JPH05272700A - 送水管路の弁切換え方法 - Google Patents

送水管路の弁切換え方法

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JPH05272700A
JPH05272700A JP9713492A JP9713492A JPH05272700A JP H05272700 A JPH05272700 A JP H05272700A JP 9713492 A JP9713492 A JP 9713492A JP 9713492 A JP9713492 A JP 9713492A JP H05272700 A JPH05272700 A JP H05272700A
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bypass
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Masakazu Kubota
真和 窪田
Kenichi Kurotani
憲一 黒谷
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 送水管路系において弁切り換え時に発生する
水撃を弱める。 【構成】 バイパス弁7を全閉してポンプ井3へ流下さ
せている状態で送水管路8とバイパス管路との分岐点A
の水頭を下流側調整池6の水位と等しくするポンプ井流
入弁2の弁開度を予め記憶しておき、強制圧送から自然
流下に切り換える際、ポンプ吐出弁5の弁開度が0にな
る時とポンプ井流入弁2が予め記憶しておいた弁開度に
閉じられる時とが一致するように、ポンプ吐出弁5およ
びポンプ井流入弁2の弁閉止動作開始タイミングを両弁
5,2の現弁開度からそれぞれ算出し、そのタイミング
に従いポンプ吐出弁5およびポンプ井流入弁2の弁閉止
動作を開始し、さらに、ポンプ吐出弁5の弁開度が0に
なりポンプ井流入弁2が予め記憶しておいた弁開度にな
った時点でバイパス弁7の弁開放動作を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、送水管路の弁切換え方
法に関し、詳しくはバイパス路の切換え時に発生する水
撃を軽減する送水管路の弁切換え方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水道等の調整池間で送水する場
合、落差を利用して自然流下させるとともに、その送水
管路の途中にバイパス管路を形成してポンプを付設して
おき、加圧送水することがある。このバイパス管路の分
岐部には、それぞれ弁が設置されて送水系統の切換え時
に操作されるが、いずれの側に切り換える場合も、それ
まで開いていた弁を閉じてから他の系統の弁を開くた
め、閉じられる弁の一次側に水撃が発生するという問題
がある。図4はそのときの水頭の変化を示すグラフであ
る。そこで水撃を弱める対策として、弁を閉じるタイミ
ングを遅らせ、弁が完全に閉じる前に他の系統の弁を開
く方法が試みられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弁の切
り換えタイミングにより水撃を弱めようとしても、弁操
作の制御が難しく、タイミングを誤ると逆流してしまう
という問題があった。本発明は上記問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、弁の切
り換えタイミングを最適に制御することで水撃を弱める
とともに、ポンプ側からの逆流を防止することのできる
送水管路の弁切換え方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、上流側調整池と下流側調整池とを結ぶ送
水管路の途中に、上流側から順にポンプ井流入弁、ポン
プ井、ポンプおよびポンプ吐出弁を設置するとともに、
ポンプ井流入弁の一次側とポンプ吐出弁二次側との間に
バイパス管路を接続し、このバイパス管路にバイパス弁
を設置しておき、自然流下とポンプによる強制圧送とを
切り換える送水管路の弁切換え方法において、バイパス
弁を全閉しポンプ井流入弁を開きポンプ井へ流下させて
いる状態で送水管路からバイパス管路が分岐される分岐
点の水頭を下流側調整池の水位と等しくするポンプ井流
入弁の弁開度を予め記憶しておき、強制圧送を自然流下
に切り換える際に、ポンプ吐出弁の弁開度が0になる時
とポンプ井流入弁が予め記憶しておいた弁開度に閉じら
れる時とが一致するようにポンプ吐出弁およびポンプ井
流入弁の弁閉止動作開始タイミングを両弁の現弁開度か
らそれぞれ算出するとともに、そのタイミングに従いポ
ンプ吐出弁およびポンプ井流入弁の弁閉止動作を開始
し、次いで、ポンプ吐出弁の弁開度が0になりポンプ井
流入弁が予め記憶しておいた弁開度になった時点でバイ
パス弁の弁開放動作を開始することを特徴とする。
【0005】
【作用】本発明においては、バイパス弁を全閉しポンプ
井流入弁を開きポンプ井へ流下させている状態で送水管
路からバイパス管路が分岐される分岐点の水頭を下流側
調整池の水位と等しくするポンプ井流入弁の弁開度が予
め記憶される。強制圧送から自然流下に切り換える際、
閉じられ始めたポンプ吐出弁の弁開度が0になる時とポ
ンプ井流入弁が予め記憶しておいた弁開度にまで閉じら
