(57)【要約】【課題】流量に対する消費電力特性の非線形性および多値性、並びに、運用期間の変化に応じた消費電力特性の変化を考慮した、ポンプ消費電力特性モデルを提供する。【解決手段】ポンプのモータ効率、並びに可変速ポンプのインバータ効率および定格回転速度を含む機器仕様データ、水処理施設における目標吐出圧力、ポンプの台数切替流量および運転順序を含む制御方式データ、並びに、ポンプが定格回転速度で動作した時の管路損失の特性曲線に係る管路特性データをそれぞれ記憶しておく。また、ポンプの吐出流量、ポンプの消費電力、可変速ポンプの回転速度、および、ポンプの吐出圧力の計測情報を、運用実績データとして蓄積しておく。消費電力特性モデル作成部２３０は、機器仕様データ、制御方式データ・管路特性データ、および、運用実績データに基づいて、非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する。【選択図】図１
2012207546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水処理施設に設けられて水の輸送を担う固定速ポンプおよび可変速ポンプの両者、またはいずれか一方のポンプの流量に対する消費電力特性をモデル化したポンプ消費電力特性モデルを作成するポンプ消費電力特性モデル作成装置であって、
前記ポンプのモータ効率、並びに前記可変速ポンプのインバータ効率および定格回転速度を機器仕様データとして記憶する機器仕様記憶部と、
前記水処理施設における目標吐出圧力、前記ポンプの台数切替流量および運転順序、並びに目標吐出流量に対する前記ポンプの吐出流量の配分を制御方式データとして記憶する制御方式記憶部と、
前記ポンプが定格回転速度で動作した時の管路損失の特性曲線を管路特性データとして記憶する管路特性記憶部と、
前記ポンプの吐出流量、前記ポンプの消費電力、前記可変速ポンプの回転速度、および、前記ポンプの吐出圧力の計測情報を、前記水処理施設の運用時における運用実績データとして蓄積する運用実績データ蓄積部と、
前記機器仕様記憶部に記憶された機器仕様データ、前記制御方式記憶部に記憶された制御方式データ、前記管路特性記憶部に記憶された管路特性データ、および、前記運用実績データ蓄積部に蓄積された運用実績データに基づいて、非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する消費電力特性モデル作成部と、を備える
ことを特徴とするポンプ消費電力特性モデル作成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプ消費電力特性モデル作成装置であって、
消費電力特性モデル作成部は、前記ポンプの流量−楊程特性および流量−効率特性を、２次近似式を用いてそれぞれモデル化すると共に、前記モデル化した２次近似式の係数を用いて、前記非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する、
ことを特徴とするポンプ消費電力特性モデル作成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のポンプ消費電力特性モデル作成装置であって、
前記運用実績データの参照期間を設定する運用実績データ参照期間設定部をさらに備え、
前記消費電力特性モデル作成部は、前記運用実績データ参照期間設定部で設定された前記参照期間に係る前記運用実績データに基づいて消費電力特性モデルを作成する、
ことを特徴とするポンプ消費電力特性モデル作成装置。
【請求項４】
水処理施設に設けられて水の輸送を担う固定速ポンプおよび可変速ポンプの両者、またはいずれか一方のポンプの流量に対する消費電力特性をモデル化したポンプ消費電力特性モデルを作成する際に用いられるポンプ消費電力特性モデル作成方法であって、
機器仕様記憶部が、前記ポンプのモータ効率、並びに前記可変速ポンプのインバータ効率および定格回転速度を機器仕様データとして記憶する手順と、
制御方式記憶部が、前記水処理施設における目標吐出圧力、前記ポンプの台数切替流量および運転順序、並びに目標吐出流量に対する前記ポンプの吐出流量の配分を制御方式データとして記憶する手順と、
