JPH08159079A - 圧力変動抑制機能付回転数制御給水システム - Google Patents
圧力変動抑制機能付回転数制御給水システムInfo
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- JPH08159079A JPH08159079A JP33012094A JP33012094A JPH08159079A JP H08159079 A JPH08159079 A JP H08159079A JP 33012094 A JP33012094 A JP 33012094A JP 33012094 A JP33012094 A JP 33012094A JP H08159079 A JPH08159079 A JP H08159079A
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- pressure
- frequency
- pump
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- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は圧力変動抑制機能付給水システムに係
るものである。 【構成】受水槽中に配置された複数台の水中ポンプと、
このポンプに連結した管路と、この管路が各蛇口に連結
され、前記管路に圧力センサ−を設置し、ポンプからの
吐出圧力を検知してこの圧力信号を制御部に入力し、Ｐ
ＩＤ制御にて所定信号を演算して必要な周波数をインン
バ−タ−に指令し、このインバ−タ−を介してポンプの
回転数を制御する給水システムであって、制御部にｆ
（運転周波数）≦Ｆm （最低周波数）、Ｐ（管路内圧
力）≧Ｐ1 （目標圧力）なる信号が入力されたらＰＩＤ
制御を停止し、Ｆ1 （Ｆ1 ≦Ｆm ）なる周波数で一定時
間ポンプを運転してＰ≧Ｐ1 の条件が維持されることを
確認し、ここでポンプの運転も停止し、ＰＩＤ制御内の
指令周波数をＦ1 に保持させたことを特徴とする圧力変
動抑制機能付回転数制御給水システム。
るものである。 【構成】受水槽中に配置された複数台の水中ポンプと、
このポンプに連結した管路と、この管路が各蛇口に連結
され、前記管路に圧力センサ−を設置し、ポンプからの
吐出圧力を検知してこの圧力信号を制御部に入力し、Ｐ
ＩＤ制御にて所定信号を演算して必要な周波数をインン
バ−タ−に指令し、このインバ−タ−を介してポンプの
回転数を制御する給水システムであって、制御部にｆ
（運転周波数）≦Ｆm （最低周波数）、Ｐ（管路内圧
力）≧Ｐ1 （目標圧力）なる信号が入力されたらＰＩＤ
制御を停止し、Ｆ1 （Ｆ1 ≦Ｆm ）なる周波数で一定時
間ポンプを運転してＰ≧Ｐ1 の条件が維持されることを
確認し、ここでポンプの運転も停止し、ＰＩＤ制御内の
指令周波数をＦ1 に保持させたことを特徴とする圧力変
動抑制機能付回転数制御給水システム。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回転数制御給水システム
の改良に関し、特に圧力変動抑制機能付給水システムに
係るものである。
の改良に関し、特に圧力変動抑制機能付給水システムに
係るものである。
【０００２】
【従来の技術】高層住宅の給水設備にあって、一旦受水
槽に水を溜め、次いで屋上等の高置水槽へポンプにより
揚水し、この高置水槽より水の落差による圧力を利用し
て各蛇口等に供給するシステムが採用されている。しか
るに、これを改良したシステムとして減圧弁即ち揚水量
に関わらず吐出圧力を一定に保つシステムが開発され、
受水槽より直接各蛇口等に供給するシステムが採用され
るようになってきた。
槽に水を溜め、次いで屋上等の高置水槽へポンプにより
揚水し、この高置水槽より水の落差による圧力を利用し
て各蛇口等に供給するシステムが採用されている。しか
るに、これを改良したシステムとして減圧弁即ち揚水量
に関わらず吐出圧力を一定に保つシステムが開発され、
受水槽より直接各蛇口等に供給するシステムが採用され
るようになってきた。
【０００３】又、改良されたシステムとしてインバ−タ
−制御によってポンプを運転するに際し、管路内圧力と
制御目標圧力との比較偏差を演算するＰＩＤ制御（比例
積分微分制御）により制御目標圧力に近づけるようＰＩ
Ｄからインバ−タ−に周波数の増減に関して指令を出
し、ポンプの回転数制御により管路内の圧力制御を行な
うシステムが開発されている。
−制御によってポンプを運転するに際し、管路内圧力と
制御目標圧力との比較偏差を演算するＰＩＤ制御（比例
積分微分制御）により制御目標圧力に近づけるようＰＩ
Ｄからインバ−タ−に周波数の増減に関して指令を出
し、ポンプの回転数制御により管路内の圧力制御を行な
うシステムが開発されている。
【０００４】しかるに、ポンプの運転中、即ち管路内を
水が流れている際にはＰＩＤ制御は有効であり、管路内
圧力を制御目標圧力に近づける演算指令がより早くでき
ることになる。そして、管路内の流量がゼロとなった場
合には、ポンプが運転しているためそれだけ管路内圧力
Ｐが高くなり、目標圧力Ｐ1 よりも高い管路内圧力とな
