JPS584196B2 - ポンプジドウウンテンソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンフ泪動運転装置に関する。

上下水道の送配水設備において、１台のポンプにて全容
量をまかなうことはポンプの低流量域における効率が著
しく低下するので、一般には配水ポンプを複数台並列設
置し、需要流量に応したポンプ台数を選択してポンプ運
転を行なっている。

しかしポンプ場のポンプ総てが可変速電動機駆動のポン
プ（以下可変速ポンプと呼ぶ）であればポンプの電動機
の回転数を可変することにより、容易に圧力制御、流量
制御がなされるが、既設ポンプ場を改造してポンプの自
動運転化をなす場合等においては可変速ポンプと固定速
電動機駆動のポンプ（以下固定速ポンプと呼ぶ）を組合
せて設備することがあった。

従来可変速ポンプと固定速ポンプを組合せて使用する場
合、消費流量が少ない量域において可変速ポンプのみを
使用し、可変速ポンプの最大容量を越えた後は可変速ポ
ンプと固定速ポンプとを使用して運転を行ない、消費流
量が低くなると再び可変速ポンプのみで運転を行なって
いた。

これを第１図の動作図で説明すると、この第１図におい
て横軸に流量Ｆ、縦軸にポンプの吐出圧力Ｐをとる。

すると可変速ポンプ１台の電動機の最高回転数時におけ
る吐出圧力Ｐ一流量Ｆ曲線は曲線１のごとくなり、可変
速ポンプ１台＋固定速ポンプ１台の両者の電動機の最高
回転数時における吐出圧力Ｐ一流量Ｆ曲線は曲線２のご
とくなる。

まず可変速ポンプ１台を使用して需要端の消費流量にか
かわらず、需要端圧力を所望設定圧力Ｐｓに保つため、
可変速ポンプの電動機の回転数を制御しながら運転する
。

そして可変速ポンプ１台の配水抵抗曲線３と可変速ポン
プの吐出圧力Ｐ一流量Ｆ曲線１との交点の流量Ｆになる
と可変速ポンプ１台では需要端において所望設定圧力Ｐ
ｓを流量Ｆ１以上の消費流量では保つことはできなくな
るので町変速ポンプ１台に固定速ポンプ１台を追加して
運転をおこなう。

このときの吐出圧力Ｐ一流量Ｆ曲線は曲線２となる。

その後、流量ＦがＦ１より低下すると固定速ポンプを停
止させて可変速ポンプ１台のみの運転となり吐出圧力Ｐ
一流量Ｆ曲線は曲線１となる。

しかしこの従来のポンプ自動運転装置では可変速ポンプ
１台に固定速ポンプ１台を追加した直後に、また可変速
ポンプ１台＋固定速ポンプ１台の運転から可変速ポンプ
１台に切換える直前に可変速ポンプが非常に低流量域で
運転され、効率が悪いばかりでなくポンプがヒートアツ
プする恐れがあった。

また可変速ポンプが低流量域で運転されるため圧力制御
が困難となった。

さらに可変速ポンプ１台のみと可変速ポンプ＋固定速ポ
ンプの運転の切換が頻繋に行なわれるとポンプがヒート
アツプするだけでなく著しく装置の寿命を縮める恐れも
あった。

本発明の目的はこれらの欠点を除去し、可変速ポンプに
固定速ポンプを追加または減じる時に可変速ポンプを少
なくとも最小許容流量分だけ動作させヒステリシス特性
をもたせたポンプ自動運転装置の提供にある。

本発明はこの目的を達成するため第２図に示すごとくの
動作特性を有するポンプ自動運転装置にある。

第２図において縦軸に吐出圧Ｐをとり、横軸に流量Ｆを
とる。

まず可変速ポンプ１台のみを需要端での圧力が所望設定
圧力Ｐｓとなるように運転していくと可変速ポンプの最
高容量時の吐出圧Ｐ一流量Ｆ曲線は曲線２１のごとく表
わされる。

したがって配水抵抗曲線２２と曲線２１との交点？流量
Ｆ１より大きな消費流量があった場合には可変速ポンプ
１台のみの運転では需要端における所望設定圧力Ｐｓを
保つことができなくなるので可変速ポンプに吐出弁が中
間開度をとることのできる調節弁となっている固定速ポ
ンプ１台を追加して運転する。

第２図の下方は、ポンプの運転台数と流量との関係およ
び調節弁の開度を説明している。

そして流量Ｆｉｌから流量Ｆ１、に可変速ポンプの最小
許容流量を加えた第一の流量Ｆ１２までは固定速ポンプ
の吐出弁を中間開度にして、可変速ポンプと共に運転す
る。

そして流量が流量Ｆ１より大きくなった所で固定速ポン
プの吐出弁を全開？て可変速ポンプと共に運転を行なう
。

この状態から流量がしだいに低下していき流量Ｆ１２に
なると固定速ポンプの吐出弁を中間開度にして可変速ポ
ンプと共に運転を行なう。

そして流量が流量Ｆ１から流計Ｆ１より可変速ポンプの
最小許容流量を引いた第二の流量Ｆ１３までの間、固定
速ポンプの吐出弁を中間開度にして可変速ポンプと共に
運転を行なう。

