JP3719746B2 - 往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置 - Google Patents
往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置に係り、特に電力あるいは化学プラント等における水質調整用薬品の注入装置に使用される比較的小容量の往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水質調整用薬品の注入装置は、供給タンク内の薬液を、通常は前述したように、比較的小容量の往復動ポンプを介して、プラント内の所定個所へ注入するように構成されている。
【０００３】
因みに、この種の水質調整用薬品の注入装置においては、薬品の注入量はプラント内の水質に対応した所定量に設定しなければならない。しかるに、このような薬品の注入装置においては、前記薬品の注入量すなわちポンプ吐出流量が、そのポンプ特性すなわち往復動ポンプの吐出容量は、往復動プランジャ等のストローク長さおよびストローク回数から設定するために、定量性に優れている。これと同時に、ポンプの吐出容量は比較的容易に変更し得ることから、前記所定量についても比較的容易に設定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した往復動ポンプ、すなわち水質調整用薬品の注入装置に使用される比較的小容量の往復動ポンプには、次に述べるような難点があった。
【０００５】
注入装置における薬品の注入量、すなわちポンプ吐出流量は、前述したように、プラント内の水質に対応した所定量に設定される。そして、この所定設定量は、近来益々微量となり、かつ高精度の変更設定が要求されている。しかるに、前記従来の往復動ポンプは、前記要求を達成することが実際的には不可能であった。すなわち、前記従来の往復動ポンプの吐出流量の計測および積算は、一般に、この往復動ポンプが接続される薬液供給タンクに設けられる液面レベル計の液面変動量より算定されている。
【０００６】
因みに、ポンプ配管系に使用されている通常の流量計は、脈動を有し、しかも前記微量、高精度の変更を要求されるこの種の往復動ポンプの配管系に対しては、使用不適であるが、この算定による計測および積算は、操作が繁雑であるばかりでなく、正確性を欠くものである。このため、結果的に、前述のポンプ吐出流量およびその積算（薬品注入量）の設定精度は、十分に高めることはできなかった。
【０００７】
なお、前記難点を解決する手段として、例えば本出願人に係る新規技術（実公平６−３９１０２号公報）が開示されている。しかしながら、この技術は、特定の往復動ポンプ（ダイアフラムポンプ）のポンプ本体内に特別に加工するものであり、従ってこの種の一般的な往復動ポンプに対して、全般的かつ簡便に適用し得るものではない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、微少かつ変動する往復動ポンプの吐出流量を簡便かつ高精度に計測および積算することができる往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明に係る往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置は、供給タンクから取扱液を吸込みこの取扱液を供給部へ向けて吐出するように構成した小容量の往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置であって、往復動ポンプと前記供給タンクとを連通する吸込配管系内に、大気開放形計量シリンダを含む複数の計量配管系を設けると共に、この複数の計量配管系の間を交互に切替えると共に前記計量シリンダにより得られる計量動作信号に基づいて前記往復動ポンプの作動制御と切替弁の切替え制御とを行う切替制御手段と、前記計量動作信号に基づいてポンプ吐出流量を計測するポンプ吐出流量計測手段とを設けてなる往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置において、前記切替制御手段は、吸込配管系よりそれぞれバイパスされた複数のバイパス計量配管系にそれぞれ複数の作動弁を設けると共に、複数の計量シリンダに配設した各レベル計に対して設定する複数の作動接点と対応する動作点を有し、それぞれ複数の作動弁及び往復動ポンプの操作部と制御ラインに接続される切替制御器とから構成されることを特徴とする。
【００１０】
この場合、計量シリンダは、このシリンダ内に流入排出される取扱液の流量を計測するためのレベル計を設けた構成とすることができる。
【００１１】
また、切替制御手段は、複数の計量配管系内の各切替弁を交互に切替えると共にそのそれぞれの計量シリンダに配設したレベル計の動作信号により、吸込配管系ないし計量配管系に設置した往復動ポンプの作動制御および切替弁の切替え制御を行うように構成することができる。
【００１２】
さらに、ポンプ吐出流量計測手段は、所定時間内におけるポンプ吐出流量設定値と、計量シリンダに配設したレベル計の動作信号に基づいて計測されたポンプ吐出流量計測値との偏差を算定し、この偏差と所定の許容値とを比較演算して、前記偏差が許容値より大きい場合に警報出力を発生するようにシステム構成することができる。
【００１３】
本発明においては、切替制御手段により複数（通常は２つ）の計量配管系が、それぞれ往復動ポンプと連通すると、供給タンク内の取扱液は、それぞれの大気開放形計量シリンダ内へ流入し、一旦計量シリンダ内の所定レベルまで上昇した後、前記一方の計量配管系を遮断すると同時に、往復動ポンプを起動することにより、前記他方の計量配管系の計量シリンダ内の取扱液が、この計量シリンダ内を下降して往復動ポンプ側へ排出される。そして、この下降排出に際して、前記計量シリンダ内のレベル計の動作信号に基づいてポンプ吐出流量計測手段が作動することにより、前記下降排出流量（ポンプ吐出流量）が所定時間の間、自動的に計測される。その後、前記所定時間が経過すると、前記他方の計量配管系が遮断されると同時に、前記一方の計量配管系の計量シリンダが交替的に連通することにより、前述の場合と同様にして、ポンプ吐出流量の連続的な計測が続行される。従って、本発明によれば、前記流量が脈動しかつ変動する微少量であっても、ポンプ吐出流量を、連続的にしかも高精度に計測することができると共に、その間の積算も同時に達成することできる。
