JP4517937B2 - 配水制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自然流下水と圧送水が合流する配水系統において、配水ポンプを停止することなく安定して給水するための配水制御装置および制御方法に関するものである。

上水道施設において配水する手段には、配水池からの自然流下を利用するものと、ポンプによる動力を利用して圧送するものがある。
自然流下による流量調整は、電動弁開閉のみで行うことから多くの電気を消費することはないが、使用水量の急変には対応することができない。一方、ポンプによる圧送の場合は、水の需要に応じた回転数制御を行うことができ、応答性に優れている。従って、自然流下水で基本配水量をまかない、一日の変動については、回転数制御によるポンプ圧送を併用することで、きめ細かな配水量制御を実現できる。
従来、２つの配水方式を併用する場合の制御装置は図3のようになっている。
基本配水量は、配水池1からの自然流下水を流量一定制御することで確保する。配水量101が基本配水量未満の場合は、合流点10の圧力が一定になるように、流量に応じて電動弁81を開閉し圧力を確保する。
一方、基本配水量を越える変動流量は配水池2から配水ポンプ4による圧送でまかなう。このとき、末端の給水栓の水圧を一定にするために、推定末端圧制御を行う。推定末端圧制御は、配管網の希望末端圧Peとポンプ吐出揚程と配管管路の損失からポンプの吐出圧力を推定し、配水ポンプ4の回転数を可変速制御するものである。また、配管網の末端に圧力計7を設置して、末端圧制御を行う場合もある。
特許第2765021号

従来の自然流下水とポンプ圧送水が合流する場合の配水制御では、基本配水量未満で配水ポンプを停止させ、自然流下水のみで配水流量をまかなう制御を行うが、配水ポンプの起動停止頻度が増えることから、ポンプの寿命を損なうことに加え、配水圧力の変動が大きくなり、老朽化した配管からの漏水を引き起こす原因となっている。
そこで本装置は、少流量時においても配水ポンプを停止せずに安定な水量と圧力を確保し、系統連結の際に既存の設備に機器を追加しないことを目的とするものである。

上記問題を解決するため、本発明は、
第１の配水池からの自然流下水と、第２の配水池からの配水ポンプの回転数制御によるポンプ圧送水とを合流させて上水を供給する際、
前記配水ポンプの末端圧制御または推定末端圧制御による自動運転時に、配水量が第１の設定時間を超えて設定流量を下回ると、前記配水ポンプを流量一定制御による自動運転に切り替え、前記流量一定制御による自動運転時に、前記配水ポンプの吐出圧が第２の設定時間を超えて設定圧力を下回ると、前記配水ポンプの前記末端圧制御または前記推定末端圧制御による自動運転に切り替える配水制御方法であって、
前記設定流量は、前記配水ポンプの配水能力の最低流量とし、前記設定圧力は、前記末端圧制御または前記推定末端圧制御から前記流量一定制御への変更直前の前記配水ポンプの吐出圧とすることにより、前記配水ポンプを自動により連続運転するものである。

