JP3196992B2 - 薬品注入率自動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浄水場の河川からの取
水に注入する薬品の注入率を制御する薬品注入率自動制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、浄水場プラント等で使用される、
薬品注入率制御は、図７の方式（１）に示すように薬品
注入率を演算するのに必要な制御対象流量２として通
常、薬品注入機７の薬品注入点に設置されている流量セ
ンサー９ａからの値を利用するように定める。この指定
されたセンサー９ａからの値を制御対象流量として、オ
ペレータにより設定された薬品の目標注入率８にしたが
い薬品注入量を下記演算式にて演算し、その演算結果を
目標薬品注入量６として薬品注入機７に出力していた。

【０００３】 薬品注入量＝（目標注入率×制御対象流量）÷薬品比重 また、図７の方式（２）の様に薬品注入点に流量センサ
ーが無い場合は薬品注入点より上流側に設置されている
センサー９ａか下流側に設置されているセンサー９ｃか
らの値を代用して制御対象流量２として上記の制御を行
っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の図７方式（２）
の様な場合の薬品注入率制御において、プラントの構造
上薬品注入点に流量センサーが設置できない場合（また
は、設置されていない場合）、これらの制御対象流量
は、その注入点に一番近い上流側センサーか下流側セン
サーを代用して行っているため、プラントの構造上、制
御対象流量に下記の様な問題点が発生する場合がある。

【０００５】１）流量センサーと薬品注入点迄の時間遅
れによる流量変動 ２）流量センサーと薬品注入点間のプラント運用上の流
量変動 ３）その他事故等による流量の変動 この様な問題が発生した場合の流量データで実際に薬品
注入量を演算し制御した場合、水質の急激な変動や重大
な薬品注入事故（過注入・無注入等）を招く恐れがある
等の問題があった。本発明は上記のような従来技術の欠
点を除去し、重大な薬品注入事故を未然に防ぐことを目
的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、薬品を注入する薬品注入率制御装置において、薬品
注入量演算に使用する制御対象流量を流量センサ−の値
からチェックし、対象流量が薬品注入量演算に使用可能
であるかどうかの確認をプラントの動作状態から行う対
象流量チェック手段と、この対象流量チェック手段によ
りプラントが特例動作状態のため流量センサーの値から
の対象流量が薬品注入量演算に使用不可能と判断された
場合に前記流量センサーからの対象流量値を補正する対
象流量補正手段と、前記対象流量チェック手段でのチェ
ックルールおよびチェック項目を格納する流量チェック
ルールベースと、対象流量補正手段での補正ルールを格
納する流量補正ルールベースと、プラントの詳細データ
を格納するプラントモデルとを具備し、薬品注入率の自
動制御を可能とすることを特徴とする薬品注入率自動制
御装置を提供する。

【０００７】

【作用】このように構成されたものにおいては、オペレ
ータにより予め流量チェックルールベースおよび流量補
正ルールベースに格納されているデータの中から、チェ
ックルール、チェック項目および補正ルールを選択し、
対象流量チェック手段で流量センサーからの対象流量値
を読み取り、既に選択されているチェックルール、チェ
ック項目に従って対象流量値が使用可能であるかどうか
を判断する。使用不可能と判断された場合には、既に補
正ルールベースから選択されている補正ルールに従い、
対象流量補正手段で対象流量の補正を行う。

【０００８】対象流量チェックおよび補正の際に使用さ
れているチェックルール又は補正ルールに応じて、プラ
ントの関係データを必要とする際には、対象流量チェッ
ク手段又は対象流量補正手段でプラントモデルよりデー
タを読み込み、処理を行う。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の実施例における薬品注入率自動制
御装置の構成を示すブロック図である。図２は本発明の
薬品注入率自動制御装置を含む実施例の全体構成を示す
図で、河川からの取水を浄水するまでの過程を示してい
る。１（１ａ，１ｂ）は薬品注入率自動制御装置本体
で、流量センサーから読み取られた値を読み込み、デー
タベースに格納できる数値に変換するプロセスデータ入
力部２１、データベースに格納するためにファイリング
を行うデータファイリング部２２、ファイリングされた
データを格納するプロセスデータベース２３から構成さ
れる制御対象流量読み取り手段２と、対象流量が使用可
能であるかどうかを判断する対象流量チェック部３１、
対象流量が使用不可能と判断された場合において補正を
行う対象流量補正部３２、流量チェックの際のチェック
項目を格納する流量チェックルールベース３３、流量補
正の際の補正ルールを格納する流量補正ルールベース３
４、プラントの関係データを格納するプラントモデル３
５から構成される対象流量チェック・補正手段３と、流
量のチェックおよび補正後の流量と予めオペレータによ
り設定された薬品の目標注入率との関係から薬品注入量
を演算する薬品注入制御部４と、流量チェックルールお
よび流量補正ルールを各ルールベースより選択するため
のマンマシン機能を有する表示器（ＣＲＴ）５と薬品注
入制御部４からの目標注入量に従い、薬品を出力する目
標薬品注入量出力部６と目標薬品注入量出力部６から出
力された薬品を注入点において水に注入する薬品注入機
７と予めオペレータにより設定される目標注入率設定部
８より構成されている。

