(57)【要約】【課題】本発明は、吐出圧力一定制御、あるいは、推定末端圧力一定制御によって制御されている可変電圧、可変周波数電源で駆動される可変速ポンプの流量を、駆動電動機の電流と速度、並びに、ポンプの正味発生圧力によって推定するポンプ流量推定システムおよびポンプ流量推定方法に関するものである。【解決手段】本発明は、可変電圧・可変周波数電源で駆動されている電動機の一次電流を測定し、前記測定された一次電流から、予め設定した励磁電流をベクトル的に引き算して、電動機の二次電流を求め、電動機トルク係数を乗じて電動機のトルク推定し、更に、この推定したトルクに、電動機速度を乗じて電動機の出力を演算する。前記演算した電動機出力は、ポンプの軸動力に等しいと云う原理を適用し、ポンプ圧力を測定し、ポンプ効率を既知として、ポンプの流量を演算推定する。【選択図】図２
2010025042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変電圧・可変周波数電源によって制御される電動機を用いて駆動する可変速ポンプの流量を推定するポンプ流量推定システムにおいて、
前記電動機の一次電流を検出する一次電流検出手段と、
前記電動機の励磁電流を設定する励磁電流設定手段と、
前記一次電流検出手段によって検出された一次電流により、前記励磁電流設定手段によって設定された励磁電流をベクトル的に引き算することにより、二次電流を演算推定する二次電流演算推定手段と、
前記二次電流演算推定手段によって推定された二次電流に前記電動機のトルク係数を乗じて電動機のトルクを推定するトルク推定手段と、
前記トルク推定手段によって推定されたトルクに前記電動機の速度を乗じて電動機の出力を演算推定する電動機出力演算推定手段と、
推定した前記電動機出力が前記ポンプの軸動力に等しいという原理を応用して、別途、検出したポンプの正味発生圧力によって前記電動機出力を割り算する割算手段と、
前記割算手段によって得られた値に予め設定されている前記ポンプの効率を乗ずる乗算手段と、
を少なくとも備えていることによって、前記ポンプの流量を推定することを特徴とするポンプ流量推定システム。
【請求項２】
ポンプが加速中、あるいは減速中に、前記トルク推定手段によって推定された電動機トルクに基づいて、可変電圧・可変周波数電源からの伝達関数を求める伝達関数演算手段と、
前記伝達関数演算手段によって演算された値を基にして、コントローラ内に搭載された電動機モデルと、
前記ポンプと前記電動機の合計慣性で決定される微分時定数で微分する微分演算手段と、
前記トルク推定手段によって得られた前記電動機トルクから加速トルクあるいは減速トルクを減算して正味トルクを求める正味トルク演算手段と、
前記正味トルクに電動機速度を乗算して電動機の出力を求める電動機出力演算手段と、
を少なくとも備えていることによりポンプ流量を演算推定することを特徴とする請求項１に記載されたポンプ流量推定システム。
【請求項３】
前記電動機速度に代えて、電動機の周波数、あるいは可変電圧・可変周波数電源の周波数指令値を用いることを特徴とするを請求項１または請求項２に記載されたポンプ流量推定システム。
【請求項４】
可変電圧・可変周波数電源によって制御される電動機を用いて駆動する可変速ポンプの流量を推定するポンプ流量推定方法において、
吐出圧力検出器によって検出された吐出圧力、圧力設定器の設定値、インバータの周波数指令値、ポンプを駆動する電動機の一次電流、吸込圧力検出器によって検出された吸込圧力の値を基にしてポンプの推定流量を演算し、前記ポンプの推定流量に基づいて吐出圧力一定制御装置を制御することを特徴とするポンプ流量推定方法。
【請求項５】
前記演算されたポンプの推定流量が流量表示器に表示されることを特徴とする請求項４に記載されたポンプ流量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出圧力一定制御、あるいは、推定末端圧力一定制御によって制御されている可変電圧、可変周波数電源で駆動される可変速ポンプの流量を、駆動電動機の電流と速度、並びに、ポンプの正味発生圧力によって推定するポンプ流量推定システムおよびポンプ流量推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ流量を推定するシステムは、可変電圧、可変周波数電源で駆動されるポンプの流量を、流量センサを使用しないで検出するものがある。前記ポンプ流量推定システムは、ポンプの圧力と速度を検出して、ポンプの揚程−流量特性を表す二次近似式から演算推定している。前記ポンプ流量推定システムは、ポンプ揚程−流量特性を表す二次近似式の各定数をポンプ毎に測定して決定する必要がある。
