JP2014121371A - Inverter drive fire pump system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、消火用水に適用する可変速に駆動されるポンプを備えたインバータ駆動消火ポンプシステムに関する。ここでいう消火ポンプシステムとは、消火栓ポンプシステム及びスプリンクラーポンプシステムを包含したシステムをいう。 The present invention relates to an inverter-driven fire pump system including a pump driven at a variable speed and applied to fire water. The fire pump system here refers to a system including a fire hydrant pump system and a sprinkler pump system.
消火ポンプシステムは、火災時に火災検知器、放出装置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ポンプ及び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。
The fire pump system must be quickly operated and watered by a fire detector, discharge device or man-made operation in case of fire. For this reason, a highly reliable pump and system are required for water supply. Conventionally, there are few examples of using an inverter-driven fire hydrant pump system. However, with the widespread use of inverters, there is a trend to adopt inverters for fire pump systems. As these known examples, there are
又、消火ポンプシステムに使用される消火ポンプは、消火用水として使用されるためには一定以上のレベルを維持する必要があり、そのポンプ性能(モータ性能を含む)が加圧送水装置の基準(消防庁告示第八号、以下基準と略す)で規定されている。これを、図12により説明する。 In addition, a fire pump used in a fire pump system needs to maintain a certain level or more in order to be used as water for fire fighting, and the pump performance (including motor performance) is the standard of the pressurized water supply system ( Fire Service Agency Notification No. 8 (hereinafter abbreviated as “Standard”). This will be described with reference to FIG.
図12において、横軸に吐出し量(m3/min)、縦軸に全揚程(m)、軸動力(kW、モータ出力と等価)取って示す。A0はポンプを商用電源f50,60(商用電源が50Hz、又は60Hzであることを示す)で運転した場合のポンプQ−H性能曲線を、S0はこの時の軸動力(モータ出力と等価)曲線を示している。そして、消火ポンプは同図に示すように、第1仕様点O1、第2仕様点O2、及び第3の仕様点O3を同時に満足する性能を有するポンプを選定しなければならない(基準による)。 In FIG. 12, the horizontal axis represents the discharge amount (m3 / min), the vertical axis represents the total lift (m), and the shaft power (kW, equivalent to motor output). A0 is a pump QH performance curve when the pump is operated with commercial power f50, 60 (indicates that the commercial power is 50 Hz or 60 Hz), and S0 is a shaft power (equivalent to motor output) curve at this time. Is shown. And as shown in the figure, the fire extinguishing pump must select a pump having a performance that satisfies the first specification point O1, the second specification point O2, and the third specification point O3 at the same time (based on the standard).
第1仕様点O1とは、ポンプの吐出し量がQ100%、全揚程がH100%、軸動力がS100%であることである。そして、第2仕様点O2とは、ポンプの吐き出し量がQ150%、全揚程がH65%以上、軸動力がS110%以下であることを示す。すなわち、吐き出し量がQ100%からQ150%に増加した時、全揚程はH65%以上を確保し、軸動力はS110%以下に押さえることを意味する。 The first specification point O1 is that the pump discharge amount is Q100%, the total head is H100%, and the shaft power is S100%. The second specification point O2 indicates that the pump discharge amount is Q150%, the total lift is H65% or more, and the shaft power is S110% or less. That is, when the discharge amount is increased from Q100% to Q150%, it means that the total lift is secured to H65% or more and the shaft power is suppressed to S110% or less.
第3仕様点とは、締切全揚程(ポンプの吐き出し量が0の時)がH140%以下であることである。これは、試運転時などでポンプが締切運転されることがあり、この値が高すぎると送水配管やこれの端末に設置している消火栓やスプリクラー等の器具を損傷させる恐れがあるためである。ここで、65%、110%、140%、150%は百分率を示す。このように性能に対する規定が厳しいため、消火ポンプは専用のポンプを開発して採用するか、性能を、前記3仕様点を満足するように改造して採用する等が必要であるため、高価なポンプとなってしまい、安価な汎用のポンプを採用するのが困難であった。 The third specification point is that the total deadline of the deadline (when the pump discharge amount is 0) is H140% or less. This is because the pump may be shut off during a trial run, and if this value is too high, there is a risk of damaging the water supply pipes or the equipment such as fire hydrants and sprinklers installed at the terminals. Here, 65%, 110%, 140%, and 150% indicate percentages. Since the regulation for performance is severe, it is necessary to develop and employ a dedicated pump for the fire fighting pump, or to modify and adopt the performance so as to satisfy the above three specification points. It became a pump, and it was difficult to adopt an inexpensive general-purpose pump.
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。この発明は、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。
In the fire fighting system (sprinkler) of
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があり、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
前述したように、特許文献1及び特許文献2には、消火ポンプをインバータで駆動した時、そのポンプ性能をどのようにして前記基準に適合させるかについての記載がない。すなわち、モータ性能及びインバータ性能をどのように規定し、どのようにこれらの性能を組合せるか、更にどのようにインバータ周波数を制御し、圧力制御するかについても何ら開示されていない。
As described above,
本発明の目的は、上記従来の問題点にかんがみ、安価な汎用の消火ポンプをインバータ駆動することで、前記基準に適合させたインバータ駆動消火ポンプシステムを提供することにある。 In view of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide an inverter-driven fire-extinguishing pump system adapted to the above-mentioned standard by driving an inexpensive general-purpose fire-extinguishing pump with an inverter.
本発明は、上記課題を解決するため、吸込み側からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火栓又スプリンクラーの放水手段に送水する消火ポンプと、
該消火ポンプを駆動する電動機と、
該電動機を駆動するインバータと、
前記消火ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
予め最高位置、最遠方の前記放水手段に送水するのに必要な目標圧力を、所要末端圧力、配管抵抗曲線から決定し設定する目標圧力設定手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力が前記目標圧力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制御装置とを備え、
ポンプ性能の第1仕様点を、インバータ周波数f0のもとで水量Q100%、全揚程H100%、軸動力S100%としたとき、インバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上、軸動力S110%以下となる第2仕様点を満足するように、前記消火ポンプ、電動機およびインバータを選定して組合せたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a fire extinguishing pump that feeds water from the suction side to a water discharge means of a fire hydrant or sprinkler provided on each floor of the demand side through a water pipe,
An electric motor that drives the fire pump;
An inverter for driving the electric motor;
Pressure detecting means for detecting the pressure on the discharge side of the fire pump,
A target pressure setting means for determining and setting a target pressure necessary to feed water to the water discharge means at the highest position and the farthest in advance from a required end pressure and a pipe resistance curve;
A control device for controlling the pump frequency by outputting a frequency command signal to the inverter so that the pressure detected by the pressure detection means becomes the target pressure set by the target pressure setting means,
When the first specification point of the pump performance is the water amount Q100% under the inverter frequency f0, the total lift H100%, and the shaft power S100%, the discharge amount Q150% under the inverter frequency f1 and the total lift H65%. As described above, the fire pump, the electric motor, and the inverter are selected and combined so as to satisfy the second specification point where the shaft power is S110% or less.
また、本発明は、上記課題を解決するため、吸込み側からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火栓又スプリンクラーの放水手段に送水する消火ポンプと、
該消火ポンプを駆動する電動機と、
該電動機を駆動するインバータと、
前記消火ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記放水手段が動作したとき動作信号を発信する動作信号発信手段と、
前記動作信号発信手段の動作信号に基づいて、階数毎に予め求められた配管抵抗曲線から階数毎の目標圧力を設定する目標圧力設定手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力が前記目標圧力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制御装置とを備え、
ポンプ性能の第1仕様点を、インバータ周波数f0のもとで水量Q100%、全揚程H100%、軸動力S100%としたとき、インバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上、軸動力S110%以下となる第2仕様点を満足するように、前記消火ポンプ、電動機およびインバータを選定して組合せたことを特徴とする。
In addition, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a fire pump for supplying water from the suction side to a water discharge means of a fire hydrant or sprinkler provided on each floor on the demand side through a water pipe,
An electric motor that drives the fire pump;
An inverter for driving the electric motor;
Pressure detecting means for detecting the pressure on the discharge side of the fire pump,
An operation signal transmitting means for transmitting an operation signal when the water discharge means is operated;
A target pressure setting means for setting a target pressure for each floor from a pipe resistance curve obtained in advance for each floor based on the operation signal of the operation signal transmitting means;
A control device for controlling the pump frequency by outputting a frequency command signal to the inverter so that the pressure detected by the pressure detection means becomes the target pressure set by the target pressure setting means,
When the first specification point of the pump performance is the water amount Q100% under the inverter frequency f0, the total lift H100%, and the shaft power S100%, the discharge amount Q150% under the inverter frequency f1 and the total lift H65%. As described above, the fire pump, the electric motor, and the inverter are selected and combined so as to satisfy the second specification point where the shaft power is S110% or less.
