JPH109187A - 給水装置 - Google Patents

給水装置

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JPH109187A
JPH109187A JP9057885A JP5788597A JPH109187A JP H109187 A JPH109187 A JP H109187A JP 9057885 A JP9057885 A JP 9057885A JP 5788597 A JP5788597 A JP 5788597A JP H109187 A JPH109187 A JP H109187A
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JP
Japan
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inverter
water supply
pressure
supply device
control means
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JP9057885A
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Takayuki Oshiga
孝幸 押賀
Koichi Sato
幸一 佐藤
Koji Ono
浩二 大野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/02Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
    • F04D15/029Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions for pumps operating in parallel

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のインバータ駆動のポンプを有する給水
装置で一方のインバータが故障したときでも円滑な給水
を継続する。 【解決手段】 吸い込み用の配管から吸い込んだ水を給
水用の配管118側に吐き出す複数の電動機付きポンプ
105,106を備える給水装置で、水圧を検出する圧
力センサ102,112と、各ポンプ105,106毎
に設けられる複数のインバータ20,21と、各インバ
ータ20,21対応に設けられ自己に接続されたインバ
ータ20,21を圧力センサ102,112の検出圧力
に応じて制御するインバータ内蔵の制御手段と、各制御
手段間を接続し自己と相手方制御手段との間で各々の状
態を表す信号を連絡する配線61,62とを備え、各制
御手段は、接続された相手方インバータが正常でないと
判断したとき相手方インバータに対して再運転指令を出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数台のポンプを各ポン
プ対応に設けたインバータで制御する給水装置に係り、
特に、各インバータが協調して給水制御を行うのに好適
な給水装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の可変速ポンプを使用した給水装置
は、インバータ装置の動作を指令するマイクロコンピュ
ータを内蔵した制御回路を別途設け、需要水量の変動に
伴い、インバータ装置に出力すべき周波数を指令するこ
とによって、ポンプを駆動する電動機の運転速度を変
え、ポンプの吐き出し側の圧力を一定の関係(たとえば
吐出圧力一定あるいは末端圧力一定)に保って給水を続
けるようになっている。この種の装置として関連するも
のに、例えば、特公平6−52079号,特公平6−5
2080号などがあげられる。
【0003】また、この種の給水装置に組み合わされる
インバータ装置には、インバータ装置自身を保護するた
めに各種の保護回路が組み込まれている。この種のイン
バータ装置の保護方式として関連するものに、例えば、
特開昭57−6576号、特開昭58−224575
号,特開昭59−185170号,特開昭60−849
72号,特開昭61−224876号などがあげられ
る。
【0004】このようなインバータ装置を組み込んだ給
水装置では、インバータ装置自身を保護するために、イ
ンバータ装置内に各種の保護回路が組み込まれており、
インバータ装置は種々の要因(瞬時停電、過負荷、温度
上昇、ノイズの混入など)で停止するようになってい
る。インバータ装置が停止し、ポンプが駆動できなくな
って断水になると、さらに問題が大きくなる。そこで通
常は、ポンプ駆動用の電動機を、インバータによる可変
速運転から商用電源による運転に切り替え(すなわち、
定速運転となる。)、断水を避けることが行なわれてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の給水装置では、
マイクロコンピュータを内蔵したインバータ装置が故障
した場合、断水を避けるために商用電源でポンプを定速
運転するようになっているが、商用電源でポンプを定速
運転すると、需要水量の変化に応じて吐出圧力が大きく
変動してしまうという問題もある。また、商用電源によ
るポンプ定速運転では、軽負荷時にもポンプが全速度で
運転されるため、運転動力費が嵩んでしまうという問題
もある。
