JPH05118280A - 可変速給水装置の運転制御方式 - Google Patents

可変速給水装置の運転制御方式

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JPH05118280A
JPH05118280A JP3228465A JP22846591A JPH05118280A JP H05118280 A JPH05118280 A JP H05118280A JP 3228465 A JP3228465 A JP 3228465A JP 22846591 A JP22846591 A JP 22846591A JP H05118280 A JPH05118280 A JP H05118280A
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pump
target pressure
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水の使用状態によってポンプ一次側圧力が変
化してもポンプ二次側の圧力を末端圧力一定に制御する
ことができる可変速給水装置の運転制御方式を提供する
こと。 【構成】 給水ポンプ3と、可変速電動機2と、回転速
度Hzxを検出する回転速度検出手段5と、吐出圧力P
oを検出する吐出圧力検出手段9と、上限設定圧力PA
を設定する圧力設定手段101と、下限設定圧力PBを
設定する圧力設定手段102と、ポンプ締めきり圧力P
0を設定する圧力設定103と、目標圧力演算手段6
と、回転速度制御手段7とを具備する可変速給水装置に
おいて、給水ポンプ3の吸込側の押込水圧Ppを検出す
る圧力検出手段9Xを設け、目標圧力演算手段6の目標
圧力PV算出関数{PV=f(Hzx)}を押込水圧P
pによって逐一変化させ、それによって得られた関数
{PV=f’(Hzx)}によって、目標圧力PVを演
算するようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、給水ポンプと該給水ポ
ンプに連結された可変電動機を具備する可変速給水装置
の運転制御方式に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来、ポンプの回転速度より適切な目標圧
力を逐一演算しながらポンプの速度制御をすることによ
り、高価な流量計を用いなくてもポンプ二次側の圧力を
制御する可変速給水装置が知られている。図2は、従来
のこの種の可変速給水装置の構成を示すブロック図であ
る。
【0003】従来の可変速度給水装置は図2に示すよう
に、給水ポンプ3と、該ポンプ3を駆動するインバータ
とモータからなる可変速電動機2と、該可変速電動機2
の回転速度を検出して、該回転速度Hzxの信号を出力
する回転速度検出手段5と、給水ポンプ3の吐出管8に
設けられ該吐出管8の吐出水圧Poを検出して該吐出水
圧Poの信号を出力する圧力検出手段9と、上限設定圧
力PAを設定する圧力設定手段101と、下限設定圧力
PBを設定する圧力設定手段102と、ポンプ締めきり
圧力P0を設定する圧力設定103と、目標圧力演算手
段6と、回転制御手段7を具備する構成である。
【0004】上記構成の可変速度給水装置において、目
標圧力演算手段6は回転速度Hzxに対応する目標圧力
PVを、回転速度Hzxの関数{PV=f(Hzx)}
により算出し、該目標圧力を表す目標圧力PVの信号を
出力する。また、回転速度制御手段7は目標圧力PVと
吐出水圧Poとに応答して、該吐出水圧Poが目標圧力
PVに一致するように、可変速度電動機2を速度制御す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来構成の可変速
度給水装置においては、給水ポンプ3の吸込側(一次
側)に受水槽等を持つ押込水圧Ppがあまり変化しない
配管系では有効である。しかし、配管途中に給水ポンプ
3を直結して加圧するような配管系、言い換えればポン
プ一次側の圧力が水の使用状態によって著しく変化する
ような配管系ではポンプ二次側の圧力を末端圧力一定に
制御することが困難であった。このことを図3及び図4
を用いて説明する。
【0006】図3は押込水圧Ppがない場合のポンプ流
量と圧力の関係を示す図であり、図4は押込水圧Ppが
かかった場合のポンプ流量と圧力の関係を示す図であ
る。
【0007】図3において、目標圧力演算手段6におい
