JP2005320864A - 渦巻きポンプの運転制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】１ランク以上の軸出力のポンプとすることを必要とせず、また、ポンプの吐出側配管設備を機械的および制御的に複雑化することなく、渦巻きポンプにおける高揚程域から低揚程域に亘る広範囲の領域において常に適正なポンプ運転特性状態で運転されるポンプの運転制御方法を提供する。
【解決手段】 ポンプ起動時の吐出側水位を水位センサにより検出しその検出信号をポンプモータの制御装置へ入力し、該入力信号に基づき回転数が選択され、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つポンプの実回転数が設定回転数と同等となるポンプ運転点を境として、ポンプの実運転出力が設定出力以下で且つ実回転数が設定回転数と同等のときは回転数設定制御が選択されて高揚程向けの運転が行われ、また、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つ実回転数が設定回転数以下のときは軸出力設定制御が選択されて低揚程向けの運転が行われる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、渦巻きポンプの運転制御方法に関するものである。
周知のように、渦巻きポンプの運転特性は高揚程の小流量側の締切に近づくにつれて軸動力が減少し、逆に低揚程の大流量側においては軸動力が増大するという特性を有しており、たとえ高揚程域において軸出力に余力がある場合でも、低揚程域における最大軸動力に制約されるため、所定軸出力においては高揚程域の吐出揚程を増大することはできず、一般的には軸出力を増大した１ランク以上のポンプモータを用いた渦巻きポンプで対処される。また、別の方策として従来は、例えば、ポンプの吐出配管中に圧力タンクを設けて該圧力タンクの出口側配管に増圧用のブースタポンプを介設し、初段の送水ポンプの吐出揚程不足を当該ブースタポンプにより補うことで、目的の高所或いは長距離の送水を可能とさせてる（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、前述の如く高揚程域のポンプ吐出揚程を増大するために送水を蓄積する圧力タンクと送水制御のためのバイパス配管および当該バイパス配管に付随される制御弁やオリフィス等の流体制御機器を要し、更に、増圧用のブースタポンプの介装するため、その配管設備は大掛りで複雑な構造となると共に、上記流体制御機器の複雑な作動制御が必要であり、製造・設備および維持管理コストを押し上げるだけでなく、小型・軽量化をすることもできない。
特開平７−５４３８２号公報 （第１図、第６図、第７図、第９図）
解決しようとする課題は、渦巻きポンプの高揚程域から低揚程域に亘る広範囲の運転における高揚程域でポンプ吐出揚程が不足する場合においても、予めポンプ軸出力を１ランク以上のポンプとすることを必要とせず、また、ポンプの吐出側配管設備に従来のような圧力タンクやバイパス配管や制御弁やオリフィス等の流体制御機器およびブースタポンプを設けるという大掛りで複雑な構造および流体制御機器の複雑な作動制御を不要とし、小型・軽量化が可能で、しかも、揚程の低い場合においては設定出力と同等のポンプ運転出力によるフル運転状態での排水が可能となり、揚程が高くポンプ締切運転付近の場合には予め設定された所定の増速設定回転によりポンプの吐出揚程不足を補い、高揚程の小流量域から低揚程の大流量域に亘る広範囲の領域において常に適正なポンプ運転特性状態で運転される、渦巻きポンプの運転制御方法を提供することである。
本発明では、ポンプ起動時の吐出側水位を水位センサにより検出しその検出信号をポンプモータの制御装置へ入力し、該入力信号に基づき回転数が選択され、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つポンプの実回転数が設定回転数と同等となるポンプ運転点を境として、ポンプの実運転出力が設定出力以下で且つ実回転数が設定回転数と同等のときは回転数設定制御が選択されて高揚程向けの運転が行われ、また、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つ実回転数が設定回転数以下のときは軸出力設定制御が選択されて低揚程向けの運転が行われることを、最も主要な特徴とする。
本発明制御方法によれば、渦巻きポンプの高揚程域から低揚程域に亘る広範囲の運転において、揚程が高くポンプ締切運転付近の場合は、予め設定された所定の増速設定回転によりポンプの吐出揚程不足が補われ、また、揚程の低い場合において設定出力と同等のポンプ運転出力によるフル運転状態での排水が可能となり、高揚程の小流量域から低揚程の大流量域に亘る広範囲の領域において常に適正なポンプ運転特性状態で運転されるという効果を生じる。しかも、このような効果を生じさせるについて、ポンプ軸出力を１ランク以上のポンプとすることを必要とせず、また、ポンプの吐出側配管設備に従来のような圧力タンクやバイパス配管や制御弁やオリフィス等の流体制御機器およびブースタポンプを設けるという大掛りで複雑な構造および流体制御機器の複雑な作動制御を不要とし、小型・軽量化が可能となるため渦巻きポンプの製造や配管設備および維持管理コストを引き下げ、また、メンテナンスの面でも有利である。
