JP3344141B2 - 濾過ポンプの運転台数予測装置 - Google Patents

濾過ポンプの運転台数予測装置

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JP3344141B2
JP3344141B2 JP02138795A JP2138795A JP3344141B2 JP 3344141 B2 JP3344141 B2 JP 3344141B2 JP 02138795 A JP02138795 A JP 02138795A JP 2138795 A JP2138795 A JP 2138795A JP 3344141 B2 JP3344141 B2 JP 3344141B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、浄水設備における濾過
ポンプの運転台数予測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、浄水設備の濾過システムの概略
を示し、浄水池1で取水された水を例えば3台の濾過ポ
ンプ21〜23によって濾過して2つの配水池3に送り、
両配水池3から配管網を通して需要家に給水する。
【0003】運転台数予測装置としてのコンピュータ4
は、外部条件として配水池3の水位検出値を取り込み、
配水池3の上限値と下限値のみをパラメータとして予測
水位を算出し、濾過ポンプ21〜23の運転台数を確定し
ている。
【0004】図6は、従来の運転態様を示し、(a)に
は予測水位を、(b)には濾過ポンプの運転台数を示
す。同図に示すように、各時間帯の予測水位が下限値以
下になると予測されるときに濾過ポンプの運転台数を一
定時間毎に増し、上限値以上になると予測されるときに
濾過ポンプの運転台数を一定時間毎に減らす。これによ
り、濾過ポンプの運転/停止頻度と運転時間を低く抑え
る。
【0005】例えば、午前1時の予測で水位が下限値に
達すると予測したときには午前1時に濾過ポンプの1台
を運転開始し、午前2時にも水位が下限値に達するか目
標値に達しない場合は2台目の運転を開始し、下限値を
下回るときには午前3時に3台目の運転を開始する。
【0006】そして、午前5時の予測で水位が上限値に
達すると予測されたときに濾過ポンプの1台を停止し、
午前6時には2台目を停止する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の水位の予測に
は、各時間帯で必要とする需要量が考慮されていないた
め種々の不都合が生じる。
【0008】各時間帯で必要とする需要量は、一般に午
前6時〜8時頃と午後6時〜8時頃にピークがあるた
め、これら時間帯に入る直前に配水池のレベルを上限水
位に近づけておく必要がある。また、給水地域の住民の
生活サイクルが夜型になり、午後8時以降の配水池のレ
ベルを十分に保つ必要がある。
【0009】しかし、従来の予測運転方法では、ピーク
時間帯に水位が不足して需要を満たせなくなる場合があ
る。
【0010】例えば、図6に破線で予測水位を示すよう
に、午前0時における水位が高い場合には午前1時〜3
時の予測にも水位が下限水位と上限水位にあると予測さ
れ、ポンプの運転台数の増加がなされず、結果的に午前
のピーク時に下限値近くに達してしまい、ピーク時の需
要を満たせなくなる。
【0011】また、午前0時における水位の高低により
各時間での水位が大きく変動し、濾過ポンプの運転パタ
ーンも一定でなくなるし、運転/停止頻度も高くなる恐
れがある。
【0012】本発明の目的は、配水需要に対する水位不
足を無くし、しかも濾過ポンプの運転/停止頻度を低く
抑える運転台数予測装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、取水ポンプから取水した水を複数台の濾
過ポンプの運転によって配水池に送る場合の濾過ポンプ
の運転台数予測装置において、前記予測装置には、配水
池の上限水位と下限水位を設定し、前記配水池の上限水
位と下限水位との差に予測需要量に基づいて決定された
各時刻別の係数を乗じた値を前記上限水位又は下限水位
から減じて得た運用上限水位目標値と運用下限水位目標
値を予め設定しておき、前記予測装置は、当日の予測開
始時刻に予測を開始し、各予測時刻毎の予測水位が前記
運用上限水位目標値又は運用下限水位目標値の範囲内に
入るよう各時間帯の濾過ポンプの運転台数を決定するこ
とを特徴とする。
【0014】
【作用】配水池の上限水位と下限水位のほかに、運用レ
ベルでの運用上限水位目標値と運用下限水位目標値を上
限水位と下限水位に対する配水需要予測量に基づいた増
減分として24時間分設定しておき、各時間毎の水位が
運用上限水位目標値と運用下限水位目標値の範囲内に入
るよう濾過ポンプの運転台数を決定する。
【0015】これにより、配水需要予測量に応じて各時