本発明によれば、夜間の配水量の低下時に配水ポンプを停止させる回数が大幅に減少するので、ポンプの起動停止や他系統からの影響を受けることにより生じ得るポンプの損傷を防止することができる。また、朝方の配水量の増加時にも、給水地点において安定的な配水圧と水量を確保することのできる自動制御システムを構築することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の実施例を示す配水制御装置のブロック図である。なお、従来と同じ構成要素については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
本発明が従来技術と異なる構成は、以下の通りである。
図において配水制御装置9に、制御判断部93と設定部94を付加した点であり、制御判断部93において、圧力制御、流量制御のどちらを行うか判断し、設定部94で流量一定制御に切り替わる判断基準となる設定流量をQとした。また、配水ポンプ4の圧力一定制御時に、配水量が設定流量Qを下回った際にカウントされる設定時間を規定継続時間M（第１の設定時間）とし、配水ポンプ4の流量一定制御時に、配水ポンプの吐出圧が設定圧力を下回った際にカウントされる設定時間を規定継続時間N（第２の設定時間）とした。設定流量Qは、例えばポンプの最低流量とした。
次に配水制御装置9の動作を制御フロー（図2）に基づいて具体的に説明する。
配水池1からの自然流下による送水量は、流量調節弁82で任意の開度に調節されており
、配水量101の変化に応じた開度の自動調節は行わない。配水池2からのポンプ圧送による送水は、配水ポンプ4の推定末端圧制御により行われるが、このとき推定末端圧の設定値を高くすると、配水池１からの自然流下水を押しのけて送水する可能性があるため、実際には設備高低図などから最適な設定値を決める必要がある。
いま、日中の配水量101が比較的多い時間に推定末端圧制御が行われているとする（図
２のＳ１）。配水ポンプ4は配水量101の変化に応じて回転数制御されることで、末端圧（設定値Pe）が安定的に確保され、自然流下系統の圧力に負けることがない。
配水量101が少なくなる時間帯に近づくにつれ、配水ポンプ4からの配水流量が低下する。配水流量が設定部94で設定した設定流量Q以下を規定継続時間M（第１の設定時間）分間継続すると（図２のＳ２）、制御判断部93が制御を流量一定に切り替える（図２のＳ３）。このとき設定流量Qになるようにポンプを可変速制御する。同時に、流量一定制御に切り替わる直前の配水ポンプ4の吐出圧P₀を記憶させ、この値を流量一定制御から圧力一定制御に切り替わるきっかけとなる設定圧力とする（図２のＳ４）。配水量101が少なくなる夜間は、日中に比べ、流量、圧力の変動が少なく、細かく配水ポンプ4を制御する必要がないことから、このように配水ポンプ4の最低流量で運転することで、締切り運転の防止を図る。これにより、積極的に夜間に配水ポンプ4を停止させる必要がなくなるとともに、バイパス弁3を設置する必要がない。
朝方の配水量101が立ち上がる時間帯が近づくと、配水量101の増加により、配水ポンプ4の吐出圧が下降を始める。先に記憶した流量一定制御開始時の圧力P₀以下を規定継続時間N（第２の設定時間）分間継続すると（図２のＳ５）、制御判断部93が配水ポンプ4の制御を推定末端圧制御に変更し、朝の配水量の立ち上がりに追従するよう可変速制御を行い、配水圧力を確保する。

このように、本発明による配水制御装置は、夜間積極的に配水ポンプを停止させる必要がないことから配水ポンプの延命につながる。また、バイパス弁や自然流下系統にて電動弁による流量の自動制御を行わなくても配水ポンプの過熱損傷を防ぐことができるので、設備を追加せずに系統連結できる。

本発明の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の制御フロー図である。 従来の配水制御装置のブロック図を示す。

符号の説明

1 配水池1
2 配水池2
3 バイパス弁
4 配水ポンプ
5 流量計（A）
6 流量計（B）
7 圧力計
81 電動弁
82 流量調節弁
9 配水制御装置
91 圧力制御部
92 流量制御部
93 制御判断部
94 設定部
10 合流点
100 配水末端圧Ｐｅ
101 配水量
102 配水ポンプ流量信号
103 回転数指令
104 配水圧力信号

Claims (1)

1. 第１の配水池からの自然流下水と、
   第２の配水池からの配水ポンプの回転数制御によるポンプ圧送水と
   を合流させて上水を供給する際、
   前記配水ポンプの末端圧制御または推定末端圧制御による自動運転時に、配水量が第１の設定時間を超えて設定流量を下回ると、前記配水ポンプを流量一定制御による自動運転に切り替え、
   前記流量一定制御による自動運転時に、前記配水ポンプの吐出圧が第２の設定時間を超えて設定圧力を下回ると、前記配水ポンプの前記末端圧制御または前記推定末端圧制御による自動運転に切り替える配水制御方法であって、
   前記設定流量は、前記配水ポンプの配水能力の最低流量とし、
   前記設定圧力は、前記末端圧制御または前記推定末端圧制御から前記流量一定制御への変更直前の前記配水ポンプの吐出圧とすることにより、
   前記配水ポンプを自動により連続運転することを特徴とする配水制御方法。
   

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