JPS59157495A

JPS59157495A - 冷水塔の電動機の給電制御方法

Info

Publication number: JPS59157495A
Application number: JP58028458A
Authority: JP
Inventors: Koichi Awano; 好一粟野; Yoshifumi Nitta; 新田　良文; Satoshi Ibe; 聰伊部
Original assignee: IHI Corp; NIIGATA KISETSU KK
Current assignee: IHI Corp; NIIGATA KISETSU KK
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1984-09-06
Also published as: US4554964A; JPH0471160B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】に制御対象となる電動機をその駆動電力が周波数変換装
置の許容値を越え・るときは電源と負荷分担させるよう
にして、周波数一変換装置の容計を大きくすることなく
、且つ連続的な温度制御ができる冷水塔の送水温度制御
方法に係る。

冷水塔の送風機用電動機の回転数を制御し、電動機の消
費電力を低減させて省エネルギー化を図る７令水塔の送
水温度制御装置は従来より存在していた。例えば第１図
に示すものは、特開昭５５−１　４　：３３　９　８号
公報に記載の制御装置に類するものであり、冷水塔１に
設けられた送風機、送風機２０回転軸を廻わすだめの可
変速電動機３、可変速電動機へ電源４とその出力が並列
に接続され入力が電源４へ接続された周波数変換装置５
、冷水塔１の負荷条件を検出するための検出手段６及び
検出手段６の出力を受けて周波数変換装置５の周波数変
換率を変更させる制御装置７から成る。しかして、電動
機３の回転数は、検出．手段６で検出する負荷条件信号
（例えば、戻水温度、温度差、送水温度及び吸込口湿球
温度）を受けた制御装置７で発生される制御信号によっ
て決められる。この制御信号は、電動機３を０Ｎ（１０
０％回転５）、ＯＦＦ　（停止）及び特定の回転数（例
えば５０％回転）という３段階に制御する。１００％回
転は電源４による１駆動であり、５０％回転は周波数変
換装置５による駆動である。電動機３は周波数変換装置
５により中間の速度を自由に取ることができるが、動力
が電動機３の回転数の；３乗に比例するため、周波数変
換率を５０％にして理論的な動力を８分の１に低下させ
、省エネルギー化を図っている。このように周波数変換
装置５で半速制御を取り入れた場部の冷水塔性能曲線は
第２図に示すごとくになる。すなわち８、縦軸に送水温
度Ｔ１横軸に湿球温度Ｔ’ｗｏをとシ、全白色を全速、
半黒円を半速、黒田を停止とすると、４つの送風機２を
全速運転した時の性能曲線は１番下の曲線で表わされ、
次の曲線は１つの送風機２を半速にした時の曲線という
ように、順次減速量が大きくなると左方へ移行する曲線
群が形成される。そして、上記負荷条件に基づく制御信
号で電動機３を段階的に速度制御して性能曲線を変更さ
せることにより、必要とする設定条件である送水ｈＡ　
＄ｌ　Ｔｏを確保するものである。

しかし、上記のシステムは、１台の周波数変換装置５で
多数台の電動機３を小動力で駆動できるので特に大型冷
水塔には適するものの、電動機３が全停、半速、停止と
いうように不連続的に速度制御され、断続的な台数制御
となるので、第２図からもわかるように、設定条件の送
水温度Ｔｏを精度良く得ることができず、特に精度を要
求される小型冷水塔には不向きであった。

そこで、送水温度の温度制御に比較的高精度を要求する
小型冷水塔向けに第３図に示す制御装置が考えられた。

これは、制御装置７及び周波数変換装置５をｔ令水塔１
の電動機３の数だけ設置し、その回転数を制御する周波
数変換装置５に１００係回転迄制御できるだけの容量を
もたせ、各電動機３を５０チ回転から１００係回転まで
連続的に制御するようにしだものである。

ところが、上記システムは、回転数制御が連続的に行な
えて送水温度Ｔｏを高精度に制御することができるが、
各’Ｊ’４：動機３毎に１台の周波数変換装置５を必要
とするばかりでなく、周波数変換装置５に１００係回転
を行なわせる必要から容量が勢い大きくなる。このため
、小型冷水塔向けでありながら設備費が高くなるという
欠点があった。

