(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプの回転数を制御し、吐出圧力一定制御を行う複数台のポンプを具えた給水装置において、２番目以降に始動するポンプの始動圧力と停止圧力と共に、同時に運転するポンプ数量に対し、最後に始動するポンプを除いて、ポンプの始動順序に対応して、最高回転数未満の第１の回転数と、最初と最後に始動するポンプを除いて、最低回転数と第１の回転数の間に、最後に始動するポンプにおいては最低回転数と最高回転数の間に第２の回転数をそれぞれ設定しておき、前記第１の回転数以下で運転していたポンプが、途中で減速することなく該ポンプの最高回転数に至った場合には、即座に次の始動順序のポンプをその始動順序に対応した予め定めてある最低回転数で始動し、第２の回転数以上で運転していたポンプが途中で増速することなく該ポンプの最低回転数に至った場合には即座に該ポンプを停止し、当初運転していた回転数を問わず、上記以外の経過を経た後に、あるポンプが該ポンプの最高回転数に至り吐出圧力が次のポンプの始動圧力以下になった場合には、予め定められた時間その吐出圧力が前記始動圧力以下の値で持続することを確認した後に次の始動順序のポンプを始動し、当初運転していた回転数を問わず、上記以外の経過を経た後に、あるポンプが該ポンプの最低回転数に至り吐出圧力が該ポンプの停止圧力以上になった場合には、予め定められた時間その吐出圧力以上の値で持続することを確認した後に該ポンプを停止させることを特徴とする、給水装置の並列運転開始及び解除時の制御方法。
【請求項２】
ポンプの回転数を制御し、推定末端圧力一定制御を行う複数台のポンプを具えた給水装置において、２番目以降に始動するポンプの始動圧力と停止圧力と共に、同時に運転するポンプ数量に対し、最後に始動するポンプを除いて、ポンプの始動順序に対応して、最高回転数未満の第１の回転数と、最初と最後に始動するポンプを除いて、最低回転数と第１の回転数の間に、最後に始動するポンプにおいては最低回転数と最高回転数の間に第２の回転数をそれぞれ設定しておき、前記第１の回転数以下で運転していたポンプが、途中で減速することなく該ポンプの最高回転数に至った場合には、即座に次の始動順序のポンプをその始動順序に対応した予め定めてある最低回転数で始動し、第２の回転数以上で運転していたポンプが途中で増速することなく該ポンプの最低回転数に至った場合には即座に該ポンプを停止し、当初運転していた回転数を問わず、上記以外の経過を経た後に、あるポンプが該ポンプの最高回転数に至り吐出圧力が次のポンプの始動圧力以下になった場合には、予め定められた時間その吐出圧力が前記始動圧力以下の値で持続することを確認した後に次の始動順序のポンプを始動し、当初運転していた回転数を問わず、上記以外の経過を経た後に、あるポンプが該ポンプの最低回転数に至り吐出圧力が該ポンプの停止圧力以上になった場合には、予め定められた時間その吐出圧力以上の値で持続することを確認した後に該ポンプを停止させることを特徴とする、給水装置の並列運転開始及び解除時の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、集合住宅や事務所ビル、工場等多数の需要端末を有する建造物に上水を供給するための給水施設として、複数台のポンプを具え、需要の増減に応じて運転ポンプ台数、各ポンプの回転数を制御し、吐出圧一定制御又は推定末端圧力一定制御を行う給水装置の、並列運転開始及び解除時の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数台のポンプを並列運転する場合に、ポンプの並列運転開始時、及び並列運転を解除する時のチャタリングを防止するために、数秒間の確認時間を設けることが行われている。すなわち、図６に示すように、最大で３台のポンプが並列運転する給水装置の吐出量と吐出圧力を示すグラフによってこれを説明すると、曲線ａは需要先の最大実揚程に、需要先の最高地点で使用する給水器具に必要な給水圧力と配管抵抗を加えた圧力と水量の関係を示す曲線で、ｂmax,ｃmax ，ｄmax は夫々ポンプを１台、２台及び３台運転した時の給水ユニットの、ポンプを最高回転数で運転した時の、吐出圧力と吐出水量の関係を示す曲線である。ポンプの並列運転の開始及び解除のために、２番目に始動するポンプに対して、ｂmax とａの交点の圧力を若干下回る始動圧力ｐON2 と若干上回る停止圧力ｐOF2 を、３番目に始動するポンプに対して同様に始動圧力ｐON3 と停止圧力ｐOF3 をそれぞれ定めてある。
