JP2004232254A - Submerged pump system and driving control method of submerged pump - Google Patents

Submerged pump system and driving control method of submerged pump Download PDF

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JP2004232254A JP2003019946A JP2003019946A JP2004232254A JP 2004232254 A JP2004232254 A JP 2004232254A JP 2003019946 A JP2003019946 A JP 2003019946A JP 2003019946 A JP2003019946 A JP 2003019946A JP 2004232254 A JP2004232254 A JP 2004232254A
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Yoshihisa Yamamoto
善久 山本
Masatoshi Kasukawa
雅敏 粕川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a submerged pump system and a driving control method of a submerged pump for efficiently draining waste water flowing in a storage water tank to the outside of the storage water tank according to an inflow water quantity of the waste water into the always changing storage water tank by using the submerged pump arranged in the storage water tank for storing the waste water flowing in from the upstream side by cutting off water of the outflow to the downstream side. <P>SOLUTION: Elapsed time is measured until a float switch 18b detects a rising water level after a float switch 18a detects the rising water level, and the total quantity of the waste water between the float switch 18a and the float switch 18b is determined in advance by a manhole diameter, an inner diameter of a sewer pipe and an installation inclination, and a water level rising rate is determined by the total quantity and the elapsed time. A rotating speed of the submerged pump 2 is controlled by an inverter according to the determined water level rising rate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流入管から流入する排水を貯留し、流出管から下流側に排水を流出する貯留水槽内において、下流側の排水を止水したときに貯留水槽内の流入する排水を貯留水槽内に配置した水中ポンプによって効率よく外部に排出することのできる水中ポンプシステム及び同ポンプの駆動制御方法に関する。
【0002】
【従来技術】
従来から汚水槽内に流入する汚水を、汚水槽内に設けた水中ポンプによって汲み上げて、下水処理場等に圧送する下水用ポンプシステムが知られている。これらの下水用ポンプシステムにおいて、マンホール内臓ポンプの吐出量を予測するものとして吐出量予測方法(例えば、特許文献1参照。)が提案されている。
【0003】
更に、マンホールへ流入する流入水の流量を測定する流入量測定装置(例えば、特許文献2参照。)が提案されている。
【0004】
特許文献1に記載されたマンホール内蔵ポンプの吐出量予測方法について、図5を用いて説明する。
マンホールユニット本体21内にポンプ22を設け、上流側下水管23から流入した汚水を、前記ポンプ22の吐出管24に接続した下流側下水管25へと流出させている。ユニット本体21内には、ポンプ駆動水位検出センサ26、ポンプ停止水位検出センサ27、および設定水位検出センサ28がそれぞれ設けられている。
【0005】
ポンプ駆動水位検出センサ26は、ユニット本体21内の上方側に配設され、ポンプ駆動水位Wを検出する。ポンプ停止水位検出センサ27は、ユニット本体21の底面近傍に配設され、ポンプ停止水位Wを検出する。設定水位検出センサ28は、ポンプ停止水位Wよりも、両水位の間隔の1/2〜9/10だけ上方の設定水位Wに配設されている。
【0006】
各センサ26、27、28での検出信号は制御装置29に入力され、制御装置29は、入力される各センサ26、27、28での検出信号に基づいて前記ポンプ22の吐出量を予測する。
【0007】
ユニット本体21内には、随時、家庭や工場等からの排水が流入し、水位が徐々に上昇する。そして、上昇した水位がポンプ停止水位検出センサ27によって検出されれば、タイマーをスタートする。その後、上昇した水位が設定水位検出センサ28によって検出されれば、経過時間tを記憶する。さらに、上昇した水位がポンプ駆動水位検出センサ26によって検出されれば、経過時間tを記憶すると共に、ポンプ22の駆動を開始する。
【0008】
ポンプ22の駆動により、水位は徐々に降下するので、ポンプ停止水位検出センサ27によってポンプ停止水位Wまで降下したことが検出されれば、所定時間経過後、ポンプ22の駆動を停止すると共に、経過時間tを記憶する。そして、前記ポンプ22による吐出量Qoutを予測する。
【0009】
ポンプ吐出量Qoutの予測は、次式に従って行う。ここでは、ポンプ2を駆動して排水を吐出している間も、ユニット本体21内には排水が流入しており、しかもその排水量は時間帯によって変動する点を考慮している。
【0010】
Qout=(V+V23/T23×Ton)/Ton
V:ポンプ停止水位Wからポンプ駆動水位Wまでの体積、
Ton:ポンプ駆動水位Wからポンプ停止水位Wに至るまでのポンプ2の駆動時間(t―t)、
23:設定水位Wからポンプ駆動水位Wまでの体積、
23:設定水位Wからポンプ駆動水位Wに至るまでの時間(t−t)、
体積VおよびV23については、予め記憶させたデータを利用する。
【0011】
また、ポンプ22の駆動時間Ton、経過時間T23については、図6に示すようにTon=t−t、T23=t−tにより得ることができる。
【0012】
設定水位検出センサ28は、ポンプ停止水位Wから両水位の間隔の1/2〜9/10だけ上方に位置する設定水位Wに設けられている。設定水位検出センサ28をポンプ停止水位Wから両水位の間隔の1/2よりも低い位置に設けることにより、ポンプ停止水位検出センサ27で検出する場合との差が少なくなり、吐出量を正確に予測することが困難となることを防止し、ポンプ停止水位Wから両水位の間隔の9/10よりも高い位置に設けることにより、ポンプ駆動水位検出センサ26との検出水位の差異が殆どなくなり、設定水位Wからポンプ駆動水位Wに至るまでの時間を正確に検出するのが困難となることを防止している。
【0013】
これにより、ポンプ22による吐出開始直前に於けるユニット本体21内への排水の流入量を考慮して、ポンプ22の吐出量を予測している。つまり、ポンプ22の駆動開始に近い時間帯でのユニット本体21内への排水の流入量に基づいてポンプ22の吐出量を予測して、排水の流下量の管理やポンプ22の不具合の発生検出等を行っている。
【0014】
しかし、特許文献1に記載された吐出量予測方法では、ポンプの吐出量をユニット本体21内への排水の流入量に応じて変更制御するものではなく、ユニット本体21に流入した排水の水位が、ポンプ22によりポンプ駆動水位からポンプ停止水位になるまで排出された後になって始めて、この間に行われたポンプ22の吐出量を予測するものであり、ユニット21内に設置したポンプ22の吐出量が適切なものであるか否かを管理するものでしかなかった。
【0015】
このため、ユニット21内に流入する排水が急激に増加した場合に、増加している排水を効率よく排出するとか、ユニット21から排水が溢れ出す危険性があるか否かについて、何も対応することができなかった。
【0016】
また、特許文献2に記載されたマンホールへの流入水の流量測定装置について、図7を用いて説明する。
パソコン38内に予め設定・記憶させてある制御プログラムに従って、(1) 調整モードと(2) 測定モードとによる自動演算で、マンホール31への流入側の流量情報を得ている。
【0017】
即ち、まず、(1) 調整モードにおいて、流入管32の管底よりも低く、かつできるだけ高い位置まで水を貯め、その流入管32を止水する。次いで、一方のポンプ34のみを運転し、水位下降時の単位時間当たりの水位変化量H(変化時間T)から求めた水位変化速度V(V =H/T)を演算して、1台のポンプ34における吐出量Q =A×(−V )を求める。
【0018】
また、同様に流入管32の管底よりも低く、かつできるだけ高い位置まで水を貯め、その流入管32を止水した後、2台のポンプ34、35を同時に運転し、その時の吐出量Q =A×(−V )の値を求める。このようにして求めた吐出量Q,Qを記憶部に一時記憶させる。
【0019】
次に (2) 測定モードでは、止水状態を解除して、ポンプ(34、35)の稼働台数を判定し、以下の各式によりマンホール1への流入流量を自動計算する。
両ポンプ4,5が停止している時の流入流量Qは、マンホールの断面積Aと流入流量による水位変化速度VとによりQ =A×Vとして演算している。
ポンプ1台(34または35)が稼働している時の流入流量Q01は、マンホールの断面積Aとポンプにより吐出されながら流入する流入流量による水位変化速度Vとポンプによる吐出量Qとから、Q01=A×V+Q =A×(V−V として演算している。
ポンプ2台(34、35)稼働時の流入流量Q02は、マンホールの断面積Aと2台のポンプにより吐出されながら流入する流入流量による水位変化速度Vと2台のポンプによる吐出量Qとから、Q01=A×V+Q=A×(V−V)として演算している。
【0020】
しかし、この流量測定装置においても、マンホール内に流入する流量を水位下降時の単位時間当たりの水位変化量Hと、予め測定しておいたポンプの吐出流量とから求めているだけのものであって、このため、マンホール31内に流入する排水が急激に増加した場合に、増加している排水を効率よく排出するとか、マンホール31から排水が溢れ出す危険性があるか否かについて、何も対応することができなかった。
【0021】
また、水位下降時の変化量Hを液面検知センサで連続的に測定しているため、マンホール内に流入する流入水に汚物等を含んでいるときには、汚物等が液面検知センサに付着して水位の変化量を測定できなく事態が発生し、マンホール内で常に水位を検出することができなかった。
【0022】
【特許文献1】
特開2001−4415号公報
(要約、特許請求の範囲、段落番号0010〜0015、図1〜図3参照)
【特許文献2】
特開平11−131584号公報
(要約、特許請求の範囲、段落番号0011〜0012、図1参照。)
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、下流側への流出が止水され、上流側から流入する排水を貯留する貯留水槽内に設置された水中ポンプを用いて、常に変化する貯留水槽内への排水の流入水量に応じて、効率よく貯留水槽内へ流入した排水を貯留水槽外に排出することができる水中ポンプシステム及び同ポンプの駆動制御方法を提供することにある。特に、貯留水槽内への流入流量の変化幅が大きい場合でも、その時々に見合った排水能力で水中ポンプを使用することができる水中ポンプシステム及び同ポンプの駆動制御方法を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の事項を備えた本願各請求項に係わる発明により効果的に達成される。
【0025】
