JPH01249978A - 雨水水位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は外部から雨水が流入する雨水ポンプ槽の水位を
複数の雨水ポンプおよび吐出弁を使用して吐出槽へ吐出
させて雨水ポンプ槽内の水位を規定水位に制御する雨水
水位制御装置に関する。

（従来の技術） 下水処理場における汚水中継点である雨水ポンプ場は、
例えば第３図に示すように、流入口１がら雨水が流入す
る雨水ポンプ槽２とこの雨水ボツブ槽２に溜った雨水を
流出口３から外部へ排水する吐出槽４との２個の水槽２
からなり、これ等の間をＭ本の流路５で接続し、各流路
５には雨水ポンプ６および吐出弁７が介挿されている。

そして、雨水の流入量が増加して雨水ポンプ槽２の水位
が上昇すると流入量に応じた台数の雨水ポンプ６を運転
して雨水ポンプ槽２の水位を規定水位に維持するように
している。

そして、このような雨水ポンプ場における雨水ポンプ槽
２の水位を規定水位に制御する雨水水位制御装置は例え
ば第４図に示すように構成されている。すなわち、雨水
ポンプ槽２および吐出槽４の水位を検出する各水位計８
．９、各流路５に介挿された各雨水ポンプ６の回転数を
検出する回転数計１０、同じく各流路５に介挿された流
量計１１、および各水位計８．９の水位１回転数計８の
回転数、流量計１１の流量から、各雨水ポンプ６および
各吐出弁７を制御する制御部１２が設けられている。

次に、このような雨水水位制御装置による雨水ポンプ槽
２の水位りを規定水位ｈｓに制御する場合の制御手順を
説明する。

まず、最初に水位計８にて現在水位りを検出し、規定水
位ｈｓからの上昇量Δｈを算出する。この上昇量Δｈか
ら水位が規定水位ｈｓまで低下するに必要な容積で示さ
れる目標吐出ＩＩＡを（１）式で算出する。

Ａ−に−Δｈ　　　　　　　　　　　　・・・（１）但
し、Ｋは雨水ポンプ槽２の広さ等で定まる定数である。

そして、吐出弁７を開放して雨水−□ポンプ６を最大回
転数で運転した場合に、１つの流路５から吐出槽４へ吐
出される単位時間当りの最大吐出量をＢとすると、前記
目標吐出量Ａを得るための前記Ｍ台のうち運転しなけれ
ばならない最低運転必要台数Ｎは（２）式で算出される
。

Ｎ−Ａ／Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（２
）但し、（２）式は整数になることは希であるので、最
低運転必要台数Ｎは少数点以下切上げて求める。

したがって、（Ｎ−１）台の雨水ポンプ６を最大回転数
で運転して、最後のＮ番目の１台の雨水ポンプ６の回転
数を調整する。

最大回転数で運転する（Ｎ−１）台の雨水ポンプ６によ
る吐出量は（Ｎ−１）Ｂとなる−ので、Ｎ番目の最後の
１台の雨水ポンプ６の引受ける前記最大吐出ｆｆ１Ｂに
満たない端数吐出量ΔＢは（３）式となる。

ΔＢ−Ａ−（Ｎ−１）Ｂ　　　　　　　　　・・・（３
）すなわち、Ｎ番目の１台の雨水ポンプ６の流路５から
の吐出量が（３）式の端数吐出量ΔＢになるように回転
数を制御すればよい。そして、実際には、回転数計ｌＯ
か得られるＮ台目の雨水ポンプ６の、回転数とＮ台目の
吐出流量計１１から得られる吐出流量を用いてＰＩＤ制
御により、Ｎ台目の雨水ポンプ６の流路５から吐出槽４
へ吐出される吐出量を前述した端数吐出量ΔＢに近似す
るように制御する。

しかしながら、上述した手順で雨水ポンプ槽２内の水位
りを規定水位ｈｓに制御する雨水水位制御装置において
もまだ次のような問題があった。

すなわち、Ｎ台の雨水ポンプ６を使用して雨水ポンプ槽
２の雨水を高位置に存在する吐出槽４へ揚水する場合の
雨水ポンプ５の揚程Ｈと全体の吐出量Ｑとの関係を第５
図に示す。