る（Ｐ≧Ｐ1 ）。従って、ＰＩＤ制御により圧力偏差が
マイナスとなり、インバ−タ−への指令は回転数を下げ
る指令が続き、これによって最終的には周波数がゼロと
なる。ポンプを停止する信号は別途にフロ−スイッチ等
による機械的部品からの信号を取り入れポンプが停止す
るシステムである。
水が流れている際にはＰＩＤ制御は有効であり、管路内
圧力を制御目標圧力に近づける演算指令がより早くでき
ることになる。そして、管路内の流量がゼロとなった場
合には、ポンプが運転しているためそれだけ管路内圧力
Ｐが高くなり、目標圧力Ｐ1 よりも高い管路内圧力とな
る（Ｐ≧Ｐ1 ）。従って、ＰＩＤ制御により圧力偏差が
マイナスとなり、インバ−タ−への指令は回転数を下げ
る指令が続き、これによって最終的には周波数がゼロと
なる。ポンプを停止する信号は別途にフロ−スイッチ等
による機械的部品からの信号を取り入れポンプが停止す
るシステムである。
【発明が解決しようとする課題】そして、この状態の管
路内圧力にあって、管路内の水が使用されれば管路内圧
力は低下するため、今度はＰＩＤ制御により圧力偏差が
プラスになり、ポンプの回転を上げる方向の指令が発せ
られる。
路内圧力にあって、管路内の水が使用されれば管路内圧
力は低下するため、今度はＰＩＤ制御により圧力偏差が
プラスになり、ポンプの回転を上げる方向の指令が発せ
られる。
【０００５】しかしながら、通常のポンプはインバ−タ
−より入力される周波数が３０ＨＺ以下ではほとんど運
転されず、更に流量の増大の度合いが大きい場合最高周
波数に上げることになるが、それに至るまでの間は負荷
の量にポンプ吐出量が追い付かないため、その間は管路
内圧力は低下してしまうという欠点がある。
−より入力される周波数が３０ＨＺ以下ではほとんど運
転されず、更に流量の増大の度合いが大きい場合最高周
波数に上げることになるが、それに至るまでの間は負荷
の量にポンプ吐出量が追い付かないため、その間は管路
内圧力は低下してしまうという欠点がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の欠点を解決するた
め本発明は次のシステムを採用したものである。即ち、
受水槽中に配置された複数台の水中ポンプと、このポン
プに連結した管路と、この管路が各蛇口に連結され、前
記管路に圧力センサ−を設置し、ポンプからの吐出圧力
を検知してこの圧力信号を制御部に入力し、ＰＩＤ制御
にて所定信号を演算して必要な周波数をインンバ−タ−
に指令し、このインバ−タ−を介してポンプの回転数を
制御する給水システムであって、制御部にｆ（運転周波
数）≦Ｆm （最低周波数）、Ｐ（管路内圧力）≧Ｐ1
（目標圧力）なる信号が入力されたらＰＩＤ制御を停止
し、Ｆ1 （Ｆ1 ≦Ｆm ）なる周波数で一定時間ポンプを
運転してＰ≧Ｐ1 の条件が維持されることを確認し、こ
こでポンプの運転も停止し、ＰＩＤ制御内の指令周波数
をＦ1 に保持させたことを特徴とする圧力変動抑制機能
付回転数制御給水システムに係るものである。
め本発明は次のシステムを採用したものである。即ち、
受水槽中に配置された複数台の水中ポンプと、このポン
プに連結した管路と、この管路が各蛇口に連結され、前
記管路に圧力センサ−を設置し、ポンプからの吐出圧力
を検知してこの圧力信号を制御部に入力し、ＰＩＤ制御
にて所定信号を演算して必要な周波数をインンバ−タ−
に指令し、このインバ−タ−を介してポンプの回転数を
制御する給水システムであって、制御部にｆ（運転周波
数）≦Ｆm （最低周波数）、Ｐ（管路内圧力）≧Ｐ1
（目標圧力）なる信号が入力されたらＰＩＤ制御を停止
し、Ｆ1 （Ｆ1 ≦Ｆm ）なる周波数で一定時間ポンプを
運転してＰ≧Ｐ1 の条件が維持されることを確認し、こ
こでポンプの運転も停止し、ＰＩＤ制御内の指令周波数
をＦ1 に保持させたことを特徴とする圧力変動抑制機能
付回転数制御給水システムに係るものである。
【０００７】更に具体的には、受水槽中に配置された複
数台の水中ポンプと、このポンプに連結した管路と、こ
の管路が各蛇口に連結され、前記管路に圧力センサ−を
設置し、ポンプからの吐出圧力を検知してこの圧力信号
を制御部に入力し、前記制御部に選択されたポンプの性
能曲線より得られる管路抵抗推定理論式を記憶させ、か
かる理論式に基づく周波数をＰＩＤ制御にて演算して必
要な周波数をインバ−タ−に指令し、このインバ−タ−
を介してポンプの回転数を制御する給水システムであっ
て、制御部にｆ（運転周波数）≦Ｆm （最低周波数）、
Ｐ（管路内圧力）≧Ｐ1 （目標圧力）なる信号が入力さ
れたらＰＩＤ制御を停止し、Ｆ1 （Ｆ1≦Ｆm ）なる周
波数で一定時間ポンプを運転してＰ≧Ｐ1 の条件が維持
されることを確認し、ここでポンプの運転も停止し、Ｐ
ＩＤ制御内の指令周波数をＦ1 に保持させたことを特徴
とする圧力変動抑制機能付回転数制御給水システムであ
って、水中ポンプを交互自動運転するに際し、管路抵抗
推定理論式が数１で示され、水中ポンプを並列追従型と
し１台のポンプを運転するに際しては、数２で示され、
更に水中ポンプを並列追従型とし２台のポンプを並列運
転場合には、数３で示される管路抵抗推定理論式にて運
転する給水システムである。