つまり、従来方法によれば消費電力を節約して省力化を
はかるためには、送水温度の制御精度が犠牲になり、逆
に制御精度を上げて送水ｒｉｉＡ　度の安定化をはかろ
うとすると、消費電力の増大と設備の大型化を招くとい
うジレンマが生じ、このジレンマを解消することができ
なかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされ、その目的とするとこ
ろは、大きい動力を必要とするときは一部の電動機を定
周波電源で分担し、残シの電動機はそのまま周波数変換
装置で負担することにより、連続制御をする場合に消費
電力の増大をもたらすという従来方法のジレンマを解決
し、冷水塔の送水温度の適確な制御と同時に省力化をは
かることができる冷水塔の送水温度制御方法を提供する
にある。

上記目的は、本発明によれば次のようにして達成される
。すなわち、冷水塔の負荷条件に従ってｌ命水塔の送水
温度を−・定に保持すべく周波数変換装置の周波数変換
率を連続的に制御し、送風駆動源となる複数の電動機へ
の給電周波数を変更させて上記電動機の回転数を制御す
るに際して、上記電動機の総回転数を検出し、この険出
値と、全部の電動機を上記周波数変換装置の最大容量で
並列運転したときに得られる回転数の総和にほぼ等しい
所定回転数とを比較し、上記総回転数が上記所定回転数
よりも大きいときは上記電動機の一部を定周波電源で運
転し、残りの電動機を周波数変換装置でそれぞれ運転さ
せ、反対に総回転数が上記所定回転数よシも小さいとき
は全部の電動機を上記周波数変換装置で並列運転させ得
るようにして上記冷水塔の送水温度を一定に保つように
したものである。

以下に、本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述
する。

第４図は、本発明方法を説明するだめの送水温度制御装
置の一例を示す概略説明図である。　　　′冷水塔１０
の負荷条件（図示例にあっては単に送水温度と冷水塔１
０内の水温のみを示す）は検出手段１１により検出され
て、制御装置１２に入力される。側脚装置１２は上記検
出手段１１の出力を受は比例積分微分制御器１３（以下
、単にＰＩＤ制御器という）を介して周波数変換装置１
４の周波数変換率を変更させる。周波数変換装置１４の
出力は冷水塔１０の送風駆動源となる複数の電動機Ｍ（
図示例では２台）へ接続され、上記負荷条件により電動
機Ｍへの給電周波数を変更させて電動機Ｍ１の回転数を
制御するように構成されている。

」−記構酸において、Ｉ）　Ｉ　Ｄ制御器１３から周波
数変換装置１４へ送られる制御信号ａを制御装置１２に
帰還する帰還ループ１５が設けられ、制御装置１２にお
いてＰＩＤ制御器１３から出された制御信号ａを検出で
きるようにし、この検出値に基づいて周波数変換装置１
４により駆動されている電動機Ｍの回転数が検知できる
ようになっている。また、上記電動機Ｍへの給電は周波
数変換装置１４のみによらず、定周波電源１６、例えば
商用電源からも行なえるようになっている。即ち、定周
波電源１６と周波数変換装置１４とは上記電動機Ｍに切
換スイッチＳＷを介し刃部列に接続され、電動機Ｍには
定周波電源１６と周波数変換装置１４の出力とが択一的
に給電されるようになっている。その給電態様は、各切
換スイツ、チをＳＷＩ　。

ＳＷ２　、ＳＷ３　、ＳＷ／Ｉとすると、第１表の通り
である。

〈第１表　切換スイッチの態様〉但し、○は定周波電源１６による駆動で１００多回転を
、■は周波数変換装置１４による駆動で５０〜１００係
回転を、０は停止をそれぞれ意味する。

次に、上記構成よりなる制御装置の作用を説明する。

作用の概要は、２台の電動機Ｍを制御する場合、電動機
Ｍの総回転数が１５０係以上のとき、１台は商用電源で
駆動し、もう１台を１００係から５０％迄周波数変換装
置１４により連続制御し、総回転数が１５０係以下にな
ったとき、２台とも周波数変換装置１４により連続制御
し、さらに総回転数が１００％以下になったとき、少な
くとも１台を停止（０％）する断続制御とするものであ
る。

今、冷水塔１０の送水温度を設定値に保つためには、電
動機材に大きな動力を供給する必要があるとすると、検
出手段１１による検出値に基づいて制御装置１２は、先
ず切換スイッチＳＷ１とＳＷ４をＯＮさせ、一方の電動
機Ｍ１を商用電源で、他方の電動機Ｍ２を周波数変換装
置１４で駆動する。次に、負荷状態に応じて、送水温度
を一定にするだめに必要な送風面を送風機にイ」与すべ
く、ＰｒＤ制御器１３は周波数変換装置１４の周波数変
換率を所望値に制御する。しだがって、一方の電動機Ｍ
１は１００係回転を維持する一方、他方の一電動機Ｍ２
は負荷状態に応じて給電周波数を変更されて連続回転制
御されることになる。