そして流量Ｆ１３より流量が低下した場合は可変速ポン
プ１台のみで運転を行なう。

本発明は前記の目的を達成するためこのようなポンプ自
動運転装置である。

以下本発明の一実施例を図を参照して説明する。

第３図は本発明のポンプ自動運転装置の一実施例の構成
図で、水槽３０内の水を吸水管３１を通してくみ上げる
ため可変速ポンプ３２および固定速ポンプ３３を設ける
。

固定速ポンプ３３の出力側に中間開度をとることができ
、後述する制御回路からの信号によりモータが駆動する
ことにより弁が開閉する調節弁３４を設け、またこの調
節弁３４の開度を電気信号として発する開度発振器３４
−Ａを調節弁３４に設ける。

そして可変速ポンプ３２の出力と合わせて需要端へ送水
するため送水管３５を設ける。

また送水管３５にポンブの吐出圧を測定し、電気信号に
変換する圧力発振器３６を設ける。

また送水管３５の所望設定圧力の電気信号を発する圧力
設定器３７を設け、この圧力設定器３７の所望設定圧力
信号と圧力発振器３６からの吐出圧の信号を比較する比
較回路３８を設ける。

この比較回路３８の出力によって可変速ポンプ３２の電
動機の回転速度を制御する速度制御部３９を設ける。

また送水管３５内の流量を検出する流量発振器４０を送
水管３５に設け、可変速ポンプ３２の回転数、固定速ポ
ンプ３３の調節弁３４の開閉を送水管３５内の流量に応
じて行なうために流量発振器４０の出力流量信号より制
御信号を得る多点設定器４１を設け、この多点設定器４
１の指示によりポンプの切り換えを行なうポンプ運転台
数切換回路４２を設ける。

そしてこのポンプ運転台数切換回路４２の指示により可
変速ポンプ３２の電動機および固定速ポンプ３３の電動
機を動作させる制御回路４３を設ける。

さらにこの制御回路４３には固定速ポンプ３３の調節弁
３４の中間開度を設定し、流量に応じた開度を設定する
ための中間開度設定器４４よりの信号、および多点設定
器４１より発せられた流量域に対応したポンプ運転台数
切換凹路４２の信号により調節弁３４を動作させる機構
も有する。

そして調節弁３４の開度を表わす信号は開度発振器３４
−Ａより信号変換器４５に入り、中間開度設定器４４に
フィードバックされる。

次に本発明の作用について述べると、流量が第？図の流
量Ｆ１までの間、すなわち可変速ポンプ１台の最高吐出
一流量曲線と配水抵抗曲線との交点の流量までの間で流
量が増加している場合は可変速ポンプ３２ １台のみで
水槽３０内の水を吸水管３１を通してくみ上げ、送水管
３５に供給する。

そしてこのときの送水管３５内の圧力を圧力発振器３６
により検出し、電気信号に変換して比較回路３８に送く
る。

またこの送水管３５内の所望設定圧力信号Ｐｓは圧力設
定器３７より比較回路３８に送られる。

比較回路３８で送水管３５内の圧力すなわち圧力発振器
３６からの出力信号と圧力設定器３７からの所望設定圧
力信号とを比較し、送水管３５内の圧力信号が圧力設定
器３７の圧力信号より低いときは需要端における消費流
量が多いわけであるから比較回路３８より速度制御部３
９に比較結果を伝えることにより速度制御部３９より可
変速ポンプ３２の電動機の回転数を増し供給流量を増す
ことによって送水管３５内の圧力を一定の所望設定圧力
Ｐｓに保つ。

送水管３５内の圧力が圧力設定器３７より高いときには
逆に速度制御部３９より可変速ポンプ３３の電動機の回
転数を減じる信号が出て町変速ポンプ３３の出力流量が
減じることにより送水管３５内の圧力を所望設定圧力に
保つ。

需要端の消費流量が次第に増して送水管３５内の流量が
前記流量Ｆｉｌを越えると流量発振器４０からの信号に
より多点設定器４１から流量に応じた信号がポンプ運転
台数切換回路４２に伝り、ポンプ運転台数切換回路４２
より固定速ポンプ３３および調節弁３４を動作させる信
号が制御回路４３に伝わる。

従って制御回路４３が固定速ポンプ３３の電動機を動作
させ、調節弁３４を開き始める。

調節弁３４の開度を表わす信号は開度発振器３４−Ａか
ら信号変換器４５を通して中間開度設定器４４に入り、
この中間開度設定器４４で調節弁３４の開度を判別し制
御回路４３にその判別結果を伝えることにより調節弁３
４の開度を調節？る。

