JP5982215B2

JP5982215B2 - Pump device

Info

Publication number: JP5982215B2
Application number: JP2012172118A
Authority: JP
Inventors: 敏夫富田; 啓岡藤; 高橋　伸一; 伸一高橋; 藤田　幸央; 幸央藤田; 田中　雄司; 雄司田中; 佐野　正浩; 正浩佐野; 清巳田島; 憲一齋藤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: JP2014031749A

Description

本発明は電動機の交換前後の性能を同等に維持するポンプ装置に関する。 The present invention relates to a pump device that maintains the same performance before and after replacement of an electric motor.

従来、ポンプ装置の駆動源として誘導電動機が主に使われていたが、現在では省エネ、高効率の電動機が求められ、すべりの少ない高効率電動機や、すべりのない永久磁石モータが採用されるようになっている。 Conventionally, induction motors have been mainly used as the drive source for pump devices, but now energy-saving and high-efficiency motors are required, and high-efficiency motors with few slips and non-slip permanent magnet motors will be adopted. It has become.

既設の設備についても、省エネ化、高効率化を図るために、既設電動機の交換時に従来の電動機より高効率な電動機への切替えが行なわれることもある。特許文献１には、エレベータを対象として、既設の減速機付き電動機を新設の誘導電動機に交換して誘導電動機をVVVF（可変電圧可変周波数）装置に接続する例が示されている。 In order to save energy and increase the efficiency of existing facilities, when replacing an existing motor, the motor may be switched to a motor having higher efficiency than a conventional motor. Patent Document 1 shows an example in which an existing motor with a reduction gear is replaced with a new induction motor and the induction motor is connected to a VVVF (variable voltage variable frequency) device for an elevator.

特開平５−２４７６７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-24767

特許文献１の例では、既設の減速機付き電動機を誘導電動機に交換しているが、電動機のすべりについては問題とされていない。しかし、既設電動機と新設電動機の両者がすべりを有する電動機の場合、例えば、既設の誘導電動機を高効率電動機に代える場合、誘導電動機のすべりより高効率電動機のすべりが少ないため、既設誘導電動機と同じ周波数で高効率電動機を駆動させると、高効率電動機の方が大きな出力となり、性能（水量・揚程）が過剰になり、また、高効率・省エネであるはずの高効率電動機の消費電力が、交換したことによりかえって増すことがある。 In the example of Patent Document 1, an existing motor with a reduction gear is replaced with an induction motor, but there is no problem with the motor slip. However, in the case where both the existing motor and the new motor have a slip, for example, when the existing induction motor is replaced with a high efficiency motor, the slip of the high efficiency motor is less than the slip of the induction motor, so the same as the existing induction motor When driving a high-efficiency motor at a frequency, the high-efficiency motor produces a larger output, resulting in excessive performance (water volume / lift), and high-efficiency motor power consumption that should be high-efficiency and energy-saving is replaced. It may increase by doing.

ポンプ装置について図を用いて説明すると、図１は流量と吐出圧の関係を示すポンプのＱＨ特性と、流量と負荷電流の関係を示すＱＡ特性を示す図であり、ポンプ装置の電動機を同一の周波数で駆動指令したときの吐出圧と電力について説明する。１０は既設誘導電動機を用いた既設ポンプ装置の特性、１１は交換後の高効率電動機を用いた高効率ポンプ装置の特性、１２は永久磁石モータを用いたPMモータポンプ装置の特性、１３は既設ポンプの消費電流特性、１４は高効率ポンプの消費電流特性、１５は消費電流特性１３と１４の所定流量における電流差を示す。 The pump apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a pump QH characteristic indicating the relationship between the flow rate and the discharge pressure, and a QA characteristic indicating the relationship between the flow rate and the load current. The discharge pressure and power when a drive command is issued at a frequency will be described. 10 is the characteristic of the existing pump apparatus using the existing induction motor, 11 is the characteristic of the high efficiency pump apparatus using the high-efficiency electric motor after replacement, 12 is the characteristic of the PM motor pump apparatus using the permanent magnet motor, and 13 is the existing The current consumption characteristic of the pump, 14 is the current consumption characteristic of the high-efficiency pump, and 15 is the current difference between the current consumption characteristics 13 and 14 at a predetermined flow rate.

既設電動機と交換後の高効率電動機へ同一指令周波数を与えたとき、特性１０、１１からすべりの大きい既設ポンプよりすべりの小さい高効率ポンプの吐出圧が高くなることが分かり、特性１２からすべりのないＰＭモータポンプの吐出圧が更に高くなることが分かる。また、特性１３、１４から従来ポンプより高効率ポンプの消費電流（電力）が電流差１５の分だけ大きくなることが分かる。 When the same command frequency is given to the high-efficiency motor after replacement with the existing motor, the characteristics 10 and 11 show that the discharge pressure of the high-efficiency pump with a small slip is higher than that of the existing pump with a large slip. It can be seen that the discharge pressure of the non-PM motor pump becomes higher. Further, it can be seen from the characteristics 13 and 14 that the consumption current (power) of the high-efficiency pump is increased by the current difference 15 compared to the conventional pump.

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、既設ポンプ装置の既設電動機を高効率電動機へ交換した際に、既設電動機と同じ周波数の駆動を指令しても、コントローラにより高効率電動機の出力を既設電動機と同等の出力になるよう自動制御することにより、既電動機との性能の互換性を維持すると共に、消費電力の増大を防止して高効率運転するポンプ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances. When the existing motor of the existing pump device is replaced with a high-efficiency motor, the controller outputs the output of the high-efficiency motor even if it is commanded to drive at the same frequency as the existing motor. The purpose of the present invention is to provide a pump device that maintains high performance compatibility with existing motors by automatically controlling the output to be equivalent to that of existing motors, and that prevents high power consumption and operates with high efficiency. To do.

上記の課題を解決するために本発明は、ポンプケーシング内に羽根車を有するポンプ部と、前記羽根車を回転駆動する電動機と、外部との入出力を行なうと共に、前記電動機を周波数制御する電力変換部を有するコントローラをもつポンプ装置において、
既設ポンプ装置の既設電動機を高効率電動機に交換した際に、前記コントローラに、周波数に関する制御データを記憶した記憶部と、外部からの指令に基いて前記記憶部から対応する制御データを取得して前記高効率電動機に供給する周波数を算出する演算部を設け、前記算出された周波数の電力を前記電力変換部から前記高効率電動機に供給するように構成されたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a pump unit having an impeller in a pump casing, an electric motor that rotationally drives the impeller, and external power input / output and frequency control of the electric motor. In a pump device having a controller having a converter,
When the existing motor of the existing pump device is replaced with a high-efficiency motor, the controller stores the control data related to the frequency in the controller, and obtains corresponding control data from the storage unit based on an external command. An arithmetic unit that calculates a frequency to be supplied to the high-efficiency motor is provided, and the power of the calculated frequency is configured to be supplied from the power conversion unit to the high-efficiency motor.

また、上記に記載のポンプ装置において、前記記憶部には、制御データとして前記既設電動機の周波数とこれに対応するすべり量が記憶され、
前記演算部は、外部からの周波数指令に基いて前記記憶部から対応するすべり量を取得し、このすべり量に基いて前記高効率電動機に供給する周波数を算出することを特徴とする。 Further, in the pump device described above, the storage unit stores the frequency of the existing electric motor and a slip amount corresponding thereto as control data,
The calculation unit acquires a corresponding slip amount from the storage unit based on an external frequency command, and calculates a frequency to be supplied to the high-efficiency electric motor based on the slip amount.

また、上記に記載のポンプ装置において、前記記憶部は各々の負荷率および各々の周波数に対するすべりのデータを記憶し、前記演算部はすべりを考慮した周波数を電力変換装置より出力することを特徴とする。 Further, in the pump device described above, the storage unit stores slip data for each load factor and each frequency, and the arithmetic unit outputs a frequency considering the slip from the power converter. To do.

また、上記に記載のポンプ装置において、前記記憶部は、ある周波数における負荷率に対するすべり割合のデータを記憶し、前記演算部はすべりを考慮した周波数を電力変換装置より出力することを特徴とする。 Further, in the pump device described above, the storage unit stores data of a slip ratio with respect to a load factor at a certain frequency, and the calculation unit outputs a frequency considering the slip from the power converter. .

