JPS5916107B2 - 並列複数ポンプの運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、並列に接続された複数台の可変速ポンプを運
転する方法に関する。

多量の液体例えば水を送る場合に複数台の可変速ポンプ
を並列運転することは知られている。

かかる場合に流量に応じて運転ポンプの台数を一番効率
の良いように制御することが望ましい。

なんとなれば、流量が多過ぎるとポンプはキャビテーシ
ョンを生じ易く、また流量が少な過ぎると効率が悪くな
るからである。

したがって、このような場合に、流量に応じてポンプの
運転台数を制御するのが好ましい。

しかしながら、流量の測定にはオリフィスまたはベンチ
ュリが通常用いられ、そのために、大容量のポンプを用
いる場合には、その設置場所や圧力損失などから流量測
定によるポンプ運転台数制御は適当でない。

したがって本発明の目的は、流量を検出することなく、
常に複数台の可変速ポンプのうちの運転台数を流量に応
じて好適に定めることのできる可変速ポンプの運転方法
を提供するにある。

このため本発明によれば、並列に接続されている複数台
のポンプの運転方法において、ポンプの運転台数および
ポンプの回転数を検出し、ポンプの運転台数に対応する
信号およびポンプの回転数に対応する信号を第１の関数
発生器および第２の関数発生器にそれぞれ送り、また吸
込側の水位と排出側の水位とを検出して両水位から実揚
程を求め、その実揚程に対応する信号を第１の演算器お
よび第２の演算器にそれぞれ送り、第１の関数発生器は
その回転数における実揚程と流量との関係で表示した性
能曲線に基づくポンプのキャビテーションを生じる限界
を示すキャビテーション限界曲線にしたがいポンプの運
転台数および回転数に応じたポンプ台数切換の揚程に対
応する信号を発し、その信号を第１の演算器に送り、第
１の演算器で実揚程に対応する信号とポンプ台数切換の
揚程に対応する信号とを比較し、実揚程に対応する信号
がポンプ台数切換の揚程に対応する信号と等しいか小さ
いときにポンプ１台を追加運転する信号を発してポジ１
１台を追加運転し、また第２の関数発生器は前記のキャ
ビテーション限界曲線を若干流量の少い側に相似的にず
らした曲線にしたがいポンプの運転台数および回転数に
応じたポンプ台数切換の揚程に対応する信号を発し、そ
の信号を第２の演算器に送り、第２の演算器で実揚程に
対応する信号とポンプ台数切換の揚程に対応する信号と
を比較し、実揚程に対応する信号がポンプ台数切換の揚
程に対応する信号と等しいか大きいときにポンプ１台を
停止する信号を発してポンプ１台を停止するようになっ
ている。

以下図面を参照して３台の可変速ポンプを並列運転する
実施例について説明する。

第１図において、吸込側の水槽８の水を排出側の水槽９
に送るものとし、その吸込管１０と吐出管１１との間に
は３台の可変速ポンプＰ１．Ｐ２およびＰ３が並列に接
続されており、それらの各ポンプＰ１ 、Ｐ２ 、Ｐ３
はそれぞれ原動機、図示の実施例では電動機Ｍ１２Ｍ２
およびＮ３によって駆動される。

第２図はその回転数におけるポンプ性能を実揚程と流量
との関係で表示した性能曲線を示すもので、縦軸にポン
プの実揚程Ｈな、横軸に流量Ｑを示し、１１ＩＩおよび
■はそれぞれポンプの運転台数が１台、２台および３台
の場合を示している。

ここでポンプの実揚程とはポンプの全揚程から流量に対
応したポンプ系の管路抵抗損失を差引いたものである。

したがって領域Ｉに示す曲線はポンプＰ１ のみが運転
された場合、領域Ｈに示す曲線はポンプＰ１およびＰ２
が運転された場合、そして領域■に示す曲線はポンプＰ
Ｉ 、Ｐ２およびＰ３が運転された場合を示している
。