数台の水中ポンプと、このポンプに連結した管路と、こ
の管路が各蛇口に連結され、前記管路に圧力センサ−を
設置し、ポンプからの吐出圧力を検知してこの圧力信号
を制御部に入力し、前記制御部に選択されたポンプの性
能曲線より得られる管路抵抗推定理論式を記憶させ、か
かる理論式に基づく周波数をＰＩＤ制御にて演算して必
要な周波数をインバ−タ−に指令し、このインバ−タ−
を介してポンプの回転数を制御する給水システムであっ
て、制御部にｆ（運転周波数）≦Ｆm （最低周波数）、
Ｐ（管路内圧力）≧Ｐ1 （目標圧力）なる信号が入力さ
れたらＰＩＤ制御を停止し、Ｆ1 （Ｆ1≦Ｆm ）なる周
波数で一定時間ポンプを運転してＰ≧Ｐ1 の条件が維持
されることを確認し、ここでポンプの運転も停止し、Ｐ
ＩＤ制御内の指令周波数をＦ1 に保持させたことを特徴
とする圧力変動抑制機能付回転数制御給水システムであ
って、水中ポンプを交互自動運転するに際し、管路抵抗
推定理論式が数１で示され、水中ポンプを並列追従型と
し１台のポンプを運転するに際しては、数２で示され、
更に水中ポンプを並列追従型とし２台のポンプを並列運
転場合には、数３で示される管路抵抗推定理論式にて運
転する給水システムである。
【０００８】
【作用】本発明は、いってみれば回転数制御によりポン
プの吐出圧力を制御する給水システムにおいて、ポンプ
の始動時の管路内圧力の変動を制御するため、ポンプの
運転停止に際し、管路内圧力と目標圧力とを等しいとみ
なしてＰＩＤ制御を停止させ、これによってＰＩＤ内に
停止時の周波数を記憶させておき、ポンプの始動の際に
ＰＩＤ制御からの指令を迅速に行うことによってポンプ
をより早く回転させて管路内圧力の低下を最小限にとど
めようとするにある。
プの吐出圧力を制御する給水システムにおいて、ポンプ
の始動時の管路内圧力の変動を制御するため、ポンプの
運転停止に際し、管路内圧力と目標圧力とを等しいとみ
なしてＰＩＤ制御を停止させ、これによってＰＩＤ内に
停止時の周波数を記憶させておき、ポンプの始動の際に
ＰＩＤ制御からの指令を迅速に行うことによってポンプ
をより早く回転させて管路内圧力の低下を最小限にとど
めようとするにある。
【０００９】ここで、本発明の給水システムに具体的に
適用されるシステムとして、本発明者等が既に提案した
給水システムがあり、この概要をここで説明する。即
ち、受水槽中に配置された複数台の水中ポンプと、この
ポンプに連結した管路と、この管路が各蛇口に連結さ
れ、前記管路に圧力センサ−を設置し、ポンプからの吐
出圧力を検知してこの圧力信号を制御部に入力し、制御
部にて所定信号を演算して必要な周波数をインンバ−タ
−に指令し、このインバ−タ−を介してポンプの回転数
を制御する給水システムであって、前記制御部に選択さ
れたポンプの性能曲線より得られる管路抵抗推定理論式
を記憶させ、かかる理論式に基づく周波数をインバ−タ
−に指令することを特徴とする管路抵抗推定理論組込型
の給水システムである。
適用されるシステムとして、本発明者等が既に提案した
給水システムがあり、この概要をここで説明する。即
ち、受水槽中に配置された複数台の水中ポンプと、この
ポンプに連結した管路と、この管路が各蛇口に連結さ
れ、前記管路に圧力センサ−を設置し、ポンプからの吐
出圧力を検知してこの圧力信号を制御部に入力し、制御
部にて所定信号を演算して必要な周波数をインンバ−タ
−に指令し、このインバ−タ−を介してポンプの回転数
を制御する給水システムであって、前記制御部に選択さ
れたポンプの性能曲線より得られる管路抵抗推定理論式
を記憶させ、かかる理論式に基づく周波数をインバ−タ
−に指令することを特徴とする管路抵抗推定理論組込型
の給水システムである。
【００１０】ここで、この既提案の給水システムを、ポ
ンプの交互自動運転システムをもって更に説明すると、
図１はこの給水システムの概念図である。図中、１は受
水槽であり、この受水槽１中には、水中に没して周波数
を変えて回転数の制御を行うモ−タ−（図示せず）を内
蔵した水中ポンプ２1 、２2 が２個横置きに設置されて
いる。この水中ポンプ２1 、２2 には夫々別個にインバ
−タ−（周波数変換器）３1 、３2 、給水バルブ４1 、
４2 、逆止弁５1 、５2 を備えている。尚、水中ポンプ
２1 、２2 は回転駆動力を与えるモ−タ−（図示せず）
が夫々一体となっている。
ンプの交互自動運転システムをもって更に説明すると、
図１はこの給水システムの概念図である。図中、１は受
水槽であり、この受水槽１中には、水中に没して周波数
を変えて回転数の制御を行うモ−タ−（図示せず）を内
蔵した水中ポンプ２1 、２2 が２個横置きに設置されて
いる。この水中ポンプ２1 、２2 には夫々別個にインバ
−タ−（周波数変換器）３1 、３2 、給水バルブ４1 、
４2 、逆止弁５1 、５2 を備えている。尚、水中ポンプ
２1 、２2 は回転駆動力を与えるモ−タ−（図示せず）
が夫々一体となっている。
【００１１】かかる水中ポンプ２1 、２2 は、受水槽１
内の水を昇圧して受水槽外へに吐出するもので、この吐
出された水は夫々の給水バルブ４1 、４2 及び逆止弁５
1 、５2 を経由してパイプ６に導かれ、夫々の蛇口７、