また、上記に記載のポンプ装置において、前記記憶部は、ある負荷率における周波数に対するすべり割合のデータを記憶し、前記演算部はすべりを考慮した周波数を電力変換装置より出力することを特徴とする。 In the pump device described above, the storage unit stores slip ratio data with respect to a frequency at a certain load factor, and the calculation unit outputs a frequency considering the slip from the power converter. .

また、上記に記載のポンプ装置において、前記記憶部は、周波数に対するすべりの割合のデータおよび負荷率に対するすべり割合を記憶し、前記演算部はすべりを考慮した周波数を電力変換装置より出力することを特徴とする。 Further, in the pump device described above, the storage unit stores data of a slip ratio with respect to a frequency and a slip ratio with respect to a load factor, and the calculation unit outputs a frequency considering the slip from the power converter. Features.

上記の課題を解決するために本発明は、ポンプケーシング内に羽根車を有するポンプ部と、前記羽根車を回転駆動する電動機と、外部との入出力を行なうと共に、前記電動機を周波数制御する電力変換部を有するコントローラをもつポンプ装置において、
既設ポンプ装置の既設電動機を高効率電動機に交換した際に、電動機の回転数を複数の値に切り替える外部スイッチを設け、前記コントローラに前記スイッチからの信号を処理する入力信号部と、前記外部スイッチで設定した回転数となるように周波数を演算する演算部を設け、前記演算された周波数の電力を前記電力変換部から前記高効率電動機に供給するように構成されたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a pump unit having an impeller in a pump casing, an electric motor that rotationally drives the impeller, and external power input / output and frequency control of the electric motor. In a pump device having a controller having a converter,
When an existing motor of an existing pump device is replaced with a high-efficiency motor, an external switch that switches the number of rotations of the motor to a plurality of values is provided, an input signal unit that processes a signal from the switch in the controller, and the external switch A calculation unit that calculates a frequency so as to achieve the rotation speed set in step 1 is provided, and the power of the calculated frequency is supplied from the power conversion unit to the high-efficiency electric motor.

また、上記に記載のポンプ装置において、前記入力信号部は外部スイッチで切り替えられる回転数の割合を一時記憶し、前記演算部は切り替えられた回転数割合に基いて前記高効率電動機に供給する周波数を算出することを特徴とする。 In the pump device described above, the input signal unit temporarily stores a ratio of the number of rotations switched by an external switch, and the calculation unit supplies the frequency to the high-efficiency motor based on the switched number of rotations. Is calculated.

また、上記に記載のポンプ装置において、前記外部スイッチは、大・中・小の３段階に回転数を切り替えることを特徴とする。 In the pump device described above, the external switch switches the number of rotations in three stages of large, medium, and small.

また、上記に記載のポンプ装置において、前記外部スイッチは、前記回転電機の回転数を電力変換装置に入力される周波数より大きい周波数も含む複数の異なる値に切り替えることができることを特徴とする。 In the pump device described above, the external switch can switch the number of rotations of the rotating electrical machine to a plurality of different values including a frequency larger than the frequency input to the power conversion device.

上記の課題を解決するために本発明は、ポンプケーシング内に羽根車を有するポンプ部と、前記羽根車を回転駆動する電動機と、前記回転電機を周波数制御する電力変換部を有するコントローラをもつポンプ装置において、
既設ポンプ装置の既設電動機を高効率電動機に交換した際に、前記コントローラに、前記電力変換装置の出力電流を検出する電流検出部と、外部との入出力を行うと共に前記電力変換装置を介して前記高効率電動機の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は前記高効率電動機を搭載したポンプにおいて測定したポンプ性能データを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されたポンプ性能データと前記電流検出部で検出された出力電流値に基いて、高効率電動機の出力が既設電動機の出力とほぼ一致するように周波数を算出する演算部を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a pump having a pump unit having an impeller in a pump casing, an electric motor for rotationally driving the impeller, and a controller having a power conversion unit for frequency controlling the rotating electric machine. In the device
When the existing motor of the existing pump device is replaced with a high-efficiency motor, the controller detects and outputs the output current of the power conversion device to the controller, and inputs / outputs from / to the outside via the power conversion device A control unit for controlling the operation of the high efficiency electric motor,
The control unit is based on a storage unit that stores pump performance data measured in a pump equipped with the high-efficiency electric motor, pump performance data stored in the storage unit, and an output current value detected by the current detection unit. In addition, the present invention is characterized in that it has a calculation unit that calculates the frequency so that the output of the high-efficiency motor substantially matches the output of the existing motor.

また、上記に記載のポンプ装置において、前記記憶部は前記高効率電動機を搭載したポンプにおいて測定したポンプ性能データと顧客所望の吐出側圧力とを記憶し、
前記演算部は前記記憶部に記憶されたポンプ性能データと前記電流検出部で検出された出力電流値に基いてポンプの吐出側圧力を算出し、算出した吐出側圧力が顧客設定値と一致するように、前記電力変換装置より出力する周波数を変更することを特徴とする。 Moreover, in the pump device described above, the storage unit stores pump performance data measured in a pump equipped with the high-efficiency electric motor and a customer desired discharge side pressure,
The calculation unit calculates the discharge side pressure of the pump based on the pump performance data stored in the storage unit and the output current value detected by the current detection unit, and the calculated discharge side pressure matches the customer set value. Thus, the frequency output from the power converter is changed.

また、上記に記載のポンプ装置において、前記記憶部は前記高効率電動機を搭載したポンプにおいて測定したポンプ性能データと顧客所望の吐出流量とを記憶し、
前記演算部は前記記憶部に記憶されたポンプ性能データと前記電流検出部で検出された出力電流値に基いてポンプの吐出流量を算出し、算出した吐出流量が顧客設定値と一致するように、前記電力変換装置より出力する周波数を変更することを特徴とする。 Moreover, in the pump device described above, the storage unit stores pump performance data measured in a pump equipped with the high-efficiency electric motor and a customer desired discharge flow rate,
The calculation unit calculates the pump discharge flow rate based on the pump performance data stored in the storage unit and the output current value detected by the current detection unit, so that the calculated discharge flow rate matches the customer set value. The frequency output from the power converter is changed.

本発明によれば、既設電動機から高効率電動機に交換した際に、高効率電動機の出力を既設電動機と同等に制御して、消費電力の増大を防止することができる。 According to the present invention, when an existing motor is replaced with a high-efficiency motor, the output of the high-efficiency motor can be controlled to be equivalent to that of the existing motor, thereby preventing an increase in power consumption.

既設の従来ポンプと高効率ポンプのＱＨ特性およびＱＡ特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the QH characteristic and QA characteristic of an existing conventional pump and a high efficiency pump. 本発明実施例１のブロック構成図である。It is a block block diagram of Example 1 of this invention. 同じく制御フロー図である。It is a control flowchart similarly. 同じく記憶部の制御データ内容説明図（例１）である。It is control data content explanatory drawing (example 1) of a memory | storage part similarly. 同じく記憶部の制御データ内容説明図（例２）である。It is a control data contents explanatory drawing (example 2) of a storage part similarly. 同じく記憶部の制御データ内容説明図（例３）である。FIG. 8 is also an explanatory diagram (example 3) of control data contents in the storage unit. 本発明実施例２のブロック構成図である。It is a block block diagram of Example 2 of this invention. 同じく制御フロー図である。It is a control flowchart similarly. 本発明実施例３の制御フロー図である。It is a control flowchart of this invention Example 3. 本発明実施例４のブロック構成図である。It is a block block diagram of Example 4 of this invention. 本発明実施例５のブロック構成図である。It is a block block diagram of Example 5 of this invention. 本発明実施例４の記憶部のデータ内容説明図である。It is data content explanatory drawing of the memory | storage part of this invention Example 4. FIG. 同じく制御フロー図である。It is a control flowchart similarly. 同じくＱＨカーブの説明図である。It is explanatory drawing of a QH curve similarly. 同じくＱＡカーブの説明図である。It is explanatory drawing of a QA curve similarly.

以下、本発明の実施態様として複数の実施例について図面を用いて説明する。 Hereinafter, a plurality of examples will be described as embodiments of the present invention with reference to the drawings.

