JP2012154544A

JP2012154544A - ポンプ運転台数制御装置

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Publication number: JP2012154544A
Application number: JP2011013169A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ogiwara; 利幸荻原; Masato Tabakomori; 将人煙草森
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2012-08-16

Abstract

【課題】取水パターンにおける各取水ポンプの総合効率をリアルタイムで自動演算してポンプ台数制御に組み込むことにより、ポンプ台数制御の省エネを実現する。
【解決手段】流量調節計の操作出力により、選択された前記複数の取水ポンプ１１〜１４の可変速装置を操作するポンプ運転台数制御装置７において、同一仕様の前記取水ポンプと取水流量パターンスケジュールに基づいて並列運転台数を決定するポンプ運転台数決定手段７１と、導水管３の流量および圧力、ならびに前記複数の取水ポンプの可変速装置に対する電圧、電流、力率に基づいて全ての取水ポンプの総合効率を演算するポンプ総合効率演算手段１０１と、前記ポンプ運転台数決定手段により決定された並列運転台数と、前記ポンプ総合効率演算手段により演算された取水ポンプの総合効率情報に基づき、総合効率の高い順に選択して優先的に起動させる優先順位決定手段１０３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、夫々が可変速装置で回転数制御される同一仕様を有する複数の取水ポンプの並列運転により上流側より取水し、導水管を介して下流側に送水すると共に、前記導水管の流量を測定値とし取水流量パターンスケジュールを設定値とする流量調節計の操作出力により、選択された前記複数の取水ポンプの可変速装置を操作するポンプ運転台数制御装置に関するものである。

インバータによる回転数制御手段を備えた複数のポンプによる並列運転における最適運転台数制御に関しては、特許文献１に技術開示がある。
図７は、従来のポンプ運転台数制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。上流側の河川から取水した水Ｗを、並列接続された複数台（図示では４台）の取水ポンプ１１、１２、１３、１４（以下、ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）により導水管３を経由して下流側の浄水場に送水している。ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、夫々可変速装置２１、２２、２３、２４により回転速度が制御される。

浄水場に送る取水場の取水量は、２４時間分の取水量（１時間単位）で作成された取水流量パターンスケジュール設定値Ｓ１に基づき年間の取水パターンが作成され、これをもとに運用されている。

取水流量調節計６は、導水管３に接続された流量センサ４の測定値ＦをＰＶ値として入力し、切り換えスイッチ８で選択される取水流量パターンスケジュール設定値Ｓ１を設定値ＳＶとして入力し、偏差を演算した操作値ＭＶを並列運転中のポンプの可変速装置に出力し、回転数を制御（可変流量制御）することにより取水流量制御を実行する。

ポンプ運転管理装置７は、運転台数決定手段７１と、決定された台数のポンプの起動、停止を操作するポンプ運転手段７２よりなる。運転台数決定手段７１は、取水流量調節計６のＳＶ値である取水流量パターンスケジュール設定値Ｓ１を入力し、取水流量パターンスケジュール設定値（ｍ３／ｈ）を１台当りのポンプ容量（ｍ３／ｈ）で除して求めている。この台数決定手法では、１台当りのポンプ容量（ｍ３／ｈ）は全てのポンプで同一であるとみなしている。

図８は、ポンプローテーションと運転順序を決定した運転計画テーブルである。このテーブルは、４台のポンプＰ１〜Ｐ４のポンプローテーションを、例えば１ヶ月毎に第１回目から第４回目の各回で起動順序をシフトさせる。

１回目では、ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の順に１〜４番目の起動順序とし、必ず起動する１台のベース機ポンプ（＊印付与）をＰ１に決定する。２回目ではポンプＰ２をベース機ポンプにシフトさせ、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１の順に１〜４番目の起動順序とする。以下、３回目、４回目も同様な手順で起動順序をシフトさせる。

台数制御における起動順序（運転順序）とポンプローテーションは、ポンプ稼動時間の平準化台数制御に基づき、すべてのポンプの使用時間（稼働時間）がほぼ同じになるように運用されている。これは、ポンプの保守、保全の観点からのポンプ運用で、他に、先発先停運用、ベース機ローテーション運用等もとられるが、いずれも同じ目的である。

図９は、運転計画テーブルに基づく操作手順を説明するフローチャートである。ステップＳ１でスタートし、ステップＳ２で運転計画テーブルによりポンプローテーションを決定する。

