JPH06187047A - ポンプ井水位制御装置 - Google Patents

ポンプ井水位制御装置

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Publication number
JPH06187047A
JPH06187047A JP33723492A JP33723492A JPH06187047A JP H06187047 A JPH06187047 A JP H06187047A JP 33723492 A JP33723492 A JP 33723492A JP 33723492 A JP33723492 A JP 33723492A JP H06187047 A JPH06187047 A JP H06187047A
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JP
Japan
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water level
pump
time
starting
normal
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Application number
JP33723492A
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English (en)
Inventor
Mitsuhiro Komoda
光宏 薦田
Yoshinori Odajima
良典 小田島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプ井の水位を最適範囲に制御するにポン
プ井水位制御装置において、豪雨等によって水位が急激
に上昇した場合においても、水位をできるだけ最適範囲
に維持する。 【構成】 ポンプ井におけ水位を検出し、検出された水
位が所定の起動水位を越えたときポンプ井の水を排出す
るポンプを起動し、検出された水位が起動水位より下方
に位置する第1予備水位を越えた時刻からの経過時間を
計時する。そして、所定の限界時間を計時する前に検出
された水位が第1予備水位より上方でかつ起動水位より
下方に位置する第2予備水位を越えたときポンプを強制
起動する。また。検出された水位が第1予備水位より下
方に位置する停止水位以下に低下したときポンプを停止
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば水処理プラント
等において、ポンプ井の水位を最適範囲に制御するにポ
ンプ井水位制御装置に関わり、特に、豪雨等によって水
位が急激に上昇した場合においても、できるだけ水位が
最適範囲を維持できるようにしたポンプ井水位制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば水処理プラント等においては、家
庭排水,工場排水を一旦ポンプ井に貯水してその後処理
場へ導いて水処理を実施する。この場合、ポンプ井の水
位が予め定められた起動水位以上になった時点でポンプ
を起動して、水を処理場へ排水するようにしている。そ
して、大規模なポンプ井においては、複数のポンプが配
設されている。この場合、全部のポンプを一斉に起動す
るのではなくて、水位に応じて、運転するポンプの台数
を制御している。図9は、ポンプ井の水位を複数のポン
プで最適範囲に制御するポンプ井水位制御装置の概略構
成を示す模式図である。
【0003】ポンプ井戸1内には、長さがそれぞれ異な
る9本の電極棒2が配設されている。9本の電極棒2の
のうち最も長い電極棒は接地されている。水位が前記接
地電極棒を除く各電極棒2の下端位置に達すると、接地
電極棒との間の抵抗値がほぼ零になり、該当電極棒2が
接地されたと等しくなる。接地電極棒を除く、8本の各
電極棒2の各下端位置を、それぞれ、インタロック水位
LL.3台目停止水位L1,2台目停止水位L2,1台
目停止水位L3,1台目運転水位H1,2台目運転水位
H2,3台目運転水位H3,異常水位HHと定義する。
【0004】水位検出回路3は、水位が各電極棒2の各
下端位置以上に上昇すると、それぞれ対応する各リレー
RL1,RL2,RL3,RH1,RH2,RH3,R
HHを通電する。そして、このポンプ井1にはポンプ井
1の水を水処理場へ排水するための3台のポンプP1.
