(57)【要約】【課題】  単純で簡易な設備によって水槽の水位変動を制御するための最適な運転台数制御方法と装置を提供する。【解決手段】水槽の水位を計測する水位計とポンプ台数分の警報設定器を備え、流入水によって水槽の水位が変化したときに警報設定器によってその変化を検出し、ポンプの運転台数を増減させることにより排水量を調整して水槽の水位変動を制御するポンプ設備の運転台数制御装置において、水位計からの水位信号とＰＩＤ調節計からの目標水位とを入力し、関数演算器出力信号を警報設定器へ出力する関数演算器と、関数演算器の出力信号と前記水位信号のどちらか一方を警報設定器へ接続する切り替えスイッチとを備えたものである。  【選択図】図１
2006170050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽の水位を計測する水位計とポンプ台数分の警報設定器を備え、流入水によって水槽の水位が変化したときに警報設定器によってその変化を検出し、ポンプの運転台数を増減させることにより排水量を調整して水槽の水位変動を制御するポンプ設備の運転台数制御装置において、
前記水位計からの水位信号とＰＩＤ調節計からの目標水位とを入力し、関数演算器出力信号を警報設定器へ出力する関数演算器と、
前記関数演算器の出力信号と前記水位信号のどちらか一方を警報設定器へ接続する切り替えスイッチとを備えたことを特徴とするポンプ設備の運転台数制御装置。
【請求項２】
前記関数演算器は、関数演算器出力をＯ、計測された水位をＰＶ、目標水位をＳＶ、ゲインをＫ、水位の基準値をＬとしたとき、
Ｏ＝（ＰＶ−ＳＶ）＊Ｋ＋Ｌ    ・・・（１）
（１）により演算するものである請求項１記載のポンプ設備の運転台数制御装置。
【請求項３】
水槽の水位を計測する水位計とポンプ台数分の警報設定器を備え、流入水によって水槽の水位が変化したときに警報設定器によってその変化を検出し、ポンプの運転台数を増減させることにより排水量を調整して水槽の水位変動を制御するポンプ設備の運転台数制御方法において、
前記水位計と前記警報設定器と間に切り替えスイッチを介して関数演算器を設け、目標水位と計測された水位との偏差を警報設定器へ入力し、その演算結果を警報設定器に与え、警報設定器によって偏差の方向と大きさを求め、ポンプの運転台数を決定することを特徴とするポンプ設備の運転台数制御方法。
【請求項４】
前記関数演算器を前記切り替えスイッチによって前記関数演算器を切り離し、同一の警報設定器を用いて水位信号のみを用いた運転台数制御をすることを特徴とする請求項３記載のポンプ設備の運転台数制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場のポンプ井等の水槽におけるポンプ設備の運転台数制御方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場のポンプ井では流入した下水がポンプ井から溢れないように、流入水量の変動に合わせ排水量の調整を行う必要がある。
【０００３】
排水量の調整方法には、大別して、ポンプの台数を増減させて行う方法と、インバータ装置である可変電圧可変周波数装置などと組み合わせた可変速ポンプを用いてポンプ単体の排水能力を無段階に調整する２つの方法がある。
【０００４】
図３は、前者の、従来の運転台数制御方法を適用する構成を示す制御ブロック図である。図において警報設定器５は水位計３により計測された水槽１の水位信号（ＰＶ）をうけて予めポンプ２の台数分設定された運転水位及び停止水位を検出し、運転台数制御シーケンス部６で運転指令へと変換される。
図４は、従来の運転台数制御方法における運転指令と水位の関係を示すものである。図は水槽の水位が変動し、予めポンプの台数分設定された運転水位を超えた場合に運転指令がオンし、また設定された停止水位を下回ったときには運転指令がオフすることを示している。
このように従来の運転台数制御方法は、設備が単純かつ簡易な装置で構成でき、また水位が上昇すれば確実に運転台数を増やすことができるため、安全で確実な運転台数制御方法として一般に広く適用されている。しかし、その水位設定は時間最大流入水量などの条件を想定し行うこととなり、その想定条件と異なる流入水量の変動条件によっては頻繁に運転と停止を行うこととなるため、ポンプにとって好ましくない状況となることがある。
【０００５】
