JP2872475B2 - 水道用給液装置 - Google Patents
水道用給液装置Info
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- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Description
複数台のポンプを並列に備え水道本管に直結された水道
用給液装置に関する。
は、インバータが高価であることから、図15に示すよ
うなバックアップ方式をとっている。即ち、インバータ
駆動によってポンプ8を運転する場合、先ず電磁接触器
1,3を投入し、インバータINVに運転及び速度指令信
号を出力して運転する。この後、ポンプ9を運転する場
合には、電磁接触器3を釈放するとともに、インバータ
運転信号及び速度指令信号をリセットして、電磁接触器
4を投入し、インバータ運転信号及び速度指令信号を出
力する。
荷から保護するためにトリップすることがある。インバ
ータがトリップした場合には、特開昭59−18809
6号公報に記載のように、図15の電磁接触器2または
5を投入し商用電源に切り替えて運転し、給水を行って
いくようにしてある。
転する場合には、例えばポンプ8をインバータにより変
速運転をしている際にポンプ9を並列運転する場合に
は、電磁接触器5を投入してポンプ9を商用電源で始動
し定速で並列運転をする。さらに、並列運転したポンプ
を切り離す場合には、追従させた定速ポンプを停止させ
る。これに関する従来技術として、特開昭59−511
93号公報記載のものががある。
いては、夜間時など使用水量の少ないときには、一旦ポ
ンプを停止させている。しかし、ポンプを停止させる場
合、図16に示すような吐出圧力一定制御方式の例で
は、通常は圧力一定のため圧力タンク210には水が充
満していない。そこで、使用水量が少なく制御系(図示
省略)が停止すべきと判定したときは、圧力タンク21
0に水を充満するために、図16に示すNMINからNST
までポンプの運転速度を高めてから停止させるが、この
ため、給水圧力は、最悪条件でH4まで昇圧してしま
う。さらに、2台目の定速運転させるポンプを始動/停
止させる際には、並列始動圧力をH2,並列停止圧力を
H1としているため、圧力変動が発生し、使用器具に悪
影響を及ぼすことがある。
て運転する場合、上述した従来技術をそのまま適用する
ことができない。それは、水道用給液装置を運転したと
きの水道本管の圧力変動を極力抑制する必要があるため
である。従って、複数台のポンプを並列運転するときの
圧力変動を従来に比べて更に抑制する必要がある。ま
た、インバータがトリップしたときにポンプを商用電源
で運転すると水道本管への圧力変動を制御することがで
きなくなるため、これに対する対策も必要となる。
で構成されるため、その設置が面倒であり取扱いが難し
いという問題もある。
たときでもポンプを商用電源で運転させずに済み水道本
管への影響を抑制できる水道用給液装置を提供すること
にある。
水を吸い込む吸込管と、該吸込管を分岐した第1分岐管
および第2分岐管と、該第1分岐管および第2分岐管の
夫々の出口側を合流し需要側に接続される給水管と、該
給水管に設けられ該給水管へ供給される給水の圧力を検
出する圧力検出手段と、電源からの受電電力を速度指令
に従って変換し出力する第1のインバータおよび該イン
バータからの受電電力で速度制御される第1の電動機お
よび該電動機により駆動され前記第1分岐管を通して吸
い込んだ水を前記給水管側に吐き出す第1のポンプによ
り構成される第1の駆動系と、電源からの受電電力を速
度指令に従って変換し出力する第2のインバータおよび
該インバータからの受電電力で速度制御される第2の電
動機および該電動機により駆動され前記第2分岐管を通
して吸い込んだ水を前記給水管側に吐き出す第2のポン
プにより構成される第2の駆動系と、前記圧力検出手段
の検出圧力に基づき水道本管圧力を利用した末端圧一定
制御を行う前記速度指令を出力する制御手段とを備え、
水道本管の水を加圧して末端に給水することで、達成さ
れる。
吸込管と、該吸込管を分岐した第1分岐管および第2分
岐管と、該第1分岐管および第2分岐管の夫々の出口側