また図中領域■における曲線Ｎ ０１ ｔ Ｎ１１
ｓ Ｎ２１はそれぞれポンプＰ１の回転数がＮ。

、Ｎ１ 、Ｎ２のときに対応するものであり、図面の上
方のものが高速運転された場合である。

また領域■における曲線Ｎ。２゜Ｎ１□、Ｎ２２はそれ
ぞれポンプＰ１およびＰ２が回転数Ｎ。

、Ｎ１ 、Ｎ２で運転されている場合、また領域■にお
ける曲線Ｎ。

３．Ｎ１３．Ｎ２．はそれぞれポンプＰ１．Ｐ２および
Ｐ３が回転数Ｎ。

。Ｎ１．Ｎ２で運転されている場合である。

ポンプの回転数制御は、例えば末端圧力を検出してポン
プを駆動する電動機を増減速して行う。

また線Ｘ１およびＮ２はそれぞれポンプの１台運転およ
び２台運転の場合のキャビテーションを生ずる限界を示
すキャビテーション限界曲線で、図の右側ではその運転
台数ではキャビテーションを生じてしまう。

再び第１図を参照するに、吸込側の水槽８の水位ＨＡＳ
は水位計１によって検出され、そして排出側の水槽９の
水位ＨＡＤは水位計２によって検出される。

これらの水位ｇｔｉ、２からの水位を示す信号は加減算
器３に印加され、ここで実揚程ＨＡ二（ＨＡＤ−ＨＡＳ
）が計算される。

この加減算器３で計算された実揚程ＨＡに対応する信号
は第１および第２の演算器６および１に印加される。

またポンプＰ１ ｙ Ｐ２ ｓ Ｐ３の回転数は、
そのポンプＰ１ｔ Ｐ２ − Ｐｓを駆動する各電動機
Ｍｌ ｓＭ２９Ｍ３０回転数Ｎとして、各電動機Ｍ１７
Ｍ２２Ｍ３に設けた回転計Ｔ１− Ｔ２ ｓ Ｔｓに
よって検出され、その信号は第１および第２の関数発生
器４および５に送られる。

さらに、運転台数検出器１２はポンプの運転台数■を検
出し、運転台数検出器１２で検出した信号を第１および
第２の関数発生器４および５に送るようになっている。

第１の関数発生器４は、その運転状態がキャビテーショ
ンの発生域であること、すなわち第２図において、その
運転状態が線Ｘ１ またはＮ２の右側にあることを検
知するためのものである。

この第１の関数発生器４には第２図に示すように、ポン
プの特性、すなわちポンプＰ１が１台運転されていると
きのポンプの回転数Ｎ。

、Ｎ１ 、Ｎ２におけるポンプの実揚程と流量との関係
で表示した性能曲線Ｎ。

１．Ｎ、１．Ｎ２１およびその性能曲線ＮＯ１２Ｎ１１
ｔ Ｎ２１にしたがって運転されるときのキャビテー
ションを生ずる限界を示すキャビテーション限界曲線Ｘ
１、ポンプＰ１ 、Ｐ２が２台運転されるときのポンプ
の回転数Ｎ。

、Ｎ１ 、Ｎ２における実揚程と流量との関係で表示し
た性能曲線Ｎ ｏ ２ 、Ｎ１２ ｓ Ｎ２２および
その性能曲線Ｎｏ２ｔＮ１２ ｐ Ｎ２２にしたがって
運転されるときのキャビテーションを生ずる限界を示す
キャビテーション限界曲線Ｘ２を設定しておく。

そして第１の関数発生器４はキャビテーション限界曲線
Ｘ０．Ｎ２にしたがいポンプの運転台数および回転数に
応じたポンプ台数切換の揚程ＨＡＣに対応した信号を発
し、その信号を第１の演算器６に送るようになっている
。

この演算器６は加減算器３からの実揚程ＨＡに対応する
第１の信号と、第１の関数発生器４からのキャビテーシ
ョンを生じる限界であるポンプ台数切換の揚程ＨＡＣに
対応した信号とを比較する。

ＨＡＣ≧ＨＡの場合、すなわち実揚程ＨＡがそのポンプ
の回転数に対応するキャビテーションを生じる限界であ
るポンプ台数切換の揚程ＨＡＣと等しいか小さい場合、
ポンプはキャビテーション発生域で運転されることにな
るので、演算器６は制御装置１３に信号を送り、制御装
置１３はキャビテーションを防止するための信号を発す
る。

