JP7453294B2

JP7453294B2 - Control method for cooling water system equipment, control device for cooling water system equipment

Info

Publication number: JP7453294B2
Application number: JP2022133787A
Authority: JP
Inventors: 寿昭清水; 勝英中村; 有史平田; 信彦山本; 智則村山; 正宏富川; 敏也今村; 久幸小島; 悠揮武田
Original assignee: 株式会社中部プラントサービス
Priority date: 2022-08-25
Filing date: 2022-08-25
Publication date: 2024-03-19
Anticipated expiration: 2042-08-25
Also published as: JP2024030714A

Description

本発明は、冷却水系統設備を省エネルギー化する技術に関する。 The present invention relates to a technology for saving energy in cooling water system equipment.

熱負荷の冷却に冷却塔を用いた冷却水設備が多く用いられている（特許文献１参照）。 Cooling water equipment using a cooling tower is often used to cool a heat load (see Patent Document 1).

冷却塔を用いた冷却水設備における冷却水系統（以下「冷却水系統設備」という）は、図１に示すように、冷却塔ファン４１を設置した冷却塔３１と、熱負荷QLと冷却塔３１の間に冷却媒体である冷却水を循環する冷却水ポンプ４５と、から構成されている。 As shown in FIG. 1, the cooling water system in cooling water equipment using a cooling tower (hereinafter referred to as "cooling water system equipment") includes a cooling tower 31 equipped with a cooling tower fan 41, a heat load QL, and a cooling tower 31. and a cooling water pump 45 that circulates cooling water, which is a cooling medium.

冷却塔３１は、水の気化熱により水温を下げる原理であり、散水した水に冷却塔ファン４１により大気を送風し、水の気化を促すことで、熱放散を行っている。 The cooling tower 31 works on the principle of lowering the water temperature using the heat of vaporization of the water, and the cooling tower fan 41 blows air through the sprinkled water to promote the vaporization of the water, thereby dissipating heat.

冷却塔３１は、その冷却原理より熱の放散先である大気の状態（大気湿球温度）により、その冷却能力は大きく変化する。 The cooling capacity of the cooling tower 31 varies greatly depending on the state of the atmosphere (atmospheric wet bulb temperature) to which heat is dissipated due to its cooling principle.

冷却塔３１は、冷却能力が低下する高湿球温度帯においても、対象の最大熱負荷を熱放散できるように設計するのが一般的である。 The cooling tower 31 is generally designed to be able to dissipate the maximum heat load of the object even in the high wet bulb temperature range where the cooling capacity is reduced.

大気の湿球温度は、図２のグラフに示すように、夏季は25℃程度まで上昇するのに対して、冬季は5℃程度まで低下する。そのため、冷却水系統設備は、年間の大半をオーバスペック状態で運転することとなり、無駄なエネルギー消費となりやすい。 As shown in the graph of Figure 2, the wet bulb temperature of the atmosphere rises to around 25°C in summer, but drops to around 5°C in winter. As a result, the cooling water system equipment is operated under overspec conditions for most of the year, which tends to result in wasted energy consumption.

限られたエネルギーを有効に活用し、持続可能な社会を実現するために、無駄なエネルギー消費を無くす省エネルギーが課題となっており、大気状態において変動する冷却塔３１の冷却能力に見合うように、冷却水系統の補機である冷却塔ファン４１や冷却水ポンプ４５の消費エネルギーを制御することが求められている。 In order to make effective use of limited energy and realize a sustainable society, energy conservation that eliminates wasteful energy consumption has become an issue. It is required to control the energy consumption of the cooling tower fan 41 and the cooling water pump 45, which are auxiliary machines of the cooling water system.

特許第６８８７５３７号公報Patent No. 6887537

本発明は、冷却水ポンプの回転数と冷却塔ファンの回転数の比率が、所定の最適回転数比率を保つように制御し、冷却水ポンプと冷却塔ファンの合計動力を削減して、省エネルギー効果を向上させることを課題とする。 The present invention controls the ratio of the rotation speed of the cooling water pump to the rotation speed of the cooling tower fan to maintain a predetermined optimum rotation speed ratio, thereby reducing the total power of the cooling water pump and the cooling tower fan, thereby saving energy. The challenge is to improve effectiveness.

冷却水系統設備は、熱負荷に対して冷却水を循環させる冷却水ポンプと、熱を放散する冷却塔ファンを有し、復路管を通って帰還する戻り冷却水を、大気と熱交換することにより冷却して、往路管より前記熱負荷に供給する冷却塔と、を備える。 The cooling water system equipment includes a cooling water pump that circulates cooling water against the heat load and a cooling tower fan that dissipates heat, and the return cooling water that returns through the return pipe exchanges heat with the atmosphere. and a cooling tower for cooling the heat load and supplying the heat load to the heat load from the outbound pipe.

冷却水系統設備の制御方法は、前記冷却塔ファンのファン回転数と、前記冷却水ポンプのポンプ回転数が、所定の最適回転数比率を保つように、前記ファン回転数および前記ポンプ回転数を制御する。最適回転数比率は、冷却塔ファンの動力と、冷却水ポンプの動力の合計動力を最小とするときの回転数の比率である。 The method for controlling cooling water system equipment includes adjusting the fan rotation speed and the pump rotation speed so that the fan rotation speed of the cooling tower fan and the pump rotation speed of the cooling water pump maintain a predetermined optimal rotation speed ratio. Control. The optimum rotational speed ratio is the ratio of rotational speeds that minimizes the total power of the cooling tower fan power and the cooling water pump power.

本技術は、冷却水系統設備の制御方法及び制御装置に適用することが出来る。また、冷却水系統設備の制御プログラムにも適用することが出来る。 The present technology can be applied to a control method and a control device for cooling water system equipment. It can also be applied to control programs for cooling water system equipment.

本技術は、冷却水系統設備の省エネルギー効果を、向上させることが出来る。 This technology can improve the energy saving effect of cooling water system equipment.

冷却塔の冷却原理を示すブロック図Block diagram showing the cooling principle of a cooling tower 年間の湿球温度の変化を示すグラフGraph showing annual wet bulb temperature changes 冷却水系統設備のシステム構成図System configuration diagram of cooling water system equipment 冷却指数と冷却塔ファンの回転数の積と、復水器出入口冷却水温度差との関係を示す図Diagram showing the relationship between the product of the cooling index and the rotation speed of the cooling tower fan and the temperature difference between the cooling water inlet and outlet of the condenser 冷却水系統設備のシステム構成図System configuration diagram of cooling water system equipment 制御装置のブロック図Control device block diagram 冷却指数と冷却塔ファンの回転数指令値の関係を示すグラフGraph showing the relationship between cooling index and cooling tower fan rotation speed command value 相対湿度xと乾湿温度差ΔTaの関係を示すグラフGraph showing the relationship between relative humidity x and dry/humid temperature difference ΔTa 乾球温度Taに対する１次項Pと定数項Qをまとめた図表Chart summarizing linear term P and constant term Q for dry bulb temperature Ta 動力削減量試算条件を示す図表Chart showing the conditions for calculating the amount of power reduction 湿球温度－ファン回転数の関係を示すグラフGraph showing the relationship between wet bulb temperature and fan rotation speed 湿球温度－ファン動力の関係を示すグラフGraph showing the relationship between wet bulb temperature and fan power 湿球温度－ファン動力差の関係を示すグラフGraph showing the relationship between wet bulb temperature and fan power difference ΔT（熱負荷変動）とΔTqの関係を示す図Diagram showing the relationship between ΔT (thermal load fluctuation) and ΔTq 冷却水系統設備のシステム構成図System configuration diagram of cooling water system equipment 制御装置のブロック図Control device block diagram 冷却水系統設備のシステム構成図System configuration diagram of cooling water system equipment 制御装置のブロック図Control device block diagram

冷却水系統設備の概要を説明する。
冷却水系統設備は、熱負荷に対して冷却水を循環させる冷却水ポンプと、熱を放散する冷却塔ファンを有し、復路管を通って帰還する戻り冷却水を、大気と熱交換することにより冷却して、往路管より前記熱負荷に供給する冷却塔と、を備える。 An overview of the cooling water system equipment will be explained.
The cooling water system equipment includes a cooling water pump that circulates cooling water against the heat load and a cooling tower fan that dissipates heat, and the return cooling water that returns through the return pipe exchanges heat with the atmosphere. and a cooling tower for cooling the heat load and supplying the heat load to the heat load from the outbound pipe.

一般に、冷却塔の冷却能力は、「冷却塔入口冷却水温度」と「大気の湿球温度」の温度差が大きいほど向上するため、一定ではない。特許文献１の冷却水系統設備では、「冷却塔入口冷却水温度」と「大気湿球温度」の温度差である「冷却指数ΔTq」に基づき、冷却塔の冷却能力を推定している。 Generally, the cooling capacity of a cooling tower is not constant because it improves as the temperature difference between the "cooling tower inlet cooling water temperature" and the "wet bulb temperature of the atmosphere" increases. In the cooling water system equipment of Patent Document 1, the cooling capacity of the cooling tower is estimated based on the "cooling index ΔTq" which is the temperature difference between the "cooling tower inlet cooling water temperature" and the "atmospheric wet bulb temperature".

冷却塔ファンのファン回転数を、冷却塔の冷却指数ΔTqに基づいて制御することで、冷却能力に応じた回転数制御が可能となる。これにより、冷却塔ファンの消費エネルギーを削減して、省エネルギー効果が得られる。しかし、特許文献１の構成では、熱負荷QLの変動が考慮されていないため、冷却塔ファンの消費エネルギーをさらに低減できる余地があった。 By controlling the fan rotation speed of the cooling tower fan based on the cooling index ΔTq of the cooling tower, it becomes possible to control the rotation speed according to the cooling capacity. This reduces the energy consumption of the cooling tower fan, resulting in an energy saving effect. However, in the configuration of Patent Document 1, since fluctuations in the heat load QL are not taken into account, there is room for further reduction in the energy consumption of the cooling tower fan.

冷却塔ファンに限らず、冷却水ポンプのポンプ回転数を制御する場合も同様の課題がある。更に、冷却水系統設備を復水器以外の熱負荷の冷却に用いる場合も、冷却塔ファンや冷却水ポンプの消費エネルギーを削減することが望ましい。 A similar problem occurs not only when controlling the pump rotation speed of a cooling water pump, but also when controlling the pump rotation speed of a cooling water pump. Furthermore, when cooling water system equipment is used to cool heat loads other than condensers, it is desirable to reduce the energy consumption of cooling tower fans and cooling water pumps.

また、特許文献１の構成では、冷却水ポンプと冷却塔ファンを個別に制御しており、ポンプ回転数とファン回転数はそれぞれ独立して変動する。その結果、冷却水ポンプと冷却塔ファンの合計動力が大きくなり、省エネルギー効果が低下する可能性があった。 Further, in the configuration of Patent Document 1, the cooling water pump and the cooling tower fan are individually controlled, and the pump rotation speed and the fan rotation speed each vary independently. As a result, the total power of the cooling water pump and cooling tower fan would increase, potentially reducing the energy saving effect.

本発明に係る冷却水系統設備の制御装置は、前記冷却塔ファンと前記冷却水ポンプの合計動力を最小とする回転数の比率である最適回転数比率を保つように、冷却塔ファンのファン回転数と、冷却水ポンプのポンプ回転数を制御する。冷却水系統設備の制御装置は、第１制御部と、第２制御部と、第３制御部と、を備える。 The control device for cooling water system equipment according to the present invention rotates the fan of the cooling tower fan so as to maintain an optimum rotation speed ratio that is a ratio of rotation speeds that minimizes the total power of the cooling tower fan and the cooling water pump. control the number of pumps and the number of rotations of the cooling water pump. The control device for cooling water system equipment includes a first control section, a second control section, and a third control section.

