JP2014091018A - Fire hydrant pump system and method for controlling fire hydrant pump system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変速に駆動されるポンプを備えた消火栓ポンプシステム及び消火栓ポンプシステムの制御方法に関する。 The present invention relates to a fire hydrant pump system including a pump driven at a variable speed, and a control method for the fire hydrant pump system.
消火栓ポンプシステムは火災時に火災検知器あるいは人為的な操作によって、速やかに運転され送水されなければならない。そのため、送水に対し信頼性の高いシステムが要求されるが、従来はインバータ駆動の消火栓ポンプシステムは使用された例は少ない。しかしながら、インバータの普及に伴い消火栓ポンプシステムにインバータを採用する動向が見られる。これらの公知例として、特許文献1、特許文献2がある。
Fire hydrant pump systems must be quickly operated and pumped by fire detectors or man-made operations in the event of a fire. For this reason, a highly reliable system is required for water supply, but an inverter-driven fire hydrant pump system has been rarely used in the past. However, with the widespread use of inverters, there is a trend to adopt inverters in fire hydrant pump systems. As these known examples, there are
特許文献1の消防システム(スプリンクラー)においては、例えば段落(0025)に、「加圧送水装置4は、モータにより駆動される2台のポンプを具備している。加圧送水装置4は、制御装置5からの圧力制御信号に基づいて、ポンプを駆動するモータの回転数を制御し、もって送水圧力を所定の値とする。また、加圧送水装置4は、制御装置5からの送水量制御信号に基づいて、起動させるポンプの数を変化させ、もって送水量を所定の値とする。
In the fire fighting system (sprinkler) of
本発明は、ポンプを駆動するモータの回転数を制御する方法を限定するものではないが、ポンプを駆動するモータの回転数の制御は、回転数を直接可変するVVVFインバータ(Variable Voltage Variable Frequency Inverter:可変電圧可変周波数インバータ)などのインバータ制御により行うのが望ましい。」と開示されている。又、段落(0022)の20行に、制御装置5から受信した圧力信号.送水量制御信号に基づいて、送水の圧力.量を制御すると記載されている。これは、図示は省略されているが、送水管に圧力センサと流量センサが取り付けてあり、前述の圧力信号.送水量制御信号を目標値として、圧力センサと流量センサの検出したデータが前記目標値となるようにインバータにより周波数制御することを示唆している。 Although the present invention does not limit the method of controlling the rotational speed of the motor that drives the pump, the rotational speed of the motor that drives the pump is controlled by a VVVF inverter (Variable Voltage Variable Frequency Inverter) that directly varies the rotational speed. : Variable voltage variable frequency inverter) etc. Is disclosed. In line 20 of paragraph (0022), the pressure signal. The water supply pressure based on the water supply control signal. It is stated that the amount is controlled. This is not shown, but a pressure sensor and a flow rate sensor are attached to the water pipe, and the pressure signal. This suggests that the frequency control is performed by the inverter so that the data detected by the pressure sensor and the flow rate sensor becomes the target value with the water supply amount control signal as the target value.
また、特許文献2の消火ポンプ装置において、段落(0040)に目標圧力の設定は、制御装置40内に予め複数の値を記憶させておき、スプリンクラーヘッド50の開放動作した区画の自動警報装置からの信号により、必要な目標圧力設定値を選択して圧力制御運転を行うとの開示はあるが、複数の値(目標圧力PA,PB)は記憶されているが、階数と目標圧力を一対一に対応させて記憶していない。そして、どの階数からの信号が来ても、常に目標圧力のPA〜PBの値が選択され、階数と目標圧力とが一対一に対応されて選択されることがない。
Further, in the fire pump device of
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載の消防システム及び消火ポンプ装置によれば、放出信号に基づいて消火物を放出している放出装置を特定し、これに基づいて加圧装置に送水圧力制御信号及び送水量制御信号を送信するとなっている、又、複数の目標圧力を記憶部に記憶するとなっているが、加圧装置の記憶部には、特定した放出装置(階高さ)に対応した複数の目標圧力を記憶し、放出信号に基づいて前記記憶している複数の目標圧力から選択して目標圧力を決定する開示がされていない。更に、消火栓システムへ適用することも何らの開示もされていない。
However, according to the fire fighting system and the fire extinguishing pump device described in
消火栓は、火災の発生してない通常時は水圧が加わっておらず、火災時に給水管端末に取り付けた消火栓の操作スイッチが操作されたときにポンプが始動するものである。さらに、消火栓の消火ホースから吐出される水圧は、スプリンクラーの水圧と比べると桁違いに大きいので、常時水圧が加わっている上記のスプリンクラーを用いたシステムにそのまま適用することはできない。また消火栓は、常時水圧が加わっているスプリンクラーのシステムに対して、スイッチ操作から大きな所定圧に達するまで時間を要する。 In the fire hydrant, water pressure is not normally applied when no fire is occurring, and the pump starts when the operation switch of the fire hydrant attached to the water pipe terminal is operated in the event of a fire. Furthermore, since the water pressure discharged from the fire hose of the fire hydrant is orders of magnitude greater than the water pressure of the sprinkler, it cannot be directly applied to a system using the above-described sprinkler to which water pressure is constantly applied. The fire hydrant also takes time to reach a large predetermined pressure from the switch operation with respect to the sprinkler system to which water pressure is constantly applied.
また、前記上記のように消火ホースから吐出される水圧が大きいので、例えば地下4階に給水を行うに際して、地上4階に給水を行うときに必要な圧力まで上げた場合、配管、消火ホース及びその接続部が圧力に耐え切れず破裂する虞がある。従って、各階毎に給水される圧力を正確に設定することが求められる。 In addition, since the water pressure discharged from the fire hose is large as described above, for example, when water is supplied to the fourth floor, when the pressure is increased when water is supplied to the fourth floor, the piping, fire hose, and There is a possibility that the connecting portion cannot withstand pressure and burst. Therefore, it is required to accurately set the pressure supplied to each floor.
