JP2012160170A - 浄水施設の送水制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】設定水位の変更や、需要者による水の使用量の変動等の要因に対しても、設定水位と現在水位の差の変動を少なくし得る浄水施設の送水制御方法を提供する。
【解決手段】この浄水施設の送水制御方法は、複数台の送水ポンプを有する浄水施設に用いられ、現在水位と設定水位の差の絶対値が、第一の規定値の範囲内のときを不感帯領域Fと定め、この不感帯領域Fにおいては複数台の送水ポンプの運転を現状維持とし、第一の規定値を超えかつそれよりも大きな第二の規定値以下のときを流量制御領域Rと定め、この流量制御領域Rにおいては複数台の送水ポンプのうち稼働している送水ポンプに限って回転数または吐出弁開度で送水量を制御し、第二の規定値を超えたときを台数制御領域Dと定め、この台数制御領域Dにおいては複数台の送水ポンプの運転台数を増加または減少させる。
【選択図】図2
【解決手段】この浄水施設の送水制御方法は、複数台の送水ポンプを有する浄水施設に用いられ、現在水位と設定水位の差の絶対値が、第一の規定値の範囲内のときを不感帯領域Fと定め、この不感帯領域Fにおいては複数台の送水ポンプの運転を現状維持とし、第一の規定値を超えかつそれよりも大きな第二の規定値以下のときを流量制御領域Rと定め、この流量制御領域Rにおいては複数台の送水ポンプのうち稼働している送水ポンプに限って回転数または吐出弁開度で送水量を制御し、第二の規定値を超えたときを台数制御領域Dと定め、この台数制御領域Dにおいては複数台の送水ポンプの運転台数を増加または減少させる。
【選択図】図2
Description
本発明は、複数台の送水ポンプを備える浄水施設における配水池への送水を制御する方法に関する。
浄水施設は、河川、沼等から取水した水を薬注・沈殿設備等で浄化した後に、複数台の送水ポンプにて遠方に設置された配水池に供給するものである。その際、需要者に安定的に水を供給するためには、配水池の水位を適切に制御する必要がある。
従来技術としては、配水池の現在水位と設定水位の差に応じて、複数台の送水ポンプのうち稼働させる送水ポンプの台数を決定する台数制御方法が一般的である(例えば特許文献1参照)。特許文献1記載の技術では、配水池の予測水位を計算して配水池水位を制御する方法が提案されており、予測水位が設定最高水位より高くなった場合には、稼働させる送水ポンプを1台減らし、逆に、予測水位が設定最低水位より低くなった場合には、稼働させる送水ポンプを1台増やす送水制御方法が開示されている。
従来技術としては、配水池の現在水位と設定水位の差に応じて、複数台の送水ポンプのうち稼働させる送水ポンプの台数を決定する台数制御方法が一般的である(例えば特許文献1参照)。特許文献1記載の技術では、配水池の予測水位を計算して配水池水位を制御する方法が提案されており、予測水位が設定最高水位より高くなった場合には、稼働させる送水ポンプを1台減らし、逆に、予測水位が設定最低水位より低くなった場合には、稼働させる送水ポンプを1台増やす送水制御方法が開示されている。
また、特許文献2記載の技術では、水位の偏差に応じた操作出力量MVに上(下)限値を設け、一定時間上(下)限値を越えた状態が継続するとポンプ運転台数を運転(停止)させる送水制御方法が開示されている。
特許文献3記載の技術では、水位制御をPID制御で行なう場合のPI制御定数を、制御モデルを構築して自動調整する方法が開示されている。
特許文献4記載の技術では、送水目標流量を求めるPI制御手段1と、ポンプ回転数操作量を求めるPI制御手段2とからなり、ポンプ運転台数は、ポンプ回転数操作量または配水池出側流量から決定する方法が開示されている。
特許文献3記載の技術では、水位制御をPID制御で行なう場合のPI制御定数を、制御モデルを構築して自動調整する方法が開示されている。
特許文献4記載の技術では、送水目標流量を求めるPI制御手段1と、ポンプ回転数操作量を求めるPI制御手段2とからなり、ポンプ運転台数は、ポンプ回転数操作量または配水池出側流量から決定する方法が開示されている。
ところで、近年、省エネルギーやコスト削減の観点から、夜間電力を利用した浄水施設の操業が重要視されている。すなわち、浄水施設において、夜間に深夜電力を利用して配水池水位を上限まで満水にし、逆に、昼間は消費電力を最小にすべく、配水池水位の許容下限値を維持するような送水ポンプの運用がなされている。そのため、配水池の設定水位は常に変化しており、また、需要者においても夜間操業にシフトしており、時間使用量に対する水位の変動が大きい。
