JP2000129662A - Water supply method and water supply device - Google Patents
Water supply method and water supply deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、発電を可能にし
た給水方法および給水装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water supply method and a water supply device that enable power generation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、水道管から直接給水する給水装置
の場合、給水設定圧力よりも押し込み圧力が高く、ポン
プを運転する必要がないときは、ポンプを停止させ、ポ
ンプと並列に設けられたバイパス管を介して押し込み圧
力を給水設定圧力として給水する方法が採られている。2. Description of the Related Art Conventionally, in the case of a water supply device for supplying water directly from a water pipe, when a pushing pressure is higher than a set water supply pressure and the pump does not need to be operated, the pump is stopped and provided in parallel with the pump. A method has been adopted in which water is supplied through a bypass pipe as a pressurized pressure as a water supply set pressure.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような方法で給水
すると、ポンプを停止させることによって電力を節減す
ることができるが、押し込み圧力を給水設定圧力として
いるので、給水側に過大な圧力が掛かることになる。こ
のように給水側に過大な圧力が掛かると、給水配管を継
いだ部分の水漏れの要因になる恐れがある。また、給水
配管系統中の実揚程が低い給水要求点に配設された減圧
弁に過大な圧力を与えることになるので、減圧弁の故障
の要因になる恐れがある。When water is supplied in this manner, power can be saved by stopping the pump. However, since the pushing pressure is set to the water supply setting pressure, an excessive pressure is applied to the water supply side. Will be. When an excessive pressure is applied to the water supply side in this way, there is a possibility that water leaks at a portion connected to the water supply pipe. In addition, since an excessive pressure is applied to the pressure reducing valve disposed at the water supply request point where the actual head in the water supply piping system is low, the pressure reducing valve may be damaged.
【０００４】この発明は、上記したような不都合を解消
するためになされたもので、給水設定圧力で給水するこ
とにより、余剰な水動力で発電することのできる給水方
法および給水装置を提供するものである。[0004] The present invention has been made to solve the above-described disadvantages, and provides a water supply method and a water supply device capable of generating electric power with surplus water power by supplying water at a set water supply pressure. It is.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、ポンプの回
転速度を制御して給水設定圧力で給水する給水方法にお
いて、ポンプの下流に配設されたタービンの吐出圧力が
給水設定圧力となるようにポンプの回転速度を正の揚程
に制御するとともに、タービンの回転速度を負の揚程に
制御して給水することにより、水動力でタービンを回転
させて発電する方法である。また、他の発明は、ポンプ
の回転速度を制御部で制御して給水設定圧力で給水する
給水装置において、ポンプの下流にタービンを配設し、
このタービンに発電機を連結するとともに、タービンの
吐出側に圧力検出手段を配設し、制御部が、圧力検出手
段の検出圧力が給水設定圧力となるようにポンプの回転
速度を正の揚程に制御するとともに、タービンの回転速
度を負の揚程に制御するものである。According to the present invention, in a water supply method for supplying water at a set water supply pressure by controlling a rotation speed of a pump, a discharge pressure of a turbine disposed downstream of the pump is set to the set water supply pressure. In this method, the rotation speed of the pump is controlled to a positive head, and the rotation speed of the turbine is controlled to a negative head to supply water. Further, another invention is a water supply device that controls the rotation speed of the pump by a control unit and supplies water at a set water supply pressure, in which a turbine is disposed downstream of the pump,
A generator is connected to this turbine, and pressure detecting means is arranged on the discharge side of the turbine.The control unit sets the rotation speed of the pump to a positive head so that the pressure detected by the pressure detecting means becomes the set water supply pressure. In addition to the control, the rotation speed of the turbine is controlled to a negative head.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図に
基づいて説明する。図１はこの発明の一実施形態である
給水装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１は水道管、２は水道管１の端部に配設された第１
圧力検出器を示し、この第１圧力検出器２は、後述する
ポンプ６への押し込み圧力ｈSUを検出するものである。
３は給水配管を示し、水道管１の端部に逆止め弁４を介
して接続されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a water supply device according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a water pipe, and 2 is a first water pipe disposed at an end of the water pipe 1.
Shows the pressure detector, the first pressure detector 2 is for detecting the pushing pressure h SU to the pump 6 to be described later.
Reference numeral 3 denotes a water supply pipe, which is connected to an end of the water pipe 1 via a check valve 4.
【０００７】５は逆止め弁４よりも下流の給水配管３に
配設された吸い込み側締め切り弁、６は吸い込み側締め
切り弁５よりも下流の給水配管３に配設されたポンプ、
７はポンプ６よりも下流の給水配管３に配設された逆止
め弁、８は逆止め弁７よりも下流の給水配管３に配設さ
れた締め切り弁、９は締め切り弁８よりも下流の給水配
管３に配設された第２圧力検出器を示し、この第２圧力
検出器９は、ポンプ６の吐出圧力（またはポンプ吐出圧
力）ｈP1を検出するものである。[0007] 5 is a suction-side shut-off valve provided in the water supply pipe 3 downstream of the check valve 4, 6 is a pump provided in the water supply pipe 3 downstream of the suction-side cutoff valve 5,
7 is a check valve arranged in the water supply pipe 3 downstream of the pump 6, 8 is a shut-off valve arranged in the water supply pipe 3 downstream of the check valve 7, and 9 is a downstream valve of the shut-off valve 8. FIG. 3 shows a second pressure detector disposed in the water supply pipe 3, and the second pressure detector 9 detects a discharge pressure (or a pump discharge pressure) h P1 of the pump 6.
【０００８】１０は第２圧力検出器９よりも下流の給水
配管３に配設されたタービン、１１はタービン１０と並
列に給水配管３に接続されたバイパス管、１２はバイパ
ス管１１に配設された電動開閉弁、１３はタービン１０
よりも下流の給水配管３に配設された第３圧力検出器を
示し、この第３圧力検出器１３は、タービン１０の吐出
圧力（またはタービン吐出圧力）ｈT1を検出するもので
ある。なお、このタービン１０として、通常の渦巻きポ
ンプを逆転、逆流にして使用することにより、低コスト
化が図れる。Reference numeral 10 denotes a turbine provided in the water supply pipe 3 downstream of the second pressure detector 9, 11 denotes a bypass pipe connected to the water supply pipe 3 in parallel with the turbine 10, and 12 denotes a bypass pipe. Electric on-off valve, 13 is the turbine 10
4 shows a third pressure detector disposed in the water supply pipe 3 downstream of the third pressure detector. The third pressure detector 13 detects the discharge pressure (or turbine discharge pressure) h T1 of the turbine 10. It is to be noted that the cost can be reduced by using a normal centrifugal pump in reverse or reverse flow as the turbine 10.
【０００９】１４はバイパス管１１の下流側との接続点
よりも下流の給水配管３に配設された給水側締め切り弁
を示す。１５は制御部を示し、各部の出力に基づき、イ
ンバータ１６およびポンプ用電動機１７を介してポンプ
６の回転を制御し、インバータ１８およびタービン用電
動機１９を介してタービン１０の回転を制御するととも
に、電動開閉弁１２の開閉を制御するものである。Reference numeral 14 denotes a water supply-side shut-off valve disposed on the water supply pipe 3 downstream of a connection point with the downstream side of the bypass pipe 11. Reference numeral 15 denotes a control unit, which controls the rotation of the pump 6 via an inverter 16 and a pump motor 17 based on the output of each unit, and controls the rotation of the turbine 10 via an inverter 18 and a turbine motor 19, The opening and closing of the electric on-off valve 12 is controlled.