また、上記に記載のインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、前記消火ポンプは第1仕様点を満足するように選定され、前記電動機は第2仕様点を満足するように選定され、前記インバータは前記両仕様点を満足するように選定されたことを特徴とする。 Further, in the inverter-driven fire pump system described above, the fire pump is selected so as to satisfy a first specification point, the motor is selected so as to satisfy a second specification point, and the inverter is configured to satisfy both specifications. It was selected to satisfy the point.
また、上記に記載のインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、前記消火ポンプとして、第1仕様点のインバータ周波数f0のもとで水量Q100%、全揚程H100%の定格を満足する汎用ポンプが選定され、前記電動機として、第2仕様点のインバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上で運転している際の軸動力が定格出力の110%以下となる電動機が選定され、前記インバータとして、周波数f1までの増速できるインバータが選定されたことを特徴とする。 Moreover, in the inverter drive fire-extinguishing pump system described above, a general-purpose pump that satisfies the rating of water volume Q100% and total head H100% under the inverter frequency f0 of the first specification point is selected as the fire-extinguishing pump, As the electric motor, an electric motor is selected whose shaft power is 110% or less of the rated output when operating at a discharge amount Q150% and a total lift H65% or more under the inverter frequency f1 of the second specification point, As the inverter, an inverter capable of increasing the speed up to the frequency f1 is selected.
また、上記に記載のインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、インバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上で運転している際のインバータ電流が定格電流以下となるインバータを用いたことを特徴とする。 In the inverter-driven fire pump system described above, an inverter is used in which the inverter current is less than the rated current when operating at an inverter frequency f1 with a discharge amount of Q150% and a total lift of H65% or more. It is characterized by that.
また、上記に記載のインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、インバータ周波数制御による増速時に、インバータ電流が定格電流以下となるようインバータ周波数を制限したことを特徴とする。 Moreover, in the inverter drive fire-extinguishing pump system described above, the inverter frequency is limited so that the inverter current becomes equal to or lower than the rated current at the time of speed increase by inverter frequency control.
また、上記に記載のインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、インバータ周波数制御による増速時に、周波数が前記吐出し量Q150%の対応周波数(f1)以下となるよう制御することを特徴とする。 In the inverter-driven fire pump system described above, the frequency is controlled to be equal to or lower than the corresponding frequency (f1) of the discharge amount Q150% at the time of speed increase by inverter frequency control.
また、上記請に記載のインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、目標圧力設定値の最高値は、前記消火ポンプのH140%以下に設定されるよう制限され、締切運転時(吐出し量0時)に給水圧力がH140%以下となるように制御することを特徴とする。 In the inverter-driven fire pump system described in the above contract, the maximum target pressure set value is limited to be set to 140% or less of H of the fire pump, and water is supplied during the shut-off operation (when the discharge amount is 0). The pressure is controlled so as to be H140% or less.
また、上記に記載のインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、インバータ周波数のf0を商用周波数近傍とした時、インバータ周波数のf1を商用周波数より高い周波数に設定したことを特徴とする。 Further, in the inverter-driven fire pump system described above, when the inverter frequency f0 is close to the commercial frequency, the inverter frequency f1 is set to a frequency higher than the commercial frequency.
また、上記に記載のインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、インバータ周波数制御による増速時に、インバータ周波数が第1仕様点対応の周波数(f0)を越えたとき、目標圧力をH65%に切り替えて圧力制御することを特徴とする。 Further, in the inverter-driven fire pump system described above, when the inverter frequency exceeds the frequency (f0) corresponding to the first specification point at the time of speed increase by the inverter frequency control, the target pressure is switched to H65% to control the pressure. It is characterized by that.
本発明によれば、インバータ駆動による周波数制御、圧力制御により、汎用の消火ポンプで性能を前記基準に適合させることができるので、特別な開発、改造が不要となり、消火ポンプシステムのコスト低下が図れる。また、インバータ周波数制御による圧力制御で、ポンプ性能、モータ性能、インバータ性能を決定して総合的な機能を満足させているので、消火ポンプシステムの信頼度の向上が図れる。 According to the present invention, the performance can be adapted to the above-mentioned standard with a general-purpose fire pump by frequency control and pressure control by inverter drive, so that special development and modification are unnecessary, and the cost of the fire pump system can be reduced. . In addition, the pressure control by inverter frequency control determines the pump performance, motor performance, and inverter performance to satisfy the overall function, so the reliability of the fire pump system can be improved.
以下、本発明の実施形態について図1〜図11により説明する。図1は、実施例のインバータ駆動の消火ポンプシステムを、建物のスプリンクラー消火設備に適用したシステム系統図を示したものであり、10階建てを例としている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a system diagram in which the inverter-driven fire pump system of the embodiment is applied to a building sprinkler fire extinguishing equipment, and an example is 10 stories.
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10へ送水するスプリンクラー消火ポンプ(以下、消火ポンプ)、5は消火ポンプ4を駆動する電動機(モータ)である。消火ポンプ4には、吐き出し側に内部に空気溜まるを有する圧力タンク14、逆止め弁6、仕切り弁7が取り付けられている。9はポンプ近傍に位置し、送水管10に取り付けられた圧力検出手段(圧力センサ)であり、検出された圧力に応じた電気信号S11を発信する。発信された電気信号S11は、後で述べる制御盤8で受信される。
1 is a water source, for example, a fire extinguishing water tank.