本発明の目的は、火災時において給水管端末に取り付けた消火栓の始動スイッチが操作されたとき、消火栓の圧力を急峻に立ち上るようにして、速やかな消火を行えるとともに、各階毎に給水される圧力を正確に設定して安全に給水できる消火栓ポンプシステム及び消火栓ポンプシステムの制御方法を提供することにある。 The purpose of the present invention is to quickly extinguish the fire hydrant pressure when the start switch of the fire hydrant attached to the water pipe terminal is operated in the event of a fire, and the pressure supplied to each floor It is an object to provide a fire hydrant pump system and a control method for the fire hydrant pump system that can set water accurately and supply water safely.
上記目的を達成するため、本発明は、水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火栓に送水する消火栓ポンプと、
前記消火栓ポンプを駆動するインバータと、
前記消火栓ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記消火栓に設置され操作に基いて始動指令信号を送信する始動スイッチと、
該信号発信手段の信号に対応して、各階毎に予め求められた配管抵抗曲線から各階毎の目標圧力と対応する想定周波数を設定する設定手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力が前記設定手段により設定された目標圧力となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプの周波数を制御する周波数制御手段とを備え、
ポンプの初期始動時に前記周波数制御手段は、前記インバータに前記想定周波数を出力することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a fire hydrant pump for feeding water from a water source to a fire hydrant provided on each floor on the demand side via a water pipe,
An inverter for driving the fire hydrant pump;
Pressure detecting means for detecting the pressure on the discharge side of the fire hydrant pump;
A start switch installed on the fire hydrant for transmitting a start command signal based on an operation;
Corresponding to the signal of the signal transmitting means, setting means for setting an assumed frequency corresponding to the target pressure for each floor from the piping resistance curve obtained in advance for each floor;
A frequency control means for controlling a pump frequency by outputting a frequency command signal to the inverter so that the pressure detected by the pressure detection means becomes a target pressure set by the setting means;
The frequency control means outputs the assumed frequency to the inverter when the pump is initially started.
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、初期始動時に前記周波数制御手段により前記インバータが想定周波数に立ち上るように制御されると共に、吐出圧力一定に制御されることを特徴とする。 In the fire hydrant pump system described above, the frequency control means controls the inverter to rise to an assumed frequency at the time of initial startup, and the discharge pressure is controlled to be constant.
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、前記周波数制御手段により前記インバータが過電流トリップしない範囲で想定周波数に立ち上るように制御されることを特徴とする。 The fire hydrant pump system described above is characterized in that the frequency control means controls the inverter to rise to an assumed frequency within a range where no overcurrent trip occurs.
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、前記消火栓の始動スイッチが操作され、この信号発信手段により複数階の消火栓の始動押釦スイッチが操作されたことを示す信号が送信された場合に、前記周波数制御手段は前記ポンプの周波数が予め設定された最大周波数となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプの周波数を制御することを特徴とする。 Further, in the fire hydrant pump system described above, when the start switch of the fire hydrant is operated and a signal indicating that the start push button switch of the fire hydrant of the plurality of floors is operated by the signal transmitting means, the frequency The control means controls the pump frequency by outputting a frequency command signal to the inverter so that the pump frequency reaches a preset maximum frequency.
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムおいて、前記圧力検出手段により検出された圧力が所定値以下になった場合に、前記周波数制御手段は前記ポンプの周波数が予め設定された最大周波数となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプの周波数を制御することを特徴とする。 Further, in the fire hydrant pump system described above, when the pressure detected by the pressure detection unit becomes a predetermined value or less, the frequency control unit sets the frequency of the pump to a preset maximum frequency. Further, a frequency command signal is output to the inverter to control the pump frequency.
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、さらに、前記周波数制御手段を収納する制御盤が設けられ、始動スイッチの操作に基いて前記周波数制御手段により前記ポンプの運転が行われている場合、前記制御盤に備えられたスイッチの切換えによってのみ前記ポンプが運転停止されることを特徴とする。 Further, in the fire hydrant pump system described above, a control panel that houses the frequency control means is further provided, and when the pump is operated by the frequency control means based on operation of a start switch, The pump is stopped only by switching a switch provided in the control panel.
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、さらに前記消火栓と前記制御盤の間に始動リレー盤を介在させて設けると共に、前記始動リレー盤と制御盤に通信手段を搭載し、この通信手段を介し各階に設置の消火栓の信号発信手段からの信号を前記制御盤に伝達することを特徴とする。 Further, in the fire hydrant pump system described above, a start relay panel is further interposed between the fire hydrant and the control panel, and a communication unit is mounted on the start relay panel and the control panel, via the communication unit. A signal from a signal transmission means of a fire hydrant installed on each floor is transmitted to the control panel.
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、各階設置の消火栓と制御盤に通信手段を搭載し、両者間の信号の授受により、各階設置の消火栓を特定しこれに必要な目標圧力設定することを特徴とする。 In addition, in the fire hydrant pump system described above, communication means are mounted on the fire hydrant installed on each floor and the control panel, and the fire hydrant installed on each floor is identified and the target pressure set for this is set by exchanging signals between the two. Features.
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、各階設置の消火栓と制御盤に無線通信手段を搭載し、両者間の信号の授受により、各階設置の消火栓を特定しこれに必要な目標圧力設定することを特徴とする。 In addition, in the fire hydrant pump system described above, wireless communication means are installed in the fire hydrant installed on each floor and the control panel, and the fire hydrant installed on each floor is identified and the target pressure set for this is set by exchanging signals between the two. It is characterized by.
