【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は定流量ポンプ装置に係り、特に小型合併浄化槽の流量調整槽などに設置するのに好適な、実揚程の変動にも関わらずポンプの吐出流量をある定められた一定流量にすることができるポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、河川や湖沼の水質汚濁防止のために小型合併浄化槽の基準化が進められている。図２２は、従来の水中ポンプを設置した小型合併浄化槽設備の概要を示す図である。図２２に示すように原水槽１から流量調整槽２に流入した汚水・汚物水を水中ポンプ３により曝気槽４に揚水し、以降曝気槽４を幾つか経由して浄化した後に外部に放流している。従来のこのような小型合併浄化槽設備では、流量調整槽２から曝気槽４に揚水してもよい最大流量は、曝気槽の曝気能力から１０〜３０ｌ／ｍｉｎ程度であるのに対し、小型合併浄化槽に使用するポンプの多くは、市販されている小型の汚水・汚物水用の水中ポンプであり、最も小型のものでもその定格揚水量は１００ｌ／ｍｉｎ程度である。これは汚水・汚物水用の水中ポンプの構造が一般の遠心式ポンプの構造を有してる為に、異物の詰まりをなくしながら小型化して少水量化を計ることが困難だからである。
【０００３】
従って、このタイプのポンプを使用する場合には、図２２に示すようにポンプ３の吐出側に流量調整装置５を設けて大部分の水は余分な水として流量調整槽２に還流させることにより、必要量だけ曝気槽４に送水していた。このように、このタイプの水中ポンプ３は少水量化が困難であるため、高価で大掛かりな流量調整装置５を必要とするばかりでなく、余分な水の還流により無駄な電力を消費しているという問題があった。
【０００４】
また、小型合併浄化槽設備では流量調整槽２への流入量によって、流量調整槽２の水位が変化し、それに伴って、水中ポンプ３の実揚程が変わるため水中ポンプ３の吐出量が一定ではなかった。また、流量調整装置５に異物などが付着することにより、一定流量を安定して送水することができなかった。小型合併浄化槽設備においては、曝気槽４に流入する量が増大し、曝気槽４の曝気能力を超えると充分に浄化されていない水が浄化槽設備から放流されてしまうという問題が生じる。
【０００５】
また、小型合併浄化槽設備においては、流量調整槽２の水位がポンプが空転しない予め定められた水位まで低下した時にポンプを停止させ、ポンプが停止した水位より再び予め定められた水位まで上昇した時にポンプを始動して一定流量制御運転させる必要がある。また、水位が上昇して予め定められた異常増水水位になった時に警報を出力する必要がある。従来は、このため図２２に示すように、フロートスイッチ６等の水位を検出するレベルスイッチを使用していた。しかしながら、このフロートスイッチ６も汚水・汚物水内に接液しているために、スイッチ周辺に汚物が付着するという問題があり、故障や誤動作の原因となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
汚物水の移送を高価で大掛かりな流量調整装置を使用しないで、余分な水の還流による無駄な電力消費を改善して、流入量の変化による実揚程の変動にもかかわらず揚水流量を常に一定の少水量として、又、フロートスイッチを使用しないで水位を検知してポンプ運転制御や警報出力を行うことができる定流量ポンプ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電動機により駆動するポンプと、該ポンプによる定められた流量を目標流量として設定する設定部と、該ポンプの実揚程を検出する実揚程検出手段と、ポンプの回転数を出力する回転数出力手段と、前記ポンプの回転数を可変速する可変速手段と、前記実揚程検出手段の信号と前記回転数出力手段の信号とに基づき前記ポンプの回転数を調節し吐出量を前記目標流量に保持する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記実揚程検出手段は、前記電動機の入力電力を検出する手段と、ポンプ実揚程を求めるための複数のポンプ回転数における入力電力とポンプ揚程の関係を記憶したデータ部とを備え、前記入力電力検出手段にて検出した電力値と、前記回転数出力手段にて検出したポンプ回転数とから、前記データ部を参照してポンプ実揚程を求めることを特徴とする。
【０００９】
前記実揚程検出手段は、前記ポンプの吸込側の実揚程を検出する手段と、前記ポンプの吐出側に接続された配管横引き部分迄の距離を揚程に換算する手段とを備え、これらの出力から前記ポンプの実揚程を算定するものであることを特徴とする。
【００１０】
前記制御手段は、複数の該目標流量におけるポンプ回転数とポンプ揚程の関係を記憶したデータ部と、ＰＩ演算部とを備え、前記実揚程検出手段にて検出したポンプ実揚程と、前記ポンプの回転数をフィードバック信号とし、前記フィードバック信号のポンプ回転数から、前記設定部であらかじめ定められた目標流量におけるポンプ所要揚程をプロセス値として前記データ部から読み込み、該所要揚程と、前記ポンプ実揚程とを前記ＰＩ演算部で比較演算し、その演算結果を前記可変速手段への指令値として出力することを特徴とする。
【００１１】
前記制御手段は、前記ポンプの定められた流量を目標流量として設定する設定部と、複数の該目標流量におけるポンプ回転数とポンプ揚程の関係を記憶したデータ部とを備え、前記実揚程検出手段にて検出したポンプ実揚程と前記設定部であらかじめ定められた目標流量とを前記データ部に入力して演算し、その演算結果の回転速度を前記可変速手段への指令値として出力することを特徴とする。
【００１２】
前記制御手段は、ポンプ実揚程を求めるための複数のポンプ回転数における入力電力とポンプ揚程の関係を記憶した第１データ部と、複数の該目標流量におけるポンプ回転数とポンプ揚程の関係を記憶した第２データ部とを備え、前記入力電力検出手段にて検出した電力値と、前記回転数出力手段にて検出したポンプ回転数とから、前記第１データ部を参照してポンプ実揚程を求め、該ポンプ実揚程と目標流量とから前記第２データ部を参照して所要回転速度を演算し、その演算結果の回転速度を前記可変速手段への指令値として出力することを特徴とする。
【００１３】
前記データ部は、データテーブルにより構成されたものであることを特徴とする。
【００１４】
前記データ部は、関数発生器により構成されたものであることを特徴とする。
【００１５】
前記制御手段は、前記実揚程検出手段の信号を利用して、前記液面位置が低下して予め定められた停止水位に達した時に前記ポンプを自動停止させる手段と、また前記ポンプが停止した水位より再び液面位置が上昇し予め定められた復帰水位まで達した時に前記ポンプを自動始動させる手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００１６】
前記制御手段は、水位を設定する設定部を備え、前記ポンプが停止した後、定期的な断続運転を行い、再び水位が上昇し予め定められた前記復帰水位まで達したならば前記自動運転を行う水位制御手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１７】
前記制御手段は、前記実揚程検出手段による水位検知を利用して、ポンプ運転中に水槽内水位が上昇して予め定められた高水位に達した時に前記ポンプの回転数を予め定められた回転数まで上昇すると共に、異常増水警報を出力する手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１８】
前記制御手段は、前記実揚程検出手段の故障時に、故障警報を出力すると共に、故障直前の水位データをもとに定められた時間の運転を継続後、停止する手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１９】
前記制御手段は、前記ポンプ吸込口の閉鎖を回避するために、前記ポンプの水槽内水位の低下により自動停止後、再始動時には逆回転運転を行い、続けて正回転で運転し、その後に定流量制御運転を行う制御機能を更に備えたことを特徴とする。
【００２０】
前記制御手段は、前記ポンプの吸込口閉鎖時に、逆回転運転と正回転運転を続けて行い、正常復帰しない場合には、他のポンプに切換る機能を更に備えたことを特徴とする。
【００２１】
前記ポンプには前記制御手段及び前記可変速手段がそのケーシングに内蔵されていることを特徴とする。
【００２２】
前記ポンプは浄化槽の流量調整槽内に設置された水中ポンプであり、その吐出配管は縦配管と横引き配管とから構成され、該横引き配管先端部は曝気槽上に開放されたものであることを特徴とする。
【００２３】
【作用】
本発明によれば、ポンプの回転数を調節して吐出流量を定められた一定流量に制御する制御手段を備えることから、実揚程が変動しても小型合併浄化槽の曝気槽で処理可能な一定の少水量に送水量を保つことが可能となる。このため従来の大掛かりな流量調整装置を不要とし、さらに余分な水の還流による無駄な電力の消費をなくすことができる。
【００２４】
実揚程検出手段は、電動機の入力電力とポンプ回転数とからデータ部を参照して実揚程を算定するものであるので、圧力検出器或いは液面検出器を用いることなく、電動機自体の信号から実揚程が検出できる。
【００２５】
実揚程検出手段は、ポンプの吸込側の圧力を検出すると共にポンプの吐出側に接続された配管横引き部分迄の揚程を換算する手段を備えることから、ポンプ吸込側の圧力又は水位を検出するだけでポンプの実揚程を正確に算定することができる。
【００２６】
目標流量におけるポンプ回転数とポンプ揚程の関係を記憶したデータ部を参照することにより、ポンプの実揚程に基づいて流量が一定となるようにポンプ回転数をＰＩ制御により調整するものであるので、実揚程の変動にも係わらず一定の少水量を流量調整槽側から曝気槽側に揚水することができる。
【００２７】
目標流量におけるポンプ回転数とポンプ揚程の関係を記憶したデータ部を参照して、所要の回転数にポンプ速度を調整するものであるので、容易に定流量ポンプ特性を得ることができる。
【００２８】
実揚程検出手段は電動機の入力電力から汚水・汚物水のポンプ揚程を検出するものであるので、同様に従来のフロートスイッチ等による液面検出等の問題点が解決される。そして、第１データ部を参照してポンプ実揚程を求めることから、前述と同様の演算により定流量ポンプ特性を得ることができる。
【００２９】
電動機の入力電力を検出して、目標流量に対して回転数と入力電力の関係を記憶したデータ部を参照することにより、入力電力と所要電力との差がゼロになるように回転数を調整して、実揚程の変動に係わらず一定流量に制御することができる。
【００３０】
データ部がデータテーブルにより構成されたものであることから、容易に多様なポンプ特性のデータを作成することができる。
【００３１】
データ部は関数発生器により構成されたものであるので、同様に各種のポンプに対応した特性をデータとして用いることができ、又その演算が容易である。
【００３２】
実揚程検出手段の信号を利用してポンプを自動停止、又自動始動させる手段を備えたことから、貯水槽への流入量が減少した時にポンプの空転を防止することができる。又、自動始動手段を備えたことから、汚水・汚物水が流量調整槽に流入した場合には直ちに、曝気槽側へ送水することができる。
【００３３】
ポンプが停止した後定期的な断続運転を行い、再び水位が上昇し復帰水位まで達したならば自動運転を行うことから、電動機電力の検出によりフロートスイッチ等を用いることなくポンプの自動停止・発進を行うことができる。
【００３４】
水槽内水位が高水位に上昇した時にポンプ回転数を予め定められた回転数まで上昇すると共に異常増水警報を出力することから、流量調整槽に汚水・汚物水が急速に流入した場合に、浄化槽の入り口側で汚水・汚物水がオーバフローするという問題への対処が容易となる。
【００３５】
実揚程検出手段の故障時に、故障警報を出力すると共に、故障直前の水位データを元に定められた時間の運転を継続後停止するので、同様に浄化槽の入口側で汚水・汚物水がオーバフローを起こす等の問題への対処が容易となる。
【００３６】
ポンプの水槽内水位の低下により自動停止後、再始動には逆回転運動を行い、続けて高回転数で運転するので、汚物の付着等によるポンプ吸込口の閉塞の問題を防ぐことができる。
【００３７】
ポンプの吸込口閉鎖時に、逆回転運動と高回転数運動を続けて行い、正常復帰しない場合には他のポンプに切り換える機能を備えたことから、一方のポンプの吸込口が閉鎖しても、他のポンプにより運転を継続することが可能となる。
【００３８】
制御手段及び可変速手段がポンプのケーシング内に内蔵されていることから、ポンプ装置全体としての構造を小型化、且つ簡素化することができる。
【００３９】
流量調整槽内に設置された水中ポンプの吐出配管が縦配管と横引き配管とから構成され、横引き配管先端部は曝気槽上に開放されたものであることから、一定の少水量をスムーズに流量調整槽側から曝気槽側へ移送することができる。これにより、曝気槽の処理能力を超えるという問題がなく安定した浄化槽の曝気処理を行うことができる。
【００４０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４１】
図１は、本発明の参考例である定流量ポンプ装置を備えた小型合併浄化槽全体の構成を示している。小型合併浄化槽の流量調整槽２には、２極誘導電動機で駆動される水中ポンプ３を備え、曝気槽４に一定流量の揚水量で送水し、曝気槽４で汚水・汚物水は浄化され外部に放流される。
【００４２】
ポンプ３の電源は、インバータ等の周波数変換器９から供給され、その回転数が任意に調整可能である。流量調整槽２の天井付近には液面センサ１１が配置され、汚水・汚物水の液面との間隔を計測する。本実施例においては、液面センサ１１の検出面は水中ポンプ３の吐出配管横引き部分１５と同じ高さに配置されており、このため、液面センサ１１で検出する液面との間隔は、水中ポンプ３の実揚程Ｈそのものを検出することとなる。
