(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水位が所定範囲に収まるように複数のポンプの運用および停止の動作と回転数とが制御される、沈砂池を含むポンプ井の断面積であって、沈砂池に係る水位におけるポンプ井の断面積を推定するポンプ井断面積推定方法であって、
前記ポンプ井から汚水を揚水するポンプの運転台数の変化を検出する台数変化検出ステップと、
前記台数変化検出ステップにより前記ポンプの運転台数の変化が検出されて、揚水量および水位が変化したタイミングにおいて、前記ポンプ井への前記汚水の流入量変化量が０で近似できる程度の微小時間における前記汚水の揚水変化量および水位変化量を検出する揚水変化量等検出ステップと、
前記揚水変化量等検出ステップにより検出された汚水の揚水変化量および水位変化量を用いて、前記微小時間における前記ポンプ井の平均断面積を前記揚水変化量等検出ステップによる検出時に係る水位での前記ポンプ井の断面積として算出する断面積算出ステップと、
を含むことを特徴とするポンプ井断面積推定方法。
【請求項２】
水位が所定範囲に収まるように複数のポンプの運用および停止の動作と回転数とが制御される、沈砂池を含むポンプ井の断面積であって沈砂池に係る水位におけるポンプ井の断面積を推定するポンプ井断面積推定装置であって、
前記ポンプの運転台数の変化を検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段によって前記ポンプの運転台数の変化が検出されて、揚水量および水位が変化したタイミングにおいて、前記ポンプ井への汚水の流入量変化量が０で近似できる程度の微小時間における前記汚水の揚水変化量および水位変化量を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段によって検出された汚水の揚水変化量および水位変化量を用いて、前記微小時間における前記ポンプ井の平均断面積を前記第２検出手段による検出時に係る水位での前記ポンプ井の断面積として算出する算出手段と、
を備えることを特徴とするポンプ井断面積推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理プラント設備の挙動をシミュレーションするために必要なポンプ井の断面積を推定するポンプ井断面積推定方法及びポンプ井断面積推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水処理プラント設備（以下、プラント設備と略記）の運用方案の意志決定を行う際には、コンピュータ技術を利用したプラント設備の挙動のシミュレーションが行われる。このシミュレーションを行うにあたって、シミュレーションモデルが現実のプラント設備を正しく表現していない場合、シミュレーションによって求められるプラント設備の挙動と現実のプラント設備の挙動とが一致せず、シミュレーションの精度が低下する。このため、シミュレーションモデルは現実のプラント設備を正しく表現したものでなければならない。このような背景から、ポンプ井に流入した汚水を揚水するポンプを備えるプラント設備の挙動をシミュレーションする場合には、汚水の深さ方向におけるポンプ井の断面積とポンプ特性とをシミュレーションモデルに用いるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−４７２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プラント設備のシミュレーションにおいてポンプ井の断面積を用いる場合には、沈砂池の構造を考慮してポンプ井の断面積を算出する必要がある。しかしながら、一般に沈砂池の構造は非常に複雑であるために、従来のシミュレーションでは、プラント設備の土木図面に基づいて沈砂池の構造を無視して手計算によってポンプ井の断面積を算出していた。このため、従来のプラント設備のシミュレーションによれば、手計算によって算出されたポンプ井の断面積が実際のポンプ井の断面積と一致していないために、プラント設備の挙動を精度よくシミュレーションできないことがあった。このような背景から、沈砂池の構造を含むポンプ井の断面積を高精度に推定可能な技術の提供が期待されている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、沈砂池を含むポンプ井の断面積を高精度に推定可能なポンプ井断面積推定方法及びポンプ井断面積推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るポンプ井断面積推定方法は、水位が所定範囲に収まるように複数のポンプの運用および停止の動作と回転数とが制御される、沈砂池を含むポンプ井の断面積であって沈砂池に係る水位におけるポンプ井の断面積を推定するポンプ井断面積推定方法であって、ポンプ井から汚水を揚水するポンプの運転台数の変化を検出する台数変化検出ステップと、台数変化検出ステップによりポンプの運転台数の変化が検出されて、揚水量および水位が変化したタイミングにおいて、ポンプ井への汚水の流入量変化量が０で近似できる程度の微小時間における汚水の揚水変化量および水位変化量を検出する揚水変化量等検出ステップと、揚水変化量等検出ステップにより検出された汚水の揚水変化量および水位変化量を用いて、微小時間におけるポンプ井の平均断面積を揚