【００１４】
また、本発明においては、前記ポンプ吐出流量計測手段は、往復動ポンプの供給タンクに対する吸込配管系内に設置し得るので、ポンプ等の主体設備を変更することなく、また既設の設備であっても、この種の一般的な往復動ポンプに対して、全般的にしかも簡便に追加適用することができる。
【００１５】
従って、本発明においては、薬液等の取扱液の必要注入量が絶えず計算され、それに適合するようにポンプのストローク長や回転数（ストローク回数）が絶えず調整され、設定流量が絶えず変動している条件下において、変動する設定流量に対し実際の流量が適合しているかをチェックすることができると共に、エアロック等の障害をチェックすることができることを特徴とする。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明に係る往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１７】
図１において、先ず本発明に係る往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置は、好適には、前述したように水質調整用薬品の注入装置等に適用される。そして、基本的には、薬液等の供給タンク１０から薬液等の取扱液を吸込み、この薬液をプラント内の所定個所（供給部）へ向けて吐出する、小容量の往復動ポンプ１２からなる装置であって、前記往復動ポンプ１２の供給タンク１０に対する吸込配管系１４内に、この吸込配管系１４からバイパスして供給タンク１０に連通する大気開放形計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂをそれぞれ含む複数（通常は、図示されるように２つ）の計量配管系３０Ａ、３０Ｂと、これらの計量配管系３０Ａ、３０Ｂの間を切替えると共にそのそれぞれの計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂの計量動作信号に基づいて前記往復動ポンプ１２の作動制御と切替弁の切替え制御とを行う切替制御手段４０と、前記計量動作信号に基づいてポンプ吐出流量を計測してその異常を監視するポンプ吐出流量計測機構５０とを設けた構成からなる。
【００１８】
そこで、次に前記各構成要素につき、詳細に説明する。
【００１９】
先ず、計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂは（なお、これらは同一構造であるので前者２０Ａについてのみ説明する）、大気開放ベント部２０Ａａを有し、そして連通管２０Ａｂおよび２０Ａｃを介してそれぞれ供給タンク１０および計量配管系３０Ａと連通される。計量シリンダ２０Ａの内部には、薬液の流量を計測するための磁歪式レベル計２２Ａを備える。なお、この計量シリンダ２０Ａは、例えば往復動ポンプ１２の基準吐出量が３ｌ／ｍｉｎである場合には、そのシリンダ本体は、例えば５ｌ（面積８０Ａ×高さ１ｍ）に設定する。そして、磁歪式レベル計２２Ａには、４つの作動接点ＬＬ、Ｌ、Ｈ、ＨＨを設けた構成とする（但し、この場合、供給タンク１０の高さは、１０ｍ以上必要である）。この場合、前記作動接点Ｌ、Ｈは設定点であり、作動接点ＬＬ、ＨＨは限界点である。なお、この磁歪式レベル計２２Ａは、計量シリンダ２０Ａ内の液レベルに応じて、アナログ的に液レベル信号を出力することができる。
【００２０】
次に、切替制御手段４０は、吸込配管系１４よりそれぞれバイパスされた２つのバイパス計量配管系３０Ａ、３０Ｂに、それぞれ２つの電磁（または空気圧）作動弁２４Ａ、２６Ａおよび２４Ｂ、２６Ｂを設けると共に、レベル計２２Ａおよび２２Ｂに対して設定する４つの作動接点ＬＬ、Ｌ、Ｈ、ＨＨと対応する動作点を有し、前記それぞれの作動弁２４Ａ、２４Ｂおよび２６Ａ、２６Ｂ並びに往復動ポンプ１２の各操作部と制御ラインにより接続される切替制御器４２とから構成される。なお、各作動弁は、瞬時作動（配管系とほぼ同じ口径）の高頻度タイプに構成し、前記切替制御器４２は、例えばパソコンもしくはディジタル式コントローラにより構成することができる。また、図１における参照符号１６は、前記作動弁に対応して吸込配管系１４内に設けた手動もしくは自動操作弁を示す。
【００２１】
従って、このような構成からなる切替制御手段４０は、吸込配管系１４の手動操作弁１６を閉じた状態で、始動押ボタンスイツチ４２ａを操作すると、切替制御器４２により、まず最初に計量配管系３０Ａ、３０Ｂのそれぞれ一方の作動弁２４Ａ、２４Ｂを開き、他方の作動弁２６Ａ、２６Ｂを閉じることにより、供給タンク１０内の薬液を、それぞれの大気開放形計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂ内へその所定レベル（対応する計量シリンダ内の磁歪式レベル計２２Ａ、２２Ｂの上部作動接点Ｈ）まで流入上昇させることができる。
【００２２】
すなわち、前記計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂ内へ流入する薬液が所定レベル
（レベル計２２Ａ、２２Ｂの上部作動接点Ｈ）に達すると、それぞれレベル計２２Ａ、２２Ｂが動作し、この動作信号によって切替制御器４２を介し、前記作動弁２４Ａ、２４Ｂを閉じる。
【００２３】
