JP4502152B2 - Electric pump control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、電動ポンプの制御装置に関するものである。
【0002】
【従来技術とその問題点】
回転制御のされていない従来の電動ポンプでは、ポンプの負荷変動がポンプの吐出量の増大に伴い右上がりに増大するため、高揚程から低揚程までの広範囲に使用される電動ポンプにおいては、最大吐出量時の負荷を基準としてモータが設計されており、低揚程の大吐出量領域で使用される場合のみモータ出力がフルに活用されることになるが、それ以外の領域では本来のモータ出力以下の仕事量しか行っておらず、モータ出力がフル活用されていないという非常に無駄な使われ方であるため、これが本体のみでなく電源設備をも大型化させる要因となっており、製造コストならびにランニングコストの増大を余儀なくされているのである。また、従来公知の電力値一定制御では、ポンプの吐出量変化に伴ってモータに流れる電流値も変動するため、ある範囲でのポンプの吐出量変化領域まではモータ定格電流値を超えることなく回転数制御が行えるが、低揚程の大吐出量領域では過電流となって使用できず、モータ出力がフル活用されないことになる。
【0003】
【発明の目的】
本発明の目的は、高揚程の小吐出量域から低揚程の大吐出量域に亘る広範囲の領域において、常にモータ出力がフルに活用される電動ポンプの制御装置を提供することにある。
【0004】
【発明の構成】
本発明に係る電動ポンプの制御装置では、設備電源から受電して後記切替選択部からの出力信号に基づきポンプモータの回転数を可変速に制御する回転数制御部、センサ部分とマイコン演算部分とからなり設備電源からポンプモータにつながる系統の電力値を検出するための電力検出部、センサ部分とマイコン演算部とからなりポンプモータに流れる電流値を検出するためのモータ電流検出部、前記電力検出部系統において目標とする電力値を任意の値に設定するための電力設定部、前記電流検出部系統において許容されるモータ電流の上限値を任意の値に設定するためのモータ電流設定部、前記電力の設定目標値と比較して検出値の方が大きいときは回転数低下指令を出力し検出値の方が小さいときは回転数上昇指令を出力するための電力比較部、前記モータ電流の上限設定値と比較して検出値の方が大きいときのみ回転数低下指令を出力するモータ電流比較部、前記電力比較部からの回転数指令とモータ電流比較部からの回転数指令が入力され、上記モータ電流の上限設定値よりも検出値の方が小さいときは電力値一定方式とし検出値の方が大きくなったときは電流値制限制御方式となるように自動的に制御方式を切替えて該切替信号を出力するための切替選択部、これらの要素からなる電動ポンプの制御装置。
【0005】
【作用】
使用する電動ポンプのモータ定格値に見合った電力値を制御装置の電力設定部に電力目標値として設定し、制御装置のモータ電流設定部にはモータ電流の上限値を設定し、設備電源から制御装置へ受電して該制御装置からポンプモータに電源が供給されることにより電動ポンプが駆動する。設備電源からポンプモータにつながる系統の電力値は電力検出部によって検知され、電力設定部により設定された電力目標値は電力比較部によって検出電力値と比較され、目標値よりも検出電力値が大きい場合は回転数低下指令が出力され、検出電力値の方が小さい場合は回転数上昇指令が出力され、モータ電流値はモータ電流検知部で常時検知してモータ電流比較部により上限設定値と比較され、検出電流値が上限設定値よりも大きい場合に回転数低下指令が出力され、これら電力検出部系統からの回転数指令と電流検出部系統からの回転数指令は切替選択部に入力され、モータ電流の上限設定値よりも検出値の方が小さいときは電力値一定方式とし検出値の方が大きくなったときは電流値制限制御方式となるように自動的に制御方式が切替られる。
【0006】
【実施例】
以下実施例の図面により説明をする。
【0007】
図1において、1は設備電源、2は制御装置、3は制御装置2に包摂される回転数制御部であり、後記切替選択部7からの出力信号に基づきポンプモータ4の回転数を可変速に制御するものである。5はポンプモータ4とポンプ部6とで構成される電動ポンプ、8Aは目標とする電力値を任意の値に設定するため制御装置2に包摂されている電力設定部、8Bはモータ電流の上限値を任意の値に設定するため制御装置2に包摂されているモータ電流設定部、9Aは設備電源1からポンプモータ4につながる系統の電力値を検出するための電力検出部で、センサ部分とマイコン演算部分とからなる。9Bはポンプモータ4に流れる電流値を検出するためのモータ電流検出部であり、検出センサ部分とマイコン演算部とからなり、例えば直流部分の電流値を検出してポンプモータ4に流れる電流をマイコンにより演算する。前記電力検出部9Aおよびモータ電流検出部9Bは制御装置2に内設させた構造でもよく、あるいは外設構造であってもよい。8Aは前記電力検出部9Aの系統における電力設定部であり、例えば外部インターフェイスからの操作等によって目標とする電力値を任意の値に設定する。8Bは前記モータ電流検出部9Bの系統におけるモータ電流設定部であり制御装置2に包摂され、外部インターフェイスからの操作等によって許容されるモータ電流の上限値を任意の値に設定する。10Aは前記電力の設定目標値と電力検出値とを比較するため制御装置2に包摂されている電力比較部であり、検出電力値の方が大きい場合は回転数低下指令を出力し、検出電力値の方が小さい場合は回転数上昇指令を出力する。10Bは前記検出電流値の方が大きい場合にのみ回転数低下指令を出力する。切替選択部7は前記電力比較部10Aからの回転数指令とモータ電流比較部10Bからの回転数指令を入力選択して電力値一定制御または電流値制限制御に切替えるため制御装置2に包摂されており、モータ電流の上限設定値よりも検出値の方が小さいときは電力値が一定となるようポンプモータ4の回転数を調整してそれに見合った周波数電源を回転数制御部3からポンプモータ4に供給させる電力値一定制御方式により電動ポンプ5を制御し上限設定値よりも検出値が大きくなったときはモータ電流値を制限する電流制限制御方式により電動ポンプ5を制御する。つまり、電動ポンプ5の負荷状況に応じて自動的に電力値一定制御方式から電流制限制御方式へまたは電流制限制御方式から電力値一定制御方式へと切替えるのである。なお、電力設定部8Aにおける電力目標値およびモータ電流設定部8Bにおけるモータ電流の上限設定値は、使用する電動ポンプ5のモータ定格値に見合った適切なものとするため、許容範囲内で任意の値に設定させることが望ましい。