上記目的を達成するため、本発明は、水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火栓に送水する消火栓ポンプと、該消火栓ポンプを駆動するインバータと、前記消火栓ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記消火栓の始動押釦スイッチの操作に基いて前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定された目標圧力となるように前記インバータを制御する周波数制御手段を備えた消火栓ポンプシステムの制御方法において、
前記消火栓の始動スイッチの操作に基いて始動指令信号が発信されるステップと、
前記始動指令信号に基づいて、階数毎に予め求められた配管抵抗曲線から目標圧力と想定周波数を読み出すステップと、
前記周波数制御手段により前記インバータが初期始動時に想定周波数に立ち上るように制御されると共に、吐出圧力一定に制御されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a fire hydrant pump for feeding water from a water source to a fire hydrant provided on each floor on the demand side through a water pipe, an inverter for driving the fire hydrant pump, and the fire hydrant pump. Pressure detection means for detecting the pressure on the discharge side, and frequency control for controlling the inverter so that the pressure detected by the pressure detection means based on the operation of the start pushbutton switch of the fire hydrant becomes a preset target pressure In a method for controlling a fire hydrant pump system comprising means,
A start command signal is transmitted based on the operation of the start switch of the fire hydrant;
Based on the start command signal, reading the target pressure and the assumed frequency from the pipe resistance curve obtained in advance for each floor;
The frequency control means controls the inverter so as to rise to an assumed frequency at the time of initial start, and also controls the discharge pressure to be constant.
本発明によれば、火災時において、給水管端末に取り付けた消火栓の始動スイッチが操作されたとき、消火栓の圧力を急峻に立ち上るようにして、より確実で正確な圧力で消火栓へ給水することで速やかな消火を行える。更に、各階毎に給水される圧力を正確に設定するようにして、安全に給水することができる。 According to the present invention, in the event of a fire, when the start switch of the fire hydrant attached to the water pipe terminal is operated, the pressure of the fire hydrant rises sharply, and water is supplied to the fire hydrant with a more reliable and accurate pressure. Quick fire extinguishing is possible. Furthermore, it is possible to supply water safely by accurately setting the pressure supplied to each floor.
以下、本発明の一実施形態について図1〜図7により説明する。図1は本実施例のインバータ駆動消火栓ポンプシステムのシステム系統図を示し地下4階、地上2階を例示している。説明を簡単にするため、3階以上の図示は省略している。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a system diagram of the inverter-driven fire hydrant pump system of this embodiment, illustrating the fourth floor below and the second floor above ground. In order to simplify the explanation, the illustration of the third floor and above is omitted.
1は水源であり例えば消火水槽等である。4は先端にフート弁2を取り付けた吸い込み管3を吸い込み側に設け、送水管8へ送水する消火栓ポンプである。このポンプ4には吐き出し側に逆止め弁6、仕切り弁7が取り付けられている。10はポンプ近傍に位置し送水管8に取り付けられた圧力検出手段であり、ここの圧力に応じた電気信号S1を発信する。発信された電気信号S1は後で述べる制御盤9が受信する。
1 is a water source, for example, a fire extinguishing water tank. A
また、送水配管8には各階毎に消火栓11a〜11fを備え、これらの消火栓は図7に示すように送水管8の枝管8a〜8fにより引き込み、始動押釦スイッチ(始動スイッチ)22、ベル23、始動表示ランプ24、ホース25、ノズル26が設置されている。そして、消火栓の始動押釦スイッチ22が操作されると、始動指令を発信したことを示す始動指令信号S3a〜S3fを発信する。ここで、添字のaは地下4階、bは地下3階、cは地下32、dは地下1階、eは地上1階、fは地上2階に対応している。これらの始動指令信号S3a〜S3fは始動リレー盤32で受信され、始動指令信号S2a(=S3a)、S2b(=S3b)・・・S2f(=S3f)を制御盤9に送信する。
Further, the
制御盤9は後で詳細に説明するが、インバータ、制御装置(周波数制御手段)等を内蔵しており、動力ケーブルS0により電動機5に電力(可変周波数、可変電圧)を供給する。各階の消火栓から発信されるこれらの始動指令信号は、どの階なのかを示す位置情報であり、これによってその階が特定され、階毎に必要な給水圧力(目標圧力)が決定される。
As will be described in detail later, the
図2は、消火栓ポンプを図1に示す系統で、インバータによる階毎の吐き出し圧力一定制御を行った場合のポンプ性能曲線図である。横軸に給水量、縦軸に給水圧力(ヘッド)を示している。H04Fは4階の消火栓に所定水量Q0を送水するのに必要な給水圧力(ヘッド)であり目標値である。同様にH0B3F、H0B4Fはそれぞれ地下3階、地下4階の消火栓に所定水量Q0を送水するのに必要な給水圧力(ヘッド)であり目標値である。地下2階〜3階までの必要な給水圧力(ヘッド)は図示を省いているが同様の意味を持つ。 FIG. 2 is a pump performance curve diagram when the fire hydrant pump is a system shown in FIG. 1 and the discharge pressure constant control for each floor is performed by an inverter. The horizontal axis indicates the amount of water supply, and the vertical axis indicates the water supply pressure (head). H04F is a water supply pressure (head) necessary to feed a predetermined amount of water Q0 to the fire hydrant on the fourth floor, and is a target value. Similarly, H0B3F and H0B4F are water supply pressures (heads) necessary for supplying a predetermined amount of water Q0 to the fire hydrants on the third and fourth basement floors, respectively, and are target values. Necessary water supply pressures (heads) from the 2nd to 3rd floors have the same meaning although not shown.
このようにして本実施例においては、所定の給水量のもとで、階毎に給水するのに必要な給水圧力ヘッド(目標圧力)を予め設定する。この目標圧力になるようにインバータの周波数を制御してポンプ駆動することにより、火災が起きた際に確実で階毎に正確な給水を行うことを可能とする。 In this way, in this embodiment, a water supply pressure head (target pressure) necessary for supplying water for each floor under a predetermined water supply amount is set in advance. By controlling the frequency of the inverter and driving the pump so as to achieve this target pressure, it is possible to reliably and accurately supply water every floor when a fire occurs.