第５図おいて、特性りは流路５における抵抗特性であり
、特性Ｅは（Ｎ−１）台の雨水ポンプ６を最大回転数で
運転した場合における揚程特性である。また、特性Ｆは
（Ｎ−１）台の雨水ポンプ６を最大回転数で運転るとと
もにＮ番目の雨水ポンプ６を最低回転数で運転した場合
における揚程特性である。さらに、特性Ｇは（Ｎ−１）
台の雨水ポンプ６を最大回転数で運転るとともにＮ番目
の雨水ポンプ６をも最大回転数で運転した場合における
揚程特性である。なお、実揚程Ｉは吐出槽４の水位から
雨水ポンプ槽２の水位を差引いた値となる。

したがって、この特性図からも明かのように、（Ｎ−１
）台の雨水ポンプ６を最大回転数で運転してる状態にお
いて、Ｎ番目の１台の雨水ポンプ６の回転数を最低から
最大まで変化させることによって、全体の吐出ｆｆ１Ｑ
は抵抗特性りとの各交点で示される（　ａ　−ｂ　）の
範囲に限定される。すなわち、（Ｎ−１）台の雨水ポン
プ６のみを最大回転数で運転した場合の揚程特性Ｅと抵
抗特性りとの交点Ｃから（Ｎ−１）台の雨水ポンプ５を
最大回転数で運転しかつＮ台目の雨水ポンプ６を最低回
転数で運転した場合の揚程特性Ｆとの交点ａまでの範囲
（Ｃ−ａ　）は吐出量調整が不可能になる。

したがって、前述した端数吐出量ΔＢを加えた値がこの
Ｃからａの範囲に入ると、雨水ポンプ槽２の水位りが規
定水位ｈｓに正しく制御されなく、Ｎ番目の雨水ポンプ
６が最低回転数で運転されたり、停止したりして、一定
条件で動作しないことになり、水位制御の精度が低下す
る。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の雨水水位制御装置であれは、たとえ
正しく目標吐出量Ａが算出されたとしても、その端数吐
出量ΔＢを正しく制御できない範囲（Ｃ−ａ）が生じ、
ち密な水位制御ができない問題があった。

そこで本発明は、各雨水ポンプの流路の吐出弁を開度制
御可能として、Ｎ番目の雨水ポンプに対しては回転数と
ともに吐出弁の開度をも調整することによって、このＮ
番目の流路から吐出される吐出量の調整範囲を大幅に拡
大でき、雨水ポンプ槽の水位を精度よく規定水位に制御
できる雨水水位制御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、外部から雨水が流入する雨水ポンプ槽と吐出
槽との間に配設された規定台数の雨水ポンプのうち、雨
水の流入量に対応した台数の雨水ポンプを運転してこの
雨水ポンプ槽に流入した雨水を吐出槽へ吐出して、雨水
ポンプ槽内の水位を規定水位に制御する雨水水位制御装
置において、各雨水ポンプの流路に介挿された開度制御
可能な規定台数の吐出弁と、現在水位の規定水位からの
上昇量から得られる目標吐出量と吐出弁を全開しかつ雨
水ポンプを最大回転数とした場合の１流路当りの最大吐
出量とによって雨水ポンプの最低運転必要台数を算出す
る運転台数算出手段と、この運転台数算出手段にて算出
された台数より１台少ない台数の雨水ポンプおよび吐出
弁を最大吐出量で運転する最大吐出量運転手段と、目標
吐出量から最大吐出量で運転される全雨水ポンプおよび
吐出弁にて吐出槽へ吐出される吐出量を減じた端数吐出
量を受持つ残り１台の雨水ポンプおよび吐出弁に対して
、雨水ポンプの回転数と吐出弁の開度とを組合せ制御し
て、この雨水ポンプの流路から吐出水槽へ吐出される吐
出量を端数吐出量に制御する端数吐出量制御手段とを備
えたものである。

（作用） このように構成された雨水水位制御装置であれば、各雨
水ポンプの流路に開度制御可能な吐出弁が介挿されてい
る。そして、前述した手段で目標吐出量Ａが算出される
と、各吐出弁を全開しかつ回転数を最大回転数に設定し
た場合の各流路の最大吐出ｆＩＢとで最低必要運転台数
Ｎが算出される。そして、（Ｎ−１）台を最大吐出ｆｆ
１Ｂで運転し、残りのＮ番目の１台の雨水ポンプおよび
吐出弁に対しては、回転数と開度との組合せ制御によっ
て端数吐出量ΔＢに対応する吐出量に制御される。

