JP4484575B2

JP4484575B2 - 水質計器システム

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Publication number: JP4484575B2
Application number: JP2004136958A
Authority: JP
Inventors: 光俊佐野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2024-05-06
Also published as: JP2005321195A

Description

この発明は、水質計器システム、特に、下水処理場や排水処理設備などの採水において連続計測を行う水質計器を備えた水質計器システムに関するものである。

従来の水質計器システムにおいては、水質計器のメンテナンス作業を行う場合、バルブで切り替えたり、一定周期で配管を洗浄したりすることにより汚れ対策を実施している（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開平６−２０１５３７号公報（第２−３頁，図１）特開２００２−９０３６０号公報（第５−７頁，図１）

特許文献１においては、水質計器のメンテナンス時にバルブを切り替えて実施する必要があり、水質計器を制御用として使用するには難があった。
特許文献２では、一定周期で配管洗浄を実施するが、配管に不具合が発生し、データ異常時の救済ができない、また、特に水質計器を制御用信号として使用するのは難がある問題点があった。
例えば水質計器の採水が異物混入や気泡混入または点検等の何らかの条件で止まった場合、採水のない状態で計測を行い、その計測結果を指示値として出力することにより、異常値での出力を行い、このため水質計器を用いた制御を行う場合に支障となる問題点があった。特に信号がゼロに落ちてしまう場合、この信号を制御用に使用すると誤った設定値による制御が行われる可能性がある。

このような不具合を発生しないよう、水質計器側には採水断の信号を出力できる信号付きの計器も存在するが、配管の詰まり等が原因の場合には、不具合な信号が誤って出力されるケースも多い問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、配管を介して供給される採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器を備えた水質計器システムにおいて、採水のための配管における異常検知に応じて水質検出動作に関する安定化措置を的確に遂行できる水質計器システムを得ようとするものである。

この発明に係る水質計器システムでは、異物の混入する採水が配管を介して供給され前記採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器を備えた水質計器システムにおいて、前記水質計器に採水を供給する採水配管と、前記採水配管の上流側に接続され洗浄用電動弁を有する洗浄配管と、前記採水配管の下流側に接続され排出用電動弁を有する排出配管と、前記採水配管における異常を検出する異常検知手段とを設け、前記異常検知手段による異常検知に応じて前記洗浄用電動弁および前記排出用電動弁を開放し、前記洗浄配管を介して洗浄用水を前記採水配管へ供給し前記排出配管から排出して前記採水配管の洗浄を行うようにしたものである。

この発明によれば、配管を介して供給され前記採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器を備えた水質計器システムにおいて、採水配管における異常を検出する異常検知手段による異常検知に応じて洗浄用電動弁および排出用電動弁を開放し、洗浄配管を介して洗浄用水を前記採水配管へ供給し前記排出配管から排出して前記採水配管の洗浄を行うことにより、採水配管の洗浄による水質検出動作に関する安定化措置を採水配管の異常検知に即応して的確に遂行できる水質計器システムを得ることができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１は実施の形態１における構成を示す接続図である。

図１において、下水処理場や排水処理場の貯水池ＷＰ等から採取される採水ポンプ１による採水は採水配管ＴＰを通り、戻り配管ＲＰに設けられた流量調節弁５にて流量調整をされて、水質計器８へ送られる。
洗浄用電動弁１０が設けられた洗浄用配管ＳＰからは洗浄用の水が供給される。採水配管ＴＰに気泡が混入した場合、エア抜きストップ弁６を通してエア抜き弁７から抜ける形が一般的である。
ポンプ１と採水配管ＴＰとの間に接続された導入配管ＩＰには採水ポンプ用電動弁１２および逆止弁１７が設けられ、採水配管ＴＰの途中には採水電動弁１１および水質計器用電動弁１３が設けられている。また、採水配管ＴＰには電動弁１４が設けられた排出配管ＥＰが接続されている。そして、採水配管ＴＰの水質計器８への入口には圧力計１５および低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６が設けられている。