（実施例１）
実施例１では、予め記憶部に既設電動機が駆動された場合に発生する各々の負荷率および各々の周波数に対応したすべり量（回転数、ｒｐｍ）を、周波数に関する制御データとして記憶させておくものである。すなわち、既設電動機における各々の負荷率、各々の指令周波数に対するモータのすべり量を予め測定しておき、測定したすべりを記憶部に記憶する。高効率電動機が交換された際、演算部でその使用者が指示する周波数（指令周波数）と前記記憶されたすべりから、高効率電動機の出力が既設電動機の場合と同じとなるよう上記指令周波数からすべりの差分を減算し、実際に出力すべき周波数（出力周波数）を決定する。 Example 1
In the first embodiment, each load factor and slip amount (rotation speed, rpm) corresponding to each frequency generated when the existing motor is driven in the storage unit are stored as control data relating to the frequency. It is. That is, the motor slip for each load factor and each command frequency in the existing motor is measured in advance, and the measured slip is stored in the storage unit. When the high-efficiency motor is replaced, from the above-mentioned command frequency, the output of the high-efficiency motor is the same as that of the existing motor from the frequency (command frequency) indicated by the user in the calculation unit and the stored slip. The slip difference is subtracted to determine the frequency (output frequency) to be actually output.

図２において、符号１１０は既設の電動機から交換された高効率電動機であって、ポンプ部１３０を駆動する。符号１２０は上記高効率電動機１１０を制御するコントローラである。ポンプ部１３０はポンプケーシング内に羽根車（図示せず）を内蔵し、この羽根車が高効率電動機１１０で回転駆動される。これらポンプ部１３０、高効率電動機１１０、コントローラ１２０でポンプ装置が構成される。 In FIG. 2, reference numeral 110 denotes a high-efficiency motor that is replaced with an existing motor, and drives the pump unit 130. Reference numeral 120 denotes a controller that controls the high-efficiency electric motor 110. The pump unit 130 incorporates an impeller (not shown) in the pump casing, and the impeller is rotationally driven by the high efficiency electric motor 110. These pump unit 130, high-efficiency electric motor 110, and controller 120 constitute a pump device.

コントローラ１２０は、外部との入出力を行なうと共に、高効率電動機の回転数を制御する制御基板からなる制御部１２４と、制御部１２４から出力される周波数を電力に変換する電力変換部１２３とを有する。制御部１２４には、あらかじめ制御データを記憶する記憶部１２２と、使用者が指示する指令周波数ＦＣと前記記憶部１２２に記憶された制御データとから、交換後の高効率電動機１１０に出力する周波数を演算する演算部１２１を有する。 The controller 120 performs input / output with the outside, and includes a control unit 124 including a control board that controls the rotation speed of the high-efficiency electric motor, and a power conversion unit 123 that converts the frequency output from the control unit 124 into electric power. Have. The control unit 124 includes a storage unit 122 that stores control data in advance, a command frequency FC that is instructed by the user, and a frequency that is output to the high-efficiency electric motor 110 after replacement from the control data stored in the storage unit 122. It has the calculating part 121 which calculates.

記憶部１２２には、交換前にあらかじめ測定された既設電動機（図示せず）の各々の負荷率、各々の指令周波数とこれらに対する電動機のすべりが制御データとして記憶されている。具体的には２極電動機の場合について、図４に例１を示すように、各々の負荷率および各々の周波数に対応するすべり量（回転数、ｒｐｍ）を予め記憶しており、例えば、記憶部アドレス１０００に、すべり７ｒｐｍ、負荷率２５％、周波数１０Ｈｚ（６００ｒｐｍ）が記憶されている。 The storage unit 122 stores, as control data, each load factor of each existing motor (not shown), each command frequency, and the slip of the motor with respect to these measured before the replacement. Specifically, in the case of a two-pole motor, as shown in Example 1 in FIG. 4, slip amounts (rotations, rpm) corresponding to each load factor and each frequency are stored in advance. The part address 1000 stores a slip of 7 rpm, a load factor of 25%, and a frequency of 10 Hz (600 rpm).

上記構成のポンプ装置の動作を図２と図３に基づいて説明する。先ず図２の制御部１２４に、外部から使用者が指示する指令周波数ＦＣが入力される。図３で示すと、１１００ステップで使用者が指示する指令周波数ＦＣの入力が行われる。次いで、１１０１ステップで、指令周波数ＦＣと一致する周波数とそのすべりデータが、記憶部１２２に存在するかの判定がなされる。 The operation of the pump device having the above configuration will be described with reference to FIGS. First, the command frequency FC instructed by the user from the outside is input to the control unit 124 of FIG. As shown in FIG. 3, the command frequency FC instructed by the user is input in step 1100. Next, in step 1101, it is determined whether a frequency matching the command frequency FC and its slip data exist in the storage unit 122.

一致する周波数が存在しない（ＮＯ）場合には、１１０２ステップで指令周波数ＦＣに最も近い２つの周波数ＦＬ、ＦＳ、およびこれらの周波数で駆動した際のすべりデータＳＬ、ＳＳを取得する。例えば、負荷率が２５％で指令周波数ＦＣが５４Ｈｚであれば、図４に示される周波数６０Ｈｚの時のすべり４５ｍｉｎ^−１（ｒｐｍ）と、５０Ｈｚの時のすべり３７ｍｉｎ^−１を記憶部１２２から取り出す。ここで、周波数６０Ｈｚ、５０ＨｚをそれぞれＦＬ、ＦＳとし、６０Ｈｚ時のすべり４５ｍｉｎ^−１、５０Ｈｚ時のすべり３７ｍｉｎ^−１をそれぞれＳＬ、ＳＳとする。 If there is no matching frequency (NO), the two frequencies FL and FS closest to the command frequency FC and the slip data SL and SS when driven at these frequencies are acquired in step 1102. For example, if the 54Hz command frequency FC is load factor is 25%, taken out and sliding ^45min -1 (rpm) at a frequency 60Hz as shown in FIG. 4, the sliding 37Min ^-1 when the 50Hz from the storage unit 122 . Here, the frequency 60Hz, 50Hz was FL, and FS, respectively, 60Hz at the time of sliding ^45min -1, the slip 37min ^-1 at the time of 50Hz, respectively SL, and SS.

次の１１０３ステップでは、１１０２ステップで取得したすべりデータＳＬ、ＳＳを用いて、演算部１２３により指令周波数ＦＣにおけるすべりＳＤを次式１で算出する。
ＳＤ＝｛（ＳＬ−ＳＳ）×（ＦＣ−ＦＳ）÷（ＦＬ−ＦＳ）｝＋ＳＳ・・・式１
図３の１１０１ステップでその指令周波数ＦＣと一致する周波数のすべりデータが存在する（ＹＥＳ）場合には、１１０４ステップでそのすべりデータをＳＤとして取得する。 In the next step 1103, the slip SD at the command frequency FC is calculated by the following expression 1 by the calculation unit 123 using the slip data SL and SS acquired in step 1102.
SD = {(SL−SS) × (FC−FS) ÷ (FL−FS)} + SS Equation 1
If slip data having a frequency that matches the command frequency FC exists at step 1101 in FIG. 3 (YES), the slip data is acquired as SD at step 1104.

次に、上記のステップ１１００で入力された指令周波数ＦＣと、前記１１０３ステップ及び１１０４ステップでそれぞれ算出されたすべりＳＤとに基いて、１１０５ステップで、出力周波数ＦＯを次式２より算出する。
ＦＯ＝ＦＣ−ＳＤ・・・式２
この出力周波数ＦＯは、既設電動機で指令周波数ＦＣを指定した際に、実際に運転する回転数に相当するため、すべりの少ない交換後の高効率電動機で周波数ＦＯを出力することは誘導電動機において、指令周波数ＦＣで運転することと近い状態となる。 Next, on the basis of the command frequency FC input in step 1100 and the slip SD calculated in steps 1103 and 1104, the output frequency FO is calculated from the following equation 2 in step 1105.
FO = FC-SD Equation 2
Since this output frequency FO corresponds to the number of revolutions actually operated when the command frequency FC is specified with the existing motor, it is possible to output the frequency FO with a high-efficiency motor after replacement with few slips in the induction motor. It becomes a state close to operating at the command frequency FC.

ただし、高効率電動機にもすべりは存在するため、周波数ＦＯを出力するのでは、実際の回転数はさらに下がるために性能不足となる。そこで、前記既設電動機と同様に、交換後の高効率電動機における各々の負荷率および各々の周波数におけるすべりを予め記憶部に記憶しておき（図示せず）、既設電動機と同様にすべりを計算して、指令周波数ＦＣにおける高効率電動機でのすべりＳＤ’を算出して、
ＦＣ’＝ＦＯ＋ＳＤ’・・・式３
となる指令周波数ＦＣ’を求めて，高効率電動機に指令周波数ＦＣ’を与えることでより既設電動機の運転により近い運転状態とできる。 However, since a slip exists also in a high-efficiency electric motor, if the frequency FO is output, the actual rotational speed further decreases, resulting in insufficient performance. Therefore, similarly to the existing motor, each load factor and each slip in each high-efficiency motor after replacement are stored in a storage unit (not shown), and the slip is calculated in the same manner as the existing motor. Calculating the slip SD 'in the high efficiency motor at the command frequency FC,
FC '= FO + SD' ... Formula 3
By obtaining the command frequency FC ′ to be given and giving the command frequency FC ′ to the high-efficiency motor, the operation state closer to the operation of the existing motor can be achieved.

