JPH08240194A - 水道用給水システムの末端圧力一定制御装置 - Google Patents
水道用給水システムの末端圧力一定制御装置Info
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- JPH08240194A JPH08240194A JP4399095A JP4399095A JPH08240194A JP H08240194 A JPH08240194 A JP H08240194A JP 4399095 A JP4399095 A JP 4399095A JP 4399095 A JP4399095 A JP 4399095A JP H08240194 A JPH08240194 A JP H08240194A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 水道本管に直結する給水システムにおいて、
給水管末端圧力を一定圧に正確に制御する。 【構成】 給水システムは、水道配水管１、配水管枝管
２、仕切弁３、１０、汚染防止のための逆流防止弁４、
ポンプ５、吸込側の圧力センサ７、流量スイッチ８、圧
力タンク１３（内部に空気を保有）に畜圧している水の
逆止弁９、給水管１１、給水管１１の圧力に応じた信号
を発信する圧力センサー１２、末端圧力一定制御を行っ
て運転し、配水管側の水を加圧して需要家側に給水して
いくための制御装置（ＣＴＬ）１４を備える。
給水管末端圧力を一定圧に正確に制御する。 【構成】 給水システムは、水道配水管１、配水管枝管
２、仕切弁３、１０、汚染防止のための逆流防止弁４、
ポンプ５、吸込側の圧力センサ７、流量スイッチ８、圧
力タンク１３（内部に空気を保有）に畜圧している水の
逆止弁９、給水管１１、給水管１１の圧力に応じた信号
を発信する圧力センサー１２、末端圧力一定制御を行っ
て運転し、配水管側の水を加圧して需要家側に給水して
いくための制御装置（ＣＴＬ）１４を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水道の配水管に直結して
使用する水道用給水システムの末端圧力一定制御装置に
関する。
使用する水道用給水システムの末端圧力一定制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のインバータを使用した給水システ
ムの末端圧力一定制御方式には特願昭５６−２７２号
（関数、演算を行い、吐出し目標圧力を求めるもの）、
特願昭５７−１６３８７１号（複数区間を設定し、吐出
し目標圧力を求めるもの）、特願昭５９−１３１０１０
号（予め定めた運転速度と吐出し目標圧力との関係に基
づき、運転速度から吐出し目標圧力を求める。）などが
ある。これらは、いずれも、ポンプ吸込側の圧力が変化
しないことを前提としている。水道用の給水ポンプは現
状では、逆流による水の汚染、ウォータハンマーの影響
などの点から、配水管に直結して使用することが禁止さ
れていた。このため、水道の配水管から分岐して、一
旦、受水槽に貯水し、この水を給水ポンプにより揚水し
て各需要家に送水している。このような使われ方であれ
ば、前述した従来の制御方式で十分であった。最近、配
水管の圧力を利用するとともに不衛生な受水槽を排除す
るために、同給水装置を配水管に直結して給水する検討
が始められている。
ムの末端圧力一定制御方式には特願昭５６−２７２号
（関数、演算を行い、吐出し目標圧力を求めるもの）、
特願昭５７−１６３８７１号（複数区間を設定し、吐出
し目標圧力を求めるもの）、特願昭５９−１３１０１０
号（予め定めた運転速度と吐出し目標圧力との関係に基
づき、運転速度から吐出し目標圧力を求める。）などが
ある。これらは、いずれも、ポンプ吸込側の圧力が変化
しないことを前提としている。水道用の給水ポンプは現
状では、逆流による水の汚染、ウォータハンマーの影響
などの点から、配水管に直結して使用することが禁止さ
れていた。このため、水道の配水管から分岐して、一
旦、受水槽に貯水し、この水を給水ポンプにより揚水し
て各需要家に送水している。このような使われ方であれ
ば、前述した従来の制御方式で十分であった。最近、配
水管の圧力を利用するとともに不衛生な受水槽を排除す
るために、同給水装置を配水管に直結して給水する検討
が始められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】給水装置を配水管に直
結して使用し、且つ、ポンプをインバータで駆動して流
動センサーを用いずに圧力センサのみで末端圧力一定制
御を行うと、以下の問題が生じるものと考えられる。配
水管の圧力（ポンプ吸込側圧力）が変動すると、従来技
術で述べた制御方式はポンプの運転速度に関連付けて、
吐出目標圧力を決定するようにしてあるため、速度も変
化し、これに基づいての目標圧力を決められず、安定し
た制御ができなくなる。
結して使用し、且つ、ポンプをインバータで駆動して流
動センサーを用いずに圧力センサのみで末端圧力一定制
御を行うと、以下の問題が生じるものと考えられる。配
水管の圧力（ポンプ吸込側圧力）が変動すると、従来技
術で述べた制御方式はポンプの運転速度に関連付けて、
吐出目標圧力を決定するようにしてあるため、速度も変
化し、これに基づいての目標圧力を決められず、安定し
た制御ができなくなる。
【０００４】即ち従来の一例を示す図１の運転特性図に
於いて、管路抵抗曲線Ｆに沿って、例えばそれぞれ、運
