(57)【要約】【課題】  配水池からポンプにより配管を通して直接需要家へ上水を供給する設備において、停電発生してから復電後、停電前の運転状態への復旧動作を流量及び圧力の変動を抑止しながら効率よく且つ速やかに行う。【解決手段】  従来の配水池１３から需要家に上水を供給する配水網１４に可変速駆動装置６を備える複数のポンプを設け、前記各ポンプの制御目標圧力値と実圧力の偏差から回転数出力値を演算する回転数演算器３と、運転台数決定用流量と実流量からポンプの運転台数を決定する台数制御器５を備えたポンプ制御装置において、前記ポンプ制御装置内に停電発生前のポンプ運転台数と前記回転数演算器にて演算した回転数出力値と実圧力をそれぞれ記憶する運転状態記憶器７と、復電後に前記ポンプの回転数を調節する復電時回転数調節器１１と、通常時使用する前記回転数演算器側と復電時使用する前記復電時回転数調節器側とに切換える信号系統判定器１２とを有する。【選択図】        図１
2006063842.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設置された複数のポンプを制御するポンプ制御装置において、
前記複数のポンプに対してポンプの運転台数を制御する台数制御器と、
前記複数のポンプに対して出力する回転数出力値を演算する回転数演算器と、
停電発生前の前記ポンプの運転台数と前記回転数出力値を記憶する運転状態記憶器と、
前記運転状態記憶器に記憶された回転数出力値に基づいて、復電後に前記ポンプの回転数を調節する復電時回転数調節器とを有し、
前記台数制御器は、前記運転状態記憶器に記憶されたポンプの運転台数に基づいて、復電後に複数のポンプを制御する機能を有し、
通常時使用する前記回転数演算器側と復電時使用する前記復電時回転数調節器側とに切換える信号系統判定器と
を有することを特徴としたポンプ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のポンプ制御装置において、
前記回転数調整器は、配水圧力が回復した場合に、回転数の変化幅を大きく、又は、回転数の変化周期を小さくする
ことを特徴とするポンプ制御装置。
【請求項３】
配水池から需要家に上水を供給する配水網に設置された複数のポンプを制御するポンプ制御装置のポンプ制御方法において、
前記複数のポンプに対してポンプの運転台数を制御し、
前記複数のポンプに対して出力する回転数出力値を演算し、
停電発生前の前記ポンプの運転台数及び前記回転数出力値を記憶し、
前記記憶したポンプの運転台数及び回転数出力値に基づいて、復電後に前記ポンプの回転数を調節し、複数のポンプを制御し、
復電時使用する回転数出力値から通常時使用する回転数出力値に切換える
ことを特徴としたポンプ制御方法。
【請求項４】
請求項３記載のポンプ制御方法において、
前記回転数を調整する場合は、配水圧力が回復した場合に、回転数の変化幅を大きく、又は、回転数の変化周期を小さくする
ことを特徴とするポンプ制御方法。
【請求項５】
コンピュータに、
配水池から需要家に上水を供給する配水網に設置された複数のポンプに対してポンプの運転台数を制御させ、
前記複数のポンプに対して出力する回転数出力値を演算させ、
停電発生前の前記ポンプの運転台数及び前記回転数出力値を記憶させ、
前記記憶したポンプの運転台数及び回転数出力値に基づいて、復電後に前記ポンプの回転数を調節させ、複数のポンプを制御させ、
復電時使用する回転数出力値から通常時使用する回転数出力値に切換えさせる
ことを特徴としたポンプ制御プログラム。
【請求項６】
請求項５記載のポンプ制御プログラムにおいて、
前記回転数を調整させる場合は、配水圧力が回復した場合に、回転数の変化幅を大きく、又は、回転数の変化周期を小さくする
ことを特徴とするポンプ制御プログラム。
