JP3105060B2 - 水位制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば浄水場などの水
処理施設に利用される水位制御装置に係わり、特にポン
プ井の水を配水池にくみ上げる複数台の固定速ポンプの
運転台数を決定する手段を改良した水位制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】浄水場の水処理設備では、従来から複数
台の固定速ポンプを用い、これらポンプによりポンプ井
の水を配水池にくみ上げて配水池の水位を常に所定の範
囲内に入るようにするために、配水池の検出水位に基づ
いて固定速ポンプの運転台数を演算により求め、その演
算結果に基づいて固定速ポンプの運転台数を増減し配水
池の水位制御を行っている。

【０００３】図４はかかる水位制御装置の構成を示す図
である。この制御装置は、一定速度，一定揚水能力を持
つ複数台の固定速ポンプ１が設置され、これらのポンプ
１を用いてポンプ井２に貯留されている水を配水池３に
くみ上げ、この配水池３から各需要家に配水することが
行われている。従って、各需要家の要求を満たすために
は、配水池３には常に所定水位以上の水を貯留している
必要がある。

【０００４】そこで、従来、ポンプ井２および配水池３
にそれぞれ水位計４，５が設置され、これら水位計４，
５からの水位情報をポンプ制御装置６に導き、ここで演
算により運転台数を求めた後、この決定された運転台数
分だけ固定速ポンプ１を運転することにより、配水池３
の水位が所定の範囲内に入るように水位制御を行ってい
る。

【０００５】前記ポンプ制御装置６には運転台数決定制
御部７とインタロック制御部８とが設けられ、そのうち
運転台数決定制御部７は配水池３の水位計５からの水位
情報に基づいて配水池３の水位を判断し、図５に示す水
位条件の下にポンプ１の運転台数を決定している。すな
わち、この運転台数決定制御部７は、水位が第１低水位
Ｌ１以下になったとき、ポンプ１を１台運転してポンプ
井２から水をくみ上げ、水位が第１高水位Ｈ１以上にな
るまで運転する運転台数指令信号を出力する。水位が第
２低水位Ｌ２以下になったとき、さらにポンプ１の運転
台数を１台増加し、２台のポンプ１を運転して第２高水
位Ｈ２以上になるまで水をくみ上げる運転台数指令信号
を出力する。さらに、水位が第３低水位Ｌ３以下になっ
たとき、ポンプ１の運転台数を３台とし、水位が第３高
水位Ｈ３以上になるまで運転を続ける運転台数指令信号
を出力する。

【０００６】さらに、インタロック制御部８は、運転台
数決定制御部７から運転台数指令信号を受け、ポンプ１
のインタロック制御を行う。つまり、水位計４からの水
位情報に基づいてポンプ井２の水位がポンプ運転点以上
にあり、かつ、配水池３の水位がポンプ運転点以下にあ
るかを判断し、かかる条件を満足するときに前記運転台
数決定制御部７からの運転台数指令信号による指令台数
分のポンプ１を運転している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般の需要
家における水道水の使用量は、図６に示すように一日の
うち朝と夕方の時間帯に大きくなり、他の時間帯には比
較的少ない使用量となる。その結果、水道水の使用量は
時間的に変動する使用状況にある。

【０００８】しかし、前述したように従来の水位制御装
置は、配水池３の水位の低下の程度に応じてポンプ１の
運転台数を一義的に決定しているので、使用量が極端に
増加した場合には急速に低水位となり、このとき低水位
状態を検知してポンプ１の台数を増加したとしても水位
の回復に時間がかかり、場合によっては断水が発生する
問題がある。

【０００９】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、予測先行的にポンプ運転台数の増減制御を行い得、
水使用量の急速な変化に対しても配水池の水位を常に所
定の範囲で安定に維持しうる水位制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】また、本発明の他の目的は、配水池の水位
変化の少ない時間帯に一部の判断を省略し、よって他の
データ処理等の効率化に寄与し、ランニングコストの低
減化を図り得る水位制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】先ず、請求項１に対応す
る発明は上記課題を解決するために、複数台のポンプを
用いてポンプ井の水を配水池にくみ上げ、この配水池の
水位が所定の範囲内に入るように水位制御する水位制御
装置において、