ステップＳ３では、取水流量パターンからポンプ運転台数を決定し、ステップＳ４でポンプ運転順序に従ってポンプ台数の起動／停止によるポンプ台数制御（ポンプ増段、減段制御）を実行する。

ステップＳ５では、取水パターンに従って取水流量制御（ポンプ回転数制御）を実行し、ステップＳ６のチェックで取水パターンが終了であればステップＳ７で処理を終了し、取水パターンが終了でなければステップＳ２に戻り以降のステップを繰り返す。

特開２００３−１０６７３１号公報

従来のポンプ運転台数制御装置では次のような問題がある。
（１）並列運転される複数のポンプは、納入時には試験成績表にて所定の能力を確認の上、納入されているが、同一仕様のポンプであっても、使用状況、経年変化および個体差によってポンプ効率が変化、低下し、設計時のエネルギー効率が確保できない状況が発生し、エネルギーを多消費する。

（２）従来のポンプローテーション、起動・停止順序は、稼働時間平準化の視点で運用されているため、ポンプ効率の良いポンプを優先的に使うというような省エネを意識したものとはなっていない。

（３）取水流量制御において、可変流量制御（ポンプ回転数制御）を採用しているにもかかわらず、台数制御での稼動ポンプ決定に、ポンプ効率（ポンプ総合効率）の視点がない。

特に、取水用ポンプの様な大型ポンプについては、ポンプ効率（ポンプ総合効率）の少しの差であっても、効率の良いポンプを選ぶことで大きな省エネ効果を生むが、この視点が従来のポンプ運転台数制御装置では抜けている。

本発明の目的は、取水パターンにおける各ポンプの総合効率をリアルタイムで自動計算してポンプ台数制御に組み込むことにより、ポンプ台数制御の省エネを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）夫々が可変速装置で回転数制御される同一仕様を有する複数の取水ポンプの並列運転により上流側より取水し、導水管を介して下流側に送水すると共に、前記導水管の流量を測定値とし取水流量パターンスケジュールを設定値とする流量調節計の操作出力により、選択された前記複数の取水ポンプの可変速装置を操作するポンプ運転台数制御装置において、
同一仕様の前記取水ポンプと前記取水流量パターンスケジュールに基づいて並列運転台数を決定するポンプ運転台数決定手段と、
前記導水管の流量および圧力、ならびに前記複数の取水ポンプの可変速装置に対する電圧、電流、力率に基づいて全ての取水ポンプの総合効率を演算するポンプ総合効率演算手段と、
前記ポンプ運転台数決定手段により決定された並列運転台数と、前記ポンプ総合効率演算手段により演算された取水ポンプの総合効率情報に基づき、総合効率の高い順に選択して優先的に起動させる優先順位決定手段と、
を備えることを特徴とするポンプ運転台数制御装置。

（２）前記取水流量パターンスケジュールに基づく前記ポンプ運転台数決定手段による取水ポンプの並列運転台数が、現在の並列運転台数より増加する場合には、前記ポンプ総合効率演算手段により全取水ポンプの総合効率の演算を実行し、前記優先順位決定手段は演算された各取水ポンプの総合効率の高い順に決定台数まで選択して起動させることを特徴とする（１）に記載のポンプ運転台数制御装置。

（３）前記取水流量パターンスケジュールに基づく前記ポンプ運転台数決定手段による取水ポンプの並列運転台数が、現在の並列運転台数より減少する場合には、現在運転中の取水ポンプの総合効率を前記ポンプ総合効率演算手段により実行して総合効率の低い順に決定台数まで停止させた後、前記ポンプ総合効率演算手段により全取水ポンプの総合効率の演算を実行し、前記優先順位決定手段は演算された各取水ポンプの総合効率の高い順に決定台数まで選択して起動させることを特徴とする（１）に記載のポンプ運転台数制御装置。

（４）前記ポンプ総合効率演算手段により演算対象となる取水ポンプが現在選択されて運転中の場合は、その取水運転を中止して総合効率演算を実行すると共に、現在選択されないで停止中の取水ポンプを起動させ、前記導水管への送水流量を前記取水流量パターンスケジュールに維持させることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のポンプ運転台数制御装置。

