JP4675056B2

JP4675056B2 - 軸流または斜流ポンプの運転制御方法

Info

Publication number: JP4675056B2
Application number: JP2004137012A
Authority: JP
Inventors: 郁夫石田; 隆典池田; 勲有松
Original assignee: Tsurumi Manufacturing Co Ltd; Mizota Co Ltd
Current assignee: Tsurumi Manufacturing Co Ltd; Mizota Co Ltd
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2024-05-06
Also published as: JP2005320863A

Description

本発明は、軸流または斜流ポンプの運転制御方法に関するものである。

周知のように、軸流または斜流ポンプの運転特性は高揚程の小流量側の締切に近づくにつれて軸動力が増大し、逆に低揚程の大流量側においては軸動力が減少するという特性を有しており、低揚程の大流量領域において使用されることが一般的である。しかし、軸動力が大きい高揚程の小水量領域での使用に対する方策として従来は、例えば、羽根車前方の吸込み管の内周においてレバー操作により翼角の可変な絞り羽根を回動軸に枢着し、ポンプの締切付近での運転時または部分負荷運転時には絞り羽根を閉止方向に回動させて吸込み管の流路を狭くすることで軸動力を低く抑え、大流量時には絞り羽根を開放方向に回動させて吸込み管の流路を広くすることでポンプの効率および吸込み性能が本来の性能を発揮できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。また、別の公知例として、羽根車翼を羽根車ボスの周面に翼軸により枢着して翼角の可変な羽根車構造とし、吐出弁の開閉操作で吐出量を加減した場合に、加減した吐出量に対応する流体力で羽根車翼の翼角が変更されるようにしたものも存在する（例えば、特許文献２参照。）。

しかし、前述の如くポンプの運転特性を適正化するために絞り羽根や羽根車翼の枢着角度を可変とするについては大掛りで複雑な構造となって製造および設備コストを押し上げるだけでなく、軽量小型化をすることもできず、また、異物の絡み付きなどにより整備点検にも多大な時間を要することになる。
特開平８−２２６３９７号公報（第１図）特開平９−４５９７号公報（第１−３図）

解決しようとする課題は、軸流または斜流ポンプの高揚程域から低揚程域に亘る広範囲の運転において、ポンプ吸込み口周辺に従来のような絞り羽根や翼角可変式羽根車を設け且つその操作機構を付設するという大掛りで複雑な構造を不要とし、軽量小型化が可能で、しかも、揚程の高い場合において設定出力と同等のポンプ運転出力によるフル運転状態での排水が可能となり、揚程が低く吸込み水位が低い場合は過大なポンプの排水量を制約し得て渦発生やキャビテーションが抑制され、高揚程の小流量域から低揚程の大流量域に亘る広範囲の領域において常に適正なポンプ運転特性状態で運転される、軸流または斜流ポンプの運転制御方法を提供することである。

本発明では、ポンプ起動時の吸込み側水位を水位センサにより検出しその検出信号をポンプモータの制御装置へ入力し、該入力信号に基づき回転数が選択され、ポンプの実運転出力が過負荷とならないようにポンプの運転出力を制限するために設定された設定出力と同等で且つポンプの実回転数が過大な吸込み排水量とならないようにポンプの運転回転数を制限するために設定された設定回転数と同等となるポンプ運転点を境として、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つ実回転数が設定回転数以下のときは、該実回転数を増・減速させて該実運転出力を設定出力と同等に継続させる軸出力設定制御が選択されて高揚程・小流量向けの運転が行われ、また、ポンプの実運転出力が設定出力以下で且つ実回転数が設定回転数と同等のときは、該実回転数の増・減速を優先させて該実回転数を設定回転数と同等に継続させる回転数設定制御が選択されて低揚程・大流量向けの運転が行われることを、最も主要な特徴とする。

本発明制御方法によれば、軸流または斜流ポンプの高揚程域から低揚程域に亘る広範囲の運転において、揚程の高い場合において設定出力と同等のポンプ運転出力によるフル運転状態での排水が可能となり、揚程が低く吸込み水位が低い場合は過大なポンプの排水量を制約し得て渦発生やキャビテーションが抑制され、高揚程の小流量域から低揚程の大流量域に亘る広範囲の領域において常に適正なポンプ運転特性状態で運転されるという効果を生じる。しかも、このような効果を生じさせるについて、ポンプ吸込み口周辺に従来のような絞り羽根や翼角可変式羽根車を設け且つその操作機構を付設するという大掛りで複雑な構造が不要で、軽量小型化が可能となるため、軸流または斜流ポンプの製造および設備コストを引き下げ、また、異物の絡み付きを生じることもないのでメンテナンスの面でも有利である。

ポンプ起動時の吸込み側水位を水位センサにより検出しその検出信号をポンプモータの制御装置へ入力し、該入力信号に基づき回転数が選択され、ポンプの実運転出力が過負荷とならないようにポンプの運転出力を制限するために設定された設定出力と同等で且つポンプの実回転数が過大な吸込み排水量とならないようにポンプの運転回転数を制限するために設定された設定回転数と同等となるポンプ運転点を境として、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つ実回転数が設定回転数以下のときは、該実回転数を増・減速させて該実運転出力を設定出力と同等に継続させる軸出力設定制御が選択されて高揚程・小流量向けの運転が行われ、また、ポンプの実運転出力が設定出力以下で且つ実回転数が設定回転数と同等のときは、該実回転数の増・減速を優先させて該実回転数を設定回転数と同等に継続させる回転数設定制御が選択されて低揚程・大流量向けの運転が行われる。また、吸込み側水位が予め定められたポンプ停止水位に近づくに従い、段階的に所定の設定回転数に切り替え減速されて吐出し量を減少させる。