て、ポンプ回転速度Hzxの入力により Hzx<HzB PV=PB・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) HzB=<Hzx<HzOでは PV=((PA−PB)/(HzO−HzB))×(Hzx−HzB)+ PB・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) HzO<Hzx PV=PA・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3) にて、逐次目標圧力PVを演算しているとする。
【0008】ただし、 Hzx;ポンプ回転速度値(回転速度検出手段5より) Hz0;最高回転速度(通常50Hz又は60Hz) PA;上限設定圧力(設定手段101) PB;下限設定圧力(設定手段102)
【0009】上式(1)は、目標圧力の下限を設けてお
り、仮にポンプ速度が下限速度HzBを下回ってきても
目標圧力を下限値PBに保つためのものである。式
(3)は、目標圧力の上限を設けており、仮にポンプ速
度が上限速度Hz0を上回ってきても目標圧力を上限値
PA以上に上げないためのものである。
【0010】上式(2)はポンプ速度が下限値HzBか
ら上限値Hz0の間でポンプ目標圧力を下限設定圧力P
Bから上限設定圧力PAへ変化させるためのものであ
る。概略Hzx=Hz0を入力するとPV=PAを出力
し、Hzx=HzBを入力するとPV=PBを出力し、
HzxにHzOとHzBの任意の値を入力するとPBと
PAの間の適切な値を出力するようになっている(図中
線x)。例えば、流量Qでポンプ速度がHzB+ΔHz
になると、目標圧力PVはPB+ΔPとなる(図中一点
鎖線;点k)。
【0011】ここで、押込水圧Ppがかかると、図3に
点線で表したポンプ性能曲線は押込水圧Ppによって同
一流量での圧力が押込水圧Ppだけ上昇し、図4の点線
で表されるようなポンプ性能曲線となる。
【0012】この状態で押込水圧Ppを考慮しない従来
の制御方法を用いた場合を、図3の点kとの比較で考え
ると、回転速度HzB+ΔHzでの実際圧力は同一水量
Qにおいて、押込水圧Ppだけ高くなる(図4;点
k’)。これは目標圧力PB+ΔPよりも高いため、速
度制御が働いて、制御系はポンプ回転速度を下げてい
く。回転速度が下がると目標圧力演算手段はPB+ΔP
よりも低い目標圧力PV値を出力し、制御系は目標圧力
PVを下げながら回転速度Hzxを下げ、結局HzB以
下まで下げていく(図4中の斜線部)。最終的には演算
式(1)が適用され、PBにて系が安定し流量Qにおい
て使用者側の期待する適正圧力PB+ΔPよりも圧力が
ΔPだけ不足するという不具合が生じる(図4;点
1)。
【0013】また、別の例として下限速度HzB以下に
ポンプ速度を下げない制御をしていた場合は、HzBの
ポンプ性能曲線に沿った点1’で運転してしまい使用者
側の期待する適正圧力PB+ΔPよりも圧力が高くなっ
てしまう(図4;点1)。各流量において、同一のこと
を考えると、結局図3のポンプ運転曲線xは押込水圧P
pを受けたことにより、図4の線x’になり、使用者側
の期待する適正圧力である図3のポンプ運転曲線xから
逸脱してしまうことになる。
【0014】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、ポンプ一次側(吸込側)に設けた圧力センサーより
の押込水圧を検出し、この検出値により逐一制御演算式
を修正することにより、水の使用状態によってポンプ一
次側圧力が変化してもポンプ二次側の圧力を末端圧力一
定に制御することができる可変速給水装置の運転制御方
式を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、図1に示すように、給水ポンプ3に連結さ
れ、該ポンプ3を駆動する可変速電動機2と、可変速電
動機2の回転速度Hzxを検出する回転速度検出手段5
と、給水ポンプ3の吐出圧力Po検出する吐出圧力検出
手段9と、上限設定圧力PAを設定する圧力設定手段1
01と、下限設定圧力PBを設定する圧力設定手段10
2と、ポンプ締めきり圧力P0を設定する圧力設定10
3と、回転速度Hzxに対応する目標圧力PVを、回転
速度信号Hzxの関数{PV=f(Hzx)}により算
出する目標圧力演算手段6と、目標圧力信号PVと吐出
圧力Poとに応答して、吐出圧力Poが目標圧力信号P
Vに一致するように、可変速度電動機2を速度制御する