転速度がＮMIN，Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，ＮMAX，の時、吐出し
目標圧力がＨ0，Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3，Ｈ4，となるよう予め
記憶されている。さらに、図２は、押込圧力が０ｍとし
たときのポンプの特性図を示しており、Ｈａは使用水量
０のときに必要な最低圧力であり、実揚程Ｈａと所要末
端圧力Ｈｐとの和で求められる。Ｈ4は給水系に最大水
量ＱMAXを流した時に必要な最高圧力であり前揚程であ
る。曲線Ｆは管路抵抗曲線であり、曲線Ｉはポンプを最
高速度ＮMAXで運転しているときのＱ−Ｈ性能曲線であ
り、曲線Ｊはポンプを運転速度 ＮMIN＝ＮMAX・ＳＱＲ（Ｈ0／Ｈｃ） で運転している時のＱ−Ｈ性能曲線を示しており、図３
は、押込圧力が０ｍからｄｍに変化した場合の運転特性
と運転速度との関係を左図に対比して表したものであ
る。
於いて、管路抵抗曲線Ｆに沿って、例えばそれぞれ、運
転速度がＮMIN，Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，ＮMAX，の時、吐出し
目標圧力がＨ0，Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3，Ｈ4，となるよう予め
記憶されている。さらに、図２は、押込圧力が０ｍとし
たときのポンプの特性図を示しており、Ｈａは使用水量
０のときに必要な最低圧力であり、実揚程Ｈａと所要末
端圧力Ｈｐとの和で求められる。Ｈ4は給水系に最大水
量ＱMAXを流した時に必要な最高圧力であり前揚程であ
る。曲線Ｆは管路抵抗曲線であり、曲線Ｉはポンプを最
高速度ＮMAXで運転しているときのＱ−Ｈ性能曲線であ
り、曲線Ｊはポンプを運転速度 ＮMIN＝ＮMAX・ＳＱＲ（Ｈ0／Ｈｃ） で運転している時のＱ−Ｈ性能曲線を示しており、図３
は、押込圧力が０ｍからｄｍに変化した場合の運転特性
と運転速度との関係を左図に対比して表したものであ
る。
【０００５】ところで、使用水量Ｑは運転速度Ｎに比例
し、全揚程Ｈは運転速度Ｎの二乗に比例する。同一給水
系に水を流すのであるから、前述した所要圧力Ｈ0，Ｈ4
は変わらない。しかし、使用水量０のときにＨ0を満足
するための速度ＮMIN′は ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈ0−ｄ）／Ｈｃ〕 となり、最大水量ＱMAXのときにＨ4を満足する速度Ｎ
MAX′は ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｄ）〕 となり、それぞれ ＮMIN＞ＮMIN´，ＮMAX＞ＮMAX´ となり、押込圧力が０からｄｍに変化すると運転速度が
下がり、管路抵抗曲線に基づく正しい制御がなされなく
なる。
し、全揚程Ｈは運転速度Ｎの二乗に比例する。同一給水
系に水を流すのであるから、前述した所要圧力Ｈ0，Ｈ4
は変わらない。しかし、使用水量０のときにＨ0を満足
するための速度ＮMIN′は ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈ0−ｄ）／Ｈｃ〕 となり、最大水量ＱMAXのときにＨ4を満足する速度Ｎ
MAX′は ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｄ）〕 となり、それぞれ ＮMIN＞ＮMIN´，ＮMAX＞ＮMAX´ となり、押込圧力が０からｄｍに変化すると運転速度が
下がり、管路抵抗曲線に基づく正しい制御がなされなく
なる。
【０００６】そこで、本発明は上記問題点を解消し、配
水管の圧力が変動しても流量センサーを用いることな
く、圧力センサーのみで末端圧力一定制御方式を実現で
きる水道用給水装置の末端圧力一定制御装置を提供する
ことを目的とする。
水管の圧力が変動しても流量センサーを用いることな
く、圧力センサーのみで末端圧力一定制御方式を実現で
きる水道用給水装置の末端圧力一定制御装置を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】吸込側圧力が変動しても
正しく流量センサーを必要とせず、末端圧力一定制御を
行うには、吸い込み側圧力の変化に応じて、使用水量が
０の時に必要な最低圧力時のポンプ運転速度と最大水量
の時に必要な最高圧力時のポンプ運転速度が特定されな
ければならない。即ち、ポンプ吸込側に設けた圧力セン
サにより吸込圧力を検出し、これに応じて、これらの運
転速度を求めるようにする。
正しく流量センサーを必要とせず、末端圧力一定制御を
行うには、吸い込み側圧力の変化に応じて、使用水量が
０の時に必要な最低圧力時のポンプ運転速度と最大水量
の時に必要な最高圧力時のポンプ運転速度が特定されな
ければならない。即ち、ポンプ吸込側に設けた圧力セン
サにより吸込圧力を検出し、これに応じて、これらの運
転速度を求めるようにする。
【０００８】このための手段として、予め定めた給水管
路の抵抗曲線に基づいて給水系が所望する締切時（水量
０）の圧力（ここではＨａとする）と最大水量時の圧力
（ここではＨｂとする）とポンプ基準速度と（ここでは
ＮMAXとする）とこの速度で運転したときの締切圧力
（ここではＨｃとする）とを設定し、前述の圧力Ｈａを
満足する運転速度及びＨｂを満足する速度とを吸込側圧
力センサの検出した圧力に基づいて決定し、これらの緒
元から目標圧力を決定し、目標圧力を更新する前の目標