【０００３】
また、前記定数は、原理的に、誤差が発生すると、推定流量に誤差が生ずるという問題がある。前記ポンプ流量推定システムは、特に、ポンプが経年劣化によって特性が変化した場合、正確な流量を演算推定することが困難であった。この場合には、前記ポンプの揚程−流量特性を再度測定し、その結果に基づいて、二次近似式の各定数を修正する必要があった。
【０００４】
このように、ポンプの揚程−流量の二次近似式による従来の流量推定方法は、設定初期の定数の設定誤り、あるいは、経年変化によって定数が変化した場合、流量の推定演算結果に誤差を生ずるという問題があった。特開２００８−１４２３０号公報に記載された並列ポンプの流量推定方法は、可変電圧、可変周波数電源で駆動される可変速ポンプ複数台を並列運転するように構成した給水システムの合計流量を推定している。
【特許文献１】特開２００８−１４２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記従来のポンプ流量推定システムにおける問題を解決するために、ポンプの流量を駆動電動機の電流と速度、並びに、ポンプの圧力等によって演算推定するポンプ流量推定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のポンプ流量推定システムは、可変電圧・可変周波数電源で駆動されている電動機の一次電流を測定し、前記測定された一次電流から、予め設定した励磁電流をベクトル的に引き算して、電動機の二次電流を求め、電動機トルク係数を乗じて電動機のトルク推定し、更に、この推定したトルクに、電動機速度を乗じて電動機の出力を演算する。ここで、前記演算した電動機出力は、ポンプの軸動力に等しいと云う原理を適用する。つまり、電動機出力＝軸動力＝（ポンプの圧力×流量）／（ポンプ効率）の関係式より、ポンプ圧力を測定し、ポンプ効率を既知として、ポンプの流量を演算推定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来のポンプの揚程−流量特性を表す二次近似式からポンプ流量を推定する方法に比べ、実際のポンプ流量に対応する電動機のトルクを検出して演算しているので、揚程近似式の定数の初期設定ミス、あるいは、定数の経年変化による誤差の影響を受け難い長所がある。たとえば、前記の従来方式で検出した流量と、本発明のポンプ流量推定システムで検出した流量を随時比較することにより、設定ミスや経年変化による誤差の発生を検出できる。
【０００８】
本発明によれば、定数の設定変更を行なうことにより、従来方式より、正確に流量制御、あるいは、推定末端圧力一定制御が遂行できるようになった。
【０００９】
本発明によれば、ポンプコントローラに、前記機能をソフト化して搭載することにより、高価な流量センサを使用することなく、安価なポンプの経年特性診断機能を実現出来る効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の流量推定の方法を、可変電圧、可変周波数電源で駆動される可変速ポンプの吐出圧力一定制御の給水システムに適用した場合の全体構成図を示したものである。図１において、本発明を説明するために必要でない給水システムの付属器具、たとえば、直送給水システムで準備される逆流防止用逆止弁、フロースイッチ、圧力タンク、ポンプバイパス配管等は省略されている。
【００１１】
図１において、ポンプ１は、インバータ２１および電動機１２によって駆動される。前記ポンプ１は、図１に示すように、吐出し側に逆止弁２、および締め切り弁３を介して給水配管が接続されている。また、ポンプ１の吸い込み側は、締め切弁４を介して水道本管に接続されている。インバータ２１は、ポンプ１の圧力制御コントローラPCONT （吐出圧力一定制御装置）３１の出力であるインバータの周波数指令FS1 を受け、電動機１２を可変電圧・可変周波数制御する。
【００１２】
圧力設定器３１−３は、ポンプの吐出圧力設定hS(p.u.)、（＝ポンプの設定吐出圧力HS(Mpa) ／ポンプの定格圧力HN(Mpa) ）を設定する。前記圧力設定器３１−３によって設定された吐出圧力設定hS(p.u.)は、ポンプ１の吐出圧力検出器１１の検出圧力Hi(Mpa) を1 ／HNを設定した係数器３１−４によって得られたhi(p.u.)と比較される。
