JP3423342B2 - ポンプの流量制限制御装置 - Google Patents

ポンプの流量制限制御装置

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JP3423342B2 JP02381293A JP2381293A JP3423342B2 JP 3423342 B2 JP3423342 B2 JP 3423342B2 JP 02381293 A JP02381293 A JP 02381293A JP 2381293 A JP2381293 A JP 2381293A JP 3423342 B2 JP3423342 B2 JP 3423342B2
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポンプの流量を制限する
ポンプ流量制限制御装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】図7は従来のこの種のポンプの流量制限制
御装置の構成を示す図である。図7において、1はポン
プであり、該ポンプ1は電動機2により駆動される。3
は該電動機2の回転数を制御することによりポンプ1の
回転数を制御するインバータを具備する可変速手段、4
は高い位置に設置された高置水槽である。
【0003】水位検出器5は高置水槽4の水位Lがポン
プ運転水位L2にある場合は、可変速手段3にポンプ運
転信号PSを出力し、ポンプ1を運転させて水道本管6
より給水管7を経由してポンプ1により水を吸い込み、
ポンプ1により吐出し圧力が与えられて逆止弁8と定流
量弁9を経由して揚水管10より高置水槽4に送水され
る。高置水槽4の水位がポンプ停止水位L1に達する
と、水位検出器5は可変速手段3にポンプ停止信号を送
りポンプ1を停止する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにポンプ1
を始動し、高置水槽4に送水する場合、ポンプ1を一般
のポンプの様に急激に始動させると給水管7の水が急激
にポンプに吸い込まれて、水撃作用と同じになりポンプ
1の始動と同時にポンプ1の吸込側で圧力が急激に低下
し、その低下した水圧が水道本管6に伝播し、水道本管
6に衝撃や振動等の悪影響を与えるという問題がある。
【0005】上記のような問題を発生させないようにす
るため、可変速手段3にてポンプ1の運転回転数をゆっ
くり増速させたり、またポンプ1の吐出し側に設けた定
流量弁9により必要以上の流量を水道本管6より吸い込
まないようにしている。
【0006】一般に定流量弁の圧力損失と流量との関係
は図2に示すように、設定値Sを流すためには大きな圧
力損失が発生する。従って、ポンプ1に必要な吐出し圧
力が正確に計算できないという問題がある。そのため一
般的にはポンプを高めの吐出し圧力で運転している。ま
た、図2から明らかなように、吐出し圧力がいくら高す
ぎても、定流量弁で制限してしまうので、一般的にはポ
ンプ吐き出し圧力を高く維持する必要がある。その結
果、定流量弁を設けた場合も、次のような問題がある。
定流量の圧力損失が大きい。ポンプの吐出し圧力の調整
が難しい。
【0007】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、ポンプ吐出し側に定流量弁が
不要となり、ポンプの吐出し圧力が使用される負荷、即
ちシステムカーブに合致させて運転することができるポ
ンプの流量制限制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、可変速手段と、該可変速手段によって駆動さ
れるポンプの全揚程を検出する揚程データ検出手段と、
ポンプ回転数測定手段と、該ポンプの決められた流量に
おけるポンプ回転数と全揚程の関係を示すテーブルデー
タと、演算器と、PI制御部を具備し、揚程データ検出
手段で検出した全揚程を指令値としてPI制御部に入力
すると同時に、フィードバック信号としてポンプ回転数
測定手段で測定した現在のポンプ回転数を測定し、該測
定回転数でテーブルデータより読み込んだ全揚程の値を
PI制御部に入力し、該PI制御部の出力で可変速手段
にポンプ運転回転数を指令し、ポンプを決められた流量
に制御することを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、ポンプの決められた流量(一
定流量)におけるポンプ回転数と全揚程の関係を示す
ーブルデータ具備するので、揚程データ検出手段で検
出した全揚程とポンプ回転数でテーブルデータから読み
出した全揚程とを比べ、両者が一致するようにポンプを
制御するから、定流量弁を使用しないで、定流量制御が
できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明のポンプの流量制限制御装置の構成
