JP2008224182A - 1ポンプ方式熱源設備の運転制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】予め、熱媒ポンプ、熱源機器、送りヘッダ、バイパス路、戻りヘッダを巡る循環系において、各熱媒ポンプ毎に、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qをパラメータとするポンプ運転周波数fの算出式を得ておき、制御装置8は、外部負荷機器9を循環する熱媒の循環流量に応じて前記両ヘッダ間の差圧設定値Psを決定し、前記バイパス弁12の開度を制御するとともに、各熱源機器2A〜2Cの運転可能流量の最大値、最小値を夫々、上限値、下限値とする条件および前記外部負荷機器9側を循環する熱媒循環流量を各熱源機器2A〜2Cで分配する考えの下で、各熱媒ポンプ3A〜3Cの流量設定値Qsを決定し、これらを前記ポンプ運転周波数fの算出式に代入して運転周波数Fsを求め、この運転周波数Fsで前記熱媒ポンプ3A〜3Cを運転する。
【選択図】図1
Description
(1)非干渉モデルを用いた制御方法(図10)
前記圧力調整器PIDによる熱媒ポンプの運転周波数の設定変化が流量に与える影響を数値モデル化(第1の非干渉モデル)するとともに、流量調整器QIDによるバイパス弁の開度の設定変化がヘッダ間差圧に与える影響を数値モデル化(第2の非干渉モデル)し、これら第1及び第2の非干渉モデルを用いて、圧力調整器PID及び流量調整器QIDとの間に相互に生じ得る影響をあらかじめ補正した制御信号を出力しようとするものである。
(2)外部負荷機器側の流量調整弁による制御方法(図11)
前述の制御方法ではヘッダ間差圧に基づいてポンプ運転周波数を設定していたが、これを外部負荷機器の流量調整弁MV2の開度が最適値(例えば開度90%程度)となるように、流量調整弁開度調整器MVIDにより外部負荷機器の流量調整弁MV2の開度調整を行うようにしたものである。この制御方法は、配管系内の流量と圧力とが相互に影響を及ぼすという問題は依然としてあるものの、外部負荷機器の流量調整弁MV2の作動変化が配管系内の圧力変化よりも緩慢であることから、両者の制御が互いに干渉することによる制御の不安定化が抑制できる。
前記送りヘッダから外部負荷機器側に循環する循環流量を測定するための流量計と、前記送りヘッダと戻りヘッダの間の差圧を測定する差圧計と、前記流量調整弁に対応して設けられ、前記流量調整弁の開度を測定する開度測定器とを配設し、
予め、前記熱媒ポンプ、熱源機器、送りヘッダ、バイパス路、戻りヘッダを巡る循環系において、各熱媒ポンプ毎に、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qとの関係式を得るとともに、この関係式に基づいて、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qをパラメータとするポンプ運転周波数fの算出式を得ておき、
前記制御装置は、前記外部負荷機器側を循環する熱媒の循環流量又はその流量変化率に応じて前記両ヘッダ間の差圧設定値Psを決定し、前記バイパス弁の開度を制御するとともに、各熱源機器の運転可能流量の最大値Qrmax、最小値Qrminを夫々、上限値、下限値とする条件および前記外部負荷機器側を循環する熱媒循環流量を各熱源機器で分配する考えの下で、各熱媒ポンプの流量設定値Qsを決定し、
前記両ヘッダ間の差圧設定値Ps及び各熱媒ポンプの流量設定値Qsを前記ポンプ運転周波数fの算出式に代入して、熱媒ポンプの運転周波数Fsを求め、この運転周波数の設定値を前記周波数制御器に与えて前記熱媒ポンプの運転周波数を制御することを特徴とする1ポンプ方式熱源設備の運転制御方法が提供される。
前記送りヘッダから冷却塔側に循環する循環流量を測定するための流量計と、前記送りヘッダと戻りヘッダの間の差圧を測定する差圧計と、前記流量調整弁に対応して設けられ、前記流量調整弁の開度を測定する開度測定器と、還水温度を測定する還水温度計とを配設し、