【０００３】
このように設定してある給水装置の使用量がＱ0 からＱ1 に変化した時の制御方法を説明する。水量Ｑ0 では最初に始動したポンプは最高周波数で、２番目に始動したポンプはこのポンプの最高回転数以下の周波数で運転している。Ｑ1 まで水量を増やすように蛇口を操作すると、Ｆ点の水量までは２番目に始動したポンプの回転数を増加して対応する。Ｆ点に至った後は、配管経路は蛇口の操作により水量Ｑ1 を送水できるようになっているが、ポンプ２台の最高回転数での水量しか流せないので、運転点は曲線ｃmax 上をＧ点の方向に移動する。Ｇ点の圧力は３番目に始動するポンプの始動圧力ｐON3 で、給水装置の吐出圧力が、この圧力以下を１〜２秒間保持したことを確認して、３番目に始動するポンプをこのポンプの最低回転数ｄmin で始動する。その後吐出圧力がＨ点の圧力に一致するように、そのポンプの回転数を制御し、Ｑ1 の水量を供給するまでの過程を終了する。
【０００４】
逆に使用水量がＱ1 からＱ0 に変化した時の制御方法は次のようになる。水量Ｑ1 では最初と２番目に始動したポンプは最高周波数で、３番目に始動したポンプはこのポンプの最高回転数以下の周波数で運転している。Ｑ0 まで水量を減らすように蛇口を操作すると、Ｆ点の水量までは３番目に始動したポンプの回転数を減少して対応する。Ｆ点に至った後は、ポンプ２台分の吐出水量では管路抵抗は想定した管路抵抗より大きいので、給水装置の運転点は曲線ｃmax 上をＪ点の方向に移動する。Ｊ点の圧力は３番目に始動したポンプの停止圧力ｐON3 で、給水装置の吐出圧力が、この圧力以上を１〜２秒間保持したことを確認して、３番目に始動したポンプを停止する。上記Ｇ点及びＪ点における確認時間は、圧力が３番目に始動するポンプの始動時及び停止時のチャタリングを防止するための対策である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の説明のように、従来の複数台のポンプを並列運転する給水装置においては、水量が増加する時にはＧ点で、減少する時にはＪ点で夫々確認時間を設けていたために、確認時間中は使用水量が増加する場合は給水圧力が下がり続け、使用水量が減少する場合には上がり続けるので、需要先における給水圧力が大きく変動し、蛇口等の開閉に対して給水量が正しく応答しないという不都合があった。この発明は、ポンプの並列運転開始時及び並列運転解除時に、需要先で発生する圧力変動を軽減するとともに、変速に要する時間を短縮することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、ポンプの回転数を制御し、吐出圧力一定制御を行う複数台のポンプを具えた給水装置において、２番目以降に始動するポンプの始動圧力と停止圧力と共に、同時に運転するポンプ数量に対し、最後に始動するポンプを除いて、ポンプの始動順序に対応して、最高回転数未満の第１の回転数と、最初と最後に始動するポンプを除いて、最低回転数と第１の回転数の間に、最後に始動するポンプにおいては最低回転数と最高回転数の間に第２の回転数をそれぞれ設定しておき、前記第１の回転数以下で運転していたポンプが、途中で減速することなく該ポンプの最高回転数に至った場合には、即座に次の始動順序のポンプをその始動順序に対応した予め定めてある最低回転数で始動し、第２の回転数以上で運転していたポンプが途中で増速することなく該ポンプの最低回転数に至った場合には即座に該ポンプを停止し、当初運転していた回転数を問わず、上記以外の経過を経た後に、あるポンプが該ポンプの最高回転数に至り吐出圧力が次のポンプの始動圧力以下になった場合には、予め定められた時間その吐出圧力が前記始動圧力以下の値で持続することを確認した後に次の始動順序のポンプを始動し、当初運転していた回転数を問わず、上記以外の経過を経た後に、あるポンプが該ポンプの最低回転数に至り吐出圧力が該ポンプの停止圧力以上になった場合には、予め定められた時間その吐出圧力以上の値で持続することを確認した後に該ポンプを停止させることを特徴とする。
【０００８】
さらにこの発明は、推定末端圧力一定制御を行う複数台のポンプを具えた給水装置においても前項の制御方法と同様の方法を用いることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１、２によってこの発明の実施の形態を説明する。図１は３台のポンプが並列運転する給水装置の吐出量と, 吐出圧力との関係を示すグラフで, 横軸に給水装置の吐出量を、縦軸に吐出圧力を示す。図中の符号は図６のものと共通である。図２にはこの発明の制御方法を実施する給水装置の構成を模式的に示す。
