JP2006057567A - Pump system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体を移送する電動式のポンプと、前記ポンプの起動または停止制御を行なうポンプ制御装置とを備えてなるポンプシステムに関する。 The present invention relates to a pump system including an electric pump for transferring a liquid and a pump control device for starting or stopping the pump.
このようなポンプシステムは、例えばマンホールに流入する貯留汚水を下流側汚水路に移送させる電動式のポンプを備えたマンホールポンプ機場などに適用されるもので、貯留槽の液位を検出する液位検出センサを備え、前記液位検出センサにより所定の液位まで液体が貯留されたことが検出されると、前記ポンプ制御装置がポンプ駆動用のモータに通電してポンプを起動して貯留液を下流側に移送させ、所定の液位まで低下したことが検出されると、前記モータへの通電を切り前記ポンプを停止するように構成されていた。
しかし、上述した従来のポンプシステムによれば、ポンプを起動するときにポンプ制御装置により電圧を直入れしていために、起動時の高い突入電流によりモータが加熱される。このため単位時間当たりの起動頻度を多くするとモータが焼損する虞があるため、起動頻度を制限する必要があった。また、起動時の突入電流によってモータのコイルが熱によって伸縮し熱疲労を起こすため、総起動回数を固有の回数（寿命）以下に制限する必要があった。また一方、設置条件によっては、ポンプを急激に停止させるとポンプに接続された送水管にウォーターハンマ現象が発生する虞があった。 However, according to the above-described conventional pump system, since the voltage is directly input by the pump control device when starting the pump, the motor is heated by a high inrush current at the time of starting. For this reason, if the activation frequency per unit time is increased, the motor may be burned out. Therefore, it is necessary to limit the activation frequency. In addition, since the motor coil expands and contracts due to heat due to the inrush current at the time of start-up, the total number of times of start-up must be limited to a specific number (life) or less. On the other hand, depending on the installation conditions, there is a risk that a water hammer phenomenon may occur in the water pipe connected to the pump when the pump is stopped suddenly.
そのため、ポンプの頻繁な起動や停止を回避するべく液体を貯留する貯留槽の液位に応じてポンプを起動停止する場合は、貯留槽の容量を十分に確保するために土木工事費が嵩むという問題があった。また、設置条件によっては、ポンプの回転軸にフライホイールを装着して急激な停止を回避することによりウォーターハンマ現象の発生を防止していたために、フライホイールなどの部品コストが嵩むという問題があった。 Therefore, when starting and stopping the pump according to the liquid level of the storage tank that stores the liquid in order to avoid frequent start and stop of the pump, it is said that the civil engineering work costs increase to ensure sufficient capacity of the storage tank There was a problem. In addition, depending on the installation conditions, a flywheel is attached to the rotating shaft of the pump to prevent sudden stoppage, thereby preventing the occurrence of the water hammer phenomenon, which increases the cost of parts such as the flywheel. It was.
ポンプの起動時の突入電流を制限するためにインバータ方式の駆動回路を備えることも考えられるが、当該駆動回路は一般に高価で、また高周波を利用するために電磁障害対策も必要となり、その採用は困難であった。また、急激な停止を防止するためにインバータ方式の駆動回路により、徐々に回転数を低下させることも考えられるが、前述したように駆動回路は一般に高価であり、且つ電磁障害対策も必要となるため、その採用は困難であった。 In order to limit the inrush current at the start of the pump, it may be possible to provide an inverter type drive circuit, but the drive circuit is generally expensive and measures against electromagnetic interference are required to use high frequency, and its adoption is It was difficult. In order to prevent a sudden stop, it may be possible to gradually reduce the rotational speed by an inverter type drive circuit. However, as described above, the drive circuit is generally expensive and measures against electromagnetic interference are also required. Therefore, its adoption was difficult.
従来、ポンプの起動時の突入電流を制限する他の方法として、スターデルタ方式、コンドルファ方式、リアクトル方式、抵抗方式などがある。コンドルファ方式、抵抗方式は非常に高価である割に、突入電流は定格電流の２００％〜５００％と高いという問題がある。また、スターデルタ方式、リアクトル方式は共に比較的安価であるが、スターデルタ方式の突入電流は２００％、リアクトル方式では３００％〜５００％で何れも不十分であった。 Conventionally, there are a star delta method, a condorfa method, a reactor method, a resistance method, and the like as other methods for limiting the inrush current at the start of the pump. Although the condorfa system and the resistance system are very expensive, there is a problem that the inrush current is as high as 200% to 500% of the rated current. Both the star delta method and the reactor method are relatively inexpensive, but the inrush current of the star delta method is 200%, and the reactor method is 300% to 500%.
