JPS5949431B2 - ポンプ運転台数自動制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、河川、水路等のポンプ機場で複数台のポンプ
を台数制御するためのポンプ運転台数の自動制御方法に
関する。

河川、水路等のポンプ機場において、複数台のポンプを
台数制御することによりポンプ吸水槽の水位を一定、或
いは一定中白になるように制御する方法として、ポンプ
吸水槽の水位を入力としてポンプの運転台数を決定する
方法がしばしばとられている。

しかしながらポンプ吸水槽の水位を水位中のない一定の
水位に保とうとすると、ポンプは起動停止ハンチングを
起して電動機開閉器の寿命が短かくなったり、起動電流
による電動機過熱を引起したりして運転が不可能になる
。

そのため通常は入力信号にヒステリシスを持たせる方法
、或いは時間遅れ特性、ＰＩＤ特性の利用、或いは上流
地点に検出点をおいてその信号により予測運転を行う方
法等が採用されている。

しかしながら、ヒステリシス特性の利用は、第２図に示
すように（実線は運転、破線は停止を示す。

）ポンプが複数台ある場合、ポンプ１台あたりのヒステ
リシス巾Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、を充分にとろうとすると、
全体としての水位変動中Ｈが大きくなりすぎ、希望制御
範囲を逸脱する場合がある。

また時間遅れ特性やＰＩＤ特性の利用は、例えば各定数
の最適値を決めるのに多くの手数を要する等厄介なこと
が多い。

なおまた、予測運転を行う場合は、設備が複雑になると
いう欠点がある。

したがって本発明の目的はバンチングが少なく水位変動
中を所定範囲におさえることができ、しかも比較的に簡
単な設備で台数制御ができるポンプ運転台数自動制御方
法を提供するにある。

本発明によれば、ポンプ吸水槽の流入量を計測し、その
流入量以上でその流入量に最も近い吐出量となるポンプ
の台数を選択し、そのときの吸水槽の水位と上限設定水
位とを比較し、吸水槽の水位が上限設定水位以上であれ
ばポンプの運転台数をそのままとし、吸水槽の水位が上
限設定水位より下であれば現在のポンプの運転台数を調
べ、その運転台数が０台でなければポンプの運転台数の
差分値の符号を調べ、その差分値が負のときは上限設定
水位になるまで運転台数をそのままとし、ポンプ吸水槽
の水位が下限水位以下か否かを計測し、下限水位以下の
場合および差分値の符号が正の場合はポンプの運転台数
を１台へらし、下限水位より上であればそのままとし、
以上の作業を一定時間毎に繰返す。

運転台数の変化の差分値とは現在運転されているポンプ
の台数と、現在の運転台数と異なりかつ現在に最も近い
過去である一時点前のポンプの運転台数との差を意味し
、一時点前のポンプの運転台数は記憶回路で記憶させて
おけばよい。

このように本発明によれば、ポンプ吸水槽の水位だけで
なく、流量および一定時間毎ポンプ運転台数を入力とし
て、ポンプ運転台数を制御するので、比較的に流入量に
近いポンプ吐出量を得ることができ、いたずらにバンチ
ングを繰返すことなく、また一時的に流入量が変化して
も充分に追従することができ、ポンプ吸水槽のレベルを
希望制御範囲内にすることができる。

このように台数変化の推移を考慮して運転するので、き
わめて好適な制御ができる。

本発明の実施に際して、水位は例えば浮子式水位計によ
り連続的に計測し、また流量はポンプ吸水槽への代表的
な流入流速を例えばカレン１〜・メータにより計測し、
これに水路断面積を乗じて求める。

以下に、本発明を実施した制御方法を第１図のフローチ
ャートによって説明する。

まずステップＡに示すように、ポンプ吸水槽の流入量（
流速、水位、水路中の積を流入量とする。

）を計測し、その流入量以上で流入量に最も近い吐出量
となるポンプ台数Ｎ台を選んだのち、そのときの吸水槽
水位と、あらかじめ決められた上限設定水位値とを比較
する（ステップＢ）。

吸水槽水位が上限水位以上であればポンプ運転台数をＮ
台としくステップ■）上限水位以下であれば現在のポン
プ運転台数を調べ（ステップＣ）、それが０台であれば
ポンプ運転台数を０台のままとし、（ステップＪ）、０
台でなければポンプの運転台数の変化の差分値の符号を
調べる（ステップＤ）。