また、送水配管10には、階毎に送水管枝管10−1〜10−3にスプリンクラー(放水手段)10−1a〜e〜10−3a〜eをそれぞれ備えて、スプリンクラー群(放水手段群)を構成している。10−1s〜10−3sは、それぞれ前記スプリンクラーが開放した時に放水した信号(動作信号)を発する放水装置(動作信号発信手段)であり、前記階毎のスプリンクラーと一対一に対応し、階高さが特定出来る部位に取り付けられている。便宜上、放出装置の放出信号(動作信号)も10−1s〜10−3sを用いる。これらの信号群はS13として制御盤8に送信される。
Further, the
制御盤8は後で詳細に説明するが、インバータ、制御装置等を内蔵しており、動力ケーブルS10により電動機5に電力(可変周波数、可変電圧)を供給する。各階の放出装置から発信されるこれらの信号(動作信号)10−1s〜10−3s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)、又は、これに対応する初期インバータ周波数、又は、階毎に必要な給水圧力(目標圧力)と共にこれに対応する初期インバータ周波数が決定され設定される。
As will be described in detail later, the
図2は本実施例のインバータ駆動の消火ポンプシステムを、建物の消火栓消火設備に適用したシステム系統図を示したものであり10階建てを例にしている。図1に示す圧力タンク14を省略し、スプリンクラー、放出装置、放出信号に代えて、消火栓(放水手段)10−1a〜10−3a、及びこれの始動指令信号(動作信号)としたものである。尚、この消火栓は、図11に示すように送水管10の枝管10−1〜10−3により引き込み、始動押釦スイッチ(動作信号発信手段)22、ベル23、始動表示ランプ24、ホース25、ノズル26を備えている。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10−1s〜10−3sを発信する。
FIG. 2 shows a system diagram in which the inverter-driven fire pump system of the present embodiment is applied to a fire hydrant fire extinguisher in a building, and an example is 10 stories. The pressure tank 14 shown in FIG. 1 is omitted, and instead of sprinklers, discharge devices, and discharge signals, fire hydrants (water discharge means) 10-1a to 10-3a and start command signals (operation signals) thereof are used. . The fire hydrant is pulled in by branch pipes 10-1 to 10-3 of the
図1、図2では、各階の消火栓から発信される始動指令信号、又は、スプリンクラー(放出装置)から発信される信号(動作信号)によってその階高さを特定し、階毎に必要な給水圧力(目標圧力)、又は、これに対応する初期インバータ周波数、又は、階毎に必要な給水圧力(目標圧力)とこれに対応する初期インバータ周波数を決定する例で示している。また、これらの階高さを特定信号を用いる代わりに、予め最高位で最遠方の消火栓又はスプリンクラー(放水手段)に対して、実揚程、所要末端圧力、配管抵抗損失を加味して最悪条件での全揚程(目標圧力と同じ)、及びこれに対応したインバータ初期周波数を決めて設定しても良い。最悪条件とはこの全揚程、インバータ初期周波数を用いて送水すれば、どこで使用されても送水が可能という意味である。 In FIGS. 1 and 2, the floor height is specified by a start command signal transmitted from a fire hydrant on each floor or a signal (operation signal) transmitted from a sprinkler (release device), and a necessary water supply pressure for each floor. (Target pressure), or an initial inverter frequency corresponding to the target pressure, or an example of determining a feed water pressure (target pressure) required for each floor and an initial inverter frequency corresponding thereto. Also, instead of using a specific signal for these floor heights, the worst and most extreme fire extinguisher or sprinkler (water discharge means) in advance, taking into account the actual head, required end pressure, and pipe resistance loss. The total head (the same as the target pressure) and the inverter initial frequency corresponding thereto may be determined and set. The worst condition means that if the water is fed using the total head and the inverter initial frequency, the water can be fed wherever it is used.
図3は、インバータ駆動消火ポンプシステムの消火ポンプ性能、モータ性能、インバータ性能の相互の関係を示したポンプ性能曲線図を示し、横軸に吐出し量(m3/min)、縦軸に全揚程(m)、軸動力(kW、モータ出力と等価)を取って示す。曲線A0はインバータ周波数f0で運転した時のポンプQ−H性能曲線であり、曲線S0はこの時のポンプ軸動力曲線(モータ出力と等価)である。そして、第1の仕様点O1において、吐出し量Q100%、全揚程H100%、軸動力S100%を満足している。 FIG. 3 shows a pump performance curve showing the relationship among the fire-extinguishing pump performance, motor performance, and inverter performance of the inverter-driven fire-extinguishing pump system. The horizontal axis represents the discharge amount (m3 / min), and the vertical axis represents the total lift. (M) shows shaft power (kW, equivalent to motor output). A curve A0 is a pump QH performance curve when operated at an inverter frequency f0, and a curve S0 is a pump shaft power curve (equivalent to a motor output) at this time. At the first specification point O1, the discharge amount Q100%, the total lift H100%, and the shaft power S100% are satisfied.
次に第2の仕様点O2を考える。即ち、吐出し量Q150%(第1の仕様点O1の吐出し量Q100%を150%に増加させた点)と、全揚程H65%(第1の仕様点O1の全揚程H100%を65%に減じた点)の点が第2の仕様点O2である。この第2の仕様点O2と交わるようインバータ周波数f1(f0より高い周波数)を決定し、このインバータ周波数f1で運転した時のポンプQ−H性能が曲線A1である。当然、このポンプQ−H性能が、曲線A1の曲線と前記第2の仕様点O2が交わるのは明らかである。 Next, consider the second specification point O2. That is, the discharge amount Q150% (the point where the discharge amount Q100% of the first specification point O1 is increased to 150%) and the total lift H65% (the total lift H100% of the first specification point O1 is 65%) The point of 2) is the second specification point O2. The inverter frequency f1 (frequency higher than f0) is determined so as to intersect with the second specification point O2, and the pump QH performance when operating at the inverter frequency f1 is a curve A1. Naturally, it is obvious that the performance of the pump QH intersects the curve A1 and the second specification point O2.
曲線S1は、前記インバータ周波数f1で運転した時のポンプ軸動力曲線(モータ出力と等価)である。この曲線S1と吐出し量Q150%の点を上方に伸ばした直線との交点O4が、ポンプ軸動力S110%となる点である。 A curve S1 is a pump shaft power curve (equivalent to a motor output) when operated at the inverter frequency f1. An intersection point O4 between the curve S1 and a straight line obtained by extending the point of the discharge amount Q150% upward is a point where the pump shaft power S110% is obtained.
以上説明した図3に基いて、消火ポンプ、インバータ、電動機の選定について説明する。先ず、消火ポンプ4は前記第1仕様点O1の吐出し量Q100%、全揚程H100%の定格を満足する汎用ポンプを選定し、第2の仕様点O2はインバータ周波数f1までの増速で対応する。インバータINVは周波数f1までの増速できるインバータを選定する。前記第1仕様点O1を満足するポンプは、ポンプ容量として第2の仕様点O2を満足することができる。
Based on FIG. 3 demonstrated above, selection of a fire extinguishing pump, an inverter, and an electric motor is demonstrated. First, for the
後述するが、第3の仕様点O3は、目標圧力設定値の最高値を第3の仕様点(H140%)以下に設定されるよう設定値を制限し、締切運転時(吐出し量0時)の給水圧力を圧力制御で対応する。 As will be described later, the third specification point O3 limits the set value so that the maximum target pressure set value is set to be equal to or less than the third specification point (H140%). ) Supply water pressure by pressure control.
そして、電動機5は、第2の仕様点O2において(O4点に示す)、すなわち、インバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上で運転している際の軸動力(その出力)が定格出力の110%以下となるものを選定し、さらにこのO4点において、インバータINVはその電流が、定各電流以下となるように選定される。インバータINVのトリップを防止して、運転の継続を優先することができる。
Then, the
このようにすれば、消火ポンプは前記第1仕様点O1を満足する適切な容量の安価な汎用ポンプと、第2仕様点を満足する適切な容量の安価な電動機と、適切な容量のインバータを使用することができ、システムを小型で安価に構成でき、従来技術で述べた問題を解消することができる。 In this way, the fire-extinguishing pump includes an inexpensive general-purpose pump with an appropriate capacity that satisfies the first specification point O1, an inexpensive electric motor with an appropriate capacity that satisfies the second specification point, and an inverter with an appropriate capacity. It can be used, the system can be made small and inexpensive, and the problems described in the prior art can be solved.
図4は、図1、図2に示す系統にインバータによる階毎の吐き出し圧力一定制御を適用した場合のシステムのポンプ性能曲線図であり、横軸に給水量、縦軸に給水圧力(ヘッド)、軸動力(モータ出力と等価)を示している。 FIG. 4 is a pump performance curve diagram of the system when constant discharge pressure control for each floor by an inverter is applied to the systems shown in FIGS. 1 and 2, with the horizontal axis representing the water supply amount and the vertical axis representing the water supply pressure (head). , Shows shaft power (equivalent to motor output).
H010Fは、10階の消火栓又はスプリンクラー放水装置に所定水量Q0(図3のQ100%と同意)を送水するのに必要な給水圧力(ヘッド)であり、目標圧力(図3のH100%と同意)である。R10は、同様に10階の消火栓又はスプリンクラー放水装置に所定水量Q0(図3のH100%と同じ)を送水する際に生じる配管抵抗を示した配管抵抗曲線であり、前記した目標圧力H010Fには、所定水量Q0のもとで配管抵抗Hf、実揚程Ha、末端圧力Hpを含んでいる。 H010F is a water supply pressure (head) necessary to feed a predetermined amount of water Q0 (consent with 100% of Q in FIG. 3) to a fire hydrant or sprinkler water discharge device on the 10th floor, and a target pressure (consent with H100% of FIG. 3). It is. Similarly, R10 is a pipe resistance curve showing the pipe resistance generated when a predetermined amount of water Q0 (same as H100% in FIG. 3) is supplied to the 10th floor fire hydrant or sprinkler water discharge device. The pipe resistance Hf, the actual lifting height Ha, and the terminal pressure Hp are included under the predetermined water quantity Q0.