図2において曲線Hはインバータ周波数をf0B4Fで運転した時のポンプQ−H性能
を示している。そしてこの周波数f0B4Fは地下4階の消火栓に送水する場合の、所定水量Q0を送水することが必要となったときの目標圧力H0B4Fを出すために必要な周波数である。
In FIG. 2, a curve H indicates the performance of the pump QH when the inverter frequency is operated at f0B4F. This frequency f0B4F is a frequency necessary for producing the target pressure H0B4F when it is necessary to feed a predetermined amount of water Q0 when water is fed to the fire hydrant on the fourth floor underground.
曲線Aはインバータ周波数f04Fでポンプを運転した時のポンプQ−H性能であり、
同様にこの周波数f04Fは地上4階の消火栓に送水する場合の、所定水量Q0を送水するために必要な目標圧力ヘッドH04Fをだすために必要な周波数である。同様に曲線B〜Hは、それぞれインバータ周波数をf03F〜f0B4F(f03F>>f0B4F)まで変えてポンプを運転した時のポンプQ−H性能であり、f03F〜f0B4Fはそれぞれ地上3階から地下4階までの消火栓に送水する場合に必要な周波数である。
Curve A is the pump QH performance when the pump is operated at the inverter frequency f04F.
Similarly, this frequency f04F is a frequency necessary for producing the target pressure head H04F necessary for supplying a predetermined amount of water Q0 when water is supplied to the fire hydrant on the fourth floor above the ground. Similarly, curves B to H are pump Q-H performances when the pump is operated by changing the inverter frequency from f03F to f0B4F (f03F >> f0B4F), respectively, and f03F to f0B4F are respectively from the 3rd floor to the 4th floor. This frequency is necessary when water is supplied to the fire hydrant.
なお、後述するが、これらの周波数は設計値であり、各階毎の目標圧力と圧力検出手段の検出した圧力が等しくなるように吐き出し圧力一定制御を行うと周波数は上下に振れることになる。 As will be described later, these frequencies are design values, and if the discharge pressure constant control is performed so that the target pressure for each floor is equal to the pressure detected by the pressure detection means, the frequencies will fluctuate up and down.
本実施例においては、階毎の目標圧力となる配管抵抗曲線を予め求めており、これに従いインバータでポンプの周波数を制御する。例えば地上3階の消火栓に送水する場合には、所定水量Q0を送水するために必要な目標圧力は、配管抵抗曲線R03FからH03Fと求まるため、このH03Fとなるようにポンプの周波数を予め想定周波数f03Fと想定しておく。このように適切な目標圧力と想定周波数を設定することにより、確実で急峻な立ち上りで正確な給水を行うことを可能とする。 In the present embodiment, a pipe resistance curve serving as a target pressure for each floor is obtained in advance, and the frequency of the pump is controlled by an inverter in accordance with this. For example, when water is supplied to a fire hydrant on the third floor above the ground, the target pressure necessary to supply the predetermined amount of water Q0 is obtained as H03F from the pipe resistance curve R03F. Therefore, the pump frequency is assumed to be H03F in advance. Assume f03F. Thus, by setting an appropriate target pressure and assumed frequency, it is possible to perform accurate water supply with a reliable and steep rise.
また。必要な圧力より過大な圧力にまで上げた場合、例えば地下4階に給水を行うに際して、地上4階に給水を行うときに必要な圧力まで上げた場合、配管が圧力に耐え切れず破裂する虞がある。本実施例によれば、上記した通り各階に適切な圧力で安全に給水する
ことができるため、破裂を防止し信頼性の高い消火栓ポンプユニットを提供することができる。
Also. If the pressure is increased to a pressure higher than the necessary pressure, for example, when water is supplied to the fourth floor underground, if the pressure is increased to the pressure required when water is supplied to the fourth floor above ground, the piping may not withstand the pressure and may burst. There is. According to the present embodiment, as described above, it is possible to safely supply water to each floor with an appropriate pressure, so that it is possible to provide a highly reliable fire hydrant pump unit that prevents explosion.
なお、インバータを使わず、何階で火災が発生しようと一律に同じ圧力で給水を行う場合には、上記した配管の破裂を防止するために配管に減圧弁を設ける必要がある。しかし、この減圧弁により一旦上げた圧力を下げて給水を行うことになり、非常に効率が悪いという問題がある。また、減圧弁は高価なものもあるため、コスト的な問題も生じる。これに対して本実施例によれば、配管抵抗曲線を想定し所定水量Q0を確保し、階毎の消火栓の給水圧力(目標圧力)を設定して適切な圧力一定制御が行えるため、減圧弁を不要とし経済的にもメリットのある消火栓ポンプユニットの提供を可能とする。 In addition, when water is supplied at the same pressure regardless of the floor at which the fire will occur without using an inverter, it is necessary to provide a pressure reducing valve in the pipe in order to prevent the pipe from bursting. However, the pressure once increased by this pressure reducing valve is used to supply water, and there is a problem that the efficiency is very poor. Further, since some pressure reducing valves are expensive, there is a problem of cost. On the other hand, according to the present embodiment, since a predetermined water amount Q0 is ensured assuming a pipe resistance curve, and the water supply pressure (target pressure) of the fire hydrant for each floor is set, appropriate pressure constant control can be performed. This makes it possible to provide a fire hydrant pump unit that is economically advantageous.
なお、曲線Aはインバータ周波数fを100%(100%周波数)でポンプを運転した時のポンプQ−H性能である。本実施例においては、この100%周波数のf04Fを4階の消火栓に送水する場合のポンプの想定周波数としている。また、曲線R0B4Fは地下4階に送水した場合の配管抵抗曲線である。同様に曲線R0B3F〜R04Fは地下3階〜地上4Fへ送水した時の配管抵抗曲線である。 Curve A is the pump QH performance when the pump is operated at an inverter frequency f of 100% (100% frequency). In the present embodiment, the f04F having the 100% frequency is set as an assumed frequency of the pump when water is fed to the fourth floor fire hydrant. Curve R0B4F is a pipe resistance curve when water is sent to the fourth floor underground. Similarly, curves R0B3F to R04F are piping resistance curves when water is supplied from the third basement to the fourth floor above ground.