P2,P3が配設されている。各ポンプP1,P2,P
3はそれぞれ対応する各駆動接点PY1,PY2,PY
3が閉成されると起動する。各駆動接点PY1,PY
2,PY3は、各リレーRH1,RH2.RH3の通電
動作に応じて閉成され、各リレーRL1,RL2,RL
3の通電遮断動作に応じて開放される。
【0005】そして、水位が上昇して1台目運転水位H
1に達するとリレーRH1が通電され、駆動接点PY1
が閉成し、1台目のポンプP1が起動する。同様に、さ
らに水位が2台目運転水位H2に達すると、リレーRH
2が通電され、駆動接点PY2が閉成し、2台目のポン
プP2が起動する。さらに、水位が3台目運転水位H3
に達すると、リレーRH3が通電され、駆動接点PY3
が閉成し、3台目のポンプP3が起動する。
【0006】水位が異常高水位HHに達するとリレーR
HHが動作し、図示しない警報回路が作動して、異常高
水位の警報を鳴し、監視員に対して異常事態であること
を警告する。異常事態を確認した監視員は、処理場の流
入ゲートを閉めて、処理場が冠水することを未然に防止
する等の緊急操作を実施する。
【0007】逆に、ポンプ井1の水位が下がり、水位が
1台目停止水位L3以下に低下すると、リレーRL3が
遮断されてポンプP3が停止する。ポンプ井1の水位が
さらに下がり、水位が2台目停止水位L2以下に低下す
ると、リレーRL2が遮断されてポンプP2が停止す
る。そして、水位が3台目停止水位L1以下に低下する
と、リレーRL1が遮断されて最後のポンプP1が停止
する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図9に示
すポンプ井水位制御装置においても、まだ解消すべき次
のような問題があった。
【0009】すなわち、豪雨時の急激な水位上昇時に
は、水位が各運転水位H1,H2,H3に達した時点で
対応する各ポンプP1,P2.P3を起動していたので
は、排水速度が水位上昇速度に追付かず、短時間に警戒
水位HHに達して、監視員の判断が間に合わず処理場が
冠水する懸念がある。また、異常に早い速度で水位が上
昇したとしても、水位が許容範囲内にある場合には、そ
の情報が監視員に伝達されないから、対応処置が遅れる
場合がある。
【0010】本発明はこのような事情に鑑みてなされて
ものであり、水位上昇が大きい場合には水位が実際にポ
ンプを起動するための起動水位に達する以前にポンプを
起動することによって、異常発生時においても、水位の
急激な上昇を抑制できるポンプ井水位制御装置を提供す
ることを目的とする。
【0011】また、常時水位の上昇率を算出することに
よって、たとえ水位が起動水位に達していない状態にお
いても、異常な水位上昇率を把握できるポンプ井水位制
御装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明のポンプ井水位制御装置においては、ポンプ
井におけ水位を検出する水位検出手段と、この水位検出
手段にて検出された水位が所定の起動水位を越えたとき
ポンプ井の水を排出するポンプを起動するポンプ起動手
段と、検出された水位が起動水位より下方に位置する第
1予備水位を越えた時刻からの経過時間を計時する計時
手段と、計時手段が所定の限界時間を計時する前に検出
された水位が第1予備水位より上方でかつ起動水位より
下方に位置する第2予備水位を越えたときポンプを強制
起動するポンプ強制起動手段と、検出された水位が第1
予備水位より下方に位置する停止水位以下に低下したと
きポンプを停止するポンプ停止手段とを備えている。
【0013】また、別の発明においては、前述した水位
検出手段とポンプ起動手段に加えて、検出された水位の
上昇率を算出する上昇率算出手段と、上昇率算出手段に
て算出された上昇率が所定の限界上昇率を越えたとき異
常上昇警報を出力する異常上昇警報出力手段と、検出さ
れた水位が停止水位以下に低下したときポンプを停止す
るポンプ停止手段とを備えたものである。
【0014】
【作用】このように構成されたポンプ井水位制御装置に
よれぱ、水位が上昇して第1予備水位に達してから次の
第2予備水位に達するまでの時間が、通常の水位上昇に
おける通常時間より短く設定された限界時間より短くな
った場合には、水位上昇が異常であると判断されて、水
位が通常の起動水位に達する前にポンプが起動する。よ