【0006】このため、複数台のポンプの夫々をインバ
ータで制御するようにし、1台のインバータが故障して
も他のインバータでポンプを可変速運転できるようにす
ることが望まれている。この場合、複数のインバータが
夫々勝手にインバータを制御すると一つのインバータが
故障したときに円滑な給水を継続できなくなるため、故
障時にインバータ間でどのように制御を協調して行うか
という問題を解決する必要がある。
【0007】本発明の目的は、複数台のインバータで夫
々ポンプを制御する給水装置において、インバータが故
障したときでも円滑に給水を継続できる給水装置を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、吸い込み用
の配管から吸い込んだ水を給水用の配管側に吐き出す複
数の電動機付きポンプを備える給水装置において、水圧
を検出する圧力検出手段と、前記各電動機付きポンプ毎
に設けられ各電動機付きポンプを駆動する複数のインバ
ータと、各インバータ対応に設けられ自己に接続された
インバータを前記圧力検出手段の検出圧力に応じて制御
する制御手段と、各制御手段間を接続し自己と相手方制
御手段との間で各々の状態を表す信号を連絡する配線と
を備えると共に、各制御手段は、接続された相手方イン
バータが正常でないと判断したとき該相手方インバータ
に対して再運転指令を出力する手段を備えることで、達
成される。
【0009】上記目的はまた、吸い込み用の配管から吸
い込んだ水を給水用の配管側に吐き出す複数の電動機付
きポンプを備える給水装置において、水圧を検出する圧
力検出手段と、前記各電動機付きポンプ毎に設けられ各
電動機付きポンプを駆動する複数のインバータと、各イ
ンバータ対応に設けられ自己に接続されたインバータを
前記圧力検出手段の検出圧力に応じて制御する制御手段
と、各制御手段間を接続し自己と相手方制御手段との間
で各々の状態を表す信号を連絡する配線とを備えると共
に、各制御手段は、前記配線を通して相手方を監視し自
己の始動・停止を制御する手段を備えることでも、達成
される。
【0010】
【作用】各インバータを夫々制御する制御手段間を接続
する信号配線を通して、相手方を監視し、相手方が異常
であると判断した場合に相手方に再運転指令を出力した
り、自己の始動・停止を制御するため、相手方が故障し
たときに相手方が一時的な故障であるならすぐに相手方
を起動でき、また、相手方の故障で自己をすぐに起動で
きるため、円滑な給水を継続することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図5を参照
して説明する。図1において、制御装置1は夫々制御手
段を内蔵したインバータ装置20,21および漏電遮断
器40,41で構成され、給水ユニット2の制御を行
う。給水ユニット2は、電動機付きポンプ105,10
6と、圧力センサ102,112と、フロースイッチ1
07,117と、流入側合流管104と、吐出側合流管
110と、圧力タンク111と、圧力計114,115
および各種弁類100,101,103,108,10
9などから構成され、水道本管116の水圧を増圧して
配水管118へ給水する。
【0012】主回路電源10は三相交流電力を制御装置
1へ給電する。インバータ装置20,21は、端子R,
S,Tより電力を受け、予めプログラムされた運転法案
に従い可変周波数交流電力を端子U,V,Wへ出力し、
電動機付きポンプ105,106の可変速運転制御を行
う。
【0013】電動機付きポンプ105と電動機付きポン
プ106は、自動交互運転を行う。このためインバータ
装置20の制御手段とインバータ装置21の制御手段
は、インタロック信号61,62により、相互に相手を
監視して自己の始動・停止を制御している。
【0014】図2において、ノイズフィルタ60および
零相リアクトル50は、主回路電源10に重畳されてく
る電気的ノイズを減衰し、インバータ装置20,21を
保護するとともに、インバータ装置20,21が発生す
る高調波電流に伴う電気的ノイズが主回路電源10に帰
還することを防止する。また、零相リアクトル51,5
2は、インバータ装置20,21が電動機付きポンプ1
05,106に印加する過渡電流を抑えることで、電動
機付きポンプ105,106の駆動時に発生する騒音を
低減する。
【0015】漏電遮断器40,41は、感電防止のため
の漏電検出を行うとともに、電動機付きポンプ105,
106やインバータ装置20,21の保守・保全作業時
の電源開閉機として使用される。
【0016】デジタルオペレータ30,31は、インバ
ータ装置20,21の付属品であり正面の下部の押し釦
スイッチを操作することで、インバータ装置20,21
の初期設定や試運転動作ができ、また正面の上部の数字
表示器にインバータ装置20,21の出力周波数・負荷
電流・故障情報などを表示さることで、稼働状況をモニ
ターできる。
【0017】図3において、インバータ装置20,21
に具備される入出力信号端子を以下説明する。インタロ
ック信号61,62は、インバータ装置が自身の保護手
段の働きにより停止(自己トリップ)したことを別のイ
ンバータ装置へ通報するための出力信号端子DO2と、
別のインバータ装置からの再始動指令信号(交互指令E
NQ)を入力する入力端子DI1と、別のインバータ装
置が自身の保護手段の働きにより停止(相手トリップ)
したことの通報を入力する入力端子DI2と、別のイン
