JP2000080985A - 給水装置の制御装置 - Google Patents

給水装置の制御装置

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JP2000080985A
JP2000080985A JP10252382A JP25238298A JP2000080985A JP 2000080985 A JP2000080985 A JP 2000080985A JP 10252382 A JP10252382 A JP 10252382A JP 25238298 A JP25238298 A JP 25238298A JP 2000080985 A JP2000080985 A JP 2000080985A
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JP
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frequency
output
water supply
inverter
acceleration
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JP10252382A
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English (en)
Inventor
Hiroto Takahara
広人 高原
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Teral Kyokuto Inc
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Teral Kyokuto Inc
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  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水の使い始めの応答性が良く、使用し始めか
ら安定した給水が出来る自動給水装置を安価に供給す
る。 【解決手段】 需要先の水使用量の変化に対しモータを
変速させて吐出量を対応させる自動給水装置において、
モータの変速手段がシリアル信号仕様のインバータによ
って構成され、制御装置の演算部には、基準となる、0
からインバータが出力可能な最高周波数の範囲内の任意
の周波数と、周波数0から基準周波数までの領域と、そ
の基準周波数を越え最高周波数までの領域のそれぞれの
加減速時間と出力周波数−出力電圧特性を記憶させ、演
算部から出力周波数と共にその周波数の属する領域に応
じた加減速時間と出力周波数−出力電圧特性をインバー
タに送信する。演算部に記憶し、出力周波数と共に送信
する加減速時間は基準周波数を越える領域の値より、基
準周波数以下の領域の値が短い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、集合住宅やビル
等に使用する、吐出圧一定制御或いは推定末端圧一定制
御方式などのインバータで変速するポンプを単独に、或
いは複数、或いは他の定速ポンプと共に具えた、自動給
水装置の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】インバータでポンプを変速する自動給水
装置は、制御装置内の演算部に記憶されたモータの回転
数に対応して予め定められたポンプの吐出圧力(目標圧
力)と、ポンプの吐出口付近に設置された圧力センサー
で検出する信号を、インターフェイスを介して圧力に変
換した値を前記演算部で周期的に比較し、差がある場合
にはその差を無くする方向にポンプ回転数を変化させる
ように、変化後のポンプ回転数に対応する出力周波数を
電気信号として演算部からインバータに指令し、インバ
ータは予め設定してある加減速時間と出力周波数−出力
電圧特性でその電気信号に応じた出力周波数のモータ駆
動電源を出力し、目標圧力と圧力センサーの検出値を一
致させながら運転している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】自動給水装置に使用し
ている従来の汎用インバータは自動給水装置を使用する
前に、出力周波数変更に要する加減速時間の設定と、予
めインバータに数種類記憶させてある出力周波数−出力
電圧特性の内から、ポンプの負荷特性に最も適するもの
を1種類選択しておかなければならなかった。そしてそ
