JP2555091B2 - 多段直列ポンプ場群の制御方法 - Google Patents

多段直列ポンプ場群の制御方法

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JP2555091B2
JP2555091B2 JP62220851A JP22085187A JP2555091B2 JP 2555091 B2 JP2555091 B2 JP 2555091B2 JP 62220851 A JP62220851 A JP 62220851A JP 22085187 A JP22085187 A JP 22085187A JP 2555091 B2 JP2555091 B2 JP 2555091B2
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pump
water
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康寿 宮入
憲一 黒谷
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は1または複数台の並列のポンプと、該ポンプ
の受水側に設けられたポンプ井とを備えたポンプ場を、
長距離または高所へ送水するために、多段直列に連ねた
ポンプ場群であって,所定の受水時間帯に受水を行うポ
ンプ場群の制御方法に関するもので、 特に各段のポンプ場を総括制御し、受水終了後にポン
プ井の水が無くなったり、受水開始時にポンプ井が溢れ
る惧れが無いようにするための制御方法に関する。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当
部分を示す。
【従来の技術】
第3図はこの種の多段直列の送水系統の模式図を示
す。ただし同図は簡単のため、ポンプ場を2段とした場
合を示してある。同図において01はこの送水系統の上流
端となる受水口、02はこの送水系統の下流端に設けられ
た配水池である。03(031,032)はこの送水系統内に直
列に設けられたポンプ場で、031を1段目のポンプ場,03
2を2番目のポンプ場という。 04はこの各ポンプ場03内に設けられたポンプ井であ
り、05は同じく1または複数台の並列のポンプである。
また06はポンプ場031と032の間、およびポンプ場032と
配水池02の間を結合する送水管、07は各ポンプ井04から
直接配水を取出すための直接配水管である。 ところで水道等の場合、一般に配水池02からの配水量
QDは需要により、第4図に示すような1日周期の大きな
変動をする。一方、受水口01からの受水量q0は供給側の
制約から、流量と受水時間に制限を受ける場合が多い。
また、ポンプ井04は一般にあまり大きな容量でなく、こ
れに対し配水池02は比較的大きな容量をもち、配水量QD
の需要量変動を吸収する役割を負っている。また、ポン
プ井04から直接配水管07を介し取出される直接配水量qD
(qD1,qD2)が配水量QDに比べ少量ではあるが、存在す
る場合もある。ポンプ05はその運転台数を切換えて流量
を変える。 このような送水系統に対し、従来は次のような制御方
法が一般的であった。即ち各ポンプ場03は自身のポンプ
井04の水位のみを見て、自身のポンプ05の運転台数を切
換えるものである。つまり第5図に示すように各運転台
数毎に、該台数に付加されるべき(または該台数からの
切離されるべき)次の1台のポンプについての起動水位
(または停止水位)を設定して置き、この水位を上回っ
た(または下回った)場合に、次台のポンプを起動(ま
たは停止)する。例えば1台運転のとき、2台目起動水
位をHS2,1台目停止水位をHP1とすると水位hがh≧HS2
となれば、更に1台を起動して2台運転とし、逆にh≦
HP1となれば、運転中のポンプを1台停止して全台停止
とするものである。
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら上記のような制御方法の場合、第3図の
受水口01からの受水が停止されるときには、各ポンプ場
03のポンプ運転台数は順次減っていきやがて全台停止と
なるが、その時のポンプ井水位はHP1以下となり、低水
