JP2018165468A - Control system and control method of pump, and drainage system - Google Patents

Control system and control method of pump, and drainage system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system and a control method of a pump which can perform drainage with high reliability even when a pump head is high, and to provide a drainage system.SOLUTION: A control system (20) of a pump (100) which performs operation irrespective of a water level includes: first detection means (21) which detects a water level of a water absorption tank (51); second detection means (22) which detects a water level of discharge destinations (4 and 52); and a control device (23) which controls a flow rate of the pump (100) so as to prevent shaft power over and cavitation from being generated based on the water level of the water absorption tank (51) and the water level of the discharge destinations (4 and 52).SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、排水機場などにおけるポンプの制御システムおよび制御方法、ならびに、排水システムに関する。   The present invention relates to a pump control system and control method in a drainage station or the like, and a drainage system.

雨水排水を行う排水機場においては、突発的な豪雨(いわゆるゲリラ豪雨)による雨水幹線の急激な水位上昇に対し、ポンプの始動遅れを防ぐために、水位が上昇する前にポンプを運転させておく先行待機ポンプが採用されている。   In a drainage station that drains rainwater, the pump must be operated before the water level rises in order to prevent a delay in starting the pump in response to a sudden rise in the rainwater main line due to sudden heavy rain (so-called guerrilla heavy rain). A standby pump is used.

従来の先行待機ポンプは、ポンプの揚程(全揚程)が20m以下と比較的低い設備が主流であった。しかしながら、近年の都市化に伴い、雨水幹線が大深度化し、ポンプが地中深くに設置されることが多くなってきている。これにより、ポンプの揚程が30m以上となるケースも増えている。   Conventional leading stand-by pumps are mainly equipped with a relatively low pump head (total lift) of 20 m or less. However, with the recent urbanization, rainwater trunks have become deeper and pumps are often installed deep underground. Thereby, the case where the head of a pump becomes 30 m or more is increasing.

特開2005−320863号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-320863

本発明の課題は、ポンプ揚程が高い場合でも、高い信頼性をもって排水を行うことができるポンプの制御システムおよび制御方法、ならびに、排水システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a pump control system and a control method, and a drainage system that can perform drainage with high reliability even when the pump head is high.

本発明の一態様によれば、吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御システムであって、吸水槽の水位を検出する第1検出手段と、吐出先の水位を検出する第2検出手段と、前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの流量を制御する制御装置と、を備える制御システムが提供される。
吸水槽の水位および吐出先の水位に基づいてポンプの流量を制御することで、ポンプ揚程が高い場合でも軸動力オーバーやキャビテーションを抑えることができ、排水設備としての信頼性が向上する。
According to one aspect of the present invention, there is provided a pump control system that operates regardless of the suction water level, the first detection means for detecting the water level of the water absorption tank, and the second detection means for detecting the water level of the discharge destination. And a control device that controls the flow rate of the pump so that shaft power over and cavitation do not occur based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination.
By controlling the flow rate of the pump based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination, shaft power over and cavitation can be suppressed even when the pump head is high, and the reliability as a drainage facility is improved.

前記制御装置は、前記ポンプの吐出管に設けられた吐出弁の開度を調整することによって前記ポンプの流量を制御してもよい。   The control device may control the flow rate of the pump by adjusting an opening degree of a discharge valve provided in a discharge pipe of the pump.

前記制御装置は、前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて前記ポンプが気水混合運転から定常運転に移行する時の運転点を推定し、推定された運転点における吐出量において軸動力オーバーまたはキャビテーションが発生する場合に、前記ポンプの流量が小さくなるよう制御してもよい。   The control device estimates an operating point when the pump makes a transition from a gas-water mixing operation to a steady operation based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination, and determines the axis of the discharge amount at the estimated operating point. When power over or cavitation occurs, the flow rate of the pump may be controlled to be small.

前記推定された運転点における吐出量が、軸動力オーバーまたはキャビテーションが発生する吐出量より所定値以上小さい場合、前記制御装置は前記ポンプの流量が大きくなるよう制御してもよい。   When the estimated discharge amount at the operating point is smaller than the discharge amount at which shaft power over or cavitation occurs, the control device may control the flow rate of the pump to be increased.

前記制御装置は、前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位との差と、前記ポンプの流量とに応じて定まる前記ポンプの管路抵抗曲線と、前記ポンプの全揚程曲線と、に基づいて、前記運転点を推定してもよい。   The control device is based on the difference between the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination, the pipeline resistance curve of the pump determined according to the flow rate of the pump, and the total head curve of the pump. The operating point may be estimated.

前記制御装置は、前記ポンプの流量が前記軸動力オーバーまたはキャビテーションが発生する吐出量未満の目標値となるよう制御してもよい。   The control device may perform control so that the flow rate of the pump becomes a target value less than a discharge amount at which the shaft power over or cavitation occurs.

また、本発明の別の態様によれば、吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御システムであって、吸水槽の水位を検出する第1検出手段と、吐出先の水位を検出する第2検出手段と、前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの吸込管に接続された吸気管に送り込む気体の量を制御する制御装置と、を備える制御システムが提供される。
吸水槽の水位および吐出先の水位に基づいてポンプの吸込管に接続された吸気管に送り込む気体の量を制御することで、ポンプ揚程が高い場合でも軸動力オーバーやキャビテーションを抑えることができ、信頼性が向上する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a pump control system that operates regardless of the suction water level, the first detection means for detecting the water level of the water absorption tank, and the second for detecting the water level of the discharge destination. A control device for controlling the amount of gas fed into the intake pipe connected to the suction pipe of the pump based on the detection means and the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination so that shaft power over and cavitation do not occur A control system is provided.
By controlling the amount of gas sent to the intake pipe connected to the suction pipe of the pump based on the water level of the water absorption tank and the discharge destination, shaft power overload and cavitation can be suppressed even when the pump head is high, Reliability is improved.

また、本発明の別の態様によれば、吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御システムであって、吸水槽の水位を検出する第1検出手段と、吐出先の水位を検出する第2検出手段と、前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの羽根車の回転速度を制御する制御装置と、を備える制御システムが提供される。
吸水槽の水位および吐出先の水位に基づいてポンプの羽根車の回転速度を制御することで、ポンプ揚程が高い場合でも軸動力オーバーやキャビテーションを抑えることができ、信頼性が向上する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a pump control system that operates regardless of the suction water level, the first detection means for detecting the water level of the water absorption tank, and the second for detecting the water level of the discharge destination. Provided is a control system comprising detection means and a control device that controls the rotational speed of the impeller of the pump so that shaft power over and cavitation do not occur based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination Is done.
By controlling the rotational speed of the pump impeller based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination, shaft power over and cavitation can be suppressed even when the pump head is high, and reliability is improved.

また、本発明の別の態様によれば、ポンプと、上記制御システムと、を備える排水システムが提供される。   Moreover, according to another aspect of this invention, a drainage system provided with a pump and the said control system is provided.

複数の前記ポンプを備え、前記制御システムは、前記吐出先がドライの状態で初めに運転開始されるポンプを制御してもよい。   A plurality of the pumps may be provided, and the control system may control a pump that starts operation first when the discharge destination is dry.

また、本発明の別の態様によれば、吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御方法であって、吸水槽の水位を検出し、吐出先の水位を検出し、前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの流量を制御する、制御方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a pump that operates regardless of the suction water level, detecting the water level of the water absorption tank, detecting the water level of the discharge destination, A control method is provided that controls the flow rate of the pump so that shaft power over and cavitation do not occur based on the water level of the discharge destination.

また、本発明の別の態様によれば、吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御方法であって、吸水槽の水位を検出し、吐出先の水位を検出し、前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの吸込管に接続された吸気管に送り込む気体の量を制御する、制御方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a pump that operates regardless of the suction water level, detecting the water level of the water absorption tank, detecting the water level of the discharge destination, A control method is provided for controlling the amount of gas fed into an intake pipe connected to the suction pipe of the pump so that shaft power over and cavitation do not occur based on the water level of the discharge destination.

また、本発明の別の態様によれば、吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御方法であって、吸水槽の水位を検出し、吐出先の水位を検出し、前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの羽根車の回転速度を制御する、制御方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a pump that operates regardless of the suction water level, detecting the water level of the water absorption tank, detecting the water level of the discharge destination, A control method is provided for controlling the rotational speed of the impeller of the pump based on the water level of the discharge destination so that shaft power over and cavitation do not occur.

ポンプ揚程が高い場合でも駆動力オーバーやキャビテーションを抑えることができ、ポンプの信頼性を向上できる。   Even when the pump head is high, overdrive force and cavitation can be suppressed, and the reliability of the pump can be improved.

排水機場に設置される先行待機ポンプ100およびその動作を説明する図。The figure explaining the prior | preceding standby pump 100 installed in a drainage machine station, and its operation | movement. 揚程が低いポンプ100’と、揚程が高いポンプ100とを比較する図。The figure which compares the pump 100 'with a low lift, and the pump 100 with a high lift. 低揚程ポンプ100’および高揚程ポンプ100の性能曲線。Performance curves of low lift pump 100 'and high lift pump 100. 第1の実施形態に係る排水システムの概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the drainage system which concerns on 1st Embodiment. 図4の排水システムの動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the drainage system of FIG. 図4の排水システムにおけるポンプ100。Pump 100 in the drainage system of FIG. 第2の実施形態に係る排水システムの概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the drainage system which concerns on 2nd Embodiment. 図7の排水システムの動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the drainage system of FIG. 図7の排水システムにおけるポンプ100の性能曲線。The performance curve of the pump 100 in the drainage system of FIG. 第3の実施形態に係る排水システムの概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the drainage system which concerns on 3rd Embodiment. 図10の排水システムの動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the drainage system of FIG. 図10の排水システムにおけるポンプ100の性能曲線。The performance curve of the pump 100 in the drainage system of FIG.