前記第１制御部は、前記冷却塔の冷却能力を示す冷却指数を、大気の湿球温度と冷却塔入口冷却水温度に基づいて、算出し、その冷却指数に基づき前記冷却塔ファン又は前記冷却水ポンプのいずれかの回転数制御信号（ファン回転数制御信号またはポンプ回転数制御信号。以下「先行信号」という）を算出し、出力する。第２制御部は、所定の制御対象プロセス量を設定値と一致させるように、フィードバック制御を行い、フィードバック補正信号を出力する。第３制御部は、第１制御部の出力を第２制御部の出力で補正した回転数指令値に基づいて、前記冷却塔ファンと前記冷却水ポンプの各回転数を、合計動力を最小にする最適回転数比率を保つように、制御する。 The first control unit calculates a cooling index indicating the cooling capacity of the cooling tower based on the wet bulb temperature of the atmosphere and the cooling water temperature at the inlet of the cooling tower, and controls the cooling tower fan or the cooling tower based on the cooling index. A rotation speed control signal (fan rotation speed control signal or pump rotation speed control signal; hereinafter referred to as "preceding signal") of one of the water pumps is calculated and output. The second control unit performs feedback control so that a predetermined controlled process quantity matches a set value, and outputs a feedback correction signal. The third control section controls the respective rotation speeds of the cooling tower fan and the cooling water pump to minimize the total power based on a rotation speed command value obtained by correcting the output of the first control section with the output of the second control section. control to maintain the optimum rotation speed ratio.

本発明の構成では、冷却水系統の補機（冷却塔ファンおよび冷却水ポンプ）の消費エネルギーを、冷却塔の冷却能力と熱負荷の変動に応じて制御でき、冷却水系統を省エネルギー化することが出来る。 With the configuration of the present invention, the energy consumption of the auxiliary equipment (cooling tower fan and cooling water pump) of the cooling water system can be controlled according to fluctuations in the cooling capacity and heat load of the cooling tower, thereby saving energy in the cooling water system. I can do it.

以下に、本発明において、冷却塔ファンのファン回転数及び冷却ポンプのポンプ回転数を制御する構成について、説明する。 Below, in the present invention, a configuration for controlling the fan rotation speed of the cooling tower fan and the pump rotation speed of the cooling pump will be explained.

図３に示す冷却水系統において、発電設備が定格出力している状態では、蒸気タービン１０の排気熱量（熱負荷QL）は一定である。蒸気タービン１０の排気熱量（熱負荷QL）が一定の条件で、復水器２０の器内温度を一定に制御するには、復水器２０の熱交換量を一定に制御する必要がある。 In the cooling water system shown in FIG. 3, the exhaust heat amount (heat load QL) of the steam turbine 10 is constant when the power generation equipment is producing the rated output. In order to control the internal temperature of the condenser 20 to be constant under the condition that the amount of exhaust heat (heat load QL) of the steam turbine 10 is constant, it is necessary to control the amount of heat exchange of the condenser 20 to be constant.

復水器２０の熱交換量は、復水器出入口冷却水温度差ΔＴ_３２（出口冷却水温度ＨＷＴと入口冷却水温度ＬＷＴの差）と冷却水流量Ｆの積に比例するため、ΔＴ_３２×F＝一定である。また、冷却水流量Fと冷却水ポンプ４５のポンプ回転数Prpmは比例するため、下記の（Ｘ１）式となる。 Since the heat exchange amount of the condenser 20 is proportional to the product of the condenser inlet and outlet cooling water temperature difference ΔT ₃₂ (difference between the outlet cooling water temperature HWT and the inlet cooling water temperature LWT) and the cooling water flow rate F, ΔT ₃₂ × F = constant. Further, since the cooling water flow rate F and the pump rotation speed Prpm of the cooling water pump 45 are proportional, the following formula (X1) is obtained.

ΔＴ_３２×Prpm＝一定・・・（Ｘ１） ΔT ₃₂ ×Prpm=constant...(X1)

図４は、蒸気タービン排気熱量（熱負荷QL）が一定の条件で、復水器２０の器内温度（真空）を一定に制御している場合において、復水器出入口冷却水温度差ΔＴ_３２に対するΔTq×Frpmの運転実績値を示すグラフであり、縦軸をΔＴ_３２、横軸をΔTq×Frpmとしている。 FIG. 4 shows the condenser inlet and outlet cooling water temperature difference ΔT ₃₂ when the steam turbine exhaust heat amount (heat load QL) is constant and the internal temperature (vacuum) of the condenser 20 is controlled to be constant. This is a graph showing the actual operating value of ΔTq×Frpm for the vehicle, with the vertical axis representing ΔT ₃₂ and the horizontal axis representing ΔTq×Frpm.

図４に示すように、ΔＴ_３２と、ΔTq×Frpmは、おおむね比例するため、次式となる。 As shown in FIG. 4, ΔT ₃₂ and ΔTq×Frpm are roughly proportional, so the following equation is obtained.

k1×（ΔTq×Frpm）＝ΔＴ_３２・・・（Ｘ２）
k1は比例定数である。 k1×(ΔTq×Frpm)=ΔT ₃₂ ...(X2)
k1 is a proportionality constant.

（Ｘ１）式、（Ｘ２）式より、（Ｘ３）式が得られる。
ΔＴ_３２×Prpm＝k1×（ΔTq×Frpm）×Prpm＝一定
ΔTq×Frpm×Prpm＝一定＝定数A・・・・（Ｘ３） Formula (X3) is obtained from formulas (X1) and (X2).
ΔT ₃₂ × Prpm = k1 × (ΔTq × Frpm) × Prpm = constant ΔTq × Frpm × Prpm = constant = constant A... (X3)

運転データまたは冷却塔仕様書から、冷却塔ファン４１のファン回転数Frpm＝100%、冷却水ポンプ４５のポンプ回転数Prpm＝100%における冷却塔入口冷却水温度（＝復水器出口冷却水温度）、湿球温度を基準値として、（Ｘ３）式に代入して、定数Aを算出する。 From the operation data or cooling tower specifications, the cooling tower inlet cooling water temperature (= condenser outlet cooling water temperature ), the wet bulb temperature is used as a reference value, and the constant A is calculated by substituting it into equation (X3).

定数Aは、基準値における冷却指数ΔTqとなり、これをΔTq0とする。ΔTq0を、（Ｘ３）式に代入すると、以下の（Ｘ４）式が得られる。 The constant A becomes the cooling index ΔTq at the reference value, and this is set as ΔTq0. By substituting ΔTq0 into equation (X3), the following equation (X4) is obtained.

ΔTq×Frpm×Prpm＝ΔTq0・・・・（Ｘ４）
ΔTq0は、基準となる冷却指数（以下、「基準冷却指数」という）であり、冷却塔ファン４１、冷却水ポンプ４５共に、100%回転時の冷却指数ΔTqである。 ΔTq×Frpm×Prpm＝ΔTq0・・・(X4)
ΔTq0 is a reference cooling index (hereinafter referred to as "standard cooling index"), and is the cooling index ΔTq when both the cooling tower fan 41 and the cooling water pump 45 rotate at 100%.

熱負荷QLが一定の場合、冷却指数ΔTq、ファン回転数Frpm%、ポンプ回転数Prpm%について、（１）式の関係が成り立つ。これは、上記の通り、冷却水系統設備の運転実績値のデータ（図４）により、検証されており、復水器用の冷却水系統設備に限らず、他の用途に使用する場合にも、適用できる。 When the heat load QL is constant, the relationship of equation (1) holds for the cooling index ΔTq, fan rotation speed Frpm%, and pump rotation speed Prpm%. As mentioned above, this has been verified based on the actual operation data of cooling water system equipment (Figure 4), and is applicable not only to cooling water system equipment for condensers but also when used for other purposes. Applicable.

ΔTq0＝ΔTq×Frpm%×Prpm%＝一定・・・（１） ΔTq0=ΔTq×Frpm%×Prpm%=constant...(1)

Frpm%は、ファン回転数Frpmの定格回転数（100％）に対する割合、Prpm%は、ポンプ回転数Prpmの定格回転数（100％）に対する割合である。「ファン」は冷却塔ファン４１、「ポンプ」は冷却水ポンプ４５である。 Frpm% is the ratio of the fan rotation speed Frpm to the rated rotation speed (100%), and Prpm% is the ratio of the pump rotation speed Prpm to the rated rotation speed (100%). The "fan" is the cooling tower fan 41, and the "pump" is the cooling water pump 45.

ファン動力Pf、ポンプ動力Ppは、一般的に、それぞれの回転数の3乗に比例するため、冷却水系統の補機合計動力Pは次のとおりである。ここで、ファン100%回転数時のファン動力をPf0、ポンプ100%回転数時のポンプ動力をPp0とする。｛^｝の記号は累乗を示す。 Since the fan power Pf and the pump power Pp are generally proportional to the cube of their respective rotational speeds, the total power P of the auxiliary equipment in the cooling water system is as follows. Here, the fan power at 100% fan speed is Pf0, and the pump power at 100% pump speed is Pp0. The symbol {^} indicates a power.

Pf＝Pf0×Frpm%^３
Pp＝Pp0×Prpm%^３
P＝Pf＋Pp・・・（２） Pf＝Pf0×Frpm%^3
Pp＝Pp0×Prpm%^3
P=Pf+Pp...(2)

（１）式からPrpm%＝△Tq0/△Tq/ Frpm%となり、これを（２）式に代入すると、下記に示すように、Pは、Frpm%の関数として、表すことが出来る。
P＝Pf0×Frpm%^3＋Pp0×（△Tq0/△Tq/ Frpm%）^3・・・（２－１） From equation (1), Prpm%=ΔTq0/ΔTq/Frpm%, and by substituting this into equation (2), P can be expressed as a function of Frpm% as shown below.
P＝Pf0×Frpm%^3＋Pp0×(△Tq0/△Tq/ Frpm%)^3...(2-1)

Pが最小になるように、（２－１）式を微分して極小点となるFrpm%を求めることで、（３）式で示すように、Pを最小とするファンの最適回転数Frpm%が得られる。 By differentiating equation (2-1) and finding the minimum point Frpm% so that P is minimized, as shown in equation (3), the optimal fan rotation speed Frpm% that minimizes P is obtained.

同様の方法で、（４）式で示すように、Pを最小とするポンプの最適回転数Prpm%が得られる。 In a similar manner, as shown in equation (4), the optimum rotation speed Prpm% of the pump that minimizes P can be obtained.

Frpm%＝（Pp0/Pf0）^（1/6）×（ΔTq0/ΔTq）^（1/2）・・・（３）
Prpm%＝（Pf0/Pp0）^（1/6）×（ΔTq0/ΔTq）^（1/2）・・・（４） Frpm%＝(Pp0/Pf0)^(1/6)×(ΔTq0/ΔTq)^(1/2)...(3)
Prpm%＝(Pf0/Pp0)^(1/6)×(ΔTq0/ΔTq)^(1/2)...(4)

熱負荷QLが変動する場合、熱負荷QLは、熱負荷基準値QL0を用いて、次式で表すことができる。ここで、「熱負荷基準値QL0」は、（３）式または（４）式において、ファン、ポンプ最適回転数となる時の熱負荷QLである。 When the heat load QL varies, the heat load QL can be expressed by the following equation using the heat load reference value QL0. Here, the "heat load reference value QL0" is the heat load QL when the optimal rotation speed of the fan and pump is reached in equation (3) or equation (4).

