プラントの制御方法を考えてみる　圧力制御

プラントといっても多種多様だが、各々の役割が重なりあい目的物を作り出していくことには変わりないだろう。代表的なものとして圧力を制御することがある。水や油やLNGなどの液体や空気、蒸気、ガスなどの気体を昇圧したり、減圧したりして目的とする圧力に制御する。

よくあるのは、調節弁または制御弁などと呼ばれるバルブで配管内の液体・気体の圧力を制御する。ある圧力にしたい場所に圧力発信器を設置し、オンタイムで圧力の値を計測する(PV値：プロセスバリュー)。その圧力発信器の値を目的とする値(SV値：セットバリュー)に制御するために、発信器の手前に圧力調節弁を設置することが多い。フィードバック制御がほとんどだ。フィードバック制御ではSV値とPV値の差をゼロにしようと調節弁を動かす。

圧力であるとPI制御ですむ。Ｐ:比例、Ｉ：積分だ。Ｄ：微分は使わなないことほとんどだ。この設定を少しずつ変化させて反応の感じを掴んでいくのがいいのだが、設定値を変える前に比例帯なのか比例ゲインなのかは確認して触ってほしい。反応が逆になるので、思い込みで変更してしまうと事故につながりかねない。

最終的な目標圧力に対し、上流で2つ以上の系統から合流する場合に、どちらとも圧力制御で供給したいと思う場面や系統構成があるかもしれないが、お互いにケンカしてしまい安定しない。またはどちらか一方だけが勝ってしまい片方だけからの供給になりかねない。そういう場合は片方を流量制御、または固定流量で供給することとなる。

液体と気体についてだが、液体は非圧縮性流体となり圧力の変化が顕著であるのに対し、気体については多少反応が緩やかである。液体のなかでも水に比べるとLNGのほうが圧力変化が顕著である。弁の動作スピード、変化率にも気をつけたい。ウォーターハンマーの恐れがある。

経験したことをベースに書いてみました。教科書とは異なる表現もあるかもしれません。参考になればいいなと思いますが、なにごとも経験が必要であり、PI設定を変更する際は、少しづつ変えて動きがどう変わるかなど、その系統においてプロセスの反応を感覚的にとらえていき、最終的に目標となる動きに合わせていくというのがいいと考えてます。追い込むまでに多少時間はかかりますが、運用中であればリスクを最小限にしながら行うべきです。