JP3732627B2

JP3732627B2 - 複数ポンプを用いた給水システムの制御装置

Info

Publication number: JP3732627B2
Application number: JP24111497A
Authority: JP
Inventors: 幸一佐藤; 寛国井
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2017-09-05
Also published as: JPH1182362A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のポンプを用いた給水システムにおける制御装置に係り、特に管路の抵抗曲線を予測して、近似末端圧力一定制御を行う場合の制御定数(パラメータ)を自動生成するようにしたポンプの運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、給水末端での給水圧力をほぼ一定に保って安定した給水を行い、さらには省エネルギー化を図るため、給水管路の抵抗曲線に沿って圧力制御を行う推定末端圧力一定制御方式のポンプ運転制御装置が盛んに採用されており、その例を特開昭６１−２４７８９１号の公報に見ることができる。
【０００３】
ところで、この推定末端圧力一定制御方式により複数のポンプを運転するためには、各種の制御定数(パラメータ)を設定し、制御装置の記憶部に記憶しておく必要がある。
そこで、以下、この点について、上記した従来技術により説明する。
【０００４】
図６は、上記従来技術による推定末端圧力一定制御方式が適用された給水システムを示したもので、図において、１は受水槽、２２、２３は吸込管、３１〜３４は仕切弁、４１、４２はポンプ、５１、５２は逆止め弁、６１、６１はポンプ駆動用のモータ、７は給水管、８は圧力タンク、９は圧力センサ、１０は流量センサであり、また、ＡＵは関数演算器、ＣＰは比較器、そしてＣＴＬは制御装置である。なお、これらのモータ６１、６２としては、誘導電動機を用いるのが通例であり、これをインバータで駆動することにより、ポンプの可変速運転が得られるようになっている。
【０００５】
図７は、この給水システム(図６)におけるポンプの特性曲線で、縦軸に圧力Ｈを、横軸に水量Ｑを取って示してあり、ここで、まず曲線Ｄは、ポンプを１台、運転速度Ｎ_MAX で運転したときのＱ−Ｈ特性で、同様に、曲線Ｅ、Ｇ、Ｉは、それぞれポンプの運転速度がＮ₁、Ｎ₂、Ｎ_MIN のときのＱ−Ｈ特性である。
ここで、運転速度Ｎ_MIN は最低運転速度を表わす。
【０００６】
次に、曲線Ａは、回転速度Ｎ_C で運転されるポンプと、最高速度Ｎ_MAX で運転するポンプの２台並列運転時のＱ−Ｈ特性で、同様に、曲線Ｂ、Ｃ、Ｊは、回転速度Ｎ_C で運転されるポンプと、運転速度がそれぞれＮ₁、Ｎ₂、Ｎ_MIN のポンプの２台並列運転時でのＱ−Ｈ特性である。
ここで、この回転速度Ｎ_C とは所定の一定速度を表わし、従って、この回転速度Ｎ_C で運転されるポンプとは、定速運転されるポンプのことである。
【０００７】
一方、曲線Ｆは各種の弁などを含む給水管路の抵抗曲線で、Ｈａは実揚程、Ｈｐは水栓の所要末端圧力、そしてＨｔは全揚程であり、従って、この全揚程Ｈｔは、水量Ｑがイの点における諸損失Ｈｆに、実揚程Ｈａと所要末端圧力Ｈｐを加算した揚程のことになる。
【０００８】
そして、この給水システムでは、先行ポンプ、例えばポンプ４１は、給水圧力がＨ_ON となったとき、運転速度Ｎ_MIN で始動し、始動した後はポンプ吐出圧力が管路の抵抗曲線Ｆ上にくるように制御するようになっており、この制御方式を推定末端圧力一定制御方式と呼んでいるのである。
【０００９】
そして、この状態のとき、使用量が増大し、先行ポンプ４１だけでは供給不足となると、この先行ポンプの運転速度が最高速度Ｎ_MAX に到達し、給水圧力が追従ポンプ４２の始動圧力Ｈ₁ 以下になったとき、追従ポンプが始動し、並列運転になるように制御する。
【００１０】
一方、この状態で、今度は使用水量が減少すると、供給過多になるので、先行ポンプの運転速度がＮ_MIN’に下がり、給水圧力が追従ポンプ停止圧力Ｈ₂ に達したとき、追従ポンプが停止する。
