(57)【要約】【課題】可変速ポンプ及び並列設置された返送弁を有する配水設備Ａと、配水設備Ｂが接続された配水網において、配水設備Ｂからの押込圧力が大きい場合には配水流量低下に伴い、無送水を引き起こし需要家へ圧力変動を与えて濁水発生の原因となる。【解決手段】配水池から需要家１４に上水を供給する配水網に複数のポンプと流量調節装置を備える返送弁１５が並列に設けられた配水設備において、可変速ポンプを目標圧力に制御する圧力制御器１０と実配水流量と実配水圧力から他配水設備との押合状態を検出し、ポンプ回転数から全台停止タイミングを判定するポンプ全台停止時期判定器８と、一連の返送弁開閉動作と返送流量から開閉時期を調節する開度調節器を備え、自配水設備のポンプを全台停止時に発生する圧力変動を抑止する。【選択図】  図１
2010277376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配水池から需要家に上水を供給する配水網に可変速ポンプと該可変速ポンプに並列設置された返送弁とを有する第１の配水設備と、該第１の配水設備に接続された別の第２の配水設備とを有し、ポンプ全台停止時期判定器により、検出した配水流量，配水圧力，ポンプ回転数から配水の押合いを判定し、該判定結果から返送弁開度制御器により無送水となる前に返送弁を開動作して前記第１の配水設備の吐出圧力及び前記第２の配水設備の押込圧力をポンプ井へ逃がすことで需要家への配水圧力変動を抑止する配水網内における圧力制御方法。
【請求項２】
前記需要家への圧力変動を抑止するため、返送弁は一定の変化幅と一定の周期で開操作し、ポンプ停止後は前記第２の配水設備から需要家へ供給を行うため返送弁を閉操作する請求項１に記載の配水網内における圧力制御方法。
【請求項３】
配水池から需要家に上水を供給する配水網に可変速ポンプと該可変速ポンプに並列設置された返送弁とを有する第１の配水設備と、該第１の配水設備に接続された別の第２の配水設備とを有し、検出した配水流量，配水圧力，ポンプ回転数から配水の押合いを判定するポンプ全台停止時期判定器と、該ポンプ全台停止時期判定器の判定結果から無送水となる前に返送弁を開動作して前記第１の配水設備の吐出圧力及び前記第２の配水設備の押込圧力をポンプ井へ逃がすように制御する返送弁開度制御器を備えた配水網内における圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配水池から需要家に上水を供給する配水網への圧力変動を抑止する配水網内における圧力制御装置及び圧力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔特許文献１〕に記載のように、従来の技術では、配水池から需要家に上水を供給する配水網に可変速ポンプ及びこれに並列設置された返送弁を有する配水設備Ａに別な配水設備、例えば配水設備Ｂが接続された配水網において、深夜等でポンプ吐出流量が減少し配水設備Ａが最低回転数運転領域以下での配水が必要となる場合にはポンプのキャビテーションを防ぐため、返送弁開することで配水をポンプ井に戻しながら配水を続けることでポンプ継続運転する方法がとられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−９８７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３に示すように、配水池から需要家に上水を供給する配水網に可変速ポンプ及び可変速ポンプに並列に設置された返送弁とを有する配水設備Ａが設置され、配水設備Ａとは別の配水設備、例えば配水設備Ｂが接続された配水網では、配水設備Ｂからの押込圧力が大きいと、配水設備Ａの管路損失が大きくなって配水圧力が上昇するため、圧力制御器は回転数を減速する方向へ動作する。その結果、図４に示すように、回転数が最低回転数まで低下したポンプは、配水流量の低下から無送水によるポンプ停止を引き起こし、配管内圧力が急変するため濁水発生の原因となる。このため、他の配水設備からの押込圧力で無送水になることが予想される場合には、ポンプを全台停止して他の配水設備により需要家への配水を行うが、無送水検出近傍までプラント監視を継続する必要があり、運転員の負担を余儀なくされる。また、予め全台停止する場合には、ポンプ回転数が高い領域から急激な停止に至るため配水網の圧力変動が避けられなかった。
