JP5395944B2 - ポンプ特性値算出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ポンプ制御技術に関し、特にポンプの動作特性を示す各種特性値を算出する技術に関する。
オフィスビル、公共施設、ホテルなどに設けられている一般的な空調設備のポンプシステムでは、熱源水を送液するポンプ（２次ポンプ）にインバータを設けてポンプ回転速度を可変制御している。これにより、負荷側で必要な流量だけ熱源水を送液するようポンプを制御でき、ポンプでの消費電力を削減することができる。
このようなポンプシステムでは、ポンプの運転制御に必要な、流量、揚程、軸動力、ポンプ回転速度比など、ポンプの運転状態を示す特性値を、流量計、圧力計、電力計、回転数カウンタなどの計測機器を用いて計測し、この計測結果に基づき、揚程曲線、軸動力曲線、抵抗曲線などのポンプの動作特性を用いて、計測していない他のポンプ特性値を算出している。
従来の具体例としては、ポンプ回転速度とポンプ消費電力から、その回転速度に対応した揚程曲線関数データ、軸動力曲線関数データ、抵抗曲線データに基づいて、ポンプ回転速度制御時における流量や揚程を算出するものがある（例えば、特許文献１など参照）。
特開２００６−３０７６８２号公報
しかしながら、このような従来技術では、ポンプ特性値を算出するための準備作業に要する負担や、算出結果の精度において問題点があった。
すなわち従来技術によれば、ポンプ特性値の算出時に、入力されたポンプ回転速度に対応する揚程曲線データ、軸動力曲線データ、抵抗曲線データを選択して用いる。このため、揚程曲線、軸動力曲線、抵抗曲線などのポンプの動作特性データを、ポンプの回転速度ごとに予め計測しておく必要があり、ポンプ特性値を算出するための準備作業に要する負担が極めて大きい。特に、ポンプ（モータ）は、定格における揚程曲線や軸動力曲線が製品に付与されてことからもわかるように、同一規格の製品であってもその特性のばらつきが大きい。このため、異なる任意のポンプについて特性値を算出するには、それぞれの動作特性を、ポンプの回転速度ごとに予め計測しておく必要があり、このような作業負担は現実的ではない。
また、ポンプの回転速度ごと動作特性を計測する際、これら回転速度の間隔（解像度）を大きくすれば作業負担を軽減できるものの、計測していない中間の回転速度について特性値を算出する場合には、近しい回転速度の動作特性データを用いたり、あるいは近しい回転速度の動作特性データで補間したデータを用いることになり、算出結果に誤差が生じる原因となる。また、代表的なポンプの揚程曲線データ、軸動力曲線データ、抵抗曲線データを用いた場合にも、同様の誤差が生じる。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ポンプの動作特性データを予め計測することなく、高い精度でポンプの特性値を算出することができるポンプ特性値算出装置を提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明に係るポンプ特性値算出装置は、回転速度Ｎが任意の制御時回転速度Ｎ1で可変制御されるポンプについて、当該ポンプの運転状況を示す複数の特性値のうち、入力された既知の入力特性値から未知の特性値を出力特性値として算出するポンプ特性値算出装置であって、所定の基準回転速度Ｎ0でのポンプに関する流量と軸動力の関係を示す基準軸動力曲線Ｂ0と、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度Ｎを制御した際のポンプの流量と軸動力の関係を示す制御時軸動力曲線Ｂ1を３次関数で近似した制御時軸動力曲線関数形状式とを記憶する記憶部と、制御時回転速度Ｎ1で運転中のポンプの特性を示す制御時流量Ｑ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1とを前記入力特性値として取得するデータ取得部と、前記データ取得部で取得された前記制御時流量Ｑ1を前記制御時回転速度比ＩＮＶ1で除算することにより、前記基準回転速度Ｎ0でポンプを運転した際の基準運転点Ｒ0における基準流量Ｑ0を算出する基準運転点特定部と、前記基準運転点Ｒ0における前記基準流量Ｑ0と前記記憶部の前記基準軸動力曲線Ｂ0とに基づいて、前記基準回転速度Ｎ0でポンプを運転した際の基準動力点Ｐ0を特定することにより、この基準動力点Ｐ0における基準軸動力Ｅ0を算出する基準動力点特定部と、前記基準動力点Ｐ0における前記基準流量Ｑ0と前記基準軸動力Ｅ0とに基づいて、前記記憶部の前記制御時軸動力曲線関数形状式の定数を算出することにより前記記憶部の前記制御時軸動力曲線Ｂ1を特定し、この制御時軸動力曲線Ｂ1と前記データ取得部で取得された前記制御時流量Ｑ1とから、前記制御時回転速度Ｎ1でポンプを運転した際の制御時軸動力Ｅ1を前記出力特性値として算出する特性値算出部とを備えている。
また、上記ポンプ特性値算出装置に係る一構成例は、前記記憶部が、前記基準回転速度Ｎ0でのポンプに関する流量と揚程の関係を示す基準揚程曲線Ａ0をさらに記憶し、前記データ取得部は、前記制御時流量Ｑ1に代えて、前記制御時回転速度Ｎ1で運転中のポンプの特性を示す制御時揚程Ｈ1を前記入力特性値として取得し、前記基準運転点特定部は、前記基準流量Ｑ0を算出する際、前記データ取得部で取得された前記制御時揚程Ｈ1を前記制御時回転速度比ＩＮＶ1の２乗で除算することにより、前記基準運転点Ｒ0における基準揚程Ｈ0を算出し、この基準揚程Ｈ0と前記記憶部の前記基準揚程曲線Ａ0とに基づいて前記基準流量Ｑ0を算出するようにしたものである。
本発明に係る他のポンプ特性値算出装置は、回転速度Ｎが任意の制御時回転速度Ｎ1で可変制御されるポンプについて、当該ポンプの運転状況を示す複数の特性値のうち、入力された既知の入力特性値から未知の特性値を出力特性値として算出するポンプ特性値算出装置であって、所定の基準回転速度Ｎ0でのポンプに関する流量と揚程の関係を示す基準揚程曲線Ａ0と、前記基準回転速度Ｎ0でのポンプに関する流量と軸動力の関係を示す基準軸動力曲線Ｂ0と、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度Ｎを制御した際のポンプの流量と揚程の関係を示す抵抗曲線Ｃを２次関数で近似した抵抗曲線関数形状式と、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度Ｎを制御した際のポンプの流量と軸動力の関係を示す制御時軸動力曲線Ｂ1を３次関数で近似した制御時軸動力曲線関数形状式とを記憶する記憶部と、制御時回転速度Ｎ1で運転中のポンプの特性を示す制御時回転速度比ＩＮＶ1と制御時軸動力Ｅ1とを前記入力特性値として取得するデータ取得部と、前記制御時回転速度Ｎ1でポンプを運転した際の制御時揚程Ｈ1について仮定した仮定特性値Ｘを、前記データ取得部で取得された制御時回転速度比ＩＮＶ1の２乗で除算することにより、前記基準回転速度Ｎ0でポンプを運転した際の基準揚程Ｈ0を算出し、この基準揚程Ｈ0と前記記憶部の前記基準揚程曲線Ａ0とに基づいて前記基準回転速度Ｎ0でポンプを運転した際の基準運転点Ｒ0を特定することにより、この基準運転点Ｒ0における基準流量Ｑ0を算出する基準運転点特定部と、前記基準運転点Ｒ0における前記基準流量Ｑ0と前記記憶部の前記基準軸動力曲線Ｂ0とに基づいて、前記基準回転速度Ｎ0でポンプを運転した際の基準動力点Ｐ0を特定することにより、この基準動力点Ｐ0における基準軸動力Ｅ0を算出する基準動力点特定部と、前記基準動力点Ｐ0における前記基準流量Ｑ0と前記基準軸動力Ｅ0とに基づいて、前記記憶部の前記制御時軸動力曲線関数形状式の定数を算出することにより前記記憶部の前記制御時軸動力曲線Ｂ1を特定し、この制御時軸動力曲線Ｂ1と前記データ取得部で取得された前記制御時軸動力Ｅ1とに基づいて、前記制御時回転速度Ｎ1でポンプを運転した際の制御時流量Ｑ1を算出し、前記基準運転点Ｒ0における前記基準流量Ｑ0および前記基準揚程Ｈ0とに基づいて、前記記憶部の前記抵抗曲線関数形状式の定数を算出することにより前記記憶部の前記抵抗曲線Ｃを特定し、この抵抗曲線Ｃと当該制御時流量Ｑ1とに基づいて前記仮定特性値Ｘに対応する検証用特性値Ｈ1’を算出し、この検証用特性値Ｈ1’と当該仮定特性値Ｘとの比較結果に応じて当該仮定特性値Ｘからなる前記制御時揚程Ｈ1を前記出力特性値として算出する特性値算出部とを備えている。
本発明によれば、入力特性値に基づき抵抗曲線や制御時軸動力曲線を特定することができるため、揚程曲線、軸動力曲線、抵抗曲線などのポンプの動作特性データを、ポンプの回転速度ごとに予め計測しておく必要がない。このため、ポンプ特性値を算出するための準備作業にかかる作業負担を軽減できる。
また、ポンプの回転速度がいずれの値であっても、抵抗曲線や制御時軸動力曲線を特定することができ、ポンプの回転速度に対して離散的な動作特性データを用いる場合のように近似処理や補間処理を行う必要がない。このため、高い精度でポンプの特性値を算出することができる。