そして、さらに、使用量が減少すると最低速度Ｎ_MIN に到達し、この使用量の少ない状態が一定時間続いたとき、先行ポンプは運転速度をＮ_OFF まで高め、給水圧力がＨ_OFF になったところで先行ポンプが停止されることになる。
【００１１】
ところで、このような給水システムの制御には、上記したように、動作点となる各種の圧力データＨＩ、ＨＫ、Ｈ_T、Ｈ_ON、Ｈ_OFF、Ｈ₁、Ｈ₂ と、同じく各種の速度データＮ_MIN、Ｎ_MIN'、Ｎ_MAX、Ｎ_OFF などのデータが用いられているが、これらのデータは制御定数(以下、パラメータと記す)と呼ばれるものであり、これらは、予め制御装置ＣＴＬのメモリに記憶しておく必要がある。
【００１２】
そこで、従来技術では、まず、圧力のパラメータについては、基準点となる圧力動作点ＨＩを外部のスイッチにより設定し、他の圧力パラメータは、この圧力動作点ＨＩを基準にした加減演算により自動設定してモリに格納し、次に、速度のパラメータについては、同じく基準点となる速度Ｎ_MIN を外部のスイッチなどにより設定し、他の速度パラメータは、この速度Ｎ_MIN を基準にして加減演算により自動設定し、メモリに格納するようにしていた。
【００１３】
そして、従来技術では、これらパラメータは、例えば給水システムを現場に据付けるときなどに、以下のようにして設定されていた。
まず、設置対象となる給水系で所望される使用水量と所定圧力、その系の管路抵抗曲線、及び使用するポンプの性能に基づいて、図７に示すポンプ運転特性図を求め、描画する。
【００１４】
次に、ディップスイッチなどの設定手段によりパラメータＨＩを設定する。
すなわち、このパラメータＨＩは、実揚程Ｈａと水栓の所要末端圧力Ｈｐの和であるから、給水システムが決れば、それの仕様から求められるので、これを設定するのである。
【００１５】
一方、パラメータＮ_MIN については、図７に示す締切圧力Ｈ₃を読取り、最高速度Ｎ_MAX と締切時パラメータＨＩに基づいて、次の演算式により求め、ディップスイッチＤＡ２により設定する。
Ｎ_MIN＝Ｎ_MAX(ＨＩ／Ｈ₃)^1/2
ここで、締切圧力Ｈ₃ と最高速度Ｎ_MAX はポンプ特性を表わす固有値で、ポンプの機種により仕様値として知ることができ、従って、パラメータＮ_MIN を演算することができるのである。
【００１６】
ところで、据付後の試運転時において、ポンプの吸込側条件が計画値と大きく違ってしまっている場合がある。
この場合には、具体的には、手動で操作して実際に運転を行い、締切圧力Ｈ₃ を測定してから前述した演算によりパラメータＮ_MIN を求めたり、締切時に給水圧力が基準値ＨＩとなるようにポンプの運転速度を操作し、このときの運転速度をＮ_MIN として求めてやればよい。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術には、次の問題点があった。
▲１▼
圧力のパラメータについては、ディップスイッチＤＳ₁で設定したデータＨＩを基準にし、例えば、Ｈ_ON＝ＨＩ＋ａ、Ｈ_OFF＝ＨＩ＋ｂ……など、所定の定数を加減演算して自動設定するようになっている。
【００１８】
しかして、このためのパラメータである定数ａ、ｂ、……については、プログラム内の即値データとして扱っており、同様に、速度のパラメータは、ディップスイッチで設定したデータＮ_MIN を基準にし、同じくプログラム内に設定してある所定の定数を加減演算して自動設定している。
このため、特定のパラメータを任意に変更したいという要求に際しては、制御装置の一部を取替えなければならないので、対応が困難であり、対応を可能にするためには、コスト高になる。
【００１９】
▲２▼
速度パラメータＮ_MIN は、締切時の圧力Ｈ₃と最高速度Ｎ_MAX に基づいて演算して求めなければならず、吸込条件が大きく変動した場合には、データＮ_MIN、又はデータＨ₃ を計測せねばならず、設定作業が困難、且つ面倒で、多くの手間が必要であった。
【００２０】