本発明は、上述の従来欠点に鑑み、貯留槽を有するポンプシステムの場合は貯留槽の容量が小さくても十分にモータの寿命確保でき、且つ、安価なポンプシステム及びその起動方法を提供する点にある。また、本発明は、ウォーターハンマ現象の発生が危惧される場合でも、モータの回転軸にフライホイールを装着しなくとも、ウォーターハンマ現象が発生することのない安価なポンプシステムを提供する点にある。さらにまた、本発明は、液体を移送する配管に直接設置された電動モータを駆動源とするポンプシステムにおいて、モータ寿命を十分確保できる始動方法を提供する点にある。 In view of the above-mentioned conventional drawbacks, the present invention provides a pump system that can sufficiently ensure the life of a motor even when the capacity of the storage tank is small, and provides an inexpensive pump system and a starting method thereof. It is in. Further, the present invention is to provide an inexpensive pump system that does not cause a water hammer phenomenon even when a water hammer phenomenon is feared, even if a flywheel is not attached to the rotating shaft of the motor. Still another object of the present invention is to provide a starting method capable of ensuring a sufficient motor life in a pump system using an electric motor directly installed in a pipe for transferring a liquid as a drive source.
上述の目的を達成するため、本発明によるポンプシステムの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、液体を貯留する貯留槽と、前記貯留槽に貯留された液体を移送する電動モータを駆動源とするポンプと、前記貯留槽の液位に応じて前記ポンプの起動または停止制御を行うポンプ制御装置とを備えてなるポンプシステムであって、前記ポンプの起動時に前記電動モータの始動電流を位相制御によりソフトスタートさせる始動制御手段を備えた点にある。
In order to achieve the above-described object, the first characteristic configuration of the pump system according to the present invention includes a storage tank for storing a liquid and a storage tank for storing a liquid as described in
上述の構成によれば、ポンプの起動時に位相制御することにより突入電流を抑制する始動制御手段が設けられているので、頻繁に起動してもポンプ寿命が短縮するような虞がなく、従って、貯留槽の容量をそれ程大きくする必要が無くなるのである。このような位相制御回路は半導体リレーと周辺回路で構成され、極めて安価に構成することができるものである。 According to the above configuration, since the start control means for suppressing the inrush current by controlling the phase at the time of starting the pump is provided, there is no possibility that the pump life will be shortened even if it is frequently started. There is no need to increase the capacity of the storage tank so much. Such a phase control circuit includes a semiconductor relay and a peripheral circuit, and can be configured at a very low cost.
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記液体貯留槽の有効貯留容量Ｖｏ（ｍ３）を、前記ポンプの定格吐出量をＱｐ（ｍ３／ｍｉｎ）とした場合に、Ｑｐ／４８（ｍ３）から５Ｑｐ／４（ｍ３）の範囲としたことを特徴とする点にあり、このような範囲に設定することにより前記液体貯留槽を小型に構成しながらも、効率的に運転できるようになるのである。
The second feature structure, as described in the
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記貯留槽がマンホールであり、前記ポンプがマンホール内に設置されている点にある。
In the third feature configuration, as described in
上述の構成によればマンホールが小型化できるため、マンホールを設置するための土木工事を削減することができるのである。 According to the above-described configuration, the manhole can be reduced in size, so that the civil engineering work for installing the manhole can be reduced.
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の何れかの特徴構成に加えて、前記ポンプの停止時に前記ポンプを位相制御してソフトストップさせる停止制御手段を備えたことを特徴とする点にある。 In addition to any one of the above-described feature configurations, the fourth feature configuration includes a stop control unit that performs phase control of the pump and performs a soft stop when the pump is stopped, as described in claim 4. It is in the point characterized by.
上述の構成によれば、ポンプの停止時に位相制御する停止制御手段が設けられているので、フライホイールなどを設けなくともポンプをフル回転から徐々に回転数を落として停止させることができるので、ウォーターハンマ現象の発生を抑えることができるのである。 According to the above configuration, since the stop control means for controlling the phase when the pump is stopped is provided, the pump can be stopped by gradually decreasing the rotational speed from the full rotation without providing a flywheel or the like. The occurrence of the water hammer phenomenon can be suppressed.