上記によれば、詳細にすべりを指定することができるので、精度の高い周波数で高効率電動機を制御でき、高効率電動機の出力を既設電動機にほぼ同じに制御して、消費電力の増大を防止することができる。 According to the above, since slip can be specified in detail, the high-efficiency motor can be controlled with a high-accuracy frequency, and the output of the high-efficiency motor is controlled almost the same as the existing motor to prevent an increase in power consumption. can do.

すべりのない永久磁石モータを用いたＰＭモータポンプ装置の場合には、式３による補正を行なう必要はない。 In the case of a PM motor pump device using a non-slip permanent magnet motor, it is not necessary to perform correction according to Equation 3.

なお、記憶部１２２に記憶する内容は、図５の例２に示すように、基準とする一定の周波数（基底周波数）ＦＢを決めて、負荷率に対するすべりを表し、次式４によりＳＤを算出しても良い。図５では、基底周波数ＦＢが６０Ｈｚで、負荷率２５％のときのすべりが４５ｍｉｎ^−１で、負荷率５０％のときのすべりを９０ｍｉｎ^−１としている。
負荷率に対するすべりをＳＸとして、すべりＳＤは次式４で算出される。
ＳＤ＝ＳＸ×ＦＣ÷ＦＢ・・・式４
ここで、ＳＸは記憶部の記憶値にないときには、算出で求められる値で、例えば負荷率４０％であれば、負荷率５０％時のすべり９０ｍｉｎ^−１と、２５％時のすべり４５ｍｉｎ^−１から、次式５よりすべり５２ｍｉｎ^−１が算出できる。
｛（９０−４５）×（４０−２５）÷（５０−２５）｝＋４５＝７２・・・式５
或いは、記憶部に記憶する内容は、基準とするある一定の負荷率を決めて、周波数に対するすべりを表しても良い。前項と同様の算出方法となるため詳細の説明は割愛する。 As shown in Example 2 of FIG. 5, the content stored in the storage unit 122 is a fixed frequency (base frequency) FB as a reference, represents a slip with respect to the load factor, and calculates SD by the following equation 4. You may do it. In Figure 5, the base frequency FB is at 60 Hz, the slip when the load factor 25% in 45min ^-1, and the slip when the load factor of 50% and 90min ^-1.
The slip SD is calculated by the following equation 4 where SX is the slip with respect to the load factor.
SD = SX × FC ÷ FB ... Equation 4
Here, SX when not in stored value of the storage unit is a value obtained by calculation, for example, if the load factor of 40%, the slip 90min ^-1 when the load factor of 50%, when 25% slip 45min ^-1 From the following equation 5, the slip 52 min ⁻¹ can be calculated.
{(90−45) × (40−25) ÷ (50−25)} + 45 = 72 Expression 5
Or the content memorize | stored in a memory | storage part may determine the fixed load factor used as a reference | standard, and may represent the slip with respect to a frequency. Since the calculation method is the same as in the previous section, a detailed description is omitted.

上記の構成によれば、記憶部に記憶する制御データ量を少なくして、すべりを指定することができる。 According to said structure, the amount of control data memorize | stored in a memory | storage part can be decreased, and a slip can be designated.

さらには、記憶部に記憶する内容を図６の例３に示すように、基底周波数ＦＢに対するすべりの割合ＳＹとし、負荷率に対するすべりの割合ＳＺとし、負荷率をＬとして式６により算出しても良い。
ＳＤ＝ＳＹ×ＦＣ÷ＦＢ×Ｌ×ＳＺ÷１００・・・式６
上記の構成によれば、記憶部に記憶する制御データ量をさらに少なくして、すべりを指定することができる。 Further, as shown in Example 3 of FIG. 6, the content stored in the storage unit is calculated by Expression 6 using the slip ratio SY with respect to the base frequency FB, the slip ratio SZ with respect to the load factor, and the load factor L. Also good.
SD = SY × FC ÷ FB × L × SZ ÷ 100 Expression 6
According to said structure, the amount of control data memorize | stored in a memory | storage part can further be reduced, and a slip can be designated.

（実施例２）
次に本発明の実施例２を説明する。本実施例では、高効率電動機の回転数に関する制御データを複数の異なる値（割合）に切り替えることができる外部スイッチを備え、外部スイッチにより指定された制御データの回転数に該当する周波数を電力変換装置より出力するものである。高効率電動機の使用者が前記スイッチで指示する周波数を電力変換装置より出力することより、高効率電動機の出力が既設電動機の場合と同等となるようにする。 (Example 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, an external switch that can switch control data related to the rotational speed of the high-efficiency motor to a plurality of different values (ratio) is provided, and the frequency corresponding to the rotational speed of the control data designated by the external switch is converted into power. It is output from the device. By outputting the frequency that the user of the high-efficiency motor instructs with the switch from the power converter, the output of the high-efficiency motor is made equivalent to that of the existing motor.

以下、本発明実施例２を添付の図を用いながら説明する。図７には実施例２のブロック構成図が示されている。図７において、符号２１０は既設の電動機から置き換えられた高効率電動機であって、ポンプ部２３０を回転駆動する。符号２２０は上記高効率電動機２１０を制御するコントローラである。ポンプ部２３０はポンプケーシング内に羽根車（図示せず）を内蔵し、この羽根車が高効率電動機２１０で回転駆動される。これらポンプ部２３０、高効率電動機２１０、コントローラ２２０でポンプ装置が構成される。 Hereinafter, Example 2 of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 7 shows a block diagram of the second embodiment. In FIG. 7, reference numeral 210 denotes a high-efficiency electric motor that replaces an existing electric motor, and drives the pump unit 230 to rotate. Reference numeral 220 denotes a controller that controls the high-efficiency electric motor 210. The pump unit 230 incorporates an impeller (not shown) in the pump casing, and the impeller is rotationally driven by the high efficiency electric motor 210. These pump unit 230, high-efficiency electric motor 210, and controller 220 constitute a pump device.

コントローラ２２０は、制御データとして電動機の回転数の割合を切り替える外部スイッチ２２４からの入力信号を処理する入力信号部２２２と使用者が前記外部スイッチで設定した回転数となるよう周波数を演算する演算部２２１とから構成される制御部２２５を有し、さらに演算された周波数による電力を出力する電力変換部２２３を有する。 The controller 220 includes, as control data, an input signal unit 222 that processes an input signal from an external switch 224 that switches a ratio of the number of rotations of the electric motor, and a calculation unit that calculates a frequency so as to be the number of rotations set by the user using the external switch. 221 and a power conversion unit 223 that outputs power at the calculated frequency.

入力信号部２２２は、外部スイッチ２２４で切り替えられた回転数の割合を一時保持する記憶機能（記憶部）を有し、一時保持しながらその回転数割合を前記演算部２２１に供給する。演算部２２１は、入力信号部２２２からの回転数割合に応じて、使用者が前記スイッチで設定した回転数となるよう周波数を演算し、電力変換部２２３は演算された周波数の電力を出力する。 The input signal unit 222 has a storage function (storage unit) that temporarily holds the ratio of the number of rotations switched by the external switch 224, and supplies the rotation rate ratio to the calculation unit 221 while temporarily holding the ratio. The calculation unit 221 calculates a frequency so as to be the rotation number set by the user with the switch according to the rotation rate ratio from the input signal unit 222, and the power conversion unit 223 outputs the power of the calculated frequency. .

