JPH06230831A - 水位制御装置 - Google Patents
水位制御装置Info
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- JPH06230831A JPH06230831A JP5039390A JP3939093A JPH06230831A JP H06230831 A JPH06230831 A JP H06230831A JP 5039390 A JP5039390 A JP 5039390A JP 3939093 A JP3939093 A JP 3939093A JP H06230831 A JPH06230831 A JP H06230831A
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- water
- flow rate
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- drainage
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- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水槽内の目標水位が時間と共に変化する水位
をポンプ容量が少なくて済み、且つ安定した制御が可能
な水位制御装置を提供すること。 【構成】 水槽1と、該水槽1に流量制御弁3を通して
給水する給水ポンプ2と該水槽1から流量制御弁5を介
して排水する排水ポンプ4を具備し、排水流量(又は給
水流量)の何れか一方を目標水位Lの変化率(dL/d
t)より求められる流量に追従するように制御する第1
の流量制御手段(微分回路10、目標流量演算器11及
び制御回路7)と、他方の給水流量(又は排水流量)を
水位Laが目標水位Lに追従するように制御する第2の
流量制御手段(制御回路6)を設けた。
をポンプ容量が少なくて済み、且つ安定した制御が可能
な水位制御装置を提供すること。 【構成】 水槽1と、該水槽1に流量制御弁3を通して
給水する給水ポンプ2と該水槽1から流量制御弁5を介
して排水する排水ポンプ4を具備し、排水流量(又は給
水流量)の何れか一方を目標水位Lの変化率(dL/d
t)より求められる流量に追従するように制御する第1
の流量制御手段(微分回路10、目標流量演算器11及
び制御回路7)と、他方の給水流量(又は排水流量)を
水位Laが目標水位Lに追従するように制御する第2の
流量制御手段(制御回路6)を設けた。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は目標水位が時間と共に変
化する水槽内の水位を該目標水位に維持する水位制御装
置に関し、例えば潮汐のように水位が任意の波形で周期
的に上下を繰り返す場合に、湾内の水の流れ等を実験す
る等に利用する水槽内の水位を任意の波形で周期的に上
下させる場合に好適な水位制御装置に関するものであ
る。
化する水槽内の水位を該目標水位に維持する水位制御装
置に関し、例えば潮汐のように水位が任意の波形で周期
的に上下を繰り返す場合に、湾内の水の流れ等を実験す
る等に利用する水槽内の水位を任意の波形で周期的に上
下させる場合に好適な水位制御装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来技術】従来この種の水位制御装置は、水槽内の水
位が時間と共に周期的に上下するため、水の流れは水槽
に入ったり出たりする。この場合、1台のポンプを使用
し、弁制御により水の流れ方向を変える方法もあるが、
水位変化が少なく水の出入りが無い時は、ポンプ流量が
零となり、締切り運転状態になるため、通常は図2又は
図3に示すような構成の水位制御装置で水位制御が行な
われている。
位が時間と共に周期的に上下するため、水の流れは水槽
に入ったり出たりする。この場合、1台のポンプを使用
し、弁制御により水の流れ方向を変える方法もあるが、
水位変化が少なく水の出入りが無い時は、ポンプ流量が
零となり、締切り運転状態になるため、通常は図2又は
図3に示すような構成の水位制御装置で水位制御が行な
われている。
【0003】図2において、101は水槽であり、該水
槽101には給水ポンプ103から流量制御弁106を
通して給水され、水槽101からは一定流量の水が排水
されている。該水槽101内の水位Lは水位センサ10
2で検出されて制御回路104に伝送される。制御回路
104には目標水位発生器105から時間と共に変化す
る目標水位Lの信号が与えられ、制御回路104は流量
制御弁106の開度を制御して水槽101内の水位La
がこの目標水位Lになるように制御する。
槽101には給水ポンプ103から流量制御弁106を
通して給水され、水槽101からは一定流量の水が排水
されている。該水槽101内の水位Lは水位センサ10
2で検出されて制御回路104に伝送される。制御回路
104には目標水位発生器105から時間と共に変化す
る目標水位Lの信号が与えられ、制御回路104は流量
制御弁106の開度を制御して水槽101内の水位La
がこの目標水位Lになるように制御する。
【0004】図3に示す水位制御装置は、排水側にも排
水ポンプ107及び流量制御弁108を設け、目標水位
発生器105により流量制御弁108の開度を制御し