【００１２】前記配水池の水位を検出する水位検出手段
と、この水位検出手段で検出される水位情報に基づいて
配水池の水位目標範囲からの増減を判断する配水池水位
判断手段と、水位検出手段で検出される水位情報から配
水池の水位変化率が規定範囲内水位変化率、規定範囲外
増・減水位変化率の何れであるかを判断する水位変化率
判断手段と、前記ポンプ井の流入側流入量の大きさに応
じて複数のレベルに分別する流入量分別手段と、予めポ
ンプ井流入側流入量の各レベルごとにそれぞれ対応させ
た前記配水池の規定範囲内水位変化率，規定範囲外増・
減水位変化率と配水池水位の目標範囲からの増・減との
組み合わせに応じてポンプの増減有無が規定され、前記
判断手段の判断結果および前記流入量分別手段の分別レ
ベルに基づいてポンプの運転台数の増減を判定し、この
判定結果に従って増減指令信号を出力する運転台数制御
部とを設け、この増減指令信号に応じてポンプの運転台
数を増減する構成である。

【００１３】次に、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応する発明に、予め知りうる配水池の水位変化の
少ない時間帯のときに前記水位変化率判断手段および流
入量分別手段の何れか一方または両方の動作を停止する
判断動作停止手段を設け、資源の有効利用を図るもので
ある。

【００１４】

【作用】従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、配水池の水位情報の他に、
配水池の水位変化率情報およびポンプ井の流入量情報を
取り込んで総合的な観点からポンプ運転台数の増減を判
定するので、需要量が急激に増加する時間帯であっても
適切に運転台数を増加して追加運転でき、極端に水位が
低下する事態を回避できる。

【００１５】次に、請求項２に対応する発明では、配水
池の水位変化の少ない時間帯のときに前記水位変化率判
断手段および流入量分別手段の何れか一方または両方の
動作を停止し、少くとも配水池の水位の状況を見ながら
ポンプ運転台数の増減判定を行うので、各水位変化率判
断手段および流入量分別手段を効率的に利用でき、ラン
ニングコストの低減化を図ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施例を示すブロック図
である。同図において１は一定揚水能力を持つ固定速ポ
ンプである。この固定速ポンプ１は、複数台設置されて
おり、ポンプ井２に貯留されている水を配水池３にくみ
上げる機能をもっている。これらポンプ井２，配水池３
にはそれぞれ水位計４，５が設置され、またポンプ井２
の流入側ライン１１には流量計１２が設置されている。
水位計４，５および流量計１２の出力はそれぞれポンプ
制御装置２０に導入されている。

【００１８】このポンプ制御装置２０は、水位計５の水
位情報に基づいて配水池水位が所定の目標範囲よりも高
いか低いかを判断する配水池水位判断手段２１の他、流
量計１２の流入量情報からポンプ井２へ流入する流入量
の大きさを複数の段階，例えば大，中，小に分別する流
入量分別手段２２および水位計５の水位情報を受けて配
水池３の水位変化率について規定範囲内の変化率か、そ
れとも規定範囲内の変化率よりも大きい変化率であるか
或いは小さい変化率であるかを判断する水位変化率判断
手段２３が設けられている。

【００１９】さらに、このポンプ制御装置２０には、配
水池水位判断手段２１、流入量分別手段２２および水位
変化率判断手段２３の各出力から総合的に運転台数の増
減を判定し台数増指令信号を出力する運転台数制御部２
４およびインタロック制御部２５が設けられている。次
に、以上のように構成された装置の動作を説明する。

【００２０】先ず、上流側から送られてくる水はポンプ
井２に流入されるが、このとき流入側ライン１１に設置
される流量計１２にてポンプ井２への流入量が測定さ
れ、その流入量情報が流入量分別手段２２に送出され
る。

【００２１】ここで、ポンプ井２に貯留された水は固定
速ポンプ１の運転によりポンプ井２からくみ上げられて
配水池３に供給される。このとき、水位計５では時々刻
々変化する配水池３の水位を測定し、その水位情報は配
水池水位判断手段２１および水位変化率判断手段２３に
送られている。

【００２２】ここで、流入量分別手段２２では、流量計
１２からの流入量情報を受け取ると、過去の経験値など
を基準にしてポンプ井流入量が大きいか、中程度か、さ
らには小さいかの何れかに分別する。そして、ここで得
られた分別情報は運転台数制御部２４に送られる。一
方、水位変化率判断手段２３は、水位計５から受け取っ
た水位情報に基づいて配水池水位変化率が規定範囲内の
変化率か、或いは規定範囲を越える増加方向の変化率
か、規定範囲から遠ざかる減少方向の変化率かを判断
し、ここで得られた変化率判断信号は同様に運転台数制
御部２４に送られる。さらに、配水地水位判断手段２１
では、図４に示すごとく予め所定の水位目標範囲が設定
され、水位計５からの水位情報が水位目標範囲内か、そ
れとも目標範囲を越える高さか、目標範囲に達しない低
さかを判断し、同様に得られた水位判断情報は運転台数
制御手段２４に送られる。

