JP5782835B2

JP5782835B2 - 給水設備

Info

Publication number: JP5782835B2
Application number: JP2011118929A
Authority: JP
Inventors: 高裕矢山
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: JP2012246826A; CN103026073A; WO2012165048A1; CN103026073B

Description

この発明は、逆流阻止弁，ポンプなどからなる給水装置を複数組備え、これらの給水装置が互いに配水管を介して並列結合された給水設備に関する。

図４は、この種の給水設備の従来例を示す模式的概念構成図である。なお、この図においては、前記複数組の給水装置として、２組の給水装置を例示している。

すなわち、この給水設備１には、逆流阻止弁１１，２１、ポンプ１２，２２、ポンプ１２，２２を形成する交流電動機（ＡＣＭ）としてのモータ（１２ａ，２２ａ）を駆動するモータ駆動装置１３，２３からなる給水装置１０，２０と、モータ駆動装置１３，２３を介して給水装置１０，２０の動作状態を制御するポンプ制御装置２とが示されている。

図５は、図４に示したモータ駆動装置２３の詳細回路構成図である。この図において、３１は入力コンタクタ、３２は図示のように順変換回路，逆変換回路から形成されるインバータ、３３は出力コンタクタである。

このモータ駆動装置２３では、先ず、ポンプ制御装置２からの入力コンタクタ３１への投入指令に対応して入力コンタクタ３１が閉路すると、商用電源などの交流電源から入力電圧がインバータ３２に印加され、次に発せられるポンプ制御装置２からのインバータ３２への運転指令とモータ２２ａの起動周波数に対応した周波数設定とに基づいてインバータ３２の出力には、この周波数設定に対応した周波数・電圧の出力電圧が発生する。

次に、ポンプ制御装置２からの出力コンタクタ３３への投入指令に対応して出力コンタクタ３３が閉路することにより、前記出力電圧がポンプ２２を形成するモータ２２ａに印加されて、ポンプ２２が回転を開始し、その後の前記周波数設定の増大に伴って、インバータ３２の出力電圧の周波数・電圧が増大し、ポンプ２２が所定の回転数に達することで、ポンプ２２の起動が完了し、この給水装置２０は通常の給水状態に入る。

このとき、インバータ３２の動作状態として、例えば、過電流，過負荷などが発生すると、この状態を異常信号としてポンプ制御装置２に伝達するようにしている。なお、モータ駆動装置１３もモータ駆動装置２３と同じ構成であるので、ここでの説明は省略する。

特開平８−２００２８２号公報（図１など）

図４に示した従来の給水設備１において、給水装置１０，２０それぞれに備える逆流阻止弁１１，２１は、繰り返し印加される圧力に起因する経年劣化により、作動故障が生ずることが知られている。

この作動故障が発生した逆流阻止弁側の給水装置が停止中の場合、例えば、図４において作動故障が発生している逆流阻止弁２１側の給水装置２０が停止中の場合には、本来、吸込口から給水装置１０を介して吐出口側に供給されるはずの液体の一部が故障した逆流阻止弁２１を介して、吸込口側に回り込むこととなり、その結果、圧力ロス並びに吸込口側に汚染が発生するという問題点があった。

しかしながら、逆流阻止弁の作動状況は、その構造上、外部から目視点検が不可能であるため、保守点検するためには給水装置を停止させる必要があった。

このような問題点に対処するために、例えば、上記特許文献１に開示されているものが知られているが、この特許文献１での解決策は、各逆流阻止弁の周辺に、仕切り弁，圧力センサなどの専用の器具を追加設置する必要があり、部品点数の増加による給水設備全体のコストアップとなる。さらに、特許文献１では、逆流阻止弁の故障を検知することはできるものの、故障した逆流阻止弁を交換するまでの間は圧力ロスが発生したままで運転を継続しなければならないという問題があった。

この発明の目的は、上記問題を解決し、専用の機器を追加設置することなく逆流阻止弁の故障を検知することができ、また、逆流阻止弁に故障が発生しても圧力ロスを発生することなく復旧運転が可能な給水設備を提供することにある。

この第１の発明は、逆流阻止弁，ポンプ，該ポンプを形成するモータを駆動するモータ駆動装置からなる給水装置を複数組備え、これらの給水装置を互いに配水管を介して並列結合すると共に、それぞれの前記モータ駆動装置を介して個々の給水装置の動作状態を制御するポンプ制御装置を備えた給水設備において、
停止中の前記給水装置へ前記ポンプ制御装置から指令を与えてこの給水装置を起動する際に、前記給水装置のモータが逆転しているか否かを監視して前記逆流阻止弁の故障を検知することを特徴とする。