本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置の構成を示すブロック図である。 ポンプ特性値算出装置の処理対象となるポンプシステムの構成例を示すブロック図である。 ポンプ特性値算出の原理を示す説明図である。 ポンプ特性値の算出過程を示す概略フロー図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理（制御時軸動力が出力特性値の場合）を示すフロー図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理（制御時軸動力が出力特性値の場合）を示すフローチャートである。 図６のポンプ特性値算出処理における基準運転点特定処理を示すフローチャートである。 図６のポンプ特性値算出処理における基準動力点特定処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理（制御時軸動力が入力特性値に含まれる場合）を示すフロー図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理（制御時軸動力が入力特性値に含まれる場合）を示すフローチャートである。 図１０のポンプ特性値算出処理における基準動力点特定処理を示すフローチャートである。 図１０のポンプ特性値算出処理における基準運転点特定処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理を示すフローチャートである。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置の構成を示すブロック図である。
ポンプ特性値算出装置１は、全体としてワークステーションやパーソナルコンピュータなど、コンピュータを用いて演算処理を行う情報演算処理装置からなり、ポンプシステム５において回転速度が任意の制御時回転速度で可変制御されるポンプについて、当該ポンプの運転状況を示す複数の特性値のうち、入力された既知の入力特性値２から未知の特性値を出力特性値３として算出する機能を有している。
このポンプ特性値算出装置１には、主な機能部として、データ取得部１１、操作入力部１２、画面表示部１３、データ出力部１４、記憶部１５、および演算処理部１６が設けられている。また、演算処理部１６には、ポンプ特性値算出処理を行う処理部として、基準運転点特定部１６Ａ、基準動力点特定部１６Ｂ、および特性値算出部１６Ｃが設けられている。
本実施の形態は、演算処理部１６に、任意の特性値に基づいて、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度を制御した際のポンプの流量と揚程の関係を示す抵抗曲線と記憶部１５の基準揚程曲線との交点からなる基準運転点を特定することにより、基準回転速度で運転した際のポンプの基準流量または基準揚程を算出する基準運転点特定部１６Ａと、任意の特性値に基づいて、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度を制御した際のポンプの流量と軸動力の関係を示す制御時軸動力曲線と記憶部の基準軸動力曲線との交点からなる基準動力点を特定することにより、基準回転速度で運転した際のポンプの基準流量または基準軸動力を算出する基準動力点特定部１６Ｂとを設け、演算処理部１６の特性値算出部１６Ｃにおいて、入力特性値２に基づき、基準運転点特定部１６Ａおよび基準運転点特定部１６Ａにより基準運転点および基準動力点における特性値を順次算出することにより、所望する未知の特性値を出力特性値３として算出する。
［ポンプシステム］
次に、図２を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置の処理対象となるポンプシステムについて説明する。図２は、ポンプ特性値算出装置の処理対象となるポンプシステムの構成例を示すブロック図である。
ポンプシステム５は、オフィスビル、公共施設、ホテルなどに設けられている一般的な空調設備のポンプシステムであり、２系統の熱源を有するとともに、熱源機と往ヘッダにそれぞれ１次および２次ポンプを有し、これらポンプにインバータを設けてポンプ回転速度を可変制御している。なお、本発明は、熱源が２系統のポンプシステムに限定されるものではなく、１系統や３系統以上熱源があるポンプシステムに対しても、同様に適用でき、同様の作用効果が得られる。
このポンプシステム５には、主な装置として、制御装置５０Ａ、２次ポンプ制御装置５０Ｂ、熱源機５１Ａ，５１Ｂ、１次ポンプ５２Ａ，５２Ｂ、往ヘッダ５３Ａ，５３Ｂ、２次ポンプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ、差圧計５５、バルブ５６、往水温度センサ５７Ａ、還水温度センサ５７Ｂ、流量計５８、および還ヘッダ５９が設けられている。
還ヘッダ５９と往ヘッダ５３Ａは、並行する２系統の熱源管路６１，６２で接続されており、これら熱源管路６１，６２には、熱源機５１Ａおよび１次ポンプ５２Ａと、熱源機５１Ｂおよび１次ポンプ５２Ｂが、それぞれ直列的に配置されている。バイパス管路６０は、還ヘッダ５９と往ヘッダ５３Ａをバイパス経路で結ぶ管路である。
外部負荷６５から戻ってきた熱源水は、還ヘッダ５９で熱源管路６１，６２に分配され、制御装置５０Ａからの制御に応じて熱源機５１Ａ，５１Ｂで適温に調整された後、１次ポンプ５２Ａ，５２Ｂにより、制御装置５０Ａからのインバータ制御に応じた流量で往ヘッダ５３Ａへ送液される。
往ヘッダ５３Ａ，５３Ｂの間には、２次ポンプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ、差圧計５５、およびバルブ５６が並列的に接続されている。
１次ポンプ５２Ａ，５２Ｂから往ヘッダ５３Ａで送液された熱源水は、２次ポンプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃにより、２次ポンプ制御装置５０Ｂからのインバータ制御に応じた流量で、往ヘッダ５３Ｂを介して外部負荷６５側へ送液される。往ヘッダ５３Ａ，５３Ｂの間の圧力差すなわち揚程Ｈは差圧計５５で計測され、２次ポンプ制御装置５０Ｂへ出力される。また、往ヘッダ５３Ａ，５３Ｂの間の圧力差は、２次ポンプ制御装置５０Ｂからの制御に応じてバルブ５６の開度が制御されて、所定の圧力差に調整される。
外部負荷６５は、空調器などの熱交換器や熱交換器に対する熱源水の供給量を調整するバルブからなり、２次ポンプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃに対する配管抵抗となる。往ヘッダ５３Ｂから送液された熱源水は、往水管路６３を介して外部負荷６５へ供給され、外部負荷６５で熱交換された後、還水管路６４を介して還ヘッダ５９へ戻る。往水管路６３には往水温度センサ５７Ａが設けられており、外部負荷６５へ供給される熱源水すなわち往水の温度が計測されて制御装置５０Ａへ出力される。還水管路６４には還水温度センサ５７Ｂが設けられており、外部負荷６５から戻る熱源水すなわち還水の温度が計測されて制御装置５０Ａへ出力される。また還水管路６４には流量計５８が設けられており、外部負荷６５を循環する熱源水の流量Ｑが計測されて、制御装置５０Ａや２次ポンプ制御装置５０Ｂへ出力される。
制御装置５０Ａは、往水温度センサ５７Ａで計測された往水温度、還水温度センサ５７Ｂで計測された還水温度、流量計５８で計測された流量Ｑに基づき、外部負荷６５における負荷熱量を算出し、この負荷熱量に基づき熱源器５１Ａ，５１Ｂの運転台数を調整する。また、制御装置５０Ａは、熱源器５１Ａ，５１Ｂの運転台数の変更時、１次ポンプ５２Ａ，５２Ｂの回転速度をそれぞれインバータ制御して、流量Ｑが保たれるよう１次ポンプ５２Ａ，５２Ｂの個々の流量を調整する。
２次ポンプ制御装置５０Ｂは、流量計５８で計測された流量Ｑに基づき、２次ポンプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの運転台数を調整する。また、差圧計５５で計測された往ヘッダ５３Ａ，５３Ｂの間の圧力差すなわち揚程Ｈが所定の圧力差となるよう、２次ポンプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの回転速度をインバータ制御する。
［ポンプ特性値算出の原理］
次に、図３および図４を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置におけるポンプ特性値算出の原理について説明する。図３は、ポンプ特性値算出の原理を示す説明図であり、横軸は流量Ｑ、左側縦軸は揚程Ｈ、右側縦軸は軸動力を示している。図４は、ポンプ特性値の算出過程を示す概略フロー図である。
［流量と揚程の関係］
まず、ポンプの回転速度をインバータ制御した場合の流量と揚程の関係について説明する。
ポンプの回転速度Ｎをインバータ制御により定格回転速度Ｎ0から制御時回転速度Ｎ1へ制御した場合、ポンプからの吐き出し量すなわち流量Ｑと、その吐出圧力すなわち揚程Ｈには、次式（１）に示す関係が成り立つ。式（１）において、ＩＮＶは、定格回転速度Ｎ0に対する制御時回転速度Ｎ1の比率Ｎ1／Ｎ0、すなわち回転速度比であり、Ｋ1，Ｋ2は定数である。
Ｈ＝Ｋ1×ＩＮＶ2−Ｋ2×Ｑ2 …（１）
式（１）で示される流量−揚程の関係を示す動作特性を揚程曲線という。この揚程曲線は、式（１）から分かるように、回転速度比ＩＮＶの変化に応じて、図３の左側縦軸に沿った方向で並行移動する。ここでは、定格回転速度Ｎ0すなわち回転速度比ＩＮＶ＝１（Ｎ0／Ｎ0＝１００％）における揚程曲線を基準揚程曲線Ａ0といい、制御時回転速度Ｎ1すなわち回転速度比ＩＮＶ＜１（Ｎ1／Ｎ0）における揚程曲線を制御時揚程曲線Ａ1という。