【００１０】通常、ポンプ用に使用されるインバータの
交流−直流変換を行うコンバータは、三相全波整流ダイ
オードで構成されているので、このままでは電源回生機
能を有しない。そこで、三相全波整流ダイオードの部分
を、トランジスタまたはサイリスタを使用して電源回生
可能な整流回路に変更したインバータは、公知であり、
荷役機械などの巻き上げ、巻き下げに利用されている。Usually, a converter for performing AC-DC conversion of an inverter used for a pump is constituted by a three-phase full-wave rectifier diode, and thus does not have a power regeneration function as it is. Therefore, an inverter in which a part of a three-phase full-wave rectifier diode is changed to a rectifier circuit capable of regenerating power using a transistor or a thyristor is known.
It is used for lifting and lowering of cargo handling machines.
【００１１】このような電源回生機能を有するインバー
タを使用することにより、水動力で発電して電力を回生
することができる。また、タービン１０を可能な限り電
力回生状態で利用するため、インバータ１８にタービン
用電動機１９のトルクＴＭを検出するトルク検出器（手
段）を設ける。この形式のインバータは、例えばベクト
ル制御インバータとして公知であり、トルクＴＭをトル
ク指令、トルク検出信号として取り出せる。By using such an inverter having a power regeneration function, it is possible to regenerate electric power by generating water power. Further, in order to use the turbine 10 in the power regeneration state as much as possible, the inverter 18 is provided with a torque detector (means) for detecting the torque TM of the turbine motor 19. This type of inverter is known as, for example, a vector control inverter, and can take out the torque TM as a torque command and a torque detection signal.
【００１２】図２は図１に示した制御部１５の一例を示
すブロック図である。なお、以下の説明および図面にお
いて、圧力を揚程、揚程を圧力と記載することもある。
図２において、１５−１は給水圧力設定器を示し、吐出
圧力一定制御で給水する場合は実揚程と、管端圧力と、
管路損失揚程との和を給水設定圧力ｈS として設定し、
推定末端圧力一定制御で給水する場合は実揚程と、管端
圧力との和を設定するものである。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the control unit 15 shown in FIG. In the following description and drawings, pressure may be referred to as head and head may be referred to as pressure.
In FIG. 2, reference numeral 15-1 denotes a feed water pressure setting device, and when water is supplied under a constant discharge pressure control, an actual head, a pipe end pressure,
The sum of the line loss lift set as feed water set pressure h S,
When water is supplied by constant control of the estimated end pressure, the sum of the actual head and the pipe end pressure is set.
【００１３】１５−２は加算器を示し、給水圧力設定器
１５−１の設定値と、後述する管路損失揚程設定器１５
−３９が出力する管路損失揚程とを加算して給水設定圧
力ｈ S を出力するものである。１５−３は減算器を示
し、加算器１５−２が出力する給水設定圧力ｈS から第
３圧力検出器１３が検出した押し込み圧力ｈT1を差し引
いたものを出力するものである。Reference numeral 15-2 denotes an adder, which is a feed water pressure setting device.
15-1 and a pipe loss head setting unit 15 described later.
Water supply set pressure by adding pipe loss head output by −39
Power h SIs output. 15-3 indicates a subtractor
And the water supply set pressure h output by the adder 15-2.SFrom the first
3 Indentation pressure h detected by pressure detector 13T1Deduct
This is to output what you have.
【００１４】１５−４は減算器１５−３の出力を処理す
る比例積分制御器、１５−５は比例積分制御器１５−４
の出力を変換した出力ｆ1Sをインバータ１６へ出力する
ディジタル・アナログ変換器を示す。１５−６は直線指
令器を示し、インバータ１６，１８に内蔵させた直線指
令器と同じ特性を有し、比例積分制御器１５−４の出力
を入力とし、指令推定周波数ｆ* を出力するものであ
る。A proportional integral controller 15-4 processes the output of the subtractor 15-3, and a proportional integral controller 15-4 15-5.
2 shows a digital-to-analog converter that outputs an output f 1S obtained by converting the output of FIG. Reference numeral 15-6 denotes a linear commander which has the same characteristics as the linear commander built in the inverters 16 and 18, receives the output of the proportional-integral controller 15-4 as input, and outputs the command estimated frequency f *. It is.
【００１５】１５−７は一次遅れ要素を示し、各電動機
１７，１９におけるその速度（回転数または周波数）ま
での伝達遅れに近似させて直線指令器１５−６の出力を
ポンプ推定速度ｎ* として出力するものである。１５−
８は二乗演算器を示し、一次遅れ要素１５−７のポンプ
推定速度ｎ* を入力としてｎ*2を出力するものである。
１５−９は定数乗算器を示し、二乗演算器１５−８の出
力ｎ*2にポンプ６の特性であるポンプ定数ａを掛けたも
のを出力するものである。Reference numeral 15-7 denotes a first-order lag element. The output of the linear commander 15-6 is used as the estimated pump speed n * by approximating the transmission delay of each motor 17, 19 to its speed (rotational speed or frequency). Output. 15-
Numeral 8 denotes a square calculator which outputs n * 2 with the estimated pump speed n * of the primary delay element 15-7 as input.
Reference numeral 15-9 denotes a constant multiplier, which outputs a product obtained by multiplying the output n * 2 of the square operation unit 15-8 by a pump constant a which is a characteristic of the pump 6.
【００１６】１５−１０は押し込み固定損失設定器を示
し、逆止め弁４の固定損失揚程ｈSU C を設定するもので
ある。１５−１１は減算器を示し、第１圧力検出器２が
出力する押し込み圧力ｈSUから押し込み固定損失設定器
１５−１０が出力する固定損失揚程ｈSUC を差し引いた
有効押し込み圧力ｈSUA を出力するものである。１５−
１２は切換スイッチを示し、水道管１から直接給水する
場合の減算器１５−１１の有効押し込み圧力ｈSUA 、ま
たは受水槽から給水する場合のゼロを選択するものであ
る。[0016] 15-10 indicates the indentation fixed loss setter is configured to set a fixed loss lift h SU C check valve 4. Reference numeral 15-11 denotes a subtractor, which outputs an effective pushing pressure h SUA obtained by subtracting the fixed loss head h SUC outputted by the pushing fixed loss setting device 15-10 from the pushing pressure h SU outputted by the first pressure detector 2. Things. 15-
Reference numeral 12 denotes a changeover switch for selecting an effective pushing pressure h SUA of the subtractor 15-11 when water is directly supplied from the water pipe 1 or zero when water is supplied from the water receiving tank.
【００１７】１５−１３は減算器を示し、第２圧力検出
器９が出力するポンプ吐出圧力ｈP1から切換スイッチ１
５−１２の出力を差し引いたものを出力するものであ
る。１５−１４は減算器を示し、定数乗算器１５−９の
出力から減算器１５−１３の出力を差し引いたものを出
力するものである。１５−１５は演算器を示し、ポンプ
６の締め切り圧力と、減算器１５−１４の出力とから二
乗推定流量ｑ*2を演算して出力するものである。Reference numeral 15-13 denotes a subtractor, which changes the switch discharge pressure h P1 output from the second pressure detector 9 to the changeover switch 1
5-12 is output. Reference numeral 15-14 denotes a subtractor, which outputs a value obtained by subtracting the output of the subtractor 15-13 from the output of the constant multiplier 15-9. Reference numeral 15-15 denotes an arithmetic unit, which calculates and outputs a squared estimated flow rate q * 2 from the cutoff pressure of the pump 6 and the output of the subtractor 15-14.
【００１８】１５−１６は平方根演算器を示し、演算器
１５−１５の二乗推定流量ｑ*2から推定流量ｑ* を演算
して出力するものである。１５−１７は最小設定流量ｑ
min を設定する最小流量設定器、１５−１８は減算器を
示し、この減算器１５−１８は、最小流量設定器１５−
１７が出力する最小設定流量min から平方根演算器１５
−１６が出力する推定流量ｑ* を差し引いたものを出力
するものである。Reference numeral 15-16 denotes a square root calculator, which calculates and outputs an estimated flow q * from the squared estimated flow q * 2 of the calculator 15-15. 15-17 is the minimum set flow rate q
The minimum flow rate setting device for setting min , 15-18 indicates a subtractor, and the subtracter 15-18 is a minimum flow rate setting device 15-
From the minimum set flow rate min output by the square root calculator 15
The value obtained by subtracting the estimated flow rate q * output by -16 is output.