【００１０】対象流量チェックルールベース３３には以
下のようなデータが格納されている ・関係流量によるチェックルール 制御対象流量に指定された流量と、その流量と時間的な
関係のある他の流量データを指定し、そのデータとの整
合性を、プラントモデルより３５に格納されているプラ
ントの関係データによりチェックし、指定された制御対
象流量が使用可能か判断する流量チェックルール。 ・プラント動作によるチェックルール プラントの各設備の動作（沈澱池汚泥引き抜き・沈澱池
充水・ろ過池洗浄等）について指定し、指定された動作
が発生していないかチェックし、発生した場合に指定さ
れた制御対象流量を使用不可と判断するチェックルー
ル。

【００１１】対象流量補正ルールベース３４には以下の
ようなデータが格納されている。 ・プラントモデル補正ルール 指定された制御対象流量に関係のある流量を指定し、そ
の流量とプラントモデル３５に格納されているプラント
の関係データにより薬品注入点の流量変化を予測し、そ
の流量を制御対象流量として設定する。 ・代替え流量補正ルール 指定された制御対象流量の代替え用の流量センサーを予
め指定し、異常検出時に指定された流量センサーのデー
タを自動的に制御対象流量として設定する。 ・流量固定補正ルール プラントの動作発生時に、指定された制御対象流量の動
作発生前のデータをプロセスデータベース２３より取り
出し、そのデータを制御対象流量として固定する。

【００１２】プラントモデル３５には例えばプラントに
関する抵抗等が格納されており、汚泥引き抜きの際にこ
の抵抗からどのくらいの量が引き抜きされるかといった
シミュレーションが格納されている。

【００１３】次に動作について図１，図２，図３を参照
し、説明する。図３は本発明の実施例における薬品注入
率自動制御装置の動作を表すフローチャートである。

【００１４】図２に示すように、河川から表流水を取水
口より取水し、その原水を導水管を経て浄水場に流入さ
せ、２つの急速攪拌池２０ａ，２０ｂに各々流量センサ
ー９ａ，９ｂ、薬品注入点３０ａ，３０ｂを設置し、沈
澱池４０ａ，４０ｂとろ過池５０の間に薬品注入点３０
ｃのみを設置（構造的に流量センサーをプラントに設置
出来ない為、流量センサーが無い場合）し、ろ過池出口
に流量センサー９ｃ、薬品注入点３０ｄが設置されたシ
ステムにおいて、まず、予めオペレータは目標注入率設
定部８で薬品の目標注入率を設定する。そして薬品注入
点３０ａ，３０ｂにおける制御対象流量を急速攪拌池２
０ａ，２０ｂの流量と設定した場合、薬品注入点３０
ａ，３０ｂに流入する流量は、１号急速攪拌池２０ａと
２号急速攪拌池２０ｂが同等（例えば１００）の流量が
流入すると仮定すると、片方の沈澱池例えば１号沈澱池
４０ａが水抜きされ充水中の時は流量センサー９ａ，９
ｂからの値（すなわち、それぞれ１００のため合計２０
０となる）が、プロセスデータ入力部２１より入力さ
れ、データファイリング部２２でファイリングされた
後、プロセスデータベース２３に格納される。そして、
目標注入率設定部８で予めオペレータにより設定されて
いる目標注入率に従って、下式から薬品注入率が求めら
れ、薬品注入機７から薬品が注入される。

【００１５】 薬品注入量＝（目標注入率×制御対象流量）÷薬品比重 しかし、実際の流量は１／２の流量（１００）となり、
この流量センサー９ａ，９ｂから読み取られた流量（２
００）を使って制御した場合は目標の注入率に対して薬
品注入量が２倍となってしまう。

【００１６】そのため、このような上記プラント状態に
おいて、対象流量チェック部３１にて実際の流量をチェ
ックする。マンマシン機能を有するＣＲＴ５を使用し
て、流量チェックルールベース３３からオペレータによ
り選択された関係流量チェックルールを適用し、関係流
量にろ過流量を指定する。また、流量補正ルールに代替
え流量補正ルールを適用し、代替え流量にろ過流量を指
定した場合の例を考える。