QL＝kq×QL0
kq＝QL/QL0・・・（５）
（kq：熱負荷補正係数） QL＝kq×QL0
kq=QL/QL0...(5)
(kq: heat load correction coefficient)

そして、（Ｘ３）式より、冷却指数ΔTqは、熱負荷QLに比例するため、熱負荷QLにおける基準冷却指数はkq×ΔTq0となる。尚、（Ｘ３）式の定数Ａは、熱負荷ＱＬに比例する関係がある。 From equation (X3), the cooling index ΔTq is proportional to the heat load QL, so the reference cooling index at the heat load QL is kq×ΔTq0. Note that the constant A in equation (X3) is proportional to the heat load QL.

基準冷却指数がkq×ΔTq0の時のファン、ポンプの最適回転数を（１）式と（２）式から求めると、以下の通りである。Frpmkq%はファンの最適回転数、Prpmkq%はポンプの最適回転数である。 The optimum rotational speed of the fan and pump when the standard cooling index is kq×ΔTq0 is calculated from equations (1) and (2) as follows. Frpmkq% is the optimal rotation speed of the fan, and Prpmkq% is the optimal rotation speed of the pump.

Frpmkq%＝（Pp0/Pf0）^(1/6)×（kq×ΔTq0/ΔTq）^(1/2)
Frpmkq%＝kq^(1/2)×Frpm%・・・・（３－１）
Prpmkq%＝（Pf0/Pp0）^(1/6)×（kq×ΔTq0/ΔTq）^(1/2)
Prpmkq%＝kq^(1/2)×Prpm%・・・・（４－１） Frpmkq%＝(Pp0/Pf0)^(1/6)×(kq×ΔTq0/ΔTq)^(1/2)
Frpmkq%＝kq^(1/2)×Frpm%・・・(3-1)
Prpmkq%＝(Pf0/Pp0)^(1/6)×(kq×ΔTq0/ΔTq)^(1/2)
Prpmkq%＝kq^(1/2)×Prpm%・・・(4-1)

すなわち、ファン、ポンプとも、熱負荷基準値QL0における最適回転数に、「kq^(1/2)」を掛け合せることで、熱負荷QLにおける最適回転数とすることができる。 That is, for both the fan and the pump, by multiplying the optimal rotation speed at the heat load reference value QL0 by "kq^(1/2)", the optimal rotation speed at the heat load QL can be determined.

熱負荷QLは、冷却塔出入口冷却水温度差ΔTと冷却水流量Fの積となり、（７）式よりkqを求める。ΔT0はQL0時の冷却塔出入口冷却水温度差ΔT、F0はQL0時の冷却水流量Fである。 The heat load QL is the product of the cooling water temperature difference ΔT at the entrance and exit of the cooling tower and the cooling water flow rate F, and kq is obtained from equation (7). ΔT0 is the temperature difference ΔT of cooling water at the entrance and exit of the cooling tower at QL0, and F0 is the cooling water flow rate F at QL0.

QL＝ΔT×F・・・（６）
kq＝（ΔT×F）/（ΔT0×F0）・・・（７） QL=ΔT×F...(6)
kq=(ΔT×F)/(ΔT0×F0)...(7)

そのため、冷却塔入口冷却水温度HWT、冷却塔出口冷却水温度LWT及び冷却水流量Fを測定すれば、熱負荷補正係数kqを求めることができ、（３－１）式、（４－１）式から、ファンおよびポンプの最適回転数を求めることができる。 Therefore, by measuring the cooling tower inlet cooling water temperature HWT, the cooling tower outlet cooling water temperature LWT, and the cooling water flow rate F, the heat load correction coefficient kq can be obtained, and the equation (3-1), (4-1) From the formula, the optimal rotation speed of the fan and pump can be determined.

また、熱負荷補正係数kqは、（７）式に限らず、冷却水系統設備の用途や補機の制御内容によって、別の指標を用いて求めることが可能である。 Further, the heat load correction coefficient kq is not limited to equation (7), but can be determined using another index depending on the purpose of the cooling water system equipment and the control details of the auxiliary equipment.

ポンプの最適回転数Prpmkq%とファンの最適回転数Frpmkq%の比率を（３－１）式、（４－１）式から求めると、（８）式となる。
ポンプ最適回転数/ファン最適回転数＝Prpmkq%/ Frpmkq%＝Prpm%/ Frpm%
＝（Pf0/Pp0）^（1/3）・・・（８） When the ratio between the optimum rotation speed Prpmkq% of the pump and the optimum rotation speed Frpmkq% of the fan is determined from equations (3-1) and (4-1), equation (8) is obtained.
Pump optimum rotation speed/fan optimum rotation speed=Prpmkq%/ Frpmkq%=Prpm%/ Frpm%
=(Pf0/Pp0)^(1/3)...(8)

（８）式より、ファン回転数を基準とした最適回転数比率（以下「ファン基準最適回転数比率Rfp」という）は、冷却指数△Tq、基準冷却指数△Tq0および熱負荷補正係数kqに無関係となり、ファン100%回転数時のファン動力Pf0とポンプ100%回転数時のポンプ動力Pp0によって決まる定数となる。
ファン基準最適回転数比率Rfp＝（Pf0/Pp0）^（1/3）・・・（８）（再掲） From equation (8), the optimal rotation speed ratio based on the fan rotation speed (hereinafter referred to as "fan reference optimal rotation speed ratio Rfp") is independent of the cooling index △Tq, the reference cooling index △Tq0, and the heat load correction coefficient kq. This is a constant determined by the fan power Pf0 at 100% fan speed and the pump power Pp0 at 100% pump speed.
Fan standard optimal rotation speed ratio Rfp=(Pf0/Pp0)^(1/3)...(8) (reposted)

同様に、ポンプ回転数を基準とした最適回転数比率（以下「ポンプ基準最適回転数比率Rpf」という）も、冷却指数△Tq、基準冷却指数△Tq0および熱負荷補正係数kqに無関係となり、ファン100%回転数時のファン動力Pf0とポンプ100%回転数時のポンプ動力Pp0によって決まる定数となる。
ポンプ基準最適回転数比率Rpf＝（Pp0/Pf0）^（1/3）・・・（９） Similarly, the optimum rotation speed ratio based on the pump rotation speed (hereinafter referred to as "pump reference optimum rotation speed ratio Rpf") is unrelated to the cooling index △Tq, the reference cooling index △Tq0, and the heat load correction coefficient kq, and the fan It is a constant determined by the fan power Pf0 at 100% rotation speed and the pump power Pp0 at 100% pump rotation speed.
Pump standard optimum rotation speed ratio Rpf=(Pp0/Pf0)^(1/3)...(9)

このように、ファン回転数制御信号に、ファン基準最適回転数比率Rfpを乗じて、ポンプ回転数制御信号を算出し、ファン回転数およびポンプ回転数を制御すれば、常に、ファンとポンプの合計動力を最小に保ち制御することが出来る。 In this way, if the fan rotation speed control signal is multiplied by the fan standard optimal rotation speed ratio Rfp to calculate the pump rotation speed control signal and the fan rotation speed and pump rotation speed are controlled, the total of the fan and pump Power can be kept to a minimum and controlled.

又、ポンプ回転数制御信号に、ポンプ基準最適回転数比率Rpfを乗じて、ファン回転数制御信号を算出し、ファン及びポンプの回転数を制御すれば、常に、ファンとポンプの合計動力を最小に保ち制御することが出来る。 In addition, if the fan rotation speed control signal is calculated by multiplying the pump rotation speed control signal by the pump standard optimum rotation speed ratio Rpf and the rotation speed of the fan and pump is controlled, the total power of the fan and pump can always be minimized. can be maintained and controlled.

＜実施形態１＞
１．冷却水系統設備の構成
図５は、汽力発電設備１の復水器２０を冷却する冷却水系統設備３０Ａの構成を示すブロック図である。汽力発電設備１は、例えば、定格出力７０００[ｋｗ]程度の小型バイオマス発電設備である。 <Embodiment 1>
1. Configuration of Cooling Water System Facility FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a cooling water system facility 30A that cools the condenser 20 of the steam power generation facility 1. The steam power generation facility 1 is, for example, a small-sized biomass power generation facility with a rated output of about 7000 [kw].

汽力発電設備１は、蒸気を発生するボイラ（図略）と、蒸気タービン１０と、蒸気タービン１０により発電する発電機１５と、熱交換器である復水器２０と、復水器２０に冷却媒体である冷却水を供給する冷却水系統設備３０Ａを含む。 The steam power generation facility 1 includes a boiler (not shown) that generates steam, a steam turbine 10, a generator 15 that generates electricity by the steam turbine 10, a condenser 20 that is a heat exchanger, and a condenser 20 that provides cooling. It includes cooling water system equipment 30A that supplies cooling water as a medium.

蒸気タービン１０から復水器２０の器内に排出された蒸気は、復水器２０を流れる冷却水と熱交換して水に戻ることで、復水器２０の器内は真空に維持される。復水器２０の真空を維持することで、蒸気タービン１０の回転が安定し、発電機１５の発電効率の維持が可能である。 The steam discharged from the steam turbine 10 into the condenser 20 exchanges heat with the cooling water flowing through the condenser 20 and returns to water, thereby maintaining a vacuum inside the condenser 20. . By maintaining the vacuum in the condenser 20, the rotation of the steam turbine 10 is stabilized, and the power generation efficiency of the generator 15 can be maintained.

復水器２０は、器内温度計２１を有している。器内温度計２１は、復水器２０の器内温度EXT、つまり復水器内の排蒸気温度を計測する。 The condenser 20 has an internal thermometer 21 . The internal temperature meter 21 measures the internal temperature EXT of the condenser 20, that is, the exhaust steam temperature within the condenser.

冷却水系統設備３０Ａは、冷却塔３１と、往路管３２と、復路管３３と、２つの補機として冷却塔ファン４１及び冷却水ポンプ４５を含む。 The cooling water system equipment 30A includes a cooling tower 31, an outgoing pipe 32, a returning pipe 33, and a cooling tower fan 41 and a cooling water pump 45 as two auxiliary machines.

冷却水は、冷却塔３１から往路管３２を通って、復水器２０に供給される。復水器２０で蒸気と熱交換した戻り冷却水は、復水器２０から復路管３３を通って、冷却塔３１に戻る。 Cooling water is supplied from the cooling tower 31 to the condenser 20 through the outgoing pipe 32. The return cooling water that has undergone heat exchange with the steam in the condenser 20 returns to the cooling tower 31 from the condenser 20 through a return pipe 33.

冷却塔３１に帰還した戻り冷却水は、気化しやすいように、冷却塔内にてシャワーリングされ、大気と熱交換して一部が蒸発する。水分蒸発に伴い発生する気化熱を外気に放出することで、戻り冷却水は冷却される。その際に、水分蒸発を促進するため、冷却塔３１は、熱を放散する冷却塔ファン４１を有している。 The returned cooling water that has returned to the cooling tower 31 is showered in the cooling tower so that it can easily vaporize, exchanges heat with the atmosphere, and partially evaporates. The return cooling water is cooled by releasing the heat of vaporization generated as water evaporates into the outside air. At this time, in order to promote water evaporation, the cooling tower 31 has a cooling tower fan 41 that dissipates heat.