まずは、先行待機ポンプについて説明する。次いで、揚程が高い先行待機ポンプに生じる課題およびそのような課題が乗じる原因を説明する。なお、本発明では、滞留水の悪臭を抑えるために、排水運転を行わないときには吐出管や吐出水槽の水抜きを行うドライ運用を想定している。   First, the preceding standby pump will be described. Next, a problem that occurs in the preceding standby pump having a high head and the cause of such a problem will be described. In addition, in this invention, in order to suppress the stench of stagnant water, when not performing drainage operation, the dry operation which drains a discharge pipe or a discharge water tank is assumed.

図1は、排水機場に設置される先行待機ポンプ100およびその動作を説明する図であり、全速・全水位排水運転方式の先行待機ポンプ100(以下では、単にポンプ100という)を例示している。なお、先行待機ポンプ100は立軸型であるのが望ましいが、横軸型など他の型式でも構わない。
このポンプ100は、不図示の駆動機によって羽根車1が回転することで、吸込管2の吸込口2aから水を吸い込む。また、ポンプ100には上端が大気開放された吸気管3が吸込管2に接続されており、吸込管2内に空気が流入可能となっている。このポンプ100は次のように動作する。
FIG. 1 is a diagram for explaining a preliminary standby pump 100 installed in a drainage station and its operation, and illustrates a preliminary standby pump 100 (hereinafter simply referred to as pump 100) of a full speed / full water level drainage operation method. . The standby standby pump 100 is desirably a vertical shaft type, but may be another type such as a horizontal axis type.
The pump 100 sucks water from the suction port 2a of the suction pipe 2 when the impeller 1 is rotated by a driving machine (not shown). In addition, an intake pipe 3 whose upper end is opened to the atmosphere is connected to the suction pipe 2 in the pump 100 so that air can flow into the suction pipe 2. The pump 100 operates as follows.

図1(a)に示すように、水位WLが吸込口2aに達していない場合でも羽根車1が回転する「気中運転」が行われている。この気中運転では吸気管3からの空気流入はなく、羽根車1が回転しているがポンプ100の吐出量はゼロである。   As shown in FIG. 1A, “in-air operation” in which the impeller 1 rotates is performed even when the water level WL does not reach the suction port 2a. In this air operation, there is no air inflow from the intake pipe 3, the impeller 1 is rotating, but the discharge amount of the pump 100 is zero.

図1(b)に示すように、水位WLが所定の気水混合運転開始水位WL0に達すると、「気水混合運転」が行われる。気水混合運転開始水位WL0は羽根車1の下端位置に対応する。気水混合運転では、羽根車1の回転によって吸込口2aから水が吸い上げられて排水が行われる。水が吸い上げられて水の流速が大きくなると、吸込管2における吸気管3の接続部分近辺の圧力が低くなる。そのため、大気圧との差により、吸気管3から吸込管2内に空気が流入する。よって、ポンプ100は水と空気の混合体を排出する。   As shown in FIG. 1B, when the water level WL reaches a predetermined air-water mixing operation start water level WL0, the “air-water mixing operation” is performed. The air / water mixing operation start water level WL0 corresponds to the lower end position of the impeller 1. In the air-water mixing operation, water is sucked up from the suction port 2a by the rotation of the impeller 1 and drained. When water is sucked up and the flow rate of water increases, the pressure in the suction pipe 2 near the connection portion of the intake pipe 3 decreases. Therefore, air flows from the intake pipe 3 into the suction pipe 2 due to the difference from the atmospheric pressure. Thus, the pump 100 discharges a mixture of water and air.

図1(c)に示すように、水位WLが定常運転水位WL1に達すると、「定常運転」が行われる。定常運転水位WL1はポンプ100ごとに排水機場の運用条件(与条件)により定められている。水位が高くなると、吸込管2における吸気管3の接続部分近辺の圧力が水圧によって高くなり、大気圧とバランスする。これにより、吸気管3から吸込管2内に空気が流入しなくなる。よって、ポンプ100は空気を含まない水を排水する。   As shown in FIG. 1C, when the water level WL reaches the steady operation water level WL1, the “steady operation” is performed. The steady operation water level WL1 is determined for each pump 100 according to the operating conditions (given conditions) of the drainage station. When the water level increases, the pressure in the suction pipe 2 near the connection portion of the intake pipe 3 increases due to the water pressure and balances with the atmospheric pressure. Thereby, air does not flow into the suction pipe 2 from the intake pipe 3. Therefore, the pump 100 drains water that does not contain air.

図2は、揚程が低いポンプ100’(低揚程ポンプ)と、揚程が高いポンプ100(高揚程ポンプ)とを比較する図である。両ポンプ100,100’を比較すると、ポンプの大きさは共通しているが、大深度化しているため高揚程ポンプ100は吸水槽水位と定格運転時の吐出水槽水位との差が大きくなる。一方、気水混合運転から定常運転に移行する際に吐出側が充水されておらず吐出側水位が低い場合、実揚程H2は概ね、両ポンプ100,100’で共通する。そのため、定格運転時の実揚程H0と、気水混合運転から定常運転に移行するときの実揚程差H1は、低揚程ポンプ100’より高揚程ポンプ100の方が大きい。   FIG. 2 is a diagram comparing a pump 100 ′ with a low lift (low lift pump) and a pump 100 with a high lift (high lift pump). Comparing the two pumps 100 and 100 ', the pumps have the same size, but the depth of the pump is increased, so that the difference between the water level in the high-lift pump 100 and the water level in the discharge tank at the rated operation becomes large. On the other hand, when the discharge side is not filled and the discharge side water level is low when shifting from the air / water mixing operation to the steady operation, the actual head H2 is generally common to both pumps 100 and 100 '. Therefore, the actual lift H0 during rated operation and the actual lift difference H1 when shifting from the air / water mixing operation to the steady operation are larger in the high lift pump 100 than in the low lift pump 100 '.

図3は、低揚程ポンプ100’および高揚程ポンプ100の性能曲線であり、横軸はポンプの吐出量、縦軸はポンプの全揚程である。上述したように、吐出側水位が低い場合気水混合運転から定常運転に移行する際の実揚程は共通するため、定常運転に移行するまでの管路抵抗曲線Aは概ね共通する。一方、定常運転時の実揚程は高揚程ポンプ100の方が高いため、高揚程ポンプ100の全揚程曲線B1は低揚程ポンプ100’の全揚程曲線C1より縦軸上で上方に位置する。   FIG. 3 is a performance curve of the low-lift pump 100 'and the high-lift pump 100. The horizontal axis represents the pump discharge amount, and the vertical axis represents the total pump head. As described above, when the discharge water level is low, the actual lifting range when shifting from the air-water mixing operation to the steady operation is common, and therefore the pipe resistance curve A until the shift to the steady operation is substantially common. On the other hand, since the actual head during normal operation is higher in the high head pump 100, the total head curve B1 of the high head pump 100 is located above the total head curve C1 of the low head pump 100 'on the vertical axis.

低揚程ポンプ100’および高揚程ポンプ100とも、気中運転時は吐出量が0であり、気水混合運転開始と共に運転点A0は管路抵抗曲線A上に移る。そして、気水混合運転から定常運転に移行するまでは、低揚程ポンプ100’および高揚程ポンプ100ともに管路抵抗曲線Aに沿って運転点(吐出量および全揚程)が変化する(矢印F1)。   Both the low-lift pump 100 'and the high-lift pump 100 have a discharge amount of 0 during the air operation, and the operating point A0 moves on the pipe resistance curve A when the air-water mixing operation starts. The operating point (discharge amount and total head) changes along the pipe resistance curve A in both the low head pump 100 ′ and the high head pump 100 until the transition from the air / water mixing operation to the steady operation (arrow F1). .

低揚程ポンプ100’においては、その全揚程曲線C1と管路抵抗曲線Aとの交点C2において、気水混合運転から定常運転に移行する(以下、この交点C2を移行点C2と呼ぶ)。定常運転に移行した後、運転点は実揚程の変化に伴い全揚程曲線C1に沿って変化する(矢印F2)。そして、運転点は所定の要項点における管路抵抗曲線C3によって定まる運転点C4に達する。   In the low lift pump 100 ′, the air / water mixing operation is shifted to the steady operation at the intersection C <b> 2 between the total lift curve C <b> 1 and the pipe resistance curve A (hereinafter, this intersection C <b> 2 is referred to as a transition point C <b> 2). After shifting to steady operation, the operating point changes along the full lift curve C1 with the change of the actual lift (arrow F2). The operating point reaches the operating point C4 determined by the pipe resistance curve C3 at a predetermined point.

高揚程ポンプ100においては、その全揚程曲線B1と管路抵抗曲線Aとの交点B2において、気水混合運転から定常運転に移行する(以下、この交点B2を移行点B2と呼ぶ)。定常運転に移行した後、運転点は実揚程の変化に伴い全揚程曲線B1に沿って変化する(矢印F3)。そして、運転点は所定の要項点における管路抵抗曲線B3によって定まる運転点B4に達する。   In the high-lift pump 100, at the intersection B2 between the total lift curve B1 and the pipe resistance curve A, the air-water mixing operation is shifted to the steady operation (hereinafter, this intersection B2 is referred to as a transition point B2). After shifting to the steady operation, the operating point changes along the full lift curve B1 with the change of the actual lift (arrow F3). The operating point reaches an operating point B4 determined by the pipe resistance curve B3 at a predetermined point.

ここで、高揚程ポンプ100における移行点B2と、要項点での運転点B4の吐出量差Bは、低揚程ポンプ100’における移行点C2と、要項点での運転点C4の吐出量差Cより大きい。すなわち、高揚程ポンプ100においては、要項点での吐出量に対し移行点B2での吐出量の割合が大きくなる。   Here, the discharge amount difference B between the transition point B2 in the high lift pump 100 and the operating point B4 at the main point is the discharge amount difference C between the transition point C2 in the low lift pump 100 ′ and the operating point C4 at the main point. Greater than. That is, in the high head pump 100, the ratio of the discharge amount at the transition point B2 is larger than the discharge amount at the main point.