予め、前記熱媒ポンプ、熱源機器、送りヘッダ、バイパス路、戻りヘッダを巡る循環系において、各熱媒ポンプ毎に、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qとの関係式を得るとともに、この関係式に基づいて、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qをパラメータとするポンプ運転周波数fの算出式を得ておき、
前記制御装置は、前記還水温度計が所定の還水温度となるように冷却塔用弁の開度調整を行うとともに、前記冷却塔側を循環する熱媒の循環流量又はその流量変化率に応じて前記両ヘッダ間の差圧設定値Psを決定し、前記バイパス弁の開度を制御するとともに、各熱源機器の運転可能流量の最大値Qrmax、最小値Qrminを夫々、上限値、下限値とする条件および前記冷却塔側を循環する熱媒循環流量を各熱源機器で分配する考えの下で、各熱媒ポンプの流量設定値Qsを決定し、
前記両ヘッダ間の差圧設定値Ps及び各熱媒ポンプの流量設定値Qsを前記ポンプ運転周波数fの算出式に代入して、熱媒ポンプの運転周波数Fsを求め、この運転周波数の設定値を前記周波数制御器に与えて前記熱媒ポンプの運転周波数を制御することを特徴とする1ポンプ方式熱源設備の運転制御方法が提供される。
図1に示される1ポンプ方式熱源設備の空調配管設備1は、熱媒を冷却又は加熱する1又は複数の熱源機器2A〜2Cと、各熱源機器2A〜2Cに対応して設けられるとともに、冷却又は加熱された熱媒を圧送する熱媒ポンプ3A〜3Cと、各熱媒ポンプに対応して設けられるとともに、ポンプ回転周波数を可変制御する周波数制御器14A〜14Cと、前記熱源機器2A〜2Cからの熱媒を集約する送りヘッダ4と、この送りヘッダ4から熱媒を供給される外部負荷機器9,9…と、前記各外部負荷機器に対応して設けられるとともに、該外部負荷機器を流れる熱媒の流量を調整する流量調整弁11と、外部負荷機器9,9…で熱交換された熱媒が戻されるとともに、各熱源機器2A〜2Cに分配する戻りヘッダ10と、前記送りヘッダ部4又はその近傍と前記戻りヘッダ部10又はその近傍とを繋ぐバイパス13と、このバイパス13を流れる熱媒の流量を調整するバイパス弁12と、前記熱媒ポンプ3A〜3Cの運転制御及び前記バイパス弁12の開度制御を行う制御装置8とを備えるものである。
運転制御にあたって、予め、前記熱媒ポンプ、熱源機器、送りヘッダ、バイパス路、戻りヘッダを巡る循環系において、各熱媒ポンプ毎に、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qとの関係式を得るとともに、この関係式に基づいて、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qをパラメータとするポンプ運転周波数fの算出式を得ておく。
(熱媒ポンプの実機特性試験)
先ず初めに、前記熱媒ポンプ、熱源機器、送りヘッダ、バイパス路、戻りヘッダを巡る循環系において、各熱媒ポンプ毎に、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qとの関係式を得るようにする。
Q:熱媒の流量
f:熱媒ポンプの運転周波数
F:熱媒ポンプの定格周波数
A,B,C:係数
両ヘッダ間の差圧の設定値Psの算出方法は、配管抵抗曲線による算出方法と、外部負荷機器側の流量調整弁11の開度による算出方法とがあり、これらの算出方法は、本熱源設備1の設置状況や目的等によって使い分けられる。
Q1:外部負荷機器側の循環流量
a,b,c:実験的に求まる配管抵抗曲線の係数
次に、熱媒ポンプ3A〜3Cの運転流量の設定値Qsを算出する。前記運転流量の設定値Qsは、各熱源機器の運転可能流量の最大値Qrmax、最小値Qrminを夫々、上限値、下限値とする条件および前記外部負荷機器側を循環する熱媒循環流量を各熱源機器で分配する考えの下で、各熱媒ポンプの流量設定値Qsを決定する。
Q1:外部負荷機器側の循環流量
N:熱媒ポンプの運転台数