【００１７】１号沈澱池４０ａの充水が開始されるまで
は、両沈澱池４０ａ，４０ｂから流水していることにな
り、実際の流量は流量センサー９ａ，９ｂから読み取ら
れた値（２００）と同量となる。すなわち図４に示すよ
うに、制御対象流量である急速攪拌池２０ａ，２０ｂの
和（２００）と同量になる。ある時間単位で対象流量チ
ェック部３１にて実際の流量を関係流量（ここではろ過
流量）から読み取り、チェックを行う。充水が開始され
ると、図４に示すようにろ過流量は序々に減少してい
き、急速攪拌池流量の半分（１００）となる。充水が終
了するまではこの値が実際の流量となる。すなわち、制
御対象流量である急速攪拌池２０ａ，２０ｂと関係流量
のろ過池５０との間に大幅な誤差が生じるため、対象流
量チェック部３１で異常と判断される。

【００１８】そこで、目標注入率設定部８に設定されて
いる目標薬品注入率に対して、正確な量の薬品が注入さ
れるように対象流量補正部３２で対象流量の補正を行
う。予めオペレータにより流量補正ルールベース３４か
ら選択されている流量補正ルールに従い、制御対象流量
をろ過流量に自動的に切り替える。すなわち、データを
読み取る流量センサーをろ過池５０の出口に設置されて
いる流量センサー９ｃに切り替える。流量センサー９ｃ
で読み取られる流量は充水中にろ過池５０に流水した量
（１００）となる。この流量（１００）により薬品注入
制御部４で下式により薬品注入量を演算し、薬品注入を
制御する。

【００１９】 薬品注入量＝（目標注入率×制御対象流量）÷薬品比重 ……（１式） この薬品注入量に従って、目標薬品注入量出力部６から
薬品が薬品注入機７に送られ、沈澱池４０ａ，４０ｂと
ろ過池５０の間に設置された薬品注入点３０Ｃにて正確
な量の薬品が注入される。

【００２０】（実施例２）実施例１と同様の構成におい
て、薬品注入点における制御対象流量を急速攪拌池２０
ａ，２０ｂの流量と設定した場合、制御対象流量は流量
センサー９ａ，９ｂから読み取られた値となる。１号沈
澱池４０ａにおいて汚泥引き抜きが行われた時には、流
量センサー９ａ，９ｂから読み取られた値（２００）よ
り注入点３０ｃに流入する流量は、総急速攪拌池流量
（２００）より幾分少なくなる。

【００２１】そのため、このような上記プラント状態に
おいて、対象流量チェック部３１にてプラントの動作の
チェックをする。マンマシン機能を有するＣＲＴ５を使
用して、流量チェックルールベース３３からオペレータ
により選択された流量チェックルールにプラント動作チ
ェックルールを適用し、動作チェック項目に汚泥引き抜
きを指定する。また、流量補正ルールにプラントモデル
補正ルールを適用し、補正流量に急速攪拌池流量を指定
した場合の例を考える。

【００２２】１号沈澱池４０ａで汚泥引き抜きが行われ
るまでは、流量センサー９ａ，９ｂから読み取られた値
（２００）と同量となる。すなわち図５に示すように、
制御対象流量である急速攪拌池２０ａ，２０ｂの和（２
００）と同量になる。ある時間単位で対象流量チェック
部３１にて汚泥引き抜きが行われたかどうかの動作チェ
ックを行う。汚泥引き抜きが行われている最中には、図
５に示すように一瞬流量が減少する。この時の流量に対
して薬品を注入してしまう場合も考えられるため、流量
の補正をする必要がある。このように汚泥引き抜きが実
施された場合、流量チェックルールベース３３からオペ
レータにより選択された動作チェックルールの動作チェ
ック項目に汚泥引き抜きが指定されているため、対象流
量チェック部３１にて汚泥引き抜き動作が検出されるた
め制御対象流量は異常と判断される。

【００２３】そこで、対象流量補正部３２にて、予め流
量補正ルールベース３４から選択されている流量補正ル
ールと、プラントモデル３５に格納されているデータに
従い、補正を行う。プラントモデル３５から現在使用し
ているプラントに関するデータのうち汚泥引き抜きに関
する抵抗のデータを読み込む。具体的には図２における
１号沈澱池４０ａの汚泥引き抜きに使用される３つのゲ
ートの抵抗を読み込み実際にいくつのゲートが開いて汚
泥が行われているかという情報から急速攪拌池４０ａの
流量より汚泥引き抜き時の減少流量を演算する。この演
算結果を制御対象流量より差引対象流量とする。この流
量により薬品注入量を求める演算式（実施例１中の１
式）にて薬品注入量を演算し、薬品注入を制御する。