れらは自動給水装置の使用中には変更できず、更に不適
当な設定を行った場合は、過電流が流れてインバータが
トリップする恐れがあった。従って、これらの設定に際
しては、ポンプの応答性を多少犠牲にしても、全運転範
囲でインバータがトリップして給水不能にならないよう
にしておく必要があった。
【0004】給水装置の応答性を改善する方法として、
例えば特開昭60−241781号公報に示す可変速ポ
ンプ制御装置がある。この装置における応答性の改善方
法はモータの加速トルクが小さい低速部は加速時間を長
くし、加速トルクが大きい高速部では加速時間を短くす
るものである。この装置によれば、誘導電動機の加減速
度を誘導電動機の回転数によって変化させるので、ポン
プの応答性が良くなりポンプ流量変化に対するポンプ吐
出圧力の変動が小さく、一定に保たれるという効果を有
するが、最低給水圧力になる回転数以上において、加減
速時間が急すぎると、オーバーシュートによる給水圧力
変動が起こり、使用上問題があった。
【0005】一般的に、ポンプ始動時からポンプ締切圧
力が最低給水圧力になる回転数迄は加速時間が短い方が
水の使い始めの応答性が良く、その回転数以上において
は加減速時間が急過ぎることが原因で発生するオーバー
シュートによる給水圧力変動が少ない方が使いやすい。
このような要望に近い機能を持つインバータとして、ベ
クトル制御方式、自動トルクブースト機能、自動加減速
機能等を有する高機能汎用インバータが開発されたが、
装置自体が高価になる上に、給水装置の制御には最適の
ものとは言えなかった。この発明は、水の使用状態に応
じた加減速時間でポンプの回転数変化を行わせること
で、水の使い始めの応答性が良く、使用し始めから安定
した給水が出来る自動給水装置を安価に供給することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、需要先の水使用量の変化に対しモータ
を変速させて吐出量を対応させる自動給水装置におい
て、モータの変速手段がシリアル信号仕様のインバータ
によって構成され、制御装置の演算部には、基準とな
る、0からインバータが出力可能な最高周波数の範囲内
の任意の周波数と、周波数0から基準周波数までの領域
と、その基準周波数を越え最高周波数までの領域のそれ
ぞれの加減速時間と出力周波数−出力電圧特性を記憶さ
せ、演算部から出力周波数と共にその周波数の属する領
域に応じた加減速時間と出力周波数−出力電圧特性をイ
ンバータに送信することを特徴とする。
【0007】またこの発明の給水装置の制御装置は、演
算部に記憶し、出力周波数と共に送信する加減速時間は
基準周波数を越える領域の値より、基準周波数以下の領
域の値が短いことを特徴とする。さらにこの発明の給水
装置の制御装置は、出力周波数と共に送信する出力周波
数−出力電圧特性は、基準周波数以下の領域のものは適
正なトルクブースト量を設定した定トルクパターンと
し、基準周波数を越える領域のものは2乗低減トルクパ
ターンとしたことを特徴とする。又、基準周波数はポン
プの締切圧力が最低給水圧力となる回転数に対応した周
波数にすることを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の態様】自動給水装置に使用するインバー
タは、制御装置内演算部とシリアル通信が行えるインタ
ーフェイスを具えたものを使用する。一方、制御装置内
演算部には、0と、インバータが出力できる最大周波数
との間の、任意の周波数を基準とし、その基準周波数以
下と、その基準周波数を越える領域におけるそれぞれの
加減速時間と出力周波数−出力電圧特性を給水装置の制
御に必要な他の情報と共に記憶させておく。基準となる
周波数は、オーバーシュートによる給水圧力の変動を起
こす恐れのない上限であるポンプの締切圧力が最低給水
圧力となる回転数に対応する周波数に設定する。
【0009】出力周波数−出力電圧特性と加減速時間
は、基準周波数以下では前述のようにオーバーシュート
による圧力変動を考慮する必要がなく、負荷トルクが小
さいので、適正なトルクブースト量を設定した定トルク
パターンに設定することができ、加減速時間も短く設定
できる。基準周波数を越える範囲では、オーバーシュー
トによる圧力変動を防止するため、ポンプの負荷特性で
ある2乗低減トルクパターンに設定して、加減速時間は
そのパターンで無理なく変速できるように設定する(図
4参照)。
【0010】演算部に記憶させ出力周波数と共に送信す
る基準周波数以下の領域の加減速時間とトルクブースト
量、及び基準周波数を越えた領域の加減速時間は、次の
