JP2020148078A

JP2020148078A - 雨水ポンプ制御装置

Info

Publication number: JP2020148078A
Application number: JP2019068701A
Authority: JP
Inventors: 駿井上; Shun Inoue
Original assignee: Toshiba IT and Control Systems Corp
Current assignee: Toshiba IT and Control Systems Corp
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-09-17

Abstract

【課題】雨水流入時のみで雨水ポンプの先行待機運転を可能とする雨水ポンプ制御装置を提供する。【解決手段】ポンプ井３に溜まった水を排水ポンプ６にて返送した水量を検出する返送水量検出部１３と、雨水が流れ込む入口となる流入渠１の水位上昇値と返送水量検出部１３で検出した返送水量の差分から雨水流入のみで流入渠１の水位変化率を算出する流入渠水位変化率演算部１１と、流入渠水位変化率演算部１１にて検出した流入渠水位変化率により、ポンプ井３に雨水が流入することを事前に予測しポンプ井３に設置した水位計５にて検出したポンプ井水位値に基づき雨水ポンプ７に対し先行待機運転要求を行うポンプ制御部１２とからなる雨水ポンプ制御装置。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、雨水ポンプ制御装置に関する。

近年、通称ゲリラ豪雨と呼称される突発的な集中豪雨が環境問題の一つとなっている。自然に河川へ流れない雨水を雨水排水機場にて河川へ放流するが、ゲリラ豪雨のような集中豪雨時は雨水排水機場への雨水の流入が急激になり冠水となる危険性が高まるため、集中豪雨時に対応可能な雨水ポンプ（雨水排水用のポンプ）制御装置を設置する雨水排水機場が多くなっている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１５−１０５６４９号公報

従来技術によると、流入渠水位に対して雨水ポンプ運転要求水位が設定時間以上経過にて雨水ポンプが先行待機運転を行っている。

前記制御では緩やかな流入渠水位上昇時においても、流入渠水位が雨水ポンプ運転要求水位に到達したら雨水ポンプが運転してしまう。また、雨水排水機場の多くはポンプ井に溜まった水を排水ポンプにて流入渠へ返送しているため、流入渠水位の上昇は雨水のみであると限らない。そのため、不用意に雨水ポンプが運転してしまうことが懸念される。

本実施形態は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本実施形態の目的は、流入渠の水位変化率において排水ポンプによる流入渠への返送水量を除外することにより雨水流入時のみで雨水ポンプの先行待機運転を可能とする雨水ポンプ制御装置を提供することにある。

本実施形態の雨水ポンプ制御装置は、雨水を河川へ放流する雨水排水機場に設置された雨水ポンプの運転要求制御を行う雨水ポンプ制御装置において、前記雨水ポンプ制御装置は、前記雨水排水機場の入口にある流入渠に設置した水位検出器により検出した流入渠水位値により前記流入渠の水位変化率を算出する流入渠水位変化率演算部と、前記流入渠水位変化率演算部により前記雨水排水機場の出口にあるポンプ井への雨水流入を事前に予測し、前記ポンプ井に設置した水位検出器により検出したポンプ井水位値に基づいて前記ポンプ井への雨水流入前に前記雨水ポンプの運転を行うポンプ制御部と、前記ポンプ井に溜まった水を前記流入渠へ戻す配管に設置された水量検出器により前記ポンプ井に設置された排水ポンプからの返送水量を検出する返送水量検出部とからなることを特徴とする。

また、前記配管に逆流を防止する弁を設置するようにしても良い。

また、前記弁が開状態時に前記返送水量を前記流入渠の水位変化率から除外するようにしても良い。

本発明の実施形態を示すプラントフロー図。雨水ポンプ運転フローチャート。流入渠水位変化率グラフ例。流入渠水位変化率グラフ例（返送水量除外）。

（第１の実施形態の構成）
以下、本発明に係る第１の実施形態の構成について図１を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を示すプラントフロー図で雨水排水機場全体を簡易的に表した図である。