を合流し需要側に接続される給水管と、該給水管に設け
られ該給水管へ供給される給水の圧力を検出する圧力検
出手段と、電源からの受電電力を前記圧力検出手段の検
出圧力に基づき水道本管圧力を利用した末端圧一定制御
を行う電力に変換して出力する第1のインバータおよび
該インバータからの受電電力で速度制御される第1の電
動機および該電動機により駆動され前記第1分岐管を通
して吸い込んだ水を前記給水管側に吐き出す第1のポン
プにより構成される第1の駆動系と、電源からの受電電
力を前記圧力検出手段の検出圧力に基づき水道本管圧力
を利用した末端圧一定制御を行う電力に変換して出力す
る第2のインバータおよび該インバータからの受電電力
で速度制御される第2の電動機および該電動機により駆
動され前記第2分岐管を通して吸い込んだ水を前記給水
管側に吐き出す第2のポンプにより構成される第2の駆
動系とを備え、水道本管の水を加圧して末端に給水こと
で、達成される。
障しても、インバータ駆動の他系でバックアップできる
ため、水道本管圧力への影響は抑制される。また、水道
本管圧力を利用した制御であるため省エネルギーを図る
ことが可能であると共に、水道本管圧力が変動した場合
でもその変動に合わせた末端圧一定制御を行うため末端
圧の急激な変化は回避でき、末端圧の急激な変化が水道
本管側圧力に跳ね返るのを防止できる。
照して説明する。図1〜図12は、本発明の第1実施例
を示す図である。最近、図1,図2に示すように、水道
用給液装置(以下、給水装置という。)を水道本管に直
結して使用することが行われ始めている。この場合、水
道本管に多数の給水装置が直結されるため、各給水装置
のポンプ始動/停止による圧力変動の影響が水道本管に
及ぶことが心配される。そのため、水道本管に直結して
使用される給水装置は、ポンプの始動/停止による圧力
変動が極小となることが必要であり、以下で述べる本発
明の実施例に係る給水装置は、この圧力変動を極小とす
る技術を提供するものである。
置の全体概略構成図である。この給水装置の2台のポン
プ8,9は、水道本管に仕切り弁202を介して直接接
続されたステンレス製の吸込管であって仕切り弁202
下流で2本に分岐された分岐管部分に各々に取り付けら
れている。ポンプ8,9の下流には夫々逆止め弁20
6,207および仕切弁208,209が接続され、配
管はそれらの下流で合流されて需要家に導かれる給水管
213となっている。そして、この給水管213に、内
部に空気溜りを持つ圧力タンク(ダイヤフラムタンクで
もよい)210と、給水管213内の圧力に応じて圧力
信号を発する圧力センサ211が接続される。
れ、ポンプ8,9を駆動するモータIM1,IM2の各
回転速度を制御する2台のインバータと、これらのイン
バータを制御するマイクロコンピュータを有する制御回
路とが制御装置214に内蔵されている。
の外観図である。この給水装置は、コンパクトなパッケ
ージに収納され、取り扱いしやすいように構成されてい
る。
分を示す図であり、PWは電源、401は配線遮断器、
402a,403aはそれぞれ1号機ポンプ8,2号機
ポンプ9用の各々の電磁接触器の主回路接点、404,
405は同じく各ポンプ8,9を駆動制御するインバー
タ、N1,N2は後で説明するが各インバータ404,
405の速度を指令する信号であり、406a,407
aは各インバータ404,405の運転指令用の信号で
ある。
示しており、501は入り/切りを行うスッチ、502
はトランス,ダイオードブリッジ,レギュレータなどで
構成する安定化電源、509はマイクロコンピュータ
(以下、マイコンと略称する。)に前記電源を供給する
ための電源端子、503は電磁接触器402,403及
びリレー406,407を開閉制御するためのインター
フェースである。
と、その接点すなわち図3に示す接点402a,403
aが閉じる。同じく、リレー406,407が励磁する
と、その接点406a,407aが閉じる。
3の指令によりインバータ404,405に例えば、速
度指令N1,N2を出力するためのインターフェースで
あり、D/A変換器などにより構成される。
うに、予め定めた関係に圧力制御する際の目標値、例え
ばH0,H1を設定するためのスイッチであり、インタ
フェース512を介してCPU513に取り込む。同様