図８により本実施例の制御フローを説明する。１２００ステップで商用電源（５０／６０Ｈｚ＝３０００ｍｉｎ^−１／３６００ｍｉｎ^−１）が入力され、１２０１ステップで、演算部２２１によりスイッチ２２４で選択された回転数の割合を判定する。回転数割合１００％（例えば６０Ｈｚにおける３６００ｍｉｎ^−１）が選択されている場合は、演算部２２１によって次の１２０２ステップで回転数３６００ｍｉｎ^−１を設定する。回転数割合９０％（例えば６０Ｈｚにおける３２４０ｍｉｎ^−１）が選択されている場合は、１２０３ステップで回転数３２４０ｍｉｎ^−１を設定する。回転数割合８０％（例えば６０Ｈｚにおける２８８０ｍｉｎ^−１）が選択されている場合は、１２０４ステップで回転数２８８０ｍｉｎ^−１を設定する。 The control flow of the present embodiment will be described with reference to FIG. A commercial power supply (50/60 Hz = 3000 min ⁻¹ / 3600 min ⁻¹ ) is input in 1200 steps, and the ratio of the number of rotations selected by the switch 224 by the calculation unit 221 is determined in 1201 steps. When the rotation rate ratio 100% (for example, 3600 min ^{−1 at} 60 Hz) is selected, the calculation unit 221 sets the rotation rate 3600 min ⁻¹ in the next 1202 steps. When the rotation speed ratio 90% (for example, 3240 min ^{−1 at} 60 Hz) is selected, the rotation speed 3240 min ⁻¹ is set in 1203 steps. When the rotation rate ratio 80% (for example, 2880 min ^{−1 at} 60 Hz) is selected, the rotation rate 2880 min ⁻¹ is set in 1204 steps.

１２０５ステップでは、設定した回転数に応じた出力周波数ＦＯが演算部２２１から出力され、電力変換部２２３で電力に変換されて高効率電動機２１０に出力される。 In step 1205, the output frequency FO corresponding to the set number of rotations is output from the calculation unit 221, converted into electric power by the power conversion unit 223, and output to the high efficiency electric motor 210.

ここで、外部スイッチ２２４は、商用電源（５０／６０Ｈｚ＝３０００ｍｉｎ^−１／３６００ｍｉｎ^−１）を超える回転数を指示しても良い。高効率電動機２１０は、負荷状態によっては商用電源周波数以上での使用が可能なので、１１０％、１２０％をスイッチ２２４の選択に加えても良い。既設電動機をインバータ駆動していた場合には商用電源を超える周波数で運転されていることも有り得る。 Here, the external switch 224, may instruct the rotational speed in excess of the commercial power supply ^{(50 / 60Hz = 3000min -1 /} 3600min -1). Since the high-efficiency electric motor 210 can be used at a commercial power frequency or higher depending on the load state, 110% and 120% may be added to the selection of the switch 224. When the existing motor is driven by an inverter, it may be operated at a frequency exceeding the commercial power source.

本実施例によれば、スイッチによる分かり切換え易い操作で、周波数を簡単に指定することができる。 According to the present embodiment, it is possible to easily specify the frequency by an easy-to-understand operation using a switch.

（実施例３）
次に、本発明実施例３を説明する。本実施例では、高効率電動機の制御データとしてすべり量を複数の異なる値（大、中、小）に切り替えることができるスイッチを備え、使用者による指令周波数から、スイッチにより指定されたすべり量を減算した回転数に該当する周波数の電力を電力変換装置より出力するものである。本実施例３の構成は図７のブロック図と同様である。 (Example 3)
Next, Example 3 of the present invention will be described. In this embodiment, a switch capable of switching the slip amount to a plurality of different values (large, medium, small) as control data for the high efficiency motor is provided, and the slip amount specified by the switch is determined from the command frequency by the user. Electric power having a frequency corresponding to the subtracted number of rotations is output from the power converter. The configuration of the third embodiment is the same as the block diagram of FIG.

高効率電動機２３０の使用者が指示する周波数ＦＣ（指令周波数）、あるいは商用電源周波数と、前記スイッチ２２４により指定されたすべり量から、高効率電動機２３０の出力が既設電動機の場合と同じとなるよう指令周波数からすべり分を減算し、実際に出力すべき周波数（出力周波数）を決定する。 The output of the high-efficiency motor 230 is the same as that of the existing motor from the frequency FC (command frequency) designated by the user of the high-efficiency motor 230 or the commercial power supply frequency and the slip amount specified by the switch 224. The slip is subtracted from the command frequency to determine the frequency (output frequency) to be actually output.

本実施例の実施例２と異なる点は、外部スイッチ２２４によって制御データとして指定されるものがすべり量であり、入力信号部２２２はスイッチ２２４によって指定されたすべり量（大、中、小）を一時保持する記憶機能（記憶部）を有し、一時保持しながらそのすべり量を前記演算部に供給する。演算部２２１は、入力信号部２２２から受信したすべり量（大、中、小）に応じて、前記スイッチ２２４により指定されたすべり量から、使用者が前記スイッチで設定した回転数となるよう周波数を演算し、電力変換部２２３は演算された周波数の電力を出力する。 The difference between the second embodiment and the second embodiment is that the amount specified as control data by the external switch 224 is the slip amount, and the input signal unit 222 indicates the slip amount (large, medium, small) specified by the switch 224. A temporary storage function (storage unit) is provided, and the slip amount is supplied to the calculation unit while being temporarily stored. The calculation unit 221 has a frequency so as to obtain a rotation speed set by the user from the slip amount specified by the switch 224 according to the slip amount (large, medium, small) received from the input signal unit 222. And the power conversion unit 223 outputs the power of the calculated frequency.

図９により本実施例の制御フローを説明する。１３００ステップで指令周波数ＦＣが入力され、一方、演算部２２１により１３０１ステップでスイッチにより選択されたすべり量を判定する。すべり大（例えば６Ｈｚ分とする）が選択された場合は、１３０２ステップですべりＳＤを６Ｈｚに設定する。すべり中（例えば３Ｈｚ分とする）が選択された場合は、１３０３ステップでＳＤを３Ｈｚに設定する。すべり小（例えば１Ｈｚ分とする）が選択された場合は１３０４ステップでＳＤを１Ｈｚに設定する。 The control flow of this embodiment will be described with reference to FIG. The command frequency FC is input in step 1300, and the slip amount selected by the switch in step 1301 is determined by the calculation unit 221. When the slip size (for example, 6 Hz) is selected, the slip SD is set to 6 Hz in 1302 steps. When sliding (for example, 3 Hz) is selected, SD is set to 3 Hz in step 1303. If a small slip (for example, 1 Hz) is selected, SD is set to 1 Hz in step 1304.

１３０５ステップで、演算部２２１により出力周波数ＦＯを次式６より算出する。
ＦＯ＝ＦＣ−ＳＤ・・・式７
次いで、１３０６ステップで、設定した回転数に応じた出力周波数ＦＯを演算部２２１から出力する。 In step 1305, the calculation unit 221 calculates the output frequency FO from the following equation 6.
FO = FC-SD Equation 7
Next, in step 1306, an output frequency FO corresponding to the set number of rotations is output from the calculation unit 221.

ここで、外部スイッチは、すべり大（例えば６Ｈｚ分）、すべり中（例えば３Ｈｚ分）、すべり小（例えば１Ｈｚ分）の３段階が望ましい。すべり極大、大、中、小、極小の５段階など細分化することも可能であるが、実用性の面から細分化のメリットは乏しく、分かり易さのため３段階程度が良い。またスイッチの表現は「すべり」ではなく「トルク」としても良い。 Here, it is desirable that the external switch has three stages of large slip (for example, 6 Hz), during slip (for example, 3 Hz), and small slip (for example, 1 Hz). Although it is possible to subdivide into 5 steps such as slip maximum, large, medium, small, and minimum, the merit of subdivision is scarce from the practical point of view, and about 3 steps are good for ease of understanding. The expression of the switch may be “torque” instead of “slip”.

本実施例によれば、スイッチによる更に分かり切換え易い操作で、周波数を簡単に指定することができる。 According to the present embodiment, it is possible to easily specify the frequency by an operation that is easier to understand and switch with the switch.

（実施例４）
本実施例４は、予め記憶部に制御データとして高効率電動機を用いたポンプの性能データ（各周波数にて運転した場合の、流量に対する吐出側圧力と流量に対する負荷電流値）を記憶させておくものである。 Example 4
In the fourth embodiment, performance data (a discharge-side pressure with respect to a flow rate and a load current value with respect to a flow rate when operating at each frequency) is stored in advance in a storage unit as control data. Is.