一般に、定常運転時の軸動力曲線で定まる閾値を吐出量が超えると軸動力オーバーが発生する。また、必要吸込性能NPSHで定まる閾値を吐出量が超えるとキャビテーションが発生する。よって、高揚程ポンプ100では軸動力オーバーやキャビテーションが発生しやすくなるという課題がある。   Generally, when the discharge amount exceeds a threshold determined by the shaft power curve during steady operation, shaft power over occurs. Further, cavitation occurs when the discharge amount exceeds a threshold determined by the required suction performance NPSH. Therefore, the high lift pump 100 has a problem that shaft power over and cavitation are likely to occur.

軸動力オーバーが発生すると駆動機が過負荷となり、場合によっては駆動機が停止してしまうこともある。かといって、要項点での運転点B4での吐出量よりも大きな吐出量を見込んだ駆動機を用いるとするとコストが高くなってしまい、望ましくない。また、キャビテーションが発生すると、羽根車1が損傷してポンプ100の信頼性が低下することもある。かといって、ポンプ100の必要吸込性能NPSHはポンプ100に固有の値であるため、吸込性能向上によってキャビテーションを抑えるのは難しい。   When shaft power over occurs, the drive unit is overloaded, and in some cases, the drive unit may stop. However, it is not desirable to use a driving machine that expects a larger discharge amount than the discharge amount at the operation point B4 at the point of necessity, which increases the cost. Further, when cavitation occurs, the impeller 1 may be damaged and the reliability of the pump 100 may be reduced. However, since the required suction performance NPSH of the pump 100 is a value unique to the pump 100, it is difficult to suppress cavitation by improving the suction performance.

そこで、以下に説明する実施形態により軸動力オーバーやキャビテーションが発生しないようにポンプ100の制御を行う。   Therefore, the pump 100 is controlled so that shaft power over and cavitation do not occur in the embodiment described below.

(第1の実施形態)
第1の実施形態は、ポンプ100の流量を吐出弁を調整することにより管路抵抗曲線を制御して、軸動力オーバーおよびキャビテーションを防止するものである。
(First embodiment)
In the first embodiment, the pipe resistance curve is controlled by adjusting the discharge valve of the flow rate of the pump 100 to prevent overshaft power and cavitation.

図4は、第1の実施形態に係る排水システムの概略構成を示す図である。この排水システムは例えば排水機場に設けられて吸水槽51から吐出水槽52に排水を行うものであり、ポンプ100と、巻線型電動機などの駆動機11と、制御システム20とを備えている。制御システム20は、吸水槽水位計21、吐出先水位計22およびこれらと接続された制御装置23などから構成される。   FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of the drainage system according to the first embodiment. This drainage system is provided, for example, in a drainage station and drains water from a water absorption tank 51 to a discharge water tank 52, and includes a pump 100, a drive unit 11 such as a wound-type electric motor, and a control system 20. The control system 20 includes a water tank water level meter 21, a discharge destination water level meter 22, a control device 23 connected thereto, and the like.

ポンプ100は、排水機場における吸水槽51の水位に関わらず運転を行う先行待機型のポンプであり、図1を用いて説明したように、羽根車1、吸込管2、吸気管3に加え吐出管4、吐出弁5などを有する。吐出弁5は例えば制御装置23によって開度が調整される電動弁であり、吐出管4に設けられる。吐出弁5の開度が大きいほど流量が大きくなり、開度が小さいほど流量が小さくなる。   The pump 100 is a preceding standby type pump that operates regardless of the water level of the water absorption tank 51 in the drainage station. As described with reference to FIG. 1, the pump 100 discharges in addition to the impeller 1, the suction pipe 2, and the intake pipe 3. It has a pipe 4, a discharge valve 5, and the like. The discharge valve 5 is an electric valve whose opening degree is adjusted by, for example, the control device 23 and is provided in the discharge pipe 4. The flow rate increases as the opening degree of the discharge valve 5 increases, and the flow rate decreases as the opening degree decreases.

吸水槽水位計21は吸水槽51の水位(吸込水位)を検出し、検出結果を制御装置23に通知する。吐出先水位計22は、吐出先である吐出管4または吐出水槽52の水位(吐出水位)を検出し、検出結果を制御装置23に通知する。なお、吐出先水位計22は水位を直接検出するものでなく、圧力を検出するものであってもよい。圧力から水位が把握できるためである。   The water tank water level meter 21 detects the water level (suction water level) of the water tank 51 and notifies the control device 23 of the detection result. The discharge destination water level meter 22 detects the water level (discharge water level) of the discharge pipe 4 or the discharge water tank 52 which is the discharge destination, and notifies the control device 23 of the detection result. In addition, the discharge destination water level meter 22 may not detect the water level directly but may detect the pressure. This is because the water level can be determined from the pressure.

制御装置23は図3で説明したポンプ100の全揚程曲線や管路抵抗曲線を予め記憶している。そして、制御装置23は、吸水水位および吐出水位に応じて、駆動力オーバーやキャビテーションが発生しないよう、例えば吐出弁5の開度を調整することにより流量(すなわち管路抵抗)を制御する。   The control device 23 stores in advance a total head curve and a pipe resistance curve of the pump 100 described in FIG. And the control apparatus 23 controls flow volume (namely, pipe resistance) by adjusting the opening degree of the discharge valve 5, for example so that driving force over and cavitation may not generate | occur | produce according to a water absorption water level and a discharge water level.

ここで、図3で説明した管路抵抗曲線は実揚程および管路抵抗に依存する。より詳しくは、実揚程により管路抵抗曲線の左端が定まり、管路抵抗により管路抵抗曲線の形状が定まる。制御装置23は、事前に行われた試験などに基づいて、実揚程、管路抵抗および管路抵抗曲線の関係を把握している。また、制御装置23は吐出水位と吸水水位との差から実揚程を知ることができるし、吐出弁5の開度を調整することで流量を制御することもできる。
よって、本実施形態では制御装置23は実揚程に応じて吐出弁5を次のように制御する。
Here, the pipeline resistance curve described in FIG. 3 depends on the actual head and the pipeline resistance. More specifically, the left end of the pipe resistance curve is determined by the actual head, and the shape of the pipe resistance curve is determined by the pipe resistance. The control device 23 grasps the relationship among the actual head, the pipe resistance, and the pipe resistance curve based on tests performed in advance. Further, the control device 23 can know the actual head from the difference between the discharge water level and the water absorption water level, and can also control the flow rate by adjusting the opening of the discharge valve 5.
Therefore, in this embodiment, the control apparatus 23 controls the discharge valve 5 as follows according to an actual head.

図5は、図4の排水システムの動作を示すフローチャートである。また、図6は、図4の排水システムにおけるポンプ100の性能曲線である。本実施形態のポンプ100は先行待機ポンプであるため、水位に関わらず運転が開始されている(ステップS1)。具体的には、吐出弁5が開かれ、羽根車1が回転している。   FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the drainage system of FIG. FIG. 6 is a performance curve of the pump 100 in the drainage system of FIG. Since the pump 100 of the present embodiment is a preceding standby pump, the operation is started regardless of the water level (step S1). Specifically, the discharge valve 5 is opened and the impeller 1 is rotating.

制御装置23は吐出弁5を中間開度に設定する(ステップS2)。水位に応じて吐出弁5の開度を大きくできるようにも小さくできるようにもするためである。   The control device 23 sets the discharge valve 5 to the intermediate opening (step S2). This is because the opening of the discharge valve 5 can be increased or decreased according to the water level.

制御装置23は、吸水槽水位計21の検出結果に基づいて、吸水槽51内の水位が予め定められた気水混合運転開始水位WL0以上であるか否かを判定する(ステップS3)。気水混合運転開始水位WL0未満である場合(ステップS3のNO)、ポンプ100は気中運転状態であるため、制御装置23は特段の処理を行わない。   Based on the detection result of the water tank water level meter 21, the control device 23 determines whether or not the water level in the water tank 51 is equal to or higher than a predetermined air-water mixing operation start water level WL0 (step S3). When it is less than the air-water mixing operation start water level WL0 (NO in step S3), since the pump 100 is in the air operation state, the control device 23 does not perform any special processing.

気水混合運転開始水位WL0以上である場合(ステップS3のYES)、ポンプ100は気水混合運転状態である。この場合も、制御装置23は吸水槽51内の水位の監視を続ける。定常運転水位WL1と吸水槽51内の水位との差が閾値β以下となると(ステップS4のYES)ステップS5以降の吐出弁5の制御を開始する。なお、閾値βは任意に設定可能な定数である。また、ステップS4を設ける理由は、吸水槽51の水位が気水混合運転開始水位WL0を超えてもすぐに吐出弁5の制御を開始する必要は必ずしもなく、定常運転水位WL1に近づいた時点で制御を開始するためである。   When the water / water mixing operation start water level WL0 or higher (YES in step S3), the pump 100 is in the air / water mixing operation state. Also in this case, the control device 23 continues to monitor the water level in the water absorption tank 51. When the difference between the steady operation water level WL1 and the water level in the water absorption tank 51 is equal to or less than the threshold value β (YES in step S4), the control of the discharge valve 5 after step S5 is started. The threshold β is a constant that can be arbitrarily set. The reason for providing step S4 is that it is not always necessary to immediately start the control of the discharge valve 5 even when the water level in the water absorption tank 51 exceeds the air-water mixing operation start water level WL0, and when the water level approaches the steady operation water level WL1. This is to start control.

吐出弁5を制御するために、制御装置23は吸水槽水位計21および吐出先水位計22の検出結果に基づいて、両者の差から実揚程を算出する(ステップS5)。   In order to control the discharge valve 5, the control device 23 calculates the actual head from the difference between the two based on the detection results of the water tank water level meter 21 and the discharge destination water level meter 22 (step S5).