本発明によるポンプシステムの始動方法の第一の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、液体を貯留する貯留槽と、前記貯留槽に貯留された液体を移送する電動モータを駆動源とするポンプと、前記貯留槽の液位に応じて前記ポンプの起動または停止制御を行うポンプ制御装置とを備えてなるポンプシステムの始動方法であって、前記ポンプの起動時に前記電動モータの最大始動電流値を位相制御により、定格運転時の電流値の１５０％以下に制限することを特徴とする点にある。
The first characteristic configuration of the starting method of the pump system according to the present invention is, as described in
上述の構成によれば、ポンプ起動時の温度上昇が軽減され、ポンプの始動頻度を高くすることができるので、貯留槽の容量をより少なく設計することができるようになるのである。また、始動時の熱衝撃によるコイルの疲労が軽減されてポンプの寿命を延ばすことも可能になり、長期にわたりメンテナンスを行なわなくても安定して稼動できるようになるのである。 According to the above-described configuration, the temperature rise at the time of starting the pump is reduced and the pump start frequency can be increased, so that the capacity of the storage tank can be designed to be smaller. In addition, the fatigue of the coil due to the thermal shock at the time of starting can be reduced and the life of the pump can be extended, so that it can be stably operated without performing maintenance over a long period of time.
同第二の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、液体を移送する配管に直接設置された電動モータを駆動源とするポンプと、その配管内の圧力に応じて前記ポンプの起動を行うポンプ制御装置とを備えたポンプシステムの始動方法であって、前記ポンプの起動時に前記電動モータの最大始動電流を位相制御により、定格運転時の電流値の１５０％以下に制限することを特徴とする点にある。 As described in claim 6, the second characteristic configuration is a pump that uses an electric motor directly installed in a pipe for transferring a liquid as a drive source, and that the pump is activated according to the pressure in the pipe. A pump system start-up method comprising a pump control device for performing a maximum start current of the electric motor by phase control at the time of starting the pump by limiting to 150% or less of a current value during rated operation. It is in the point to.
上述の構成によれば、ポンプが設置された配管内の圧力がポンプの始動により急激に変化して配管内の流れが変動するという弊害を抑制しながら安定的に稼動することができるようになり、また始動時の熱衝撃によるコイルの疲労が軽減されてポンプの寿命を延ばすことも可能になり、長期にわたりメンテナンスを行なわなくても安定して稼動できるようになるのである。 According to the above-described configuration, it becomes possible to operate stably while suppressing the adverse effect that the pressure in the pipe where the pump is installed changes suddenly by the start of the pump and the flow in the pipe fluctuates. In addition, the fatigue of the coil due to the thermal shock at the time of starting can be reduced and the life of the pump can be extended, so that it can be stably operated without performing maintenance for a long time.
以上説明した通り、本発明によれば、貯留槽の容量が小さくても、十分なモータの寿命を確保でき、且つ、安価なポンプシステムとその起動方法を提供することができるようになった。また、本発明によれば、ウォーターハンマ現象の発生が危惧される場合であっても、モータの回転軸にフライホイールを装着しなくともウォーターハンマ現象が発生することのない安価なポンプシステムを提供することができるようになった。また、本発明によれば、液体を移送する配管に直接設置された電動モータを駆動源とするポンプシステムにおいて、モータ寿命を十分確保できるようになった。 As described above, according to the present invention, even if the capacity of the storage tank is small, it is possible to provide a sufficient pump life and an inexpensive pump system and its starting method. Further, according to the present invention, there is provided an inexpensive pump system in which the water hammer phenomenon does not occur even when the water hammer phenomenon is feared, even if the flywheel is not attached to the rotating shaft of the motor. I was able to do it. Further, according to the present invention, in a pump system using an electric motor directly installed in a pipe for transferring a liquid as a drive source, the motor life can be sufficiently secured.