また、揚程曲線は、式（１）から分かるように、流量Ｑの２次関数で表すことができ、ｓ，ｔ，ｕを定数とすると、次式（２）のような関数式で近似できる。
Ｈ＝−ｓ×Ｑ2＋ｔ×Ｑ＋ｕ …（２）
一般に、ポンプの基準揚程曲線Ａ0は、ポンプに固有の特性であり、個々の製品ごとに式（２）のような基準揚程曲線がグラフやデータ表によりメーカーから提供される。
一方、ポンプの負荷抵抗が一定の状態である場合、揚程Ｈは流量Ｑの２乗に比例する動作特性を有している。ここで、αを定数とすると、次式（３）のような関数式で近似でき、式（３）で示される流量−揚程の関係を示す動作特性を抵抗曲線Ｃという。
Ｈ＝α×Ｑ2 …（３）
このようにして回転速度比ＩＮＶの変化に応じて並行移動する揚程曲線Ａと抵抗曲線Ｃとの交点をポンプの運転点Ｒという。ここでは、定格回転速度Ｎ0すなわち回転速度比ＩＮＶ＝１（Ｎ0／Ｎ0＝１００％＝基準回転速度比ＩＮＶ0）における運転点を基準運転点Ｒ0といい、制御時回転速度Ｎ1すなわち回転速度比ＩＮＶ＜１（Ｎ1／Ｎ0）における運転点を制御時運転点Ｒ1という。また、基準運転点Ｒ0における流量および揚程をそれぞれ基準流量Ｑ0および基準揚程Ｈ0といい、制御時運転点Ｒ1における流量および揚程をそれぞれ制御時流量Ｑ1および制御時揚程Ｈ1という。
このことから、インバータ制御時の制御時運転点Ｒ1すなわち制御時流量Ｑ1および制御時揚程Ｈ1が既知であれば、式（３）の定数αを逆算して、式（３）すなわち抵抗曲線Ｃを特定できる。また、予め提供された基準揚程曲線Ａ0を式（２）として記憶しておけば、基準揚程曲線Ａ0と抵抗曲線Ｃとの交点を、式（２）と式（３）の連立方程式の解として特定できる。したがって、負荷抵抗が一定の状態において、制御時運転点Ｒ1に対する基準運転点Ｒ0を求めることができ、逆に制御時流量Ｑ1、制御時揚程Ｈ1、または回転速度比ＩＮＶのいずれか１つが既知であれば、基準運転点Ｒ0から制御時運転点Ｒ1を求めることも可能なことが分かる。
また、負荷抵抗が一定の状態でインバータ制御して回転速度比をＩＮＶ0からＩＮＶ1へ変更した場合、ポンプの運転状態が基準運転点Ｒ0から制御時運転点Ｒ1へ移動し、基準揚程曲線Ａ0が制御時揚程曲線Ａ1へ平行移動する。この際、式（１）から揚程Ｈは、回転速度比ＩＮＶの２乗に比例することから、基準揚程Ｈ0と制御時揚程Ｈ1の比は、基準回転速度比ＩＮＶ0 2（＝１）と制御時回転速度比ＩＮＶ1 2の比に比例する。したがって、制御時揚程Ｈ1は、次式（５）に基づき基準揚程Ｈ0と制御時回転速度比ＩＮＶ1から求めることができる。
Ｈ1＝Ｈ0×ＩＮＶ1 2 …（５）
同じく、式（１）から流量Ｑは、回転速度比ＩＮＶに比例することから、基準流量Ｑ0と制御時流量Ｑ1の比は、基準回転速度比ＩＮＶ0（＝１）と制御時回転速度比ＩＮＶ1の比に比例する。したがって、制御時流量Ｑ1は、次式（６）に基づき基準流量Ｑ0と制御時回転速度比ＩＮＶ1から求めることができ、逆に制御時流量Ｑ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1から基準流量Ｑ0を求めることもできる。
Ｑ1＝Ｑ0×ＩＮＶ1 …（６）
また、式（５）を用いて、制御時揚程Ｈ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1から基準揚程Ｈ0を求めることもでき、基準揚程Ｈ0と制御時揚程Ｈ1から制御時回転速度比ＩＮＶ1を求めることもできる。
同じく、式（６）を用いて、制御時流量Ｑ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1から基準流量Ｑ0を求めることもでき、基準流量Ｑ0と制御時流量Ｑ1から制御時回転速度比ＩＮＶ1を求めることもできる。
［流量と軸動力の関係］
次に、ポンプの回転速度をインバータ制御した場合の流量と軸動力の関係について説明する。
一般に、定格回転速度Ｎ0で運転中のポンプからの吐き出し量すなわち流量Ｑとポンプの消費電力すなわち軸動力Ｅは、図３の基準軸動力曲線Ｂ0で表される。このようなポンプの基準軸動力曲線Ｂ0は、ポンプに固有の特性であり、個々の製品ごとにグラフやデータ表によりメーカーから提供される。この軸動力Ｅは、流量Ｑの２次関数で表すことができ、ａ，ｂ，ｃを定数とすると、次式（７）のような関数式で近似できる。
Ｅ＝−ａ×Ｑ2＋ｂ×Ｑ＋ｃ …（７）
一方、ポンプの負荷抵抗が一定の状態でポンプの回転速度Ｎをインバータ制御した場合、軸動力Ｅは流量Ｑの３乗に比例する動作特性を有している。ここで、βを定数とすると、次式（７）のような関数式で近似できる。ここでは、ポンプの負荷抵抗が一定の状態におけるインバータ制御時に、式（８）で示される流量−軸動力の関係を示す動作特性を制御時軸動力曲線Ｂ1という。
Ｅ＝β×Ｑ3 …（８）
したがって、ポンプの流量Ｑとその軸動力Ｅで決定される動力点Ｐは、回転速度比ＩＮＶの変化に応じて同一の制御時軸動力曲線Ｂ1上を移動する。ここでは、定格回転速度Ｎ0すなわち回転速度比ＩＮＶ＝１（Ｎ0／Ｎ0＝１００％）における運転点を基準動力点Ｐ0といい、制御時回転速度Ｎ1すなわち回転速度比ＩＮＶ＜１（Ｎ1／Ｎ0）における動力点を制御時動力点Ｐ1という。また、基準動力点Ｐ0における軸動力を基準軸動力Ｅ0といい、制御時動力点Ｐ1における軸動力を制御時軸動力Ｅ1という。
このことから、インバータ制御時の制御時動力点Ｐ1すなわち制御時流量Ｑ1および制御時軸動力Ｅ1が既知であれば、式（８）の定数βを逆算して、式（８）すなわち制御時軸動力曲線Ｂ1を特定できる。また、予め提供された基準軸動力曲線Ｂ0を式（７）として記憶しておけば、基準軸動力曲線Ｂ0と制御時軸動力曲線Ｂ1との交点を、式（７）と式（８）の連立方程式の解として特定できる。したがって、負荷抵抗が一定の状態において、制御時動力点Ｐ1に対する基準動力点Ｐ0を求めることができ、逆に基準動力点Ｐ0から制御時動力点Ｐ1を求めることも可能なことが分かる。
また、負荷抵抗が一定の状態でインバータ制御して回転速度比をＩＮＶ0からＩＮＶ1へ変更した場合、ポンプの運転状態が基準動力点Ｐ0から制御時動力点Ｐ1へ移動する。この際、式（８）から軸動力Ｅは流量Ｑの３乗に比例し、式（６）から流量Ｑは回転速度比ＩＮＶに比例することから、基準軸動力Ｅ0と制御時軸動力Ｅ1の比は、基準回転速度比ＩＮＶ0 3（＝１）と制御時回転速度比ＩＮＶ1 3の比に比例する。
したがって、制御時軸動力Ｅ1は、次式（９）に基づき基準軸動力Ｅ0と制御時回転速度比ＩＮＶ1から求めることができる。
Ｅ1＝Ｅ0×ＩＮＶ1 3 …（９）
また、式（９）を用いて、制御時軸動力Ｅ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1から基準軸動力Ｅ0を求めることもでき、基準軸動力Ｅ0と制御時軸動力Ｅ1から制御時回転速度比ＩＮＶ1を求めることもできる。
［ポンプ特性値算出過程］
図３に示したポンプ特性値算出の原理で説明したように、制御時運転点Ｒ1または基準運転点Ｒ0が特定されれば、そのときのポンプに関する負荷抵抗に対応する抵抗曲線Ｃを特定することができる。これにより、制御時運転点Ｒ1が既知の場合には、抵抗曲線Ｃに基づき、負荷抵抗が一定の状態において制御時運転点Ｒ1に対応する基準運転点Ｒ0を特定できる。
また、基準運転点Ｒ0と、制御時流量Ｑ1、制御時揚程Ｈ1、制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか１つとが既知の場合には、この既知の特性値と抵抗曲線Ｃとに基づき、負荷抵抗が一定の状態において基準運転点Ｒ0に対応する制御時運転点Ｒ1を特定できる。
また、制御時動力点Ｐ1または基準動力点Ｐ0が特定されれば、そのときのポンプの負荷抵抗に対応する制御時軸動力曲線Ｂ1を特定することができる。これにより、制御時動力点Ｐ1が既知の場合には、制御時軸動力曲線Ｂ1に基づき、負荷抵抗が一定の状態において制御時動力点Ｐ1に対応する基準動力点Ｐ0を特定できる。
また、基準動力点Ｐ0と、制御時流量Ｑ1、制御時軸動力Ｅ1、制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか１つとが既知の場合には、この既知の特性値と制御時軸動力曲線Ｂ1とに基づき、負荷抵抗が一定の状態において基準動力点Ｐ0に対応する制御時動力点Ｐ1を特定できる。
この際、図３に示すように、基準運転点Ｒ0と基準動力点Ｐ0における基準流量Ｑ0は同一であり、制御時運転点Ｒ1と制御時動力点Ｐ1における制御時流量Ｑ1は同一である。このため、制御時運転点Ｒ1が既知の場合、抵抗曲線Ｃ→基準運転点Ｒ0→基準流量Ｑ0→基準動力点Ｐ0→制御時軸動力曲線Ｂ1をそれぞれ順に特定することにより、制御時動力点Ｐ1を特定できる。
したがって、制御時運転点Ｒ1を特定する制御時流量Ｑ1、制御時揚程Ｈ1、制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか２つが入力特性値２として既知の場合には、制御時動力点Ｐ1における未知の制御時軸動力Ｅ1を求めることができる。
また、これとは逆に、制御時動力点Ｐ1が既知の場合、制御時軸動力曲線Ｂ1→基準動力点Ｐ0→基準流量Ｑ0→基準運転点Ｒ0→抵抗曲線Ｃをそれぞれ順に特定することにより、制御時運転点Ｒ1を特定できる。