吐き出し圧力一定制御を行った場合の、各階始動指令信号、目標圧力、インバータ周波数(想定周波数)、ポンプ性能、及び抵抗曲線のそれぞれの対応関係は次の通りである。
各階始動指令信号 目標圧力 インバータ周波数 ポンプ性能 抵抗曲線
S3h(4F) H04F f04F A R04F
S3g(3F) H03F f03F B R03F
S3f(2F) H02F f02F C R02F
S3e(1F) H01F f01F D R01F
S3d(B1F) H0B1F f0B1F E R0B1F
S3c(B2F) H0B2F f0B2F F R0B2F
S3b(B3F) H0B3F f0B3F G R0B3F
S3a(B4F) H0B4F f0B4F H R0B4F
When the discharge pressure constant control is performed, the corresponding relationships among each floor start command signal, target pressure, inverter frequency (assumed frequency), pump performance, and resistance curve are as follows.
Each floor start command signal Target pressure Inverter frequency Pump performance Resistance curve S3h (4F) H04F f04F A R04F
S3g (3F) H03F f03F B R03F
S3f (2F) H02F f02F C R02F
S3e (1F) H01F f01F D R01F
S3d (B1F) H0B1F f0B1F E R0B1F
S3c (B2F) H0B2F f0B2F F R0B2F
S3b (B3F) H0B3F f0B3F G R0B3F
S3a (B4F) H0B4F f0B4F H R0B4F
例えば地下4階(B4F)の消火栓で始動指令信号S3aが発信されると、これにより目標圧力H0B4Fが選択されポンプはインバータによって吐き出し圧力一定運転となる。この制御方式を、図4、5、6を用いて詳細に説明する。図4は、地下4階の消火栓へ送水する場合の目標圧力をH0B4Fとしたときの、吐き出し圧力一定制御を説明するためのポンプ性能曲線図を示している。また図5及び図6は、メーン処理及び階毎の吐き出し圧力一定制御の処理(アルゴリズム)を示すフローチャートである。 For example, when the start command signal S3a is transmitted from the fire hydrant on the fourth basement floor (B4F), the target pressure H0B4F is selected by this, and the pump is operated at a constant discharge pressure by the inverter. This control method will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 4 shows a pump performance curve for explaining the constant discharge pressure control when the target pressure when water is supplied to the fire hydrant on the fourth floor underground is H0B4F. 5 and 6 are flowcharts showing the main processing and processing (algorithm) for discharging pressure constant control for each floor.
図示していないが、イニシャル処理や割込処理により、予め各階の目標圧力と想定周波数が入力され、記憶部M(後述)に記憶されている。図6において、発明の意図に無関係な途中は省略しているが、600〜607ステップで各階の目標圧力と想定周波数を前記記憶部Mより読み出す処理を実行する。最上階から地下4階まで順番に始動指令があるかチエックし、始動指令のある階に対して目標圧力と想定周波数を読み出す。
Although not shown, the target pressure and the assumed frequency of each floor are input in advance by initial processing and interrupt processing, and are stored in the storage unit M (described later). In FIG. 6, the middle of irrelevant to the intention of the invention is omitted, but the process of reading the target pressure and the assumed frequency of each floor from the storage unit M is executed in
例えば、602ステップにおいて、2階の消火栓の始動押釦スイッチが操作され始動指令信号S3f(=S2f)が発信されていないか判定する。発信されていれば603ステップへ進み、目標圧力H02Fと想定周波数f02Fを読み出す。発信されていなければ604ステップ以降に進み、1階の目標圧力の読出し処理を実行する。他の階の目標圧力の読出し処理は上記と同様なので説明を省く。尚、600〜607ステップの処理で各階の消火栓の始動指令信号がないと判断した場合は、600ステップへ戻りこれより実行を続ける。
For example, in
次に、608ステップではポンプが運転中か判定する。運転中であれば610ステップへ進み、停止中であれば609ステップで運転処理を実行して610ステップへ進む。ステップ609での停止中からの始動運転では想定周波数が関与するが、これについては後述する。610ステップでは、図5に示す吐き出し圧力一定制御の処理を実行する。
Next, in
今、説明の便宜上、前述の600〜607ステップの目標圧力と想定周波数の読み出し処理において、地下4階(B4F)を例に、目標圧力H0=H0B4Fと想定周波数f0B4Fが読み出されているものとする。この読み出された目標圧力と想定周波数は、例えば制御装置CUのメモリMに一時記憶されている。
For convenience of explanation, in the above-described target pressure and assumed frequency reading process in
図5において、500ステップでは、圧力検出手段10によって給水圧の圧力データHが検出される。そして502ステップにおいて、目標圧力H0(H0B4F)と検出した圧力データHとが比較され、H0−α>Hであれば501ステップでインバータ増速制御処理を実行してから500ステップへ戻る。なお、このときにH0−α<=H<=H0+αであれば、図5においては省略しているが次の611ステップの処理に進む。
In FIG. 5, in
そして、H0+α<Hであれば503ステップに進み、インバータ減速制御処理が実行されてから500ステップに戻る。これが繰り返されることにより、給水圧力が目標圧力H0(=H0B4F)とほぼ等しくなる。尚、αは目標圧力の不感滞を示し大体1〜2mであり、aはインバータの変速制御幅を示し適宜0.1〜1Hzで設定する。この制御の結果、図4においてインバータ周波数が上下に振れインバータ周波数は設計値(想定周波数)のf0B4Fに近づく。実際には配管抵抗が設計値と異なる等して、周波数やQ0等の所定数量が設計値と一致することはないが、吐き出し圧力を目標値に制御することを優先しており、十分実用可能なレベルを達成できる。 If H0 + α <H, the process proceeds to step 503, and after the inverter deceleration control process is executed, the process returns to step 500. By repeating this, the feed water pressure becomes substantially equal to the target pressure H0 (= H0B4F). Α indicates the dead time of the target pressure and is approximately 1 to 2 m, and a indicates the shift control width of the inverter and is appropriately set at 0.1 to 1 Hz. As a result of this control, the inverter frequency swings up and down in FIG. 4, and the inverter frequency approaches the design value (assumed frequency) f0B4F. Actually, the pipe resistance is different from the design value, and the predetermined quantity such as frequency and Q0 does not match the design value. However, priority is given to controlling the discharge pressure to the target value, which is fully practical. Can achieve a certain level.