れる時とが一致するように、ポンプ吐出弁およびポンプ
井流入弁の弁閉止動作開始タイミングが両弁の現弁開度
からそれぞれ算出され、それらのタイミングに従いポン
プ吐出弁およびポンプ井流入弁の弁閉止動作が開始しさ
れる。
【0006】それにより、ポンプ吐出弁の弁開度が0に
なりポンプ井流入弁が予め記憶しておいた弁開度になっ
たところでは、バイパス管路の分岐点における水頭が下
流側調整池の水位と等しくなる。次いで、バイパス弁が
開放され始め、ポンプ井流入弁がさらに閉じられること
により自然流下水はバイパス弁を介して下流側調整池へ
送られ始める。
【0007】このようにして、切り換え時にポンプ吐出
弁を閉じて流量を絞り、送水管路からバイパス管路が分
岐される分岐点の水頭を下流側調整池の水位と等しくな
った時点でバイパス弁を開放するようにしたことによ
り、上流側調整池から送られる水量の急激な変動が少な
くなる。また、バイパス弁はポンプ吐出弁が閉じられた
後に開かれるため、ポンプの加圧により上昇した水頭が
逆流してポンプ井流入弁へ伝えられることも防がれる。
【0008】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明が適用される送水系統を示す系統図で
ある。図において、1は上流側調整池、2はポンプ井流
入弁、3はポンプ井、4はポンプ、5はポンプ吐出弁、
6は下流側調整池、7はバイパス弁、8は上流側送水管
路、9は下流側送水管路であり、上流側調整池1は下流
側調整池6よりも高い位置に設置され、また途中のポン
プ井3は下流側調整池6よりもさらに低い位置に設置さ
れている。なお、Aは上流側送水管路8がポンプ井流入
弁2側とバイパス弁7側とに分かれる分岐点である。
【0009】自然流下の場合は、ポンプ井流入弁2およ
びポンプ吐出弁5が閉じられて、バイパス弁7が開かれ
ることにより、高所の上流側調整池1からそれよりも低
い下流側調整池6へその水頭差により流れる。強制圧送
の場合は、バイパス弁7が閉じられ、ポンプ井流入弁2
およびポンプ吐出弁5が開かれるとともにポンプ4が起
動されることにより、上流側調整池1からポンプ井3へ
吐出していったん溜められた後、ポンプ4に加圧されて
下流側調整池6へ送られる。
【0010】なお、強制圧送の場合、ポンプ井流入弁2
が完全に開かれると、上流側調整池1とポンプ井3との
水頭差によりポンプ井3へ吐出される。そのため、水量
が自然流下の場合よりも多くなり、当然、ポンプ4も相
応の容量を備えている。以下、強制圧送から自然流下へ
切り換える際に、ポンプ吐出弁5からバイパス弁7の一
次側へ逆流させることなく水撃を弱めることのできる弁
操作の手順について説明する。
【0011】(1)先ず、ポンプ井流入弁2の一次側水
頭を下流側調整池6の水位H6と仮定して上流側調整池
1の水位H1との差ΔH1を求め、さらに上流側送水管路
8の直径D1、その管長L1、管損失係数f1および重力
加速度gにより、この間に流れる流量Qを計算する。す
なわち、数式1に示すDarcy・Weisbachの
式を用いて差ΔH1を表すことができる。
【0012】
【数1】
【0013】数式1中のv1は流速であり、流量Qとの
関係は数式2により表される。
【0014】
【数2】
【0015】その結果、数式1、数式2により、流量Q
は数式3として求められる。
【0016】
【数3】
【0017】(2)次に、(1)で得られた流量Qにお
けるポンプ井流入弁2の一次側水頭H2とポンプ井水位
3との間の圧力損失水頭ΔH2は、ポンプ井流入弁2の
損失係数f2により数式4のように表される。
【0018】
【数4】
【0019】数式4中のv2はポンプ井流入弁2におけ
る流速であり、流量Qとの関係は数式5により表され
る。
【0020】
【数5】
【0021】数式5中のD2はポンプ井流入弁2の口径
である。ここで、数式4、数式5により、損失係数f2
は数式6のように表される。
【0022】
【数6】
【0023】また、(1)の状態で流量Qが得られるポ
ンプ井流入弁2の開度τ1は、弁の固有の損失係数f2
関数として数式7のように表される。
【0024】
【数7】
【0025】(3)上述した各数式により得られた弁開
度τ1は送水系統の固有の値であり、予め図示しない制
御装置に記憶しておく。この制御装置は、弁2,5,7
およびポンプ4の開閉操作等を制御するものである。こ
こで、バイパス弁7を閉じポンプ井流入弁2の弁開度を
得られた弁開度τ1に保持してポンプ井3へ送水してい
る状態を考えると、ポンプ井流入弁2の一次側における
水頭が下流側調整池6の水位と等しくなる。そのため、
この状態でバイパス弁7を開いてもポンプ吐出弁5側か
ら逆流されることはない。
【0026】(4)次に、得られた弁開度τ1に基づ
き、図2に示すタイミングで開閉操作を行う。すなわ
ち、ポンプ吐出弁5を全閉してからバイパス弁7を開き
始めるとともに、ポンプ吐出弁5を全閉した時点で、同
じく閉じ始めたポンプ井流入弁2の弁開度がτ1に達す
るようにする。なお、弁2,5,7はモータ等によりそ
れぞれが一定の速度で開閉駆動されるものとする。具体
的な手順としては、制御装置に強制圧送から自然流下に
切り換える指令が入力されると、ポンプ井流入弁2の現
在の弁開度をτとし、弁開度100%から0%までのス
トローク時間をt0とし、現在から弁開度τ1までの所要
