JP4372866B2 - 多重系給水装置とその制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は多重系給水装置とその系切替方法に係り、特に、系間での連絡無しに系の切り替えを行うのに好適な多重系給水装置とその系切替方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
給水装置は、故障時のバックアップを図るため多重系(多くは2重系)のシステム構成をとるものが多い。この2重系システムでは、2台のポンプの運転頻度が均等となるように、交互運転するようにしている。交互運転するためには、相手方の運転状態を知る必要があり、例えば特開平2−86974号公報記載の従来技術では、ポンプ対応に設けられた2台のインバータ間で通信を行い、相手方の状態を知り、交互運転するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術のような多重系システムは、システムが正常に作動して自己の運転状態,故障状態を正しく判断できることが前提となっており、次の様な場合には、両系がダウンするという問題がある。
【0004】
(1)両系のうち一方の系がノイズなどにより停止しても、両インバータを接続する信号線に正常運転している旨の誤信号が出力されると、もう一方の系は運転することができず、給水不可能になってしまう。
【0005】
(2)両インバータを接続する配線が緩み信号の授受が不可能になった場合には、交互運転ができず、一方のポンプのみ常に稼働し、一方のポンプのみの劣化が進んでしまう。
【0006】
本発明の目的は、両系の運転状態を互いに連絡する信号線を用いずに、交互運転を可能にする多重系給水装置とその系制御方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、吸込管を通して水を吸い込む電動ポンプと該電動ポンプの速度制御を行うインバータの組が並列に少なくとも2組用意され、ポンプ吐出側の圧力を検出して各ポンプの起動/停止/回転数制御を行う多重系給水装置の系切替方法において、各インバータは、ポンプ吐出側圧力の検出値に基づいて相手側ポンプの運転/停止を判断し相手側ポンプと自己ポンプを交互に運転することで、達成される。
【0008】
好適には、インバータは、自己側ポンプの始動圧力として先発機用の始動圧力が設定されている場合にはポンプ吐出側検出圧力が低下して該先発機用の始動圧力より低下し自己側ポンプを運転した場合には前記先発機用の始動圧力の設定を該始動圧力より所要圧だけ低い次発機用の始動圧力の値に書き換えることで、交互運転を行う。
【0009】
尚、下限目標圧力をH00、上限目標圧力をH01、先発機用始動圧力をHONA、次発機用始動圧力をHONBとした場合、
H01≧H00>HONA>HONB
の関係が成立するように設定する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る多重系給水装置の構成図である。この多重系給水装置は2重系であり、水道本管1に接続された吸込管2−1には2つの仕切弁3−1,3−3が取り付けられ、同じく水道本管1に接続された吸込管2−2には2つの仕切弁3−2,3−4が取り付けられている。なお、2本の吸込管2−1,2−2は別々に水道本管1に接続されているが、1本の吸込管を水道本管に接続し、これを2つに分岐して2−1,2−2としてもよい。
【0011】
仕切弁3−1,3−3の間には、モータ5−1で駆動されるポンプ4−1と、フロースイッチFS1と、逆止弁6−1とが取り付けられ、仕切弁3−1の直近下流には圧力センサPS1が取り付けられている。また、仕切弁3−2,3−4間には、モータ5−2で駆動されるポンプ4−2と、フロースイッチFS2と、逆止弁6−2とが取り付けられている。仕切弁3−3下流の配管2−3と、仕切弁3−4下流の配管2−4とは一本に合流されて給水管7となって需要側に接続される。給水管7には、圧力タンク8が設けられ、この圧力タンク8下流に圧力センサPS2が取り付けられている。
【0012】
本実施形態では、モータ5−1の回転数制御を行うインバータINV1と、モータ5−2の回転数制御を行うインバータINV2とが独立に設けられている。インバータINV1にはデジタルコンソールCONS1が設けられ、インバータINV2にはデジタルコンソールCONS2が設けられている。各コンソールCONS1,2には、夫々、表示部と、キー入力部が備えられ、表示器にはモータの周波数や圧力検出値などがキー入力指令に従って表示され、また、各ポンプの始動圧力や目標圧力などはキー入力部から設定できるようになっている。
【0013】