以下に本発明によるポンプシステムの実施の形態をマンホールポンプ機場に適用した場合について説明する。図１に示すように、ポンプシステムは、内部が貯留槽２として形成されたマンホール１の底部に予旋回槽３を設け、マンホール１の側壁上部に連通形成された汚水流入管５から流入した汚水を、吊下げ支持された一対のポンプ４により夫々の吐出管６を介して流出管７に移送するように構成されている。
The case where the embodiment of the pump system according to the present invention is applied to a manhole pump station will be described below. As shown in FIG. 1, the pump system is provided with a
各ポンプ４の吸込管４Ａは、前記予旋回槽３の予旋回部３Ａに臨むように取り付けられ、予旋回部３Ａに旋回流入する汚水がスカムなどの固形異物とともに吐出管６に吐き出される。
The suction pipe 4 </ b> A of each pump 4 is attached so as to face the
前記マンホール１には貯留汚水量を検出する水位センサ８が設けられ、水位センサ８による検出水位に基づいてポンプ４の起動、停止を制御するポンプ制御装置９が設けられている。ポンプ４は、ポンプケーシングに収容された水冷式のかご型インダクションモータとその出力軸に連動連結された回転羽根で構成され、当該インダクションモータがポンプ制御装置９により制御される。
The
前記ポンプ制御装置９には、ポンプの起動時にポンプを位相制御によりソフトスタートさせる始動制御手段９Ａ及びポンプの停止時に前記ポンプを位相制御してソフトストップさせる停止制御手段９Ｂを備えてあり、始動制御手段９Ａはポンプの始動時の電流値を抑制しながら滑らかに起動させ、停止制御手段９Ｂはポンプの停止時に次第に回転数を低下させることによりウォーターハンマ現象の発生を抑制する。
The
図２に示すように、商用の三相（Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相）交流電源がサイリスタ回路１０を介してかご型インダクションモータ４ＢのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続されるとともに、電磁リレー回路１１を介したバイパス回路が接続されている。サイリスタ回路１０を構成する各サイリスタＳＣＲには、始動制御手段９Ａまたは停止制御手段９Ｂからのトリガー信号が入力されるように構成され、所定のタイミングで入力されたトリガー信号に同期した点弧角で電圧が印加されるように構成されている。
As shown in FIG. 2, a commercial three-phase (R-phase, S-phase, T-phase) AC power supply is connected to the U-phase, V-phase, and W-phase of the
前記始動制御手段９Ａ及び停止制御手段９Ｂは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、交流電圧半波の中間の所望位相でサイリスタをターンオンさせ、当該半波の終期位相までオン動作が継続して、交流電圧半波の終期位相から初期位相に向けて導通位相角が形成される順位相制御方式が採用され、各相（Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相）の各電圧位相に同期した矩形波パルスを出力する同期回路と、前記同期回路に同期して所定のタイミングでトリガー信号を発生するトリガー回路と、前記トリガー回路によるトリガー信号の発生タイミングを制御するタイミング制御回路を備え、前記トリガー信号により前記サイリスタがターンオンされるように構成されている。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the start control means 9A and the stop control means 9B turn on the thyristor at a desired phase in the middle of the AC voltage half-wave, and turn on until the final phase of the half-wave. Is continued, and a rank phase control system is adopted in which a conduction phase angle is formed from the final phase of the AC voltage half-wave toward the initial phase, and each voltage phase of each phase (R phase, S phase, T phase) is adopted. A synchronization circuit that outputs a synchronized rectangular wave pulse, a trigger circuit that generates a trigger signal at a predetermined timing in synchronization with the synchronization circuit, and a timing control circuit that controls the generation timing of the trigger signal by the trigger circuit, The thyristor is turned on by the trigger signal.
前記タイミング制御回路によりタイミング制御されたトリガー信号により、前記サイリスタのターンオン時間を次第に早め、または所定の点弧角で一定に維持することにより始動時の印加電流が抑制される。また、前記サイリスタのターンオン時間を次第に遅らせ、または所定の点弧角で一定に維持することにより定格駆動状態から回転数を低下させながら停止させることができる。 By applying a trigger signal whose timing is controlled by the timing control circuit, the applied current at the time of starting is suppressed by gradually increasing the turn-on time of the thyristor or keeping it constant at a predetermined firing angle. In addition, the turn-on time of the thyristor can be gradually delayed or maintained constant at a predetermined firing angle, and the thyristor can be stopped while reducing the rotational speed from the rated drive state.
上述のポンプ制御装置９によるポンプ４の起動及び停止制御について説明する。図４に示すように、貯留槽２に貯留された汚水の水位が水位センサ８により検出されてポンプ制御装置９に入力されると、検出水位がポンプ始動水位ＨＷＬよりも上であるか否かが判断され（Ｓ１）、上である場合には始動制御手段９Ａにより所定時間だけ位相制御によるソフトスタート制御が行なわれ（Ｓ２）、ポンプ４が所定の回転数に立ち上がると電磁リレー回路１１を閉塞してバイパスし、定格回転数で稼動させる（Ｓ３）。
The start and stop control of the pump 4 by the
吐出管６を介して貯留水の移送が進み、貯留槽のポンプ水位が有効貯留水深下端水位Ｍ２ＷＬよりも低下すると（Ｓ４）、バイパス回路を遮断するとともに停止制御手段９Ｂにより所定時間だけ位相制御によるソフトストップ制御が行なわれた後に停止させる（Ｓ５，Ｓ６）。 When the transfer of the stored water proceeds through the discharge pipe 6 and the pump water level in the storage tank is lower than the effective stored water lower end water level M2WL (S4), the bypass circuit is shut off and the stop control means 9B performs phase control for a predetermined time. Stop after the soft stop control is performed (S5, S6).
