JP2010019223A - Pump flow rate control method and pump flow rate control system - Google Patents

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公則 佐山
Moriyuki Sato
盛行 佐藤
Hiroshi Ogawa
広志 小川
Tetsuo Kono
哲雄 河野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pump flow rate control method and a pump flow rate control system which automatically adjust flow rates of respective pumps and make shared flow rates of the pumps uniform when a plurality of variable-speed pumps driven by variable voltage and variable-frequency power supply controlled by discharge pressure constant control or estimated terminal pressure constant control are operated in parallel, and even if variations in head and flow-rate characteristics of pumps operated in parallel exist. <P>SOLUTION: The pump flow rate control method and the pump flow rate control system acquire a total flow rate by computing a shared flow rate of each pump by a quadratic approximate expression for indicating a pump head and the flow rate of the pump and by adding all the shared flow rates of the pumps, and acquires an average flow rate carried by each pump. The average flow rate of the pump is provided to a setting means set as a set flow rate of each pump and compared with a computed flow rate of each pump. The inverter frequency of each pump is adjusted by a PI or PID controller so as to reduce deviation. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、吐出圧力一定、または、推定末端圧力一定制御によって制御されている可変電圧、可変周波数電源で駆動される可変速ポンプが複数台並列運転する場合、並列運転されるポンプの揚程−流量特性にばらつきがある場合であっても、それぞれポンプの流量を自動的に調整し、ポンプの分担流量を均一化するポンプ流量制御方法およびポンプ流量制御システムに関するものである。   In the present invention, when a plurality of variable speed pumps driven by a variable voltage, variable frequency power source controlled by a constant discharge pressure or an estimated terminal pressure constant control are operated in parallel, the head-flow rate of the pumps operated in parallel The present invention relates to a pump flow rate control method and a pump flow rate control system that automatically adjust the flow rate of a pump and equalize the shared flow rate of the pump, even when there are variations in characteristics.

従来の技術において、可変電圧、可変周波数電源で駆動される可変速ポンプは、複数台を並列運転する場合、各ポンプの揚程−流量特性にばらつきの少ないポンプを選定し、各ポンプの分担流量がほぼ等しくなるように構成していた。このために、多数のポンプの並列運転、たとえば、１０台のポンプの並列運転は、各ポンプの揚程−流量特性にバラツキがあり、各ポンプの分担流量にアンバランスが生じ、並列運転が困難であった。多数のポンプの並列運転は、たとえば、特開２００８−１４２３０号公報に記載されている。
特開２００８−１４２３０号公報 In the conventional technology, variable speed pumps driven by a variable voltage and variable frequency power supply are operated in parallel when a plurality of pumps are operated in parallel. It was configured to be almost equal. For this reason, in parallel operation of a large number of pumps, for example, parallel operation of 10 pumps, there is a variation in the head-flow rate characteristics of each pump, an unbalance occurs in the shared flow rate of each pump, and parallel operation is difficult. there were. The parallel operation of a large number of pumps is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-14230.
JP 2008-14230 A

以上のような課題を解決するために、本発明は、吐出圧力一定制御、または、推定末端圧力一定制御によって、多数のポンプを並列運転する給水システムにおいて、各ポンプの揚程−流量特性に、ばらつきがあっても、各ポンプの流量を自動的に調整し、各ポンプの流量を均等化するポンプ流量制御方法またはポンプ流量制御装置を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a variation in the head-flow rate characteristics of each pump in a water supply system in which a large number of pumps are operated in parallel by constant discharge pressure control or estimated terminal pressure constant control. Even if there exists, it aims at providing the pump flow rate control method or pump flow rate control apparatus which adjusts the flow rate of each pump automatically, and equalizes the flow rate of each pump.

本発明のポンプ流量制御方法またはポンプ流量制御装置は、ポンプの揚程−流量を表す二次近似式より、前記各ポンプ毎の分担流量を演算し、前記ポンプの全ての分担流量を合計して全流量を求め、前記値を並列運転中のポンプ台数で割算することによって、ポンプ１台当たりが分担すべき平均流量を求める。そして、前記ポンプの平均流量は、前記各ポンプの設定流量として設定する設定手段に設けられる。   The pump flow rate control method or the pump flow rate control device of the present invention calculates a shared flow rate for each pump from a quadratic approximation expression representing the pump head-flow rate, and adds up all the shared flow rates of the pumps. By obtaining the flow rate and dividing the value by the number of pumps in parallel operation, the average flow rate to be shared per pump is obtained. And the average flow volume of the said pump is provided in the setting means which sets as a setting flow volume of each said pump.