ポンプをある代表周波数１つ、或いは複数の周波数で運転した場合のポンプ性能データ（図１４の流量−吐出側圧力の曲線：ＱＨカーブと、図１５の流量−負荷電流値の曲線：ＱＡカーブ）を、予め測定しておき、測定した性能データを記憶部に記憶する。高効率電動機の使用者が指示する吐出側圧力と前記記憶された性能データから、出力が一定となるよう実際に出力すべき周波数（出力周波数）を決定する。 Pump performance data when the pump is operated at one or more representative frequencies (flow rate-discharge side pressure curve in FIG. 14: QH curve and flow rate-load current value curve in FIG. 15: QA curve) Is measured in advance, and the measured performance data is stored in the storage unit. A frequency (output frequency) to be actually output is determined from the discharge side pressure instructed by the user of the high efficiency electric motor and the stored performance data so that the output becomes constant.

図１０は本実施例４のブロック構成図である。即ち、この図１０において符号４１０は高効率電動機を示し、符号４２０で示すコントローラが接続されている。 FIG. 10 is a block diagram of the fourth embodiment. That is, in this FIG. 10, the code | symbol 410 shows a high efficiency electric motor and the controller shown by the code | symbol 420 is connected.

コントローラ４２０は高効率電動機４１０を搭載したポンプにおいて測定した、代表周波数１つ、或いは複数の周波数で運転した場合のポンプ性能データ（図１４の流量−吐出側圧力の曲線：ＱＨカーブと、図１５の流量−負荷電流値の曲線：ＱＡカーブ）を記憶する記憶部４２２と、電流を検出する電流検出部４２４と、前記電流検出部４２４で検出された負荷電流値と前記記憶部４２２に記憶されたポンプ性能データより、現在のポンプ装置の運転状態を把握し、さらに使用者が指示する吐出側圧力に、高効率電動機の出力が一致するよう最適な指令周波数を演算する演算部４２１とを持つ。演算部４２１と記憶部４２２で制御部４２５が構成される。 The controller 420 measures the pump performance data measured in the pump equipped with the high-efficiency electric motor 410 at one or more representative frequencies (curve of the flow rate-discharge side pressure: QH curve in FIG. 14 and FIG. 15). A flow rate-load current value curve: QA curve), a current detection unit 424 for detecting current, a load current value detected by the current detection unit 424, and the storage unit 422. And a calculation unit 421 for calculating the optimum command frequency so that the output of the high-efficiency motor matches the discharge-side pressure instructed by the user from the pump performance data. . The calculation unit 421 and the storage unit 422 constitute a control unit 425.

図１３には本実施例４の制御フローが示されている。１５００ステップで指令周波数ＦＣが入力され、１５０１ステップで、その指令周波数ＦＣと一致する周波数のポンプ性能データが存在するか判定する。存在しない（Ｎｏ）場合には、１５０３ステップで指令周波数ＦＣに最も近い周波数の性能データより以下ポンプ性能の近似計算を行ない、吐出側圧力ＨＣを求める。存在する（Ｙｅｓ）場合には、１５０２ステップで一致する周波数のポンプ性能データより吐出側圧力ＨＣを求める。 FIG. 13 shows a control flow of the fourth embodiment. In step 1500, the command frequency FC is input. In step 1501, it is determined whether there is pump performance data having a frequency that matches the command frequency FC. If it does not exist (No), an approximate calculation of the pump performance is performed from the performance data of the frequency closest to the command frequency FC in step 1503 to obtain the discharge side pressure HC. If it exists (Yes), the discharge-side pressure HC is obtained from the pump performance data having the same frequency in 1502 steps.

前記記憶部には、例えば図１２のように、制御データとして各々の周波数（Ｆ１、Ｆ２について示す）における流量（Ｑ）、吐出側圧力（Ｈ）、負荷電流値（Ａ）を記憶値として予め記憶しておく。これらの記憶値は、図１４のＱＨカーブと、図１５のＱＡカーブから読み取れる。そして、これらの記憶値と現在の負荷電流値から現在のポンプ運転状態を計算する。 In the storage unit, as shown in FIG. 12, for example, the flow rate (Q), the discharge side pressure (H), and the load current value (A) at each frequency (shown for F1 and F2) are stored in advance as control values as control data. Remember. These stored values can be read from the QH curve in FIG. 14 and the QA curve in FIG. Then, the current pump operation state is calculated from these stored values and the current load current value.

まず、ポンプ性能として、周波数に対して流量が１次関数で、吐出側圧力が２次関数で、電流値が３次関数でそれぞれ比例する。これにより指令周波数ＦＣに近い記憶された周波数のポンプ性能曲線の各データより相似則で指令周波数における運転時のポンプ性能データを算出する。
まず式８、式９、式１０より相似則計算に用いる係数ＦＣ１、ＦＣ２、ＦＣ３を求める。
ＦＣ１＝（Ｆ１÷ＦＣ）・・・・式８
ＦＣ２＝（Ｆ１÷ＦＣ）^２・・・式９
ＦＣ３＝（Ｆ１÷ＦＣ）^３・・・式１０
例えば現在の指令周波数に対して最も近い周波数データがＦ１であれば、周波数Ｆ１で測定した揚程に関する性能データＨ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１４、Ｈ１５に、それぞれＦＣ１を乗じてＨＣ１、ＨＣ２、ＨＣ３、ＨＣ４、ＨＣ５を求める。 First, as the pump performance, the flow rate is proportional to the frequency as a linear function, the discharge side pressure is proportional to the quadratic function, and the current value is proportional to the cubic function. Thereby, pump performance data at the time of operation at the command frequency is calculated from the data of the pump performance curve of the stored frequency close to the command frequency FC by the similarity rule.
First, coefficients FC1, FC2, and FC3 used for similarity law calculation are obtained from Expressions 8, 9, and 10.
FC1 = (F1 ÷ FC) ... Equation 8
FC2 = (F1 ÷ FC) ² Equation 9
FC3 = (F1 ÷ FC) ³ ... Equation 10
For example, if the frequency data closest to the current command frequency is F1, the performance data H11, H12, H13, H14, and H15 related to the head measured at the frequency F1 are multiplied by FC1 to HC1, HC2, HC3, and HC4, respectively. HC5 is obtained.

同様に流量に関する性能データＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５に、それぞれＦＣ２を乗じてＱＣ１、ＱＣ２、ＱＣ３、ＱＣ４、ＱＣ５を求め、電流に関する性能データＡ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４、Ａ１５に、それぞれＦＣ３を乗じてＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３、ＡＣ４、ＡＣ５を求める。 Similarly, the performance data Q11, Q12, Q13, Q14, and Q15 related to the flow rate are respectively multiplied by FC2 to obtain QC1, QC2, QC3, QC4, and QC5, and the performance data A11, A12, A13, A14, and A15 related to the current are respectively calculated. Multiply FC3 to find AC1, AC2, AC3, AC4, AC5.

近似は例えば、ニュートンの補完法や、ラグランジュの補完多項式より求められる。ニュートンの補間法を用いた場合、ＱＨカーブ（Ｈｉ（Ｑｉ））は、
Ｃ０＝ＨＣ１
Ｃ１＝（ＨＣ２ − ＨＣ１）÷（ＱＣ２−ＱＣ１）
Ｃ２’ ＝（ＨＣ３ − ＨＣ１）÷（ＱＣ３−ＱＣ１）
Ｃ２＝（Ｃ２’ − ＨＣ２）÷（ＱＣ３−ＱＣ２）
Ｃ３’’ ＝（ＨＣ４ − ＨＣ１）÷（ＱＣ４−ＱＣ１）
Ｃ３’ ＝（Ｃ３’’− ＨＣ２）÷（ＱＣ４−ＱＣ２）
Ｃ３＝（Ｃ３’ − ＨＣ３）÷（ＱＣ４−ＱＣ３）
Ｃ４’’’＝（ＨＣ５ − ＨＣ１）÷（ＱＣ５−ＱＣ１）
Ｃ４’’ ＝（Ｃ４’’’−ＨＣ２）÷（ＱＣ５−ＱＣ２）
Ｃ４’ ＝（Ｃ４’’− ＨＣ３）÷（ＱＣ５−ＱＣ３）
Ｃ４＝（Ｃ４’ − ＨＣ４）÷（ＱＣ５−ＱＣ４）
とすると、
Ｈｉ（Ｑｉ）
＝Ｃ０
＋Ｃ１×（Ｑｉ−ＱＣ１）
＋Ｃ２×（Ｑｉ−ＱＣ１）×（Ｑｉ−ＱＮ２）
＋Ｃ３×（Ｑｉ−ＱＣ１）×（Ｑｉ−ＱＮ２）×（Ｑｉ−ＱＣ３）
＋Ｃ４×（Ｑｉ−ＱＣ１）×（Ｑｉ−ＱＣ２）×（Ｑｉ−ＱＣ３）×（Ｑｉ−ＱＣ４）
・・・式１１
となる。 The approximation is obtained, for example, from Newton's interpolation method or Lagrange's interpolation polynomial. When Newton's interpolation method is used, the QH curve (Hi (Qi)) is
C0 = HC1
C1 = (HC2-HC1) / (QC2-QC1)
C2 '= (HC3-HC1) / (QC3-QC1)
C2 = (C2′−HC2) ÷ (QC3−QC2)
C3 ″ = (HC4−HC1) ÷ (QC4-QC1)
C3 ′ = (C3 ″ −HC2) ÷ (QC4-QC2)
C3 = (C3′−HC3) ÷ (QC4-QC3)
C4 ′ ″ = (HC5−HC1) ÷ (QC5-QC1)
C4 ″ = (C4 ′ ″ − HC2) ÷ (QC5-QC2)
C4 ′ = (C4 ″ −HC3) ÷ (QC5-QC3)
C4 = (C4′−HC4) ÷ (QC5-QC4)
Then,
Hi (Qi)
= C0
+ C1 × (Qi−QC1)
+ C2 × (Qi−QC1) × (Qi−QN2)
+ C3 × (Qi−QC1) × (Qi−QN2) × (Qi−QC3)
+ C4 × (Qi−QC1) × (Qi−QC2) × (Qi−QC3) × (Qi−QC4)
... Formula 11
It becomes.