管路特性記憶部が、前記固定速ポンプが定格回転速度で動作した時の管路損失の特性曲線を管路特性データとして記憶する手順と、
運用実績データ蓄積部が、前記ポンプの吐出流量、前記ポンプの消費電力、前記可変速ポンプの回転速度、および、前記ポンプの吐出圧力の計測情報を、前記水処理施設の運用時における運用実績データとして蓄積する手順と、
消費電力特性モデル作成部が、前記記憶された機器仕様データおよび制御方式データ・管路特性データ、並びに、前記蓄積された運用実績データに基づいて、非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する手順と、を有する
ことを特徴とするポンプ消費電力特性モデル作成方法。
【請求項５】
水処理施設に設けられて水の輸送を担う固定速ポンプおよび可変速ポンプの両者、またはいずれか一方のポンプの流量に対する消費電力特性をモデル化したポンプ消費電力特性モデルを作成する際に用いられ、情報処理装置にインストールされるポンプ消費電力特性モデル作成プログラムであって、
前記ポンプのモータ効率、並びに前記可変速ポンプのインバータ効率および定格回転速度を機器仕様データとして記憶する手順と、
前記水処理施設における目標吐出圧力、前記ポンプの台数切替流量および運転順序、並びに目標吐出流量に対する前記ポンプの吐出流量の配分を制御方式データとして記憶する手順と、
前記固定速ポンプが定格回転速度で動作した時の管路損失の特性曲線を管路特性データとして記憶する手順と、
前記ポンプの吐出流量、前記ポンプの消費電力、前記可変速ポンプの回転速度、および、前記ポンプの吐出圧力の計測情報を、前記水処理施設の運用時における運用実績データとして蓄積する手順と、
前記記憶された機器仕様データおよび制御方式データ・管路特性データ、並びに、前記蓄積された運用実績データに基づいて、非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する手順と、
をコンピューターに実行させるためのコンピューター読み取り可能なポンプ消費電力特性モデル作成プログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のポンプ消費電力特性モデル作成プログラムを記録した
ことを特徴とするコンピューター読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水道施設等の水処理施設において、ポンプの流量に対する消費電力特性モデルを作成するポンプ消費電力特性モデル作成装置、ポンプ消費電力特性モデル作成方法、ポンプ消費電力特性モデル作成プログラム、およびこのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保全の一環から、環境負荷に対する社会的な関心が高まってきている。かかる背景から、全国の電力需要のうち約０．８％を消費する水道施設においても、消費エネルギー削減を通した環境負荷低減への取り組みが重要な課題となってきている。
【０００３】
このような環境負荷低減に関連する従来技術の一例として、特許文献１には、上水道施設全体の運用コスト（薬品コストおよび電力コスト）を計算することで上水道施設全体の運用コストを評価可能な上水道水運用評価装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６６３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば水道施設では、そこでの消費電力量の大半を、水輸送を担う電動ポンプ（以下、“ポンプ”と省略する。）が消費している。そのため、ポンプの効率的な運転を実現することが、省エネルギーの観点から特に重要である。ポンプの効率的な運転を実現するためには、ポンプの流量に対する消費電力特性を正確に評価することが求められる。
【０００６】