【００１９】１５−１９は比較器を示し、減算器１５−
１８の出力がゼロよりも大きければ、オン信号（ハイ信
号）を出力し、減算器１５−１８の出力がゼロ以下であ
れば、オフ信号（ロー信号）を出力するものである。１
５−２０は減算器を示し、第２圧力検出器９が出力する
ポンプ吐出圧力ｈP1から第３圧力検出器１３が出力する
タービン吐出圧力ｈT1を差し引いたものをタービン発生
圧力ｈT として出力するものである。Reference numeral 15-19 denotes a comparator, and a subtractor 15-
If the output of the subtracter 15-18 is less than zero, an off signal (low signal) is output. 1
Reference numeral 5-20 denotes a subtractor, which is obtained by subtracting the turbine discharge pressure h T1 output from the third pressure detector 13 from the pump discharge pressure h P1 output from the second pressure detector 9 and outputting the result as the turbine generated pressure h T. Is what you do.
【００２０】１５−２１は減算器を示し、第１圧力検出
器２が出力する押し込み圧力ｈSUから加算器１５−２が
出力する給水設定圧力ｈS を差し引いた要求有効回生圧
力ｈ ARを出力するものである。１５−２２は減算器を示
し、減算器１５−２０が出力するタービン発生圧力ｈ T
から減算器１５−２１が出力する要求有効回生圧力ｈAR
を差し引いたものを出力するものである。Reference numeral 15-21 denotes a subtractor, which detects a first pressure.
Pressure h output from vessel 2SUFrom the adder 15-2
Output water supply pressure hSRequired effective regenerative pressure minus
Power h ARIs output. 15-22 indicates a subtractor
And the turbine generated pressure h output by the subtractor 15-20. T
Required regenerative pressure h output from the subtractor 15-21AR
Is output.
【００２１】１５−２３は比較器を示し、減算器１５−
２２の出力がゼロ未満であれば、すなわち要求有効回生
圧力ｈARがタービン発生圧力ｈT よりも大きくなると、
オン信号（ハイ信号）を出力し、減算器１５−２２の出
力がゼロ以上であれば、オフ信号（ロー信号）を出力す
るものである。１５−２４はポンプ速度設定器を示し、
ポンプ６の速度ｎP2を設定するものである。Reference numeral 15-23 denotes a comparator, and a subtractor 15-
22 is less than zero, that is, when the required effective regenerative pressure h AR is greater than the turbine generated pressure h T ,
It outputs an ON signal (high signal) and outputs an OFF signal (low signal) if the output of the subtractor 15-22 is zero or more. 15-24 indicates a pump speed setting device,
This is for setting the speed n P2 of the pump 6.
【００２２】１５−２５は減算器を示し、ポンプ速度設
定器１５−２４が出力する速度ｎP2から一次遅れ要素１
５−７の出力ｎ*2を差し引いたものを出力するものであ
る。１５−２６は比較器を示し、減算器１５−２５の出
力がゼロ以下であれば、オン信号（ハイ信号）を出力す
るとともに記憶し、減算器１５−２３のオン信号（ハイ
信号）がリセット端子Ｒに供給されることにより、リセ
ットする。１５−２７はＮＡＮＤ回路を示し、比較器１
５−２３の出力がそのまま入力され、比較器１５−２６
の出力は反転されて入力される。Reference numeral 15-25 denotes a subtractor, which is a first-order lag element 1 from the speed n P2 output from the pump speed setting device 15-24.
The output is obtained by subtracting the output n * 2 of 5-7. Reference numeral 15-26 denotes a comparator. If the output of the subtractor 15-25 is equal to or less than zero, an ON signal (high signal) is output and stored, and the ON signal (high signal) of the subtractor 15-23 is reset. It is reset by being supplied to the terminal R. Reference numeral 15-27 denotes a NAND circuit.
The output of 5-23 is inputted as it is, and the output of comparator 15-26 is output.
Are inverted and input.
【００２３】１５−２８の第１タービン速度設定器を示
し、タービン１０の速度ｎ1 を設定するものである。１
５−２９の第２タービン速度設定器を示し、タービン１
０の速度ｎ2 を設定するものである。１５−３０はター
ビン速度切換器を示し、ＮＡＮＤ回路１５−２７の出力
が供給されるコイル１５−３０ａと、このコイル１５−
３０ａが消磁されると、第１タービン速度設定器１５−
２８が出力する速度ｎ1 を選択し、コイル１５−３０ａ
が励磁されると、第２タービン速度設定器１５−２９が
出力する回転速度ｎ2を選択する接片１５−３０ｂとで
構成されている。A first turbine speed setter 15-28 is shown for setting the speed n 1 of the turbine 10. 1
5 shows a second turbine speed setter of FIG.
A speed n 2 of 0 is set. Reference numeral 15-30 denotes a turbine speed switch, which includes a coil 15-30a to which the output of the NAND circuit 15-27 is supplied, and a coil 15-30a.
When 30a is demagnetized, the first turbine speed setter 15-
28 selects the speed n 1 output by the coil 15-30a.
There Once energized, and a contact piece 15-30b second turbine speed setter 15-29 selects the rotational speed n 2 to be output.
【００２４】１５−３１は比較器を示し、減算器１５−
２１からの要求有効回生圧力ｈARがゼロ以下であれば、
オン信号（ハイ信号）を出力し、減算器１５−２１から
の要求有効回生圧力ｈARがゼロよりも大きければ、オフ
信号（ロー信号）を出力するものである。１５−３２は
比較器を示し、インバータ１８からのトルクＴＭがゼロ
以上であれば、オン信号（ハイ信号）を出力し、インバ
ータ１８からのトルクＴＭがゼロ未満であれば、オフ信
号（ロー信号）を出力するものである。Reference numeral 15-31 denotes a comparator, and a subtractor 15-31.
If the required effective regenerative pressure h AR from 21 is below zero,
An on signal (high signal) is output, and if the required effective regenerative pressure h AR from the subtractor 15-21 is larger than zero, an off signal (low signal) is output. Reference numeral 15-32 denotes a comparator, which outputs an ON signal (high signal) if the torque TM from the inverter 18 is equal to or greater than zero, and outputs an OFF signal (low signal) if the torque TM from the inverter 18 is less than zero. ) Is output.
【００２５】１５−３３は比較器１５−１９，１５−３
１，５１−３２の出力を入力とするＯＲ回路、１５−３
４はタイマを示し、このタイマ１５−３４は、ＯＲ回路
１５−３３からのオン信号（ハイ信号）が一定時間継続
すると、すなわち要求有効回生圧力ｈARがゼロ以下にな
り、またはタービン１０のトルクがゼロ以上になり、ま
たは流量が最小設定流量ｑmin 以下になって一定時間継
続すると、オン信号（ハイ信号）を出力する。Reference numerals 15-33 denote comparators 15-19 and 15-3.
An OR circuit which receives the outputs of 1, 51-32 as inputs, 15-3
Reference numeral 4 denotes a timer. The timer 15-34 operates when the ON signal (high signal) from the OR circuit 15-33 continues for a certain period of time, that is, the required effective regenerative pressure h AR becomes zero or less, or the torque of the turbine 10 Becomes greater than or equal to zero, or when the flow rate becomes equal to or less than the minimum set flow rate q min and continues for a certain period of time, an on signal (high signal) is output.