って、異常時における水位の上昇度合いが低下する。
【0015】また、別の発明においては、ポンプ井の水
位は水位検出手段によって常時測定され、さらに、上昇
率算出手段によって、水位の上昇率が常時監視されてい
る。そして、この上昇率が限界上昇率を越えると直ちに
異常上昇率の警報が出力される。その結果、監視員は、
異常時における水位上昇を前もって把握することができ
る。
【0016】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。
【0017】図1及び図2はそれぞれ実施例のポンプ井
水位制御装置の概略構成を示すシーケンス図である。図
1は装置全体の模式図であり、図2はポンプ強制運転検
出回路図である。なお、図1に示す実施例装置におい
て、図9に示す従来装置と同一部分には同一符号が付し
てある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略さ
れている。
【0018】図1に示すように、この実施例において
は、1台目運転水位H1,2台目運転水位H2,3台目
運転水位H3及び警戒水位HHに対応する各リレーRH
1,RH2.RH3,RHHに動作電流を強制的に供給
する各強制接点T1X,T2X,T3X,THXが各リ
レーRH1〜RHHと電源ラインYRとの間に介挿され
ている。
【0019】図2のポンプ強制運転検出回路4におい
て、電源ラインTR,YT相互間に、図1の各リレーR
L2.RL3,RH1,RH2の通電によって閉成され
る各接点RL2a.RL3a,RH1a,RH2aと各
通常タイマT1,T2,T3,T4とからなる各直列回
路が介挿されている。
【0020】また、この各通常タイマT1,T2,T
3,T4に対しいてそれぞれ限界タイマT1a,T2
a,T3a,T4aがそれぞれd接点を介して並列接続
されている。各d接点は、各通常タイマT1,T2,T
3,T4に設定された各通常時間S3,S4,S5,S
6の計時終了信号で開放される。
【0021】また、各接点RL3a,RH1a,RH2
aと電源ラインYTとの間には、各強制リレーR1X,
R2X,R3Xが、各ポンプP1,P2.P3の各駆動
接点PY1,PY2.PY3の開状態時に閉成される各
接点PZ1,PZ2,PZ3、及び各a接点を介して接
続されている。各a接点は各限界タイマT1a,T2
a,T3aに設定された限界時間S3´,S4´,S5
´の計時終了信号で閉成される。
【0022】また、電源ラインYR,YT間には、図1
のリレーRH3の通電動作に応動して閉成される接点R
H3a,前記限界タイマT4aに設定された限界時間S
6´の計時終了信号で閉成されるa接点、及び強制リレ
ーRHXとの直列回路が接続されている。前記各強制レ
リーR1X,R2X.R3X,RHXが通電されると、
図1に示す各強制接点T1X,T2X.T3X,THX
が閉成される。
【0023】図3は運転ポンプ台数検出回路である。電
源ラインYR.YT間に、前記各ポンプP1.P2,P
3の起動・停止動作に連動する各切換接点PX1,PX
2,PX3を介してそれぞれ各リレーN1,N2.N3
が接続されている。図3に示す回路構成から明らかなよ
うに、1台目のポンプP1が運転されると、切換接点P
X1が常開側端子に切換わり、レリーN1から1台運転
信号が出力され、ポンプP1,P2が運転されると、切
換接点PX1,PX2が常開側端子に切換わり、レリー
N2から2台運転信号が出力される。そして、3台全部
のポンプP1.P2.P3が運転されると、波動される
と、切換接点PX1〜PX3が常開側端子に切換わり、
レリーN3から3台運転信号が出力される。
【0024】そして、このポンプ井水位制御装置におい
ては、図4に示すポンプ井1における通常状態の水位上
昇特性、及び図5に示す異常状態時における水位上昇特
性に基づいて各通常時間S3〜S6及び各異常時間S3
´〜S6´が設定されている。
【0025】具体的には、図2に示すポンプ強制運転検
出回路4における各通常タイマT1,T2.T3.T4
に設定される各通常時間S3,S4,S5,S6は図4
の通常水位上昇特性から求められる。例えば、時間S3
は通常状態時において水位が水位L2から水位L3へ上
昇するまでに要する時間であり、時間S4は通常状態時
において水位が水位L3から水位H1へ上昇するまでに
要する時間である。