次いで、前記他方の作動弁２６Ａ、２６Ｂのうち一方の作動弁２６Ａのみを開くことにより、前記一方の計量シリンダ２０Ａが往復動ポンプ１２と連通し、この状態で前記ポンプ１２が起動することにより、前記計量シリンダ２０Ａ内の薬液が、このシリンダ２０Ａ内を下降し、往復動ポンプ１２側へ排出される。しかるに、この薬液の下降排出に際して、計量シリンダ２０Ａ内のレベル計２２Ａの動作信号に基づいてポンプ吐出流量計量手段５０が動作し、前記計量シリンダ２０Ａ内を下降して前記ポンプ１２側へ排出される前記薬液の流量（ポンプの実際の吐出流量Ｑａ）が、所定時間Ｔ1 （例えば、１分または２分）の間、前記レベル計２２Ａの動作信号に基づいて、前記ポンプ吐出流量計測手段５０により自動的に計測される。
【００２４】
その後、前記所定時間Ｔ1 が経過すると、作動弁２４Ａが開くと共に作動弁２６Ａが閉じ、そして作動弁２４Ｂが閉じて、作動弁２６Ｂが開く状態となる。この状態になると、往復動ポンプ１２に対して、今まで連通していた前記一方の計量シリンダ２０Ａが遮断されると同時に、今まで遮断されていた他方の計量シリンダ２０Ｂが交替的に連通する。これにより、前述の場合と同様にして、前記計量シリンダ２０Ｂ内を下降して前記ポンプ１２側へ排出される前記薬液の流量（ポンプの実際の吐出流量Ｑａ）が、所定時間Ｔ2 （例えば、１分または２分）の間、前記レベル計２２Ｂの動作信号に基づいて、前記ポンプ吐出流量計測手段５０により自動的に計測される。そして、前記操作制御は、必要に応じて繰り返される。
【００２５】
すなわち、往復動ポンプの場合、瞬間吐出流量は、ポンプ吐出量Ｑmax ×ポンプストローク長さｌ0 ／ｌmax （％）×ポンプ回転数（ストローク回数）ｎ0 ／ｎmax （％）により、理論的に求められる。従って、前記理論値に基づいて、１分間における吐出流量を計測するとすれば、次式によりポンプ吐出流量Ｑ0 （設定値）を求めることができる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
しかるに、ポンプ吐出流量計量手段５０は、図２のシステム構成として示される。図２に示すシステム構成において、往復動ポンプ１２の吐出流量の計測および監視は、まず設定されたポンプ吐出流量Ｑ0 〔最大吐出量Ｑmax に対する設定ストローク長さｌ0 、設定ストローク回数ｎ0 および前記所定時間Ｔ1 またはＴ2 の積算値〕が、それぞれ乗算器５１、５２による乗算と共に、タイマ演算器５３による前記所定時間Ｔ1 またはＴ2 についての演算が、前記演算式に基づいて行われる。
【００２８】
このようにして得られたポンプ吐出流量Ｑ0 は、実際の吐出流量（計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂにおける各レベル計２２Ａ、２２Ｂの作動接点の設定点Ｌ、Ｈで決定される）Ｑａとの偏差を引算器５４により算定し、得られた偏差を所定の許容値ｍと比較器５５により比較することにより行う。従って、この場合、前記比較器５５において得られる偏差が、許容値ｍより大きければ警報出力が発生し、この警報出力により適宜ポンプ吐出流量計測手段５０の外部に設けた警報機器５６等を作動させることができる。
【００２９】
このようにして、本発明装置においては、所定時間の間における計量シリンダの液面低下を検出（磁歪式レベル計で測定）することにより、所定時間当りのポンプ吐出流量を算定することができる。そして、前記レベル計による設定点Ｈ、Ｌにおける動作信号に基づいて、計量シリンダによる計量回数ないしは複数の計量シリンダの交替回数（カウンタ５７で計数）を検出することにより、長時間単位の注入（吐出）積算値（使用量）のチェックを行うことも可能である。従って、仮にポンプの吐出流量が脈動し、かつ変動する微少量であっても、高精度な計測および監視を行うことができる。なお、このように構成されるポンプ吐出流量計測手段５０は、例えば前記切替制御手段４０を構成するパソコン等で共用することが可能である。
【００３０】
なお、本発明においては、ポンプ吐出流量計測手段５０が、前述のように往復動ポンプ１２の供給タンク１０に対する吸込配管系１４内に設置されているので、例えばポンプ等の主体設備が変更されることなく、また既設の設備であっても、この種の一般的な往復動ポンプに対して、全般的にしかも簡便に追加適用し得ることも明らかである。
【００３１】
また、前述した第１図および第２図に示す実施例においては、計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂを吸込配管系１４からバイパスした計量配管系３０Ａ、３０Ｂに設けた構成を示したが、吸込配管系１４に対して計量シリンダ（２０Ａ、２０Ｂ）を備えた計量配管系（３０Ａ、３０Ｂ）を設けることも可能である。すなわち、計量配管系をバイパスラインとした場合には、計量シリンダに対し薬液を流入ないし排出（流量測定）する時のみ弁１６を閉じることにより、運転を停止することなくポンプ吐出流量の計測を行うことができる。これに対し、吸込配管系１４に直接計量シリンダを設ける場合には、前記計量シリンダを弁１６の下流側に設け、計量シリンダに対し薬液を流入ないし排出（流量測定）する時のみ弁１６を閉じることにより、運転を停止することなくポンプ吐出流量の計測を行うことができる。
【００３２】
しかるに、計量配管系をバイパスラインとした場合は、計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂの点検および清掃に際して便利である。
【００３３】
因みに、本発明の計量シリンダのベント部２０Ａａ、２０Ｂａは、ヒドラジン等の有害薬液を使用する場合のエアロック対策として有効である。
【００３４】
