CN103089596A

CN103089596A - 泵控制系统

Info

Publication number: CN103089596A
Application number: CN2012104172741A
Authority: CN
Inventors: 高桥信补; 足立进吾; 栗栖宏充; 田所秀之; 安富弘泰
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: JP5638502B2; JP2013096311A; CN103089596B

Abstract

泵控制系统，通过使多个泵在最优效率点运转来使消耗能量最小，即使在泵特性随时间劣化的情况下也能维持最优效率点的运转。其具备：存储部，存储确定了与配水流量和喷出压力对应的应该运转的泵的台数的运转台数判定表、确定了与泵的台数、配水流量、喷出压力对应的对各泵的配水流量的分配的流量分配表；运转台数判定部，参照运转台数判定表，根据配水流量和喷出压力决定应该运转的泵的台数；配水流量计算部，根据应该运转的泵的台数、根据流量分配表确定的配水流量和喷出压力，计算对各泵的配水流量的分配；目标转速计算部，根据存储在运转台数判定表中的应该运转的泵的台数、由配水流量计算部求出的对各泵的配水流量的分配，设定各泵的目标转速。

Description

泵控制系统

技术领域

本发明涉及一种例如在为了供水系统的配水而并联地配置多个泵来运转的控制系统中，通过使多个泵在最优效率点运转，使消耗能量最小化的泵控制系统。另外，涉及一种即使在泵特性随时间劣化的情况下也能够维持最优效率点的运转的泵控制系统。

背景技术

在专利文件1中揭示了以下方法，即为了适当地判断多个可变速泵的运转台数，在喷出量Q-喷出压力H特性上，求出描绘出泵的各转速下的最高效率点而得的最高效率曲线，与之平行地设定泵台数增加时的台数变更流量曲线和泵台数减少时的台数变更流量曲线，针对超过这些变更流量曲线的喷出流量进行增减泵运转台数的台数变更，由此实现多台泵的节能运转。

在专利文件2中揭示了并联泵的解列控制的方法，即在通过喷出压力恒定控制、或推定末端压力恒定控制而被控制的并联泵的解列控制系统中，将解列运转后的合计轴动力与解列前的合计轴动力相等的流量称为节能解列流量，根据设定乘数、泵的扬程-流量近似式、压力控制的目标曲线、泵的效率近似式、并联泵台数、压入扬程的检测值，计算上述节能解列流量并设定该值，根据它决定泵运转台数，由此，比现有方式节能。

上述的专利文件1记载了通过考虑泵的效率特性曲线来实现节能运转的泵运转台数的增减方法，但在利用特性不同的多个泵的情况下，不只是运转台数，还必须同时决定各泵所承担的配水流量来进行运转。现有技术存在以下的问题，即并没有考虑到这点，有进一步节能运转的余地。另外，由于没有考虑到泵特性的随时间劣化，所以存在以下的问题，即无法随着时间在效率点上运转，消耗必要以上的电力。

另外，在上述专利文件2中，通过考虑泵的总计轴驱动力来决定最优的台数切换的定时流量，但存在以下的问题，即技术的应用限于喷出压力恒定控制、或推定末端压力恒定控制，无法应用于更高级的控制。另外，存在以下的问题，即由于根据与泵的总计消耗能量未必一致的总计轴驱动力决定台数切换流量（解列流量），所以无法实现严格的消耗能量最小化。另外，存在以下的问题，即台数切换的运转状态不只依赖于流量，还依赖于压力，只根据流量决定台数切换定时（解列定时），无法进行实现节能的严格的切换。另外，由于没有考虑到泵特性的随时间劣化，所以存在以下的问题，即无法随着时间在效率点上运转，消耗必要以上的电力。

专利文件1：日本特开2005-76452号公报

专利文件2：日本特开2010-216288号公报

发明内容

本发明是考虑到这样的情况而提出的，提供一种泵控制系统，其不只求出实现节能的运转台数，还同时求出各泵所承担的最优的配水流量，由此实现消耗能量的最小化。另外，提供一种泵控制系统，其通过在线地推定泵的特性曲线并将其用于泵的效率运转中，能够与时间无关地维持泵的最优效率点运转。