て、目標水位Lに応じて排水流量も制御しようとするも
のである。
水ポンプ107及び流量制御弁108を設け、目標水位
発生器105により流量制御弁108の開度を制御し
て、目標水位Lに応じて排水流量も制御しようとするも
のである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図2に示す水位制御装
置は、一定水量を水槽101より外に捨てながら、実際
の水位Laと目標水位Lとを比較し、水量制御を行なう
方法であるが、この場合には給水ポンプ103の定格流
量は排水流量より大きく、且つその水量は目標水位の最
大水位上昇速度に見合った水量と排水流量の合計流量以
上の容量が必要である。また、排水流量は目標水位Lの
最大水位下降速度に見合った水量と、給水ポンプ103
のミニマムフロー(ポンプとして連続して運転して支障
のない最小水量)の合計水量以上の水量を排水する必要
がある。従って、給水ポンプ103に大容量のポンプが
必要となるという問題があった。
置は、一定水量を水槽101より外に捨てながら、実際
の水位Laと目標水位Lとを比較し、水量制御を行なう
方法であるが、この場合には給水ポンプ103の定格流
量は排水流量より大きく、且つその水量は目標水位の最
大水位上昇速度に見合った水量と排水流量の合計流量以
上の容量が必要である。また、排水流量は目標水位Lの
最大水位下降速度に見合った水量と、給水ポンプ103
のミニマムフロー(ポンプとして連続して運転して支障
のない最小水量)の合計水量以上の水量を排水する必要
がある。従って、給水ポンプ103に大容量のポンプが
必要となるという問題があった。
【0006】これに対して、図3に示す水位制御装置は
排水側にも排水ポンプ107及び流量制御弁108を設
け、排水流量を制御するものであるが、この場合は流量
制御弁106及び108の弁開度が安定しないという問
題があった。つまり水槽101内の水位が上昇している
時に流入水量として10必要であった場合、給水ポンプ
103の流量P1と排水ポンプ108の流量P2の組み
合わせが、P1=12とP2=2の組み合わせでも、P
1=13とP2=3の組み合わせでも、流入水量は10
となり、流量制御弁106及び108の弁開度が決定で
きない。従って、安定した制御ができないという問題が
あった。
排水側にも排水ポンプ107及び流量制御弁108を設
け、排水流量を制御するものであるが、この場合は流量
制御弁106及び108の弁開度が安定しないという問
題があった。つまり水槽101内の水位が上昇している
時に流入水量として10必要であった場合、給水ポンプ
103の流量P1と排水ポンプ108の流量P2の組み
合わせが、P1=12とP2=2の組み合わせでも、P
1=13とP2=3の組み合わせでも、流入水量は10
となり、流量制御弁106及び108の弁開度が決定で
きない。従って、安定した制御ができないという問題が
あった。
【0007】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し給水ポンプ等の給水手段の容量
が少なくて済み、且つ安定した制御が可能な水位制御装
置を提供することを目的とする。
で、上記問題点を除去し給水ポンプ等の給水手段の容量
が少なくて済み、且つ安定した制御が可能な水位制御装
置を提供することを目的とする。
【0008】
【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、水槽と、該水槽に給水する給水手段と該水槽
から排水する排水手段を具備し、水槽内の水位を時間と
共に変化する目標水位に維持する水位制御装置におい
て、給水手段による給水流量又は排水手段による排水流
量の何れか一方を前記目標水位の変化率より求められる
流量に追従するように制御する第1の流量制御手段と、
他方の排水手段による排水流量又は給水手段による給水
流量を前記水位が前記目標水位に追従するように制御す
る第2の流量制御手段を設けた。
本発明は、水槽と、該水槽に給水する給水手段と該水槽
から排水する排水手段を具備し、水槽内の水位を時間と
共に変化する目標水位に維持する水位制御装置におい
て、給水手段による給水流量又は排水手段による排水流
量の何れか一方を前記目標水位の変化率より求められる
流量に追従するように制御する第1の流量制御手段と、
他方の排水手段による排水流量又は給水手段による給水
流量を前記水位が前記目標水位に追従するように制御す
る第2の流量制御手段を設けた。
【0009】
【作用】本発明によれば、水位制御装置を上記のように
構成することにより、第1の流量制御手段は給水手段に
よる給水流量又は排水手段による排水流量の何れか一方
を目標水位の変化率より求められる流量に追従するよう
に制御し、第2の流量制御手段は他方の排水手段による
排水流量又は給水手段による給水流量を水位が目標水位
に追従するように制御するので、安定した水位制御が得
られる。
構成することにより、第1の流量制御手段は給水手段に
よる給水流量又は排水手段による排水流量の何れか一方
を目標水位の変化率より求められる流量に追従するよう
に制御し、第2の流量制御手段は他方の排水手段による
排水流量又は給水手段による給水流量を水位が目標水位
に追従するように制御するので、安定した水位制御が得