冷却塔ファン４１を駆動する駆動モータ４２は、ＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数制御装置）４３により、ファン回転数を制御することが出来る。駆動モータ４２の回転数制御により、冷却塔ファン４１の風量を任意に調整することが出来る。 The drive motor 42 that drives the cooling tower fan 41 can control the fan rotation speed by a VVVF (variable voltage variable frequency control device) 43. By controlling the rotation speed of the drive motor 42, the air volume of the cooling tower fan 41 can be adjusted as desired.

冷却水ポンプ４５は往路管３２に位置する。冷却水ポンプ４５を駆動する駆動モータ４６は、ＶＶＶＦ４７により、ポンプ回転数を制御することが出来る。駆動モータ４６の回転数制御により、冷却水流量Fを任意に調整することが出来る。 Cooling water pump 45 is located in outgoing pipe 32 . The drive motor 46 that drives the cooling water pump 45 can control the pump rotation speed by the VVVF 47. By controlling the rotation speed of the drive motor 46, the cooling water flow rate F can be arbitrarily adjusted.

冷却塔３１には、大気温度計５１と相対湿度計５２とが設けられている。大気温度計５１は乾球温度計であり、大気の乾球温度Taを計測し、相対湿度計５２は、相対湿度xを計測する。 The cooling tower 31 is provided with an atmospheric thermometer 51 and a relative hygrometer 52. The atmospheric thermometer 51 is a dry bulb thermometer and measures the dry bulb temperature Ta of the atmosphere, and the relative hygrometer 52 measures the relative humidity x.

また、往路管３２と復路管３３には、水温計５３、５４が設けられている。水温計５３は、往路管３２のうち復水器２０の入口部分にあって、復水器入口冷却水温度（冷却塔出口冷却水温度）LWTを計測する。水温計５４は、復路管３３のうち冷却塔３１の入口部分にあって、冷却塔入口冷却水温度HWTを計測する。これら各計器２１、５１～５４の計測値は、以下に説明する制御装置１００に入力される。 Further, water temperature gauges 53 and 54 are provided in the outgoing pipe 32 and the returning pipe 33. The water temperature gauge 53 is located at the inlet of the condenser 20 in the outgoing pipe 32 and measures the condenser inlet cooling water temperature (cooling tower outlet cooling water temperature) LWT. The water temperature gauge 54 is located at the inlet of the cooling tower 31 in the return pipe 33 and measures the cooling tower inlet cooling water temperature HWT. The measured values of each of these meters 21, 51 to 54 are input to a control device 100 described below.

以下、冷却水系統設備３０Ａの制御装置１００について、図６を参照して説明する。制御装置１００は、第１制御部１１０と、第２制御部１２０と、第３制御部１３０と、を有している。 The control device 100 for the cooling water system equipment 30A will be described below with reference to FIG. 6. The control device 100 includes a first control section 110, a second control section 120, and a third control section 130.

第１制御部１１０は、冷却塔３１の冷却能力に基づいて、冷却塔ファン４１のファン回転数を算出し、ファン回転数制御信号を先行信号として出力する。第１制御部１１０は、図６に示すように、湿球温度演算部１１２、第１演算部１１４、第２演算部１１６を含む。 The first control unit 110 calculates the fan rotation speed of the cooling tower fan 41 based on the cooling capacity of the cooling tower 31, and outputs a fan rotation speed control signal as a preceding signal. The first control section 110 includes a wet bulb temperature calculation section 112, a first calculation section 114, and a second calculation section 116, as shown in FIG.

湿球温度演算部１１２は、大気の乾球温度Taと相対湿度xから、大気の湿球温度WBTを演算する回路である。湿球温度WBTの計測原理は、後に説明する。 The wet bulb temperature calculating section 112 is a circuit that calculates the wet bulb temperature WBT of the atmosphere from the dry bulb temperature Ta of the atmosphere and the relative humidity x. The measurement principle of wet bulb temperature WBT will be explained later.

第１演算部１１４は、（１０）式で示すように、冷却塔入口冷却水温度HWT（戻り冷却水の温度）から湿球温度演算部１１２より出力される大気の湿球温度WBTを減算して、冷却塔３１の冷却能力を表す冷却指数ΔTqを算出する。第１演算部１１４は、例えば、差分器より構成することが出来る。 The first calculation unit 114 subtracts the atmospheric wet bulb temperature WBT output from the wet bulb temperature calculation unit 112 from the cooling tower inlet cooling water temperature HWT (return cooling water temperature), as shown in equation (10). Then, a cooling index ΔTq representing the cooling capacity of the cooling tower 31 is calculated. The first arithmetic unit 114 can be configured from, for example, a subtractor.

ΔTq＝HWT－WBT・・・（１０） ΔTq=HWT-WBT...(10)

第２演算部１１６は、熱負荷QL0において、冷却指数ΔTqに対応する回転数指令値Frpm_0を、（３）式に従って算出するプログラムを有しており、冷却指数ΔTqから回転数指令値Frpm_0を、決定する。図７に示す相関特性は、（３）式をグラフ化したものであり、例えば、冷却指数ΔTqが「Ａ」の場合、回転数指令値Frpm_0は、「Ｂ」に決定される。 The second calculation unit 116 has a program that calculates the rotation speed command value Frpm_0 corresponding to the cooling index ΔTq at the heat load QL0 according to equation (3), and calculates the rotation speed command value Frpm_0 from the cooling index ΔTq, decide. The correlation characteristic shown in FIG. 7 is a graph of equation (3). For example, when the cooling index ΔTq is "A", the rotation speed command value Frpm_0 is determined to be "B".

第２演算部１１６は、冷却指数ΔTqに対応する回転数指令値Frpm_0を、（３）式に従って算出するものであれば、関数発生器を用いた構成でもよいし、参照テーブルを用いた構成でもよい。 The second calculation unit 116 may have a configuration using a function generator or a configuration using a reference table as long as it calculates the rotation speed command value Frpm_0 corresponding to the cooling index ΔTq according to equation (3). good.

第２制御部１２０は、復水器２０の器内温度EXTが復水器器内温度設定器１２４により設定した、目標器内温度EXT0に一致するように、フィードバック制御する。第２制御部１２０は、差分器１２２と、比例積分器１２６を有している。 The second control unit 120 performs feedback control so that the internal temperature EXT of the condenser 20 matches the target internal temperature EXT0 set by the condenser internal temperature setting device 124. The second control section 120 has a differentiator 122 and a proportional integrator 126.

差分器１２２には、設定器１２４から、復水器２０の目標器内温度EXT0が入力される。設定器１２４は目標温度EXT0の手動入力が可能である。 The target internal temperature EXT0 of the condenser 20 is input to the differentiator 122 from the setter 124 . The setter 124 allows manual input of the target temperature EXT0.

また、差分器１２２には、器内温度計２１により計測される復水器２０の器内温度EXTの計測値が入力される。差分器１２２は、器内温度計２１により計測される器内温度EXTから目標器内温度EXT0を減算して、復水器２０の器内温度EXTの目標温度EXT0に対する偏差を算出する。 Further, the measured value of the internal temperature EXT of the condenser 20 measured by the internal thermometer 21 is input to the difference device 122 . The differentiator 122 subtracts the target internal temperature EXT0 from the internal temperature EXT measured by the internal thermometer 21 to calculate the deviation of the internal temperature EXT of the condenser 20 from the target temperature EXT0.

比例積分器１２６は、差分器１２２の出力する偏差の比例成分と累積成分に基づいて補正信号を算出し、第３制御部１３０に出力する。 The proportional integrator 126 calculates a correction signal based on the proportional component and the cumulative component of the deviation output from the differentiator 122, and outputs it to the third control unit 130.

また、熱負荷QLが変化すると、制御対象プロセス量である復水器器内温度EXTが変化する。復水器器内温度EXTの変化に対して、第２制御部１２０でフィードバック補正信号を算出することが出来るため、第２制御部１２０により、熱負荷QLの変化に対する補正を掛けることが出来る。 Furthermore, when the heat load QL changes, the condenser internal temperature EXT, which is a controlled process quantity, changes. Since the second control section 120 can calculate a feedback correction signal in response to a change in the condenser internal temperature EXT, the second control section 120 can perform correction for a change in the heat load QL.

尚、第２制御部１２０は、復水器２０の器内温度EXTを目標器内温度EXT0にフィードバック制御する場合に限らず、復水器２０の器内圧力（絶対圧）を目標器内圧力にフィードバック制御する構成でもよい。 Note that the second control unit 120 is not limited to feedback controlling the internal temperature EXT of the condenser 20 to the target internal temperature EXT0; It may also be configured to perform feedback control.

第３制御部１３０は、加算器１３２と、信号発生器１３４と、乗算器１３６を有している。 The third control section 130 includes an adder 132, a signal generator 134, and a multiplier 136.

加算器１３２は、第１制御部１１０の出力である先行信号Frpm_0に、第２制御部１２０の出力であるフィードバック補正信号を加算し、補正後の冷却塔ファン回転数指令値Frpm_1を冷却塔ファンVVVF４３に出力する。 The adder 132 adds the feedback correction signal that is the output of the second control unit 120 to the preceding signal Frpm_0 that is the output of the first control unit 110, and calculates the corrected cooling tower fan rotation speed command value Frpm_1 as the cooling tower fan rotation speed command value Frpm_1. Output to VVVF43.

信号発生器１３４は、ファン基準最適回転数比率Rfpを設定する。乗算器１３６は、補正後の冷却塔ファン回転数指令値Frpm_1に、信号発生器１３４で設定したファン基準最適回転数比率Rfpを乗じて、冷却水ポンプ回転数指令値Prpm_1を冷却水ポンプVVVF４７に出力する。 The signal generator 134 sets a fan reference optimum rotation speed ratio Rfp. The multiplier 136 multiplies the corrected cooling tower fan rotation speed command value Frpm_1 by the fan reference optimum rotation speed ratio Rfp set by the signal generator 134 to set the cooling water pump rotation speed command value Prpm_1 to the cooling water pump VVVF 47. Output.

このように、冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５の両補機の回転数を制御することで、常に、冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５の合計動力を最小に保ち制御することが出来る。 In this way, by controlling the rotation speeds of both the cooling tower fan 41 and the cooling water pump 45, the total power of the cooling tower fan 41 and the cooling water pump 45 can be kept at a minimum.

特許文献１では、冷却塔ファン４１又は冷却水ポンプ４５のいずれか一方を、冷却指数に基づくプログラム制御、他方を復水器器内温度によるフィードバック制御として構成しているため、両補機は独立した制御となる。そのため、合計動力が最小となる回転数の組合せから、外れる場合があるが、本構成では、１つの制御信号に、最適回転数比率を乗じて、冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５の両補機の回転数を制御するため、常に、冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５の合計動力を最小に保ち制御することが出来る。 In Patent Document 1, either the cooling tower fan 41 or the cooling water pump 45 is configured with program control based on the cooling index, and the other is configured with feedback control based on the temperature inside the condenser, so both auxiliary devices are independent. control. Therefore, the combination of rotational speeds that minimizes the total power may deviate from the combination, but in this configuration, one control signal is multiplied by the optimum rotational speed ratio to compensate for both the cooling tower fan 41 and the cooling water pump 45. Since the rotational speed of the machine is controlled, the total power of the cooling tower fan 41 and the cooling water pump 45 can be kept at a minimum and controlled at all times.