【００４３】
液面センサ１１は、本実施例においては超音波センサが用いられているが、液面上方から非接触で液面位置迄の間隔が検出できるものであればどのような方式であっても差し支えない。制御装置１６は、ポンプ３の回転数を調節し、吐出量を定められた曝気能力範囲内の一定少水量に制御する制御装置である。
【００４４】
制御装置１６には、ポンプ３の回転数信号線１０が周波数変換器９から接続され、制御装置１６の出力線１７が周波数変換器９に接続されている。制御装置１６は、テーブルデータ部７ａとＰＩ演算部８と目標流量設定部１２とから構成され、テーブルデータ部７ａは、目標流量Ｑ１ ，Ｑ２ ，Ｑ３ …Ｑｎ （一定）に対して回転数Ｎとポンプの揚程Ｈ’との関係をデータとして記憶している。液面センサ１１で検出された実揚程Ｈは、ＰＩ演算部８の一方の入力端子に入力される。そして、目標流量設定部１２には予めポンプ３の目標流量Ｑｎ が入力されており、回転数信号線１０から与えられるポンプ３の実回転数Ｎに対する必要な揚程Ｈ’がテーブルデータ部７ａから出力される。そして、ＰＩ演算部８で実揚程Ｈと必要な揚程Ｈ’とが比較演算され、Ｈ＞Ｈ’であれば増速指令を、Ｈ＝Ｈ’であれば現状維持、Ｈ＜Ｈ’であれば減速指令を周波数変換器９への指令値として出力線１７より出力する。周波数変換器９では増速指令または減速指令に基づき水中ポンプ３の回転数Ｎを増加または減少する。係るフィードバックループにより、周波数変換器９にて水中ポンプ３の回転数Ｎにおけるポンプ吐出量を目標流量Ｑｎにするのに必要な揚程Ｈ′との差をゼロにするように回転数Ｎを増減速することにより常に一定水量を曝気槽４に揚水できることになる。
【００４５】
図２は水中ポンプ３の揚程−流量（Ｈ−Ｑ）曲線を示す。これは、ポンプ回転数Ｎ０ ，Ｎ１ ，Ｎ２ ，…Ｎｎ （一定）とした時の吐出流量Ｑと全揚程Ｈの関係を示すグラフである。ここで吐出流量Ｑを目標流量Ｑ１ ，Ｑ２ ，Ｑ３ …（一定）とすると、それぞれのポンプ全揚程Ｈとその際に必要な回転数Ｎとの関係がそれぞれ決まることになる。この考え方に基づき、実際には予め定めた目標流量Ｑ１ ，Ｑ２ ，Ｑ３ …Ｑｎ （一定）に対し、直接ポンプの必要な揚程Ｈ’とその際に必要な回転数Ｎを求めてテーブルデータ７ａとしている。図３は、このデータ７ａの内容であり、目標流量Ｑ１ ，Ｑ２ ，Ｑ３ …（一定）に対して全揚程Ｈ’に対する回転数Ｎの関係を与えている。ここでポンプの全揚程Ｈ’は、図１に示すようなポンプ３の吐出配管が縦配管の実揚程部分と短い横引き配管１５の先が開放になっている状態では、縦配管の揚程部分のみを考慮すれば十分であり、ポンプの全揚程Ｈ’＝実揚程Ｈとみなすことができる。そして、回転数についても図２と図３の間においては、
Ｎ０＝Ｎ０’，Ｎ１＝Ｎ１’，Ｎ２＝Ｎ２’，Ｎ３＝Ｎ３’，Ｎ４＝Ｎ４’，Ｎ５＝Ｎ５’
とみることができる。
【００４６】
さらに液面センサ１１の信号を利用して、液面位置が低下していったときにポンプが空転しない予め設定した値ＨＡ 以上に揚程が増大した場合には、水中ポンプ３を自動停止し、再び予め設定した復帰水位の揚程ＨＢ 以下になったら定流量運転を開始するようにポンプの自動運転制御を行うことができる。この自動停止／再始動運転制御によりポンプの空転が防止でき、また省エネルギーとなる。
【００４７】
図４は、水中ポンプ３の運転制御のフローを示す。ポンプの運転にあたって、まず目標流量Ｑｎ の設定を行う。そして、液面センサ１１からの実揚程Ｈを検出して、揚程ＨＢ 以下であるかどうか、即ち液面復帰位置以上の高さに液面があれば“Ｙ”となり自動運転に入る。液面が復帰位置以下である場合には“Ｎ”となりポンプは空転防止のため停止したままとなる。自動運転に入ると、実揚程Ｈが検出され、予め設定された目標流量Ｑｎ に従って、実回転数Ｎにより必要な揚程Ｈ′をデータテーブル７ａから読み込む。そして、実揚程Ｈと目標流量に対する揚程Ｈ′とが比較され、ＨがＨ′より小さい場合には回転数減速指令が周波数変換器に与えられ、ＨがＨ′よりも大きい場合には回転数増速指令が周波数変換器に与えられる。ＨがＨ’と等しい場合には現状維持される。そして、実揚程Ｈが自動停止水位（揚程ＨＡ ）にまで達したか否かが判定され、すなわち、Ｈ＜ＨＡ が“Ｙ”である場合には自動運転が継続され、“Ｎ”である場合にはポンプは停止される。
【００４８】
図５は、上述の運転フローにより運転を行ったポンプの実測データを示す。（Ａ）は、横軸が時間であり縦軸が流量を示しており、（Ｂ）は、横軸が同様に時間であり縦軸がポンプの実揚程Ｈ（水位）及びポンプの回転数Ｎ（図中においては対応した周波数で表示する）を示す。本実施例においては、目標流量は２８ｌ／ｍｉｎ に設定されている。そして、ポンプ始動直後に流量調整槽に大量（１００ｌ／ｍｉｎ ）の汚水・汚物水が流入し、実揚程が下がり（水位が上がり）その後実揚程は徐々に上昇し（水位は徐々に減少し）ている。この間、ポンプの回転数Ｎは、実揚程Ｈの低下に伴い回転数が低下し、実揚程Ｈの上昇と共に回転数Ｎも上昇している。この間（Ａ）に示すようにポンプの吐出流量はほぼ目標値通りの２８ｌ／ｍｉｎ で一定となっている。また、自動停止液面位置に対応する揚程ＨＡ である１６５ｃｍに達するとポンプは自動停止し、回転数Ｎはゼロとなり、流量もまたゼロとなる。尚、本実施例では自動復帰水位に対応する揚程ＨＢも、ＨＡと略等しい位置にある。
【００４９】
なお、図１に示す実施例では水中ポンプ３の吐出配管横引き部分１５と液面センサ１１の設置レベルが同一となっており、液面センサ１１から液面位置までの距離が実質的にポンプ実揚程Ｈとなっている。しかしながら、液面位置検出センサの設置レベルは必ずしも吐出配管横引き部分１５の位置と合わせる必要はない。図６（Ａ）に示すように、液面センサ１１の設置レベルが吐出配管横引き部分１５よりもＨ２ だけ高い場合には、液面センサ１１で検出した液面との間隔Ｈ１ に対してＨ２ を差し引き実揚程Ｈとすればよい。また、図６（Ｂ）に示すように、液面センサ１１の設置レベルが吐出配管の横引部分１５よりもＨ２ だけ低い場合には液面センサ１１の検出する液面との間隔Ｈ１ に対してＨ２ を加えることにより実揚程Ｈを算出することができる。このように、液面センサ１１の設置レベルは、吐出配管の横引部分１５の位置にこだわらずに任意に設定することができる。
【００５０】
図７は、他の参考例の定流量ポンプ装置の説明図であり、図８は、その定流量ポンプ装置の動作フローを示す。本例においては、図１におけるテーブルデータ部７ａが関数発生器部７ｂに置き換えられている。すなわち、いろいろな数値の目標流量Ｑｎに対して、Ｑｎ を一定とする回転数Ｎとポンプの揚程Ｈ’との関係を、
Ｈｎ’＝ｆｎ（Ｎ）
となる関数で模擬したものである。目標流量Ｑｎに対して、実回転数Ｎ及び上記関数から計算された揚程Ｈ’とが与えられると、実揚程Ｈに対して回転数Ｎが変化し、吐出流量Ｑが一定に制御される動作は上記参考例とまったく同じである。従って、同一の構成要素には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００５１】
図９は本発明の第１実施例の定流量ポンプ装置の説明図である。制御装置１６には、水中ポンプ３の回転数Ｎを伝達する信号線１０が周波数変換器９から接続され、かつ水中ポンプ３を駆動する電動機へ電力信号線１３が電力検出部２２から接続され、制御装置１６の出力線１７が周波数変換器９に接続されている。制御装置１６は、更に目標流量設定部１２と停止水位（ＨＡ）設定部１８と復帰水位（ＨＢ）設定部１９とテーブルデータ部７ａ，７ｃとから構成されている。
【００５２】
テーブルデータ部７ｃは複数のポンプ回転数Ｎ（一定）に対して、電動機入力電力Ｗとポンプ揚程Ｈ’との関係をデータとして記憶している。テーブルデータ部７ａは目標流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３…Ｑｎ（一定）に対して、ポンプ回転数Ｎとポンプ揚程Ｈ’との関係をデータとして記憶している。周波数変換器９で検出された回転数信号Ｎは回転数出力信号線１０によりテーブルデータ７ｃに入力され、電力検出部２２で検出された電力信号は電力信号線によりテーブルデータ７ｃに入力され、これらの入力に対応したポンプ実揚程Ｈがテーブルデータ７ｃから出力される。
【００５３】
そして、目標流量設定部１２には予め水中ポンプ３の目標流量Ｑｎが入力されており、テーブルデータ７ｃから与えられるポンプ実揚程Ｈに対するポンプ回転数Ｎ’をテーブルデータ７ａから出力線１７により周波数変換器９に出力され、回転数をＮからＮ’に調節することで一定水量を揚水することになる。
【００５４】
図１０は、水中ポンプ３の流量−揚程（Ｑ−Ｈ）曲線及び流量−電力（Ｑ−Ｗ）曲線を示す。これは、ポンプ回転数Ｎ０，Ｎ１…Ｎｎ（一定）の時の吐出流量Ｑと全揚程Ｈの関係及び吐出流量Ｑと入力電力Ｗの関係を示すグラフである。ここで、それぞれの回転数Ｎｎ毎にポンプ全揚程Ｈとその際に消費される入力電力Ｗとがそれぞれ決まることになる。この考え方に基づき、実際には、実揚程Ｈの変化範囲内で適度な揚水流量Ｑが確保できる１５Ｈｚから３５Ｈｚまで１Ｈｚ毎のポンプ回転数Ｎに対して、ポンプ揚程と入力電力の関係を求めてテーブルデータ７ｃとし、図１１にそれぞれの回転数Ｎ０，Ｎ１…Ｎｎ毎に対して揚程Ｈとその際の入力電力Ｗとの関係を示す。ここでポンプの全揚程は、図９に示すような水中ポンプ３の吐出配管が短い縦配管と短い横引き配管１５の先が開放になっている状態では、縦配管の実揚程部分のみを考慮すれば十分であり、ポンプの全揚程Ｈ＝実揚程Ｈ’とみなすことができる。そして、回転数についても図１０と図１１の間においては、Ｎ＝Ｎ’とみなすことができる。尚、流量Ｑ０，Ｑ１…Ｑｎ（一定）とした時の回転数Ｎ’と揚程Ｈ’との関係のデータテーブル７ａは、前述した第１実施例と同様である。
【００５５】
図１２は、本実施例の水中ポンプ３の運転制御フローを示す。ポンプの運転にあたって、目標流量Ｑｎ，ポンプ停止水位（最大実揚程）ＨＡ、復帰水位（復帰実揚程）ＨＢの設定を行う。それから運転開始を行い、その際、ある設定された回転数で運転を開始する。その回転数は目標流量Ｑｎ とするための実揚程の取り得る最大値と最小値の中間位置での回転数としている。その状態の入力電力Ｗとポンプ回転数Ｎを検出して、それに対応した実揚程Ｈが求められる。その実揚程ＨがＨＡより小さい場合、即ち停止水位より上の高さに水位があれば“ＹＥＳ”となり、実揚程Ｈと目標設定流量Ｑｎから回転数Ｎ’を求め周波数変換器９に出力する。周波数変換器９では回転数Ｎから実揚程Ｈに対応したデータテーブル７ｃと７ａを参照して演算することにより回転数Ｎ’に移行し、吐出流量を設定した目標流量Ｑｎ に保持する。このように入力電力Ｗとポンプ回転数Ｎの検出を繰り返し、定流量制御運転を維持する。
【００５６】
次に求められた実揚程ＨがＨＡ以上の場合には、即ちポンプ停止水位以下の高さに水位があれば“ＮＯ”となり、ポンプは運転停止となる。その場合一定時間後に運転を行い、入力電力Ｗとポンプ回転数Ｎを検出してデータテーブル７ｃから実揚程Ｈを求める。その実揚程ＨがＨＢ以下の場合、即ち復帰水位以上に水位があれば“ＹＥＳ”となり、そのまま定流量制御運転となる。実揚程ＨがＨＢより大きい場合、即ち復帰水位より水位が下であれば“ＮＯ”となり、ポンプ停止を継続する。
【００５７】
図１３は、本発明の第２実施例の定流量ポンプ装置の説明図である。本実施例においては、第１実施例における制御装置１６内の構成が変更されている。第１実施例のテーブルデータ７ａ，７ｃから求めた一定流量（Ｑｎ）時のポンプ回転数と入力電力の関係を記憶したテーブルデータ７ｄを備える。又、目標流量設定部１２と、停止水位（ＨＡ）に対応した最小電力設定部２３と、復帰水位（ＨＢ）に対応した復帰電力設定部２４と、ＰＩ演算部２５とを備えている。
【００５８】
制御装置１６には、水中ポンプ３の回転数信号線が周波数変換器９から接続され、かつ水中ポンプ３を駆動する電動機への入力電力信号線１３が電力検出部２２から接続され、制御装置１６の出力線１７が周波数変換装置９に接続されている。
【００５９】
テーブルデータ部７ｄは目標流量となる複数の流量Ｑ１，Ｑ２…Ｑｎ（一定）に対するポンプ回転数Ｎと所要の入力電力Ｗ’の関係をデータとして記憶し、周波数変換器９から回転数信号線１０より回転数信号Ｎが入力され、目標流量Ｑｎ時の電力量Ｗ’が出力される。そして、このテーブルデータ７ｄから求められた電力Ｗ′と電力検出部２２で求められた実際の電力ＷをＰＩ演算部２５に入力し、比較演算する。Ｗ′＜Ｗであれば減速指令を、Ｗ′＞Ｗであれば増速指令を周波数変換器９への指令値として出力線１７より出力する。Ｗ’＝Ｗであれば現状を維持する。周波数変換器９では増速指令または減速指令に基づき水中ポンプ３の回転数Ｎ’を増加または減少する。このようにテーブルデータ７ｄから求められた電力Ｗ′を目標値とし、電力検出部２２からの電力信号Ｗをプロセス値とし、ポンプ回転数Ｎをフィードバック信号として、吐出流量を目標流量ＱｎとするＰＩ制御により、実揚程の変動にかかわらず常に一定流量Ｑｎを曝気槽４に揚水できることになる。
【００６０】
また、ポンプ吸込側水位が低下して最小電力設定部２３に予め設定した停止水位（ＨＡ）に対応する最小電力値に達したこと、及び水位が上昇して、復帰水位（ＨＢ）に対応する復帰電力設定部２４に予め設定した復帰電力値に達したことで、前述した第３実施例と同様の水位制御を行う。
【００６１】
なお、上述した実施例における電動機入力電力値による実揚程算定ばかりでなく、電動機入力電流など、実揚程の変化により、対応した変化量が検出できるものであれば、同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
なお、吐出側配管が長い場合には配管抵抗分を考慮する必要があり、これは一般的な配管抵抗を求める式からの揚程換算値を実揚程に加減し、補正することで解決される。
【００６２】