即ち、請求項1に係わる発明は、流入管から流入する排水を貯留し、流出管から下流側に排水を流出する貯留水槽内に設けられた水中ポンプと、前記水中ポンプの吐出口に接続した揚水管と、前記流出管に設けた下流側止水栓と、前記貯留水槽内における複数の水位を検出する水位検出器と、前記水位検出器からの検出信号を入力し、同検出信号に応じて前記水中ポンプの吐出量を制御する制御装置とを備え、前記制御装置が前記貯留水槽内に貯留した排水の上昇水位に応じて、前記水中ポンプの回転数を制御する制御信号を出力し、前記水中ポンプの回転数が前記制御信号によりインバータ制御され、前記インバータ制御された水中ポンプにより前記揚水管を介して前記貯留水槽内の排水を外部に排出することを特徴とする水中ポンプシステムにある。
【0026】
この発明では、貯留水槽内に流入した排水による水位上昇を水位検出器によって複数の位置で検出し、この検出した上昇水位に応じて水中ポンプの回転数をインバータ制御することで、上昇水位の状況に対応した吐出能力で水中ポンプを運転して、貯留水槽内の排水を外部に排出することができる。しかも、排水の上昇水位に応じて水中ポンプの回転数をインバータ制御することで、貯留水槽内への流入流量の変化幅が大きい場合でも、その時々に見合った吐出能力で水中ポンプの回転を制御することができるようになり、水中ポンプの吐出能力が過大となったりするミスマッチを防ぐことができる。
【0027】
この発明に使用される貯留水槽としては、家庭や工場等からの排水が流入するマンホールや農業用水路の途中に設けた貯留水槽、流路内での流れの状態を調整するためにその流路の途中に設けられた貯留水槽等の各種貯留水槽を使用することができる。
【0028】
水位検出器としては、各種水位検出器を用いることができるが、検出部に汚れやゴミ等が付着するのを防止するため、検出部が排水と非接触式の水位センサを用いることが望ましい。
特に、水位検出器としてフロートスイッチを用いた場合には、シンプルな測定機構で信頼性の高い水位の計測を継続的に行うことができ、しかも、水位検出器としてのコストを抑えることができる。
また、フロートスイッチにおいては、水位検出時にスイッチがonとなるa接点と、offになるb接点とが選択可能であるが、フロートスイッチにおける断線等の検出も行うことができるので、水位検出時にoffとなるb接点を選択することが望ましい。
【0029】
請求項2に係わる発明は、請求項1の事項に加えて、制御装置が、水位検出器からの複数の水位に対応した各検出信号に応じて、それぞれ予め水中ポンプの回転数を設定可能とする設定手段を有し、且つ、貯留水槽内における水位上昇時に、前記水位検出器から入力された各検出信号に対応して、前記設定手段にて設定した前記回転数とする前記制御信号を前記水中ポンプに出力する事項を限定した水中ポンプシステムにある。
【0030】
この発明では、複数の水位検出位置に対応して制御すべき水中ポンプの回転数をそれぞれ予め設定することができ、水位検出器により検出した水位に応じて予め設定した回転数となるように水中ポンプを制御することができる。
これにより、下方位置において水位を検出したときにおける水中ポンプを制御する回転数から順次上方位置において水位を検出したときにおける水中ポンプを制御する回転数を高めるように設定することができる。即ち、水位が上昇するのに応じて水中ポンプの回転数を増加させ、水中ポンプの吐出量を増大させることができ、貯留水槽に流入する排水の流入水量の変化幅が大きい場合でも、その時々に見合った吐出能力で水中ポンプを駆動することができる。
【0031】
請求項3に係わる発明は、請求項2の事項に加えて、制御装置が水中ポンプの駆動時に更に、貯留水槽の上限位置に配した水位センサから検出信号が入力されたときに、警報信号を出力する異常警報手段と、前記貯留水槽の下限位置に配した水位センサから検出信号が入力されたときに、前記水中ポンプの駆動を停止する停止信号を出力する停止手段とを備えた事項を限定した水中ポンプシステムにある。
【0032】
この発明では、貯留水槽に流入する排水の流入量が水中ポンプの最大吐出能力を超えた場合等において、水位上昇の異常状態を外部に警報を出力することで作業者に異常状態の回避を行う処置を講じさせることができる。
また、水中ポンプにより貯留水槽内の排水が外部に排出され水位が低下して、水中ポンプでの吐出が行えなくなる水位に達する前に水中ポンプの運転を停止するもので、水中ポンプが空運転するのを防止することができる。
【0033】
請求項4に係わる発明は、請求項1の事項に加えて、水位検出器が貯留水槽内における位置水位を検出する複数の水位センサを備え、制御装置が、貯留水槽内の水位上昇時に所定の前記水位センサ間での水位上昇時間を計測する計時手段と、所定の両水位センサでの水位検出位置において流入管内及び貯留水槽内に存在し得るそれぞれの総量を設定する総量設定手段と、前記総量設定手段にて設定した総量の差分を前記水位上昇時間で除した水位上昇率に応じて前記水中ポンプの回転数を演算する演算手段とを有し、前記演算手段での演算結果に基づいて、前記水中ポンプの回転数をインバータ制御する制御信号を制御装置から出力する事項を限定した水中ポンプシステムにある。
【0034】
この発明では、所定の水位センサ間における水位上昇時間を計測し、同水位センサにおける上下の水位センサ間に存在する排水の総量を前記水位上昇時間で除した値を水位上昇率として演算し、同水位上昇率に対応した回転数で水中ポンプを回転駆動させることができる。
【0035】
これにより、水位の上昇速度に応じて、即ち、流入水量の増加幅に応じて、流入水量の増加量に見合った吐出容量で水中ポンプを駆動するように制御することができる。水位検出位置における流入路管内及び貯留水槽内に滞留して存在し得る排水の総量は、流入管路の内径、流入管路の傾斜勾配及び貯留水槽の水平断面面積からそれぞれ予め演算により求めておくことができる。
【0036】
また、複数の水位センサの内から水位上昇時間を計測する2個の水位センサを、これらの2個の水位センサの上方に更に別の水位センサが配設されるように選択し、同上方に配した別の水位センサが水位を検出したときには、水中ポンプを吐出能力100%でフル回転させるように制御することもできる。これによって、流入水量の演算後に急激な流量増加に対しても対応することができる。
【0037】
請求項5に係わる発明は、請求項4の事項に加えて、制御装置が水中ポンプの駆動時において更に、貯留水槽の上限位置に配した前記水位センサから検出信号を入力したときに、警報信号を出力する異常警報手段と、前記貯留水槽の下限位置に配した水位センサから検出信号が入力されたときに、前記水中ポンプの駆動を停止する停止信号を出力する停止手段とを備えた事項を限定した水中ポンプシステムにある。
【0038】
この発明では、貯留水槽に流入する排水の流入量が水中ポンプの最大吐出能力を超えた場合等において、水位が上昇して異常水位となったことを外部に警報を出力することで作業者に異常状態の回避を行う処置を講じさせることができる。また、水中ポンプにより貯留水槽内の排水が外部に排出され、水中ポンプでの吐出が行えなくなる水位に達する前に水中ポンプの駆動を停止するもので、水中ポンプが空気も吸引してしまう空回転を防止することができる。
【0039】
請求項6にかかわる発明は、下流側への流出を止水し、上流側から流入する排水を貯留する貯留水槽内に設置され、前記貯留水槽内の排水を外部に排出する水中ポンプの駆動制御方法であって、前記貯留水槽内に前記貯留水槽の排水量が同貯留水槽から溢れ出る危険性がある上限位置以上になったことを示す検出信号により、外部に警報を出力し、前記貯留水槽内に配した離間した所定の2ヶ所の水位センサでの水位検出位置において流入管内及び貯留水槽内に存在し得る総量をそれぞれ設定し、前記2ヶ所の水位センサ間での水位上昇時間を計測し、前記設定した総量の差分を前記計測した水位上昇時間で除して求めた水位上昇率に応じて前記水中ポンプの回転数を演算し、前記演算により求めた回転数となるように前記水中ポンプの回転数をインバータ制御し、前記水中ポンプの駆動時に、前記貯留水槽内の水位が下限位置以下になったことを示す検出信号により、前記水中ポンプの駆動を停止することを特徴とする水中ポンプの駆動制御方法にある。
【0040】
この発明では、請求項5記載の水中ポンプシステムにおける水中ポンプの駆動制御方法を限定したものであり、水位上昇時における水位センサでの検出状況に応じて水中ポンプの回転を制御することができる。また、水中ポンプの駆動後に水位が低下したときに、水中ポンプが排水を吸引しなくなり空回転を行う前に水中ポンプの駆動を停止することができるので、水中ポンプを安定的に作動させることができる。
また、水中ポンプの吐出運転にもかかわらず貯留水槽から排水が溢れ出る危険性がある異常水位となったことを検出して、異常状態の警報を発することができる。
【0041】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。本発明は、地中に埋設された下水管を清掃、検査、補修、交換等の作業を行う際に、同作業区間に汚水等が流れないようにするため、作業区間の上流側にある下水管を止水し、止水した下水管の上流側にあるマンホール等に設置した水中ポンプシステム及び同水中ポンプの駆動制御方法として効果的に適用できる。
【0042】
尚、本発明の水中ポンプシステム及び同水中ポンプの駆動制御方法として用いられる水中ポンプとしては、上述のマンホール内に設置する水中ポンプ以外にも、農業用水等の用水路の修復、補修等において用水路の途中に配される水槽枡内に設置される水中ポンプ、下水処理場に汚水を圧送するためのマンホール内に設置される水中ポンプ、あるいは上流側から流体が流入され一時的に流入した流体を貯留するとともに下流側に吐出排出するための水中ポンプ等を用いることができ、これらの水中ポンプに対して本願発明の水中ポンプシステム及び同水中ポンプの駆動制御方法を適用できるものである。
【0043】
図1には、本願発明の第1実施例に係わる水中ポンプシステムの概略図を示している。マンホール1は上流側で流入管4が接続され、下流側で排出管5が接続している。流入管4からマンホール1に流入した汚水等の下水はマンホール1を介して下流側の排出管に流出されることになる。
【0044】
図1では、排出管5の下流側にある図示せぬ下水管の交換作業等を行うときに、排水管5に止水栓7を設置して前記交換作業等を行う下水管にマンホール1側から下水が流出しないように設定された状態を示している。マンホール1内には、流入管4から流入する排水としての下水をマンホール1の外部に排出する水中ポンプ2が設置され、同水中ポンプ2の吐出口に連通した揚水管3により、水中ポンプ2で吸引した排水を下流側の交換作業等を行う下水管を迂回するバイパス管に接続している。止水栓7は、ゴム等の可撓性材で構成され空気等の流入により拡張変形して、管内の内周面に圧着するもの等から構成されている。
【0045】
揚水管3とバイパス管の間には、必要に応じて中継ポンプ10を設置することもできる。マンホール1内には、流入管4から流入する排水の水位を検出する水位検出器としてのフロートスイッチ8a〜8eが所定の間隔を隔てて配置されている。以下の説明では、水位を検出する水位検出器としてフロートスイッチを用いた例を説明するが、本願発明においては水位検出器としてはフロートスイッチに限定されるものではなく各種水位を検出することのできる水位検出器を用いることができる。水位検出器としては、接触式、非接触式の水位検出器のどのタイプでも使用することができるが、水位検出器としては、非接触式の水位検出器を用いることが、水位検出器に付着物等が付着して誤作動が生じるのを防止する意味からも望ましい。
【0046】
フロートスイッチ8からの検出信号は制御装置9に入力され、制御装置9では入力された検出信号に応じて水中ポンプ2をインバータ制御している。フロートスイッチ8は、マンホール1内の水位より上方に位置した大気中では自重によって垂れ下がった状態となっており、マンホール1内に排水が流入し、排水の水面がフロートスイッチ8に達すると、フロートスイッチ8が排水水面上に浮いた状態となる。フロートスイッチ8がその姿勢を変更することによって、排水がフロートスイッチ8で検出される所定の水位に達したことを検出することができる。排水の水位が上昇し続けると水位を検出したフロートスイッチ8は、水面下の没入した状態となる。
【0047】
フロートスイッチ8は、一般に使用されているようにフロートケースの内部に同フロートケースが傾斜することによって動作するマイクロスイッチが設けられており、マイクロスイッチはフロートケースによって水密状態に収納されるとともに絶縁被覆等によって水密状態としたリード線に接続され、同リード線は制御装置と接続している。このため、フロートスイッチ8のマイクロスイッチ部及びリード線は、排水と非接触状態で排水の水位を検出することができる。
【0048】
フロートスイッチ8は、フロートスイッチ8が水面上に浮いたときにスイッチがonとなるa接点と、スイッチがoffとなるb接点とを備えているが、このうちb接点を選択することによりリード線の断線時にもフロートスイッチ8からの信号を検出することができるので、本願発明においてはb接点を選択すること望ましい。