この信号はポンプ１台追加運転する信号であって、自動
的にもう１台のポンプを作動して運転流量に見合うポン
フ冶数な運転する。

この点につきさらに述べると、例えば実揚程が点線ａで
示される場合は、１台のポンプの回転数を上昇させてい
くと最高回転数に達する前にキャビテーションを生じて
しまう。

例えば初め領域ＩにおいてポンプＰ１が１台で回転数Ｎ
２、で運転（運転点イ）しているとすると、この回転数
に対応したキャビテーション限界を示す揚程ＨＡＣ，１
と実揚程Ｈａを比較するとＨａ＞ＨＡＣ２１であるので
、１台運転で何ら問題ない。

流量Ｑの増加に伴い回転数はと昇し、運転点は直線ａに
沿って変化し、キャビテーションを生じる限界を示す曲
線Ｘ１を左側から右側に越える（運転点口→ハ）その際
この運転点口、への回転数Ｎ１．およびＮ３１における
キャビテーション限界の揚程ＨＡＣはそれぞれＨＡ Ｃ
，ｔ （＝Ｈａ ）、ＨＡＣ３１（＞Ｈａ）であり、 ＨＡ＝ＨａＳＨＡＣ となる。

したがって、第１の演算器６は第１の関数発生器４から
の信号ＨＡＣが加減算器３からの信号ＨＡよりも等しい
か大きいことを検知して制御装置１３に信号を送る。

すなわち２台目のポンプＰ２を追加運転する指令が出さ
れるのである。

２台目のポンプが起動されると両ポンプは＝迂回転数は
回転数Ｎ５２まで下げられ、（この回転数における揚程
は線Ｘ２七の点で燭程Ｈａよりは小さい）、その後流量
Ｑが増加すれば回転数は上昇し、運転点は直線ａに沿っ
て変化する。

そして２台のポンプＰ１．Ｐ２の運転が領域■で行われ
、同様にして曲線Ｘ２を越えるとき３台目のポンプＰ３
の運転が始まる６ ところで、前述とは逆に流量が減少する場合にポンプの
停止指令信号を前述の追加運転指令を生ずる曲線Ｘ１
、Ｎ２で発すると、ポンプは頻繁に運転、停止しいわゆ
るバンチング現象を生じる。

このために第２の関数発生器５が設けられている。

この第２の関数発生器５は運転台数を減じてより経済的
なポンプの運転を行うためのものであり、この第２の関
数発生器５には第２図において前述のポンプ性能曲線Ｎ
ｏ１ ｔＮ１１＊Ｎ２１およびキャビテーション限界
曲線Ｘ１よシも若干流量の少い側にポンプ性能曲線Ｎｏ
１・・・・・・およびキャビテーション限界曲線″Ｘ！
１ を設定しておく。

また領域■すなわちポンプＰ１．Ｐ２の２台運転の領域
においては曲線Ｘ′２が設定される。

したがって、第２の関数発生器５は曲線すに沿って流量
が減少した場合に、ポンプの回転数がＮ６２になると、
その回転数に応じたキャビテーション限界の揚程ＨＡＥ
。

すなわち直線ａが曲線Ｘ１ を横切る点における揚程Ｈ
ＡＥの信号を発し第２の演算器γに送り、実揚程ＨＡ−
＝Ｈａとの比較演算を行うが、ＨＡＥ＝Ｈａであるめで
、演算器Ｔは制御装置１４に信号を送る。

これにより制御装置１４はポンプ台数切換の信号、すな
わち２台目のポンプＰ２の停止の指令を発し１台運転と
なる。

ポンプＰ１の１台運転となると、ポンプＰ１の回転数は
Ｎ４１に上昇するが、この回転数Ｎ４１に対応したキャ
ビテーション限界の揚程は曲線Ｘ１よ＃）ＨＡＣ４１Ａ
ｒｚるがこれは実揚程ＨＡ＝Ｈａより小さく１台運転で
もキャビテーションを生じない。

ポンプ２台の運転領域Ｈにおいても同様である。

第２の演算器１は第２の関数発生器５からのポンプ台数
切換の揚程ＨＡＥに対応する信号と加減算器３からの実
揚程ＨＡに対応する信号とを比較し、ＨＡＥ≦ＨＡとな
ると信号を発し、その信号を制御装置１４で受は制御装
置１４はポンプ１台を停止させる信号を発してポンプ１
台が停止する。