すなわち、Ｎ番目の流路の吐出弁の開度を変化させるこ
とは、流路の抵抗が変化することであり、第２図に示す
ように、揚程Ｈ−吐出量Ｑ特性において、抵抗特性りが
変化する。すなわち、開度が全開（１００％）の場合の
抵抗特性りが、開度が小さくなる伴って、特性Ｄｌ、特
性Ｄ２と上方へ移動する。

したがって、抵抗特性がり、ＤＩ、Ｄ２．・・・へ移行
する伴って、Ｎ番目の雨水ポンプの回転数を最小から最
大まで変化する場合における、吐出量Ｑの調整範囲が（
ａ−ｂ）から（ａｌ　−ｂｌ　）　。

（ａ２〜ｂ２）へと移動する。よって、雨水ポンプの回
転数と吐出弁の開度とを調整することによって、例えば
第２図においては、全体の吐出ｆｌＱの調整範囲をａ２
からｂまで拡大でき、従来の調整不可能範囲（ｃ　−ａ
　）を含み、結果的に端数吐出量を正確に制御できる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の雨水水位制御装置の概略構成を示す模
式図である。第４図と同一部分には同一符号を付して、
重複する部分の説明を省略する。

この実施例においては、雨水ポンプ槽２と吐出槽４とを
接続するＭ本の各流路５に回転数が制御部１２にて制御
される雨水ポンプ６と開度が制御部１２にて制御される
吐出弁１３が配設されている。そして、雨水ポンプ６の
回転数は回転数計１０で検出され、吐出弁１３の開度は
開度計１４で検出され、さらに、この流路５から吐出槽
４へ吐出される単位時間当りの吐出量は流量計１１にて
検出される。各検出値は制御部１２へ入力される。また
、雨水ポンプ槽２および吐出槽４の各水位はそれぞれ水
位計８．９で検出されて制御部１２へ入力される。

このような雨水水位制御装置において、第４図に示した
従来の雨水水位制御装置の場合と同様に、水位計８にて
雨水ポンプ槽２内の現在水位りを検出し、目標吐出ｍＡ
を前述した（１）式で算出する。

そして、吐出弁１３の開度を全開（１００％）にして雨
水ポンプ６を最大回転数で運転した場合の最大吐出ＥＢ
Ｂから前記目標吐出ｆｆ１Ａを得るための前記Ｍ台のう
ち運転しなければならない最低運転必要台数Ｎを前述し
た（２）式で算出する。

そして、（Ｎ−１）台の雨水ポンプ６を、該当流路５に
介挿された吐出弁１３の開度を全開に設定した状態で、
最大回転数で運転する。そして、Ｎ番目の最後の１台の
雨水ポンプ６の回転数およびこのＮ番目の雨水ポンプ６
に該当する流路５に介挿された吐出弁１３の開度を調整
する。

最大回転数および全開で運転する（Ｎ−１）台の雨水ポ
ンプ６および（Ｎ−１）台の吐出弁１３による（Ｎ−１
）本の流路５から吐出槽４への吐出量は（Ｎ−１）Ｂと
なるので、Ｎ番目の最後の１台の雨水ポンプ６および吐
出弁１３の引受ける前記最大吐出量Ｂに満たない端数吐
出量ΔＢは前述した（３）式となる。

ΔＢ−Ａ−（Ｎ−１）Ｂ　　　　　　　　　　　・・・
（３）すなわち、Ｎ番目の１台の雨水ポンプ６および吐
出弁１３の流路５の吐出量が（３）式の端数吐出量ΔＢ
になるように回転数および開度を制御すればよい。そし
て、実際には、回転数計１０から得られるＮ台目の雨水
ポンプ６の回転数とＮ台目の開度計１４から得られる開
度と吐出流量計１１から得られる吐出流量とを用いてＰ
ＩＤｌ’制御により、Ｎ台目の雨水ポンプ６の流路５か
ら吐出槽４へ吐出される吐出量を前述した端数吐出量Δ
Ｂに近似するように制御する。