【0049】
フロートスイッチ8aは、下限水位センサとして配され、排水の水位上昇によりフロートスイッチ8aが水面上に浮き上がることで作動し、フロートスイッチ8aとしてb接点を選択しているときには、フロートスイッチ8aの作動時にフロートスイッチ8aに接続しているリード線に電流が流れない状態、即ち、リード線に流れていた電流がoff状態となる。このとき、フロートスイッチ8aに流れていた電流が流れなくなった状態を制御装置にて検出することで、排水の水位が下限位置の水位に達したことを判断することができる。また、水中ポンプ2による排水の排出により水面が下降したときには、フロートスイッチ8aがon状態、即ちb接点では電流が流れた状態となり、この電流がリード線に流れている状態を制御装置が検出したときに水中ポンプ2の駆動を停止する信号を出力する。これにより、水位が水中ポンプ2の吸引可能水位以下となり水中ポンプが空気を吸い込んでしまう空運転が行われるのを防止することができる。
【0050】
同様にして各フロートスイッチ8b〜8eにおいてもそれぞれのフロートスイッチ8b〜8eに接続したリード線に電流が流れているか否かの有無を検出することで排水の水位を検出することができる。フロートスイッチとして5個のフロートスイッチを用いた例を説明するが、フロートスイッチの数は5個に限定されるものではなく、少なくとも2個以上の数を用いることにより本願発明を構成することができる。
【0051】
フロートスイッチ8eは、上限水位センサとして配され、排水の水面がこの上限水位センサの配置位置に達すると、水中ポンプ2の吐出量では排水の流入量を超えて排水できなくなる異常水位として検出し、この異常水位が検出されたときには、制御装置から外部に警報を出力する。警報の出力としては、警報音を発するとか、無線通信システム、電話通信システム等を用いて所定の場所に異常状態を通知することができる。
【0052】
フロートスイッチ8a〜8dは、それぞれのフロートスイッチ8a〜8dが作動したときに、予め設定しておいた水中ポンプ2の回転数となるように運転制御する。水中ポンプ2の運転は、フロートスイッチ8aが作動したときに運転開始を行わせることも、フロートスイッチ8b以下が作動したときに水中ポンプ2の運転を開始することもできる。フロートスイッチ8aでの検出水位が低く設定されたときに、フロートスイッチ8aが作動すると直ぐに水中ポンプ2を運転するとマンホール1に流入する排水の流入量によっては、直ぐに排水の水位が低下し、水中ポンプの停止が行われてしまうことがある。このような状態となると水中ポンプ2は起動停止を繰り返すことになり、水中ポンプ2を安定的に駆動させることができなくなり、水中ポンプ2の寿命を短くしてしまう。このため、排水が所定量溜まった後に水中ポンプを作動させることが望ましい。
【0053】
フロートスイッチ8a〜8dは、それぞれのスイッチが水位を検出したときに、水中ポンプ2の回転数を例えば、フロートスイッチ8aの作動時には、水中ポンプ2を運転開始するとともに、回転数を吐出能力の30%の状態での回転を行わせ、フロートスイッチ8bの作動時には同50%の回転を行わせ、フロートスイッチ8cの作動時には同70%の回転を行わせ、そして、フロートスイッチ8dの作動時には、同100%の回転を行うように制御することができる。また、上限水位センサであるフロートスイッチ8eが作動したときには、水中ポンプの回転を100%の運転状態に維持した状態で外部に異常等を知らせる警報を出力する。
【0054】
水中ポンプ2の駆動により、例えば、排水の水位が上昇しフロートスイッチ8dが作動した後に水位が下降したときには、フロートスイッチ8aが水位の降下を検出するまで、水中ポンプ2の回転数をフロートスイッチ8dに対応した100%の回転を維持することが望ましい。排水の水位がスロートスイッチ8dの水位からフロートスイッチ8cの水位まで水中ポンプ2の排水により下降したときに、水中ポンプ2の回転を100%から70%に低下させることもできるが、マンホール内の排水を常に下限水位以下としておくためには、100%の状態のまま水中ポンプの排水を継続させることが望ましい。
【0055】
他のフロートスイッチ8b〜8cで水位の検出後水位が下降したときには、それぞれのフロートスイッチ8b〜8cで設定した水中ポンプ2の回転数を維持することが望ましい。このようにすることによって、大雨等により流入量が急増しても、マンホール内で貯留することが可能となる。
【0056】
図2を用いて、フロートスイッチ8a〜8eの作動による水中ポンプ2の作動を説明する。ステップ1でマンホールに設置する水中ポンプ2のポンプ容量を設定する。ポンプ容量の選定は、下流側での作業期間、作業時期における過去の降水量データ等、マンホールの内径及び容積、上流側の流入管の内径及び配設勾配等により、マンホールの下流側を止水したときに流入する最大流入量を予め予想し、同流入量に対応することのできる吐出容量を備えた水中ポンプを用いる等、適宜の方法により選択することができる。
【0057】
ステップ2では、フロートスイッチ8a〜8eの設置位置を設定し、各フロートスイッチ8a〜8eの作動時における水中ポンプの回転数を設定する。
【0058】
ステップ3では、水中ポンプを手動で作動させるか、フロートスイッチ8a〜8eの検出結果に基づいて自動運転を行うかの選択を行う。
【0059】
ステップ4では、手動運転が選択された場合で、オペレータによって水中ポンプの回転制御が行われる。このとき、各フロートスイッチからの検出信号の有無をオペレータが監視しながら、同検出信号に応じて水中ポンプの回転を制御することもできる。
【0060】
ステップ5は、自動運転が選択された場合で、ステップ6以下において水中ポンプが自動運転中であることを制御装置等にランプの点灯などを用いて表示する。
【0061】
ステップ6では、下限水位スイッチであるフロートスイッチ8aの作動の有無を判断する。フロートスイッチとしてフロートスイッチが傾斜したときに接点が切れるb接点を選択しているときには、フロートスイッチ8aの作動、即ちフロートスイッチ8aの作動offの状態は、フロートスイッチ8aが上昇した水位によって傾斜しフロートスイッチ内のマイクロスイッチと接続しているリード線を流れる電流が切断された状態を示す。(以下の各フロートスイッチ8b〜8eにおいても同じ。)
【0062】
ステップ7において、フロートスイッチ8aの作動がonとなったことが検出されると、即ち、排水の水位が下限水位以下となったときには、水中ポンプの駆動を停止し、ステップ6に戻る。
【0063】
ステップ8において、フロートスイッチ8aがoffとなることが検出されると、水中ポンプ2の低速運転を開始する。
【0064】
ステップ9では、水中ポンプ2が低速運転を行ったにも係わらず、排水の流入量の方が多く水位が上昇した場合に、フロートスイッチ8bが水位を検出した時には、ステップ10で水中ポンプ2の中速運転を行い、水中ポンプの吐出量を増大させる。また、フロートスイッチ8bが水位を検出しないときにはステップ6に戻る。
【0065】
ステップ11では、水中ポンプ2が中速運転を行ったときに水位が低下し、下限水以下にまで減少したか否かを判断している。即ち、フロートスイッチ8cが作動したoffとなったときには、ステップ12に移って水中ポンプの高速運転を行う。フロートスイッチ8cがonの状態のままのときには、ステップ6に戻る。
【0066】
ステップ13では、水中ポンプの高速運転にも係わらず水位が上昇したことをフロートスイッチ8dが、検出したときにはステップ14にて水中ポンプを最高速運転、即ちポンプ吐出能力の100%運転を行う。また、フロートスイッチ8dが水位を検出しないon状態のときにはステップ6に戻る。
【0067】
ステップ15では、水中ポンプの最高速運転にも係わらず、マンホールから排水があふれ出る危険性のある危険水位である上限水位に達したときには、水中ポンプの最高速運転を維持するとともに、ステップ16により外部に異常水位となった警報を通報する。
【0068】
ステップ17において、水位異常状態が回避され、あるいは他の方法により処理された後に、水位が下降したときやシステムの異常が別途検出されなかったとき、あるいは、手動操作が行われなかったときにはステップ6に戻り自動運転を継続する。
【0069】
ステップ18では、ポンプ停止指令が入力されたときには水中ポンプの運転を停止する。
【0070】
上記各ステップでは特に説明しなかったが、本来生じない状態、例えば、下限水位センサであるフロートスイッチ8aがonの状態なのに、フロートスイッチ8aより上方に配置したフロートスイッチ8b等がoffとなったときなどには、警報を外部に発信することで水中ポンプシステムの安全性を高めることができる。
【0071】
図3を用いて、本願発明の第2実施例について説明する。第2実施例では、フロートスイッチによる水中ポンプの駆動制御方法が異なる点を除いて、他の構成は第1実施例と同じであるので、同一の構成については第1実施例における部材符号と同じ部材符号を用いることでその説明に代える。
【0072】
第1実施例では、フロートスイッチを5個用いた例を示しているが、第2実施例では、フロートスイッチを4個用いた場合について説明する。なお、フロートスイッチの数としては、4個に限定されるものではなく少なくとも2個以上フロートスイッチを用いることにより本願発明を構成することができる。また、水位検出器としてフロートスイッチを用いた例で説明するが、水位検出器としては、フロートスイッチに限定されるものではなく、マンホール内の水位を検出できるものであれば公知の水位検出器を用いることができる。
【0073】
下限水位を検出するフロートスイッチ18aは、第1実施例におけるフロートスイッチ8aと同様にb接点に設定され、下限水位位置からの水位の上昇を検知するとともに、水位の下降を検知したときには水中ポンプの駆動を停止するための検出信号を出力する。フロートスイッチ18aが水位の上昇を検知すると、制御装置9は計時を開始する。排水の流入量増加に伴って水位が上昇し、フロートスイッチ18bの検出水位に排水の水位が達するまでの時間を計測するとともに、フロートスイッチ18bの作動により水中ポンプの駆動を開始する。このとき、制御装置9では、フロートスイッチ18aの計時開始からフロートスイッチ18bでの計時終了までの経過時間を記録するとともに、フロートスイッチ18aからフロートスイッチ18b間の排水の総量を演算あるいは、予め演算しておいた総量を読み出して単位時間当たりに流入量の増加割合を演算する。
【0074】
フロートスイッチ18aからフロートスイッチ18b間の排水の総量は、図3に示すようにフロートスイッチ18bが作動したときの水位レベル11bでの流入水量(斜めの斜線)からフロートスイッチ18aが作動した時の水位レベル11aでの流入水量(バツ印の斜線)を引き算することにより求めることができる。フロートスイッチ18bが作動したときにおける排水の流入水量は、マンホールの断面積とフロートスイッチ18bとフロートスイッチ18a間の距離、及び流入管の内径及び流入管の傾斜勾配等から流入管内のある排水の総量を求めることができ、これらの総量は予め求めておくことができる。
【0075】
上記単位時間当たりの流入量の増加割合、即ち、フロートスイッチ18aが作動してから流入した総量の差を上記経過時間で除した水位上昇率に応じて、例えば、水位上昇率が3m/mim以下の時には、水中ポンプの回転を吐出能力の30%とし、水位上昇率が3m/mimから7m/mim以下の時には、水中ポンプの回転を吐出能力の50%とし、水位上昇率が7m/mim以上の時には、水中ポンプの回転を吐出能力の70%とするように設定することができる。
【0076】
設定された回転数で水中ポンプが駆動された後に停止するまで設定された回転数を維持して水中ポンプの回転を制御する。例えば、フロートスイッチ18bが水位を検出してoffとなった後、水中ポンプを上記単位時間当たりの流入量の水位上昇率に応じて回転制御していたら、水位が一旦フロートスイッチ18bがonとなる状態まで下降した後、大雨等の理由で急激に増加し、再度フロートスイッチ18bがoffとなった場合であっても現在のフロートスイッチ18bでの検出信号により回転制御している回転数を維持して水中ポンプ2の回転を維持する。水中ポンプ2の駆動により水位が下限水位以下となったときには、水中ポンプの駆動を停止する。
【0077】
水中ポンプ2を駆動したにも係わらず水位の降下が見られずにフロートスイッチ18cで水位を検出したときには、水中ポンプを100%駆動させる。水中ポンプを100%駆動しても水位の下降が行われず上限水位を検出するフロートスイッチ18dが水位を検出したときには、外部に水位異常の警報を発するとともに、水中ポンプ2を100%の状態で回転させる。
【0078】
以上の場合において、水位が下限水位以下となったとき、即ち、フロートスイッチ18aがonとなったときには、水中ポンプ2の駆動を停止する。