そして、制御装置23は、算出された実揚程および現状の吐出弁5の開度から、気水混合運転から定常運転移行時の運転点を推定する(ステップS6)。具体的には、制御装置23は、実揚程および吐出弁5の開度(管路抵抗)から、定常運転時の管路抵抗曲線を把握する。より詳しくは、制御装置23は、実揚程から管路抵抗曲線の左端を把握し、吐出弁5の開度から管路抵抗曲線の形状(傾き)を把握する。そして、制御装置23は、このような管路抵抗曲線と既知の全揚程曲線との交点を、定常運転移行時の運転点とする。図6の例において、制御装置23は、実揚程および吐出弁5の開度から把握される管路抵抗曲線A1と全揚程曲線B1との交点P1を、気水混合運転から定常運転移行時の運転点と推定する。   Then, the control device 23 estimates the operating point at the time of transition from the air / water mixing operation to the steady operation from the calculated actual head and the current opening of the discharge valve 5 (step S6). Specifically, the control device 23 grasps the pipe resistance curve during steady operation from the actual head and the opening degree (pipe resistance) of the discharge valve 5. More specifically, the control device 23 grasps the left end of the pipeline resistance curve from the actual head, and grasps the shape (inclination) of the pipeline resistance curve from the opening degree of the discharge valve 5. And the control apparatus 23 makes the intersection of such a pipe line resistance curve and a known total lift curve the operating point at the time of steady operation transfer. In the example of FIG. 6, the control device 23 sets an intersection P1 between the pipe resistance curve A1 and the total lift curve B1 that is grasped from the actual lift and the opening degree of the discharge valve 5 at the time of transition from the air / water mixing operation to the steady operation. Estimated operating point.

図5に戻り、制御装置23は算出された運転点における吐出量が最大吐出量を超えているか否かを判定する(ステップS7)。ここでの最大吐出量とは、軸動力オーバーもキャビテーションも発生しない最大の吐出量、言い換えると、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生する吐出量のうちの小さい方であり、予め制御装置23が記憶している。   Returning to FIG. 5, the control device 23 determines whether or not the calculated discharge amount at the operating point exceeds the maximum discharge amount (step S7). The maximum discharge amount here is the maximum discharge amount at which neither shaft power over nor cavitation occurs, in other words, the smaller one of the discharge amounts at which shaft power over or cavitation occurs. ing.

例えばステップS6で推定された運転点が図6の交点P1である場合、その吐出量は最大吐出量を超えている(ステップS7のYES)。このまま吸水槽水位が上昇して定常運転に移行すると、軸動力オーバーまたはキャビテーションが発生してしまう。そこで、制御装置23は、駆動力オーバーおよびキャビテーションが発生しない吐出量となるよう、吐出弁5の開度を小さくするための作動指令を吐出弁5に送出する。これにより、吐出弁5が閉じる方向に制御される(ステップS8)。   For example, when the operating point estimated in step S6 is the intersection P1 in FIG. 6, the discharge amount exceeds the maximum discharge amount (YES in step S7). If the water tank level rises as it is and shifts to steady operation, shaft power over or cavitation will occur. Therefore, the control device 23 sends an operation command for reducing the opening degree of the discharge valve 5 to the discharge valve 5 so that the discharge amount does not cause excessive driving force and cavitation. Thereby, the discharge valve 5 is controlled in the closing direction (step S8).

その結果、流量が小さくなるため、吐出量が小さくなる方向に管路抵抗曲線が変化する(例えば図6の管路抵抗曲線がA1からA2となる)。これにより、運転点は吐出量が小さくなる方向に変化する(交点P1からP2)。   As a result, since the flow rate is reduced, the pipeline resistance curve is changed in the direction in which the discharge amount is reduced (for example, the pipeline resistance curve in FIG. 6 is changed from A1 to A2). As a result, the operating point changes in a direction in which the discharge amount decreases (intersection points P1 to P2).

一方、ステップS6で推定された運転点が図6における管路抵抗曲線A11上の交点P11である場合、その吐出量は最大吐出量以下である(ステップS7のNO)。この場合、このまま水位が上昇して定常運転に移行しても軸動力オーバーおよびキャビテーションは発生しない。ただし、素早く吐出水槽52あるいは吐出管を充水して全量排水運転に移行するためには、できるだけポンプ100の吐出量が大きい方が望ましい。よって、制御装置23は吐出量を大きくすることができるかを判定する。   On the other hand, when the operating point estimated in step S6 is the intersection P11 on the pipe resistance curve A11 in FIG. 6, the discharge amount is equal to or less than the maximum discharge amount (NO in step S7). In this case, shaft power over and cavitation do not occur even if the water level rises as it is and shifts to steady operation. However, in order to quickly fill the discharge water tank 52 or the discharge pipe and shift to the total drainage operation, it is desirable that the discharge amount of the pump 100 be as large as possible. Therefore, the control device 23 determines whether or not the discharge amount can be increased.

すなわち、吐出弁5が全開でない場合(図5におけるステップS9のNO)、制御装置23は、最大吐出量と運転点における吐出量との差が予め定めた閾値α以下であるか否かを判定する(ステップS10)。ここで、閾値αは任意に設定可能な定数である。   That is, when the discharge valve 5 is not fully open (NO in step S9 in FIG. 5), the control device 23 determines whether or not the difference between the maximum discharge amount and the discharge amount at the operating point is equal to or less than a predetermined threshold value α. (Step S10). Here, the threshold value α is a constant that can be arbitrarily set.

閾値α以下である場合(ステップS10のYES)、運転点における吐出量が最大吐出量に十分に近いため、制御装置23は吐出弁5の開度を大きくしない。   If it is equal to or less than the threshold value α (YES in Step S10), the control device 23 does not increase the opening of the discharge valve 5 because the discharge amount at the operating point is sufficiently close to the maximum discharge amount.

一方、閾値α以上である場合(ステップS10のYES)、まだ運転点における吐出量は最大吐出量に対して余裕が十分にあるため、制御装置23は吐出弁5の開度を大きくするための作動指令を吐出弁5に送出する。これにより、吐出弁5が開く方向に制御され(ステップS11)、流量が大きくなる。その結果、吐出量が大きくなる方向に管路抵抗曲線が変化する(例えば図6の管路抵抗曲線がA11からA12となる)。これにより、運転点は吐出量が大きくなる方向に変化する(交点P11からP12)。   On the other hand, if it is equal to or greater than the threshold value α (YES in step S10), the discharge amount at the operating point still has a sufficient margin with respect to the maximum discharge amount, so the control device 23 increases the opening of the discharge valve 5. An operation command is sent to the discharge valve 5. Thereby, the discharge valve 5 is controlled in the opening direction (step S11), and the flow rate is increased. As a result, the pipe resistance curve changes in the direction in which the discharge amount increases (for example, the pipe resistance curve in FIG. 6 changes from A11 to A12). As a result, the operating point changes in a direction in which the discharge amount increases (intersection points P11 to P12).

以上のステップS8,S10のYESまたはS11の後、制御装置23はステップS3以降の処理を繰り返す。これにより、吐出先の水位上昇に伴って実揚程が高くなるほど吐出弁5の開度が大きくなり、気水混合運転から定常運転へ移行する運転点における吐出量が最大吐出量未満の目標値(例えば、最大吐出量の99%)となるよう制御される。結果として、運転点における吐出量は目標値近辺で上下するが、最大吐出量を超えることはない。そして、吐出弁5が全開となると(ステップS9のYES)、制御装置23は吐出弁5の制御を終了する。そして、吐出水槽52の水位上昇に伴って、全揚程曲線において軸動力オーバーもキャビテーションも発生しない点が運転点となって定常運転に移行し、その後、運転点は全揚程曲線B1に沿って移動してポンプ要項点P21に達する(矢印F3)。   After YES or S11 in the above steps S8 and S10, the control device 23 repeats the processes after step S3. Thereby, the opening degree of the discharge valve 5 becomes larger as the actual lift becomes higher as the water level of the discharge destination rises, and the discharge amount at the operating point at which the gas-water mixing operation shifts to the steady operation becomes a target value (less than the maximum discharge amount). For example, it is controlled to be 99% of the maximum discharge amount). As a result, the discharge amount at the operating point rises and falls near the target value, but does not exceed the maximum discharge amount. When the discharge valve 5 is fully opened (YES in step S9), the control device 23 ends the control of the discharge valve 5. As the water level in the discharge water tank 52 rises, the point where neither shaft power over nor cavitation occurs in the total head curve becomes the operating point, and the operation moves to steady operation, and then the operating point moves along the total head curve B1. Thus, the pump essential point P21 is reached (arrow F3).

なお、制御装置23は、定常運転に移行したときの吸込水位、吐出水位、吐出弁5の開度、軸動力を示す電流値を計測し、定常運転移行時の運転点における吐出量が最大吐出量より小さかった場合、次回の制御時に、運転点がより最大吐出量に近づくよう吐出弁5の制御量を補正してもよい。定常運転に移行したことは、吸水水位から判断できる。   The control device 23 measures the suction water level, the discharge water level, the opening of the discharge valve 5 and the current value indicating the shaft power when the operation is shifted to the steady operation, and the discharge amount at the operation point at the time of the transition to the normal operation is the maximum discharge. If it is smaller than the amount, the control amount of the discharge valve 5 may be corrected so that the operating point is closer to the maximum discharge amount at the next control. The transition to steady operation can be determined from the water absorption level.

このように、第1の実施形態では、実揚程を監視しながら軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう吐出弁5の開度を調整する。そのため、ポンプ100の揚程が高い場合でも、高い信頼性を確保できる。また、吐出量を最大吐出量未満の目標値とすることで、早急に吐出水槽52あるいは吐出管を充水して全量排水運転に移行でき、浸水被害に対する安全性が向上する。   Thus, in the first embodiment, the opening degree of the discharge valve 5 is adjusted so that shaft power over and cavitation do not occur while monitoring the actual head. Therefore, even when the head of the pump 100 is high, high reliability can be ensured. In addition, by setting the discharge amount to a target value less than the maximum discharge amount, the discharge water tank 52 or the discharge pipe can be quickly filled and the entire amount can be discharged, and the safety against flood damage is improved.