【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に複数のポンプを設ける際のポンプ制御装置及びポンプ制御方法に関する。詳しくは、停電発生から復電後、配水流量及び配水圧力の急激な変動を抑止しながら速やかに停電前の状態に復旧するよう制御するようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のポンプ制御装置においては、配水池から需要家に上水を供給する配水網に可変速駆動装置を備える複数のポンプを設け、前記各ポンプの運転及び停止制御を行う圧力調節器と台数制御器を有し、復電後停電前の圧力になるまで、又は所定時間内ではポンプ１台運転後ポンプ運転台数を固定し、目標圧力を一時的に下げポンプの最高回転数に制限をかけ、１台のポンプにて圧力制御を行うことにより、圧力・流量の急激な変動を抑止する方式がとられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
すなわち、従来のポンプ制御装置は、復電後のポンプ動作において、需要家で消費された配管網内の上水の供給に伴う、過剰なポンプの運転台数と急激な流量及び圧力変動を少なくすることができるものであり、配管の耐久性を考慮した制御方式であった。
【特許文献１】特開２０００−９７１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
次に、停電発生前ポンプが複数台運転し需要家へ上水を供給する流量が多い状況であった場合に、上記した従来の制御装置にて復電後の制御を行ったときの問題点を、図４を参照し説明する。
【０００５】
直線Ａに示すように停電発生前ポンプの運転台数が３台であった場合、時間ｔ１において停電が発生すると、ポンプ運転台数は３台から全台停止となり、カーブＣＱ及びＣＰで示すようにポンプ全台停止により圧力及び流量共に急激に減少する。この間需要家では、新たな水の供給が無くなったため配管網内の水を消費する。
【０００６】
さらに、時間ｔ２において電源が復電するとポンプ１台運転となる。ここで、ポンプの運転台数は１台に制限される。そこで直線Ｐに示すように圧力制御の制御目標値を停電前の制御目標値よりも下げる。それによりポンプにより供給される水は配管網内の充水を行うためにポンプの有効能力に相当する流量を出す。但し、この時ポンプの最高回転数は制限されているためポンプの最大能力を発揮することはできない。
【０００７】
また、カーブＣＰにて示すように水は配管網内の充水を行うために使用される。従ってこの時点で圧力は上がらない。ここまでの状態は、予め定めてある時間ｔ３が過ぎるまで継続される。本来、停電前需要家ではポンプ３台運転に相当する流量を消費していたが、ポンプ１台運転の制限により供給する流量が不足する状況となる。
【０００８】
そして予め定めてある時間ｔ３が過ぎた時点で、制御目標値を停電前の制御目標値に戻し、流量に応じたポンプ運転台数を判定する制御へと移行する。その後は台数の判定結果によりポンプ運転台数は増加し、圧力及び流量は停電前の状態へと復帰していく。但し、この時点で停電前の圧力と流量を比較すると差が大きいため、復帰動作時圧力と流量は変動する。
【０００９】
すなわち、上記従来のポンプ制御方式では、上記したように復電直後の流量及び圧力の急変を低減したものの、ポンプ１台固定の圧力制御としていることにより停電前の状態への復旧効率が悪く、需要家においては上水が不足している状態が長くなる問題が生じる。また、停電前需要家において消費する流量が多いほど、通常台数制御へ移行した後に大きな圧力変動が発生させてしまう問題がある。
【００１０】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、停電前の運転状態への復旧動作を流量及び圧力の変動を抑止しながら効率よく且つ速やかに行うことを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、配水池から需要家に上水を供給する配水網に設置された複数のポンプを制御するポンプ制御装置において、前記複数のポンプに対してポンプの運転台数を制御する台数制御器と、前記複数のポンプに対して出力する回転数出力値を演算する回転数演算器と、停電発生前の前記ポンプの運転台数と前記回転数出力値を記憶する運転状態記憶器と、前記運転状態記憶器に記憶された回転数出力値に基づいて、復電後に前記ポンプの回転数を調節する復電時回転数調節器とを有し、前記台数制御器は、前記運転状態記憶器に記憶されたポンプの運転台数に基づいて、復電後に複数のポンプを制御する機能を有し、通常時使用する前記回転数演算器側と復電時使用する前記復電時回転数調節器側とに切換える信号系統判定器とを有することを特徴としたポンプ制御装置である。