本発明の目的は、以上の問題点を解消し、パラメータの設定が容易に得られるようにした複数ポンプを用いた給水システムの制御装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、複数台のポンプと、このポンプに連結した給水管路上に設けた圧力センサを備え、この圧力センサの検出値に応じて少なくとも１台のポンプを可変速運転して給水を行なうようにした給水システムの制御装置において、ポンプの運転制御に必要なパラメータの自動生成のための基準となる複数の圧力パラメータと、ポンプ性能を特定する所定運転速度と、この速度での締切圧力とを設定するための設定手段を設け、この設定手段から取り込んだデータに基づいて、上記パラメータが自動設定され、前記パラメータによるポンプの運転制御が、給水システムの管路抵抗曲線上にポンプ吐出圧力がくるように、ポンプの圧力と回転速度との関係に基づいて追従制御する末端圧力一定制御であり、前記管路抵抗曲線が、水量が０の点での目標圧力と、所定回転速度での目標圧力の少なくとも２点で決定され、このとき、前記管路抵抗曲線の設定に必要なパラメータの内、少なくとも水量０時目標圧力を表わすパラメータＨＩ、所定運転速度Ｎ _MAX 時目標圧力を表わすパラメータＨ_K、ポンプ２台運転時目標圧力を表わすパラメータＨ_Tの各パラメータは、外部から設定された上で絶対的なデータとしてメモリに記憶し、始動、停止圧力を表わす少なくとも先行ポンプ始動圧力を表わすパラメータＨ_ON、先行ポンプ停止圧力を表わすパラメータＨ_OFF、追従ポンプ始動圧力を表わすパラメータＨ₁、追従ポンプ停止圧力を表わすパラメータＨ₂ の各パラメータは、相対的なデータとしてメモリに記憶するために、これに対応して相対的な値を外部スイッチにより少なくとも前記ＨＩと前記Ｈ _ON との距離を表わすパラメータａ、前記ＨＩと前記Ｈ _OFF との距離を表わすパラメータｂ、前記Ｈ _K と前記Ｈ ₁ との距離を表わすパラメータｃ、前記Ｈ _K と前記Ｈ ₂ との距離を表わすパラメータｄとして設定するようにして達成される。
【００２２】
例えば、これらのパラメータとしては、
ＨＩ：水量０時目標圧力を表わすパラメータ
ＨＫ：所定運転速度Ｎ_MAX 時目標圧力を表わすパラメータ
ＨＴ：ポンプ２台運転時目標圧力を表わすパラメータ
Ｈ₃ ：所定運転速度Ｎ_MAX 時締切圧力を表わすパラメータ
Ｎ_MAX ：所定運転速度を表わすパラメータ
Ｈ_ON ：先行ポンプ始動圧力を表わすパラメータ
Ｈ_OFF ：先行ポンプ停止圧力を表わすパラメータ
Ｈ₁ ：追従ポンプ始動圧力を表わすパラメータ
Ｈ₂ ：追従ポンプ停止圧力を表わすパラメータ
ａ：ＨＩとＨ_ON との距離を表わすパラメータ
ｂ：ＨＩとＨ_OFF との距離を表わすパラメータ
ｃ：ＨＫとＨ₁ との距離を表わすパラメータ
ｄ：ＨＫとＨ₂ との距離を表わすパラメータ
Ｎ_MIN ：水量０の時目標圧力ＨＩを与えるための最低速度を表わすパラメータＮ_MIN'：ポンプ２台運転時目標圧力がＨＫを与えるための最低速度を表わすパ
ラメータ
の各パラメータがあるが、本発明では、これらのパラメータを格納するためのメモリ(ＲＡＭ)が用意してある。
【００２３】
ここで、パラメータＨ₃、Ｎ_MAX は、使用するポンプ固有の性能を表わすパラメータである。
そして、これらのパラメータの内、まずパラメータＨＩ、ＨＫ、ＨＴ、Ｈ₃、Ｎ_MAX については、それぞれを絶対量として、ディップスイッチ(コンソール等でも良い)で設定したものを直接前記メモリに格納する。
【００２４】
次に、パラメータＨ_ON、Ｈ_OFF、Ｈ₁、Ｈ₂ については、同じくディップスイッチ(コンソール等でも良い)で既に設定してある各パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄの値を用い、
Ｈ_ON ＝ＨＩ＋ａ
Ｈ_OFF＝ＨＩ＋ｂ
Ｈ₁ ＝ＨＫ−ｃ
Ｈ₂ ＝ＨＫ＋ｄ
として演算して求め、結果を相対量として前記メモリに格納する。
【００２５】
そして、パラメータＮ_MIN、Ｎ_MIN’についは、既に絶対量としてディップスイッチなどで設定され、メモリに格納されている各パラメータＮ_MAX、Ｈ₃、ＨＩ、ＨＫを読出し、これらから、