に、519は、予め定めた指令速度である例えば変速指
令から固定速指令またはその逆に切り替えるための速度
ポイントを設定するためのスイッチであり、インターフ
ェース516を介してCPU513に取り込む。さら
に、520は、圧力センサ211の検出した給水管の圧
力信号を取り込むためのインターフェースであり、ポー
ト517を介してCPU513に取り込む。以上により
コントローラ530が構成される。
ポンプの運転特性を例示する線図であり、図18と同一
符号で示すものは同じ意味を持つ。605は配管などの
抵抗曲線である。601〜604は、使用水量が変化し
た時、それぞれ運転速度を最高速度Nmax,N1,Nmi
n,…と仮想した時のQ−H性能曲線と前記抵抗曲線と
の交点を示す。
図7を参照して説明する。今、図1,図5に於て、給水
管213内(圧力タンク210も概略同圧力となってい
る。)の圧力がH3(ここでは始動圧力とする。)より
高く、ポンプ8,9はいずれも停止しているものとす
る。又、この時、図3,図4の配線用遮断器401は投
入され、スイッチ501は閉じて制御装置が作動し、待
機状態にあるものとする。もちろん、H0,H1,H
3,N1,N2などのデータは、予めスイッチ518,
519から読み込まれ、メモリに格納してある(701
ステップ)。
力が低下する。これを圧力センサ211により検出する
(702ステップ)。この圧力センサ211の検出した
圧力が始動圧力H3より低下していると、制御装置はポ
ート515を介し、例えば、電磁接触器504,リレー
506をONする信号をインターフェース503に出力
するとともに、インターフェース510から速度指令信
号N1を出力する。これにより、一方のポンプ8が始動
する。
04で運転される。使用量が増大すると、抵抗曲線60
5上に沿って運転を続けてゆくが、一方、使用量が少な
くなると、次第に減速して低速度NMIN運転を続ける
(703ステップ)。
テップの極低速度NMINのスタンバイ状態に移行する。
この後、705ステップで一定時間タイミングをとった
後、706ステップで圧力がH0以下か確認し、もし、
以下になったら速度をNMIN(707ステップ)に更新
して703ステップより再度実行する。
り、今度は電磁接触器403、リレー507をONする
信号をインターフェース503から出力するとともに、
インバータ405へ速度指令信号N2として、極低速度
信号(NMINよりも小さい速度)を出力する。この状態
では、ポンプの運転特性曲線は曲線608よりも下の方
にあるため、ポンプは仕事せずアイドリング運転とな
り、給水圧力は所定の圧力(曲線605上の圧力)を保
持している。一定時間後、先発して運転していたポンプ
8を停止させる信号出力してポンプ8を停止させ、後に
運転するポンプ9の低速スタンバイ運転を行い、待機さ
せる。
り始めると、ポンプを増速してこれに対応する。使用量
が更に増加すると、更にポンプを増速する。今運転中の
ポンプをポンプ8とすると、このポンプ8の運転速度が
予め定めた速度N1に到達したとき、休止しているポン
プ9を極低速度運転をするための信号402,406,
510を出力する。
を用いて説明する。 1)先行機はその運転速度がNminからN1へ増速し、
且つ給水圧力が規定値Hiより低下(確実に行うなうに
はここで、一定時間のタイミングをとり、真に規定値以
下であることを確かめて次の動作に向かうのが良い。)
したら、100%Nに向かって増速を開始すると共に、
追従機をNmin以下で始動させる。
るのに伴って、先行機は増速を続けるが、追従機はNmi
nの速度を維持する。ここで、追従機をNminとするの
は、給水圧力が目標値とする規定圧力より上昇しないよ
うにするためである。
し、且つ、一定時間が経過しても、給水圧力が規定値H
3よりも低下する状態になったら、給水圧力が規定値と
なるように、追従機をNminから100%Nに向かって
増速指令する。
する。 1)両方のポンプが共に100%Nに達した場合、追従
機の運転速度を100%Nに固定する。
定値より高くなると、先行機の速度を100%NからN
minに向かって減速するように指令する。
速度がNminに達し且つ一定時間経過しても給水圧力が
規定値H4より高い状態になったら、先行機の速度を極