【0079】
また、通常あり得ない信号が制御装置に入力されたとき、例えば、下限水位を検出するフロートスイッチ18aがon状態であるにもかかわらず、それより上部に配置したフロートスイッチ18b〜18dがoff状態となったときなどには、水位検出器の異常として外部に異常状態を警報する。
【0080】
図4を用いて、第2実施例における制御のフローチャートを説明する。
【0081】
ステップ1でマンホールに設置するポンプ容量を設定する。ポンプ容量の選定は、下流側での作業期間、作業時期における過去の降水量データ等、マンホールの内径及び容積、上流側の流入管の内径及び配設勾配等により、マンホール1の下流側を止水したときに流入する最大流入量を予め予想し、同流入量に対応することのできる吐出容量を備えた水中ポンプ2を用いる等、適宜の方法により選択することができる。
【0082】
ステップ2では、フロートスイッチ18a〜18dの設置位置を設定し、各フロートスイッチ18a、18bにおける排水の総量、即ち、排水の水面下に存在する排水量をマンホールの内径、流入管の内径、傾斜勾配、フロートスイッチ18a、18b間の距離等により演算して記憶しておく。また、フロートスイッチ18aからフロートスイッチ18bまでに水位が上昇した時の上昇時間に基づいて単位時間当たりの流量増加割合、即ち、水位上昇率の値に応じて水中ポンプの回転数を何%で駆動するかを予め設定しておく。
【0083】
ステップ3では、水中ポンプを手動で作動させるか、フロートスイッチ18a〜18eの検出結果に基づいて自動運転を行うかの選択を行う。
【0084】
ステップ4では、手動運転が選択された場合で、手動運転中のランプが点灯すると共にオペレータによって手動で水中ポンプの回転制御が行われる。このとき、各フロートスイッチからの検出信号の有無をオペレータが監視しながら、同検出信号に応じて水中ポンプの回転を制御することもできる。
【0085】
ステップ5は、自動運転が選択された場合で、ステップ6以下において水中ポンプが自動運転中であることを制御装置等にランプの点灯などを用いて表示する。
【0086】
ステップ6では、下限水位スイッチであるフロートスイッチ18aの作動の有無を判断する。フロートスイッチとしてフロートスイッチが傾斜したときに接点が切れるb接点を選択しているときには、フロートスイッチ18aの作動、即ちフロートスイッチ18aがoff状態では、フロートスイッチ内のマイクロスイッチと接続しているリード線を流れる電流が切断された状態を示す(以下の各フロートスイッチ18b〜18eにおいても同じ。)。フロートスイッチ18aが自重によって垂下してリード線に電流が流れている状態であるon状態となるまで検出を繰り返すことになる。
【0087】
ステップ6において、フロートスイッチ18aがoffとなることが検出されると、ステップ7で制御装置における計時を開始する。
【0088】
ステップ8では、計時を開始してからの経過時間が所定の時間を超過したとき、即ち、水位としてはフロートスイッチ18aをoffさせただけでそれ以上の水位上昇が行われなかったとき、にはステップ9に移り、水中ポンプ2を予め設定しておいた低速運転を行う。
【0089】
ステップ10では、水位が下限位置水位となったかをフロートスイッチ18aのon状態となったかを検出する。フロートスイッチ18aがonとなったときには、ステップ22に移り水中ポンプ2の運転を停止して、ステップ6に戻る。フロートスイッチ18aがoffの時には、ステップ10を繰り返す。
【0090】
ステップ11では、フロートスイッチ18bがoffとなったかを判断する。フロートスイッチ18bがonの時には、ステップ8に戻る。フロートスイッチ18bがoffの時には、ステップ12に移る。
【0091】
ステップ12では、フロートスイッチ18bがoffになったときまでの経過時間とステップ2で予め記録しておいた排水の総量とから、単位時間当たりの流入量の増加割合、水位上昇率を演算し、演算結果に応じて予め設定しておいた水位上昇率に応じた回転数となるようにステップ13で水中ポンプを駆動制御する。
【0092】
ステップ14では、水中ポンプの駆動運転にも係わらず水位が上昇したことをフロートスイッチ18cがoffとなったときにはステップ16で水中ポンプを最高速運転即ち100%での運転を行う。フロートスイッチ18cがonのときには、ステップ15に移り、水中ポンプの駆動により水位が低下し、下限水位以下(フロートスイッチ18aのon状態となる)にまで減少したか否かを判断している。ステップ15で排水の水位が下限水位以下となったときには、ステップ22に移り水中ポンプ2の運転を停止し、ステップ6に戻る。
【0093】
ステップ17では、水中ポンプの最高速運転にも係わらず、マンホールから排水があふれ出る危険性のある危険水位である上限水位に達したか否かを判断している。即ち、フロートスイッチ18dがoffとなったときには、水中ポンプの最高速運転を維持するとともに、ステップ19で外部に異常水位となった警報を通報する。フロートスイッチ18dがonのときには、ステップ18に移り、水位が下限水位まで下がったかを判断する。
【0094】
ステップ18では、フロートスイッチ18aがonになったときには、ステップ22に移り水中ポンプ2の運転を中止しステップ6に戻る。フロートスイッチ18aがoffのときには、ステップ17に戻る。
【0095】
ステップ20において、水位異常状態が回避され、あるいは他の方法により処理された後に、水位が下降したときやシステムの異常が別途検出されなかったとき、あるいは、手動操作が行われなかったときにはステップ18に戻り自動運転を継続する。
【0096】
ステップ21では、ポンプ停止指令が入力されたときには水中ポンプの運転を停止する。
【0097】
上記各ステップでは特に説明しなかったが、本来生じない状態、例えば、下限水位センサであるフロートスイッチ18aがonの状態なのに、フロートスイッチ18aより上方に配置したフロートスイッチ18b等がoffとなったときなどには、警報を外部に発信することで水中ポンプシステムの安全性を高めることができる。
【0098】
これにより、水中ポンプを水位の上昇時における水位上昇の割合に応じて、水中ポンプをその水位上昇割合に応じた回転数で制御することができる。しかも、マンホールへの流入量の大小に応じて最適な状態で水中ポンプを駆動制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の第1実施例を示す概略図である。
【図2】本願第1実施例における制御のフローチャートを示す図である。
【図3】本願発明の第2実施例を示す概略図である。
【図4】本願第2実施例における制御のフローチャートを示す図である。
【図5】従来例におけるマンホール内に設置した水中ポンプの概略図である。
【図6】図5におけるマンホール内における流入量を時系列的に示す図である
【図7】他の従来例におけるマンホール内に設置した水中ポンプの概略図である。
【符号の説明】
1 マンホール
2 水中ポンプ
3 揚水管
4 流入管
5 流出管
7 止水栓
8 フロートスイッチ
8a〜8e フロートスイッチ
9 制御装置
10 中継ポンプ
11a、11b 水位
21 マンホールユニット本体
22 ポンプ
23 上流側下水管
24 吐出管
25 下流側下水管
26 ポンプ駆動水位検出センサ
27 ポンプ停止水位検出センサ
28 設定水位検出センサ
29 制御装置
31 マンホール
32 流入管
33 液面検知センサ
34、35 ポンプ
38 パソコン
ポンプ駆動水位
ポンプ停止水位
設定水位
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is directed to a storage tank that stores wastewater flowing from an inflow pipe and discharges wastewater to a downstream side from an outflow pipe, and discharges wastewater flowing into the storage tank when the downstream drainage is stopped. The present invention relates to a submersible pump system and a drive control method for the submersible pump which can be efficiently discharged to the outside by a submersible pump disposed in the submersible pump.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A sewage pump system has been known in which sewage flowing into a sewage tank is pumped up by a submersible pump provided in the sewage tank and pumped to a sewage treatment plant or the like. In these sewage pump systems, a discharge amount prediction method (for example, see Patent Document 1) has been proposed as a method for predicting the discharge amount of a manhole built-in pump.
[0003]
Further, there has been proposed an inflow measuring device for measuring a flow rate of inflow water flowing into a manhole (for example, see Patent Document 2).
[0004]
A method for predicting the discharge amount of a pump with a built-in manhole described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
A pump 22 is provided in the manhole unit main body 21, and sewage flowing from an upstream sewer pipe 23 flows out to a downstream sewer pipe 25 connected to a discharge pipe 24 of the pump 22. A pump drive water level detection sensor 26, a pump stop water level detection sensor 27, and a set water level detection sensor 28 are provided in the unit body 21.
[0005]
The pump driving water level detection sensor 26 is disposed on the upper side in the unit body 21 and has a pump driving water level W. H Is detected. The pump stop water level detection sensor 27 is disposed near the bottom surface of the unit body 21 and has a pump stop water level W. L Is detected. The set water level detection sensor 28 detects the pump stop water level W L Setting water level W which is higher than the water level by 1/2 to 9/10 S It is arranged in.
[0006]
The detection signals from the sensors 26, 27, and 28 are input to the control device 29, and the control device 29 estimates the discharge amount of the pump 22 based on the input detection signals from the sensors 26, 27, and 28. .
