JPH031520B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は液体又は気体を扱うポンプのシステム
に関するものである。

〔発明の背景〕

需要水量の変動に応じて、ポンプの運転速度を
変え、圧力一定制御を行い、省エネルギを図るこ
とが提案されている。

このような制御に於いては特開昭56−110589号
公報に示してあるように制御目標圧力基準値の他
に、通常、ポンプの始動指令を出す為の始動圧力
基準値や、ポンプの停止指令を出す為の停止圧力
基準値等を設定する。またポンプの始動条件を決
めるための、他のポンプの最高速度、ポンプの停
止条件を決めるための、他のポンプの最低速度等
を基準値として設定することが多い。

しかし、これ等の設定作業は塾練を必要とし、
ポンプシステムの経年変化に起因して設定をし直
さなければならなかつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み成されたものであ
つて、その目的とするところは回転速度基準値を
自動的に補正できるポンプシステムを構成するこ
とにある。

〔発明の概要〕

すなわち本発明ではポンプの吐出側の圧力に関
する圧力基準値と、前記ポンプの回転数に関する
回転速度基準値の夫々と、実際値とを比較しなが
ら前記ポンプを制御する装置に於いて、前記ポン
プの吐出側の圧力を検出する圧力検出手段と、前
記ポンプが前記回転速度基準値で回転していると
きの前記圧力検出手段の出力と前記希望圧力出力
手段の出力とを比較し、両者に差があるときには
前記圧力検出手段の出力が前記希望圧力出力手段
の出力に等しくなるように前記回転速度基準値を
調整する調整手段とを設ける。

〔発明の実施例〕

図は本発明の実施例を示しており、２台のポン
プを可変速ポンプと定速ポンプに切り換えて運転
する場合の例である。以下この実施例について説
明する。

すなわち１は受水槽、２，３は吸入管、４，５
及び６，７は仕切弁、８，９はポンプ、１０はポ
ンプ８を駆動するモータであり１１はポンプ９を
駆動するモータである。モータ１０と１１とは接
点１２ａ〜１２ｄによつて選択的に商用電源（つ
まり電源端子Ｒ，Ｓ，Ｔ）または可変周波出力イ
ンバータ１３の出力側に接続されるように構成し
てある。モータ１０，１１が商用電源で直接付勢
されるときは、そのモータに依つて駆動されるポ
ンプは定速ポンプとなり、インバータ１３の出力
で付勢されるときは、そのモータに依つて駆動さ
れるポンプは可変速ポンプとなる。ポンプ８，９
の両方が同時に定速ポンプになることはなく、同
時に可変速ポンプになることもない。またこの実
施例では可変速ポンプだけが運転状態になること
はあるが定速ポンプだけが運転状態になることは
ない。どちらのポンプを可変速ポンプとするか
は、両ポンプ８，９が停止状態になつたときに切
り変えるようになつている。１４，１５は逆止め
弁、１６は給水管、１７は給水管１６内の圧力を
検出し、圧力に応じたデイジタル電気信号を出力
する圧力検出手段としての圧力検出器である。１
８は給水管１６内に連通する圧力タンク、１９は
給水管１６内の流量を検出する流量検出手段であ
る。

第２図は給水管１６を通つて流れる水量Ｑと、
これに対する給水管内の圧力Ｈとの関係を示して
いる。つまりHsはこの給液系統の制御目標圧力
基準値、H₁は定速ポンプ始動圧力基準値、H2は
定速ポンプ停止圧力基準値、H₃は可変速ポンプ
始動圧力基準値である。この定速ポンプ始動圧力
基準値H1は制御目標圧力基準値よりも低く設定
してあり、可変速ポンプが特性曲線１９で示すよ
うに最高速度基準値Nmaxで運転しているとき
に、なおかつ圧力検出器１７の出力がH₁まで低
下したときに可変速ポンプに加えて定速ポンプも
始動させる始動信号を作るのに用いる。

２０は可変速ポンプを最高速度基準値Nmaxで
運転し、且つ定速ポンプも運転しているときの合
成特性曲線である。

定速ポンプ停止圧力基準値H₂は制御目標圧力
基準値Hsよりも高く設定してあり、可変速ポン
プが特性曲線２１で示すように最低速度基準値
Nminで運転しているときに、なおかつ圧力検出
器１７の出力がH₂より高くなつたときに定速ポ
ンプの運転を停止させる停止信号を作るのに用い
る。