なお、実施例中のテーブルデータ群７ａ，７ｃ，７ｄはそのデータを基に関数化した関数発生器に置き換えることができる。すなわち、第１実施例のテーブルデータ部７ｃにおいては、複数のポンプ回転数Ｎに対する電動機入力電力Ｗと揚程Ｈとの関係を
Ｈ＝ＦＮ（Ｗ）
となる関数で模擬することができる。
さらに、第１実施例のテーブルデータ７ａにおいては、複数の目標流量Ｑｎを一定とするポンプ回転数Ｎ’と揚程Ｈとの関係を
Ｎ’＝ＦＮ（Ｈ）
となる関数で模擬することができる。
第２実施例のテーブルデータ７ｄにおいては、複数の目標流量（Ｑｎ）に対するポンプ回転数Ｎ’と入力電力の関係を
Ｎ’＝Ｆｎ（Ｗ）
となる関数で模擬することができる。このようにしても、テーブルデータ７ａ，７ｃ，７ｄとまったく同様に制御フローにおいて演算処理を行うことができるのは、勿論のことである。
【００６３】
図１４は、他の参考例の定流量ポンプ装置を示す。
水中ポンプ３には、周波数変換器９と制御手段１６と、圧力検出器２６等がポンプ３のケーシングに内蔵されている。
【００６４】
図１５は水中ポンプ内の制御装置の説明図である。制御装置１６は、距離設定器３０と、換算器３１と、ＰＩ制御部８と、水中ポンプの運転目標流量を設定する流量設定部１２と、複数の目標流量Ｑ１，Ｑ２…Ｑｎにおけるポンプ回転数Ｎとポンプ揚程Ｈ’の関係を記憶したテーブルデータ７ａとから構成される。圧力検出手段２６は、ポンプ吸込側に設けられ吸込側の揚程を検出する。この揚程信号から配管距離に対応した揚程を距離設定器３０及び換算器３１で加減して実揚程Ｈを算定する。この実揚程Ｈとフィードバック信号である前記ポンプの回転数信号Ｎを入力し、データテーブル７ａからを算出された揚程Ｈ’とをＰＩ制御部８に入力して、ＨとＨ’とが一致するように周波数変換器９に回転数信号Ｎ’を出力する。
【００６５】
テーブルデータ７ａは複数の運転目標流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３…（一定）に対して、ポンプ回転数Ｎとポンプ揚程Ｈとの関係をデータとして記憶しているもので、前述した実施例と同じものである。流量設定部１２に予め設定された運転目標流量Ｑｎと周波数変換器で検出された回転数信号Ｎがテーブルデータ７ａに入力され、所要の揚程Ｈ’が決定され出力される。
【００６６】
一方、圧力検出器２６により検出された吸込側圧力（揚程）と圧力検出器から吐出配管横引き部分１５までの距離を距離設定器３０からそれぞれ換算器３１に入力して計算した実揚程Ｈを算定し、目標値としＰＩ制御部８に入力する。さらに流量設定器１２で設定された目標流量Ｑｎと回転数出力信号線１０の回転数信号Ｎによりテーブルデータ７ａから所要揚程Ｈ’がプロセス値としてＰＩ制御部８に入力される。そして、ＰＩ制御部８で実揚程Ｈと所要揚程Ｈ’が比較演算され、Ｈ＜Ｈ’ならば減速指令を、Ｈ＞Ｈ’ならば増速指令を、Ｈ＝Ｈ’ならば現状維持を周波数変換器９への指令値として出力する。周波数変換器９では増速指令または減速指令に基づきポンプ回転数を増加または減少する。
このフィードバックループ制御により、周波数変換器９にてポンプ３の回転数ＮをＮ’に調節し、実揚程Ｈと揚程Ｈ’との差をゼロにすることにより常に一定水量Ｑｎを曝気槽４に揚水できることになる。
【００６７】
図１６は、水中ポンプ３の運転制御フローを示す。ポンプの運転にあたって、目標流量Ｑｎと、圧力検出器から吐出配管横引き部分１５までの揚程に対応する距離Ｈｄ の設定を行う（ＳＴ１）。それから圧力検出器２６からの信号である圧力検出器から水面までの距離ＨＳ を換算器３１に入力する（ＳＴ２）。圧力検出器から吐出配管横引き部分までの距離Ｈｄ からポンプ吸込から水面までの距離ＨＳ を減算し、ポンプ実揚程Ｈを求める（ＳＴ３）。次にポンプ実揚程Ｈが予め設定された復帰水位の揚程ＨＢ 以下であるかどうか、即ち水面が復帰水位以上の高さであればＹＥＳとなり自動運転に入る（ＳＴ４）。そして、回転数指令値Ｎ（初期値Ｎ＝０）を周波数変換器へ出力する（ＳＴ５）。そして、周波数変換器からの運転回転数Ｎを取り込む（ＳＴ６）。その回転数Ｎと目標流量Ｑｎによりテーブルデータ７ａを参照し揚程Ｈ’を決定して出力する（ＳＴ７）。圧力検出器からの信号である圧力検出器から水面までの距離Ｈｓ を換算器に入力する（ＳＴ８）。圧力検出器から吐出配管横引き部分までの吐出側揚程に対応する距離Ｈｄ からポンプ吸込から水面までの距離Ｈｓ を減算し、ポンプ実揚程Ｈを求める（ＳＴ９）。そして、ポンプ実揚程Ｈとデータテーブル７ａから演算された揚程Ｈ’を比較する（ＳＴ１０）。Ｈ＜Ｈ’ならば減速指令Ｎ−△Ｎを（ＳＴ１１）、Ｈ＞Ｈ’ならば増速指令をＮ＋△Ｎ（ＳＴ１２）、Ｈ＝Ｈ’なら現状維持指令を周波数変換器への指令値として出力し、Ｈ＝Ｈ’となるように回転数を制御する（ＳＴ１３）。ポンプ実揚程Ｈが予め設定された運転停止水位の揚程ＨＡ 以下であるかどうか、即ち水面が空転防止のための停止水位以上の高さであるか否かを判定する（ＳＴ１４）。ポンプ実揚程Ｈが停止水位に対応した揚程ＨＡ 以上であればＮＯとなりポンプ停止となる（ＳＴ１５）。ＹＥＳであれば（ＳＴ５）から（ＳＴ１４）の処理を繰り返して定流量運転を継続する。
【００６８】
さらに圧力検出器の信号を利用して、流入量が急激に増加し水位が上昇していきオーバフロー直前の水位に達した（予め設定したＨｈ以下に揚程が減少した）場合には、水中ポンプ３の運転回転数を強制的に上げて、警報を出力する。再び揚程が増加しＨｈ 以上（水位が低下）になったら定流量運転にもどるようにポンプの自動運転制御を行うことができる。これにより汚水流入量が異常に増加したことが判り、流量調整槽のオーバフローを未然に防ぐことができる。
【００６９】
また、圧力検出器が故障した場合に、センサ故障警報を出力し、故障直前の揚程をもとに予め定められた一定時間運転を継続し、一定時間経過後自動停止して、ある程度の間の汚水移送を続行することができ、その間にセンサが故障したことを知らせ、処置対応することができる。
【００７０】
図１７は他の参考例の定流量ポンプ装置の制御装置の構成の説明図である。図１５とはこの制御装置１６の構成だけが異なり、その他は同様である。
制御装置１６は、距離設定器３０と、換算器３１と、前記ポンプの運転目標流量を設定する流量設定部１２と、複数の目標流量Ｑｎにおけるポンプ回転数Ｎとポンプ揚程Ｈの関係を記憶したテーブルデータ７ａ等から構成され、圧力検出器２６及び距離換算器３１による揚程信号Ｈを入力し前記周波数変換器９への速度指令値Ｎ’を出力する。
【００７１】
テーブルデータ７ａは複数の運転目標流量Ｑ１ ，Ｑ２ ，Ｑ３ …Ｑｎ に対して、ポンプ回転数Ｎとポンプ揚程Ｈとの関係をテーブルデータとして記憶している。流量設定部１２に予め設定された運転目標流量Ｑｎと、圧力検出器２６による揚程と圧力検出器２６から吐出配管横引き部分までの距離を距離設定器からそれぞれ揚程換算器に入力して計算した実揚程Ｈにより、テーブルデータ７ａを参照し、周波数変換器９へ回転指令値Ｎ’が決定され、出力される。
【００７２】
図１８は、この水中ポンプ３の運転制御フローを示す。ポンプの運転にあたって、目標流量Ｑｎと、圧力検出器から吐出配管横引き部分までの揚程に対応した距離Ｈｄ の設定を行う（ＳＴ１）。それから圧力検出器からの信号である圧力検出器から水面までの距離Ｈｓ を換算器に入力する（ＳＴ２）。圧力検出器から吐出配管横引き部分までの距離Ｈｄ からポンプ吸込から水面までの揚程に対応した距離Ｈｓ を減算し、ポンプ実揚程Ｈを求める（ＳＴ３）。次にポンプ実揚程Ｈが予め設定された復帰水位の揚程ＨＢ 以下であるかどうか、即ち水面が復帰水位以上の高さであればＹＥＳとなり自動運転に入る（ＳＴ４）。
【００７３】
それから圧力検出器からの信号である圧力検出器から水面までの距離Ｈｓ を換算器に入力する（ＳＴ５）。圧力検出器から吐出配管横引き部分１５までの距離Ｈｄ からポンプ吸込部から水面までの距離Ｈｓ を減算し、ポンプ実揚程Ｈを求める（ＳＴ６）。ポンプ実揚程Ｈと目標流量Ｑｎからテーブルデータ７ａを参照し、回転数指令値Ｎ’を決定する（ＳＴ７）。そして、周波数変換器へ回転数指令値Ｎ’を出力する（ＳＴ８）。ポンプ実揚程Ｈが予め設定されたポンプ運転停止水位に対応した揚程ＨＡ 以下であるかどうか、即ち水面が空転防止のための水位以上の高さであるか否か判定する（ＳＴ９）。ポンプ実揚程ＨがＨＡ 以上（停止水位以下）あればＮＯとなりポンプ停止となる（ＳＴ１０）。ＹＥＳであれば（ＳＴ５）から（ＳＴ９）の処理を繰り返して定流量運転を継続する。
【００７４】
なお、図１５および図１７のテーブルデータ７ａは、そのデータを基に関数式化したものに置き換えることができるのは、前述した各実施例と同様である。
【００７５】
図１５及び図１７では、可変速手段９及び制御装置１６をポンプケーシングに内蔵し一体構造としたが、これらを別の場所、例えば地上に制御盤等として設置してもよい。圧力検出器の取付位置に関してもポンプに内蔵して一体構造とする必要は必ずしもない。圧力検出器取付位置についての他の実施例を以下に示す。
【００７６】
図１９は、投げ込み式の圧力検出器２６ａを水槽内の底面部に設置した例を示す。底面部水圧を測定し吸込側の揚程を検出することができる。これは、特に検出用のための配管などを必要としない利点がある。
【００７７】
図２０は、圧力検出器の取付位置の他の実施例の説明図を示す。水槽の外部底面に近い所に導水口３１を設けて、圧力検出器２６ｂを設置し、水圧を測定し揚程を検出することができる。
【００７８】
図２１は、圧力検出器の取付位置の更に他の実施例の説明図を示す。水槽内に投入した配管３２上部に圧力検出器２６ｃを設置し、配管３２内上部に密閉された空気圧力を測定して、揚程を検出することができる。これは、圧力検出器２６ｃと汚水・汚物水が直接接触せず、汚物等の目詰まりの影響がない。
【００７９】
本実施例では、ポンプ吸込口の閉鎖事故の回避・保護機能として、下記の構成を備えている。まず、ポンプ吸込口の汚物の付着等による閉鎖を回避するために、ポンプ運転停止水位により自動停止後、再始動時は逆回転運転を行い、続けて高回転数で正回転運転後に定流量制御運転に移行する。これにより一時停止中のポンプ吸込口への異物付着やつまりを少なくして、ポンプ吸込口を閉鎖状態になりにくくする。尚、逆回転運転は高回転数で運転してもよい。又、続けて正回転に移行するが、必ずしも高回転数でなくても徐々に回転速度を上げて定流量制御運転に移行するようにしてもよい。
【００８０】
次に、ポンプ吸込口が閉鎖状態となってしまった場合に、逆回転運転と正回転運転を続けて行う。それでも正常復帰しない場合には、他ポンプに交代し、正常なポンプが自動停止後に再度閉鎖状態となったポンプで逆回転運転と正回転運転を試み、正常復帰しない場合はそのポンプの運転を停止する。この場合警報を出力するようにしてもよい。また、逆回転運転と正回転運転をある規定回数繰り返したり、閉鎖状態となったポンプへの交互運転を何回か繰り返すようにしてもよい。なお、ポンプ吸込口閉鎖状態の検出については、ポンプの運転制御方法によって違ってくるが、運転電流の変化や実際の回転状態や吐出圧力で検知することができる。
【００８１】
なお、電動機も本実施例の２極誘導電動機に限定されるものではなく、４極又は６極等の誘導電動機又は同期電動機としてもよいのは勿論のことである。また電動機の可変速手段は、誘導電動機とインバータの組み合わせに限られるものではなく、直流電動機と周波数変換器等の手段でも同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
また、ポンプ２台を用いて交互運転するタイプの装置においては、自動停止後、定流量制御運転開始時のポンプを自動的に交互運転させる制御も可能である。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、上述したように水中ポンプが設置された水槽の実揚程の変動にもかかわらず揚水量を一定とすることができる。そして、小型合併浄化槽にこのポンプ装置を使用することにより、従来の大掛かりな流量調整装置を不要とし、さらに余分な水の還流による無駄な電力の消費をなくして、汚水・汚物水の変動流入量に対して、常に一定流量を曝気槽に揚水することができる。従って、浄化槽において安定した浄化能力が得られ、外部に充分に浄化された水を放流することができる。また、汚物が付着して動作不良を起し易いフロートスイッチ等の水水位検出機構を別に設けることなく、水位が低下した時にポンプの自動停止を行い、水位が上昇して復帰水位に達した時に一定流量制御運転を再開することができる。更に異常増水水位で警報を出力して、運転回転数を強制的に上昇し、汚水・汚物水の異常流入に対応した運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の定流量ポンプ装置の説明図。
【図２】回転数Ｎを一定とした時の吐出流量Ｑと全揚程Ｈとの関係を示す線図。
【図３】流量Ｑを一定とした時の回転数Ｎと全揚程Ｈとの関係を示す線図。
【図４】図１の定流量ポンプ装置の制御フロー図。
【図５】図１の定流量ポンプ装置による動作を示す線図で、（Ａ）は流量、（Ｂ）は周波数（回転数）及び水位（揚程）を示す。
【図６】液面検出センサの配置に関する説明図であり、（Ａ）は液面検出器が横引き配管より上方に位置し、（Ｂ）は液面検出器が横引き配管より下方に位置する場合を示す。
【図７】他の参考例の定流量ポンプ装置の説明図。
【図８】図７の定流量ポンプ装置の制御フロー図。
【図９】本発明の第１実施例の定流量ポンプ装置の説明図。
【図１０】回転数Ｎを一定とした時の吐出流量Ｑと全揚程Ｈ及び入力電力Ｗとの関係を示す線図。
【図１１】回転数Ｎを一定とした時の入力電力Ｗと揚程Ｈとの関係を示す線図。
【図１２】本発明の第１実施例の定流量ポンプ装置の制御フロー図。
【図１３】本発明の第２実施例の定流量ポンプ装置の説明図。
【図１４】他の参考例の定流量ポンプ装置の説明図。
【図１５】図１４の制御装置の構成を示す説明図。
【図１６】図１４の定流量ポンプ装置の制御フロー図。
【図１７】他の参考例の定流量ポンプ装置の制御装置の構成を示す説明図。