[0007]
Drainage from homes, factories and the like flows into the unit body 21 at any time, and the water level gradually rises. When the rising water level is detected by the pump stop water level detection sensor 27, the timer is started. Thereafter, if the rising water level is detected by the set water level detection sensor 28, the elapsed time t 1 Is stored. Further, if the rising water level is detected by the pump drive water level detection sensor 26, the elapsed time t 2 And driving of the pump 22 is started.
[0008]
Since the water level is gradually lowered by driving the pump 22, the pump stop water level W is detected by the pump stop water level detection sensor 27. L When it is detected that the pump 22 has descended, the drive of the pump 22 is stopped after a predetermined time has elapsed, and the elapsed time t 3 Is stored. Then, the discharge amount Qout by the pump 22 is predicted.
[0009]
The prediction of the pump discharge amount Qout is performed according to the following equation. Here, it is taken into consideration that while the pump 2 is driven to discharge the wastewater, the wastewater flows into the unit main body 21 and the amount of the wastewater varies depending on the time zone.
[0010]
Qout = (V + V 23 / T 23 × Ton) / Ton
V: Pump stop water level W L From pump drive water level W H Volume up to,
Ton: Pump drive water level W H From pump stop water level W L Drive time of the pump 2 up to (t) 3 -T 1 ),
V 23 : Set water level W S From pump drive water level W H Volume up to,
T 23 : Set water level W S From pump drive water level W H Time to (t 2 -T 1 ),
Volume V and V 23 Is used for data stored in advance.
[0011]
Further, the drive time Ton of the pump 22 and the elapsed time T 23 For Ton = t as shown in FIG. 3 -T 1 , T 23 = T 2 -T 1 Can be obtained by
[0012]
The set water level detection sensor 28 detects the pump stop water level W L Set water level W located 1/2 to 9/10 of the distance between both water levels S It is provided in. Set the water level detection sensor 28 to the pump stop water level W L By providing the pump at a position lower than 1/2 of the interval between the two water levels, the difference from the case where the water level is detected by the pump stop water level detection sensor 27 is reduced, and it becomes difficult to accurately predict the discharge amount. And the pump stop water level W L , The difference between the water level detected by the pump driving water level detection sensor 26 and the set water level W is almost eliminated. S From pump drive water level W H It is prevented that it is difficult to accurately detect the time to reach.
[0013]
Thus, the discharge amount of the pump 22 is predicted in consideration of the amount of drainage flowing into the unit body 21 immediately before the start of discharge by the pump 22. That is, the discharge amount of the pump 22 is predicted based on the amount of drainage flowing into the unit main body 21 in a time period close to the start of driving of the pump 22, and the drainage amount of the drainage is managed and occurrence of a malfunction of the pump 22 is detected. And so on.
[0014]
However, the discharge amount prediction method described in Patent Literature 1 does not change and control the discharge amount of the pump according to the amount of drainage flowing into the unit main body 21. It is only after the water is discharged from the pump driving water level to the pump stop water level by the pump 22 that the discharge amount of the pump 22 performed during this period is predicted, and the discharge amount of the pump 22 installed in the unit 21 is predicted. Was just to manage whether it was appropriate.
[0015]
For this reason, when the wastewater flowing into the unit 21 increases rapidly, there is no action to be taken to efficiently discharge the increased wastewater or to determine whether there is a risk of the wastewater overflowing from the unit 21. I couldn't do that.
[0016]
Further, an apparatus for measuring the flow rate of inflow water into a manhole described in Patent Document 2 will be described with reference to FIG.
According to the control program preset and stored in the personal computer 38, the flow rate information on the inflow side to the manhole 31 is obtained by the automatic calculation in (1) the adjustment mode and (2) the measurement mode.
[0017]
First, (1) in the adjustment mode, water is stored to a position lower than the pipe bottom of the inflow pipe 32 and as high as possible, and the inflow pipe 32 is stopped. Next, only one of the pumps 34 is operated, and the water level change speed V obtained from the water level change amount H (change time T) per unit time when the water level falls is obtained. 1 (V 1 = H / T) to calculate the discharge amount Q in one pump 34 1 = A × (−V 1 ).
[0018]
Similarly, water is stored to a position lower than the pipe bottom of the inflow pipe 32 and as high as possible, and after stopping the inflow pipe 32, the two pumps 34 and 35 are simultaneously operated, and the discharge amount Q 2 = A × (−V 2 ). The discharge amount Q thus obtained 1 , Q 2 Is temporarily stored in the storage unit.
[0019]
Next, in the (2) measurement mode, the water stop state is released, the number of operating pumps (34, 35) is determined, and the flow rate into the manhole 1 is automatically calculated by the following equations.
Inflow rate Q when both pumps 4 and 5 are stopped 0 Is Q by the cross-sectional area A of the manhole and the speed V of the water level change due to the inflow. 0 = A × V.
Inflow rate Q when one pump (34 or 35) is operating 01 Is the water level change speed V due to the cross-sectional area A of the manhole, the inflow flow rate flowing while being discharged by the pump, and the discharge amount Q 1 From, Q 01 = A × V + Q 1 = A × (V−V 1 Is calculated as
Inflow flow rate Q when two pumps (34, 35) are operating 02 Is the water level change speed V due to the cross-sectional area A of the manhole, the inflow flow rate flowing in while being discharged by the two pumps, and the discharge amount Q by the two pumps. 2 From, Q 01 = A × V + Q 2 = A × (V−V 2 ).
[0020]
However, also in this flow rate measuring device, the flow rate flowing into the manhole is obtained only from the water level change amount H per unit time when the water level falls and the pump discharge flow rate measured in advance. Therefore, when the amount of wastewater flowing into the manhole 31 increases rapidly, there is nothing about whether to efficiently discharge the increased wastewater or whether there is a risk that the wastewater overflows from the manhole 31. Could not respond.
[0021]
Further, since the amount of change H when the water level decreases is continuously measured by the liquid level detection sensor, when the inflow water flowing into the manhole contains dirt or the like, the dirt or the like adheres to the liquid level detection sensor. As a result, a change in water level could not be measured, and a situation occurred, and the water level could not always be detected in the manhole.
[0022]
[Patent Document 1]
JP 2001-4415 A
(See Abstract, Claims, Paragraph Nos. 0010-0015, FIGS. 1-3)
[Patent Document 2]
JP-A-11-131584
(See Abstract, Claims, Paragraph Nos. 0011-0012, FIG. 1.)
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, the outflow to the downstream side is stopped, and the submersible pump installed in the storage tank for storing the drainage flowing in from the upstream side is used. It is another object of the present invention to provide a submersible pump system and a drive control method for the pump, which can efficiently discharge the wastewater flowing into the storage water tank to the outside of the storage water tank. In particular, it is an object of the present invention to provide a submersible pump system and a drive control method for the submersible pump that can use the submersible pump with a drainage capacity appropriate for each case even when the change width of the inflow rate into the storage water tank is large.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
The above object is effectively achieved by the invention according to each claim of the present application having the following matters.
[0025]
That is, the invention according to claim 1 is connected to a submersible pump provided in a storage tank for storing drainage flowing from an inflow pipe and discharging drainage downstream from an outflow pipe, and a discharge port of the submersible pump. A pumping pipe, a downstream stopcock provided in the outflow pipe, a water level detector for detecting a plurality of water levels in the storage water tank, and a detection signal from the water level detector, and according to the detection signal, A control device for controlling the discharge amount of the submersible pump, the control device outputs a control signal for controlling the rotation speed of the submersible pump according to the rising water level of the drainage stored in the storage water tank, A submersible pump system, wherein the number of rotations of the submersible pump is inverter-controlled by the control signal, and the drainage in the storage water tank is discharged to the outside through the pumping pipe by the inverter-controlled submersible pump. In the arm.
[0026]
In the present invention, the water level rise due to the drainage flowing into the storage water tank is detected at a plurality of positions by the water level detector, and the number of rotations of the submersible pump is inverter-controlled in accordance with the detected water level, whereby the condition of the water level rise By operating the submersible pump with a discharge capacity corresponding to the above, the wastewater in the storage water tank can be discharged to the outside. In addition, by controlling the number of rotations of the submersible pump according to the rising water level of the drainage, the submersible pump's rotation is controlled with the discharge capacity appropriate for each time, even when the inflow rate into the storage tank changes greatly. And the mismatch that the discharge capacity of the submersible pump becomes excessive can be prevented.
[0027]
The storage water tank used in the present invention includes a manhole into which drainage from homes and factories flows, a storage water tank provided in the middle of an agricultural waterway, and a flow path for adjusting the flow state in the flow path. Various storage water tanks such as a storage water tank provided on the way can be used.
[0028]
As the water level detector, various water level detectors can be used. However, in order to prevent dirt, dust, and the like from adhering to the detection unit, it is preferable that the detection unit use a water level sensor that does not contact drainage.
In particular, when a float switch is used as the water level detector, highly reliable water level measurement can be continuously performed with a simple measuring mechanism, and the cost as the water level detector can be suppressed.
Further, in the float switch, an a contact at which the switch is turned on at the time of detecting the water level and a b contact at which the switch is turned off can be selected. However, disconnection of the float switch can be detected. It is desirable to select the b contact that becomes
[0029]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the control device can set a rotation speed of the submersible pump in advance in accordance with each detection signal corresponding to a plurality of water levels from the water level detector. And, when the water level in the storage tank rises, in response to each detection signal input from the water level detector, the control signal with the rotation speed set by the setting means, In a submersible pump system that limits the output to the submersible pump.
[0030]
According to the present invention, the number of rotations of the submersible pump to be controlled corresponding to the plurality of water level detection positions can be set in advance, and the submersible pump can be set to the predetermined number of rotations in accordance with the water level detected by the water level detector. The pump can be controlled.
Accordingly, it is possible to set so as to increase the number of rotations for controlling the submersible pump when the water level is detected at the upper position sequentially from the number of rotations for controlling the submersible pump when the water level is detected at the lower position. That is, as the water level rises, the number of rotations of the submersible pump is increased, and the discharge amount of the submersible pump can be increased. The submersible pump can be driven with a discharge capacity commensurate with the above.
[0031]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the second aspect, when the control device further drives the submersible pump, and further outputs a warning signal when a detection signal is input from a water level sensor disposed at an upper limit position of the storage tank. Limitations are provided with abnormal alarm means for outputting, and stop means for outputting a stop signal for stopping driving of the submersible pump when a detection signal is input from a water level sensor disposed at a lower limit position of the storage tank. Submersible pump system.
[0032]
In the present invention, when the inflow amount of the wastewater flowing into the storage water tank exceeds the maximum discharge capacity of the submersible pump or the like, the abnormal state of the rise of the water level is output to the outside as an alarm to avoid the abnormal state for the worker. Action can be taken.
In addition, the operation of the submersible pump is stopped before the water level in the storage tank is discharged to the outside by the submersible pump and the water level drops, and the submersible pump reaches a water level at which the discharge cannot be performed. Can be prevented.