位状態となる。従ってポンプ井04からの直接配水がある
場合には、受水停止中にポンプ井04が空になる危険があ
る。 一方、受水を開始するときには、上流側のポンプ場03
から順次、受水によりそのポンプ井04の水位が高くなっ
ていき、当該ポンプ場のポンプ05が起動される。しか
し、ポンプの起動は管路の水撃現象の回避のためなどか
ら1台ずつある程度の時間をかけて行なう必要がある。
このため、台数が多い場合には、受水を追いつけず、ポ
ンプ井04が溢れてしまう危険がある。 この発明の目的は各ポンプ場を総括制御し,例えば受
水量が制御不能な場合であっても、受水停止時にはポン
プ井水位を高く保ち、受水開始時にはポンプ井水位を低
くするようにしてポンプ井の安全性を高めるような制御
方法を提供することにより、前記の問題点を解決するこ
とにある。
【問題点を解決するための手段および作用】
前記の問題点を解決するために本発明の方法は、『1
または複数台の並列のポンプ(05など)と、該ポンプの
受水側に設けられたポンプ井(04など)とを備えたポン
プ場(03など)を多段直列に連ねてなり、所定の受水時
間帯に受水を行うポンプ場群の制御方法において、 前記の各ポンプ場を総括制御する総括制御手段(運転
台数演算装置11など)を設けると共に、 該総括制御手段は、少なくとも(設定器12,時計13,親
局10,子局9,水位計6,ポンプ起動停止装置8などを介
し) 各ポンプ井の総貯水量を計算し、最上流のポンプ場の
ポンプ井の水位が前記上限値に達した時点が前記受水時
間帯の終了時点となるように前記最下流のポンプ場のポ
ンプを停止させ、最下流のポンプ場から順次、当該ポン
プ場のポンプ井の水位が当該ポンプ井について定められ
た上限値に達したことを判別して当該ポンプ場の上流側
に隣接するポンプ場のポンプを停止する動作を、繰り返
すようにする受水終了制御と、 各ポンプ井の総貯水量を計算し、最上流のポンプ場の
ポンプ井の水位が前記下限値に達した時点が前記受水時
間帯の開始時点となるように前記最下流のポンプ場のポ
ンプを起動させ、最下流のポンプ場から順次、当該ポン
プ場のポンプ井の水位が当該ポンプ井について定められ
た下限値に達したことを判別して当該ポンプ場の上流側
に隣接するポンプ場のポンプを起動する動作を、繰り返
すようにする受水開始制御と、 を実行するように』するものとする。
【実施例】
以下第1図ないし第3図に基づいて本発明の実施例を
説明する。始めに本発明の制御方法の原理を述べる。受
水時間帯において時間tとともに変化し得る受水量q
0(t)(第3図)は計画または予測により既知とす
る。ポンプ場の制御は受水停止時,受水開始時,ならび
に通常運転時に分けられる。 I)受水停止時: 受水時間中は次のような演算を周期的に行なう。演算
周期は一般的には1〜3分程度である。各段のポンプ場
(i段目とする)のポンプ井04の目標標高水位をhiとす
る。同じくi段目のポンプ井の現在水位を▲▼とし
て、各ポンプ井の水位を現在水位から目標高水位まで高
めるのに必要な総貯水量S、を次の式で計算する。 ただし、▲▼−hi<0となる場合はその項をゼロ
とする。またAiはi段目のポンプ井の面積、Nはポンプ
場の段数である。 次に予定の受水停止時刻をt1とし、現在時刻t0よりの
受水予定量Q1を次式のように計算する。 S1とQ1を比較し、S1<Q1なら各ポンプ場の運転を通常
通りに継続する。やがてS1≧Q1となったら、次のような
ポンプ停止シーケンスを実行する。 最終段(N段目)のポンプを全台停止する。ただし水
撃等を避けるため、複数台を同時に停止できない場合は
1台ずつ順次停止させる。 最終段にポンプ井が目標高水位に達したら(hN≧
N)、(N−1)段目のポンプを全台停止する。但し
と同様に1台ずつ順次停止する場合もある。 以下同様にして、下段側から順次i段目のポンプ井が
目標高水位に達したら(hi≧▲▼)、(i−1)段
目のポンプを全台停止する。 このようにして全段のポンプ井04の水位がそれぞれほ
ぼ目標高水位▲▼に達した状態で全段のポンプ05が
停止状態となり、その時点が前記受水時刻t1と一致する
ことになる。 II)受水開始時: 受水を停止している時間帯には次のような演算を周期
的に行なう。演算周期はI)と同様で一般的にはI)と