以下に、本発明によるポンプシステムが採用された場合に必要とされるマンホール深さと、従来のポンプシステムが採用された場合に必要とされるマンホール深さの違いについて詳述する。一般に、通常マンホールの深さは、予旋回槽３などが設置可能で、ポンプ４の始動時に連続運転水位Ｍ１ＷＬが確保でき、ポンプ計画吐出水量とマンホール１内への最大流量汚水量及びポンプ４の始動頻度で決定される必要有効貯留容量Ｖｏが確保できる深さに設計される（「下水道マンホールポンプ施設 技術マニュアル １９９７年６月」、財団法人 下水道新技術推進機構 発行（２４頁から２９頁）。
Hereinafter, the difference between the manhole depth required when the pump system according to the present invention is employed and the manhole depth required when the conventional pump system is employed will be described in detail. In general, the depth of the normal manhole is such that the
有効貯留容量Ｖｏとはポンプが停止してから次に始動するまでの間、マンホール内に貯留できる汚水容積をいい、この容量を大きくすることによりポンプの始動頻度を少なくすることができるものである。また、有効貯留容量Ｖｏを満たす水深を有効貯留水深ｈ３といい、ｈ３＝Ｖｏ／Ａ （ここに、Ａはマンホール水表面積である）で表され、ポンプケーシング頂部付近を下端とするように設定される。ポンプ始動水位は流入管の管底以下に設定され、２台のポンプで並列運転する場合には２台目始動水位が流入管の管底以下になるように設定される。 The effective storage capacity Vo is the volume of sewage that can be stored in the manhole between the time when the pump is stopped and the next time it is started. By increasing this capacity, the frequency of starting the pump can be reduced. . Further, the water depth that satisfies the effective storage capacity Vo is referred to as an effective storage water depth h 3 , which is expressed by h 3 = Vo / A (where A is the manhole water surface area), and the vicinity of the top of the pump casing is the lower end. Is set. The pump starting water level is set below the bottom of the inflow pipe. When two pumps are operated in parallel, the second starting water level is set below the bottom of the inflow pipe.
ポンプケーシング頂部以下には有効貯留容量内のポンプ本体及び配管などの体積を補足する分と予旋回槽を据付けるために必要な寸法ｈ１を要し、この値は使用される予旋回槽やポンプなどにより決定され、一般的には、３号マンホールで９００ｍｍが目安とされている。 Below the top of the pump casing is a portion that supplements the volume of the pump body and piping within the effective storage capacity and a dimension h 1 necessary for installing the pre-swirl tank. It is determined by a pump or the like, and generally 900 mm is set as a standard for No. 3 manhole.
水冷式ポンプの場合、モータの発熱を冷却しポンプ寿命を確保するために、ポンプ始動時に連続運転可能水位が確保される必要があり、上式で求まる有効貯留水深ｈ３と有効貯留水深下端水位Ｍ２ＷＬとモータ上端位置に相当する連続運転可能水位Ｍ１ＷＬの差をｈ２とすると、ｈ３＜ｈ２の場合、ポンプ起動時に連続運転可能水位が確保できないため、ｈ３≧ｈ２となるようにマンホールの深さを設定する必要がある。
For water-cooled pump, to a heating of the motor to ensure a cooling pump life, it is necessary to continuously operable level during the pump starting is ensured, the effective reservoir effective storage water depth h 3 which is obtained by the above equation depth lower level when the difference between the continuously operable level M1WL corresponding to M2WL and motor upper end position and h 2, the case of
上述のマンホールポンプ機場によれば、設計条件として、計画流入汚水量Ｑｉｎを０．５ｍ３／ｍｉｎ、マンホールを３号組立マンホール、マンホール内径Ｄｍ＝１．５ｍ、ポンプ口径を８０ｍｍ、ポンプのモータ出力を１１ｋＷ、送水管径Ｄを１５０ｍｍとしたときに、ポンプ計画吐出量Ｑｐが（数１）で求まり、有効貯留容量Ｖｏがポンプの最小始動間隔Ｔｍｉｎ（モータ１１ｋＷの場合１０分）をもとに（数２）で求まり、必要な有効貯留水深ｈ３が（数３）で求まる。
According to the above-mentioned manhole pump station, the design inflow sewage amount Qin is 0.5 m 3 / min, the manhole is No. 3 assembly manhole, manhole inner diameter Dm = 1.5 m, pump bore is 80 mm, pump motor output Is 11 kW and the water pipe diameter D is 150 mm, the pump planned discharge amount Qp is obtained by (Equation 1), and the effective storage capacity Vo is based on the minimum start interval Tmin of the pump (10 minutes for the
従来の起動方法によると、ｈ３＞ｈ２＝０．７５（指針の値）、ｈ３−ｈ２＝０．１５ｍという設計になる、一方、本発明による始動制御手段を用いたソフトスタートを用いると突入電流による寿命すなわち最小始動間隔Ｔｍｉｎから求まる有効貯留容量Ｖ０を考慮する必要がないので、マンホールの深さを従来より浅くできることになるのである。 According to the conventional starting method, the design is such that h 3 > h 2 = 0.75 (pointer value) and h 3 -h 2 = 0.15 m. On the other hand, soft start using the start control means according to the present invention is performed. If it is used, it is not necessary to consider the effective storage capacity V 0 obtained from the life due to the inrush current, that is, the minimum starting interval Tmin, so the depth of the manhole can be made shallower than before.