【図１８】図１７の定流量ポンプ装置の制御フロー図。
【図１９】図１５および図１７における圧力検出器の配置を示す説明図。
【図２０】図１５および図１７における圧力検出器の配置を示す説明図。
【図２１】図１５および図１７における圧力検出器の配置を示す説明図。
【図２２】従来の小型合併浄化槽におけるポンプ装置の構成を示す説明図。
【符号の説明】
２ 流量調整槽
３ 水中ポンプ
４ 曝気槽
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ データテーブル
８ ＰＩ演算部
９ 周波数変換器
１１ 液面検出器
１５ 横引き配管
１６ 制御装置
２２ 電力検出部
２６ 圧力検出器[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a constant flow rate pump device, and is particularly suitable for being installed in a flow rate adjusting tank of a small-sized combined septic tank, and is capable of setting a discharge flow rate of a pump to a predetermined constant flow rate regardless of a fluctuation of an actual head. To a pump device that can be used.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, standardization of small-sized combined septic tanks has been promoted to prevent water pollution of rivers and lakes. FIG. 22 is a diagram showing an outline of a small-sized combined septic tank facility equipped with a conventional submersible pump. As shown in FIG. 22, sewage / filtration water flowing from the raw water tank 1 into the flow rate adjusting tank 2 is pumped to the aeration tank 4 by the submersible pump 3, and then purified after passing through some of the aeration tanks 4 before being discharged to the outside. ing. In such a conventional small-sized combined septic tank, the maximum flow rate that may be pumped from the flow regulating tank 2 to the aeration tank 4 is about 10 to 30 l / min from the aeration capacity of the aeration tank. Many of the pumps used in the above are commercially available small submersible pumps for sewage and filth water, and even the smallest pump has a rated pumping rate of about 100 l / min. This is because the structure of the submersible pump for sewage / filtration water has the structure of a general centrifugal pump, so that it is difficult to reduce the size and reduce the amount of water while eliminating clogging of foreign substances.
[0003]
Therefore, when using this type of pump, as shown in FIG. 22, a flow control device 5 is provided on the discharge side of the pump 3 so that most of the water is returned to the flow control tank 2 as excess water. And the required amount of water was supplied to the aeration tank 4. As described above, since it is difficult to reduce the amount of water in the submersible pump 3 of this type, not only the expensive and large-scale flow control device 5 is required, but also unnecessary power is consumed due to excess water reflux. There was a problem.
[0004]
In addition, in the small-sized combined septic tank facility, the water level of the flow control tank 2 changes according to the inflow amount into the flow control tank 2, and the actual head of the submersible pump 3 changes accordingly. Was. In addition, a foreign substance or the like adhered to the flow rate adjusting device 5 could not stably supply water at a constant flow rate. In the small-sized combined septic tank facility, the amount flowing into the aeration tank 4 increases, and if the aeration capacity of the aeration tank 4 is exceeded, water that has not been sufficiently purified is discharged from the septic tank facility.
[0005]
In addition, in the small-sized combined septic tank facility, the pump is stopped when the water level in the flow rate adjusting tank 2 drops to a predetermined water level at which the pump does not run idle, and when the water level rises again from the water level at which the pump stopped to the predetermined water level. It is necessary to start the pump and perform a constant flow control operation. Further, it is necessary to output an alarm when the water level rises and reaches a predetermined abnormally high water level. Conventionally, a level switch for detecting the water level, such as the float switch 6, has been used as shown in FIG. However, since the float switch 6 is also in contact with sewage / filtration water, there is a problem that filth adheres to the periphery of the switch, causing a malfunction or malfunction.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Wastewater transfer is improved without wasteful power consumption due to excess water circulating without using expensive and large-scale flow regulators, and the pumping flow is always constant despite fluctuations in the actual head due to changes in inflow. It is an object of the present invention to provide a constant flow pump device capable of detecting a water level without using a float switch and performing pump operation control and alarm output.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
BookThe present invention provides a pump driven by an electric motor, a setting unit for setting a flow rate determined by the pump as a target flow rate, an actual head detecting means for detecting an actual head of the pump, and a rotational speed for outputting a rotational speed of the pump. Output means, variable speed means for changing the rotation speed of the pump, and adjusting the rotation speed of the pump based on a signal from the actual head detection means and a signal from the rotation speed output means to adjust the discharge rate to the target flow rate. And control means for holding the control information.
[0008]
PreviousThe actual head detecting means includes means for detecting the input power of the electric motor, and a data section storing a relationship between the input power and the pump head at a plurality of pump rotational speeds for obtaining the actual pump head. The actual pump head is obtained by referring to the data section from the electric power value detected by the detection means and the pump rotation speed detected by the rotation speed output means.
[0009]
PreviousThe actual head detecting means includes means for detecting the actual head on the suction side of the pump, and means for converting the distance to the horizontal drawing portion of the pipe connected to the discharge side of the pump into a head. The actual head of the pump is calculated from the following formula.
[0010]
