CN103314217A - 供水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种供水装置，能够在确保一定的流量的状态下，以使转速降低的方式控制泵，而能够回应节能化的要求。供水装置具有：将水加压并输送的泵；向泵供给电力而以任意的转速运转该泵的频率变换器；检测泵的排出侧的压力的排出侧压力传感器；和控制泵的转速的控制部(15)，在控制部(15)中存储有表示流量(Q)与扬程(H)的不同关系的多条控制用扬程曲线(B、C1、C2、C3)，基于择一选择的控制用扬程曲线(B、C1、C2或者C3)而控制泵的转速。

Description

供水装置
技术领域
本发明涉及使用泵来对小区住宅和大厦等进行自来水等的供给的供水装置。
背景技术
作为设置在小区住宅和大厦中等且向各供水端供给水的装置而具有供水装置。图1表示这种供水装置的典型例，供水装置具有分别具有电机M且将水加压而输送的两台泵1、和向用于驱动各泵1的电机M供给电力的变换器(频率变换器)2。供水装置在泵1的排出侧具有压力容器3和排出侧压力传感器4，在每个泵1上具有流量开关(流量检测机构)6和止回阀7。泵1的吸入侧配管8与自来水主管9连接，在该吸入侧配管8上设有吸入侧压力传感器10和逆流防止装置11。而且，用于仅以自来水主管9的压力进行供水的旁通管12设在泵1的吸入侧配管8和排出侧配管13之间。而且，在旁通管12的中途设有止回阀14。控制泵1的控制部15基于来自这些传感器的信号，而进行与状况对应的泵1的转速控制以及台数控制。
此外，若供水装置不是使泵的吸入侧配管与自来水主管连接的直结式供水装置，而是蓄水槽式的供水装置，则泵的吸入侧配管与蓄水槽连接，蓄水槽所具有的水位检测器与控制部连接。在该蓄水槽式的供水装置的情况下，不具有逆流防止装置、吸入侧压力传感器以及旁通管。
图2中，与泵的Q-H曲线(泵的转速N1、N2以及N3)一同，来表示供水装置中的必要扬程曲线A、和以该必要扬程曲线A为基础设定的标准控制用扬程曲线B，该必要扬程曲线A表示使用流量与对该流量所必要的扬程(head)之间的关系。在图2中，横轴表示流量Q，纵轴表示扬程(head)H。
必要扬程曲线A例如由建筑物的扬程(顶层的高度)H1、对自来水设备所必要的压力(自来水设备的压损)H2、以及依存于流量的配管损失H3的合计(H1+H2+H3)而求出。在该例中，作为将在使用流量为0时的扬程PB0、和在该使用流量为最终点Q0时的扬程PA0平滑地连结的曲线而表示。
该必要扬程曲线A仅仅求出了理想的扬程和使用流量之间的关系，在实际的设计时，会设定标准控制用扬程曲线B并基于该标准控制用扬程曲线B而大范围地控制泵的转速，该标准控制用扬程曲线B相对于必要扬程曲线A例如具有百分之十几左右的余量。该标准控制用扬程曲线B作为将扬程(最低必要压力)PB1和扬程(最大必要压力)PA1连结的曲线而表示，该扬程PB1对于在使用流量为0时的上述扬程PB0而具有百分之十几左右的余量，该扬程PA1对于在使用流量为最终点Q0时的上述扬程PA0而具有百分之十几左右的余量。
该标准控制用扬程曲线B存储在图1所示的供水装置的控制部15的存储部中，基于该标准控制用扬程曲线B而控制泵1的转速，即，例如如图2所示，使得在使用流量为Q1时，该流量Q1与标准控制用扬程曲线B的交点U3成为泵1的运转点(转速N1)。
这样，设定相对于必要扬程曲线A例如具有百分之十几左右的余量的标准控制用扬程曲线B，并基于该标准控制用扬程曲线B而控制泵的转速，由此，例如在配管发生腐蚀而使配管损失比设计之初变大的情况下，能够防止供水装置无法发挥其使用性能，或者在根据使用者的某种理由，而具有欲增大流量的要求的情况下，能够应对该要求。