水道本管1の圧力は、圧力センサPS1によって検出され、この検出圧力値は、信号S6としてインバータINV1およびINV2の端子V24,AH0,Lに入力される。また、ポンプの吐出圧力は、圧力センサPS2によって検出され、この検出圧力値は、信号7としてインバータINV1およびINV2の端子V24,AN1,Lに入力される。フロースイッチFS1の接点FS1bの情報は、信号S4としてインバータINV1の端子FW,COMに入力され、フロースイッチFS2の接点FS2bの情報は、信号S5としてインバータINV2の端子FW,COMに入力される。
【0014】
尚、PWは電源であり、ELB1,2は漏電遮断器であり、ZCL0〜2はノイズフィルタである。また、各インバータINV2,1から出力される信号S9,S10は、故障や運転状態を中央の監視盤等へ出力するための信号である。
【0015】
各インバータINV1,2は、夫々、図示しないCPUやメモリを内蔵し、各CPUは、後述するフローチャートに従ったプログラムをメモリから読み出して実行し、ポンプ5−1とポンプ5−2を交互に運転するようになっている。
【0016】
図2は、多重系給水装置のポンプ運転特性図であり、左側が先発機ポンプ、右側が次発機ポンプの運転特性図である。先発機の始動圧力はHonAであり、次発機ポンプの始動圧力はHonBと区別してある。つまり、先発機の始動圧力としてHonAが設定されたとき、次発機の始動圧力はHonB=HonA−ΔHとして設定される。ここで、ΔHは、始動時の一瞬の圧力低下で両方のポンプが同時に運転してしまわないように、例えば2〜5mの値を選んでおく。
【0017】
また、図2のFは給水管路の抵抗曲線であり、H00は抵抗曲線Fに関連して決めた下限側目標圧力であり、同様に、H01は上限側目標圧力であり、曲線Aはポンプをインバータにより駆動し周波数NMAXで運転した時のポンプQ−H性能であり、曲線Bは周波数NMINで運転した時のQ−H性能である。
【0018】
図3,図4は、多重系給水装置の各インバータ内蔵CPUが夫々独立して実行する制御手順を示すフローチャートである。このフローチャートに基づく制御用プログラムが、図示を省略したインバータINV1,INV2内コントローラのメモリに格納されている。
【0019】
図3において、まず、ステップ501で各種の初期設定を行い、次のステップ502で割込処理を許可し、この割込処理Xを実行する。
【0020】
図4は、割込処理Xの処理手順を示すフローチャートである。図4には、本発明の実施形態に係る部分のみを示し、その他は省略してある。この図4のステップ600では、図1に示すデジタルコンソールCONS1またはCONS2のキーが操作されたか否かを判定し、否の場合にはステップ603に進み、デジタルコンソールの表示処理を実行する。その後は、この割込処理を抜けて、図3の処理に戻る。
【0021】
ステップ600での判定結果が肯定(Yes)の場合には、ステップ601に進み、キースイッチ(図1のデジタルコンソールのキー入力部)のコマンドがパラメータの設定モードであるか否かを判定する。この設定モードでない場合には、前述したステップ603に進む。パラメータの設定モードの場合には、ステップ602に進み、パラメータとして、次発機運転許可フラグGIHATUFを00Hに設定し、下限側目標圧力H00、上限側目標圧力H01、始動圧力HON、最低周波数NMIN、最高周波数NMAX、最高周波数時のポンプ締切圧力Hs等のデータを設定する。
【0022】
この設定の際に、先発機と定めた方の始動圧力HONとしてHONAのデータを設定し、次発機と定めた方の始動圧力HONとしてHONBのデータを設定する。この始動圧力の大小関係は、HONA>HONBである。このように設定しておけば、図2において、需要水量QMAXに対して使用ポンプはこれを満足するよう選定してあるので、圧力が低下してポンプが始動する際には、始動圧力が高く設定されている方のポンプが運転される。これにより、次発機は、運転中の先発機が停止して次に自己機の運転順番が廻ってくるまで待機状態となる。
【0023】
尚、この処理は、デジタルコンソールのキースイッチが操作されると割込処理によりその都度処理される。更に、同じ割込処理INT2で、吸込側圧力、吐出側圧力、フロースイッチ入力処理の各データが検出され、メモリに格納される。
【0024】
次に、この処理の後に第3図のステップ503に進み、圧力センサPS2の検出した圧力が始動圧力HON以下になったか否かを判定する。HON以上であれば、HON以下になるまで後述のステップ505〜510を実行する。HON以下になれば、次にステップ504に進み、自機は次発機でないためフラグGIHATUFを00Hにセットし、ステップ511で所定時間(例えば1秒〜5秒)のタイマ処理を実行する。これは、ポンプ一台の運転で済むところが始動時の需要量と供給量とのアンバランスによって2台のポンプが同時に運転してしまわないようにタイミングをとるためである。こうして、所定時間後もHON(先行機はHON=HONA)以下であれば、ステップ512でポンプの運転処理を実行し、次のステップ506で圧力制御処理を実行する。
【0025】
