JP2003035271A - ポンプ設備の流入液量予測演算装置及び流入液量予測演算方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予測演算した流入量と実流入量の差異が小さ
く、実際の流入量の変化により近い帳票を集計できるポ
ンプ設備の流入液量予測演算装置及び流入液量予測演算
方法を提供する。 【解決手段】 有効液位変動幅内で断面積が一定のマン
ホール１０と、排水ポンプ１１を具備するポンプ設備の
流入液量予測演算装置であって、マンホール１０の水位
１３を検出するアナログ水位計１５と、該アナログ水位
計１５の水位出力信号を単位時間毎に取得・保存する水
位データ保存機能を有する演算装置１６を設け、演算装
置１６に保存されている排水ポンプ１１の運転直前の水
位データより、該排水ポンプ１１の運転直前の単位時間
当りの液流入量を該演算装置１６で演算して求め、該排
水ポンプ１１の運転中も該演算して求めた液流入量が継
続して流入するものと仮定して流入液量を予測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有効液位変動幅内で
液槽断面が一定の液槽を用いた排水ポンプ設備等のポン
プ設備において、ポンプの運転制御に必要なアナログ液
位計のアナログ出力信号を利用してポンプ運転中の液槽
内に流入する液流入量を予測演算するポンプ設備の流入
液量予測演算装置及び流入液量予測演算方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の技術としては、マンホール
流入量検出方法がある。この技術はＨ（上限）水位で排
水を開始し、Ｌ（下限）水位で排水を完了する排水ポン
プ設備で、ポンプ停止中のＬ水位からＨ水位へ達する時
間により演算した単位時間当りの流入量が、ポンプ運転
中も継続してマンホールに流入するものと仮定して、積
算流入量を演算するものである。

【０００３】上記従来の技術では、ポンプ停止中のＬ
（下限）水位からＨ（上限）水位へ達する時間により単
位時間当りの流入量を演算しているため、ポンプ運転開
始直前にマンホールへの流入量が急増（急減）した場合
は、演算した単位時間当りの流入量と、ポンプ運転中の
実流入量に差異が生じ、積算流入量の誤差が生じるとい
う問題がある。

【０００４】また、上記従来の技術では、Ｈ（上限）水
位とＬ（下限）水位との水位間の水槽容量は既知として
演算される為、このＨ水位とＬ水位を変更した場合は、
当該水位間の水槽容量を再設定する必要があった。

【０００５】また、上記従来の技術では、ポンプ停止中
のＬ（下限）水位からＨ（上限）水位の到達信号で単位
時間当りの流入量を演算しているため、当該水位間の任
意の水位でポンプを運転（例えば手動運転）した場合
は、演算を継続できないという問題もあった。

【０００６】また、上記従来の技術では、ポンプ停止時
刻に該当する帳票集計時間帯に、前回のポンプ停止時刻
からの積算流入量を集計する為、ポンプ停止中の時間が
帳票集計間隔よりも長い（ポンプ運転頻度が少ない）場
合は、積算流入量＝“０”の帳票時間帯が生じ、実際の
流入量の変化に近い帳票を集計することができなかっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、ポンプ運転開始直前に流入量が急
増（急減）した場合でも予測演算した流入量と実流入量
の差異が小さく、またＨ（上限）液位若しくはＬ（下
限）液位を変更した場合でも当該液位間の液槽容量を再
設定する必要がなく、またＨ（上限）液位とＬ（下限）
液位の間の任意の液位でポンプを運転した場合でも演算
が継続でき、更に実際の流入量の変化により近い帳票を
集計できるポンプ設備の流入液量予測演算装置及び流入
液量予測演算方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、有効液位変動幅内で断面積が
一定の液槽と、該液槽内の液を排出するポンプを具備す
るポンプ設備の流入液量予測演算装置であって、液槽の
液位を検出するアナログ液位計と、該アナログ液位計の
液位出力信号を単位時間毎に取得・保存する液位データ
保存機能を有する演算装置を設け、ポンプの運転直前の
演算装置に保存されている液位データより、該ポンプの
運転直前の単位時間当りの液流入量を該演算装置で演算
して求め、該ポンプの運転中も該演算して求めた液流入
量が液槽内に継続して流入するものと仮定することを特
徴とする。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、有効液位
変動幅内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出
するポンプを具備するポンプ設備の流入液量予測演算方
法であって、液槽の液位をアナログ液位計で検出すると
共に、該アナログ液位計の液位出力信号を単位時間毎に
取得・保存し、ポンプの運転直前の保存されている液位
データより、該ポンプの運転直前の単位時間当りの液流
入量を演算し、該ポンプの運転中も該演算した液流入量
が継続して液槽内に流入するものと仮定することを特徴
とする。

