(57)【要約】【課題】異種容量ポンプの並列運転時の各々のポンプ吐出量偏差による大ポンプから小ポンプへの押込みを軽減したポンプ揃速制御実施を目的とする。【解決手段】可変速駆動装置１１，１２を備える複数の異なる締切圧力を有するポンプを並列で運転する時に、前記各ポンプの圧力目標値２と圧力検出器１４で計測された実圧力の偏差から回転数出力値を演算する圧力制御回路３と、各々のポンプ特性カーブと締切圧の異なる異種容量ポンプの吐出量偏差を軽減するよう調節するための締切圧を同一化させた特性カーブを記憶した並列運転用揃速回転数算出器７とを備え、大ポンプから小ポンプへの押込み軽減及び締切運転防止を行う。【選択図】図１
2008050984.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並列設置された複数の異なる締切圧力を有するポンプの夫々が具備する可変速駆動装置を制御するポンプ揃速制御装置であって、前記各ポンプの制御圧力目標値と配水網に設置された圧力検出器で計測された実圧力の偏差から前記ポンプの回転数出力値を演算する圧力制御器と、ポンプ特性カーブよりポンプ増加流量と減少流量を算出し運転台数を決定する台数制御器と、前記締切圧の異なる異種容量ポンプ各々の吐出量偏差を減少するように、目標圧力に対してポンプ吐出可能揚程内での揃速するよう調節するための締切圧を同一化させた特性カーブを記憶した並列運転用揃速回転数算出器を有する異種容量ポンプの並列運転時のポンプ揃速制御装置。
【請求項２】
前記並列運転用揃速回転数算出器は、大ポンプの締切圧を小ポンプ締切圧に合わせるよう大ポンプ回転数の回転数上限を実際の回転数上限ではなく、小ポンプの１００％運転時の締切圧相当の大ポンプ回転数を、並列運転時の大ポンプの揃速時の１００％回転数上限として回転数の調節を行うものである請求項１に記載の異種容量ポンプの並列運転時のポンプ揃速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締切圧の異なる異種容量ポンプの並列運転時にポンプ回転数を揃速制御するのに好適な異種容量ポンプの並列運転時のポンプ揃速制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の異種容量ポンプの並列運転時ポンプ制御回路は、〔特許文献１〕に記載のように、複数号機に対して圧力制御回路からの共通の回転数目標値０％が最低回転数，回転数目標値１００％が最大回転数として演算し、各々のポンプの締切圧を意識せず目標回転数を決定する方法が取られている。
【０００３】
このため、従来のポンプ揃速制御装置では、必要吐出量の変化時に吐出可能な揚程外での揃速運転が行われ、必要吐出量の減少時に吐出量が大きいポンプと吐出量が小さいポンプの偏差により、吐出量が大きいポンプ（以下大ポンプという）に吐出量が小さいポンプ（以下小ポンプという）が押込まれ、吐出量が小さいポンプに無送水状態が起こりえる制御方法であった。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９３５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
並列運転するポンプが切替過渡期等で大ポンプと小ポンプの容量及び締切圧が大幅に異なる場合には、図６に示すように、共通する目標値で異種容量のポンプを揃速制御すると、目標送水圧力ＨＳＶに対し必要送水量Ｑmax と最大の場合は、図６（ａ）に示すように目標回転数１００％、すなわち大ポンプＫ１max ，小ポンプＫ２max ，大ポンプ締切圧
Ｈ１max，小ポンプ締切圧Ｈ２maxで運転される。
【０００６】
ここで、配水網で必要とされる流量が減少し、必要送水量Ｑａとなると、図６（ｂ）に示すように、目標回転数「Ｋ」％に低下し、大ポンプはＫ１ａ、小ポンプはＫ２ａ、大ポンプ締切圧Ｈ１ａ，小ポンプ締切圧Ｈ２ａとなり、小ポンプは目標送水圧力ＨＳＶ以下となる回転数で運用されていた。
【０００７】
又、目標送水圧力ＨＳＶに対して必要送水量Ｑが多い場合は、図５に示すように、大ポンプと小ポンプの性能特性カーブはＫ１，Ｋ２の運転カーブとなる。この状態での各ポンプの締切圧と吐出量を求めると、大ポンプの性能特性カーブＫ１より、締切圧はＨ１、吐出量はＱ１、小ポンプ性能特性カーブＫ２より、締切圧はＨ２、吐出量はＱ２となる。