次ぎに、前記設定流量と各ポンプの演算流量とは、比較され、その偏差が小さくなるように、PIまたはPIDコントローラによって、各ポンプのインバータ周波数を調整して、各ポンプの分担流量が等しくするように流量制御装置により制御される。さらに、前記PIまたは、PID制御器は、出力を制限するリミッタ回路が置かれ、流量制御動作が、ポンプの圧力制御系の過大な外乱とならないように制御する。   Next, the set flow rate and the calculated flow rate of each pump are compared and the inverter frequency of each pump is adjusted by the PI or PID controller so that the deviation becomes small, so that the shared flow rate of each pump becomes equal. In this way, it is controlled by the flow rate control device. Further, the PI or PID controller is provided with a limiter circuit for limiting the output, and controls the flow rate control operation so as not to cause an excessive disturbance of the pump pressure control system.

本発明によれば、並列運転する各ポンプの揚程−流量特性に、バラツキがあっても、各ポンプの分担流量を自動的に均等化する流量制御によって、各ポンプの分担流量が均等化され、正確な推定末端圧力一定制御、あるいは、吐出圧力一定制御が遂行できる。特に、本発明によれば、ポンプ特性および定格の異なるポンプの並列運転に拡張することができる。   According to the present invention, even if there is a variation in the head-flow characteristics of the pumps operating in parallel, the shared flow of each pump is equalized by flow control that automatically equalizes the shared flow of each pump, Accurate estimated terminal pressure constant control or discharge pressure constant control can be performed. In particular, the present invention can be extended to parallel operation of pumps having different pump characteristics and ratings.

本発明によれば、ポンプ特性の異なる同一定格のポンプを多数並列運転することにより、大流量給水システムを構築することができ、ポンプ機種を少なくできる。   According to the present invention, a large flow rate water supply system can be constructed by reducing the number of pump models by operating in parallel many pumps having the same rating and different pump characteristics.

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を、可変電圧、可変周波数電源で駆動される可変速ポンプ３台の並列運転方式の直結給水システムに応用した場合の全体構成図を示している。図１において、本発明の流量演算・流量制御ブロックFLBAL４１は、図２において、詳細が後述される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall configuration diagram when the present invention is applied to a direct operation water supply system of a parallel operation system of three variable speed pumps driven by a variable voltage and variable frequency power source. 1, the flow rate calculation / flow rate control block FLBAL 41 of the present invention will be described in detail later in FIG.

図１において、３台のポンプ１、２、３は、インバータ２１、２２、２３によって可変電圧、可変周波数制御される電動機１６、１７、１８によって駆動される。図１に示すポンプ駆動回路は、逆止弁４、６、８、締切弁５、７、９、水道本管への逆流を防止する逆止弁１０、バイパス逆流防止弁１１が３台のポンプ１、２、３に対して設置され、推定末端圧力一定制御によって、前記ポンプより下流側に、所定の圧力で給水運転が出来るように構成されている。   In FIG. 1, three pumps 1, 2, and 3 are driven by electric motors 16, 17, and 18 controlled by inverters 21, 22, and 23 with variable voltage and variable frequency. The pump drive circuit shown in FIG. 1 has three check valves 4, 6, 8, cutoff valves 5, 7, 9, a check valve 10 that prevents backflow to the water main, and a bypass backflow prevention valve 11. 1, 2, and 3, and configured so that a water supply operation can be performed at a predetermined pressure downstream of the pump by a constant estimated terminal pressure control.