本发明（第一发明）的泵控制系统是一种控制多个泵的运转的泵控制系统，其中包括：存储部，其存储确定了与配水流量和喷出压力对应的应该运转的泵的台数的运转台数判定表、和确定了与上述泵的台数、上述配水流量、上述喷出压力对应的针对各泵的上述配水流量的分配的流量分配表；运转台数判定部，其参照上述运转台数判定表，根据上述配水流量和上述喷出压力决定应该运转的泵的台数；配水流量计算部，其根据上述应该运转的泵的台数和根据上述流量分配表确定的上述配水流量和上述喷出压力，计算针对上述各泵的配水流量的分配；以及目标转速计算部，其根据存储在上述运转台数判定表中的上述应该运转的泵的台数、由上述配水流量计算部求出的针对上述各泵的配水流量的分配，设定上述各泵的目标转速。

本发明（第二发明）的泵控制系统，在第一发明中，针对每个上述配水流量和上述喷出压力，求出根据表示上述各泵的特性的特性曲线和预定的运转顺序而运转的各泵的整体的消耗能量为最小的上述泵的运转台数、以及对上述各泵分配的配水流量，得到根据上述运转台数判定表确定的上述泵的台数、以及根据上述流量分配表确定的上述配水流量。

本发明（第三发明）的泵控制系统，具备泵特性推定部，该泵特性推定部测量上述泵的配水流量、上述喷出压力、上述各泵的转速以及上述各泵的消耗电力，根据测量出的这些信息推定上述各泵的特性。

本发明（第四发明）的泵控制系统，上述泵特性推定部，将用于确定表示根据测量出的上述泵的配水流量、上述喷出压力、上述各泵的转速以及上述各泵的消耗电力而确定的上述各泵的特性的特性曲线以及性能曲线的参数变更为与本来的设定值不同的设定值，然后测量上述各泵运转时的配水流量、喷出压力、各泵的转速以及消耗电力，根据测量出的这些信息推定上述各泵的特性。

本发明（第五发明）的泵控制系统，在第二发明中利用在第三发明中推定的泵的特性，作为泵的特性曲线。

本发明（第六发明）的泵控制系统，在第二发明中利用在第四发明中推定的泵的特性，作为泵的特性曲线。

在本发明中，以规定泵运转的配水流量和喷出压力这两个变量作为基础，决定泵的总计消耗能量为最小的泵运转台数和泵的流量分配，因此能够实现泵控制系统的节能化。另外，根据测量数据推定泵的特性，根据最新的推定特性决定泵运转台数、泵流量分配，因此，能够与泵特性的随时间变化无关地维持在最优效率点上的运转。另外，通过以与本来的参数不同的参数使泵运转，能够在线地实现更宽运转区域中的运转。因此，通过利用测量出的数据能够高精度地推定泵特性，因此能够提高最优效率点运转的可靠性，能够将电力消耗的增加抑制到极限。

附图说明

图1是本发明的实施例1的泵控制系统的结构图。

图2是泵的运转台数判定表。

图3是泵的流量分配计算表。

图4是用于作成表数据的处理流程图。

图5是存储最优解的数据库的一个例子。

图6是计算泵运转的消耗能量的说明图。

图7是计算泵目标转速的程序的处理流程图。

图8是泵的性能曲线和效率曲线、以及随时间劣化的一个例子。

图9是实际运转的测量数据。

图10是本发明的第2实施例的泵控制系统的结构图。

图11是存储在数据库中的测量数据的一个例子。

图12是本发明的第3实施例的泵控制系统的结构图。

图13是本发明的第4实施例的泵控制系统的结构图。

图14是修正运转台数判定表的例子。

图15是本发明的第5实施例的泵控制系统的结构图。

图16是流量分配修正计算的例子。

符号说明

100：泵控制装置；101：运转台数判定单元；102：运转台数判定表；1021：修正运转台数判定表；103：流量分配计算单元；1031：流量分配修正计算单元；104：流量分配表；105：目标转速计算单元；1051：目标转速计算单元（有转速修正）；106：数据库；107：泵特性推定单元；108：表作成单元。

具体实施方式

使用附图说明本发明的实施方式。参照图1~图7说明实施例1。

图1是实施例1的泵控制系统的结构图。控制系统具备：配水管1；配水池11；测量喷出压力的压力传感器2；测量配水流量的流量传感器3；可变速泵4、5、6；测量泵转速的转速传感器7、8、9；将目标喷出压力、测量喷出压力、测量配水流量作为输入，计算实现目标喷出压力的各泵的目标转速的泵控制系统100；为使测量转速与目标转速一致而调整向各泵的输入信号的PID控制装置12、13、14。在图1中表示了并联地配置3台泵的例子，但也能够设置除此以外的台数。对应于配水流量增加，泵的运转台数增加。在此，在流量小（少）时只有泵4运转，随着流量增加，按照泵5、泵6的顺序追加泵，增加运转台数。