圧力に到達した時、現状の運転速度から、次の目標圧力
を決定し、更新する手段を備える。
路の抵抗曲線に基づいて給水系が所望する締切時（水量
０）の圧力（ここではＨａとする）と最大水量時の圧力
（ここではＨｂとする）とポンプ基準速度と（ここでは
ＮMAXとする）とこの速度で運転したときの締切圧力
（ここではＨｃとする）とを設定し、前述の圧力Ｈａを
満足する運転速度及びＨｂを満足する速度とを吸込側圧
力センサの検出した圧力に基づいて決定し、これらの緒
元から目標圧力を決定し、目標圧力を更新する前の目標
圧力に到達した時、現状の運転速度から、次の目標圧力
を決定し、更新する手段を備える。
【０００９】
【作用】上述した手段を備えることによって管路抵抗曲
線に沿った末端圧力一定制御が達成される。
線に沿った末端圧力一定制御が達成される。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図４〜図８により説明す
る。図４は本発明実施例の構成を示す構成図であり、１
は水道配水管、２は配水管枝管、３，１０は仕切弁、４
は汚染防止のための逆流防止弁、５はポンプ、７は吸込
側の圧力を検出し、これに応じた信号を発信する圧力セ
ンサ、８は需要家側の使用水量がある一定水量の時にＯ
Ｎし過少水量（例えば１０〜２０／min）以下でＯＦＦ
する流量スイッチ、９は圧力タンク１３（内部に空気を
保有）に畜圧している水を配水管側に逆流させないよう
にするための逆止弁、１１は給水管、１２は同給水管に
備わり、ここの圧力に応じた信号を発信する圧力センサ
ー、１４は前述の圧力センサー５、１２、流量スイッチ
８の信号を入力し、予め定めたプログラムに従い、ポン
プ７を予め定めた一定の関係、即ち、末端圧力一定制御
を行って運転し、配水管側の水を加圧して需要家側に給
水していくための制御装置（ＣＴＬ）である。
る。図４は本発明実施例の構成を示す構成図であり、１
は水道配水管、２は配水管枝管、３，１０は仕切弁、４
は汚染防止のための逆流防止弁、５はポンプ、７は吸込
側の圧力を検出し、これに応じた信号を発信する圧力セ
ンサ、８は需要家側の使用水量がある一定水量の時にＯ
Ｎし過少水量（例えば１０〜２０／min）以下でＯＦＦ
する流量スイッチ、９は圧力タンク１３（内部に空気を
保有）に畜圧している水を配水管側に逆流させないよう
にするための逆止弁、１１は給水管、１２は同給水管に
備わり、ここの圧力に応じた信号を発信する圧力センサ
ー、１４は前述の圧力センサー５、１２、流量スイッチ
８の信号を入力し、予め定めたプログラムに従い、ポン
プ７を予め定めた一定の関係、即ち、末端圧力一定制御
を行って運転し、配水管側の水を加圧して需要家側に給
水していくための制御装置（ＣＴＬ）である。
【００１１】図５は図４の制御装置１４の詳細な制御回
路図を示し、Ｒ，Ｓ，Ｔは電源（例えば３相，２００Ｖ
電源）、２０は配線用しゃ断器、Ｒ，Ｓは制御電源、２
２は交流電源を所望の周波数、電圧に変換し、インダク
ションモータ２４に出力するインバータ、２３はインバ
ータ２２が運転する上で必要な初期値各種定数を設定す
るためのコンソール、２５は始動、停止を指令するスイ
ッチであり、これを閉じると始動し、開くと停止する。
２６はトランスであり、マクロコンピュータＣＵの安定
化電源を供給する。２７は予め定めたプログラムに従っ
てリレー２８をＯＮ，ＯＦＦ指令するためのインタフェ
ースである。
路図を示し、Ｒ，Ｓ，Ｔは電源（例えば３相，２００Ｖ
電源）、２０は配線用しゃ断器、Ｒ，Ｓは制御電源、２
２は交流電源を所望の周波数、電圧に変換し、インダク
ションモータ２４に出力するインバータ、２３はインバ
ータ２２が運転する上で必要な初期値各種定数を設定す
るためのコンソール、２５は始動、停止を指令するスイ
ッチであり、これを閉じると始動し、開くと停止する。
２６はトランスであり、マクロコンピュータＣＵの安定
化電源を供給する。２７は予め定めたプログラムに従っ
てリレー２８をＯＮ，ＯＦＦ指令するためのインタフェ
ースである。
【００１２】２９はトランス２６からの電力を整流平滑
するＣＵの電源ユニット（例えばＤＣ５Ｖ，ＤＣ１２
Ｖ，ＤＣ２４Ｖなど）、３０は予め制御手順を決めたプ
ログラム及び各種データを記憶するメモリ、３１は前述
したインターフェース２７に、予め定めたプログラムに
従って出力するための出力ポート、３２は同様にインバ
ータ２２に所望な速度及び電圧を指令するための出力ポ
ート（具体的にはディジタル信号をアナログ（例えばＤ
Ｃ０〜１０Ｖ）に変換して信号を出力）、３３はスイッ
チ３６（例えばディジタルスイッチ）であり、制御する
上で必要な初期値即ち、目標圧力（Ｈ0〜Ｈ4を設定）を
読み込むための入力ポート、同様に３５はスイッチ３７
（例えばディジタルスイッチであり、制御する上で必要
な初期値即ち、回転速度ＮMAX…………）で設定した値
を読込むための入力ポートである。
するＣＵの電源ユニット（例えばＤＣ５Ｖ，ＤＣ１２
Ｖ，ＤＣ２４Ｖなど）、３０は予め制御手順を決めたプ
ログラム及び各種データを記憶するメモリ、３１は前述
したインターフェース２７に、予め定めたプログラムに
従って出力するための出力ポート、３２は同様にインバ
ータ２２に所望な速度及び電圧を指令するための出力ポ
ート（具体的にはディジタル信号をアナログ（例えばＤ
Ｃ０〜１０Ｖ）に変換して信号を出力）、３３はスイッ
チ３６（例えばディジタルスイッチ）であり、制御する
上で必要な初期値即ち、目標圧力（Ｈ0〜Ｈ4を設定）を