この場合において、２台の電動機Ｍの総回転数は、一方
の電動機Ｍ１が制御装置１２からの命令により商用電源
１６による駆動となっていること、及び他方の電動機Ｍ
２の周波数変換率が帰還ループ１５を介して制御装置１
２に入力されていることから、常時検出される。この検
出された総回転数は制御装置１２において所定回転数と
比較される。この所定回転数は、２台の電動機Ｍを共に
周波数変換装置１４の最大容量で並列運転したときに得
られる回転数の総和にほぼ等しい回転数である。周波数
変換装置１４の最大容量とは１台の電動機（分担する電
動機の数が複数台あるときはその台数分）を１００％０
０％回転際の動力をいう。

上記所定回転数Ｎｏは本実施例にあっては１５０％とし
ている。これは、動力が回転数の３乗に比例することか
ら、２台の電動機Ｍを共に７５％回転させると、周波数
変換装置１４の最大容量の約８４係に相当することにな
るからである。

周波数変換装置１４によって駆動されている他方の電動
機Ｍ２の回転数が降下してきて５０チ迄落ち、電動機Ｍ
の総回転数が１５０％を割ったら、この総回転数を周波
数変換装置１４の容量のみで担うことができるから、制
御装置１２は切換スイッチＳＷＩ及びＳＷ２を共にＯＦ
Ｆすると共に、切換スイッチＳＷ３及びＳＷ４を共にＯ
Ｎして、２台の電動機Ｍを周波数変換装置１４で並列運
転させる。この切換え時において、周波数変換率を５’
ｌ１％のままにしておくと、総画１転数が１００％にし
かならないので望む送風量が得られないことになる。こ
のため制御装置１２はＰＩＤ制御器１３を介して周波数
変換装置１４の周波数変換率を７５％に一ヒ昇させ、円
滑な切換えが行なえるようにする。このように電動機Ｍ
の総回転数が１５０％を割ると２台の電動機Ｍは共に周
波数変換装置１４による連続回転制御がなされることに
なる。

総回転数が冷水塔−１０の負荷状態に応じて、更に減少
して１００％を割った場合には、そのまま周波数変換装
置１４による並列運転を継続することも可能であるが、
冷水塔の機械的な問題や冷水塔１０全体の効率が悪くな
°るので、周波数変換装置１４の周波数変換率を５０％
に固定する一方、並列運転を止め切換スイッチＳＷ２及
びＳＷ４を共にＯＦＦさせて他方の電動機Ｍ２を停止さ
せる。しだがって、一方の電動機Ｍ１のみが５０％回転
する従来性なわれていた段階制御に切換ゎる。総回転数
が５０チを割った場合には、切換スイッチのすへＣ（ｓ
ｗ　１−８Ｗ／ｌ　）をＯＦＦ　Ｌ電動機Ｍを停止させ
る。

このように、本発明の制御方法は、２台の電動機Ｍを制
御する場合、１台は商用電源１６で駆動し、もう１台を
ｉｏｏ％から５０％迄周波数変喚装置１４により連続制
御し、５０チの時点で商用電源１６側の１台も周波数変
換装置１４側に切換え、かつ回転数を７５％にする。そ
して、７５係から５０係迄は、２台とも周波数変換装置
１４による連続運転とし、更に５０％から以降の制御に
ついては電動機Ｍを停止させる段階的制御とするのであ
り、この制御は回転数が上昇していく場合も同様になさ
れる。かかる本発明の制御方法を既存の方法と対比する
と第２表の通りになる。

従って、本発明によれば、電動機Ｍの総回転数が周波数
変換装置１４の最大容量にほぼ相当する１５０％以上の
ときには、一方の電動機Ｍ１を商用電源１６に分担させ
るようにしたので、周波数変換装置１４には最大容量以
上の負荷が加わることがなくなり、他方の電動機Ｍ２を
連続制御することができる。その結果、従来例１と同様
に高負荷時にあっても送水温度の適確な制御が可能とな
る。特に、総回転数が１００％までの中間負荷時にあっ
ては、従来例Ｉと全く同様に２台の電動機Ｍを共に連続
制御できるのでより精確な制御が行−なえる。