通过流量传感器3测量的配水流量与水需求对应地每时每刻地变化。泵控制系统100针对该流量变动计算各泵的目标转速（在转速为0的情况下，看作该泵停止），使得压力传感器2的喷出压力测量值与目标喷出压力一致。存在无数的实现目标喷出压力的转速的组合，但泵控制系统计算得出最小消耗能量的转速组合。为了实现这一点，泵控制系统具备运转台数判定单元101、运转台数判定表102、流量分配计算单元103、流量分配表104、目标转速计算单元105。

另外，泵控制系统所具有的上述各单元，实际上通过用于实现它们的各功能的软件程序来执行。这些软件程序例如成为包含上述各部的模块结构，作为实际的硬件通过由CPU等控制部从HDD等记录装置读出这些软件程序、或上述的各表并执行，将上述各部装载到主存储装置上，在主存储装置上生成运转台数判定单元101、流量分配计算单元103、目标转速计算单元105的各部。

在运转台数判定单元101中，参照预先构筑的运转台数判定表102决定应该运转的泵的台数。图2表示运转台数判定表102的一个例子。横轴、纵轴分别是喷出压力H、配水流量Q。流量小（流量少的情况）为1台泵运转区域（只有泵4运转），流量中等（流量为中等程度的情况）为2台运转区域（泵4、5这2台运转），流量大（流量多的情况）为3台运转区域。

各区域的边界存在实线和虚线两条线。实线是在配水流量增加而运转台数增加时利用的台数切换线，虚线是在配水流量减少而运转台数减少时利用的台数切换线。这样根据流量的增减改变切换线，是为了防止当运转在边界上停留时频繁引起泵运转的起停。在运转台数判定单元101中，在运转台数判定表上描绘最新的配水流量Q和喷出压力H的测量值时，根据该描绘的标记位于哪个台数区域来决定运转台数。在标记存在于实线切换线和虚线的切换线之间的狭窄区域中的情况下，参照1个时刻前的运转台数，将该运转台数作为最新时刻的运转台数。该表提供泵的总计消耗能量为最小的运转台数，将在后面说明表作成方法。

在流量分配计算单元103中，参照流量分配表104计算使多台泵运转时的各泵所承担的配水流量。在图3中表示流量分配表104的一个例子。上段（a）是在2台泵运转时求出1台泵（泵4）的流量分配D1的表31，下段（b）是在3台泵运转时求出2台泵（泵4、5）的流量分配D1、D2的表32、33。泵运转台数，利用通过运转台数判定单元101计算出的信息。在2台泵运转的情况下，以配水流量测量值和喷出压力测量值为基础，参照表31求出向泵4的流量分配D1。在设配水流量测量值为Q时，通过下式给出泵4、泵5所承担的流量Q1、Q2。

Q1=Q·D1

Q2=Q·（1-D1）

在3台泵运转的情况下，以配水流量测量值和喷出压力测量值为基础，参照表32、33求出向泵4、5的流量分配D1、D2。在设配水流量测量值为Q时，通过下式给出泵4、泵5、泵6所承担的流量Q1、Q2、Q3。

Q1=Q·D1

Q2=Q·D2

Q3=Q·（1-D1-D2）

这些表31、32、33给出泵的总计消耗能量为最小的流量分配，将在后面说明表作成方法。

在目标转速计算单元105中，利用求出的运转台数和流量分配的信息、喷出压力测量值、泵性能曲线，决定实现目标喷出压力的泵转速。以下，计算3台泵运转时的目标转速。

假定可以如下这样近似泵4、5、6的性能曲线。

H=a1·N²-b1·Q² （1）

H=a2·N²-b2·Q² （2）

H=a3·N²-b3·Q² （3）

在此，H是泵扬程（喷出压力），N是泵转速，Q是泵配水流量，ai、bi（i=1，2，3）是正的常数。

如果设通过流量分配计算单元103求出的泵4、5、6的流量为Q1、Q2、Q3，泵4、5、6的转速为N1、N2、N3，喷出压力测量值为H0并代入到上述性能曲线中，则得到下式。