７、‥‥‥に送られる。そして、前記したパイプ６には
圧力タンク８、圧力センサ−９、送水バルブ１０が備え
られており、圧力センサ−９にて検知した圧力信号は制
御部１１に送られる。又、１２は電源、１３はブレ−カ
−、１４はスイッチであり、この他に水位測定用電極等
が備えられることは言うまでもない。尚、インバ−タ−
３1 、３2 の故障等を考慮して図示のように各ポンプ２
1 、２2 は商用電源に接続するように予め配線されるの
が好ましい。
内の水を昇圧して受水槽外へに吐出するもので、この吐
出された水は夫々の給水バルブ４1 、４2 及び逆止弁５
1 、５2 を経由してパイプ６に導かれ、夫々の蛇口７、
７、‥‥‥に送られる。そして、前記したパイプ６には
圧力タンク８、圧力センサ−９、送水バルブ１０が備え
られており、圧力センサ−９にて検知した圧力信号は制
御部１１に送られる。又、１２は電源、１３はブレ−カ
−、１４はスイッチであり、この他に水位測定用電極等
が備えられることは言うまでもない。尚、インバ−タ−
３1 、３2 の故障等を考慮して図示のように各ポンプ２
1 、２2 は商用電源に接続するように予め配線されるの
が好ましい。
【００１２】制御部１１は、制御目標圧力を出力する出
力部と、回転速度を制御するＰＩＤ制御部と、ポンプの
回転速度と制御目標圧力との関係を設定する設定部と、
可変速運転中の最大回転数を記憶する記憶装置とを含ん
でいる。前記の出力部は、インバ−タ−の出力信号を
得、ポンプの回転速度と制御目標圧力との関係から所定
の目標圧力を出力する部位であり、ＰＩＤ制御部は、出
力部からの出力信号と圧力センサ−からの信号とからポ
ンプの回転速度の制御信号を出力する部位である。かか
る制御部１１からは周波数信号が出され、インバ−タ−
３1 、３2 にこの信号が入力され、そしてインバ−タ−
３1 、３2 は所定の周波数を出力して水中ポンプ２1 、
２2 と一体となっている図示しないモ−タ−に送り、こ
のモ−タ−が所要速度で回転することとなる。
力部と、回転速度を制御するＰＩＤ制御部と、ポンプの
回転速度と制御目標圧力との関係を設定する設定部と、
可変速運転中の最大回転数を記憶する記憶装置とを含ん
でいる。前記の出力部は、インバ−タ−の出力信号を
得、ポンプの回転速度と制御目標圧力との関係から所定
の目標圧力を出力する部位であり、ＰＩＤ制御部は、出
力部からの出力信号と圧力センサ−からの信号とからポ
ンプの回転速度の制御信号を出力する部位である。かか
る制御部１１からは周波数信号が出され、インバ−タ−
３1 、３2 にこの信号が入力され、そしてインバ−タ−
３1 、３2 は所定の周波数を出力して水中ポンプ２1 、
２2 と一体となっている図示しないモ−タ−に送り、こ
のモ−タ−が所要速度で回転することとなる。
【００１３】さて、図１にて示す給水システムの制御部
１１にあっては、先ず圧力センサ−９によって得られた
信号Ｓ1 は制御部１１に送られ、この制御部１１では、
一方でインバ−タ−３1 、３2 から送られる信号Ｓ2 を
基礎として制御目標圧力ＳＶが設定される。そして、Ｓ
1 と制御目標圧力ＳＶとの差及びその変化速度等から、
ポンプ２1 、２2 の吐出圧力が制御目標圧力ＳＶに近づ
くようにＰＩＤ制御によって演算された周波数出力信号
がインバ−タ−３1 、３2 に送られる。このようにイン
バ−タ−３1 、３2 を介してモ−タ−の回転を変速し、
ポンプ２1 、２2 からの吐出圧力を変更することとな
る。そして、制御部１１に、制御目標圧力として、数
１、数２、数３にて特定した管路抵抗推定式を組込んで
なるものである。
１１にあっては、先ず圧力センサ−９によって得られた
信号Ｓ1 は制御部１１に送られ、この制御部１１では、
一方でインバ−タ−３1 、３2 から送られる信号Ｓ2 を
基礎として制御目標圧力ＳＶが設定される。そして、Ｓ
1 と制御目標圧力ＳＶとの差及びその変化速度等から、
ポンプ２1 、２2 の吐出圧力が制御目標圧力ＳＶに近づ
くようにＰＩＤ制御によって演算された周波数出力信号
がインバ−タ−３1 、３2 に送られる。このようにイン
バ−タ−３1 、３2 を介してモ−タ−の回転を変速し、
ポンプ２1 、２2 からの吐出圧力を変更することとな
る。そして、制御部１１に、制御目標圧力として、数
１、数２、数３にて特定した管路抵抗推定式を組込んで
なるものである。
【００１４】自動交互運転する場合の数１は次のように
導かれる。建物内の管路が完成した際に、建物全体の管
路に必要な揚水量と制御目標圧力即ち揚程とが示され、
これによって必要なポンプが選定されることとなる。こ
の選定されたポンプの性能曲線Ｌ0 は図２に示される
が、従来の吐出圧力を一定にするシステムにあっては、
図の直線Ｌ1 をもってポンプが運転されることとなる。
しかるに、管路抵抗曲線は流量の２乗に比例することか
ら、この従来の吐出圧力一定システムでは、この抵抗曲
線Ｌ2 よりも揚程の大なる運転システムであり、この直
線Ｌ1 と抵抗曲線Ｌ2 との差はエネルギ−ロス及び少水
量時での過大圧力（流量変動に付随する圧力変動）とな
っていた。
導かれる。建物内の管路が完成した際に、建物全体の管
路に必要な揚水量と制御目標圧力即ち揚程とが示され、
