JP2001349286A - ポンプの運転制御装置及び方法 - Google Patents

ポンプの運転制御装置及び方法

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JP2001349286A
JP2001349286A JP2000168856A JP2000168856A JP2001349286A JP 2001349286 A JP2001349286 A JP 2001349286A JP 2000168856 A JP2000168856 A JP 2000168856A JP 2000168856 A JP2000168856 A JP 2000168856A JP 2001349286 A JP2001349286 A JP 2001349286A
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Ryuichi Ishida
隆一 石田
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Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 停電時にも緩停止を行うことができ、かつ、
ポンプの小型軽量化を図ることができるポンプの運転制
御装置及び方法を提供する。 【解決手段】 ポンプの運転制御装置は、コンバータ回
路10とインバータ回路11に接続された補助電源であ
るバッテリー17と、交流電源7からの電力供給停止を
検出するための停電検出回路16とを備える。ポンプ3
の通常運転中は、コンバータ回路10から供給される直
流電力によりバッテリー17が充電される。停電検出回
路16が交流電源7からの電力供給停止を検出すると、
バッテリー17がインバータ回路11に直流電力を供給
し、かつ、インバータ回路11の制御回路12は、ポン
プを緩停止するために交流電動機3cに供給される交流
電力の周波数が漸次減少するようにインバータ回路11
を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水道や農業集落
排水に使用されるマンホールポンプ等のポンプの運転制
御装置及び運転制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般にこの種のポンプでは、急激な始動
又は停止に起因する水撃発生を防止するために、始動時
にはポンプの回転数を漸次増加させ(緩始動)、停止時
にはポンプの回転数を漸次減少させること(緩停止)が
行われている。
【0003】例えば、ポンプの回転軸にフライホイール
を取り付け、このフライホイールの慣性を利用して機械
的に緩始動及び緩停止を行うようにしたものがある。ま
た、ポンプの動力源である交流電動機にインバータ回路
から交流電力を供給し、この交流電力の周波数を制御す
ることにより緩始動及び緩停止を行うようにしたものが
ある。この場合、始動時にはインバータ回路から交流電
動機へ供給される交流電力の周波数を漸次増加させて緩
始動を行う。また、停止時にはインバータから交流電動
機へ供給される交流電力の周波数を漸次減少させて緩停
止を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】通常の制御としてポン
プを停止又は始動する場合だけでなく、停電により交流
電源からの電力供給が瞬時に停止した場合にも、水撃発
生防止のために緩停止を行う必要化がある。
【0005】上記フライホールを備える場合には、停電
時にも緩停止を行うことができる。しかし、フライホイ
ールを取り付けるとポンプが大型化すると共に、運転時
の振動が増大する。また、フライホイールを取り付ける
とポンプの始動に必要な動力(始動動力)が大きくなる
ため、いったんポンプを停止させた後再始動するにはあ
る程度の時間間隔が必要となる。
【0006】一方、インバータ回路を設けた場合にはフ
ライホイールを設ける必要がないため、上記フライホイ
ールを設けることによる大型化、振動増大及び始動間隔
の制約等の問題はない。しかし、インバータ回路を設け
ただけでは、停電時には緩停止を行うことはできない。
【0007】そこで、本発明は停電時にも緩停止を行う
ことができ、かつ、ポンプの小型軽量化を図ることがで
きるポンプの運転制御装置及び運転制御方法を提供する
ことを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ポンプの駆動源である交流電動機に電力
を供給するための交流電源と、この交流電源の出力する
交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、この