また、本発明においては、ポンプ吐出流量計測手段によるポンプ吐出流量を計測する手段として、前述した計測時間を設定する方法に代えて、予めポンプのストローク数を設定する方法等を適用することができる。すなわち、このストローク数を設定する方法は、往復動ポンプ側に回転数センサを設ける（例えば、ポンプを駆動するピストン作動カム軸にエンコーダを取付ける）ことにより、ポンプ吐出流量の測定期間を時間ではなく、ストローク回数で設定する。これにより、例えば１ストロークの間における液面低下量から、正確なポンプ吐出流量を求めることができる。この場合には、レベル計による作動接点である設定値Ｌ、Ｈの設定が不要であり、長時間単位の注入（吐出）積算値（使用量）のチェックを行うのにも有効である。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、その精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。すなわち、例えば、各計量配管系においてそれぞれ切替弁２４Ａ、２６Ａおよび２４Ｂ、２６Ｂを構成する各２つの２方向作動弁は、１つの３方向作動弁で計量シリンダの接続分岐点にそれぞれ設ける構成とすることができる。また、前記各切替弁２６Ａ、２６Ｂは、それぞれ計量シリンダの接続される分岐ラインに設けることもできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置は、供給タンクから取扱液を吸込みこの取扱液を供給部へ向けて吐出するように構成した小容量の往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置であって、往復動ポンプと前記供給タンクとを連通する吸込配管系内に、大気開放形計量シリンダを含む複数の計量配管系を設けると共に、この複数の計量配管系の間を交互に切替えると共に前記計量シリンダにより得られる計量動作信号に基づいて前記往復動ポンプの作動制御と切替弁の切替え制御とを行う切替制御手段と、前記計量動作信号に基づいてポンプ吐出流量を計測するポンプ吐出流量計測手段とを設けてなる往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置において、前記切替制御手段は、吸込配管系よりそれぞれバイパスされた複数のバイパス計量配管系にそれぞれ複数の作動弁を設けると共に、複数の計量シリンダに配設した各レベル計に対して設定する複数の作動接点と対応する動作点を有し、それぞれ複数の作動弁及び往復動ポンプの操作部と制御ラインに接続される切替制御器とを設けた構成としたことにより、複数の計量配管系が切替制御手段を介して往復動ポンプと連通し、供給タンク内の取扱液が、それぞれ大気開放形計量シリンダ内へ所定レベルまで流入上昇した後に、前記複数の計量配管系の中の１つのみを往復動ポンプに連通した状態でこのポンプを起動すると、前記連通している計量配管系の計量シリンダ内の取扱液が、この計量シリンダ内を下降して往復動ポンプ側へ排出される。そして、この下降排出に際して、前記計量シリンダ内のレベル計の動作信号に基づいて、前記下降排出流量（ポンプ吐出流量）が所定時間の間、ポンプ吐出流量計測手段により自動的に計測することができる。
【００３７】
その後、記所定時間が経過すると、往復動ポンプに対して別の計量配管系が交替的に連通することにより、前述の場合と同様にして、ポンプ吐出流量が連続的にかつ自動的に計測を行うことができる。
【００３８】
従って、本発明によれば、複数の計量配管系を設けて、それぞれの計量シリンダを交替的に使用することにより、ポンプ吐出流量の連続的な自動計測を簡便に達成することができる。この場合、ポンプ吐出流量が脈動し、かつ変動する微少量であっても、高精度にポンプ吐出流量の計測を行うことができると共に前記吐出流量の異常を監視し、さらにその間におけるポンプ吐出流量の積算を行うこともできる。
【００３９】
また、本発明においては、前記ポンプ吐出流量計測機構は、往復動ポンプの供給タンクに対する吸込配管系内に設置されているので、ポンプ等の主体設備が変更されることなく、また既設の設備であっても、この種の一般的な往復動ポンプに対して、全般的にしかも簡便に追加適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置の一実施例を示す全体構成の概略説明図である。
【図２】図１に示す吐出流量監視および積算装置におけるポンプ吐出流量計測手段の計測および監視システムを示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１０ 供給タンク
１２ 往復動ポンプ
１４ 吸込配管系
１６ 弁
２０Ａ、２０Ｂ 計量シリンダ
２０Ａａ、２０Ｂａ ベント部
２０Ａｂ、２０Ｂｂ 連通管
２２Ａ、２１Ｂ レベル計
２４Ａ、２６Ａ、２４Ｂ、２６Ｂ 作動弁
３０Ａ、３０Ｂ 計量配管系
４０ 切替制御手段
４２ 切替制御器
４２ａ 押ボタンスイッチ
５０ ポンプ吐出流量計測手段
５１、５２ 乗算器
５３ タイマ演算器
５４ 引算器
５５ 比較器
５６ 警報機器
５７ カウンタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置に係り、特に電力あるいは化学プラント等における水質調整用薬品の注入装置に使用される比較的小容量の往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水質調整用薬品の注入装置は、供給タンク内の薬液を、通常は前述したように、比較的小容量の往復動ポンプを介して、プラント内の所定個所へ注入するように構成されている。
【０００３】
因みに、この種の水質調整用薬品の注入装置においては、薬品の注入量はプラント内の水質に対応した所定量に設定しなければならない。しかるに、このような薬品の注入装置においては、前記薬品の注入量すなわちポンプ吐出流量が、そのポンプ特性すなわち往復動ポンプの吐出容量は、往復動プランジャ等のストローク長さおよびストローク回数から設定するために、定量性に優れている。これと同時に、ポンプの吐出容量は比較的容易に変更し得ることから、前記所定量についても比較的容易に設定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した往復動ポンプ、すなわち水質調整用薬品の注入装置に使用される比較的小容量の往復動ポンプには、次に述べるような難点があった。