しかしながら、一般的な台数制御方法では、複数の送水ポンプのうち1台ずつ増減して浄水施設の操業をするので、配水池の設定水位と現在水位の差の変動が大きくなり、また、設定水位の変更や、需要者による水の使用量の変動等の要因により、さらに配水池の水位が変動してしまう。例えば、前記特許文献1記載の技術では、予測水位を用いて配水池水位の制御をしているものの、設定最高水位と設定最低水位に限った制御動作なので、設定水位の変更に柔軟に対応できないばかりでなく、予測水位が外れるリスクもあり、実用化に乏しい。
上記特許文献2記載の技術では、水位の偏差が急変して行く過程において、ポンプの運転停止が迅速に行えないため追従できない。
上記特許文献3記載の技術では、PI制御定数を自動調整する機能を有しているもののむだ時間を考慮しておらず、制御モデルと実機とのずれは解消できないため、制御精度には限界がある。
上記特許文献3記載の技術では、PI制御定数を自動調整する機能を有しているもののむだ時間を考慮しておらず、制御モデルと実機とのずれは解消できないため、制御精度には限界がある。
上記特許文献4記載の技術では、PI制御が2段構成となっており、制御系を構成するポンプやバルブ、配管等の特性変動に対してPIパラメータを最適に調整するのは困難である。特に、浄水場と配水池が数十km離れている場合では、むだ時間が大きくなるが、むだ時間を考慮していない。さらに、ポンプを切替えて使う場合は、ポンプやバルブの吐出特性が切替えの都度変わり、ゲインも変化するので、PI制御で安定な制御系を維持するのは限界がある。また、ポンプ運転台数を、ポンプ回転数操作量から求めると、上記特許文献2記載の技術と同様な問題が生じる。ポンプ運転台数を、配水池出側流量から決める方法も記載されているが、水位の偏差に関係なくポンプ運転台数を増減すると、目標水位から離れる可能性がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、設定水位の変更や需要者による水の使用量の変動等に関わらず設定水位と現在水位の差の変動を少なくし得る浄水施設の送水制御方法を提供することを目的としている。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、設定水位の変更や需要者による水の使用量の変動等に関わらず設定水位と現在水位の差の変動を少なくし得る浄水施設の送水制御方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明は、複数台の送水ポンプを備える浄水施設における配水池への送水を制御する方法であって、前記配水池の現在水位と設定水位の差の絶対値が、第一の規定値の範囲内のときを不感帯領域と定め、該不感帯領域においては前記複数台の送水ポンプの運転を現状維持とし、前記第一の規定値を超えかつそれよりも大きな第二の規定値以下のときを流量制御領域と定め、該流量制御領域においては前記複数台の送水ポンプのうち稼働している送水ポンプに限って回転数または吐出弁開度で送水量を制御し、前記第二の規定値を超えたときを台数制御領域と定め、該台数制御領域においては前
記複数台の送水ポンプの運転台数を増減させることを特徴とする。
記複数台の送水ポンプの運転台数を増減させることを特徴とする。
ここで、本発明に係る浄水施設の送水制御方法において、前記流量制御領域では、現在水位の時間変化率の値から、前記稼働している送水ポンプの回転数または吐出弁開度を規定量だけ増減させることは好ましい。
さらに、前記流量制御領域で配水池出側流量の単位時間変化量の値から、前記稼働している送水ポンプの回転数または吐出弁開度を増減させることは好ましい。
また、本発明に係る浄水施設の送水制御方法において、前記台数制御領域では、現在水位と設定水位の差に応じて、前記複数台の送水ポンプの運転台数を増減させることは好ましい。
さらに、前記流量制御領域で配水池出側流量の単位時間変化量の値から、前記稼働している送水ポンプの回転数または吐出弁開度を増減させることは好ましい。
また、本発明に係る浄水施設の送水制御方法において、前記台数制御領域では、現在水位と設定水位の差に応じて、前記複数台の送水ポンプの運転台数を増減させることは好ましい。