q:余裕流量
Qrmax:熱源機器の運転可能流量の最大値
Qrmin:熱源機器の運転可能流量の最小値
Q1:外部負荷機器側の循環流量
Qirmax:i番目の熱源機器の流量範囲の最大流量
N:熱媒ポンプの運転台数
q:余裕流量
次に、上式(5)から算出した熱媒ポンプの運転流量Qsに対応する運転周波数の設定値fsを、上式(2)に基づいて算出する。具体的には、上式(2)を熱媒ポンプの運転周波数fについて解いて、次式(7)のように変形する。
Y=B×Q/F
Z=A×Q2−P
Z’=A×Qs 2−Ps
前記制御装置8は、上式(3)で算出した両ヘッダ間の差圧の設定値Psに基づき、前記バイパス弁12の開度をPID制御器(図示せず)により制御するとともに、上式(8)で算出した熱媒ポンプの運転周波数の設定値fsを前記周波数制御器14A〜14Cに与え、熱媒ポンプの運転制御を行う。
(1)上記形態例では、1ポンプ方式熱源設備のうち空調配管設備の運転制御方法について詳述したが、図6に示されるように、冷却水配管設備20についても同様の考え方で運転制御が可能である。具体的には、熱媒を冷却又は加熱する1又は複数の熱源機器2A〜2Cと、各熱源機器2A〜2Cに対応して設けられるとともに、冷却又は加熱された熱媒を圧送する熱媒ポンプ22A〜22Cと、各熱媒ポンプ22A〜22Cに対応して設けられるとともに、ポンプ回転周波数を可変制御する周波数制御器14A〜14Cと、前記熱源機器2A〜2Cからの熱媒を集約する送りヘッダ4と、この送りヘッダ4から冷却水を供給される冷却塔25、25…と、前記各冷却塔25、25…に対応して設けられるとともに、該冷却塔25、25…を流れる熱媒の流量を調整する流量調整弁28、28…と、冷却塔25、25…で熱交換された熱媒が戻されるとともに、各熱源機器2A〜2Cに分配する戻りヘッダ10と、前記送りヘッダ4又はその近傍と前記戻りヘッダ10又はその近傍とを繋ぐバイパス13と、このバイパス13を流れる熱媒の流量を調整するバイパス弁12と、前記熱媒ポンプ22A〜22Cの運転制御並びに前記バイパス弁12及び前記流量調整弁28、28…の開度調整を行う制御装置とを備えるものである。
Claims (5)
- 熱媒を冷却又は加熱する1又は複数の熱源機器と、各熱源機器に対応して設けられるとともに、冷却又は加熱された熱媒を圧送する熱媒ポンプと、各熱媒ポンプに対応して設けられるとともに、ポンプ回転周波数を可変制御する周波数制御器と、前記熱源からの熱媒を集約する送りヘッダと、この送りヘッダから熱媒を供給される外部負荷機器と、前記各外部負荷機器に対応して設けられるとともに、該外部負荷機器を流れる熱媒の流量を調整する流量調整弁と、外部負荷機器で熱交換された熱媒が戻されるとともに、各熱源機器に分配する戻りヘッダと、前記送りヘッダ部又はその近傍と前記戻りヘッダ部又はその近傍とを繋ぐバイパス路と、このバイパス路を流れる熱媒の流量を調整するバイパス弁と、前記熱媒ポンプの運転制御及び前記バイパス弁の開度制御を行う制御装置とを備える1ポンプ方式熱源設備の運転制御方法であって、
前記送りヘッダから外部負荷機器側に循環する循環流量を測定するための流量計と、前記送りヘッダと戻りヘッダの間の差圧を測定する差圧計と、前記流量調整弁に対応して設けられ、前記流量調整弁の開度を測定する開度測定器とを配設し、
予め、前記熱媒ポンプ、熱源機器、送りヘッダ、バイパス路、戻りヘッダを巡る循環系において、各熱媒ポンプ毎に、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qとの関係式を得るとともに、この関係式に基づいて、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qをパラメータとするポンプ運転周波数fの算出式を得ておき、
前記制御装置は、前記外部負荷機器側を循環する熱媒の循環流量又はその流量変化率に応じて前記両ヘッダ間の差圧設定値Psを決定し、前記バイパス弁の開度を制御するとともに、各熱源機器の運転可能流量の最大値Qrmax、最小値Qrminを夫々、上限値、下限値とする条件および前記外部負荷機器側を循環する熱媒循環流量を各熱源機器で分配する考えの下で、各熱媒ポンプの流量設定値Qsを決定し、
