JPS588003B2

JPS588003B2 - 末端圧制御装置

Info

Publication number: JPS588003B2
Application number: JP8309478A
Authority: JP
Inventors: 宮本章
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-07-10
Filing date: 1978-07-10
Publication date: 1983-02-14
Also published as: JPS5510655A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は上水道の配水系統などにおいて、末端圧力を一
定に保つように制御する末端圧制御装置に関する。

上水道の配水系統では、必要なときに流量が一定になる
ように末端圧力を制御する必要があり、このための従来
の簡単な方法としては、管路損失を計算により推定して
ポンプ所の吐出圧力を決めるものと、代表に選んだ末端
（通常一地点）の圧力を計測してテレメータ装置により
ポンプ所の制御装置に送って圧力一定制御を行なうもの
とがある。

しかし前者の方法では、配水管網が多岐にわたる場合、
および管路損失の経年変化に対して正確な推定、従って
正確な制御が困難であり、また後者の方法では、消費水
量の急変や配管の破裂に対処した制御ができない。

このような欠点に対処するために、上記の実測末端圧制
御と推測末端圧制御を併用した方法が考えられており（
特公昭５１−３９３９１）、以下、この方法を説明する
。

第１図はこの方法の構成を示す図である。

第１図において、送水管２を通して末端送水管３に送ら
れた水の末端圧力は圧力発信器６により検出され、信号
伝送装置７および信号受信装置８を介して調節計９に実
測末端圧Ｐａとして入力される。

調節計９では、この入力と末端圧設定値Ｐａｓとからがチで算出され、上下限制限器１０により４０〜６０％
に制限されてＹ信号となる。

一方、関数発生器１１は、流量発信器５により検出した
流量下から管路損失の推定値ＫＦｎを発生し（Ｋ：管路
損失定数、ｎ＝１．８〜２．２）、演算器１２はこの管
路損失ＫＦｎに末端圧設定値Ｐａｓと、送端と末端の高
低差にもとづく圧力に比例した信号ａとを加え、Ｘ＝Ｐａｓ十ａ十ＫＦｎなる推測末端圧制御用吐出圧設定値Ｘを算出する。

次いで乗算器１３ではφ＝α・Ｘ−Ｙが算出される。

通常αは１／５０に設定され、４０くＹく６０であった
から、φ＝（Ｏ．Ｓ〜１．２）・Ｘとなり、この出力φ
が吐出圧力調節計１４に加えられ、圧力発信器４の出力
と比較されて吐出圧可変装置１が制御される。

すなわちこの方法では推測末端圧を実測末端圧にて補正
することによって末端の事故や管路損失の経年変化、推
測値の不備を補正するようにしたものである。

しかし、上記のような従来方式では、信号伝送装置が故
障したときに、第２図に示したように信号φは０，８Ｘ
〜１，２Ｘの間のどの値になるがわからず大きな偏差と
なる。

また管路損失の推測式は実際とはかなりかけ離れており
、これに経年変化も考えると信号φの変化範囲では常に
実際の管路損失からずれている場合もあり、正確な圧力
一定制御はできない。

本発明の目的は、上記したような従来技術の欠点をなく
し、管路損失の経年変化に対しても正確さを失なうこと
なく、かつ信号伝送装置の故障時にも正確な制御ができ
るような末端圧制御装置を提供するにある。

上記の目的を達成するために、本発明においては、流量
に対応した管路損失特性を実測値から算出記憶する手段
を設け、テレメータ正常時には実測末端圧実測値に対応
した制御を行ない、テレメータ故障時には上記記憶手段
の記憶値にもとづいて吐出圧を制御するようにしたこと
を特徴としている。

以下本発明を詳細に説明する。

第３図は本発明の対象となるプロセスの系統図であり、
ポンプ井２５の水が導水ポンプ２３により、吐出弁２６
、調節弁２７を介して着水井２８に送られる。

着水井２８の水位ｈ２は水位計３１により計測され、テ
レメータ装置７，８を介して制御装置２１に送られる。

この水位ｈ２と、末端圧設定器３０の設定値ｈＦ，と
は制御装置２１で比較されてその結果が速度指令として
速度制御装置２２に与えられ、これによって導水ポンプ
２３の速度が制御されて、末端圧が所定の値に制御され
る。