この点、特許文献１に係る従来技術では、日単位での流量に比例したポンプの消費電力評価を行う旨が記載されている（特許文献１の段落番号００２６〜００２９参照）。しかし、一般に、ポンプの流量に対する消費電力特性は非線形性をもっている。このため、特許文献１に係る技術を適用してポンプの流量に対する消費電力の評価を行った場合、ポンプの流量に対する消費電力特性の非線形性に起因した誤差を含むことは避けられない。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、流量に対する消費電力特性の非線形性を考慮したポンプ消費電力特性モデル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】
本発明に係るポンプ消費電力特性モデル作成装置は、水処理施設に設けられて水の輸送を担う固定速ポンプおよび可変速ポンプの両者、またはいずれか一方のポンプの流量に対する消費電力特性をモデル化したポンプ消費電力特性モデルを作成するポンプ消費電力特性モデル作成装置であって、前記ポンプのモータ効率、並びに前記可変速ポンプのインバータ効率および定格回転速度を機器仕様データとして記憶する機器仕様記憶部と、前記水処理施設における目標吐出圧力、前記ポンプの台数切替流量および運転順序、並びに目標吐出流量に対する前記ポンプの吐出流量の配分を制御方式データとして記憶する制御方式記憶部と、前記ポンプが定格回転速度で動作した時の管路損失の特性曲線を管路特性データとして記憶する管路特性記憶部と、前記ポンプの吐出流量、前記ポンプの消費電力、前記可変速ポンプの回転速度、および、前記ポンプの吐出圧力の計測情報を、前記水処理施設の運用時における運用実績データとして蓄積する運用実績データ蓄積部と、前記機器仕様記憶部に記憶された機器仕様データ、前記制御方式・管路特性記憶部に記憶された制御方式データ・管路特性データ、および、前記運用実績データ蓄積部に蓄積された運用実績データに基づいて、非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する消費電力特性モデル作成部と、を備えることを要旨とする。
【０００９】
また、本発明に係るポンプ消費電力特性モデル作成方法は、水処理施設に設けられて水の輸送を担う固定速ポンプおよび可変速ポンプの両者、またはいずれか一方のポンプの流量に対する消費電力特性をモデル化したポンプ消費電力特性モデルを作成する際に用いられるポンプ消費電力特性モデル作成方法であって、前記ポンプのモータ効率、並びに前記可変速ポンプのインバータ効率および定格回転速度を機器仕様データとして記憶する手順と、前記水処理施設における目標吐出圧力、前記ポンプの台数切替流量および運転順序、並びに目標吐出流量に対する前記ポンプの吐出流量の配分を制御方式データとして記憶する手順と、前記固定速ポンプが定格回転速度で動作した時の管路損失の特性曲線を管路特性データとして記憶する手順と、前記ポンプの吐出流量、前記ポンプの消費電力、前記可変速ポンプの回転速度、および、前記ポンプの吐出圧力の計測情報を、前記水処理施設の運用時における運用実績データとして蓄積する手順と、前記記憶された機器仕様データおよび制御方式データ・管路特性データ、並びに、前記蓄積された運用実績データに基づいて、非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する手順と、を有することを要旨とする。
【００１０】
また、本発明に係るポンプ消費電力特性モデル作成プログラムは、水処理施設に設けられて水の輸送を担う固定速ポンプおよび可変速ポンプの両者、またはいずれか一方のポンプの流量に対する消費電力特性をモデル化したポンプ消費電力特性モデルを作成する際に用いられ、情報処理装置にインストールされるポンプ消費電力特性モデル作成プログラムであって、前記ポンプのモータ効率、並びに前記可変速ポンプのインバータ効率および定格回転速度を機器仕様データとして記憶する手順と、前記水処理施設における目標吐出圧力、前記ポンプの台数切替流量および運転順序、並びに目標吐出流量に対する前記ポンプの吐出流量の配分を制御方式データとして記憶する手順と、前記固定速ポンプが定格回転速度で動作した時の管路損失の特性曲線を管路特性