PreviousThe control means includes a data section storing a relationship between the pump rotation speed and the pump head at a plurality of the target flow rates, and a PI calculation section, wherein the pump actual head detected by the actual head detection means, The rotation speed as a feedback signal, from the pump rotation speed of the feedback signal, the required pump at the target flow rate predetermined in the setting unit is read from the data unit as a process value, the required head, the actual pump head and Are compared by the PI calculation unit, and the calculation result is output as a command value to the variable speed means.
[0011]
PreviousThe control means includes a setting unit that sets a predetermined flow rate of the pump as a target flow rate, and a data unit that stores a relationship between a pump speed and a pump head at a plurality of the target flow rates, and the actual head detection means And inputting the actual pump head detected in the above step and a target flow rate predetermined by the setting unit into the data unit, calculating the rotation speed, and outputting the rotation speed as a command value to the variable speed means. Features.
[0012]
The control meansAre a first data section storing a relationship between input power and a pump head at a plurality of pump rotation speeds for obtaining an actual pump head, and a second data portion storing a relationship between a pump rotation speed and a pump head at a plurality of the target flow rates. A data section, and from the power value detected by the input power detection means and the pump rotation speed detected by the rotation speed output means, determine the actual pump head by referring to the first data section. A required rotation speed is calculated from the actual pump head and the target flow rate by referring to the second data section, and the calculated rotation speed is output as a command value to the variable speed means.
[0013]
PreviousThe data section is configured by a data table.
[0014]
PreviousThe data section is characterized by being constituted by a function generator.
[0015]
The control meansMeans for automatically stopping the pump when the liquid level decreases and reaches a predetermined stop water level using a signal of the actual head detection means, and again from the water level at which the pump stopped. Means for automatically starting the pump when the liquid level rises and reaches a predetermined return water level.
[0016]
The control meansIs provided with a setting unit for setting a water level, after the pump is stopped, performs a periodic intermittent operation, the water level control to perform the automatic operation if the water level rises again and reaches the predetermined return water level It is characterized by further comprising means.
[0017]
The control meansUsing the water level detection by the actual head detection means, when the water level in the water tank rises during pump operation and reaches a predetermined high water level, the rotation speed of the pump is increased to a predetermined rotation speed. And a means for outputting an abnormally high water alarm.
[0018]
The control meansIs characterized by further comprising a means for outputting a failure alarm when the actual head detection means fails, and for continuing operation for a predetermined time based on water level data immediately before the failure, and then stopping the operation.
[0019]
The control meansIn order to avoid closing of the pump suction port, after automatic stop due to lowering of the water level in the water tank of the pump, perform reverse rotation operation at the time of restart, continuously operate at normal rotation, and then operate at constant flow rate control operation Is further provided.
[0020]
The control meansIs characterized by further comprising a function of continuously performing reverse rotation operation and normal rotation operation when the suction port of the pump is closed, and switching to another pump when normal recovery is not performed.
[0021]
PreviousThe pump is characterized in that the control means and the variable speed means are built in its casing.
[0022]
PreviousThe pump is a submersible pump installed in the flow control tank of the purification tank, and its discharge pipe is composed of a vertical pipe and a horizontal drawing pipe, and the tip of the horizontal drawing pipe is open to the aeration tank. It is characterized by the following.
[0023]
[Action]
BookAccording to the invention, since the control means for controlling the pump rotation speed to control the discharge flow rate to a predetermined constant flow rate is provided, even if the actual head fluctuates, a constant value that can be processed in the aeration tank of the small-sized combined septic tank is provided. It is possible to maintain the water supply at a small amount. This eliminates the need for a conventional large-scale flow control device, and further eliminates wasteful power consumption due to excess water reflux.
[0024]
RealThe head detecting means calculates the actual head by referring to the data section from the input power of the motor and the pump rotation speed, so that the actual head is calculated from the signal of the motor itself without using a pressure detector or a liquid level detector. The head can be detected.
[0025]
RealSince the head detecting means is provided with means for detecting the pressure on the suction side of the pump and converting the head to the horizontal pulling portion connected to the discharge side of the pump, it only detects the pressure or water level on the pump suction side. Thus, the actual head of the pump can be accurately calculated.
[0026]
EyeBy referring to the data section storing the relationship between the pump rotation speed and the pump head at the reference flow rate, the pump rotation speed is adjusted by PI control so that the flow rate becomes constant based on the actual head of the pump. A constant small amount of water can be pumped from the flow control tank side to the aeration tank side regardless of the fluctuation of the actual head.