コンバータ回路から出力された直流電力を交流電力に変
換して上記ポンプの交流電動機に供給するインバータ回
路と、ポンプの始動時にはポンプを緩始動するために上
記インバータ回路から上記交流電動機に供給される交流
電力の周波数を漸次増加させ、ポンプの停止時にはポン
プを緩停止するために上記インバータ回路から上記交流
電動機に供給される交流電力の周波数を漸次減少させる
制御回路とを備えるポンプの運転制御装置において、上
記コンバータ回路と上記インバータ回路に接続された補
助電源と、上記交流電源からの電力供給停止を検出する
ための停電検出回路とを備え、ポンプの通常運転中に、
上記コンバータ回路から供給される直流電力により上記
補助電源が充電され、上記停電検出回路が上記交流電源
からの電力供給停止を検出すると、上記補助電源が上記
インバータ回路に直流電力を供給し、かつ、上記制御回
路がポンプを緩停止するためにインバータ回路から上記
交流電動機に供給される交流電力の周波数を漸次減少さ
せることを特徴とするポンプの運転制御装置を提供する
ものである。
【0009】本発明のポンプの運転制御装置では、交流
電源からの電力供給停止時、すなわち停電時には補助電
源からインバータ回路に直流電力が供給され、かつ、制
御回路がインバータ回路から交流電動機に供給される交
流電力の周波数を漸次減少させるため、停電時にも緩停
止行うことができる。
【0010】また、インバータ回路から出力される交流
電力の周波数を制御することにより、緩始動及び緩停止
を行うため、フライホイールを設ける必要がない。よっ
てフライホイールを設けた場合と比較して、ポンプを小
型軽量化し、運転時の振動を低減することができ、始動
間隔の制約もない。特に、本発明の運転制御装置をマン
ホールポンプに適用した場合には、マンホール全体を小
型化することができる。
【0011】具体的には、上記補助電源は、バッテリー
又はコンデンサを備える。
【0012】また、本発明は、交流電源の交流電力を、
コンバータ回路及びインバータ回路を介してポンプの交
流電動機に供給し、上記インバータ回路の駆動回路がイ
ンバータ回路から交流電動機に出力される交流電流の周
波数を制御することにより上記交流電動機の回転数を制
御するポンプの運転制御方法であって、通常運転時には
上記コンバータ回路の出力する直流電流で補助電源に充
電し、停電検出回路が交流電源からの電力供給停止を検
出すると、上記補助電源がインバータ回路に直流電力を
供給し、かつ、上記制御回路が上記交流電動機に供給さ
れる交流電力の周波数が漸次減少するように上記インバ
ータ制御回路を制御して上記交流電動機を緩停止させる
ポンプの運転制御方法を提供するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、図面に示す本発明の実施形
態について詳細に説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明の第1実施形態である
運転制御装置1により制御されるポンプ3を備えたマン
ホールユニット2を示している。このマンホールユニッ
ト2は、上記ポンプ3が配設されたユニット本体2aを
備え、このユニット本体2aに上流側下水管4が接続さ
れている。また、ポンプ3の吐出管3aには下流側下水
管5が接続されている。上記上流側下水管4からユニッ
ト本体2aに流入した汚水6は、ポンプ3により吐出管
3aを介して下流側下水管5へ流下される。
【0014】上記ポンプ3は、回転軸、羽根車等の周知
の構造を有するポンプ本体3bと、このポンプ本体3b
の駆動源である交流電動機3cとを備えている。
【0015】運転制御装置1は、上記交流電動機3cに
電力を供給する交流電源7(本実施形態では商業電源)
と、交流電動機3cとの間に介設されている。
【0016】図2に示す運転制御装置1のインバータ部
8は周知の構成であり、上記交流電源7から供給される
3相の交流電力(U1相、V1相、W1相)を交流/直
流変換及び直流/交流変換して生成した3相の交流電力
(U2相、V2相、W2相)を上記交流電動機3cに供
給する。
【0017】このインバータ部8は上記交流電源7から
供給される交流電力を直流電力(DC+,DC−)に変
換するコンバータ回路10、このコンバータ回路10か
ら出力された直流電力を交流電力に変換して上記交流電
動機3cに出力するインバータ回路11を備えている。
このインバータ回路11は、マイクロコンピュータ(制
御回路)12から出力される駆動信号S1に応じて交流
電動機3cへ出力する交流電力の周波数を制御する。マ
イクロコンピュータ12には、操作スイッチを備える操
作パネル13からポンプ3の始動指令及び停止指令を含
む制御信号S2が入力される。また、マイクロコンピュ