此外，提出了如下方法，即，输入由配管阻力和泵性能曲线求出的流量，并使泵的转速与其自动配合，以能够得到所求出的流量(参照专利文献1)。该方法为，自动地调整泵的转速，以使在最初测定流量的地点，若流量较大则自动地降低泵的转速，若即使降低泵的转速但流量还是较大，则进一步地以与流量配合的方式自动降低泵的转速，直到依次成为作为目标的流量为止。
现有技术文献
专利文献1：日本特开昭59-51193号公报
在设定具有必要扬程曲线A的百分之十几左右的余量的标准控制用扬程曲线B，并仅基于该标准控制用扬程曲线B而控制泵的转速的情况下，即使欲谋求节能化，也无法灵活地对应。例如，如图2所示，当欲仅基于标准控制用扬程曲线B来控制泵的转速，使得使用者的使用流量成为Q1时，泵的转速被控制为N1，使得图2的流量Q1与标准控制用扬程曲线B的交点U3成为运转点，由此，无法使该运转点根据需要而变更。
但是，若确保使用者的使用流量Q1，则也可以具有将泵的转速控制为N2而使交点U2成为运转点的情况，如图2所示，交点U2与流量Q1和必要扬程曲线A之间的交点(转速N3)U1相比扬程较高，且与上述交点U3相比扬程较低。在这种情况下，若将泵在扬程较高的交点U3运转，则与将泵在扬程较低的交点U2运转时相比，泵的转速变大，相应地消耗更多的电力。该情况违背强烈要求节能的当今需求。
另外，在使用者一侧，具有不需要基于具有充分的余量的标准控制用扬程曲线来控制泵的转速的情况。在这种情况下，通过基于具有最低必要限度的余量的控制用扬程曲线来控制泵的转速，而能够对节能化做出贡献。
但是，专利文献1记载的发明并没有谋求所述的节能化。
发明内容
本发明是鉴于上述情况做出的，其目的在于，提供一种能够在确保一定的流量的状态下，以使转速降低的方式进行控制而能够回应节能化的要求的供水装置。
技术方案1所述的发明为，一种供水装置，具有：将水加压并输送的泵；向所述泵供给电力而以任意的转速运转该泵的频率变换器；检测所述泵的排出侧的压力的排出侧压力传感器；和控制所述泵的转速的控制部，在所述控制部中存储有表示流量与扬程的不同关系的多条控制用扬程曲线，基于择一选择的控制用扬程曲线而控制所述泵的转速。
例如在控制部中分别存储有第一控制用扬程曲线、和与该第一控制用扬程曲线相比压力(扬程)设定得较低的第二控制用扬程曲线。而且，通常基于第一控制用扬程曲线来控制泵的转速，根据需要，基于第二控制用扬程曲线来控制泵的转速，由此，与仅基于第一控制用扬程曲线来控制泵的转速的情况相比，能够在维持使用水量的状态下，降低泵的转速而谋求节能化。
技术方案2所述的发明为，在技术方案1所述的供水装置中，其特征在于，具有运转面板，该运转面板具有：依次切换存储在所述控制部中的多条控制用扬程曲线的切换按钮；和显示与在泵的转速控制中所使用的控制用扬程曲线对应的节能程度的节能显示部。
由此，能够简便地选择在控制中所使用的控制用扬程曲线，并能够通过节能显示部确认该所选择的状态。
技术方案3所述的发明为，在技术方案1或2所述的供水装置中，其特征在于，所述多条控制用扬程曲线包括标准控制用扬程曲线、相对于标准控制用扬程曲线而将小流量侧的扬程设定得较低的小流量区域节能型控制用扬程曲线。
技术方案4所述的发明为，在技术方案1至3中任一项所述的供水装置中，其特征在于，所述多条控制用扬程曲线包括标准控制用扬程曲线、相对于标准控制用扬程曲线而将中流量区域的扬程设定得较低的中大流量区域节能型控制用扬程曲线。
技术方案5所述的发明为，在技术方案1至4中任一项所述的供水装置中，其特征在于，所述多条控制用扬程曲线包括标准控制用扬程曲线、相对于标准控制用扬程曲线而将大流量区域的扬程设定得较低的大流量区域节能型控制用扬程曲线。