また、第２の発明は、逆流阻止弁，ポンプ，該ポンプを形成するモータを駆動するモータ駆動装置からなる給水装置を複数組備え、これらの給水装置を互いに配水管を介して並列結合すると共に、それぞれの前記モータ駆動装置を介して個々の給水装置の動作状態を制御するポンプ制御装置を備えた給水設備において、
停止中の前記給水装置に対し前記ポンプ制御装置から予め設定した時間間隔で指令を与えて前記給水装置のモータが逆転しているか否かを監視して前記逆流阻止弁の故障を検知することを特徴とする。

また第３の発明は、前記第１又は第２の発明の給水設備において、
前記モータの逆転は該モータの一次巻線の端子電圧、又は該モータの一次巻線の端子電圧と一次巻線電流とに基づいて検知するようにしたことを特徴とする。

さらに第４の発明は、前記第１〜３のうちの何れかの発明の給水設備において、
前記何れかのポンプを形成するモータが逆回転していることが検知されたときには、前記ポンプ制御装置から指令により、運転中であった給水装置を一旦完全停止させ、その後、運転中であった給水装置と逆流阻止弁の故障を検知した給水装置とを同時再起動させるようにしたことを特徴とする。

この発明によれば、給水装置の逆流阻止弁の不具合を検知するために、特別な器具を必要とせず、その結果、給水設備全体の価格上昇も抑制され、また、逆流阻止弁の不具合が検知されたときには、ポンプ制御装置から指令により、全給水装置を一旦完全停止させ、その後、全給水装置を同時再起動させるようにして、この給水設備の一時的な復旧運転が可能となることから、給水設備全体の頑健性の向上を図ることができる。

この発明の実施例を示す給水設備の模式的概念構成図図１の部分詳細回路構成図図２の動作を説明するフローチャート従来例を示す給水設備の模式的概念構成図図４の部分詳細回路構成図

図１は、この発明の実施の形態を示す給水設備の模式的概念構成図であり、この図において、図４に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。さらに、この図においても、前記複数組の給水装置として、２組の給水装置を例示している。

すなわち、図１に示した給水設備３には、従来の給水装置１０，２０に代えて、モータ駆動装置１３，２３がモータ駆動装置１６，２６に変更された給水装置１５，２５が備えられ、また、ポンプ制御装置２に代えて、ポンプ制御装置４が備えられている。

図２は、図１に示したモータ駆動装置２６の詳細回路構成図である。この図において、
図５に示した従来のモータ駆動装置２３と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここでは、その説明を省略する。

すなわち、図２に示したモータ駆動装置２６には、入力コンタクタ３１，インバータ３２，出力コンタクタ３３の他に、モータ２２ａの一次巻線電流（インバータ３２の出力電流）を検出する電流検出器３４と、モータ２２ａの一次巻線の端子電圧（インバータ３２の出力電圧）、あるいは電流検出器３４の出力とモータ２２ａの一次巻線の端子電圧とに基づいてモータ２２ａの逆転を検知する監視回路３５とが追加設置されている。なお、モータ駆動装置１６の構成もモータ駆動装置２６と同じ構成であるので、以下ではモータ駆動装置２６により説明する。

このモータ駆動装置２６では、ポンプ制御装置４からの入力コンタクタ３１への投入指令と、インバータ３２への運転指令および周波数設定と、出力コンタクタ３３への投入指令とに基づく通常の動作は、先述のモータ駆動装置２３と同じである。

図２に示した監視回路３５の動作を、図３に示すフローチャートを参照しつつ、以下に説明をする。

先ず、ポンプ制御装置４から指令により給水装置２５が停止中に、ポンプ制御装置４からの監視指令を監視回路３５が受信すると、モータ２２ａの端子電圧を読込み（ステップＳ１）、この端子電圧がほぼ零か否かを確認する（ステップＳ２）。

前記端子電圧が零でなければ（ステップＳ２、分岐Ｙ）、モータ２２ａが同期電動機であり、且つ、逆流阻止弁２１が故障してモータ２２ａが逆転中であると認定されるので、ステップＳ３に移り、このことをポンプ制御装置４に送信する。

また、前記読込んだ端子電圧がほぼ零であれば（ステップＳ２、分岐Ｎ）、モータ２２ａが同期電動機であり、且つ、停止中か、または、モータ２２ａが誘導電動機であると認定されるので、ステップＳ４に移り、ポンプ制御装置４を介して、入力コンタクタ３１への投入指令と、インバータ３２への運転指令および周波数設定と、出力コンタクタ３３への投入指令とが順次発せられて、先述の通常の相回転方向で起動時より低い周波数（数ヘルツ程度）・電圧の交流電圧がモータ２２ａに印加されるのを待つ（ステップＳ５、分岐Ｎ）。

前記交流電圧がモータ２２ａに印加されると（ステップＳ５、分岐Ｙ）、モータ２２ａへの印加電圧と、電流検出器３４を介したモータ電流とを１０ミリ秒程度の時間間隔のサンプリングで順次読込む（ステップＳ６）。