第２の演算器１はこのようにポンプの運転状態が曲線晧
を右側から左側に越えるとき信号を発生する。

この作用は領域■からＨに移る曲線ｘ′２を横切る場合
も同様である。

この場合、第２の関数発生器５は前述のように第１の関
数発生器４が信号を発する曲線Ｘ１．Ｘ２より若干流量
の少い側の曲線Ｘ／、、Ｘ／２にしたがい信号を発する
ように設定されているので、曲線Ｘ１ 、Ｘ２を右側か
ら左側に越えてもなお信号を発せず曲線Ｘ′１．Ｘ′２
を越えると初めて信号を発し、このためポンプを駆動す
る電動機が起動停止を繰り返すのを防止し、バンチング
現象を防ぐことができる。

以上述べたように本発明によれば、ポンプの運転台数、
ポンプの回転数、および吸込側の水位と排出側の水位と
を検出し、それに基づきポンプの運転台数を制御するよ
うにしているので、従来の流量測定によるポンプの運転
台数制御のように流量測定のために吸排水パイプを加工
する等の必要はなく、かつ圧力損失等をきたすことがな
い。

また本発明では、ポンプの各運転台数における回転数変
化に対応してキャビテーションを生じる限界曲線を設定
し、その曲線を越えるとポンプを追加運転するようにし
てるので、実揚程が変化するポンプ系における最高回転
数のみによるポンプの運転台数制御の場合のように、低
揚程であってもキャビテーションを生じて種すの支障を
きたすことがない。

さらに本発明では、ポンプの追加運転指令と停止指令と
では停止指令の方を若干流量の少い側で指令を出すよう
にしているので、ポンプを駆動する電動機が頻繁に起動
停止を繰りはすことがなく、したがってバンチング現象
を起こすことなくポンプの運転台数制御を行うことがで
きる。

このように本発明は種りの利点を有するものであって、
可変速ポンプを複数台並列運転する場合に好適に実施で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施列を示すブロック線図、第２図
はポンプの特性曲線を示すグラフである。 １．２・・・水位計、３・・・加減算器、４・・・第１
の関数発生器、５・・・第２の関数発生器、６・・・第
１の演算器、１・・・第２の演算器、８，９・・・水槽
、１０・・・吸込管、１１・・・吐出管、１２・・・運
転台数検出器、１３．１４・・・制御装置、Ｐｌ 、
Ｐ２ ｔＰ３・・・ポンプ、Ｍｌ ９Ｍ２９Ｍ３・・
・電動機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 並列に接続されている複数台のポンプの回転数を制
   御する運転方法において、ポンプの運転台数およびポン
   プの回転数を検出し、ポンプの運転台数に対応する信号
   およびポンプの回転数に対応する信号を第１の開数発生
   器および第２の関数発生器にそれぞれ送り、また吸込側
   の水位と排出側の水位とを検出して両水位から実揚程を
   求め、その実揚程に対応する信号を第１の演算器および
   第２の演算器にそれぞれ送り、第１の関数発生器はポン
   プの当該回転数における実揚程と流量との関係で表示し
   た性能曲線に基づくポンプのキャビテーションを生じる
   限界を示すキャビテーション限界曲線にしたがいポンプ
   の運転台数および回転数に応じたポンプ台数切換の揚程
   に対応する信号を発し、その信号を第１の演算器に送シ
   、第１の演算器で実揚程に対応する信号とポンプ台数切
   換の揚程に対応する信号とを比較し、実揚程に対応する
   信号がポンプ台数切換の揚程に対応する信号と等しいか
   小さいときにポンプ１台を追加運転する信号を発してポ
   ンプ１台を追加運転し、また第２の関数発生器は前記の
   キャビテーション限界曲線を若干流量の少い側に相似的
   にずらした曲線にしたがいポンプの運転台数および回転
   数に応じたポンプ台数切換の揚程に対応する信号を発し
   、その信号を第２の演算器に送り、第２の演算器で実揚
   程に対応する信号とポンプ台数切換の揚程に対応する信
   号とを比較し、実揚程に対応する信号がポンプ台数切換
   の揚程に対応する信号と等しいか大きいときにポンプ１
   台を停止する信号を発してポンプ１台を停止することを
   特徴とする並列複数可変速ポンプの運転方法。