同一にする。各段(i段目とする)のポンプ井の目標低
水位をhiとする。各ポンプ井の水位を現在水位から目標
低水位まで低下させるまでの総貯水量S2を次のように計
算する。 ただし、hi−hi<0となる場合はその項をゼロとす
る。 次に予定の受水開始時刻をt2とし、現在時刻t0より該
時刻t2までの、最終段(N段目)のポンプ場から、配水
池02(第3図)への送水可能量Q2を計算する。 Q2=qN×(t2−t0) ただし、qNは最終段ポンプ場のポンプnN台を運転した
ときの流量である。 なおここでnNは最終段ポンプ場の起動運転台数であ
り、一般にi段目ポンプの起動運転台数niは各ポンプ場
における定常的な水の収支がなるべく均衡するように、
換言すれば各段のポンプ井の水位変動がなるべく少なく
なるように(但し実際には水位が時間と共に漸増する傾
向を持つように)、従って各ポンプ場でのポンプ運転台
数の切換頻度が最も少なくなるように、次のように決定
する。 即ち次の受水時間帯(受水開始時刻t2から同停止時刻
t1まで)の平均受水量を▲▼とし、i段目のポンプ
井の平均直接配水量を▲▼とし、i段目のポンプ
場のj台運転時のポンプ流量をPijとする。niは1段目
から、N段目まで順次、次のように決定する。1段目は
P1j≦▼−▲▼<P1j+1を満たすような台数
jをn1とする。i段目は、Pij≦qi−1−▲▼<P
ij+1を満たすような台数jをniとする。なおこの条件
を満たす運転台数が存在しない場合は最大運転台数とす
る。ただし、qi−1は(i−1)段ポンプ場の決定され
た台数ni−1の送水流量(Pi−1 ni−1)である。 このように各段のポンプの起動運転台数が決定された
状態で、前記総貯水量S2と送水可能量Q2を比較し、S2<
Q2なら各ポンプ場のポンプは停止のままとする。やがて
S2≧Q2となったら次のようなポンプ起動シーケンスを実
行する。 最終段のポンプnN台起動する。ただし水撃等を避ける
ため、複数台を同時に起動できない場合は1台ずつ順次
起動する 最終段のポンプ井が目標低水位まで下がったら(hN≦
hN)、(N−1)段目のポンプをnN−1台起動する。た
だしと同様に1台ずつ順次起動する場合もある。 以下同様にして、下段側から順次i段目のポンプ井が
目標低水位まで下がったら(hi≦hi)、(i−1)段目
のポンプをni−1台起動する。 このようにして全段のポンプ井04の水位がそれぞれほ
ぼ目標低水位hiに達した状態で全段のポンプ05が運転状
態となり、その時点が前記受水開始時刻t2と一致するこ
とになる。 III)通常運転時: 通常のポンプ運転中の各ポンプ場の運転台数は原則的
に1段目ポンプ場の運転台数と連係させて切換える。つ
まり1段目の運転台数に応じ、II)で説明したのと同様
に各段の運転台数を決定する。従って各ポンプ場毎の水
の授受量についての協調が取られ定常運転時における各
ポンプ場のポンプ井の水位変動は抑制されるが、実際に
は前記の水の授受量は刻々その平均値の前後に変動する
ので、各ポンプ井の水位もその平均水位の上下に変動す
る。そこでこの定常時の平均水位の上(下)にポンプ1
台分の運転を追加(切離し)すべき水位レベルを設定
し、この水位変動を吸収する。 即ち1段目のポンプ場の運転台数は起動時のn1台か
ら、1段目ポンプ井水位が次のようになったら1台を追
加起動または停止する。 h1≧▲▼となったら1台追加起動する。 h1≦h11となったら1台を停止する。 ただし▲▼,h11はそれぞれ1段目ポンプ井の
追加起動,停止の設定水位である。 2段目以降のi段目のポンプ場は前述したように1段
目ポンプ場の運転台数に応じて切換える。ただし第2図
に示すように、 hi≧▲▼となったら1台追加起動する。 hi≦hilとなったら1台を停止する。 ここで▲▼,hi1はi段目ポンプ井の追加起
動,停止の設定水位である。 また、その結果i段目のポンプ井の現在水位hiが、 hi≦▲▼−Δhiまで下がったら、または hi≧hi1+Δhiまで上がったら、 通常モードの運転台数(1段目ポンプ場の運転台数に
応じた運転台数)になるように運転台数を戻す。ただし
Δhiはi段目ポンプ井における1台追加,停止の際のハ
ンチング防止のための水位差である。 第1図は本発明を実現するポンプ場群制御系のシステ