【００１３】
前記比較結果は、PID または、PIコントローラ３１−１に与えられる。前記PID または、PIコントローラ３１−１は、前記比較による誤差が小さくなるように、出力周波数指令FS(Hz)を自動調整する。前記出力周波数指令FSは、D/A 変換器３１−２によって、アナログ信号FS1(Hz) に変換されて、インバータ２１を制御する。つまり、吐出圧力検出器１１によって検出されたポンプ１の吐出圧力と、圧力設定器３１−３で設定する設定値とは、インバータ２１による吐出圧力一定制御系を構成している。SEQ ３１−５は、自動給水システムに準備される公知のシーケンス制御装置を示している。
【００１４】
図２は図１におけるブロックFLOWD であり、本発明の流量演算回路を示すものである。図２において、加減速トルクを考慮しない場合の流量検出の原理を説明する。流量演算回路４１は、インバータ２１から、デジタル信号の形で、電動機一次電流をI1（A ）を受け取る。この値は、二乗演算器４１−１によって自乗される。後述の励磁電流発生器４１−２で生成された励磁電流推定値Im＊（A ）は、二乗演算器４１−３によって自乗される。
【００１５】
前記二乗演算器４１−１によって自乗されたI12 （A ）は、前記二乗演算器４１−３によって自乗されたIm＊2 を引き算し、その結果を平方根演算器４１−４によって、平方根演算することにより、電動機の二次電流推定値I2＊（A ）を得る。つまり、二乗演算器４１−１、励磁電流発生器４１−２、二乗演算器４１−３、平方根演算器４１−４によって、インバータ２１から与えられたモータ１２の一次電流からモータ１２の二次電流を推定演算している。
【００１６】
演算された二次電流推定値I2＊（A ）は、係数器４１−５により定格二次電流I2N （A ）で割算することにより、二次電流をp.u.に変換する。前記係数器４１−５による変換結果I2N は、i2T(p.u.) に変換される。
【００１７】
電動機速度は、その近似値として、インバータの指令周波数FS（Hz）で検出する。吐出圧力一定制御装置３１から受信したFS (Hz) は、係数器４１−６によって、1 ／FN、（FNは、定格周波数（Hz））を乗ずることにより、fS（p.u.）に変換される。fS（p.u.）と先のi2T ＊(p.u.)は、掛算器４１−７によって掛算さ
れ、モータ出力p0(p.u.)を生成する。
【００１８】
他方、流量演算回路４１は、吐出圧力検出器１１からポンプ１の吐出圧力Hi(MPa.)を受信する。前記吐出圧力Hiは、切替スイッチ４１−１５が端子１側と２側が閉じている状態の時、1 ／HNが設定された係数器４１−１６にその信号を与える。割算器４１−８は、先に求めたモータ出力p0(p.u.)を前記係数器４１−１６によって得られた出力hnet（p.u.）で割算する。この結果は、ポンプ効率を100
％とした、流量推定値q0＊(p.u.)が求まる。
【００１９】
ポンプ・効率発生器４１−９は、ポンプの速度N(rpm)とポンプの正味設定圧力、HSnet （Mpa ）（＝HS−HSU ）とポンプ速度でポンプ効率を演算するものである。本発明では、HSnet をp.u.で表したhSnet(p.u.) を適用し、また、ポンプ速度ｎ(p.u.)（＝ポンプ速度N(rpm)／定格速度NR(rpm) ）の近似値として、インバータ周波数指令fS(p.u.)を採用して、最初にp.u.効率（＝ポンプ効率ηP ／ベースポンプ効率ηbase）を発生する。ポンプ・効率発生器４１−９は、この結果に、ベースポンプ効率を乗じて、運転中のポンプ効率を発生するように構成している。その詳細は後述する。
【００２０】
したがって、ポンプ速度の近似値として、周波数指令fS（p.u.）が与えられ、ポンプの正味設定圧力がhSnet(p.u.) が与えられと、ポンプ・効率発生器４１−９は、その時の運転状態に対応するp.u.ポンプ効率を演算し、その結果にポンプのベース効率ηbaseを乗じてηP ＊を出力する。したがって、、掛算器４１−１０は、q0＊(p.u.)×ηP ＊が演算され、流量推定値ｑ1 ＊を得る。係数器４１−１１は、ポンプの流量が100 ％でポンプ圧力が100 ％の時の軸動力とモータの出力100 ％を整合させるための係数器である。