ように設定する。基準周波数以下の領域の加減速時間と
トルクブースト量は、給水装置をこれらの値を種々に変
えて実際に始動し、加減速時間を短くし過ぎた場合に発
生する過電流運転、トルクブースト量を大きく設定し過
ぎた場合に発生する始動直後の過電流運転、トルクブー
スト量を少なく設定し過ぎた場合に発生する加速途中の
過電流運転及びモータからの振動などを避けることが出
来る最短の値を探し、演算部に記憶させる。
【0011】基準周波数を越えた領域の加減速時間は、
給水装置を実際に基準周波数を越えた領域で、加減速時
間を種々に変えて運転及び変速し、オーバーシュート現
象を発生しない最短の加減速時間を探し、演算部に記憶
させる。なお、演算部に記憶させる加減速時間は、イン
バータの設定方法にもよるが、通常、基準周波数以下の
領域では、0HZ から基準周波数まで、基準周波数を越
えた領域では基準周波数から最高周波数までの変速に要
する時間とし、また、演算部に記憶させるトルクパター
ンは前述のように基準周波数以下の領域では定トルクパ
ターンを、基準周波数を越える領域では2乗低減トルク
パターンを記憶させておく。
【0012】
【実施例】図1にこの発明の自動給水装置の第1実施例
を示す。給水装置は受水槽1の水を吸込配管2−1、2
−2、仕切弁3−1、3−2を介してポンプ5−1、5
−2に送る。ポンプ5−1、5−2はモータ4−1、4
−2により駆動され、受水槽1からの水を逆止弁6−
1、6−2、仕切弁7−1、7−2、吐出管8−1、8
−2、送水管12を介して需要部13に供給する。圧力
タンク11はポンプ停止中に、送水管12内に圧力を掛
けておく。小水量検出装置9は、ポンプからの吐出水量
が予め設定された値以下になったことを検出してポンプ
を停止させる。自動給水装置の制御装置14内にある演
算部15は圧力センサー10からの信号を受けて、周期
的にインパータ17−1、17−2に出力している周波
数に対応する値と比較し、差がある場合はにそれを是正
するように信号を出力する。信号は前述したように、演
算部15から制御部16内にある、インバータ17−
1、17−2にあるシリアル通信が可能なインターフェ
イス18−1、18−2を介して行われる。この時に送
られる信号は、前述したように基準周波数を境に出力周
波数−出力電圧特性と加減速時間を変えたものである。
符号19は駆動電源を示す。
【0013】図2はこの発明の第2実施例を示す。図1
に示した実施例が受水槽内の水を需要先13に送水する
のに対し、この第2実施例では、配水管20から直接需
要先に送水する方式である。配水管20から逆流防止器
21と仕切弁3−1、3−2を介してポンプ吸込口に配
管すると共に、ポンプに並列にバイパス配管22を設
け、逆止弁23を介して送水管12に接続される。配水
管20の管内圧力が高い場合はポンプを運転しないで、
バイパス配管22を経由して需要先13に給水し、管内
圧力が低い場合はポンプを運転して給水する。ポンプを
運転する場合の制御方法は、第1実施例と同様に行う。
【0014】
【作用】このように構成した自動給水装置の運転中の、
作用について説明する。第1の例としてポンプが停止し
ている状態で、使用量Q1 で水の使用が始まった時の作
用を、図3を用いて説明する。ポンプ始動時は回転数0
から締切圧力で最低吐出圧力PL を出すことが出来る回
転数Nmin までを、最初の目標回転数として加速する。
すなわち演算部はインバータに指令周波数として基準周
波数を、基準周波数以下の領域の値として記憶している
加減速時間と出力周波数−出力電圧特性とともに送る。
このようにして、ポンプは回転数Nmin まで、短時間に
過電流運転を起こすことなく到達することができるの
で、給水装置の応答性が向上する。
【0015】第2の例として回転数Nmin から運転点ア
を通る回転数N0 までの加速について説明する。この範
囲では加速時間が短すぎると、インバータの出力周波数
とそれに対応するポンプの吐出圧力に時間的なずれが生
じる。したがって、演算部に記憶してある出力周波数に
対応する目標圧力と、圧力センサーで検出したポンプ吐
出口の圧力との差は、ポンプがインバータ出力周波数に
相当する回転数に至ってからの値より大きくなり、次の
回転数の増分はその値を基に決められるので、必要以上
に大きくなってしまう。そのため、回転数は一旦N0
超過してしまい、回転数N0 を中心に変動を繰り返しな
がら、次第に収束するいわばオーバーシュート現象を起
こす。この現象を回避するために、回転数Nmin 以上の
回転数に対応する出力周波数を演算部からインバータに