可変速ポンプ始動圧力基準値H₃は定速ポンプ
停止圧力設定値H₂よりも高く設定してあり、可
変速ポンプを始動させる始動信号を作るのに用い
る。なお可変速ポンプは定速ポンプと並列運転し
ているときには需要水量に応じて最低速度Nmin
から最高速度Nmaxの範囲で速度制御されるが、
可変速ポンプが単独で運転されているときには単
独運転時停止回転数基準値Noffと最高速度
Nmaxの範囲でのみ運転される。単独運転時停止
回転数基準値Noffで可変速ポンプが回転してい
るときの特性曲線は２２に示す通りであり、この
曲線の締切圧力h₄はH₃より高くなるように選択
してある。

さて２４（第３図参照）は制御目標圧力基準値
Hsを設定する為の第１設定手段であり、２５は
最低速度基準値Nminを設定する為の第２設定手
段である。これ等第１、第２設定手段２４，２５
はデイジタルスイツチで構成してありこれの出力
は演算手段の役目も備えたマイクロコンピユータ
２６のｉ／ｏユニツト２７に取り込まれるように
なつている。マイクロコンピユータ２６はあらか
じめリード、オンリー、メモリー（以下ROMと
称す）２８に書き込んである指令に基いて中央演
算処理装置（以下CPUと称す）２９で次の演算
を行うように構成してある。

H₁＝H₅−h₁ ……(1) H₂＝H₅＋h₂ ……(2) H₃＝H₅＋h₃ ……(3) Nmax＝Nmin＋na ……(4) Noff＝Nmin＋nd ……(5) 但しh₁，h₂，h₃，ha，ndは定数でh₂＜h₃ nd＜
naである。

これ等の基準値H₅，H₁，H₂，H₃，Nmin，
Nmax，Noffはランダム、アクセス、メモリー
（以下RAMと称す）３０に書き込まれるように
なつている。

圧力検出器１７、流量検出器１９の出力もマイ
クロコンピユータ２６内のｉ／ｏユニツト２７に
取り込まれるようになつている。

マイクロコンピユータ２６の出力はｉ／ｏユニ
ツト２７からインバータ１３へ送られ、これの周
波数と電圧とをその比がほぼ一定になるように制
御する。

またマイクロコンピユータ２７の出力は接点１
２ａ〜１２ｅを制御する。なおTH₁，TH₂はサ
ーマルリレーであり、MCBは回路遮断器である。

次に以上のよに構成したものの動作について説
明する。

第４図は基準値を作るためのフロー図であるブ
ロツク４０はスタートである。ブロツク４１では
夫々第１、第２設定手段２４，２５により制御目
標圧力基準値H₅と最低速度基準値Nminの値を設
定する。ブロツク４２ではRAM３０の所定の番
地にH₅とNminの値が書き込まれる。ブロツク４
３では、CPU２９がROM２８の中にあらかじめ
書き込んであつた上記(1)〜(5)式に、RAM３０に
書き込んだH₅，Nminの値を代入し、夫々H₁〜
H₃，Nmax，Noffの演算を行なう。ブロツク４
４では、ブロツク４３で求めた各基準値をRAM
３０の中へ書き込む。ブロツク４５は基準値作成
の終了を示す。

第５図ａ，ｂ，ｃはこの給水系統の運転状況を
示している。すなわちブロツク５０はスタート工
程である。ブロツク５１ではCPU２９がｉ／ｏ
ユニツト２７を通して圧力検出器１７の出力Ｈを
続み、これをRAM３０の所定の番地に書き込
む。ブロツク５２ではCPU２９はＨとH₃とを比
較しブロツク内の条件が成立していないときには
ブロツク５１へ戻る。条件が成立している場合は
給水管１６内の圧力はH₃に等しいか、これより
も低いことを表しているからブロツク５３へ進
み、例えば接点１２ｂと１２ｅを閉じてモータ１
０をインバータ１３の出力で付勢する。接点１２
ｂ，１２ｅを閉じる指令、インバータ１３の周波
数指令はマイクロコンピユータ２６が出す。