られる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明の水位制御装置の構成を示す図であ
る。図1において、1は水槽であり、該水槽1の給水側
には給水ポンプ2と流量制御弁3が接続され、排水側に
は排水ポンプ4と流量制御弁5が接続されている。
する。図1は本発明の水位制御装置の構成を示す図であ
る。図1において、1は水槽であり、該水槽1の給水側
には給水ポンプ2と流量制御弁3が接続され、排水側に
は排水ポンプ4と流量制御弁5が接続されている。
【0011】6は給水側の流量を制御する制御回路であ
り、水槽1内の水位を検出する水位センサ9で検出した
水位Laと目標水位発生器8からの時間と共に変位する
目標水位Lとが入力され、実際の水位Laが目標水位L
に追従するように流量制御弁3に開度信号Vs1を送
り、弁開度を制御して給水流量を制御する。
り、水槽1内の水位を検出する水位センサ9で検出した
水位Laと目標水位発生器8からの時間と共に変位する
目標水位Lとが入力され、実際の水位Laが目標水位L
に追従するように流量制御弁3に開度信号Vs1を送
り、弁開度を制御して給水流量を制御する。
【0012】7は排水側の流量を制御する制御回路であ
り、該制御回路7には目標流量演算器11で演算された
目標水量Q2と流量計12で測定された実際の排水量Q
2aを入力し、目標水量Q2と排水量Q2aを比較し、
該排水量Q2aが目標水量Q2になるように流量制御弁
5に開度信号Vs2を送り、弁開度を制御する。前記目
標水量Q2は目標水位発生器8から目標水位Lを微分回
路10で微分して求めた水位変化率(dL/dt)を基
に目標流量演算器11で予め決められた方法を用いて求
める。上記のように排水量Q2aは、目標水位Lを微分
して得られた水位変化率より演算された目標水量Q2に
なるように制御され、小水量でよい時は小水量に、大水
量が必要な時は大水量となるように無駄なく運転され
る。
り、該制御回路7には目標流量演算器11で演算された
目標水量Q2と流量計12で測定された実際の排水量Q
2aを入力し、目標水量Q2と排水量Q2aを比較し、
該排水量Q2aが目標水量Q2になるように流量制御弁
5に開度信号Vs2を送り、弁開度を制御する。前記目
標水量Q2は目標水位発生器8から目標水位Lを微分回
路10で微分して求めた水位変化率(dL/dt)を基
に目標流量演算器11で予め決められた方法を用いて求
める。上記のように排水量Q2aは、目標水位Lを微分
して得られた水位変化率より演算された目標水量Q2に
なるように制御され、小水量でよい時は小水量に、大水
量が必要な時は大水量となるように無駄なく運転され
る。
【0013】次に、上記水位制御装置における給水ポン
プ2及び排水ポンプ4の定格流量及び目標水量Q2の決
め方を説明する。 (1)給水ポンプ2の定格流量 時間により変位する目標水位Lの最大水位上昇率を(d
L/dt)maxとする。排水ポンプ4のミニマムフロー
(ポンプとして連続運転して支障のない最小水量)を
(Q2a)minとし、水槽1の断面積Aとする。水槽1
にとって、水の流入量の最大は (dL/dt)max×A となる。従って、給水ポンプ2の定格流量Q1は、 (dL/dt)max×A+(Q2a)min 以上の流量が必要となる。ここで水槽1の断面Aが一定
でない時は、上記(dL/dt)max×Aは、水位が最
大上昇率で上がるのに必要な水量、即ち {(dL/dt)×A}max であればよい。
プ2及び排水ポンプ4の定格流量及び目標水量Q2の決
め方を説明する。 (1)給水ポンプ2の定格流量 時間により変位する目標水位Lの最大水位上昇率を(d
L/dt)maxとする。排水ポンプ4のミニマムフロー
(ポンプとして連続運転して支障のない最小水量)を
(Q2a)minとし、水槽1の断面積Aとする。水槽1
にとって、水の流入量の最大は (dL/dt)max×A となる。従って、給水ポンプ2の定格流量Q1は、 (dL/dt)max×A+(Q2a)min 以上の流量が必要となる。ここで水槽1の断面Aが一定
でない時は、上記(dL/dt)max×Aは、水位が最
大上昇率で上がるのに必要な水量、即ち {(dL/dt)×A}max であればよい。
【0014】(2)排水ポンプ4の定格流量 排水ポンプ4の定格流量は給水ポンプ2の定格流量と逆
に考えれば良い。目標水位の最大低下率を(−dL/d
t)max、給水ポンプ2のミニマムフローを(Q1)mi
n、水槽1の断面積Aとすると、排水ポンプ4の定格流
量(Q2a)pは、 (−dL/dt)max×A+(Q1)min 以上必要となる。ここで水槽1の断面Aが一定でない時
は、上記(−dL/dt)max×Aは、水位が最大上昇
率で上がるのに必要な水量、即ち{(−dL/dt)×
A}maxであればよい。
に考えれば良い。目標水位の最大低下率を(−dL/d
t)max、給水ポンプ2のミニマムフローを(Q1)mi
n、水槽1の断面積Aとすると、排水ポンプ4の定格流
量(Q2a)pは、 (−dL/dt)max×A+(Q1)min 以上必要となる。ここで水槽1の断面Aが一定でない時
は、上記(−dL/dt)max×Aは、水位が最大上昇
率で上がるのに必要な水量、即ち{(−dL/dt)×
A}maxであればよい。