Ｎ_MIN ＝Ｎ_MAX(ＨＩ／Ｈ₃)^1/2
Ｎ_MIN'＝Ｎ_MAX(ＨＫ／Ｈ₃)^1/2
として演算して求め、結果を前記メモリに格納するのである。
【００２６】
この結果、自動生成されるパラメータを除き、ほとんどのパラメータについての変更が容易にできることになり、特定のパラメータでも任意に設定変更できるようにすると共に、速度パラメータは用いず、圧力パラメータのみで設定できるようにすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による複数ポンプを用いた給水システムの制御装置について、図示の実施形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における制御装置全体の構成を示したもので、給水システムの本体の構成は図６の従来技術と同じであり、従って、この図１の制御装置は、図６の制御装置ＣＴＬに相当し、関数演算器ＡＵと比較器ＣＰに相当する装置は、特に必要はない。
【００２８】
図1において、ＰＷは電源、ＭＣＢは配線用遮断器、ＭＣ０〜ＭＣ４はそれぞれ電磁開閉器、ＩＮＶはインバータ(可変周波インバータ装置)である。
次に、μは演算手段(マイコン)で、ＣＰＵ(中央演算処理装置)、メモリ(記憶手段)Ｍ、入出力ポートＰＩＯ１〜ＰＩＯ１２、電源端子ＰＥなどで構成されている。
なお、この実施形態では、ポンプ４１、４２を可変速運転する手段として、インバータＩＮＶを用いているが、本発明はこれに制限されるものではなく、可変周波数電源装置なら何でも良い。
【００２９】
次に、Ｆ１は圧力センサ９の信号を演算手段μの入出力ポートＰＩＯ１から読込むインターフェースで、Ｆ２は入出力ポートＰＩＯ１１から速度指令信号をインバータＩＮＶの入力端子に出力するインターフェース、Ｆ３は入出力ポートＰＩＯ１２から各電磁開閉器ＭＣ０〜ＭＣ４を開閉する信号を発するためのインターフェースであり、Ｚは制御用の電源装置、ＴＲは変圧器、Ｓｗはスイッチ、Ｒは制御用の電力供給線路である。
【００３０】
ＤＳ１〜ＤＳ１０はディップスイッチで、これらのうち、まずディップスイッチＤＳ１は、データＨＩ、すなわち、使用水量が０のとき給水系が所望する実揚程Ｈａと所要末端圧力Ｈｐの和のデータＨＩを設定するための例えば８bitのディップスイッチで、この設定値が入出力ポートＰＩＯ２から読込まれる。
【００３１】
そして、他のディップスイッチとパラメータ、入出力ポートとの関係はそれぞれ次の通りである。
ディップスイッチＤＳ２……パラメータＨＫ……入出力ポートＰＩＯ３
ディップスイッチＤＳ３……パラメータＨＴ……入出力ポートＰＩＯ４
ディップスイッチＤＳ４……パラメータＨ₃ ……入出力ポートＰＩＯ５
ディップスイッチＤＳ５……パラメータａ ……入出力ポートＰＩＯ６
ディップスイッチＤＳ６……パラメータｂ ……入出力ポートＰＩＯ７
ディップスイッチＤＳ７……パラメータｃ ……入出力ポートＰＩＯ８
ディップスイッチＤＳ８……パラメータｄ ……入出力ポートＰＩＯ９
【００３２】
次に、ディップスイッチＤＳ９は、所定の運転速度、例えば最大速度Ｎ_MAX を設定するディップスイッチで、この設定値は入出力ポートＰＩＯ１０から読込まれる。
そして、これらのパラメータは、詳しくは後述するが、各パラメータＨＩ、ＨＫ、ＨＴ、Ｈ₃、Ｎ_MAX については、絶対量として直接記憶するメモリが用意してあり、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄについては、相対量として直接記憶するメモリが用意してある。
【００３３】
モータ６１、６２は、電磁開閉器ＭＣ０〜ＭＣ４の切換状態に応じて、電源ＰＳから直接給電されたり、インバータＩＮＶを介して給電されたりする。
周知のように、誘導電動機の回転速度Ｎ〔rpm〕については、

の関係がある。
従って、モータ６１、６２は、電源ＰＳから直接給電されたときは固定速度で回転し、ポンプ４１、４２を定速駆動し、インバータＩＮＶを介して給電されたときには可変速度で回転し、ポンプ４１、４２を可変速駆動する。