次に、動作について説明する。
図１において、採水ポンプ１からの採水は水質計器８へ採水配管ＴＰの詰まりがなく送られてくる場合は支障ないが、汚れの激しい採水の水質計測の場合には、計測中に採水配管ＴＰの詰まりや気泡の混入により、水質計器８まで採水が送られない状況が発生する。一般には定期的な配管洗浄等が実施されているが、配管の汚れは採水の汚れ具合により異なり、洗浄時期やタイミングは非常に難しいのが現状である。

この実施の形態１では、水質計器８の採水断を水質計器８の入口に設けられた圧力計１５により低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６で検知し、水質計器８の出力信号を事前にホールド処置するとともに、採水ポンプ１を停止、採水ポンプ用電動弁１２を閉、水質計器用電動弁１３を閉、排出用電動弁１４を開、洗浄用電動弁１０を開として、洗浄用配管ＳＰから供給される洗浄用水によって、採水配管ＴＰの配管内洗浄を実施する。
洗浄の期間中は水質計器８の指示が異常となるので出力信号をホールド処置する。洗浄終了後、通常運転に復帰して、圧力警報が復帰すれば通常運転となる。電動弁１１は、ポンプ１を引き上げてのポンプ吸込側の配管洗浄の場合、開とされる。

このように、水質計器８に採水を供給する採水配管ＴＰにおける異常が検知された場合には、洗浄用配管ＳＰから供給される洗浄用水によって、採水配管ＴＰの配管内洗浄が実施され、採水配管ＴＰの洗浄実施中は、水質計器８の出力信号はホールド処置されて、水質計器８の出力信号の導出は抑制される。水質計器８から異常出力信号は導出されず、水質計器８の出力信号を利用する制御システムに悪影響を与えることがないものである。

この発明による実施の形態１によれば、下水処理場や排水処理場などでの異物の混入する採水が採水配管ＴＰからなる配管を介して供給され前記採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器８を備えた水質計器システムにおいて、前記採水配管ＴＰからなる配管における異常を検出する低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段を設け、前記低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段による異常検知に応じて、前記水質計器８からの出力信号をホールド処置し前記水質計器８からの出力信号の導出を抑制する等の水質検出動作の安定化措置を実行するようにしたので、配管を介して供給される採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器を備えた水質計器システムにおいて、採水のための配管における異常検知に応じて水質計器からの出力信号の導出を抑制し水質検出動作に関する安定化措置を的確に遂行できる水質計器システムを得ることができる。

また、この発明による実施の形態１によれば、下水処理場や排水処理場などでの異物の混入する採水が採水配管ＴＰからなる配管を介して供給され前記採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器８を備えた水質計器システムにおいて、前記採水配管ＴＰからなる配管における異常を検出する低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段を設け、前記低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段による異常検知に応じて、前記採水配管ＴＰからなる配管の洗浄用水による洗浄を行う等の水質検出動作の安定化措置を実行するようにしたので、配管を介して供給される採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器を備えた水質計器システムにおいて、採水のための配管における異常検知に応じて配管の洗浄用水による洗浄を行い水質検出動作に関する安定化措置を的確に遂行できる水質計器システムを得ることができる。

さらに、この発明による実施の形態１によれば、下水処理場や排水処理場などでの異物の混入する採水が採水配管ＴＰからなる配管を介して供給され前記採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器８を備えた水質計器システムにおいて、前記採水配管ＴＰからなる配管における異常を検出する低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段を設け、前記低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段による異常検知に応じて、前記水質計器８からの出力信号をホールド処置し前記採水配管ＴＰからなる配管の洗浄用水による洗浄動作を行うとともに、前記採水配管ＴＰからなる配管の洗浄用水による洗浄動作中は前記水質計器８からの出力信号のホールド処置を継続し前記水質計器８からの出力信号の導出抑制を継続する等の水質検出動作の安定化措置を実行するようにしたので、配管を介して供給される採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器を備えた水質計器システムにおいて、採水のための配管における異常検知に応じて水質計器からの出力信号の導出を抑制するとともに配管の洗浄用水による洗浄動作を行い水質検出動作に関する安定化措置を的確に遂行できる水質計器システムを得ることができる。

実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図２に基づいて説明する。図２は実施の形態２における構成を示す接続図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