前記ポンプ駆動回路は、ポンプ停止時圧力を保持するための圧力タンク１２、および流量が規定流量以下になったことを検出するフロースイッチ１３が設けられている。但し、前記圧力タンク１２、フロースイッチ１３の作用は、本発明の作用に直接関係しないので、以後の説明で、省略している。圧力設定３１−５は、推定末端圧力一定制御の最小揚程hS0（ｐ.ｕ.）を設定するもので、本発明の流量演算・流量制御回路ブロックFLBAL４１によって演算された管路摩擦損失揚程Δｈ（ｐ.ｕ.）を加算することにより、圧力設定hS0（ｐ.ｕ.）＋Δｈ（ｐ.ｕ.）を生成する。 The pump drive circuit is provided with a pressure tank 12 for holding the pressure when the pump is stopped, and a flow switch 13 for detecting that the flow rate is equal to or less than a specified flow rate. However, the operation of the pressure tank 12 and the flow switch 13 is not directly related to the operation of the present invention, and is omitted in the following description. The pressure setting 31-5 sets the minimum head h S0 (pu) for the estimated constant terminal pressure constant control. The pipe friction loss head Δh calculated by the flow rate calculation / flow rate control circuit block FLBAL41 of the present invention. The pressure setting h S0 (pu) + Δh (pu) is generated by adding (pu).

前記圧力設定hS0（ｐ.ｕ.）＋Δｈ（ｐ.ｕ.）は、吐出圧力検出器１４の出力hIと比較され、その偏差は、PIDまたはPIコントローラ３１−１によって増幅され、インバータに対する周波数指令ｆ0を出力する。前記周波数指令ｆ0は、本発明の流量演算・流量制御ブロックFLBAL４１を経由して、それぞれのD/A変換器３１−２、３１−３、３１−４に与えられる。それぞれのD/A変換器の出力は、インバータ２１、２２、２３に周波数指令f1S、f2S、f3Sを与え、それぞれのポンプの速度を調整することにより、推定末端圧力一定制御を構成している。 The pressure setting h S0 (p.u.) + Δh (p.u.) Is compared with the output h I of the discharge pressure detector 14, and the deviation is amplified by the PID or PI controller 31-1 to the inverter. The frequency command f 0 is output. The frequency command f 0 is given to each D / A converter 31-2, 31-3, 31-4 via the flow rate calculation / flow rate control block FLBAL41 of the present invention. The output of each D / A converter constitutes the estimated terminal pressure constant control by giving frequency commands f 1S, f 2S , f 3S to the inverters 21, 22, 23 and adjusting the speed of each pump. ing.

吸込圧力検出器１５は、吸込み側水道本管の圧力を検出するもので、ポンプ吐出圧力との差を演算するために使用される。また、図示していないが、水道本管側の圧力が規定圧力以上の時のみ、ポンプが運転出来るようにインターロックするために使用される。ポンプの並列投入運転や解列運転、また、ポンプ吐出側圧力低下によってポンプを自動始動する制御、保圧運転制御、上記の本管圧力低下時のポンプ運転阻止制御等は、公知のシーケンス制御によって実施される。従って、本発明では、これ等の制御機能や作用については、説明を省略している。   The suction pressure detector 15 detects the pressure of the suction side water main and is used to calculate the difference from the pump discharge pressure. Moreover, although not shown in figure, it is used in order to interlock so that a pump can be drive | operated only when the pressure by the side of a water main is more than a regulation pressure. Parallel pump operation and disconnection operation, control for automatically starting the pump by lowering the pump discharge side pressure, pressure holding operation control, pump operation inhibition control when the main pressure is reduced, etc. are performed by known sequence control. To be implemented. Therefore, in the present invention, description of these control functions and operations is omitted.

次に、本発明の流量演算・流量制御ブロックFLBAL４１について、その構成と動作を図２において説明する。一次遅れ関数発生器４１−１、４１−２、４１−３は、コントローラ３１からそれぞれのポンプの周波数指令f1(p.u.)、f2(p.u.)、f3(p.u.)の入力を受け取り、予め設定された時定数で、二乗演算器４１−４、４１−５、４１−６に、信号を伝達する。係数器４１−７、４１−８、４１−９は、ポンプの締切り揚程を設定する。図２において、前記係数器４１−７、４１−８、４１−９は、それぞれのポンプの係数をa1、a2、a3に設定する。 Next, the configuration and operation of the flow rate calculation / flow rate control block FLBAL41 of the present invention will be described with reference to FIG. First-order lag function generators 41-1, 41-2, and 41-3 receive inputs of frequency commands f 1 (pu), f 2 (pu), and f 3 (pu) of the respective pumps from the controller 31, A signal is transmitted to the square calculators 41-4, 41-5, and 41-6 with the set time constant. Coefficient units 41-7, 41-8, and 41-9 set the cutoff head of the pump. In FIG. 2, the coefficient units 41-7, 41-8, and 41-9 set the coefficients of the respective pumps to a 1 , a 2 , and a 3 .