【０００５】
注入装置における薬品の注入量、すなわちポンプ吐出流量は、前述したように、プラント内の水質に対応した所定量に設定される。そして、この所定設定量は、近来益々微量となり、かつ高精度の変更設定が要求されている。しかるに、前記従来の往復動ポンプは、前記要求を達成することが実際的には不可能であった。すなわち、前記従来の往復動ポンプの吐出流量の計測および積算は、一般に、この往復動ポンプが接続される薬液供給タンクに設けられる液面レベル計の液面変動量より算定されている。
【０００６】
因みに、ポンプ配管系に使用されている通常の流量計は、脈動を有し、しかも前記微量、高精度の変更を要求されるこの種の往復動ポンプの配管系に対しては、使用不適であるが、この算定による計測および積算は、操作が繁雑であるばかりでなく、正確性を欠くものである。このため、結果的に、前述のポンプ吐出流量およびその積算（薬品注入量）の設定精度は、十分に高めることはできなかった。
【０００７】
なお、前記難点を解決する手段として、例えば本出願人に係る新規技術（実公平６−３９１０２号公報）が開示されている。しかしながら、この技術は、特定の往復動ポンプ（ダイアフラムポンプ）のポンプ本体内に特別に加工するものであり、従ってこの種の一般的な往復動ポンプに対して、全般的かつ簡便に適用し得るものではない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、微少かつ変動する往復動ポンプの吐出流量を簡便かつ高精度に計測および積算することができる往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明に係る往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置は、供給タンクから取扱液を吸込みこの取扱液を供給部へ向けて吐出するように構成した小容量の往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置であって、往復動ポンプと前記供給タンクとを連通する吸込配管系内に、大気開放形計量シリンダを含む複数の計量配管系を設けると共に、この複数の計量配管系の間を交互に切替えると共に前記計量シリンダにより得られる計量動作信号に基づいて前記往復動ポンプの作動制御と切替弁の切替え制御とを行う切替制御手段と、前記計量動作信号に基づいてポンプ吐出流量を計測するポンプ吐出流量計測手段とを設けてなる往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置において、前記切替制御手段は、吸込配管系よりそれぞれバイパスされた複数のバイパス計量配管系にそれぞれ複数の作動弁を設けると共に、複数の計量シリンダに配設した各レベル計に対して設定する複数の作動接点と対応する動作点を有し、それぞれ複数の作動弁及び往復動ポンプの操作部と制御ラインに接続される切替制御器とから構成されることを特徴とする。
【００１０】
この場合、計量シリンダは、このシリンダ内に流入排出される取扱液の流量を計測するためのレベル計を設けた構成とすることができる。
【００１１】
また、切替制御手段は、複数の計量配管系内の各切替弁を交互に切替えると共にそのそれぞれの計量シリンダに配設したレベル計の動作信号により、吸込配管系ないし計量配管系に設置した往復動ポンプの作動制御および切替弁の切替え制御を行うように構成することができる。
【００１２】
さらに、ポンプ吐出流量計測手段は、所定時間内におけるポンプ吐出流量設定値と、計量シリンダに配設したレベル計の動作信号に基づいて計測されたポンプ吐出流量計測値との偏差を算定し、この偏差と所定の許容値とを比較演算して、前記偏差が許容値より大きい場合に警報出力を発生するようにシステム構成することができる。
【００１３】
本発明においては、切替制御手段により複数（通常は２つ）の計量配管系が、それぞれ往復動ポンプと連通すると、供給タンク内の取扱液は、それぞれの大気開放形計量シリンダ内へ流入し、一旦計量シリンダ内の所定レベルまで上昇した後、前記一方の計量配管系を遮断すると同時に、往復動ポンプを起動することにより、前記他方の計量配管系の計量シリンダ内の取扱液が、この計量シリンダ内を下降して往復動ポンプ側へ排出される。そして、この下降排出に際して、前記計量シリンダ内のレベル計の動作信号に基づいてポンプ吐出流量計測手段が作動することにより、前記下降排出流量（ポンプ吐出流量）が所定時間の間、自動的に計測される。その後、前記所定時間が経過すると、前記他方の計量配管系が遮断されると同時に、前記一方の計量配管系の計量シリンダが交替的に連通することにより、前述の場合と同様にして、ポンプ吐出流量の連続的な計測が続行される。従って、本発明によれば、前記流量が脈動しかつ変動する微少量であっても、ポンプ吐出流量を、連続的にしかも高精度に計測することができると共に、その間の積算も同時に達成することできる。
【００１４】
また、本発明においては、前記ポンプ吐出流量計測手段は、往復動ポンプの供給タンクに対する吸込配管系内に設置し得るので、ポンプ等の主体設備を変更することなく、また既設の設備であっても、この種の一般的な往復動ポンプに対して、全般的にしかも簡便に追加適用することができる。
【００１５】
従って、本発明においては、薬液等の取扱液の必要注入量が絶えず計算され、それに適合するようにポンプのストローク長や回転数（ストローク回数）が絶えず調整され、設定流量が絶えず変動している条件下において、変動する設定流量に対し実際の流量が適合しているかをチェックすることができると共に、エアロック等の障害をチェックすることができることを特徴とする。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明に係る往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１７】