【００２３】そこで、かかる運転台数制御部２４では、
流入量分別手段２２および各判断手段２３，２１から送
られてくる情報に基づき、図２に示す組合わせにしたが
って運転台数変化なしか、或いは運転台数増か、それと
も運転台数減かを判定する。そして、ここで運転台数増
と判定された場合には現状運転台数に対して１台増加す
る増指令信号を出力し、逆に運転台数減と判定された場
合には現状運転台数に対して１台減とする減指令信号を
出力し、インタロック制御部２５に供給する。具体的に
は、図２に示すごとく例えばポンプ井流入量が大（規定
範囲以上）で、かつ、配水池３の水位変化率が増加方向
（規定範囲以上）にあり、さらに配水池３の水位が所定
範囲よりも高い場合にはポンプ運転台数を１台減少させ
る減指令信号を出力する。

【００２４】なお、運転台数制御部２４は、ポンプ１の
起動，停止時にはポンプ井２および配水池３の水位変動
が激しいので、定常状態になるまで、つまりポンプ１の
起動，停止後所定の時間の間、ポンプ運転台数の増減判
定を行わない。

【００２５】ここで、インタロック制御部２５は、運転
台数制御手段２４から送られてくる運転台数の増減指令
信号に基づいてポンプ１の運転台数を追加または停止す
る運転を行うが、ポンプ井２の水位計４からの水位情報
と配水池３の水位計５からの水位情報とを受け、ポンプ
井２の水位がポンプ運転点以下である場合、或いは配水
池３の水位がポンプ運転点以上にある場合にはポンプ１
の運転を禁止し、システムの保護を図るものである。

【００２６】従って、以上のような実施例の構成によれ
ば、配水池３の水位が所定の範囲内にあるか、或いは所
定の範囲に対して何れの方向に逸脱しているかを判断す
るだけでなく、流入量分別手段２２および水位変化率判
断手段２３にてポンプ井２への流入量の変動および配水
池３の水位変化率などを判断し、これらの判断結果に基
づいて総合的な観点からポンプ１の運転台数の増減指令
を行うので、需要量の増減の激しい朝や夕方の時間帯の
ごとく配水池３の水位が急激に低下する場合でも、その
状況を速やかに判断しながら迅速にポンプ１の運転台数
を制御でき、配水池３の水位を目標範囲内に安定に維持
させることができる。

【００２７】しかも、上流側のポンプ井２への流入量の
変動を考慮しながら配水池３の水位を制御するので、予
測先行的な制御となり、ポンプ井２および配水池３の水
位を比較的少ない変化で水位制御を行うことができる。

【００２８】なお、上記実施例では、終日にわたって流
入量分別手段２２、各判断手段２３，２１の判断結果を
用いて運転台数の増減判定を行うようにしたが、例えば
運転台数制御部２４として、例えば図３に示すように時
間信号を発生する時間信号発生手段２４１と、この時間
信号発生手段２４１からの時間信号に基づいて前記流入
量分別手段２２および配水池水位変化率判断手段２３の
何れか一方または両方の動作を停止させる判断動作停止
手段２４２と、この判断動作停止手段２４２による動作
停止とされていない前記判断手段２１，２３の判断結果
および流入量分別手段２２の分別結果を用いて例えば図
２のような組合わせで増減判定を行う運転台数増減判定
手段２４３と、この増減判定結果に基づいて所要とする
信号に変換して増減指令信号を出力する増減指令出力手
段２４４とを設けた構成でもよい。

【００２９】このような構成であれば、判断動作停止手
段２４２は、時間信号発生手段２４１からの時間信号に
基づいて予め定めた時間帯例えば配水池の水位変化の少
ない朝および夕方以外の時間帯に前記流入量分別手段２
２および水位変化率判断手段２３の何れか一方または両
方の動作を停止させることにより、例えばコンピュータ
などが他のデータ処理などに振り向けられ、よってデー
タ処理の効率を上げることができ、ランニングコストの
低減化にも貢献する。