【００１０】上記のように液槽の液位をアナログ液位計
で検出し、該アナログ液位計の液位出力信号を単位時間
毎に取得・保存し、ポンプの運転直前の保存されている
液位データにより、該ポンプの運転直前の単位時間当り
の液流入量を演算するので、該単位時間当りの液流入量
を演算するための液位データが取得された時間とポンプ
運転開始との間の時間を小さくできるから、予測した単
位時間当りの流入量とポンプ運転中の実流入量との差異
が減少する。即ち、液位データ取得時とポンプ運転開始
時刻が接近しているから、液位データ取得時の流入量が
ポンプ運転中にも継続する確率が高く、予測流入量と実
流入量との差異は減少する。

【００１１】また、アナログ液位計で検出した液位変化
量と液槽断面積の積で容積を演算するため、ポンプの運
転を開始するＨ（上限）液位若しくはポンプの運転を停
止するＬ（下限）液位の設定を変更しても従来のよう
に、設定変更した液位に基づいて液槽容量を再設定する
必要がない。

【００１２】また、ポンプの運転・停止信号で液位を演
算するため、任意の水位でポンプを運転（例えば、手動
運転）しても演算が可能で、従来のように任意の水位で
ポンプを運転した場合、演算を継続できないということ
はない。

【００１３】また、従来の技術では上記のように、ポン
プ停止時刻に該当する帳票集計時間帯に、前回のポンプ
停止時刻からの積算流入量を集計する為、ポンプ停止中
の時間が帳票集計間隔よりも長い（ポンプ運転頻度が少
ない）場合は、積算流入量＝“０”の帳票時間帯が生じ
たが、請求項１及び２に記載の発明では、ポンプ停止中
もポンプ運転中も流入量を演算する為、ポンプの運転停
止に関係なく帳票集計時間帯の積算流入量を集計するこ
とが可能となり、実際の流入量の変化により近い帳票の
集計が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。本実施形態ではポンプ設備とし
て汚水が流入するマンホールを具備するマンホール排水
ポンプ設備を例に説明する。図１は本発明に係るマンホ
ール排水ポンプ設備の構成を示す図である。図１におい
て、１０は汚水が流入するマンホールであり、該マンホ
ール１０の底部に排水ポンプ１１が配置されている。マ
ンホール１０内には流入管１２から汚水Ｑが流入するよ
うになっている。該マンホール１０内の汚水Ｑの水位１
３がＨ（上限）水位となったら排水ポンプ１１を起動す
ることにより、汚水Ｑは吐出管１４を通って排出され
る。汚水Ｑの水位１３がＬ（下限）水位となったら、排
水ポンプ１１を停止する。

【００１５】１５はマンホール１０の任意の位置に配置
され汚水Ｑの水位１３を検知するアナログ水位計であ
り、該アナログ水位計１５は、例えば圧力センサ（図示
せず）を具備し、該圧力センサが受ける水圧により水位
を測定するものである。該アナログ水位計１５の水位出
力信号は演算装置１６に入力される。該演算装置１６は
後に詳述するように、アナログ水位計１５の水位出力信
号を単位時間毎に取得（サンプリング）・保存するデー
タ保存機能と、保存されている水位データより排水ポン
プ１１の運転直前の単位時間当りの汚水流入量を演算し
て求める機能等の各種演算機能を有している。演算装置
１６の出力は制御装置１７に出力され、該制御装置１７
により排水ポンプ１１は運転制御されるようになってい
る。なお、図では１台の排水ポンプ１１のみを図示した
が、排水ポンプ１１を複数台とし、汚水Ｑの流入量に応
じて複数台の排水ポンプを運転する場合もある。