つまり、従来では３号マンホールでｈ３＝０．９ｍ必要とされたのをｈ３＝０．７５ｍで設計できる。さらに、上記設計条件を２号マンホールに適用すれば従来の起動手段であれば２号マンホールの内径Ｄｍ＝１．２ｍなのでｈ３＝１．４ｍ必要とされたのをｈ３＝０．７５ｍで設計できることになり、土木工事費も大きく低減できるようになるのである。 That is, in the past, h 3 = 0.9 m required for the No. 3 manhole can be designed with h 3 = 0.75 m. Furthermore, if the above design conditions are applied to the No. 2 manhole, then the conventional starter means that the inner diameter Dm of the No. 2 manhole Dm = 1.2 m, h 3 = 1.4 m is required and h 3 = 0.75 m It will be possible to design, civil engineering work costs can be greatly reduced.
上述の実施形態で説明した位相制御回路については、公知の位相制御回路を適宜採用して構成することができる。また、バイパス回路は必ずしも必要ではなく、その場合には、位相制御回路による点弧角を０度に調整することにより定格運転することが可能である。 About the phase control circuit demonstrated by the above-mentioned embodiment, a well-known phase control circuit can be employ | adopted suitably and can be comprised. Further, the bypass circuit is not always necessary, and in this case, the rated operation can be performed by adjusting the firing angle by the phase control circuit to 0 degree.
上述した実施形態では、ポンプとして連続運転可能水位がポンプケーシング頂部に設定される水中ポンプを使用した場合を説明したが、気中連続運転可能なポンプを採用すれば、連続運転可能水位を確保する必要が無くなるので、さらにマンホールの深さを浅くすることができる。 In the above-described embodiment, the case where the submersible pump in which the continuously operable water level is set at the top of the pump casing is used as the pump has been described. However, if a pump capable of continuously operating in the air is employed, the continuously operable water level is secured. Since there is no need, the depth of the manhole can be further reduced.
上述した実施形態では、前記電動モータの最大始動電流値を位相制御により、制御するものであったが、さらに、位相制御により最大始動電流値を定格運転時の電流値の１５０％以下に制限することが好ましい。 In the embodiment described above, the maximum starting current value of the electric motor is controlled by phase control, but the maximum starting current value is further limited to 150% or less of the current value during rated operation by phase control. It is preferable.
詳述すると、図５に示すように、最大始動電流を定格電流の１５０％以下に制限した場合には最小始動間隔が５分以上となり、最大始動電流を制限しない場合に比べ、始動間隔を２倍以上短くすることができる。さらに、図５及び図６に示すように、最大始動電流を定格電流の１５０％以下に制限した場合、モータのメンテナンスが必要となる累計始動回数が２０万回以上となり、最大始動電流を制限しない場合に比べ、１０〜２０倍にモータの寿命を延ばすことができるのである。 More specifically, as shown in FIG. 5, when the maximum starting current is limited to 150% or less of the rated current, the minimum starting interval is 5 minutes or more, and compared with the case where the maximum starting current is not limited, the starting interval is 2 It can be shortened more than twice. Furthermore, as shown in FIGS. 5 and 6, when the maximum starting current is limited to 150% or less of the rated current, the total number of startings that require motor maintenance is 200,000 times or more, and the maximum starting current is not limited. Compared to the case, the life of the motor can be extended 10 to 20 times.