これによって必要なポンプが選定されることとなる。こ
の選定されたポンプの性能曲線Ｌ0 は図２に示される
が、従来の吐出圧力を一定にするシステムにあっては、
図の直線Ｌ1 をもってポンプが運転されることとなる。
しかるに、管路抵抗曲線は流量の２乗に比例することか
ら、この従来の吐出圧力一定システムでは、この抵抗曲
線Ｌ2 よりも揚程の大なる運転システムであり、この直
線Ｌ1 と抵抗曲線Ｌ2 との差はエネルギ−ロス及び少水
量時での過大圧力（流量変動に付随する圧力変動）とな
っていた。
【００１５】そこで、この抵抗曲線Ｌ2 に極く近似した
管路抵抗推定曲線Ｌ3 を算出して制御部１１に記憶さ
せ、この推定曲線Ｌ3 に基づいた周波数をインバ−タ−
に入力しようとするものである。
管路抵抗推定曲線Ｌ3 を算出して制御部１１に記憶さ
せ、この推定曲線Ｌ3 に基づいた周波数をインバ−タ−
に入力しようとするものである。
【００１６】さて、選択されたポンプの性能曲線Ｌ0 に
あって先ず適当な基準点（ａ0 、ｂ0 ）を設定し、管路
抵抗損失をｃ％とすれば、基準点を通る管路抵抗推定曲
線Ｌ31は、Ｈ＝ｂ0 （１００−ｃ）／１００ａ0 ・Ｑ2
＋ｂ0 ｃ／１００［式ａ］、にて示される。そして、曲
線Ｌ31［式ａ］を点（Ｑ0 ，Ｈ0 ）を通るように平行移
動すればよいことから、曲線Ｌ3 は、Ｈ＝ｂ0 ｃ／１０
０ａ2 ・Ｑ2 ＋Ｈ0 −ｂ0 ｃＱ2 ／１００ａ2 ［式ｂ］
で表される。
あって先ず適当な基準点（ａ0 、ｂ0 ）を設定し、管路
抵抗損失をｃ％とすれば、基準点を通る管路抵抗推定曲
線Ｌ31は、Ｈ＝ｂ0 （１００−ｃ）／１００ａ0 ・Ｑ2
＋ｂ0 ｃ／１００［式ａ］、にて示される。そして、曲
線Ｌ31［式ａ］を点（Ｑ0 ，Ｈ0 ）を通るように平行移
動すればよいことから、曲線Ｌ3 は、Ｈ＝ｂ0 ｃ／１０
０ａ2 ・Ｑ2 ＋Ｈ0 −ｂ0 ｃＱ2 ／１００ａ2 ［式ｂ］
で表される。
【００１７】そして揚水量Ｑは周波数ｆに比例関係があ
り、（ＦM ，Ｑ0 ）、（Ｆm ，０）より、Ｑ＝Ｑ0 ／
（ＦM −Ｆm ）・（ｆ−Ｆm ）［式ｃ］となる。尚、Ｆ
m は最低周波数、ＦM は最高周波数であるが、Ｑ0 の時
には必ずしも最高周波数とは限らず、これはＦM 係数選
定図から得られることとなる。
り、（ＦM ，Ｑ0 ）、（Ｆm ，０）より、Ｑ＝Ｑ0 ／
（ＦM −Ｆm ）・（ｆ−Ｆm ）［式ｃ］となる。尚、Ｆ
m は最低周波数、ＦM は最高周波数であるが、Ｑ0 の時
には必ずしも最高周波数とは限らず、これはＦM 係数選
定図から得られることとなる。
【００１８】前記［式ｂ］と［式ｃ］より、揚程Ｈと周
波数ｆとの関係式は、Ｈ＝ｂ0 ｃ／１００ａ2 ・（Ｑ0
／ＦM −Ｆm ）2 ・（ｆ−Ｆm ）2 ＋（Ｈ0 −ｂ0 ｃＱ
0 2／１００ａ0 2 ）［式ｄ］が得られる。そして、管
路抵抗損失は基準点を通る場合、全揚程の１５％にすれ
ば汎用性が認められるので、数１が得られることとなる
のである。
波数ｆとの関係式は、Ｈ＝ｂ0 ｃ／１００ａ2 ・（Ｑ0
／ＦM −Ｆm ）2 ・（ｆ−Ｆm ）2 ＋（Ｈ0 −ｂ0 ｃＱ
0 2／１００ａ0 2 ）［式ｄ］が得られる。そして、管
路抵抗損失は基準点を通る場合、全揚程の１５％にすれ
ば汎用性が認められるので、数１が得られることとなる
のである。
【００１９】
【数１】
【００２０】一方、２台のポンプによる並列追従運転の
場合であって、ポンプ１台の運転時には数２が得られ、
ポンプ２台の運転時には数３が得られる。
場合であって、ポンプ１台の運転時には数２が得られ、
ポンプ２台の運転時には数３が得られる。
【００２１】
【数２】
【００２２】
【数３】
【００２３】この既提案の給水システムにあっては、こ
れら各数式を制御部１１に予め記憶させておき、ポンプ
の運転状況に応じてこの各式より演算された最適と推定
される周波数をインバ−タ−に入力し、ポンプのエネル
ギ−ロスを低減することを目的としているのである。
れら各数式を制御部１１に予め記憶させておき、ポンプ
の運転状況に応じてこの各式より演算された最適と推定
される周波数をインバ−タ−に入力し、ポンプのエネル
ギ−ロスを低減することを目的としているのである。
【００２４】ここで使用されるポンプの２．２ＫＷ、５
０Ａの基準点を揚水量３００リットル、揚程２０ｍと
し、前記したように管路抵抗損失はこの基準点を通る場
合を全揚程の１５％として上記式を具体的に求めると、
数１は、Ｈ＝３／３００2 ・Ｑ0 2 ／（ＦM −Ｆm ）2
・（ｆ−Ｆm ）2 ＋（Ｈ0 −３Ｑ0 2／３００2 ）［式１
１］、が得られ、以下同様に、数２は、Ｈ＝３／６００
2 ・（Ｑ0 ／２）2 ／（ＦM −Ｆm ）2 ・（ｆ−Ｆm ）
2 ＋（Ｈ0 −３Ｑ0 2／６００2 ）［式１２］、数３は、
Ｈ＝３／６００2 ・Ｑ0 2 ／（ＦM −Ｆm ）2 ・（ｆ−
Ｆm ）2 ＋（Ｈ0 −３Ｑ0 2／６００2 ）［式１３］とな
る。
０Ａの基準点を揚水量３００リットル、揚程２０ｍと
し、前記したように管路抵抗損失はこの基準点を通る場
合を全揚程の１５％として上記式を具体的に求めると、
数１は、Ｈ＝３／３００2 ・Ｑ0 2 ／（ＦM −Ｆm ）2