まだ、全負荷範囲に区って１台の周波数変換装置１４の
みの使用で電動機Ｍへの動力を賄うことができるので、
きわめて経済的であり、省エネルギー化を図ることがで
きる。すなわち、第５図に示すごとく、本発明において
２台の電動機Ｍを並列運転する際に周波数変換装置１４
に要求される最大容量（約７５％回転時の容量）を１と
すると、従来例Ｉでは個別に１００％回転を周波数変換
装置に要求することになるから、その容量は２倍となる
。従って、従来例１よりも周波数変換装置の容量を小さ
くすることができ、その結果設備投資額を低く抑えるこ
とが可能であり、頗る経済的となる。

更に、電動機Ｍ回転数の検出方法として、電動機Ｍの回
転軸あるいは送風機の回転軸を直接検出するという方法
ではなく、周波数変換装置１４の入力を検出する方法を
採用したので、電動機Ｍの回転数を簡単かつ容易に知る
ことができる。

なお、上記実施例においては電動機Ｍが２台の場合を想
定しだが、３台以上であっても勿論適用できる。また、
電動機Ｍの回転数の検出は周波数変換装置１４の出力側
から行なうようにしても、或いは電動機Ｍの回転軸の回
転を直接検出するようにしてもよ、い。

以上、要するに本発明によれば次のような潰れた効果を
発揮する。

（１）一台の周波数変換装置で複数の電動機を、負荷条
件に従って連続回転制御をすることができる。したがっ
て、冷水塔の送水温度を適確かつ安定に制御することが
できる。

（２）固定周波数電源で過負荷分を分担させるようにし
たので、周波数変換装置の容量が大幅に小さくなり、省
エネルギー化を図ることができる。

（３）周波数変換装置が１台で済み、且つ小容量で足り
るので設備の小形化を推進することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の送水温度制御システムを説明する概略系
統図、第２図は第１図のシステムによるｉ１制御特性図
、第３図は従来の別な送水温度制御システムを説明する
概略系統図、第４図は本発明方法を実施するだめの／ｆ
水塔における送水温度制御ゾスデノ・の好適一実施例を
示す概略系統図、第５図は本発明と従来例における周波
Ｉ：１．ｉ換装置に要求される容量特性図である。なお、図中１０は〆↑水塔、１１は検出手段、１２は制
御装置、１３はＰＩＤ制御器、１４は周波数変換装置、
１６は固定周波数電源（商用電源）Ｍｌ、Ｍ２は電動機
である。特許　出願人　石川島播磨重工業株式会社特許出願人　
新潟機設株式会社代理人弁理士　　絹　谷　信　維 −ｆ−糸売谷ＩＴ　−＋、ＩＥ、　Ｅり　（方式）昭和
５８年６月２８日特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿１、事件の表示　　　特願昭５８−２８４５８号２、発
明の名称冷水塔の）ス水渇１良制御方法３、補ＩＦをづる晋事イ′１どの関係　　特許出願人（００９）　　石川島播磨重」業株式会社外１名４、代理人郵１ΦＭ号　１０５東小都港区愛宕１丁目６番７号愛着１１１弁護士ビル５、袖１命令の日イ（１１１）イ和ｂ　８　’Ｉ　５）月３１日　（梵送口）６
、補正の対象明’１ｌＩｌｆ９（発明の訂柵な説明）７、補正の内容（′１）明細Ｐ′？８頁中の第′１表及びｌ１ｉｌ　’
ｌ　４頁中の第２表を別紙の如く枠線を１■書した表に
Ｍ’Ｊ’　ｉＥづ−る。８、添付−１類の１１行Ｃ（１）浄書したく第１表及び第２表）表　　　　　　各
′１通く第１表　切換スイッチの態様〉

Claims

【特許請求の範囲】

冷水塔の負荷条件に従って冷水塔の送水温度を一定に保
持すべく周波数変換装置の周波数変換率を連続的に制御
し、送風駆動源となる複数の電動機への給電周波数を変
更させて上記電動機の回転数を制御するに際して、上記
電動機の総回転数を検出し、この検出値と、全部の電動
機を上記周波数変換装置の最大容量で、並列運転したと
きに得られる回転数の総和にほぼ等しい所定回転数とを
比較し、上記総回転数が上記所定回転数よりも大きいと
きは上記電動機の一部を定周波電源で、残りの電動機を
周波数変換装置でそれぞれ運転させ、反対に総回転数が
上記所定回転数よりも小さいときは全部の電動機を上記
周波数変換装置で並列運転させ、得るようにして上記冷
水塔の送水温度を一定に保つことを特畝とする７％水塔
の送水温度制御方法。