時間t1を数式8により算出する。
【0027】
【数8】
【0028】(5)同様にして、ポンプ吐出弁5の現在
の弁開度をτbとし、弁開度100%から0%までのス
トローク時間をtaとし、現在の弁開度τbから弁開度0
%までの所要時間tbを数式9により算出する。
【0029】
【数9】
【0030】(6)求めた各所要時間t1,tbを比較し
てtbが大きい場合は、ポンプ吐出弁5を先に閉じ始め
る。その後、(tb−t1)を経過したらポンプ井流入弁
2を閉じ始める。さらに、t1が経過すると、ポンプ井
流入弁2が弁開度τ1となり、同時にポンプ吐出弁5が
弁開度0%すなわち全閉となる。この時点でバイパス弁
7を開き始める。バイパス弁7が全開された時点で弁操
作を終了する。
【0031】また、各所要時間t1,tbを比較した結
果、t1が大きい場合はポンプ井流入弁2を先に閉じ始
める。この場合も同様に、ポンプ井流入弁2が弁開度τ
1のときにポンプ吐出弁5の弁開度が0%となるように
する。このようにして、ポンプ吐出弁5を閉じた後にバ
イパス弁7を開く場合、その切り換え時点でポンプ井流
入弁2をその送水系統固有の弁開度τ1で開いておくこ
とにより、ポンプ井流入弁2の一次側での圧力変動が少
なくなり、水撃の発生が弱められる。同時に、ポンプ吐
出弁5がいったん閉じた後にバイパス弁7が開かれるた
め、ポンプ井流入弁2側への逆流も防がれる。
【0032】図3は、上述した実施例で得られたバイパ
ス弁7の一次側における水頭の変化を示すグラフであ
る。図4は同一送水管路において従来の弁操作方法によ
り行われた場合の水頭の変化を示すグラフである。両図
を比較するとあきらかなように実施例は従来例よりも圧
力上昇が少ない。以上、強制圧送から自然流下へ切り換
える場合の手順を説明したが、反対に自然流下から強制
圧送へ切り換える場合は、上述した手順を反対にしてお
こなうことで同様な結果が得られる。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、強制
圧送から自然流下に切り換える際に、ポンプ吐出弁の弁
開度が0になりポンプ井流入弁が予め記憶しておいた弁
開度に達したところで、バイパス弁が開放され始めて流
下水がバイパス弁を介して下流側調整池へ送られ始め
る。その結果、バイパス管路の分岐点における水頭が下
流側調整池の水位と等しくなることにより、切り換え時
の水量の急激な変動がなくなり、ポンプ井流入弁に発生
する水撃が弱められる。また、バイパス弁はポンプ吐出
弁を閉じてから開かれることにより、ポンプの加圧によ
る水頭がポンプ井流入弁へ逆流して伝えられることがな
くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される送水系統を示す系統図であ
る。
【図2】弁操作の順序を示すタイミングチャートであ
る。
【図3】実施例における水頭の変化を示すグラフであ
る。
【図4】従来例における水頭の変化を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 上流側調整池 2 ポンプ井流入弁 3 ポンプ井 4 ポンプ 5 ポンプ吐出弁 6 下流側調整池 7 バイパス弁 8 上流側送水管路 9 下流側送水管路 A 分岐点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上流側調整池と下流側調整池とを結ぶ送
    水管路の途中に、上流側から順にポンプ井流入弁、ポン
    プ井、ポンプおよびポンプ吐出弁を設置するとともに、
    ポンプ井流入弁の一次側とポンプ吐出弁二次側との間に
    バイパス管路を接続し、このバイパス管路にバイパス弁
    を設置しておき、自然流下とポンプによる強制圧送とを
    切り換える送水管路の弁切換え方法において、 バイパス弁を全閉しポンプ井流入弁を開きポンプ井へ流
    下させている状態で送水管路からバイパス管路が分岐さ
    れる分岐点の水頭を下流側調整池の水位と等しくするポ
    ンプ井流入弁の弁開度を予め記憶しておき、強制圧送を
    自然流下に切り換える際に、ポンプ吐出弁の弁開度が0
    になる時とポンプ井流入弁が予め記憶しておいた弁開度
    に閉じられる時とが一致するようにポンプ吐出弁および
    ポンプ井流入弁の弁閉止動作開始タイミングを両弁の現
    弁開度からそれぞれ算出するとともに、そのタイミング
    に従いポンプ吐出弁およびポンプ井流入弁の弁閉止動作
    を開始し、次いで、ポンプ吐出弁の弁開度が0になりポ
    ンプ井流入弁が予め記憶しておいた弁開度になった時点
    でバイパス弁の弁開放動作を開始することを特徴とする
    送水管路の弁切換え方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006226639A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd コージェネレーションシステム
CN111994971A (zh) * 2020-08-03 2020-11-27 优德太湖水务(苏州)有限公司 一种分散式污水处理进水自动调节装置及方法

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