本発明によれば、第一の規定値および第二の規定値を設定し、これに基づいて、不感帯領域、流量制御領域および台数制御領域の3つの制御領域を定めている。そして、それぞれにおいて、不感帯領域では複数台の送水ポンプの運転を現状維持とし、流量制御領域では複数台の送水ポンプのうち稼働している送水ポンプに限って回転数または吐出弁開度で送水量を制御し、さらに、台数制御領域では複数台の送水ポンプの運転台数を増減させるので、きめ細やかな送水ポンプの運転制御をすることができる。したがって、設定水位の変更や、需要者による水の使用量の変動等の要因に対しても、設定水位と現在水位の差の変動を少なくすることができる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
まず、本発明の運転制御方法を実施する浄水施設の一例を説明する。
図1に示すように、この浄水施設は、浄水場10内に、沈殿池から浄水された水を蓄える送水井6と、この送水井6の水を汲み上げて配水池4に送水する複数台の送水ポンプ2と、この送水ポンプ2を制御する制御装置1とを有する。この例では、複数台の送水ポンプ2を6台有する。各送水ポンプ2は可変速型送水ポンプであり、回転数を変えることにより送水量を変更可能になっている。これら送水ポンプ2と遠隔地にある配水池4との間および送水ポンプ2と送水井6との間には、必要な水を送水可能な配管4h、6hがそれぞれ配設されている。さらに、配水池4には水位計3が設けられており、この水位計3によって測定された水位の情報が制御装置1にて取得される。
まず、本発明の運転制御方法を実施する浄水施設の一例を説明する。
図1に示すように、この浄水施設は、浄水場10内に、沈殿池から浄水された水を蓄える送水井6と、この送水井6の水を汲み上げて配水池4に送水する複数台の送水ポンプ2と、この送水ポンプ2を制御する制御装置1とを有する。この例では、複数台の送水ポンプ2を6台有する。各送水ポンプ2は可変速型送水ポンプであり、回転数を変えることにより送水量を変更可能になっている。これら送水ポンプ2と遠隔地にある配水池4との間および送水ポンプ2と送水井6との間には、必要な水を送水可能な配管4h、6hがそれぞれ配設されている。さらに、配水池4には水位計3が設けられており、この水位計3によって測定された水位の情報が制御装置1にて取得される。
ここで、配水池4の出側には流量計11を設置するようにしてもよく、この流量計11によって測定された流量情報も制御装置1にて取得されるようにしてもよい。図1では、流量計11は、配水池4から流出される合計流量を測定しているが、配水池4から複数の流出口があり、それぞれの流出口に流量計が設置されている場合は、各流量情報が制御装置1にて取得され、制御装置1で合計される。
そして、制御装置1は、後述するフローに従い、複数台の送水ポンプ2に対し、各ポンプの運転・停止指令、ポンプ回転数設定の信号を出力する。これにより、この浄水施設は、送水井6の水を所望量だけ汲み上げて配水池4に送水するようになっている。
次に、上記制御装置1での複数台の送水ポンプ2の運転制御について図2および図3を参照しつつ詳しく説明する。
次に、上記制御装置1での複数台の送水ポンプ2の運転制御について図2および図3を参照しつつ詳しく説明する。
まず、この制御装置1が実行する複数台の送水ポンプ2の運転制御においては、配水池4に送水する際の水位設定に応じた3つの制御領域を予め定めている。詳しくは、図2に示すように、まず、配水池4の「現在水位」と「設定水位」との差異を「E」と定義し、
このEと規定値(閾値)a、b、cとを相互に比較して、現在水位が不感帯領域F、流量制御領域R、台数制御領域Dのいずれにあるかを決定している。
このEと規定値(閾値)a、b、cとを相互に比較して、現在水位が不感帯領域F、流量制御領域R、台数制御領域Dのいずれにあるかを決定している。
ここで、閾値a(第一の規定値)は、配水池の水面の波打ちによる変動や水位計の誤差など、許容できる偏差として設定する。一方、閾値b(第二の規定値)は、流量制御、すなわち、1台の送水ポンプの回転数で調整可能な偏差として設定する。さらに、台数制御領域Dにおいては、例えば、水の使用量が急激に増加(減少)して目標設定水位と現在水位との差が大きくなり、1台の送水ポンプの追起動(停止)では追いつかない場合は、2台を起動(停止)する必要があるので、閾値c(第三の規定値)を定めている。本実施形態では、目安として以下の計算でbおよびcを求める。