読み込むための入力ポート、同様に３５はスイッチ３７
（例えばディジタルスイッチであり、制御する上で必要
な初期値即ち、回転速度ＮMAX…………）で設定した値
を読込むための入力ポートである。
【００１３】さらに、３９はインターフェース３８（主
としてアナログをディジタルに変換するＤ／Ａ変換器で
構成されている）を介して、圧力センサー３９，４０の
信号を読み込むための入力ポート、同じく４１はインタ
ーフェース４０を介して、流量スイッチ４４の開閉信号
を読み込むための入力ポート、３４は中央演算処理装置
である。
としてアナログをディジタルに変換するＤ／Ａ変換器で
構成されている）を介して、圧力センサー３９，４０の
信号を読み込むための入力ポート、同じく４１はインタ
ーフェース４０を介して、流量スイッチ４４の開閉信号
を読み込むための入力ポート、３４は中央演算処理装置
である。
【００１４】具体的には漏電しゃ断器２０、スイッチ２
５を投入することにより、電源が供給あるいは制御電源
が確立され、ＣＰＵ３４は予め定めた制御プログラムを
メモリ３０より読み出し、始動条件の確立に伴い、イン
ターフェース２７を介してリレーＸを付勢する信号を出
力して、その接点Ｘａ（インバータ起動指令）を閉じ、
インターフェース３２を介して、所望な速度指令信号を
インバータ２２に出力する。これにより同インバータが
駆動し、ポンプが運転し給水を始める。ところで、ポン
プ吸込側の押込圧力の変動を制御に取り込むために次の
ように考える（水量Ｑが運転速度Ｎに比例，全揚程Ｈが
運転速度Ｎの二乗に比例する関係を利用）。
５を投入することにより、電源が供給あるいは制御電源
が確立され、ＣＰＵ３４は予め定めた制御プログラムを
メモリ３０より読み出し、始動条件の確立に伴い、イン
ターフェース２７を介してリレーＸを付勢する信号を出
力して、その接点Ｘａ（インバータ起動指令）を閉じ、
インターフェース３２を介して、所望な速度指令信号を
インバータ２２に出力する。これにより同インバータが
駆動し、ポンプが運転し給水を始める。ところで、ポン
プ吸込側の押込圧力の変動を制御に取り込むために次の
ように考える（水量Ｑが運転速度Ｎに比例，全揚程Ｈが
運転速度Ｎの二乗に比例する関係を利用）。
【００１５】図２，図３に於いて、押込圧力をｄｍ、ポ
ンプが最高速度ＮMAXで運転している時のポンプＱＨ性
能曲線はＩ、その時の締切圧力はＨｃ、又は水量０の時
に給水系に所望な圧力をＨａ、最大水量ＱMAXの時に必
要な圧力Ｈｂとする。これは給水系に所望な緒元であ
り、普遍的なものである。押込圧力がｄに変化したこと
を考慮して、Ｈａ及びＨｂを満足する運転速度（変数）
をそれぞれＮMIN′，ＮMAX′とすると次の式で与えられ
る。 ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ｄ）／Ｈｃ〕 ・・・ ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｄ）〕 ・・・
ンプが最高速度ＮMAXで運転している時のポンプＱＨ性
能曲線はＩ、その時の締切圧力はＨｃ、又は水量０の時
に給水系に所望な圧力をＨａ、最大水量ＱMAXの時に必
要な圧力Ｈｂとする。これは給水系に所望な緒元であ
り、普遍的なものである。押込圧力がｄに変化したこと
を考慮して、Ｈａ及びＨｂを満足する運転速度（変数）
をそれぞれＮMIN′，ＮMAX′とすると次の式で与えられ
る。 ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ｄ）／Ｈｃ〕 ・・・ ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｄ）〕 ・・・
【００１６】及び式は押込圧力ｄが変化すればその
値が変化することを表しており、吸込側に設けた圧力セ
ンサの検出した圧力を図５に示すインターフェース３８
でＡ／Ｄ変換して取り込み、、式で演算すればＨ
ａ，Ｈｂを満足する運転速度が特定できることになる。
さらに、制御する際にこれを運転する速度の基準とす
る。次に、使用水量の変動に応じ、管路抵抗Ｆに沿っ
て、ポンプ吐出し側圧力を制御すると、吐出し圧力はＨ
ａからＨｂ、運転速度はＮMIN′からＮMAXまで変化す
る。この変化率は次の式で与えられる。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） ・・・
値が変化することを表しており、吸込側に設けた圧力セ
ンサの検出した圧力を図５に示すインターフェース３８
でＡ／Ｄ変換して取り込み、、式で演算すればＨ
ａ，Ｈｂを満足する運転速度が特定できることになる。
さらに、制御する際にこれを運転する速度の基準とす
る。次に、使用水量の変動に応じ、管路抵抗Ｆに沿っ
て、ポンプ吐出し側圧力を制御すると、吐出し圧力はＨ
ａからＨｂ、運転速度はＮMIN′からＮMAXまで変化す
る。この変化率は次の式で与えられる。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） ・・・
【００１７】これは０0と０4を結んだ直線の傾きを示し
ている。以上の、、、式の関係から運転速度に応
じて、目標圧力を与える演算式を求めると式となる。 Ｈｙ＝△ｈ／△ｎ・（Ｎｘ−ＮMIN′）＋Ｈａ ・・・ ここで、ｈｙは目標圧力、Ｎｘは運転速度である。即
ち、式においてΔｈ／Δｎは式、ＮMIN′は式か
ら既知であるから、運転中にポンプの運転速度Ｎｘを検
出すれば、目標圧力が決定できることを表している。