【００２１】
前記係数器４１−１１の係数を掛けることにより得られた推定流量値ｑ1 ＊は、実際の流量推定値、ｑ＊(p.u.)に変換される。すなわち、電動機出力がポンプ軸動力に等しい場合には、以上に述べた本発明で、ポンプの流量推定値ｑ＊(p.u.)を得ることができる。しかしながら、ポンプの加速、減速の場合には、加速、減速トルクによって、電動機出力とポンプ軸動力は等しくならない。
【００２２】
本発明は、電動機モデル４１−１２、微分演算器４１−１３、係数器４１−１４によって、インバータ２１の周波数指令FSから加減速電流I α＊を演算し、前記問題を解決している。その動作は、後述する。ここでは、励磁電流発生器４１−２について説明する。V/F 一定のインバータで制御されている場合の電動機の励磁電流は、公知のように、電動機等価回路定数が与えられれば、T 形等価回路にて計算できる。
【００２３】
図３はポンプ用電動機について周波数を設定して運転した場合のトルクと励磁電流を計算した例である。図３に示す励磁電流は、定格周波数60Hzの1.6KW2P のポンプ用電動機について、周波数を60Hz、30Hz、15Hzに設定し、運転した場合のトルクと励磁電流を計算した例である。電動機の運転周波数が30Hz以上では、トルクに対する励磁電流の変化は少ないことが示されている。実際、ポンプの吐出圧力一定制御において、ポンプの速度制御範囲は、１：２以下と小さくなる性質がある。
【００２４】
たとえば、揚程係数が1.46で流量係数が0.46、その揚程−流量特性が1.46ｎ2 −0.46ｑ2 を考える。ここに、ｎ：ポンプ速度(p.u.)（n ＝ポンプ速度N(rpm)／定格速度NR(rpm) 、q ：ポンプ流量(p.u.)（q ＝ポンプ流量Qm3/min ／定格流量QNm3/min）である。このポンプで1.00p.u.圧力設定におけるポンプ速度制御範囲は、1.00p.u.から、0.828p.u. と非常に小さくなる。よって、励磁電流発生器４１−２は、この性質を利用して簡単に作ることができる。つまり、電動機トルクを中央値に選び、周波数に対する励磁電流の表を作成し、この表値を、その時の運転周波数によって読み出す様に構成することによって、励磁電流の近似値を発生せしめることができる。
【００２５】
さらに、精度の良い励磁電流発生器４１−２は、以下のようにして実現できる。ここでは、最初に、ポンプの揚程−流量の二次近似式とポンプの効率特性、並びに、その制御方式から、ポンプの速度トルク特性を求める。たとえば、吐出圧力一定制御では、図４のように計算出来る。
【００２６】
図４はポンプ速度（p.u.) とトルク（p.u.) の関係を表す図である。図４において、ポンプ速度に対する必要トルクが求まったので、前記トルクを発生するための電動機すべりが、前記のT 形等価回路から計算できる。たとえば、図４の例において、n=0.833 、0.917 、1.00p.u.に対して、すべりは、0.034 、0.076 、0.118 となった。このようにして、必要トルクに対するすべりが計算できると、その点での励磁電流とトルクが計算できる。
【００２７】
図５は速度（p.u.) と励磁電流、トルク（p.u.) との関係を示すものである。図４の圧力設定1.00p.u.の場合について、ポンプトルクから電動機のすべりを計算し、励磁電流を計算したものである。図５において、すべりの計算を簡単化のために、近似式を適用した。このために、ポンプトルクと電動機トルクに僅かな誤差が発生していることが示されている。つまり、このようにして求めた励磁電流から周波数に対する近似直線の方程式を求め、運転周波数によって励磁電流を発生せしめるように、励磁電流発生器４１−２を構成すれば、前述の方法よりも、より精度の良い励磁電流を設定することができる。
【００２８】
この後者の方法は、吐出圧力一定制御に限ったものではない。たとえば、推定末端圧力一定制御の場合には、その設定目標曲線に対応して、速度とトルクの関係を計算すれば、同様にして、周波数に対する、励磁電流が計算できることは明らかである。
【００２９】
次に、ポンプ効率発生器４１−９について説明する。インバータで速度制御されるポンプのp.u.ポンプ効率は、近似的に次式で表現されることが知られている。
ポンプ効率：ηP ＝−C1（q/f ）2+C2（q/f ）+C3 ----（１）
ここに、C1、C2、C3：ポンプによって定まる定数
q ：流量(p.u.)