データとして記憶する手順と、前記ポンプの吐出流量、前記ポンプの消費電力、前記可変速ポンプの回転速度、および、前記ポンプの吐出圧力の計測情報を、前記水処理施設の運用時における運用実績データとして蓄積する手順と、前記記憶された機器仕様データおよび制御方式データ・管路特性データ、並びに、前記蓄積された運用実績データに基づいて、非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する手順と、をコンピューターに実行させるためのコンピューター読み取り可能なポンプ消費電力特性モデル作成プログラムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流量に対する消費電力特性の非線形性が考慮されたポンプ消費電力特性モデルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るポンプ消費電力特性モデル作成装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】制御方式・管路特性記憶部のデータの例を示す図である。
【図３】消費電力特性モデルの作成手順を示すフローチャート図である。
【図４】流量−楊程特性モデルの例を示す図である。
【図５】流量−効率特性モデルの例を示す図である。
【図６】消費電力特性モデルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係るポンプ消費電力特性モデル作成装置、ポンプ消費電力特性モデル作成方法、ポンプ消費電力特性モデル作成プログラム、およびこのプログラムを記録した記録媒体について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
〔ポンプ消費電力特性モデル作成装置１１１の構成〕
図１は、本実施形態に係るポンプ消費電力特性モデル作成装置１１１の構成を示す図である。本実施形態に係るポンプ消費電力特性モデル作成装置１１１は、図１に示すように、運用実績データ蓄積部２１０と、運用実績データ参照期間設定部２２０と、消費電力特性モデル作成部２３０と、機器仕様記憶部２４０と、制御方式・管路特性記憶部２５０と、結果表示部２６０とを備えて構成される。
【００１５】
ポンプ消費電力特性モデル作成装置１１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えた不図示のコンピューターにより構成される。このコンピューターは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行し、各種機能部の制御を行うようにはたらく。
【００１６】
運用実績データ蓄積部２１０は、図１に示すように、水道施設（本発明の“水処理施設”に相当する。）１００内に設けられた複数のポンプ１，２，３の運用に係る運用実績データを収集し蓄積する機能を担う。また、運用実績データ蓄積部２１０は、運用実績データと、運用実績データ参照期間設定部２２０で設定された参照期間情報とに基づいて、その参照期間（例えば１ヶ月等の、適宜変更可能な期間）に係る運用実績データを、消費電力特性モデル作成部２３０に与える。
【００１７】
ここで、水道施設１００について図１を参照して説明する。図１に例示する水道施設１００には、都合３台のポンプ（第１および第２の可変速ポンプ１，２、並びに固定速ポンプ３）がそれぞれ並列に設けられている。
【００１８】
第１の可変速ポンプ１には、同ポンプ１の回転速度（単位時間〔１分間〕あたりの回転数）を計測する回転計１１と、同ポンプ１の消費電力を計測する電力計３１とがそれぞれ設けられている。第１の可変速ポンプ１の下流側には、同ポンプ１の吐出流量を計測する流量計２１が設けられている。
【００１９】
同様に、第２の可変速ポンプ２には、同ポンプ２の回転速度を計測する回転計１２と、同ポンプ２の消費電力を計測する電力計３２とがそれぞれ設けられている。第２の可変速ポンプ２の下流側には、同ポンプ２の吐出流量を計測する流量計２２が設けられている。
【００２０】