【００１６】マンホール１０は有効水位変動幅内ではそ
の断面積Ａ（ｍ²）が一定のマンホールであり、演算装
置１６はアナログ水位計１５で測定され、保存された水
位保存データ（Ａ／Ｄ変換値）を水位に換算する換算式
を用意している。そして排水ポンプ１１の停止中の汚水
Ｑの水位Ｌ（ｍ）を演算間隔ΔＴ₁（ΔＴ₁＝Δｔ×
ｎ ₁）毎に算出し、水位変化量ΔＬ（ΔＬ＝Ｌ₂−Ｌ₁）
（ｍ）より演算間隔ΔＴ₁毎の汚水Ｑの流入量ΔＷ
（ｍ³）を演算し、ポンプ停止中の積算流量Ｗ_TILを演算
する。 ΔＷ＝ΔＬ×Ａ Ｗ_TIL＝Ｗ_TIL＋ΔＷ （１） 但し、Ｌ₂は今回演算時の水位、Ｌ₁は前回演算時の水
位、Δｔはアナログ水位計の水位出力信号を取得する単
位時間 ここで、演算間隔ΔＴ₁の間に排水ポンプ１１の始動時
刻Ｔ_P2が発生した場合は、該始動時刻Ｔ_P2発生までの水
位変化量ΔＬと時間で演算する。

【００１７】図２はマンホール１０内の水位Ｌの変化と
アナログ水位計１５の水位出力信号の取得単位時間（サ
ンプリング時間）と演算間隔の関係を示す図である。図
２に示すように汚水Ｑの水位１３が変化する場合、演算
装置１６は取得単位時間Δｔ毎にアナログ水位計１５の
水位出力信号ｌ₁、ｌ₂、ｌ₃…ｌ_nを取得し、その記憶装
置１６ａに保存する。演算装置１６は演算間隔ΔＴ
₁（ΔＴ₁＝Δｔ×ｎ₁）毎に水位Ｌを算出し、水位変化
量ΔＬ（ΔＬ＝Ｌ₂−Ｌ₁）（ｍ）より演算間隔ΔＴ ₁毎
の汚水Ｑの流入量ΔＷ（ｍ³）を演算する。

【００１８】ポンプ運転信号検出の時刻から排水ポンプ
１１の始動に要する時間（遡り時間）だけ遡った時刻に
相当する前記記憶装置１６ａに保存された水位データに
より、図３に示すポンプ始動時刻（ポンプ運転時間）Ｔ
_P2における水位Ｌ_P2を算出する。また、ポンプ始動時刻
Ｔ_P2からポンプ運転前参照時間（運転直前時間）Ｔ_SPだ
け遡った時刻に相当する水位データより、ポンプ運転前
時刻Ｔ_P1における水位Ｌ_P1を算出する。

【００１９】上記算出されたポンプ始動時刻Ｔ_P2におけ
る水位Ｌ_P2、ポンプ運転前時刻Ｔ_P1における水位Ｌ_P1よ
り、排水ポンプ１１の運転中も運転直前の汚水Ｑの流入
量が継続するものと仮定して、ポンプ運転中の演算間隔
ΔＴ₂（ΔＴ₂＝Δｔ×ｎ₂）毎の汚水Ｑの流入量ΔＷｐ
（ｍ³）を予測演算し、ポンプ運転中の積算流量Ｗ_TILを
演算する。 ΔＷｐ＝〔｛（Ｌ_P2−Ｌ_P1）×Ａ｝／（Ｔ_P2−Ｔ_P1）〕×ΔＴ₂ Ｗ_TIL＝Ｗ_TIL＋ΔＷｐ （２）

【００２０】ポンプ停止中は上記（１）式により汚水Ｑ
の積算流量Ｗ_TILを演算し、ポンプ運転中は上記（２）
式により汚水Ｑの積算流量Ｗ_TILを演算し、帳票集計間
隔毎の汚水Ｑの積算流量Ｗ_TILを集計する。

【００２１】従来は、図３のポンプ停止時刻Ｔ_P0からポ
ンプ始動時刻Ｔ_P2までの時間Ｔ_{TP0 〜TP2}の水位変化で汚
水流入量を演算していたのに対して、本実施形態例では
ポンプ運転前時刻Ｔ_P1からポンプ始動時刻Ｔ_P2の時間Ｔ
_SPを規定することにより、汚水流入量の予測精度を向上
させることができる。

【００２２】なお、上記実施形態例では、汚水が流入す
るマンホールを具備するマンホール排水ポンプ設備を例
に説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、水等の液体の排出を行うポンプ設備に広く適用でき
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば、下記のような優れた効果が得られる。