b=(Pmax−Pmin)/W×N×M
c=b×2
但し、Pmax:1台の送水ポンプの最大流量(m3/min)であって、送水ポンプの回転数(第二実施形態の例では吐出弁開度)が100%時の流量
Pmin:1台の送水ポンプの最小流量(m3/min)であって、送水ポンプの回転数(第二実施形態の例では吐出弁開度)が設備制約上、最小時の流量
W:配水池の面積(m2)
N:インターバルタイマー(min)であって、水位の変化を観察するための、次のアクションまでの時間間隔
M:送水ポンプの回転数または吐出弁開度の調整水準数であって、例えば送水ポンプの回転数が85%〜100%に変化できる時、3%毎に調整させるなら(100−85)/3=5が調整水準数となる。
c=b×2
但し、Pmax:1台の送水ポンプの最大流量(m3/min)であって、送水ポンプの回転数(第二実施形態の例では吐出弁開度)が100%時の流量
Pmin:1台の送水ポンプの最小流量(m3/min)であって、送水ポンプの回転数(第二実施形態の例では吐出弁開度)が設備制約上、最小時の流量
W:配水池の面積(m2)
N:インターバルタイマー(min)であって、水位の変化を観察するための、次のアクションまでの時間間隔
M:送水ポンプの回転数または吐出弁開度の調整水準数であって、例えば送水ポンプの回転数が85%〜100%に変化できる時、3%毎に調整させるなら(100−85)/3=5が調整水準数となる。
これにより、本実施形態における閾値b、cの値は、(Pmax−Pmin)=500(m3/h)、W=12,000m2、N=15(min)、M=5(min)から、閾値b=0.05m、また、閾値c(第三の規定値)=0.1m、閾値a=0.01m、とした。
そして、この制御装置1において複数台の送水ポンプ2の運転制御処理が実行されると、図3に示すように、まず、ステップS1に移行し、水位計3から取得した水位情報に基づいて、上述した3つの制御領域のいずれにあるかを判定する。その結果、−a≦E≦aであれば、不感帯領域Fと判定してステップS2に移行する。ステップS2では、送水ポンプ2の運転を現状維持として処理をステップS1に戻す。
そして、この制御装置1において複数台の送水ポンプ2の運転制御処理が実行されると、図3に示すように、まず、ステップS1に移行し、水位計3から取得した水位情報に基づいて、上述した3つの制御領域のいずれにあるかを判定する。その結果、−a≦E≦aであれば、不感帯領域Fと判定してステップS2に移行する。ステップS2では、送水ポンプ2の運転を現状維持として処理をステップS1に戻す。
これに対し、制御領域の判定が、−b≦E<−aまたはa<E≦bであれば、ステップS3に移行して流量制御領域Rと判定する。流量制御領域Rとの判定がなされた場合は、運転中の送水ポンプ2に限ってその回転数を規定量増減させることで、送水流量の微調整を行う。
さらに、制御領域の判定が、E<−bまたはE>bであれば、ステップS4に移行して台数制御領域Dと判定し、複数台の送水ポンプ2の運転台数を増減させることで、送水流量の大幅な調整を行う。
さらに、制御領域の判定が、E<−bまたはE>bであれば、ステップS4に移行して台数制御領域Dと判定し、複数台の送水ポンプ2の運転台数を増減させることで、送水流量の大幅な調整を行う。
次に、上記流量制御領域R(ステップS3)での制御方法の詳細を述べる。
流量制御領域Rとの判定によりステップS5に移行し、移行後実行される送水制御では、所定時間(例えば10分間)の水位の傾き(変化率)を現在水位の時間変化率Δと定義する。そして、ステップS5において、[Δ<0かつE>0]または[Δ>0かつE<0]のとき、すなわち、現在水位が設定水位に近づきつつあるときは、ステップS6に移行して複数台の送水ポンプ2の運転を現状維持とし、処理をステップS1に戻す。一方、[Δ≧
0かつE>0]のときは、ステップS7に移行し、ステップS7では、現在水位を設定水
位に近づかせるために、複数台の送水ポンプ2の回転数(第二実施形態の例では吐出弁開
度)をα%減少させる。つまり、図1に示す、可変速型送水ポンプを有する浄水施設の場合は、運転中の送水ポンプ2に限ってその回転数を変更する。これに対し、図5に示す第二実施形態の例のように、固定速型送水ポンプしか有しない施設の場合は、吐出弁開度を変更する。さらに、[Δ≦0かつE<0]のときは、ステップS8に移行して運転中の送水ポンプ2に限ってその回転数(第二実施形態の例では吐出弁開度)をα%増加させる。