この時のポンプ性能曲線はHで、ポンプから地下4階まで水を流した時の目標圧力となる抵抗曲線はR0B4Fである。なお、本実施例においては消火栓に送水した場合の給水量をQ0としている。なお、全ての階の消火栓への送水量をQ0としているが、階数によって変えても良い。 The pump performance curve at this time is H, and the resistance curve that becomes the target pressure when water flows from the pump to the fourth floor underground is R0B4F. In the present embodiment, the water supply amount when water is supplied to the fire hydrant is Q0. In addition, although the amount of water supplied to the fire hydrants on all floors is Q0, it may be changed depending on the number of floors.
そしてこのポンプ性能曲線Hと抵抗曲線R0B4Fとの交点OHでポンプの運転点が決
定する。このときの目標圧力としては、この交点OHを縦軸の給水圧力で読んだもので決
まる。なお、給水量Q0は、この交点OHを横軸の給水量で読んだものである。このよう
にして定まる運転点OHとなるように、給水量及び目標圧力を満足するようなポンプの周
波数を予め決定しておく。
The operating point of the pump is determined by the intersection OH between the pump performance curve H and the resistance curve R0B4F. The target pressure at this time is determined by reading the intersection OH with the feed water pressure on the vertical axis. The water supply amount Q0 is obtained by reading the intersection OH with the water supply amount on the horizontal axis. The frequency of the pump that satisfies the water supply amount and the target pressure is determined in advance so that the operating point OH determined in this manner is obtained.
火災発生時の消火栓への給水を考えると、消火栓の給水圧力がゼロの圧力から急峻に目標圧力に到達することが望ましい。このため、図6の601、603、605ステップにおいて目標圧力を読み出す際に想定周波数も読み出し、609ステップのポンプ始動での初期運転処理時に想定周波数を出力する。具体的には後述するが、図3の制御装置CUの入出力インターフェースI/O3よりインバータ端子12〜16へ信号S1、S2、S3,S4,CM2を出力する。同様に、図4、図5に示す圧力制御の周波数指令信号は、入出力インターフェースI/O3よりインバータ端子10〜11へ信号AN0、CM1を出力する。簡単にするためインバータ端子12〜16へ信号S1、S2、S3,S4,CM2を省略してインバータ端子10〜11へ信号AN0、CM1で共用して良い。更に、これを通信で実施しても良い。このようにすれば、インバータが急峻に想定周波数まで立ち上がるように制御され、圧力が急峻に目標圧力に到達することが可能となる。インバータが過電流トリップしない範囲で、インバータの加速時間を可能な限り短く設定すればより顕著となる。
Considering the water supply to the fire hydrant in the event of a fire, it is desirable that the water supply pressure of the fire hydrant suddenly reaches the target pressure from zero pressure. For this reason, when the target pressure is read in
図3は図1で説明した制御盤9の回路図である。PW(R、S、T)は電源、R(又はR1)、Sは制御電源、MBD、MBVは配線用遮断器である。INVは、周波数設定手段及び操作表示部CONSを有するインバータである。CUはCPU、記憶部M、入出力インターフェースI/O2,3等を備える周波数制御手段(制御装置)である。CONSは、設定手段であり制御装置CUにも接続され、予め各階の目標圧力と想定周波数を入力して設定することで、記憶部Mに記憶する。
FIG. 3 is a circuit diagram of the
TRはトランス、I/O1は階毎の始動スイッチ22からの始動指令信号S2a〜S2f(階高さ地下4F〜2Fに対応)を取り込む入力回路部、Xは取り込んだ始動指令信号S2a〜S2fがON時にONするリレー群である。52D、52Vは電磁継電器、49Pはサーマルリレー、IMは電動機、43Sはポンプや電動機を商用−停止−インバータの運転モードに切り替るスイッチである。I/O2,03は入出力インターフェース部であり、圧力検出手段の信号10、リレー群Xの信号(始動指令信号S2a〜S2hの信号に対応)をここより取り込む。第1の形態としては、運転信号52Vaを入力端子FWとCM0に、周波数指令信号AN0とCM1を入力端子10〜11に、インバータ想定周波数指令信号(バイナリー)S1、S2、S3、S4、CM2を入力端子12〜16にそれぞれ取り込む。制御装置CUには前述の要領にて決定した階毎の目標圧力と想定周波数が予め記憶部Mに記憶されている。
TR is a transformer, I / O1 is an input circuit section for capturing start command signals S2a to S2f (corresponding to floor heights 4F to 2F) from the
図3において、配線用遮断器52D、52Vを投入し、スイッチ43SをINVに切り替てインバータ運転とすると、電磁継電器52Vが動作してインバータ運転ができる状態となる。送水配管で水が使用されると、圧力検出手段10の信号S1(AN2,CM3)が制御装置CUの入出力インターフェースI/O3に入力される。制御装置CUは、階毎の始動指令信号S2a〜S2hに対応したリレー信号群XをI/O2に受けると、これに対応した目標圧力と想定周波数を記憶部Mからに読み出す。そして、制御装置CUは、始動時に想定周波数を出力して、この目標圧力と圧力検出手段の検出した圧力信号とが等しくなるよう圧力一定制御を行うべく、周波数指令値AN0、CM1と、を出力する。
In FIG. 3, when the
各階の始動指令信号に対応して目標圧力と想定周波数が記憶部Mから読み出され、始動時に想定周波数を出力して急峻に目標圧力に達するように制御され、目標圧力に達した後は、前述した吐き出し圧力一定制御が実行される。そして、圧力検出手段10の信号及び始動指令信号がなくなり、スイッチ43Sを停止に合せるとインバータ運転指令信号及び周波数指令信号が無くなり停止する。本実施例においては、一旦動作した消火栓ポンプユニットの運転は、このスイッチ43Sを切り換えることによってのみ停止するものである。本実施例ではこのように自動的にポンプを停止することは行わずに、火災時において、より確かな給水、及び消火を行うことを可能とするものである。
In response to the start command signal of each floor, the target pressure and the assumed frequency are read from the storage unit M, and when the engine is started, the assumed frequency is output so as to reach the target pressure sharply. The aforementioned discharge pressure constant control is executed. Then, when the signal of the pressure detection means 10 and the start command signal disappear and the