ブロツク５４では再び圧力検出器１７の圧力Ｈ
を続む。

ブロツク５５ではブロツク５４で読んだ圧力検
出器１７の出力ＨとHsとを比較し、その結果Ｈ
＝Hsならばブロツク５６へ進みインバータ１３
が出力していた周波数をそのまま持続する。そし
てブロツク５４に戻る。

ブロツク５５での比較の結果Ｈ＜Hsならばブ
ロツク５７へ進みマイクロコンピユータ２６から
インバータ１３に与えている周波数指令値ｆを続
み取る。ブロツク５８では周波数指令ｆの値をも
とにポンプ８の回転数Ｎを(6)式に依つて求める。

Ｎ＝120／Ｐｆ〔ｒ，ｐ，ｍ〕 ……(6) 但しＰはモータ１０の極数である。

(6)式の演算もマイクロコンピユータ２６で行
う。なおモータが誘導電動機である場合には実際
速度は(6)式で求めたものより若干小さいが差はわ
ずかなので無視できる。

次には第５図ｂのフローに移行しブロツク５９
で示す比較を行う。もしブロツク５９内で示した
条件が成立するならばマイクロコンピユータ２６
はブロツク６０に示すように周波数指令ｆを若干
上げる。ブロツク６０のあとはブロツク５４へ戻
る。ブロツク５９に示した条件が成立しないとき
は、ブロツク６１へ移行する。

ブロツク６１で示した条件が成立したときはブ
ロツク５９との関係から、もはや可変速ポンプだ
けでは充分な圧力を保持できないことを示してい
るからマイクロコンピユータ２６は接点１２ｄを
閉じる信号を出し、モータ１１も始動する。この
モータ１１は定速で回転する。ブロツク６２はこ
の状態を示している。なおブロツク６２で定速ポ
ンプが始動する結果ブロツク６２の前後では周波
数指令は大きく変わつている。ブロツク６３で
は、また圧力検出器１７の出力Ｈを読み込む。そ
してこの続み込んだ値とHsの値とを比較し、ブ
ロツク６４に書いてある条件が成立するときには
ブロツク６５へ進む。ブロツク６５では、インバ
ータ１３が周波数指令をそのまま接続させる。ブ
ロツク６５の次はブロツク６３へつながる。さて
ブロツク６１の条件が成立しないときにはブロツ
ク６６へ移行しインバータ１３から出している周
波数指令を若干下げる。ブロツク６６はブロツク
５４に連がる。

ブロツク６４の中の条件が成立せずＨ＞Hsで
あるときは、ブロツク６７へ移行する。もしブロ
ツク６７の中の条件が成立するときにはブロツク
６８に示したようにマイクロコンピユータ２６は
接点１２ｄを開く指令を出し、その結果定速で運
転されていたポンプ９は停止する。ブロツク６８
はブロツク５４に連がる。

ブロツク６７の中の条件が成立しないときはブ
ロツク６９へ移行する。ここでは周波数ｆを下げ
る指令が出される。ブロツク６９の次はブロツク
６３に連がる。

ブロツク６４の中の条件が成立せずＨ＜Hsで
あるときにはマイクロコンピユータ２６はブロツ
ク７０，７１に示すようにブロツク５７，５８で
示したものと同じ動作をする。

ブロツク７１の次のブロツク７２に連がる。ブ
ロツク７２内の条件が成立するときにはブロツク
７３へ移行しマイクロコンピユータ２６はインバ
ータ１３へ与える周波数指令を上げる。ブロツク
７３の次はブロツク６３へ連がる。

ブロツク７２に示した条件が成立しないときは
最低速度基準値Nminの設定が不適当であるか、
この給水系統では十分な水量をまかないきれない
ことを意味している。

さてブロツク５５内の条件が成立せずＨ＞Hs
であるときは、ブロツク７４，７５へ移行し、こ
こではブロツク５７，５８で示したものと全く同
様の処理を行なう。ブロツク７５の次は第5Cに
示すようにブロツク７６へ移行する。ブロツク７
６内の条件が成立するときはブロツク７７へ移行
し周波数指令を若干下げる。ブロツク７７の次は
ブロツク５４へ連なる。ブロツク７６内の条件が
成立しないときはブロツク７８へ移行しマイクロ
コンピユータ２６はスイイツチ１２ｂ，１２ｅを
開く指令を出す。その結果速度を変えて運転して
いたポンプ８は停止する。