従って流量Ｆ１を越えると固定速ポンプが動作し始める
が調節弁３４が中間開度をとるため消費流量に応じた供
給ができ、また送水管３５内の圧力に応じて比較回路３
８より速度制御部３９が動作し可変速ポンプ３２の電動
機の回転数を制御するため送水管３５内は所望設定圧力
Ｐｓに保たれる。

？らに流量が増し第２図の流量Ｆ１になると流量発振器
４０からの信号によって多点設定器４１から消費流量が
流量Ｆ１より大であるという信号がポンプ運転台数切換
回路４２を通して制御回路４３に加わり、制御回路４３
から調節弁３４全開の信号が調節弁３４に伝わり、調節
弁３４が全開となって可変速ポンプ３２と固定速ボンプ
３３が協動して動作する。

この時送水管３５内の圧力制御は比較回路３８の出力信
号によって速度制御部３９が動作し、可変速ポンプ３２
の電動機の回転数を変化させることによって行なう。

消費流量が低下し、流量Ｆ１２より低下すると流量発振
器４０からの信号によって多点設定器４１から消費流量
が流量Ｆｌ２より小であるという信号がポンプ運転台数
切換回路４２を通して制御回路４３に加わり、制御回路
４３より調節弁３４が中間開度をとる信号がでて固定速
ポンプ３３の調節弁３４は中間開度をとって可変速ポン
プ３２と共に送水を行なう。

そして調節弁３４の開度は開度発振器３４−Ａから信号
変換器４５を通して中間開度設定器４４に伝わり、この
中間開度設定器４４で判別して制御回路４３に伝え調節
弁３４の開度を調節する。

そして消費流量が第２図の流量Ｆ１３になるまでこの状
態が続き、流量Ｆ１３よりさらに消費流量が低下すると
多点設定器４１より流量が流量Ｆ１３より低下したとい
う信号がポンプ運転台数切換回路４２に伝わり、ポンプ
運転台数切換回路４２から制御回路４３を通して固定速
ポンプ３３を停止する。

そしてまた制御回路４３からポンプが切換わった瞬間、
可変速ポンプがそなまでの流量を維持するように指示す
る。

そして流量が増して行くと前述のことを繰返す。

以上のように不発明は、固定速ポンプの出力側に調節弁
を設け、この調節弁で固定速ポンプ側の流量を減じた分
だけ可変速ポンプ側の流量を増加させでいるので、運転
台数切換の際に可変速ポンプが少なくとも最小許容流量
を保っているので可変速ポンプがヒートアップすること
なく運転できるという効果を有し、消費流量に応じた圧
力制御がポンプの運転台数切換点近傍においても設定通
りに行なえるという効果も有する。

また調節弁の中間開度を流量が増加する方向と減少する
方向で違え、ヒステリシスを設けているのでハンチング
・乱調の少ないポンプ運転制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可変速ポンプと固定速ポンプの動作図、
第２図は本発明の可変速ポンプと固定速ポンプの動作図
、第３図は不発明の一実施例の構成図。 ３２・・・・・・可変速ポンプ、３３・・・・・・固定
速ポンプ、３４・・・・・・調節弁、３５・・・・・・
送水管、３６・・・・・・圧力発振器、３Ｔ・・・・・
・圧力設定器、３８・・・・・・比較回路、３９・・・
・・・速度制御部、４０・・・・・・流量発振部、４１
・・・・・・多点設定器、４２・・・・・・ポンプ運転
台数切換回路、４３・・・・・・制御回路、４４・・・
・・・中間開度設定器、４５・・・・・・信号変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可変速ポンプに消費流量に応じて固定速ポンプを追
   加または減じて運転する送配水システムにおいて、吐出
   流量が合流して送水管に出力する固定速ポンプおよび可
   変速ポンプと、これらのポンプの吐出流合流部分と固定
   速ポンプとの間で中間開度をとることのできる調節弁と
   、前記送水管の消費流量を検出する流量計と、前記固定
   速ポンプおよび可変速ポンプの吐出圧を検出する圧力計
   と、この圧力計の圧力信号出力に基づき前記町変速ポン
   プの吐出流量を制御する速度制御部と、前記流量計の流
   量信号出力に基づきポンプの切換えを行うポンプ運転台
   数切換回路と、消費流量が増加するときには前記調節弁
   を可変速ポンプの最高容量流量点からこの最高容量流量
   に可変速ポンプの最小許容容量流量を加えた第一の流量
   点までと、消費流量が減少するときにはこの第一の流量
   点から可変速ポンプの最高容量流量に可変速ポンプの最
   小許容容量流量を減じた第二の流量点までの間中間開度
   にさせる制御回路とを備えることを特徴とするポンプ自
   動運転装置。