を示すブロック図である。図1において、図7と同一符
号を付した部分は同一又は相当する部分を示す。11は
減算器、12はポンプ1の決められた流量における運転
回転数と全揚程のテーブルデータ、13はPI(比例・
積分)制御部、14はポンプ1の吸い込み圧力を検出す
る吸込圧力検出手段、15はポンプ1の吐出し圧力を検
出する吐出圧力検出手段である。
【0011】水位検出器5は高置水槽4の水位がポンプ
運転水位L2にある場合は、可変速手段3にポンプ運転
信号PSを出力し、ポンプ1を運転させて水道本管6よ
り給水管7を経由してポンプ1により水を吸い込み、ポ
ンプ1により吐出し圧力が与えられて逆止弁8を経由し
て揚水管10を通して高置水槽4に送水される。高置水
槽4の水位がポンプ停止水位L1に達すると、水位検出
器5は可変速手段3にポンプ停止信号を送りポンプ1を
停止する。
【0012】吐出圧力検出手段15及び吸込圧力検出手
段14で検出してポンプ1の吐出し圧力から吸込圧力を
減算器11にて減算し、該減算結果ΔP(測定全揚程)
を指令値としてPI制御部13に入力すると同時に、フ
ィードバック信号としてポンプ回転数測定手段(可変速
手段3の出力周波数)で現在のポンプ回転数を測定し、
該測定回転数でテーブルデータ12より全揚程ΔP’
(テーブル揚程)を読み込みその値をPI制御部13に
入力し、該PI制御部13の出力で可変速手段3にこの
測定揚程ΔPとテーブル揚程ΔP’が一致するようにポ
ンプ回転数を指令し、ポンプ1を決められた流量に制御
する。
【0013】上記テーブルデータ12の求め方について
説明する。図3はポンプ1の回転数N0,N1,N2
3,N4,N5,N6における全揚程Pと吐出し流量Qの
関係を示す図である。図3において、吐出し流量の設定
値Q1のポンプ1の回転数N0,N1,N2,N3,N4
5,N6(実際はもっと細かく回転数を決める)毎に回
転数と全揚程Pを測定して、その回転数と全揚程の関係
を図4に示すようにグラフ化して、このグラフがテーブ
ルデータ化され、テーブルデータ12となる。
【0014】いま、ポンプ1の運転点が図5において、
点A、即ちポンプ回転数がN2でシステムカーブSCと
の交点Aが圧力になる。実際図5の圧力は吐出し圧力で
あるが、解りやすくするため、吸い込み圧力が零(吸込
圧力検出手段14で検出した吸い込み圧力PSが零)、
即ちポンプ1の全揚程を読み込む。この場合は、図4に
より回転数(可変速手段3の出力周波数)N2の場合
は、B点、即ち圧力はPBとなる。この圧力PB=ΔP’
とポンプ1の全揚程、即ち吐出圧力検出手段15で検出
した吐出し圧力PDと吸込圧力検出手段14で検出した
吸い込み圧力PS=0の差ΔPを比較して、圧力PB=Δ
P’がΔPより小さい場合はPI制御部13によりポン
プの回転数を上昇させていき、ポンプ1の吐出圧力検出
手段15で検出した全揚程(吐出し圧力)ΔP(吸い込
み圧力PS=0)と回転数(可変速手段3の出力周波
数)でテーブルデータから読み出した全揚程圧力PB
ΔP’が一致するようにポンプ1の回転数を制御する。
【0015】ポンプ1を上記のように制御することによ
り、ポンプ1の吐出し側に図7に示すように定流量弁9
が不要になり、またポンプ1の吐出し圧力が使用される
負荷、即ちシステムカーブSCに合致してポンプ1を運
転できるから、定流量弁を用いる場合のように、定流量
弁の圧力損失が大きく、ポンプの吐出し圧力の調整が難
しいという問題が解決でき、最適な運転が可能となる。
例えば、システムカーブが図5の点線SC’の場合はポ
ンプ1は交点イで運転されることになる。
【0016】図6は図1の加算器11及びPI制御部1
3からなる制御部をマイクロコンピュータで構成した場
合のプログラムの処理手順を示す図である。制御部をマ
イクロコンピュータで構成した場合の処理手順を説明す
ると、先ず出力周波数HzOUTを0にセットする(ステ
ップST1)。出力周波数HzOUTを可変速手段3のイ
ンバータに指令する(ステップST2)。吐出圧力検出
手段15で検出したポンプ1の吐出し圧力PDを読み込
み(ステップST3)、続いて吸込圧力検出手段14で
検出した吸い込み圧力PSを読み込む(ステップST
4)。
【0017】吐出し圧力PDから吸い込み圧力PSを減算
し、この減算値=PD−PSをポンプの全揚程ΔPとする
(ステップST5)。続いて出力周波数HzOUTにより
テーブルデータ12から全揚程ΔP’を読み込む(ステ
ップST6)。続いて測定した全揚程ΔPとテーブルデ
ータ12から読み込んだ全揚程ΔP’を比較し(ステッ
プST7)、ΔP<ΔP’であったら出力周波数Hz
OUTから周波数増加分DIGHzを減算した値HzOUT−D
IGHzを出力周波数HzOUTとして可変速手段3のイン
バータに出力する(ステップST8)。ΔP>ΔP’で
あったら出力周波数HzOUTに周波数増加分DIGHz