したがって、制御時動力点Ｐ1を特定する制御時軸動力Ｅ1と、制御時流量Ｑ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれかとからなる２つの特性値が既知であり、入力特性値２として取得可能な場合には、制御時運転点Ｒ1における未知の制御時揚程Ｈ1を求めることができる。
［ポンプ特性値算出装置の構成］
次に、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置の構成について説明する。
データ取得部１１は、専用のデータ通信回路からなり、ポンプシステム５の各機器などの外部装置とデータ通信を行うことにより、特性値算出対象となるポンプに関する入力特性値２やプログラムなどの各種情報を取得する機能を有している。入力特性値２としては、特性値算出対象となるポンプに関する流量Ｑ、揚程Ｈ、軸動力Ｅ、回転速度比ＩＮＶのうち、少なくともいずれか２つを取得する。
この際、図２のポンプシステムでは、例えば流量計５８で計測された流量値（吐き出し量）を流量Ｑとして取得し、差圧計５５で計測された差圧を揚程Ｈとして取得し、２次ポンプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの電力計（図示せず）で計測された消費電力から求めた軸動力を取得し、２次ポンプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃで計測された制御時回転速度比ＩＮＶ1を取得すればよい。なお、２次ポンプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃや２次ポンプ制御装置５０Ｂから回転速度が得られる場合には、データ取得時に演算処理部１６で回転速度比に変換してもよい。また、データ取得部１１において、ポンプシステムから上記消費電力を直接取得し、予め設定されているポンプの電動機効率およびインバータ効率と消費電力との積から軸動力を算出してもよい。
操作入力部１２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータによるポンプ特性値算出処理の開始などの各種操作を検出して演算処理部１６へ出力する機能を有している。
画面表示部１３は、ＬＣＤやＰＤＰなどの画面表示装置からなり、演算処理部１６からの出力に応じて、操作メニュー画面やポンプ特性値の算出結果などの各種情報を画面表示する機能を有している。
データ出力部１４は、専用のデータ通信回路からなり、ポンプシステム５の各機器などの外部装置とデータ通信を行うことにより、演算処理部１６で算出された出力特性値３を出力する機能を有している。
記憶部１５は、メモリやハードディスクなどの記憶装置からなり、演算処理部１６でのポンプ特性値算出処理に用いる各種処理情報やプログラム１５Ｐを記憶する機能を有している。このうちプログラム１５Ｐは、演算処理部１６に読み込まれて実行され、ポンプ特性値算出処理を行う各種処理部を実現するプログラムであり、予め外部装置や記録媒体からデータ取得部１１を介して記憶部１５に格納される。
記憶部１５で記憶される主な処理情報として、基準揚程曲線関数式１５Ａ、基準軸動力曲線関数式１５Ｂ、および関数形状式１５Ｃがある。
基準揚程曲線関数式１５Ａは、定格回転速度Ｎ0（回転速度比＝ＩＮＶ0）におけるポンプの流量Ｑと揚程Ｈの関係、すなわち基準揚程曲線を示す関数式である。
基準軸動力曲線関数式１５Ｂは、定格回転速度Ｎ0（回転速度比＝ＩＮＶ0）におけるポンプの流量Ｑと軸動力Ｅの関係、すなわち基準軸動力曲線を示す関数式である。
基準揚程曲線関数式１５Ａおよび基準軸動力曲線関数式１５Ｂは、すべての定数が確定している関数式であり、予めポンプに技術資料として添付されている関数式を用いればよく、図面やデータとして添付されている場合はこれら図面やデータから予め関数式を算出しておけばよい。
一方、関数形状式１５Ｃは、抵抗曲線や制御時軸動力曲線など、ポンプの動作特性を示す各種関数式である。これら関数式は、各定数が確定しておらず、２次関数や３次関数など関数の形状だけを示す式である。
演算処理部１６は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１５のプログラム１５Ｐを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム１５Ｐとを協働させて、ポンプ特性値算出処理に必要な各種処理部を実現する機能を有している。
演算処理部１６で実現される主な処理部として、基準運転点特定部１６Ａ、基準動力点特定部１６Ｂ、および特性値算出部１６Ｃがある。
基準運転点特定部１６Ａは、任意の特性値に基づいて、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度を制御した際のポンプの流量と揚程の関係を示す抵抗曲線と記憶部１５の基準揚程曲線との交点からなる基準運転点を特定することにより、基準回転速度で運転した際のポンプの基準流量または基準揚程を算出する機能を有している。
基準動力点特定部１６Ｂは、任意の特性値に基づいて、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度を制御した際のポンプの流量と軸動力の関係を示す制御時軸動力曲線と記憶部１５の基準軸動力曲線との交点からなる基準動力点を特定することにより、基準回転速度で運転した際のポンプの基準流量または基準軸動力を算出する機能を有している。
特性値算出部１６Ｃは、データ取得部１１で取得された入力特性値２に基づいて、基準運転点特定部１６Ａおよび基準運転点特定部１６Ａにより基準運転点Ｒ0および基準動力点Ｐ0における特性値を順次算出する機能と、これら特性値に基づき所望する未知の特性値を出力特性値３として算出する機能と、算出した出力特性値３を画面表示部１３で画面表示し、あるいはデータ出力部１４からポンプシステム５などの外部装置へ出力する機能とを有している。
［第１の実施の形態の動作］
次に、本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置の動作について説明する。
ポンプ特性値算出装置１は、ポンプシステム５において回転速度が任意の制御時回転速度で可変制御されるポンプについて、当該ポンプの運転状況を示す複数の特性値のうち、入力された既知の入力特性値２から未知の特性値を出力特性値３として算出する。この際、制御時軸動力Ｅ1が出力特性値３か入力特性値２か、すなわち他の特性値から制御時軸動力Ｅ1を算出するか制御時軸動力Ｅ1から他の特性値を算出するか、に応じてそのポンプ特性値算出過程を大別できる。
［制御時軸動力が出力特性値の場合］
まず、図５〜図８を参照して、制御時軸動力が出力特性値の場合におけるポンプ特性値算出処理について説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理（制御時軸動力が出力特性値の場合）を示すフロー図である。図６は、本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理（制御時軸動力が出力特性値の場合）を示すフローチャートである。図７は、図６のポンプ特性値算出処理における基準運転点特定処理を示すフローチャートである。図８は、図６のポンプ特性値算出処理における基準動力点特定処理を示すフローチャートである。
ポンプ特性値算出装置１の演算処理部１６は、操作入力部１２で検出されたオペレータによるポンプ特性値算出処理の開始指示操作に応じて、特性値算出部１６Ｃにより、図５および図６のポンプ特性値算出処理を開始する。
制御時軸動力が出力特性値３の場合、図３の制御時運転点Ｒ1における制御時流量Ｑ1、制御時揚程Ｈ1、および制御時回転速度比ＩＮＶ1のうち、いずれか２つが入力特性値２となる。ここでは、制御時流量Ｑ1および制御時揚程Ｈ1を入力特性値２として制御時軸動力Ｅ1を算出する場合を例として説明する。
特性値算出部１６Ｃは、まず、ポンプシステム５からデータ取得部１１を介して、制御時運転点Ｒ1を示す制御時流量Ｑ1および制御時揚程Ｈ1を取得し、記憶部１５へ一時保存する（ステップ１００）。
次に、特性値算出部１６Ｃは、基準運転点特定部１６Ａにより、後述する図７の基準運転点特定処理を実行し、基準流量Ｑ0を算出する（ステップ１０１）。
続いて、特性値算出部１６Ｃは、基準動力点特定部１６Ｂにより、後述する図８の基準動力点特定処理を実行し、基準軸動力Ｅ0を算出する（ステップ１０２）。
その後、特性値算出部１６Ｃは、基準運転点特定部１６Ａにより算出された基準流量Ｑ0と、基準動力点特定部１６Ｂにより算出された基準軸動力Ｅ0を、記憶部１５からそれぞれ読み出すとともに（ステップ１０３）、記憶部１５の関数形状式１５Ｃから制御時軸動力曲線Ｂ1の関数形状式として前述した式（９）を読み出し（ステップ１０４）、基準流量Ｑ0と基準軸動力Ｅ0から定数βを算出する（ステップ１０５）。これにより、制御時軸動力曲線Ｂ1が特定される。
続いて、特性値算出部１６Ｃは、記憶部１５から制御時運転点Ｒ1の制御時流量Ｑ1を読み出し（ステップ１０６）、この制御時流量Ｑ1と制御時軸動力曲線Ｂ1とから制御時軸動力Ｅ1を算出する（ステップ１０７）。これにより、制御時軸動力曲線Ｂ1上の制御時動力点Ｐ1が特定され、この制御時軸動力Ｅ1を記憶部１５へ一時保存し（ステップ１０８）、一連のポンプ特定値算出処理を終了する。
［基準運転点特定処理］