以上説明した通り、本実施形態においては、建物消火栓消火設備等にインバータ駆動の消火栓ポンプシステムを適用させる場合、各階に設置した消火栓に送水するのに必要な給水圧力を決定しポンプで吐き出し圧力一定制御を行う。さらに、何階の消火栓で送水を必要としているのかを特定するために、消火栓の始動押釦スイッチの始動指令信号を使用
する。本発明は、各階の始動指令信号に基づいてポンプの性能に関連付けて、各階対応の給水圧力定値制御の目標圧力設定値と想定周波数を予め記憶部Mに記憶して、始動時には想定周波数を出力して急峻に圧力を上昇させ、圧力上昇後は消火栓ポンプ吐き出し側に設置した圧力検出手段(送水配管端末の消火栓に設けるのではなく)の検出した圧力信号が一致するように運転制御するインバータ駆動の消火栓ポンプシステムを構築し提供するものである。
As described above, in the present embodiment, when an inverter-driven fire hydrant pump system is applied to a building fire hydrant fire extinguishing equipment, etc., a water supply pressure necessary to supply water to the fire hydrant installed on each floor is determined and the discharge pressure is constant by the pump. Take control. Further, in order to specify the floor of the fire hydrant that needs water supply, the start command signal of the fire hydrant start pushbutton switch is used. In the present invention, the target pressure set value and the assumed frequency of the feed water pressure constant value control corresponding to each floor are stored in the storage unit M in advance in association with the pump performance based on the start command signal of each floor, and the assumed frequency is output at the start. Inverter drive that controls the operation so that the pressure signal detected by the pressure detection means installed on the discharge side of the fire hydrant pump (not on the fire hydrant of the water supply pipe terminal) after the pressure rises suddenly To build and provide a fire hydrant pump system.
そして上記目的達成のために本実施形態においては、水源からの水を、吸い込み管を介
して送水端末の消火栓群に送水するのに所望な圧力ヘッド、水量で送水する消火栓ポンプと、これを駆動する電動機と、これらを駆動するインバータと該消火栓ポンプ吐き出し側に連結した送水管と、これと連通する圧力検出手段とを備え、該送水管の各階に設けた消火栓の始動スイッチの始動指令信号群とこの信号群の信号に基づいて、給水圧力定値制御の目標圧力設定値を生成し、且つ、始動圧力を設定しこれと圧力検出手段の検出した圧力信号とを比較して、これが目標圧力設定値と等しくなるよう前記インバータに周波数指令信号を出力し運転制御する制御手段を有する。
In order to achieve the above object, in the present embodiment, the water from the water source is supplied to the fire hydrant group of the water supply terminal via the suction pipe, and a fire hydrant pump for supplying water at a desired pressure head and the amount of water is driven. An electric motor, an inverter for driving these, a water supply pipe connected to the discharge side of the fire hydrant pump, and a pressure detection means communicating with this, and a start command signal group of a start switch of a fire hydrant provided on each floor of the water supply pipe And a target pressure set value for feed water pressure constant value control based on the signal of this signal group, and the starting pressure is set and compared with the pressure signal detected by the pressure detection means, this is the target pressure setting Control means for controlling the operation by outputting a frequency command signal to the inverter so as to be equal to the value.
また、始動指令信号群の信号に基づいて、記憶部に記憶している給水圧力定値制御の目標圧力設定値と想定周波数を読み出し、前記始動指令信号の受信を契機として運転を開始し、これと圧力検出手段の検出した圧力信号とを比較して、これが目標圧力設定値と等しくなるよう前記インバータに周波数指令信号を出力し運転制御する制御手段をインバータに有する。 Further, based on the signal of the start command signal group, the target pressure set value and the assumed frequency of the feed water pressure constant value control stored in the storage unit are read, and the operation is started upon receipt of the start command signal. The inverter has control means for comparing the pressure signal detected by the pressure detection means and outputting a frequency command signal to the inverter so that the pressure signal becomes equal to the target pressure set value.
さらに上記形態において、給水圧力定値制御手段を吐出圧力一定制御としたものである。
また、本実施形態の別の態様としては、圧力検出手段からの検出信号(圧力)が得られなくなった(圧力センサ異常を想定)時は、前記消火栓からの始動指令信号群の信号が発信されていれば、インバータの周波数を最高周波数に固定、又は前記記憶部より読み出した目標圧力設定値の最大値が目標値として設定される手段を有する。さらに、上記態様において、始動指令信号群の信号が複数発信された時はインバータの周波数を最高周波数に固定、又は前記記憶部より読み出した目標圧力設定値の最大値が目標値として設定される手段を有する。
Further, in the above embodiment, the constant supply water pressure control means is a discharge pressure constant control.
