるた
めには、蒸発缶１において、蒸発蒸気量をｖｌとしたと
き、Ｆｏ−Ｄ１＝　Ｆｌ・Ｄ２（３）Ｆｌ−Ｆｏ−Ｖ、　＝　Ｏ（４＋が成立つように、Ｆｏ、　Ｆｔを予め操作すればよい。

蒸発缶２．３においても同様である。Ｆｏ、　Ｆ、のフ
ィードフォワードによる操作量を（２重式としておけば
、近似的に（３１，（４）式が成９立ち、濃度変動とレ
ベル変動を壷小限に抑えることが可能となる。

以上説明した上記実施例では３重効用缶に本発明を適用
した例であるが、３重には限定されず、任意の多重倍構
成に適用することができる。又供給液の温度が高い場合
は第１段の蒸発缶側から供給する順流型でも同様なフィ
ードフォワード制御を適用することができる。

フィードフォワード制御の演算は比例演算の例を示した
が、動特性の補償を考慮して１次進み遅れ要素（ＴＤｇ
＋１／Ｔ８＋１）を追加し、とすることも考えられる。

ここで１次進み遅れ要素の係数は制御系の試運転により
最適値を決定すればよい。

フィードフォワード制御の対象は上記実施例では制御弁
２１．１６．１１．２６への操作量としたが、供給液を
排出する蒸発缶１のレベル制御及び濃度制御を行なう制
御弁２１及び２６に限定しても効果がある。

〈効果〉以上説明したように、本発明によれば次のような効果が
期待できる。

（１）　　濃縮すべき供給液の排出流量を短時間に大幅
に変更した場合に、各蒸発缶内の供給液のレベル及び濃
度を大きく変動させることなく、短時間で整定させるこ
とができる。

（２）　　加熱蒸気流量の設定値を変えない定常状態の
運転では、従来の制御系と同一構成であり１従来装置の
制御性は失なわれない。

（３）　　従来の制御系では加熱蒸気量の変更時には濃
度制御とレベル制御の干渉が大きく、両者共に良い制御
を行なうことは困難であるが、本発明のごときフィード
フォワード制御を追加することにより、両者の干渉が小
さくなり、両者共に良い制御性を期待することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
装置の一例を示す構成図である。１．２．３・・・蒸発缶、４・・・加熱蒸気供給管路、
６・・・加熱蒸気流量センサ、７．１１．１６．２１．
２６゜３０・・・制御弁、８　、１３．１８．２３．２
８・・・調節計、１２゜１７、２２・・・レベルセンサ
、２１・・・濃度セン？、３２・・・圧力センサ、Ｓ・
・・加熱蒸気、Ｂ・・・供給液、Ｂ・・・排出液。

Claims

【特許請求の範囲】

複数の蒸発缶を順次連結して一つの蒸気缶で発生した蒸
気を次の蒸発缶の加熱に利用して供給液を順次濃縮する
多重効用缶の制御装置において、第１蒸発缶に供給され
る加熱蒸気流量の測定値と設定値に基づき上記加熱蒸気
流量を調節する蒸気流量調節計と、濃縮された上記供給
液を排出する排出蒸発缶の排出流量をこの蒸発缶内の供
給液の濃度測定値と設定値に基づいて調節する濃度調節
計と、少く共上記排出蒸発缶内の上記供給液のレベル測
定値と設定値に基づき上記供給液の供給流量を調節する
レベル調節計と、上記加熱蒸気流量に関連した操作量を
上記濃度調節計及び上記レベル調節計の操作出力に加算
するフィードフォワード手段とよりなる多重効用缶制御
装置。