JP4047980B2

JP4047980B2 - 並列接続されたポンプの運転方法

Info

Publication number: JP4047980B2
Application number: JP26615798A
Authority: JP
Inventors: 久雄井土; 良治小木曽; 養一山東; 陽一西上; 修治永野
Original assignee: Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2018-09-21
Also published as: JP2000097159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ制御される可変速モータにて駆動される複数のポンプの運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ制御される可変速モータにて駆動される複数のポンプによって供給圧力または供給流量を制御する流体供給装置において、２台目以降のポンプを起動する際に、図４に示すように、起動ポンプの流量Ｑ₂が正となったところでインバータの周波数の上昇率を減少させることにより、ポンプ起動時における配管内の急激な圧力変動を抑制するようにした技術を本出願人は既に提案している（特開平４−３５８７８１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法によると、例えば図４中に二点鎖線で示すように、未だ起動ポンプの回転数Ｎ₂が低く、実際の流量Ｑ₂が零であるにもかかわらず、流量計の計測誤差または異常が原因で流量Ｑ₂が正となったものと判断して上昇率を二段目に移行させる制御が行われることにより、既運転ポンプ並びに起動ポンプの各回転数Ｎ₁・Ｎ₂が等しくなった同期状態に移行するのに長時間を要する不具合が生じることがあった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、インバータを利用した複数の可変速ポンプにより供給圧力または供給流量を制御している配管系において、２台目以降のポンプ起動時における配管内の圧力変動を小さく抑えつつ、起動ポンプと既運転ポンプとを速やかに同期させることのできる並列接続されたポンプの運転方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、インバータ制御の可変速モータで個々に駆動される複数のポンプを並列接続し、所要の供給圧力を得るべく、供給圧力と目標圧力との偏差に基づいて運転ポンプのインバータの周波数を調整するＰＩＣ制御を行うと共に、新たにポンプを起動してその起動ポンプの回転数が既運転ポンプの回転数と等しくなった後はこれら複数台のポンプをＰＩＣ制御を行いながら同期運転するようにしたポンプの運転方法において、新たにポンプを起動する際に、既運転ポンプの回転数に応じて予め設定された回転数に新たな起動ポンプが到達すると、当該起動ポンプのインバータの周波数の上昇率を減少させ、一方、既運転ポンプにおいては、起動ポンプが予め設定された回転数に到達したのに応じて、ＰＩＣ制御に加えて、起動ポンプのインバータの周波数の上昇率に対応したフィードフォワード制御を開始して、起動ポンプの回転数が上昇するのに応じて既運転ポンプの回転数を低下させるようにしたものとした。
【０００６】
これによると、起動ポンプのインバータ周波数の上昇率を減少させる際の制御が流量に依存することなく行われるため、流量計の計測誤差または異常により起動ポンプと既運転ポンプとを同期運転させるまでの時間が延びる不都合を解消することができる。この場合、起動ポンプのインバータ周波数上昇率を減少させる際の基準となる起動ポンプの設定回転数は、起動ポンプと既運転ポンプとの同期運転までの所要時間を短縮し、かつ急激な圧力変動を伴うことなく円滑に同期運転に移行させる上で、既運転ポンプ回転数の８０％〜９０％程度とするのが望ましいが、この設定回転数はポンプの特性に大きく依存するものであり、上記範囲内に限定されるものではない。
【０００７】
さらに前記構成のポンプの運転方法によると、設定回転数を越えた段階での起動ポンプのインバータ周波数上昇率を比較的大きく設定しても、配管内の圧力変動を小さく抑えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明が適用された流体供給装置を示している。図１において、複数のポンプ１の吸入口は、共通の吸入管路２を介して流体タンク３に接続されている。そしてこれらのポンプ１の各吐出口は、それぞれ逆止弁４及びオリフィス５を介して共通の供給管路６に接続されている。この供給管路６の末端は、流体ユーザ７に接続されている。
【００１０】
各ポンプ１の吐出口に設けられたオリフィス５には、流量を検出するための流量伝送器８がそれぞれ設けられている。各流量伝送器８により検出された流量は制御器１２にそれぞれ入力される。
【００１１】
共通の供給管路６には、供給圧力を検出するための圧力伝送器９が設けられている。この圧力伝送器９により検出された供給圧力は圧力指示調節器１０に入力される。圧力指示調節器１０では、供給圧力の入力信号に基づいて制御信号を生成し、その出力は加算器１１並びにシグナルセレクタ１３を介してインバータ１４に供給される。これにより、各ポンプ１のモータが可変速制御される。
【００１２】
図２に示された流体供給装置は、図１に示されたものと概ね同様であるが、この場合、供給管路６が管網を構成して複数の流体ユーザ７が接続されている。この供給管路６の圧力は、複数のポイントでそれぞれ別々の圧力伝送器９により検出され、それらの検出信号が、圧力演算器１５によって平均化されて圧力指示調節器１０に供給される。それ以外の点に関して、図２の実施例は、図１の実施例と概ね同様である。