Further, as another aspect of the present embodiment, when a detection signal (pressure) from the pressure detection means cannot be obtained (assuming a pressure sensor abnormality), a signal of a start command signal group from the fire hydrant is transmitted. If so, there is means for fixing the frequency of the inverter to the maximum frequency, or setting the maximum value of the target pressure set value read from the storage unit as the target value. Further, in the above aspect, when a plurality of signals of the start command signal group are transmitted, the frequency of the inverter is fixed to the maximum frequency, or the maximum value of the target pressure set value read from the storage unit is set as the target value Have
具体的には、図6の611ステップで始動指令信号が複数(階高さ信号が複数という意味)発信しているか判定し、複数発信していれば612ステップでインバータ周波数を最高周波数に固定する処理を実行する。同様に、613ステップで圧力センサの信号が出力されているか、正常な信号を出力しているか判定する。圧力センサ異常と判定した場合には612ステップへ進み前述同様のインバータ周波数を最高周波数に固定する処理を実行する。インバータ周波数を最高周波数に固定する代わりに、612ステップの処理を、記憶している目標圧力の中から、一番大きい目標圧力を選択してこれを目標圧力とする処理に変更しても良い。このようにすれば、火災時において安全サイドに設定される。
Specifically, it is determined in
また上記態様において、圧力検出手段又は始動指令信号群の信号によって運転をしている時、始動指令信号群の信号がなく停止条件が成立しても停止せず、制御盤に人為的な停止手段を設けたものである。具体的には、図6の613ステップで始動指令信号が全階から発信されていないか判定し、発信されていなければ614ステップに示すように停止スイッチを操作をすれば停止する。このようにすれば、火災時において安全サイドに設定される。
Further, in the above aspect, when the operation is performed by the pressure detection means or the start command signal group signal, there is no start command signal group signal, and even if the stop condition is satisfied, the stop does not stop, and the control panel is an artificial stop means. Is provided. Specifically, it is determined in
更に、図1において、始動リレー盤32と制御盤9に搬送波による有線通信手段を搭載追加すれば、信号(線)S2a〜S2fが通信線一本となり、信号線の敷設及び電気工事が簡単となる。
Further, in FIG. 1, if the
更に、各階の消火栓11a〜11f及び制御盤9に無線通信手段(図示せず)を搭載追加すれば、信号線の敷設及び電気工事が不要となり、始動リレー盤32を省略することが出来る。具体的には消火栓の始動押釦スイッチ22が操作された際に、消火栓に搭載している無線通信手段(図示せず)が信号を発信し、制御盤9に搭載している無線通信手段がこの信号を受信する。各階の消火栓に搭載している無線通信手段と各階高さに必要な目標圧力情報を1対1に対応させておけば、説明は省くが前述と同様の機能性能を得ることができる。
Furthermore, if a wireless communication means (not shown) is added to the fire hydrants 11a to 11f and the
1…水源、2…フート弁、3…吸い込み管、4…ポンプ、5…電動機、6…逆止め弁、7…仕切り弁、8…送水管、8a〜8f…送水管枝管、9…制御盤、10…圧力検出手段、11a〜11f…消火栓、22…始動スイッチ、32…始動リレー盤、CU…周波数制御手段、CONS…設定手段、INV…インバータ、S2a〜S2f、S3a〜S3f…始動指令信号。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記消火栓ポンプを駆動するインバータと、
前記消火栓ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記消火栓に設置され操作に基いて始動指令信号を送信する始動スイッチと、
該信号発信手段の信号に対応して、各階毎に予め求められた配管抵抗曲線から各階毎の目標圧力と対応する想定周波数を設定する設定手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力が前記設定手段により設定された目標圧力となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプの周波数を制御する周波数制御手段とを備え、
ポンプの初期始動時に前記周波数制御手段は、前記インバータに前記想定周波数を出力することを特徴とする消火栓ポンプシステム。 A fire hydrant pump that feeds water from a water source to a fire hydrant provided on each floor on the demand side through a water pipe;
An inverter for driving the fire hydrant pump;
Pressure detecting means for detecting the pressure on the discharge side of the fire hydrant pump;
A start switch installed on the fire hydrant for transmitting a start command signal based on an operation;
Corresponding to the signal of the signal transmitting means, setting means for setting an assumed frequency corresponding to the target pressure for each floor from the piping resistance curve obtained in advance for each floor;
A frequency control means for controlling a pump frequency by outputting a frequency command signal to the inverter so that the pressure detected by the pressure detection means becomes a target pressure set by the setting means;
The fire hydrant pump system, wherein the frequency control means outputs the assumed frequency to the inverter when the pump is initially started.
前記消火栓の始動スイッチの操作に基いて始動指令信号が発信されるステップと、
前記始動指令信号に基づいて、階数毎に予め求められた配管抵抗曲線から目標圧力と想定周波数を読み出すステップと、
前記周波数制御手段により前記インバータが初期始動時に想定周波数に立ち上るように制御されると共に、吐出圧力一定に制御されることを特徴とする消火栓ポンプシステムの制御方法。 A fire hydrant pump that feeds water from the water source to a fire hydrant provided on each floor on the demand side via a water pipe, an inverter that drives the fire hydrant pump, and a pressure detection means that detects the pressure on the discharge side of the fire hydrant pump In the control method of the fire hydrant pump system comprising the frequency control means for controlling the inverter so that the pressure detected by the pressure detection means based on the operation of the start pushbutton switch of the fire hydrant becomes a preset target pressure ,
A start command signal is transmitted based on the operation of the start switch of the fire hydrant;
Based on the start command signal, reading the target pressure and the assumed frequency from the pipe resistance curve obtained in advance for each floor;
A control method for a fire hydrant pump system, wherein the frequency control means controls the inverter to rise to an assumed frequency at the time of initial startup and controls the discharge pressure to be constant.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160322 |