そして、インバータＩＮＶを介して給電されているときは、マイコンμからインバータＩＮＶに供給される速度指令信号に応じてインバータ出力周波数が制御され、ポンプ４１、４２の運転速度が制御されることになる。
【００３４】
図２は、上記実施形態の運転特性図で、図７と同じ符号で示すものは同じ意味をもつ。
図２において、Ｈ₁ は追従ポンプの始動圧力、Ｈ₂ は追従ポンプの停止圧力、ＨＫは定速運転ポンプと可変速ポンプが最低速度Ｎ_MIN’で運転しているときの合成性能と抵抗曲線Ｆとの交点ニにおける圧力で、追従ポンプ始動、停止時の目標圧力となるもの、Ｈ_ON は始動圧力、Ｈ_OFF は停止圧力、そして、Ｎ_OFF は停止速度である。
【００３５】
図３〜図５は、図１の制御装置による動作手順を示すフローチャートで、予めこの手順に従うプログラムが、マイコンμのメモリＭ内にあるＲＯＭ(リードオンリーメモリ)部に記憶されているものであり、以下、これらのフローチャートより、この実施形態の動作について説明する。
なお、以下の説明では、便宜上、ポンプ４１を先行ポンプ、ポンプ４２を追従ポンプとして選んだ場合について説明する。
【００３６】
スイッチＳｗが投入されると、制御用の電源装置Ｚから電力が供給され、マイコンμにより図３〜図５の処理が開始される。
まず図３のステップＳ１では初期値の設定を行われる。
この処理は、図示のように、メモリＭ内のＲＡＭ(ランダムアクセスメモリ)部のワークの割当を行なうもので、このステップＳ１での初期設定の内、ＲＡＭ０〜ＲＡＭ１６のデータの設定処理は、図５に示すようになっている。
【００３７】
まず、予め予測した抵抗曲線Ｆから、使用水量０のとき給水系が所望する目標圧力ＨＩ(実揚程Ｈａ＋所要末端圧力Ｈｐ)をディップスイッチＤＳ１に設定し、同様に、他のパラメータＨＫ、ＨＴ、Ｈ₃、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ｎ_MAX も、それぞれディップスイッチＤＳ２〜ＤＳ９に設定し、ここで図５の処理に入る。
【００３８】
まずステップＳ１０１では、目標圧力ＨＩをマイコンμの入出力ポートＰＩＯ２から読込み、Ａレジスタにロードし、ステップＳ１０２でＲＡＭ１番地に格納する。
同様に、ステップＳ１０３からステップＳ１１８では、前述したパラメータＨＫ、ＨＴ、Ｈ₃、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ｎ_MAX を読込み、それぞれＲＡＭ２番地からＲＡＭ９番地に格納する。
【００３９】
続いて、ステップＳ１１９で、ＲＡＭ(ＨＩ)のデータをもとにし、これにＲＡＭ(ａ)のデータを加算し、結果をＲＡＭ１０番地に格納し、先行ポンプの始動圧力Ｈ_ON のパラメータとする。
同様に、ステップＳ１２０で、ＲＡＭ１(ＨＩ)のデータを基準に、これにＲＡＭ６(ｂ)のデータを加算して結果をＲＡＭ１１番地に格納し、先行ポンプ停止圧力Ｈ_OFF のパラメータとする。
【００４０】
さらに、ステップＳ１２１で、ＲＡＭ７(ＨＫ)のパラメータを基準に、これからＲＡＭ２(ｃ)のパラメータを減じて結果をＲＡＭ１２(Ｈ₁)に格納し、追従ポンプ始動圧力Ｈ₁ のパラメータとする。
同様に、ステップＳ１２２で、ＲＡＭ２(ＨＫ)のパラメータを基準に、これにＲＡＭ８(ｄ)のパラメータを加算して結果をＲＡＭ１３(Ｈ₂)に格納し、追従ポンプ停止圧力Ｈ₂ のパラメータとする。
【００４１】
更に、ステップＳ１２３では、ＲＡＭ９に格納してあるポンプ所定速度Ｎ_MAX と、ＲＡＭ４に格納してあるポンプ所定速度時締切圧力Ｈ₃、それにＲＡＭ１に格納してある使用水量０のときの目標圧力ＨＩの各パラメータを使用し、次の演算式により、使用水量０のときの目標圧力Ｈ₂ となる最低速度Ｎ_MIN を求め、ＲＡＭ１５に格納する。
Ｎ_MIN＝Ｎ_MAX(ＨＩ／Ｈ₃)^1/2
そしてステップ１２４では、ＲＡＭ２のパラメータＨＫと、ＲＡＭ４のパラメータＨ₃、それにＲＡＭ９のパラメータＮ_MAX を使用し、次の演算式により、並列運転時目標圧力がＨＫとなる最低速度Ｎ_MIN’を求め、ＲＡＭ１６に格納するのである。
【００４２】
Ｎ_MIN’＝Ｎ_MAX(ＨＫ／Ｈ₃)^1/2