流量係数器４１−１０、４１−１０、４１−１２は、ポンプの流量の二乗に対する圧力降下の係数（以下、本発明では、流量係数と表記する。）の逆数を設定する係数器で、1/b1、1/b2、1/b3に設定されている。根演算器４１−１３、４１−１４、４１−１５は、流量計数器４１−１０、４１−１１、４１−１２の出力の平方根を演算する。図２に示すように、それぞれ、q1(p.u.)、q2(p.u.)、q3(p.u.)を出力する。前記出力q1(p.u.)、q2(p.u.)、q3(p.u.)は、図示のように、加算され、二乗演算器４１−１６によって、二乗され、推定末端圧力一定制御の管路の圧力降下を設定する係数器４１−１７に与えられる。 The flow coefficient units 41-10, 41-10, and 41-12 are coefficient units that set the reciprocal of the coefficient of pressure drop with respect to the square of the pump flow rate (hereinafter referred to as the flow coefficient in the present invention). It is set to / b 1 , 1 / b 2 , 1 / b 3 . The root calculators 41-13, 41-14, and 41-15 calculate the square roots of the outputs of the flow rate counters 41-10, 41-11, and 41-12. As shown in FIG. 2, q 1 (pu), q 2 (pu), and q 3 (pu) are output, respectively. The outputs q 1 (pu), q 2 (pu), and q 3 (pu) are added as shown in the figure, squared by the square calculator 41-16, and the pressure of the pipe with the estimated terminal pressure constant control. A coefficient multiplier 41-17 for setting the descent is given.

係数器４１−１７は、係数kqが設定されている場合、その出力は、kq×（q1(p.u.)＋q2(p.u.)＋q3(p.u.)）2＝Δh0となる。演算形リミッタ４１−１８は、図１の圧力設定器３１−５によって設定されたhS0（p.u.)にΔh0の値が加算された結果、もし、その値が1.00(p.u.)を超えた場合、hS0＋Δh0≦1.00を満足するよう、Δh0を制限した値Δhに変換する働きをする。これは、管路の圧力降下係数を誤って過大に設定した場合でも、ポンプの吐出圧力を定格圧力以下に制限するためのものである。 When the coefficient k q is set, the coefficient unit 41-17 outputs k q × (q 1 (pu) + q 2 (pu) + q 3 (pu)) 2 = Δh 0 . The calculation type limiter 41-18 adds the value of Δh 0 to h S0 (pu) set by the pressure setter 31-5 in FIG. 1, and as a result, the value exceeds 1.00 (pu). , H S0 + Δh 0 ≦ 1.00, so that Δh 0 is converted into a limited value Δh. This is for limiting the discharge pressure of the pump below the rated pressure even when the pressure drop coefficient of the pipe is erroneously set excessively.

このような構成によって、揚程―流量特性にばらつきがあるポンプ３台を並列運転した場合、各ポンプの分担流量が演算され、３台のポンプの合計流量が演算出来る。根演算器４１−１３、４１−１４、４１−１５は、それぞれのポンプの分担流量q1(p.u.)、q2(p.u.)、q3(p.u.)が求まり、また、演算形リミッタ４１−１８の出力に、推定末端圧力一定制御の目標圧力曲線を生成するに必要な管路の圧力降下、Δｈ (p.u.)が生成される。 With this configuration, when three pumps with varying head-flow characteristics are operated in parallel, the shared flow of each pump is calculated and the total flow of the three pumps can be calculated. The root calculators 41-13, 41-14, and 41-15 determine the shared flow rates q 1 (pu), q 2 (pu), and q 3 (pu) of the respective pumps, and the calculation type limiter 41-18. The pressure drop Δh (pu) necessary for generating the target pressure curve for the constant control of the estimated terminal pressure is generated at the output.