f ：インバータ周波数(p.u.)＝インバータ周波数F （Hz）／インバータ定格周波数FN(Hz)
ここで、吐出圧力一定制御を行う場合のインバータ周波数ｆ(p.u) は、揚程−流量近似式とポンプ正味設定圧力ｈSnet(p.u.)（＝ポンプの設定圧力hS(p.u.)−ポンプの吸込圧力hSU(p.u.) ）から計算できる。ここで、hSU(p.u.) ≪hS(p.u.)の場合には、ｈSnet(p.u.)≒hS(p.u.)と置いて、（２）式で計算できる。また、p.u.効率を決定する変数(q/f) は、（３）式で計算できる。
ｆ＝（（ｈS ＋ｂq2）／a ）1/2                ---- （２）
q/f ＝〔aq2 ／（ｈS ＋ｂq2）〕1/2            ---- （３）
ここに、ｈS ：ポンプ設定圧力(p.u.)＝ポンプ設定圧力(Mpa) ／/ ポンプ定格圧力(Mpa)
a 、 b：ポンプ定数
【００３０】
（３）式の(q/f) を（１）式に代入することによって、p.u.ポンプ効率が計算できる。また、この時の速度の近似値は、（２）式で与えられるから、吐出圧力一定制御を行っているポンプのp.u.効率は、図６のように計算できる。図６はポンプ速度（p.u.) と効率（p.u.) の関係を示す図である。実際のポンプ効率は、この値に、ポンプのベース効率を掛算することにより求まる。つまり、ポンプ効率発生器４１−９は、このようにして求めたp.u.ポンプ効率を、テーブルあるいは、近似関数の形で設定し、ポンプ運転中において、ポンプの正味設定圧力hSnet(p.u.) によって、該当するテーブルや該当近似式を選択し、インバータ周波数fSによって対応するp.u.効率値を時々刻々に読み出す様に構成する。この値に、ポンプのベース効率ηbase（図示していない）を掛算し、実際のポンプ効率を出力するように構成されている。
【００３１】
以上、ポンプの吐出圧力一定制御に於けるポンプ効率演算の方法を述べたが、勿論、この方法は、推定末端圧力一定制御の効率演算の方法としても適用出来る。この場合にも、hSU(p.u.) ≪hS0(p.u.) の場合には、ｈSnet(p.u.)≒hS0(p.u.) と置いて、（２）、（３）式に代えて（４）、（５）式を適用する。
ｆ＝〔（ｈS0＋〔（1 −ｈS0）+ ｂ〕q2）／a 〕1/2        ---- （４）
q/f ＝〔aq2 ／（ｈS0＋〔（1 −ｈS0）+ ｂ〕q2）〕1/2     ----（５）
ここに、ｈS0：最小設定圧力(p.u.)＝最小設定圧力HS0 （Mpa ）/ ポンプ定格圧力HN(Mpa)
【００３２】
切替スイッチCOS ４１−１５は、二組の切替接点、1-2 、1-3 と4-5 、4-6 を有する。ポンプの吸込み側圧力がポンプ発生圧力に比べ無視できる、たとえば、受水槽式の給水ポンプでは、切替設定４１−１５は、接点1-2 、4-5 が閉路するように選択する。また、ポンプの吸込み側圧力がポンプ発生圧力に比べ無視できない、たとえば、直送式の給水ポンプでは、接点1-3 、4-6 が閉路するように選択する。このようにして、吸込み側圧力が存在する場合のポンプの動作点が変化する問題に対応させている。また、当然のことながら、受水槽式等の吸込み側圧力がポンプ発生圧力に比べ無視できる場合には、圧力検出器13を省略し簡単化できる。
【００３３】