間帯に適切な水位を得て水位不足を無くし、また濾過ポ
ンプの運転パターンも目標値範囲によってある程度一定
になり、目標値範囲の設定条件により濾過ポンプの運転
/停止頻度を低く抑えることも可能とする。
【0016】
【実施例】図1は、本発明における水位制御特性を示
す。破線は運用上限水位目標値と運用下限水位目標値を
示し、実線は上限水位と下限水位及び予測水位を示す。
【0017】運用上限水位目標値HL及び運用下限水位
目標値LLは、上限水位HWLと下限水位LWLに対す
る配水需要予測量に基づいた増減分として決定される。
これら目標値HL、LLの比率は、以下の条件を基に求
める。
【0018】(1)午前0時〜4時までは濾過ポンプを
なるべく運転しない。
【0019】(2)午前6時〜8時及び午後6時〜8時
は配水需要量のピークになるため、配水池水位もピーク
になるようにする。
【0020】(3)最終時刻(24時)の水位は、設定
された所定レベル(HWL24、LWL24)内になる
ようにする。
【0021】これら条件に基づいた目標値HL、LLの
算出式は、以下の式で求める。
【0022】
【数1】
【0023】
【数2】
【0024】すなわち、上限水位HWLと下限水位LW
Lの差(HWL−LWL)に各時刻別の係数α1(t)
又はα2(t)を乗じた値を上限水位又は下限水位から
引いて目標値HL又はLLとする。
【0025】係数α1(t)及びα2(t)は予測需要量
に基づいて決定され、例えば以下の表に示すものとす
る。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】これら算出式及び係数から図1に示す目標
値HL及びLLが予め求められ、図5の制御手段になる
コンピュータ4に設定される。
【0029】コンピュータ4は、目標値HL、LLを基
に各時間当たりの予測水位を求め、濾過ポンプ21〜23
の各時間帯の運転台数を決定する。このときの各時刻の
予測水位Wtは、以下の式で求める。
【0030】
【数3】
【0031】Wt-1:前時刻の予測水位(m) Qkt:各時刻の流量(m3/h) Qt:各時刻の配水予測流量(m3/h) n:濾過ポンプ運転台数(台) q:濾過ポンプ1台当たりの流量(m3/h) S:配水池の断面積(m2) 次に、コンピュータ4は、当日の予測開始時刻、例えば
前日の23:50分に予測を開始し、予測水位Wtが運
用上限水位目標値HL又は運用下限水位目標値LLを越
えるか否かによって各時間帯のポンプ運転台数を決定す
る。この予測は、図2〜図4のフローにしたがって行
う。
【0032】図2は、ジェネラルフローを示し、0時か
ら23時までのポンプ運転台数予測が終了するまで繰り
返し実行する(S1)。
【0033】ある時刻tでの予測に、次の予測時刻t+
1での予測水位Wt+1を前記(3)式にしたがって求め
(S2)、この予測水位Wt+1が運用上限水位目標値H
Lを越えるか否かを判定し(S3)、越えないときは運
用下限水位目標値LLを下まわるか否かを判定し(S
4)、目標値HLとLLの間になるときは現在時刻tの
運転台数nを運転台数として決定し(S5)、次の時刻
(t=t+1)での予測に移る(S6)。
【0034】判定処理S3又はS4での判定で予測水位
t+1が目標値HL又はLLを越えると予測されると
き、それぞれ運転台数修正処理を行う(S7、S8)。
これら処理は、図3又は図4に示す。
【0035】図3は、予測水位Wt+1が運用上限水位目
標値HLを越える場合の処理(S7)を示す。
【0036】時刻tでの予測運転台数nが3台の場合
(S71)、時刻tの予測運転台数nをそれまでの3台
から2台に修正し(S72)、処理S2,S3による判
定に戻る。
【0037】予測運転台数nが3台でなく、n=2台で
かつ前時刻の台数nt-1=3台のとき(S73)、予測時
刻tを前時刻t=t−1に戻し(S74)、前時刻の台
数修正を行う。
【0038】処理(S74)の判定で前時刻の台数nt-1
≦2台の場合(S75)、時刻tの予測運転台数n=1
台に修正し(S76)、処理S2,S3による判定に戻
る。
【0039】さらに、時刻nの運転台数n=1でかつ前
時刻の運転台数nt-1≦1台の場合(S78)、時刻tの
予測運転台数n=0台に修正し(S79)、処理S2,
S3による判定に戻る。
【0040】さらにまた、時刻nの運転台数n=0でか
つ前前時刻の運転台数nt-2≦2台の場合(S710)、
予測時刻tを前時刻t=t−1に戻し(S74)、前時
刻の台数修正を行う。
【0041】以上までの処理S71〜S710の条件に当
てはまらないときに時刻tの運転台数nを処理S72
S76,S79の何れかの設定値に決定し(S711)、次
の時刻t=t+1の予測に移る(S712)。
【0042】図4は、予測水位Wt+1が運用下限水位目
標値LLを下まわる場合の処理(S8)を示す。
【0043】時刻tでの予測運転台数nが0台の場合