なお、図4には1台のみのポンプを図示しているが2台以上のポンプを設け、順次にポンプが運転を開始するようにしてもよい。その場合、少なくとも吐出水槽52または吐出管がドライの状態で初めに運転を開始するポンプについて上述した制御を行えばよい。2台目以降が運転を開始する際には、すでに吐出水槽52または吐出管に充水されて実揚程が高くなっており、軸動力オーバーおよびキャビテーションは発生しない。   Although only one pump is illustrated in FIG. 4, two or more pumps may be provided so that the pumps start operation sequentially. In that case, the above-described control may be performed for a pump that starts operation at least when the discharge water tank 52 or the discharge pipe is dry. When the second and subsequent units start operation, the discharge water tank 52 or the discharge pipe has already been filled and the actual lift is high, so that shaft power over and cavitation do not occur.

(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態は、吐出弁5の開度を調整して管路抵抗曲線を制御することで、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないようにするものであった。これに対し次に説明する第2の実施形態は、吸気管3に適宜気体を送り込んでポンプ100の全揚程曲線を制御することで、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないようにするものである。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the opening degree of the discharge valve 5 is adjusted to control the pipe resistance curve so that shaft power over and cavitation do not occur. In contrast, in the second embodiment described below, gas is appropriately fed into the intake pipe 3 to control the total lift curve of the pump 100, thereby preventing shaft power over and cavitation from occurring. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.

図7は、第2の実施形態に係る排水システムの概略構成を示す図である。図4に示す第1の実施形態との相違点として、制御システム20は吸気管3に空気などの気体を供給する気体供給システム30を備えている。気体供給システム30は、コンプレッサ31と、弁32,33と、流量計34とを有する。   FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a drainage system according to the second embodiment. As a difference from the first embodiment shown in FIG. 4, the control system 20 includes a gas supply system 30 that supplies a gas such as air to the intake pipe 3. The gas supply system 30 includes a compressor 31, valves 32 and 33, and a flow meter 34.

吸気管3は上方で分岐しており、その一方に弁32を介してコンプレッサ31が接続される。本実施形態では、コンプレッサ31は一定量の気体を供給し、弁32の開度に応じて吸気管3への気体注入量が制御される。弁32の開度は制御装置23によって制御される。なお、弁32を設けずコンプレッサ31から供給される気体の量を直接制御してもよい。吸気管3の分岐した他方は弁33を介して大気開放されている。   The intake pipe 3 is branched upward, and a compressor 31 is connected to one of the intake pipes 3 via a valve 32. In the present embodiment, the compressor 31 supplies a certain amount of gas, and the amount of gas injected into the intake pipe 3 is controlled according to the opening degree of the valve 32. The opening degree of the valve 32 is controlled by the control device 23. The amount of gas supplied from the compressor 31 may be directly controlled without providing the valve 32. The other branched side of the intake pipe 3 is opened to the atmosphere via a valve 33.

さらに、分岐点の下方(吸込管2と接続される側)に流量計34が設けられ、吸気管3に注入される気体の流量を計測する。計測値は制御装置23に入力され、制御装置23は気体注入量を把握できる。   Further, a flow meter 34 is provided below the branch point (on the side connected to the suction pipe 2), and the flow rate of the gas injected into the intake pipe 3 is measured. The measured value is input to the control device 23, and the control device 23 can grasp the gas injection amount.

図3で説明した全揚程曲線は吸気管3に注入される気体の量に依存する。図3において、気体が注入されない場合には全揚程曲線B1である。気体が注入されるとポンプ100が水のみならず気体も吸い上げるため、吐出量は減る。その結果、全揚程曲線は吐出量が減る方向(横軸において左側)に移動する。吸気管3への気体注入量が多いほど移動量は大きくなる。   The total head curve described in FIG. 3 depends on the amount of gas injected into the intake pipe 3. In FIG. 3, when the gas is not injected, the total head curve B1. When the gas is injected, the pump 100 sucks not only water but also gas, so that the discharge amount is reduced. As a result, the total lift curve moves in the direction in which the discharge amount decreases (left side in the horizontal axis). The amount of movement increases as the amount of gas injected into the intake pipe 3 increases.

制御装置23は、事前に行われた試験などに基づいて、気体注入量(言い換えると弁32の開度)と全揚程曲線との関係を把握している。そこで、制御装置23は実揚程に応じて気体注入量を次のように制御する。   The control device 23 grasps the relationship between the gas injection amount (in other words, the opening degree of the valve 32) and the total lift curve based on a test performed in advance. Therefore, the control device 23 controls the gas injection amount according to the actual head as follows.

図8は、図7の排水システムの動作を示すフローチャートである。なお、初めはコンプレッサ31が作動していないものとする。また、図9は、図7の排水システムにおけるポンプ100の性能曲線である。本実施形態のポンプ100は先行待機ポンプであるため、水位に関わらず運転が開始されている(ステップS1)。   FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the drainage system of FIG. Initially, it is assumed that the compressor 31 is not operating. FIG. 9 is a performance curve of the pump 100 in the drainage system of FIG. Since the pump 100 of the present embodiment is a preceding standby pump, the operation is started regardless of the water level (step S1).

制御装置23は弁32を中間開度に設定する(ステップS2’)。水位に応じて弁32の開度を大きくできるようにも小さくできるようにもするためである。なお、制御装置23は弁33が完全に開となるよう設定する。   The control device 23 sets the valve 32 to the intermediate opening (step S2 '). This is because the opening degree of the valve 32 can be increased or decreased according to the water level. The control device 23 is set so that the valve 33 is completely opened.

制御装置23は、吸水槽水位計21の検出結果に基づいて、吸水槽51内の水位が予め定められた気水混合運転開始水位WL0以上であるか否かを判定する(ステップS3)。気水混合運転開始水位WL0未満である場合(ステップS3のNO)、ポンプ100は気中運転状態であるため、制御装置23は特段の処理を行わない。   Based on the detection result of the water tank water level meter 21, the control device 23 determines whether or not the water level in the water tank 51 is equal to or higher than a predetermined air-water mixing operation start water level WL0 (step S3). When it is less than the air-water mixing operation start water level WL0 (NO in step S3), since the pump 100 is in the air operation state, the control device 23 does not perform any special processing.

気水混合運転開始水位WL0以上である場合(ステップS3のYES)、ポンプ100は気水混合運転状態である。この場合も、制御装置23は吸水槽51内の水位の監視を続ける。定常運転水位WL1と吸水槽51内の水位との差が閾値β以下となると(ステップS4のYES)ステップS5以降の弁32の制御を開始すべく、弁33を閉に設定するとともにコンプレッサ31の運転を開始する(ステップS20)。   When the water / water mixing operation start water level WL0 or higher (YES in step S3), the pump 100 is in the air / water mixing operation state. Also in this case, the control device 23 continues to monitor the water level in the water absorption tank 51. When the difference between the steady operation water level WL1 and the water level in the water absorption tank 51 is equal to or less than the threshold value β (YES in step S4), the valve 33 is set to close and the compressor 31 is set to start control of the valve 32 after step S5. Operation starts (step S20).

そして、制御装置23は吸水槽水位計21および吐出先水位計22の検出結果に基づいて、両者の差から実揚程を算出する(ステップS5)。   And the control apparatus 23 calculates an actual head from the difference of both based on the detection result of the water tank water level meter 21 and the discharge destination water level meter 22 (step S5).

そして、制御装置23は、算出された実揚程および弁32の開度から、気水混合運転から定常運転移行時の運転点を推定する(ステップS6’)。具体的には、制御装置23は、管路抵抗曲線と、実揚程および弁32の開度から把握される定常運転時の全揚程曲線との交点を、定常運転移行時の運転点とする。図9の例において、制御装置23は、管路抵抗曲線A1と、実揚程および弁32の開度から把握される全揚程曲線B1との交点P31を、気水混合運転から定常運転移行時の運転点と推定する。   Then, the control device 23 estimates the operating point at the time of transition from the air / water mixing operation to the steady operation from the calculated actual head and the opening of the valve 32 (step S6 '). Specifically, the control device 23 sets the intersection of the pipeline resistance curve and the total lift curve during steady operation as determined from the actual lift and the opening degree of the valve 32 as the operation point during transition to steady operation. In the example of FIG. 9, the control device 23 sets an intersection P31 between the pipe resistance curve A1 and the total lift curve B1 grasped from the actual lift and the opening of the valve 32 at the time of transition from the air / water mixing operation to the steady operation. Estimated operating point.

図8に戻り、制御装置23は算出された運転点における吐出量が最大吐出量を超えているか否かを判定する(ステップS7)。ここでの最大吐出量とは、軸動力オーバーもキャビテーションも発生しない最大の吐出量、言い換えると、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生する吐出量のうちの小さい方であり、予め制御装置23が記憶している。   Returning to FIG. 8, the control device 23 determines whether or not the calculated discharge amount at the operating point exceeds the maximum discharge amount (step S7). The maximum discharge amount here is the maximum discharge amount at which neither shaft power over nor cavitation occurs, in other words, the smaller one of the discharge amounts at which shaft power over or cavitation occurs. ing.

例えばステップS6’で推定された運転点が図9の交点P31である場合、その吐出量は最大吐出量を超えている(ステップS7のYES)。このまま吸水槽水位が上昇して定常運転に移行すると、軸動力オーバーまたはキャビテーションが発生してしまう。そこで、制御装置23は、駆動力オーバーおよびキャビテーションが発生しない吐出量となるよう、弁32の開度を大きくするための作動指令を弁32に送出する。これにより、弁32が開く方向に制御される(ステップS8’)。   For example, when the operating point estimated in step S6 'is the intersection P31 in FIG. 9, the discharge amount exceeds the maximum discharge amount (YES in step S7). If the water tank level rises as it is and shifts to steady operation, shaft power over or cavitation will occur. Therefore, the control device 23 sends an operation command for increasing the opening degree of the valve 32 to the valve 32 so that the discharge amount does not cause excessive driving force and cavitation. Thereby, the valve 32 is controlled in the opening direction (step S8 ').