ている。以上の、、、式の関係から運転速度に応
じて、目標圧力を与える演算式を求めると式となる。 Ｈｙ＝△ｈ／△ｎ・（Ｎｘ−ＮMIN′）＋Ｈａ ・・・ ここで、ｈｙは目標圧力、Ｎｘは運転速度である。即
ち、式においてΔｈ／Δｎは式、ＮMIN′は式か
ら既知であるから、運転中にポンプの運転速度Ｎｘを検
出すれば、目標圧力が決定できることを表している。
【００１８】以上に基づいて、制御のアルゴリズムを示
すと以下のとおりとなる。 （１）ポンプ吸い込み側圧力ｄを圧力センサにより検出
して、式により最低速度ＮMIN′を演算して求める。
始動条件が確立したらポンプをＮMIN′（Ｎｘ＝ＮMIN）
で運転し、吐出し目標圧力をＨａとする。 （２）始動後、安定するまで目標圧力をＨａとして、こ
れの一定比例制御を行う。 （３）逐次、吸込側圧力を検出し、式の演算結果Δｈ
／Δｎをメモリに記憶させておく。吸込圧力が変動する
と、これに伴って新規データが書きかえられる。但し、
離散的な吸込側圧力は検出しない。 （４）Ｈａ一定となった後、Ｎｘを検出する。その値を
式に代入して、新規目標圧力ｈｙを求める。これを新
しい目標圧力に更新する。 （５）もし、（４）の結果、目標圧力が変更されると、
これの一定制御を行う。以下（３）（４）（５）を繰返
し処理すれば使用水量に対応した吐出し目標圧力に収束
する。
すと以下のとおりとなる。 （１）ポンプ吸い込み側圧力ｄを圧力センサにより検出
して、式により最低速度ＮMIN′を演算して求める。
始動条件が確立したらポンプをＮMIN′（Ｎｘ＝ＮMIN）
で運転し、吐出し目標圧力をＨａとする。 （２）始動後、安定するまで目標圧力をＨａとして、こ
れの一定比例制御を行う。 （３）逐次、吸込側圧力を検出し、式の演算結果Δｈ
／Δｎをメモリに記憶させておく。吸込圧力が変動する
と、これに伴って新規データが書きかえられる。但し、
離散的な吸込側圧力は検出しない。 （４）Ｈａ一定となった後、Ｎｘを検出する。その値を
式に代入して、新規目標圧力ｈｙを求める。これを新
しい目標圧力に更新する。 （５）もし、（４）の結果、目標圧力が変更されると、
これの一定制御を行う。以下（３）（４）（５）を繰返
し処理すれば使用水量に対応した吐出し目標圧力に収束
する。
【００１９】次に、図６の運転特性図と、図７，図８フ
ローチャートにより、このアルゴリズムをさらに詳細に
説明する。図６に於いて、今、便宜上、吸込側圧力がａ
で停止しているものとする。この状態ではＣＵ（図５）
は図８に示すステップ８００を実行し、ステップ７００
より始まる割込処理TIMINTの割込みを許可し、割込み待
ちを行う。この後、ステップ７００からのTIMINT割込み
処理入口へジャンプする。ステップ７０１では１回目が
判定し、１回目の場合はステップ７０２で圧力センサ３
９にて吸込圧力をａ検出し、メモリＭｏに格納する。２
回目以降の場合にはステップ７０３でＭｏのデータと比
較し、ΔＰ（例えば５ｍ）以上の時にはこのデータを捨
てて、これ以下の場合にはその値をＭｏに格納する。
ローチャートにより、このアルゴリズムをさらに詳細に
説明する。図６に於いて、今、便宜上、吸込側圧力がａ
で停止しているものとする。この状態ではＣＵ（図５）
は図８に示すステップ８００を実行し、ステップ７００
より始まる割込処理TIMINTの割込みを許可し、割込み待
ちを行う。この後、ステップ７００からのTIMINT割込み
処理入口へジャンプする。ステップ７０１では１回目が
判定し、１回目の場合はステップ７０２で圧力センサ３
９にて吸込圧力をａ検出し、メモリＭｏに格納する。２
回目以降の場合にはステップ７０３でＭｏのデータと比
較し、ΔＰ（例えば５ｍ）以上の時にはこのデータを捨
てて、これ以下の場合にはその値をＭｏに格納する。
【００２０】ステップ７０４ではこのデータを読出し、
式により、それぞれＮMIN′，ＮMAX′を演算し結果
をメモリＭ１，Ｍ２に格納する。 ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ａ）／Ｈｃ〕 （ｄ＝ａ）→結果をメモリＭ１に格納 ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ａ）〕 （ｄ＝ａ）→結果をメモリＭ２に格納 加えて、次のように傾きΔｈ／Δｎを演算し、メモリＭ
３に格納する。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） →結果をメモリＭ３に格納
式により、それぞれＮMIN′，ＮMAX′を演算し結果
をメモリＭ１，Ｍ２に格納する。 ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ａ）／Ｈｃ〕 （ｄ＝ａ）→結果をメモリＭ１に格納 ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ａ）〕 （ｄ＝ａ）→結果をメモリＭ２に格納 加えて、次のように傾きΔｈ／Δｎを演算し、メモリＭ
３に格納する。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） →結果をメモリＭ３に格納
【００２１】ステップ７０５では圧力センサ４０にて吐
出圧力を検出し、その値をメモリＭ４に格納する。ステ
ップ７０６ではRETI命令実行し、ステップ８０１へ進
む。ここで、初期値として、目標圧力をＨｙ＝Ｈａと設
定し、メモリＭ５に格納し、運転速度をＮｘ＝ＮMIN′
と設定し、メモリＭ６に格納しておく。ところで図８で