ム構成図の実施例である。同図にはポンプ場03は1つ分
のみ示してある。またポンプ05は1または複数台の構成
となる。ポンプ井04に設置した水位計6から水位が、送
水管06,(直接)配水管07に設置した流量計7からそれ
ぞれの流量が、伝送装置としての子局9,親局10を通し
て、運転台数演算装置11へ入力される。設定器により、
各種の水位設定値(▲▼,hi,▲▼,hil
Δhi)ならびに受水計画量を設定する。これらの入力情
報ならびに時計13からの時刻から、前記I)ないしII
I)項で説明した演算を運転台数演算装置11で行ない、
それぞれのポンプ場に対するポンプ起動停止の指令を出
力する。この指令は親局10,子局9を通してポンプ場03
内のポンプ起動停止装置8へ伝えられ、実際にポンプ05
を起動停止する。
【発明の効果】
本発明によればポンプとポンプ井とを備えたポンプ場
を多段直列に連ねてなり、予め定められた時間帯に受水
に行う送水系統において、例えば受水量が制御不能な場
合であっても、受水開始時には各ポンプ井の水位を低く
し、受水停止時には高く保つように制御するようにした
ので、小容量のポンプ井を有効に安全側に運用させるこ
とができる。また、各ポンプ場のポンプ運転台数を連係
させて切換えるようにしたので、運転台数の変更回数が
これまでの方法に比べ、少なくなる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としてのポンプ場群制御系の
システム構成図、第2図は同じく通常運転時のポンプ追
加発停のためのポンプ井水位の説明図、第3図は同じく
送水系統の構成図,第4図は配水量の経時変化を示す
図、第5図は従来のポンプ制御における水位の説明図で
ある。 01:受水口、02:配水池、03(031,032):ポンプ場、04:
ポンプ井、05:ポンプ、06:送水管、07:直接配水管、6:
水位計、7:流量計、8:ポンプ起動停止装置、9:子局、1
0:親局、11:運転台数演算装置、12:設定器、13:時計。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−203523(JP,A) 特開 昭58−161011(JP,A) 特公 昭51−36753(JP,B2) 実公 昭55−56229(JP,Y2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】または複数台の並列のポンプと、該ポンプ
    の受水側に設けられたポンプ井とを備えたポンプ場を多
    段直列に連ねており、所定の受水時間帯に受水を行うポ
    ンプ場群の制御方法において、 前記の各ポンプ場を総括制御する総括制御手段を設ける
    と共に、 該総括制御手段は、少なくとも 各ポンプ井の総貯水量を計算し、最上流のポンプ場のポ
    ンプ井の水位が前記上限値に達した時点が前記受水時間
    帯の終了時点となるように前記最下流のポンプ場のポン
    プを停止させ、最下流のポンプ場から順次、当該ポンプ
    場のポンプ井の水位が当該ポンプ井について定められた
    上限値に達したことを判別して当該ポンプ場の上流側に
    隣接するポンプ場のポンプを停止する動作を、繰り返す
    ようにする受水終了制御と、 各ポンプ井の総貯水量を計算し、最上流のポンプ場のポ
    ンプ井の水位が前記下限値に達した時点が前記受水時間
    帯の開始時点となるように前記最下流のポンプ場のポン
    プを起動させ、最下流のポンプ場から順次、当該ポンプ
    場のポンプ井の水位が当該ポンプ井について定められた
    下限値に達したことを判別して当該ポンプ場の上流側に
    隣接するポンプ場のポンプを起動する動作を、繰り返す
    ようにする受水開始制御と、 を実行するようにしたことを特徴とする多段直列ポンプ
    場群の制御方法。
JP62220851A 1987-09-03 1987-09-03 多段直列ポンプ場群の制御方法 Expired - Lifetime JP2555091B2 (ja)

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