【0015】(3)目標水量Q2の演算 目標流量Q2の演算の仕方は、 (dL/dt)maxの時・・・・・・・(Q2a)min (1) ・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・(2) ・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・ (−dL/dt)maxの時・・・・・・・(Q2a)p (n) となり、上記(1),(2)・・・・・・(n)式の間
はdL/dtに応じて線形補間して目標水位Q2を求め
る。
はdL/dtに応じて線形補間して目標水位Q2を求め
る。
【0016】(4)その他 目標水位発生器8により、水槽1内の目標水位Lを与え
る。この目標水位Lは、時間−水位の点列で与えたり、
関数で与えたり、デジタイザーによる入力等いろいろな
ものがある。なお、前述のように給水ポンプ2及び排水
ポンプ4のポンプ容量を決めているので、予め予定して
いるより大きな水位上昇率又は水位低下率を与えること
はできない。
る。この目標水位Lは、時間−水位の点列で与えたり、
関数で与えたり、デジタイザーによる入力等いろいろな
ものがある。なお、前述のように給水ポンプ2及び排水
ポンプ4のポンプ容量を決めているので、予め予定して
いるより大きな水位上昇率又は水位低下率を与えること
はできない。
【0017】なお、上記実施例では給水流量Q1を水槽
1の水位Laが目標水位Lに追従するように制御し、排
水流量Q2aを目標水位Lの変化率(dL/dt)より
求められる目標流量Q2に追従するように制御したが、
反対に排水流量Q2aを水槽1の水位Laが目標水位L
に追従するように制御し、給水流量Q1を目標水位Lの
変化率(dL/dt)より求められる流量に追従するよ
うに制御してもよい。また、給水ポンプ2及び排水ポン
プ4は複数台にしてもよい。
1の水位Laが目標水位Lに追従するように制御し、排
水流量Q2aを目標水位Lの変化率(dL/dt)より
求められる目標流量Q2に追従するように制御したが、
反対に排水流量Q2aを水槽1の水位Laが目標水位L
に追従するように制御し、給水流量Q1を目標水位Lの
変化率(dL/dt)より求められる流量に追従するよ
うに制御してもよい。また、給水ポンプ2及び排水ポン
プ4は複数台にしてもよい。
【0018】図1において、制御回路6にはワンループ
コントローラ等のコントローラで構成し、微分回路10
及び目標流量演算器11を一括してプログラマブルコン
トローラとすることもできる。また、給水元と排水元を
一つの水槽とすれば水は循環して使用することができ
る。
コントローラ等のコントローラで構成し、微分回路10
及び目標流量演算器11を一括してプログラマブルコン
トローラとすることもできる。また、給水元と排水元を
一つの水槽とすれば水は循環して使用することができ
る。
【0019】また、上記のように給水元と排水元を一つ
の水槽にして水を循環させて使用する場合、図4に示す
ように、給水元及び排水元となる水槽20を水槽1より
高い位置に設け、排水ポンプ4で流量制御弁5を通して
排水を水槽20に送水し、給水は水槽20より自然流下
により水槽1に供給する。この場合、流量制御弁5には
図1の開度信号Vs2を供給し、弁開度を制御し、流量
制御弁3には開度信号Vs1を供給し、弁開度を制御す
るようにする。
の水槽にして水を循環させて使用する場合、図4に示す
ように、給水元及び排水元となる水槽20を水槽1より
高い位置に設け、排水ポンプ4で流量制御弁5を通して
排水を水槽20に送水し、給水は水槽20より自然流下
により水槽1に供給する。この場合、流量制御弁5には
図1の開度信号Vs2を供給し、弁開度を制御し、流量
制御弁3には開度信号Vs1を供給し、弁開度を制御す
るようにする。
【0020】また、図5に示すように、水槽30を水槽
1より低い位置に設け、排水を自然流下により水槽30
に送るようにし、給水を給水ポンプ2により水槽1に送
水するようにしてもよい。この場合、給水側の流量制御
弁3には開度信号Vs1を供給し、弁開度を制御し、排
水側の流量制御弁5には開度信号Vs2を供給し、弁開
度を制御する。
1より低い位置に設け、排水を自然流下により水槽30
に送るようにし、給水を給水ポンプ2により水槽1に送
水するようにしてもよい。この場合、給水側の流量制御
弁3には開度信号Vs1を供給し、弁開度を制御し、排
水側の流量制御弁5には開度信号Vs2を供給し、弁開
度を制御する。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
1の流量制御手段により給水手段による給水流量又は前
記排水手段による排水流量の何れか一方を目標水位の変
化率より求められる流量に追従するように制御し、第2
の流量制御手段により他方の排水手段による排水流量又
は給水手段による給水流量を水位が目標水位に追従する
ように制御するので、安定した水位制御が得られると同
時に、ポンプ等の給水手段及び排水手段の容量を最小に
選定することが可能となる。
1の流量制御手段により給水手段による給水流量又は前
記排水手段による排水流量の何れか一方を目標水位の変
化率より求められる流量に追従するように制御し、第2
の流量制御手段により他方の排水手段による排水流量又
は給水手段による給水流量を水位が目標水位に追従する
ように制御するので、安定した水位制御が得られると同
時に、ポンプ等の給水手段及び排水手段の容量を最小に
選定することが可能となる。