は割込み処理TIMINTの処理条件の説明を省いたが、初期
化処理で、割込処理の周期等の割込に関する条件を設定
してあり、この後はこの周期に基づいて、割込みが割込
みがかかり前述した吸込、吐出圧力の検出し、データの
格納、演算を逐次、実行する。さて、ステップ８０２で
は始動条件が確立したか判定する。
出圧力を検出し、その値をメモリＭ４に格納する。ステ
ップ７０６ではRETI命令実行し、ステップ８０１へ進
む。ここで、初期値として、目標圧力をＨｙ＝Ｈａと設
定し、メモリＭ５に格納し、運転速度をＮｘ＝ＮMIN′
と設定し、メモリＭ６に格納しておく。ところで図８で
は割込み処理TIMINTの処理条件の説明を省いたが、初期
化処理で、割込処理の周期等の割込に関する条件を設定
してあり、この後はこの周期に基づいて、割込みが割込
みがかかり前述した吸込、吐出圧力の検出し、データの
格納、演算を逐次、実行する。さて、ステップ８０２で
は始動条件が確立したか判定する。
【００２２】図６において、使用水量がＱｓであり、例
えば、吐出圧力がＨａ（ここではポンプ始動圧力もＨａ
としてある。）以下に下がったか判定する。判定した結
果、Ｈａ以下に下がっていなければＨａ以下に下がるま
でステップ８０２のループ処理を実行し、Ｈａ以下に下
がったらステップ８０３へ進み、ここで、図５に示すリ
レーＸをＯＮし、運転速度Ｎ＝ＮMIN′を指令する命令
を実行し、ポンプ、モータを始動する。始動後は後で詳
細に述べるが、初期速度ＮMIN′の運転でＨａ一定にな
るまで処理を実行する。
えば、吐出圧力がＨａ（ここではポンプ始動圧力もＨａ
としてある。）以下に下がったか判定する。判定した結
果、Ｈａ以下に下がっていなければＨａ以下に下がるま
でステップ８０２のループ処理を実行し、Ｈａ以下に下
がったらステップ８０３へ進み、ここで、図５に示すリ
レーＸをＯＮし、運転速度Ｎ＝ＮMIN′を指令する命令
を実行し、ポンプ、モータを始動する。始動後は後で詳
細に述べるが、初期速度ＮMIN′の運転でＨａ一定にな
るまで処理を実行する。
【００２３】次に、使用水量がＱｓからＱｒに変化した
場合を考える。（図６に於いて、ポンプの運転点は運転
速度がＮMIN′でＯ10点にある。）この状態では目標圧
力Ｈａに対し、吐出し圧力がこれ以下に低下しているた
め、ステップ８０４での判定でステップ８０５へ進み、
ここで、メモリＭ５に格納している運転速度Ｎｘのデー
タを読み出して１bit加算して結果（Ｎｘ＋１ｂｉｔ→
Ｎｘ＝Ｎ1）をインバータに増速信号として出力すると
ともにメモリＭ５に格納する。ステップ８０８でインバ
ータとポンプの応答遅れを調整する待ち時間Δｔ（約０
−１sec）実行し、Ｈａ一定となるまでステップ８０４
〜８０８の処理を繰返し実行する。この結果、運転速度
はＮ１→Ｎ２→Ｎ３と増速し、Ｏ12点に到達する。
場合を考える。（図６に於いて、ポンプの運転点は運転
速度がＮMIN′でＯ10点にある。）この状態では目標圧
力Ｈａに対し、吐出し圧力がこれ以下に低下しているた
め、ステップ８０４での判定でステップ８０５へ進み、
ここで、メモリＭ５に格納している運転速度Ｎｘのデー
タを読み出して１bit加算して結果（Ｎｘ＋１ｂｉｔ→
Ｎｘ＝Ｎ1）をインバータに増速信号として出力すると
ともにメモリＭ５に格納する。ステップ８０８でインバ
ータとポンプの応答遅れを調整する待ち時間Δｔ（約０
−１sec）実行し、Ｈａ一定となるまでステップ８０４
〜８０８の処理を繰返し実行する。この結果、運転速度
はＮ１→Ｎ２→Ｎ３と増速し、Ｏ12点に到達する。
【００２４】以上の処理結果、圧力センサ４０の検出し
た吐出圧力がＨａとなると、ステップ８０７へジャンプ
する。ステップ８０７でメモリＭ１〜Ｍ６のデータを読
出し、式による演算を実行する。 ｈｙ＝△ｈ／△ｎ・（Ｎ3−ＮMIN）＋Ｈａ ここで、Ｈａ＝Ｈａ′(ＮX＝Ｎ３） 結果をＭ５に格納し、ステップ８０９へ進む。ここでの
処理結果、停止条件が確立されていないのでステップ８
１０へジャンプする。
た吐出圧力がＨａとなると、ステップ８０７へジャンプ
する。ステップ８０７でメモリＭ１〜Ｍ６のデータを読
出し、式による演算を実行する。 ｈｙ＝△ｈ／△ｎ・（Ｎ3−ＮMIN）＋Ｈａ ここで、Ｈａ＝Ｈａ′(ＮX＝Ｎ３） 結果をＭ５に格納し、ステップ８０９へ進む。ここでの
処理結果、停止条件が確立されていないのでステップ８
１０へジャンプする。
【００２５】以後の処理を吸込側圧力がａからｂに上昇
した場合について説明する。割込処理TIMINTの処理７０
０〜７０４に於いて、それぞれメモリに Ｍ０＝ｂ ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ｂ）／Ｈｃ〕 →メモリＭ１に格納（ｄ＝ｂ） ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｂ）〕 →メモリＭ２に格納（ｄ＝ｂ） 加えて、次のように傾きΔｈ／Δｎを演算し、メモリＭ
３に格納する。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） →メモリＭ３に格納（ｄ＝ｂ） Ｍ４＝Ｈａが格納される。
した場合について説明する。割込処理TIMINTの処理７０
０〜７０４に於いて、それぞれメモリに Ｍ０＝ｂ ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ｂ）／Ｈｃ〕 →メモリＭ１に格納（ｄ＝ｂ） ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｂ）〕 →メモリＭ２に格納（ｄ＝ｂ） 加えて、次のように傾きΔｈ／Δｎを演算し、メモリＭ