H0=a1·N1²-b1·Q1²

H0=a2·N2²-b2·Q2²

H0=a3·N3²-b3·Q3²

对转速N1、N2、N3解这些公式而得到下式。

N1=（（H0+b1·Q1²）/a1）^1/2 （4）

N2=（（H0+b1·Q2²）/a2）^1/2 （5）

N3=（（H0+b1·Q3²）/a3）^1/2 （6）

如果在近似的性能曲线中没有模型化误差，则如果给出该计算值作为各泵的目标转速，则能够达到目标的喷出压力。即，测量喷出压力变得与目标压力相等。但是，多少会存在模型化误差，因此无法达到目标喷出压力，在测量喷出压力与目标喷出压力之间产生微小的差。为了补偿因模型化误差造成的目标值与测量值的偏差，还同时利用反馈控制。其根据目标喷出压力与测量喷出压力的差，例如根据PID控制规则计算转速修正量ΔN。

将ΔN与通过上式计算的N1、N2、N3相加，如下这样计算泵4、5、6的目标转速N10、N20、N30。

N10=N1+ΔN （7）

N20=N2+ΔN （8）

N30=N3+ΔN （9）

将该转速计算值发送到进行泵的速度控制的PID控制装置，进行泵的转速控制。另外，在2台运转的情况下利用公式（7）、（8），在1台运转的情况下利用公式（7）来计算目标转速即可。

接着，根据图4、图5说明用于作成图2和图3的表数据的方法。图4表示用于作成表数据的处理步骤。针对各种配水流量Q和喷出压力H的组合，解决下述的最优化问题，决定与该组合对应的给出最小能量的运转台数和流量分配。以下，说明计算使1台泵运转的情况、2台同时运转的情况、3台同时运转的情况下的泵的消耗功率的方法。

[1]1台运转的情况

根据下式决定1台泵运转时（泵4运转时）的消耗功率P。

P=k·Q·H/（ηp·ηm·ηi）（10）

ηp=-c1·（Q/N）²+d1·（Q/N）（11）

H=a1·N²-b1·Q² （12）

在此，P是泵4的消耗功率（kW），Q是配水流量（m³/min），H是泵喷出压力（m），ηp是泵效率，ηm是电动机效率为常数，ηi是逆变器效率为常数，N是泵转速（rpm），k、a1、b1、c1、d1是正的常数。公式（11）是近似泵4的效率曲线所得的结果，公式（12）是近似泵4的性能曲线所得的结果。如果给出Q、H，则根据公式（12）求出转速N。通过将其代入公式（11）、（10）求出泵的消耗功率P。

[2]2台同时运转的情况

根据下式，能够计算2台泵运转时（泵4、5运转时）的消耗功率P。

P=P1+P2 （13）

P1=k·Q1·H/（ηp1·ηm·ηi）（14）

ηp1=-c1·（Q1/N1）²+d1·（Q1/N1）（15）

H=a1·N1²-b1·Q1² （16）

P2=k·Q2·H/（ηp2·ηm·ηi）（17）

ηp2=-c2·（Q2/N2）²+d2·（Q2/N2）（18）

H=a2·N2²-b2·Q2² （19）

Q=Q1+Q2 （20）

在此，P是泵的总计消耗功率（kW），P1是泵4的消耗功率（kW），P2是泵5的消耗功率（kW），Q是配水流量（m³/min），Q1是泵4的配水流量（m³/min），Q2是泵5的配水流量（m³/min），H是泵喷出压力（m），ηp1是泵4的泵效率，ηp2是泵5的泵效率，ηm是电动机效率为常数，ηi是逆变器效率为常数，N1是泵4的转速（rpm），N2是泵5的转速（rpm），k、ai、bi、ci、di（i=1，2）是正的常数。存在无数的满足配水流量Q的Q1、Q2的组合，与之对应地决定总计消耗功率P。在此，通过最优化计算来求出P为最小的Q1、Q2，将与之对应的消耗功率P（2台运转时的最小的消耗功率）作为2台运转时的泵的消耗功率。