具体的には、１流路５当り最大吐出ＪＩＢをｎ区分して
、各区分毎に前記吐出弁１３の目標開度を予め設定して
おく。そして、先に求めた端数吐出量ΔＢがどの区分に
属するかを判断する。そして、該当端数吐出量ΔＢに対
応する目標開度を設定する。そして、開度計１４から検
出された開度を用いてＰＩＤ制御によって、吐出弁１３
の開度を目標開度に制御する。

このように吐出弁１３の開度が最適値（目標開度）に制
御された状態で、流量計１１の吐出量が端数吐出量ΔＢ
になるように、回転数計１０がら検出された回転数を用
いてＰ　Ｉ　Ｄ　１ｉｉｆＪ御によって、雨水ポンプ６
の回転数を制御する。

次に、第２図を用いて、上述した制御手順を説明する。

第２図は、前述したように、第５図において、Ｎ番目の
流路５の吐出弁１３の開度を変化させた場合の各抵抗特
性り、ＤＩ　、Ｄ２を加入した図である。

すなわち、最大吐出ＪＩＢをｎ区分した場合の各区分に
おける吐出弁１３の各目標開度に対応する抵抗特性が例
えばり、ＤＩ、Ｄ２．・・・へと変化する。したがって
、この段階で、端数吐出量ΔＢに最適な一つの抵抗特性
が選択されたことになる。

したがって、その選択された一つの抵抗特性を使用して
、該当端数吐出量ΔＢに対する回転数制御を実施するこ
とになる。よって、たとえどのような値の端数吐出量Δ
Ｂであっても、吐出弁１３の開度および雨水ポンプ５の
回転数を調整することによって、該当流路５から吐出槽
４へ吐出量をその端数吐出量ΔＢに制御できる。

その結果、雨水ポンプ槽２の水位りを常時規定水位ｈｓ
に精度よく制御できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の雨水水位制御装置によれ
ば、各雨水ポンプの流路の吐出弁を開度制御可能として
、Ｎ番目の雨水ポンプに対しては回転数とともに吐出弁
の開度をも調整している。

よって、このＮ番目の流路から吐出される吐出量の調整
範囲を大幅に拡大でき、雨水ポンプ槽の水位を精度よく
規定水位に制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる雨水水位制御装置の
概略構成を示す模式図、第２図は同実施例の効果を説明
するための揚程−吐出量特性図、第３図は一般的な雨水
ポンプ場を示す模式図、第４図は従来の雨水水位制御装
置を示す模式図、第５図は同従来装置の問題点を説明す
るための揚程−吐出量特性図である。 ２・・・雨水ポンプ槽、４・・・吐出槽、５・・・流路
、６・・・雨水ポンプ、８．９・・・水位計、１０・・
・回転数計、１１・・・流量計、１２・・・制御部、１
３・・・吐出弁、１４・・・開度計。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 １フ 第４図 −Ｆ＞、１２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　外部から雨水が流入する雨水ポンプ槽と吐出槽との間
   に配設された規定台数の雨水ポンプのうち、前記雨水の
   流入量に対応した台数の雨水ポンプを運転してこの雨水
   ポンプ槽に流入した雨水を前記吐出槽へ吐出して、前記
   雨水ポンプ槽内の水位を規定水位に制御する雨水水位制
   御装置において、 前記各雨水ポンプの流路に介挿された開度制御可能な前
   記規定台数の吐出弁と、現在水位の前記規定水位からの
   上昇量から得られる目標吐出量と前記吐出弁を全開しか
   つ雨水ポンプを最大回転数とした場合の１流路当りの最
   大吐出量とによって前記雨水ポンプの最低運転必要台数
   を算出する運転台数算出手段と、この運転台数算出手段
   にて算出された台数より１台少ない台数の雨水ポンプお
   よび吐出弁を前記最大吐出量で運転する最大吐出量運転
   手段と、前記目標吐出量から前記最大吐出量で運転され
   る全雨水ポンプおよび吐出弁にて前記吐出槽へ吐出され
   る吐出量を減じた端数吐出量を受持つ残り１台の雨水ポ
   ンプおよび吐出弁に対して、雨水ポンプの回転数と吐出
   弁の開度とを組合せ制御して、この雨水ポンプの流路か
   ら前記吐出水槽へ吐出される吐出量を前記端数吐出量に
   制御する端数吐出量制御手段とを備えたことを特徴とす
   る雨水水位制御装置。