【0026】また、異常タイマT1a,T2a.T3
a.T4aに設定される各異常時間S3´,S4´,S
5´,S6´は、図5の異常水位上昇特性から求められ
る。例えぱ、時間S3´は異常状態時において水位が水
位L2から水位L3へ上昇するまでに要する時間であ
り、時間S4´は異常通常状態時において水位が水位L
3から水位H1へ上昇するまでに要する時間である。当
然、各異常時間S3´〜S6´は同一水位相互間の各通
常時間S3〜S6より短い。このように構成されたポン
プ井水位制御装置の動作を図1の全体図及び図2のポン
プ強制運転検出回路4を用いて説明する。
【0027】通通常状態時においては、図4に示す水位
上昇特性に近似する上昇特性で水位が上昇する。この状
態において、水位が2台目停止水位L2まで上昇する
と、リレーRL2が通電し、図2の接点RL2aが閉成
する。すると、通常タイマT1が起動して、通通常時間
S3の計時を開始する。同時に異常タイマT1aが起動
して、異常時間S3´の計時を開始する。
【0028】そして、水位が上昇していく過程で、異常
タイマT1aが異常時間S3´の計時を終了して、次の
強制リレーR1Xのa接点を閉成する。しかし、接点R
L3aが開放しているので、強制リレーR1Xは通電さ
れない。
【0029】水位はゆっくりと上昇して、1台目停止水
位L3まで達すると、接点RL3aが閉成される。この
場合、水位がL2からL3まで上昇するに間に、通常タ
イマT1における通常時間S3の経時が終了しているの
で、異常タイマT1aの通電が遮断され、異常タイマT
1aの計時値は0にクリアされ、接点aは再度開放され
ている。したがって、たとえこの時点で接点RL3aが
閉じたとしても強制リレーR1Xが通電されれることは
ない。接点RL3aが閉成されると、通常タイマT2及
び異常タイマT2aがそれぞれ次の通常時間S4,異常
時間S4´の計時を開始する。
【0030】そして、水位がさらに上昇する過程で、先
に異常タイマT2aが計時終了し、次に通常タイマT2
が計時終了する。したがって、通常タイマT2が通常時
間S4の計時を終了した時点で、次の強制リレーR2X
のa接点は開放される。
【0031】さらに、水位が上昇して、1台目運転水位
H1まで上昇すると、リレーRH1が通電され、1台目
のポンプP1が起動される。同時に、接点RH1aが閉
成され、接点PZ1が開放する。
【0032】さらに、水位が上昇して、2台目運転水位
H2に達すると、リレーRH2が通電され、2台目のポ
ンプP2が起動される。同時に、接点RH2aが閉成さ
れ、接点PZ2が開放する。このように、通常状態時に
おいては、水位が各運転開始水位H1,H2,H3に達
する毎に、運転ポンプが1台ずつ増加していく。
【0033】次に、豪雨等の異常状態時においては、図
5に示す水位上昇特性に近似する上昇特性で水位が上昇
する。この場合、水位が2台目停止水位L2まで上昇す
ると、リレーRL2が通電し、図2の接点RL2aが閉
成する。すると、通常タイマT1が起動して、通通常時
間S3の計時を開始する。同時に異常タイマT1aが起
動して、異常時間S3´の計時を開始する。
【0034】水位が急激に上昇して、1台目停止水位L
3まで達すると、接点RL3aが閉成される。この場
合、水位がL2からL3まで上昇するに要する時間は、
異常時間S3´通常時間S3未満であるので、水位がL
3に到達した時点においては、異常タイマT1aはまだ
計時動作中である。当然通常タイマT1も計時動作中で
ある。
【0035】この状態で、異常タイマT1aが先に計時
を終了すると、接点aが閉成され、強制リレーR1Xが
通電する。強制リレーR1Xが通電されると、図1の強
制接点TIXが閉成され、リレーRH1が通電されて、
1台目のポンプP1が起動する。一旦、1台目のポンプ
P1が起動すると、接点PZ1が開放され、強制リレー
R1Xの通電が遮断される。さらに、その後に、通常タ
イマT1が計時を終了して、異常タイマT1aをクリア
する。
【0036】強制リレーR1Xが遮断されると、強制接
点T1Xが開放され、リレーRH1が遮断される。その
結果、接点RH1aが再度開放される。しかし、ポンプ
P1は運転状態を維持する。
【0037】水位が水位L3から短時間で次の1台目運
転水位H1に達すると、各タイマT2,T2aの動作に
よって強制リレーR2Xが通電され、2台目のポンプP