・（ｆ−Ｆm ）2 ＋（Ｈ0 −３Ｑ0 2／３００2 ）［式１
１］、が得られ、以下同様に、数２は、Ｈ＝３／６００
2 ・（Ｑ0 ／２）2 ／（ＦM −Ｆm ）2 ・（ｆ−Ｆm ）
2 ＋（Ｈ0 −３Ｑ0 2／６００2 ）［式１２］、数３は、
Ｈ＝３／６００2 ・Ｑ0 2 ／（ＦM −Ｆm ）2 ・（ｆ−
Ｆm ）2 ＋（Ｈ0 −３Ｑ0 2／６００2 ）［式１３］とな
る。
【００２５】
【実施例】さて、数１において、これを周波数と圧力と
の関係としてみれば、ｆ≦Ｆm であれば、通常の管路内
を水が流れている状態のポンプの運転にあっては、ポン
プの回転が必要以上に遅いため管路内圧力は下がってし
まうはずである。しかるに、管路内圧力Ｐが依然として
Ｐ≧Ｐ1 なる状態であることは、管路内の水の流量がゼ
ロ又は極く少ないことを予測させるものである。一方、
ポンプを常時にＯＮにしていることはエネルギ−ロスに
つながるためこれを避けなければならない。そこで、水
の流量がゼロであることを確認し、その後にポンプを停
止させる必要がある。即ち、前記の状態で一定時間Ｔ1
これ又運転を継続し、この状態でも依然としてＰ≧Ｐ1
であることを確認し、更に運転周波数を下げ（ｆ＝Ｆ1
≦Ｆm）てＴ2 時間運転し、ここでもＰ≧Ｐ1 であれば
初めてポンプを停止させる条件が整ったと言える。一般
にはＴ1 は１０〜３０秒程度、Ｔ2 は１０秒程度でよ
く、Ｆ1 はポンプが回転する最低条件よりやや多い程度
でよい。
の関係としてみれば、ｆ≦Ｆm であれば、通常の管路内
を水が流れている状態のポンプの運転にあっては、ポン
プの回転が必要以上に遅いため管路内圧力は下がってし
まうはずである。しかるに、管路内圧力Ｐが依然として
Ｐ≧Ｐ1 なる状態であることは、管路内の水の流量がゼ
ロ又は極く少ないことを予測させるものである。一方、
ポンプを常時にＯＮにしていることはエネルギ−ロスに
つながるためこれを避けなければならない。そこで、水
の流量がゼロであることを確認し、その後にポンプを停
止させる必要がある。即ち、前記の状態で一定時間Ｔ1
これ又運転を継続し、この状態でも依然としてＰ≧Ｐ1
であることを確認し、更に運転周波数を下げ（ｆ＝Ｆ1
≦Ｆm）てＴ2 時間運転し、ここでもＰ≧Ｐ1 であれば
初めてポンプを停止させる条件が整ったと言える。一般
にはＴ1 は１０〜３０秒程度、Ｔ2 は１０秒程度でよ
く、Ｆ1 はポンプが回転する最低条件よりやや多い程度
でよい。
【００２６】さて、ここにおいて、管路内圧力の変動を
無視して管路内圧力ＰをＰ1 と同じにみなすこととす
る。即ち、制御上では管路内圧力＝目標圧力となるので
ＰＩＤ制御における圧力偏差が±０となり、周波数偏差
も±０となる。従って、ｆ＝Ｆ1 （Ｆ1 ＜Ｆｍ）でＰＩ
Ｄの指令周波数も指停止し、運転周波数も停止すること
となる。そして始動時、即ち蛇口より水が使用されて管
路内圧力が下がると、ＰＩＤ制御の周波数指令は停止時
のＦ1 となっているので、インバ−タ−に対してもスム
−ズに指令が発せられ、管路内圧力もこれに伴ってスム
−ズに立ち上がることとなる。
無視して管路内圧力ＰをＰ1 と同じにみなすこととす
る。即ち、制御上では管路内圧力＝目標圧力となるので
ＰＩＤ制御における圧力偏差が±０となり、周波数偏差
も±０となる。従って、ｆ＝Ｆ1 （Ｆ1 ＜Ｆｍ）でＰＩ
Ｄの指令周波数も指停止し、運転周波数も停止すること
となる。そして始動時、即ち蛇口より水が使用されて管
路内圧力が下がると、ＰＩＤ制御の周波数指令は停止時
のＦ1 となっているので、インバ−タ−に対してもスム
−ズに指令が発せられ、管路内圧力もこれに伴ってスム
−ズに立ち上がることとなる。
【００２７】図３は本発明のシステムのフロ−チャ−ト
であり、これに基づいて本発明を説明すると、ポンプの
停止条件（ｆ≦Ｆｍ、Ｐ≧Ｐ1 ）がそろったところで、
制御上管路内圧力＝目標圧力とみなす。ただし実際には
管路内圧力＞目標圧力の場合もあるので管路内圧力は常
に検出しておかなくてはならない。ポンプ停止タイマ−
即ち停止条件を確認する時間だけポンプを回転させるこ
ととなるが、この時の周波数Ｆ1 でタイマ−がタイムア
ップとなる。
であり、これに基づいて本発明を説明すると、ポンプの
停止条件（ｆ≦Ｆｍ、Ｐ≧Ｐ1 ）がそろったところで、
制御上管路内圧力＝目標圧力とみなす。ただし実際には
管路内圧力＞目標圧力の場合もあるので管路内圧力は常
に検出しておかなくてはならない。ポンプ停止タイマ−
即ち停止条件を確認する時間だけポンプを回転させるこ
ととなるが、この時の周波数Ｆ1 でタイマ−がタイムア
ップとなる。
【００２８】さて、ＰＩＤ内は管路内圧力＝目標圧力と
されたために圧力偏差は±０となり、従って、残留する
周波数はＦ1 となっている。即ち、タイマ−がタイムア
ップした時にポンプは停止とするが、この時ＰＩＤの出
力周波数はＦ1 が残留されたままである。 そして管路
内圧力が低下してポンプの始動条件が満たされると、Ｐ
ＩＤ制御内に残留する周波数Ｆ1 より立ち上がってポン
プが始動されることとなる。このため、管路内圧力の低
下は殆どなく管路内圧力がスム−ズに加圧されることと
なるのである。
されたために圧力偏差は±０となり、従って、残留する