また、熱負荷QLの変化に対しては、第２制御部１２０で算出するフィードバック補正信号により補正を掛けることが出来るため、熱負荷QL補正回路を省略することが出来る。 Further, since changes in the thermal load QL can be corrected using the feedback correction signal calculated by the second control unit 120, the thermal load QL correction circuit can be omitted.

以上は、冷却塔ファン回転数制御を基準として、ファン基準最適回転数比率Rfpを乗じて冷却水ポンプ回転数制御も行う制御装置１００について説明したが、冷却水ポンプ回転数制御を基準として、ポンプ基準最適回転数比率Rpfを乗じて冷却塔ファン回転数制御も行う制御装置を構成することも出来る。 The above has described the control device 100 that also controls the cooling water pump rotation speed by multiplying the cooling tower fan rotation speed control by the fan standard optimum rotation speed ratio Rfp. It is also possible to configure a control device that also controls the cooling tower fan rotation speed by multiplying it by the reference optimum rotation speed ratio Rpf.

２．湿球温度WBTの演算原理
図８は、乾球温度Taに対する相対湿度xと乾湿温度差ΔTaの関係を示すグラフであり、横軸は相対湿度x[％]、縦軸は乾湿温度差ΔTa[℃]である。乾湿温度差ΔTaは、乾球温度Taから湿球温度WBTを引いた値である。 2. Calculation principle of wet bulb temperature WBT Figure 8 is a graph showing the relationship between relative humidity x and dry-wet temperature difference ΔTa with respect to dry-bulb temperature Ta, where the horizontal axis is relative humidity x [%] and the vertical axis is dry-wet temperature difference ΔTa [ ℃]. The wet-dry temperature difference ΔTa is the value obtained by subtracting the wet-bulb temperature WBT from the dry-bulb temperature Ta.

ΔTa＝Ta－WBT・・・（１１） ΔTa=Ta−WBT...(11)

図８に示すＬ１～Ｌ７は、各乾球温度５℃～３５℃について、相対湿度xと乾湿温度差ΔTaの関係を示す近似直線である。各近似直線Ｌ１～Ｌ７は、以下の１次近似式で表すことができる。 L1 to L7 shown in FIG. 8 are approximate straight lines indicating the relationship between the relative humidity x and the dry/wet temperature difference ΔTa for each dry bulb temperature of 5° C. to 35° C. Each of the approximate straight lines L1 to L7 can be expressed by the following linear approximation formula.

ΔTa＝Px＋Q・・・（１２）
Pは近似直線Ｌの１次項（直線の傾き）、Qは近似直線の定数項、xは相対湿度である。 ΔTa=Px+Q...(12)
P is the linear term (slope of the straight line) of the approximate straight line L, Q is the constant term of the approximate straight line, and x is the relative humidity.

図９は、各乾球温度Taについて、１次近似式ΔTaの１次項Pと定数項Qをまとめた図表である。１次項Pは負の値であり、大きさ（絶対値）は乾球温度が高い程、大きい。また、定数項Qは正の値であり、大きさ（絶対値）は乾球温度が高い程、大きい。 FIG. 9 is a chart summarizing the linear term P and constant term Q of the linear approximation formula ΔTa for each dry bulb temperature Ta. The linear term P is a negative value, and its magnitude (absolute value) increases as the dry bulb temperature increases. Further, the constant term Q is a positive value, and its magnitude (absolute value) increases as the dry bulb temperature increases.

（１１）式と（１２）式より、湿球温度WBTは、以下の（１３）式で、算出することができる。 From equations (11) and (12), wet bulb temperature WBT can be calculated using equation (13) below.

WBT＝Ta－ΔTa＝Ta－（Px＋Q）・・・（１３） WBT=Ta-ΔTa=Ta-(Px+Q)...(13)

湿球温度演算部１１２は、大気の乾球温度Taと相対湿度xから、（１３）式に基づいて、大気の湿球温度WBTを演算する。「P」、「Q」のデータは、メモリ等に記憶しておき、乾球温度Taに対応する値を読み出して使用してもよいし、乾球温度Taから計算で求めてもよい。計算方法は、「特開2020-134230」に開示の方法を用いることが出来る。尚、湿球温度WBTは、湿球温度計の計測値を用いてもよい。 The wet-bulb temperature calculation unit 112 calculates the wet-bulb temperature WBT of the atmosphere from the dry-bulb temperature Ta of the atmosphere and the relative humidity x based on equation (13). The data for "P" and "Q" may be stored in a memory or the like, and the value corresponding to the dry bulb temperature Ta may be read out and used, or may be calculated from the dry bulb temperature Ta. As the calculation method, the method disclosed in "Unexamined Japanese Patent Publication No. 2020-134230" can be used. Note that the wet bulb temperature WBT may be measured using a wet bulb thermometer.

３．効果説明
この構成では、大気状態によって変化する冷却塔３１の冷却能力を表す冷却指数△Tqを用いて算出した先行信号に、所定の制御対象プロセス量を設定値と一致させるようにフィードバック補正した信号を加算して、冷却塔ファン４１又は冷却水ポンプ４５のいずれかの回転数制御を行う。さらに、他方の補機については、その回転数制御制御信号に合計動力を最小にする最適回転数比率を乗じて回転数制御を行う。その結果、冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５の合計動力を、常に最小に保ち制御することが出来るため、エネルギー消費をより確実に引下げることが出来る。 3. Effect Description In this configuration, a signal is obtained by feedback-correcting a predetermined controlled process quantity to match a set value to a preceding signal calculated using a cooling index △Tq representing the cooling capacity of the cooling tower 31 that changes depending on atmospheric conditions. is added to control the rotation speed of either the cooling tower fan 41 or the cooling water pump 45. Furthermore, the rotation speed of the other auxiliary machine is controlled by multiplying its rotation speed control signal by an optimum rotation speed ratio that minimizes the total power. As a result, the total power of the cooling tower fan 41 and the cooling water pump 45 can be controlled to always be kept at a minimum, so that energy consumption can be reduced more reliably.

この構成では、熱負荷QLの変化に対しては、第２制御部１２０で算出するフィードバック補正信号により補正を掛けることが出来るため、熱負荷QL補正回路を省略することが出来る。 With this configuration, changes in the thermal load QL can be corrected using the feedback correction signal calculated by the second control unit 120, so the thermal load QL correction circuit can be omitted.

＜実施形態２＞
実施形態１では、冷却水系統設備３０Ａを用いて、蒸気タービン１０から復水器２０に排気される蒸気を冷却する例を示した。実施形態２では、冷却水系統設備３０Ｂを復水器２０以外の用途に使用する場合について説明する。 <Embodiment 2>
In the first embodiment, an example was shown in which steam exhausted from the steam turbine 10 to the condenser 20 is cooled using the cooling water system equipment 30A. In the second embodiment, a case will be described in which the cooling water system equipment 30B is used for purposes other than the condenser 20.

冷却水系統設備３０Ｂを復水器２０（蒸気の冷却）以外の用途に用いる場合、復水器器内温度に代わるフィードバック制御対象を選定する必要がある。フィードバック制御の対象として、「冷却塔出口冷却水温度LWT」と「冷却塔入口冷却水温度HWT」が考えられるため、省エネルギー化の観点から、どちらが適しているか、検討を行った。 When the cooling water system equipment 30B is used for purposes other than the condenser 20 (steam cooling), it is necessary to select a feedback control target to replace the internal temperature of the condenser. Since the "cooling tower outlet cooling water temperature LWT" and "cooling tower inlet cooling water temperature HWT" can be considered as targets for feedback control, we investigated which one is more suitable from the perspective of energy conservation.

冷却塔設計条件は、図１０に示す通りである。
・冷却塔設計条件を、基準値として、動力削減効果について、試算した。
・制御の操作対象は冷却塔ファン４１のファン回転数とした。
・試算は、フィードバック制御対象をHWTとLWTで実施した。
・以降、制御対象HWTを「HWT制御」、制御対象LWTを「LWT制御」とする。
・制御設定値（基準値）は、HWT制御はHWT0、LWT制御はLWT0とした。
・両制御について、熱負荷QLが変動した場合の比較を行った。 The cooling tower design conditions are as shown in FIG.
- Using the cooling tower design conditions as standard values, we calculated the power reduction effect.
- The control operation target was the fan rotation speed of the cooling tower fan 41.
- Trial calculations were conducted using HWT and LWT as feedback control targets.
-Hereafter, the controlled HWT will be referred to as "HWT control" and the controlled LWT will be referred to as "LWT control".
・The control setting value (reference value) was HWT0 for HWT control and LWT0 for LWT control.
・Comparisons were made between both controls when the heat load QL fluctuated.

図１１はファン回転数のグラフ、図１２はファン動力のグラフ、図１３はHWT制御とLWT制御のファン動力差を示すグラフである。尚、横軸は湿球温度である。 FIG. 11 is a graph of fan rotation speed, FIG. 12 is a graph of fan power, and FIG. 13 is a graph showing the difference in fan power between HWT control and LWT control. Note that the horizontal axis is the wet bulb temperature.

本試算では、熱負荷QLの変動による影響を確認するため、熱負荷QLに相当する温度差ΔTを、5～10℃の幅にて、1℃刻みで変化させている。ΔT＝HWT－LWTである。 In this trial calculation, in order to confirm the effect of fluctuations in heat load QL, the temperature difference ΔT, which corresponds to heat load QL, is varied in 1°C steps in a range of 5 to 10°C. ΔT=HWT−LWT.

ΔTが基準値である8℃よりも低い場合、HWT制御の方がLWT制御に比べてファン回転数、動力は低い結果が得られた。これは、図１４に示すように、HWT制御の方がLWT制御に比べて、冷却指数ΔTqが大きいためと考えることが出来る。 When ΔT is lower than the standard value of 8°C, HWT control results in lower fan speed and power than LWT control. This can be considered to be because, as shown in FIG. 14, the cooling index ΔTq is larger in HWT control than in LWT control.

ΔTが基準値である8℃の場合、HWT制御とLWT制御のファン回転数、動力は同値となった。 When ΔT is the standard value of 8°C, the fan rotation speed and power of HWT control and LWT control were the same.

ΔTが基準値である8℃よりも高い場合、HWT制御の方がLWT制御に比べてファン回転数、動力は高い結果が得られた。これは、ΔTが高くなることでHWTがHWT0よりも高くなり、冷却指数ΔTqがHWT制御よりも増加するためである。 When ΔT is higher than the standard value of 8°C, HWT control results in higher fan speed and power than LWT control. This is because as ΔT increases, HWT becomes higher than HWT0, and the cooling index ΔTq increases more than under HWT control.

HWT制御とLWT制御のファン動力差は、図１３に示すように、熱負荷QLに相当するΔTが小さくなるほどマイナスとなり、さらに、湿球温度が高くなるほどマイナスとなる。 As shown in FIG. 13, the fan power difference between HWT control and LWT control becomes negative as ΔT corresponding to the heat load QL becomes smaller, and further becomes negative as the wet bulb temperature becomes higher.

冷却塔３１の設計条件（基準値）は、熱負荷QLが最も大きくなるケースとしている場合が一般的であり、この実施形態でも、同様の設定条件（QL0＝最大熱負荷）とする。そのため、HWT制御とする方が動力削減効果は大きくなる。従って、この実施形態では、フィードバック制御対象をHWT、つまり冷却塔入口冷却水温度（戻り冷却水温度）とする。 The design conditions (reference value) of the cooling tower 31 are generally set to the case where the heat load QL is the largest, and in this embodiment, the same setting conditions (QL0 = maximum heat load) are used. Therefore, HWT control has a greater power reduction effect. Therefore, in this embodiment, the feedback control target is HWT, that is, the cooling tower inlet cooling water temperature (return cooling water temperature).