以下に最大始動電流を１５０％に制限した場合と、１３０％に制限した場合での有効貯留容量Ｖｏについて詳述する。ポンプの始動間隔Ｔと有効貯留容量Ｖｏの関係は（数４）から（数９）で表すことができる。ここで、Ｔ１はポンプ運転時間、Ｔ２はポンプ停止時間、Ｑｉｎは流入汚水量である。 The effective storage capacity Vo when the maximum starting current is limited to 150% and when it is limited to 130% will be described in detail below. The relationship between the pump start interval T and the effective storage capacity Vo can be expressed by (Equation 4) to (Equation 9). Here, T 1 is the pump operating time, T 2 is the pump down time, Qin is the inflow wastewater volume.
（数４）より、 From (Equation 4),
となり、（数５）より、 From (Equation 5)
となる。（数６）、（数７）、（数８）より、 It becomes. From (Equation 6), (Equation 7), and (Equation 8),
が導かれる。さらに、（数９）から、始動間隔Ｔは、Ｑｉｎ＝１／２Ｑｐのとき最小（最大始動頻度）となるのでＴｍｉｎ（数１０）が得られる。 Is guided. Further, from (Equation 9), the start interval T is minimum (maximum start frequency) when Qin = 1 / 2Qp, so that Tmin (Equation 10) is obtained.
図５に示すように、始動電流を１５０％とした場合、最小始動間隔Ｔｍｉｎ＝５（ｍｉｎ）であり、この値を（数１０）に代入して、Ｖｏ＝５Ｑｐ／４が得られる。 As shown in FIG. 5, when the starting current is 150%, the minimum starting interval Tmin = 5 (min), and this value is substituted into (Equation 10) to obtain Vo = 5Qp / 4.
始動電流を１３０％とした場合、モータコイルの温度上昇防止のための始動間隔の制限は無いが、ポンプの起動と停止に数秒ずつの時間が必要なため、実用上始動間隔は７〜１０秒以上必要となる。このとき、定格電流量での運転に相当するポンプの運転時間は５秒程度と考えられるので、最小始動間隔Ｔｍｉｎ＝５（ｓｅｃ）＝１／１２（ｍｉｎ）となり、この値を（数１０）に代入して、Ｖｏ＝Ｑｐ／４８が得られる。 When the starting current is set to 130%, there is no limit on the starting interval for preventing the temperature rise of the motor coil, but since a time of several seconds is required for starting and stopping the pump, the starting interval is practically 7 to 10 seconds. This is necessary. At this time, since the pump operation time corresponding to the operation with the rated current amount is considered to be about 5 seconds, the minimum start interval Tmin = 5 (sec) = 1/12 (min), and this value is expressed by (Equation 10). By substituting for, Vo = Qp / 48 is obtained.
従って、始動電流を定格電流の１５０％〜１３０％に制御した場合、有効貯留容量Ｖｏ（ｍ３）は、Ｑｐ／４８から５Ｑｐ／４（ｍ３／ｍｉｎ）の範囲となる。 Therefore, when the starting current is controlled to 150% to 130% of the rated current, the effective storage capacity Vo (m 3 ) is in the range of Qp / 48 to 5Qp / 4 (m 3 / min).
すなわち、有効貯留容量ＶｏをＱｐ／４８から５Ｑｐ／４（ｍ３／ｍｉｎ）の範囲で設計し、始動電流を定格電流の１５０％以下、好ましくは１３０％以下に制御することで、モータの寿命を延ばすと同時に貯留槽の容量を小さくすることができるのである。 That is, by designing the effective storage capacity Vo in the range of Qp / 48 to 5Qp / 4 (m 3 / min) and controlling the starting current to 150% or less of the rated current, preferably 130% or less, the life of the motor At the same time, the capacity of the storage tank can be reduced.
以下に別実施形態を説明する。上述した実施形態では、ポンプシステムをマンホールポンプ機場に適用したものを説明したが、本発明によるポンプシステムは、液体を貯留する貯留槽を必要とする汚水中継ポンプ機場や道路排水ポンプ機場などにも適用することができる。また、移送される液体は水に限るものではなく、ポンプ移送可能な液体であれば特に制限されるものではない。 Another embodiment will be described below. In the above-described embodiment, the pump system is applied to a manhole pump station, but the pump system according to the present invention is also used in a sewage relay pump station or a road drain pump station that requires a storage tank for storing liquid. Can be applied. Further, the liquid to be transferred is not limited to water, and is not particularly limited as long as it can be pumped.