[3]3台同时运转的情况

根据下式，能够计算3台泵运转时（泵4、5、6运转时）的消耗功率P。

P=P1+P2+P3 （21）

P1=k·Q1·H/（ηp1·ηm·ηi）（22）

ηp1=-c1·（Q1/N1）²+d1·（Q1/N1）（23）

H=a1·N1²-b1·Q1² （24）

P2=k·Q2·H/（ηp2·ηm·ηi）（25）

ηp2=-c2·（Q2/N2）²+d2·（Q2/N2）（26）

H=a2·N2²-b2·Q2² （27）

P3=k·Q3·H/（ηp3·ηm·ηi）（28）

ηp3=-c3·（Q3/N3）²+d2·（Q3/N3）（29）

H=a3·N3²-b3·Q3² （30）

Q=Q1+Q2+Q3 （31）

在此，P是泵的总计消耗功率（kW），P1是泵4的消耗功率（kW），P2是泵5的消耗功率（kW），P3是泵6的消耗功率（kW），Q是配水流量（m³/min），Q1是泵4的配水流量（m³/min），Q2是泵5的配水流量（m³/min），Q3是泵6的配水流量（m³/min），H是泵喷出压力（m），ηp1是泵4的泵效率，ηp2是泵5的泵效率，ηp3是泵6的泵效率，ηm是电动机效率为常数，ηi是逆变器效率为常数，N1是泵4的转速（rpm），N2是泵5的转速（rpm），N3是泵6的转速（rpm），k、ai、bi、ci、di（i=1，2，3）是正的常数。存在无数的满足配水流量Q的Q1、Q2、Q3的组合，与之对应地决定总计消耗功率P。在此，通过最优化计算来求出P为最小的Q1、Q2、Q3，将与之对应的消耗功率P（3台运转时的最小的消耗功率）作为3台运转时的泵的消耗功率。

如果利用以上方法，则能够求出与配水流量Q和喷出压力H对应的1台运转时的泵的消耗功率、2台运转时的泵的总计消耗功率（最小消耗功率）、3台运转时的泵的总计消耗功率（最小消耗功率）。根据该3个消耗功率而给出最小值的方法成为效率最高的泵的运转方法（运转台数和流量分配）。在图4的最优解DB作成部42中，通过以上方法离线地求出对各种Q、H最有效的运转方法（运转台数和流量分配），并存储在图5所示的表中。该表针对配水流量Q和喷出压力H的各种值（在图中，Q为5.0~30.0的间隔为0.1的值，H为25.0~40.0的间隔为0.1的值），存储最优（消耗功率最小）的泵的运转台数和流量分配。利用该表数据能够作成图2的运转台数判定表、图3的流量分配表。另外，从N台到N+1台（或者从N+1台到N台）（N=1，2）的最优切换线为1条，但在其前后设定2条线，将位于上方的线作为从N台到N+1台的切换线，将位于下方的线作为从N+1台到N台的切换线，作成图2的台数判定表。

以上所述的方法，求出泵运转对应于流量增加而泵4→泵4、5的2台同时运转→泵4、5、6的3台同时运转这样地台数变化的情况下的最优运转台数、流量分配。有时根据后述的泵的特性变化，该运转顺序（泵4→泵4、5→泵4、5、6）并不能说是最有效率的。即，在泵6作为单体并不是最有效率的情况下，有时使泵6在流量小的区域中运转能够减少一天的电力消耗。需要预先设想各种运转顺序（在利用3台泵的情况下有6种运转顺序）来求出运转台数判定表、流量分配表，决定在进行一天的运转时产生最小消耗电力的运转顺序，并利用于泵控制中。运转顺序有以下的6种。

[1]泵4→泵4、5→泵4、5、6

[2]泵4→泵4、6→泵4、5、6

[3]泵5→泵4、5→泵4、5、6

[4]泵5→泵5、6→泵4、5、6

[5]泵6→泵4、6→泵4、5、6

[6]泵6→泵5、6→泵4、5、6

图6是用于针对某泵的运转顺序计算一天的消耗能量的方法的说明图。首先，针对[1]的运转顺序作成运转台数判定表、流量分配计算表，并存储在运转台数、流量分配计算单元61中。针对一天的配水流量和喷出压力的实际时序Q（t）、H（t）（t是时刻），计算时刻t的最优的运转台数X（t）、流量分配D（t），消耗能量计算单元利用它计算泵的总计消耗功率P（t），进而，将所有时刻的P（t）相加，由此计算一天的消耗能量。针对[2]~[6]的运转顺序进行该计算，采用产生最小的消耗能量的运转顺序作为最优的运转顺序。如果得到了与本来的顺序[1]不同的顺序，则按照该顺序进行图1所示的泵运转控制。另外，能够利用公式（10）~（31）来计算泵消耗能量。

图7表示在第一实施例的泵控制系统中决定目标转速的控制程序的流程，按照预定的周期（例如1分钟周期）执行。在步骤701中，利用测量配水流量、测量喷出压力、图2的泵运转台数判定表来决定泵运转台数。在步骤702中，只在泵的运转台数为2台以上的情况下，利用测量配水流量、测量喷出压力、图3的泵流量分配计算表来决定泵流量分配，进而根据其计算各泵所承担的配水流量。最后，在步骤703中，利用上述的方法即公式（7）、（8）、（9）计算各泵的目标转速，结束处理。该计算值被发送到控制泵的转速的PID控制装置，控制泵的转速。以上，结束了实施例1的说明。