前記両ヘッダ間の差圧設定値Ps及び各熱媒ポンプの流量設定値Qsを前記ポンプ運転周波数fの算出式に代入して、熱媒ポンプの運転周波数Fsを求め、この運転周波数の設定値を前記周波数制御器に与えて前記熱媒ポンプの運転周波数を制御することを特徴とする1ポンプ方式熱源設備の運転制御方法。 - 熱媒を冷却又は加熱する1又は複数の熱源機器と、各熱源機器に対応して設けられるとともに、冷却又は加熱された熱媒を圧送する熱媒ポンプと、各熱媒ポンプに対応して設けられるとともに、ポンプ回転周波数を可変制御する周波数制御器と、前記熱源機器からの熱媒を集約する送りヘッダと、この送りヘッダから熱媒を供給される冷却塔と、前記各冷却塔に対応して設けられるとともに、該冷却塔を流れる熱媒の流量を調整する流量調整弁と、冷却塔で熱交換された熱媒が戻されるとともに、各熱源機器に分配する戻りヘッダと、前記送りヘッダ又はその近傍と前記戻りヘッダ又はその近傍とを繋ぐバイパスと、このバイパスを流れる熱媒の流量を調整するバイパス弁と、前記熱媒ポンプの運転制御並びに前記バイパス弁及び前記流量調整弁の開度調整を行う制御装置とを備える1ポンプ方式熱源設備の運転制御方法であって、
前記送りヘッダから冷却塔側に循環する循環流量を測定するための流量計と、前記送りヘッダと戻りヘッダの間の差圧を測定する差圧計と、前記流量調整弁に対応して設けられ、前記流量調整弁の開度を測定する開度測定器と、還水温度を測定する還水温度計とを配設し、
予め、前記熱媒ポンプ、熱源機器、送りヘッダ、バイパス路、戻りヘッダを巡る循環系において、各熱媒ポンプ毎に、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qとの関係式を得るとともに、この関係式に基づいて、ヘッダ間差圧Pとポンプ流量Qをパラメータとするポンプ運転周波数fの算出式を得ておき、
前記制御装置は、前記還水温度計が所定の還水温度となるように冷却塔用弁の開度調整を行うとともに、前記冷却塔側を循環する熱媒の循環流量又はその流量変化率に応じて前記両ヘッダ間の差圧設定値Psを決定し、前記バイパス弁の開度を制御するとともに、各熱源機器の運転可能流量の最大値Qrmax、最小値Qrminを夫々、上限値、下限値とする条件および前記冷却塔側を循環する熱媒循環流量を各熱源機器で分配する考えの下で、各熱媒ポンプの流量設定値Qsを決定し、
前記両ヘッダ間の差圧設定値Ps及び各熱媒ポンプの流量設定値Qsを前記ポンプ運転周波数fの算出式に代入して、熱媒ポンプの運転周波数Fsを求め、この運転周波数の設定値を前記周波数制御器に与えて前記熱媒ポンプの運転周波数を制御することを特徴とする1ポンプ方式熱源設備の運転制御方法。 - 前記両ヘッダ間の差圧設定値Psは、予め、前記流量計により測定した外部負荷機器側又は前記冷却塔側の流量と、前記差圧計により測定した各流量における両ヘッダ間の差圧との関係式を求めておき、この関係式に、前記流量計により測定した前記外部負荷機器側又は前記冷却塔側の循環流量を代入して算出することにより求める請求項1〜2いずれかに記載の1ポンプ方式熱源設備の運転制御方法。
- 前記両ヘッダ間の差圧設定値Psは、前記開度測定器により測定した各流量調整弁の開度のうち最大値に対して、開度の大きさを基準に区分された範囲毎にそれぞれ両ヘッダ間の差圧の設定値の増減を示した前記制御装置が保有する変化量テーブルに基づいて設定する請求項1〜2いずれかに記載の1ポンプ方式熱源設備の運転制御方法。
- 前記両ヘッダ間の差圧の設定値及び前記熱媒ポンプの運転周波数の設定値は、数十秒から数分の時間間隔で算出するとともに、前記バイパス弁の開度は、1秒以下の時間間隔で制御する請求項1〜4いずれかに記載の1ポンプ方式熱源設備の運転制御方法。
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