ポンプ起動時の吐出側水位を水位センサにより検出しその検出信号をポンプモータの制御装置へ入力し、該入力信号に基づき回転数が選択され、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つポンプの実回転数が設定回転数と同等となるポンプ運転点を境として、ポンプの実運転出力が設定出力以下で且つ実回転数が設定回転数と同等のときは回転数設定制御が選択されて高揚程向けの運転が行われ、また、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つ実回転数が設定回転数以下のときは軸出力設定制御が選択されて低揚程向けの運転が行われる。また、吐出側水位が予め定められたポンプの締切運転水位に近づくに従い、段階的に所定の回転数設定制御に切り替えられて吐出揚程を増大させる。
実施例の図１において、１は本発明の実施対象となる渦巻きポンプ、２は該渦巻きポンプ１を駆動させるポンプモータ、３はポンプケーシング、４は該ケーシング３内に収容された羽根車であり、シュラウド５の下面に複数枚の羽根板６・・６が定着されている。図２において、７は吐出側水位を検出するための水位センサ、８はポンプモータ２の制御装置であり、ポンプモータ２の回転数および軸出力を検出する装置と、水位センサ７の信号を感知する装置と、水位センサ７からの入力信号に応じた回転数または軸出力となるようポンプモータ２を調整させる装置とから構成されている。以下図２ないし図４により説明を進める。
ポンプ起動時の吐出側水位を水位センサ７により検出しその検出信号をポンプモータ２の制御装置８へ入力し、該入力信号に基づき回転数が選択され、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つポンプの実回転数が設定回転数と同等となるポンプ運転点（図４におけるＡ点）を境として、低揚程の運転領域においてポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つ実回転数が設定回転数以下のときは軸出力設定制御が選択され、ポンプの実運転出力が設定出力以下であればポンプの回転数を増速して設定出力と同出力で運転させ、ポンプの実運転出力が設定出力を超えるときはポンプの回転数を減速して設定出力と同出力で運転させる。しかし、運転全域に亘り設定出力で運転しようとした場合に、吐出側水位条件（水位センサ７の信号出力）に応じて回転数設定値を上昇させることにより、ポンプの実運転回転数が設定回転数に近づくよう増速され、ポンプの実運転出力が増大されて高揚程時のポンプ吐出揚程が増大される。すなわち、運転出力が右上がりの動力特性を有する渦巻きポンプについて、ポンプの運転出力一定制御運転を行うと、高揚程域において回転数が増速され無駄に動力が消費されので、この際回転数設定値を設けることにより、設定出力となる回転数に到達する前に該回転数設定値が優先的に作用し、所定の回転数設定値の増速回転数で適正に運転される。低揚程の運転領域において設定軸出力により運転された場合、ポンプ負荷が大きく、回転数設定値よりも低い回転数で運転されるので、結果的に出力は設定軸出力値付近において運転されることになる。従って、揚程が低い場合には設定軸出力と同等のポンプ運転出力によるフル運転状態での排水が可能となる。また、高揚程の運転領域においてポンプの実運転出力が設定出力以下で且つ実回転数が設定回転数と同等のときは回転数設定制御が選択され、設定軸出力で運転しようとしても、該設定出力となる前に回転数設定制御値が作用し、所定の増速回転数で適正に運転される。このように吐出側水位条件に応じて通常回転数よりも高い適正な設定回転数でポンプが運転されるので、高揚程時におけるポンプの吐出揚程を適正に増大することが可能となり、当然のことながら実際に必要とされるポンプ吐出揚程で適正に排水抑制されることになる。
実施例１の制御方法を前提として、吐出側水位が予め定められたポンプの締切運転水位に近づくに従い、段階的に所定の回転数設定制御に切り替えられて吐出揚程を適正に増大させる。また、吐出側水位が低下した場合においても予め定められている所定の回転数設定値の減速回転数で運転されるので高揚程時におけるポンプの吐出揚程を適正に低下させ、排水側の貯留容量が小さな機場や、流入変動が急激な機場においても、その急激な変動に即応した運転制御を１台の渦巻きポンプで高揚程域から低揚程域に亘る広範囲の適正な運転を行うことができる。
本発明の実施対象となる渦巻きポンプの要部縦断側面図である。 本発明の制御系統の構成図である。 本発明によるポンプの運転制御のフロー図である。 本発明によるポンプの運転制御特性を示す線図である。
符号の説明
１ ポンプ
２ ポンプモータ
７ 水位センサ
８ ポンプモータの制御装置

Claims (2)

  1. 渦巻きポンプの運転制御方法において、ポンプ起動時の吐出側水位を水位センサにより検出しその検出信号をポンプモータの制御装置へ入力し、該入力信号に基づき回転数が選択され、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つポンプの実回転数が設定回転数と同等となるポンプ運転点を境として、ポンプの実運転出力が設定出力以下で且つ実回転数が設定回転数と同等のときは回転数設定制御が選択されて高揚程向けの運転が行われ、また、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つ実回転数が設定回転数以下のときは軸出力設定制御が選択されて低揚程向けの運転が行われることを特徴とする、渦巻きポンプの運転制御方法。
  2. 水位センサからの入力に基づき回転数が選択され、吐出側水位が予め定められたポンプの締切運転水位に近づくに従い、段階的に所定の回転数設定制御に切り替えられて吐出揚程を増大させることを特徴とする、請求項１記載の渦巻きポンプの運転制御方法。
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