【００２４】（１）液槽の液位をアナログ液位計で検出
し、該アナログ液位計のアナログ出力信号を単位時間毎
に計測・保存し、ポンプの運転直前の保存されているア
ナログデータより、該ポンプの運転直前の単位時間当り
の液流入量を演算するので、該単位時間当りの液流入量
を演算するためのアナログデータが測定された時間とポ
ンプ運転時間との間の時間差を小さくできるから、予測
した単位時間当りの流入量とポンプ運転中の実流入量と
の差異が減少する。

【００２５】（２）アナログ液位計で検出した液位変化
量と液槽断面積の積で容積を演算するため、ポンプの運
転を開始するＨ（上限）液位若しくはポンプの運転を停
止するＬ（下限）液位の設定を変更しても従来のよう
に、設定変更した液位に基づいて液槽容量を再設定する
必要がない。

【００２６】（３）ポンプの運転・停止信号で液位を演
算するため、任意の水位でポンプを運転（例えば、手動
運転）しても演算が可能で、従来のように任意の水位で
ポンプを運転した場合演算を継続できないということは
ない。

【００２７】（４）従来の技術では上記のように、ポン
プ停止時刻に該当する帳票集計時間帯に、前回のポンプ
停止時刻からの積算流入量を集計する為、ポンプ停止中
の時間が帳票集計間隔よりも長い（ポンプ運転頻度が少
ない）場合は、積算流入量＝“０”の帳票時間帯が生じ
たが、請求項１及び２に記載の発明では、ポンプ停止中
もポンプ運転中も流入量を演算する為、ポンプの運転停
止に関係なく帳票集計時間帯の積算流入量を集計するこ
とが可能となり、実際の流入量の変化により近い帳票を
集計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマンホール排水ポンプ設備の構成
を示す図である。

【図２】マンホール内の水位の変化と取得単位時間と演
算間隔の関係を示す図である。

【図３】マンホール内の水位の変化とポンプ運転時間Ｔ
_P2と運転直前時間Ｔ_SPの関係を示す図である。

【符号の説明】

１０ マンホール １１ 排水ポンプ １２ 流入管 １３ 水位 １４ 吐出管 １５ アナログ水位計 １６ 演算装置 １７ 制御装置 Ｑ 汚水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000207724 大平洋機工株式会社 千葉県習志野市東習志野７丁目５番２号 (71)出願人 000150844 株式会社鶴見製作所 大阪府大阪市鶴見区鶴見４丁目16番40号 (71)出願人 000151058 株式会社電業社機械製作所 東京都大田区大森北１丁目５番１号 (72)発明者 木下 操 鳥取県米子市夜見町2700番地 株式会社粟 村製作所内 (72)発明者 富永 英子 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 秋山 雅彦 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 斎藤 義人 千葉県習志野市東習志野７丁目５番２号 大平洋機工株式会社内 (72)発明者 森田 文夫 大阪府大阪市鶴見区鶴見４丁目16番40号 株式会社鶴見製作所内 (72)発明者 根岸 道明 東京都大田区大森北１丁目５番１号 株式 会社電業社機械製作所内 Ｆターム(参考） 2D063 DC06 3H045 AA09 AA12 AA23 BA25 CA16 CA29 DA01 EA38

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽
   と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設
   備の流入液量予測演算装置であって、 前記液槽の液位を検出するアナログ液位計と、該アナロ
   グ液位計の液位出力信号を単位時間毎に取得・保存する
   液位データ保存機能を有する演算装置を設け、 前記ポンプの運転直前の前記演算装置に保存されている
   液位データより、該ポンプの運転直前の単位時間当りの
   液流入量を該演算装置で演算して求め、該ポンプの運転
   中も該演算して求めた液流入量が前記液槽内に継続して
   流入するものと仮定することを特徴とするポンプ設備の
   流入液量予測演算装置。
2. 【請求項２】 有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽
   と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設
   備の流入液量予測演算方法であって、 前記液槽の液位をアナログ液位計で検出すると共に、該
   アナログ液位計の液位出力信号を単位時間毎に取得・保
   存し、 前記ポンプの運転直前の前記保存されている液位データ
   より、該ポンプの運転直前の単位時間当りの液流入量を
   演算し、該ポンプの運転中も該演算した液流入量が継続
   して前記液槽内に流入するものと仮定することを特徴と
   するポンプ設備の流入液量予測演算方法。