ータ12の駆動電力は、上記コンバータ回路10から供
給される。
【0018】なお、上記交流電源7とコンバータ回路1
0との間には高調波を低減するためのフィルタ回路14
が介設されている。また、コンバータ回路10とインバ
ータ回路11との間にも、高調波低減のためのコンデン
サ15が介設されている。上記交流電源7とインバータ
部8との間(交流電源7とフィルタ回路14の間)に
は、停電検出回路16が介設されている。この停電検出
回路16は、交流電源7からの交流電力の供給が停止し
たこと、すなわち停電が発生したを検出する。また、停
電検出回路16は、マイクロコンピュータ12に停電発
生を報知する信号(停電検出信号S3)を出力する。
【0019】また、上記コンバータ回路10とインバー
タ回路11の間には、本発明における補助電源であるバ
ッテリー17が接続されている。また、このバッテリー
17は上記マイクロコンピュータ12に接続されてい
る。
【0020】次に、上記運転制御装置1の動作を説明す
る。操作パネル13からマイクロコンピュータ12に始
動を指令する制御信号S2が入力されると、交流電源7
からインバータ部8を介して交流電動機3cへの交流電
力の供給が開始する。この始動時には、マイクロコンピ
ュータ12は交流電動機3cに供給される交流電力の周
波数が一定の時間(例えば5秒〜10秒程度)をかけて
所定周波数(例えば60Hz)まで漸次増加するようにイ
ンバータ回路11を制御する。その結果、交流電動機3
cの回転数は所定の回転数(例えば1800m-1(rp
m))まで漸次増加し、ポンプ3が緩始動するため、水
撃発生が防止される。
【0021】交流電動機3cが上記所定の回転数で定速
回転する通常運転中は、上記コンバータ回路10から出
力される直流電力によりバッテリー17が充電される。
通常運転中に上記操作パネル13からマイクロコンピュ
ータ12に停止を指令する制御信号S2が入力される
と、インバータ部8から交流電動機3cへの交流電力へ
の供給が停止し、ポンプ3が停止する。
【0022】この停止時には、マイクロコンピュータ1
2は交流電動機3cに供給される交流電力の周波数が通
常運転中の周波数(60Hz)から0Hzまで一定の時間
(例えば5秒〜10秒程度)をかけて漸次減少するよう
にインバータ回路11を制御する。その結果、交流電動
機3cの回転数は漸次減少し、ポンプ3は緩停止するた
め、水撃発生を防止することができる。
【0023】上記通常運転中に交流電源7からの電力供
給が停止すると、コンバータ回路10からインバータ回
路11及びマイクロコンピュータ12への直流電力の供
給が停止し、上記バッテリー17が放電を開始し、イン
バータ回路11及びマイクロコンピュータ12への直流
電力を供給する。また、交流電源7からの電力供給の停
止を停電検出回路16が検出し、停電検出信号S3をマ
イクロコンピュータ12に出力する。停電検出信号S3
を受信したマイクロコンピュータ12は、交流電動機3
cへ供給される交流電力の周波数が一定の時間(例えば
5秒〜10秒程度)の間に通常運転時の周波数である6
0Hzから0Hzまで漸次減少するようにインバータ回路1
1を制御する。その結果、交流電動機3cの回転数は通
常運転時の回転数である1800m-1から0m-1まで漸
次減少する。そのため、停電時にもはポンプ3は緩停止
し、水撃発生を防止することができる。
【0024】このように本実施形態では、停電時には補
助電源であるバッテリーからインバータ回路11に直流
電力が供給され、かつ、マイクロコンピュータ12がイ
ンバータ回路11から交流電動機3cに供給される交流
電力の周波数を漸次減少させるため、停電時にも緩停止
を行うことができ、停電時の水撃発生を防止することが
できる。また、ポンプ本体3bにフライホイールを設け
る必要がないため、ポンプを小型軽量化し、運転時の振
動を低減することができると共に、始動間隔の制約がな
い。
【0025】バッテリー17の容量は、上述のようにあ
る程度の停電検出回路16が停電を検出した後、フライ
ホイールを設けた場合にポンプ3が完全に回転を停止す
るまでの時間と同様の時間だけ交流電動機3cが運転を
継続できる容量があればよい。バッテリー17は大容量
のものを比較的容易に入手することができる。補助電源
としてバッテリー17を採用した場合、ポンプ3が大容
量(例えば、交流電動機3cの出力が11kW程度)であ
っても、停電発生から交流電動機3cが停止するまで緩
停止を行うことができる。
【0026】(第2実施形態)図3に示す第2実施形態
の運転制御装置は、補助電源としてバッテリー17(図
2参照)に代えてコンデンサ15を備えている点が第1
実施形態と相違している。このコンデンサ15の容量
は、上記バッテリー17と同様である。補助電源として