流量制御領域Rとの判定によりステップS5に移行し、移行後実行される送水制御では、所定時間(例えば10分間)の水位の傾き(変化率)を現在水位の時間変化率Δと定義する。そして、ステップS5において、[Δ<0かつE>0]または[Δ>0かつE<0]のとき、すなわち、現在水位が設定水位に近づきつつあるときは、ステップS6に移行して複数台の送水ポンプ2の運転を現状維持とし、処理をステップS1に戻す。一方、[Δ≧
0かつE>0]のときは、ステップS7に移行し、ステップS7では、現在水位を設定水
位に近づかせるために、複数台の送水ポンプ2の回転数(第二実施形態の例では吐出弁開
度)をα%減少させる。つまり、図1に示す、可変速型送水ポンプを有する浄水施設の場合は、運転中の送水ポンプ2に限ってその回転数を変更する。これに対し、図5に示す第二実施形態の例のように、固定速型送水ポンプしか有しない施設の場合は、吐出弁開度を変更する。さらに、[Δ≦0かつE<0]のときは、ステップS8に移行して運転中の送水ポンプ2に限ってその回転数(第二実施形態の例では吐出弁開度)をα%増加させる。
次に、上記台数制御領域D(ステップS4)での制御方法の詳細を述べる。
ステップS4に移行後実行される台数制御(ステップS9)では、[b<E≦c]のときは、送水ポンプ2の運転台数を1台減少させ、[c<E]のときは、送水ポンプ2の運転台数を2台減少させる。逆に、[−c≦E<−b]のときは、送水ポンプの運転台数を1台増加させ、また、[E<−c]のときは、送水ポンプの運転台数を2台増加させる。
ステップS4に移行後実行される台数制御(ステップS9)では、[b<E≦c]のときは、送水ポンプ2の運転台数を1台減少させ、[c<E]のときは、送水ポンプ2の運転台数を2台減少させる。逆に、[−c≦E<−b]のときは、送水ポンプの運転台数を1台増加させ、また、[E<−c]のときは、送水ポンプの運転台数を2台増加させる。
ステップS7ないしS8で送水ポンプ2の回転数を増減(図5に示す第二実施形態の例では吐出弁開度を増減)、またはステップS9で送水ポンプ2の運転台数を増減した場合は、続いてステップS10に移行し、配水池4の水位の変化を観察するために、次のアクション(再度ステップS1処理を戻す)までインターバルタイマーに時間間隔N分をもたせる。この時間間隔Nは、浄水場10の送水ポンプ2から配水池4までの距離や配水池4の容積に依存するが、ステップ応答試験等で決定できる。例えば10〜20分程度に設定する。
次に、この浄水施設の送水制御方法の作用・効果について説明する。
本発明の実施例として、上記実施形態の適用結果のグラフ、および比較例として上記設定最高水位と設定最低水位に限った制御の適用結果のグラフを図4に示す。本発明を適用した浄水施設は、夜間帯(22時〜8時)に配水池水位を上限まで満水にし、逆に、昼間は配水池水位の許容下限値を維持するような目標水位設定がなされており、上記可変速型送水ポンプ2を有するものである。この実施例では、閾値a=0.01m、閾値b=0.05m、閾値c=0.10m、α=3%、時間間隔N=15分と決定した。
本発明の実施例として、上記実施形態の適用結果のグラフ、および比較例として上記設定最高水位と設定最低水位に限った制御の適用結果のグラフを図4に示す。本発明を適用した浄水施設は、夜間帯(22時〜8時)に配水池水位を上限まで満水にし、逆に、昼間は配水池水位の許容下限値を維持するような目標水位設定がなされており、上記可変速型送水ポンプ2を有するものである。この実施例では、閾値a=0.01m、閾値b=0.05m、閾値c=0.10m、α=3%、時間間隔N=15分と決定した。
図4に示すように、台数制御のみによる従来法では、設定水位と現在水位の差が±0.1mの幅であったのに対し、本実施形態の例では、±0.05mの幅に低減された。本実施例により、設定水位の変更や、需要者における水の使用量の変動等の要因に対しても、設定水位と現在水位の差の変動を少なくすることができた。本実施例における省エネルギー効果として、電力原単位(kWh/m3)が、約2.0%向上した。
このように、本発明を採用した浄水設備では、昼間は消費電力を最小にすべく、配水池水位の許容下限値を維持するだけの最低限の送水ポンプを運転し、逆に、夜間は安価な深夜電力を利用して、配水池水位を上限まで満水に保つことで、省エネルギー、コスト削減が図れる。