【００１２】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１記載のポンプ制御装置において、前記回転数調整器は、配水圧力が回復した場合に、回転数の変化幅を大きく、又は、回転数の変化周期を小さくすることを特徴とするポンプ制御装置である。
【００１３】
さらに請求項３に記載された発明は、配水池から需要家に上水を供給する配水網に設置された複数のポンプを制御するポンプ制御装置のポンプ制御方法において、前記複数のポンプに対してポンプの運転台数を制御し、前記複数のポンプに対して出力する回転数出力値を演算し、停電発生前の前記ポンプの運転台数及び前記回転数出力値を記憶し、前記記憶したポンプの運転台数及び回転数出力値に基づいて、復電後に前記ポンプの回転数を調節し、複数のポンプを制御し、復電時使用する回転数出力値から通常時使用する回転数出力値に切換えることを特徴としたポンプ制御方法である。
【００１４】
また、請求項４に記載された発明は、請求項３記載のポンプ制御方法において、前記回転数を調整する場合は、配水圧力が回復した場合に、回転数の変化幅を大きく、又は、回転数の変化周期を小さくすることを特徴とするポンプ制御方法である。
【００１５】
さらに、請求項５に記載された発明は、コンピュータに、配水池から需要家に上水を供給する配水網に設置された複数のポンプに対してポンプの運転台数を制御させ、前記複数のポンプに対して出力する回転数出力値を演算させ、停電発生前の前記ポンプの運転台数及び前記回転数出力値を記憶させ、前記記憶したポンプの運転台数及び回転数出力値に基づいて、復電後に前記ポンプの回転数を調節させ、複数のポンプを制御させ、復電時使用する回転数出力値から通常時使用する回転数出力値に切換えさせることを特徴としたポンプ制御プログラムである。
【００１６】
また、請求項６に記載された発明は、請求項５記載のポンプ制御プログラムにおいて、前記回転数を調整させる場合は、配水圧力が回復した場合に、回転数の変化幅を大きく、又は、回転数の変化周期を小さくすることを特徴とするポンプ制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、復電後速やかに停電前の状態復旧することで、停電時における需要家の水不足の状態を短縮化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態を示す構成図である。図１において、配水池１３から需要家に上水を供給する配水網１４に可変速駆動装置６を備える複数のポンプを設け、前記各ポンプの運転及び停止制御を行う回転数演算器３と台数制御器５とを備えたポンプ制御装置１に、ポンプの運転台数と回転数演算器３にて演算した回転数出力値と実圧力を記憶する運転状態記憶器７と、復電後回転数出力値に変化量制限を付加する復電時回転数調節器１１と、通常時使用する前記回転数演算器３側と復電時使用する前記復電時回転数調節器１１側とに切換える信号系統判定器１２を設ける。
【００２０】
このポンプ制御装置１には、配水圧力と配水流量を入力する。ポンプ制御装置１内部では、制御目標値設定器２で設定された目標値と実配水圧力値から回転数演算器３において回転数出力値を演算する。信号系統判定器１２では、通常時は回転数演算器３側出力値を選択し可変速駆動装置６に回転数指令を出力する。なお、信号系統判定器１２及び可変速駆動装置６はポンプ台数分具備させている。
【００２１】
そして台数決定用流量設定器４で設定された流量と配水流量とからその時点での必要ポンプ運転台数を決定し、台数制御器５では必要ポンプ運転台数と実ポンプ運転台数を同数とするよう当該ポンプに対して運転／停止指令を出力する。運転状態記憶器７では常時、実配水圧力を圧力記録部８に、回転数出力値を回転数記録部９に、ポンプ運転台数を台数記録部１０に各々記憶させておき、停電後はその記録を停止し停電前の値を記録した状態となる。
【００２２】
復電後、復電時回転数調節器１１は回転数記録部９に記録されている値を目標値とし、信号系統判定器１２は復電時回転数調節器１１の出力値を選択し可変速駆動装置６に回転数指令を出力する。その後、信号判定器１２は圧力記録部８に記録された値と実配水圧力を比較して停電前圧力値になった時点で回転数演算器３側への信号に切換る。また、台数制御器５では台数記録部１０に記録されている台数を必要ポンプ運転台数とし台数制御を行う。