本発明では上記の通常制御時に管路損失特性を算出記憶
しようとするもので、その説明を以下に行なう。

末端に設置された調節弁２７の開度変化により、需要流
量Ｑが変化した時には、ポンプ所に設けられた吐出圧力
計４から見た揚程ｈは、第４図に示すように、流量Ｑの
増加に伴なってＱ１からＱ４へと管路損失特性上を移
動する。

すなわち、末端圧（着水井水位）の一定制御が実行され
ている時には、流量Ｑのときの管路損失をｈＬ（Ｑ）、
ポンプ井２５に設けられた水位計２９の計測した水位を
ｈ１としたとき、ｈ二ｈ２ −ｈ１＋ｔｌＬ（Ｑ）・・・・・・
・・・・・・（１）が成立している。

そこで、テレメータ装置が正常で実測末端圧制御が行な
われている時には、末端圧設定値ｈと末端圧ｈ２とは
等しいから、各時間ｔｉにおける流量Ｑ（ｔｉ）、ポン
プ井水位ｈ１（ｔｉ）、末端圧設定値ｈ，（ｔｉ）、吐
出圧ｈ（ｔｉ）を第５図のように計測し、これらから時
刻ｔ・における管路損失を式（１）により次のように算
出し、記憶する。

ｈＬ（ｔｉ）＝ｈ（ｔｉ）十ｈ１（ｔｉ）−ｈＥ（ｔｉ
）・・｛２）このようにして算出記憶した管路損失特性
ｈＬ一ｆ（Ｑ）を第６図に示す。

なお、第６図には、マニングの実験式ｈＬｏＣＱ１・８
５から求めた管路損失が点線の曲線で示されているが、
実線の実測値とはかなり異なっており、やはり実測値に
よる制御が必要なことを示している。

テレメータ装置が故障して、末端の水位ｈ２をポンプ所
で知ることができなくなった時には、テレメータ装置が
正常に作動していた間に算出記憶しておいた流量Ｑに対
する管路損失特性ｈＬ（Ｑ）を用いて末端水位ｈ２をｈ２＝ｈ十ｈ１−ｈＬ（Ｑ）・・・・・・・川・・
（３）にて推測し、これと末端圧設定値とを比較して
ポンプ速度を制御すれば、テレメータ装置の故障時にも
システムをダウンさせることなく、正確な末端圧制御が
行なえる。

以上のような本発明の原理を用いた末端圧制御装置の一
実施例を第７図に示す。

第７図において、実測末端圧制御装置５１、推測末端圧
制御装置５２、実測管路損失演算装置５５、管路損失記
憶装置５４、テレメータ装置７．８が故障した事を検出
し動作する切換接４Ａ、、切換時にバンプレスに切換え
る目的で設けられたバンプレス切換装置５３、および速
度制御装置２２が本発明の特徴とする部分である。

このような構成において、テレメータ装置７，８が正常
な時には、実測末端圧ｈ２と末端圧設定値ｈ０との偏
差が実測末端圧制御装置５１にて演算され、切換接点Ａ
、バンプレス切換装置５３を経て、速度制御装置２２に
速度指令が与えられ、末端圧一定制御が実行される。

一方、末端圧設定値ｈいポンプ井水位ｈ１、吐出圧力ｈ
の各々の実測値が管路損失演算装置５５に入力され、実
測管路損失が式（２）に従って演算され、管路損失記憶
装置５４に流量Ｑに対する管路損失として記憶される。

このように、テレメータ装置７，８が正常である間は、
管路損失記憶装置５４、管路損失演算装置５５は常時動
作し、実測流量Ｑに対する管路損失が刻々正確に記憶さ
れている。

テレメータ装置７，８が故障すると、自動的に切換接点
Ａが動作し、推測末端圧制御装置５２が動作を開始する
。

すなわち、記憶装置５４から、実測流量Ｑに対応する管
路損失ｈＬが出力され、これとポンプ井水位ｈ１、吐出
圧力ｈの実測値とから式（３）に従って推測末端圧が算
出され、これと末端圧設定値ｈ０との偏差に応じて推測
末端圧制御装置５２で速度指令値が演算され、切換接点
Ａオヨヒ、バンプレス切換装置５３を経て速度制御装置
２２に入力され、末端圧一定制御が、あたかも実測末端
圧で制御しているかのようにその機能を停止することな
く続行される。