所定水量Q0、目標圧力H010Fが第1の仕様点O1であり、インバータ周波数f10のもとでポンプQ−H性能曲線Aが得られ、これがこの仕様点を満足している。即ち、第1の仕様点O1を満足するようにインバータ周波数f10を決定する。これらの諸量Hf、Ha、Hp、HT(全揚程、10階を例にすると目標圧力H010Fと同じ)を表示すると図4の左端のとおりとなる。 The predetermined water amount Q0 and the target pressure H010F are the first specification point O1, and the pump QH performance curve A is obtained under the inverter frequency f10, which satisfies this specification point. That is, the inverter frequency f10 is determined so as to satisfy the first specification point O1. When these various quantities Hf, Ha, Hp, and HT (the total head is the same as the target pressure H010F when the 10th floor is taken as an example), they are as shown at the left end of FIG.
ここで、10階を例に全揚程HTの求め方を示すと次の(1)式のとおりとなる。
HT=Ha+Hf+Hp (1)
ここで、Haは実揚程m(水源の水面から10階の消火栓又はスプリンクラー放水装置までの実高さ)、Hfは配管抵抗損失(m)(所定水量Q0を水源の水面から10階の消火栓又はスプリンクラー放水装置まで送水する際の配管抵抗損失)、Hpは所要末端圧力(m)(消火栓又はスプリンクラー放水装置で必要な圧力ヘッド)である。
Here, taking the 10th floor as an example, the method for obtaining the total head HT is shown as the following equation (1).
HT = Ha + Hf + Hp (1)
Here, Ha is the actual head height m (the actual height from the water surface of the water source to the 10th floor fire hydrant or sprinkler water discharge device), and Hf is the pipe resistance loss (m) (the predetermined water volume Q0 from the water surface of the water source to the 10th floor fire hydrant or Pipe resistance loss when water is supplied to the sprinkler water discharge device), Hp is a required end pressure (m) (pressure head required for a fire hydrant or sprinkler water discharge device).
次に、吐出し量Q150%、全揚程H65%の第2の仕様点O2を考える。この仕様点O2は、吐出し量Q150%と全揚程H65%の交点が、f10よりも高いインバータ周波数f11で運転した時に得られるポンプQ−H性能A11との交点となるようにする。これは、ポンプ性能A11が前記第1の仕様点O2と交わるようインバータ周波数f11を決定することを意味する。又、S1はインバータ周波数f11で運転した時の軸動力曲線であり、これと前記吐出し量Q150%の点を上方に伸ばした直線との交点O4が、軸動力S110%の点である。 Next, a second specification point O2 with a discharge amount Q150% and a total lift H65% is considered. This specification point O2 is such that the intersection of the discharge amount Q150% and the total lift H65% becomes the intersection with the pump QH performance A11 obtained when operating at an inverter frequency f11 higher than f10. This means that the inverter frequency f11 is determined so that the pump performance A11 intersects the first specification point O2. S1 is a shaft power curve when the inverter is operated at the inverter frequency f11. The intersection O4 between this curve and a straight line obtained by extending the point of the discharge amount Q150% upward is the point of the shaft power S110%.
同様にH09F、H08Fはそれぞれ9階、8階の消火栓又はスプリンクラー放水装置に、所定水量Q0(図3のQ100%と同じ)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R9、R8は、それぞれ9階、8階の消火栓又はスプリンクラー放水装置に送水する際に生ずる配管抵抗である。曲線B、Cは、それぞれ9、8階の消火栓又はスプリンクラー放水装置へ給水するのに必要な目標圧力H09F、H08Fを満足するための消火ポンプQ−H性能曲線であり、インバータ周波数f9、f8で運転した時に得られる性能である。これらの目標圧力(全揚程)の求め方、及び表示は前述と同じなので説明を省く。又、7階以下の階毎の必要な給水圧力(ヘッド)又はこれに対応するインバータ周波数は前述の説明で明らかなので図示を省いている。 Similarly, H09F and H08F are water supply pressures (heads) required to feed a predetermined amount of water Q0 (same as Q100% in FIG. 3) to the 9th and 8th floor fire hydrants or sprinkler water discharge devices, respectively. is there. Similarly, R9 and R8 are piping resistances generated when water is supplied to the 9th and 8th floor fire hydrants or sprinkler water discharge devices, respectively. Curves B and C are fire fighting pump QH performance curves for satisfying the target pressures H09F and H08F necessary for supplying water to the 9th and 8th floor fire hydrants or sprinkler water discharge devices, respectively, at inverter frequencies f9 and f8. This is the performance obtained when driving. The method for obtaining these target pressures (total head) and the display thereof are the same as described above, and therefore the description thereof is omitted. Further, the necessary water supply pressure (head) for each floor below the seventh floor or the inverter frequency corresponding to this is not shown because it is clear from the above description.
以上のようにして求めた階毎の目標圧力は、後述の制御装置CUの演算処理装置CPUの処理時に一時的に記憶するか、又は記憶部Mに記憶して用いる。即ち、階毎の始動指令信号に基づいてこれらの目標圧力を決定し、圧力検出手段9の検出した送水圧力がこの目標圧力と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。さらに、前述のように目標圧力の最高値が、ポンプの第3の仕様点の圧力ヘッドよりも高く設定されることがないように圧力制御されるので、第3の仕様点も満足することができる。
The target pressure for each floor obtained as described above is temporarily stored at the time of processing of the arithmetic processing unit CPU of the control unit CU, which will be described later, or stored in the storage unit M and used. That is, these target pressures are determined based on the start command signal for each floor, and the pump is driven by controlling the frequency of the inverter so that the water supply pressure detected by the
階毎の吐出し圧力一定制御を行った場合の、ポンプ性能、各階始動指令信号、及び抵抗曲線のそれぞれの対応関係は次の通りである。即ち、9階で始動指令信号が発生した時の目標圧力はH09F、インバータ初期周波数はf9であり、目標圧力はH09Fは9階用に予め求められた配管抵抗曲線R9から設定される。8階で始動指令信号が発生した時の目標圧力はH08F、インバータ初期周波数はf8であり、目標圧力はH08Fは8階用に予め求められた配管抵抗曲線R8から設定される。7階以下については記載を省略しているが、階毎に目標圧力、インバータ初期周波数が設定され、これに基づいて初期周波数で始動しその階毎に設定された目標圧力により吐出し圧力一定制御を実行する。
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
10−3S(10F)H010F f10 A R10
10−2S(9F) H09F f9 B R9
10−1S(8F) H08F f8 C R8
このように信号発信手段の動作信号に基づいて、階数毎に予め求められた配管抵抗曲線から階数毎の目標圧力を目標圧力設定手段により設定する。目標圧力設定手段は、後述の制御装置CUの演算処理装置CPUおよび記憶部Mにより構成される。
The correspondence between pump performance, each floor start command signal, and resistance curve when the discharge pressure constant control for each floor is performed is as follows. That is, when the start command signal is generated on the 9th floor, the target pressure is H09F, the inverter initial frequency is f9, and the target pressure is set from the pipe resistance curve R9 obtained in advance for the 9th floor. When the start command signal is generated on the 8th floor, the target pressure is H08F, the inverter initial frequency is f8, and the target pressure is set from the pipe resistance curve R8 obtained in advance for the 8th floor. Although the description for the 7th floor and below is omitted, the target pressure and inverter initial frequency are set for each floor, and based on this, starting at the initial frequency, discharge is controlled by the target pressure set for each floor, and the pressure is constant. Execute.