【００２３】
次に本発明の復電時回転数調節器１１の内部機能について図２を参照して説明する。復電時回転数調節器１１では、目標の回転数まで一定の変化幅、一定の周期に従いポンプの回転数を増加させるためのものである。目標回転数ＳＶは、図１の回転数記録部９に記録されている値とすることによりポンプの状態を停電前の状態まで戻すことができる。
【００２４】
一定の変化幅ΔＭＶと一定の周期Δｔを設定することにより、回転数出力値であるＭＶは式（１）にて演算される。式（１）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。
ＭＶｎ ＝ ＭＶn-1 ＋ ΔＭＶ……（１）
【００２５】
復電後、図１の回転数演算器３より算出された回転数出力値は、配水圧力の状況が不安定の為、回転数出力値も不安定になる、しかし上記の通り回転数出力値ＭＶは、一定の変化幅と一定の周期で演算されるため、配水圧力及び配水流量の影響受けること無く、常に一定の変化率で回転数出力値を増加させることができる。
【００２６】
次に、停電前の状態への復旧をより速やかにするための方法を説明する。
【００２７】
ポンプ運転後、実配水圧力であるＰＶと図１の圧力記録部８に記録されている停電前配水圧力であるＰSVにおいて、ＰＶ＞ＰSV×Ａ／１００（０＜Ａ＜１００）の関係が成立したとき、一定の変化幅をΔＭＶ×α（α≧１.０）、一定の周期をΔｔ×β（β≦１.０）として式（１）の演算を実行する。上記により、配水圧力が回復した状況を判断し、一定の変化幅を大きく更に一定の周期を短くすることにより、一定の変化量でより早く停電前の状態へ復旧することができる。
【００２８】
さらに本発明の復電時における台数制御器５の内部機能について、図３を参照して説明する。
【００２９】
復電時ポンプ目標運転台数であるＱSVは、図１の台数記録部１０に記録されている停電前ポンプ運転台数とすることにより、図１の台数決定用流量設定器４で設定された流量と実配水流量を比較してポンプ運転台数を判定する手段よりも、運転台数を速やかに停電前のポンプ運転台数まで戻すことができ、停電前需要家において消費していた流量を速やかに供給することができる。
【００３０】
また、復電後ポンプが同時に複数台運転すると配水流量及び配水圧力に急激な変動を生じるため、ポンプ運転間隔時間Ｔを設定する。まず、ポンプＰ１が運転し運転間隔時間Ｔ１経過後にポンプＰ２が追加運転となる、運転間隔時間Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）経過後更にポンプＰ３が追加運転する。
【００３１】
なお、上記したポンプ制御装置１の有する機能と同等の機能を達成するプログラムや、そのプログラムの記録媒体によっても本発明を利用することができる。
【００３２】
上記で説明したように、本発明のポンプ制御装置、ポンプ制御方法及びポンプ制御プログラムによれば、復電後のポンプ制御は停電前の状態を目標値として動作するため、停電前の状態に復旧してから通常の圧力制御及び台数制御へ移行することができ、急激な制御変動の抑止が可能となり、配管への影響を低減し老朽化した配管においては赤水の防止効果も得られる。
【００３３】
また、需要家における上水の消費量が停電前に多ければ多いほど、更に本発明での効果は高くなる。
【００３４】
なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例のポンプ制御装置の構成図である。
【図２】図１のポンプ制御方式の復電時動作説明図である。
【図３】図１のポンプ制御方式の台数制御説明図である。
【図４】従来のポンプ制御方式の動作説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ポンプ制御装置、２…制御目標値設定器、３…回転数演算器、４…台数決定用流量設定器、５…台数制御器、６…可変速駆動装置、７…運転状態記憶器、８…圧力記録部、９…回転数記録部、１０…台数記録部、１１…復電時回転数調節器、１２…信号系統判定器、１３…配水池、１４…配水網
【図１】
2006063842.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006063842.tif 000006