尚、熱負荷QLによっては、熱交換器入口冷却水温度を一定にすることが必要となる場合もあり、そのような用途に本技術を用いる場合、フィードバック制御対象をLWT、つまり冷却塔出口冷却水温度（冷却水温度）にすることも可能である。 Note that depending on the heat load QL, it may be necessary to keep the heat exchanger inlet cooling water temperature constant, and when using this technology for such applications, the feedback control target is LWT, that is, cooling tower outlet cooling. It is also possible to set the temperature to the water temperature (cooling water temperature).

図１５は冷却水系統設備３０Ｂのシステム構成図、図１６は制御装置２００のブロック図である。 FIG. 15 is a system configuration diagram of the cooling water system equipment 30B, and FIG. 16 is a block diagram of the control device 200.

冷却水系統設備３０Ｂは、冷却塔３１と、往路管３２と、復路管３３と、２つの補機として冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５を含む。 The cooling water system equipment 30B includes a cooling tower 31, an outgoing pipe 32, a returning pipe 33, and two auxiliary machines, a cooling tower fan 41 and a cooling water pump 45.

ＶＶＶＦ４３は、冷却塔ファン４１の制御用、ＶＶＶＦ４７は、冷却水ポンプ４５の制御用である。 The VVVF 43 is for controlling the cooling tower fan 41, and the VVVF 47 is for controlling the cooling water pump 45.

図１５に示すように、熱交換器５００には、往路管３２と復路管３３が接続されており、冷却塔３１より供給される冷却水が、熱交換器５００にて相手側の流体（冷却対象物）と熱交換することで、相手側の流体を冷却する。そして、熱交換器５００から帰還した戻り冷却水は、冷却塔３１にて大気と熱交換して一部が気化することにより、冷却される。 As shown in FIG. 15, an outgoing pipe 32 and a returning pipe 33 are connected to the heat exchanger 500, and the cooling water supplied from the cooling tower 31 is passed through the heat exchanger 500 to the other fluid (cooling water). By exchanging heat with the target object), the fluid on the other side is cooled. The return cooling water returned from the heat exchanger 500 is cooled by exchanging heat with the atmosphere in the cooling tower 31 and partially vaporizing it.

冷却水系統設備３０Ｂには、計器類として、大気温度計５１、相対湿度計５２、水温計５３及び水温計５４が設けられている。大気温度計５１は乾球温度計であり、冷却塔周囲の大気の乾球温度Taを計測し、相対湿度計５２は、冷却塔周囲の相対湿度xを計測する。 The cooling water system equipment 30B is provided with an atmospheric thermometer 51, a relative hygrometer 52, a water thermometer 53, and a water thermometer 54 as instruments. The atmospheric thermometer 51 is a dry bulb thermometer and measures the dry bulb temperature Ta of the atmosphere around the cooling tower, and the relative hygrometer 52 measures the relative humidity x around the cooling tower.

水温計５３は、往路管３２のうち冷却塔３１の出口部分にあって、冷却塔出口冷却水温度LWTを計測する。 The water temperature gauge 53 is located at the outlet of the cooling tower 31 in the outgoing pipe 32 and measures the cooling tower outlet cooling water temperature LWT.

水温計５４は、復路管３３のうち冷却塔３１の入口部分にあって、冷却塔入口冷却水温度HWTを計測する。これら各計器５１～５４の計測値は、以下に説明する制御装置２００に入力される。 The water temperature gauge 54 is located at the inlet of the cooling tower 31 in the return pipe 33 and measures the cooling tower inlet cooling water temperature HWT. The measured values of each of these meters 51 to 54 are input to a control device 200 described below.

以下、冷却水系統設備３０Ｂの制御装置２００について、図１６を参照して説明する。制御装置２００は、第１制御部２１０と、第２制御部２２０と、第３制御部２３０と、を有している。 The control device 200 for the cooling water system equipment 30B will be described below with reference to FIG. 16. The control device 200 includes a first control section 210, a second control section 220, and a third control section 230.

第１制御部２１０は、冷却塔３１の冷却能力に基づいて、冷却塔ファン４１のファン回転数を算出し、先行信号として出力する。 The first control unit 210 calculates the fan rotation speed of the cooling tower fan 41 based on the cooling capacity of the cooling tower 31, and outputs it as a preceding signal.

第１制御部２１０は、図１６に示すように、湿球温度演算部２１２、第１演算部２１４、第２演算部２１６を含む。 The first control section 210 includes a wet bulb temperature calculation section 212, a first calculation section 214, and a second calculation section 216, as shown in FIG.

湿球温度演算部２１２は、大気の乾球温度Taと相対湿度xから、大気の湿球温度WBTを演算する。 The wet bulb temperature calculating section 212 calculates the wet bulb temperature WBT of the atmosphere from the dry bulb temperature Ta of the atmosphere and the relative humidity x.

第１演算部２１４は、（１０）式で示すように、冷却塔入口冷却水温度HWT（戻り冷却水の温度）から湿球温度演算部２１２より出力される大気の湿球温度WBTを減算して、冷却塔３１の冷却能力を表す冷却指数ΔTqを算出する。第１演算部２１４は、例えば、差分器より構成することが出来る。 The first calculation unit 214 subtracts the atmospheric wet bulb temperature WBT output from the wet bulb temperature calculation unit 212 from the cooling tower inlet cooling water temperature HWT (return cooling water temperature), as shown in equation (10). Then, a cooling index ΔTq representing the cooling capacity of the cooling tower 31 is calculated. The first arithmetic unit 214 can be configured from, for example, a subtractor.

尚、この実施形態では、HWTをフィードバック制御するため、HWTは実測値を使用せず、目標値HWT0を用いる。 Note that in this embodiment, since the HWT is feedback-controlled, the HWT does not use the actual measured value but uses the target value HWT0.

第２演算部２１６は、冷却塔ファン４１の回転数指令値Frpm_0を算出するプログラムを保持しており、第１演算部２１４により算出した冷却指数ΔTqから、冷却塔ファン４１の回転数指令値Frpm_0を決定する。Frpm_0は、熱負荷QL0において、冷却指数ΔTqに対応した回転数指令値（最適値）である。 The second calculation unit 216 holds a program for calculating the rotation speed command value Frpm_0 of the cooling tower fan 41, and calculates the rotation speed command value Frpm_0 of the cooling tower fan 41 from the cooling index ΔTq calculated by the first calculation unit 214. Determine. Frpm_0 is the rotation speed command value (optimum value) corresponding to the cooling index ΔTq at the heat load QL0.

第２演算部２１６は、冷却指数ΔTqに対応する回転数指令値Frpm_0を、（３）式に従って算出するものであれば、関数発生器を用いた構成でもよいし、参照テーブルを用いた構成でもよい。 The second calculation unit 216 may have a configuration using a function generator or a configuration using a reference table as long as it calculates the rotation speed command value Frpm_0 corresponding to the cooling index ΔTq according to equation (3). good.

第２制御部２２０は、冷却塔入口冷却水温度HWTが冷却塔入口温度設定器２２４により設定した、目標温度HWT0に一致するように、フィードバック制御する。第２制御部２２０は、差分器２２２と、比例積分器２２６を有している。 The second control unit 220 performs feedback control so that the cooling tower inlet cooling water temperature HWT matches the target temperature HWT0 set by the cooling tower inlet temperature setting device 224. The second control section 220 has a differentiator 222 and a proportional integrator 226.

差分器２２２には、設定器２２４から、冷却塔入口冷却水温度HWTの目標温度HWT0が入力される。設定器２２４は目標温度EXT0の手動入力が可能である。 The target temperature HWT0 of the cooling tower inlet cooling water temperature HWT is input to the difference device 222 from the setting device 224. The setter 224 allows manual input of the target temperature EXT0.

また、差分器２２２には、水温計５４により計測される冷却塔入口冷却水温度HWTの計測値が入力される。差分器２２２は、冷却塔入口冷却水温度HWTから目標温度HWT0を減算して、冷却塔入口冷却水温度HWTの目標温度HWT0に対する偏差を算出する。 Further, the measured value of the cooling tower inlet cooling water temperature HWT measured by the water temperature gauge 54 is input to the difference device 222 . The differentiator 222 subtracts the target temperature HWT0 from the cooling tower inlet cooling water temperature HWT to calculate the deviation of the cooling tower inlet cooling water temperature HWT from the target temperature HWT0.

比例積分器２２６は、差分器２２２の出力する偏差の比例成分と累積成分に基づいて補正信号を算出し、第３制御部２３０に出力する。 The proportional integrator 226 calculates a correction signal based on the proportional component and the cumulative component of the deviation output from the differentiator 222, and outputs it to the third control unit 230.

また、熱負荷QLが変化すると、制御対象プロセス量である冷却塔入口冷却水温度HWTが変化する。冷却塔入口冷却水温度HWTの変化に対して、第２制御部２２０でフィードバック補正信号を算出することが出来るため、第２制御部２２０により、熱負荷QLの変化に対する補正を掛けることが出来る。 Furthermore, when the heat load QL changes, the cooling tower inlet cooling water temperature HWT, which is a controlled process quantity, changes. Since the second control unit 220 can calculate a feedback correction signal in response to a change in the cooling tower inlet cooling water temperature HWT, the second control unit 220 can apply a correction to a change in the heat load QL.

第３制御部２３０は、加算器２３２と、信号発生器２３４と、乗算器２３６を有している。 The third control section 230 includes an adder 232, a signal generator 234, and a multiplier 236.

加算器２３２は、第１制御部２１０の出力である先行信号Frpm_0に、第２制御部２２０の出力であるフィードバック補正信号を加算し、補正後の冷却塔ファン回転数指令値Frpm_1を冷却塔ファンVVVF４３に出力する。 The adder 232 adds the feedback correction signal that is the output of the second control unit 220 to the preceding signal Frpm_0 that is the output of the first control unit 210, and calculates the corrected cooling tower fan rotation speed command value Frpm_1 as the cooling tower fan rotation speed command value Frpm_1. Output to VVVF43.

信号発生器２３４は、ファン基準最適回転数比率Rfpを設定する。乗算器２３６は、補正後の冷却塔ファン回転数指令値Frpm_1に、信号発生器２３４で設定したファン基準最適回転数比率Rfpを乗じて、冷却水ポンプ回転数指令値Prpm_1を冷却水ポンプVVVF４７に出力する。 The signal generator 234 sets a fan reference optimum rotation speed ratio Rfp. The multiplier 236 multiplies the corrected cooling tower fan rotation speed command value Frpm_1 by the fan standard optimum rotation speed ratio Rfp set by the signal generator 234, and sets the cooling water pump rotation speed command value Prpm_1 to the cooling water pump VVVF 47. Output.

特許文献１では、冷却塔ファン４１又は冷却水ポンプ４５のいずれか一方を、冷却指数に基づくプログラム制御、他方を所定プロセス量のフィードバック制御として構成しているため、両補機は独立した制御となる。そのため、合計動力が最小となる回転数の組合せから、外れる場合があるが、本構成では、１つの制御信号に、最適回転数比率を乗じて、冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５の両補機の回転数を制御するため、常に、冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５の合計動力を最小に保ち制御することが出来る。 In Patent Document 1, either the cooling tower fan 41 or the cooling water pump 45 is configured with program control based on a cooling index, and the other is configured with feedback control of a predetermined process amount, so both auxiliary machines are controlled independently. Become. Therefore, the combination of rotational speeds that minimizes the total power may deviate from the combination, but in this configuration, one control signal is multiplied by the optimum rotational speed ratio to compensate for both the cooling tower fan 41 and the cooling water pump 45. Since the rotational speed of the machine is controlled, the total power of the cooling tower fan 41 and the cooling water pump 45 can be kept at a minimum and controlled at all times.