【図1】本発明の水位制御装置の構成を示す図である。
【図2】従来の水位制御装置の構成例を示す図である。
【図3】従来の水位制御装置の構成例を示す図である。
【図4】本発明の水位制御装置の構成を示す図である。
【図5】本発明の水位制御装置の構成を示す図である。
1 水槽 2 給水ポンプ 3 流量制御弁 4 排水ポンプ 5 流量制御弁 6 制御回路 7 制御回路 8 目標水位発生器 9 水位センサ 10 微分回路 11 目標流量演算器 12 流量計 20 水槽 30 水槽
Claims (2)
- 【請求項1】 水槽と、該水槽に給水する給水手段と該
水槽から排水する排水手段を具備し、前記水槽内の水位
を時間と共に変化する目標水位に維持する水位制御装置
において、 前記給水手段による給水流量又は前記排水手段による排
水流量の何れか一方を前記目標水位の変化率より求めら
れる流量に追従するように制御する第1の流量制御手段
と、 他方の前記排水手段による排水流量又は前記給水手段に
よる給水流量を前記水位が前記目標水位に追従するよう
に制御する第2の流量制御手段を設けたことを特徴とす
る水位制御装置。 - 【請求項2】 前記給水手段及び排水手段は流量制御弁
又はポンプ回転数制御手段を具備し、前記第1及び第2
の流量制御手段は該流量制御弁の弁開度又はポンプ回転
数を制御して流量を制御する手段であることを特徴とす
る請求項1に記載の水位制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5039390A JP2779995B2 (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 水位制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5039390A JP2779995B2 (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 水位制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06230831A true JPH06230831A (ja) | 1994-08-19 |
JP2779995B2 JP2779995B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=12551684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5039390A Expired - Fee Related JP2779995B2 (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 水位制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2779995B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003050633A1 (en) | 2001-12-12 | 2003-06-19 | Btb Wallercode Sdn Bhd | Improved liquid level controller |
JP2010210448A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 過流量阻止弁の作動検査システム及び作動検査方法 |
JP2012060283A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Miura Co Ltd | 信号多重化方法および信号多重化回路 |
CN103953101A (zh) * | 2014-05-21 | 2014-07-30 | 徐鹏 | 一种集水冲厕节水器 |
CN106194253A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 北京和利时智能技术有限公司 | 一种矿井下中转水仓一体化排水系统 |
WO2020085366A1 (ja) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 臼井国際産業株式会社 | 気体溶解装置及び藻類培養装置 |
CN114423279A (zh) * | 2019-09-20 | 2022-04-29 | Mjnn有限责任公司 | 受控环境农业中的故障处置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56116118A (en) * | 1980-02-20 | 1981-09-11 | Hitachi Ltd | Water level controller |
-
1993
- 1993-02-03 JP JP5039390A patent/JP2779995B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS56116118A (en) * | 1980-02-20 | 1981-09-11 | Hitachi Ltd | Water level controller |
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