その結果、吸気管3を介してポンプ100の吸込管2に注入される気体の量が大きくなるため、吐出量が小さくなる方向に全揚程曲線が変化する(例えば図9の全揚程曲線がB1からB12となる)。これにより、運転点は吐出量が小さくなる方向に変化する(交点P31からP32)。なお、吸込管2に注入される気体の量と全揚程曲線との関係は、制御装置23に予め登録されている。   As a result, since the amount of gas injected into the suction pipe 2 of the pump 100 through the intake pipe 3 increases, the total lift curve changes in a direction in which the discharge amount decreases (for example, the total lift curve in FIG. To B12). As a result, the operating point changes in the direction in which the discharge amount decreases (intersection points P31 to P32). The relationship between the amount of gas injected into the suction pipe 2 and the total head curve is registered in the control device 23 in advance.

一方、ステップS6’で推定された運転点が図9における全揚程曲線B12上の交点P33である場合、その吐出量は最大吐出量以下である(ステップS7のNO)。この場合、このまま水位が上昇して定常運転に移行しても軸動力オーバーおよびキャビテーションは発生しない。ただし、素早く吐出水槽52または吐出管を充水して全量排水運転に移行するためには、できるだけポンプ100の吐出量が大きい方が望ましい。よって、制御装置23は吐出量を大きくすることができるかを判定する。   On the other hand, when the operating point estimated in step S6 'is the intersection P33 on the total lift curve B12 in FIG. 9, the discharge amount is not more than the maximum discharge amount (NO in step S7). In this case, shaft power over and cavitation do not occur even if the water level rises as it is and shifts to steady operation. However, in order to quickly fill the discharge water tank 52 or the discharge pipe and shift to the total drainage operation, it is desirable that the discharge amount of the pump 100 be as large as possible. Therefore, the control device 23 determines whether or not the discharge amount can be increased.

すなわち、弁32が全閉でない場合(図8におけるステップS9’のNO)、制御装置23は、最大吐出量と運転点における吐出量との差が予め定めた閾値α以下であるか否かを判定する(ステップS10)。ここで、閾値αは任意に設定可能な定数である。   That is, when the valve 32 is not fully closed (NO in step S9 ′ in FIG. 8), the control device 23 determines whether or not the difference between the maximum discharge amount and the discharge amount at the operating point is equal to or less than a predetermined threshold value α. Determine (step S10). Here, the threshold value α is a constant that can be arbitrarily set.

閾値α以下である場合(ステップS10のYES)、運転点における吐出量が最大吐出量に十分に近いため、制御装置23は弁32の開度を小さくしない。   If it is equal to or less than the threshold value α (YES in step S10), the discharge amount at the operating point is sufficiently close to the maximum discharge amount, so the control device 23 does not reduce the opening of the valve 32.

一方、閾値αより大きい場合(ステップS10のNO)、まだ運転点における吐出量は最大吐出量に対して余裕が十分にあるため、制御装置23は弁32の開度を小さくするための作動指令を弁32に送出する。これにより、弁32が閉じる方向に制御され(ステップS11’)、吸気管3への気体注入量が小さくなる。その結果、吐出量が大きくなる方向に管路抵抗曲線が変化する(例えば図9の全揚程曲線がB12からB13となる)。これにより、運転点は吐出量が大きくなる方向に変化する(交点P33からP34)。   On the other hand, if it is greater than the threshold value α (NO in step S10), the discharge amount at the operating point still has a margin with respect to the maximum discharge amount, so the control device 23 is an operation command for reducing the opening of the valve 32. Is delivered to the valve 32. As a result, the valve 32 is controlled to close (step S11 '), and the amount of gas injected into the intake pipe 3 is reduced. As a result, the pipeline resistance curve changes in the direction in which the discharge amount increases (for example, the total lift curve in FIG. 9 changes from B12 to B13). As a result, the operating point changes in the direction in which the discharge amount increases (intersection points P33 to P34).

以上のステップS8’,S10のYESまたはS11’の後、制御装置23はステップS3以降の処理を繰り返す。これにより吐出先の水位上昇に伴って実揚程が高くなるほど気体注入量が減り、気水混合運転から定常運転へ移行する運転点における吐出量が最大吐出量未満の目標値(例えば、最大吐出量の99%)となるよう制御される。結果として、運転点における吐出量は目標値近辺で上下するが、最大吐出量を超えることはない。なお、繰り返しにおけるステップS3で、吸水槽51内の水位が気水混合運転開始水位WL0未満となった場合、制御装置23はコンプレッサ31を停止するとともに、弁33を全開とする。   After YES or S11 'in the above steps S8' and S10, the control device 23 repeats the processes after step S3. As a result, the gas injection amount decreases as the actual head increases as the discharge level rises, and the discharge amount at the operating point at which the gas-water mixing operation shifts to the steady operation is less than the target value (for example, the maximum discharge amount). 99%). As a result, the discharge amount at the operating point rises and falls near the target value, but does not exceed the maximum discharge amount. When the water level in the water absorption tank 51 becomes less than the air-water mixing operation start water level WL0 in step S3 in the repetition, the control device 23 stops the compressor 31 and fully opens the valve 33.

そして、弁32が全閉となると(ステップS9’のYES)、制御装置23は弁32の制御を終了し、コンプレッサ31を停止するとともに(ステップS21)弁33を全開とする(ステップS22)。   When the valve 32 is fully closed (YES in step S9 '), the control device 23 ends the control of the valve 32, stops the compressor 31 (step S21), and fully opens the valve 33 (step S22).

そして、吐出水槽52の水位上昇に伴って、全揚程曲線において軸動力オーバーもキャビテーションも発生しない点が運転点となって定常運転に移行し、その後、運転点は実揚程の変化に伴い全揚程曲線B1に沿って移動してポンプ要項点P21に達する(矢印F3)。   Then, as the water level of the discharge water tank 52 rises, the point where neither shaft power over nor cavitation occurs in the total head curve becomes an operating point, and the operation point shifts to steady operation. It moves along the curve B1 and reaches the pump essential point P21 (arrow F3).

なお、制御装置23は、定常運転に移行したときの吸込水位、吐出水位、弁32の開度、軸動力を示す電流値を計測し、定常運転移行時の運転点における吐出量が最大吐出量より小さかった場合、次回の制御時に、運転点がより最大吐出量に近づくよう弁32の制御量を補正してもよい。定常運転に移行したことは、吸水水位から判断できる。   The control device 23 measures the suction water level, the discharge water level, the opening of the valve 32, and the current value indicating the shaft power when the operation is shifted to the steady operation, and the discharge amount at the operation point at the time of the steady operation shift is the maximum discharge amount. If it is smaller, the control amount of the valve 32 may be corrected so that the operating point approaches the maximum discharge amount during the next control. The transition to steady operation can be determined from the water absorption level.

このように、第2の実施形態では、実揚程を監視しながら軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう弁32の開度を調整する。そのため、ポンプ100の揚程が高い場合でも、高い信頼性を確保できる。また、吐出量を最大吐出量未満の目標値とすることで、早急に吐出管4あるいは吐出水槽52を充水して全量排水運転に移行でき、浸水被害に対する安全性が向上する。   As described above, in the second embodiment, the opening degree of the valve 32 is adjusted so that shaft power over and cavitation do not occur while monitoring the actual head. Therefore, even when the head of the pump 100 is high, high reliability can be ensured. Further, by setting the discharge amount to a target value less than the maximum discharge amount, the discharge pipe 4 or the discharge water tank 52 can be quickly filled and the entire amount can be transferred to the drainage operation, and the safety against flood damage is improved.

(第3の実施形態)
上述した第2の実施形態は吸気管3に気体を送り込んでポンプ100の全揚程曲線を制御するものであった。これに対し次に説明する第3の実施形態は、羽根車1の回転速度を調整することでポンプ100の全揚程曲線を制御するものある。以下、第2の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
In the second embodiment described above, gas is fed into the intake pipe 3 to control the total head curve of the pump 100. On the other hand, in the third embodiment described below, the total head curve of the pump 100 is controlled by adjusting the rotational speed of the impeller 1. Hereinafter, the difference from the second embodiment will be mainly described.

図10は、第3の実施形態に係る排水システムの概略構成を示す図である。図7に示す第2の実施形態との相違点として、制御システム20は二次抵抗器41および駆動機11から構成される回転速度調整システム40を備えている。駆動機11としては、始動電流を小さくできる巻線型電動機が好適である。二次抵抗器41は駆動機11の始動に必要なものであり、例えば金属抵抗器や液体抵抗器を適用できる。二次抵抗器41の抵抗値は制御装置23によって制御される。抵抗値が大きいほど駆動機11の回転速度が低下し、羽根車1の回転速度も低下する。これにより、ポンプ100の吐出量は減る。その結果、全揚程曲線は吐出量が減る方向(横軸において左側)に移動する。   FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a drainage system according to the third embodiment. As a difference from the second embodiment shown in FIG. 7, the control system 20 includes a rotation speed adjustment system 40 including a secondary resistor 41 and a drive unit 11. As the drive machine 11, a wire-wound motor that can reduce the starting current is suitable. The secondary resistor 41 is necessary for starting the driving machine 11, and for example, a metal resistor or a liquid resistor can be applied. The resistance value of the secondary resistor 41 is controlled by the control device 23. As the resistance value increases, the rotational speed of the drive unit 11 decreases and the rotational speed of the impeller 1 also decreases. Thereby, the discharge amount of the pump 100 decreases. As a result, the total lift curve moves in the direction in which the discharge amount decreases (left side in the horizontal axis).

制御装置23は、事前に行われた試験などに基づいて、二次抵抗器41の抵抗値(言い換えると駆動機11や羽根車1の回転速度)と全揚程曲線との関係を把握している。そこで、制御装置23は実揚程に応じて回転速度を次のように制御する。   The control device 23 grasps the relationship between the resistance value of the secondary resistor 41 (in other words, the rotational speed of the drive unit 11 and the impeller 1) and the total head curve based on a test performed in advance. . Therefore, the control device 23 controls the rotation speed as follows according to the actual head.