このように、本発明を採用した浄水設備では、昼間は消費電力を最小にすべく、配水池水位の許容下限値を維持するだけの最低限の送水ポンプを運転し、逆に、夜間は安価な深夜電力を利用して、配水池水位を上限まで満水に保つことで、省エネルギー、コスト削減が図れる。
他の実施形態として、配水池4の出側に流量計11を配置した場合の送水制御方法について以下に説明する。
この場合の、上記流量制御領域R(ステップS3)での制御方法の詳細を、図8のフローチャートを参照しつつ述べる。
流量制御領域Rとの判定によりステップS5に移行し、移行後実行される送水制御では、所定時間(例えば10分間)の水位の傾き(変化率)を現在水位の時間変化率Δと定義する。そして、ステップS5において、[Δ<0かつE>0]または[Δ>0かつE<0]のとき、すなわち、現在水位が設定水位に近づきつつあるときは、ステップS6に移行して複数台の送水ポンプ2の運転を現状維持とし、処理をステップS1に戻す。
この場合の、上記流量制御領域R(ステップS3)での制御方法の詳細を、図8のフローチャートを参照しつつ述べる。
流量制御領域Rとの判定によりステップS5に移行し、移行後実行される送水制御では、所定時間(例えば10分間)の水位の傾き(変化率)を現在水位の時間変化率Δと定義する。そして、ステップS5において、[Δ<0かつE>0]または[Δ>0かつE<0]のとき、すなわち、現在水位が設定水位に近づきつつあるときは、ステップS6に移行して複数台の送水ポンプ2の運転を現状維持とし、処理をステップS1に戻す。
それ以外の場合すなわち、[Δ≧0かつE>0]または[Δ≦0かつE<0]のときは、ステップS7に移行する。ステップS7では、配水池出側流量計11の値(流量計が複数ある場合はその合計値)の単位時間当たりの流量の変化を配水池出側流量の単位時間変化量ΔQと定義する。さらに、ΔQに対応した送水ポンプの回転数または吐出弁開度の変化量をβと定義する。βは、ポンプの回転数と吐出流量または、吐出弁の開度と吐出流量の関係から求める。図6はポンプの回転数と吐出流量のグラフの一例を示したもので、ΔQからβを求めることができる。
同様に、図7は、吐出弁の開度と吐出流量のグラフの一例を示したもので、ΔQからβを求めることができる。ポンプの回転数と吐出流量または、吐出弁の開度と吐出流量の関係は、ポンプや吐出弁毎に制御装置1に格納されており、ポンプを切替えた場合でも、運転中のポンプに対応した値を求めることができる。ΔQ>0の場合は、βは正の値になり、ΔQ<0の場合は、βは負の値になる。
[Δ≧0かつE>0]の場合は、ステップS8に移行し、現在水位を設定水位に近づかせるために、運転中の送水ポンプ2の回転数(第二実施形態の例では吐出弁開度)を(α−β)%減少させる。つまり、図1に示す、可変速型送水ポンプを有する浄水施設の場合は、運転中の送水ポンプ2に限ってその回転数を変更する。
[Δ≧0かつE>0]の場合は、ステップS8に移行し、現在水位を設定水位に近づかせるために、運転中の送水ポンプ2の回転数(第二実施形態の例では吐出弁開度)を(α−β)%減少させる。つまり、図1に示す、可変速型送水ポンプを有する浄水施設の場合は、運転中の送水ポンプ2に限ってその回転数を変更する。
これに対し、図5に示す第二実施形態の例のように、固定速型送水ポンプしか有しない施設の場合は、吐出弁開度を変更する。ΔQ>0の場合、すなわち配水池からの流出量が増加傾向にある場合は、今後、水位が減少する方向になるので、回転数または吐出弁開度の減少量をαより少なめに設定しておく。逆にΔQ<0の場合、すなわち配水池からの流出量が減少傾向にある場合は、今後、水位が増加する方向になるので回転数または吐出弁開度の減少量をαより多めに設定しておく。
さらに、[Δ≦0かつE<0]のときは、ステップS9に移行して運転中の送水ポンプ2に限ってその回転数(第二実施形態の例では吐出弁開度)を(α+β)%増加させる。ΔQ>0の場合、すなわち配水池からの流出量が増加傾向にある場合は、今後、水位が減少する方向になるので、回転数または吐出弁開度の増加量をαより多めに設定しておく。逆に、ΔQ<0の場合、すなわち配水池からの流出量が減少傾向にある場合は、今後、水位が増加する方向になるので回転数または吐出弁開度の増加量をαより少なめに設定しておく。
次に、上記台数制御領域D(ステップS4)での制御方法の詳細を述べる。