[0033]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the features of the first aspect, the water level detector includes a plurality of water level sensors for detecting a position water level in the storage water tank, and the control device performs a predetermined operation when the water level in the storage water tank rises. Timer means for measuring the rise time of the water level between the water level sensors, total amount setting means for setting respective total amounts that can be present in the inflow pipe and the storage tank at the water level detection positions of the predetermined two water level sensors, and the total amount Calculating means for calculating the number of revolutions of the submersible pump according to a water level rising rate obtained by dividing the difference of the total amount set by the setting means by the water level rising time, based on a calculation result by the calculating means, A submersible pump system in which a control signal for controlling the rotation speed of the submersible pump by an inverter is output from a control device is limited.
[0034]
In this invention, the water level rise time between predetermined water level sensors is measured, and a value obtained by dividing the total amount of wastewater existing between the upper and lower water level sensors in the same water level sensor by the water level rise time is calculated as a water level rise rate. The submersible pump can be driven to rotate at a rotation speed corresponding to the water level rise rate.
[0035]
Accordingly, it is possible to control the submersible pump to be driven with a discharge capacity corresponding to the increase amount of the inflow water amount according to the rising speed of the water level, that is, according to the increase width of the inflow water amount. The total amount of drainage that may be present in the inflow channel pipe and the storage water tank at the water level detection position is previously calculated from the inner diameter of the inflow pipe, the gradient of the inflow pipe, and the horizontal cross-sectional area of the storage water tank, respectively. be able to.
[0036]
In addition, two water level sensors for measuring the water level rise time are selected from among the plurality of water level sensors so that another water level sensor is disposed above the two water level sensors, and the water level sensor is selected above the two water level sensors. When another arranged water level sensor detects the water level, it can be controlled so that the submersible pump is fully rotated at a discharge capacity of 100%. This makes it possible to cope with a sudden increase in the flow rate after the calculation of the inflow water amount.
[0037]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the fourth aspect, an alarm signal is output when the control device further inputs a detection signal from the water level sensor disposed at an upper limit position of the storage tank when the submersible pump is driven. And a stop unit that outputs a stop signal to stop driving the submersible pump when a detection signal is input from a water level sensor disposed at a lower limit position of the storage tank. In a limited submersible pump system.
[0038]
According to the present invention, when the inflow amount of the wastewater flowing into the storage water tank exceeds the maximum discharge capacity of the submersible pump or the like, an alarm is issued to the outside to notify that the water level has risen and the water level has become an abnormal water level. Actions can be taken to avoid abnormal conditions. In addition, the submersible pump stops the drive of the submersible pump before reaching the water level where the drainage in the storage tank is discharged to the outside and the submersible pump cannot discharge, and the submersible pump also sucks air. Can be prevented.
[0039]
The invention according to claim 6 is a drive control of a submersible pump installed in a storage tank for stopping outflow to the downstream side and storing drainage flowing in from the upstream side, and discharging the drainage in the storage tank to the outside. A method comprising: outputting a warning to the outside by a detection signal indicating that the amount of drainage of the storage tank in the storage tank is equal to or higher than an upper limit position at which there is a risk of overflowing from the storage tank; The total amount that can be present in the inflow pipe and the storage water tank at the water level detection positions of the predetermined two water level sensors separated from each other is set, and the water level rise time between the two water level sensors is measured, The rotational speed of the submersible pump is calculated according to the water level rising rate obtained by dividing the difference of the set total amount by the measured water level rising time, and the submersible pump of the submersible pump is set to the rotational speed obtained by the calculation. rotation The drive control of the submersible pump, wherein the drive of the submersible pump is stopped by a detection signal indicating that the water level in the storage water tank has become equal to or lower than the lower limit position when the submersible pump is driven. In the way.
[0040]
In this invention, the drive control method of the submersible pump in the submersible pump system according to claim 5 is limited, and the rotation of the submersible pump can be controlled according to the detection state of the water level sensor when the water level rises. In addition, when the water level drops after the operation of the submersible pump, the submersible pump does not suck the drainage and the submersible pump can be stopped before idling, so that the submersible pump can be operated stably. it can.
Further, it is possible to detect an abnormal water level at which there is a danger of drainage overflowing from the storage water tank despite the discharge operation of the submersible pump, and to issue an alarm of an abnormal state.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. The present invention provides a method for cleaning, inspecting, repairing, and replacing sewer pipes buried underground so as to prevent sewage and the like from flowing into the work section. The present invention can be effectively applied as a submersible pump system installed in a manhole or the like on the upstream side of a sewer pipe in which a water pipe is stopped and a closed water pipe, and a drive control method of the submersible pump.
[0042]
In addition, as the submersible pump used as the submersible pump system and the drive control method of the submersible pump of the present invention, in addition to the submersible pump installed in the above-described manhole, for repairing and repairing the canals of agricultural water and the like, the canals are used. A submersible pump installed in an aquarium basin arranged on the way, a submersible pump installed in a manhole for pumping sewage to a sewage treatment plant, or a fluid that flows in from the upstream side and temporarily stores fluid that has flowed in In addition, a submersible pump or the like for discharging and discharging downstream can be used, and the submersible pump system and the drive control method of the submersible pump of the present invention can be applied to these submersible pumps.
[0043]
FIG. 1 is a schematic diagram of a submersible pump system according to a first embodiment of the present invention. The manhole 1 is connected to the inflow pipe 4 on the upstream side and the discharge pipe 5 on the downstream side. The sewage such as sewage which has flowed into the manhole 1 from the inflow pipe 4 flows out through the manhole 1 to the downstream discharge pipe.
[0044]
In FIG. 1, when performing a replacement work or the like of a sewage pipe (not shown) on the downstream side of the discharge pipe 5, a water stopcock 7 is installed in the drain pipe 5 and the sewage pipe performing the replacement work or the like is connected to the manhole 1. The figure shows a state in which sewage is set not to flow out of the system. In the manhole 1, a submersible pump 2 for discharging sewage as drainage flowing from an inflow pipe 4 to the outside of the manhole 1 is installed. The submersible pump 2 is connected to a pumping pipe 3 communicating with a discharge port of the submersible pump 2. The suctioned waste water is connected to a bypass pipe that bypasses a sewer pipe for downstream replacement work. The water stopcock 7 is made of a flexible material such as rubber, and expands and deforms by the inflow of air or the like, and is configured to be pressure-bonded to the inner peripheral surface in the pipe.
[0045]
A relay pump 10 can be provided between the pumping pipe 3 and the bypass pipe as needed. In the manhole 1, float switches 8a to 8e as water level detectors for detecting the water level of the wastewater flowing from the inflow pipe 4 are arranged at predetermined intervals. In the following description, an example in which a float switch is used as a water level detector for detecting a water level will be described. However, in the present invention, the water level detector is not limited to a float switch, and can detect various water levels. A water level detector can be used. As the water level detector, any type of contact type or non-contact type water level detector can be used, but as the water level detector, it is necessary to use a non-contact type water level detector. It is also desirable from the viewpoint of preventing malfunction due to attachment of a kimono or the like.
[0046]
The detection signal from the float switch 8 is input to the control device 9, and the control device 9 controls the inverter of the submersible pump 2 according to the input detection signal. The float switch 8 is suspended by its own weight in the atmosphere located above the water level in the manhole 1, and the wastewater flows into the manhole 1. When the water surface of the wastewater reaches the float switch 8, the float switch 8 8 floats on the surface of the drainage water. When the float switch 8 changes its posture, it is possible to detect that the drainage has reached a predetermined water level detected by the float switch 8. If the water level of the wastewater continues to rise, the float switch 8 that has detected the water level will be immersed below the water surface.
[0047]
The float switch 8 is provided with a micro switch that operates by tilting the float case inside the float case as generally used, and the micro switch is housed in a watertight state by the float case and has an insulating coating. The lead wire is connected to a water-tight lead wire, and the lead wire is connected to a control device. For this reason, the microswitch part and the lead wire of the float switch 8 can detect the water level of the wastewater in a non-contact state with the wastewater.
[0048]
The float switch 8 has an a contact that turns on when the float switch 8 floats on the water surface and a b contact that turns off the switch. The lead wire is selected by selecting the b contact. In the present invention, it is desirable to select the contact b since the signal from the float switch 8 can be detected even when the wire is disconnected.
[0049]
The float switch 8a is arranged as a lower limit water level sensor, and operates when the float switch 8a rises above the water surface due to rising water level of the drainage. When the b contact is selected as the float switch 8a, the float switch 8a is floated when the float switch 8a is operated. The state in which no current flows through the lead wire connected to the switch 8a, that is, the current flowing through the lead wire is turned off. At this time, it is possible to determine that the water level of the waste water has reached the water level at the lower limit position by detecting, by the control device, a state in which the current flowing through the float switch 8a has stopped flowing. Further, when the water surface is lowered due to the discharge of the drainage by the submersible pump 2, the float switch 8a is turned on, that is, a current flows at the contact b, and the control device detects a state where the current flows to the lead wire. Sometimes, a signal for stopping the driving of the submersible pump 2 is output. Thereby, it is possible to prevent the idle operation in which the water level becomes equal to or lower than the suctionable water level of the submersible pump 2 and the submersible pump sucks air.
[0050]
Similarly, in each of the float switches 8b to 8e, the water level of the drainage can be detected by detecting whether or not a current is flowing through the lead wire connected to each of the float switches 8b to 8e. An example in which five float switches are used as float switches will be described. However, the number of float switches is not limited to five, and the present invention can be configured by using at least two or more float switches. .
[0051]
The float switch 8e is arranged as an upper limit water level sensor. When the water level of the drain reaches the position where the upper limit water level sensor is disposed, the float switch 8e detects the abnormal water level at which the discharge amount of the submersible pump 2 exceeds the inflow amount of the waste water and cannot drain the water. When the abnormal water level is detected, the control device outputs an alarm to the outside. As the output of the alarm, an alarm sound can be emitted, or an abnormal state can be notified to a predetermined place using a wireless communication system, a telephone communication system, or the like.
[0052]
The operation of the float switches 8a to 8d is controlled so that the rotation speed of the submersible pump 2 is set in advance when each of the float switches 8a to 8d is operated. The operation of the submersible pump 2 can be started when the float switch 8a operates, or can be started when the float switch 8b and below operate. When the water level detected by the float switch 8a is set low and the submersible pump 2 is operated immediately when the float switch 8a is activated, the water level of the drainage immediately decreases depending on the inflow amount of the wastewater flowing into the manhole 1 and the submersible pump. May be stopped. In such a state, the submersible pump 2 repeatedly starts and stops, so that the submersible pump 2 cannot be driven stably and the life of the submersible pump 2 is shortened. For this reason, it is desirable to operate the submersible pump after a predetermined amount of drainage has accumulated.
[0053]
The float switches 8a to 8d start the operation of the submersible pump 2 when the float switches 8a are activated, for example, and operate the submersible pump 2 when the switches detect the water level. %, When the float switch 8b is activated, the same 50% rotation is performed, when the float switch 8c is activated, the same 70% rotation is performed, and when the float switch 8d is activated, the same rotation is performed. It can be controlled to perform 100% rotation. Further, when the float switch 8e, which is the upper limit water level sensor, is operated, an alarm for notifying an abnormality or the like is output to the outside while the rotation of the submersible pump is maintained at the operation state of 100%.