【０００８】
ここで、配水網で必要とされる流量が減少し、特に、運転台数を減少した場合の流量が、大ポンプの送水可能な最大流量付近Ｋ１２ｂの流量となる場合には、各ポンプの締切圧と吐出量は、図５（ｂ）に示すように、大ポンプの性能特性カーブＫ１ｂより、締切圧はＨ１ｂ、吐出量はＱ１ｂ、小ポンプの性能特性カーブＫ２ｂより、締切圧はＨ２ｂ、吐出量はＱ２ｂとなり、小ポンプの吐出量及び大ポンプの吐出量が共に減少することになる。
【０００９】
ベルヌーイの定理より、流体の持つ運動エネルギーは、運動エネルギーをＷ、流速をＵとすると、Ｗ＝（Ｕ×Ｕ÷２）となり、流体の持つ運動エネルギーは、速度２乗に比例して大きくなるため、吐出量の減少時には吐出管径の小さいポンプほど流速の減少が大きくなり、より運動エネルギーの減少が大きくなる。
【００１０】
すなわち、必要吐出量が減少するに伴い、大ポンプから吐出する流体の持つ運動エネルギーと小ポンプから吐出する流体の持つ運動エネルギーの格差が大きくなり大ポンプから小ポンプへの押込みが進み、最終的には小ポンプ無送水運転となっていた。
【００１１】
本発明の目的は、異種容量ポンプの並列運転時の各々のポンプ吐出量偏差による大ポンプから小ポンプへの押込みを軽減した異種容量ポンプの並列運転時のポンプ揃速制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の異種容量ポンプの並列運転時のポンプ揃速制御装置は、締切圧の異なる異種容量ポンプの揃速制御時に、大ポンプの吐出圧を小ポンプ締切圧に合わせ、大ポンプの回転数上限を実際の回転数上限ではなく、小ポンプの１００％運転時の締切圧相当の大ポンプ回転数を、大ポンプの揃速運転時の１００％回転数上限とし、更に、現在の全揚程で送水可能な小ポンプ回転数を小ポンプ回転数下限０％とする。
【００１３】
圧力制御器３からの目標回転数割合０％が小ポンプでは、現在の全揚程での送水可能回転数最低回転数、目標回転数割合１００％が小ポンプの１００％回転数大ポンプでは、現在の全揚程での送水可能回転数最低回転数、目標回転数割合１００％が小ポンプ１００％運転時の締切圧相当の大ポンプ回転数として目標回転数を算出する、揃速運転時用のポンプ特性カーブを記憶した異種容量ポンプ並列運転用揃速回転数算出器を設け、大ポンプと小ポンプの吐出量差を軽減しながら締切圧の異なる異種容量ポンプを揃速制御する事で、大ポンプから小ポンプへの押込みを軽減したポンプ揃速制御を行える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、締切圧の異なるポンプの並列運転時に、大ポンプと小ポンプとの吐出量偏差を軽減することにより、大ポンプから小ポンプへの押込み軽減したポンプ揃速制御を行うことができる。この結果、無送水状態でのポンプの連続運転が防止でき、機械保護や圧力上昇による配管損傷等の防止，ポンプ緊急停止等による圧力変動を抑止でき、より安全なポンプ運用の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施例を図１から図３により説明する。図１は、本実施例のポンプ揃速制御装置の構成図である。
【００１６】
図１に示す送水ポンプ制御器１は、運転するポンプ台数及びポンプ回転数を制御することにより送水圧力目標値２となるよう制御を行う。必要なポンプ運転台数は、台数制御器４内のポンプ特性カーブ記憶回路６に記録されているポンプ性能特性カーブを基に、台数増減判定回路５にて、現在の運転台数での最大送水可能量からポンプ台数を増加した場合の増加流量、台数減少時の最大送水可能量からポンプ台数を減少した場合の減少流量を決定し、各ポンプへ制御指令を出力する。ポンプ目標回転数は、圧力制御器３にて送水圧力目標値２と圧力検出器１４からの送水圧力実測値との偏差より、現在運転中のポンプの回転数検出器１５，１６で計測された実回転数を基に目標回転数割合８(０〜１００％)を決定する。並列運転用揃速回転数算出器７は、ポンプ特性カーブ記憶回路６から現在の運転台数に適合する特性カーブを抽出し、圧力制御器３からの目標回転数割合８相当の目標回転数の算出をポンプ毎に行い、回転数目標値信号９，１０を各ポンプの可変速駆動装置
１１，１２へ出力する。
【００１７】
次に、本実施例の締切圧を考慮したポンプ特性カーブについて説明する。図３（ａ）に示すように、各全揚程での大ポンプ及び小ポンプの送水可能な回転数の下限Ｋmincは、ポンプ特性カーブより算出することが出来る。