水変化量等検出ステップによる検出時に係る水位でのポンプ井の断面積として算出する断面積算出ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るポンプ井断面積推定装置は、水位が所定範囲に収まるように複数のポンプの運用および停止の動作と回転数とが制御される、沈砂池を含むポンプ井の断面積であって沈砂池に係る水位におけるポンプ井の断面積を推定するポンプ井断面積推定装置であって、ポンプの運転台数の変化を検出する第１検出手段と、第１検出手段によってポンプの運転台数の変化が検出されて、揚水量および水位が変化したタイミングにおいて、ポンプ井への汚水の流入量変化量が０で近似できる程度の微小時間における汚水の揚水変化量および水位変化量を検出する第２検出手段と、第２検出手段によって検出された汚水の揚水変化量および水位変化量を用いて、微小時間におけるポンプ井の平均断面積を第２検出手段による検出時に係る水位でのポンプ井の断面積として算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るポンプ井断面積推定方法及びポンプ井断面積推定装置によれば、沈砂池を含むポンプ井の断面積を高精度に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるポンプ井断面積推定装置が適用される水処理プラント設備の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態であるポンプ井断面積推定処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、ポンプ井への汚水の流入量、吸水ポンプによる汚水の揚水量、及びポンプ井内における汚水の水位の時間変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるポンプ井断面積推定装置の構成及びその動作について説明する。
【００１１】
〔水処理プラント設備の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態であるポンプ井断面積推定装置が適用される水処理プラント設備の構成について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態であるポンプ井断面積推定装置が適用される水処理プラント設備の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるポンプ井断面積推定装置が適用される水処理プラント設備１は、沈砂池２からポンプ井３内に流れ込んだ汚水４を吐出渠５に揚水するＮ台の吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転／停止を制御することによって、ポンプ井３内における汚水４の水位を所定範囲内に制御するものである。吐出渠５に揚水された汚水４は、初沈槽、曝気槽、終沈槽などを備える水処理設備６に供給されて処理される。
【００１３】
水処理プラント設備１は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮ毎に設けられた開閉バルブＶ１〜ＶＮ及び電気センサ８１〜８Ｎと、水位センサ９と、揚水量センサＱＳと、制御装置１０と、を備える。開閉バルブＶ１〜ＶＮはそれぞれ、吸水ポンプＰ１〜ＰＮから吐出された汚水４が流れる配管７１〜７Ｎに設けられ、制御装置１０によって開閉制御されることによって吸水ポンプＰ１〜ＰＮから吐出渠５に揚水される汚水４の流量を制御する。電気センサ８１〜８Ｎはそれぞれ、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの電磁接触器の動作状態を検出し、検出された動作状態を示す電気信号を制御装置１０に入力する。すなわち、電気センサ８１〜８Ｎは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数を検出する。電気センサ８１〜８Ｎは、本発明に係る第１検出手段として機能する。水位センサ９は、ポンプ井３内における汚水４の水位Ｌを検出し、検出された水位Ｌを示す電気信号を制御装置１０に入力する。揚水量センサＱＳは、吐出渠５に揚水される汚水４の流量を動作状態にある吸水ポンプＰ１〜ＰＮによる揚水量Ｑ０として検出し、検出された揚水量Ｑ０を示す電気信号を制御装置１０に入力する。揚水量センサＱＳ及び水位センサ９は、本発明に係る第２検出手段として機能する。
【００１４】
制御装置１０は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの演算処理装置によって構成されている。制御装置１０は、各センサから入力された電気信号に基づいて吸水ポンプＰ１〜ＰＮの動作や回転数を制御することによって、ポンプ井３内における汚水４の水位を所定範囲内に制御する。また、制御装置１０は、本発明の一実施形態であるポンプ井断面積推定装置として動作することによって、汚水４の水位Ｌ毎の沈砂池２を含むポンプ井３の断面積Ｓ（Ｌ）を算出する。制御装置１０は、本発明に係る算出手段として機能する。
【００１５】
〔ポンプ井断面積算出処理〕