Start command signal Target pressure Inverter frequency Pump performance Resistance curve 10-3S (10F) H010F f10 A R10
10-2S (9F) H09F f9 B R9
10-1S (8F) H08F f8 C R8
Thus, based on the operation signal of the signal transmission means, the target pressure for each floor is set by the target pressure setting means from the pipe resistance curve obtained in advance for each floor. The target pressure setting means includes an arithmetic processing unit CPU and a storage unit M of a control unit CU described later.
図5は、図1、図2に示す系統にインバータによる末端圧力一定制御を適用した場合のシステムのポンプ性能曲線図であり、横軸に給水量、縦軸に給水圧力(ヘッド)、軸動力(モータ出力と等価)を示している。ここで末端圧力一定制御とは、予め最高位で最遠方の消火栓又はスプリンクラー(放出装置)に対して、実揚程、所要末端圧力、配管抵抗損失を加味して、最悪条件での全揚程(目標圧力と同じ)とインバータ初期周波数(図5参照)を求めて設定し、圧力検出手段の検出した送水圧力が前記設定した目標圧力となるようにインバータ周波数を制御することである。 FIG. 5 is a pump performance curve diagram of the system when the terminal pressure constant control by the inverter is applied to the systems shown in FIGS. 1 and 2. The horizontal axis represents the water supply amount, the vertical axis represents the water supply pressure (head), and the shaft power. (Equivalent to motor output). Here, the constant end pressure control means that the total head in the worst condition (target) is added to the fire extinguisher or sprinkler (discharge device) at the farthest and farthest point, taking into account the actual head, required end pressure, and pipe resistance loss. And the inverter initial frequency (see FIG. 5) are determined and set, and the inverter frequency is controlled so that the water supply pressure detected by the pressure detecting means becomes the set target pressure.
図5において、図4と同じ記号で示しているものは同じものであり、ポンプの第1、第2仕様点の決め方、モータ出力及びインバータ定格電流の決め方、これらの選定の仕方は同じであるから説明を省く。R11は前述の最高位で最遠方、即ち10階の消火栓又はスプリンクラー(放出装置)へ送水する際の配管抵抗曲線である。ここに送水するのに必要な目標圧力(全揚程)の決め方は前述と同じH010Fであり、下限側の目標圧力はH010FLである。又、下限側の目標圧力はH010FLに対応するインバータ初期周波数はf12(図5参照)である。 In FIG. 5, the same symbols as those in FIG. 4 are the same, and the method of determining the first and second specification points of the pump, the method of determining the motor output and the inverter rated current, and the method of selecting these are the same. The explanation is omitted. R11 is a piping resistance curve when water is supplied to the above-mentioned highest and farthest, that is, a fire hydrant or sprinkler (discharge device) on the 10th floor. The method for determining the target pressure (total head) necessary for supplying water here is H010F, which is the same as described above, and the lower limit target pressure is H010FL. The lower limit side target pressure is f12 (see FIG. 5) and the inverter initial frequency corresponding to H010FL.
具体的には、送水配管端末の消火栓又はスプリンクラー(放出装置)からの始動指令により、初期インバータ周波数f12が出力されて運転を開始し、送水量Q0(Q100%と同意)に向けて次第に増速して、送水圧力がH010FLから抵抗曲線R11上を移動して上限目標圧力H010Fに到達し、この状態で運転される。どこの階で始動指令信号が発生してもこれは変わることがない。 Specifically, in response to a start command from the fire hydrant or sprinkler (discharge device) of the water supply piping terminal, the initial inverter frequency f12 is output and the operation is started, and the speed gradually increases toward the water supply amount Q0 (consent with Q100%). Then, the water supply pressure moves on the resistance curve R11 from H010FL to reach the upper limit target pressure H010F, and the operation is performed in this state. This does not change regardless of where the start command signal is generated.
更に、図3、図4、図5において、インバータ周波数のf0、f10を商用周波数の50Hz又は60Hz近傍とした時、インバータ周波数のf1、f11を商用周波数の50Hz又は60Hzより高い周波数に設定することも出来る。このようにすると、インバータ駆動時の消火ポンプ性能を容易に基準に適合させることが出来、消火ポンプに汎用ポンプを使用し易くなる。 Furthermore, in FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, when the inverter frequencies f0 and f10 are about 50 Hz or 60 Hz of the commercial frequency, the inverter frequencies f1 and f11 are set to frequencies higher than the commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz. You can also. If it does in this way, the fire pump performance at the time of inverter drive can be easily adapted to a standard, and it becomes easy to use a general-purpose pump for a fire pump.
図10は、後述の制御装置CUによるメイン処理及び圧力制御の処理(処理アルゴリズム)を示すフローチャートである。図示していないが、イニシャル処理や割込処理により、階毎の吐出し圧力一定制御の目標圧力とインバータ初期周波数、又は末端圧一定制御の目標圧力とインバータ初期周波数を決定し設定する。又、後述の制御装置CUに記憶部Mを備えているものは、予め、前記階毎の目標圧力とインバータ初期周波数と、末端圧一定制御の目標圧力とインバータ初期周波数を記憶部に記憶しておき、前述した要領で消火栓からの始動指令信号、又は放出装置の放出信号が発生した時、これに基づいて記憶部から選択し読み出してもよい。このとき、制御装置CUの記憶部Mは目標圧力設定手段となる。 FIG. 10 is a flowchart showing main processing and pressure control processing (processing algorithm) performed by the control unit CU described later. Although not shown, the target pressure for constant discharge pressure control and the inverter initial frequency or the target pressure for constant terminal pressure control and the inverter initial frequency are determined and set by initial processing and interrupt processing. In addition, if the control unit CU described later includes a storage unit M, the target pressure and inverter initial frequency for each floor, the target pressure for constant terminal pressure control and the inverter initial frequency are stored in the storage unit in advance. In addition, when the start command signal from the fire hydrant or the discharge signal of the discharge device is generated in the manner described above, it may be selected and read from the storage unit based on this. At this time, the storage unit M of the control unit CU serves as a target pressure setting unit.
先ず、階毎吐出し圧力一定制御について説明する。図10において、発明の意図に無関係な途中は省略しているが、説明の便宜上始動指令は10階で発生しているものとして説明を進める。最初は停止しているので、611、613Aと処理して600ステップへと処理が進む。600〜607ステップは、階毎の目標圧力とインバータ初期周波数を決定し設定する。または、前述したように前記記憶部Mよりインバータ初期周波数を読み出す処理を実行しても良い。最上階から最下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を決定し設定する。又は記憶部より目標圧力を読み出しても良い。
First, discharge control for each floor will be described. In FIG. 10, the middle part irrelevant to the intention of the invention is omitted, but for the sake of convenience of explanation, it is assumed that the start command is generated on the 10th floor. Since it is stopped at the beginning, the processing proceeds to 600 steps by processing 611 and 613A.
例えば、600ステップにおいて、最上階、実施例では10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(動作信号)又はスプリンクラー放出信号(動作信号)が発信されていないか判定する。発信されていれば601ステップへ進み、目標圧力をH010Fと決定し設定する。又は記憶部MよりH010Fを選択し読み出す。発信されていなければ次の階の処理ステップ以降に進み、順次最下位階の目標圧力の設定又は読出し処理を実行する。他の階の目標圧力の設定又は読出し処理は前述で明らかなので説明を省く。目標圧力が設定されると608ステップの処理へと進む。
For example, in
尚、600〜607ステップの処理で、各階の消火栓又は放出装置からの始動指令信号がないと判断した場合は、611ステップへ戻りこれより実行を続ける。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。610ステップでは、図8又は図9に示す圧力制御処理を実行する。先ずは吐き出し圧力一定制御の処理について説明する。
If it is determined in
今、説明の便宜上、前述の600〜607ステップにおいて、目標圧力H0=H010F(10階の目標圧力)が設定又は読み出されているものとする。この設定又は読み出された目標圧力は、例えば後述の演算処理装置CPUのレジスタに一時記憶されている。ここで、演算処理装置CPUは目標圧力設定手段となる。 For convenience of explanation, it is assumed that the target pressure H0 = H010F (10th floor target pressure) is set or read in the above-described 600 to 607 steps. The set or read target pressure is temporarily stored, for example, in a register of the arithmetic processing unit CPU described later. Here, the arithmetic processing unit CPU serves as target pressure setting means.