固定速ポンプ３には、同ポンプ３の消費電力を計測する電力計３３が設けられている。固定速ポンプ３の下流側には、同ポンプ３の吐出流量を計測する流量計２３が設けられている。第１および第２の可変速ポンプ１，２、並びに固定速ポンプ３の下流側に位置する集合配管３５には、相互に並列に設けられたポンプ１，２，３全体の吐出圧力を計測する圧力計４０が設けられている。前記した回転計１１，１２、流量計２１，２２，２３、電力計３１，３２，３３、および、圧力計４０の各種計測器によって計測された運用実績データは、運用実績データ蓄積部２１０に送られて蓄積される。
【００２１】
運用実績データ参照期間設定部２２０は、利用者３００の入力操作によって、消費電力特性モデルの作成に用いる運用実績データの参照期間を設定する。運用実績データの参照期間は、例えば１ヶ月などの適宜の期間を任意に設定可能である。また、いったん設定した期間の値は、任意の値に変更可能である。運用実績データの参照期間を設定するにあたっては、例えば、始期および期間の組み合わせ、または、始期および終期の組み合わせを用いればよい。こうして設定された運用実績データの参照期間情報は、運用実績データ蓄積部２１０に送られる。これを受けて運用実績データ蓄積部２１０では、蓄積された運用実績データのうち、参照期間と始期によって特定される期間に蓄積された運用実績データを消費電力特性モデル作成部２３０に与える。
【００２２】
消費電力特性モデル作成部２３０は、機器仕様記憶部２４０に記憶された機器仕様データ、制御方式・管路特性記憶部２５０に記憶された制御方式データ・管路特性データ、および、運用実績データ蓄積部２１０に蓄積された運用実績データに基づいて演算を行い、非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する。こうして作成された消費電力特性モデルは、結果表示部２６０に送られる。
【００２３】
機器仕様記憶部２４０は、ポンプ１，２，３のモータ効率、並びに可変速ポンプ１，２のインバータ効率および定格回転速度を機器仕様データとして記憶する役割を果たす。こうして記憶された機器仕様データは、消費電力特性モデル作成部２３０において、非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する際に参照される。
【００２４】
制御方式・管路特性記憶部（本発明の“制御方式記憶部”および“管路特性記憶部”に相当する）２５０は、水道施設における目標吐出圧力（可変速ポンプ１，２において参照される。）、ポンプ１，２，３の台数切替流量および運転順序、並びに目標吐出流量に対するポンプ１，２，３の吐出流量の配分を制御方式データとして記憶する機能と、固定速ポンプが定格回転速度で動作した時の管路損失の特性曲線を管路特性データとして記憶する機能とを有する。こうして記憶された制御方式データ・管路特性データは、消費電力特性モデル作成部２３０において、非線形性が考慮された流量に対する消費電力特性モデルを作成する際に参照される。
【００２５】
結果表示部２６０は、消費電力特性モデル作成部２３０から取得した消費電力特性モデルを、数値・表・グラフなどの提示態様をもって利用者３００が確認できるように画面に表示する。
【００２６】
図２は、制御方式・管路特性記憶部２５０に格納された制御方式データ表の例を示す。図２に示す制御方式データ表には、ポンプ１〜３のそれぞれに関連づけて、ポンプの運転順序、目標吐出流量に対する吐出流量の配分、目標吐出圧力、ポンプ増台時の台数切替流量、および、ポンプ減台時の台数切替流量に係る制御方式データが記述されている。本実施形態では、図２に示す制御方式データを用いて動作説明を行う。なお、ここでは、目標吐出圧力は一定としたが、推定末端圧一定制御などによって求まる値を用いてもよい。
【００２７】
〔ポンプ消費電力特性モデル作成装置１１１の動作〕
図３は、消費電力特性モデル作成部２３０が行うポンプ消費電力特性モデルの作成手順を示すフローチャート図である。
ステップ４０１では、図３に示すように、消費電力特性モデル作成部２３０は、運用実績データ蓄積部２１０から取得した吐出圧力Ｐd を用い、次の（式１）にて運用実績データに基づいた全楊程Ｈd を求める。