【００１８】
その全揚程と大ポンプ及び小ポンプの各々の回転数下限の相関カーブを作成すると図３（ｂ）に示すようになる。その相関カーブをポンプ特性カーブ記憶回路６に記憶させておき、圧力検出器１４で計測した送水圧力，配水池に設置された水位計１８で計測された配水池水位から（現在の全揚程ＨＳＶ）＝（送水圧力）−（配水池水位）＋（管ＬＯＳＳ）を算出し、相関カーブに代入することにより大ポンプの回転数下限値ＮＳＢ，小ポンプの回転数下限値ＮＳＳを算出する。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、締切圧が異なる大ポンプと小ポンプにおいて、大ポンプ１台運転時の１００％性能特性カーブＫＢと小ポンプ１台運転時の１００％性能特性カーブ
ＫＳとを比較すると、大ポンプの吐出量Ｑ２，小ポンプの吐出量Ｑ１となり、Ｑ２−Ｑ１分の吐出量偏差が生じている。この吐出量偏差の軽減をすることにより、大ポンプから小ポンプへの押込みを防止できる。
【００２０】
全揚程と流量との関係を示すポンプの特性カーブと回転数の関係式は、回転数１００％（Ｎ１００）時の全揚程（Ｈ１００）とし、回転数Ｎ％（Ｎ）時の全揚程（Ｈ）とすると、
Ｈ１００＝｛（Ｎ１００×Ｎ１００）／Ｎ×Ｎ｝×Ｈ
となる。この計算式内のＨに、小ポンプ１台運転時の１００％性能特性カーブから締切圧ＨＳを代入して計算することにより、締切圧ＨＳ時の大ポンプ回転数Ｎ％が算出される。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、小ポンプ１台運転時の１００％性能特性カーブＫＳの締切圧ＨＳとなるような大ポンプ回転数Ｎ％時の性能特性カーブＫＢｄを求め、２台並列運転時の大ポンプ性能特性カーブとしてポンプ特性カーブ記憶回路６に記憶する。
【００２２】
締切圧の異なるポンプ２台の運転時は大ポンプの回転数上限をＮ％とし、圧力制御器３からの回転数目標値０％〜１００％に対し、大ポンプはＮＳＢ〜Ｎ％、小ポンプはＮＳＳ〜１００％として、回転数算出を行い、回転数目標信号９，１０として可変速駆動装置
１５，１６に出力しポンプの揃速制御を実施する。
【００２３】
このように制御することにより、締切圧の異なる異種容量ポンプの並列運転時に目標圧ＨＳＶＡで必要流量ＱＡの運転時には、従来の揃速制御では、図４（ａ）に示すように、小ポンプの吐出流量ＱＡ１，大ポンプの吐出流量ＱＡ２，小ポンプの締切圧ＨＳＮ，大ポンプ締切圧ＨＢＮで運転されるが、本実施例では、図４（ｂ）に示すように、小ポンプ吐出流量ＱＡ１ｅ，大ポンプ吐出流量ＱＡ２ｅ，小ポンプ締切圧ＨＳＮｅ，大ポンプ締切圧ＨＢＮｅとなる。
【００２４】
これら比較すると、ＱＡ１ｅ＞ＱＡ１，ＱＡ２ｅ＜ＱＡ２,ＨＳＮｅ＞ＨＳＮ,ＨＳＮｅ＜ＨＢＮとなり、揃速運転時の大ポンプと小ポンプの吐出量偏差の減少し、小ポンプへの押込みによる無送水状態でのポンプ運転防止する効果が得られる。この効果は、並列運転される締切圧の異なる異種容量ポンプ台数が多ければ多いほど、大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例であるポンプ揃速制御装置の構成図である。
【図２】本実施例の吐出量差を考慮したポンプ特性カーブでの揃速制御を示す図である。
【図３】本実施例の全揚程と送水可能な最低回転数との関係を示す図である。
【図４】本実施例の揃速制御と従来の揃速制御での各ポンプ吐出量偏差の比較を示す図である。
【図５】従来の揃速制御を説明する図である。
【図６】従来の揃速制御を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…送水ポンプ制御器、２…圧力目標値、３…圧力制御器、４…台数制御器、５…台数増減判定回路、６…ポンプ特性カーブ記憶回路、７…並列運転用揃速回転数算出器、８…目標回転数割合、９，１０…回転数目標信号、１１，１２…可変速駆動装置、１３…送水流量検出器、１４…圧力検出器、１５，１６…回転数検出器、１７…配水網、１８…水位計。
【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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