３に格納する。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） →メモリＭ３に格納（ｄ＝ｂ） Ｍ４＝Ｈａが格納される。
【００２６】又、目標圧力はＨａからＨａ′に更新され
ている。以下、前述の処理に従い、増速処理及び目標圧
力の更新が逐次実行され、使用水量ＱＲに於いて、最終
目標点であるＯ3に到達する。以上の処理は使用水量が
増加した例で示したが、減少した場合には前述の説明で
明らかなので説明を省くが、ステップ８０４→８０６→
８０８→８０４→８０７の処理を繰返し実行し、管路抵
抗Ｆに沿った所定の圧力一定制御を行う。尚、前述のス
テップ８０９に於いて、判定した結果、停止条件（例え
ば図５に示す流量スイッチ４１が過少水量１０〜１５ｌ
／minを検出すること）が確立したら、ステップ８１０
へ進み、ここで停止処理を実行し、ステップ８０２へ戻
り、これ以降の処理を続ける。
ている。以下、前述の処理に従い、増速処理及び目標圧
力の更新が逐次実行され、使用水量ＱＲに於いて、最終
目標点であるＯ3に到達する。以上の処理は使用水量が
増加した例で示したが、減少した場合には前述の説明で
明らかなので説明を省くが、ステップ８０４→８０６→
８０８→８０４→８０７の処理を繰返し実行し、管路抵
抗Ｆに沿った所定の圧力一定制御を行う。尚、前述のス
テップ８０９に於いて、判定した結果、停止条件（例え
ば図５に示す流量スイッチ４１が過少水量１０〜１５ｌ
／minを検出すること）が確立したら、ステップ８１０
へ進み、ここで停止処理を実行し、ステップ８０２へ戻
り、これ以降の処理を続ける。
【００２７】以上のように本実施例によれば吸込側圧力
が変動しても末端圧力一定制御を正しく制御することが
可能となる。さらに、以上の実施例に於いては、式
を演算式としているがこれの開平演算を次のようにメモ
リテーブルを利用して求めても良い。式のルートの
中は大体０．５〜１．０である。 メモリ 根 ル−ト Ｍ８０００ ０．７１ ＳＱＲ（０．５） ・ ０．７７ ＳＱＲ（０．６） ・ ０．８４ ＳＱＲ（０．７） ・ ０．８９ ＳＱＲ（０．８） ・ ０．９５ ＳＱＲ（０．９） ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ｍ９０００ １．０ ＳＱＲ（１．０）
が変動しても末端圧力一定制御を正しく制御することが
可能となる。さらに、以上の実施例に於いては、式
を演算式としているがこれの開平演算を次のようにメモ
リテーブルを利用して求めても良い。式のルートの
中は大体０．５〜１．０である。 メモリ 根 ル−ト Ｍ８０００ ０．７１ ＳＱＲ（０．５） ・ ０．７７ ＳＱＲ（０．６） ・ ０．８４ ＳＱＲ（０．７） ・ ０．８９ ＳＱＲ（０．８） ・ ０．９５ ＳＱＲ（０．９） ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ｍ９０００ １．０ ＳＱＲ（１．０）
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば吸込側圧
力と吐出側圧力をそれぞれ圧力センサで検出し、両圧力
の変動を制御要件に組込んで、末端圧力一定制御を行う
ため、管路抵抗曲線に沿った正しい制御が可能となり、
管路抵抗曲線から離れてしまうという問題を解消するこ
とが可能となる。さらに、吸込側圧力変動時には前述
（図７）したように急しゅんな値は離散的なデータと見
直して、取り込まないようにしているため、これの影響
を受けて暴走及びハンチングすることがないため、吐出
側の圧力制御を安定化させることが可能となる。
力と吐出側圧力をそれぞれ圧力センサで検出し、両圧力
の変動を制御要件に組込んで、末端圧力一定制御を行う
ため、管路抵抗曲線に沿った正しい制御が可能となり、
管路抵抗曲線から離れてしまうという問題を解消するこ
とが可能となる。さらに、吸込側圧力変動時には前述
（図７）したように急しゅんな値は離散的なデータと見
直して、取り込まないようにしているため、これの影響
を受けて暴走及びハンチングすることがないため、吐出
側の圧力制御を安定化させることが可能となる。
【図１】水道用給水システムの運転特性図。
【図２】ポンプの特性図。
【図３】ポンプの特性図。
【図４】本発明の装置の構成図。
【図５】本発明の装置の制御回路図。
【図６】運転特性図。
【図７】フローチャート。
【図８】フローチャート。
１ 水道配水管 ２ 配水管枝管 ３，１０ 仕切弁 ４ 逆流防止弁 ５ ポンプ ７ 圧力センサ ８ 流量スイッチ ９ 逆止弁 １１ 給水管 １２ 圧力センサ １４ 制御装置
Claims (4)
- 【請求項１】 可変速駆動手段によって駆動されるポン
プと、ポンプの吸込側に設けられて、吸込側の圧力を検
出する吸込側圧力センサと、前記ポンプの吐出側に設け
られて吐出側の圧力を検出する吐出側圧力センサとで構
成される給水装置に於いて、予め定めた給水管路の抵抗
曲線に基づいて給水系が所望する締切時（水量０）の圧
力（ここではＨａとする）と最大水量時の圧力（ここで
はＨｂとする）とポンプ基準速度と（ここではＮMAXと
する）とこの速度で運転したときの締切圧力（ここでは
Ｈｃとする）とを設定し、前述の圧力Ｈａを満足する運
転速度及びＨｂを満足する速度とを吸込側圧力センサの
検出した圧力に基づいて決定し、これらの緒元から目標