[0027]
EyeThe pump speed is adjusted to a required number of revolutions by referring to the data section storing the relationship between the pump revolution and the pump head at the standard flow rate, so that constant flow rate pump characteristics can be easily obtained.
[0028]
RealSince the head detecting means detects the pump head of the sewage / filtration water from the input electric power of the electric motor, the problem such as the liquid level detection by the conventional float switch or the like is similarly solved. Then, since the actual pump head is obtained by referring to the first data section, the constant flow rate pump characteristic can be obtained by the same calculation as described above.
[0029]
ElectricDetects the input power of the motive and adjusts the rotation speed so that the difference between the input power and the required power becomes zero by referring to the data section that stores the relationship between the rotation speed and the input power with respect to the target flow rate Thus, the flow rate can be controlled to be constant regardless of the fluctuation of the actual head.
[0030]
DeSince the data section is constituted by a data table, data of various pump characteristics can be easily created.
[0031]
DeSince the data section is constituted by a function generator, similarly, characteristics corresponding to various pumps can be used as data, and the calculation thereof is easy.
[0032]
RealSince a means for automatically stopping and automatically starting the pump using a signal from the head detecting means is provided, it is possible to prevent the pump from running idle when the amount of water flowing into the water storage tank is reduced. Further, since the automatic start means is provided, when sewage / filtration water flows into the flow rate adjusting tank, water can be immediately sent to the aeration tank side.
[0033]
PoAfter the pump stops, the pump is periodically operated intermittently.If the water level rises again and reaches the return water level, automatic operation is performed.Therefore, the pump automatically stops and starts without using a float switch etc. by detecting the motor power. It can be performed.
[0034]
waterWhen the water level in the tank rises to a high water level, the pump rotation speed rises to a predetermined rotation speed and is abnormal.IncreaseSince the water alarm is output, it is easy to deal with the problem that the sewage / filtration water overflows at the entrance side of the septic tank when the sewage / filtration water rapidly flows into the flow control tank.
[0035]
RealAt the time of the failure of the head detection means, a failure alarm is output and the operation is stopped after continuing the operation for a predetermined time based on the water level data immediately before the failure. And other problems can be easily handled.
[0036]
PoAfter the automatic stop due to a drop in the water level in the water tank of the pump, reverse rotation is performed for restart and operation is continued at a high rotation speed, so that the problem of blockage of the pump suction port due to adhesion of dirt can be prevented.
[0037]
PoWhen the suction port of the pump is closed, reverse rotation and high-speed movements are performed continuously.ofEven if the suction port of the pump is closed, the operation can be continued by another pump.
[0038]
SystemSince the control means and the variable speed means are incorporated in the casing of the pump, the structure of the entire pump device can be reduced in size and simplified.
[0039]
FlowThe discharge pipe of the submersible pump installed in the volume adjustment tank is composed of a vertical pipe and a horizontal pipe, and the tip of the horizontal pipe is open to the aeration tank, so that a constant small amount of water can be smoothed. Can be transferred from the flow control tank side to the aeration tank side. Thereby, it is possible to perform a stable aeration treatment of the purification tank without a problem that the treatment capacity of the aeration tank is exceeded.
[0040]
【Example】
Hereinafter, the present inventionFruitExamples will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[0041]
FIG.reference1 shows an overall configuration of a small-sized combined septic tank provided with an example constant flow pump device. The flow control tank 2 of the small-sized combined septic tank is provided with a submersible pump 3 driven by a two-pole induction motor, and sends water to the aeration tank 4 at a constant flow rate. It is released to.
[0042]
The power of the pump 3 is supplied from a frequency converter 9 such as an inverter, and its rotation speed can be adjusted arbitrarily. A liquid level sensor 11 is disposed near the ceiling of the flow rate adjusting tank 2 and measures an interval between the liquid level and the level of sewage / filtration water. In the present embodiment, the detection surface of the liquid level sensor 11 is arranged at the same height as the discharge pipe horizontal pulling portion 15 of the submersible pump 3. , The actual head H of the submersible pump 3 is detected.
[0043]
Although the ultrasonic sensor is used as the liquid level sensor 11 in the present embodiment, any type may be used as long as the distance from the liquid level to the liquid level can be detected in a non-contact manner. Absent. The control device 16 is a control device that adjusts the rotation speed of the pump 3 and controls the discharge amount to a constant small water amount within a predetermined aeration capacity range.
[0044]
The control device 16 is connected to the rotation speed signal line 10 of the pump 3 from the frequency converter 9, and the output line 17 of the control device 16 is connected to the frequency converter 9. The control device 16 includes a table data section 7a, a PI calculation section 8, and a target flow rate setting section 12, and the table data section 7a stores the target flow rate Q1 , Q2 , Q3 … QnFor (constant), the relationship between the rotation speed N and the pump head H 'is stored as data. The actual head H detected by the liquid level sensor 11 is input to one input terminal of the PI calculation unit 8. The target flow rate setting unit 12 previously stores the target flow rate Q of the pump 3.n Is input, and the required head H ′ for the actual rotation speed N of the pump 3 given from the rotation speed signal line 10 is output from the table data unit 7a. Then, the PI head 8 compares the actual head H with the required head H ′, and if H> H ′, the speed increase command is issued. If H = H ′, the current condition is maintained. For example, a deceleration command is output from the output line 17 as a command value to the frequency converter 9. The frequency converter 9 increases or decreases the rotation speed N of the submersible pump 3 based on the speed increase command or the deceleration command. According to the feedback loop, the rotation speed N is increased or decreased by the frequency converter 9 so that the difference between the pump discharge amount at the rotation speed N of the submersible pump 3 and the head H ′ required to reach the target flow rate Qn becomes zero. By doing so, a constant amount of water can always be pumped into the aeration tank 4.
[0045]
FIG. 2 shows a head-flow rate (HQ) curve of the submersible pump 3. This is the pump speed N0, N1 , N2 , ... Nn5 is a graph showing the relationship between the discharge flow rate Q and the total head H when (constant). Here, the discharge flow rate Q is1 , Q2 , Q3 .. (Constant), the relationship between each pump total head H and the rotational speed N required at that time is determined. Based on this concept, in practice, a predetermined target flow rate Q1 , Q2 , Q3 … QnFor (constant), the required head H 'of the direct pump and the required number of revolutions N at that time are obtained as table data 7a. FIG. 3 shows the contents of the data 7a and the target flow rate Q1 , Q2 , Q3 .. (Constant), the relationship of the rotation speed N to the total head H ′ is given. Here, the total head H ′ of the pump is the head part of the vertical pipe when the discharge pipe of the pump 3 as shown in FIG. 1 is open at the actual head part of the vertical pipe and at the end of the short horizontal drawing pipe 15. It is sufficient to consider only the total head H ′ of the pump = the actual head H. As for the rotational speed, between FIGS. 2 and 3,
N0= N0’, N1= N1’, N2= N2’, N3= N3’, N4= N4’, N5= N5’
Can be seen.
[0046]
Further, using the signal of the liquid level sensor 11, when the liquid level decreases and the head increases beyond a preset value HA at which the pump does not run idle, the submersible pump 3 is automatically stopped, Automatic operation control of the pump can be performed so that constant flow operation is started when the return water level falls below the head HB of the preset return level again. This automatic stop / restart operation control prevents the pump from running idle and saves energy.
[0047]
FIG. 4 shows a flow of operation control of the submersible pump 3. In operating the pump, first, a target flow rate Qn is set. Then, the actual head H from the liquid level sensor 11 is detected, and if the liquid level is below the head HB, that is, if the liquid level is at a height equal to or higher than the liquid level returning position, the result is "Y" and automatic operation starts. If the liquid level is lower than the return position, "N" is reached and the pump remains stopped to prevent idling. When the automatic operation starts, the actual head H is detected, and the necessary head H 'is read from the data table 7a based on the actual rotation speed N in accordance with the preset target flow rate Qn. Then, the actual head H is compared with the head H ′ for the target flow rate. If H is smaller than H ′, a rotation speed deceleration command is given to the frequency converter, and if H is larger than H ′, the rotation speed is reduced. An acceleration command is given to the frequency converter. When H is equal to H ', the current state is maintained. Then, it is determined whether or not the actual head H has reached the automatic stop water level (head HA), that is, if H <HA is “Y”, the automatic operation is continued, and if H is “N”, The pump is stopped.
[0048]
FIG. 5 shows actual measurement data of the pump operated according to the above-described operation flow. (A) shows the time on the horizontal axis and the flow rate on the vertical axis, and (B) shows the time on the horizontal axis and the actual head H (water level) of the pump and the rotational speed N of the pump on the vertical axis. (Indicated by the corresponding frequency in the figure). In the present embodiment, the target flow rate is set to 28 l / min. Then, immediately after the pump is started, a large amount (100 l / min) of sewage / filtration water flows into the flow control tank, and the actual head is lowered (water level is increased), and then the actual head is gradually increased (water level is gradually decreased). ing. During this time, the rotational speed N of the pump decreases as the actual head H decreases, and as the actual head H increases, the rotational speed N also increases. During this period, the discharge flow rate of the pump is constant at 28 l / min, almost as the target value, as shown in FIG. Also, when the head reaches 165 cm, which is the head corresponding to the automatically stopped liquid level, the pump automatically stops, the number of revolutions N becomes zero, and the flow rate also becomes zero. In this embodiment, the head HB corresponding to the automatic return water level is also at a position substantially equal to HA.
[0049]
In the embodiment shown in FIG. 1, the installation level of the discharge pipe laterally drawn portion 15 of the submersible pump 3 and the liquid level sensor 11 are the same, and the distance from the liquid level sensor 11 to the liquid level is substantially equal to the pump level. The actual head is H. However, the installation level of the liquid level position detection sensor does not necessarily need to match the position of the discharge pipe horizontal pulling portion 15. As shown in FIG. 6A, when the installation level of the liquid level sensor 11 is higher than the discharge pipe laterally drawn portion 15 by H2, the distance H2 between the liquid level detected by the liquid level sensor 11 and H2 is higher. And the actual head H may be subtracted. Further, as shown in FIG. 6B, when the installation level of the liquid level sensor 11 is lower than the horizontal pulling portion 15 of the discharge pipe by H2, the distance H1 between the liquid level sensor 11 and the liquid level detected by the liquid level sensor 11 is smaller. By adding H2, the actual head H can be calculated. As described above, the installation level of the liquid level sensor 11 can be arbitrarily set without being limited to the position of the horizontal drawing portion 15 of the discharge pipe.