技术方案6所述的发明为，在技术方案1至5中任一项所述的供水装置中，其特征在于，所述多条控制用扬程曲线包括标准控制用扬程曲线、相对于标准控制用扬程曲线而大致平行地将全流量区域的扬程设定得较低的全流量区域节能型控制用扬程曲线。
发明的效果
根据本发明的供水装置，即使为相同的用水量，也能够根据需要，选择转速较低的运转点来运转泵，由此，能够抑制供水时的用电而谋求节能化，并能够实现CO2的削减。
附图说明
图1是表示现有的供水装置的构成例的图。
图2是与泵的Q-H曲线一同，来表示供水装置中的必要扬程曲线、和现有的供水装置的标准控制用扬程曲线的曲线图。
图3是表示本发明的实施方式的供水装置的构成例的图。
图4是与必要扬程曲线一同来表示存储在本发明的实施方式的供水装置的控制部中的多条控制用扬程曲线的曲线图。
图5是表示在本发明的实施方式的供水装置中所具有的运转面板的俯视图。
图6是与必要扬程曲线和标准控制用扬程曲线一同，来表示作为本发明的控制用扬程曲线而使用的全流量区域节能型控制用扬程曲线的曲线图。
图7是与必要扬程曲线和标准控制用扬程曲线一同，来表示作为本发明的控制用扬程曲线而使用的中流量区域节能型控制用扬程曲线的曲线图。
图8是与必要扬程曲线和标准控制用扬程曲线一同，来表示作为本发明的控制用扬程曲线而使用的大流量区域节能型控制用扬程曲线的曲线图。
图9是与必要扬程曲线和标准控制用扬程曲线一同，来表示作为本发明的控制用扬程曲线而使用的小流量区域节能型控制用扬程曲线的曲线图。
图10是表示在将供水装置运转一天时的供水量(流量)与时间之间的关系的图表。
具体实施方式
以下，参照图3至图5，具体说明本发明的实施方式。此外，在图1至图5中，在相同或者相当的要素上标注相同的附图标记，并省略其重复说明。
图3是表示本发明的实施方式的供水装置的构成例的图。如图3所示，供水装置的控制部15具有设定部16、存储部17、运算部18、显示部19以及I/O部20。设定部16以及显示部19具备于供水装置的运转面板21上。此外，除控制部15以外的构成与图1所示的现有的供水装置的构成大致相同。
设定部16使用于通过外部操作对多条控制用扬程曲线等的各种设定值进行设定，该多条控制用扬程曲线表示流量与扬程的不同关系。在设定部16所设定的多条控制用扬程曲线等的各种设定值存储在存储部17中。例如，在使用流量为0时的上述扬程(最低必要压力)PB1、在使用流量为最终点Q0时的上述扬程(最大必要压力)PA1等作为设定值而被输入存储在存储部17中。I/O部20接收排出侧压力传感器4的输出、和流量开关6的信号等的来自设置在供水装置内的各种传感器的信号，并向运算部18输送。另外，I/O部20和各变换器2通过RS485等的通信机构而相互连接，从控制部15向变换器2输送有各种设定值和频率指令值、起停信号(起动、停止信号)等的控制信号，从转换器2向控制部15依次发送有实际的频率数值和电流值等的运转状况。
图4表示经由设定部16设定并存储在存储部17中的多条控制用扬程曲线。在该例中，必要扬程曲线A例如由建筑物的扬程(最高层的高度)H1、在自来水设备中所必要的压力(自来水设备的压损)H2、以及依存于流量的配管损失H3的合计(H1+H2+H3)而求出，在该例中，除了相对于该必要扬程曲线A，例如具有百分之十几左右的余量的标准控制用扬程曲线B之外，还使用了三条全流量区域节能型控制用扬程曲线C1、C2、C3的共计四条控制用扬程曲线。
全流量区域节能型控制用扬程曲线C1、C2、C3相对于标准控制用扬程曲线B大致平行，在全流量区域范围内使扬程设定得较低，且与必要扬程曲线A相比使扬程设定得较高。而且，以全流量区域节能型控制用扬程曲线C1、C2、C3的顺序，以使扬程依次变低的方式设定。而且，选择该四条控制用扬程曲线B、C1、C2、C3内的一条，并基于该所选择的控制用扬程曲线B、C1、C2或C3来控制泵1的转速。