接着，根据图8~图11说明根据各种测量数据推定泵特性来作成运转台数判定表和流量分配表的第二实施例。图8表示泵的性能曲线和效率曲线。实线表示泵是新的状态的特性的一个例子，虚线表示泵随时间劣化了的情况下的特性的一个例子。在图中，N表示标准化了的转速（将实际转速除以额定转速所得的结果）。在产生了图中所示那样的特性劣化的情况下，无法维持最优效率点上的运转，产生消耗多余的电力的问题。为了维持最优效率点上的运转，需要推定劣化后的特性而反映到泵运转控制中，即根据劣化特性作成运转台数判定表、流量分配表，进行泵运转控制。以下说明表作成的方法。

图9是在泵的特性平面上描绘出通过图1的泵控制系统进行泵的运转的情况下的、在各种时刻同时测量出的配水流量测量值Q和喷出压力测量值H的组合（Q，H）的图。利用这些测量数据能够推定泵的性能曲线和效率曲线。图10是推定泵特性数据来作成流量分配表、运转台数判定表的第二实施例的整体结构图。在数据库DB106中，每隔10分钟地输入并存储通过压力传感器测量的喷出压力H、通过流量传感器测量的配水流量Q、通过转速传感器测量的各泵的转速N、各泵的消耗功率的测量值。图11表示存储数据的一个例子。存储了测量时刻的泵的运转台数的量的转速和消耗功率。另外，在DB中存储了过去一周的数据。

在泵特性推定单元107中，通过以下的方法，根据存储在DB中的数据推定各泵的性能曲线和效率曲线。在此，假设运转顺序是泵4→泵4、5→泵4、5、6。从DB中提取出一台泵运转时（泵4运转时）的数据，将其作为配水流量Qi、喷出压力Hi、转速Ni、消耗功率Pi（i=1，2……n）。假设能够通过下式近似泵4的性能曲线、特性曲线。

H=a1·N²-b1·Q² （32）

ηp=-c1·（Q/N）²+d1·（Q/N）（33）

另外，对于消耗功率，下式成立。

P=k·Q·H/（ηp·ηm·ηi）（34）

在此，P是泵消耗功率（kW），Q是配水流量（m³/min），H是泵喷出压力（m），ηp是泵效率，ηm是电动机效率为常数，ηi是逆变器效率为常数，N是泵转速（rpm），k、a1、b1、c1、d1是正的常数。

从公式（33）、（34）中消去ηp而得到下式。

k·Q·H/（ηm·ηi·P）=-c1·（Q/N）²+d1·（Q/N）（35）

推定泵特性就是推定公式（32）、（33）内的参数a1、b1、c1、d1。利用n个测量数据（Qi、Hi、Ni、Pi）（i=1，2…n），能够以这些数据在公式（32）、（35）中最拟合的方式利用最小二乘法来推定参数a1、b1、c1、d1。根据所得到的参数和公式（32）、（33），得到泵4的最新的特性。

接着，从DB中提取出2台泵同时运转时的数据，将其作为配水流量Qi、喷出压力Hi、泵4的转速N1i、泵5的转速N2i、泵5的消耗功率P2i（i=1，2…m）。利用这些数据来推定泵5的特性。假设能够通过下式近似泵5的性能曲线和效率曲线。

H=a2·N2²-b2·Q2² （36）

ηp2=-c2·（Q2/N2）²+d2·（Q2/N2）（37）

另外，关于消耗功率，下式成立。

P2=k·Q2·H/（ηp2·ηm·ηi）（38）

在此，P2是泵5的消耗功率（kW），Q2是泵5的配水流量（m³/min），H是泵喷出压力（m），ηp2是泵5的效率，ηm是电动机效率为常数，ηi是逆变器效率为常数，N2是泵5的转速（rpm），k、a2、b2、c2、d2是正的常数。

从公式（37）、（38）中消去ηp2得到下式。

k·Q2·H/（ηm·ηi·P2）=-c2·（Q2/N2）²+d2·（Q2/N2）（39）

将作为测量数据的喷出压力Hi、泵4的转速N1i代入到公式（32）得到下式。

Hi=a1·N1i²-b1·Q²

根据该公式，由于已经推定出a1、b1，因此通过下式求出泵4的流量Q。

Q=（（a1·N1i²-Hi）/b1）^1/2 （40）

根据该Q和测量出的总计配水流量Qi，能够通过下式计算泵5的配水流量Q2i。

Q2i=Qi-Q （41）

利用最小二乘法来推定参数a2、b2、c2、d2，使得该Q2i和作为测量数据的喷出压力Hi、泵4的转速N1i、泵5的转速N2i、泵5的消耗功率P2i（i=1，2…m）的m组数据在公式（36）、（39）中最拟合。根据所得到的参数和公式（36）、（37），得到泵5的最新的特性。