図8において、500ステップで、圧力検出手段9によって給水圧の圧力データHが検出される。そして501ステップにおいて、目標圧力H0(H010F)と検出した圧力データHとが比較される。比較の結果、H0−α>Hであれば、502ステップでインバータ周波数がf0+Δf(Δfは図7に示す周波数が上下に振れることを考慮したもの)の周波数以下となっていないか判定し、NOと判定した場合は503ステップへ進み、YESと判定した場合は505ステップへ進む。505ステップでは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。
In FIG. 8, the pressure data H of the feed water pressure is detected by the pressure detection means 9 in 500 steps. In
503ステップでは、周波数がf1以上か判定する。周波数がf1周波数未満であれば504ステップへ進み、f1周波数以上であれば614ステップの処理へ進む。504ステップでは目標圧力を65%設定して増速処理の505ステップへ進む。尚、Δfは図7に示すように、例えば、f10を中心に、上(f10´´)と下(f10´)に振れることを考慮した周波数で、数Hz以内である。
In
501ステップの判定がH0−α<=H<=H0+αであれば、図8では詳細処理を省略しているが次の614ステップの処理に進む。
If the determination at
このように処理すれば、図4においてインバータ周波数がf0より低い範囲は、階毎の目標圧力による吐出し圧力一定制御を、インバータ周波数がf0+Δfを越えた範囲では階毎の目標圧力をH65%に下げて、この値による吐出し圧力一定制御を実行することができ、全域を階毎の目標圧力で運転するときよりモータ出力、インバータ電流を下げることが出来る。これによってモータ及びインバータの容量を小さく出来るケースが生ずる。 In this way, in FIG. 4, the range in which the inverter frequency is lower than f0 is the discharge pressure constant control by the target pressure for each floor, and the target pressure for each floor is set to H65% in the range where the inverter frequency exceeds f0 + Δf. The discharge pressure constant control by this value can be executed, and the motor output and the inverter current can be lowered as compared with the case where the entire region is operated at the target pressure for each floor. This causes a case where the capacity of the motor and the inverter can be reduced.
上記処理では、505ステップで増速処理を行った後500ステップに戻り、502ステップでインバータ周波数がf0+Δfを超えている場合は、目標圧力を前記にH65%に切り替えて再度505ステップで増殖処理を行っている。インバータ周波数がf0+Δfを超えているとは、第1仕様点対応の周波数(f0)を越えたときなので、インバータ周波数制御時の増速時に、インバータ周波数が第1仕様点対応の周波数(f0)を越えたとき、目標圧力を前記にH65%に切り替えて圧力制御していることになる。従って、第1仕様点と第2仕様点の範囲内の制御が容易に確実になされる。
In the above process, the speed increasing process is performed in
そして、501ステップの判定がH0+α<Hであれば506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(=H010F)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、505、506ステップのaHz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7においてインバータ周波数が上下に振れ(f10´〜f10´´)、設計値のf10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f10や流量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 the determination in
次に末端圧力一定制御について説明する。図10の610ステップでは、図9に示す末端圧力一定制御の処理を実行する。図9において、図8と同じステップ記号で表示している処理は図8と同じ処理につき説明を省く。800、801ステップの処理は、501ステップで目標圧力が一致した後、目標圧力を更新する処理である。目標圧力の更新は800ステップの判定でインバータ周波数がf0+Δf以下の時に実行される。そして、目標値は図5に示す配管抵抗曲線R11であり、関数又はテーブルで表示され、現在のインバータ周波数に基づいて求められる。即ち、図9の処理を実行すると末端圧一定制御が得られる。800ステップの判定でインバータ周波数がf0+Δfを越えると、目標圧力をH65%に下げて吐出し圧力一定制御となる。
Next, the terminal pressure constant control will be described. In
さて、階毎の吐出し圧力一定制御(図8)を例に送水量Q0(吐出し量Q100%と同意)がQ150%に増大した場合を想定して説明する。図1、図2では、スプリンクラーや消火栓の作動箇所が1箇所で送水量をQ0として図示しているが、これが数か所あり複数同時に作動し、送水量がQ150%に増大しものと考えればよい。送水量がQ0より増大すると、送水圧力が目標圧力であるH010F(10階の目標圧力)より低下する。そして、圧力検出手段9の検出した送水圧力が目標圧力H010Fとなるように、前述の図8に示す500、501、502、503、504、505の処理を繰り返し実行する。
Now, a case where the water supply amount Q0 (consent with the discharge amount Q100%) increases to Q150% will be described by taking constant discharge pressure control (FIG. 8) for each floor as an example. In FIG. 1 and FIG. 2, there is one place where the sprinkler and the fire hydrant are operated and the water supply amount is shown as Q0. However, if there are several places, the water supply amount is increased to Q150%. Good. When the amount of water supply increases from Q0, the water supply pressure falls below the target pressure H010F (10th floor target pressure). Then, the processes of 500, 501, 502, 503, 504, and 505 shown in FIG. 8 are repeatedly executed so that the water supply pressure detected by the
その結果として、送水量が増大してQ150%となっても、インバータ周波数はf1未満に制限され、送水圧力は目標圧力のH010Fの65%以上に保たれる。又、インバータ周波数をf1未満に制限する代わりにインバータ電流を定格電流未満に制限する方法を用いてもよい。具体的には503ステップの処理をインバータ電流を検出して定格電流と比較する処理に変えて、インバータ電流が定格電流未満であれば増速処理、定格電流以上となったら増速せず614ステップへ戻るように処理すればよい。これは、説明を省くが末端圧力一定制御(図9)でも同じである。
As a result, even if the amount of water supply increases to Q150%, the inverter frequency is limited to less than f1, and the water supply pressure is maintained at 65% or more of the target pressure H010F. Further, instead of limiting the inverter frequency to less than f1, a method of limiting the inverter current to less than the rated current may be used. Specifically, the processing in
更に、図10の600〜607ステップにおいて、階毎の目標圧力を設定する際に、設定値が最高値のH010F(最上階の設定値であり本実施例では最高値となる)を超えていないかチエックする処理を実行し、前述の吐き出し圧力一定制御を実行すれば、ポンプ性能で規定されている第3の仕様点(H140%)超えることがない。
Furthermore, in
消火栓又は放水装置への送水を考えると、送水圧力が目標圧力に急峻に到達することが望ましい。この場合、図10の601、603、605ステップにおいて目標圧力を設定又は読み出す際に、インバータ初期周波数も設定又は読み出しを行い、609ステップのポンプ初期運転処理時に、設定又は読み出しによりインバータ初期周波数を出力する。具体的には、後述する制御装置CUの入出力インターフェースI/O3よりインバータ端子10、11へ信号AN0、CM1を出力する。このようにすれば、設定又は読み出されたインバータ初期周波数によって、インバータを加速駆動することにより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 water supply to a fire hydrant or water discharge device, it is desirable that the water supply pressure reaches the target pressure steeply. In this case, when setting or reading the target pressure in
図6は、図1、図2で説明した制御盤8の回路図である。同図において、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、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、CUは演算処理装置CPU、記憶部M、入出力インターフェースI/O2、3等を備える制御装置である。演算処理装置CPU、記憶部Mは目標圧力設定手段として機能する。
FIG. 6 is a circuit diagram of the
TRはトランス、I/O1は階毎の消火栓の始動スイッチ、又は放水装置(10−1S〜10−3S)からの始動指令信号10−1S〜10−3S(階高さ....8F〜10F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10−1S〜10−3SがON時にONするリレー群(...8FX〜10FX)である。 TR is a transformer, I / O1 is a start switch of a fire hydrant for each floor, or a start command signal 10-1S to 10-3S (floor height ... 8F ~ from a water discharge device (10-1S to 10-3S)) X is a relay group (... 8FX to 10FX) that is turned on when the taken start command signals 10-1S to 10-3S are turned on.