[0050]
FIG.Other referencesFIG. 8 is an explanatory diagram of an example constant flow pump device, and FIG.So3 shows an operation flow of the constant flow rate pump device.This exampleInFIG.Is replaced by a function generator section 7b. That is, for various target flow rates Qn, the relationship between the rotational speed N and the pump head H ′ that keeps Qn constant,
Hn '= fn (N)
This is simulated by the function When the actual rotation speed N and the head H ′ calculated from the above function are given to the target flow rate Qn, the rotation speed N changes with respect to the actual head H, and the discharge flow rate Q is controlled to be constant. IsReference aboveIt is exactly the same as the example. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0051]
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention.1It is explanatory drawing of the constant flow pump apparatus of an Example. A signal line 10 for transmitting the rotation speed N of the submersible pump 3 is connected to the control device 16 from the frequency converter 9, and a power signal line 13 is connected to the electric motor for driving the submersible pump 3 from the power detection unit 22. An output line 17 of the control device 16 is connected to the frequency converter 9. The control device 16 further includes a target flow rate setting section 12, a stop water level (HA) setting section 18, a return water level (HB) setting section 19, and table data sections 7a and 7c.
[0052]
The table data section 7c stores, as data, the relationship between the motor input power W and the pump head H 'for a plurality of pump rotation speeds N (constant). The table data section 7a stores the target flow rate Q1, Q2, Q3… QnFor (constant), the relationship between the pump rotation speed N and the pump head H 'is stored as data. The rotation speed signal N detected by the frequency converter 9 is input to the table data 7c via the rotation speed output signal line 10, and the power signal detected by the power detection unit 22 is input to the table data 7c via the power signal line. Is output from the table data 7c.
[0053]
The target flow rate setting unit 12 receives the target flow rate Qn of the submersible pump 3 in advance, and converts the pump rotation speed N 'for the actual pump head H given from the table data 7c from the table data 7a to the output line 17 using the output line 17. It is output to the vessel 9 and a constant amount of water is pumped by adjusting the rotation speed from N to N '.
[0054]
FIG. 10 shows a flow rate-head (QH) curve and a flow rate-power (QW) curve of the submersible pump 3. This is the pump speed N0, N1... Nn6 is a graph showing the relationship between the discharge flow rate Q and the total head H and the relationship between the discharge flow rate Q and the input power W at (constant). Here, each rotation speed NnEach time, the pump total head H and the input power W consumed at that time are determined. Based on this concept, the relationship between the pump head and the input power is actually determined for the pump rotation speed N at 1 Hz intervals from 15 Hz to 35 Hz at which an appropriate pumping flow rate Q can be secured within the range of change of the actual head H. As table data 7c, FIG.0, N1... NnThe relationship between the head H and the input power W at that time is shown for each case. Here, in the state where the discharge pipe of the submersible pump 3 has a short vertical pipe and the short horizontal drawing pipe 15 has an open end as shown in FIG. 9, only the actual head of the vertical pipe is considered. This is sufficient, and it can be considered that the total head H of the pump is equal to the actual head H ′. The rotation speed can be regarded as N = N 'between FIG. 10 and FIG. The flow rate Q0, Q1… QnThe data table 7a of the relationship between the rotation speed N 'and the head H' when (constant) is set is the same as in the first embodiment described above.
[0055]
FIG. 12 shows an operation control flow of the submersible pump 3 of the present embodiment. When operating the pump, the target flow rate QnThe pump stop water level (maximum actual head) HA and the return water level (return actual head) HB are set. Then, the operation is started, and at that time, the operation is started at a certain set number of revolutions. The rotation speed is the target flow rate QnThe rotation speed at an intermediate position between the maximum value and the minimum value of the actual head to obtain The input power W and the pump rotation speed N in that state are detected, and the actual head H corresponding to the input power W and the pump rotation speed N is obtained. If the actual head H is smaller than the HA, that is, if the water level is above the stop water level, "YES" is given, and the actual head H and the target set flow rate Qn, And obtains the rotation speed N ′ and outputs it to the frequency converter 9. The frequency converter 9 calculates the rotation speed N from the rotation speed N by referring to the data tables 7c and 7a corresponding to the actual head H, thereby shifting to the rotation speed N 'and setting the discharge flow rate to the target flow rate Qn. To hold. Thus, the detection of the input power W and the pump rotation speed N is repeated, and the constant flow control operation is maintained.
[0056]
If the actual head H obtained next is equal to or higher than HA, that is, if there is a water level at a level lower than the pump stop water level, the determination becomes "NO" and the pump stops operating. In this case, the operation is performed after a certain time, the input power W and the pump rotation speed N are detected, and the actual head H is obtained from the data table 7c. If the actual head H is equal to or less than HB, that is, if the water level is equal to or higher than the return water level, "YES" is obtained, and the constant flow control operation is performed. If the actual head H is larger than HB, that is, if the water level is lower than the return water level, "NO" is determined, and the pump is stopped.
[0057]
FIG. 13 shows a second embodiment of the present invention.2It is explanatory drawing of the constant flow pump apparatus of an Example. In the present embodiment,1The configuration inside the control device 16 in the embodiment is changed. No.1Table data 7d is provided which stores the relationship between the pump rotation speed and the input power at a constant flow rate (Qn) obtained from the table data 7a and 7c of the embodiment. The target flow rate setting unit 12, a minimum power setting unit 23 corresponding to the stop water level (HA), a return power setting unit 24 corresponding to the return water level (HB), and a PI calculation unit 25 are provided.
[0058]
The control device 16 is connected to the rotation speed signal line of the submersible pump 3 from the frequency converter 9, and the input power signal line 13 to the motor driving the submersible pump 3 is connected to the control device 16 from the power detection unit 22. Are connected to the frequency converter 9.
[0059]
The table data section 7d stores a plurality of flow rates Q that are the target flow rates.1, Q2… QnThe relationship between the pump rotation speed N and the required input power W 'with respect to (constant) is stored as data, and the rotation speed signal N is input from the frequency converter 9 through the rotation speed signal line 10, and the power amount W at the target flow rate Qn 'Is output. Then, the power W 'obtained from the table data 7d and the actual power W obtained by the power detection unit 22 are input to the PI calculation unit 25 and are compared and calculated. If W ′ <W, a deceleration command is output from the output line 17 as a command value to the frequency converter 9 if W ′> W. If W '= W, the current state is maintained. The frequency converter 9 increases or decreases the rotation speed N 'of the submersible pump 3 based on the speed increase command or the deceleration command. The power W ′ obtained from the table data 7d is set as the target value, the power signal W from the power detector 22 is set as the process value, the pump rotation speed N is set as the feedback signal, and the discharge flow rate is set as the target flow rate Q.nThus, the constant flow rate Qn can always be pumped into the aeration tank 4 irrespective of the fluctuation of the actual head.
[0060]
Further, the pump suction side water level decreases to reach the minimum power value corresponding to the stop water level (HA) preset in the minimum power setting unit 23, and the water level increases to correspond to the return water level (HB). When the return power value reaches the return power value preset in the return power setting unit 24, the same water level control as in the third embodiment is performed.
[0061]
It should be noted that not only the actual head calculation based on the motor input power value in the above-described embodiment, but also a similar effect can be obtained as long as a corresponding change amount can be detected by a change in the actual head such as the motor input current. Needless to say.
When the discharge-side pipe is long, it is necessary to consider the pipe resistance, and this can be solved by adding and subtracting the head conversion value from the general equation for calculating pipe resistance to the actual head and correcting it.
[0062]
Note that the table data groups 7a, 7c, 7d in the embodiment can be replaced with a function generator which is formed into a function based on the data. That is,1In the table data section 7c of the embodiment, the relationship between the motor input power W and the head H for a plurality of pump rotation speeds N is shown.
H = FN (W)
It can be simulated by the function
In addition,1In the table data 7a of the embodiment, the relationship between the pump rotation speed N 'and the head H for keeping the plurality of target flow rates Qn constant is shown.
N '= FN (H)
It can be simulated by the function
No.2In the table data 7d of the embodiment, the relationship between the pump rotation speed N 'and the input power for a plurality of target flow rates (Qn) is shown.
N '= Fn (W)
It can be simulated by the function Even in this case, it goes without saying that the arithmetic processing can be performed in the control flow in exactly the same manner as the table data 7a, 7c, 7d.
[0063]
FIG.Other references1 shows an example constant flow pump device.
In the submersible pump 3, the frequency converter 9, the control means 16, the pressure detector 26 and the like are built in the casing of the pump 3.
[0064]
FIG. 15 is an explanatory diagram of a control device in the submersible pump. The control device 16 includes a distance setting unit 30, a converter 31, a PI control unit 8, a flow setting unit 12 for setting an operation target flow rate of the submersible pump, and a plurality of target flow rates Q.1, Q2… QnAnd the table data 7a storing the relationship between the pump rotation speed N and the pump head H '. The pressure detecting means 26 is provided on the pump suction side and detects a head on the suction side. From the head signal, the head corresponding to the pipe distance is adjusted by the distance setting unit 30 and the converter 31 to calculate the actual head H. The actual head H and the pump rotation speed signal N, which is a feedback signal, are input, and the head H 'calculated from the data table 7a is input to the PI control unit 8, so that H and H' match. Thus, the rotation speed signal N ′ is output to the frequency converter 9.
[0065]
The table data 7a includes a plurality of operation target flow rates Q1, Q2, Q3.. (Constant), the relationship between the pump rotation speed N and the pump head H is stored as data, which is the same as in the above-described embodiment. The operation target flow rate Q preset in the flow rate setting unit 12nAnd the rotation speed signal N detected by the frequency converter are input to the table data 7a, and the required head H 'is determined and output.
[0066]
On the other hand, the actual head H calculated by inputting the suction-side pressure (head) detected by the pressure detector 26 and the distance from the pressure detector to the discharge pipe horizontal drawing portion 15 from the distance setting device 30 to the converter 31 is calculated. The calculated value is input to the PI control unit 8 as a target value. Further, the required head H 'is input to the PI control unit 8 as a process value from the table data 7a based on the target flow rate Qn set by the flow rate setting unit 12 and the rotation speed signal N of the rotation speed output signal line 10 from the table data 7a. Then, the PI control unit 8 compares the actual head H with the required head H ′, and calculates a deceleration command if H <H ′, a speed increase command if H> H ′, and maintains the current state if H = H ′. It is output as a command value to the frequency converter 9. The frequency converter 9 increases or decreases the pump speed based on the speed increase command or the deceleration command.
By this feedback loop control, the frequency converter 9 adjusts the number of revolutions N of the pump 3 to N ', and makes the difference between the actual head H and the head H' zero to always supply a constant amount of water Qn to the aeration tank 4. It will be able to pump water.