（５）前記ポンプ運転台数決定手段による取水ポンプの並列運転台数が全台数である場合には、前記ポンプ総合効率演算手段による各取水ポンプの総合効率演算を実行しないことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のポンプ運転台数制御装置。

（６）前記ポンプ総合効率演算手段による全取水ポンプの総合効率演算情報を時系列的に収集して保存するサーバと、このサーバにアクセスして取得した全取水ポンプの総合効率演算のトレンドを解析するアプリケーションを実装するＰＣと、を備えることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載のポンプ運転台数制御装置。

ポンプ効率（総合効率）は、流量、吐出圧力で決まる。また、流量、吐出圧力は、ポンプの負荷（負荷曲線）とポンプ回転数で変わる。従って、複数ポンプの効率（総合効率）比較は、同一運転条件下（流量、吐出圧力、回転数等）で行う必要がある。

取水場では、時事刻々に取水パターン（取水流量）が変わり、結果、ポンプ運転台数が変動する。したがって、取水の運転ポイントに合わせて、最も総合効率の良いポンプを選び台数制御を行うことにより、大きな省エネ効果を生むことが可能となる。

本発明では、取水パターンの各取水運転ポイントで、同一条件下で複数ポンプの総合効率をリアルタイムで演算して演算結果を比較ができ、運転ポイントで最も効率の良いポンプの選定が可能である。

すなわち、増段の場合は、ポンプ総合効率の高い順に起動（ポンプ起動優先順位）し、
減段の場合は、ポンプ総合効率の低い順に停止（ポンプ停止優先順位）制御することにより、最適なポンプ台数制御が可能である。

ポンプ総合効率演算のためのポンプローテーションで、各ポンプの起動と停止を同期させることにより、各ポンプのリアルタイムな総合効率演算と取水パターン制御の継続が可能であり、取水量が途切れることがない。

本発明を適用したポンプ運転台数制御装置の一実施例を示す機能ブロック図である。運転スタート時の操作手順を説明するフローチャートである。運転中の増段時、減段時の操作手順を説明するフローチャートである。１台運転時におけるポンプ総合効率演算のためのポンプローテーションを説明する模式図である。２台運転時におけるポンプ総合効率演算のためのポンプローテーションを説明する模式図である。運転中ポンプの増段、減段を説明する模式図である。従来のポンプ運転台数制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。ポンプローテーションと運転順序を決定した運転計画テーブルである。運転計画テーブルに基づく操作手順を説明するフローチャートである。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用したポンプ運転台数制御装置の一実施例を示す機能ブロック図である。図７で説明した従来構成と同一要素には、同一符号を付して説明を省略する。

図７の従来構成に追加された本発明の構成上の特徴部は、ポンプ運転管理装置７に設けられたポンプ総合効率演算手段１０１、電力モニタ１０２、優先順位決定手段１０３の構成にある。

ポンプ総合効率演算手段１０１は、導圧管３に設けた流量センサ４の測定値Ｆより取水流量Ｑを、導圧管３の出力側に設けた圧力センサ５の測定値Ｐより取水圧力Ｈ（ｍ：メータ換算）を入力する。

ポンプ総合効率演算手段１０１は、電力モニタ１０２より、各ポンプの可変速装置２１〜２４よりポンプ線間電圧Ｅ、線電流Ｉ、力率ＣＯＳθを取得し、次式に基づいて各取水ポンプ総合効率ηを、
η_i＝０．１６３ＨＱ＊（１／ｎ）／√３Ｅ_iＩ_iＣＯＳθ_i （１）
により演算する。この総合効率の算出手法は周知技術である。

取水流量Ｑは、ポンプ１台運転時の場合は、ｎ＝１で１台の取水流量、ｎ台運転時の場合は、取水流量Ｑ＊（１／ｎ）とする。（１）式で演算されたポンプＰ１〜Ｐ４の総合効率をη１〜η４とし、これを優先順位決定手段１０３に渡す。

優先順位決定手段１０３は、運転台数決定手段７１により決定された運転台数に対し、ポンプ総合効率演算手段１０１により演算された総合効率η１〜η４を基に、起動または停止の優先順位を決定してその情報をポンプ運転手段７２に渡す。以下、動作のシーケンスを説明する。