【０００５】
本発明の目的は、配水網へ圧力変動を与えることなくポンプの全台停止が可能となる配水網内における圧力制御装置及び圧力制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、配水池から需要家に上水を供給する配水網に複数のポンプと流量調節装置を備える返送弁が並列に設けられた配水設備において、可変速ポンプを目標圧力へ制御する圧力制御器と実配水流量と実配水圧力から他配水設備との押合状態を検出してポンプ回転数から全台停止タイミングを判定する判定器と、一連の返送弁開閉動作と返送流量から開閉時期を判定する開度調節器を備え、自配水設備のポンプの全台停止時に発生する圧力変動を抑止するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、押込状態を判断してポンプ無送水停止前に返送弁の開度制御を行うことで、配水網へ圧力変動を与えることなくポンプの全台停止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例である圧力制御装置の構成図である。
【図２】圧力制御装置のポンプ全台停止時の動作を説明する図である。
【図３】返送弁による押込圧力回避の概略図である。
【図４】従来のポンプ全台停止時の圧力変動現象と抑止対策時の圧力変化の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施例を図１，図２に基づいて説明する。図１は本実施例の圧力制御装置の構成図である。
【００１０】
本実施例の第１の配水設備は、ポンプ井１３から需要家１４に上水を供給する配水網に複数の可変速ポンプＰ1〜Ｐnが設置され、可変速ポンプＰ1〜Ｐnと並列して返送弁１５が設置されている。第１の配水設備とは別に、配水網には図示しない第２の配水設備が接続されている。
【００１１】
圧力制御装置１には、配水圧力設定器２が設けられ、配水圧力設定器２にて設定された目標圧力となるように、ポンプの可変速駆動装置１１を制御する圧力制御器１０が設けられている。圧力制御器１０には、配水圧力計１７で検出された配水圧力ＣＰがフィードバックされている。
【００１２】
又、ポンプ規定回転数設定器３，配水流量規定値設定器４，配水圧力規定値設定器５が設けられ、それぞれポンプ全台停止時期判定器８に接続されている。返送井目標開度設定器６，返送水流量積算設定器７が設けられ、返送弁開度制御器９に接続されている。返送弁開度制御器９は、弁開閉装置１２を介して返送弁１５に接続されている。ポンプ規定回転数設定器３では、規定回転数ＮＬが設定され、配水流量規定値設定器４では、規定流量ＦＬが設定され、配水圧力規定値設定器５では、規定圧力ＰＨが設定される。返送井目標開度設定器６では、返送弁１５の目標開度Ｚ１が設定され、返送水流量積算設定器７では、返送流量の積算値Ｑが設定される。
【００１３】
ポンプ全台停止時期判定器８には、可変速ポンプＰ1〜Ｐnに設けられたポンプ回転数検出器１９で検出されたポンプ回転数Ｎ，配水圧力計１７で検出された配水圧力ＣＰ，配水流量計１８で検出された配水流量ＣＦがフィードバックされ、ポンプ全台停止時期判定器８は返送弁開度制御器９に接続されている。
【００１４】
配水網に複数の配水設備が接続され、深夜等の上水需要量が低下する時間帯に、配水設備をポンプ１台で最小回転数にて運転している場合には、別な第２の配水設備からの押込圧力により、配水設備の吐出側近傍で押合いによる無送水が発生するためポンプ全台停止する必要がある。ポンプを全台停止する時に発生する圧力変動を抑止するため、返送弁１５を有する配管２０をポンプと並列設置して、無送水となる前に返送弁１５を開状態にして、第１の配水設備の吐出圧力及び第２の配水設備の押込圧力の双方をポンプ井１３へ逃がしながらポンプ全台停止することで配水網への圧力変動を抑止する。