【数１】
2012207546.tif 000003
・・・（式１）
Ｐd ：吐出圧力の運用実績値[MPa]
Ｈd ：運用実績に基づいた全楊程 [m]
ｇ：重力加速度
【００２８】
ステップ４０２では、図３に示すように、消費電力特性モデル作成部２３０は、運用実績データ２１０から取得した吐出流量Ｑd (ｉ)、可変速ポンプの回転速度Ｎd (ｉ)、機器仕様記憶部２４０に格納された可変速ポンプの定格回転速度Ｎpu(ｉ)、ステップ４０１にて求めた全楊程Ｈd を用い、各ポンプについて、
[Ｑd (ｉ)/Ｎd (ｉ)/Ｎpu(ｉ)]2とＨd /[Ｎd (ｉ)/Ｎpu(ｉ)]2を求める。
次に、それぞれを横軸、縦軸においたプロット図を作成する。そして、このプロット図について最小２乗法により次の（式２）の１次近似式を求める。ここで、“ｉ”はポンプ番号である。なお、回転速度の計測データ、定格回転速度データのない固定速ポンプについては、Ｎd (ｉ)＝１[min-1]、Ｎpu(ｉ)＝１[min-1]として計算する。
【数２】
2012207546.tif 000004
・・・（式２）
Ｑd (ｉ)：ポンプｉの吐出流量の運用実績値[m3/min]
Ｎd (ｉ)：可変速ポンプｉの回転速度の運用実績値[min-1]
Ｎpu(ｉ)：可変速ポンプｉの定格回転速度[min-1]
Ａ(ｉ)：最小２乗法によって求めた１次項の係数
Ｂ(ｉ)：最小２乗法によって求めた定数項の係数
【００２９】
消費電力特性モデル作成部２３０は、前記の手順によって求めた１次近似式の係数Ａ(ｉ)、Ｂ(ｉ)を用いて、次の（式３）にて各ポンプの流量−楊程特性モデルを作成する。なお、固定速ポンプ３については回転速度Ｎ＝１[min-1]として計算する。
【数３】
2012207546.tif 000005
・・・（式３）
Ｈ：全楊程[m]
Ｑ：吐出流量[m3/min]
Ｎ：ポンプ回転速度[min-1]
【００３０】
図４は、ステップ４０２にて作成した流量−楊程特性モデルの一例を示す。
ステップ４０３では、消費電力特性モデル作成部２３０は、運用実績データ蓄積部２１０から取得した吐出流量Ｑd (ｉ)、消費電力Ｅd (ｉ)、機器仕様記憶部２４０に格納されている各ポンプのモータ特性ηm(ｉ)、インバータ効率ηi(ｉ)、ステップ４０１にて求めた運用実績に基づいた全楊程Ｈd を用い、次の（式４）にて、各ポンプの運用実績に基づいたポンプ効率ηpd (ｉ)を求める。なお、インバータ効率データのない固定速ポンプについては、ηi(ｉ)＝１として計算する。
【００３１】
【数４】
2012207546.tif 000006
・・・（式４）
ηpd (ｉ)：ポンプｉの運用実績に基づいたポンプ効率[−]
ただし、[−]の“−”は“単位なし”を表す。以下、同じ。
Ｅd (ｉ)：ポンプｉの消費電力の運用実績[kW]
ηm(ｉ)：ポンプｉのモータ効率[−]
ηi(ｉ)：ポンプｉのインバータ効率[−]
【００３２】
ステップ４０４では、消費電力特性モデル作成部２３０は、運用実績データ２１０から取得した吐出流量Ｑd (ｉ)、可変速ポンプの回転速度Ｎd (ｉ)、および、機器仕様記憶部２４０に格納されている可変速ポンプの定格回転速度Ｎpu(ｉ)を用いて、各ポンプについて、[Ｑd (ｉ)/Ｎd (ｉ)/Ｎpu(ｉ)]を求める。次に、前記求めた[Ｑd (ｉ)/Ｎd (ｉ)/Ｎpu(ｉ)]と、ステップ４０３にて求めた運用実績に基づくポンプ効率ηpd (ｉ)とのそれぞれを横軸、縦軸においたプロット図を作成する。そして、このプロット図について最小２乗法により次の（式５）の２次近似式を求める。
【００３３】
【数５】
2012207546.tif 000007
・・・（式５）
Ｃ(ｉ)：最小２乗法によって求めた２次項の係数
Ｄ (ｉ)：最小２乗法によって求めた１次項の係数
Ｆ(ｉ)：最小２乗法によって求めた定数項の係数
【００３４】
さらに、ステップ４０４では、消費電力特性モデル作成部２３０は、前記の手順によって求めた２次近似式の係数Ｃ(ｉ)、Ｄ (ｉ)、Ｆ(ｉ)を用いて、次の（式６）にて各ポンプの流量−効率特性モデルを作成する。なお、固定速ポンプについては回転速度Ｎ＝１[min-1]として計算する。