このような構成を有する水処理プラント設備１では、制御装置１０が以下に示すポンプ井断面積算出処理を実行することによって、汚水４の水位Ｌ毎の沈砂池２を含むポンプ井３の断面積Ｓ（Ｌ）を算出する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、ポンプ井断面積算出処理を実行する際の制御装置１０の動作について説明する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態であるポンプ井断面積算出処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、水処理プラント設備１が稼働されたタイミングで開始となり、ポンプ井断面積算出処理はステップＳ１の処理に進む。なお、本実施形態では、ポンプ井断面積算出処理は、水処理プラント設備１が稼働している間、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
【００１７】
ステップＳ１の処理では、制御装置１０が、電気センサ８１〜８Ｎから入力される電気信号に基づいて吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数が変化したか否かを判別する。そして、制御装置１０は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数が変化したタイミングでポンプ井断面積算出処理をステップＳ２の処理に進める。
【００１８】
ステップＳ２の処理では、制御装置１０が、揚水量センサＱＳから入力される電気信号に基づいて単位時間あたりの揚水変化量ΔＱ０を検出する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、ポンプ井断面積算出処理はステップＳ３の処理に進む。
【００１９】
ステップＳ３の処理では、制御装置１０が、水位センサ９から入力される電気信号に基づいて単位時間あたりの汚水４の水位変化量ΔＬを検出する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、ポンプ井断面積算出処理はステップＳ４の処理に進む。
【００２０】
ステップＳ４の処理では、制御装置１０が、ステップＳ２及びステップＳ３の処理によって検出された揚水変化量ΔＱ０及び水位変化量ΔＬを用いて、水位センサ９によって検出された水位Ｌにおける沈砂池２を含むポンプ井３の断面積Ｓ（Ｌ）を算出する。ここで、ポンプ井３への汚水４の単位時間あたりの流入量変化量ΔＱｉ，単位時間あたりの汚水４の揚水変化量ΔＱ０，水位Ｌにおけるポンプ井３の断面積Ｓ（Ｌ），及び単位時間あたりの汚水４の水位変化量ΔＬの間には以下に示す数式（１）に示すような関係がある。
【００２１】
【数１】
0005731163.tif 000002
【００２２】
従って、図３に示すようにポンプ井３内への汚水４の流入量Ｑｉが微小時間で一定である場合、すなわち単位時間あたりの流入量変化量ΔＱｉを０と近似できる場合において、吸水ポンプの運転台数が変化することによって揚水量及び水位が変化した場合（図３に示す時刻Ｔ＝Ｔ１〜Ｔ２の間）、単位時間あたりの汚水４の揚水変化量ΔＱ０，水位Ｌにおけるポンプ井３の断面積Ｓ（Ｌ），及び単位時間あたりの汚水４の水位変化量ΔＬの間には、以下の数式（２）に示すような関係がある。このことから、単位時間あたりの流入量変化量ΔＱｉを０と近似できる場合において、吸水ポンプの運転台数が変化することによって揚水量及び水位が変化した場合、水位Ｌにおけるポンプ井３の断面積Ｓ（Ｌ）は、以下に示す数式（３）に単位時間あたりの汚水４の揚水変化量ΔＱ０及び汚水４の水位変化量ΔＬを代入することによって算出することができる。
【００２３】
【数２】
0005731163.tif 000003
【数３】
0005731163.tif 000004
【００２４】
そこで、制御装置１０は、以下に示す数式（３）にステップＳ２及びステップＳ３の処理によって検出された揚水変化量ΔＱ０及び水位変化量ΔＬを代入することによって、水位Ｌにおける沈砂池２を含むポンプ井３の断面積Ｓ（Ｌ）を算出する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連のポンプ井断面積算出処理は終了する。
【００２５】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態であるポンプ井断面積算出処理によれば、制御装置１０が、ポンプ井３から汚水４を揚水する吸水ポンプの運転台数の変化を検出し、吸水ポンプの運転台数の変化が検出された場合に、汚水４の揚水変化量ΔＱ０及び水位変化量ΔＬを検出し、検出された汚水４の揚水変化量ΔＱ０及び水位変化量ΔＬを用いて沈砂池２を含むポンプ井３の断面積を算出するので、沈砂池２を含むポンプ井３の断面積を高精度に推定することができる。
【００２６】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１  水処理プラント設備
２  沈砂池
３  ポンプ井
４  汚水
５  吐出渠
６  水処理設備
７１〜７Ｎ  配管
８１〜８Ｎ  電気センサ
９  水位センサ
１０  制御装置
Ｐ１〜ＰＮ  吸水ポンプ
ＱＳ  揚水量センサ
Ｖ１〜ＶＮ  開閉バルブ
【図１】
0005731163.tif 000005
【図２】
0005731163.tif 000006
【図３】
0005731163.tif 000007