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運転とインバータ運転の運転モードに切り替るスイッチ、BS1は始動押釦スイッチ、BS2は停止押釦スイッチ、I/O2,3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10−1S〜10−3Sに対応するリレー...8FX〜10FXの信号を入力)をここより取り込む。
52D and 52V are electromagnetic relays, 49P is a thermal relay, IM is an electric motor, 43S is a switch for switching a pump or electric motor to an operation mode of commercial operation and inverter operation, BS1 is a start pushbutton switch, BS2 is a stop pushbutton switch, I / O2 , 3 is an input / output interface section, from which the pressure detection means
今、図6において、便宜上各層ゾーンの配線用遮断器MBD、MBVが投入され、スイッチ43SはINVを選択しているものとする。10階で火災が発生した場合を想定し、消火栓始動スイッチ又は放出装置からの始動指令信号10−3Sが発生した場合を考える。
In FIG. 6, for the sake of convenience, it is assumed that the circuit breakers MBD and MBV for each layer zone are turned on and the
制御盤8の入力回路部I/O1にこの始動指令信号を取り込み、これに対応するリレー10FXがONする。制御装置CUは入出力インターフェースI/O2より前記リレー10FXの信号(接点)を取り込み、演算処理装置CPUはこの信号に基き、目標圧力をH010Fに合わせて、インバータ初期周波数をf10に決定し設定する。又は、記憶部Mより予め記憶している目標圧力及びインバータ周波数の中から、H010Fおよびf10を選択し読み出す。これらは演算処理装置CPUのレジスタに記憶される。
This start command signal is taken into the input circuit unit I / O1 of the
続いて、前記演算処理装置CPUは、リレー10FXの信号(接点)を取り込んだことに伴い、入出力インターフェースI/O3より、リレーXをONする信号、及び周波数指令信号AN0、CM1を出力する。リレーXの接点は、電磁継電器52Vの入力側に結線されており、この接点XがONしたことに伴い、前記電磁継電器52VがONし、その接点52Vaが、インバータ端子FW、CM0をONし、周波数指令信号AN0、CM1はインバータ端子10、11に入力されて運転を開始する。
Subsequently, the arithmetic processing unit CPU outputs a signal for turning on the relay X and frequency command signals AN0 and CM1 from the input / output interface I / O3 in response to taking in the signal (contact) of the relay 10FX. The contact of the relay X is connected to the input side of the
そして、圧力検出手段9の検出した送水圧力は、信号S1(AN2、CM3)として前記入出力インターフェースI/O3より取り込まれ記憶部Mに保存される。 The water supply pressure detected by the pressure detection means 9 is taken in from the input / output interface I / O3 as a signal S1 (AN2, CM3) and stored in the storage unit M.
上記構成による制御盤8内において、前記制御装置CUによって、前述の図8〜図10の制御動作を説明するフローチャートに沿った、インバータ周波数制御による消火ポンプシステムの圧力制御が実行される。
In the
本実施例をまとめると、吸込み側からの水を、送水管10を介して需要側の各階に設けられた消火栓又スプリンクラーの放水手段10−1a〜10−3eに送水する消火ポンプ4と、該消火ポンプを駆動する電動機5と、該電動機を駆動するインバータINVと、
前記消火ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段9と、予め最高位置、最遠方の前記放水手段に送水するのに必要な目標圧力を、所要末端圧力、配管抵抗曲線から決定し設定する目標圧力設定手段CPU、Mと、前記圧力検出手段9により検出された圧力が前記目標圧力設定手段CPU、M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INV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制御装置CUとを備え、ポンプ性能の第1仕様点O1を、インバータ周波数f0のもとで水量Q100%、全揚程H100%、軸動力S100%としたとき、インバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上、軸動力S110%以下となる第2仕様点O2を満足するように、前記消火ポンプ4、電動機5およびインバータINVを選定して組合せたことを特徴とする。
In summary, the
The pressure detection means 9 for detecting the pressure on the discharge side of the fire extinguishing pump and the target pressure determined in advance from the required end pressure and the piping resistance curve to set the target pressure required to feed the water discharge means at the highest position and farthest in advance A frequency command signal is output to the inverter INV so that the pressure detected by the pressure setting means CPU, M and the pressure detection means 9 becomes the target pressure set by the target pressure setting means CPU, M, and the pump And a control unit CU for controlling the frequency, and when the first specification point O1 of the pump performance is the water amount Q100%, the total head H100%, the shaft power S100% under the inverter frequency f0, the inverter frequency f1 In order to satisfy the second specification point O2 in which the discharge amount Q is 150%, the total lift H is 65% or more, and the shaft power S is 110% or less, And wherein the combination by selecting an inverter INV.
また、前記目標圧力設定手段は、前記放水手段が動作したとき発信する動作信号10−1s〜10−3sに基づいて、階数毎に予め求められた配管抵抗曲線から階数毎の目標圧力を設定する目標圧力設定手段でも良い。 The target pressure setting means sets a target pressure for each floor from a piping resistance curve obtained in advance for each floor, based on operation signals 10-1s to 10-3s transmitted when the water discharge means operates. Target pressure setting means may be used.
また、前記消火ポンプ4は第1仕様点O1を満足するように選定され、前記電動機5は第2仕様点O2を満足するように選定され、前記インバータは前記両仕様点を満足するように選定されたことを特徴とする。
The
また、前記消火ポンプ4として、第1仕様点O1のインバータ周波数f0のもとで水量Q100%、全揚程H100%の定格を満足する汎用ポンプが選定され、前記電動機5として、第2仕様点O2のインバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上で運転している際の軸動力が定格出力の110%以下となる電動機が選定され、前記インバータINVとして、周波数f1までの増速できるインバータが選定されたことを特徴とする。
Further, a general-purpose pump that satisfies the rating of the water volume Q100% and the total head H100% under the inverter frequency f0 of the first specification point O1 is selected as the fire-extinguishing
また、インバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上で運転している際のインバータ電流が定格電流以下となるインバータを用いたことを特徴とする。 In addition, an inverter is used in which the inverter current is equal to or lower than the rated current when operating at a discharge amount of Q150% and a total lift of H65% or more under the inverter frequency f1.
また、インバータ周波数制御による増速時に、インバータ電流が定格電流以下となるようインバータ周波数を制限したことを特徴とする。 In addition, the inverter frequency is limited so that the inverter current becomes equal to or lower than the rated current at the time of speed increase by inverter frequency control.
また、インバータ周波数制御による増速時に、周波数が前記吐出し量Q150%の対応周波数(f1)以下となるよう制御することを特徴とする。 Further, the control is performed so that the frequency becomes equal to or less than the corresponding frequency (f1) of the discharge amount Q150% at the time of speed increase by inverter frequency control.
また、目標圧力設定値の最高値は、前記消火ポンプのH140%以下に設定されるよう制限され、締切運転時(吐出し量0時)に給水圧力がH140%以下となるように制御することを特徴とする。 In addition, the maximum target pressure set value is limited to be set to 140% or less of the fire pump, and control is performed so that the feed water pressure is 140% or less during the shutoff operation (when the discharge amount is 0). It is characterized by.
また、インバータ周波数のf0を商用周波数(50Hz),60Hz)近傍とした時、インバータ周波数のf1を商用周波数より高い周波数に設定したことを特徴とする。 Further, when the inverter frequency f0 is set near the commercial frequency (50 Hz, 60 Hz), the inverter frequency f1 is set higher than the commercial frequency.
また、インバータ周波数制御による増速時に、インバータ周波数が第1仕様点対応の周波数(f0)を越えたとき、目標圧力をH65%に切り替えて圧力制御することを特徴とする。 Further, when the speed is increased by the inverter frequency control, when the inverter frequency exceeds the frequency (f0) corresponding to the first specification point, the target pressure is switched to H65% and the pressure control is performed.