【数６】
2012207546.tif 000008
・・・（式６）
ηp：全楊程[m]
【００３５】
図５は、ステップ４０４にて作成した流量−効率特性モデルの一例を示す。
ステップ４０５では、消費電力特性モデル作成部２３０は、制御方式・管路特性記憶部２５０に格納されている目標吐出圧力Ｐｔを、次の（式７）より目標全楊程Ｈt に変換し、目標全楊程Ｈt と、ステップ４０２にて作成した固定速ポンプの流量−楊程特性モデルの係数Ａ(ｉ)、Ｂ(ｉ)とを用いて、次の（式８）にて固定速ポンプの目標吐出流量を求める。ここでは、目標吐出圧より目標吐出流量を求めたが、制御方式・管路特性記憶部２５０に格納されているデータが、目標吐出圧の代わりに管路損失曲線であった場合は、管路損失曲線と流量−楊程特性モデルのグラフの交点（ポンプの動作点）の吐出流量と吐出圧力を用いるとしてもよい。
【数７】
2012207546.tif 000009
・・・（式７）
Ｐt ：目標吐出圧力[MPa]
Ｈt ：目標全楊程[m]
ｇ：重力加速度
【数８】
2012207546.tif 000010
・・・（式８）
Ｑt (ｉ)：固定速ポンプｉの目標吐出流量[m3/min]
【００３６】
ステップ４０６では、消費電力特性モデル作成部２３０は、制御方式・管路特性記憶部２５０に格納されている流量配分データと、ステップ４０５にて求めた固定速ポンプの目標吐出量より求まる可変速ポンプの目標吐出Ｑt (ｉ)と、目標全楊程Ｈt と、機器仕様記憶部２４０に格納されている可変速ポンプの定格回転速度Ｎpu(ｉ)と、ステップ４０３にて作成した固定速ポンプの流量−楊程特性モデルの係数Ａ(ｉ)、Ｂ(ｉ)とを用いて、次の（式９）にて可変速ポンプの目標回転速度Ｎt (ｉ)を求める。
【数９】
2012207546.tif 000011
・・・（式９）
Ｎt (ｉ)：可変速ポンプｉの目標回転速度[min-1]
【００３７】
ステップ４０７では、消費電力特性モデル作成部２３０は、ステップ４０４にて作成した流量−効率特性モデルの係数Ｃ(ｉ)、Ｄ (ｉ)、Ｆ(ｉ)と、ステップ４０５によって求めた各ポンプの目標吐出流量Ｑt (ｉ)と、ステップ４０６にて求めた各可変速ポンプの目標回転速度Ｎt (ｉ)と、機器仕様記憶部２４０に格納されている可変速ポンプの定格回転速度Ｎpu(ｉ)とを用いて、次の（式１０）にて各ポンプの目標効率ηpt(ｉ)を求める。なお、固定速ポンプについては、Ｎd (ｉ)＝１[min-1]、Ｎpu(ｉ)＝１[min-1]として計算する。
【数１０】
2012207546.tif 000012
・・・（式１０）
ηpt(ｉ)：ポンプｉの目標効率[−]
【００３８】
ステップ４０８では、消費電力特性モデル作成部２３０は、ステップ４０５にて求めた目標全楊程Ｈt と、各ポンプの目標吐出流量Ｑt (ｉ)と、ステップ４０７にて求めた各ポンプの目標効率ηpt(ｉ)と、機器仕様記憶部２４０に格納されているモータ特性ηm(ｉ)、インバータ効率ηi(ｉ)とを用いて、次の（式１１）にて各ポンプの消費電力Ｅ(ｉ)を求める。
【００３９】
【数１１】
2012207546.tif 000013
・・・（式１１）
Ｅd (ｉ)：ポンプｉの消費電力の運用実績[kW]
【００４０】
ステップ４０９では、消費電力特性モデル作成部２３０は、ステップ４０８にて求めた各ポンプの消費電力と、制御方式・管路特性記憶部２５０に格納されているポンプ増台時の台数切替流量と、ポンプ減台時の台数切替流量とを用いて、（式１２）にて、ポンプ増台時とポンプ減台時の、流量に対する消費電力特性モデルを求める。
【数１２】
2012207546.tif 000014
・・・（式１２）
ｉt ：流量Ｑのときのポンプの運転台数[−]
【００４１】
ステップ４１０では、消費電力特性モデル作成部２３０は、ステップ４０９にて求めた、流量に対する消費電力特性モデルを、結果表示部２６０において数値、表、グラフなどの提示態様を用いて、利用者３００が確認できるように画面表示する。
【００４２】
〔ポンプ消費電力特性モデル作成装置１１１の作用効果〕