出力する時には、基準周波数を越える領域の値として記
憶している加減速時間と、出力周波数−出力電圧特性と
共に送るために、オーバーシュート防ぐことが出来る。
【0016】
【発明の効果】この発明は以上に述べたような作用を行
うため、水使用開始時には応答性が良く、使用開始して
からは圧力変動の少ない給水を行うことが出来る自動給
水装置を、安価に供給することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示す自動給水装置の概
念図である。
【図2】この発明の第2実施例を示す自動給水装置の概
念図である。
【図3】自動給水装置の吐出水量と吐出圧力、配管抵抗
などの関係を示す図である。
【図4】この発明における演算部からインバータに出力
される出力周波数−出力電圧のパターンの概念を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
1 受水槽 2−1、2−2 吸込配管 3−1、3−2 仕切弁 4−1、4−2 電動機 5−1、5−2 ポンプ 6−1、6−2 逆止弁 7−1、7−2 仕切弁 8−1、8−2 吐出管 9 小水量検出器 10 圧力センサー 11 圧力タンク 12 送水管 13 需要先 14 制御装置 15 演算部 16 制御部 17−1、17−2 インバータ 18−1、18−2 インターフェイス 19 駆動電源 20 配水管 21 逆流防止器 22 バイパス配管 23 逆止弁
フロントページの続き Fターム(参考) 3H020 AA05 BA04 BA18 CA01 CA04 DA01 DA04 EA10 3H045 AA06 AA09 AA16 AA23 BA19 BA28 CA03 CA06 CA29 DA01 DA07 DA46 EA36 5H001 AA02 AA08 AB08 AC02 AD00 AE01 5H576 AA05 BB09 CC05 DD02 EE04 EE11 FF01 FF03 GG10 HA01 HB01 JJ03 JJ15 KK06 LL22 LL48

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 需要先の水使用量の変化に対しモータを
    変速させて吐出量を対応させる自動給水装置において、 モータの変速手段がシリアル信号仕様のインバータによ
    って構成され、 制御装置の演算部には、基準となる、0からインバータ
    が出力可能な最高周波数の範囲内の任意の周波数と、周
    波数0から基準周波数までの領域と、その基準周波数を
    越え最高周波数までの領域のそれぞれの加減速時間と出
    力周波数−出力電圧特性を記憶させ、 演算部から出力周波数と共にその周波数の属する領域に
    応じた加減速時間と出力周波数−出力電圧特性をインバ
    ータに送信することを特徴とする、給水装置の制御装
    置。
  2. 【請求項2】 演算部に記憶し、出力周波数と共に送信
    する加減速時間は基準周波数を越える領域の値より、基
    準周波数以下の領域の値が短いことを特徴とする、請求
    項1に記載の給水装置の制御装置。
  3. 【請求項3】 演算部に記憶し、出力周波数と共に送信
    する出力周波数−出力電圧特性は、基準周波数以下の領
    域のものは適正なトルクブースト量を設定した定トルク
    パターンとし、基準周波数以上の領域のものは2乗低減
    トルクパターンとしたことを特徴とする、請求項1又は
    2に記載の給水装置の制御装置。
  4. 【請求項4】 基準周波数はポンプの締切圧力が最低給
    水圧力となる回転数に対応した周波数にすることを特徴
    とする、請求項1乃至3の内1項に記載の給水装置の制
    御装置。
JP10252382A 1998-09-07 1998-09-07 給水装置の制御装置 Pending JP2000080985A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102865217A (zh) * 2012-03-26 2013-01-09 新界泵业集团股份有限公司 多泵变频机组实现简易操作的设备及自动测试调试方法
JP2018159208A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 株式会社荏原製作所 給水システム、および、給水システムの制御方法

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