利用同样的思路，能够利用3台同时运转时的测量数据来推定泵6的性能曲线和效率特性。在此，泵4、5的性能特性曲线是已知的，利用这些测量数据来计算泵4、5的配水流量。能够将测量的总计配水流量减去泵4、5的配水流量来计算泵6的配水流量。利用该数据，通过与上述同样的方法能够推定泵6的特性。

在图12的表作成单元108中，利用所得到的最新的泵特性，通过图4的方法作成运转台数判定表和流量分配表。将作成的表设置到泵控制系统100中进行泵控制。以上，通过利用最新的泵特性数据实施泵控制，能够维持在泵的最优效率点上的运转，能够某种程度地抑制伴随着特性劣化产生的电力消耗的增加。可以在线和离线地进行上述处理。

接着，根据图12说明第三实施例。图12是能够进行更宽运转区域中的数据测量的泵控制系统的整体结构图。如图9所示，在泵的最优运转中，进行测量的运转区域有限，因此认为有时即使利用这些数据也难以正确地推定泵的性能曲线、效率曲线。为了应对该问题，能够在更宽运转区域中进行数据测量，而变更目标转速计算单元的处理内容。在图12的目标转速测量单元1051中，代替公式（7）~（9）而通过下式计算目标转速。

N10=N1×修正系数（42）

N20=N2×修正系数（43）

N30=N3×修正系数（44）

修正系数是比1大的常数，例如设定为1.1~1.3左右的值。以比本来大的转速使泵运转。N变大，因此在图9（b）中能够进行Q/N较小的区域中的运转，在图9（a）中能够进行H较大的区域中的运转，能够拓宽可测量的运转区域。例如在一天中进行这样的修正处理，进行数据测量。如果利用在该数据上加上现有的测量数据的更宽区域的数据来进行泵特性推定，则能够提高泵特性的推定精度。另外，通过本修正来实现比目标稍高的喷出压力，因此能量消耗暂时增大。

接着，根据图13和图14说明第四实施例。图13是能够进行更宽运转区域中的数据测量的泵控制系统的整体结构图，给出与第三实施例不同的实施方式。具体地说，使用不同于以往的修正运转台数判定表102。图14表示该表的一个例子。通过将从1台运转到2台运转的切换线设为向本来的线的更上方移位后的修正切换线，扩大1台运转泵的运转区域。通过扩大运转区域，能够提高特性推定精度。

接着，根据图15和图16说明第五实施例。图15是能够进行更宽运转区域中的数据测量的泵控制系统的整体结构图，给出与第三、第四实施例不同的实施方式。在图15中，使用不同于以往的方法来进行流量分配计算。在流量分配修正计算单元1031中，如图16所示，将图3给出的流量分配表的检索值乘以修正系数，求出最终的流量分配。

例如，如果使图16内的修正系数k、k1比1小，则能够使泵4的流量分配D1比本来的流量分配小，如果使修正系数比1大，则能够使泵4的配水分配D1比本来的流量分配大。如果使修正系数k2比1小，则能够使泵5的流量分配D2比本来的流量分配小，如果使修正系数比1大，则能够使泵5的配水分配D2比本来的流量分配大。当然能够根据这些系数对泵6的流量分配进行操作。通过这样对修正系数进行操作，能够拓宽泵4、5、6的配水流量的范围。在利用所得到的测量数据来进行泵推定的情况下，能够提高其推定精度。

在上述的各实施例中，以配水流量和喷出压力这两个变量为基础，决定泵的总计消耗能量为最小的泵运转台数和泵的流量分配，或者根据测量数据推定泵的特性，并根据最新的推定特性决定泵运转台数、泵流量分配，或者按照与本来的参数不同的参数使泵运转，由此在线地进行更宽运转区域中的运转等，但也可以通过对由消耗能量计算单元得到的消耗功率数据的推移进行验证来推定泵的劣化水平，将泵的维护时期到来的情况输出到显示器装置（未图示）等输出介质，向运营商通报。例如也可以在某一定期间的消耗能量的增加量超过预定的阈值的情况下，或者在根据消耗能量计算出的电力费用的增加量超过预定的阈值的情况下，通报维护时期到来的信息。在该情况下，运营商能够容易地知道应该在适当的时刻更换泵。