この読込んだモータ２２ａの電圧の変化と電流の変化とから、その位相関係を把握し、モータ２２ａが制動状態であれば（ステップＳ７、分岐Ｙ）、モータ２２ａが誘導電動機であり、且つ、逆流阻止弁２１が故障してモータ２２ａが逆転中であると認定されるので、ステップＳ３に移り、このことをポンプ制御装置４に送信する。

また、モータ２２ａが駆動状態であれば（ステップＳ７、分岐Ｎ）、モータ２２ａが正常であり、且つ、逆流阻止弁２１も正常であると認定されるので、ステップＳ８に移り、このことをポンプ制御装置４に送信する。

なお、停止中の給水装置２５に対して、停止中の給水装置を起動する際にモータ２２ａが逆転しているか否かを上述の監視回路３５により監視するようにしてもよいし、予め設定した時間間隔で定期的にモータ２２ａが逆転しているか否かを上述の監視回路３５により監視するようにしてもよい。

また、上記ステップＳ３において、給水装置２５が停止中に監視回路３５からモータ２２ａが逆転している状態信号をポンプ制御装置４に送信すると、この信号を受信したポンプ制御装置４では逆流阻止弁２１が故障していることを外部表示する。一方、逆流阻止弁２１が故障している通知を受けたポンプ制御装置４は、現在運転中の給水装置１５を全て一旦停止させ、運転中の給水装置１５を停止させた後、この運転中であった給水装置１５とともに逆流阻止弁２１が故障していることが検知された給水装置２５を同時に再起動する。これにより給水設備としての機能を維持しつつ、一時的な復旧運転を行うことが可能になる。

ここで、運転中の給水装置１５を一旦停止させるのは、逆流阻止弁２１が故障している給水装置２５を確実に起動させるためである。すなわち、運転中の給水装置１５を停止させない場合、逆流阻止弁２１が故障している給水装置２５は、吐出口からの逆流圧力により正常に起動できない可能性があり、運転中の給水装置１５を停止させることによって吐出口からの逆流圧力を緩和し、逆流阻止弁２１が故障している給水装置２５を確実に起動させるものである。

なお、モータ駆動回路１５にも上述の監視回路３５と同様の機能が備えられている。また、この実施の形態では２組の給水装置を例示しているが、３組以上の給水装置でもそれぞれのモータ駆動回路に監視回路を設けることにより同様に実現可能である。

従って、モータ１２ａ，２２ａの何れかが逆転していることを検知するために、特別な器具を必要とせず、その結果、給水設備３の価格上昇も僅かであり、また、検知されたときには、ポンプ制御装置４から指令により、全給水装置を一旦完全停止させ、その後、運転中であった給水装置１５とともに逆流阻止弁２１が故障していることが検知された給水装置２５を同時再起動させるようにして、この給水設備３の一時的な復旧運転が可能となり、頑健性の向上を図ることができる。

１，３…給水設備、２，４…ポンプ制御装置、１０，１５，２０，２５…給水装置、１１，２１…逆流阻止弁、１２，２２…ポンプ、１２ａ，２２ａ…モータ、１３，１６，２３，２６…モータ駆動装置、３１…入力コンタクタ、３１…インバータ、３３…出力コンタクタ、３４…電流検出器、３５…監視回路。

Claims

逆流阻止弁，ポンプ，該ポンプを形成するモータを駆動するモータ駆動装置からなる給水装置を複数組備え、これらの給水装置を互いに配水管を介して並列結合すると共に、それぞれの前記モータ駆動装置を介して個々の給水装置の動作状態を制御するポンプ制御装置を備えた給水設備において、
停止中の前記給水装置へ前記ポンプ制御装置から指令を与えてこの給水装置を起動する際に、前記給水装置のモータが逆転しているか否かを監視して前記逆流阻止弁の故障を検知することを特徴とする給水設備。
逆流阻止弁，ポンプ，該ポンプを形成するモータを駆動するモータ駆動装置からなる給水装置を複数組備え、これらの給水装置を互いに配水管を介して並列結合すると共に、それぞれの前記モータ駆動装置を介して個々の給水装置の動作状態を制御するポンプ制御装置を備えた給水設備において、
停止中の前記給水装置に対し前記ポンプ制御装置から予め設定した時間間隔で指令を与えて前記給水装置のモータが逆転しているか否かを監視して前記逆流阻止弁の故障を検知することを特徴とする給水設備。
請求項１又は請求項２に記載の給水設備において、
前記モータの逆転は該モータの一次巻線の端子電圧、又は該モータの一次巻線の端子電圧と一次巻線電流とに基づいて検知するようにしたことを特徴とする給水設備。
請求項１乃至請求項３の何れか1項に記載の給水設備において、
前記何れかのポンプを形成するモータが逆回転していることが検知されたときには、前記ポンプ制御装置から指令により、運転中であった給水装置を一旦完全停止させ、その後、運転中であった給水装置と逆流阻止弁の故障を検知した給水装置とを同時再起動させるようにしたことを特徴とする給水設備。