图5是表示供水装置中所具有的运转面板21的俯视图。如图5所示，在运转面板21上具有：依次切换存储在控制部17中的四个控制用扬程曲线B、C1、C2、C3的切换按钮22；和表示与在泵1的转速控制中所使用的控制用扬程曲线对应的节能的程度的节能显示部23。
由此，在没有按压切换按钮22的情况下，节能显示部23的灯不会亮，标准控制用扬程曲线B被使用在泵1的转速控制中。而且，若将切换按钮22按压一次，则与节能显示部23的“L”对应的灯点亮，全流量区域节能型控制用扬程曲线C1被使用在泵1的转速控制中。若将切换按钮22按压两次，则与节能显示部23的“M”对应的灯点亮，全流量区域节能型控制用扬程曲线C2被使用在泵1的转速控制中。若将切换按钮22按压三次，则与节能显示部23的“H”对应的灯点亮，全流量区域节能型控制用扬程曲线C1被使用在泵1的转速控制中。若将切换按钮22按压四次，则恢复至初始的状态。
由此，使用者按压切换按钮22而能够简便地切换在控制中所使用的控制用扬程曲线B、C1、C2或C3，并能够通过节能显示部23确认该切换状态。
接下来，参照图4来说明如下情况，即，控制泵的转速而通过该供水装置使得使用者的使用流量成为Q1的情况。首先，在没有按压切换按钮22的情况下，基于标准控制用扬程曲线B控制泵1的转速，使标准控制用扬程曲线B与流量Q1的交点U3成为泵1的运转点。此时，节能显示部23的灯不被点亮。
当使用者将切换按钮22按压一次时，基于全流量区域节能型控制用扬程曲线C1来控制泵1的转速，使全流量区域节能型控制用扬程曲线C1与流量Q1的交点U4成为泵1的运转点。此时，与节能显示部23的“L”对应的灯点亮。当使用者将切换按钮22按压两次时，基于全流量区域节能型控制用扬程曲线C2来控制泵1的转速，使全流量区域节能型控制用扬程曲线C2与流量Q1的交点U5成为泵1的运转点。此时，与节能显示部23的“M”对应的灯点亮。而且，当使用者将切换按钮22按压三次时，基于全流量区域节能型控制用扬程曲线C3来控制泵1的转速，使全流量区域节能型控制用扬程曲线C3与流量Q1的交点U6成为泵1的运转点。此时，与节能显示部23的“H”对应的灯点亮。
这样，即使为相同的使用流量，也能够根据需要，选择转速较低的运转点来运转泵，由此，能够抑制供水时的用电而谋求节能化，并能够实现CO2的削减。
在上述例中表示了如下的示例，即，如图6所示，使用了多条(在本例中为三条)全流量区域节能型控制用扬程曲线C，这些全流量区域节能型控制用扬程曲线C相对于标准控制用扬程曲线B大致平行，在全流量区域范围内使扬程设定得较低，且与必要扬程曲线A相比使扬程设定得较高，在全流量区域中能够谋求大致一定的节能。
也可以为，如图7所示，使用相对于标准控制用扬程曲线B而将中流量区域的扬程设定得较低的中流量区域节能型控制用扬程曲线D，主要在中流量区域中谋求节能。在该情况下，也可以为，使用标准控制用扬程曲线B与中流量区域中的扬程之差不同的、多条中流量区域节能型控制用扬程曲线D，由此，谋求层次性的节能。
另外，也可以为，如图8所示，使用相对于标准控制用扬程曲线B而将大流量区域的扬程设定得较低的大流量区域节能型控制用扬程曲线E，主要在大流量区域中谋求节能。在该情况下，也可以为，使用标准控制用扬程曲线B与大流量区域中的扬程之差不同的、多条大流量区域节能型控制用扬程曲线E，由此，谋求层次性的节能。