図１において、先ず本発明に係る往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置は、好適には、前述したように水質調整用薬品の注入装置等に適用される。そして、基本的には、薬液等の供給タンク１０から薬液等の取扱液を吸込み、この薬液をプラント内の所定個所（供給部）へ向けて吐出する、小容量の往復動ポンプ１２からなる装置であって、前記往復動ポンプ１２の供給タンク１０に対する吸込配管系１４内に、この吸込配管系１４からバイパスして供給タンク１０に連通する大気開放形計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂをそれぞれ含む複数（通常は、図示されるように２つ）の計量配管系３０Ａ、３０Ｂと、これらの計量配管系３０Ａ、３０Ｂの間を切替えると共にそのそれぞれの計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂの計量動作信号に基づいて前記往復動ポンプ１２の作動制御と切替弁の切替え制御とを行う切替制御手段４０と、前記計量動作信号に基づいてポンプ吐出流量を計測してその異常を監視するポンプ吐出流量計測機構５０とを設けた構成からなる。
【００１８】
そこで、次に前記各構成要素につき、詳細に説明する。
【００１９】
先ず、計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂは（なお、これらは同一構造であるので前者２０Ａについてのみ説明する）、大気開放ベント部２０Ａａを有し、そして連通管２０Ａｂおよび２０Ａｃを介してそれぞれ供給タンク１０および計量配管系３０Ａと連通される。計量シリンダ２０Ａの内部には、薬液の流量を計測するための磁歪式レベル計２２Ａを備える。なお、この計量シリンダ２０Ａは、例えば往復動ポンプ１２の基準吐出量が３ｌ／ｍｉｎである場合には、そのシリンダ本体は、例えば５ｌ（面積８０Ａ×高さ１ｍ）に設定する。そして、磁歪式レベル計２２Ａには、４つの作動接点ＬＬ、Ｌ、Ｈ、ＨＨを設けた構成とする（但し、この場合、供給タンク１０の高さは、１０ｍ以上必要である）。この場合、前記作動接点Ｌ、Ｈは設定点であり、作動接点ＬＬ、ＨＨは限界点である。なお、この磁歪式レベル計２２Ａは、計量シリンダ２０Ａ内の液レベルに応じて、アナログ的に液レベル信号を出力することができる。
【００２０】
次に、切替制御手段４０は、吸込配管系１４よりそれぞれバイパスされた２つのバイパス計量配管系３０Ａ、３０Ｂに、それぞれ２つの電磁（または空気圧）作動弁２４Ａ、２６Ａおよび２４Ｂ、２６Ｂを設けると共に、レベル計２２Ａおよび２２Ｂに対して設定する４つの作動接点ＬＬ、Ｌ、Ｈ、ＨＨと対応する動作点を有し、前記それぞれの作動弁２４Ａ、２４Ｂおよび２６Ａ、２６Ｂ並びに往復動ポンプ１２の各操作部と制御ラインにより接続される切替制御器４２とから構成される。なお、各作動弁は、瞬時作動（配管系とほぼ同じ口径）の高頻度タイプに構成し、前記切替制御器４２は、例えばパソコンもしくはディジタル式コントローラにより構成することができる。また、図１における参照符号１６は、前記作動弁に対応して吸込配管系１４内に設けた手動もしくは自動操作弁を示す。
【００２１】
従って、このような構成からなる切替制御手段４０は、吸込配管系１４の手動操作弁１６を閉じた状態で、始動押ボタンスイツチ４２ａを操作すると、切替制御器４２により、まず最初に計量配管系３０Ａ、３０Ｂのそれぞれ一方の作動弁２４Ａ、２４Ｂを開き、他方の作動弁２６Ａ、２６Ｂを閉じることにより、供給タンク１０内の薬液を、それぞれの大気開放形計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂ内へその所定レベル（対応する計量シリンダ内の磁歪式レベル計２２Ａ、２２Ｂの上部作動接点Ｈ）まで流入上昇させることができる。
【００２２】
すなわち、前記計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂ内へ流入する薬液が所定レベル
（レベル計２２Ａ、２２Ｂの上部作動接点Ｈ）に達すると、それぞれレベル計２２Ａ、２２Ｂが動作し、この動作信号によって切替制御器４２を介し、前記作動弁２４Ａ、２４Ｂを閉じる。
【００２３】
次いで、前記他方の作動弁２６Ａ、２６Ｂのうち一方の作動弁２６Ａのみを開くことにより、前記一方の計量シリンダ２０Ａが往復動ポンプ１２と連通し、この状態で前記ポンプ１２が起動することにより、前記計量シリンダ２０Ａ内の薬液が、このシリンダ２０Ａ内を下降し、往復動ポンプ１２側へ排出される。しかるに、この薬液の下降排出に際して、計量シリンダ２０Ａ内のレベル計２２Ａの動作信号に基づいてポンプ吐出流量計量手段５０が動作し、前記計量シリンダ２０Ａ内を下降して前記ポンプ１２側へ排出される前記薬液の流量（ポンプの実際の吐出流量Ｑａ）が、所定時間Ｔ1 （例えば、１分または２分）の間、前記レベル計２２Ａの動作信号に基づいて、前記ポンプ吐出流量計測手段５０により自動的に計測される。
【００２４】
その後、前記所定時間Ｔ1 が経過すると、作動弁２４Ａが開くと共に作動弁２６Ａが閉じ、そして作動弁２４Ｂが閉じて、作動弁２６Ｂが開く状態となる。この状態になると、往復動ポンプ１２に対して、今まで連通していた前記一方の計量シリンダ２０Ａが遮断されると同時に、今まで遮断されていた他方の計量シリンダ２０Ｂが交替的に連通する。これにより、前述の場合と同様にして、前記計量シリンダ２０Ｂ内を下降して前記ポンプ１２側へ排出される前記薬液の流量（ポンプの実際の吐出流量Ｑａ）が、所定時間Ｔ2 （例えば、１分または２分）の間、前記レベル計２２Ｂの動作信号に基づいて、前記ポンプ吐出流量計測手段５０により自動的に計測される。そして、前記操作制御は、必要に応じて繰り返される。