【0008】
本発明装置により電動ポンプの回転制御を行えば図3に示すような運転特性となる。図中に破線で示したTH1、P1、I1は一定速で運転した場合の特性であり、図中に実線で示したTH2、P2、I2は本発明装置を用いた場合の運転特性である。Qは吐出量を、THは全揚程を、Pは電力を、Iはモータ電流を示している。一定速で運転した場合の破線で示されるP1、I1は、小吐出量域においては低く、吐出量の増大に伴い右上がりの特性となっている。これに伴い小吐出量域における破線で示すTH1も低くなっている。また、上記電動ポンプの負荷状況に応じて検出電流値が上限電流値に達する、TH2特性線上のa点およびI2特性線上のb点とP2特性線上のc点を境として、検出電流値の方が小さい左側の小吐出量域においては、上記c点までは電力値一定制御方式の目標電力値P2に一定となるよう回転数制御を行い、検出電流値の方が大きい右側の大吐出量域においては、上記b点の検出電流値が上限電流値に達するとその値を超えないよう該上限電流値で一定となるよう回転数制御する電流制限制御方式となるように自動的に制御方式が切替えられることにより、それぞれの特性は実線で示したTH2、P2、I2のようになり、小吐出量域における高揚程化および大吐出量域における過負荷防止が実現されることになる。
【0009】
【発明の効果】
本発明電動ポンプの制御装置によれば、ポンプの負荷状況に応じて電力値一定制御方式またはモータ電流値制限制御方式のいずれかを選択して自動的に切替え、小吐出量域における高揚程化および低揚程の大吐出量域における過負荷防止を実現させることができ、ポンプモータの焼損を防止し得るという効果もある。また、広範囲に亘る領域において常にモータ出力がフルに活用されるため、比較的高揚程なポンプ要求仕様ポイントに対して従来よりも小型のポンプで対応することができ、ポンプ本体のみでなく電源設備をも小型化し得て製造コストならびにランニングコストの低減を図ることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明装置の一実施例における構成を示したブロック図である。
【図2】 本発明装置による電動ポンプの制御態様を示したフロー図である。
【図3】 本発明装置による電動ポンプの運転特性を示した線図である。
【符号の説明】
1 設備電源
3 回転数制御部
4 ポンプモータ
7 切替選択部
8A 電力設定部
8B モータ電流設定部
9A 電力検出部
9B モータ電流検出部
10A 電力比較部
10B モータ電流比較部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric pump.
[0002]
[Prior art and its problems]
In conventional electric pumps without rotation control, the load fluctuation of the pump increases to the right as the pump discharge increases, so the maximum is not possible for electric pumps used in a wide range from high to low heads. The motor is designed based on the load at the discharge amount, and the motor output is fully utilized only when it is used in the large discharge amount region with a low head. In other regions, the original motor output is used. This is a very useless way of doing only the following work and the motor output is not fully utilized, so this is a factor that increases not only the main body but also the power supply equipment, manufacturing cost In addition, the running cost is forced to increase. In addition, in the conventionally known power value constant control, the current value flowing to the motor also fluctuates as the pump discharge amount changes, so that the motor rated current value can be rotated without exceeding the motor rated current value within a certain range. Although the number control can be performed, the large output amount region with a low head cannot be used due to overcurrent, and the motor output is not fully utilized.