[0054]
When the submersible pump 2 is driven to lower the water level after the water level of the drainage rises and the float switch 8d operates, for example, the rotation speed of the submersible pump 2 is changed until the float switch 8a detects the lowering of the water level. It is desirable to maintain 100% rotation corresponding to. When the water level of the drainage water drops from the water level of the throat switch 8d to the water level of the float switch 8c due to the drainage of the submersible pump 2, the rotation of the submersible pump 2 can be reduced from 100% to 70%. In order to always keep the water level at or below the lower limit water level, it is desirable to continue the drainage of the submersible pump in a state of 100%.
[0055]
When the water level falls after the detection of the water level by the other float switches 8b to 8c, it is desirable to maintain the rotation speed of the submersible pump 2 set by the respective float switches 8b to 8c. By doing so, even if the amount of inflow suddenly increases due to heavy rain or the like, it is possible to store the inflow in the manhole.
[0056]
The operation of the submersible pump 2 by the operation of the float switches 8a to 8e will be described with reference to FIG. In step 1, the pump capacity of the submersible pump 2 installed in the manhole is set. Selection of pump capacity depends on the work period on the downstream side, past rainfall data at the time of work, etc., the inside diameter and volume of the manhole, the inside diameter of the inflow pipe on the upstream side, and the installation gradient. In this case, the maximum inflow amount to be inflowed in advance can be predicted in advance and selected by an appropriate method such as using a submersible pump having a discharge capacity capable of coping with the inflow amount.
[0057]
In step 2, the installation positions of the float switches 8a to 8e are set, and the rotation speed of the submersible pump when each of the float switches 8a to 8e is operated is set.
[0058]
In step 3, a selection is made as to whether to manually operate the submersible pump or to perform automatic operation based on the detection results of the float switches 8a to 8e.
[0059]
In step 4, when the manual operation is selected, the rotation control of the submersible pump is performed by the operator. At this time, while the operator monitors the presence or absence of a detection signal from each float switch, the rotation of the submersible pump can be controlled according to the detection signal.
[0060]
Step 5 is a case in which the automatic operation is selected. In step 6 and subsequent steps, the fact that the submersible pump is being automatically operated is displayed on a control device or the like by using a lamp or the like.
[0061]
In step 6, it is determined whether or not the float switch 8a, which is the lower limit water level switch, is operated. When the b-contact, which is disconnected when the float switch is tilted, is selected as the float switch, the operation of the float switch 8a, that is, the operation off state of the float switch 8a, is determined by the water level at which the float switch 8a rises. This shows a state where the current flowing through the lead wire connected to the microswitch in the switch is cut off. (The same applies to the following float switches 8b to 8e.)
[0062]
In step 7, when it is detected that the operation of the float switch 8a is turned on, that is, when the water level of the drainage falls below the lower limit water level, the drive of the submersible pump is stopped, and the process returns to step 6.
[0063]
In step 8, when it is detected that the float switch 8a is turned off, the low speed operation of the submersible pump 2 is started.
[0064]
In Step 9, when the submersible pump 2 performs low-speed operation and the inflow of drainage is larger and the water level rises, when the float switch 8b detects the water level, the submersible pump 2 The medium speed operation is performed to increase the discharge amount of the submersible pump. When the float switch 8b does not detect the water level, the process returns to step 6.
[0065]
In step 11, it is determined whether or not the water level has dropped when the submersible pump 2 has been operated at a medium speed, and has dropped below the lower limit water. That is, when the float switch 8c is turned off, the process proceeds to step 12, where the high-speed operation of the submersible pump is performed. When the float switch 8c remains on, the process returns to step 6.
[0066]
In step 13, when the float switch 8d detects that the water level has risen despite the high speed operation of the submersible pump, the submersible pump is operated at the highest speed, that is, 100% of the pump discharge capacity, in step 14. When the float switch 8d is in the on state in which the water level is not detected, the process returns to step 6.
[0067]
In step 15, despite the maximum speed operation of the submersible pump, when the water reaches the upper limit water level, which is a dangerous water level at which drainage may overflow from the manhole, the maximum speed operation of the submersible pump is maintained. Notify the outside of the warning of abnormal water level.
[0068]
In step 17, when the water level abnormal state is avoided or processed by other methods, when the water level drops, when no system abnormality is detected separately, or when no manual operation is performed, step 6 is performed. Return to and continue the automatic operation.
[0069]
In step 18, when the pump stop command is input, the operation of the submersible pump is stopped.
[0070]
Although not specifically described in each of the above steps, a state that does not originally occur, for example, when the float switch 8a or the like disposed above the float switch 8a is turned off while the float switch 8a serving as the lower limit water level sensor is on. In such cases, the safety of the submersible pump system can be enhanced by sending an alarm to the outside.
[0071]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the other configuration is the same as that of the first embodiment except that the drive control method of the submersible pump by the float switch is different, so that the same configuration is the same as the member code in the first embodiment. The description is replaced by the use of the member code.
[0072]
In the first embodiment, an example in which five float switches are used is shown. In the second embodiment, a case in which four float switches are used will be described. The number of float switches is not limited to four, and the present invention can be configured by using at least two or more float switches. In addition, an example in which a float switch is used as a water level detector will be described. However, the water level detector is not limited to a float switch, and a known water level detector may be used as long as the water level in a manhole can be detected. Can be used.
[0073]
The float switch 18a for detecting the lower limit water level is set to a contact b similarly to the float switch 8a in the first embodiment, and detects the rise of the water level from the lower limit water level and, when detecting the fall of the water level, switches the submersible pump. Outputs a detection signal for stopping driving. When the float switch 18a detects a rise in the water level, the control device 9 starts timing. The water level rises with the increase of the inflow of the wastewater, the time until the water level of the wastewater reaches the detection water level of the float switch 18b is measured, and the operation of the submersible pump is started by the operation of the float switch 18b. At this time, the control device 9 records the elapsed time from the start of timing of the float switch 18a to the end of timing of the float switch 18b, and calculates or calculates in advance the total amount of drainage between the float switch 18a and the float switch 18b. The total amount is read out and the increase rate of the inflow amount per unit time is calculated.
[0074]
As shown in FIG. 3, the total amount of drainage between the float switch 18a and the float switch 18b is calculated based on the inflow water amount (oblique oblique line) at the water level 11b when the float switch 18b is activated, and the water level when the float switch 18a is activated. It can be obtained by subtracting the inflow water amount (cross-hatched line) at the level 11a. When the float switch 18b is actuated, the amount of inflow of drainage is determined by the cross-sectional area of the manhole, the distance between the float switch 18b and the float switch 18a, the inner diameter of the inflow pipe, the gradient of the inflow pipe, and the like. Can be obtained, and the total amount of these can be obtained in advance.
[0075]
In accordance with the rate of increase of the inflow amount per unit time, that is, the rise in water level obtained by dividing the difference in the total amount of inflow after the operation of the float switch 18a by the elapsed time, for example, the rise rate of water level is 3 m 3 / Mim or less, the rotation of the submersible pump is set to 30% of the discharge capacity, and the water level rise rate is 3 m 3 7m from / mim 3 / Mim or less, the rotation of the submersible pump is set to 50% of the discharge capacity, and the water level rise rate is 7 m 3 When the speed is equal to or more than / mim, the rotation of the submersible pump can be set to be 70% of the discharge capacity.
[0076]
After the submersible pump is driven at the set number of revolutions, the set number of revolutions is maintained until the submersible pump stops and the rotation of the submersible pump is controlled. For example, after the float switch 18b detects the water level and turns off, if the submersible pump is rotationally controlled in accordance with the water level rise rate of the inflow per unit time, the water level once turns on the float switch 18b. After descending to the state, it rapidly increases due to heavy rain or the like, and even if the float switch 18b is turned off again, the rotation speed controlled by the current detection signal from the float switch 18b is maintained. To maintain the rotation of the submersible pump 2. When the water level falls below the lower limit water level by driving the submersible pump 2, the driving of the submersible pump is stopped.
[0077]
If the water level is detected by the float switch 18c without a drop in the water level despite the driving of the submersible pump 2, the submersible pump is driven 100%. When the submersible pump is driven 100%, the water level does not drop and the float switch 18d that detects the upper limit water level detects the water level. When the float switch 18d detects the water level, it issues an alarm to the outside of the water level and rotates the submersible pump 2 at 100%. Let it.
[0078]
In the above case, when the water level falls below the lower limit water level, that is, when the float switch 18a is turned on, the driving of the submersible pump 2 is stopped.
[0079]
Further, when a signal that is normally impossible is input to the control device, for example, even though the float switch 18a for detecting the lower limit water level is in the on state, the float switches 18b to 18d disposed above it are in the off state. In such cases, an abnormal condition is alerted to the outside as an abnormality of the water level detector.
[0080]
A control flowchart in the second embodiment will be described with reference to FIG.
[0081]
In step 1, the capacity of the pump installed in the manhole is set. The pump capacity is selected based on the work period on the downstream side, the past rainfall data during the work time, etc., the inside diameter and volume of the manhole, the inside diameter of the inlet pipe on the upstream side, and the installation gradient. It is possible to predict the maximum inflow amount when water flows in and to select it by an appropriate method, such as using a submersible pump 2 having a discharge capacity capable of coping with the inflow amount.
[0082]
In step 2, the installation positions of the float switches 18a to 18d are set, and the total amount of wastewater in each of the float switches 18a and 18b, that is, the amount of wastewater present below the surface of the wastewater is determined by the inner diameter of the manhole, the inner diameter of the inflow pipe, the inclination gradient, It is calculated based on the distance between the float switches 18a and 18b and stored. Further, based on the rise time when the water level rises from the float switch 18a to the float switch 18b, the flow rate increase rate per unit time, that is, the rotation speed of the submersible pump is driven by what percentage according to the value of the water level rise rate. Is set in advance.
[0083]
In step 3, a selection is made as to whether to manually operate the submersible pump or to perform automatic operation based on the detection results of the float switches 18a to 18e.
[0084]
In step 4, when the manual operation is selected, the lamp during the manual operation is turned on, and the rotation control of the submersible pump is manually performed by the operator. At this time, while the operator monitors the presence or absence of a detection signal from each float switch, the rotation of the submersible pump can be controlled according to the detection signal.
[0085]
Step 5 is a case where the automatic operation is selected, and in step 6 and subsequent steps, the fact that the submersible pump is being automatically operated is displayed on a control device or the like by using a lamp or the like.
[0086]
In step 6, it is determined whether or not the float switch 18a, which is the lower limit water level switch, is operated. When the float switch 18a is selected as the float switch, the contact is disconnected when the float switch is inclined. When the float switch 18a is turned off, that is, when the float switch 18a is in the off state, the lead wire connected to the micro switch in the float switch is used. Shows the state where the current flowing through the switch is cut off (the same applies to the following float switches 18b to 18e). The detection is repeated until the float switch 18a is drooped by its own weight and becomes an on state in which a current flows through the lead wire.
[0087]
In step 6, when it is detected that the float switch 18a is turned off, in step 7, the control device starts timing.
[0088]
In Step 8, when the elapsed time from the start of the time measurement exceeds a predetermined time, that is, when the water level is not increased further by merely turning off the float switch 18a, In step 9, the submersible pump 2 is operated at a preset low speed.