圧力を決定し、目標圧力を更新する前の目標圧力に到達
した時、現状の運転速度から、次の目標圧力を決定し、
更新することを特徴とする水道用給水システムの末端圧
力一定制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の水道用給水システムの末
端圧力一定制御装置に於いて、給水圧力Ｈａ及びＨｂを
得るポンプの運転速度（ここではＮMIN´，ＮMAX´）が
吸込側圧力センサの検出した圧力（ここではｄとする）
に依存し、 ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ｄ）／Ｈｃ〕 ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｄ）〕 （ここでＳＱＲは平方根記号を表わす、以下同じ）で与
えられ、これを基準として現状の運転速度をＮｘとした
とき、目標圧力Ｈｙが Ｈｙ＝（△ｈ／△ｎ）・（Ｎｘ−ＮMIN′）＋Ｈａ で与えられ、ここで △ｈ＝Ｈｂ−Ｈａ，△ｎ＝ＮMAX´−ＮMIN´ であることを特徴とする水道用給水システムの末端圧力
一定制御装置。 - 【請求項３】 請求項１項記載の水道用給水システムの
末端圧力一定制御装置に於いて、目標圧力の更新が吐出
側圧力センサが更新前の目標圧力と一致した後になされ
ることを特徴とする水道用給水システムの末端圧力一定
制御装置。 - 【請求項４】 請求項２項記載の水道用給水システムの
末端圧力一定制御装置に於いて、ＮMIN′，ＮMAX′の開
平演算がメモリテーブルによってなされることを特徴と
する水道用給水システムの末端圧力一定制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04399095A JP3167004B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 水道用給水システムの末端圧力一定制御装置 |
| JP37351299A JP3744760B2 (ja) | 1995-03-03 | 1999-12-28 | 水道用給水システムの末端圧力一定制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04399095A JP3167004B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 水道用給水システムの末端圧力一定制御装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37351299A Division JP3744760B2 (ja) | 1995-03-03 | 1999-12-28 | 水道用給水システムの末端圧力一定制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08240194A true JPH08240194A (ja) | 1996-09-17 |
| JP3167004B2 JP3167004B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=12679164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04399095A Expired - Fee Related JP3167004B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 水道用給水システムの末端圧力一定制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3167004B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013040593A (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 冷温水循環送水系ポンプシステム |
| CN112058754A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-11 | 合肥阳光新能源科技有限公司 | 水清洗系统及其控制方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4741312B2 (ja) * | 2005-08-02 | 2011-08-03 | 株式会社荏原製作所 | 可変速給水装置 |
-
1995
- 1995-03-03 JP JP04399095A patent/JP3167004B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013040593A (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 冷温水循環送水系ポンプシステム |
| CN112058754A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-11 | 合肥阳光新能源科技有限公司 | 水清洗系统及其控制方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3167004B2 (ja) | 2001-05-14 |
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