上記実施の形態１では、圧力計１５と低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６で採水断を検知したが、図２に構成を示すこの実施の形態２では、採水断をフロースイッチ９で検知する形態とした。フロースイッチ９は比較的容易に採水断を検知できる。但し、検出の調整ができない欠点がある。

なお、圧力計１５と低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６による採水断の検知をフロースイッチ９で検知するように置換えることは、上記実施の形態１だけでなく、後述する実施の形態３から実施の形態５までのいずれかの構成にも適用できる。

この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１または後述する実施の形態３から実施の形態５までのいずれかにおける構成において、前記異常検知手段として、前記採水配管ＴＰからなる配管に設けたフロースイッチ９を用いるようにしたので、配管を介して供給される採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器を備えた水質計器システムにおいて、採水のための配管におけるフロースイッチによる異常検知に応じて水質検出動作に関する安定化措置を的確に遂行できる水質計器システムを得ることができる。

実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図３に基づいて説明する。図３は実施の形態３における構成を示す接続図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１および実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

上記実施の形態１では電動弁１０を設けた洗浄用配管ＳＰから洗浄水を流す形態であるが、図３では、洗浄用配管ＳＰに逆止弁（空気用）１８を設け、空気源装置（コンプレッサ）１９を設置し、低圧力等の異常検知に応じて採水配管ＴＰを空気洗浄することにより、配管洗浄を行うものである。空気洗浄では水洗浄では取れない異物を押し出し洗浄が可能であり、効率的に配管洗浄を実施することが可能である。

このように、水質計器８に採水を供給する採水配管ＴＰにおける異常が低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６により検知された場合には、洗浄用配管ＳＰから空気源装置（コンプレッサ）１９から逆止弁（空気用）１８を介して供給される洗浄用高圧空気水によって、採水配管ＴＰの配管内空気洗浄が実施され、採水配管ＴＰの洗浄実施中は、水質計器８の出力信号はホールド処置されて、水質計器８の出力信号の導出は抑制される。水質計器８から異常出力信号は導出されず、水質計器８の出力信号を利用する制御システムに悪影響を与えることがないものである。

この発明による実施の形態３によれば、下水処理場や排水処理場などでの異物の混入する採水が採水配管ＴＰからなる配管を介して供給され前記採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器８を備えた水質計器システムにおいて、前記採水配管ＴＰからなる配管における異常を検出する低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段と、前記低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段による異常検知に応じて前記採水配管ＴＰからなる配管を空気洗浄する洗浄配管ＳＰおよび電動弁１０ならびに逆止弁（空気用）および空気源装置（コンプレッサ）１９からなる空気洗浄手段を設けたので、配管を介して供給される採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器を備えた水質計器システムにおいて、採水のための配管における異常検知に応じて配管の空気洗浄を行い水質計器の水質検出動作に関する安定化措置を的確に遂行できる水質計器システムを得ることができる。

実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図４に基づいて説明する。図４は実施の形態４における構成を示す接続図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までにおける構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

実施の形態１または実施の形態２では配管を水洗浄または空気洗浄して通常運転に復帰する形態としているが、この実施の形態４は配管の運用圧力を調整するものである。
図４において、配管圧力および流量の調節弁２０は、この開度を絞る（閉方向）にすることにより圧力調整を実施し、異物の除去等を図るものである。
採水圧力が低の異常状態となった場合、水質信号をホールド状態とし、調節弁２０を閉方向とし、採水配管の圧力を上げて異物除去を図る。採水圧力が復帰したら通常運転に復帰する。
調整弁２０の設置場所は、水質計器の入口でもよく、直接配管圧力を調整するのでもよい。全ての弁を電動弁にする必要がないことからシステムが安価で構成が可能となる。但し、配管洗浄を実施できないことより、除去できる範囲が限定された方式となる。