実施例の図１において、１は本発明の実施対象となる軸流ポンプ、２は該軸流ポンプ１を駆動させるポンプモータ、３はポンプケーシング、４は該ケーシング３内に収容された羽根車であり、羽根車ボス部４ｂの周面には翼角固定式の羽根車翼５・・５が定着されている。６は吸込みケーシングであり、その内周面に絞り羽根は付設されていない。図２において、７は吸込み側水位を検出するための水位センサ、８はポンプモータ２の制御装置であり、ポンプモータ２の軸出力および回転数を検出する装置と、水位センサ７の信号を感知する装置と、水位センサ７からの入力信号に応じた軸出力または回転数となるようポンプモータ２を調整させる装置とから構成されている。以下図２ないし図４により説明を進める。

ポンプ起動時の吸込み側水位を水位センサ７により検出しその検出信号をポンプモータ２の制御装置８へ入力し、該入力信号に基づき回転数が選択され、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つポンプの実回転数が設定回転数と同等となるポンプ運転点の図４におけるＡ点を境として、左側領域の高揚程の運転領域においてポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つ実回転数が設定回転数以下のときは、図４の実線で示される特性の軸出力設定制御が選択され、ポンプの回転数を増速または減速して設定出力と同出力で運転させる。しかし、図４の実線で示される右側領域の低揚程の運転領域を含めた運転全域に亘り設定出力で運転しようとした場合には、実線で示されるように揚程が低くなるに従って過大な吸込み排水量となって吸込み渦やキャビテーションが誘発されるため、吸込み側水位条件（水位センサ７の信号出力）に応じて設定回転数を低下させることにより、ポンプの実運転回転数が設定回転数に近づくよう減速され、図４の右側領域の破線で示される特性の回転数設定制御が選択され、ポンプの実運転出力が低減されて低揚程時のポンプ吐出し量が低減される。すなわち、運転出力が右下がりの動力特性を有する軸流ポンプや斜流ポンプについて、ポンプの運転出力一定制御運転を行うと、低揚程域において回転数が増速されるが、この際設定回転数を設けることにより、設定出力となる前に実回転数が設定回転数に到達されるので、ポンプの実運転出力は設定出力以下となって回転数設定制御が選択され、優先的にポンプの回転数を増速または減速させて設定回転数と同回転数で運転されるので、設定回転数以上では運転されることがない。高揚程の運転領域において設定出力により運転された場合、上記とは逆にポンプ負荷が大きく、設定回転数となる前にポンプの実運転出力が設定出力に到達されるので、実回転数が設定回転数よりも低い回転数で運転されるので、結果的に出力は設定出力値付近において運転されることになる。従って、揚程が高い場合には設定出力と同等のポンプ運転出力によるフル運転状態での排水が可能となる。また、低揚程の運転領域においてポンプの実運転出力が設定出力以下で且つ実回転数が設定回転数と同等のときは回転数設定制御が選択され、設定出力で運転しようとしても、該設定出力となる前に実回転数が設定回転数に到達されるので、ポンプの実運転出力は設定出力以下となって回転数設定制御の選択が継続されるので、それ以上の回転数で運転されることはない。このように設定出力よりも低い出力でポンプが運転されるので、低揚程時における過大なポンプの排水量を制約することが可能となり、当然のことながらポンプの吸込み量もそれに見合った水量に制約されて吸込みの勢いも低下するため、渦発生やキャビテーションが抑制されることになる。

実施例１の制御方法を前提として、吸込み側水位が予め定められた停止水位に近づくに従い、段階的に所定の設定回転数に切り替え減速されて吐出し量を減少させることより、取水側の貯留容量が小さな機場や、流入変動が急激な機場においても、その急激な変動に即応した運転制御によりハンチング現象を抑制させ、低水位時に発生する振動・騒音および渦発生をより効果的に抑制することができる。

本発明の実施対象となる軸流ポンプの要部縦断側面図である。本発明の制御系統の構成図である。本発明によるポンプの運転制御のフロー図である。本発明によるポンプの運転制御特性を示す線図である。

符号の説明

１ポンプ
２ポンプモータ
７水位センサ
８ポンプモータの制御装置

Claims

軸流または斜流ポンプの運転制御方法において、ポンプ起動時の吸込み側水位を水位センサにより検出しその検出信号をポンプモータの制御装置へ入力し、該入力信号に基づき回転数が選択され、ポンプの実運転出力が過負荷とならないようにポンプの運転出力を制限するために設定された設定出力と同等で且つポンプの実回転数が過大な吸込み排水量とならないようにポンプの運転回転数を制限するために設定された設定回転数と同等となるポンプ運転点を境として、ポンプの実運転出力が設定出力と同等で且つ実回転数が設定回転数以下のときは、該実回転数を増・減速させて該実運転出力を設定出力と同等に継続させる軸出力設定制御が選択されて高揚程・小流量向けの運転が行われ、また、ポンプの実運転出力が設定出力以下で且つ実回転数が設定回転数と同等のときは、該実回転数の増・減速を優先させて該実回転数を設定回転数と同等に継続させる回転数設定制御が選択されて低揚程・大流量向けの運転が行われることを特徴とする、軸流または斜流ポンプの運転制御方法。
水位センサからの入力に基づき回転数が選択され、吸込み側水位が予め定められたポンプ停止水位に近づくに従い、段階的に所定の設定回転数に切り替え減速されて吐出し量を減少させることを特徴とする、請求項１記載の軸流または斜流ポンプの運転制御方法。