【００１３】
このような流体供給装置は、上下水道用のポンプ装置、化学プラント等における材料供給装置、あるいは空港などにおける燃料供給設備などに広く適用可能である。
【００１４】
ポンプ吐出量が流量伝送器８にて常時計測され、この流量伝送器８からの入力信号により制御器１２においてポンプ吐出の総流量が算出され、そのポンプ吐出の総流量に基づいてポンプの起動・停止時期が判定され、所要のポンプに対して制御器１２から起動停止シーケンス信号が出力される。
【００１５】
また、供給管路６の圧力伝送器９にて圧力が常時計測され、圧力指示調節器１０にて供給圧力と目標圧力との偏差に基づいて運転ポンプのインバータ１４の周波数を調整する制御（以下、ＰＩＣ制御と呼称する）が行われ、圧力指示調節器１０からのＰＩＣ制御信号がシグナルセレクタ１３を介してインバータ１４に入力される。シグナルセレクタ１３は、ポンプ起動停止時には起動停止シーケンス信号を選択し、それ以外の時にはＰＩＣ制御信号を選択する。
【００１６】
既に運転されているポンプ１に加えて別のポンプ１を新たに起動する場合には、図３に示すように、既運転ポンプの回転数Ｎ₁に応じて予め設定された回転数αＮ₁に比較して起動ポンプの回転数Ｎ₂が小さな領域では、比較的大きな上昇率（例えば１０％）でインバータ１４の周波数を増加させて起動ポンプの回転数Ｎ₂を上昇させる。起動ポンプの回転数Ｎ₂が設定回転数αＮ₁を越えると、比較的小さな上昇率（例えば１％）で起動ポンプの回転数Ｎ₂を上昇させる。なお、前記の係数αは、ポンプ特性に応じて１より小さな適宜な値（例えば０．８）に設定される。
【００１７】
一方、既に運転されているポンプにおいては、起動ポンプが予め設定された回転数αＮ₁に到達したのに応じて、前記のＰＩＣ制御に加えて、起動ポンプのインバータの周波数の上昇率に対応したフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御と呼称する）が制御器１２において開始され、制御器１２からのＦＦ制御信号が、加算器１１にてＰＩＣ制御信号に加えられ、シグナルセレクタ１３を経てインバータ１４に入力される。
【００１８】
新たな起動ポンプの回転数Ｎ₂が既運転ポンプの回転数Ｎ₁と等しくなった後は、これら複数台のポンプはＰＩＣ制御を行いながら同期運転される。
【００１９】
図３では、本発明のようにＦＦ制御を併用せずにＰＩＣ制御のみで対応した場合を二点鎖線で示しているが、この従来の方法によると起動ポンプのインバータの二段目（図３中のＮ₁＞Ｎ₂＞αＮ₁の領域）の周波数上昇率を０．２％程度にしか設定することができないのに対して、上記のように起動ポンプの回転数が上昇するのに応じてＦＦ制御により既運転ポンプの回転数を低下させることにより、二段目の周波数上昇率を例えば１％と比較的大きく設定しても、配管内の圧力変動を小さく抑えることが可能となり、既運転ポンプと起動ポンプとが同期するまでの時間を大幅に短縮することができる。
【００２０】
なお、本発明は新たにポンプを起動する際に適用されるものであるが、設定回転数の前後でポンプのインバータ周波数の変化率を変化させる制御は、複数の並列接続されたポンプが駆動されている場合においてその内の１台のポンプを停止させる場合にも応用することができ、供給管路における圧力あるいは流量の変動を小さく抑制しつつポンプを停止させるのに要する時間を短縮することが可能となる。この場合、ポンプの回転数が設定回転数より低くなるとインバータ周波数の変化率を増大させるように制御してポンプの回転数を降下させる。
【００２１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、インバータを利用した複数の可変速ポンプにより供給圧力または供給流量を制御している配管系において、２台目以降のポンプの起動時における配管内の圧力変動を小さく抑えつつ、新たな起動ポンプと既運転ポンプとを速やかに同期運転させる上に多大な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】供給配管系が単一の場合の流体供給装置の概略構成図。
【図２】供給配管系が複数の場合の流体供給装置の概略構成図。
【図３】本発明によるポンプ運転方法を適用した場合のポンプ回転数の経時変化線図。
【図４】従来のポンプ運転方法を適用した場合のポンプ回転数の経時変化線図。
【符号の説明】
１ポンプ
２吸入管路
３流体タンク
４逆止弁
５オリフィス
６供給管路
７流体ユーザ
８流量伝送器
９圧力伝送器
１０圧力指示調節器
１１加算器
１２制御器
１３シグナルセレクタ
１４インバータ
１５圧力演算器

Claims

インバータ制御の可変速モータで個々に駆動される複数のポンプを並列接続し、所要の供給圧力を得るべく、供給圧力と目標圧力との偏差に基づいて運転ポンプのインバータの周波数を調整するＰＩＣ制御を行うと共に、新たにポンプを起動してその起動ポンプの回転数が既運転ポンプの回転数と等しくなった後はこれら複数台のポンプをＰＩＣ制御を行いながら同期運転するようにしたポンプの運転方法であって、
新たにポンプを起動する際に、既運転ポンプの回転数に応じて予め設定された回転数に新たな起動ポンプが到達すると、当該起動ポンプのインバータの周波数の上昇率を減少させ、
一方、既運転ポンプにおいては、前記起動ポンプが予め設定された回転数に到達したのに応じて、前記ＰＩＣ制御に加えて、前記起動ポンプのインバータの周波数の上昇率に対応したフィードフォワード制御を開始して、前記起動ポンプの回転数が上昇するのに応じて当該既運転ポンプの回転数を低下させるようにしたことを特徴とする並列接続されたポンプの運転方法。