本発明の実施形態を示すプラントは、雨水が流れ込む入口となる流入渠１と、流入渠１に流れ込んだ雨水の不純物等を沈殿させて取除くための沈砂池２と、沈砂池２にて不純物を取除いた水を河川へと放流するためにその水を溜めておくポンプ井３とで構成される。

流入渠１には流入渠１の水位を検出する水位計４（水位検出器）が設置され、ポンプ井３にはポンプ井３の水位を検出する水位計５（水位検出器）が設置されている。

また、ポンプ井３には雨水排水機場に流入した雨水を河川へ放流するために雨水ポンプ７が設置されている。

雨水ポンプ７は空運転防止のため、雨水ポンプ井３の水位が規定水位以下となると停止する必要があり、河川へ放流できずポンプ井３に残存している水を流入渠１へ戻す配管に設置された排水ポンプ６と、前記排水ポンプ６から流入渠１への返送水量を検出する流量計８（水量検出器）と、流入渠１からポンプ井３への逆流を防止する電動ボール弁９が設置されている。

このような構成により、例えば雨水ポンプ７を洗浄した後の処理水など、そのままでは河川に放流できないようなポンプ井３に残存している水を流入渠１へ戻すことができ、不純物を取除いた水を河川へと放流することができるという効果を有する。また、ポンプ井３から流入渠１へ戻す配管の状態により逆流が起きてしまう場合には、電動ボール弁９を設置することにより逆流を防止できるという効果を有する。

雨水ポンプ７を制御する装置として雨水ポンプ制御装置１０を設置する。雨水ポンプ制御装置１０は、流入渠水位変化率演算部１１と、ポンプ制御部１２と、返送水量検出部１３とから構成される。

雨水ポンプ制御装置１０は、例えばＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を使用することによって実現することができ、水位計４，５や流量計８、排水ポンプ６、雨水ポンプ７等との信号のやり取りは、ＤＣ４〜２０ｍＡ電流信号によるものやＲＳ−４８５などのシリアルインタフェースなどが使用できる。

（実施形態の作用、効果）
図２のフローチャートを使用し雨水ポンプ制御方法について説明する。

図２のフローチャートに示すように、制御始動条件は流入渠水位変化率検出（Ｓ１０１）である。流入渠水位変化率検出（Ｓ１０１）にてポンプ井への雨水流入を事前に予測する。流入渠水位変化率検出（Ｓ１０１）は流入渠水位変化率演算部１１にて行う。

図３のグラフ例を使用し説明する。図３のグラフ例は縦軸を水位（３０１）で、横軸を時間（３０２）とする。

流入渠水位変化率は、式、
（Ｐ１）＝（ΔＨ１）／（ΔＴ）・・・（１）
で求める。ここで、（Ｐ１）は前記流入渠水位変化率で、（ΔＴ）はサンプリング時間で、（ΔＨ１）は前記サンプリング時間（ΔＴ）経過に伴う流入渠１の水位上昇値を意味する。

流入渠水位変化率の基準値（Ｐ）と流入渠水位変化率（Ｐ１）を、式、
（Ｐ１）＞（Ｐ）・・・（２）
で流入渠水位変化率（Ｐ１）が流入渠水位変化率基準値（Ｐ）以上であるかを判定する。式（２）が成立時のみ流入渠水位変化率検出（Ｓ１０１）は成立とする。流入渠水位変化率基準値（Ｐ）が固定値や可変値などの手法は問わない。

式（２）が不成立時および流入渠水位上昇値（ΔＨ２）（３０４）のように流入渠１の水位が減少時は、流入渠水位変化率検出（Ｓ１０１）は不成立とする。

流入渠水位上昇値（ΔＨ１）は雨水流入のみではなく返送水量検出部１３で検出した返送水量も含まれる。

図４のグラフ例を使用し説明する。グラフの構成は図３と同様とする。

流入渠水位上昇値（ΔＨ１）と前記返送水量の差分を、式、
（ΔＨ３）＝（ΔＨ１）−（ΔＨ４）・・・（３）
で求める。ここで、（ΔＨ３）は雨水流入のみでの流入渠水位上昇値で、（ΔＨ４）は返送水量検出部１３にて検出した前記返送水量を意味する。