【００２５】
すなわち、往復動ポンプの場合、瞬間吐出流量は、ポンプ吐出量Ｑmax ×ポンプストローク長さｌ0 ／ｌmax （％）×ポンプ回転数（ストローク回数）ｎ0 ／ｎmax （％）により、理論的に求められる。従って、前記理論値に基づいて、１分間における吐出流量を計測するとすれば、次式によりポンプ吐出流量Ｑ0 （設定値）を求めることができる。
【００２６】
【数１】
しかるに、ポンプ吐出流量計量手段５０は、図２のシステム構成として示される。図２に示すシステム構成において、往復動ポンプ１２の吐出流量の計測および監視は、まず設定されたポンプ吐出流量Ｑ0 〔最大吐出量Ｑmax に対する設定ストローク長さｌ0 、設定ストローク回数ｎ0 および前記所定時間Ｔ1 またはＴ2 の積算値〕が、それぞれ乗算器５１、５２による乗算と共に、タイマ演算器５３による前記所定時間Ｔ1 またはＴ2 についての演算が、前記演算式に基づいて行われる。
【００２８】
このようにして得られたポンプ吐出流量Ｑ0 は、実際の吐出流量（計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂにおける各レベル計２２Ａ、２２Ｂの作動接点の設定点Ｌ、Ｈで決定される）Ｑａとの偏差を引算器５４により算定し、得られた偏差を所定の許容値ｍと比較器５５により比較することにより行う。従って、この場合、前記比較器５５において得られる偏差が、許容値ｍより大きければ警報出力が発生し、この警報出力により適宜ポンプ吐出流量計測手段５０の外部に設けた警報機器５６等を作動させることができる。
【００２９】
このようにして、本発明装置においては、所定時間の間における計量シリンダの液面低下を検出（磁歪式レベル計で測定）することにより、所定時間当りのポンプ吐出流量を算定することができる。そして、前記レベル計による設定点Ｈ、Ｌにおける動作信号に基づいて、計量シリンダによる計量回数ないしは複数の計量シリンダの交替回数（カウンタ５７で計数）を検出することにより、長時間単位の注入（吐出）積算値（使用量）のチェックを行うことも可能である。従って、仮にポンプの吐出流量が脈動し、かつ変動する微少量であっても、高精度な計測および監視を行うことができる。なお、このように構成されるポンプ吐出流量計測手段５０は、例えば前記切替制御手段４０を構成するパソコン等で共用することが可能である。
【００３０】
なお、本発明においては、ポンプ吐出流量計測手段５０が、前述のように往復動ポンプ１２の供給タンク１０に対する吸込配管系１４内に設置されているので、例えばポンプ等の主体設備が変更されることなく、また既設の設備であっても、この種の一般的な往復動ポンプに対して、全般的にしかも簡便に追加適用し得ることも明らかである。
【００３１】
また、前述した第１図および第２図に示す実施例においては、計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂを吸込配管系１４からバイパスした計量配管系３０Ａ、３０Ｂに設けた構成を示したが、吸込配管系１４に対して計量シリンダ（２０Ａ、２０Ｂ）を備えた計量配管系（３０Ａ、３０Ｂ）を設けることも可能である。すなわち、計量配管系をバイパスラインとした場合には、計量シリンダに対し薬液を流入ないし排出（流量測定）する時のみ弁１６を閉じることにより、運転を停止することなくポンプ吐出流量の計測を行うことができる。これに対し、吸込配管系１４に直接計量シリンダを設ける場合には、前記計量シリンダを弁１６の下流側に設け、計量シリンダに対し薬液を流入ないし排出（流量測定）する時のみ弁１６を閉じることにより、運転を停止することなくポンプ吐出流量の計測を行うことができる。
【００３２】
しかるに、計量配管系をバイパスラインとした場合は、計量シリンダ２０Ａ、２０Ｂの点検および清掃に際して便利である。
【００３３】
因みに、本発明の計量シリンダのベント部２０Ａａ、２０Ｂａは、ヒドラジン等の有害薬液を使用する場合のエアロック対策として有効である。
【００３４】
また、本発明においては、ポンプ吐出流量計測手段によるポンプ吐出流量を計測する手段として、前述した計測時間を設定する方法に代えて、予めポンプのストローク数を設定する方法等を適用することができる。すなわち、このストローク数を設定する方法は、往復動ポンプ側に回転数センサを設ける（例えば、ポンプを駆動するピストン作動カム軸にエンコーダを取付ける）ことにより、ポンプ吐出流量の測定期間を時間ではなく、ストローク回数で設定する。これにより、例えば１ストロークの間における液面低下量から、正確なポンプ吐出流量を求めることができる。この場合には、レベル計による作動接点である設定値Ｌ、Ｈの設定が不要であり、長時間単位の注入（吐出）積算値（使用量）のチェックを行うのにも有効である。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、その精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。すなわち、例えば、各計量配管系においてそれぞれ切替弁２４Ａ、２６Ａおよび２４Ｂ、２６Ｂを構成する各２つの２方向作動弁は、１つの３方向作動弁で計量シリンダの接続分岐点にそれぞれ設ける構成とすることができる。