周波数はＦ1 となっている。即ち、タイマ−がタイムア
ップした時にポンプは停止とするが、この時ＰＩＤの出
力周波数はＦ1 が残留されたままである。 そして管路
内圧力が低下してポンプの始動条件が満たされると、Ｐ
ＩＤ制御内に残留する周波数Ｆ1 より立ち上がってポン
プが始動されることとなる。このため、管路内圧力の低
下は殆どなく管路内圧力がスム−ズに加圧されることと
なるのである。
【００２９】
【発明の効果】本発明は以上のようなシステムであるた
め、応答スピ−ドを上げ、かつＰＩＤ制御特有のハンチ
ングを抑制し、ポンプの立ち上げスピ−ドを早くできる
ため、極めて応答にすぐれた制御特性を実現したもので
ある。
め、応答スピ−ドを上げ、かつＰＩＤ制御特有のハンチ
ングを抑制し、ポンプの立ち上げスピ−ドを早くできる
ため、極めて応答にすぐれた制御特性を実現したもので
ある。
【図１】図１は本発明に用いられる給水システムの概念
図である。
図である。
【図２】図２はポンプ性能曲線である。
【図３】図３は本発明の給水システムのフロ−チャ−ト
である。
である。
１‥‥受水槽、 ２1 、２2 ‥‥水中ポンプ、 ３1 、３2 ‥‥インバ−タ−、 ４1 、４2 ‥‥給水バルブ、 ５1 、５2 ‥‥逆止弁、 ６‥‥パイプ、 ７‥‥蛇口、 ８‥‥圧力タンク、 ９‥‥圧力センサ−、 １０‥‥送水バルブ、 １１‥‥制御部、 １２‥‥電源、 １３‥‥ブレ−カ−、 １４‥‥スイッチ、 Ｈ0 ‥‥設計揚程、 Ｑ0 ‥‥設計揚水量、 Ｆ0 ‥‥基底周波数。
Claims (5)
- 【請求項１】 受水槽中に配置された複数台の水中ポン
プと、このポンプに連結した管路と、この管路が各蛇口
に連結され、前記管路に圧力センサ−を設置し、ポンプ
からの吐出圧力を検知してこの圧力信号を制御部に入力
し、ＰＩＤ制御にて所定信号を演算して必要な周波数を
インンバ−タ−に指令し、このインバ−タ−を介してポ
ンプの回転数を制御する給水システムであって、制御部
にｆ（運転周波数）≦Ｆm （最低周波数）、Ｐ（管路内
圧力）≧Ｐ1 （目標圧力）なる信号が入力されたらＰＩ
Ｄ制御を停止し、Ｆ1 （Ｆ1 ≦Ｆm ）なる周波数で一定
時間ポンプを運転してＰ≧Ｐ1 の条件が維持されること
を確認し、ここでポンプの運転も停止し、ＰＩＤ制御内
の指令周波数をＦ1 に保持させたことを特徴とする圧力
変動抑制機能付回転数制御給水システム。 - 【請求項２】 受水槽中に配置された複数台の水中ポン
プと、このポンプに連結した管路と、この管路が各蛇口
に連結され、前記管路に圧力センサ−を設置し、ポンプ
からの吐出圧力を検知してこの圧力信号を制御部に入力
し、前記制御部に選択されたポンプの性能曲線より得ら
れる管路抵抗推定理論式を記憶させ、かかる理論式に基
づく周波数をＰＩＤ制御にて演算して必要な周波数をイ
ンバ−タ−に指令し、このインバ−タ−を介してポンプ
の回転数を制御する給水システムであって、制御部にｆ
（運転周波数）≦Ｆm （最低周波数）、Ｐ（管路内圧
力）≧Ｐ1 （目標圧力）なる信号が入力されたらＰＩＤ
制御を停止し、Ｆ1 （Ｆ1 ≦Ｆm ）なる周波数で一定時
間ポンプを運転してＰ≧Ｐ1 の条件が維持されることを
確認し、ここでポンプの運転も停止し、ＰＩＤ制御内の
指令周波数をＦ1 に保持させたことを特徴とする圧力変
動抑制機能付回転数制御給水システム。 - 【請求項３】 複数台の水中ポンプを交互自動運転する
に際し、管路抵抗推定理論式が数１で示される請求項第
２項記載の管路抵抗推定理論式組込型の給水システム。 【数１】 - 【請求項４】 複数台の水中ポンプを並列追従型とし１
台のポンプを運転するに際し、管路抵抗推定理論式が数
２で示される請求項第２項記載の管路抵抗推定理論式組
込型の給水システム。 【数２】 - 【請求項５】 複数台の水中ポンプを並列追従型とし２
台のポンプを並列運転するに際し、管路抵抗推定理論式
が数３で示される請求項第２項記載の管路抵抗推定理論
組込型の給水システム。 【数３】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33012094A JPH08159079A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 圧力変動抑制機能付回転数制御給水システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33012094A JPH08159079A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 圧力変動抑制機能付回転数制御給水システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159079A true JPH08159079A (ja) | 1996-06-18 |
Family