低速にし、しかるのちに先行機を停止させる。これは、
停止時の過渡電流によるインバータの悪影響を排除する
ためである。
により更に、詳細に説明する。まず、ステップ801で
給水圧力を検出し、給水圧力が規定圧力以下か否かを判
定する(ステップ802)。規定圧力より高いときは減
速処理に入り、規定圧力以下のときは先行機を増速し
(ステップ803)、次のステップ804で先行機運転
速度がN1に達しているか否かを判定する。先行機運転
速度がN1以下であればステップ801へ戻り、N1以
上であれば次の805ステップに進み、追従機をNmin
以下の速度で始動する。そして、この速度を維持する。
理を行ってから給水圧力を検出し(ステップ807)、
この検出圧力が規定値以下かを判定する(ステップ80
8)。規定値以下の場合にはステップ815に進み、先
行機の運転速度を検出し、816ステップで先行機の運
転速度が最高速度Nmaxに達しているか判定する。Nmax
に達していれば、この時点より追従機の速度ロックを解
除し、速度制御を再開するとともに先行機を最高速度N
maxに固定する(818ステップ)。この状態ではポン
プの運転点は図5の点602にあるので圧力変動は生じ
ない。Nmaxに達していない場合には、追従機の速度を
ロックしたまま先行機の増速を行い(ステップ81
7)、ステップ806に戻る。
定された場合には、使用量が1台運転でまかなえるた
め、ステップ809で先行機の運転速度を検出し、この
運転速度が最低速度Nminであるか否かを判定する(ス
テップ810)。Nmin以下であれば、図5の点604
付近の状態にあるので、ステップ811でΔtの待ち時
間処理を行った後、ステップ813で圧力が規定圧力以
上あるか否かを判定し、規定圧力以上のとき814ステ
ップに進んで先行機を停止させ、追従機の速度ロックを
解除して801ステップへもどり、ここより再び実行す
る。ステップ810でNminでないと判定された場合に
は、先行機を減速して(ステップ812)、ステップ8
06に戻る。
み、Δtの待ち時間処理を実行してから給水圧力を検出
し(ステップ820)、次のステップ821でこの圧力
検出値が規定値以下か否かを判定する。規定値以下の場
合には図9(a)のステップ822に進んで追従機の運
転速度を検出し、この運転速度が最低速度Nminである
か否かを判定する(ステップ823)。最低速度Nmin
に達していれば、ステップ825のΔtの待ち時間処理
を実行した後に、826ステップで規定圧力H4以上か
否かを判定する。判定した結果、図5のH4以上であれ
ば、ステップ827で先行機をOFFすると共に追従機
の運転速度ロックを解除し、801ステップへ戻りここ
より再実行する。ステップ823でNminに達していな
いと判定されたときはステップ824で減速処理を行
い、ステップ819に戻る。
場合には、図9(b)のステップ828に進み、追従機
の運転速度を検出し、この運転速度がステップ829の
判定で最高速度Nmaxに達しているときは速度変更を行
わず(ステップ831)、最高速度Nmaxに達していな
いときは増速処理を行って(ステップ830)から、ス
テップ819に戻る。
ポンプを停止させるとき先行して運転したポンプほど先
に停止させることができるので、複数台のポンプの運転
負担の等分化が図れる。
給水装置で各ポンプをインバータ制御したときの圧力変
動が抑制される様子を示した図である。なお、比較のた
めの図10(b)は、インバータ運転のポンプと定格運
転のポンプを組み合わせた例であるが、切り替え時に定
格運転のポンプが運転されると急激な圧力変動が発生す
ることを示している。
槽を用いている現状の方式に比べ、水道本管の圧力が利
用できるのでポンプの圧力は少なくて済み、省エネルギ
化を図ることができる。
装置の制御回路の構成図である。本実施例では、インバ
ータへの速度指令信号を1点としている。今、使用水量
が少なく、図5に示す極低速Nminで特性曲線609の
もとで、ポンプ8が運転されているものとする。
たら、もう一方のポンプを駆動するインバータ405の
運転信号407をONし、先行しているインバータと同
じ速度指令信号Nを出力して両ポンプを共に極低速度で
運転する。そして、一定時間後に、先行したポンプを停