上述した実施形態では、前記ポンプシステムは、液体を貯留する貯留槽と、前記貯留槽に貯留された液体を移送する電動モータを駆動源とするポンプと、前記貯留槽の液位に応じて前記ポンプの起動または停止制御を行うポンプ制御装置を備えて構成されたものを説明したが、貯留槽を持たず、液体を移送する配管に直接設置された電動モータを駆動源とするポンプと、その配管内の圧力に応じて前記ポンプの起動を行うポンプ制御装置を備えた前記ポンプシステムに対して、前記ポンプの起動時に前記電動モータの最大始動電流を位相制御により、定格運転時の電流値の１５０％以下に制限するように始動するものであってもよい。 In the embodiment described above, the pump system includes a storage tank that stores liquid, a pump that uses an electric motor that transfers the liquid stored in the storage tank as a driving source, and the liquid level of the storage tank. Explained what is configured with a pump control device for starting or stopping the pump, but does not have a storage tank, and a pump that uses an electric motor directly installed in a pipe for transferring liquid, and its For the pump system provided with a pump control device that starts the pump according to the pressure in the pipe, the maximum starting current of the electric motor at the start of the pump is controlled by phase control, and the current value during rated operation is It may be started so as to be limited to 150% or less.
つまり、汚水流入管から流入した汚水を貯留槽に貯留すること無く、ポンプを介して流出管に直接移送するようにシステムを構成し、ポンプ上流側の汚水流入管に設けた圧力センサによって所定の起動圧力より上昇したことが検出されたときに、始動制御手段によりポンプを起動するのである。この場合、ポンプの始動後に所定の停止圧力より下降したことが検出されたときには停止制御手段による位相制御によってポンプをソフトストップすることが好ましい。 In other words, the system is configured to directly transfer the sewage flowing in from the sewage inflow pipe to the outflow pipe through the pump without storing it in the storage tank, and the pressure sensor provided in the sewage inflow pipe upstream of the pump When it is detected that the pressure has risen above the starting pressure, the starting control means starts the pump. In this case, it is preferable that the pump is soft-stopped by phase control by the stop control means when it is detected that the pressure has dropped below the predetermined stop pressure after the pump is started.
この場合には、ポンプが設置された配管内の圧力がポンプの始動により急激に変化して配管内の流れが変動するなどの弊害を抑制しながら安定的に稼動することができるようになり、また始動時の熱衝撃によるコイルの疲労が軽減されてポンプの寿命を延ばすことも可能になり、長期にわたりメンテナンスを行なわなくても安定して稼動できるようになる。 In this case, the pressure in the pipe in which the pump is installed can be stably operated while suppressing adverse effects such as a sudden change of the flow in the pipe due to the start of the pump, In addition, the fatigue of the coil due to the thermal shock at the time of starting can be reduced, and the life of the pump can be extended, so that stable operation can be performed without performing maintenance over a long period of time.
１：マンホール
２：貯留槽
３：予旋回槽
４：ポンプ
５：汚水流入管
６：吐出管
７：流出管
８：水位センサ
９：ポンプ制御装置
９Ａ：始動制御手段
９Ｂ：停止制御手段
1: Manhole 2: Storage tank 3: Pre-rotation tank 4: Pump 5: Sewage inflow pipe 6: Discharge pipe 7: Outflow pipe 8: Water level sensor 9:
Claims (6)
前記ポンプの起動時に前記電動モータの始動電流を位相制御によりソフトスタートさせる始動制御手段を備えたポンプシステム。 A storage tank that stores liquid, a pump that uses an electric motor that transfers the liquid stored in the storage tank as a drive source, and a pump control device that controls start or stop of the pump according to the liquid level of the storage tank A pump system comprising:
A pump system comprising start control means for soft-starting a start current of the electric motor by phase control when the pump is started.
前記ポンプの起動時に前記電動モータの最大始動電流値を位相制御により、定格運転時の電流値の１５０％以下に制限することを特徴とするポンプシステムの始動方法。 A storage tank that stores liquid, a pump that uses an electric motor that transfers the liquid stored in the storage tank as a drive source, and a pump control device that controls start or stop of the pump according to the liquid level of the storage tank A pump system starting method comprising:
A starting method of a pump system, wherein the maximum starting current value of the electric motor is limited to 150% or less of a current value during rated operation by phase control when the pump is started.
前記ポンプの起動時に前記電動モータの最大始動電流を位相制御により、定格運転時の電流値の１５０％以下に制限することを特徴とするポンプシステムの始動方法。 A pump system starting method comprising: a pump having an electric motor directly installed in a pipe for transferring liquid as a drive source; and a pump control device for starting the pump according to the pressure in the pipe,
A starting method of a pump system, wherein the maximum starting current of the electric motor is limited to 150% or less of a current value during rated operation by phase control when the pump is started.
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