【００４３】
この結果、この実施形態では、これらディップスイッチＤＳ１〜ＤＳ９を操作することにより、各パラメータの変更が容易に行なえることになる。
図３に戻り、ステップＳ１のブロック内に示してあるＲＡＭ２０〜ＲＡＭ２３のデータは、それぞれ電磁開閉器ＭＣ０〜ＭＣ４の開閉データである。
【００４４】
次のステップＳ２では、給水圧力Ｈを測定する。
具体的には、圧力センサ９が検出した信号をインターフェースＦ１を介して入出力ポートＰＩＯ１から読込むのである。
ステップＳ３では、ＲＡＭ１０に格納してある始動圧力Ｈ_ON を読出し、これに給水圧力Ｈが達しているかを調べ、達していなければ始動圧力Ｈ_ON に達するまでステップＳ２〜ステップＳ３を繰返し処理し、始動圧力Ｈ_ON に達していた場合にステップＳ４に進み、ここでメモリＲＡＭ２０に格納してある電磁開閉器ＭＣ０とＭＣ２をＯＮにするデータを出力する。
【００４５】
ステップＳ５では、メモリＲＡＭ１５番地に格納している最低速度Ｈ_MIN のデータを出力する。
具体的には、入出力ポートＰＩＯ１２からインターフェースＦ３を介して電磁開閉器ＭＣ０、ＭＣ２のＯＮのデータが出力され、これにより、これらの開閉器ＭＣ０、ＭＣ２が付勢し、同時に速度指令信号、つまりＲＡＭ１５に格納されている最低速度Ｈ_MIN のデータがインターフェースＦ２を介してインバータＩＮＶの入力端子に出力されるようにするのである。
この結果、モータ６１が始動し、最低速度Ｈ_MIN で回転し、ポンプ４１の駆動が開始される。
【００４６】
ステップＳ６では、初期目標圧力Ｈ₀ としてメモリＲＡＭ１番地に格納してある圧力ＨＩのデータを設定し、次のステップＳ７で給水圧力Ｈを測定し、続いてステップＳ８で両者を比較し、両者が等しい場合にはステップＳ１４に進み、給水圧力Ｈが目標圧力Ｈ₀ より小さい場合にはステップＳ１５に進む。
【００４７】
そして、ステップＳ１５に進んだら、ここで運転速度Ｎを検出し、ステップＳ１６で、ＲＡＭ９に格納されている最高速度Ｎ_MAX を読出して運転速度Ｎと比較する。
比較した結果、最高速度Ｈ_MAX に達していなければステップＳ１７で増速制御を行い、ステップＳ１８で目標圧力Ｈ₀ を更新する。これは、例えば指令した速度と抵抗曲線Ｆとの関係より目標圧力Ｈ₀ を求めるものである。
【００４８】
この処理を実行したらステップＳ１４ステップに進む。
ステップＳ１４では、指令した回転速度に達するのに必要な時間Δｔ(モータ６１、６２の可減速に伴う制御遅れ時間)の待ち時間を実行し、ステップＳ６に戻り、ここから再度処理を繰り返す。
【００４９】
一方、ステップＳ８で比較した結果、給水圧力Ｈが目標圧力Ｈ₀ より大きい場合にはステップＳ９ステップに進み、ここで現在の運転速度を検出し、次のステップＳ１０で最低速度Ｈ_MIN に達したか判定し、達していなければステップＳ１２で減速制御を行い、ステップＳ１３では例えば指令した速度と抵抗曲線Ｆとの関係より目標圧力Ｈ₀ を求め、これに更新してステップＳ１４に進む。
一方、ステップＳ１０での判定結果が最低速度Ｈ_MIN であればステップＳ１１に進み、ここで停止制御を行ってポンプ４１を停止させ、ステップＳ２にジャンプし、これ以降の処理を続ける。
【００５０】
また、ステップＳ１６で、判定結果が最高速度Ｎ_MAX に達していた場合にはステップＳ１９ステップに進み、ここで、この状態をｔ秒(例えば５秒)間固定し、ステップＳ２０で給水圧力Ｈを測定し、ステップＳ２１に進む。
このステップＳ２１では、まずＲＡＭ１２に格納してある追従ポンプ始動圧力Ｈ₁ を読出し、これと給水圧力Ｈを比較する。
【００５１】
そして、給水圧力Ｈが追従ポンプ始動圧力Ｈ₁ 以上のときは、再度ステップＳ６以降の処理を実行する。
しかして、始動圧力Ｈ₁ 以下のときは、次の図４のステップＳ２２に進み、ここで電磁開閉器ＭＣ０、ＭＣ２、ＭＣ４のＯＮのデータを出力し、次のステップＳ２３では、予め定めた抵抗曲線Ｆと給水系が所望する最高速度Ｎ_MAX におけるポンプのＱ−Ｈ性能曲線との交点で定まる最低速度Ｈ_MIN’のデータをＲＡＭ１６から読出して出力する。
【００５２】