図11は、図10の排水システムの動作を示すフローチャートである。また、図12は、図10の排水システムにおけるポンプ100の性能曲線である。ここで、必要NPSHおよび軸動力は羽根車1の回転速度の2乗および3乗にそれぞれ比例して変化する点が、第1および第2の実施形態とは異なる。   FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the drainage system of FIG. FIG. 12 is a performance curve of the pump 100 in the drainage system of FIG. Here, the necessary NPSH and the shaft power differ from the first and second embodiments in that they change in proportion to the square and the cube of the rotational speed of the impeller 1, respectively.

本実施形態のポンプ100は先行待機ポンプであるため、水位に関わらず運転が開始されている(ステップS1)。   Since the pump 100 of the present embodiment is a preceding standby pump, the operation is started regardless of the water level (step S1).

初めに制御装置23は二次抵抗器41の抵抗値を中間値に設定する(ステップS2’’)。水位に応じて二次抵抗器41の抵抗値を大きくできるようにも小さくできるようにもするためである。   First, the control device 23 sets the resistance value of the secondary resistor 41 to an intermediate value (step S2 ″). This is because the resistance value of the secondary resistor 41 can be increased or decreased according to the water level.

制御装置23は、吸水槽水位計21の検出結果に基づいて、吸水槽51内の水位が予め定められた気水混合運転開始水位WL0以上であるか否かを判定する(ステップS3)。気水混合運転開始水位WL0未満である場合(ステップS3のNO)、ポンプ100は気中運転状態であるため、制御装置23は特段の処理を行わない。   Based on the detection result of the water tank water level meter 21, the control device 23 determines whether or not the water level in the water tank 51 is equal to or higher than a predetermined air-water mixing operation start water level WL0 (step S3). When it is less than the air-water mixing operation start water level WL0 (NO in step S3), since the pump 100 is in the air operation state, the control device 23 does not perform any special processing.

気水混合運転開始水位WL0以上である場合(ステップS3のYES)、ポンプ100は気水混合運転状態である。この場合も、制御装置23は吸水槽51内の水位の監視を続ける。定常運転水位WL1と吸水槽51内の水位との差が閾値β以下となると(ステップS4のYES)ステップS5以降の二次抵抗器41の制御を開始する。   When the water / water mixing operation start water level WL0 or higher (YES in step S3), the pump 100 is in the air / water mixing operation state. Also in this case, the control device 23 continues to monitor the water level in the water absorption tank 51. When the difference between the steady operation water level WL1 and the water level in the water absorption tank 51 becomes equal to or less than the threshold value β (YES in step S4), the control of the secondary resistor 41 after step S5 is started.

二次抵抗器41を制御するために、制御装置23は吸水槽水位計21および吐出先水位計22の検出結果に基づいて、両者の差から実揚程を算出する(ステップS5)。   In order to control the secondary resistor 41, the control device 23 calculates the actual head from the difference between the two based on the detection results of the water tank water level meter 21 and the discharge destination water level meter 22 (step S5).

そして、制御装置23は算出された実揚程および二次抵抗器41の抵抗値から、気水混合運転から定常運転移行時の運転点を推定する(ステップS6’’)。具体的には、制御装置23は、管路抵抗曲線と、実揚程および二次抵抗器41の抵抗値(すなわち羽根車1の回転速度)から把握される定常運転時の全揚程曲線との交点を、定常運転移行時の運転点とする。図12の例において、制御装置23は、管路抵抗曲線A1と、実揚程および二次抵抗器41の抵抗値から把握される全揚程曲線B1との交点P41を、気水混合運転から定常運転移行時の運転点と推定する。   Then, the control device 23 estimates the operating point at the time of transition from the air / water mixing operation to the steady operation from the calculated actual head and the resistance value of the secondary resistor 41 (step S6 ″). Specifically, the control device 23 intersects the pipeline resistance curve with the total lift curve during steady operation that is grasped from the actual lift and the resistance value of the secondary resistor 41 (that is, the rotational speed of the impeller 1). Is the operating point at the time of transition to steady operation. In the example of FIG. 12, the control device 23 changes the intersection P41 between the pipe resistance curve A1 and the total lift curve B1 obtained from the actual lift and the resistance value of the secondary resistor 41 from the air-water mixing operation to the steady operation. Estimated operating point at the time of transition.

図11に戻り、制御装置23は算出された運転点における吐出量が最大吐出量を超えているか否かを判定する(ステップS7)。ここでの最大吐出量とは、軸動力オーバーもキャビテーションも発生しない最大の吐出量、言い換えると、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生する吐出量のうちの小さい方であり、予め制御装置23が記憶している。   Returning to FIG. 11, the control device 23 determines whether or not the calculated discharge amount at the operating point exceeds the maximum discharge amount (step S7). The maximum discharge amount here is the maximum discharge amount at which neither shaft power over nor cavitation occurs, in other words, the smaller one of the discharge amounts at which shaft power over or cavitation occurs. ing.

例えばステップS6’’で推定された運転点が図12の交点P41であり、この回転速度における必要NPSHが曲線N1、軸動力曲線が曲線D1である場合、その吐出量は最大吐出量を超えている(ステップS7のYES)。このまま吸水槽水位が上昇して定常運転に移行すると、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生してしまう。そこで、制御装置23は、駆動力オーバーおよびキャビテーションが発生しない吐出量となるよう、二次抵抗器41の抵抗値を大きくするための作動指令を二次抵抗器41に送出する。これにより、二次抵抗器41の抵抗値が大きくなる方向に制御される(ステップS8’)。   For example, when the operating point estimated in step S6 ″ is the intersection P41 in FIG. 12, the required NPSH at this rotational speed is the curve N1, and the shaft power curve is the curve D1, the discharge amount exceeds the maximum discharge amount. (YES in step S7). If the water tank level rises as it is and shifts to steady operation, shaft power over and cavitation will occur. Therefore, the control device 23 sends an operation command for increasing the resistance value of the secondary resistor 41 to the secondary resistor 41 so that the discharge amount does not cause excessive driving force and cavitation. As a result, the resistance value of the secondary resistor 41 is controlled to increase (step S8 ').

その結果、羽根車1の回転速度が小さくなるため、吐出量が小さくなる方向に全揚程曲線が変化する(例えば図12の全揚程曲線がB1からB21となる)。これにより、運転点は吐出量が小さくなる方向に変化する(交点P41からP42)。また、回転速度の低下に伴い、必要NPSHおよび軸動力が小さくなる方向に変化する(例えば図12の必要NPSHが曲線N1から曲線N2となり、軸動力曲線が曲線D1からD2となる)。   As a result, since the rotational speed of the impeller 1 decreases, the total lift curve changes in a direction in which the discharge amount decreases (for example, the total lift curve in FIG. 12 changes from B1 to B21). As a result, the operating point changes in the direction in which the discharge amount decreases (intersection points P41 to P42). Further, as the rotational speed decreases, the required NPSH and the shaft power change in a direction that decreases (for example, the required NPSH in FIG. 12 changes from the curve N1 to the curve N2, and the shaft power curve changes from the curves D1 to D2).

一方、ステップS6’’で推定された運転点が図12における全揚程曲線B21上の交点P43であり、この回転速度における必要NPSHが曲線N2、軸動力曲線が曲線D2である場合、その吐出量は最大吐出量以下である(ステップS7のNO)。この場合、このまま水位が上昇して定常運転に移行しても軸動力オーバーおよびキャビテーションは発生しない。ただし、素早く吐出水槽52または吐出管を充水して全量排水運転に移行するためには、できるだけポンプ100の吐出量が大きい方が望ましい。よって、制御装置23は羽根車1の回転数を大きくすることができるかを判定する。   On the other hand, when the operating point estimated in step S6 '' is the intersection P43 on the total head curve B21 in FIG. 12, the required NPSH at this rotational speed is the curve N2, and the shaft power curve is the curve D2, the discharge amount Is below the maximum discharge amount (NO in step S7). In this case, shaft power over and cavitation do not occur even if the water level rises as it is and shifts to steady operation. However, in order to quickly fill the discharge water tank 52 or the discharge pipe and shift to the total drainage operation, it is desirable that the discharge amount of the pump 100 be as large as possible. Therefore, the control device 23 determines whether the rotation speed of the impeller 1 can be increased.

すなわち、羽根車1の回転数が最大でない場合(図11におけるステップS9’’のNO)、制御装置23は、最大吐出量と運転点における吐出量との差が予め定めた閾値α以下であるか否かを判定する(ステップS10)。ここで、閾値αは任意に設定可能な定数である。   That is, when the rotation speed of the impeller 1 is not the maximum (NO in step S9 ″ in FIG. 11), the control device 23 determines that the difference between the maximum discharge amount and the discharge amount at the operating point is equal to or less than a predetermined threshold value α. Whether or not (step S10). Here, the threshold value α is a constant that can be arbitrarily set.

閾値α以下である場合(ステップS10のYES)、運転点における吐出量が最大吐出量に十分に近いため、制御装置23は回転速度を小さくしない。   If it is equal to or less than the threshold value α (YES in step S10), the discharge amount at the operating point is sufficiently close to the maximum discharge amount, so the control device 23 does not reduce the rotation speed.