同様にＱＡカーブ（Ａｉ（Ｑｉ））は、
Ｃ５＝ＡＣ１
Ｃ６＝（ＡＣ２ − ＡＣ１）÷（ＱＣ２−ＱＣ１）
Ｃ７’ ＝（ＡＣ３ − ＡＣ１）÷（ＱＣ３−ＱＣ１）
Ｃ７＝（Ｃ７’ − ＡＣ２）÷（ＱＣ３−ＱＣ２）
Ｃ８’’ ＝（ＡＣ４ − ＡＣ１）÷（ＱＣ４−ＱＣ１）
Ｃ８’ ＝（Ｃ８’’− ＡＣ２）÷（ＱＣ４−ＱＣ２）
Ｃ８＝（Ｃ８’ − ＡＣ３）÷（ＱＣ４−ＱＣ３）
Ｃ９’’’＝（ＡＣ５ − ＡＣ１）÷（ＱＣ５−ＱＣ１）
Ｃ９’’ ＝（Ｃ９’’’−ＡＣ２）÷（ＱＣ５−ＱＣ２）
Ｃ９’ ＝（Ｃ９’’− ＡＣ３）÷（ＱＣ５−ＱＣ３）
Ｃ９＝（Ｃ９’ − ＡＣ４）÷（ＱＣ５−ＱＣ４）
とすると、
Ａｉ（Ｑｉ）
＝Ｃ５
＋Ｃ６×（Ｑｉ−ＱＣ１）
＋Ｃ７×（Ｑｉ−ＱＣ１）×（Ｑｉ−ＱＮ２）
＋Ｃ８×（Ｑｉ−ＱＣ１）×（Ｑｉ−ＱＮ２）×（Ｑｉ−ＱＣ３）
＋Ｃ９×（Ｑｉ−ＱＣ１）×（Ｑｉ−ＱＣ２）×（Ｑｉ−ＱＣ３）×（Ｑｉ−ＱＣ４）
・・・式１２
となる。 Similarly, the QA curve (Ai (Qi)) is
C5 = AC1
C6 = (AC2-AC1) / (QC2-QC1)
C7 '= (AC3-AC1) / (QC3-QC1)
C7 = (C7′−AC2) ÷ (QC3−QC2)
C8 ″ = (AC4−AC1) ÷ (QC4-QC1)
C8 ′ = (C8 ″ −AC2) ÷ (QC4-QC2)
C8 = (C8′−AC3) ÷ (QC4-QC3)
C9 ′ ″ = (AC5−AC1) ÷ (QC5-QC1)
C9 ″ = (C9 ′ ″ − AC2) ÷ (QC5-QC2)
C9 ′ = (C9 ″ −AC3) ÷ (QC5-QC3)
C9 = (C9′−AC4) ÷ (QC5-QC4)
Then,
Ai (Qi)
= C5
+ C6 × (Qi−QC1)
+ C7 × (Qi−QC1) × (Qi−QN2)
+ C8 × (Qi−QC1) × (Qi−QN2) × (Qi−QC3)
+ C9 × (Qi−QC1) × (Qi−QC2) × (Qi−QC3) × (Qi−QC4)
... Formula 12
It becomes.

４次式の解法は困難である為、例えば代入法を用い、式１２より指令周波数ＦＣにおいて負荷電流値がＡＣである場合の流量ＱＣが求められ、また式１１より指令周波数ＦＣにおいて流量がＱＣである場合の吐出側圧力ＨＣを得られる。 Since the solution of the quartic equation is difficult, for example, using the substitution method, the flow rate QC when the load current value is AC at the command frequency FC is obtained from Equation 12, and the flow rate QC at the command frequency FC is obtained from Equation 11. In this case, the discharge side pressure HC can be obtained.

このように算出した指令周波数でのポンプ性能データよりＱＨカーブ、ＱＡカーブを近似で求めることから、予め測定し、記憶するポンプ性能データは各周波数毎に５点ほどある事が望ましい。 Since the QH curve and the QA curve are obtained by approximation from the pump performance data at the command frequency calculated in this way, it is desirable that there are about five pump performance data to be measured and stored in advance for each frequency.

周波数は前述の通り１つであっても構わないが、ＱＨカーブ、ＱＡカーブはポンプの相似則に完全に一致しないため、複数の運転周波数における性能データを保存し、その性能データの中から最も現在の運転周波数に近いデータを選択し、前述の性能データ換算処理を行うことで、ＱＨカーブ、ＱＡカーブをより正確に求め、結果として現在のポンプ運転状態を正確に把握することができる。 The frequency may be one as described above, but since the QH curve and QA curve do not completely match the pump similarity law, the performance data at multiple operating frequencies are stored, and the most out of the performance data By selecting data close to the current operating frequency and performing the performance data conversion process described above, the QH curve and QA curve can be obtained more accurately, and as a result, the current pump operating state can be accurately grasped.

式１１、式１２よりＨＣを求め、これを使用者が指示する吐出側圧力に近づけるよう制御する。 HC is obtained from Equations 11 and 12, and is controlled so as to approach the discharge side pressure instructed by the user.

１５０４ステップで現在の吐出圧ＨＣを確認する。吐出圧力ＨＣが予め設定した吐出側圧力に達しない場合には、１５０５ステップで指令周波数ＦＣに向けて加速する。１５０５ステップで加速した後、１５０７ステップで現在の運転周波数が指令周波数に達してしまっている（Ｙｅｓ）場合には、１５０８ステップで指令周波数を増やし、ステップ１５００に戻る。１５０７ステップで現在の運転周波数が指令周波数に達してしていない（Ｎｏ）場合には、１５００ステップに戻る。 In step 1504, the current discharge pressure HC is confirmed. When the discharge pressure HC does not reach the preset discharge side pressure, the pressure is accelerated toward the command frequency FC in 1505 steps. After accelerating at step 1505, if the current operating frequency has reached the command frequency at step 1507 (Yes), the command frequency is increased at step 1508 and the processing returns to step 1500. If the current operating frequency has not reached the command frequency in step 1507 (No), the process returns to 1500 step.

吐出圧力ＨＣが予め設定した吐出側圧力に達した場合には、１５０６ステップでその瞬間の現在の出力周波数を指令周波数とし、１５００ステップに戻る。 When the discharge pressure HC reaches the preset discharge side pressure, the current output frequency at that moment is set as the command frequency in step 1506, and the process returns to 1500 step.

１５０４ステップで吐出圧力ＨＣが予め設定した吐出側圧力を超過している場合には、１５０９ステップで指令周波数に向けて減速する。１５０９ステップで減速した後、１５１０ステップで現在の運転周波数が指令周波数に到達してしまっている（Ｙｅｓ）場合には、１５１１ステップで指令周波数を減らし、ステップ１５００に戻る。１５１０ステップで現在の運転周波数が指令周波数に到達していない（Ｎｏ）場合には、ステップ１５００に戻る。 When the discharge pressure HC exceeds the preset discharge side pressure in step 1504, the speed is reduced toward the command frequency in step 1509. After decelerating in step 1509, if the current operating frequency has reached the command frequency in step 1510 (Yes), the command frequency is decreased in step 1511 and the process returns to step 1500. If the current operating frequency has not reached the command frequency in step 1510 (No), the process returns to step 1500.