2が起動する。
【0038】このように水位が第1補助水位としての水
位L2から第2補助水位としての水位L3まで上昇する
のに要する時間が通常時間S3より短い限界時間S3´
未満の場合には、水位が通常時における起動水位である
1台目運転水位H1に達する以前に、ポンプP1が起動
される。したがって、水位上昇度合いが低減される。
【0039】同様に、水位が水位L3から水位H1へ上
昇するに要する時間が通常時間S4より短い限界時間S
4´未満の場合には、水位が通常時における起動水位で
ある2台目運転水位H2に達する以前に、2台目のポン
プP2が起動される。
【0040】さらに、水位が水位H1から水位H2へ上
昇するに要する時間が通常時間S5り短い限界時間S5
´未満の場合には、水位が通常時における起動水位であ
る3台目運転水位H3に達する以前に、3台目のポンプ
P3が起動される。
【0041】このように、水位が異常上昇している過程
においては、水位が通常上昇時に設定された各運転水位
H1.H2,H3に達する以前に該当水位に対応する各
ポンプP1,P2,P3が起動される。
【0042】そして、水位が異常上昇して、3台目運転
水位H3に達すると、強制リレーRAHが通電され、図
1に示す強制接点THXが閉成され、レリーRHHが通
電される。その結果、異常警告信号が出力される。すな
わち、水位が異常水位HHに達する以前に異常信号が出
力される。よって、このプラントの監視員は水位が異常
上昇していることを通常状態時より早い時刻に確認でき
る。したがって、監視員は。時間的余裕を持って処理場
の流入ゲートを閉めて、処理場を冠水から防ぐことがで
きる。ちなみに、通常の異常水位HHに達してからで
は、監視員は余裕を持って判断できない。
【0043】これにより豪雨時の急激な水位上昇時には
通常水位上昇時のポンプ運転水位より一段低い水位であ
っても、ポンプを事前に運転させ、又異常水位時にも事
前に検出しオペレータに余裕を持った判断をさせること
が可能となり処理場の冠水防止を可能となる。図6は本
発明の他の実施例に係わるポンプ井水位制御装置の概略
構成を示す模式図である。
【0044】ポンプ井11の水はボンブ12によって処
理場13へ排水される。ポンプ井11の水位は水位セン
サ14にて検出される。水位センサ14にて検出された
水位は制御装置15内の水位検出判定部16及び上昇率
検出判定部17へ入力される。
【0045】このポンプ井11の水位が図8に示すよう
に上昇するとすると、水位検出判定部16は、検出され
た水位hが予め定められた起動水位hmax に達すると、
ポンプ判定部18を介してポンプ12を起動する。同時
に判定結果警報出力部19へを介して外部に水位が起動
水位を越えて、ポンプ12が起動されたことを出力す
る。
【0046】また、水位検出判定部16は、水位hが予
め定められた停止水位hmin 以下に低下すると、ポンプ
判定部18を介してポンプ12を停止する。したがっ
て、水位hは所定の最適範囲hmin 〜hmax 内に維持さ
れる。
【0047】また、検出された水位hは上昇率検出判定
部17へ入力される。この上昇率検出判定部17は、図
7に示す流れ図を実行する。すなわち、流れ図が開始さ
れると、一定の微小時間Δt経過する毎に(S1)、水
位センサ14から出力されている水位hを読取る(S
2)。そして、Δt時間前に読取った前回水位h-1と今
回読取った水位hとの差Δh(=h−h-1)を算出し、
水位上昇率(Δh/Δt)を算出する。そして、今回水
位を前回水位として記憶する。
【0048】算出された水位上昇率(Δh/Δt)が予
め定められた限界上昇率K1 を越えた場合には(S
3)、判定結果警報出力部19を介して水位が異常上昇
中であることを外部に警報出力する(S4)。
【0049】このように構成された、ポンプ井水位制御
装置においては、水位が上方の起動水位hmax と下方の
停止水位hmin との最適範囲に入るようにポンブ12が
自動運転・停止制御される。さらに、たとえ水位が最適
範囲に維持されていたとしても、水位が異常上昇した場
合には、異常上昇が外部に警報される。
【0050】したがって、監視員は、その異常上昇中で
あることを確認すると、現在の水位等を考慮して、ポン
プ12を手動起動させることによって、たとえ水位が最
適範囲の上限を越えたとしても、その水位の上昇量を最