1…水源、2…フート弁、3…吸い込み管、4…消火ポンプ、5…電動機、6…逆止弁、7…仕切り弁、10…送水管、10−1〜10−3…送水管枝管、8…制御盤、9…圧力検出手段、10−1a〜e〜10−3a〜e…放水手段(消火栓、スプリンクラー)、10−1S〜10−3S…動作信号、始動指令信号、動作信号発信手段、S10、S11、S13…制御盤授受信号、CU…制御装置、CPU、M…目標圧力設定手段、INV…インバータ、O1…第1仕様点、O2…第2仕様点。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
該消火ポンプを駆動する電動機と、
該電動機を駆動するインバータと、
前記消火ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
予め最高位置、最遠方の前記放水手段に送水するのに必要な目標圧力を、所要末端圧力、配管抵抗曲線から決定し設定する目標圧力設定手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力が前記目標圧力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制御装置とを備え、
ポンプ性能の第1仕様点を、インバータ周波数f0のもとで水量Q100%、全揚程H100%、軸動力S100%としたとき、インバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上、軸動力S110%以下となる第2仕様点を満足するように、前記消火ポンプ、電動機およびインバータを選定して組合せたことを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。 A fire pump that feeds water from the suction side to a water discharge means of a fire hydrant or sprinkler provided on each floor of the demand side through a water pipe;
An electric motor that drives the fire pump;
An inverter for driving the electric motor;
Pressure detecting means for detecting the pressure on the discharge side of the fire pump,
A target pressure setting means for determining and setting a target pressure necessary to feed water to the water discharge means at the highest position and the farthest in advance from a required end pressure and a pipe resistance curve;
A control device for controlling the pump frequency by outputting a frequency command signal to the inverter so that the pressure detected by the pressure detection means becomes the target pressure set by the target pressure setting means,
When the first specification point of the pump performance is the water amount Q100% under the inverter frequency f0, the total lift H100%, and the shaft power S100%, the discharge amount Q150% under the inverter frequency f1 and the total lift H65%. As described above, an inverter-driven fire pump system characterized by selecting and combining the fire pump, the electric motor, and the inverter so as to satisfy the second specification point of shaft power S110% or less.
該消火ポンプを駆動する電動機と、
該電動機を駆動するインバータと、
前記消火ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記放水手段が動作したとき動作信号を発信する動作信号発信手段と、
前記動作信号発信手段の動作信号に基づいて、階数毎に予め求められた配管抵抗曲線から階数毎の目標圧力を設定する目標圧力設定手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力が前記目標圧力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制御装置とを備え、
ポンプ性能の第1仕様点を、インバータ周波数f0のもとで水量Q100%、全揚程H100%、軸動力S100%としたとき、インバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上、軸動力S110%以下となる第2仕様点を満足するように、前記消火ポンプ、電動機およびインバータを選定して組合せたことを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。 A fire pump that feeds water from the suction side to a water discharge means of a fire hydrant or sprinkler provided on each floor of the demand side through a water pipe;
An electric motor that drives the fire pump;
An inverter for driving the electric motor;
Pressure detecting means for detecting the pressure on the discharge side of the fire pump,
An operation signal transmitting means for transmitting an operation signal when the water discharge means is operated;
A target pressure setting means for setting a target pressure for each floor from a pipe resistance curve obtained in advance for each floor based on the operation signal of the operation signal transmitting means;
A control device for controlling the pump frequency by outputting a frequency command signal to the inverter so that the pressure detected by the pressure detection means becomes the target pressure set by the target pressure setting means,
When the first specification point of the pump performance is the water amount Q100% under the inverter frequency f0, the total lift H100%, and the shaft power S100%, the discharge amount Q150% under the inverter frequency f1 and the total lift H65%. As described above, an inverter-driven fire pump system characterized by selecting and combining the fire pump, the electric motor, and the inverter so as to satisfy the second specification point of shaft power S110% or less.
前記消火ポンプは第1仕様点を満足するように選定され、前記電動機は第2仕様点を満足するように選定され、前記インバータは前記両仕様点を満足するように選定されたことを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。 In the inverter-driven fire pump system according to claim 1 or 2,
The fire pump is selected to satisfy a first specification point, the motor is selected to satisfy a second specification point, and the inverter is selected to satisfy both the specification points. Inverter-driven fire pump system.
前記消火ポンプとして、第1仕様点のインバータ周波数f0のもとで水量Q100%、全揚程H100%の定格を満足する汎用ポンプが選定され、
前記電動機として、第2仕様点のインバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上で運転している際の軸動力が定格出力の110%以下となる電動機が選定され、
前記インバータとして、周波数f1までの増速できるインバータが選定されたことを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。 In the inverter-driven fire pump system according to claim 3,
As the fire extinguishing pump, a general-purpose pump that satisfies the rating of water volume Q100% and total head H100% under the inverter frequency f0 of the first specification point is selected.
As the electric motor, an electric motor is selected whose shaft power is 110% or less of the rated output when operating at a discharge amount Q150% and a total lift H65% or more under the inverter frequency f1 of the second specification point,
An inverter-driven fire pump system characterized in that an inverter capable of speeding up to a frequency f1 is selected as the inverter.
インバータ周波数f1のもとで吐出し量Q150%、全揚程H65%以上で運転している際のインバータ電流が定格電流以下となるインバータを用いたことを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。 In the inverter-driven fire pump system according to any one of claims 1 to 4,
An inverter-driven fire pump system characterized by using an inverter in which the inverter current is less than the rated current when operating at an inverter frequency f1 with a discharge amount of 150% and a total head of H65% or more.
インバータ周波数制御による増速時に、インバータ電流が定格電流以下となるようインバータ周波数を制限したことを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。 In the inverter-driven fire pump system according to any one of claims 1 to 5,
An inverter-driven fire pump system characterized in that the inverter frequency is limited so that the inverter current becomes equal to or lower than the rated current when the speed is increased by inverter frequency control.
インバータ周波数制御による増速時に、周波数が前記吐出し量Q150%の対応周波数(f1)以下となるよう制御することを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。 In the inverter-driven fire pump system according to any one of claims 1 to 6,
An inverter-driven fire pump system characterized by controlling the frequency to be equal to or less than the corresponding frequency (f1) of the discharge amount Q150% at the time of speed increase by inverter frequency control.
目標圧力設定値の最高値は、前記消火ポンプのH140%以下に設定されるよう制限され、締切運転時(吐出し量0時)に給水圧力がH140%以下となるように制御することを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。 In the inverter-driven fire pump system according to any one of claims 1 to 7,
The maximum target pressure set value is limited to be set to 140% or less of the fire pump, and control is performed so that the feed water pressure is 140% or less during the shutoff operation (when the discharge amount is 0). Inverter driven fire pump system.
インバータ周波数のf0を商用周波数近傍とした時、インバータ周波数のf1を商用周波数より高い周波数に設定したことを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。 In the inverter-driven fire pump system according to any one of claims 1 to 8,
An inverter-driven fire pump system, wherein the inverter frequency f1 is set to a frequency higher than the commercial frequency when the inverter frequency f0 is close to the commercial frequency.
インバータ周波数制御による増速時に、インバータ周波数が第1仕様点対応の周波数(f0)を越えたとき、目標圧力をH65%に切り替えて圧力制御することを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。 In the inverter-driven fire pump system according to any one of claims 1 to 9,
An inverter-driven fire pump system characterized by controlling the pressure by switching the target pressure to H65% when the inverter frequency exceeds the frequency corresponding to the first specification point (f0) during acceleration by inverter frequency control.
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JP2017220991A (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-14 | 株式会社安川電機 | Motor selection program, motor selection method, motor controller selection program, and machine system |
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JPH04266773A (en) * | 1991-02-20 | 1992-09-22 | Hochiki Corp | Feed water pressure control system for fire extinguishing equipment |
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- 2012-12-20 JP JP2012278220A patent/JP2014121371A/en active Pending
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