ブロツク７８の次にはブロツク７９へ移行し次
に始動するときには接点１２ｅと１２ｃをまず閉
じて今度はポンプ９を可変速ポンプとして運転さ
せるための準備を行う。

ブロツク９０は終了である。

第６図は最低速度基準値Nminを自動的に設定
するときのフローを示している。

まずブロツク９０はスタートである。ブロツク
９１ではマイクロコンピユータ２６がこれの出し
ている周波数指令ｆを続み込む。ブロツク９２で
はｆの値を(6)式に代入しその結果がNminと等し
ければブロツク９３へ移行し等しくないときはブ
ロツク９１へ戻る。

ブロツク９３では流量検出器１９の出力を検出
し、ブロツク９４では流量が零か否かを判断す
る。もし流量が零ならばブロツク９５へ進み零で
ない場合はブロツク９３へ戻る。ブロツク９５で
は圧力検出器１７の出力を読み込み、ブロツク９
６ではその値ＨがHsと等しいか否かを判断する。
Ｈ＝Hsならば最低速度基準値の設定は正しいこ
とを意味している。従つて補正は必要ない。従つ
てブロツク９７へ移行し終了する。

もしＨ＝Hsの条件が成立しないときは、マイ
クロコンピユータ２６はＨ＞HsのときはNminの
値をわづかづつ小さくしＨ＜HsのときはNminの
値をわづかづつ大きくする。この動作をＨ＝Hs
になるまで繰り返す。そしてその都度マイクロコ
ンピユータ２６が出力しているNminの値を
RAM３０の中へ書き込む。

これに依つて基準値Nminの補正が自動的に行
われる。つまりこのときはマイクロコンピユータ
２６は調整手段として動作し第１設定手段２４は
希望圧力信号出力手段として働く。

以上図に示した実施例について説明したが、本
発明はこの実施例に限定されるものでなく種々の
変更が可能である。例えば以上の実施例では２台
のポンプのうちの一台を定速運転、他の一台を変
速運転する場合について説明したが、両ポンプと
も定速運転し、始動停止だけで行なうようにして
も良いし、両ポンプを変速運転するようにしても
良い。またポンプの台数は一台だけであつても良
い。

また変速運転を行うため電源とモータとの間に
可変周波数インバータを用いた場合について説明
したが、これはサイクロコンバータでもよくまた
渦電流接手付電動機、電動機を一次電圧制御を行
うことに依つて変速運転することも可能である。

また設定値の自動補正にあたつては、希望圧力
出力手段の出力をHsとし、且つポンプが最低速
度で締切り運転されているときの実際圧力がNs
と等しくなるように補正する場合について説明し
たが、ポンプの速度が一定の条件になつたときの
給水管内の圧力が希望圧力出力手段で設定した圧
力と等しくなるように自動補正をかければ良い。

またポンプに速度検出器を設ければ(6)式に示し
た演算を行うことなく直接ポンプの速度を検出で
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば以上の説明から明らかなように
希望圧力信号出力手段と圧力検出手段と調整手段
とを設けたので回転数基準値を自動的に調整でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ポンプシステムの一実施例を示
す系統図、第２図は本発明ポンプシステムの流量
対圧力特性曲線の一例を示す図、第３図は本発明
ポンプシステムの実施例を示す回路図、第４図、
第５図ａ，ｂ，ｃ及び第６図は第３図に示したシ
ステムの動作を説明するのに用いるフローチヤー
トである。 Hs，H₁，H₂，H₃は圧力基準値、NminNoff，
Nmaxは回転数基準値、１７は圧力検出手段、２
４は希望圧力信号出力手段の働きを有する圧力設
定手段、２５は回転速度設定手段、２６は演算手
段並びに調整手段の機能を有するマイクロコンピ
ユータである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポンプの吐出側の圧力に関する圧力基準値
   と、前記ポンプの回転数に関する回転速度基準値
   の夫々と、実際値とを比較しながら前記ポンプを
   制御する装置に於いて、前記ポンプの吐出側の圧
   力を検出する圧力検出手段と、前記ポンプが前記
   回転速度基準値で回転しているときの前記圧力検
   出手段の出力と前記希望圧力出力手段の出力とを
   比較し、両者に差があるときには前記圧力検出手
   段の出力が前記希望圧力出力手段の出力に等しく
   なるように前記回転速度基準値を調整する調整手
   段とを有するポンプシステム。