図２は、運転スタート時の操作手順を説明するフローチャートである。ステップＳ１でスタートすると、ステップＳ２で取水流量パターンスケジュール設定値から運転台数決定手段７１によりポンプ台数を決定する。取水流量パターンスケジュール設定値から取水流量設定値（ｍ３／ｈ）を読み込み、１台ポンプ容量（ｍ３／ｈ）で除して、ポンプ起動台数を次のように決定する。
ポンプ起動台数＝（取水流量設定値）／（１台当りのポンプ容量）
このステップＳ２は、従来構成（図９のステップＳ３）と同一である。

ステップＳ３が本発明の特有ステップであり、取水流量での全ポンプの総合効率を演算する。ステップＳ３の詳細フローをステップＳ３１乃至Ｓ３６に示す。ステップＳ３１で総合効率演算がスタートすると、ステップＳ３２でポンプローテーションによる起動・停止が実行される。

ステップＳ３３では、取水パターンによる取水流量制御（ポンプ回転数制御）が実行される。ステップＳ３４では、同一条件化での各ポンプの総合効率η１〜η４が前記（１）式により順次演算される。ステップＳ３５のチェックで全てのポンプの演算終了が確認されればステップＳ３６で終了し、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、全ポンプの総合効率演算値から優先順位決定手段１０３により起動優先順位が決定される。ステップＳ５では、起動優先順位に従ってポンプ台数を起動（ポンプ増段）する。ステップＳ６では、取水パターンに従って起動したポンプの回転数制御で取水流量制御に移行し、ステップＳ７でスタートのシーケンスを終了する。

図３は、運転中の増段時、減段時の操作手順を説明するフローチャートである。ステップＳ１で運転中に増段、減段が発生した場合には、ステップＳ２で取水パターンの次の取水流量設定値からポンプ台数を計算して決定する。

ステップＳ３のチェックでポンプ増段の場合にはステップＳ６にジャンプするが、ポンプ減段の場合にはステップＳ４で、取水流量での現在稼動中のポンプの総合効率を演算する。減段の場合には、稼動ポンプのみが総合効率演算の対象となり、総合効率演算のためのポンプローテーションは行わない。

ステップＳ５では、稼動ポンプの総合効率演算値からポンプ停止優先順位を決定し、ステップＳ６に進む。増段の場合も含めてステップＳ６のチェックで次の取水流量設定値での運転開始時期に達したときには、ステップＳ７のチェックに進む。

ステップＳ７のチェックでポンプ増段の場合には、ステップＳ８で取水流量での全ポンプ総合効率が演算される。このステップは、図２のステップＳ３（Ｓ３１〜Ｓ３６）と同一処理内容である。更に、ステップＳ９、ステップＳ１０、ステップＳ１１は、図２のステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６と同一処理内容である。

ステップＳ１２のチェックで、取水パターンターンが終了でなければステップＳ２に戻り、終了であればステップＳ１３で増段のシーケンスを終了する。

ステップＳ７のチェックで減段であれば、ステップＳ１４ではステップＳ５で決定されたポンプ停止優先順位に従ってポンプを停止（減段）する。ステップＳ１５は、ステップＳ８と同様に、図２のステップＳ３（Ｓ３１〜Ｓ３６）と同一である。更に、ステップＳ１６、ステップＳ１７、ステップＳ１１は、図２のステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６と同一処理内容である。

図４は、１台運転時におけるポンプ総合効率演算のためのポンプローテーションを説明する模式図である。図４（Ａ）はポンプローテーションの模式図、（Ｂ）はプライオリティ台数制御テーブル、（Ｃ）は取水流量パターンを示す。

時刻ｔ１において取水流量パターンスケジュール設定値を取水流量調節計６の設定値ＳＶとし、取水ポンプの回転数制御を行う。同時に、ポンプＰ１を起動する。流量制御が安定したところで、取水流量にて前記（１）式に基づいてポンプＰ１の総合効率演算を開始する。

ポンプＰ１の総合効率演算が終了する時刻ｔ２で、同様に、ポンプＰ２の総合効率演算を開始する。同様に時刻ｔ３でポンプＰ３の総合効率演算を開始し、時刻ｔ４でポンプＰ４の総合効率演算を開始して時刻ｔ５で全取水ポンプの総合効率演算を終了する。

演算結果は、プライオリティ台数制御テーブル（Ｂ）に反映される。この例では、ポンプＰ２のポンプ総合効率が８５％で最も高いので、１台運転の取水ポンプとして起動が決定され、時刻ｔ５より取水運転制御が開始される。