また、前記各切替弁２６Ａ、２６Ｂは、それぞれ計量シリンダの接続される分岐ラインに設けることもできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置は、供給タンクから取扱液を吸込みこの取扱液を供給部へ向けて吐出するように構成した小容量の往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置であって、往復動ポンプと前記供給タンクとを連通する吸込配管系内に、大気開放形計量シリンダを含む複数の計量配管系を設けると共に、この複数の計量配管系の間を交互に切替えると共に前記計量シリンダにより得られる計量動作信号に基づいて前記往復動ポンプの作動制御と切替弁の切替え制御とを行う切替制御手段と、前記計量動作信号に基づいてポンプ吐出流量を計測するポンプ吐出流量計測手段とを設けてなる往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置において、前記切替制御手段は、吸込配管系よりそれぞれバイパスされた複数のバイパス計量配管系にそれぞれ複数の作動弁を設けると共に、複数の計量シリンダに配設した各レベル計に対して設定する複数の作動接点と対応する動作点を有し、それぞれ複数の作動弁及び往復動ポンプの操作部と制御ラインに接続される切替制御器とを設けた構成としたことにより、複数の計量配管系が切替制御手段を介して往復動ポンプと連通し、供給タンク内の取扱液が、それぞれ大気開放形計量シリンダ内へ所定レベルまで流入上昇した後に、前記複数の計量配管系の中の１つのみを往復動ポンプに連通した状態でこのポンプを起動すると、前記連通している計量配管系の計量シリンダ内の取扱液が、この計量シリンダ内を下降して往復動ポンプ側へ排出される。そして、この下降排出に際して、前記計量シリンダ内のレベル計の動作信号に基づいて、前記下降排出流量（ポンプ吐出流量）が所定時間の間、ポンプ吐出流量計測手段により自動的に計測することができる。
【００３７】
その後、記所定時間が経過すると、往復動ポンプに対して別の計量配管系が交替的に連通することにより、前述の場合と同様にして、ポンプ吐出流量が連続的にかつ自動的に計測を行うことができる。
【００３８】
従って、本発明によれば、複数の計量配管系を設けて、それぞれの計量シリンダを交替的に使用することにより、ポンプ吐出流量の連続的な自動計測を簡便に達成することができる。この場合、ポンプ吐出流量が脈動し、かつ変動する微少量であっても、高精度にポンプ吐出流量の計測を行うことができると共に前記吐出流量の異常を監視し、さらにその間におけるポンプ吐出流量の積算を行うこともできる。
【００３９】
また、本発明においては、前記ポンプ吐出流量計測機構は、往復動ポンプの供給タンクに対する吸込配管系内に設置されているので、ポンプ等の主体設備が変更されることなく、また既設の設備であっても、この種の一般的な往復動ポンプに対して、全般的にしかも簡便に追加適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置の一実施例を示す全体構成の概略説明図である。
【図２】図１に示す吐出流量監視および積算装置におけるポンプ吐出流量計測手段の計測および監視システムを示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１０ 供給タンク
１２ 往復動ポンプ
１４ 吸込配管系
１６ 弁
２０Ａ、２０Ｂ 計量シリンダ
２０Ａａ、２０Ｂａ ベント部
２０Ａｂ、２０Ｂｂ 連通管
２２Ａ、２１Ｂ レベル計
２４Ａ、２６Ａ、２４Ｂ、２６Ｂ 作動弁
３０Ａ、３０Ｂ 計量配管系
４０ 切替制御手段
４２ 切替制御器
４２ａ 押ボタンスイッチ
５０ ポンプ吐出流量計測手段
５１、５２ 乗算器
５３ タイマ演算器
５４ 引算器
５５ 比較器
５６ 警報機器
５７ カウンタ
Claims (4)
- 供給タンクから取扱液を吸込みこの取扱液を供給部へ向けて吐出するように構成した小容量の往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置であって、往復動ポンプと前記供給タンクとを連通する吸込配管系内に、大気開放形計量シリンダを含む複数の計量配管系を設けると共に、この複数の計量配管系の間を交互に切替えると共に前記計量シリンダにより得られる計量動作信号に基づいて前記往復動ポンプの作動制御と切替弁の切替え制御とを行う切替制御手段と、前記計量動作信号に基づいてポンプ吐出流量を計測するポンプ吐出流量計測手段とを設けてなる往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置において、
前記切替制御手段は、吸込配管系よりそれぞれバイパスされた複数のバイパス計量配管系にそれぞれ複数の作動弁を設けると共に、複数の計量シリンダに配設した各レベル計に対して設定する複数の作動接点と対応する動作点を有し、それぞれ複数の作動弁及び往復動ポンプの操作部と制御ラインに接続される切替制御器とから構成されることを特徴とする往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置。 - 計量シリンダは、このシリンダ内に流入排出される取扱液の流量を計測するためのレベル計を設けてなる請求項１記載の往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置。
- 切替制御手段は、複数の計量配管系内の各切替弁を交互に切替えると共にそのそれぞれの計量シリンダに配設したレベル計の動作信号により、吸込配管系ないし計量配管系に設置した往復動ポンプの作動制御および切替弁の切替え制御を行うように構成してなる請求項１記載の往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置。
- ポンプ吐出流量計測手段は、所定時間内におけるポンプ吐出流量設定値と、計量シリンダに配設したレベル計の動作信号に基づいて計測されたポンプ吐出流量計測値との偏差を算定し、この偏差と所定の許容値とを比較演算して、前記偏差が許容値より大きい場合に警報出力を発生するようにシステム構成してなる請求項１記載の往復動ポンプの吐出流量監視および積算装置。
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