【００１０】
制御装置１２内の演算部には, ポンプの並列運転の開始及び解除の制御に使用する数値として、従来方法と同じＰON2 とＰOF2 、ＰON3 とＰOF3 の２組の始動、停止圧力の他に、最初に始動するポンプの最高回転数ｂmax 未満で最低回転数ｂmin を上回る任意の回転数ｂ1 と、２番目に始動するポンプの最高回転数ｃmax 未満で最低回転数ｃmin を上回る任意の回転数ｃ1 （第１の回転数）、並びに、２番目に始動するポンプの最低回転数ｃmin を上回り、ｃ1 未満の任意の回転数ｃ2 （第２の回転数）と３番目に始動するポンプの最低回転数ｄmin を上回り最高回転数ｄmax 未満の任意の回転数ｄ2 （第２の回転数）を記憶させておく。ポンプが４台以上装備された給水装置の場合も同様に、並列を開始及び解除する圧力と共に, 最後に始動するポンプを除き、それぞれのポンプの最高回転数未満、且つ最低回転数を超えた範囲に任意の第１の回転数を、最初に始動するポンプを除き、最後に始動するポンプ以外はそれぞれのポンプの最低回転数と前記第１の回転数の間に、最後に始動するポンプは最低回転数と最高回転数の間に第２の回転数を設定し記憶させておく。
【００１１】
上記のように並列を開始及び解除する圧力と、第１の回転数及び第２の回転数を使用したポンプの制御方法を説明する。最初に始動すべきポンプが始動した後、或いは最後に始動するポンプを除き、第１の回転数以下で回転数が安定して運転していたポンプが、使用水量の増加によりポンプの回転数がこのポンプの最高回転数まで単調増加した場合は、圧力検出器９の検出圧力が次に始動するポンプの始動圧力まで低下しなくても、即座に次の始動順序のポンプを始動する。また最初に始動するポンプを除き、第２の回転数以上で回転数が安定して運転していたポンプが，使用水量の減少によりポンプの回転数がこのポンプの最低回転数まで単調減少した場合は、圧力検出器９の検出圧力がこのポンプの停止圧力まで上昇しなくても、即座にそのポンプを停止する。このように始動、停止する時にはタイマーによる確認時間は設けない。
【００１２】
使用水量が変化する前のポンプの運転点が上記に示す範囲であっても、最高回転数或いは最低回転数まで至る経過が単調増加又は単調減少でない場合、及び最初の運転点が第１の回転数を超えて最高回転数以下、及び第２の回転数未満で最低回転数以上の場合には、従来の並列運転開始及び解除の方法により、圧力検出器の検出圧力が次のポンプの始動圧力まで低下、あるいは最後に始動したポンプの停止圧力まで上昇した後に、タイマーによる確認時間を経て次順のポンプを始動、又は運転中のポンプを停止する。
【００１３】
上記のような方法で制御する給水装置の制御機構を、図３〜５により説明する。
図３〜５は給水装置の制御装置内の、演算部に記憶させておく制御プログラムの内, 回転数の制御と並列の開始及び解除の制御に関する部分を、その流れを簡略化して記載したフローチャートである。
【００１４】
図３はポンプの回転数が変化しない時、及び最後に始動したポンプの回転数を変速して, 使用水量に対応する時のフローチャートである。ポンプの並列運転を開始する制御フローは図４のようになっており、図３の２０１ステップにおいて, ポンプが最高回転数（Ｎmax ）で運転中で、且つ目標圧力（ＳＶ）より圧力検出器の検出圧力（ＰＶ）が低い場合に、図４の２１１ステップに進む。
【００１５】
一方、並列運転を解除する制御フローは図５のようになっており、図３の３０１ステップにおいて、ポンプが最低回転数（Ｎmin ）で運転中で、且つＳＶよりＰＶが高い場合に図５の３１１ステップに進む。ＳＶとＰＶが等しい時には、ポンプの吐出量は需要先の水使用量とバランスしている。そのためこの時の回転数（Ｎ0 ）を基準にして、以降の回転数の変化がＮmax 及びＮmin に至った時の制御方法を決定するために、使用するフラグの値を１０３ステップで初期値に設定する。図３に示す例では、ＳＶとＰＶが等しくなった時の回転数が、Ｎmin 以上で第１の回転数（Ｎ1 ）以下の場合には、変数ＦＬＧ１を１に、ＦＬＧ２を０に, 第２の回転数（Ｎ2 ）以上でＮmax 以下の場合は、変数ＦＬＧ１を０に、ＦＬＧ２を１に設定する。
【００１６】