前記圧力は、流量設定器３１−５の最小圧力設定に加算され、かくて、ポンプの全流量に対応した推定末端圧力（揚程）一定制御の目標曲線が、ｈS0＋Δｈ
(p.u.)として生成される。本発明の図１において、各インバータに周波数指令を与えるD/A変換器３１−２、３１−３、３１−４の入力信号、ｆ1、ｆ2、ｆ3によって、Δｈ (p.u.)を生成する。本発明では、圧力制御用PIまたはPIDコントローラ３１−１の出力ｆ0とｆ1、ｆ2、ｆ3間にそれぞれ、Δｆ1、Δｆ2、Δｆ3の加算回路が挿入される。 The pressure is added to the minimum pressure setting of the flow rate setter 31-5, and thus the target curve of the estimated terminal pressure (lift) constant control corresponding to the total flow rate of the pump is h S0 + Δh.
Generated as (pu). In FIG. 1 of the present invention, Δh (pu) is generated by the input signals f 1 , f 2 , and f 3 of the D / A converters 31-2, 31-3, and 31-4 that give the frequency command to each inverter. To do. In the present invention, adders for Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 are inserted between the outputs f 0 and f 1 , f 2 , f 3 of the pressure control PI or PID controller 31-1, respectively.

図２の逆数設定係数器４１−１９は、並列運転されているポンプ台数の逆数を設定する係数器で、前記ポンプが３台並列運転されている時には、１／３に設定される。つまり、合計流量q1(p.u.)+q2(p.u.)+q3(p.u.)の１／３がqsとして設定される。この設定流量qsは、前記根演算器４１−１３、４１−１４、４１−１５の出力である、q1(p.u.)、q2(p.u.)、q3(p.u.)とそれぞれ比較され、その偏差は、流量制御用PIまたはPIDコントローラ４１−２０、４１−２１、４１−２２に与えられる。 The reciprocal setting coefficient unit 41-19 in FIG. 2 is a coefficient unit that sets the reciprocal number of the number of pumps operated in parallel, and is set to 1/3 when the three pumps are operated in parallel. That is, 1/3 of the total flow rate q 1 (pu) + q 2 ( pu) + q 3 (pu) is set as q s . This set flow rate q s is compared with q 1 (pu), q 2 (pu), and q 3 (pu), which are outputs of the root calculators 41-13, 41-14, and 41-15, respectively. The deviation is given to the flow control PI or PID controllers 41-20, 41-21, 41-22.

前記流量制御用PIまたはPIDコントローラ４１−２０、４１−２１、４１−２２の出力側に置かれたリミッタ回路４１−２３、４１−２４、４１−２５は、流量制御用PIまたは、前記PIDコントローラの出力を設定された値以下に制限する。これは、流量制御系が圧力制御系に不必要な外乱を与えないように考慮したものである。このように構成することにより、流量バランス制御が遂行される。例えば、もし、q1＞qsならば、Δq1＜0になり、Δf1＜0になり、インバータ周波数をΔf1だけ低下させ、q1を低下せしめ、q1が、ほぼqsに等しくなるように制御する。 Limiter circuits 41-23, 41-24, 41-25 placed on the output side of the flow control PI or PID controllers 41-20, 41-21, 41-22 are the flow control PI or the PID controller. Is limited to the set value or less. This is so considered that the flow control system does not give unnecessary disturbance to the pressure control system. With this configuration, flow rate balance control is performed. For example, if q 1 > q s, then Δq 1 <0 and Δf 1 <0, reducing the inverter frequency by Δf 1, reducing q 1 , and q 1 is approximately equal to q s Control to be.

流量制御用PIまたはPIDコントローラの比例ゲイン、積分時定数は、一次遅れ関数発生器４１−１、４１−２、４１−３に設定されている遅れ時定数と比較的に大きな管路の時定数を考慮して、設定する。例えば、比例ゲインを１．０以下にし、積分時定数を２．０ｓｅｃ程度にすれば、通常の直送給水システムでは、安定な流量制御が遂行される。図３に示すグラフは、流量と時間の関係で積分時定数が短い場合（イ）と、積分時定数が適当な場合（ロ）のシミュレーション例を示したものである。   The proportional gain and integral time constant of the PI or PID controller for flow control are the delay time constant set in the first-order lag function generators 41-1, 41-2, and 41-3 and the time constant of a relatively large pipeline. Set in consideration of. For example, when the proportional gain is set to 1.0 or less and the integration time constant is set to about 2.0 sec, stable flow rate control is performed in a normal direct feed water system. The graph shown in FIG. 3 shows a simulation example when the integration time constant is short due to the relationship between the flow rate and time (A) and when the integration time constant is appropriate (B).