Claims

1.一种控制多个泵的运转的泵控制系统，其特征在于，包括：

存储部，其存储确定了与配水流量和喷出压力对应的应该运转的泵的台数的运转台数判定表、和确定了与上述泵的台数、上述配水流量、上述喷出压力对应的针对各泵的上述配水流量的分配的流量分配表；

运转台数判定部，其参照上述运转台数判定表，根据上述配水流量和上述喷出压力决定应该运转的泵的台数；

配水流量计算部，其根据上述应该运转的泵的台数和根据上述流量分配表确定的上述配水流量和上述喷出压力，计算针对上述各泵的配水流量的分配；以及

目标转速计算部，其根据存储在上述运转台数判定表中的上述应该运转的泵的台数、由上述配水流量计算部求出的针对上述各泵的配水流量的分配，设定上述各泵的目标转速。

2.根据权利要求1所述的泵控制系统，其特征在于，

针对每个上述配水流量和上述喷出压力，求出根据表示上述各泵的特性的特性曲线和预定的运转顺序而运转的各泵的整体的消耗能量为最小的上述泵的运转台数、以及对上述各泵分配的配水流量，得到根据上述运转台数判定表确定的上述泵的台数、以及根据上述流量分配表确定的上述配水流量。

3.根据权利要求1或2所述的泵控制系统，其特征在于，

具备泵特性推定部，该泵特性推定部测量上述泵的配水流量、上述喷出压力、上述各泵的转速以及上述各泵的消耗电力，根据测量出的这些信息推定上述各泵的特性。

4.根据权利要求3所述的泵控制系统，其特征在于，

上述泵特性推定部，将用于确定表示根据测量出的上述泵的配水流量、上述喷出压力、上述各泵的转速以及上述各泵的消耗电力而确定的上述各泵的特性的特性曲线以及性能曲线的参数变更为与本来的设定值不同的设定值，然后测量上述各泵运转时的配水流量、喷出压力、各泵的转速以及消耗电力，根据测量出的这些信息推定上述各泵的特性。

5.根据权利要求2所述的泵控制系统，其特征在于，

利用通过权利要求3记载的推定方法推定的泵的特性，作为泵的特性曲线。

6.根据权利要求2所述的泵控制系统，其特征在于，

利用通过权利要求4记载的推定方法推定的泵的特性，作为泵的特性曲线。

7.根据权利要求4~6的任意一项所述的泵控制系统，其特征在于，

由上述泵特性推定部推定的各泵的特性表示泵的恶化特性。

8.一种控制多个泵的运转的泵控制系统，其特征在于，包括：

流量传感器，用于测量上述多个泵的配水流量；

压力传感器，用于测量上述多个泵的喷出压力；

最优化部，其针对上述配水流量和上述喷出压力的组合，决定提供最小消耗电力的泵的运转台数和流量分配，根据上述各泵的特性曲线和性能曲线，生成确定了与由上述流量传感器测量出的配水流量和由上述压力传感器测量出的喷出压力对应的应该运转的泵的台数的运转台数判定表、以及确定了与上述泵的台数、上述配水流量、上述喷出压力对应的针对各泵的上述配水流量的分配的流量分配表；

存储部，其存储上述运转台数判定表和上述流量分配表；

配水流量计算部，其根据上述应该运转的泵的台数、根据上述流量分配表确定的上述配水流量和上述喷出压力，计算针对上述各泵的配水流量的分配；以及

目标转速计算部，其根据上述应该运转的泵的台数、由上述配水流量计算部求出的针对上述各泵的配水流量的分配，设定上述各泵的目标转速。

9.根据权利要求8所述的泵控制系统，其特征在于，

具备消耗能量计算部，该消耗能量计算部关于针对上述各泵确定的运转顺序的各个模式，针对上述配水流量和上述喷出压力的1日内的实际时序值，计算任意时刻的泵的最优的运转台数和流量分配来计算泵的消耗电力，针对全部时刻将计算出的上述消耗电力相加，由此计算出上述泵控制系统整体的1日的消耗电力，采用计算出的上述1日的消耗电力为最小的运转顺序作为最优的泵的运转顺序。

10.根据权利要求9所述的泵控制系统，其特征在于，包括：

转速传感器，其测量上述各泵的转速；以及

泵特性推定部，其根据在预定的期间内存储由上述流量传感器测量出的上述配水流量与由上述压力传感器测量出的上述喷出压力的组合、上述各泵的转速和上述消耗电力所得的数据，推定上述各泵的性能曲线和效率曲线。