【００３０】また、図２にはポンプ運転台数の増減判定
例を示しているが、各判断結果および増減判定結果を適
宜変えることにより、その運転台数の増減内容を適宜可
変することも可能である。その他、本発明はその要旨を
逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ように種々の効果を奏する。

【００３２】請求項１の発明では、配水池の水位だけで
なく、配水池の水位変化率やポンプ井の流入量なども考
慮しながらポンプ運転台数の増減判断を行うので、予測
先行的にポンプ運転台数の増減指令を得ることができ、
需要量の急速な変化に対しても配水池の水位を常に所定
の範囲で安定に維持できる。

【００３３】次に、請求項２の発明では、配水池の水位
変化の少ない時間帯に配水池の水位変化率やポンプ井の
流入量などを考慮しないことにより、他データ処理に振
り向け可能となり、またランニングコストの低減化にも
貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる水位制御装置の一実施例を示
すブロック図。

【図２】 ポンプ運転台数の増減判定を行うための一例
を説明する図。

【図３】 本発明に係わる水位制御装置の他の実施例を
示すブロック図。

【図４】 従来装置の構成を示す図。

【図５】 配水池の水位とポンプ台数との関係を説明す
る図。

【図６】 一日の時間における水需用量の変動を示す
図。

【符号の説明】

１…固定速ポンプ、２…ポンプ井、３…配水池、４，５
…水位計、１２…流量計、２０…ポンプ制御装置、２１
…配水池水位判断手段、２２…流入量分別手段、２３…
水位変化率判断手段、２４…運転台数制御部、２５…イ
ンタロック制御部、２４１…時間信号発生手段、２４２
…判断動作停止手段、２４３…運転台数増減判定手段、
２４４…増減指令出力手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 49/06 321 F04D 15/00 G05B 11/18 G05D 9/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数台のポンプを用いてポンプ井の水を
   配水池にくみ上げ、この配水池の水位が所定の範囲内に
   入るように水位制御する水位制御装置において、 前記配水池の水位を検出する水位検出手段と、 この水位検出手段で検出される水位情報に基づいて前記
   配水池の水位目標範囲からの増減を判断する配水池水位
   判断手段と、 前記水位検出手段で検出される水位情報から前記配水池
   の水位変化率が規定範囲内水位変化率、規定範囲外増・
   減水位変化率の何れであるかを判断する水位変化率判断
   手段と、 前記ポンプ井の流入側流入量の大きさに応じて複数のレ
   ベルに分別する流入量分別手段と、 予めポンプ井流入側流入量の各レベルごとにそれぞれ対
   応させた前記配水池の規定範囲内水位変化率，規定範囲
   外増・減水位変化率と配水池水位の目標範囲からの増・
   減との組み合わせに応じてポンプの増減有無が規定さ
   れ、前記判断手段の判断結果および前記流入量分別手段
   の分別レベルに基づいてポンプの運転台数の増減を判定
   し、この判定結果に従って増減指令信号を出力する運転
   台数制御部とを備え、 この増減指令信号に応じてポンプの運転台数を増減する
   ことを特徴とする水位制御装置。
2. 【請求項２】 複数台のポンプを用いてポンプ井の水を
   配水池にくみ上げ、この配水池の水位が所定の範囲内に
   入るように水位制御する水位制御装置において、 前記配水池の水位を検出する水位検出手段と、 この水位検出手段で検出される水位情報に基づいて前記
   配水池の水位目標範囲からの増減を判断する配水池水位
   判断手段と、 前記水位検出手段で検出される水位情報から前記配水池
   の水位変化率が規定範囲内水位変化率、規定範囲外増・
   減水位変化率の何れであるかを判断する水位変化率判断
   手段と、 前記ポンプ井の流入側流入量の大きさに応じて複数のレ
   ベルに分別する流入量分別手段と、 予め知り得る配水池の水位変化の少ない時間帯のときに
   前記水位変化率判断手段および流入量分別手段の何れか
   一方または両方の動作を停止させる判断動作停止手段
   と、 この判断動作停止手段によって動作停止されていない前
   記判断手段の判断結果および前記流入量分別手段の分別
   結果に基づいてポンプ運転台数の増減判定を行う運転台
   数増減判定手段とを有し、その判定結果に従って増減指
   令信号を出力する運転台数制御部とを備え、 この増減指令信号に応じてポンプの運転台数を増減する
   ことを特徴とする水位制御装置。