【００１５】
ポンプ全台停止時期判定器８は、押合状態を検出するため、配水流量規定値設定器４から入力された規定流量ＦＬ，配水圧力規定値設定器５から入力された規定圧力ＰＨ，ポンプ規定回転数設定器３から入力された規定回転数ＮＬにより、ポンプ全台停止時期を判定する。
【００１６】
ポンプ全台停止時期判定器８は、入力された配水圧力ＣＰと配水流量ＣＦ及びポンプ回転数Ｎから、数１から数３を演算し、図２の時刻ｔ１で示すように、数１及び数２を満足した場合は、配水流量が出ていないにも関わらず、配水圧力が上昇した場合を押合状態と判断し、且つ数３を満足してポンプが最低回転数領域Ｎｍｉｎに到達する前をポンプ停止時期にあると判断する。
【００１７】
〔数１〕
配水圧力ＣＰ＞規定圧力ＰＨ              …（１）
〔数２〕
配水流量ＣＦ＜規定流量ＦＬ              …（２）
〔数３〕
ポンプ回転数Ｎ＜規定回転数ＮＬ          …（３）
【００１８】
返送弁開度制御器９は、この判断に基づいて返送弁１５の開閉動作と開閉タイミングを決定し、返送弁開度制御器９で設定された返送弁１５の目標開度Ｚ１，返送水流量積算設定器７で設定された返送流量の積算値Ｑとなるように制御する。
【００１９】
例えば、図２の時刻ｔ２で示すように、ポンプ全台停止時期判定器８は、判断結果を返送弁開度制御器９へ返送弁動作指令として出力し、返送弁開度制御器９は弁開閉装置１２を制御して返送弁１５を目標開度Ｚ１まで開動作を行う。
【００２０】
この時に配水網への圧力変動および他配水設備の圧力制御にハンチング等の制御外乱を与えないように、一定の変化幅ΔＭＶと一定の周期Δｔを設定し、返送弁開度ＣＺの出力値であるＭＶを数４にて演算する。数４の演算実行周期はΔｔであり、ＳＶ＝ＭＶｎとなるまで演算を実行する。
【００２１】
〔数４〕
ＭＶｎ＝ＭＶn-1＋ΔＭＶ                 …（４）
【００２２】
他配水設備の圧力制御の外乱や濁水を防ぐため、又、配管に圧力負担を与えないように変化幅ΔＭＶを小さくし、演算実行周期Δｔを長くすることで他配水設備の制御や配管への負担を与えずに押込圧力を返送配管を通じてポンプ井１３へ戻すことができる。
【００２３】
返送配管２０内の水は長時間の滞留により水質が悪化しているため、ポンプ井１３へ返送する水量を最小限とすべく返送水流量積算ＣＱが返送水流量積算設定器７で設定された目標値Ｑまで押込圧力を返送する。時刻ｔ３で、目標値Ｑへ到達すると、返送弁開度制御器９はポンプ全台停止可能であることを運転員へ発報する。
【００２４】
ポンプ全台停止後は需要家への給水は配水設備Ｂから行うため、時刻ｔ４で、返送弁開度制御器９は直ちに閉動作を行う。この時に返送弁を急速に閉動作すると需要家へ圧力変動を与える要因になるため、数４で示される変化幅及び演算周期で徐々に返送弁を閉める。
【００２５】
本実施例によれば、押込状態を判断してポンプ無送水停止前に返送弁を数４に示す開度制御を行うことで、配水網へ圧力変動を与えることなくポンプの全台停止が可能となる。これにより他配水設備への急激な制御変動及び老朽化した配管に圧力負担を最小限に抑えることができるので赤水等の濁水発生を防止できる。
【符号の説明】
【００２６】
１  圧力制御装置
２  配水圧力設定器
３  ポンプ規定回転数設定器
４  配水流量規定値設定器
５  配水圧力規定値設定器
６  返送井目標開度設定器
７  返送水流量積算設定器
８  ポンプ全台停止時期判定器
９  返送弁開度制御器
１０  圧力制御器
１１  可変速駆動装置
１２  弁開閉装置
１３  ポンプ井
１４  需要家
【図１】
2010277376.tif 000003
【図２】
2010277376.tif 000004
【図３】
2010277376.tif 000005
【図４】
2010277376.tif 000006