ステップS4に移行後実行される台数制御(ステップS10)では、[b<E≦c]のときは、送水ポンプ2の運転台数を1台減少させ、[c<E]のときは、送水ポンプ2の運転台数を2台減少させる。逆に、[−c≦E<−b]のときは、送水ポンプの運転台数を1台増加させ、また、[E<−c]のときは、送水ポンプの運転台数を2台増加させる。
ステップS4に移行後実行される台数制御(ステップS10)では、[b<E≦c]のときは、送水ポンプ2の運転台数を1台減少させ、[c<E]のときは、送水ポンプ2の運転台数を2台減少させる。逆に、[−c≦E<−b]のときは、送水ポンプの運転台数を1台増加させ、また、[E<−c]のときは、送水ポンプの運転台数を2台増加させる。
ステップS8ないしS9で送水ポンプ2の回転数を増減(図5に示す第二実施形態の例では吐出弁開度を増減)、またはステップS10で送水ポンプ2の運転台数を増減した場合は、続いてステップS11に移行し、配水池4の水位の変化を観察するために、次のアクション(再度ステップS1処理を戻す)までインターバルタイマーに時間間隔N分をもたせる。この時間間隔Nは、浄水場10の送水ポンプ2から配水池4までの距離や配水池4の容積に依存するが、ステップ応答試験等で決定できる。例えば10〜20分程度に設定する。
図4に示すように、台数制御のみによる従来法では、設定水位と現在水位の差が±0.1mの幅であったのに対し、この実施形態(配水池4の出側に流量計11を設置した場合)の例では、±0.03mの幅に低減された。この実施例により、設定水位の変更や、需要者における水の使用量の変動等の要因に対しても、設定水位と現在水位の差の変動を少なくすることができた。本実施例における省エネルギー効果として、電力原単位(kWh/m3)が、約2.2%向上した。
このように、本発明を採用した浄水設備では、昼間は消費電力を最小にすべく、配水池水位の許容下限値を維持するだけの最低限の送水ポンプを運転し、逆に、夜間は安価な深夜電力を利用して、配水池水位を上限まで満水に保つことで、省エネルギー、コスト削減が図れる。
このように、本発明を採用した浄水設備では、昼間は消費電力を最小にすべく、配水池水位の許容下限値を維持するだけの最低限の送水ポンプを運転し、逆に、夜間は安価な深夜電力を利用して、配水池水位を上限まで満水に保つことで、省エネルギー、コスト削減が図れる。
また、このような操業を実施する上で、本実施形態の浄水施設の送水制御方法によれば、閾値a(第一の規定値)および閾値b(第二の規定値)を設定し、これに基づいて、不感帯領域F、流量制御領域Rおよび台数制御領域Dの3つの制御領域を定めている。そして、それぞれにおいて、不感帯領域Fでは複数台の送水ポンプ2の運転を現状維持とし、流量制御領域Rでは複数台の送水ポンプ2のうち稼働している送水ポンプ2に限って回転数を制御して送水量を変え、さらに、台数制御領域Dでは複数台の送水ポンプ2の運転台数を増減させるので、きめ細やかな送水ポンプ2の運転制御をすることができる。したがって、実績水位が目標水位に追従するような、制御精度が高い送水ポンプの制御が可能であり、設定水位の変更や、需要者による水の使用量の変動等の要因に対しても、設定水位と現在水位の差の変動を少なくすることができる。
なお、本発明に係る浄水施設の送水制御方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、複数台の送水ポンプ2を6台有し、各送水ポンプ2が可変速型送水ポンプである例で説明したが、これに限定されず、送水ポンプ2が複数台であれば本発明を適用可能であり、また、送水ポンプ2も可変速型送水ポンプに限らず、固定速型送水ポンプを採用可能である。この場合には、図5に示す第二実施形態のように、複数台の送水ポンプ2と配水池4を繋ぐ配管4hの途中部分に吐出弁5を設ける。そして、この吐出弁5をも含めて制御装置1で吐出弁開度設定を出力する(上記第一実施形態での説明中に第二実施形態の対応部分を括弧書きで記載)。例えば上記の例では、流量制御領域R(−b≦E<−aまたはa<E≦b)であれば、吐出弁5の開度を規定量増減させて、送水流量の微調整を行うことで上記実施形態同様の作用効果を奏する。
