自動制御・流体診断ミニテスト第1回｜PI出力50％・風速9.49m/sの5問

正解：4（50％）

Kp＝100÷6＝16.667％/K、偏差は15.2－14.0＝1.2Kです。P寄与は16.667×1.2＝20ポイント。I寄与はKp×e×t÷Ti＝16.667×1.2×90÷360＝5ポイントです。したがって25＋20＋5＝50％となります。

1はP寄与だけ、2はバイアスだけ、3はバイアス＋P、5はI寄与を30ポイントと誤った値です。実機では冷却弁の正動作・逆動作、出力上限、積分値の初期条件で結果が変わります。NISTの建物制御資料では、HVACのローカルループはD項を使わないPIが一般的な例とされており、PIDを機械的な順位で選びません。

正解：4（指令と実動作の不一致を確認する）

制御器は冷却要求に応じて100％を指令していますが、開度FBは32％で動いていません。まず、DDC出力、配線・通信、手動上書き、アクチュエータ電源、リンク機構、弁軸の固着、FB信号の正しさを切り分けます。可能なら安全な手順で指令値を段階的に変え、軸の実動作と冷水温度差を同時に確認します。

1・2は動かない操作部へさらに強い指令を出し、積分飽和を悪化させるおそれがあります。3は故障を設定値変更で隠します。5は安全機能を失うため不適切です。修理後は蓄積した積分値や手動上書きを解除し、自動復帰と警報復旧まで確認します。

正解：1（ON 19.0℃、OFF 21.0℃）

表示温度＝実温度＋1.0Kです。表示20.0℃は実温度19.0℃、表示22.0℃は実温度21.0℃に相当します。表示上の動作すき間2.0Kは、一定の偏差だけなら実温度でも2.0Kのままですが、帯全体が1.0K低い側へ移ります。

2はセンサー偏差を無視、3は補正方向を逆にしています。4・5はON点かOFF点の片方だけを補正した値です。実設備では比較計側の不確かさ、取付位置、熱放射、応答遅れ、信号変換も確認します。センサー偏差を残したまま動作すき間だけ広げても、温度帯のずれは直りません。

正解：3（約9.49m/s）

各点は順に√(48÷1.20)＝6.325m/s、√(108÷1.20)＝9.487m/s、√(192÷1.20)＝12.649m/sです。平均は(6.325＋9.487＋12.649)÷3＝9.487m/s、約9.49m/sです。

1・5は端の1点だけです。4は動圧を先に平均し、√(2×58÷1.20)＝9.83m/sとした値です。平方根は非線形なので、圧力平均から求めた風速と風速平均は一般に一致しません。2は根拠のない丸めです。実測は等面積3点という問題条件だけでなく、規定のトラバース点、直管長、ピトー管の向き、密度補正、脈動、測定器の分解能を管理します。

正解：3（Re約65,000、全損失約6.11kPa）

Q＝12÷3,600＝0.003333m3/s、A＝π×0.0652÷4＝0.003318m2なので、v＝1.005m/sです。Re＝1.005×0.065÷(1.004×10⁻⁶)＝約65,000。速度圧ρv2/2は約503.5Paです。

直管損失は0.024×(28÷0.065)×503.5＝約5.21kPa、局部損失は1.8×503.5＝約0.91kPa、合計は約6.11kPaです。1・4はReの桁違い、2は局部損失を加えていません。5は直管と局部を誤って重複した値です。摩擦係数は指定値であり、実系統では粗さ・温度・経年状態と、弁・ストレーナ・コイル等を含めます。