[0089]
In step 10, it is detected whether the water level has reached the lower limit position water level, whether the float switch 18a has been turned on. When the float switch 18a is turned on, the process proceeds to step 22 to stop the operation of the submersible pump 2, and returns to step 6. When the float switch 18a is off, step 10 is repeated.
[0090]
In step 11, it is determined whether the float switch 18b has been turned off. When the float switch 18b is on, the process returns to step S8. When the float switch 18b is off, the process proceeds to Step 12.
[0091]
In step 12, the increase rate of the inflow amount per unit time and the water level rise rate are calculated from the elapsed time until the float switch 18b is turned off and the total amount of wastewater recorded in advance in step 2, The drive of the submersible pump is controlled in step 13 so that the number of rotations is set in accordance with the water level rise rate set in advance according to the calculation result.
[0092]
In step 14, when the float switch 18c is turned off to indicate that the water level has risen despite the driving operation of the submersible pump, in step 16, the submersible pump is operated at the highest speed, that is, at 100%. When the float switch 18c is on, the process proceeds to step 15, where it is determined whether or not the water level has been lowered by driving the submersible pump and has fallen below the lower limit water level (the float switch 18a is turned on). When the water level of the waste water becomes equal to or lower than the lower limit water level in step 15, the operation proceeds to step 22 to stop the operation of the submersible pump 2, and returns to step 6.
[0093]
In step 17, it is determined whether or not the upper limit water level, which is a dangerous water level at which drainage may overflow from the manhole, has been reached despite the highest speed operation of the submersible pump. That is, when the float switch 18d is turned off, the maximum speed operation of the submersible pump is maintained, and in step 19, an alarm indicating an abnormal water level is notified to the outside. When the float switch 18d is on, the process proceeds to step 18, where it is determined whether the water level has dropped to the lower limit water level.
[0094]
In step 18, when the float switch 18a is turned on, the process proceeds to step 22, in which the operation of the submersible pump 2 is stopped, and the process returns to step 6. When the float switch 18a is off, the process returns to step S17.
[0095]
In step 20, after the abnormal water level is avoided or processed by other methods, when the water level drops, no abnormality of the system is detected separately, or when no manual operation is performed, step 18 is executed. Return to and continue the automatic operation.
[0096]
In step 21, when the pump stop command is input, the operation of the submersible pump is stopped.
[0097]
Although not specifically described in each of the above steps, a state that does not originally occur, for example, when the float switch 18b disposed above the float switch 18a is turned off while the float switch 18a serving as the lower limit water level sensor is on. In such cases, the safety of the submersible pump system can be enhanced by sending an alarm to the outside.
[0098]
Thus, the submersible pump can be controlled at a rotational speed corresponding to the rate of rise of the water level according to the rate of rise of the water level when the water level rises. In addition, it is possible to drive and control the submersible pump in an optimal state according to the amount of inflow into the manhole.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a flowchart of control in the first embodiment of the present application.
FIG. 3 is a schematic view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a flowchart of control in a second embodiment of the present application.
FIG. 5 is a schematic view of a submersible pump installed in a manhole in a conventional example.
6 is a diagram showing the amount of inflow in the manhole in FIG. 5 in a time-series manner.
FIG. 7 is a schematic view of a submersible pump installed in a manhole in another conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Manhole
2 Submersible pump
3 Pumping pipe
4 Inflow pipe
5 Outflow pipe
7 Stopcock
8 Float switch
8a-8e Float switch
9 Control device
10 Relay pump
11a, 11b Water level
21 Manhole unit body
22 pump
23 Upstream sewer pipe
24 Discharge pipe
25 Downstream sewer pipe
26 Pump drive water level detection sensor
27 Pump stop water level detection sensor
28 Set water level detection sensor
29 Control device
31 Manhole
32 Inflow pipe
33 Liquid level detection sensor
34, 35 pump
38 PC
W H Pump drive water level
W L Pump stop water level
W S Set water level

Claims (6)

流入管から流入する排水を貯留し、流出管から下流側に排水を流出する、貯留水槽内に設けられた水中ポンプと、
前記水中ポンプの吐出口に接続した揚水管と、
前記流出管に設けた下流側止水栓と、
前記貯留水槽内における複数の水位を検出する水位検出器と、
前記水位検出器からの検出信号を入力し、同検出信号に応じて前記水中ポンプの吐出量を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置が前記貯留水槽内に貯留した排水の上昇水位に応じて、前記水中ポンプの回転数を制御する制御信号を出力し、
前記水中ポンプの回転数が前記制御信号によりインバータ制御され、
前記インバータ制御された水中ポンプにより前記揚水管を介して前記貯留水槽内の排水を外部に排出することを特徴とする水中ポンプシステム。
A submersible pump provided in a storage tank, which stores wastewater flowing from an inflow pipe and discharges wastewater downstream from an outflow pipe;
A pumping pipe connected to the outlet of the submersible pump,
A downstream stopcock provided in the outflow pipe,
A water level detector that detects a plurality of water levels in the storage water tank,
A control device that receives a detection signal from the water level detector and controls a discharge amount of the submersible pump according to the detection signal,
With
The control device outputs a control signal for controlling the number of rotations of the submersible pump according to a rising water level of drainage stored in the storage water tank,
The number of rotations of the submersible pump is inverter-controlled by the control signal,
A submersible pump system wherein the drainage in the storage tank is discharged to the outside through the pumping pipe by the submersible pump controlled by the inverter.
前記制御装置が、前記水位検出器からの複数の水位に対応した各検出信号に応じて、それぞれ予め前記水中ポンプの回転数を設定可能とする設定手段を有し、且つ、前記貯留水槽内における水位上昇時に、前記水位検出器から入力された各検出信号に対応して、前記設定手段にて設定した前記回転数とする前記制御信号を前記水中ポンプに出力することを特徴とする請求項1記載の水中ポンプシステム。The control device, according to each detection signal corresponding to a plurality of water levels from the water level detector, has a setting means that can be set in advance the number of rotations of the submersible pump, and, in the storage tank 2. The control signal according to each of the detection signals input from the water level detector when the water level rises, the control signal having the rotation speed set by the setting means is output to the submersible pump. The submersible pump system as described. 前記制御装置が前記水中ポンプの駆動時に更に、前記貯留水槽の上限位置に配した前記水位センサから検出信号が入力されたときに、警報信号を出力する異常警報手段と、前記貯留水槽の下限位置に配した水位センサから検出信号が入力されたときに、前記水中ポンプの駆動を停止する停止信号を出力する停止手段と、
を備えたことを特徴とする請求項2記載の水中ポンプシステム。
When the control device drives the submersible pump, further, when a detection signal is input from the water level sensor disposed at an upper limit position of the storage tank, an abnormality alarm unit that outputs an alarm signal, and a lower limit position of the storage tank. Stop means for outputting a stop signal to stop driving the submersible pump when a detection signal is input from a water level sensor disposed in
The submersible pump system according to claim 2, comprising:
前記水位検出器が、前記貯留水槽内における位置水位を検出する複数の水位センサを備え、
前記制御装置が、前記貯留水槽内の水位上昇時に所定の前記水位センサ間での水位上昇時間を計測する計時手段と、
前記所定の両水位センサでの水位検出位置において流入管内及び貯留水槽内に存在し得るそれぞれの総量を設定する総量設定手段と、
前記総量設定手段にて設定した総量の差分を前記水位上昇時間で除した水位上昇率に応じて前記水中ポンプの回転数を演算する演算手段と、
を有し、
前記演算手段での演算結果に基づいて、前記水中ポンプの回転数をインバータ制御する制御信号を制御装置から出力することを特徴とする請求項1記載の水中ポンプシステム。
The water level detector includes a plurality of water level sensors for detecting a position water level in the storage tank,
The control device, when the water level in the storage water tank rises, a timer means for measuring a water level rise time between the predetermined water level sensors,
Total amount setting means for setting respective total amounts that can be present in the inflow pipe and the storage water tank at the water level detection position with the predetermined two water level sensors,
Calculating means for calculating the number of revolutions of the submersible pump according to a water level rising rate obtained by dividing the difference of the total amount set by the total amount setting means by the water level rising time;
Has,
2. The submersible pump system according to claim 1, wherein a control signal for inverter-controlling the rotation speed of the submersible pump is output from a control device based on a calculation result by the calculating unit. 3.
前記制御装置が前記水中ポンプの駆動時において更に、前記貯留水槽の上限位置に配した前記水位センサから検出信号を入力したときに、警報信号を出力する異常警報手段と、前記貯留水槽の下限位置に配した水位センサから検出信号が入力されたときに、前記水中ポンプの駆動を停止する停止信号を出力する停止手段と、
を備えたことを特徴とする請求項4記載の水中ポンプシステム。
When the control device drives the submersible pump, further, when a detection signal is input from the water level sensor disposed at an upper limit position of the storage tank, an abnormality alarm unit that outputs an alarm signal, and a lower limit position of the storage tank. Stop means for outputting a stop signal to stop driving the submersible pump when a detection signal is input from a water level sensor disposed in
The submersible pump system according to claim 4, comprising:
下流側への流出を止水し、上流側から流入する排水を貯留する貯留水槽内に設置され、前記貯留水槽内の排水を外部に排出する水中ポンプの駆動制御方法であって、
前記貯留水槽内に前記貯留水槽の排水量が同貯留水槽から溢れ出る危険性がある上限位置以上になったことを示す検出信号により、外部に警報を出力し、
前記貯留水槽内に配した離間した所定の2ヶ所の水位センサでの水位検出位置において流入管内及び貯留水槽内に存在し得る総量をそれぞれ設定し、
前記2ヶ所の水位センサ間での水位上昇時間を計測し、
前記設定した総量の差分を前記計測した水位上昇時間で除して求めた水位上昇率に応じて前記水中ポンプの回転数を演算し、
前記演算により求めた回転数となるように前記水中ポンプの回転数をインバータ制御し、
前記水中ポンプの駆動時に、前記貯留水槽内の水位が下限位置以下になったことを示す検出信号により、前記水中ポンプの駆動を停止する、
ことを特徴とする水中ポンプの駆動制御方法。
A drive control method of a submersible pump that stops outflow to the downstream side, is installed in a storage tank for storing drainage flowing in from the upstream side, and discharges drainage in the storage tank to the outside,
A detection signal indicating that the amount of drainage of the storage tank in the storage tank is equal to or higher than an upper limit position at which there is a risk of overflowing from the storage tank, outputs an alarm to the outside,
The total amount that can be present in the inflow pipe and the storage water tank at the water level detection positions of the predetermined two separate water level sensors disposed in the storage water tank, respectively, is set,
Measure the rise time of the water level between the two water level sensors,
Calculate the rotation speed of the submersible pump according to the water level rise rate obtained by dividing the difference of the set total amount by the measured water level rise time,
Inverter control the rotation speed of the submersible pump so that the rotation speed obtained by the calculation,
At the time of driving the submersible pump, by the detection signal indicating that the water level in the storage water tank is below the lower limit position, to stop driving the submersible pump,
A drive control method for a submersible pump.
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