この結果、先行したポンプ４１は、運転速度が、最高速度Ｎ_MAX から追従ポンプの始動時速度Ｈ_MIN’に変更され、これにポンプ４２が定速運転で追従する形での２台並列運転となる。
次のステップＳ２４では、ポンプ４２の追従直後の目標圧力として、予め定めた抵抗曲線Ｆと給水系が所望する最高速度Ｎ_MAX におけるポンプのＱ−Ｈ性能曲線との交点で定まる圧力Ｈｋに更新する。
【００５３】
その後、ステップＳ２５では給水圧力Ｈを測定し、ステップＳ２６では給水圧力Ｈと目標圧力Ｈ₀(この目標圧力Ｈ₀は、ポンプ４２の追従直後以外は、追従ポンプの運転速度に応じた目標圧力となっている)と比較する。
以下、ステップＳ２７からステップＳ３５までの処理は、前述のステップＳ９からステップＳ１８の処理とほぼ同じなので、異なっている処理についてだけ説明し、その他の説明は省略する。
【００５４】
ステップＳ２８では、追従ポンプの最低速度Ｈ_MIN’(並列運転時)をＲＡＭ１６から読出し、これが運転速度が達しているか判定しており、ここで判定した結果、最低速度Ｈ_MIN’に達していた場合にはステップＳ３６に進み、ここで最低速度Ｈ_MIN’の状態にｔ秒(例えば５秒)間固定する。
そして、この後、ステップＳ３７で給水圧力Ｈを測定し、ステップＳ３８では追従ポンプ停止圧力Ｈ₂ を読出し、給水圧力Ｈがこれ以上に達したかどうかを判定する。
【００５５】
そして、このステップＳ３８で、給水圧力Ｈが追従ポンプ停止圧力Ｈ₂ 達していなければステップＳ３５ステップに進み、ここで指令速度に達するまでに必要な時間Δｔの待ち時間を実行してからステップＳ２４に戻り、再度、これ以降の処理を実行する。
また、ステップＳ３８で判定した結果、停止圧力Ｈ₂ 以上に達している場合にはステップＳ３９で電磁開閉器ＭＣ０、ＭＣ２のＯＮのデータを出力し、ポンプ４２を停止させ、ポンプ４１だけの運転とする。
【００５６】
そして、ステップＳ４０では、このポンプ４１の運転速度を最低速度Ｈ_MIN’から最高速度Ｎ_MAX に変更し、さらにステップＳ４１で目標圧力を圧力Ｈｋに変更した後、図３のステップＳ７に戻り、以下、前述の作動を繰返し実行するのである。
【００５７】
給水システムの構築に際しては、その給水システムの仕様が定まった段階で、使用するポンプの仕様が決るから、この使用ポンプの運転特性と負荷特性から、抵抗曲線Ｆ(吐出流量Ｑの２〜３乗で吐出圧力が変化)とポンプの各運転速度との対応関係を記憶手段としてのメモリＭのＲＯＭ部に予めデータテーブルとして用意することができる。
【００５８】
従って、この実施形態によれば、メモリに各データを書込む際に基準となるデータをディップスイッチの設定値で書込み、他のデータはこれの値に基づいて演算処理して作業領域内に書込まれるようになるので、データの変更を容易に行なうことができる。
また、特定の始動圧力や停止圧力を個別に変更する必要が生じた場合にも、これに対応するディップスイッチの設定を変更するだけで良く、設定変更や調整を簡単に行なうことができる。
更に、速度のパラメータは、外部設定された圧力パラメータと所定運転速度パラメータから演算して求められ、自動生成されるため、設定処理が不要になり、設定操作が一層簡単に済む。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、基準となる圧力パラメータ及びポンプ性能を表わす所定速度と、その速度での締切圧力を絶対量として、例えばディップスイッチなどの外部の設定手段により設定してメモリに書込み、始動、停止圧力パラメータはこれに対応する値を相対量として、外部設定手段で設定し、メモリに書込み、他のデータはこれを基準に演算処理して他のメモリに書込むことができる。
【００６０】
従って、本発明によれば、データの変更が容易にでき、しかも基準となるデータだけをディップスイッチで変更するだけで、他のデータは自動的に変更することができ、さらに、特定のパラメータについても、これに対応した設定手段を変更することにより個別に変更することができる。
【００６１】