バータ装置に対して再始動指令信号(交互指令ACK)
を出力する出力信号端子DO1から成る。
【0018】センサ入力端子AI1,AI2は、圧力セ
ンサ102,112からの信号を取り込むアナログ入力
端子である。また、フロースイッチ107の信号FS
は、FW端子からビット信号として取り込まれる。デジ
タルオペレータ30,31からの信号は、シリアル通信
ポートSD,RDによって接続される。また、本実施例
では、インバータ装置20,21が検知した異常を、外
部へ通報するためのビット出力端子DO3〜DO5も設
けている。
【0019】図4は、インバータ装置20,21に内蔵
された制御手段を構成するマイクロコンピュータのソフ
トウェアのブロック図である。同図において、通常処理
401では、記憶されているポンプの運転法案に従い、
前記インタロック信号や圧力センサ信号からのデータを
基に、インバータの出力周波数や運転/停止の指令を算
出し、LAD処理402へ指令する。LAD処理402
では、与えられた出力周波数,運転/停止の指令とイン
バータ自身の特性に基づき、詳細な出力周波数および出
力電圧指令を生成し、PWM処理403に指令する。P
WM処理403は、与えられた出力周波数および出力電
圧指令通りの可変周波数電力をインバータが出力するよ
うにインバータ主回路407内のスイッチング素子を駆
動するPWM信号(パルス幅制御信号)をインバータ主
回路407へ出力する。
【0020】インバータの負荷電流の過電流の検知レベ
ルである過電流基準値が通常処理401からトリップ処
理404へ出力されると、トリップ処理404はこの過
電流基準値を記憶する。トリップ処理404は、上記過
電流基準値とインバータの負荷電流を常時監視して、過
負荷電流を検出するとトリップ情報を生成してコマンド
処理405に通報する。また、インバータ主回路のPN
間電圧(中間直流電圧の正極と負極間の電圧)は通常処
理401に入力され、過電圧,不足電圧が検知され、こ
の検知信号がトリップ処理404に出力される。
【0021】コマンド処理405は、前記インバータの
トリップ処理404からの異常処理(過電流,過電圧,
不足電圧など)やデジタルオペレータ30,31のキー
情報に基づく通信処理、デジタルオペレータ30,31
へのLED表示信号の出力、不揮発生メモリ(EEPR
OM)408のデータ読みだし・書き込みなど例外処理
を実行する。EEPROM入出力処理406は、コマン
ド処理405からのEPROM書込指令や呼出要求指令
により、不揮発生メモリ408を直接アクセスし、運転
法案に必要な基本パラメータや故障履歴データなど停電
しても記憶する必要のあるデータの受け渡しをコマンド
処理405との間で実行する。
【0022】図5は、通常処理401の一例を示すフロ
ーチャートである。インバータ装置20,21に電源が
投入されると、通常処理401は、初期設定処理501
を実行し、ポンプの運転制御に必要なパラメータである
吐出目標圧力HO,最低運転速度NS,最高運転速度N
f,速度変更幅ΔN,再運転判定時間T,再運転回数m
を、前記不揮発性メモリ408から読み出し、インバー
タの出力周波数を計算するレジスタに設定する。
【0023】次の処理502では、圧力センサ102,
112からの信号と、フロースイッチ107,117か
らの信号を、それぞれ入力端子AI1,AI2,FWか
ら取り込む。次の処理503では、インタロック信号6
1,62を介して制御装置1の中にあるもう一台のイン
バータ装置(以下、相手インバータ装置という。)の運
転状態を入力するとともに、自身の運転状態を相手イン
バータ装置へ出力する。
【0024】次の処理504では、相手インバータ装置
の運転状態を審査し、正常であれば次のポンプ制御処理
505へ進み、異常であれば処理510を実行して相手
インバータ装置の再運転処理を実行した後、処理505
に進む。
【0025】処理505では、現在の給水圧力Hと目標
圧力HOとを比較し、H>HOであれば処理508,処理
509へと進んで減速処理を行った後に処理502に戻
り、HO>Hであれば処理506,処理507へと進ん
で増速処理を行って処理502に戻る。H=HOの時に
は、速度変更の処理を実行せずに処理502に戻る。
【0026】以上の処理の繰り返しにより、図4の通常
処理401では、相手インバータの状態監視と異常時の
再始動処理および給水ポンプの変速運転処理を並行して
実行する。
【0027】以上の実施例の説明では、2台のインバー
タ装置を用いた例を示したが、3台以上を使用した場合
でも、それぞれのインバータ装置間でインターロック信
号を交信可能に構成して同様に実行することができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、相手方を常に監視し
て、異常があればすぐに対応することが可能なため、イ
ンバータに故障が生じても他のインバータによる円滑な
給水の継続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る給水装置の全体構成図
である。
【図2】図1に示す給水装置の制御装置部分の回路図で
ある。
【図3】インバータ装置の端子の詳細説明図である。
【図4】インバータ装置のソフトウェア動作を説明する
ブロック図である。
【図5】図4に示すソフトウェアの基本処理手順を示す
フローチャートである。
【符号の説明】