【００２６】１５−３５はタイマ１５−３４の出力を増
幅する増幅器、１５−３６は停止速度指令器を示す。１
５−３７はタービンおよび電動開閉弁制御用リレーを示
し、増幅器１５−３５の出力が供給されるコイル１５−
３７ａと、このコイル１５−３７ａが消磁されると、接
片１５−３０ｂの出力を選択し、コイル１５−３７ａが
励磁されると、停止速度指令器１５−３６の出力を選択
する第１接片１５−３７ｂと、コイル１５−３７ａが消
磁されると、バイパス管１１の管路を閉成させる信号Ｂ
Ｃを電磁開閉弁１２へ出力し、コイル１５−３７ａが励
磁されると、バイパス管１１の管路を開放させる信号Ｂ
Ｃを電磁開閉弁１２へ出力する第２接片１５−３７ｃと
で構成されている。An amplifier 15-35 amplifies the output of the timer 15-34, and a stop speed commander 15-36. 1
Reference numeral 5-37 denotes a turbine and a relay for controlling the electric on-off valve, and a coil 15- to which the output of the amplifier 15-35 is supplied.
When the coil 15-37a is demagnetized, the output of the contact piece 15-30b is selected, and when the coil 15-37a is energized, the output of the stop speed commander 15-36 is selected. When the pieces 15-37b and the coils 15-37a are demagnetized, a signal B for closing the pipeline of the bypass pipe 11 is provided.
C is output to the solenoid on-off valve 12, and when the coils 15-37a are excited, a signal B for opening the pipeline of the bypass pipe 11 is output.
And a second contact piece 15-37c for outputting C to the electromagnetic on-off valve 12.
【００２７】このようにタービン１０を停止させ、電磁
開閉弁１２を開放させると、タービン１０の摩擦損出は
バイパス管１１の摩擦損出よりも大きいので、水は殆ど
バイパス管１１を流れる。また、タービン１０を停止さ
せる場合、インバータ１８に備えられた直線指令器に設
定された減速度にしたがって緩やかにゼロ速度になるた
め、タービン１０の停止に伴う圧力変動は緩和される。When the turbine 10 is stopped and the electromagnetic on-off valve 12 is opened as described above, the loss of friction of the turbine 10 is greater than the loss of friction of the bypass pipe 11, so that water almost flows through the bypass pipe 11. Further, when the turbine 10 is stopped, the speed gradually becomes zero according to the deceleration set in the linear command device provided in the inverter 18, so that the pressure fluctuation accompanying the stop of the turbine 10 is reduced.
【００２８】１５−３８は第１接片１５−３０ｂの選択
した出力を変換した出力ｆ2Sをインバータ１８へ出力す
るディジタル・アナログ変換器を示す。１５−３９は管
路損失揚程設定器を示し、演算器１５−１５の出力であ
る二乗推定流量ｑ*2に管路損失係数ｋを掛けたものを出
力する係数乗算器１５−３９ａと、この係数乗算器１５
−３９ａの出力を加算器１５−２へ出力するかを選択す
る選択スイッチ１５−３９ｂとで構成されている。Reference numeral 15-38 denotes a digital / analog converter which outputs an output f 2S obtained by converting the output selected by the first contact piece 15-30b to the inverter 18. Reference numeral 15-39 denotes a pipeline loss head setting device, which is a coefficient multiplier 15-39a that outputs a value obtained by multiplying the squared estimated flow rate q * 2 output from the calculator 15-15 by a pipeline loss coefficient k. Coefficient multiplier 15
And a selection switch 15-39b for selecting whether to output the output of -39a to the adder 15-2.
【００２９】したがって、給水圧力設定器１５−１に実
揚程と、管端圧力と、管路損失揚程との和を給水設定圧
力ｈS として設定し、スイッチ１５−３９ｂを開放させ
ることにより、吐出圧力一定制御で給水することができ
る。なお、以下においては、吐出圧力一定制御で給水す
るものとして説明する。Therefore, the sum of the actual head, the pipe end pressure, and the pipe loss head is set as the feed water set pressure h S in the feed water pressure setting device 15-1, and the switch 15-39b is opened to discharge the water. Water can be supplied under constant pressure control. In the following, a description will be given assuming that water is supplied by discharge pressure constant control.
【００３０】図３はポンプおよびタービンの動作説明図
である。図３において、ｈP11 は、押し込み圧力ｈSUが
ゼロのとき、定格揚程、定格流量でポンプ６を運転して
いる場合の揚程−流量を示すポンプ特性である。いま、
押し込み圧力が図示のｈSUで、給水設定圧力が図示のｈ
S である場合の吐出圧力一定制御、すなわち選択スイッ
チ１５−３９ｂがオフの状態について説明する。FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the pump and the turbine. In FIG. 3, h P11 is a pump characteristic indicating a head-flow rate when the pump 6 is operated at the rated head and the rated flow when the indentation pressure h SU is zero. Now
The push-in pressure is h SU shown in the figure, and the water supply set pressure is h h shown in the figure.
The discharge pressure constant control in the case of S, that is, the state in which the selection switches 15-39b are off will be described.
【００３１】前述したように、要求有効回生圧力ｈ
ARは、第（１）式のように表すことができる。As described above, the required effective regenerative pressure h
AR can be expressed as in equation (1).
【００３２】[0032]
【数１】 (Equation 1)
【００３３】しかし、要求有効回生圧力ｈARが正の場合
（ｈAR≧０）、従来の構成ではポンプ６の動作点が負の
揚程になるため、制御できなかった。そこで、本発明で
は、要求有効回生圧力ｈARに対向する負の揚程を、ポン
プ６に対して直列に配設したタービン１０で発生させ、
その値を、例えば図３に示すように、定格流量において
Ｐ1 −Ｅの揚程をタービン１０の速度ｎ1 で発生させよ
うにする。However, when the required effective regenerative pressure h AR is positive (h AR ≧ 0), the conventional configuration cannot control the pump 6 because the operating point of the pump 6 becomes a negative head. Therefore, in the present invention, a negative head opposing the required effective regenerative pressure h AR is generated by the turbine 10 arranged in series with the pump 6,
The value is such that a head of P 1 -E is generated at the speed n 1 of the turbine 10 at the rated flow rate, as shown in FIG. 3, for example.
【００３４】つまり、Ｐ1 −Ｅの揚程は、要求有効回生
圧力ｈAR以上となる。このとき、タービン特性をｈT11
とすると、ポンプ６の動作点は、揚程が正の領域の点Ｅ
となり、圧力制御が可能となる。そして、給水量が減少
し、例えば点Ｄまで減少すると、タービン吐出圧力（揚
程）ｈT1が要求有効回生圧力ｈARに等しくなるので、タ
ービン特性ｈT12 となる速度ｎ2 にタービン１０の速度
を切り換える。That is, the head of P 1 -E is equal to or higher than the required effective regenerative pressure h AR . At this time, the turbine characteristic is changed to h T11
Then, the operating point of the pump 6 is a point E in the positive lift region.
And pressure control becomes possible. When the amount of water supply decreases, for example, to point D, the turbine discharge pressure (head) h T1 becomes equal to the required effective regenerative pressure h AR , so that the speed of the turbine 10 is reduced to the speed n 2 at which the turbine characteristic h T12 becomes. Switch.
【００３５】このようにタービン１０を制御することに
より、流量が減少してもポンプ６の動作点を常に正の揚
程の領域におくことが可能になり、ポンプ６による吐出
圧力一定制御が可能になる。ところで、逆に流量が増加
した場合、例えば点Ｄ以上に増加した場合、ポンプ６に
よって加圧する揚程が大きくなり過ぎるため、タービン
特性ｈT12 をタービン特性ｈT11 とするためにタービン
１０の速度をｎ2 からｎ1 に切り換える必要がある。By controlling the turbine 10 in this manner, even if the flow rate decreases, the operating point of the pump 6 can always be kept in the positive head region, and the discharge pressure can be controlled to be constant by the pump 6. Become. On the other hand, when the flow rate increases, for example, when the flow rate increases beyond the point D, the head to be pressurized by the pump 6 becomes too large, so that the speed of the turbine 10 is reduced to n so that the turbine characteristic h T12 becomes the turbine characteristic h T11. It is necessary to switch from 2 to n 1 .