ポンプ総合効率演算のためのポンプローテーションは、前段ポンプの停止と後段ポンプの起動を同時に実行することにより、ポンプ総合効率演算中でも（Ｃ）に示すように１台のポンプによる取水流量の連続が確保される。

この場合、前段ポンプの可変速装置（例えばインバータ）の増加、減少の変化率と、後段ポンプの可変速装置の増加、減少の変化率を合わせておくことにより、ポンプ変更時の流量変動を抑制し、より滑らかな連続性を維持することができる。

図５は、２台運転時におけるポンプ総合効率演算のためのポンプローテーションを説明する模式図である。図４と同様に、図５（Ａ）はポンプローテーションの模式図、（Ｂ）はプライオリティ台数制御テーブル、（Ｃ）は取水流量パターンを示す。

時刻ｔ１において取水流量パターンスケジュール設定値を取水流量調節計６の設定値ＳＶとしてポンプの回転数制御を行う。同時に、ポンプＰ１およびＰ２を起動する。流量制御が安定したところで、取水流量にて前記（１）式に基づいてポンプＰ１およびＰ２の総合効率演算を開始する。

ポンプＰ１およびＰ２の総合効率演算が終了する時刻ｔ２で、同様に、ポンプＰ３およびＰ４の総合効率演算を開始する。同様に時刻ｔ３で全ポンプの総合効率演算を終了する。

演算結果は、プライオリティ台数制御テーブル（Ｂ）に反映される。この例では、ポンプＰ２のポンプ総合効率が８５％で最も高く、次いでポンプＰ３のポンプ総合効率が８０％で第２位が確認されるので、２台運転のポンプとしてポンプＰ２、Ｐ３の起動が決定され、時刻ｔ３より取水運転制御が開始される。

ポンプＰ１、Ｐ２の停止と、ポンプＰ３、Ｐ４の起動を同時に行うことにより、ポンプの総合効率演算ポンプローテーション中も、図５（Ｃ）に示すように、取水パターンによる２台運転の取水制御を継続し、途切れることがない。

模式図での図示はないが、運転台数計算の結果、ポンプの起動台数が３台スタートの場合では、時刻ｔ１において取水パターンの取水流量設定値を取水流量調節計６の設定値ＳＶとしポンプの回転数制御を行う。同時に、ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３を起動する。流量制御が安定したところで、取水流量にて前記（１）式に基づいてポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の総合効率演算を開始する。

ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の総合効率演算が終了する時刻ｔ２で、ポンプＰ１の停止、ポンプＰ４の起動を同時に行う。こうすることにより、取水流量の連続が確保される。ポンプＰ２、Ｐ３、Ｐ４による流量制御が安定した時刻ｔ３で、Ｐ４ポンプの総合効率を（１）式で計算する。

この結果得られるポンプＰ１からＰ４の総合効率のプライオリティに従い、効率の高い順に３台を起動して並列運転を継続する。取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３からポンプＰ２、Ｐ３、Ｐ４の総合効率演算のためのポンプローテーション中も、取水パターンによる取水制御を継続し、途切れることがない。

運転台数計算の結果、ポンプの起動台数が４台スタートと決定された場合には、取水ポンプは４台ため、全ポンプが起動対象となるので、優先順位による起動はなく、ポンプ総合効率演算は実行しない。

図６は、運転中ポンプの増段、減段を説明する模式図である。この模式図では、１日（０時〜２４時）の取水パターンに基づくポンプ運転台数の増段および減段運転の遷移を示している。

時刻ｔ１（０時）での取水パターンでの運転台数計算で１台運転が決定され、ポンプローテーションで全ポンプの総合効率を演算し、最高効率のポンプＰ１が選択され運転されている。この状態は、図４の模式図で示したポンプ１台運転の状態と同一である。

時刻ｔ２で、取水量が増加して運転台数計算で２台運転（増段）が決定された場合には、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間Ｔ１でポンプローテーションにより全ポンプの総合効率を演算する。まず、ポンプＰ１運転中にＰ２を起動する（Ｐ１、Ｐ２による２台並列運転）。