コンデンサ15を採用した場合、上記バッテリー17の
場合と異なり保護回路を設ける必要がない。第2実施形
態のその他の構成及び動作は、第1実施形態と同様であ
る。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のポンプの運転制御装置及び運転制御方法では、停電時
には補助電源からインバータ回路に直流電力が供給さ
れ、かつ、制御回路がインバータ回路から交流電動機に
供給される交流電力の周波数を漸次減少させるため、停
電時にも緩停止行うことができる。また、ポンプにフラ
イホイールを設ける必要がないため、ポンプを小型軽量
化し、運転時の振動を低減することができ、始動間隔の
制約もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態の運転制御装置を備え
るマンホールポンプを示す概略図である。
【図2】 第1実施形態の運転制御装置を示す概略回路
図である。
【図3】 第2実施形態の運転制御装置を示す概略回路
図である。
【符号の説明】
1 運転制御装置 2 マンホールユニット 2a ユニット本体 3 ポンプ 3a 吐出管 3b ポンプ本体 3c 交流電動機 4 上流側下水管 5 下流側下水管 6 汚水 7 交流電源 8 インバータ部 10 コンバータ回路 11 インバータ回路 12 マイクロコンピュータ(制御回路) 13 操作パネル 14 フィルタ回路 15 コンデンサ 16 停電検出回路 17 バッテリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H045 AA01 AA09 AA12 AA23 AA40 BA07 BA49 CA21 DA01 EA02 EA20 EA26 EA38 EA42 5H001 AB06 AE01 5H530 AA05 BB35 CC11 CE30 DD03 DD04 5H576 AA05 BB03 CC04 CC05 CC09 DD02 FF01 FF03 FF05 HB01 JJ03 MM13

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンプの駆動源である交流電動機に電力
    を供給するための交流電源と、 この交流電源の出力する交流電力を直流電力に変換する
    コンバータ回路と、 このコンバータ回路から出力された直流電力を交流電力
    に変換して上記ポンプの交流電動機に供給するインバー
    タ回路と、 ポンプの始動時にはポンプを緩始動するために上記イン
    バータ回路から上記交流電動機に供給される交流電力の
    周波数を漸次増加させ、ポンプの停止時にはポンプを緩
    停止するために上記インバータ回路から上記交流電動機
    に供給される交流電力の周波数を漸次減少させる制御回
    路とを備えるポンプの運転制御装置において、 上記コンバータ回路と上記インバータ回路に接続された
    補助電源と、 上記交流電源からの電力供給停止を検出するための停電
    検出回路とを備え、 ポンプの通常運転中に、上記コンバータ回路から供給さ
    れる直流電力により上記補助電源が充電され、 上記停電検出回路が上記交流電源からの電力供給停止を
    検出すると、上記補助電源が上記インバータ回路に直流
    電力を供給し、かつ、上記制御回路がポンプを緩停止す
    るためにインバータ回路から上記交流電動機に供給され
    る交流電力の周波数を漸次減少させることを特徴とする
    ポンプの運転制御装置。
  2. 【請求項2】 上記補助電源は、バッテリーを備える請
    求項1に記載のポンプの運転制御装置。
  3. 【請求項3】 上記補助電源は、コンデンサーを備える
    請求項1に記載のポンプの運転制御装置。
  4. 【請求項4】 交流電源の交流電力を、コンバータ回路
    及びインバータ回路を介してポンプの交流電動機に供給
    し、上記インバータ回路の駆動回路がインバータ回路か
    ら交流電動機に出力される交流電流の周波数を制御する
    ことにより上記交流電動機の回転数を制御するポンプの
    運転制御方法であって、 通常運転時には上記コンバータ回路の出力する直流電流
    で補助電源に充電し、 停電検出回路が交流電源からの電力供給停止を検出する
    と、上記補助電源がインバータ回路に直流電力を供給
    し、かつ、上記制御回路が上記交流電動機に供給される
    交流電力の周波数が漸次減少するように上記インバータ
    制御回路を制御して上記交流電動機を緩停止させるポン
    プの運転制御方法。
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