また、熱負荷QLの変化に対しては、第２制御部２２０で算出するフィードバック補正信号により補正を掛けることが出来るため、熱負荷QL補正回路を省略することが出来る。 Furthermore, since changes in the thermal load QL can be corrected using the feedback correction signal calculated by the second control section 220, the thermal load QL correction circuit can be omitted.

以上は、冷却塔ファン回転数制御を基準として、ファン基準最適回転数比率Rfpを乗じて冷却水ポンプ回転数制御も行う制御装置２００について説明したが、冷却水ポンプ回転数制御を基準として、ポンプ基準最適回転数比率Rpfを乗じて冷却塔ファン回転数制御も行う制御装置を構成することも出来る。 The above has described the control device 200 that also controls the cooling water pump rotation speed by multiplying the cooling tower fan rotation speed control by the fan reference optimum rotation speed ratio Rfp. It is also possible to configure a control device that also controls the cooling tower fan rotation speed by multiplying it by the reference optimum rotation speed ratio Rpf.

また、この実施形態では、冷却塔入口冷却水温度HWTをフィードバック対象としているので、冷却塔出口冷却水温度LWTをフィードバック対象とする場合に比べて、熱負荷QLがQL0（最大熱負荷）以下の条件下で、冷却塔ファン４１の消費エネルギーを削減できる。そのため、冷却水系統設備３０Ｂを、より一層省エネルギー化することが出来る。 In addition, in this embodiment, since the cooling tower inlet cooling water temperature HWT is the feedback target, compared to the case where the cooling tower outlet cooling water temperature LWT is the feedback target, the heat load QL is less than or equal to QL0 (maximum heat load). Under these conditions, the energy consumption of the cooling tower fan 41 can be reduced. Therefore, the cooling water system equipment 30B can further save energy.

＜実施形態３＞
実施形態１と実施形態２では、第１制御部で、冷却塔３１の冷却能力に基づいて、冷却塔ファン４１のファン回転数を算出し、先行信号として出力したが、本実施形態３では、先行信号を用いず、所定の制御対象プロセス量のフィードバック制御信号により、冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５の回転数を制御する方法について説明する。 <Embodiment 3>
In the first and second embodiments, the first control unit calculates the fan rotation speed of the cooling tower fan 41 based on the cooling capacity of the cooling tower 31 and outputs it as a preceding signal, but in the third embodiment, A method of controlling the rotational speed of the cooling tower fan 41 and the cooling water pump 45 using a feedback control signal of a predetermined controlled process amount without using a preceding signal will be described.

図１７は冷却水系統設備３０Ｃのシステム構成図、図１８は制御装置３００のブロック図である。 FIG. 17 is a system configuration diagram of the cooling water system equipment 30C, and FIG. 18 is a block diagram of the control device 300.

冷却水系統設備３０Ｃは、冷却塔３１と、往路管３２と、復路管３３と、２つの補機として冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５を含む。 The cooling water system equipment 30C includes a cooling tower 31, an outgoing pipe 32, a returning pipe 33, and two auxiliary machines, a cooling tower fan 41 and a cooling water pump 45.

図１７に示すように、熱交換器５００には、往路管３２と復路管３３が接続されており、冷却塔３１より供給される冷却水が、熱交換器５００にて相手側の流体（冷却対象物）と熱交換することで、相手側の流体を冷却する。そして、熱交換器５００から戻り冷却水は、冷却塔３１にて大気と熱交換して一部が気化することにより、冷却される。 As shown in FIG. 17, an outgoing pipe 32 and a returning pipe 33 are connected to the heat exchanger 500, and the cooling water supplied from the cooling tower 31 is passed through the heat exchanger 500 to the other fluid (cooling water). By exchanging heat with the target object), the fluid on the other side is cooled. The cooling water returned from the heat exchanger 500 is cooled by exchanging heat with the atmosphere in the cooling tower 31 and partially vaporizing it.

冷却水系統設備３０Ｃには、計器類として、フィードバック制御対象である冷却塔入口冷却水温度ＨＷＴを計測する水温計５４が設けられている。 The cooling water system equipment 30C is provided with a water temperature gauge 54 as an instrument that measures the cooling tower inlet cooling water temperature HWT, which is subject to feedback control.

水温計５４は、復路管３３のうち冷却塔３１の入口部分にあって、その計測値は、以下に説明する制御装置３００に入力される。 The water temperature gauge 54 is located at the inlet of the cooling tower 31 in the return pipe 33, and its measured value is input to the control device 300 described below.

以下、冷却水系統設備３０Ｃの制御装置３００について、図１８を参照して説明する。制御装置３００は、第４制御部３１０と、第５制御部３２０と、を有している。 The control device 300 for the cooling water system equipment 30C will be described below with reference to FIG. 18. The control device 300 includes a fourth control section 310 and a fifth control section 320.

第４制御部３１０は、冷却塔入口冷却水温度HWTが冷却塔入口温度設定器３１４により設定した、目標温度HWT0に一致するように、フィードバック制御する。第４制御部３１０は、差分器３１２と、比例積分器３１６を有している。 The fourth control unit 310 performs feedback control so that the cooling tower inlet cooling water temperature HWT matches the target temperature HWT0 set by the cooling tower inlet temperature setting device 314. The fourth control section 310 has a difference device 312 and a proportional integrator 316.

差分器３１２には、設定器３１４から、冷却塔入口冷却水温度HWTの目標温度HWT0が入力される。設定器３１４は目標温度EXT0の手動入力が可能である。 The target temperature HWT0 of the cooling tower inlet cooling water temperature HWT is input to the difference device 312 from the setting device 314. The setter 314 allows manual input of the target temperature EXT0.

また、差分器３１２には、水温計５４により計測される冷却塔入口冷却水温度HWTの計測値が入力される。差分器３１２は、冷却塔入口冷却水温度HWTから目標温度HWT0を減算して、冷却塔入口冷却水温度HWTの目標温度HWT0に対する偏差を算出する。 Further, the measured value of the cooling tower inlet cooling water temperature HWT measured by the water temperature gauge 54 is input to the difference device 312 . The differentiator 312 subtracts the target temperature HWT0 from the cooling tower inlet cooling water temperature HWT to calculate the deviation of the cooling tower inlet cooling water temperature HWT from the target temperature HWT0.

比例積分器３１６は、差分器３１２の出力する偏差の比例成分と累積成分に基づいて、冷却塔ファン４１のファン回転数制御信号Frpm_1を算出し、第５制御部３２０に出力する。 The proportional integrator 316 calculates the fan rotation speed control signal Frpm_1 of the cooling tower fan 41 based on the proportional component and cumulative component of the deviation output from the differentiator 312, and outputs it to the fifth control unit 320.

また、熱負荷QLが変化すると、制御対象プロセス量である冷却塔入口冷却水温度HWTが変化する。冷却塔入口冷却水温度HWTの変化に対して、第４制御部３１０でフィードバックにより補正された信号を算出することが出来るため、第４制御部３１０により、熱負荷QLの変化に対する補正を掛けることが出来る。 Furthermore, when the heat load QL changes, the cooling tower inlet cooling water temperature HWT, which is a controlled process quantity, changes. Since the fourth control unit 310 can calculate a signal corrected by feedback with respect to the change in the cooling tower inlet cooling water temperature HWT, the fourth control unit 310 can apply the correction for the change in the heat load QL. I can do it.

第５制御部３２０は、信号発生器３２２と、乗算器３２４を有している。 The fifth control section 320 includes a signal generator 322 and a multiplier 324.

第４制御部３１０の出力である冷却塔ファン回転数指令値Frpm_1は、第５制御部３２０に入力され、冷却塔ファンVVVF４３に出力される。 The cooling tower fan rotation speed command value Frpm_1, which is the output of the fourth control unit 310, is input to the fifth control unit 320 and output to the cooling tower fan VVVF 43.

信号発生器３２２は、ファン基準最適回転数比率Rfpを設定する。乗算器３２４は、冷却塔ファン回転数指令値Frpm_1に、信号発生器３２２で設定したファン基準最適回転数比率Rfpを乗じて、冷却水ポンプ回転数指令値Prpm_1を冷却水ポンプVVVF４７に出力する。 The signal generator 322 sets the fan reference optimum rotation speed ratio Rfp. The multiplier 324 multiplies the cooling tower fan rotation speed command value Frpm_1 by the fan reference optimum rotation speed ratio Rfp set by the signal generator 322, and outputs the cooling water pump rotation speed command value Prpm_1 to the cooling water pump VVVF 47.

本実施形態３は、実施形態２に比べ、計器類として、フィードバック制御対象のプロセス量の計測用に限定でき、さらに、制御装置３００を簡素化できる利点がある。 Compared to Embodiment 2, Embodiment 3 has the advantage that the instruments can be limited to measurement of process quantities subject to feedback control, and furthermore, the control device 300 can be simplified.

また、熱負荷QLの変化に対しては、第４制御部３１０でのフィードバック制御により補正を掛けることが出来るため、熱負荷QL補正回路を省略することが出来る。 Further, since changes in the thermal load QL can be corrected by feedback control in the fourth control section 310, the thermal load QL correction circuit can be omitted.

しかし、大気状態によって変化する冷却塔３１の冷却能力による先行信号がないことから、フィードバック制御の振り幅が大きくなり、実施形態２に比べ、制御性が悪化し、冷却塔ファン４１と冷却水ポンプ４５の合計動力の振り幅も大きくなることが懸念される。 However, since there is no preceding signal based on the cooling capacity of the cooling tower 31 that changes depending on the atmospheric condition, the amplitude of the feedback control increases, resulting in poor controllability compared to the second embodiment. There is concern that the amplitude of the total power of the 45 will also increase.

以上は、冷却塔ファン回転数制御を基準として、ファン基準最適回転数比率Rfpを乗じて冷却水ポンプ回転数制御も行う制御装置３００について説明したが、冷却水ポンプ回転数制御を基準として、ポンプ基準最適回転数比率Rpfを乗じて冷却塔ファン回転数制御も行う制御装置３００を構成することも出来る。 The above has described the control device 300 that also controls the cooling water pump rotation speed by multiplying the cooling tower fan rotation speed control by the fan reference optimum rotation speed ratio Rfp. It is also possible to configure the control device 300 that also performs cooling tower fan rotation speed control by multiplying by the reference optimum rotation speed ratio Rpf.

また、この実施形態では、冷却塔入口冷却水温度HWTをフィードバック対象としているので、冷却塔出口冷却水温度LWTをフィードバック対象とする場合に比べて、熱負荷QLがQL0（最大熱負荷）以下の条件下で、冷却塔ファン４１の消費エネルギーを削減できる。そのため、冷却水系統設備３０Ｃを、より一層省エネルギー化することが出来る。 In addition, in this embodiment, since the cooling tower inlet cooling water temperature HWT is the feedback target, compared to the case where the cooling tower outlet cooling water temperature LWT is the feedback target, the heat load QL is less than or equal to QL0 (maximum heat load). Under these conditions, the energy consumption of the cooling tower fan 41 can be reduced. Therefore, the cooling water system equipment 30C can further save energy.