回転速度制御手段7とを具備する可変速給水装置におい
て、給水ポンプ3の吸込側に設けられ吸込側の押込水圧
Ppを検出する圧力検出手段9Xを設け、目標圧力演算
手段6の目標圧力PV算出関数{PV=f(Hzx)}
を押込水圧Ppによって逐一変化させ、それによって得
られた関数{PV=f’(Hzx)}によって、目標圧
力PVを演算するようにしたことを特徴とする。
【0016】また、目標圧力演算手段6の目標圧力PV
算出関数{PV=f(Hzx)}にポンプ回転速度の次
元を持つ定数Hziが一つ以上ふくまれているものであ
って、押込水圧Ppによって、該定数Hziを逐次 と変換し、それによって得られた関数PV=f’(Hz
x)によって、目標圧力PVを演算するようにしたこと
を特徴とする。
【0017】
【作用】本発明は可変速給水装置の運転制御することに
より、押込水圧Ppに応じて目標圧力演算関数中のポン
プ回転速度の次元を持つ定数Hz0をHz0’に、Hz
BをHzB’に変換し、上式(1)〜(3)を下式
(1)’〜(3)’に逐次変換すれば、 図4中の実線
(線y)で示すように押込水圧Ppによらず、図3の線
xと同様の目標圧力PVに系を速度制御できる。 Hzx<HzB’ PV=PB・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)’ HzB’=<Hzx<Hz0’では PV=((PA−PB)/(Hz0’−HzB’))×(Hzx−HzB ’ )+PB・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) ’ Hz0’<Hzx PV=PA・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)’ にて、逐次目標圧力PVを演算する。
【0018】ただし、 Hzx;ポンプ回転速度値(回転速度検出手段5より) Hz0;最高回転速度(通常50Hz又は60Hz) HzB;HzBはポンプ特性上一般にHzB=(PB/
PO)1/2×HO PA;上限設定圧力1(設定手段101) PB;下限設定圧力2(設定手段102)
【0019】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は可変速給水装置の構成を示すブロック図
である。同図において、図2と同一符号を付した部分は
同一又は相当部分を示す。本可変速給水装置が図2に示
す可変速給水装置と異なる点は、本可変速給水装置は、
給水ポンプ3の吸込側に設けられ吸込側の押込水圧Pp
を検出する圧力検出手段9Xを設け、この検出した押込
水圧Pp値を目標圧力演算手段6に出力している。そし
て、目標圧力演算手段6の目標圧力PV算出関数{PV
=f(Hzx)}をこの押込水圧Ppによって逐一変化
させ、それによって得られた関数{PV=f’(Hz
x)}によって、目標圧力PVを演算する。
【0020】図1に示す可変速給水装置の動作は、上記
図3、図4による動作詳細説明とほぼ同一である。違い
はポンプ運転点が実際の配管抵抗に一致するように、H
zMで関数を二つに分けている。以下、図2の従来の可
変速給水装置の動作と図1の本発明の可変速給水装置の
動作とを比較しながら、本発明の可変速給水装置の動作
を説明する。
【0021】図2の目標圧力演算手段6における算出方
法(従来算出方法)は、
【0022】但し; Hz0;最高回転数(通常50Hz又は60Hz) P0;最高回転時ポンプ締め切り圧力(圧力設定手段1
03の出力) PA;上限設定圧力(圧力設定手段101の出力) PB;下限設定圧力(設定手段102の出力) ALP、BET;0以上1以下の定数(設定する、又は
固定例えばALP=BET=0.5) その他の係数は上記の演算によりもとまる。なる演算に
より係数K1、K2を導く。
【0023】ここでに回転速度検出手段5で検出された
ポンプ回転速度Hzxが入ったときの目標圧力PVを Hzx<HzB PV=PB HzB=<Hzx<HzMでは PV=K1×(Hzx−HzB)+PB HzM=<Hzx=<HzOでは PV=K2×(Hzx−HzM)+PM Hz0<Hzx PV=PA にて逐次演算する。その目標圧力PVに吐出圧力Poが
一致するように回転速度制御手段7でPI制御する。
【0024】図1の目標圧力演算手段6における算出方
法(本発明の算出方法)は、
【0025】但し; Hz0;最高回転数(通常50Hz又は60Hz) P0;最高回転時ポンプ締め切り圧力(設定手段10