【００３６】このタービン１０の速度の切り換えは、有
効回生全圧力または有効回生全揚程を監視することによ
って可能であり、図２において、ポンプ６の速度をポン
プ推定速度ｎ* で検出し、ポンプ特性ｈP12 を与える速
度ｎ2 をポンプ速度設定器１５−２４に設定し、両者を
比較器１５−２６で比較することにより、ＮＡＮＤ回路
１５−２７を介してタービン速度切換器１５−３０のコ
イル１５−３０ａを消磁させ、タービン１０の速度をｎ
1 に切り換えている。もちろん、図３において、ポンプ
６の速度の検出に代えて推定流量ｑ* が点Ｄの流量以上
になったことを検出し、切り換えることも可能である。This switching of the speed of the turbine 10 is possible by monitoring the effective regenerative total pressure or the effective regenerative total head. In FIG. 2, the speed of the pump 6 is detected by the estimated pump speed n * , and the pump characteristics are determined. set the speed n 2 that gives h P12 pump speed setter 15-24, by comparing the two comparator 15-26, the coil 15 of the turbine speed switching device 15-30 via the NAND circuit 15-27 -30a is demagnetized and the speed of the turbine 10 is reduced to n
Has been switched to 1 . Of course, in FIG. 3, instead of detecting the speed of the pump 6, it is also possible to detect that the estimated flow rate q * has become equal to or higher than the flow rate at the point D, and to switch.
【００３７】以上の制御によって給水設定圧力ｈS は一
定に制御され、その動作点は、図３の流量が点Ｄ″−Ｄ
−Ｄ′と変化するのに対応してＰ1 −Ｐ2 −Ｐ3 線上を
移動することになる。他方、ポンプ６の吐出圧力ｈP1の
軌跡は、タービン１０が存在するため、図３のＥ−Ｄ−
Ｅ′−Ｄ′の曲線となり、一定圧力とならない。With the above control, the set water supply pressure h S is controlled to be constant, and the operating point is such that the flow rate in FIG.
It moves on the line P 1 -P 2 -P 3 corresponding to the change to -D '. On the other hand, the trajectory of the discharge pressure h P1 of the pump 6 is indicated by E-D-
The curve becomes E'-D ', and the pressure does not become constant.
【００３８】上述したように、この発明の一実施形態に
よれば、押し込み圧力ｈSUが給水設定圧力ｈS よりも大
きい場合、従来では不可能であったポンプ６の速度制御
による圧力制御が可能になる。As described above, according to the embodiment of the present invention, when the push-in pressure h SU is larger than the set water supply pressure h S, the pressure control by the speed control of the pump 6, which was impossible in the past, is possible. become.
【００３９】次に、水動力による回生動作について説明
する。図３においてタービン１０に与えられる理論水動
力は、流量１００％の場合、面積ＢＨＥＰ1 に比例した
大きさとなる。しかし、面積Ｂ０Ｄ″Ｐ1 に比例した理
論水動力は、押し込み側から与えられる余剰の水動力相
当分である。また、面積０ＨＥＤ″の理論水動力は、圧
力制御のために追加されたポンプ６によって与えられた
理論水動力である。つまり、この発明では、定圧力制御
を行いながら、押し込み側から与えられた余剰の水動
力、圧力制御を行うために追加されたポンプ６の水動力
を一緒に回生できる点に特徴がある。Next, the regenerative operation by hydraulic power will be described. Theoretical water power given to the turbine 10 in FIG. 3, when the flow rate of 100% a magnitude proportional to the area BHEP 1. However, the area B0D "theoretical water power in proportion to P 1 is a water power equivalent excess applied from the pushing side. The area 0HED" pump 6 Theoretical water power is added to the pressure control Is the theoretical hydropower given by That is, the present invention is characterized in that, while performing the constant pressure control, the excess hydraulic power provided from the pushing side and the hydraulic power of the pump 6 added for performing the pressure control can be regenerated together.
【００４０】このように制御する場合、タービン１０の
特性とその効率特性が重要である。そこで、前述したよ
うに、汎用の渦巻きポンプを逆転、逆流状態でタービン
動作を行わせている。このタービン１０の特性を図４に
示すが、図４はタービン１０の速度ｎをパラメータとし
た場合の揚程と流量との関係を単位法で示したものであ
る。図４において、●印はインバータ１８のトルクＴＭ
がゼロになる点であり、この点よりも大流量側におい
て、タービン用電動機１９は回生制動領域、つまり電力
回生領域で動作する。In such control, the characteristics of the turbine 10 and its efficiency characteristics are important. Therefore, as described above, the general-purpose centrifugal pump is rotated in the reverse direction and the turbine operation is performed in the reverse flow state. FIG. 4 shows the characteristics of the turbine 10. FIG. 4 shows the relationship between the head and the flow rate when the speed n of the turbine 10 is used as a parameter in a unit method. In FIG. 4, the mark ● represents the torque TM of the inverter 18.
Is zero, and the turbine motor 19 operates in the regenerative braking region, that is, in the electric power regenerating region, on the larger flow rate side than this point.
【００４１】つまり、トルクＴＭが負の状態で、タービ
ン１０は水動力を回生運転できることになり、実際、ト
ルクＴＭの負の値と、そのときのタービン１０の速度の
積に相当した動力を電源に回生する。しかし、トルクＴ
Ｍがゼロ点よりも小流量側では、タービン用電動機１９
は電動領域で動作し、タービン１０はポンプ６として動
作していることになり、トルクＴＭの正の値と、そのと
きのタービン１０の速度の積に相当する動力を消費す
る。つまり、この場合には、電力を消費している。That is, when the torque TM is negative, the turbine 10 can regenerate water power, and in fact, the power corresponding to the product of the negative value of the torque TM and the speed of the turbine 10 at that time is supplied to the power source. To regenerate. However, the torque T
On the small flow side where M is smaller than the zero point, the turbine motor 19
Operates in the electric region, and the turbine 10 operates as the pump 6, and consumes power corresponding to the product of the positive value of the torque TM and the speed of the turbine 10 at that time. That is, in this case, power is consumed.
【００４２】そこで、省エネルギーのためには、トルク
ＴＭが負になる領域でのみタービンを使用することが望
ましい。したがって、この発明では、前述したように、
トルクＴＭがゼロか、正の値になる場合、タービン１０
をバイパスさせ、タービン１０を停止させている。Therefore, in order to save energy, it is desirable to use the turbine only in a region where the torque TM is negative. Therefore, in the present invention, as described above,
If the torque TM is zero or a positive value, the turbine 10
And the turbine 10 is stopped.
【００４３】図５はこの発明の一実施態様におけるター
ビン１０の代表的効率特性を示す図で、速度が一定の場
合、流量低下に対応してタービン１０の効率が低下する
ことが分かる。したがって、流量低下に伴ってタービン
１０の速度を切り換える前述の説明は、圧力制御可能な
条件を得る手段の他、タービン１０の効率低下の改善対
策にもなっている。また、図５に示したように、選定さ
れた定格のポンプは、ある流量点以下で流量低下に伴う
効率の低下が著しくなる。FIG. 5 is a graph showing typical efficiency characteristics of the turbine 10 according to one embodiment of the present invention. It can be seen that when the speed is constant, the efficiency of the turbine 10 decreases in response to the decrease in the flow rate. Therefore, the above description of switching the speed of the turbine 10 in accordance with the decrease in the flow rate is not only a means for obtaining a condition capable of controlling the pressure but also a measure for improving the efficiency of the turbine 10. Further, as shown in FIG. 5, in the pump of the selected rating, the efficiency is significantly reduced due to the flow rate decrease below a certain flow point.