而且，也可以为，如图9所示，使用相对于标准控制用扬程曲线B而将小流量区域的扬程设定得较低的小流量区域节能型控制用扬程曲线F，主要在小流量区域中谋求节能。在该情况下，也可以为，使用标准控制用扬程曲线B与小流量区域中的扬程之差不同的、多条小大流量区域节能型控制用扬程曲线F，由此，谋求层次性的节能。
此外，也可以为，使图6所示的全流量区域节能型控制用扬程曲线C、图7所示的中流量区域节能型控制用扬程曲线D、图8所示的大流量区域节能型控制用扬程曲线E、和图9所示的小流量区域节能型控制用扬程曲线F任意组合，由此，能够考虑节能效果，同时控制泵的转速以成为希望的流量、扬程。
接下来，在表1和表2中分别表示如下的关系，其中表1是在将每小时的供水量(流量)维持于图10所示的关系的状态下，将扬程(供水压力)从40m降低至36m而使供水装置运转一天时的、扬程为36m的情况下的时刻、供水率、供水量以及消耗电力(每小时消耗电力)之间的关系，表2是在扬程为40m的情况下的时刻、供水率、供水量以及消耗电力(每小时消耗电力)之间的关系。
表1
时间 供水率％ 供水量L/min 消耗电力kWh
0～1 30 8.3 0.51
1～2 10 2.8 0.50
2～3 10 2.8 0.50
3～4 10 2.8 0.50
4～5 12 3.3 0.50
5～6 41 11.4 0.52
6～7 85 23.6 0.56
7～8 138 38.3 0.62
8～9 247 68.6 0.77
9～10 215 59.7 0.72
10～11 164 45.6 0.65
11～12 124 34.4 0.60
12～13 114 31.7 0.59
13～14 95 26.4 0.57
14～15 95 26.4 0.57
15～16 96 26.7 0.57
16～17 110 30.6 0.59
17～18 125 34.7 0.60
18～19 153 42.5 0.64
19～20 143 39.7 0.62
20～21 129 35.8 0.61
21～22 111 30.8 0.59
22～23 88 24.4 0.56
23～24 55 15.3 0.53
小时平均供水量 100 27.8 合计13.99
供水率表示将小时平均供水量设为100时的每小时的比率。
表2
时间 供水率％ 供水量L/min 消耗电力kWh
0～1 30 8.3 0.60
1～2 10 2.8 0.59
2～3 10 2.8 0.59
3～4 10 2.8 0.59
4～5 12 3.3 0.59
5～6 41 11.4 0.61
6～7 85 23.6 0.66
7～8 138 38.3 0.72
8～9 247 68.6 0.90
9～10 215 59.7 0.84
10～11 164 45.6 0.76
11～12 124 34.4 0.70
12～13 114 31.7 0.69
13～14 95 26.4 0.67
14～15 95 26.4 0.67
15～16 96 26.7 0.67
16～17 110 30.6 0.69
17～18 125 34.7 0.71
18～19 153 42.5 0.74
19～20 143 39.7 0.73
20～21 129 35.8 0.71
21～22 111 30.8 0.69
22～23 88 24.4 0.66
23～24 55 15.3 0.63
小时平均供水量 100 27.8 合计16.41
供水率表示将小时平均供水量设为100时的每小时的比率。
由该表1和表2可以判断，若能够将扬程(供水压力)从40m降低至36m而使供水装置运转一天，则能够使消耗电力的合计从16.41kWh降低至13.99kWh，一天能够节能2.42kWh。若将其换算为一年，则能够节能883kWh。若将该量换算为CO2，则为358kg(东京电力推荐CO2转换系数：1kWh＝0.43kg)。因为一棵杉树的CO2的吸收量为14.5kg(11000棵杉树一年160t的CO2吸收量＝14.5kg/棵(植物铁营养研究会))，所以成为大约25棵杉树量的CO2削减。