流量制御が安定したところで、ポンプＰ１、Ｐ２の総合効率を（１）式で演算する。次に、ポンプＰ１、Ｐ２を停止させ、ポンプＰ３、Ｐ４の起動を同時に行う。こうすることにより取水流量の連続が確保される。

ポンプＰ３、Ｐ４ポンプによる流量制御が安定したところで、ポンプＰ３、Ｐ４の総合効率を（１）式で演算する。ポンプＰ１からポンプＰ４の総合効率のプライオリティを付け、ポンプ総合効率の高い順に２台を起動する。図では、ポンプＰ２、Ｐ３の並列運転となる。

この状態は、図５の模式図で示したポンプ２台運転の状態と同一である。ポンプＰ１、Ｐ２からポンプＰ３、Ｐ４への総合効率演算のためのポンプローテーション中も、取水パターンによる取水制御を継続し、途切れることがない。

時刻ｔ４で、取水量が更に増加して運転台数計算で３台運転（増段）が決定された場合には、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間Ｔ２で全ポンプの総合効率を演算する。まず、ポンプＰ２、Ｐ３運転中にＰ４を起動する（Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４による３台並列運転）。

流量制御が安定したところで、（１）式にてポンプＰ２、Ｐ３、Ｐ４の総合効率を演算する。次に、ポンプＰ３を停止させ、ポンプＰ１の起動を同時に行う。こうすることにより取水流量の連続が確保される。

ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ４による流量制御が安定したところで、ポンプＰ１の総合効率を（１）式で演算する。ポンプＰ１からポンプＰ４の総合効率のプライオリティを付け、ポンプ総合効率の高い順に起動する。図では、ポンプＰ１、Ｐ３、Ｐ４の３台並列運転となる。

ポンプＰ２、Ｐ３、Ｐ４からポンプＰ１，Ｐ２、Ｐ４への総合効率演算のためのポンプローテーション中も、取水パターンによる取水制御を継続し、途切れることがない。

図示されていないが、取水量が更に増加して運転台数計算で４台運転（増段）が決定された場合には、ポンプは４台のため、総合効率演算せず、残りのポンプ１台を起動する。

時刻ｔ６で取水量が減少し、運転台数計算で２台運転（減段）が決定された場合には、ポンプＰ１、Ｐ３、Ｐ４の３台運転中の時点で、稼働中のポンプＰ１、Ｐ３、Ｐ４の総合効率を（１）式で演算する。この場合、総合効率演算のためのポンプローテーションは実行しない。

稼動中のポンプＰ１、Ｐ３、Ｐ４の総合効率のプライオリティを付け、ポンプ総合効率の低い順に停止させる。図では、ポンプＰ４が停止し、ポンプＰ１、Ｐ３が回転数制御を続行して並列運転される。

更に、ポンプＰ１、Ｐ３並列運転中にポンプ総合効率の良い上位２位を決めるため、ポンプの総合効率演算とポンプローテーションを行う。ポンプＰ１、Ｐ３による流量制御が安定したところで、現在稼動中のポンプＰ１、Ｐ３の総合効率を（１）式で演算する。

次に総合効率演算ローティーションのため、ポンプＰ１、Ｐ３を停止させ、ポンプＰ２、Ｐ４を起動する。ポンプＰ２、Ｐ４による流量制御が安定したところで、現在稼動中のポンプＰ２、Ｐ４の総合効率を（１）式で計算する。

ポンプＰ１からＰ４ポンプの総合効率のプライオリティを付け、ポンプ総合効率の高い順に起動する。図では、ポンプＰ２、Ｐ４の並列運転となる。

図示されていないが、取水量が減少して運転台数計算で３台運転から１台運転（減段）が決定された場合には、同様のロジックで、稼動しているポンプ３台の総合効率にプライオリティを付け、ポンプ総合効率の低い順に停止させる。

次に、総合効率演算のためのポンプローテーションを行いポンプＰ１からポンプＰ４の総合効率を（１）式で演算する。ポンプＰ１からポンプＰ４の総合効率のプライオリティを付け、ポンプ総合効率の一番高いポンプ１台による回転数制御を続行する。

図１に示した実施例は、浄水場への取水流量制御を対象としたものであるが、本発明の技術は、空調２次ポンプの台数制御、ブロアーの台数制御、ファンの台数制御、配水場の配水ポンプ台数制御などへの応用が可能である。