【００４４】そこで、図５の特性からタービン１０の定
格流量の選定、特に、最小流量の決定が重要であり、必
要以上の低流量での使用は、効率の点からも好ましくな
い。この問題の対策として、図２に示すように、最小設
定流量ｑmin の設定を行う最小流設定器１５−１７と、
推定流量ｑ* と最小設定流量ｑmin とを比較する比較器
１５−１９とを設け、推定流量ｑ* が最小設定流量ｑ
min よりも小さくなる場合は、電動弁１２を開放してタ
ービン１０をバイパスさせるとともに、タービン１０を
停止させる。Therefore, it is important to select the rated flow rate of the turbine 10 and particularly to determine the minimum flow rate from the characteristics shown in FIG. 5, and use at a flow rate lower than necessary is not preferable from the viewpoint of efficiency. As a countermeasure for this problem, as shown in FIG. 2, a minimum flow setting unit 15-17 for setting a minimum set flow rate q min ,
A comparator 15-19 for comparing the estimated flow rate q * with the minimum set flow rate q min is provided, and the estimated flow rate q * is set to the minimum set flow rate q min.
When it is smaller than min , the electric valve 12 is opened to bypass the turbine 10 and stop the turbine 10.
【００４５】次に、推定流量の演算を図２を参照して説
明する。前述したように、直線指令器１５−６はインバ
ータ１６に内蔵された直線指令器と同じ特性で、比例積
分制御器１５−４の出力信号をインバータ１６の指令周
波数推定値ｆ* として出力する。この指令周波数推定値
ｆ* は一次遅れ要素１５−７によってポンプ６の速度の
ポンプ推定速度ｎ* となり、二乗演算器１５−８によっ
て出力ｎ*2になる。Next, the calculation of the estimated flow rate will be described with reference to FIG. As described above, the linear command device 15-6 has the same characteristics as the linear command device built in the inverter 16, and outputs the output signal of the proportional-integral controller 15-4 as the command frequency estimated value f * of the inverter 16. This command frequency estimated value f * becomes the pump estimated speed n * of the speed of the pump 6 by the primary delay element 15-7, and becomes the output n * 2 by the square calculator 15-8.
【００４６】この出力ｎ*2にポンプ６の締め切り揚程を
決定するポンプ定数ａを定数乗算器１５−９で掛けれ
ば、ａｎ*2、すなわちポンプ６の推定締め切り揚程を得
ることができる。このポンプ６の推定締め切り揚程（ａ
ｎ*2）を利用する第（３）式によって二乗推定流量ｑ*2
を得ることができ、第（４）式によって推定流量ｑ* を
得ることができる。When this output n * 2 is multiplied by a pump constant a for determining the cutoff head of the pump 6 by the constant multiplier 15-9, an * 2 , that is, the estimated cutoff head of the pump 6 can be obtained. The estimated deadline head (a
n * 2 ) and the squared estimated flow rate q * 2 by equation (3)
And the estimated flow rate q * can be obtained by the equation (4).
【００４７】[0047]
【数２】 (Equation 2)
【００４８】[0048]
【数３】 (Equation 3)
【００４９】[0049]
【数４】 (Equation 4)
【００５０】ただし、ｎ* ：ポンプ推定速度（ｐ．
ｕ．）＝Ｎ* ／ＮN （ｐ．ｕ．） Ｎ* ：ポンプ推定速度（ｒｐｍ） ＮN ：ポンプ定格速度（ｒｐｍ） ｈSU ：押し込み揚程（ｐ．ｕ．）＝ＨSU ／Ｈ
N （ｐ．ｕ．） ＨSU ：押し込み揚程（逆止め弁４の入り側）（ｍ） ＨN ：ポンプ６の定格揚程（ｍ） ｈSUC ：固定損失揚程（逆止め弁４）（ｐ．ｕ．）＝Ｈ
SUC ／ＨN （ｐ．ｕ．） ＨSUC ：固定損失揚程（逆止め弁４）（ｍ） ａ ：ポンプ定数 ｂ ：ポンプ定数 ｈSUL ：定数 ｈP * ：ポンプ推定揚程＝（ａｎ*2−ｂｑ*2）（ｐ．
ｕ．） ｈP1 ：ポンプ吐出揚程（ｐ．ｕ．）＝ＨP ／Ｈ
N （ｐ．ｕ．） ＨP ：ポンプ吐出揚程（ｍ）Here, n * : estimated pump speed (p.
u. ) = N * / N N (pu) N * : Estimated pump speed (rpm) N N : Rated pump speed (rpm) h SU : Push-in head (pu) = H SU / H
N (pu) H SU : Push-in head (inlet side of check valve 4) (m) H N : Rated head of pump 6 (m) h SUC : Fixed loss head ( check valve 4) (p. u.) = H
SUC / H N (p.u.) H SUC: fixed loss lift (check valve 4) (m) a: Pump constant b: Pump constant h SUL: constant h P *: Pump estimated lift = (an, * 2 - bq * 2 ) (p.
u. ) H P1 : pump discharge head (pu) = H P / H
N (p.u.) H P: pump discharge lift (m)
【００５１】次に、推定末端圧力一定制御の場合につい
て説明する。図２の演算器１５−１５の出力側に、第
（３）式に示した二乗推定流量ｑ*2が得られるので、こ
の値に管路損失係数ｋ（ただし、ｋ＜１．０）を掛けた
値、ｋｑ*2を加えた値を給水設定圧力ｈS とするように
変更することにより、実現できる。すなわち、給水圧力
設定器１５−１の設定値ｈS1を第（５）式のように設定
すればよい。Next, a description will be given of the case of the constant estimated end pressure control. Since the squared estimated flow rate q * 2 shown in the equation (3) is obtained on the output side of the calculator 15-15 in FIG. 2, the pipe loss coefficient k (where k <1.0) is obtained from this value. multiplying the value by changing the value obtained by adding kq * 2 to a water supply set pressure h S, it can be realized. That is, the set value h S1 of the feedwater pressure setter 15-1 may be set as in the following equation (5).
【００５２】[0052]
【数５】 (Equation 5)
【００５３】ただし、ｈa ：給水負荷の実揚程（ｐ．
ｕ．）＝Ｈa ／ＨN （ｐ．ｕ．） Ｈa ：給水負荷の実揚程（ｍ） ＨN ：ポンプ６の定格揚程（ｍ） ｈk ：給水管端揚程（ｐ．ｕ．）＝ＨK ／ＨN （ｐ．
ｕ．） Ｈk ：給水管端揚程（ｍ） ｋ ：管路損失係数（ｋ＜１．０）[0053] However, h a: actual head (p of water supply load.
u. ) = H a / H N (p.u.) H a : Actual head of water supply load (m) H N : Rated head of pump 6 (m) h k : Head end of water supply pipe (p.u.) = H K / H N (p.
u. ) H k : Head height of feed pipe (m) k: Pipe loss coefficient (k <1.0)
【００５４】このように変更することにより、タービン
１０の吐出側の圧力は、第（５）式の設定値ｈS1、つま
り推定末端圧力一定に制御されることになり、図２の管
路損出揚程設定器１５−３９は第（５）式のｋｑ*2を演
算する。また、設定値ｈS1と有効押し込み圧力ｈSUA と
の差により、要求有効回生圧力ｈARが演算され、タービ
ン１０の速度の切り換えや、要求有効回生圧力ｈARが負
の場合のタービン１０の停止、電動開閉弁１２の開放な
どの制御は、前述した吐出圧力一定の場合と同様であ
る。By making such a change, the pressure on the discharge side of the turbine 10 is controlled to the set value h S1 of the equation (5), that is, the estimated terminal pressure is kept constant. The head setting unit 15-39 calculates kq * 2 in the equation (5). Further, the required effective regenerative pressure h AR is calculated from the difference between the set value h S1 and the effective pushing pressure h SUA, and the speed of the turbine 10 is switched or the turbine 10 is stopped when the required effective regenerative pressure h AR is negative. The control such as opening of the electric on-off valve 12 is the same as in the case where the discharge pressure is constant as described above.