並列運転開始の制御フローを、図４を使用して説明する。２１１ステップで最後に始動したポンプがＮmin とＮ1 の間の回転数から単調増加して、そのポンプのＮmax まで至ったかどうかを判断する。判断は前記吐出量と使用水量とがバランスした回転数（Ｎo ）の時に設定したＦＬＧ１の値で行う。ＦＬＧ１の値は図３の３０５ステップで示すように、ポンプの減速処理を行った時には、その値を０に設定する。従ってＦＬＧ１の値が１の時には、Ｎ0 からＮmax まで単調増加したものと判断できる。Ｎmax とＮ1 の間で運転していたポンプがＮmax まで至った時や、Ｎmin とＮ1 の間の回転数で運転していたポンプが増減を繰り返しながらＮmax に至った時には２１２ステップに進み、ＰＶと次に始動するポンプの始動圧力（ＰON）を比較する。ＰＶ＞ＰONの時には並列運転を開始する圧力になっていないものと判断し、図３の１０１ステップに帰りＰＶを読み込む。
【００１７】
ＰＶ≦ＰONの時には次に始動するポンプの始動時のチャタリングを防ぐために、一定時間、この実施例では２秒間、ＰON以下の圧力が継続することを確認の上、次の始動順序のポンプを始動する。尚、２１２ステップから２１６ステップの制御フローは従来の推定末端圧力一定制御及び吐出圧力一定制御方式の給水装置と同様である。一方、２１１ステップでＮmax まで単調増加したことが確認できた時には、２１６ステップに進むように制御フローを構成する。
【００１８】
次に、並列運転解除の制御フローを、図５を用いて説明する。３１１ステップでポンプがＮ2 とＮmax の間の回転数から単調減少して、そのポンプのＮmin まで至ったかどうかを判断する。判断はＮ0 の値により１０３ステップで設定したＦＬＧ２の値で行う。ＦＬＧ２の値は図３の２０５ステップに示すように、ポンプを増速処理した時には、その値を０に設定する。従ってＦＬＧ２の値が１の時には、Ｎ0 からＮmin まで単調減少したものと判断できる。Ｎmin とＮ2 の間で運転していたポンプがＮmin まで至った時や、Ｎ2 以上で運転していても、増減を繰り返しながらＮmin に至った時には、３１２ステップに進み、ＰＶとこのポンプの停止圧力（ＰOF）を比較する。ＰＶ＜ＰOFの時には、並列運転を解除する圧力になっていないものと判断し、図３の１０１ステップに帰りＰＶを読込む。ＰＶ≧ＰOFの時には、ポンプのチャタリングを防ぐために、一定時間、この実施例では２秒間、ＰOF以上の圧力が継続することを確認の上、ポンプを停止する。なお、３１２ステップから３１６ステップの制御フローは、従来の推定末端圧力及び吐出圧力一定制御方式の給水装置と同様である。一方、３１１ステップで、Ｎmin まで単調減少したことが確認できたときには, ３１６ステップに進むように制御フローを構成する。
【００１９】
【発明の効果】
この発明による給水装置の、並列運転の開始及び解除時の制御によると、ある量から単純増加、又は単純減少して使用水量が変化し、ポンプの運転台数を変えてその水量に対応する場合には、並列運転開始時と解除時に時間をとらないでポンプの運転台数を変えるので、水の使用先において圧力変動が少なく、使用量の増減に対して応答性の良い給水を行う給水装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による並列運転を行う給水ユニットの、吐出量と吐出圧力の関係を、ポンプ運転台数とポンプ回転数をパラメータにした曲線と, 給水配管系の抵抗曲線を記載したグラフである。
【図２】この発明による給水装置の機器構成を、模式的に示す図である。
【図３】この発明による制御フローチャートを示す図である。
【図４】この発明による制御フローチャートを示す図である。
【図５】この発明による制御フローチャートを示す図である。
【図６】従来の並列運転を行う給水ユニットの、吐出量と吐出圧力の関係を, ポンプ運転台数とポンプ回転数をパラメータにした曲線と, 給水配管系の抵抗曲線を記載したグラフである。
【符号の説明】
１    受水槽
４    ポンプ
５    吐出配管
６    吐出側仕切弁
７    逆止弁
８    送水管
９    圧力検出器
１０    圧力タンク
１１    需要先
１２    制御装置
１３    電源
【図１】
0004270620.tif 000002
【図２】
0004270620.tif 000003
【図３】
0004270620.tif 000004
【図４】
0004270620.tif 000005
【図５】
0004270620.tif 000006
【図６】
0004270620.tif 000007