基準運転点特定部１６Ａは、特性値算出部１６Ｃからの指示に応じて、図７の基準運転点特定処理を開始する。
まず、基準運転点特定部１６Ａは、記憶部１５から制御時運転点Ｒ1を示す制御時流量Ｑ1および制御時揚程Ｈ1を読み出すとともに（ステップ１１０）、記憶部１５の関数形状式１５Ｃから抵抗曲線Ｃの関数形状式として前述した式（３）を読み出し（ステップ１１１）、制御時流量Ｑ1および制御時揚程Ｈ1から定数αを算出する（ステップ１１２）。これにより、抵抗曲線Ｃが特定される。
続いて、基準運転点特定部１６Ａは、記憶部１５から基準揚程曲線Ａ0として、前述した式（２）の定数が確定している基準揚程曲線関数式１５Ａを読み出し（ステップ１１３）、例えば基準揚程曲線Ａ0と抵抗曲線Ｃとを連立方程式として解くことにより、基準揚程曲線Ａ0と抵抗曲線Ｃとの交点、すなわち基準運転点Ｒ0を特定して、基準流量Ｑ0を算出する（ステップ１１４）。そして、得られた基準流量Ｑ0を記憶部１５へ一時保存し（ステップ１１５）、一連の基準運転点特定処理を終了する。
［基準動力点特定処理］
基準動力点特定部１６Ｂは、特性値算出部１６Ｃからの指示に応じて、図８の基準動力点特定処理を開始する。
まず、基準動力点特定部１６Ｂは、記憶部１５から基準流量Ｑ0を読み出すとともに（ステップ１２０）、記憶部１５から基準軸動力曲線Ｂ0として、式（７）の定数が確定している基準軸動力曲線関数式１５Ｂを読み出す（ステップ１２１）。
続いて、基準動力点特定部１６Ｂは、基準流量Ｑ0と基準軸動力曲線Ｂ0とから基準軸動力Ｅ0を算出する（ステップ１２２）。これにより、基準軸動力曲線Ｂ0と制御時軸動力曲線Ｂ1との交点、すなわち基準動力点Ｐ0を特定し、この基準軸動力Ｅ0を記憶部１５へ一時保存し（ステップ１２３）、一連の基準動力点特定処理を終了する。
［制御時軸動力が入力特性値に含まれる場合］
まず、図９〜図１２を参照して、制御時軸動力が入力特性値に含まれる場合におけるポンプ特性値算出処理について説明する。図９は、本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理（制御時軸動力が入力特性値に含まれる場合）を示すフロー図である。図１０は、本発明の第１の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理（制御時軸動力が入力特性値に含まれる場合）を示すフローチャートである。図１１は、図１０のポンプ特性値算出処理における基準運転点特定処理を示すフローチャートである。図１２は、図１０のポンプ特性値算出処理における基準動力点特定処理を示すフローチャートである。
ポンプ特性値算出装置１の演算処理部１６は、操作入力部１２で検出されたオペレータによるポンプ特性値算出処理の開始指示操作に応じて、特性値算出部１６Ｃにより、図９および図１０のポンプ特性値算出処理を開始する。
制御時軸動力が入力特性値２に含まれる場合、図３の制御時運転点Ｒ1における制御時流量Ｑ1、制御時揚程Ｈ1、および制御時回転速度比ＩＮＶ1のうち、いずれか１つが入力特性値２となる。ここでは、制御時流量Ｑ1と制御時軸動力Ｅ1を入力特性値２として制御時揚程Ｈ1を算出する場合を例として説明する。
特性値算出部１６Ｃは、まず、ポンプシステム５からデータ取得部１１を介して、制御時運転点Ｒ1を示す制御時流量Ｑ1および制御時軸動力Ｅ1を取得し、記憶部１５へ一時保存する（ステップ１５０）。
続いて、特性値算出部１６Ｃは、基準動力点特定部１６Ｂにより、後述する図１１の基準動力点特定処理を実行し、基準流量Ｑ0を算出する（ステップ１５１）。
次に、特性値算出部１６Ｃは、基準運転点特定部１６Ａにより、後述する図１１の基準運転点特定処理を実行し、基準揚程Ｈ0を算出する（ステップ１５２）。
その後、特性値算出部１６Ｃは、基準動力点特定部１６Ｂにより算出された基準流量Ｑ0と、基準運転点特定部１６Ａにより算出された基準揚程Ｈ0を、記憶部１５からそれぞれ読み出すとともに（ステップ１５３）、記憶部１５の関数形状式１５Ｃから抵抗曲線Ｃの関数形状式として前述した式（３）を読み出し（ステップ１５４）、基準流量Ｑ0と基準揚程Ｈ0から定数αを算出する（ステップ１５５）。これにより、抵抗曲線Ｃが特定される。
続いて、特性値算出部１６Ｃは、記憶部１５から制御時運転点Ｒ1の制御時流量Ｑ1を読み出し（ステップ１５６）、この制御時流量Ｑ1と抵抗曲線Ｃとから制御時軸動力Ｅ1を算出する（ステップ１５７）。これにより、制御時軸動力曲線Ｂ1上の制御時揚程Ｈ1が算出され、この制御時揚程Ｈ1を記憶部１５へ一時保存し（ステップ１５８）、一連のポンプ特定値算出処理を終了する。
［基準動力点特定処理］
基準動力点特定部１６Ｂは、特性値算出部１６Ｃからの指示に応じて、図１１の基準動力点特定処理を開始する。
まず、基準動力点特定部１６Ｂは、記憶部１５から制御時動力点Ｐ１を示す制御時流量Ｑ１および制御時軸動力Ｅ１を読み出すとともに（ステップ１６０）、記憶部１５の関数形状式１５Ｃから制御時軸動力曲線Ｂ１の関数形状式として前述した式（８）を読み出し（ステップ１６１）、制御時流量Ｑ１および制御時揚程Ｈ１から定数βを算出する（ステップ１６２）。これにより、制御時軸動力曲線Ｂ１が特定される。
次に、基準動力点特定部１６Ｂは、記憶部１５から基準軸動力曲線Ｂ０として、式（７）の定数が確定している基準軸動力曲線関数式１５Ｂを読み出し（ステップ１６３）、例えば制御時軸動力曲線Ｂ１と基準軸動力曲線Ｂ０とを連立方程式として解くことにより、制御時軸動力曲線Ｂ１と基準軸動力曲線Ｂ０との交点における基準流量Ｑ０と基準軸動力Ｅ０を算出し（ステップ１６４）、これら基準流量Ｑ０と基準軸動力Ｅ０を基準動力点Ｐ０として記憶部１５へ一時保存し（ステップ１６５）、一連の基準動力点特定処理を終了する。
［基準運転点特定処理］
基準運転点特定部１６Ａは、特性値算出部１６Ｃからの指示に応じて、図１２の基準運転点特定処理を開始する。
まず、基準運転点特定部１６Ａは、記憶部１５から基準動力点Ｐ０の基準流量Ｑ０を読み出すとともに（ステップ１７０）、記憶部１５から基準揚程曲線Ａ０として、前述した式（２）の定数が確定している基準揚程曲線関数式１５Ａを読み出す（ステップ１７１）。そして、基準流量Ｑ０と基準揚程曲線Ａ０とから基準揚程Ｈ０を算出し（ステップ１７２）、得られた基準揚程Ｈ０を基準流量Ｑ０とともに基準運転点Ｒ０として記憶部１５へ一時保存し（ステップ１７３）、一連の基準運転点特定処理を終了する。
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、演算処理部１６に、任意の特性値に基づいて、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度を制御した際のポンプの流量と揚程の関係を示す抵抗曲線Ｃと記憶部１５の基準揚程曲線Ａ0との交点からなる基準運転点Ｒ0を特定することにより、基準回転速度で運転した際のポンプの基準流量Ｑ0または基準揚程Ｈ0を算出する基準運転点特定部１６Ａと、任意の特性値に基づいて、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度を制御した際のポンプの流量と軸動力の関係を示す制御時軸動力曲線Ｂ1と記憶部１５の基準軸動力曲線Ｂ0との交点からなる基準動力点Ｐ0を特定することにより、定格回転速度Ｎ0で運転した際のポンプの基準流量Ｑ0または基準軸動力Ｅ0を算出する基準動力点特定部１６Ｂとを設けている。
そして、演算処理部１６の特性値算出部１６Ｃにおいて、入力特性値２に基づき、基準運転点特定部１６Ａおよび基準運転点特定部１６Ａにより基準運転点Ｒ0および基準動力点Ｐ0における特性値を順次算出することにより、所望する未知の特性値を出力特性値３として算出する。
具体的には、制御時軸動力Ｅ1が出力特性値３の場合、データ取得部１１により、ポンプに関する制御時流量Ｑ1、制御時揚程Ｈ1、および制御時回転速度比ＩＮＶ1のうちのいずれか２つを入力特性値２として取得し、基準運転点特定部１６Ａにより、データ取得部１１で取得された入力特性値２に基づいて基準運転点Ｒ0における基準流量Ｑ0を算出し、基準動力点特定部１６Ｂにより、この基準流量Ｑ0に基づいて基準動力点Ｐ0における基準軸動力Ｅ0を算出し、特性値算出部１６Ｃにより、これら基準流量Ｑ0および基準軸動力Ｅ0からなる基準動力点Ｐ0と制御時軸動力曲線の関数形状式１５Ｃとに基づいて制御時軸動力曲線Ｂ1を特定し、制御時流量Ｑ1と制御時軸動力曲線Ｂ1とから制御時軸動力Ｅ1を出力特性値３として算出する。
また、制御時軸動力Ｅ1が入力特性値２の場合、データ取得部１１により、ポンプに関する制御時流量Ｑ1と制御時軸動力Ｅ1とを入力特性値２として取得し、基準動力点特定部１６Ｂにより、これら制御時流量Ｑ1と制御時軸動力Ｅ1からなる制御時動力点Ｐ1と制御時軸動力曲線の関数形状式１５Ｃとに基づいて基準動力点Ｐ0における基準流量Ｑ0を算出し、基準運転点特定部１６Ａにより、この基準流量Ｑ0に基づいて、基準運転点Ｒ0における基準揚程Ｈ0を算出し、特性値算出部１６Ｃにより、基準流量Ｑ0および基準揚程Ｈ0からなる基準運転点Ｒ0と抵抗曲線の関数形状式１５Ｃとに基づいて抵抗曲線Ｃを特定し、この抵抗曲線Ｃと制御時流量Ｑ1とから制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1を出力特性値３として算出する。