ただし、返送水量（ΔＨ４）は、返送水量検出部１３にて電動ボール弁９が全開かつ排水ポンプ６が運転時に検出した返送水量とする。

流入渠水位変化率（Ｐ１）と同様に、式、
（Ｐ３）＝（ΔＨ３）／（ΔＴ）・・・（４）
で雨水流入のみでの流入渠水位上昇率（ΔＰ３）を求める。

式（２）と同様に、式、
（Ｐ３）＞（Ｐ）・・・（５）
で流入渠水位上昇率（Ｐ３）が流入渠水位上昇率基準値（Ｐ）以上であるかを判定する。式（５）成立時に流入渠水位変化率検出（Ｓ１０１）は成立とする。

流入渠水位変化率検出（Ｓ１０１）が成立時に流入渠水位変化率演算部１１よりポンプ制御部１２へ雨水ポンプ７の運転要求を行う。

雨水ポンプ７の運転要求を受けたポンプ制御部１２は、水位計５によりポンプ井３が雨水ポンプ先行待機運転水位到達（Ｓ１０２）を検知で雨水ポンプ７の先行待機運転要求（Ｓ１０３）を行う。

雨水ポンプ７の停止は、ポンプ制御部１２が水位計５によりポンプ井３が雨水ポンプ停止水位到達（Ｓ１０４）を検知で雨水ポンプ７の停止要求（Ｓ１０５）を行う。

このようにすることにより、本来は雨水の流入により雨水ポンプ７を運転すべきところ、ポンプ井３からの戻り水により不用意に雨水ポンプ７が運転してしまうのを防止することができるという効果を有する。つまり、雨水流入時のみに雨水ポンプの先行待機運転を可能とすることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していなく、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１流入渠
２沈砂池
３ポンプ井
４水位計（流入渠１に設置）
５水位計（ポンプ井３に設置）
６排水ポンプ
７雨水ポンプ
８流量計
９電動ボール弁
１０雨水ポンプ制御装置
１１流入渠水位変化率演算部
１２ポンプ制御部
１３返送水量検出部
Ｓ１０１〜Ｓ１０５・・・雨水ポンプ制御装置１０の制御条件
Ｓ２０１〜Ｓ２０５・・・流入渠水位変化率の制御条件
３０１〜３０６・・・流入渠水位変化率グラフの項目名称
Ｈ１〜Ｈ３・・・流入渠水位上昇値
Ｈ４・・・返送水量

Claims

雨水を河川へ放流する雨水排水機場に設置された雨水ポンプの運転要求制御を行う雨水ポンプ制御装置において、
前記雨水ポンプ制御装置は、前記雨水排水機場の入口にある流入渠に設置した水位検出器により検出した流入渠水位値により前記流入渠の水位変化率を算出する流入渠水位変化率演算部と、
前記流入渠水位変化率演算部により前記雨水排水機場の出口にあるポンプ井への雨水流入を事前に予測し、前記ポンプ井に設置した水位検出器により検出したポンプ井水位値に基づいて前記ポンプ井への雨水流入前に前記雨水ポンプの運転を行うポンプ制御部と、
前記ポンプ井に溜まった水を前記流入渠へ戻す配管に設置された水量検出器により前記ポンプ井に設置された排水ポンプからの返送水量を検出する返送水量検出部とからなる雨水ポンプ制御装置。
前記配管に逆流防止する弁を設置した請求項１に記載の雨水ポンプ制御装置。
前記弁が開状態時に前記返送水量を前記流入渠の水位変化率から除外することを特徴とする請求項２に記載の雨水ポンプ制御装置。