後者のポンプ単体の排水能力を無段階に調整する方法は、ＰＩＤ制御などの水位一定制御を組み合わせて用いることで、流入水量の変動に排水量を無段階追従させてポンプの運転・停止の頻度を低く抑えることが出来るが、下水処理場のポンプ井などでは時間帯により流入水量が大きく変動し、ポンプ単体の排水能力を超えた調整範囲が求められるため、ポンプの運転台数を増減させる方法を合わせて用いることが行われる。
しかし、流入水量が一定に定まらない水槽の水位一定制御では流入水量と排水量が一致した場合にのみ水位を一定に保つことができるため、従来の運転台数制御方法では、水位によって運転台数が決まってしまい、水位一定制御における最適な運転台数、すなわち流入水量と排水量とが一致する運転台数とはならず、その判断が難しい。
【０００６】
そのため従来のポンプ運転台数制御にはポンプの運転・停止の頻度を減らしながら、適切な水位制御を得る運転台数の判断のために、コントローラを用いてファイジィ推論などの高度な演算処理を行うものもある。
例えば、特許文献１では、ポンプの運転・停止の頻度を減らしながら適切なポンプ運転台数制御及び水位制御になる装置を提供するため、処理水槽の水位が流入水によって設定水位を超えたときにポンプを運転又は運転台数を増し、水位が設定水位以下になるときにポンプを停止又は台数を減らすポンプ運転台数制御装置において、一定周期で前記処理水槽の水位及び水位変化量を求める水位変化量演算部と、一定周期で前記処理水槽への処理水の流入量変化量を求める流入量変化量演算部と、水位と水位変化量及び流入量変化量からｍｉｎ−ｍａｘ重心法によるファジイ推論により一定周期で設定水位の補正量を求めるファジイ推論部と、補正量の指令で設定水位を補正する設定値補正部とを備えた技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３２０７０３号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の運転台数制御方法である水位計と警報設定器を用いた運転台数制御方法では、水位によって運転台数が決まってしまうため、水位一定制御を行う場合の最適な運転台数、すなわち流入水量と排水量とが一致する運転台数とはならないという問題があった。また、コントローラなどの装置を設けて最適台数を演算させる方法では、設備が複雑で高価なものとなる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、従来から用いてきた水位計と警報設定器をそのまま使用し、関数演算器を追加するだけの、単純で簡易な設備によって水槽の水位変動を制御するための最適な運転台数制御が出来る方法および装置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】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は、水槽の水位を計測する水位計とポンプ台数分の警報設定器を備え、流入水によって水槽の水位が変化したときに警報設定器によってその変化を検出し、ポンプの運転台数を増減させることにより排水量を調整して水槽の水位変動を制御するポンプ設備の運転台数制御装置において、前記水位計からの水位信号とＰＩＤ調節計からの目標水位とを入力し、関数演算器出力信号を警報設定器へ出力する関数演算器と、前記関数演算器の出力信号と前記水位信号のどちらか一方を警報設定器へ接続する切替えスイッチとを備えたものである。
また、前記関数演算器は、関数演算器出力をＯ、計測された水位をＰＶ、目標水位をＳＶ、ゲインをＫ、水位の基準値をＬとしたとき、
Ｏ＝（ＰＶ−ＳＶ）＊Ｋ＋Ｌ    ・・・（１）
（１）により演算するものである。
また、水槽の水位を計測する水位計とポンプ台数分の警報設定器を備え、流入水によって水槽の水位が変化したときに警報設定器によってその変化を検出し、ポンプの運転台数を増減させることにより排水量を調整して水槽の水位変動を制御するポンプ設備の運転台数制御方法において、前記水位計と前記警報設定器と間に切り替えスイッチを介して関数演算器を設け、目標水位と計測された水位との偏差を警報設定器へ入力し、その演算結果を警報設定器に与え、警報設定器によって偏差の方向と大きさを求め、ポンプの運転台数を決定するものである。