次に、加減速トルクを補償する方法について、説明する。周知のように加減速中に流れる電動機の二次電流は、ポンプ負荷分に、加減速トルク分の二次電流が代数的に加算される。このために、加減速トルク補償を行わない場合、以上に説明した方法のみでは、加減速終了後の流量推定の方法としてしか適用できない。加減速トルク補償は、この問題を解決するものである。電動機モデル４１−１２は、インバータ周波数からポンプ速度までの近似的伝達特性を与え、入力をインバータの指令周波数FS(Hｚ) とした場合、その出力にポンプ速度の推定値N ＊（rpm ）が得られる伝達関数である。微分演算器４１−１３は、前記ポンプ速度の推定値N ＊（rpm ）の微分によって、加減速トルクT α＊（Kg・m ）を得る。
【００３４】
係数器４１−１４は、トルク係数KT（Kg・ｍ/A）の逆数を与える、加減速トルクT α＊を加減速二次電流I α＊（A ）に変換する。よって、二次電流からI2＊(A) から、ここで求めた加減速二次電流I2α＊（A ）を図示の様に減算することにより、ポンプ軸動力に対応する正味の二次電流I2＊−I α＊（A ）が演算できる。
【００３５】
V/F 一定のインバータ駆動系は、周波数指令FS(Hｚ) を入力として、電動機速度N(rpm)を出力とする伝達関数として、次の二次近似式が適用されている。
N(ｓ) ／FS( ｓ) ＝（KINV・（1/KE））／（TaTmｓ2 ＋Tms ＋1 ）----（６）
ここに、KINV＝インバータの電圧係数（V/Hz）
KE＝電圧係数（V/rpm ）
Ta＝等価電機子時定数(sec)
Tm＝機械的時定数(sec) ＝〔（GD2/375 ）・Ra〕／（KT・KE）
GD2 ＝電動機GD2 ＋ポンプGD2 （Kg・ｍ2 ）
KT＝トルク係数（Kg・m/A ）
Ra＝等価電機子抵抗( Ω)
ｓ＝ラプラス演算子
【００３６】
前記電動機モデル４１−１２は、前記（６）式の伝達関数が設定されている。この出力N を微分して、つまり、（GD2/375 ）ｓを乗じて、加減速トルクが得られるのは公知の技術である。つまり、微分演算器４１−１３の出力は、加減速トルクT α（加速トルクがプラス、減速トルクがマイナスの符号を有する。）が得られる。
【００３７】
次に、上記で述べた加減速トルク補償を行った、本発明の流量演算推定の動特性を説明する。図７は吐出圧力一定制御を行うポンプ系において、本発明の流量を演算推定した場合の流量推定特性をシミュレーションで確認したものである。なお、時刻7.0secからポンプのシステム抵抗を意図的に増加して、流量を低下させ、本発明の追従特性を確認している。図７から推定流量が実際流量に近い特性を示していることが確認される。尚、推定流量は、実際流量と対比し易いように、スケールを変更して示している。
【００３８】
ただし、本シミュレーションでは、簡単のために、ポンプ効率発生器４１−９の効率は、ベース効率に固定し、また、雑音対策のために、微分演算演算器４１−１３を10msecの一次遅れを加えた一次遅れ微分形でシミュレーションを行っている。
【００３９】
以上の説明によって、本発明によれば、ポンプの加減速中を含めて、精度の良い流量が推定演算できていることが示されている。本発明では、その応用として、流量表示器５１への流量表示と、低流量検出という、極めて簡単な場合を示した。後者は、低流量設定器４１−１７で低流量qminを設定し、流量がこの値以下になれば、コンパレータ４１−１８が“１”になる低流量検出信号ｑ0 を得、この論理信号ｑ0 は、シーケンス制御回路SEQ ３１−５に与えられ、ポンプを停止する。
【００４０】
ただし、本発明は、原理的に実際の流量に対応した電動機の二次電流と速度、実際の圧力から演算推定する方法であるので、従来の揚程近似式によって流量を推定する方法に比べ、定数の設定ミスや誤差による流量演算誤差に影響され難い長所がある。このために、上記以外に多くの応用が期待出来る。簡単な例としては、図示しないが、推定流量ｑ＊を自乗し、これに配管摩擦抵抗を示す係数Kqを乗じて、ポンプ最小設定圧hS0(p.u.) に加算した圧力設定を行う様に構成すれば、推定末端圧力一定制御が構築できる。