止させる。このようにした場合も、ラップさせてポンプ
の運転を切替えるので、圧力変動が生じないのはいうま
でもなく、さらに速度指令信号が1点で済むので制御装
置を安価に構成できる効果がある。
装置の概略構成図である。本実施例は、第1実施例の水
道本管と給水装置との間に受水槽を設けたものであり、
他の構成は第1実施例と同一である。図14において、
201は受水槽、202,203,208,209,2
12は仕切弁、204,205はそれぞれインバータで
駆動されるポンプ、206,207は逆止め弁、210
は内部に空気溜りを持つ圧力タンク(ダイヤフラムタン
クでもよい)、211は給水管213に設けられここの
圧力に応じて圧力信号を発する圧力センサである。
装置は、水道本管に直結して用いるために構成された
が、受水槽を備えるものにも適用できるものである。
転しているポンプを制御するインバータがトリップして
も他方のポンプをこのポンプ対応に設けたインバータで
制御することができるため、インバータがトリップした
ときでもポンプを商用電源で運転させずに済み、本管圧
力の変動を抑制することができる。
図である。
成図である。
運転を行った場合の運転特性図である。
示す運転特性図である。
ートである。
ートである。
ートである。
する特性図である。
である。
路図である。
成図である。
図である。
IM2…電動機、210…圧力タンク、211…圧力セ
ンサ、401…遮断器、402,403…電磁接触器、
INV1,INV2…汎用インバ−タ、N1,N2…速
度指令信号,406,407…インバータ運転指令信
号,501…スイッチ,SW1,SW2,SW3…デイ
ップスイッチ、502…トランス、508…コントロ−
ラ、503,510〜517…入出力装置、514…メ
モリ、513…中央演算処理装置、504〜507…リ
レー。
Claims (2)
- 【請求項1】 水道本管の水を吸い込む吸込管と、該吸
込管を分岐した第1分岐管および第2分岐管と、該第1
分岐管および第2分岐管の夫々の出口側を合流し需要側
に接続される給水管と、該給水管に設けられ該給水管へ
供給される給水の圧力を検出する圧力検出手段と、電源
からの受電電力を速度指令に従って変換し出力する第1
のインバータおよび該インバータからの受電電力で速度
制御される第1の電動機および該電動機により駆動され
前記第1分岐管を通して吸い込んだ水を前記給水管側に
吐き出す第1のポンプにより構成される第1の駆動系
と、電源からの受電電力を速度指令に従って変換し出力
する第2のインバータおよび該インバータからの受電電
力で速度制御される第2の電動機および該電動機により
駆動され前記第2分岐管を通して吸い込んだ水を前記給
水管側に吐き出す第2のポンプにより構成される第2の
駆動系と、前記圧力検出手段の検出圧力に基づき水道本
管圧力を利用した末端圧一定制御を行う前記速度指令を
出力する制御手段とを備え、水道本管の水を加圧して末
端に給水する水道用給液装置。 - 【請求項2】 水道本管の水を吸い込む吸込管と、該吸
込管を分岐した第1分岐管および第2分岐管と、該第1
分岐管および第2分岐管の夫々の出口側を合流し需要側
に接続される給水管と、該給水管に設けられ該給水管へ
供給される給水の圧力を検出する圧力検出手段と、電源
からの受電電力を前記圧力検出手段の検出圧力に基づき
水道本管圧力を利用した末端圧一定制御を行う電力に変
換して出力する第1のインバータおよび該インバータか
らの受電電力で速度制御される第1の電動機および該電
動機により駆動され前記第1分岐管を通して吸い込んだ
水を前記給水管側に吐き出す第1のポンプにより構成さ
れる第1の駆動系と、電源からの受電電力を前記圧力検
出手段の検出圧力に基づき水道本管圧力を利用した末端
圧一定制御を行う電力に変換して出力する第2のインバ
ータおよび該インバータからの受電電力で速度制御され
る第2の電動機および該電動機により駆動され前記第2
分岐管を通して吸い込んだ水を前記給水管側に吐き出す
第2のポンプにより構成される第2の駆動系とを備え、
水道本管の水を加圧して末端に給水する水道用給液装
置。
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