図４と図５に示す実施例は、図１、図２と異なる実施例を示したものである。図１では、各インバータとの信号授受を簡単にするために、流量演算・流量制御ブロック４１では、ポンプの速度を推定するために、ポンプの周波数指令、f1、f2、f3を使用している。もし、この周波数指令と実際のインバータ周波数が何等かの理由で相違する場合には、ポンプ速度の推定に誤差を生ずることになる。たとえば、インバータ動作の不良が発生しておれば、該当ポンプの速度は、指令周波数で推定演算した速度と異なった速度になる。結果として、正確な流量演算が出来なくなる。図２、図５は、この問題を解決するための発明である。ここでは、流量を演算する周波数をインバータ周波数指令ではなくて、実際のインバータの周波数f1V、f2V、f3Vを使用している。 The embodiment shown in FIGS. 4 and 5 shows an embodiment different from FIGS. In FIG. 1, the flow rate calculation / flow rate control block 41 uses the pump frequency command, f 1 , f 2 , and f 3 to estimate the pump speed in order to simplify the signal exchange with each inverter. is doing. If this frequency command differs from the actual inverter frequency for any reason, an error will occur in the estimation of the pump speed. For example, if a malfunction of the inverter operation occurs, the speed of the corresponding pump is different from the speed estimated and calculated with the command frequency. As a result, accurate flow rate calculation cannot be performed. 2 and 5 are inventions for solving this problem. Here, the frequency for calculating the flow rate is not the inverter frequency command, but the actual inverter frequencies f 1V , f 2V , and f 3V are used.

図４、図５の構成は、流量演算・流量制御ブロック４１を、流量演算・流量制御ブロック４２に変更しているのみで、その作用、動作は、図１、図２に準じたものとなる。但し、前述のように、図２では、流量演算を周波数指令であるf1、f2、f3を使用しているが、図４では、インバータ側から実際の周波数、f1V、f2V、f3Vをフィードバックしている。 4 and 5 only changes the flow rate calculation / flow rate control block 41 to the flow rate calculation / flow rate control block 42, and its operation and operation are the same as those in FIGS. . However, as described above, in FIG. 2, the flow rate calculation uses frequency commands f 1 , f 2 , and f 3 , but in FIG. 4, the actual frequency, f 1V , f 2V , f 3V feedback.

図５の実施例では、インバータ側からアナログ信号で与えられたインバータ周波数を、A/D変換器４２−２６、４２−２７、４２−２８のを介して、インバータ周波数として取り込み、演算している。流量演算・流量制御ブロック４２の詳細は、流量演算の入力をインバータ側から実際の周波数、f1V、f2V、f3Vに変更している点を除けば、その動作、作用は、流量演算・流量制御ブロック４１と全く同様である。つまり、図５に示す符合し４２−１から４２−２５までは、図２に示す符号４１−１から、４１−２５に対応している。このように構成することにより、ポンプ速度の推定がより確実なものとなる。 In the embodiment of FIG. 5, the inverter frequency given as an analog signal from the inverter side is taken in as an inverter frequency via the A / D converters 42-26, 42-27 and 42-28 and is calculated. . The details of the flow rate calculation / flow control block 42 are the same as the flow rate calculation / flow control block except that the flow rate calculation input is changed to the actual frequency, f 1V , f 2V , f 3V from the inverter side. The flow rate control block 41 is exactly the same. That is, reference numerals 42-1 to 42-25 shown in FIG. 5 correspond to reference numerals 41-1 to 41-25 shown in FIG. With this configuration, the pump speed can be estimated more reliably.

また、異常発見が容易になる特徴が生まれる。例えば、図示していないが、流量制御用PIまたは、PIDコントローラの出力側に置かれたリミッタ４２−２３、４２−２４、４２−２５の出力を監視する手段を置く。このようにすることにより、もし、ポンプを並列投入後、該ポンプのリミッタの出力が所定の時間経過しても、制限値のままであれば、ポンプ故障として検出出来る。よって、故障警報を発する共に、待機ポンプを自動起動する等の対策が可能になる。つまり、断水の機会を減ずる制御を構成することができる。   In addition, features that make it easier to detect abnormalities are born. For example, although not shown, a means for monitoring the output of the limiter 42-23, 42-24, 42-25 placed on the output side of the flow control PI or PID controller is provided. By doing so, if the limiter output of the pump remains at the limit value even after a predetermined time has elapsed after the pumps are turned on in parallel, it can be detected as a pump failure. Therefore, it is possible to take measures such as issuing a failure alarm and automatically starting the standby pump. That is, it is possible to configure a control that reduces the chance of water stoppage.