したがって、本実施の形態によれば、入力特性値２に基づき抵抗曲線や制御時軸動力曲線を特定することができるため、揚程曲線、軸動力曲線、抵抗曲線などのポンプの動作特性データを、ポンプの回転速度ごとに予め計測しておく必要がない。このため、ポンプ特性値を算出するための準備作業にかかる作業負担を軽減できる。
また、ポンプの回転速度がいずれの値であっても、抵抗曲線や制御時軸動力曲線を特定することができ、ポンプの回転速度に対して離散的な動作特性データを用いる場合のように近似処理や補間処理を行う必要がない。このため、高い精度でポンプの特性値を算出することができる。
また、本実施の形態では、入力特性値２が制御時流量Ｑ1と制御時揚程Ｈ1の場合を例として説明したが、入力特性値２が制御時流量Ｑ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1の場合も、前述と同様にして制御時軸動力Ｅ1を算出することができる。この場合、図６のステップ１０１において基準運転点Ｒ0の基準流量Ｑ0を算出する際、入力特性値２である制御時流量Ｑ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1から前述した式（６）を用いて基準流量Ｑ0を算出すればよい。この場合のポンプ特性値算出処理では、抵抗曲線Ｃを用いず、基準運転点Ｒ0→基準流量Ｑ0→基準動力点Ｐ0→制御時軸動力曲線Ｂ1→制御時動力点Ｐ1をそれぞれ順に特定することになる。
同様に、入力特性値２が制御時揚程Ｈ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1の場合も、図６のステップ１０１において基準運転点Ｒ0の基準流量Ｑ0を算出する際、入力特性値２である制御時揚程Ｈ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1から前述した式（６）を用いて基準揚程Ｈ0を算出し、この基準揚程Ｈ0と記憶部１５の基準揚程曲線Ａ0から基準流量Ｑ0を算出すればよい。この場合のポンプ特性値算出処理でも、抵抗曲線Ｃを用いず、基準運転点Ｒ0→基準流量Ｑ0→基準動力点Ｐ0→制御時軸動力曲線Ｂ1→制御時動力点Ｐ1をそれぞれ順に特定することになる。
また、本実施の形態では、入力特性値２として制御時流量Ｑ1と制御時軸動力Ｅ1を用いて、制御時揚程Ｈ1を算出する場合を例として説明したが、同じ入力特性値２を用いて制御時回転速度比ＩＮＶ1を算出する場合も、前述と同様にして制御時軸動力Ｅ1を算出することができる。この場合、図１０のステップ１５７において、基準揚程Ｈ0と制御時揚程Ｈ1とから前述した式（５）を用いて制御時回転速度比ＩＮＶ1を算出すればよい。この場合のポンプ特性値算出処理では、制御時軸動力曲線Ｂ1→基準動力点Ｐ0→基準流量Ｑ0→基準運転点Ｒ0→抵抗曲線Ｃ→制御時運転点Ｒ1をそれぞれ順に特定することになる。
［第２の実施の形態］
次に、図１３を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置について説明する。図１３は、本発明の第２の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理を示すフローチャートである。
第１の実施の形態では、制御時軸動力Ｅ1が入力特性値２に含まれる際、制御時流量Ｑ1がもう１つの入力特性値２で、制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1を出力特性値３として算出する場合を例として説明した。本実施の形態では、制御時軸動力Ｅ1が入力特性値２に含まれる際、制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか一方の特性値がもう１つの入力特性値２で、他方の特性値を出力特性値３として算出する場合について説明する。
２つの入力特性値２のうち、その１つが制御時軸動力Ｅ1であり、もう１つが制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか一方の特性値である場合、制御時運転点Ｒ1および制御時動力点Ｐ1の双方が特定できない。このため、本実施の形態では、演算処理部１６の特性値算出部１６Ｃにおいて、出力特性値３となる制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれかの特性値を仮定する機能と、この仮定特性値に基づき算出した出力特性値３と元の仮定特性値とを比較し、その比較結果に基づき当該仮定特性値を出力特性値３として出力する機能とを設けている。本実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置におけるこの他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
［第２の実施の形態の動作］
次に、図１３を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるポンプ特性値算出処理について説明する。
ポンプ特性値算出装置１の演算処理部１６は、操作入力部１２で検出されたオペレータによるポンプ特性値算出処理の開始指示操作に応じて、特性値算出部１６Ｃにより、図１３のポンプ特性値算出処理を開始する。
制御時軸動力Ｅ1が入力特性値２に含まれる場合、図３の制御時運転点Ｒ1における制御時流量Ｑ1、制御時揚程Ｈ1、および制御時回転速度比ＩＮＶ1のうち、いずれか１つが入力特性値２となる。ここでは、制御時回転速度比ＩＮＶ1と制御時軸動力Ｅ1を入力特性値２として制御時揚程Ｈ1を算出する場合を例として説明する。したがって、本実施の形態におけるポンプ特性値算出処理では、制御時揚程Ｈ1仮定→基準運転点Ｒ0→基準流量Ｑ0→基準動力点Ｐ0→制御時軸動力曲線Ｂ1→制御時流量Ｑ1→抵抗曲線Ｃ→検証用制御時揚程Ｈ1’をそれぞれ順に特定することになる。
特性値算出部１６Ｃは、まず、ポンプシステム５からデータ取得部１１を介して、制御時運転点Ｒ1の制御時回転速度比ＩＮＶ1と制御時軸動力Ｅ1を取得し、記憶部１５へ一時保存する（ステップ２００）。
次に、特性値算出部１６Ｃは、制御時揚程Ｈ1を仮定し、記憶部１５へ一時保存する（ステップ２０１）。この際、制御時揚程Ｈ1のとりうる値を仮定範囲として予め定めておき、この仮定範囲の上限または下限から順に所定間隔で制御時揚程Ｈ1の特性値を仮定していけばよい。
続いて、特性値算出部１６Ｃは、入力特性値２である制御時回転速度比ＩＮＶ1と仮定特性値である制御時揚程Ｈ1とに基づいて、基準運転点特定部１６Ａにより基準動力点特定処理を実行して基準流量Ｑ0を算出する（ステップ２０２）。この際、入力特性値２である制御時回転速度比ＩＮＶ1と仮定特性値である制御時揚程Ｈ1とから、直接、制御時運転点Ｒ1や抵抗曲線Ｃを特定できない。このため、例えば前述した式（５）に基づき、制御時揚程Ｈ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1から基準揚程Ｈ0を算出し、この基準揚程Ｈ0と記憶部１５から読み出した基準揚程曲線関数式１５Ａの基準揚程曲線Ａ0とから基準流量Ｑ0を算出すればよい。
次に、特性値算出部１６Ｃは、基準運転点特定部１６Ａで算出した基準流量Ｑ0に基づいて、基準動力点特定部１６Ｂにより前述と同様に図８の基準動力点特定処理を実行して基準軸動力Ｅ0を算出する（ステップ２０３）。
その後、特性値算出部１６Ｃは、前述した図６のステップ１０３〜ステップ１０５と同様にして、基準流量Ｑ0および基準軸動力Ｅ0からなる基準動力点Ｐ0と制御時軸動力曲線Ｂ1の関数形状式とから、制御時軸動力曲線Ｂ1を特定し（ステップ２０４）、この制御時軸動力曲線Ｂ1と記憶部１５から読み出した入力特性値２の制御時軸動力Ｅ1とから、制御時動力点Ｐ1における制御時流量Ｑ1を算出し、記憶部１５へ一時保存する（ステップ２０５）。
次に、特性値算出部１６Ｃは、記憶部１５から基準運転点Ｒ0の基準流量Ｑ0と基準揚程Ｈ0を読み出すとともに、記憶部１５の関数形状式１５Ｃから抵抗曲線Ｃの関数形状式として前述した式（３）を読み出し、基準流量Ｑ0と基準揚程Ｈ0から定数αを算出して、抵抗曲線Ｃを特定する（ステップ２０６）。
続いて、特性値算出部１６Ｃは、この抵抗曲線Ｃと記憶部１５から読み出した制御時動力点Ｐ1における制御時流量Ｑ1とに基づいて、検証用制御時揚程Ｈ１’を算出する（ステップ２０７）。
ここで、特性値算出部１６Ｃは、仮定特性値である制御時揚程Ｈ1と検証用制御時揚程Ｈ１’を比較し（ステップ２０８）、両者の誤差が予め設定されている所定の許容範囲内にない場合（ステップ２０８：ＮＯ）、ステップ２０１へ戻って現在の仮定特性値から所定間隔だけずらした特性値を制御時揚程Ｈ1の仮定特性値として新たに仮定し、ステップ２０２〜２０７を繰り返し実行する。
一方、両者の誤差が予め設定されている所定の許容範囲内にある場合（ステップ２０８：ＹＥＳ）、特性値算出部１６Ｃは、当該仮定特性値である制御時揚程Ｈ1を出力特性値３として記憶部１５へ一時保存し（ステップ２０９）、一連のポンプ特定値算出処理を終了する。
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、データ取得部１１により、ポンプに関する制御時回転速度比ＩＮＶ1と制御時軸動力Ｅ1とを入力特性値２として取得し、特性値算出部１６Ｃにより、制御時揚程Ｈ1を仮定特性値として仮定し、基準運転点特定部１６Ａにより、制御時回転速度比ＩＮＶ1と仮定特性値である制御時揚程Ｈ1に基づいて基準運転点Ｒ0におけるポンプの基準流量Ｑ0を算出し、基準動力点特定部１６Ｂにより、この基準流量Ｑ0に基づいて基準動力点Ｐ0におけるポンプの基準軸動力Ｅ0を算出している。