【００２４】（実施例３）実施例１と同様の構成におい
て、薬品注入点における制御対象流量をろ過池５０の総
ろ過流量と設定した場合、ろ過池５０において洗浄が行
われた場合、図６の流量グラフの様に、ろ過流量は一時
的に急激に変化を示すため、この流量を使用して制御を
行った場合、注入量も急激に変化するため水質が乱れて
しまう。

【００２５】そのため、このような上記プラント状態に
おいて、対象流量チェック部３１にてプラントの動作の
チェックをする。マンマシン機能を有するＣＲＴ５を使
用して、流量チェックルールベース３３からオペレータ
により選択された流量チェックルールにプラント動作チ
ェックルールを適用し、動作チェック項目にろ過池洗浄
を指定する。また、流量補正ルールに流量固定補正ルー
ルを適用し、補正流量にろ過流量を指定した場合の例を
考える。

【００２６】ろ過池５０の洗浄が終了すると、流量セン
サー９ｃの値は総ろ過流量となるが、ある時間単位で対
象流量チェック部３１にて動作チェックを行っているた
め、図６のように一時的に変化した時の値をセンサーが
読み込んだ時は薬品注入量も変化してしまう。このよう
にろ過池５０の洗浄を検出した場合、流量チェックルー
ルベース３３からオペレータにより選択された動作チェ
ックルールの動作チェック項目にろ過池洗浄が指定され
ているため、対象流量チェック部３１にて制御対象流量
は異常と判断される。

【００２７】そこで、対象流量補正部３２にて、予め流
量補正ルールベース３４から選択されている流量補正ル
ールに従い、補正を行う。対象流量チェック部３１にて
対象流量をチェックする際に使用される流量センサー９
Ｃからの値は、ある時間単位において読み取られた流量
となるが、随時実際の流量は読み取られてプロセスデー
タベース２３にファイリングされた状態で格納されてい
る。そのため、プロセスデータベース２３から対象制御
流量であるろ過流量の洗浄が開始された直前の流量デー
タを取り出し、洗浄が終了するまでその流量に固定し、
その流量にて薬品注入量を求める演算式（実施例２中の
１式）にて薬品注入量を演算し、薬品注入を制御する。
このようにあらゆる状況において生じる流量の変動に対
する薬品注入事故（過注入、無注入等）を未然に防ぐこ
とが可能となる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、対象流量の実際の流量
をチェックし、補正を行う手段と、チェック項目等を指
定できるチェックルールおよび補正ルール、プラントデ
ータを設け、これらのルールに従って自動的にチェック
および補正を行うことができるので、様々な状況に応じ
て生じる制御対象流量の急激な変動に対する薬品注入事
故（過注入、無注入等）を未然に防ぐことができる。そ
のため、水質制御に関し安全なプラント運転を実施でき
るため、安全で安定した水質の水を作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例における薬品注入率制御装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の薬品注入率自動制御装置を含む実施
例の全体構成を示す図である。

【図３】 本発明の実施例における薬品注入率自動制御
装置の動作を表すフローチャートである。

【図４】 本発明の実施例１における沈澱池充水グラフ
である。

【図５】 本発明の実施例２における沈澱池汚泥引き抜
きグラフである。

【図６】 本発明の実施例３におけるろ過池洗浄グラフ
である。

【図７】 従来の薬品注入率制御装置の構成を表す図で
ある。

【符号の説明】

１………薬品注入率制御装置 ２………制御対象流量読み取り手段 ２１………プロセスデータ入力部 ２２………データファイリング部 ２３………プロセスデータベース ３………制御対象流量チェック・補正手段 ３１………対象流量チェック部 ３２………対象流量補正部 ３３………流量チェックルールベース ３４………流量補正ルールベース ３５………プラントモデル ４………薬品注入制御部 ５………ＣＲＴ ６………目標薬品注入量出力部 ７………薬品注入機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/00 B01J 4/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薬品を注入する薬品注入率制御装置にお
   いて、薬品注入量演算に使用する制御対象流量を流量セ
   ンサーの値からチェックし、前記流量センサーの値から
   の対象流量が前記薬品注入量演算に使用可能であるかど
   うかの確認をプラントの動作状態から行う対象流量チェ
   ック手段と、この対象流量チェック手段によりプラント
   が特例動作状態のため前記流量センサーの値からの対象
   流量が前記薬品注入量演算に使用不可能と判断された場
   合に前記流量センサーからの対象流量値を補正する対象
   流量補正手段とを具備し、薬品注入率の自動制御を可能
   とすることを特徴とする薬品注入率自動制御装置。
2. 【請求項２】 対象流量チェック手段でのチェックルー
   ルおよびチェック項目を格納する流量チェックルールベ
   ースと、対象流量補正手段での補正ルールを格納する流
   量補正ルールベースと、プラントの詳細データを格納す
   るプラントモデルとを具備したことを特徴とする請求項
   １記載の薬品注入率自動制御装置。