ID=18229031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33012094A Pending JPH08159079A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 圧力変動抑制機能付回転数制御給水システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08159079A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102644307A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-22 | 新界泵业集团股份有限公司 | 单泵变频机组实现简易操作的设备及控制方法 |
| CN105256859A (zh) * | 2015-09-15 | 2016-01-20 | 苏州艾克威尔科技有限公司 | 一种水位和水压的控制方法 |
| CN105697351A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-06-22 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 自动检测调节水压系统 |
| CN106321463A (zh) * | 2015-06-23 | 2017-01-11 | 姚伟 | 一种离心泵恒压力控制系统 |
| CN107190813A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-09-22 | 青岛诺亚水务工程有限公司 | 一种可以实现两套变频供水泵交替运行的控制系统 |
| CN107338830A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-11-10 | 上海子元汽车零部件有限公司 | 一种智能型epp恒压供水系统及其控制方法 |
| CN107869166A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-04-03 | 陈志鹏 | 一种改良式增强型智能控速恒压供水控制装置及其方法 |
| CN108978795A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-11 | 宜宾金石新材料科技有限公司 | 一种石墨化炉炉头电极恒压供水制系统 |
| CN112526868A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-19 | 海南蓝宇科技有限公司 | 一种二次加压生活供水系统的控制方法 |
-
1994
- 1994-12-05 JP JP33012094A patent/JPH08159079A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102644307A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-22 | 新界泵业集团股份有限公司 | 单泵变频机组实现简易操作的设备及控制方法 |
| CN106321463A (zh) * | 2015-06-23 | 2017-01-11 | 姚伟 | 一种离心泵恒压力控制系统 |
| CN105256859A (zh) * | 2015-09-15 | 2016-01-20 | 苏州艾克威尔科技有限公司 | 一种水位和水压的控制方法 |
| CN105697351A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-06-22 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 自动检测调节水压系统 |
| CN107190813A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-09-22 | 青岛诺亚水务工程有限公司 | 一种可以实现两套变频供水泵交替运行的控制系统 |
| CN107338830A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-11-10 | 上海子元汽车零部件有限公司 | 一种智能型epp恒压供水系统及其控制方法 |
| CN107869166A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-04-03 | 陈志鹏 | 一种改良式增强型智能控速恒压供水控制装置及其方法 |
| CN108978795A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-11 | 宜宾金石新材料科技有限公司 | 一种石墨化炉炉头电极恒压供水制系统 |
| CN112526868A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-19 | 海南蓝宇科技有限公司 | 一种二次加压生活供水系统的控制方法 |
| CN112526868B (zh) * | 2020-11-17 | 2022-10-28 | 海南蓝宇科技有限公司 | 一种二次加压生活供水系统的控制方法 |
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