(S81)、時刻tの予測運転台数nをそれまでの0台
から1台に修正し(S82)、処理S2,S3,S4に
よる判定に戻る。
【0044】予測運転台数nが0台でなく、n=1台で
かつ前時刻の台数nt-1=1台のとき(S83)、予測時
刻tの運転台数をn=2台に修正する(S84)。
【0045】処理(S84)の判定で前時刻の台数nt-1
=0台の場合(S85)、予測時刻tを前時刻t=t−
1に戻し(S86)、前時刻の台数修正を行う。
【0046】さらに、時刻nの運転台数n=2台でかつ
前時刻の運転台数nt-1=1台及び前前時刻の運転台数
t-2=1台の場合(S87)、予測時刻tを前時刻t=
t−1に戻し(S86)、前時刻の台数修正を行う。
【0047】さらにまた、時刻nの運転台数n=2台で
かつ前時刻の運転台数nt-1=2台及び前前時刻の運転
台数nt-2=2台の場合(S88)、予測時刻tの運転台
数をn=3台に修正する(S89)。
【0048】以上までの処理S81〜S89の条件に当て
はまらないときに時刻tの運転台数nを処理S82,S
4,S89の何れかの設定値に決定し(S810)、次の
時刻t=t+1の予測に移る(S811)。
【0049】したがって、予測水位Wt+1が運用上限水
位目標値HL又は運用下限水位目標値LLを越えようと
するときには現在の台数n及前時刻さらに前前時刻の台
数から修正をし、さらには前時刻の台数を修正すること
により、水位を目標値範囲HL〜LL内になるよう制御
する。
【0050】そして、目標値範囲HL〜LLは、1日の
時間帯別の需要量に応じて適切に設定されることから、
配水需要に対する水位不足を無くすことができる。ま
た、目標値HL,LLの設定条件を適切にすること、及
び水位が目標値を越えることにより、ポンプの運転停止
等の不都合を無くして運転パターンをある程度一定に
し、さらに濾過ポンプの運転/停止頻度を低く抑える条
件設定ができる。
【0051】なお、実施例における濾過ポンプの台数は
2台又は4台以上にされる場合も同様の処理で予測台数
の決定がなされる。
【0052】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、濾過ポ
ンプの運転台数予測装置には配水池の上限水位と下限水
位の他に、配水池の上限水位と下限水位との差に予測需
要量に基づいて決定された各時刻別の係数を乗じた値を
上限水位又は下限水位から減じて得た運用上限水位目標
値と運用下限水位目標値を予め設定しておき、各予測時
刻毎の予測水位が運用上限水位目標値又は運用下限水位
目標値の範囲内に入るよう各時間帯の濾過ポンプの運転
台数を決定するようにしたため、配水需要予測量に応じ
て各時間帯に適切な水位を得て水位不足を無くすことが
できる。
【0053】また、濾過ポンプの運転パターンも目標値
範囲によってある程度一定になり、目標値範囲の設定条
件により濾過ポンプの運転/停止頻度を低く抑えること
も可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における水位制御特性。
【図2】実施例における濾過ポンプの運転台数決定フロ
ー。
【図3】実施例における濾過ポンプの運転台数修正フロ
ー。
【図4】実施例における濾過ポンプの運転台数修正フロ
ー。
【図5】濾過システムの概略図。
【図6】従来の予測水位と濾過ポンプの運転台数。
【符号の説明】
1…浄水池 21、22、23…濾過ポンプ 3…配水池 4…コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 11/00 - 13/04 E03B 5/00 F04B 49/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 取水ポンプから取水した水を複数台の濾
    過ポンプの運転によって配水池に送る場合の濾過ポンプ
    の運転台数予測装置において、 前記予測装置には、配水池の上限水位と下限水位を設定
    し、前記配水池の上限水位と下限水位との差に予測需要
    量に基づいて決定された各時刻別の係数を乗じた値を前
    記上限水位又は下限水位から減じて得た運用上限水位目
    標値と運用下限水位目標値を予め設定しておき、 前記予測装置は、当日の予測開始時刻に予測を開始し、
    各予測時刻毎の予測水位が前記運用上限水位目標値又は
    運用下限水位目標値の範囲内に入るよう各時間帯の濾過
    ポンプの運転台数を決定することを特徴とする濾過ポン
    プの運転台数予測装置。
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JP6581856B2 (ja) * 2015-09-09 2019-09-25 株式会社日立製作所 ブロワ制御装置
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