加算した値HzOUT+DIGHzを出力周波数HzOUTとし
て可変速手段3のインバータに出力する(ステップST
9)。
【0018】なお、テーブルデータ12には、ポンプ1
の性能を数値化して該ポンプ1の性能を記憶しておき、
該ポンプの回転数別にポンプの性能を換算し、流量を決
めて、その流量に従いポンプ全揚程を求めてそれらの結
果をテーブル化したものでも良いし、またポンプ1の吐
出し側に定流量弁を設け、ポンプ1を自動的に低速より
最高回転数までゆっくり増速させていき、ポンプの回転
数(可変速手段3の出力周波数)と吐出圧力検出手段1
5で検出した吐出し圧力PDと吸込圧力検出手段14で
検出した吸込圧力PSとを減算し、その減算値を全揚程
としてポンプの回転数と同時にテーブル化したものであ
ってもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記のような優れた効果が得られる。ポンプの決められた
流量(一定流量)におけるポンプ回転数と全揚程の関係
を示すテーブルデータ具備するので、揚程データ検出
手段で検出した全揚程とポンプ回転数でテーブルデータ
から読み出した全揚程とを比べ、両者が一致するように
ポンプを制御するから、定流量弁を使用しないで、定流
量制御ができ、定流量弁の圧力損失なく、ポンプ運転動
力費が低減できる。
【0020】また、システムカーブが変化してもまた変
更されても、運転が可能であるので、自動調整機能が付
加されたのと同じことで、データを入力するだけで調整
することなく容易に運転することが可能となる。また、
使用中に経年変化がおこっても管内の圧力損失が増加し
て自動的に追従ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポンプの流量制限制御装置の構成を示
すブロック図である。
【図2】定流量弁の圧力損失を示す図である。
【図3】ポンプの回転数毎の全揚程と吐出し流量の関係
を示す図である。
【図4】ポンプの決められた流量におけるポンプ回転数
と全揚程の関係のテーブルデータを示す図である。
【図5】本発明のポンプの流量制限制御装置の動作点を
説明するための図である。
【図6】本発明のポンプの流量制限制御装置の制御部を
マイクロコンピュータで構成した場合のプログラムの処
理手順を示す図である。
【図7】従来のポンプの流量制限制御装置の構成を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
1 ポンプ 2 電動機 3 可変速手段 4 高置水槽 5 水位検出器 6 水道本管 7 給水管 8 逆止弁 9 定流量弁 10 揚水管 11 減算器 12 テーブルデータ 13 PI制御部 14 吸込圧力検出手段 15 吐出圧力検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 49/00 - 49/00 F04D 15/00 - 15/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変速手段と、該可変速手段によって駆
    動されるポンプの全揚程を検出する揚程データ検出手段
    と、ポンプ回転数測定手段と、該ポンプの決められた流
    量におけるポンプ回転数と全揚程の関係を示すテーブル
    データと、演算器と、PI制御部を具備し、 前記揚程データ検出手段で検出した全揚程を指令値とし
    て前記PI制御部に入力すると同時に、フィードバック
    信号として前記ポンプ回転数測定手段で測定した現在の
    ポンプ回転数を測定し、該測定回転数で前記テーブルデ
    ータより読み込んだ全揚程の値を前記PI制御部に入力
    し、該PI制御部の出力で前記可変速手段に前記ポンプ
    運転回転数を指令し、前記ポンプを前記決められた流量
    に制御することを特徴とするポンプの流量制限制御装
    置。
  2. 【請求項2】 前記テーブルデータは、前記ポンプの性
    能を数値化して該ポンプの性能を記憶しておき、該ポン
    プ回転数別にポンプの性能を換算し、流量を決めて、そ
    の流量に従いポンプ全揚程を求めてそれらの結果をテー
    ブル化したものであることを特徴とする請求項1記載の
    ポンプの流量制限制御装置。
  3. 【請求項3】 前記テーブルデータは、前記ポンプの吐
    出し側に定流量弁を設け、ポンプを自動的に低速より最
    高回転数までゆっくり増速させていき、前記ポンプ回転
    数測定手段で測定したポンプ回転数と、全揚程とを、ポ
    ンプの回転数と同時にテーブル化したものであることを
    特徴とする請求項1記載のポンプの流量制限制御装置。
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