10…主回路電源、20,21…インバータ装置、3
0,31…デジタルオペレータ、40,41…漏電遮断
器、50,51,52…零相リアクトル、61,62…
インタロック信号、100…複式逆止弁、101…逆止
弁、102,112…圧力センサ、103,108,1
09…仕切弁、104…流入側合流管、105、106
…電動機付きポンプ、107,117…フロースイッ
チ、110…吐出側合流管、114,115…圧力計、
116…水道本管、117…配水管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // F04D 13/16 F04D 13/16 B

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸い込み用の配管から吸い込んだ水を給
    水用の配管側に吐き出す複数の電動機付きポンプを備え
    る給水装置において、水圧を検出する圧力検出手段と、
    前記各電動機付きポンプ毎に設けられ各電動機付きポン
    プを駆動する複数のインバータと、各インバータ対応に
    設けられ自己に接続されたインバータを前記圧力検出手
    段の検出圧力に応じて制御する制御手段と、各制御手段
    間を接続し自己と相手方制御手段との間で各々の状態を
    表す信号を連絡する配線とを備えると共に、各制御手段
    は、接続された相手方インバータが正常でないと判断し
    たとき該相手方インバータに対して再運転指令を出力す
    る手段を備えることを特徴とする給水装置。
  2. 【請求項2】 吸い込み用の配管から吸い込んだ水を給
    水用の配管側に吐き出す複数の電動機付きポンプを備え
    る給水装置において、水圧を検出する圧力検出手段と、
    前記各電動機付きポンプ毎に設けられ自己に接続された
    電動機付きポンプを前記圧力検出手段の検出圧力に応じ
    て駆動制御するマイクロコンピュータを内蔵した複数の
    インバータと、インバータ間を接続し自己のインバータ
    内マイクロコンピュータと相手方インバータ内マイクロ
    コンピュータとの間で各々の状態を表す信号を連絡する
    配線とを備えると共に、各マイクロコンピュータは、接
    続された相手方インバータが正常でないと判断したとき
    該相手方インバータに対して再運転指令を出力する手段
    を備えることを特徴とする給水装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、再運
    転指令を出力手段は、停止した相手方インバータに対し
    て予め決められた回数だけ再運転指令を出力することを
    特徴とする給水装置。
  4. 【請求項4】 吸い込み用の配管から吸い込んだ水を給
    水用の配管側に吐き出す複数の電動機付きポンプを備え
    る給水装置において、水圧を検出する圧力検出手段と、
    前記各電動機付きポンプ毎に設けられ各電動機付きポン
    プを駆動する複数のインバータと、各インバータ対応に
    設けられ自己に接続されたインバータを前記圧力検出手
    段の検出圧力に応じて制御する制御手段と、各制御手段
    間を接続し自己と相手方制御手段との間で各々の状態を
    表す信号を連絡する配線とを備えると共に、各制御手段
    は、前記配線を通して相手方を監視し自己の始動・停止
    を制御する手段を備えることを特徴とする給水装置。
  5. 【請求項5】 吸い込み用の配管から吸い込んだ水を給
    水用の配管側に吐き出す複数の電動機付きポンプを備え
    る給水装置において、水圧を検出する圧力検出手段と、
    前記各電動機付きポンプ毎に設けられ自己に接続された
    電動機付きポンプを前記圧力検出手段の検出圧力に応じ
    て駆動制御するマイクロコンピュータを内蔵した複数の
    インバータと、インバータ間を接続し自己のインバータ
    内マイクロコンピュータと相手方インバータ内マイクロ
    コンピュータとの間で各々の状態を表す信号を連絡する
    配線とを備えると共に、各マイクロコンピュータは、前
    記配線を通して相手方を監視し自己の始動・停止を制御
    する手段を備えることを特徴とする給水装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかにおい
    て、相手方インバータが停止したとき自己インバータを
    相手方の代替え機として動作させることを特徴とする給
    水装置。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至請求項6のいずれかにおい
    て、インバータの稼働状況を表示する表示手段を設けた
    ことを特徴とする給水装置。
  8. 【請求項8】 請求項7において、稼働状況は、出力周
    波数,負荷電流,故障情報の少なくともいずれかである
    ことを特徴とする給水装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002315390A (ja) * 2001-04-11 2002-10-25 Mitsubishi Electric Corp 可変速装置
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