この発明による実施の形態４によれば、下水処理場や排水処理場などでの異物の混入する採水が採水配管ＴＰからなる配管を介して供給され前記採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器８を備えた水質計器システムにおいて、前記採水配管ＴＰからなる配管における異常を検出する低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段と、前記低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段による異常検知に応じて前記採水配管ＴＰからなる配管における採水圧力を上昇し異物を除去する配管圧力および流量の調節弁２０からなる圧力調整手段を設けたので、配管を介して供給される採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器を備えた水質計器システムにおいて、採水のための配管における異常検知に応じて配管における採水圧力を上昇し異物の除去を実行して水質計器の水質検出動作に関する安定化措置を的確に遂行できる水質計器システムを得ることができる。

実施の形態５．
この発明による実施の形態５を図５および図６に基づいて説明する。図５は実施の形態５における構成を示す接続図である。図６は実施の形態５における信号処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
この実施の形態５において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態４までにおける構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

上記実施の形態１から実施の形態４までは、全て水質計器８からの出力信号を異常期間のみホールドする処理だけであったが、図５および図６に示すこの実施の形態５では、水質計器８からの出力信号に変化率最大値を設定し、水質計器８からの出力信号が急に０に落ちた場合、前回値をホールドするが、異常な変化の場合は最大の変化率値を加えた値を採用する形とし、水質計器８からの出力信号を制御に用いる場合のフェイルセーフな動作が行える形とした。
このアルゴリズムを採用すると、より制御が安全方向に働き、採水断以外の水質計器特有の異常反応にも安全方向に動作することから安定した水質制御が可能となる効果がある。

図５において、水質計器８の出力側には、水質計器８の出力信号について導出するかしないかを制御する水質信号制御装置２１が接続されている。

図６は水質信号制御装置２１の制御動作を示すものである。図６では、ステップＳ１において、低圧力警報手段ＰＬ（接点または警報装置）１６からなる異常検知手段による採水圧力低下警報中（確認タイマー含む）かどうかを判別し、採水圧力低下警報中であれば、水質計器８の出力信号としての水質信号を前回値にホールドし（ステップＳ２）、採水圧力低下警報中でなければ水質計器８の出力信号としての現状水質信号を採用する（ステップＳ３）。
ステップＳ４において、ステップＳ３からの水質計器８の出力信号としての現状水質信号について前回値と比較した急変変化率が大であるかどうかを判別し、急変変化率が大であれば、ステップＳ３からの水質計器８の出力信号としての水質信号が０％近くに変化しているかどうかを判別する（ステップＳ５）。
ステップＳ４において、水質信号急変変化率が大でなければ、水質計器８の出力信号としての現状水質信号を採用する（ステップ９）。
ステップＳ５において、水質信号が０％近くに変化していると判別されれば、水質計器８の出力信号としての水質信号を前回値にホールドし（ステップＳ６）、ステップＳ４に戻る。水質信号が０％近くに変化していないと判別されれば、水質計器８の出力信号としての水質信号について変化率が設定値以上かどうかを判別する（ステップＳ７）。
ステップＳ７において、水質信号の変化率が設定値以上であると判別された場合には、水質計器８の出力信号次回値を前回値＋最大変化率値とし（ステップ８）、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ７において、水質信号急変変化率が大でなければ、水質計器８の出力信号としての現状水質信号を採用する（ステップ９）。

この発明による実施の形態５によれば、下水処理場や排水処理場などでの異物の混入する採水が採水配管ＴＰからなる配管を介して供給され前記採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器８を備えた水質計器システムにおいて、前記水質計器８の出力信号に応じて制御対象機器を制御するための制御用信号を生成する水質信号制御装置２１からなる制御用信号生成手段を設け、前記水質信号制御装置２１からなる制御用信号生成手段は、前記出力信号の今回値データと前回値データを比較し信号の変化率が異常でないことを条件に制御用信号として導出するようにしたので、採水のための配管における異常検知に応じて制御用信号の導出を条件付で制御し水質検出動作に関する安定化措置を的確に遂行できる水質計器システムを得ることができる。