図６は、ステップ４１０にて表示した消費電力特性モデルの一例を示す。
前記の手順によって作成された消費電力特性モデルは、流量の２次項を式に含んでいるため、図６のように非線形性を表現することができる。また、ポンプ増台時とポンプ減台時の台数切替流量の違い（流量に対する消費電力のヒステリシス特性）を考慮しているため、同じ流量でも違う消費電力をとる場合の、多値性を表現することができる。
【００４３】
結果表示部２６０において表示される消費電力特性モデルは、ポンプの経年劣化やポンプの整備状況等に起因して、運用実績期間の長短に従って変化する場合がある。この点、運用実績データ参照期間設定部２２０の参照期間を適宜設定することによって、該当期間のポンプの特性を確認することができる。また、運用実績データ参照期間設定部２２０の参照期間を時系列的に変化させることによって、ポンプの特性の変化を時系列的に確認することもできる。このため、ポンプの劣化度合いの監視やポンプ整備の効果などの保守・点検作業を強力に支援することができる。
【００４４】
また、運用実績データ参照期間設定部２２０の参照期間を直近期間に設定すれば、現状の運用を反映した特性を表示することができる。このため、ポンプ制御方式の検討や、水の輸送経路の検討に役立てることもできる。
【００４５】
本発明の実施形態に係るポンプ消費電力特性モデル作成装置１１１によれば、流量に対する消費電力特性の非線形性および多値性、並びに、運用期間の変化に応じた消費電力特性の変化を考慮した、ポンプ消費電力特性モデルを提供することができる。
【００４６】
〔ポンプ消費電力特性モデル作成プログラムを記録した記録媒体の作用効果〕
ポンプ消費電力特性モデル作成プログラムを記録した記録媒体によれば、流量に対する消費電力特性の非線形性および多値性、並びに、運用期間の変化に応じた消費電力特性の変化を考慮した、ポンプ消費電力特性モデルを作成可能なポンプ消費電力特性モデル作成プログラムについて、その流通性を高めることができる。
【００４７】
［その他の実施形態］
以上説明した実施形態は、本発明の具現化例を示したものである。従って、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
【００４８】
例えば、本発明の実施形態に係るポンプ消費電力特性モデル作成装置１１１において、図１に示す水道施設１００の例、図２に示す制御方式・管路特性記憶部２５０のデータの例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明に係るポンプ消費電力特性モデル作成装置１１１は、ポンプ台数、ポンプ種別、制御方式の変更など、様々な変形が可能であり、こうした変形例に係るポンプ消費電力特性モデル作成装置も、本発明の技術的範囲の射程に包含される。
【００４９】
また、本発明の実施形態に係るポンプ消費電力特性モデルの一例を示す図６では、消費電力特性モデルをグラフによって表現したが、本発明はこの例に限定されない。本発明に係るポンプ消費電力特性モデルの表現態様としては、例えば流量を指定することにより、その流量に対する消費電力を数値で返す表現態様を採用してもよい。また、利用者３００の要求に応じて、各ポンプの流量−楊程特性、流量−効率特性を表示する表現態様を採用してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１      第１の可変速ポンプ
２      第２の可変速ポンプ
３      固定速ポンプ
１００  水道施設（水処理施設）
１１１  消費電力特性モデル作成装置
２１０  運用実績データ蓄積部
２２０  運用実績データ参照期間設定部
２３０  消費電力特性モデル作成部
２４０  機器仕様記憶部
２５０  制御方式・管路特性記憶部（制御方式記憶部、および、管路特性記憶部）
２６０  誘導案内部
【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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