【００５５】上記した実施形態は、水道管１から直接給
水する例を示したが、受水槽から給水する場合、切換ス
イッチ１５−１１を受水槽側であるゼロ側へ切り換え、
第（３）式の定数ｈSUL をゼロにすればよい。このよう
に受水槽から給水する場合、逆止め弁４が省略できる。
また、電動開閉弁１２を開放させてバイパス管１１を介
して給水する場合、タービン１０を停止させたが、ター
ビン１０を極低速、例えば定格の５％〜１０％位の速度
で回転させておくと、錆の発生を防止でき、軸受け、メ
カニカルシールの長寿命化を図ることができる。In the above embodiment, water is supplied directly from the water pipe 1. However, when water is supplied from the water receiving tank, the changeover switch 15-11 is switched to the zero side which is the water receiving tank side.
The constant h SUL in the equation (3) may be set to zero. When water is supplied from the water receiving tank, the check valve 4 can be omitted.
When water is supplied through the bypass pipe 11 by opening the electric on-off valve 12, the turbine 10 is stopped, but the turbine 10 is rotated at an extremely low speed, for example, at a speed of about 5% to 10% of the rated value. Thus, the generation of rust can be prevented, and the life of the bearing and the mechanical seal can be extended.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上のように、従来、可変速でポンプを
制御する給水装置では給水設定圧力よりも押し込み圧力
が大きい場合、圧力制御が不可能であったが、この発明
によって圧力制御が可能となり、押し込み圧力が過大な
場合においても、調整された給水設定圧力で質のよい給
水ができる。また、余剰な水動力を電力として回生でき
るので、また、タービンのトルクを監視し、タービンが
タービン動作を外れた場合、タービンを停止させ、開閉
弁を開放させてバイパス管側から給水するので、省エネ
ルギー効果の大きな給水装置を提供できる。また、ター
ビンの速度を切り換えることにより、安価で効率よく電
力を回生する給水装置を提供できる。なお、タービンと
して汎用のポンプを利用することにより、さらに安価な
給水装置となる。As described above, in the conventional water supply apparatus that controls the pump at a variable speed, pressure control was impossible when the pushing pressure was larger than the set water supply pressure, but the present invention allows pressure control. Thus, even when the pushing pressure is excessive, high quality water can be supplied with the adjusted water supply setting pressure. In addition, since the surplus water power can be regenerated as electric power, the torque of the turbine is monitored, and when the turbine deviates from the turbine operation, the turbine is stopped, the open / close valve is opened, and water is supplied from the bypass pipe side. A water supply device with a large energy saving effect can be provided. Further, by switching the speed of the turbine, it is possible to provide a water supply device that regenerates power efficiently at low cost. By using a general-purpose pump as the turbine, a more inexpensive water supply device is obtained.
【図１】この発明の一実施形態である給水装置の構成を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a water supply device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示した制御部の一例を示すブロック図で
ある。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a control unit illustrated in FIG.
【図３】ポンプおよびタービンの動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory view of a pump and a turbine.
【図４】タービンの速度をパラメータとした揚程−流量
特性図である。FIG. 4 is a head-flow rate characteristic diagram using a turbine speed as a parameter.
【図５】タービンの流量−効率特性図である。FIG. 5 is a flow rate-efficiency characteristic diagram of a turbine.
１ 水道管 ２ 第１圧力検出器 ３ 給水配管 ４ 逆止め弁 ５ 吸い込み側締め切り弁 ６ ポンプ ７ 逆止め弁 ８ 締め切り弁 ９ 第２圧力検出器 １０ タービン １１ バイパス管 １２ 電動開閉弁 １３ 第３圧力検出器 １４ 給水側締め切り弁 １５ 制御部 １５−１ 給水圧力設定器 １５−２ 加算器 １５−３ 減算器 １５−４ 比例積分制御器 １５−５ ディジタル・アナログ変換器 １５−６ 直線指令器 １５−７ 一次遅れ要素 １５−８ 二乗演算器 １５−９ 定数乗算器 １５−１０ 押し込み固定損失設定器 １５−１１ 減算器 １５−１２ 切換スイッチ １５−１３ 減算器 １５−１４ 減算器 １５−１５ 演算器 １５−１６ 平方根演算器 １５−１７ 最小流量設定器 １５−１８ 減算器 １５−１９ 比較器 １５−２１ 減算器 １５−２２ 減算器 １５−２３ 比較器 １５−２４ ポンプ速度設定器 １５−２５ 減算器 １５−２６ 比較器 １５−２７ ＮＡＮＤ回路 １５−２８ 第１タービン速度設定器 １５−２９ 第２タービン速度設定器 １５−３０ タービン速度切換器 １５−３１ 比較器 １５−３３ ＯＲ回路 １５−３４ タイマ １５−３５ 増幅器 １５−３６ 停止速度指令器 １５−３７ タービンおよび電動開閉弁制御用リレー １５−３８ ディジタル・アナログ変換器 １５−３９ 管路損失揚程設定器 １６，１８ インバータ １７ ポンプ用電動機 １９ タービン用電動機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water pipe 2 1st pressure detector 3 Water supply piping 4 Check valve 5 Suction side shut-off valve 6 Pump 7 Check valve 8 Shut-off valve 9 Second pressure detector 10 Turbine 11 Bypass pipe 12 Electric open / close valve 13 Third pressure detection 14 Water supply side shut-off valve 15 Control unit 15-1 Water supply pressure setting unit 15-2 Adder 15-3 Subtractor 15-4 Proportional integration controller 15-5 Digital / analog converter 15-6 Linear commander 15-7 Primary delay element 15-8 Square calculator 15-9 Constant multiplier 15-10 Push-in fixed loss setting unit 15-11 Subtractor 15-12 Changeover switch 15-13 Subtractor 15-14 Subtractor 15-15 Computer 15- 16 Square root calculator 15-17 Minimum flow rate setting device 15-18 Subtractor 15-19 Comparator 15-21 Subtractor 15-22 Subtractor 15-23 Comparator 15-24 Pump speed setting device 15-25 Subtractor 15-26 Comparator 15-27 NAND circuit 15-28 First turbine speed setting device 15-29 Second turbine speed setting device 15-30 Turbine speed switching device 15 -31 Comparator 15-33 OR circuit 15-34 Timer 15-35 Amplifier 15-36 Stop speed commander 15-37 Turbine and electric on-off valve control relay 15-38 Digital / analog converter 15-39 Pipe loss head Setting device 16, 18 Inverter 17 Pump motor 19 Turbine motor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 哲雄 福岡県北九州市八幡西区小鷺田町13−20 有限会社システム技研内 (72)発明者 佐藤 朗 東京都足立区綾瀬３−24−６ 株式会社佐 山製作所内 (72)発明者 佐藤 盛行 東京都足立区綾瀬３−24−６ 株式会社佐 山製作所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tetsuo Kono 13-20 Kosita-cho, Yawatanishi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka System Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Akira Sato 3-24-6 Ayase, Adachi-ku, Tokyo SA Inside the Yama Works (72) Inventor Moriyuki Sato 3-24-6 Ayase, Adachi-ku, Tokyo Inside the Sayama Works
Claims (12)
力で給水する給水方法において、 前記ポンプの下流に配設されたタービンの吐出圧力が前
記給水設定圧力となるように前記ポンプの回転速度を正
の揚程に制御するとともに、前記タービンの回転速度を
負の揚程に制御して給水することにより、水動力で前記
タービンを回転させて発電する、 ことを特徴とする給水方法。1. A water supply method for supplying water at a set water supply pressure by controlling a rotation speed of a pump, wherein the rotation speed of the pump is adjusted so that a discharge pressure of a turbine disposed downstream of the pump becomes the set water supply pressure. By controlling the turbine to a positive head and controlling the rotation speed of the turbine to a negative head to supply water, thereby rotating the turbine with hydropower to generate power.