小限に低減できる。また、どうしても、水位が最適範囲
を大きく越えると予想される場合においては、処理場に
対する流入ゲートを制限して、処理場13が冠水する事
態を未然に防止する等の一次処理を実施する。そして、
余裕をもって、この事態に至った原因を究明し、より早
く、正常状態に戻すことが可能である。このように、ブ
ラント設備の保護は勿論のこと、復旧作業についても、
能率的に作業を実施できる。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように本発明のポンプ井水
位制御装置においては、水位上昇が大きい場合には水位
が実際にポンプを起動する起動水位に達する以前にポン
プを起動している。したがって、豪雨等の異常発生時に
おいても、水位の急激な上昇を抑制できる。
【0052】また、常時水位の上昇率を算出して監視
し、上昇率が限界上昇率を越えた時に外部に異常発生を
警報出力している。したがって、監視員は、たとえポン
プ井の水位が起動水位に達していない状態においても、
異常な水位上昇率を把握できるので、前もって水位上昇
に対する適切な対策を講じることができる。その結果、
このポンプ井水位制御装置が適用される各種の水処理プ
ラントの安全性及び信頼性をより一層向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係わるポンプ井水位制御
装置全体を示す模式図。
【図2】 同実施例装置におけるポンプ強制運転検出回
路を示すシーケンス図。
【図3】 同実施例装置におけるポンプ運転台数検出回
路を示すシーケンス図。
【図4】 同実施例装置で採用した通常状態時における
水位上昇特性図。
【図5】 同実施例装置で採用した異常状態時における
水位上昇特性図。
【図6】 本発明の他の実施例に係わるポンプ井水位制
御装置全体を示す模式図。
【図7】 同実施例装置の動作を示す流れ図。
【図8】 ポンプ井における水位上昇測定値を示す図。
【図9】 従来のポンプ井水位制御装置全体を示す模式
図。
【符号の説明】
1,11…ポンプ井、2…電極棒、4…ポンプ強制運転
検出回路、5…ポンプ運転台数検出回路、12…ポン
プ、13…処理場、14…水位センサ、16…水位検出
判定部、17…上昇率検出判定部、18…ポンプ制御
部、19…判定結果警報出力部、P1〜P3…ポンプ、
T1〜T4…通常タイマ、T1a〜T4a…限界タイ
マ、R1X〜RHX…強制リレー、T1X〜THX…強
制接点、PY1〜PY3…駆動接点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 7/06 Z 9324−3H

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンプ井におけ水位を検出する水位検出
    手段と、この水位検出手段にて検出された水位が所定の
    起動水位を越えたとき前記ポンプ井の水を排出するポン
    プを起動するポンプ起動手段と、前記検出された水位が
    前記起動水位より下方に位置する第1予備水位を越えた
    時刻からの経過時間を計時する計時手段と、この計時手
    段が所定の限界時間を計時する前に前記検出された水位
    が第1予備水位より上方でかつ前記起動水位より下方に
    位置する第2予備水位を越えたとき前記ポンプを強制起
    動するポンプ強制起動手段と、前記検出された水位が前
    記第1予備水位より下方に位置する停止水位以下に低下
    したとき前記ポンプを停止するポンプ停止手段とを備え
    たポンプ井水位制御装置。
  2. 【請求項2】 ポンプ井におけ水位を検出する水位検出
    手段と、この水位検出手段にて検出された水位が所定の
    起動水位を越えたとき前記ポンプ井の水を排出するポン
    プを起動するポンプ起動手段と、前記検出された水位の
    上昇率を算出する上昇率算出手段と、この上昇率算出手
    段にて算出された上昇率が所定の限界上昇率を越えたと
    き異常上昇警報を出力する異常上昇警報出力手段と、前
    記検出された水位が停止水位以下に低下したとき前記ポ
    ンプを停止するポンプ停止手段とを備えたポンプ井水位
    制御装置。
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