また、本発明によれば、追従ポンプの始動、停止圧力、その時の目標圧力及び追従ポンプ始動、停止直後の目標圧力を求めるための相対的な値を予め抵抗曲線より予測して決め、これらをデータとして、例えばＲＯＭメモリなどの記憶手段に格納しているので、追従ポンプの始動、停止時に目標圧力が抵抗曲線の軌跡から離れることがなく、しかも、追従ポンプの始動、停止時での圧力変動を小さくすることができる。
【００６２】
このとき、先行ポンプ及び追従ポンプの始動時最低速度を外部スイッチで設定することなく、演算により自動設定できるので、設定や調整が簡単になるという効果がある。
さらに、本発明によれば、ポンプに吸込側の条件が大きく変わった場合でも、制御装置の変更や取替を要することなく、ポンプ固有の性能を表わす所定運転速度と、そのときの締切圧力の変更だけで対応できるので、コストアップを充分に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複数ポンプを用いた給水システムの制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるポンプの運転特性図である。
【図３】本発明の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】複数のポンプを用いた給水システムの一例を示すシステム系統図である。
【図７】従来技術によるポンプの運転特性図である。
【符号の説明】
１受水槽
７給水管
８圧力タンク
９圧力センサ
２２、２３吸込管
３１〜３４仕切弁
４１、４２ポンプ
５１、５２逆止め弁
６１、６１ポンプ駆動用のモータ
ＩＮＶインバータ
μ 演算手段(マイコン)
ＣＰＵ中央演算処理装置
Ｍメモリ(記憶手段)
ＰＩＯ１〜ＰＩＯ１１入出力ポート
Ｆ１〜Ｆ３インターフェース
ＤＳ１〜ＤＳ９ディップスイッチ（外部設定手段）
ＭＣ０〜ＭＣ４電磁開閉器

Claims

複数台のポンプと、このポンプに連結した給水管路上に設けた圧力センサを備え、この圧力センサの検出値に応じて少なくとも１台のポンプを可変速運転して給水を行なうようにした給水システムの制御装置において、
ポンプの運転制御に必要なパラメータの自動生成のための基準となる複数の圧力パラメータと、ポンプ性能を特定する所定運転速度と、この速度での締切圧力とを設定するための設定手段を設け、
この設定手段から取り込んだデータに基づいて、上記パラメータが自動設定され、
前記パラメータによるポンプの運転制御が、給水システムの管路抵抗曲線上にポンプ吐出圧力がくるように、ポンプの圧力と回転速度との関係に基づいて追従制御する末端圧力一定制御であり、前記管路抵抗曲線が、水量が０の点での目標圧力と、所定回転速度での目標圧力の少なくとも２点で決定され、
このとき、前記管路抵抗曲線の設定に必要なパラメータの内、少なくとも水量０時目標圧力を表わすパラメータＨＩ、所定運転速度Ｎ _MAX 時目標圧力を表わすパラメータＨ_K、ポンプ２台運転時目標圧力を表わすパラメータＨ_Tの各パラメータは、外部から設定された上で絶対的なデータとしてメモリに記憶し、始動、停止圧力を表わす少なくとも先行ポンプ始動圧力を表わすパラメータＨ_ON、先行ポンプ停止圧力を表わすパラメータＨ_OFF、追従ポンプ始動圧力を表わすパラメータＨ₁、追従ポンプ停止圧力を表わすパラメータＨ₂ の各パラメータは、相対的なデータとしてメモリに記憶するために、これに対応して相対的な値を外部スイッチにより少なくとも前記ＨＩと前記Ｈ _ON との距離を表わすパラメータａ、前記ＨＩと前記Ｈ _OFF との距離を表わすパラメータｂ、前記Ｈ _K と前記Ｈ ₁ との距離を表わすパラメータｃ、前記Ｈ _K と前記Ｈ ₂ との距離を表わすパラメータｄとして設定するように構成したことを特徴とする複数ポンプを用いた給水システムの制御装置。
請求項１の発明において、
前記水量が０の点での目標圧力を前記ＨＩ、この目標圧力ＨＩを与えるのに必要なポンプの最低速度をＮ_MIN、ポンプの所定速度をＮ_MAX、この所定速度Ｎ_MAX での締切圧力をＨ₃ としたとき、ポンプの最低速度Ｎ_MIN が、
Ｎ_MIN＝Ｎ_MAX(ＨＩ／Ｈ₃)^1/2
の演算式により自動生成されるように構成されていることを特徴とする複数ポンプを用いた給水システムの制御装置。