一方、閾値α以上である場合(ステップS10のYES)、まだ運転点における吐出量は最大吐出量に対して余裕が十分にあるため、制御装置23は二次抵抗器41の抵抗値を小さくするための作動指令を二次抵抗器41に送出する。これにより、二次抵抗器41が小さくなる方向に制御され(ステップS11’’)、羽根車1の回転速度が大きくなる。その結果、吐出量が大きくなる方向に管路抵抗曲線が変化する(例えば図12の全揚程曲線がB21からB22となる)。これにより、運転点は吐出量が大きくなる方向に変化する(交点P43からP44)。また、必要NPSHおよび軸動力が大きくなる方向に変化する(例えば図12の必要NPSHが曲線N2から曲線N3となり、軸動力曲線が曲線D2からD3となる)。   On the other hand, if it is equal to or greater than the threshold value α (YES in step S10), the discharge amount at the operating point still has a sufficient margin with respect to the maximum discharge amount, so the control device 23 decreases the resistance value of the secondary resistor 41. Is sent to the secondary resistor 41. As a result, the secondary resistor 41 is controlled to decrease (Step S11 ″), and the rotational speed of the impeller 1 increases. As a result, the pipeline resistance curve changes in the direction in which the discharge amount increases (for example, the total lift curve in FIG. 12 changes from B21 to B22). As a result, the operating point changes in the direction in which the discharge amount increases (intersection points P43 to P44). Further, the required NPSH and the shaft power change in the direction of increasing (for example, the required NPSH in FIG. 12 changes from the curve N2 to the curve N3, and the shaft power curve changes from the curves D2 to D3).

以上のステップS8’’,S10のYESまたはS11’’の後、制御装置23はステップS3以降の処理を繰り返す。これにより吐出先の水位上昇に伴って実揚程が高くなるほど羽根車1の回転数が大きくなり、気水混合運転から定常運転へ移行する運転点における吐出量が最大吐出量未満の目標値(例えば、最大吐出量の99%)となるよう制御される。結果として、運転点における吐出量は目標値近辺で上下するが、最大吐出量を超えることはない。   After the above steps S8 ", S10 YES or S11", the control device 23 repeats the processes after step S3. As a result, the higher the actual head as the discharge level rises, the higher the rotational speed of the impeller 1, and the target value (for example, the discharge amount at the operating point at which the steam-water mixing operation shifts to the steady operation is less than the maximum discharge amount) , 99% of the maximum discharge amount). As a result, the discharge amount at the operating point rises and falls near the target value, but does not exceed the maximum discharge amount.

そして、羽根車1の回転速度が最大となると(ステップS9’’のYES)、制御装置23は二次抵抗器41の制御を終了する。   When the rotational speed of the impeller 1 reaches the maximum (YES in step S9 ″), the control device 23 ends the control of the secondary resistor 41.

そして、吐出水槽52の水位上昇に伴って、全揚程曲線において軸動力オーバーもキャビテーションも発生しない点が運転点となって定常運転に移行し、その後、運転点は実揚程の変化に伴い全揚程曲線B1に沿って移動してポンプ要項点P21に達する(矢印F3)。   Then, as the water level of the discharge water tank 52 rises, the point where neither shaft power over nor cavitation occurs in the total head curve becomes an operating point, and the operation point shifts to steady operation. It moves along the curve B1 and reaches the pump essential point P21 (arrow F3).

なお、制御装置23は、定常運転に移行したときの吸込水位、吐出水位、二次抵抗器41の抵抗値、軸動力を示す電流値を計測し、定常運転移行時の運転点における吐出量が最大吐出量より小さかった場合、次回の制御時に、運転点がより最大吐出量に近づくよう二次抵抗器41の制御量を補正してもよい。定常運転に移行したことは、吸水水位から判断できる。   The control device 23 measures the suction water level, the discharge water level, the resistance value of the secondary resistor 41, and the current value indicating the shaft power when the operation is shifted to the steady operation. If the discharge amount is smaller than the maximum discharge amount, the control amount of the secondary resistor 41 may be corrected so that the operating point approaches the maximum discharge amount at the next control. The transition to steady operation can be determined from the water absorption level.

このように、第3の実施形態では、二次抵抗器41の抵抗値を調整して羽根車1の回転速度を制御することで、駆動力オーバーおよびキャビテーションを抑えることができる。   As described above, in the third embodiment, by adjusting the resistance value of the secondary resistor 41 and controlling the rotational speed of the impeller 1, it is possible to suppress overdrive force and cavitation.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。   The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be the widest scope according to the technical idea defined by the claims.

1 羽根車
2 吸込管
2a 吸込口
3 吸気管
4 吐出管
5 吐出弁
11 駆動機
20 制御システム
21 吸水槽水位計
22 吐出先水位計
23 制御装置
30 気体供給システム
31 コンプレッサ
32,33 弁
40 回転速度調整システム
41 二次抵抗器
51 吸水槽
52 吐出水槽
100 先行待機ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impeller 2 Suction pipe 2a Suction port 3 Intake pipe 4 Discharge pipe 5 Discharge valve 11 Driver 20 Control system 21 Water absorption tank water level meter 22 Discharge destination water level meter 23 Controller 30 Gas supply system 31 Compressors 32, 33 Valve 40 Rotational speed Adjustment system 41 Secondary resistor 51 Water absorption tank 52 Discharge water tank 100 Advance standby pump

Claims (13)

吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御システムであって、
吸水槽の水位を検出する第1検出手段と、
吐出先の水位を検出する第2検出手段と、
前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの流量を制御する制御装置と、を備える制御システム。
A pump control system that operates regardless of the suction water level,
First detection means for detecting the water level of the water absorption tank;
Second detection means for detecting the water level of the discharge destination;
And a control device that controls the flow rate of the pump so that shaft power over and cavitation do not occur based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination.
前記制御装置は、前記ポンプの吐出管に設けられた吐出弁の開度を調整することによって前記ポンプの流量を制御する、請求項1に記載の制御システム。   The control system according to claim 1, wherein the control device controls a flow rate of the pump by adjusting an opening degree of a discharge valve provided in a discharge pipe of the pump. 前記制御装置は、前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて前記ポンプが気水混合運転から定常運転に移行する時の運転点を推定し、推定された運転点における吐出量において軸動力オーバーまたはキャビテーションが発生する場合に、前記ポンプの流量が小さくなるよう制御する、請求項1または2に記載の制御システム。   The control device estimates an operating point when the pump makes a transition from a gas-water mixing operation to a steady operation based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination, and determines the axis of the discharge amount at the estimated operating point. The control system according to claim 1, wherein when the power over or cavitation occurs, control is performed so that the flow rate of the pump is reduced. 前記推定された運転点における吐出量が、軸動力オーバーまたはキャビテーションが発生する吐出量より所定値以上小さい場合、前記制御装置は前記ポンプの流量が大きくなるよう制御する、請求項3に記載の制御システム。   4. The control according to claim 3, wherein the control device controls the flow rate of the pump to be increased when a discharge amount at the estimated operating point is smaller than a discharge value at which shaft power over or cavitation occurs by a predetermined value or more. system. 前記制御装置は、前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位との差と、前記ポンプの流量とに応じて定まる前記ポンプの管路抵抗曲線と、前記ポンプの全揚程曲線と、に基づいて、前記運転点を推定する、請求項3または4に記載の制御システム。   The control device is based on the difference between the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination, the pipeline resistance curve of the pump determined according to the flow rate of the pump, and the total head curve of the pump. The control system according to claim 3, wherein the operating point is estimated. 前記制御装置は、前記ポンプの流量が前記軸動力オーバーまたはキャビテーションが発生する吐出量未満の目標値となるよう制御する、請求項1乃至5のいずれかに記載の制御システム。   The control system according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device controls the flow rate of the pump to be a target value less than a discharge amount at which the shaft power over or cavitation occurs. 吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御システムであって、
吸水槽の水位を検出する第1検出手段と、
吐出先の水位を検出する第2検出手段と、
前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの吸込管に接続された吸気管に送り込む気体の量を制御する制御装置と、を備える制御システム。
A pump control system that operates regardless of the suction water level,
First detection means for detecting the water level of the water absorption tank;
Second detection means for detecting the water level of the discharge destination;
A control device for controlling the amount of gas fed into the intake pipe connected to the suction pipe of the pump so that shaft power over and cavitation do not occur based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination Control system.
吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御システムであって、
吸水槽の水位を検出する第1検出手段と、
吐出先の水位を検出する第2検出手段と、
前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの羽根車の回転速度を制御する制御装置と、を備える制御システム。
A pump control system that operates regardless of the suction water level,
First detection means for detecting the water level of the water absorption tank;
Second detection means for detecting the water level of the discharge destination;
And a control device that controls the rotational speed of the impeller of the pump so that shaft power over and cavitation do not occur based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination.
ポンプと、請求項1乃至8のいずれかに記載の制御システムと、を備える排水システム。   A drainage system comprising a pump and the control system according to any one of claims 1 to 8. 複数の前記ポンプを備え、
前記制御システムは、前記吐出先がドライの状態で初めに運転開始されるポンプを制御する、請求項9に記載の排水システム。
Comprising a plurality of said pumps;
The drainage system according to claim 9, wherein the control system controls a pump that starts operation first when the discharge destination is dry.
吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御方法であって、
吸水槽の水位を検出し、
吐出先の水位を検出し、
前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの流量を制御する、制御方法。
A pump control method that operates regardless of the suction water level,
Detect the water level in the water tank,
Detect the water level at the discharge destination,
A control method for controlling the flow rate of the pump based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination so that shaft power over and cavitation do not occur.
吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御方法であって、
吸水槽の水位を検出し、
吐出先の水位を検出し、
前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの吸込管に接続された吸気管に送り込む気体の量を制御する、制御方法。
A pump control method that operates regardless of the suction water level,
Detect the water level in the water tank,
Detect the water level at the discharge destination,
A control method for controlling an amount of gas fed into an intake pipe connected to an intake pipe of the pump based on a water level of the water absorption tank and a water level of the discharge destination so that shaft power over and cavitation do not occur.
吸込水位に関わらず運転を行うポンプの制御方法であって、
吸水槽の水位を検出し、
吐出先の水位を検出し、
前記吸水槽の水位および前記吐出先の水位に基づいて、軸動力オーバーおよびキャビテーションが発生しないよう、前記ポンプの羽根車の回転速度を制御する、制御方法。
A pump control method that operates regardless of the suction water level,
Detect the water level in the water tank,
Detect the water level at the discharge destination,
A control method of controlling the rotational speed of the impeller of the pump so that shaft power over and cavitation do not occur based on the water level of the water absorption tank and the water level of the discharge destination.
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