例えば、上記実施形態では、複数台の送水ポンプ2を6台有し、各送水ポンプ2が可変速型送水ポンプである例で説明したが、これに限定されず、送水ポンプ2が複数台であれば本発明を適用可能であり、また、送水ポンプ2も可変速型送水ポンプに限らず、固定速型送水ポンプを採用可能である。この場合には、図5に示す第二実施形態のように、複数台の送水ポンプ2と配水池4を繋ぐ配管4hの途中部分に吐出弁5を設ける。そして、この吐出弁5をも含めて制御装置1で吐出弁開度設定を出力する(上記第一実施形態での説明中に第二実施形態の対応部分を括弧書きで記載)。例えば上記の例では、流量制御領域R(−b≦E<−aまたはa<E≦b)であれば、吐出弁5の開度を規定量増減させて、送水流量の微調整を行うことで上記実施形態同様の作用効果を奏する。
1 制御装置
2 送水ポンプ
3 水位計
4 配水池
5 吐出弁
6 送水井
10 浄水場
2 送水ポンプ
3 水位計
4 配水池
5 吐出弁
6 送水井
10 浄水場
Claims (4)
- 複数台の送水ポンプを備える浄水施設における配水池への送水を制御する方法であって、前記配水池の現在水位と設定水位の差の絶対値が、第一の規定値の範囲内のときを不感帯領域と定め、該不感帯領域においては前記複数台の送水ポンプの運転を現状維持とし、前記第一の規定値を超えかつそれよりも大きな第二の規定値以下のときを流量制御領域と定め、該流量制御領域においては前記複数台の送水ポンプのうち稼働している送水ポンプに限って回転数または吐出弁開度で送水量を制御し、前記第二の規定値を超えたときを台数制御領域と定め、該台数制御領域においては前記複数台の送水ポンプの運転台数を増減させることを特徴とする浄水施設の送水制御方法。
- 前記流量制御領域では、現在水位の時間変化率の値から、前記稼働している送水ポンプの回転数または吐出弁開度を規定量だけ増減させることを特徴とする請求項1に記載の浄水施設の送水制御方法。
- 前記台数制御領域では、現在水位と設定水位の差に応じて、前記複数台の送水ポンプの運転台数を増減させることを特徴とする請求項1または2に記載の浄水施設の送水制御方法。
- 前記流量制御領域では、配水池出側流量の単位時間変化量の値から、前記稼働している送水ポンプの回転数または吐出弁開度を増減させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の浄水施設の送水制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011282931A JP2012160170A (ja) | 2011-01-13 | 2011-12-26 | 浄水施設の送水制御方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011004809 | 2011-01-13 | ||
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=46840617
Family Applications (1)
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JP2011282931A Pending JP2012160170A (ja) | 2011-01-13 | 2011-12-26 | 浄水施設の送水制御方法 |
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JP (1) | JP2012160170A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014067405A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-04-17 | Yaskawa Electric Corp | ピークシフト送水計画方法、ピークシフト送水計画装置および貯蔵可能な資源の送出計画方法 |
JP2016067987A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 三浦工業株式会社 | 濾過システム |
JP2017091124A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 三菱電機株式会社 | 送水設備プラントの監視制御装置および監視制御装置を用いた配水池の水位管理方法 |
-
2011
- 2011-12-26 JP JP2011282931A patent/JP2012160170A/ja active Pending
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