以上の説明では、３台ポンプの場合を示したが、３台以上のポンプの並列運転の場合に対しても適用出来ることは明らかである。特に、例えば、並列ポンプが８台以上と云うように、多数のポンプを並列運転するような場合には、揚程―流量特性にばらつきを避けることが難しくなる。このような場合にも、本発明の方式を採用すれば、流量分担が均等化され、安全で正確な推定末端圧力一定制御が遂行される。   In the above description, the case of three pumps is shown, but it is obvious that the present invention can be applied to the case of three or more pumps operating in parallel. In particular, for example, when a large number of pumps are operated in parallel, such as when there are eight or more parallel pumps, it is difficult to avoid variations in the head-flow rate characteristics. Even in such a case, if the method of the present invention is adopted, the flow rate sharing is equalized, and safe and accurate estimated terminal pressure constant control is performed.

また、本発明の方式は、吐出圧力一定制御にも適用できる。この場合は、推定末端圧力一定制御の目標曲線を、ｈS0＋Δｈ (p.u.)＝ｈS0＋Kq (q1 ＋q2＋q3)2 (p.u.)において、Kq＝0に設定し、ｈS0を必要な吐出圧に設定変更するだけで良い。 The method of the present invention can also be applied to constant discharge pressure control. In this case, the target curve for the constant terminal pressure control is set to K q = 0 at h S0 + Δh (pu) = h S0 + K q (q 1 + q 2 + q 3 ) 2 (pu), and h S0 is It is only necessary to change the setting to the required discharge pressure.

本発明を適用した３台ポンプの推定末端圧力一定制御を行いつつ、流量制御を行う場合の全体構成を示している。（実施例１）The whole structure in the case of performing flow control while performing the estimated terminal pressure constant control of the three pumps to which the present invention is applied is shown. (Example 1) 本発明の本発明の流量演算・流量制御ブロックを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the flow volume calculation and flow control block of this invention of this invention. （イ）は流量と時間の関係で積分時定数が短い場合、（ロ）は積分時定数が適当な場合を説明するための図である。(A) is a diagram for explaining a case where the integration time constant is short due to the relationship between the flow rate and time, and (B) is a diagram for explaining a case where the integration time constant is appropriate. 本発明の異なる実施例の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the Example from which this invention differs. 本発明の異なる実施例である流量演算・流量制御ブロックを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the flow volume calculation and flow control block which is a different Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１、２、３・・・ポンプ
４、６、８・・・逆止弁
５、７、９・・・締切弁
１０・・・逆流防止用逆止弁
１１・・・バイパス逆流防止弁
１２・・・圧力タンク
１３・・・フロースイッチ
１４・・・吐出圧力検出器
１５・・・吸込圧力検出器
１６、１７、１８・・・ポンプ
２１、２２、２３・・・インバータ
３１・・・コントローラ
４１、４２・・・流量演算・流量制御ブロック 1, 2, 3 ... Pump 4, 6, 8 ... Check valve 5, 7, 9 ... Shut-off valve 10 ... Check valve for backflow prevention 11 ... Bypass backflow check valve 12. .... Pressure tank 13 ... Flow switch 14 ... Discharge pressure detector 15 ... Suction pressure detector 16, 17, 18 ... Pump 21, 22, 23 ... Inverter 31 ... Controller 41 42 ... Flow rate calculation / flow rate control block

Claims (3)