ステップ503での判定結果により給水圧力がHONを越えているとされた場合には、ステップ505に進み、給水圧力がH00以下であるか否かを判定する。給水圧力がH00以下であれば、ステップ506に進み、フラグGIHATUFをOFFHにセットする。給水圧力がH00以下でなければ、ステップ505からステップ507に進み、フラグGIHATUFの値がOFFHであるか否かを判定する。この判定結果が否である場合にはステップ503に戻り、肯定(真)であればステップ508に進む。
【0026】
ステップ508では、給水圧力がH00を越えているか否かを判定し、越えている場合にはステップ509に進み、始動圧力の設定値が次発機用のHONBであるか否かを判定する。この判定結果が肯定つまり次発機であれば、ステップ510にて始動圧力の設定値をHONAつまり先発機用の設定値に更新し、ステップ503に戻る。
【0027】
このように、ステップ505〜510で相手機が運転したか否かを判定し、運転したと判定した場合には、次発機の始動圧力の設定値を先発機用の値HONAに置き換えることで、運転権を停止中(休止中)の次発機に譲る。本実施形態では、両インバータ間での通信を行って相手方の情報を取得する構成はとっていないため、休止中の次発機は運転している先発機からの信号を貰えない。しかし、給水圧力を検出することで、この給水圧力の状態から相手方の状態を推定し、交互運転を行うために、相手方が運転を行っており自機の始動圧力設定値が次発機用であれば、自機の始動圧力の設定値を先発機用のデータに書き換える。
【0028】
図3のステップ512で運転処理を行い、ステップ513で圧力制御処理を行った後は、ステップ514でフロースイッチがオフか否かを判定し、オフであれば次のステップ515でタイマ計時が終了したか否かを判定し、タイマ計時が終了していれば、つまり、ステップ514〜515により停止条件成立の判定が肯定であれば、ステップ516で停止処理を行う。停止処理後、ステップ517で、始動圧力の値を次発機としての設定値HONBに設定する。
【0029】
このように、当初、先発機,次発機として設定された2重系給水装置のポンプは、次回は次発機,先発機と設定され、ポンプの自動交互運転が実行される。
【0030】
今仮に、ポンプの一台が故障した場合を考える。例えば、先発機が故障すると、給水圧力が低下してHONA以下となっても先発機は始動しない。このため、給水圧力は更に低下して、HONB以下となってしまう。これにより、次発機が始動し、給水への支障は生じない。
【0031】
尚、上述した実施形態では、吸込側の圧力センサの検出値に基づく制御について説明を省略したが、水道本管1に直結して使用する給水装置では、水道本管側の圧力が所定圧力よりも低下した場合には給水平等を図る必要があるためポンプの運転を停止させ、水道本管側の圧力が所定圧力以上ある場合にのみ吐出側圧力が一定圧となるように、あるいは推定末端圧が一定となるようにポンプの回転数制御を行い、水道本管側の圧力が高圧力となって本管圧力のみで給水が可能な状態となった場合にはポンプの運転を停止して本管圧力による給水に切り替える。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、両方のインバータ間を相互監視用の信号線で接続しなくても、ポンプの交互運転が可能となり、信号線の不具合による交互運転不能を回避できるため、製造コストや設置コストの低減が可能となる。また、ノイズの影響も回避できるため、装置の信頼性が向上し、更に、各ポンプが夫々独立した系を構成し単独運転するため、据付状況によっては離れた所に設置可能となり、据え付けのフレキシビリティが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る多重系給水装置の全体構成図である。
【図2】図1に示す2台のポンプの運転特性図である。
【図3】ポンプ交互運転の制御手順を示すフローチャートである。
【図4】図3中の割込処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…水道本管、2−1,2−2…吸込管、3−1〜4…仕切弁、4−1,4−2…ポンプ、5−1,5−2…モータ、6−1,6−2…逆止弁、7…給水管、8…圧力タンク、PS1,PS2…圧力センサ、FS1,FS2…フロースイッチ、INV1,2…インバータ、CONS1,2…デジタルコンソール。
Claims (4)
- インバータにより回転数制御され、吸込管を通して水を吸い込む電動ポン プと、
前記インバ−タとは別のインバータにより回転数制御され、吸込管を通して水を吸い込む前記電動ポンプとは別の電動ポンプと、
これらの電動ポンプの吐出側の圧力を検出する圧力検出部とを備える多重系給水装置において、