同時にこの時には、管路損失の演算装置５５および記憶
装置５４はその入力動作を停止している。

また、バンプレス切換装置５３の出力である速度指令は
、実測末端圧制御装置５１と推測末端圧制御装置５２と
の切換え時に速度指令がなめらかに変化するようにする
ために、両制御装置５１および５２に入力されている。

テレメータ装置７．８の故障が回復すると、再度切換切
点Ａがもとに復帰し、実測末端圧制御装置５１が動作し
はじめ、管路損失の実測値にもとづく演算記憶も再開さ
れる。

以上の実施例で、管路損失演算装置５５および管路損失
記憶装置５４の制御方式を次に述べる。

本実施例では、簡単な機能を持つマイクロコンを使用し
、常時、管路損失がマイクロコンのメモリテーブルに起
憶される。

これを第８．９図にて説明する。

テーブルは第９Ａ図に示すごとく等間隔で記憶された流
量テーブルと、逐次演算された管路損失を記憶する損失
テーブルとから成立っている。

第９Ｂ図は処理フローを示す。第８図に示すように、実
測流量Ｑが増加している時に、あらかじめ等間隔に記憶
されているｑ１，ｑ２・・・（ｉｎとＱが比較されて、
その値がｑ１〜ｑｎのいずれかと等しい時に、実測管路
損失が演算され、ｑ１〜ｑｎの等しいｑｎに対応する損
失テーブル位置にその演算結果が格納され、記憶される
。

第８，９図では、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・で算出さ
れた管路損失ｈｔ，（ｔｓ），ｈＬ（ｔ２）ｓ
ｂＬ（ｔ３）・・・が記憶される状態を示している。

損失テーブルのイニシャル値は、あらかじめ机上でマニ
ング等の実験式で計算された値を記憶させておく。

しかし常時演算装置５５、記憶装置５４の機能が生きて
いると、より正確な管路損失が演算され、そのテーブル
値は更新され、真値になる。

そして、このように等間隔な流量値ｑ１〜（ｉｎに対
する管路損失から、テレメータ装置故障時には折線近似
により推測損失を出力する。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、テレ
メータ装置故障時にも、末端圧実測による匍脚と同等な
制御ができ、しかもこの実測による制御は従来の理論式
による推測を基準としたものよりも経年変化を考慮して
も常に正確である。

また、テレメータ故障時の切換えも自動的に行なえるか
ら制御が瞬断することなく続行でき、さらに常に正確な
末端圧を認識できるから管路の破裂検出および合理性チ
ェックも容易であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の末端圧制御装置構成および
その動作特性を示す図、第３図は本発明の対象となるプ
ロセスの説明図、第４図は流量と揚程との関係を示す図
、第５図および第６図は実測管路損失の算出方法の説明
図、第Ｔ図は本発明の一実施例を示す図、第８図および
第９Ａ，９Ｂ図は管路損失特性の演算記憶方法の説明図
である。４・・・吐出圧力計、５・・・流量計、７，８・・・テ
レメータ装置、２２・・・速度制御装置、２３・・・導
水ポンプ、２５・・・ポンプ井、２８・・・着水井、２
９・・・ポンプ水位計、３０・・・末端圧設定器、３１
・・・末端圧検出器、５１・・・実測末端圧制御装置、
５２・・・推測末端圧制御装置、５３・・・バンプレス
切替装置、５４・・・管路損失記憶装置、５５・・・管
路損失演算装置、５６・・・電動機、Ａ・・・切換接点
。

Claims

【特許請求の範囲】

１管路で接続された遠方末端の末端圧力の実測値をテ
レメータ装置を介してとり込み、あらかじめ設定された
末端圧設定値と等しくなるようにポンプ吐出圧力を制御
することによって上記末端圧力を制御するようにした末
端圧制御装置において、上記テレメータ装置が正常に作
動している間に上記末端圧設定値と、上記ポンプ吐出圧
力、ポンプ井の水位、流出流量の実測値とから該流量に
対応する管路損失特性を算出しこれを記憶するための演
算記憶手段を備えるとともに、上記テレメータ装置が故
障等によって機能を停止した場合には、上記流量の実測
値に対応した管路損失を上記演算記憶手段から出力させ
、該出力された管路損失と実測したポンプ吐出圧力およ
びポンプ井水位とから上記末端圧の推測値を算出し、該
算出した推測末端圧が上記末端圧設定値と等しくなるよ
うに上記ポンプ吐出圧力を制御するような機能を有せし
めたことを特徴とする末端圧制御装置。