力と前記給水設定圧力との差である要求有効回生圧力よ
りも大きくなるように前記タービンの速度を制御してい
る状態で、 前記タービンの発生圧力が前記要求有効回生圧力以下の
ときは、前記タービンの発生圧力を大きくなるように前
記タービンの回転速度を制御し、 前記タービンの発生圧力が前記要求有効回生圧力よりも
大きいときは、前記タービンの発生圧力を小さくなるよ
うに前記タービンの回転速度を制御する、ことを特徴と
する給水方法。2. The water supply method according to claim 1, wherein the pressure generated by the turbine is larger than a required effective regenerative pressure, which is a difference between a pressure applied to the pump and a set pressure of the water supply. When the generated pressure of the turbine is equal to or less than the required effective regenerative pressure while controlling the speed of the turbine, the rotation speed of the turbine is controlled so as to increase the generated pressure of the turbine, and the generated pressure of the turbine is controlled. When the pressure is higher than the required effective regenerative pressure, the rotation speed of the turbine is controlled so as to reduce the generated pressure of the turbine.
ときは、前記ポンプの吐出側と前記タービンの吐出側と
を接続するバイパス管に配設された開閉弁を開放させ、
前記タービンを停止または極低速で回転させる、ことを
特徴とする給水方法。3. The water supply method according to claim 1, wherein when a pressure applied to the pump is equal to or less than a set pressure of the water supply, a bypass pipe connecting a discharge side of the pump and a discharge side of the turbine is provided. Open the on-off valve installed,
A water supply method, wherein the turbine is stopped or rotated at an extremely low speed.
継続すると、前記開閉弁を開放させ、前記タービンを停
止または極低速で回転させる、 ことを特徴とする給水方法。4. The water supply method according to claim 3, wherein when a state in which the torque of the turbine becomes zero or more continues for a predetermined time, the on-off valve is opened, and the turbine is stopped or rotated at an extremely low speed. A water supply method characterized by the following.
が一定時間継続すると、前記開閉弁を開放させ、前記タ
ービンを停止または極低速で回転させる、ことを特徴と
する給水方法。5. The water supply method according to claim 3, wherein the on-off valve is opened and the turbine is stopped or operated at a very low speed when a state in which the estimated flow rate obtained by calculation becomes equal to or less than the minimum set flow rate continues for a predetermined time. A water supply method, characterized in that the water supply is rotated by:
である要求有効回生圧力がゼロ以下になる状態が一定時
間継続すると、前記開閉弁を開放させ、前記タービンを
停止または極低速で回転させる、 ことを特徴とする給水方法。6. The water supply method according to claim 3, wherein the required effective regenerative pressure, which is the difference between the pressure applied to the pump and the set water supply pressure, becomes equal to or less than zero for a certain period of time. , And the turbine is stopped or rotated at an extremely low speed.
水設定圧力で給水する給水装置において、 前記ポンプの下流にタービンを配設し、 このタービンに発電機を連結するとともに、 前記タービンの吐出側に圧力検出手段を配設し、 前記制御部は、前記圧力検出手段の検出圧力が前記給水
設定圧力となるように前記ポンプの回転速度を正の揚程
に制御するとともに、前記タービンの回転速度を負の揚
程に制御する、 ことを特徴とする給水装置。7. A water supply apparatus for supplying water at a set water supply pressure by controlling a rotation speed of a pump by a control unit, wherein a turbine is provided downstream of the pump, and a generator is connected to the turbine. Pressure detection means is provided on the discharge side, the control unit controls the rotation speed of the pump to a positive head so that the pressure detected by the pressure detection means becomes the water supply set pressure, and the rotation of the turbine A water supply device, wherein the speed is controlled to a negative lift.
の押し込み圧力と前記給水設定圧力との差である要求有
効回生圧力よりも大きくなるように前記タービンの速度
を制御している状態で、 前記タービンの発生圧力が前記要求有効回生圧力以下に
なると、前記タービンの発生圧力を大きくなるように前
記タービンの回転速度を制御し、 前記タービンの発生圧力が前記要求有効回生圧力よりも
大きくなると、前記タービンの発生圧力を小さくなるよ
うに前記タービンの回転速度を制御する、 ことを特徴とする給水装置。8. The water supply device according to claim 7, wherein the control unit is configured such that the generated pressure of the turbine is larger than a required effective regenerative pressure that is a difference between a pressure applied to the pump and the set water supply pressure. In a state where the speed of the turbine is controlled as described above, when the generated pressure of the turbine becomes equal to or less than the required effective regenerative pressure, the rotation speed of the turbine is controlled so as to increase the generated pressure of the turbine. When the generated pressure is higher than the required effective regenerative pressure, the rotation speed of the turbine is controlled so as to reduce the generated pressure of the turbine.
ス管で連結し、 このバイパス管に開閉弁を配設し、 前記制御部は、前記ポンプへの押し込み圧力が前記給水
設定圧力以下のときに前記開閉弁を開放させ、前記ター
ビンを停止または極低速で回転させる、ことを特徴とす
る給水装置。9. The water supply device according to claim 7, wherein a discharge side of the pump and a discharge side of the turbine are connected by a bypass pipe, and an on-off valve is provided in the bypass pipe. The water supply device, wherein the on-off valve is opened when the pressure for pushing into the pump is equal to or lower than the water supply set pressure, and the turbine is stopped or rotated at an extremely low speed.
け、 前記制御部は、前記トルク検出手段のトルクがゼロ以上
になる状態が一定時間継続すると、前記開閉弁を開放さ
せ、前記タービンを停止または極低速で回転させる、 ことを特徴とする給水装置。10. The water supply device according to claim 9, further comprising: a torque detecting unit configured to detect a torque of the turbine, wherein the control unit determines that a state in which the torque of the torque detecting unit becomes zero or more continues for a predetermined time. A water supply device, wherein the on-off valve is opened and the turbine is stopped or rotated at an extremely low speed.
以下になる状態が一定時間継続すると、前記開閉弁を開
放させ、前記タービンを停止または極低速で回転させ
る、 ことを特徴とする給水装置。11. The water supply device according to claim 9, wherein the control unit opens the on-off valve when a state in which the estimated flow rate calculated and obtained becomes equal to or less than the minimum set flow rate continues for a predetermined time, and the control unit causes the turbine to open. The water supply device is stopped or rotated at an extremely low speed.
設定圧力との差である要求有効回生圧力がゼロ以下にな
る状態が一定時間継続すると、前記開閉弁を開放させ、
前記タービンを停止または極低速で回転させる、 ことを特徴とする給水装置。12. The water supply device according to claim 9, wherein the control unit keeps a state in which a required effective regenerative pressure, which is a difference between a pressure applied to the pump and the set water supply pressure, becomes zero or less for a certain period of time. Then, the on-off valve is opened,
The water supply device, wherein the turbine is stopped or rotated at an extremely low speed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30540998A JP4014000B2 (en) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | Water supply method and water supply device |
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|---|---|---|---|
| JP30540998A JP4014000B2 (en) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | Water supply method and water supply device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000129662A true JP2000129662A (en) | 2000-05-09 |
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| JP (1) | JP4014000B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015218568A (en) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 株式会社小松製作所 | Water system |
-
1998
- 1998-10-27 JP JP30540998A patent/JP4014000B2/en not_active Expired - Fee Related
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