そして、特性値算出部１６Ｃにより、基準流量Ｑ0および基準軸動力Ｅ0からなる基準動力点Ｐ0と制御時軸動力曲線の関数形状式１５Ｃとに基づいてポンプの制御時軸動力曲線Ｂ1を特定し、この制御時軸動力曲線Ｂ1と制御時軸動力Ｅ1とに基づいて制御時流量Ｑ1を算出し、基準運転点Ｒ0と抵抗曲線の関数形状式１５Ｃとに基づいて特定したポンプの抵抗曲線Ｃと制御時流量Ｑ1とから仮定特性値に対応する検証用制御時揚程Ｈ1’を算出し、この検証用制御時揚程Ｈ1’と仮定特性値との比較結果に応じて当該仮定特性値を出力特性値３として算出している。
これにより、入力特性値２から制御時運転点Ｒ1および制御時動力点Ｐ1の双方が特定できない場合、具体的には、２つの入力特性値２のうち、その１つが制御時軸動力Ｅ1であり、もう１つが制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか一方の特性値である場合でも、所望の特性値、ここでは制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか他方の特性値を算出することができる。
なお、本実施の形態では、入力特性値２が制御時回転速度比ＩＮＶ1と制御時軸動力Ｅ1の場合を例として説明したが、入力特性値２が制御時揚程Ｈ1と制御時軸動力Ｅ1の場合も、前述と同様にして制御時回転速度比ＩＮＶ1を算出することができる。この場合、図１３のステップ２０１において制御時回転速度比ＩＮＶ1を仮定し、ステップ２０８において仮定特性値である制御時回転速度比ＩＮＶ1と検証用制御時回転速度比ＩＮＶ1’を比較することになる。
また、ステップ２０６，２０７において、例えば入力特性値２である制御時揚程Ｈ1と基準揚程Ｈ0とから前述した式（５）に基づき検証用制御時回転速度比ＩＮＶ1’を算出すればよい。したがって、この場合のポンプ特性値算出処理では、制御時回転速度比ＩＮＶ1仮定→基準運転点Ｒ0→基準流量Ｑ0→基準動力点Ｐ0→制御時軸動力曲線Ｂ1→制御時流量Ｑ1→検証用制御時回転速度比ＩＮＶ1’をそれぞれ順に特定することになる。
［第３の実施の形態］
次に、図１４を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置について説明する。図１４は、本発明の第３の実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置のポンプ特性値算出処理を示すフローチャートである。
第２の実施の形態では、制御時軸動力Ｅ1が入力特性値２に含まれる際、制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか一方の特性値がもう１つの入力特性値２で、他方の特性値を出力特性値３として算出する場合を例として説明した。本実施の形態では、制御時軸動力Ｅ1が入力特性値２に含まれる際、制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか一方の特性値がもう１つの入力特性値２で、制御時流量Ｑ1を出力特性値３として算出する場合について説明する。
２つの入力特性値２のうち、その１つが制御時軸動力Ｅ1であり、もう１つが制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか一方の特性値である場合、制御時運転点Ｒ1および制御時動力点Ｐ1の双方が特定できない。このため、本実施の形態では、演算処理部１６の特性値算出部１６Ｃにおいて、出力特性値３となる制御時流量Ｑ1の特性値を仮定する機能と、この仮定特性値に基づき算出した出力特性値３と元の仮定特性値とを比較し、その比較結果に基づき当該仮定特性値を出力特性値３として出力する機能とを設けている。本実施の形態にかかるポンプ特性値算出装置におけるこの他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
［第３の実施の形態の動作］
次に、図１４を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかるポンプ特性値算出処理について説明する。
ポンプ特性値算出装置１の演算処理部１６は、操作入力部１２で検出されたオペレータによるポンプ特性値算出処理の開始指示操作に応じて、特性値算出部１６Ｃにより、図１４のポンプ特性値算出処理を開始する。
制御時軸動力Ｅ1が入力特性値２に含まれる場合、図３の制御時運転点Ｒ1における制御時流量Ｑ1、制御時揚程Ｈ1、および制御時回転速度比ＩＮＶ1のうち、いずれか１つが入力特性値２となる。ここでは、制御時揚程Ｈ1と制御時軸動力Ｅ1を入力特性値２として制御時流量Ｑ1を算出する場合を例として説明する。したがって、本実施の形態におけるポンプ特性値算出処理では、制御時流量Ｑ1仮定→制御時軸動力曲線Ｂ1→基準動力点Ｐ0→基準流量Ｑ0→基準運転点Ｒ0→抵抗曲線Ｃ→検証用制御時流量Ｑ1’をそれぞれ順に特定することになる。
特性値算出部１６Ｃは、まず、ポンプシステム５からデータ取得部１１を介して、制御時運転点Ｒ1の制御時揚程Ｈ1と制御時軸動力Ｅ1を取得し、記憶部１５へ一時保存する（ステップ３００）。
次に、特性値算出部１６Ｃは、制御時流量Ｑ1を仮定し、記憶部１５へ一時保存する（ステップ３０１）。この際、制御時流量Ｑ1のとりうる値を仮定範囲として予め定めておき、この仮定範囲の上限または下限から順に所定間隔で制御時流量Ｑ1の特性値を仮定していけばよい。
続いて、特性値算出部１６Ｃは、入力特性値２である制御時軸動力Ｅ1と仮定特性値である制御時流量Ｑ1から特定される制御時動力点Ｐ1に基づいて、基準動力点特定部１６Ｂにより前述と同様に図１２の基準動力点特定処理を実行して基準流量Ｑ0を算出する（ステップ３０２）。
次に、特性値算出部１６Ｃは、基準動力点特定部１６Ｂで算出した基準流量Ｑ0に基づいて、基準運転点特定部１６Ａにより前述と同様に図１１の基準運転点特定処理を実行して基準揚程Ｈ0を算出する（ステップ３０４）。
次に、特性値算出部１６Ｃは、記憶部１５から基準運転点Ｒ0の基準流量Ｑ0と基準揚程Ｈ0を読み出すとともに、記憶部１５の関数形状式１５Ｃから抵抗曲線Ｃの関数形状式として前述した式（３）を読み出し、基準流量Ｑ0と基準揚程Ｈ0から定数αを算出して、抵抗曲線Ｃを特定する（ステップ３０４）。
続いて、特性値算出部１６Ｃは、この抵抗曲線Ｃと記憶部１５から読み出した入力特性値２である制御時運転点Ｒ1における制御時揚程Ｈ1とに基づいて、検証用制御時流量Ｑ1’を算出する（ステップ３０５）。
ここで、特性値算出部１６Ｃは、仮定特性値である制御時流量Ｑ1と検証用制御時流量Ｑ1’を比較し（ステップ３０６）、両者の誤差が予め設定されている所定の許容範囲内にない場合（ステップ３０６：ＮＯ）、ステップ３０１へ戻って現在の仮定特性値から所定間隔だけずらした特性値を制御時流量Ｑ1の仮定特性値として新たに仮定し、ステップ３０２〜３０５を繰り返し実行する。
一方、両者の誤差が予め設定されている所定の許容範囲内にある場合（ステップ３０６：ＹＥＳ）、特性値算出部１６Ｃは、当該仮定特性値である制御時揚程Ｈ1を出力特性値３として記憶部１５へ一時保存し（ステップ３０７）、一連のポンプ特定値算出処理を終了する。
［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、データ取得部１１により、ポンプに関する制御時揚程Ｈ1と制御時軸動力Ｅ1とを入力特性値２として取得し、特性値算出部１６Ｃにより、制御時流量Ｑ1を仮定特性値として仮定し、基準動力点特定部１６Ｂにより、制御時軸動力Ｅ1および制御時流量Ｑ1からなる制御時動力点Ｐ1と制御時軸動力曲線の関数形状式１５Ｃとに基づいてポンプの制御時軸動力曲線Ｂ1を特定し、この制御時軸動力曲線Ｂ1と基準軸動力曲線Ｂ0との交点から基準動力点Ｐ0における基準流量Ｑ0を算出している。
そして、基準運転点特定部１６Ａにより、基準流量Ｑ0と基準揚程曲線Ａ0に基づいて基準揚程Ｈ0を算出し、特性値算出部１６Ｃにより、基準流量Ｑ0および基準軸動力Ｅ0からなる基準運転点Ｒ0と抵抗曲線の関数形状式１５Ｃとに基づいて抵抗曲線Ｃを特定し、この抵抗曲線Ｃと制御時揚程Ｈ1とから仮定特性値に対応する検証用制御時流量Ｑ1’を算出し、この検証用制御時流量Ｑ1’と仮定特性値との比較結果に応じて当該仮定特性値を出力特性値３として算出している。
これにより、入力特性値２から制御時運転点Ｒ1および制御時動力点Ｐ1の双方が特定できない場合、具体的には、２つの入力特性値２のうち、その１つが制御時軸動力Ｅ1であり、もう１つが制御時揚程Ｈ1または制御時回転速度比ＩＮＶ1のいずれか一方の特性値である場合でも、所望の特性値、ここでは制御時流量Ｑ1を算出することができる。
なお、本実施の形態では、入力特性値２が制御時揚程Ｈ1と制御時軸動力Ｅ1の場合を例として説明したが、入力特性値２が制御時回転速度比ＩＮＶ1と制御時軸動力Ｅ1の場合も、前述と同様にして制御時流量Ｑ1を算出することができる。この場合、制御時揚程Ｈ1が不明であるから、図１４のステップ３０４，３０５において、基準揚程Ｈ0と制御時回転速度比ＩＮＶ1とから前述した式（６）に基づき、検証用制御時流量Ｑ1’を算出すればよい。したがって、この場合のポンプ特性値算出処理では、制御時流量Ｑ1仮定→制御時軸動力曲線Ｂ1→基準動力点Ｐ0→基準流量Ｑ0→基準運転点Ｒ0→検証用制御時流量Ｑ1’をそれぞれ順に特定することになる。