高効率電動機の使用者が流量を設定した場合には式１２より流量を求め、同様に現在流量が設定流量に一致するように制御すれば良い。 When the user of the high-efficiency motor sets the flow rate, the flow rate is obtained from Equation 12, and similarly, the current flow rate may be controlled to match the set flow rate.

本実施例によれば、ポンプ性能と設定圧力を基に回転数制御するので、製品仕様あるいは顧客所望性能を超過しないように制御することが容易にできる。 According to the present embodiment, since the rotational speed is controlled based on the pump performance and the set pressure, it is possible to easily perform control so as not to exceed product specifications or customer desired performance.

（実施例５）
本実施例５は、制御データとして予め記憶部に既設ポンプのポンプ性能データ（各周波数にて運転した場合の、流量に対する吐出側圧力と流量に対する負荷電流値）と高効率電動機を用いたポンプ装置のポンプ性能データを記憶させておくものである。 (Example 5)
In the fifth embodiment, the pump performance data (the discharge-side pressure with respect to the flow rate and the load current value with respect to the flow rate when operating at each frequency) and the pump device using the high-efficiency motor are stored in advance in the storage unit as control data. The pump performance data is stored.

ポンプをある代表周波数１つ、或いは複数の周波数で運転した場合のポンプ性能データ（流量−吐出側圧力の曲線：ＱＨカーブと、流量−負荷電流値の曲線：ＱＡカーブ）を、予め測定しておき、測定した性能データを記憶部に記憶する。既設電動機ポンプにおけるポンプ運転時の吐出側圧力、流量、出力トルク、出力電流、出力周波数のいずれか２つ以上を設定することで高効率電動機の出力が既設電動機の出力と一致するよう実際に出力すべき周波数（出力周波数）を決定する。 Pump performance data (flow rate-discharge side pressure curve: QH curve and flow rate-load current curve: QA curve) when the pump is operated at one representative frequency or multiple frequencies are measured in advance. The measured performance data is stored in the storage unit. By setting any two or more of the discharge side pressure, flow rate, output torque, output current, and output frequency during pump operation in the existing motor pump, the output of the high-efficiency motor is actually output to match the output of the existing motor Determine the frequency (output frequency) to be used.

図１１には本実施例５のブロック構成図が示されている。符号５１０は高効率電動機を示し、符号５２０で示すコントローラが接続されている。 FIG. 11 shows a block diagram of the fifth embodiment. Reference numeral 510 denotes a high-efficiency electric motor, to which a controller indicated by reference numeral 520 is connected.

コントローラ５２０は、既設電動機ポンプにおいて測定した、代表周波数１つ、或いは複数の周波数で運転した場合のポンプ性能データ（流量−吐出側圧力の曲線：ＱＨカーブと流量−負荷電流値の曲線：ＱＡカーブ）と、高効率電動機を搭載したポンプにおいて測定した、代表周波数１つ、或いは複数の周波数で運転した場合のポンプ性能データ（流量−吐出側圧力の曲線：ＱＨカーブと流量−負荷電流値の曲線：ＱＡカーブ）を記憶する記憶部５２２を持つ。 The controller 520 is pump performance data (flow rate—discharge pressure curve: QH curve and flow rate—load current curve: QA curve) measured at an existing motor pump and operating at one or more representative frequencies. ) And pump performance data (flow rate-discharge side pressure curve: QH curve and flow rate-load current curve) measured at one or more representative frequencies measured in a pump equipped with a high-efficiency motor : QA curve).

また、コントローラ５２０は、吐出側圧力を検出する圧力検出部５２４と、前記圧力検出部５２４で検出された吐出側圧力と前記記憶部に記憶されたポンプ性能データより現在のポンプ装置の運転状態を把握し、さらに既設ポンプ装置の吐出側圧力と、高効率電動機の吐出側圧力が一致するよう最適な指令周波数を演算する演算部５２１を持つ。演算部５２１と記憶部５２２で制御部５２５が構成される。 Further, the controller 520 determines the current operating state of the pump device from the pressure detection unit 524 that detects the discharge side pressure, the discharge side pressure detected by the pressure detection unit 524, and the pump performance data stored in the storage unit. It has a calculation unit 521 that calculates the optimum command frequency so that the discharge side pressure of the existing pump device and the discharge side pressure of the high-efficiency motor coincide with each other. The calculation unit 521 and the storage unit 522 constitute a control unit 525.

式１１、式１２と既設ポンプ装置の運転状態、特に吐出側圧力を求め、図１３と同様の制御フローをもって吐出側圧力が同等となるように高効率電動機を制御する。圧力検出部の代わりに実施例４と同様に電流検出部を設けても良い。 Equations 11 and 12 and the operating state of the existing pump device, particularly the discharge side pressure, are obtained, and the high-efficiency electric motor is controlled with the same control flow as in FIG. A current detection unit may be provided in the same manner as in the fourth embodiment instead of the pressure detection unit.

これらの実施態様は、高効率電動機として高効率な誘導電動機とコントローラの組み合わせを示したが、高効率電動機として永久磁石を用いた同期電動機とコントローラの組み合わせでもよく、さらに高効率電動機と既設電動機の取付寸法が一致する場合、既設品との置き換え作業性において利便性が増すのは自明である。さらにコントローラ部を含めた高効率電動機を用いたポンプ装置の外形寸法と、既設電動機のポンプ装置の外形寸法とが概ね一致する場合、より置き換え作業性において利便性が増すのは自明である。 These embodiments show a combination of a high-efficiency induction motor and a controller as a high-efficiency motor, but a combination of a synchronous motor and a controller using a permanent magnet as the high-efficiency motor may be used, and a combination of a high-efficiency motor and an existing motor may be used. When the mounting dimensions match, it is obvious that the convenience in replacement work with existing products increases. Further, when the external dimensions of the pump device using the high-efficiency electric motor including the controller unit and the external dimensions of the pump device of the existing electric motor are substantially the same, it is obvious that the convenience in replacement workability is further increased.

１１０、２１０、４１０、５１０…高効率電動機、１２０、２２０、４２０、５２０…コントローラ、１２１、２２１、４２１、５２１…演算部、１２２、２２２、４２２、５２２…記憶部、１２３、２２３、４２３、５２３…電力変換部、１２４、２２５、４２５、５２５…制御部、１３０、２３０、４３０、５３０…ポンプ部、２２４…スイッチ、４２４…電流検出部、５２４…圧力検出部。 110, 210, 410, 510 ... high efficiency motor, 120, 220, 420, 520 ... controller, 121, 221, 421, 521 ... arithmetic unit, 122, 222, 422, 522 ... storage unit, 123, 223, 423, 523 ... Power conversion unit, 124, 225, 425, 525 ... Control unit, 130, 230, 430, 530 ... Pump unit, 224 ... Switch, 424 ... Current detection unit, 524 ... Pressure detection unit.

Claims

A pump part having an impeller in the pump casing;
An electric motor for rotationally driving the impeller;
In a pump device having a controller having a power conversion unit for frequency controlling the electric motor,
When the existing motor of the existing pump device is replaced with a high-efficiency motor, the controller detects the output current of the power conversion unit, inputs / outputs to / from the outside, and through the power conversion unit A control unit for controlling the operation of the high efficiency electric motor,
The control unit is based on a storage unit that stores pump performance data measured in a pump equipped with the high-efficiency electric motor, pump performance data stored in the storage unit, and an output current value detected by the current detection unit. calculating the discharge pressure of the pump, as calculated discharge pressure matches the customer set value, the pump unit characterized in that it comprises an arithmetic unit for calculating the frequency to be output from the power conversion unit.

A pump part having an impeller in the pump casing;
An electric motor for rotationally driving the impeller;
In a pump device having a controller having a power conversion unit for frequency controlling the electric motor ,
When the existing motor of the existing pump device is replaced with a high-efficiency motor, the controller detects the output current of the power conversion unit, inputs / outputs to / from the outside, and through the power conversion unit A control unit for controlling the operation of the high efficiency electric motor,
The control unit is based on a storage unit that stores pump performance data measured in a pump equipped with the high-efficiency electric motor, pump performance data stored in the storage unit, and an output current value detected by the current detection unit. A pump device comprising: a calculation unit that calculates a pump discharge flow rate and calculates a frequency output from the power conversion unit so that the calculated discharge flow rate matches a customer set value .