[0003]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention is to provide a control device for an electric pump in which the motor output is always fully utilized in a wide range from a small discharge amount region with a high head to a large discharge amount region with a low head.
[0004]
[Structure of the invention]
In the control device for the electric pump according to the present invention, the rotational speed control unit that receives power from the facility power source and controls the rotational speed of the pump motor to a variable speed based on the output signal from the switching selection unit described later, a sensor part, a microcomputer calculation part, A power detection unit for detecting a power value of a system connected to the pump motor from the equipment power source, a motor current detection unit for detecting a current value flowing in the pump motor comprising a sensor part and a microcomputer calculation unit, the power detection A power setting unit for setting a target power value in a sub- system to an arbitrary value, a motor current setting unit for setting an upper limit value of a motor current allowed in the current detection unit system to an arbitrary value, Power to output a rotation speed decrease command when the detected value is larger than the set target value of power, and output a rotation speed increase command when the detected value is smaller A comparison section, a motor current comparison section that outputs a rotation speed reduction command only when the detected value is larger than the upper limit set value of the motor current, a rotation speed command from the power comparison section and a motor current comparison section When a rotation speed command is input and the detected value is smaller than the upper limit set value of the motor current, the power value is constant, and when the detected value is larger, the current value limit control method is automatically selected. by switching the control mode to the switching selecting portion for outputting said switching signal, the controller of the electric pump ing from these elements.
[0005]
[Action]
Set the power value corresponding to the motor rated value of the electric pump to be used as the power target value in the power setting part of the control device, set the upper limit value of the motor current in the motor current setting part of the control device, and control from the equipment power supply The electric pump is driven by receiving power to the device and supplying power from the control device to the pump motor. The power value of the system connected from the equipment power source to the pump motor is detected by the power detection unit, and the power target value set by the power setting unit is compared with the detection power value by the power comparison unit, and the detected power value is larger than the target value. In this case, a rotation speed reduction command is output, and when the detected power value is smaller, a rotation speed increase command is output . The motor current value is constantly detected by the motor current detection unit and compared with the upper limit set value by the motor current comparison unit. When the detected current value is larger than the upper limit set value, a rotational speed reduction command is output, and the rotational speed command from the power detection unit system and the rotational speed command from the current detection unit system are input to the switching selection unit, When the detected value is smaller than the upper limit set value of the motor current, the control method is automatically switched to the constant power value method and when the detected value is larger, the current value limit control method is selected. It is.
[0006]
【Example】
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings of the embodiments.
[0007]
In FIG. 1, 1 is an equipment power source, 2 is a control device, 3 is a rotation speed control unit included in the control device 2, and the rotation speed of the
[0008]
If the rotation control of the electric pump is performed by the device of the present invention, the operation characteristics as shown in FIG. 3 are obtained. TH1, P1, and I1 indicated by broken lines in the figure are characteristics when operating at a constant speed, and TH2, P2, and I2 indicated by solid lines in the figure are operating characteristics when the apparatus of the present invention is used. Q indicates the discharge amount, TH indicates the total lift, P indicates the power, and I indicates the motor current. P1 and I1 indicated by broken lines when operating at a constant speed are low in the small discharge amount region and have a characteristic of rising to the right as the discharge amount increases. Accordingly, TH1 indicated by a broken line in the small discharge amount region is also lowered. Further, the detected current value reaches the upper limit current value according to the load condition of the electric pump, and the detected current value is divided by the point a on the TH2 characteristic line, the point b on the I2 characteristic line, and the point c on the P2 characteristic line. In the small discharge amount region on the left side where the current is small, the rotational speed control is performed so that the target power value P2 of the constant power value control method is constant up to the point c , and the large discharge amount region on the right side where the detected current value is larger. When the detected current value at the point b reaches the upper limit current value, the control method is automatically set so as to be the current limit control method in which the rotation speed is controlled to be constant at the upper limit current value so as not to exceed the upper limit current value. By switching , the respective characteristics become TH2, P2, and I2 indicated by solid lines, and a higher head in the small discharge amount region and an overload prevention in the large discharge amount region are realized.
[0009]
【The invention's effect】
According to the control device for the electric pump of the present invention, either the constant power value control method or the motor current value limit control method is selected and automatically switched according to the load condition of the pump to increase the head in the small discharge amount range. In addition, it is possible to realize overload prevention in a large discharge amount region with a low head, and there is an effect that burnout of the pump motor can be prevented. In addition, since the motor output is always fully utilized in a wide range of areas, it is possible to cope with the relatively high pump requirement specification point with a smaller pump than the conventional pump. There is an advantage that the manufacturing cost as well as the running cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration in an embodiment of an apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control mode of an electric pump by the device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing operating characteristics of an electric pump according to the device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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