また、前記関数演算器を前記切り替えスイッチによって前記関数演算器を切り離し、同一の警報設定器を用いて水位信号のみを用いた運転台数制御をするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来から用いてきた水位計と警報設定器をそのまま使用し、関数演算器を追加するだけの、単純で簡易な設備によって水位一定制御を行う際の最適運転台数を制御することができる。また、同一の警報設定器を用いて、従来から用いている安全で確実なポンプ運転台数制御方法へも切り替えができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、発明のポンプ設備の運転台数制御方法を適用する構成を示す制御ブロック図である。図において１は水槽、２はポンプ、３は水位計、４はＰＩＤ調節計、５は警報設定器、６は運転台数制御シーケンス部、７は関数演算器、８は切り替えスイッチである。本発明の図１が従来例の図３と異なる部分は、関数演算器７と切り替えスイッチ８を備えた部分である。
次に動作を説明する。水位計３は水槽１の水位を連続的に計測するものであり、ポンプ２はＶＶＶＦ装置などと組み合わされた可変速ポンプである。ＰＩＤ調節計４は計測された水位（ＰＶ）をもとに水槽１の水位がＰＩＤ調節計４に設定された目標水位（ＳＶ）となるようポンプ２の速度を制御する。関数演算器７は水位計３により計測された水位（ＰＶ）とＰＩＤ調節計４に設定された目標水位（ＳＶ）との偏差を演算する。
この偏差の演算では、後段の警報設定器５へ入力したときに、従来の水位信号のみを用いて行う運転台数制御方法における運転水位と停止水位を検出するための設定と同一のままで、目標水位に対する偏差の大きさが検出できる値とし、関数演算器出力Ｏは次式から求める。
Ｏ＝（ＰＶ−ＳＶ）＊Ｋ＋Ｌ      ・・・（１）
ここで、
Ｏ：関数演算器出力    ＰＶ：計測された水位
ＳＶ：目標水位        Ｋ：ゲイン
Ｌ：従来の水位信号のみを用いて行う運転台数制御方法における水位の基準値
（１台目運転水位＞Ｌ＞ｎ台目停止水位）
警報設定器５は関数演算器７の演算出力（Ｏ）を受けて目標水位（ＳＶ）に対する計測された水位（ＰＶ）との偏差を検出し、運転台数制御部６にて運転指令へと変換される。
切り替えスイッチ８は警報設定器５へ入力される信号の切り替えを行う。切り替えスイッチをＡ側に切り替えたときは関数演算器の演算出力（Ｏ）が入力され、Ｂ側に切り替えたときは水位信号（ＰＶ）がそのまま入力される。
【００１２】
図２は、発明のポンプ設備の運転台数制御方法における運転指令と関数演算器７の演算出力（Ｏ）の関係を表すものである。図は水槽１の水位が変動したときにＰＩＤ調節計４に設定された目標水位（ＳＶ）に対する偏差が予めポンプの台数分設定された運転設定値を超えた場合に運転指令がオンし、また設定された停止設定値を下回ったときには運転指令がオフすることを示している。
【００１３】
このように、可変速ポンプによるＰＩＤ制御を行うとともに、可変速ポンプの排水能力の調整範囲では対応できなくなったときに結果として現れる目標水位との偏差を検出し、ポンプの運転台数を増減させるため、水位一定制御を行う場合の最適運転台数となり、運転・停止の頻度を低く抑えることができる。
また水位一定制御を行わない場合には、切り替えスイッチを手動または制御方法の変更に連動させて切り替えるだけで、同一の警報設定器を用いて、従来の水位信号のみを用いた運転台数制御方法に切り替えることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
水槽の水位制御における最適な運転台数制御ができるため、本発明は、下水処理場のポンプ井等の水槽におけるポンプ設備の運転台数制御方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の方法を適用するポンプ設備の構成を示す制御ブロック図
【図２】本発明の方法の関数演算器演算出力と運転指令の関係を示す説明図
【図３】従来の方法を適用したポンプ設備の構成を示す制御ブロック図
【図４】従来の方法の水位と運転指令の関係を示す説明図
【符号の説明】
【００１６】
１  水槽
２  ポンプ
３  水位計
４  ＰＩＤ調節計
５  警報設定器
６  運転台数制御シーケンス部
７  関数演算器
８  切り替えスイッチ
【図１】
2006170050.tif 000003
【図２】
2006170050.tif 000004
【図３】
2006170050.tif 000005
【図４】
2006170050.tif 000006