此外，也可以为，使用多条控制用扬程曲线，在使用者感到扬程较低时，相反地选择控制用扬程曲线以提高扬程。即，在上述实施方式中，虽然使标准控制用扬程曲线B、以及将该曲线B的全部或者一部分的流量区域的扬程降低的几条控制用扬程曲线存储在控制部中，来对控制用扬程曲线进行选择，但是也可以为，使标准控制用扬程曲线B、以及将该曲线B的全部或者一部分的流量区域的扬程提高的几条控制用扬程曲线存储在控制部中，来对控制用扬程曲线进行选择。
至此说明了本发明的一个实施方式，但是本发明并不限定于上述的实施方式，当然在其技术思想的范围内能够以各种不同的方式实施。另外，本发明的供水装置以降低泵的运转的电力使用量的节能为目的，来对控制用扬程曲线进行选择，但本发明并不一定仅仅为该目的，也可以将节水作为目的而适用在选择控制用扬程曲线的供水装置中。
工业实用性
本发明能够适用在使用泵来对小区住宅和大厦等进行自来水等的供水的供水装置中。
附图标记说明
1 泵
2 变换器(频率变换器)
3 压力容器
4 排出侧压力传感器
8 吸入侧配管
9 自来水主管
10 吸入侧压力传感器
12 旁通管
13 排出侧配管
15 控制部
16 设定部
17 存储部
18 运算部
19 显示部
20 I/O部
21 运转面板
22 切换按钮
23 节能显示部
A 必要扬程曲线
B 标准控制用扬程曲线
C 全流量区域节能性控制用扬程曲线
D 中流量区域节能性控制用扬程曲线
E 大流量区域节能性控制用扬程曲线
F 小流量区域节能性控制用扬程曲线

Claims (6)

1.一种供水装置，具有：
将水加压并输送的泵；
向所述泵供给电力而以任意的转速运转该泵的频率变换器；
检测所述泵的排出侧压力的排出侧压力传感器；和
控制所述泵的转速的控制部，
在所述控制部中存储有表示流量与扬程的不同关系的多条控制用扬程曲线，基于择一选择的控制用扬程曲线而控制所述泵的转速。
2.根据权利要求1所述的供水装置，其特征在于，具有运转面板，该运转面板具有：依次切换存储在所述控制部中的多条控制用扬程曲线的切换按钮；和显示与在泵的转速控制中所使用的控制用扬程曲线对应的节能程度的节能显示部。
3.根据权利要求1或2所述的供水装置，其特征在于，所述多条控制用扬程曲线包括标准控制用扬程曲线、相对于标准控制用扬程曲线而将小流量侧的扬程设定得较低的小流量区域节能型控制用扬程曲线。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的供水装置，其特征在于，所述多条控制用扬程曲线包括标准控制用扬程曲线、相对于标准控制用扬程曲线而将中流量区域的扬程设定得较低的中大流量区域节能型控制用扬程曲线。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的供水装置，其特征在于，所述多条控制用扬程曲线包括标准控制用扬程曲线、相对于标准控制用扬程曲线而将大流量区域的扬程设定得较低的大流量区域节能型控制用扬程曲线。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的供水装置，其特征在于，所述多条控制用扬程曲线包括标准控制用扬程曲线、相对于标准控制用扬程曲线而大致平行地将全流量区域的扬程设定得较低的全流量区域节能型控制用扬程曲线。
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