［実施の形態の拡張］
以上の各実施の形態では、ポンプ特性値算出の原理で説明した各式を用いて、所望する未知の出力特性値３を算出する例についてそれぞれ説明したが、これら各式の用い方については前述した例に限定されるものではない。例えば制御時運転点Ｒ1から基準運転点Ｒ0を特定する際、抵抗曲線Ｃを用いる方法と制御時回転速度比ＩＮＶ1を用いる方法がある。したがって、任意の特性値を求める方法として異なる式を用いて算出する方法が複数ある場合には、いずれの方法を用いてもよい。
また、各実施の形態では、既知である２つの特性値を入力特性値２として、所望の特性値を算出する場合を例として説明したが、既知である３つの特性値を入力特性値２として、所望の特性値を算出する場合にも、本発明の各実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。
また、各実施の形態では、ポンプ特性値算出装置の処理対象となるポンプシステムとして、図２に示したような、オフィスビル、公共施設、ホテルなどに設けられている一般的な空調設備のポンプシステム５を説明したが、これに限定されるものではなく、ポンプにインバータを設けてポンプ回転速度を可変制御しているポンプシステムであれば、他の構成の空調設備であっても、さらには熱源水を２次ポンプで外部負荷へ送液する空調設備以外のシステム、例えばファンで空気を送風するシステムであっても、本発明の各実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。
また、各実施の形態では、データ取得部１１により、ポンプシステム５で計測された各入力特性値２に基づき未知の特性値を算出する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えばパソコンや記憶メディアに格納されている入力特性値２や操作入力部１２から操作入力された入力特性値２をデータ取得部１１により取得し、この入力特性値２に基づき未知の特性値を算出するようにしてもよい。さらには、得られた出力特性値３をデータ出力部１４からパソコンや記憶メディアへ出力するようにしてもよい。
１…ポンプ特性値算出装置、１１…データ取得部、１２…操作入力部、１３…画面表示部、１４…データ出力部、１５…記憶部、１５Ａ…基準揚程曲線関数式、１５Ｂ…基準軸動力曲線関数式、１５Ｃ…関数形状式、１５Ｐ…プログラム、１６…演算処理部、１６Ａ…基準運転点特定部、１６Ｂ…基準動力点特定部、１６Ｃ…特性値算出部、２…入力特性値、３…出力特性値、５…ポンプシステム、５０Ａ…制御装置、５０Ｂ…２次ポンプ制御装置、５１Ａ，５１Ｂ…熱源機、５２Ａ，５２Ｂ…１次ポンプ、５３Ａ，５３Ｂ…往ヘッダ、５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ…２次ポンプ、５５…差圧計、５６…バルブ、５７Ａ…往水温度センサ、５７Ｂ…還水温度センサ、５８…流量計、５９…還ヘッダ、６０…バイパス管路、６１，６２…熱源管路、６３…往水管路、６４…還水管路、６５…外部負荷、Ｑ…流量、Ｑ0…基準流量、Ｑ1…制御時流量、Ｈ…揚程、Ｈ0…基準揚程、Ｈ1…制御時揚程、Ｈ1’…検証用制御時揚程、Ｅ…軸動力、Ｅ0…基準軸動力、Ｅ1…制御時軸動力、ＩＮＶ…回転速度比、ＩＮＶ0…基準回転速度比、ＩＮＶ1…制御時回転速度比、ＩＮＶ1’…検証用制御時回転速度比、Ａ0…基準揚程曲線、Ａ1…制御時揚程曲線、Ｂ0…基準軸動力曲線、Ｂ1…制御時軸動力曲線、Ｃ…抵抗曲線、Ｒ0…基準運転点、Ｒ1…制御時運転点、Ｐ0…基準動力点、Ｐ1…制御時動力点。

Claims (3)

  1. 回転速度Ｎが任意の制御時回転速度Ｎ1で可変制御されるポンプについて、当該ポンプの運転状況を示す複数の特性値のうち、入力された既知の入力特性値から未知の特性値を出力特性値として算出するポンプ特性値算出装置であって、
    所定の基準回転速度Ｎ0でのポンプに関する流量と軸動力の関係を示す基準軸動力曲線Ｂ0と、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度Ｎを制御した際のポンプの流量と軸動力の関係を示す制御時軸動力曲線Ｂ1を近似した制御時軸動力曲線関数形状式とを記憶する記憶部と、
    制御時回転速度Ｎ1で運転中のポンプの特性を示す制御時流量Ｑ1と制御時回転速度比ＩＮＶ1とを前記入力特性値として取得するデータ取得部と、
    前記データ取得部で取得された前記制御時流量Ｑ1を前記制御時回転速度比ＩＮＶ1で除算することにより、前記基準回転速度Ｎ0でポンプを運転した際の基準運転点Ｒ0における基準流量Ｑ0を算出する基準運転点特定部と、
    前記基準運転点Ｒ0における前記基準流量Ｑ0と前記記憶部の前記基準軸動力曲線Ｂ0とに基づいて、前記基準回転速度Ｎ0でポンプを運転した際の基準動力点Ｐ0を特定することにより、この基準動力点Ｐ0における基準軸動力Ｅ0を算出する基準動力点特定部と、
    前記基準動力点Ｐ0における前記基準流量Ｑ0と前記基準軸動力Ｅ0とに基づいて、前記記憶部の前記制御時軸動力曲線関数形状式の定数を算出することにより前記記憶部の前記制御時軸動力曲線Ｂ1を特定し、この制御時軸動力曲線Ｂ1と前記データ取得部で取得された前記制御時流量Ｑ1とから、前記制御時回転速度Ｎ1でポンプを運転した際の制御時軸動力Ｅ1を前記出力特性値として算出する特性値算出部と
    を備えることを特徴とするポンプ特性値算出装置。
  2. 請求項１に記載のポンプ特性値算出装置において、
    前記記憶部は、前記基準回転速度Ｎ0でのポンプに関する流量と揚程の関係を示す基準揚程曲線Ａ0をさらに記憶し、
    前記データ取得部は、前記制御時流量Ｑ1に代えて、前記制御時回転速度Ｎ1で運転中のポンプの特性を示す制御時揚程Ｈ1を前記入力特性値として取得し、
    前記基準運転点特定部は、前記基準流量Ｑ0を算出する際、前記データ取得部で取得された前記制御時揚程Ｈ1を前記制御時回転速度比ＩＮＶ1の２乗で除算することにより、前記基準運転点Ｒ0における基準揚程Ｈ0を算出し、この基準揚程Ｈ0と前記記憶部の前記基準揚程曲線Ａ0とに基づいて前記基準流量Ｑ0を算出する
    ことを特徴とするポンプ特性値算出装置。
  3. 回転速度Ｎが任意の制御時回転速度Ｎ1で可変制御されるポンプについて、当該ポンプの運転状況を示す複数の特性値のうち、入力された既知の入力特性値から未知の特性値を出力特性値として算出するポンプ特性値算出装置であって、
    所定の基準回転速度Ｎ0でのポンプに関する流量と揚程の関係を示す基準揚程曲線Ａ0と、前記基準回転速度Ｎ0でのポンプに関する流量と軸動力の関係を示す基準軸動力曲線Ｂ0と、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度Ｎを制御した際のポンプの流量と揚程の関係を示す抵抗曲線Ｃを近似した抵抗曲線関数形状式と、ポンプの配管抵抗が一定の状態でポンプの回転速度Ｎを制御した際のポンプの流量と軸動力の関係を示す制御時軸動力曲線Ｂ1を近似した制御時軸動力曲線関数形状式とを記憶する記憶部と、
    前記制御時回転速度Ｎ1で運転中のポンプの特性を示す制御時回転速度比ＩＮＶ1と制御時軸動力Ｅ1とを前記入力特性値として取得するデータ取得部と、
    前記制御時回転速度Ｎ1でポンプを運転した際の制御時揚程Ｈ1について仮定した仮定特性値Ｘを、前記データ取得部で取得された制御時回転速度比ＩＮＶ1の２乗で除算することにより、前記基準回転速度Ｎ0でポンプを運転した際の基準揚程Ｈ0を算出し、この基準揚程Ｈ0と前記記憶部の前記基準揚程曲線Ａ0とに基づいて前記基準回転速度Ｎ0でポンプを運転した際の基準運転点Ｒ0を特定することにより、この基準運転点Ｒ0における基準流量Ｑ0を算出する基準運転点特定部と、
    前記基準運転点Ｒ0における前記基準流量Ｑ0と前記記憶部の前記基準軸動力曲線Ｂ0とに基づいて、前記基準回転速度Ｎ0でポンプを運転した際の基準動力点Ｐ0を特定することにより、この基準動力点Ｐ0における基準軸動力Ｅ0を算出する基準動力点特定部と、
    前記基準動力点Ｐ0における前記基準流量Ｑ0と前記基準軸動力Ｅ0とに基づいて、前記記憶部の前記制御時軸動力曲線関数形状式の定数を算出することにより前記制御時軸動力曲線Ｂ1を特定し、この制御時軸動力曲線Ｂ1と前記データ取得部で取得された前記制御時軸動力Ｅ1とに基づいて、前記制御時回転速度Ｎ1でポンプを運転した際の制御時流量Ｑ1を算出し、前記基準運転点Ｒ0における前記基準流量Ｑ0および前記基準揚程Ｈ0に基づいて、前記記憶部の前記抵抗曲線関数形状式の定数を算出することにより前記記憶部の前記抵抗曲線Ｃを特定し、この抵抗曲線Ｃと当該制御時流量Ｑ1とに基づいて前記仮定特性値Ｘに対応する検証用特性値Ｈ1’を算出し、この検証用特性値Ｈ1’と当該仮定特性値Ｘとの比較結果に応じて当該仮定特性値Ｘからなる前記制御時揚程Ｈ1を前記出力特性値として算出する特性値算出部と
    を備えることを特徴とするポンプ特性値算出装置。
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