この発明においては、次の（１）〜（５）に示す構成が提案されている。
（１）下水処理場や排水処理設備など異物の混入する採水において、連続計測を行う水質計器で異物や気泡混入により採水が断となることによる水質計器異常を配管圧力低により未然に検知し、事前に信号ホールドや配管自動洗浄等を行うことにより水質計器信号異常による水質制御異常を未然に防止する水質計器システム。
（２）下水処理場や排水処理設備など異物の混入する採水において、連続計測を行う水質計器で異物や気泡混入により採水が断となることによる水質計器異常を配管に設けたフロースイッチにより未然に検知し、事前に信号ホールドや配管自動洗浄等を行うことにより水質計器信号異常による水質制御異常を未然に防止する水質計器システム。
（３）下水処理場や排水処理設備など異物や気泡の混入する採水において、連続計測を行う水質計器の採水が断となることによる水質計器の異常を未然に検知し、事前に配管を空気自動洗浄することにより異物を押し出し除去し、水質計器の異常を未然に防止する水質計器システム。
（４）下水処理場や排水処理設備など異物や気泡の混入する採水において、連続計測を行う水質計器の採水が断となることによる不具合を未然に検知、採水圧力を自動調整することにより異物や気泡混入削減を実施し、水質計器の異常出力を未然に防止する水質計器システム。
（５）下水処理場や排水処理設備など異物や気泡の混入する採水において、連続計測を行う水質計器を制御に使用する場合、採水断等の採水配管の不具合により計測信号が異常値を示し、この値を制御に使用する場合の障害となるケースがある。このシステムは今回値データと前回値データを比較し、信号の変化率が異常でなく採水に異常がないこと等を条件に制御用信号を生成採用することにより信頼性のある水質制御が可能となる水質計器システム。水質計器採水断警報による水質自動信号ホールドシステム。

この発明は、水質計器の直前への採水の有無を判断することによる、不具合時のみの配管洗浄や不具合のみのポンプの停止、起動といった緊急措置や、また、不具合時のみの水質信号の異常処理を行うことにより、水質計器信号を水質制御に用いる際によりフェイルセーフな制御動作を可能とする。

この発明に係る装置は、配管の採水圧力低下を検出する装置とその信号により配管を洗浄したり、ポンプを一旦停止して再起動する手段、採水低下信号を受けて水質信号をホールドしたり、異常信号処理を実施することにより、より安定した水質制御を可能とするものである。

この発明による実施の形態１における構成を示す接続図である。この発明による実施の形態２における構成を示す接続図である。この発明による実施の形態３における構成を示す接続図である。この発明による実施の形態４における構成を示す接続図である。この発明による実施の形態５における構成を示す接続図である。この発明による実施の形態５における信号処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。

符号の説明

１採水ポンプ、２採水弁、３水質計器採水弁、４水質計器バイパス弁、５流量調整用弁、６エア抜き用ストップ弁、７エア抜き弁、８水質計器、９フロースイッチ、１０洗浄用電動弁、１１採水用電動弁、１２採水ポンプ用電動弁、１３水質計器用電動弁、１４電動弁、１５圧力計、１６低圧力警報手段（接点または警報装置）、１７逆止弁、１８逆止弁（空気用）、１９コンプレッサ（空気源装置）、２０圧力調整電動弁、２１水質信号制御装置。

Claims

異物の混入する採水が配管を介して供給され前記採水について連続計測を行い水質に応じた出力信号を導出して水質検出動作を行う水質計器を備えた水質計器システムにおいて、前記水質計器に採水を供給する採水配管と、前記採水配管の上流側に接続され洗浄用電動弁を有する洗浄配管と、前記採水配管の下流側に接続され排出用電動弁を有する排出配管と、前記採水配管における異常を検出する異常検知手段とを設け、前記異常検知手段による異常検知に応じて前記洗浄用電動弁および前記排出用電動弁を開放し、前記洗浄配管を介して洗浄用水を前記採水配管へ供給し前記排出配管から排出して前記採水配管の洗浄を行うことを特徴とする水質計器システム。
前記異常検知手段による異常検知に応じて、前記水質計器からの出力信号の導出を抑制し前記採水配管の洗浄用水による洗浄動作を行うとともに、前記採水配管の洗浄用水による洗浄動作中は前記水質計器からの出力信号の導出抑制を継続することを特徴とする請求項１に記載の水質計器システム。
前記異常検知手段として、前記採水配管に設けたフロースイッチを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水質計器システム。