前記電動ポンプは自身の始動圧力が第1の始動圧力と設定された場合に前記圧力検出部が検出した圧力が第1の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、前記電動ポンプは自身の始動圧力が前記第1の始動圧力よりも低い第2の始動圧力と設定された場合に前記圧力検出部が検出した圧力が前記第2の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、
前記第1の始動圧力と設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、運転停止後に前記第2の始動圧力に更新され、
前記第2の始動圧力と設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、前記圧力検出部で検出した圧力が増加して前記第1の始動圧力よりも高い設定圧力以上になった場合に前記第1の始動圧力に更新されることを特徴とする多重系給水装置。 - インバータにより回転数制御され、吸込管を通して水を吸い込む電動ポンプと、
該電動ポンプの吐出側に備えられたフロースイッチと、
前記インバータとは別のインバータにより回転数制御され、吸込管を通して水を吸い込む前記電動ポンプとは別の電動ポンプと、
該電動ポンプの吐出側に備えられた前記フロースイッチとは別のフロースイッチと、
これらの電動ポンプの吐出側の圧力を検出する圧力検出部とを備える多重系給水装置において、
前記電動ポンプは自身の始動圧力が第1の始動圧力と設定された場合に前記圧力検出部が検出した圧力が第1の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、前記電動ポンプは自身の始動圧力が前記第1の始動圧力よりも低い第2の始動圧力と設定された場合に前記圧力検出部が検出した圧力が前記第2の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、
前記第1の始動圧力と設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、圧力制御をした後、吐出側に備えられた前記フロースイッチがオフとなった場合に前記第2の始動圧力に更新され、
前記第2の始動圧力と設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、前記圧力検出部で検出した圧力が増加して前記第1の始動圧力よりも高い設定圧力以上になった場合に前記第1の始動圧力に更新されることを特徴とする多重系給水装置。 - インバータにより回転数制御され吸込管を通して水を吸い込む電動ポンプと、前記インバータとは異なるインバータにより回転数制御され吸込管を通して水を吸い込む前記電動ポンプとは異なる電動ポンプとを備えた多重系給水装置の制御方法において、
第1の始動圧力が設定された場合に前記電動ポンプは吐出側圧力が前記第1の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、前記第1の始動圧力よりも低い第2の始動圧力が設定された場合に前記電動ポンプは吐出側圧力が前記第2の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、
前記第1の始動圧力が設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、運転停止後に前記第2の始動圧力に更新され、
前記第2の始動圧力が設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、吐出側の圧力が増加して前記第1の始動圧力よりも高い設定圧力以上になった場合に前記第1の始動圧力に更新されることを特徴とする多重系給水装置の制御方法。 - インバータにより回転数制御され吸込管を通して水を吸い込む電動ポンプと、前記インバータとは異なるインバータにより回転数制御され吸込管を通して水を吸い込む前記電動ポンプとは異なる電動ポンプとを備えた多重系給水装置の制御方法において、
第1の始動圧力が設定された場合に前記電動ポンプは吐出側圧力が前記第1の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、前記第1の始動圧力よりも低い第2の始動圧力が設定された場合に前記電動ポンプは吐出側圧力が前記第2の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、
前記第1の始動圧力が設定された電動ポンプの始動圧力の設定は圧力制御をした後、吐出側に設けられたフロースイッチがオフとなった場合に前記第2の始動圧力に更新され、
前記第2の始動圧力が設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、吐出側の圧力が増加して前記第1の始動圧力よりも高い設定圧力以上になった場合に前記第1の始動圧力に更新されることを特徴とする多重系給水装置の制御方法。
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