[0067]
FIG. 16 shows an operation control flow of the submersible pump 3. When operating the pump, the target flow rate QnAnd the distance H corresponding to the head from the pressure detector to the discharge pipe horizontal pulling portion 15dIs set (ST1). Then, the distance H from the pressure detector to the water surface, which is a signal from the pressure detector 26,SIs input to the converter 31 (ST2). Distance H from the pressure detector to the side of the discharge pipedFrom pump suction to water surfaceSIs subtracted to obtain the actual pump head H (ST3). Next, the actual pump head H is set to a preset head HB of the return water level. If it is below, that is, if the water level is equal to or higher than the return water level, the determination becomes YES and automatic operation starts (ST4). Then, the rotation speed command value N (initial value N = 0) is output to the frequency converter (ST5). Then, the operation rotational speed N from the frequency converter is fetched (ST6). With reference to the table data 7a based on the rotation speed N and the target flow rate Qn, the head H 'is determined and output (ST7). Distance Hs from the pressure detector to the water surface, which is a signal from the pressure detector Is input to the converter (ST8). Distance Hd corresponding to the discharge side head from the pressure detector to the discharge pipe horizontal pulling part From pump suction to water surface Hs Is subtracted to obtain the pump actual head H (ST9). Then, the actual pump head H is compared with the head H 'calculated from the data table 7a (ST10). If H <H ′, deceleration command N−ΔN (ST11), if H> H ′, increase speed command N + ΔN (ST12), if H = H ′, maintain current status command to frequency converter And the rotation speed is controlled so that H = H ′ (ST13). The actual head of the pump H is the head HA of the preset stop water level. It is determined whether or not the above is true, that is, whether or not the water level is equal to or higher than the stop water level for preventing idling (ST14). Pump actual head H is head HA corresponding to stop water level If so, the determination is NO and the pump is stopped (ST15). If YES, the processes from (ST5) to (ST14) are repeated to continue the constant flow rate operation.
[0068]
Further, using the signal of the pressure detector, when the inflow amount increases rapidly and the water level rises and reaches the water level immediately before the overflow (the head decreases below the preset Hh), the submersible pump 3 Forcibly raises the operating rotation speed and outputs an alarm. Hh increases again and Hh When the water level drops (the water level drops), the automatic operation control of the pump can be performed so as to return to the constant flow rate operation. As a result, it is found that the inflow of sewage has increased abnormally, and it is possible to prevent an overflow of the flow control tank.
[0069]
Also, when the pressure detector fails, a sensor failure alarm is output, the operation is continued for a predetermined period of time based on the head immediately before the failure, and automatically stopped after a certain period of time, and the operation is stopped for a while. The sewage transfer can continue, during which time the sensor has failed and can be addressed.
[0070]
FIG.Other referencesIt is explanatory drawing of the structure of the control apparatus of the constant flow rate pump apparatus of an example.FIG.Only the configuration of the control device 16 is different from that of the first embodiment.
The control device 16 stores the distance setting unit 30, the converter 31, the flow setting unit 12 for setting the operation target flow rate of the pump, and the relationship between the pump speed N and the pump head H at a plurality of target flow rates Qn. It is composed of table data 7a and the like, receives a head signal H from the pressure detector 26 and the distance converter 31, and outputs a speed command value N 'to the frequency converter 9.
[0071]
The table data 7a includes a plurality of operation target flow rates Q1, Q2, Q3… Qn , The relationship between the pump rotation speed N and the pump head H is stored as table data. The operation target flow rate Qn preset in the flow rate setting unit 12, the head by the pressure detector 26, and the distance from the pressure detector 26 to the discharge pipe horizontal drawing portion were calculated by inputting the distance from the distance setter to the head converter. The rotation command value N ′ is determined and output to the frequency converter 9 by referring to the table data 7a based on the actual head H.
[0072]
FIG.Water of4 shows an operation control flow of the middle pump 3. In the operation of the pump, the target flow rate Qn and the distance Hd corresponding to the head from the pressure detector to the side of the discharge pipe are drawn. Is set (ST1). Then, the distance Hs from the pressure detector to the water surface, which is the signal from the pressure detector Is input to the converter (ST2). Distance Hd from the pressure detector to the side of the discharge pipe Distance from pump suction to water surface corresponding to the lift Hs Is subtracted to obtain the actual pump head H (ST3). Next, the actual pump head H is set to a preset head HB of the return water level. If it is below, that is, if the water level is equal to or higher than the return water level, the determination becomes YES and automatic operation starts (ST4).
[0073]
Then, the distance Hs from the pressure detector to the water surface, which is the signal from the pressure detector Is input to the converter (ST5). Distance Hd from pressure detector to discharge pipe horizontal pulling part 15 From pump suction to water surface Is subtracted to obtain the pump actual head H (ST6). The rotational speed command value N 'is determined by referring to the table data 7a based on the pump actual head H and the target flow rate Qn (ST7). Then, the rotation speed command value N 'is output to the frequency converter (ST8). The pump actual head H is a head HA corresponding to a preset pump operation stop water level. It is determined whether or not it is below, that is, whether or not the water surface is at a height equal to or higher than the water level for preventing idling (ST9). Pump actual head H is HA If it is above (below the stop water level), it becomes NO and the pump is stopped (ST10). If YES, the processes from (ST5) to (ST9) are repeated to continue the constant flow rate operation.
[0074]
In addition,15 and 17The table data 7a can be replaced with a function formula based on the data, as in the above-described embodiments.
[0075]
15 and 17In the above, the variable speed means 9 and the control device 16 are built into the pump casing to have an integrated structure, but they may be installed in another place, for example, on the ground as a control panel or the like. Regarding the mounting position of the pressure detector, it is not always necessary to incorporate the pressure detector into the pump to form an integral structure. Another embodiment of the mounting position of the pressure detector will be described below.
[0076]
FIG. 19 shows an example in which a throw-in type pressure detector 26a is installed on the bottom of the water tank. By measuring the water pressure at the bottom, the lift on the suction side can be detected. This has an advantage that no piping or the like for detection is particularly required.
[0077]
FIG. 20 is an explanatory view of another embodiment of the mounting position of the pressure detector. A water inlet 31 is provided near the outer bottom surface of the water tank, and a pressure detector 26b is provided to measure the water pressure and detect the head.
[0078]
FIG. 21 is an explanatory view of still another embodiment of the mounting position of the pressure detector. A pressure detector 26c is installed on the upper part of the pipe 32 charged in the water tank, and the air pressure sealed in the upper part of the pipe 32 is measured to detect the head. This is because there is no direct contact between the pressure detector 26c and the waste water / waste water, and there is no influence of clogging of waste or the like.
[0079]
In the present embodiment, the following configuration is provided as a function for avoiding and protecting the accident of closing the pump suction port. First, in order to prevent the pump suction port from closing due to adhesion of dirt, etc., the pump operation is automatically stopped at the stop water level, then reverse rotation is performed at restart, and then constant flow control is performed after normal rotation at high rotation speed Move to operation. This reduces foreign matter sticking or clogging to the pump suction port during a temporary stop, and makes it difficult for the pump suction port to be closed. The reverse rotation operation may be performed at a high rotation speed. In addition, the rotation proceeds to the normal rotation continuously. However, even if the rotation speed is not always high, the rotation speed may be gradually increased to shift to the constant flow rate control operation.
[0080]
Next, when the pump suction port is closed, the reverse rotation operation and the normal rotation operation are continuously performed. If normal recovery still does not take place, the pump is replaced by another pump, and the normal pump automatically stops and then tries reverse rotation and normal rotation with the pump that has closed again. I do. In this case, an alarm may be output. Further, the reverse rotation operation and the normal rotation operation may be repeated a predetermined number of times, or the alternate operation to the closed pump may be repeated several times.Note thatThe detection of the pump suction port closed state depends on the operation control method of the pump, but can be detected based on a change in the operation current, the actual rotation state, and the discharge pressure.
[0081]
The motor is not limited to the two-pole induction motor of the present embodiment, but may be a four-pole or six-pole induction motor or a synchronous motor. Also, the variable speed means of the motor is not limited to the combination of the induction motor and the inverter, and it goes without saying that the same effect can be obtained by means of a DC motor and a frequency converter.
Further, in an apparatus of a type in which two pumps are alternately operated, it is possible to perform a control in which the pumps are automatically alternately operated when the constant flow control operation is started after the automatic stop.
[0082]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, the pumping amount can be kept constant despite the fluctuation of the actual head of the water tank in which the submersible pump is installed. The use of this pump device in a small-sized combined septic tank eliminates the need for a conventional large-scale flow control device, eliminates wasteful power consumption due to excess water reflux, and reduces the inflow of sewage and wastewater. In contrast, a constant flow rate can be always pumped into the aeration tank. Therefore, a stable purification capacity can be obtained in the septic tank, and sufficiently purified water can be discharged to the outside. In addition, without separately providing a water level detection mechanism such as a float switch where dirt is likely to adhere and malfunction, the pump is automatically stopped when the water level drops, and when the water level rises and reaches the return water level. The constant flow control operation can be restarted. Further, an alarm is output at the abnormally high water level, the operation speed is forcibly increased, and operation corresponding to the abnormal inflow of sewage / filtration water becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG.referenceExplanatory drawing of the constant flow rate pump apparatus of an example.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a discharge flow rate Q and a total head H when a rotation speed N is fixed.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a rotation speed N and a total head H when a flow rate Q is fixed.
FIG. 4FIG.FIG. 3 is a control flow chart of the constant flow rate pump device.
FIG. 5FIG.3A is a diagram showing the operation of the constant flow pump device, and FIG. 3A shows the flow rate, and FIG. 3B shows the frequency (rotational speed) and the water level (head).
FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams relating to the arrangement of the liquid level detection sensor. FIG. 6A is a diagram in which the liquid level detector is located above the horizontal drawing pipe, and FIG. 6B is a diagram in which the liquid level detector is positioned below the horizontal drawing pipe. Here is an example.
FIG. 7Other referencesExplanatory drawing of the constant flow rate pump apparatus of an example.
FIG. 8FIG.FIG. 3 is a control flow chart of the constant flow rate pump device.
FIG. 9 of the present invention.1Explanatory drawing of the constant flow rate pump apparatus of an Example.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the discharge flow rate Q, the total head H, and the input power W when the rotation speed N is constant.
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the input power W and the head H when the rotation speed N is fixed.
FIG. 12 of the present invention;1FIG. 4 is a control flow chart of the constant flow rate pump device according to the embodiment.
FIG. 13 of the present invention.2Explanatory drawing of the constant flow rate pump apparatus of an Example.
FIG. 14Other referencesExplanatory drawing of the constant flow rate pump apparatus of an example.
FIG.FIG.FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a control device.
FIG.FIG.FIG. 3 is a control flow chart of the constant flow rate pump device.
FIG.Other referencesExplanatory drawing which shows the structure of the control apparatus of the constant flow rate pump apparatus of an example.
FIG.FIG.FIG. 3 is a control flow chart of the constant flow rate pump device.
FIG.15 and 17Explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the pressure detector in FIG.
FIG.15 and 17Explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the pressure detector in FIG.
FIG. 2115 and 17Explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the pressure detector in FIG.
FIG. 22 is an explanatory view showing a configuration of a pump device in a conventional small-sized combined septic tank.
[Explanation of symbols]
2 Flow control tank
3 submersible pump
4 Aeration tank
7a, 7b, 7c, 7d Data table
8 PI operation unit
9 Frequency converter
11 Liquid level detector
15 Horizontal pulling piping
16 Control device
22 Power detector
26 Pressure detector