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。 <Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings; for example, the following embodiments are also included within the technical scope of the present invention.

（１）実施形態１では、冷却塔３１の冷却指数ΔTqに応じて設定したプログラム（先行信号）をフィードバック制御で補正した冷却塔ファン４１の回転数指令値にファン基準最適回転数比率を乗じて、冷却水ポンプ４５の回転数指令値とした。冷却指数ΔTqに応じて設定したプログラム（先行信号）をフィードバック制御で補正した冷却水ポンプ４５の回転数指令値にポンプ基準最適回転数比率を乗じて、冷却塔ファン４１の回転数指令値としてもよい。実施形態２も同様である。 (1) In the first embodiment, the rotation speed command value of the cooling tower fan 41 corrected by feedback control of the program (preceding signal) set according to the cooling index ΔTq of the cooling tower 31 is multiplied by the fan standard optimum rotation speed ratio. , the rotation speed command value of the cooling water pump 45. The rotation speed command value of the cooling water pump 45 corrected by feedback control of the program (preceding signal) set according to the cooling index ΔTq is multiplied by the pump standard optimum rotation speed ratio, and is also used as the rotation speed command value of the cooling tower fan 41. good. The same applies to the second embodiment.

また、フィードバック制御は、制御目標値に対する偏差を小さくするように補機を制御するものであれば、カスケードタイプの制御でもよい。 Further, the feedback control may be a cascade type control as long as it controls the auxiliary equipment so as to reduce the deviation from the control target value.

（２）実施形態１では、冷却塔３１の冷却指数ΔTqに応じて設定したプログラムを先行信号としたが、実施形態３に示すように、先行信号を用いずに、所定の制御対象プロセス量のフィードバック制御信号を冷却塔ファン４１の回転数指令値とするとともに、それにファン基準最適回転数比率を乗じて、冷却水ポンプ４５の回転数指令値としてもよい。同様に、冷却指数ΔTqに応じて設定したプログラムを先行信号として用いずに、所定の制御対象プロセス量のフィードバック制御信号を冷却水ポンプ４５の回転数指令値とするとともに、それにポンプ基準最適回転数比率を乗じて、冷却塔ファン４１の回転数指令値としてもよい。実施形態２も同様である。 (2) In Embodiment 1, the program set according to the cooling index ΔTq of the cooling tower 31 was used as the preceding signal, but as shown in Embodiment 3, the predetermined controlled process quantity is controlled without using the preceding signal. The feedback control signal may be used as the rotation speed command value of the cooling tower fan 41, and may be multiplied by the fan reference optimum rotation speed ratio to be used as the rotation speed command value of the cooling water pump 45. Similarly, instead of using the program set according to the cooling index ΔTq as a preceding signal, the feedback control signal of the predetermined controlled process quantity is used as the rotation speed command value of the cooling water pump 45, and the reference optimum rotation speed of the pump is also set. The rotation speed command value for the cooling tower fan 41 may be obtained by multiplying the ratio. The same applies to the second embodiment.

（３）実施形態２では、冷却塔入口冷却水温度HWTを制御対象に選定し、フィードバック制御による補正を行った。冷却塔出口冷却水温度LWTを制御対象に選定し、フィードバック制御による補正を行ってもよい。実施形態３も同様である。また、先行信号を用いずに、フィードバック制御のみで実施する場合も同様である。 (3) In the second embodiment, the cooling tower inlet cooling water temperature HWT was selected as the control target, and correction was performed using feedback control. The cooling tower outlet cooling water temperature LWT may be selected as a control target and correction may be performed by feedback control. The same applies to the third embodiment. The same applies to the case where only feedback control is performed without using the preceding signal.

（４）実施形態１では、冷却塔３１の冷却指数ΔTqを、冷却塔入口冷却水温度HWTと大気の湿球温度WBTの温度差HWT－WBTを用いて表した。冷却塔３１の冷却指数ΔTqは、冷却塔入口冷却水温度HWTと大気の湿球温度WBTとに基づいて、特定されていれば、２つの温度HWT、WBTの温度差以外の方法で、特定されていてもよい。 (4) In the first embodiment, the cooling index ΔTq of the cooling tower 31 is expressed using the temperature difference HWT−WBT between the cooling tower inlet cooling water temperature HWT and the atmospheric wet bulb temperature WBT. If the cooling index ΔTq of the cooling tower 31 is specified based on the cooling tower inlet cooling water temperature HWT and the atmospheric wet bulb temperature WBT, it may be specified by a method other than the temperature difference between the two temperatures HWT and WBT. You can leave it there.

３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ冷却水系統設備
３１冷却塔
３２往路管
３３復路管
４１冷却塔ファン
４５冷却水ポンプ
１００、２００、３００制御装置
１１０、２１０、３１０第１制御部
１２０、２２０、３２０第２制御部
１３０、２３０第３制御部
１１４、２１４制御装置１００および２００の第１制御部の第１演算部
１１６、２１６制御装置１００および２００の第１制御部の第２演算部
１２２、２２２制御装置１００および２００の第２制御部の差分器
１２４、２２４制御装置１００および２００の第２制御部の設定器
１２６、２２６制御装置１００および２００の第２制御部の比例積分器
１３２、２３２制御装置１００および２００の第３制御部の加算器
１３４、２３４制御装置１００および２００の第３制御部の信号発生器
１３６、２３６制御装置１００および２００の第３制御部の乗算器
３１２制御装置３００の第４制御部の差分器
３１４制御装置３００の第４制御部の設定器
３１６制御装置３００の第４制御部の比例積分器
３２２制御装置３００の第５制御部の信号発生器
３２４制御装置３００の第５制御部の乗算器 30A, 30B, 30C Cooling water system equipment 31 Cooling tower 32 Outgoing pipe 33 Return pipe 41 Cooling tower fan 45 Cooling water pump 100, 200, 300 Control device 110, 210, 310 First control section 120, 220, 320 Second control Sections 130, 230 Third control section 114, 214 First calculation section of the first control section of the control devices 100 and 200 116, 216 Second calculation section of the first control section of the control devices 100 and 200 122, 222 Control device 100 and a differentiator of the second control section of the control device 100 and 200 124, 224 a setter of the second control section of the control device 100 and 200 126, 226 a proportional integrator of the second control section of the control device 100 and 200 132, 232 a control device 100 and Adder of the third control section of 200 134, 234 Signal generator of the third control section of the control devices 100 and 200 136, 236 Multiplier of the third control section of the control devices 100 and 200 312 Fourth control of the control device 300 314 Setter of the fourth control section of the control device 300 316 Proportional integrator of the fourth control section of the control device 300 322 Signal generator of the fifth control section of the control device 300 324 Fifth control of the control device 300 part multiplier

Claims

A method for controlling cooling water system equipment comprising a cooling water pump that circulates cooling water against a heat load, and a cooling tower that dissipates heat of the cooling water using a cooling tower fan, the method comprising:
controlling the fan rotation speed and the pump rotation speed so that the ratio of the pump rotation speed of the cooling water pump to the fan rotation speed of the cooling tower fan maintains a predetermined optimal rotation speed ratio ;
The optimal rotation speed ratio is determined by the power Pf0 of the cooling tower fan when the fan rotation speed is the rated rotation speed, and the power Pp0 of the cooling water pump when the pump rotation speed is the rated rotation speed. is a constant based on
When controlling the pump rotation speed based on the fan rotation speed, the pump rotation speed is equal to the fan rotation speed,
Fan standard optimal rotation speed ratio Rfp=(Pf0/Pp0)^(1/3)
Calculated by multiplying by
When controlling the fan rotation speed based on the pump rotation speed, the fan rotation speed is equal to the pump rotation speed,
Pump standard optimum rotation speed ratio Rpf = (Pp0/Pf0)^(1/3)
A control method for cooling water system equipment that is calculated by multiplying by

It has a cooling water pump that circulates cooling water against the heat load, and a cooling tower fan that dissipates heat, and cools the return cooling water that returns through the return pipe by exchanging heat with the atmosphere. A control device for cooling water system equipment that controls a cooling water system equipment comprising a cooling tower that supplies the heat load from a pipe,
controlling the fan rotation speed and the pump rotation speed so that the ratio of the pump rotation speed of the cooling water pump to the fan rotation speed of the cooling tower fan maintains a predetermined optimal rotation speed ratio ;
The optimal rotation speed ratio is determined by the power Pf0 of the cooling tower fan when the fan rotation speed is the rated rotation speed, and the power Pp0 of the cooling water pump when the pump rotation speed is the rated rotation speed. is a constant based on
When controlling the pump rotation speed based on the fan rotation speed, the pump rotation speed is equal to the fan rotation speed,
Fan standard optimal rotation speed ratio Rfp=(Pf0/Pp0)^(1/3)
Calculated by multiplying by
When controlling the fan rotation speed based on the pump rotation speed, the fan rotation speed is equal to the pump rotation speed,
Pump standard optimum rotation speed ratio Rpf = (Pp0/Pf0)^(1/3)
A control device for cooling water system equipment that calculates by multiplying by

The control device for cooling water system equipment according to claim 2 ,
It has a first control section, a second control section, and a third control section,
The first control unit outputs a fan rotation speed control signal that controls the fan rotation speed, which is calculated based on the cooling capacity of the cooling tower,
The second control unit performs feedback control on a predetermined controlled process quantity and outputs a feedback correction signal;
The third control section is based on a fan rotation speed command value obtained by correcting the fan rotation speed control signal outputted by the first control section with the feedback correction signal outputted by the second control section. , controlling the fan rotation speed;
The third control unit controls the pump rotation speed based on a pump rotation speed control signal calculated by multiplying the corrected fan rotation speed control signal by the fan reference optimum rotation speed ratio. control device.

The control device for cooling water system equipment according to claim 2 ,
It has a first control section, a second control section, and a third control section,
The first control unit outputs a pump rotation speed control signal that controls the pump rotation speed, which is calculated based on the cooling capacity of the cooling tower,
The second control unit performs feedback control on a predetermined controlled process quantity and outputs a feedback correction signal;
The third control section is based on a pump rotation speed command value obtained by correcting the pump rotation speed control signal outputted by the first control section with the feedback correction signal outputted by the second control section. , controlling the pump rotation speed;
The third control unit controls the fan rotation speed based on a fan rotation speed control signal calculated by multiplying the corrected pump rotation speed control signal by the pump reference optimum rotation speed ratio. control device.

The control device for cooling water system equipment according to claim 2 ,
It has a fourth control section and a fifth control section,
The fourth control unit performs feedback control on a predetermined controlled process quantity and outputs a fan rotation speed control signal that controls the fan rotation speed,
The fifth control unit controls the fan rotation speed based on the fan rotation speed control signal output by the fourth control unit,
The fifth control unit controls the cooling water system equipment, controlling the pump rotation speed based on a pump rotation speed control signal calculated by multiplying the fan rotation speed control signal by the fan reference optimum rotation speed ratio. Device.

The control device for cooling water system equipment according to claim 2 ,
It has a fourth control section and a fifth control section,
The fourth control unit performs feedback control on a predetermined controlled process quantity and outputs a pump rotation speed control signal that controls the pump rotation speed,
The fifth control unit controls the pump rotation speed based on the pump rotation speed control signal output by the fourth control unit,
The fifth control unit controls the cooling water system equipment, controlling the fan rotation speed based on a fan rotation speed control signal calculated by multiplying the pump rotation speed control signal by the pump reference optimum rotation speed ratio. Device.