更に拡張機能としては、ポンプ総合効率演算結果のトレンド情報の利用がある。図１において、ポンプ運転管理装置７をネットワーク９に接続し、このネットワークに接続されたサーバ２００、ＰＣ３００と通信可能な環境を構築する。

サーバ２００は、ポンプ総合効率演算装置１００が演算出力する総合効率η１〜η４のデータをリアルタイムで収集し、データベース２０１にトレンドデータとして保存する。ＰＣ３００に実装された解析アプリケーション３０１は、データベースより所定期間のトレンドデータを取得し、以下に示す各種の解析を実行することができる。

（１）運転点でのポンプ総合効率演算を記録、監視することによる劣化診断、ＣＢＭ（Condition Based Maintenance)機能。
（２）現在の運転点が効率曲線のどこに位置しているのかを明示する機能。
（３）ポンプ総合効率による台数制御の省エネ効果計算機能。
（４）ポンプ総合効率と稼働時間によるポンプローテーション機能。

１１〜１４（Ｐ１〜Ｐ４）取水ポンプ
２１〜２４可変速装置
３導水管
４流量センサ
５圧力センサ
６取水流量調節計
７ポンプ運転管理装置
７１運転台数決定手段
７２ポンプ運転手段
９ネットワーク
１０１ポンプ総合効率演算手段
１０２電力モニタ
１０３優先順位決定手段
２００サーバ
２０１データベース
３００ＰＣ
３０１解析アプリケーション

Claims

夫々が可変速装置で回転数制御される同一仕様を有する複数の取水ポンプの並列運転により上流側より取水し、導水管を介して下流側に送水すると共に、前記導水管の流量を測定値とし取水流量パターンスケジュールを設定値とする流量調節計の操作出力により、選択された前記複数の取水ポンプの可変速装置を操作するポンプ運転台数制御装置において、
同一仕様の前記取水ポンプと前記取水流量パターンスケジュールに基づいて並列運転台数を決定するポンプ運転台数決定手段と、
前記導水管の流量および圧力、ならびに前記複数の取水ポンプの可変速装置に対する電圧、電流、力率に基づいて全ての取水ポンプの総合効率を演算するポンプ総合効率演算手段と、
前記ポンプ運転台数決定手段により決定された並列運転台数と、前記ポンプ総合効率演算手段により演算された取水ポンプの総合効率情報に基づき、総合効率の高い順に選択して優先的に起動させる優先順位決定手段と、
を備えることを特徴とするポンプ運転台数制御装置。
前記取水流量パターンスケジュールに基づく前記ポンプ運転台数決定手段による取水ポンプの並列運転台数が、現在の並列運転台数より増加する場合には、前記ポンプ総合効率演算手段により全取水ポンプの総合効率の演算を実行し、前記優先順位決定手段は演算された各取水ポンプの総合効率の高い順に決定台数まで選択して起動させることを特徴とする請求項１に記載のポンプ運転台数制御装置。
前記取水流量パターンスケジュールに基づく前記ポンプ運転台数決定手段による取水ポンプの並列運転台数が、現在の並列運転台数より減少する場合には、現在運転中の取水ポンプの総合効率を前記ポンプ総合効率演算手段により実行して総合効率の低い順に決定台数まで停止させた後、前記ポンプ総合効率演算手段により全取水ポンプの総合効率の演算を実行し、前記優先順位決定手段は演算された各取水ポンプの総合効率の高い順に決定台数まで選択して起動させることを特徴とする請求項１に記載のポンプ運転台数制御装置。
前記ポンプ総合効率演算手段により演算対象となる取水ポンプが現在選択されて運転中の場合は、その取水運転を中止して総合効率演算を実行すると共に、現在選択されないで停止中の取水ポンプを起動させ、前記導水管への送水流量を前記取水流量パターンスケジュールに維持させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のポンプ運転台数制御装置。
前記ポンプ運転台数決定手段による取水ポンプの並列運転台数が全台数である場合には、前記ポンプ総合効率演算手段による各取水ポンプの総合効率演算を実行しないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のポンプ運転台数制御装置。
前記ポンプ総合効率演算手段による全取水ポンプの総合効率演算情報を時系列的に収集して保存するサーバと、このサーバにアクセスして取得した全取水ポンプの総合効率演算のトレンドを解析するアプリケーションを実装するＰＣと、を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のポンプ運転台数制御装置。