可変電圧・可変周波数電源にて制御される電動機で駆動する可変速ポンプを複数台並列運転し、前記ポンプ圧力を吐出圧力一定制御、または、推定末端圧力一定制御方式によって制御するポンプ流量制御方法において、
各ポンプのそれぞれの周波数指令、あるいは、前記各ポンプ用インバータの周波数と、前記各ポンプの揚程―流量特性を表す二次近似式と、前記ポンプの正味発生揚程とによって、それぞれのポンプの流量を演算するとともに、それぞれの流量を合計し、
前記ポンプ台数で割算することによって、前記ポンプ１台当たりの平均流量を求め、
前記ポンプ１台当たりの平均流量を設定流量とし、前記各ポンプの設定流量の演算値とそれぞれ比較することにより、それぞれの偏差が小さくなるように、PIまたはPID制御によって、インバータの周波数を補正するように構成した流量制御のマイナーループを置き、
一つ一つのポンプの揚程−流量特性に、ばらつきがあっても、それぞれのポンプ分担流量をほぼ等しく制御できるようにしたことを特徴とするポンプ流量制御方法。 In a pump flow rate control method in which a plurality of variable speed pumps driven by a motor controlled by a variable voltage / variable frequency power source are operated in parallel, and the pump pressure is controlled by a constant discharge pressure control or an estimated terminal pressure constant control method. ,
The flow rate of each pump is determined by the frequency command of each pump or the frequency of each inverter for each pump, the quadratic approximation expression representing the head-flow characteristics of each pump, and the net generated head of the pump. While calculating, totaling each flow rate,
By dividing by the number of pumps, the average flow rate per pump is obtained,
The average flow rate per pump is set as the set flow rate, and the frequency of the inverter is corrected by PI or PID control so that each deviation is reduced by comparing with the calculated value of the set flow rate of each pump. Put a minor loop of flow control configured as
A pump flow rate control method characterized in that even if there is variation in the head-flow rate characteristics of each pump, each pump share flow rate can be controlled almost equally. 可変電圧・可変周波数電源にて制御される電動機で駆動する可変速ポンプを複数台並列運転し、前記ポンプ圧力を吐出圧力一定制御、または、推定末端圧力一定制御方式によってそれぞれのポンプを制御するポンプ流量制御システムにおいて、
各ポンプのそれぞれの周波数指令、あるいは、各ポンプ用インバータの周波数と、各ポンプの揚程―流量特性を表す二次近似式と、ポンプの正味発生揚程とによって、それぞれのポンプの流量を演算するとともに、それぞれのポンプの流量を合計する全流量演算回路と、
前記全流量演算回路の演算結果をポンプ台数で割算することによって、前記ポンプ１台当たりの平均流量を求める平均流量演算回路と、
前記平均流量演算回路によって演算された平均流量を設定流量とし、前記の各ポンプの流量の演算値とをそれぞれ比較することにより、それぞれの偏差が小さくなる様に、PIまたはPID制御によって、インバータの周波数を補正する様に構成した流量制御のマイナーループからなる流量制御回路と、
を少なくとも備え、前記流量制御回路によってポンプの分担流量をほぼ等しく制御できるようにしたことを特徴とするポンプ流量制御システム。 Pumps that operate in parallel a plurality of variable speed pumps driven by an electric motor controlled by a variable voltage / variable frequency power source, and control the pump pressure by a constant discharge pressure control or an estimated terminal pressure constant control method. In the flow control system,
Calculates the flow rate of each pump based on the frequency command of each pump or the frequency of each pump inverter, the quadratic approximation expression representing the head-flow characteristics of each pump, and the net generated head of the pump. A total flow rate calculation circuit that sums the flow rate of each pump;
An average flow rate calculation circuit for obtaining an average flow rate per pump by dividing the calculation result of the total flow rate calculation circuit by the number of pumps;
The average flow rate calculated by the average flow rate calculation circuit is set as a set flow rate, and by comparing the calculated flow rate values of the pumps with each of the pumps, PI or PID control reduces the deviation of each inverter. A flow control circuit comprising a minor loop of flow control configured to correct the frequency, and
A pump flow rate control system characterized in that the shared flow rate of the pump can be controlled almost equally by the flow rate control circuit. ポンプ流量制御システムは、
前記流量制御回路の出力を設定された値以下に制限できるリミッタ回路と、前記流量制御回路の制御動作に過大な外乱を与えない圧力制御回路とを少なくとも備えていることを特徴とする請求項２に記載されたポンプ流量制御システム。 The pump flow control system
3. The apparatus according to claim 2, further comprising: a limiter circuit capable of limiting an output of the flow control circuit to a set value or less; and a pressure control circuit that does not give an excessive disturbance to the control operation of the flow control circuit. The pump flow control system described in
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