【００４１】
また、流量センサなしで、流量制御が可能になる。あるいは、従来の揚程近似式による流量検出方法と併用することにより、流量演算誤差を監視し、修正する制御を構築することも可能となる。また、本発明の記述では、切替スイッチ４１−１５の接点1-2 、4-5 が閉路するように選択されている場合、つまり、ポンプの吸込み側圧力がポンプの発生圧力に比べて、十分小さく、つまり、ポンプの正味発生圧力が、近似的にhi(p.u.)≒hnet（ここに、hi(p.u.)＝Hi／HN）と置け、また、正味設定圧力ｈSnet(p.u.)が、hSU(p.u.) ≪hS(p.u.)の場合として、ｈSnet(p.u.)≒hS(p.u.)と置ける場合について述べた。
【００４２】
ポンプ吸込み側圧力hSU(p.u.) が無視できない場合には、前述のように、ポンプ吸込み側に圧力センサ１３を設置する。そして、切替スイッチ４１−１５の接点1-3 、4-6 を選択する。ポンプの正味発生圧力は、Hi(Mpa) −HSU(Mpa)で求められ、切替スイッチ４１−１５および係数器４１−１６によって、hnet(p.u.)が演算される。他方、吸込圧力HSU(Mpa)は、係数器４１−１９によってｈSU(p.u.)に変換される。
【００４３】
設定圧力hs(p.u.)−ｈSU(p.u.)が切替スイッチ４１−１５の接点4-6 によって選択されて、hSnet(p.u.) として、ポンプ効率発生器４１−９に与えられる。このようにして、ポンプ吸込み側圧力hSU(p.u.) が、ポンプ発生圧力に対して無視できない場合にも、流量の推定演算に誤差が加わわらない様に、構成されている。
【００４４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記本実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。実施例におけるブロックは、公知または周知の回路によって構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の流量推定の方法を、可変電圧、可変周波数電源で駆動される可変速ポンプの吐出圧力一定制御の給水システムに適用した場合の全体構成図を示したものである。（実施例１）
【図２】図１におけるブロックFLOWD であり、本発明の流量演算回路を示すものである。
【図３】ポンプ用電動機について周波数を設定して運転した場合のトルクと励磁電流を計算した例である。
【図４】ポンプ速度（p.u.) とトルク（p.u.) の関係を表す図である。
【図５】速度（p.u.) と励磁電流、トルク（p.u.) との関係を示すものである。
【図６】ポンプ速度（p.u.) と効率（p.u.) の関係を示す図である。
【図７】吐出圧力一定制御を行うポンプ系において、本発明の流量を演算推定した場合の流量推定特性をシミュレーションで確認したものである。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・ポンプ
２・・・逆止弁
３、４・・・締切弁
１１・・・吐出圧力検出器
１２・・・電動機
１３・・・吸込圧力検出器
１４・・・吐き出し圧力検出器
２１・・・インバータ
３１・・・吐出圧力一定制御装置
４１・・・流量演算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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