3) PA;上限設定圧力(圧力設定手段101の出力) PB;下限設定圧力(圧力設定手段102の出力) ALP、BET;0以上1以下の定数(設定する、又は
固定例えばALP=BET=0.5) Pp;押込水圧(圧力検出手段9Xの出力) その他の係数は上記の演算によりもとまる。なる演算に
より係数K1’、K2’を導く。
【0026】ここで、回転速度検出手段5で検出された
ポンプ回転速度Hzxが入ったときの目標圧力PVを Hzx<HzB’ PV=PB HzB’=<Hzx<HzM’では PV=K1’×(Hzx−HzB’)+PB HzM’=<Hzx=<HzO’では PV=K2’×(Hzx−HzM’)+PM Hz0’<Hzx PV=PA にて逐次演算する。その目標圧力PVに吐出圧力Poが
一致するように回転速度制御手段7でPI制御する。こ
こで、6押込水圧Pp=0一定とすると、従来の演算方
法となる。
【0027】可変速給水装置を上記のように運転制御す
ることにより、図4の実線(線y)で示すように押込水
圧Ppによらず、図3の点線(線x)と同様の目標圧力
PVに速度制御できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、給
水ポンプ3の吸込側に設けられ吸込側の押込水圧Ppを
検出する圧力検出手段9Xを設け、目標圧力演算手段6
の目標圧力PV算出関数{PV=f(Hzx)}を押込
水圧Ppによって逐一変化させ、それによって得られた
関数{PV=f’(Hzx)}によって、目標圧力PV
を演算するようにしたので、水の使用状態によってポン
プ吸い込み側(一次側)の押込水圧Ppが変化してもポ
ンプ吐出側(二次側)圧力を一定になるように制御する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の可変速給水装置の構成を示すブロック
図である。
【図2】従来のの可変速給水装置の構成を示すブロック
図である。
【図3】ポンプ運転点の説明図である。
【図4】押込水圧がかかったときのポンプ運転点の説明
図である。
【符号の説明】
2 可変速電動機 3 給水ポンプ 5 回転速度検出手段 6 目標圧力演算手段 7 回転速度制御手段 9 吐出圧力検出手段 9X 押込水圧検出手段 101 圧力設定手段 102 圧力設定手段 103 圧力設定手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給水ポンプ3に連結され、該ポンプ3を
    駆動する可変速電動機2と、該可変速電動機2の回転速
    度Hzxを検出する回転速度検出手段5と、前記給水ポ
    ンプ3の吐出圧力Poを検出する吐出圧力検出手段9
    と、上限設定圧力PAを設定する圧力設定手段101
    と、下限設定圧力PBを設定する圧力設定手段102
    と、ポンプ締めきり圧力P0を設定する圧力設定103
    と、前記回転速度Hzxに対応する目標圧力PVを、前
    記回転速度信号Hzxの関数{PV=f(Hzx)}に
    より算出する目標圧力演算手段6と、前記目標圧力信号
    PVと前記吐出圧力Poとに応答して、前記吐出圧力P
    oが前記目標圧力信号PVに一致するように、前記可変
    速度電動機2を速度制御する回転速度制御手段7とを具
    備する可変速給水装置の運転制御方式において、 前記給水ポンプ3の吸込側に設けられ吸込側の押込水圧
    Ppを検出する圧力検出手段9Xを設け、 前記目標圧力演算手段6の目標圧力PV算出関数{PV
    =f(Hzx)}を前記押込水圧Ppによって逐一変化
    させ、それによって得られた関数{PV=f’(Hz
    x)}によって、目標圧力PVを演算するようにしたこ
    とを特徴とする可変速給水装置の運転制御方式。
  2. 【請求項2】 前記目標圧力演算手段6の目標圧力PV
    算出関数{PV=f(Hzx)}にポンプ回転速度の次
    元を持つ定数Hziが一つ以上ふくまれているものであ
    って、 前記押込水圧Ppによって、該定数Hziを逐次 と変換し、それによって得られた関数PV=f’(Hz
    x)によって、前記目標圧力PVを演算するようにした
    ことを特徴とする請求項1記載の可変速給水装置の運転
    制御方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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