差分値の符号を調べるには、一時点前のポンプ運転台数
を記憶回路で記憶しておき、現在のポンプ運転台数から
これを差引いてその符号を調べる方法をとる。

但し、差分値が０であればその前の差分値の符号を継続
させるものとする。

なお、初期状態においてポンプの運転台数が０台で、そ
の運転状態が継続して差分値が０であっても、ステップ
ＣがＹＥＳとなるので、ステップＤの判断は行われない
。

差分値の符号が負のときは、即ち運転台数が減少気味の
ときは、水位が上限水位になるまでは運転台数を増さな
い。

差分値の符号が正のとき、即ち運転台数が増加気味のと
きは後述のステップＧで判断される。

差分値の符号が負のときはステップＥで判断される。

即ち現在のポンプ運転台数はＮ台より大きいか等しいか
を判断する。

Ｎ台より太きいか等しいときは後述のステップＧで判断
され、また現在のポンプ運転台数がＮより少なければＮ
を現在の運転台数におきかえる（ステップＦ）。

但し、ステップＤ、ＥがＹＥＳの場合は運転台数はおき
かえられない。

その後ポンプ吸水槽水位があらかじめ決められた下限設
定水位以下かどうか計測し′ （ステップＧ）、以下で
あればポンプ運転台数をＮ−１台としくステップＨ）、
下限設定水位を越えていれば、Ｎ台とする（ステップ■
）。

すなわちステップＤで差分値が負であると判断したこと
は、ポンプ台数の過去の経過が減少傾向にあることを意
味している。

しかるにステップＡで選択したポンプ運転台数Ｎではポ
ンプ吐出量が流入量より犬であるから、吸水槽の水位を
低下させる傾向になる。

また実際の運転台数が前記のＮ台より小さい場合には運
転台数をＮ台とすると、さらに水位を低下させる傾向を
増すことになるので、運転台数をＮ台にする必要はない
。

したがってステップにおいて選択したポンプ運転台数Ｎ
台を現在の運転台数に置きかえるのである。

しかしながら、下限水位以下になってはならないので、
その判断をステップＧで行うのである。

この操作を一定時間毎に繰返し、ポンプ運転台数制御を
行う。

第４図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、ポ
ンプ吸水槽１内の水を３台のポンプＰ１゜Ｐ２．Ｐ３で
排水している所を示している。

ポンプ吸水槽１への流路２には流量検出器３が設けられ
、またポンプ吸水槽１には水位検出器４が設けられてい
る。

流量検出器３からの信号はポンプ運転台数選定手段５に
送られ、ここで現在の流量以上で、かつ最も近い吐出量
となるポンプ台数が選定される。

他方、水位検出器４からの信号は水位上下限検出手段６
に送られ、ここで水位の上限、下限の判定が行なわれる
。

各ポンプＰ１． Ｐ２ 、 Ｐ３はそれぞれポンプ制御
装置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３によって制御される。

そしてこれらのポンプ制御装置Ｃ１゜Ｃ２，Ｃ３からポ
ンプ運転信号がポンプ運転台数差分値算定手段９に与え
られ、このポンプ運転台数差分値算定手段９は前記のポ
ンプ運転信号と、一時点前のポンプ台数記憶手段Ｔから
の信号とによりポンプ運転台数の差分値を算出する。

そしてポンプ運転台数決定手段８はポンプ運転台数選定
台数５とポンプ運転台数差分値算定手段９と水位上下限
検出手段６からの信号と各ポンプ制御装置Ｃ１，Ｃ２，
Ｃ３からのポンプ運転信号とにより、制御すべきポンプ
運転台数を決定し、ポンプ制御装置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に
ポンプＰ１．Ｐ２．Ｐ３に対する運転、停止指令を与え
るのである。

このようにしてポンプ運転台数の自動制御が行なわれる
。

洪水時の排水を目的として設けられたポンプの運転台数
制御には、本発明は特に有効である。

洪水時の水路への流入路への流入量の時間変化は一般に
山が突出する単峰性となるが、下限水位と上限水位を適
描に決めればポンプ運転台数の変化の差分値の符号が負
になるということが、水路への流入量がピークを越して
減少し始めたことを検出することになる。

それ以後上限水位に達するまではポンプ運転台数を増さ
ないということは、流入量がそれからは減っていくとい
う傾向にうまく対応することになり、いわば予測運転を
行うようなことになるため、ポンプの起動停止回数は大
巾に減少する。

更に水路への流入量が一定の場合にも本発明は有効であ
る。

例として同一吐出量ＱをもったＰｌ。Ｐ２．Ｐ３の３台
のポンプを制御する場合、第２図のようなヒステリシス
特性をもった運転制御の結果と比較してみる。

今ポンプ吸水槽への流入量がＰ１＋Ｐ２の吐出量２Ｑと
、Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３の吐出量３Ｑとのちょうど中間であ
ったとすると、第２図に示す運転制御による水位変化は
第３図ａの実線のように、またポンプ起動停止変化は第
３図すの実線のようになる。

それに比し本発明による制御を行った場合の水位変化と
ポンプ起動停止変化は各々第３図ａ、ｂの破線のように
なる。

図から明らかなように、両方法共に全体として水位はＨ
の間を上下するにもかかわらず、ヒステリシス特性によ
る制御方法ではポンプ１台あたりの水位変動巾がＨ／３
になってしまうため、ポンプは起動停止を頻繁に繰返す
。

これに対し本発明による制御方法では流入量の如何にか
かわらず常に水位変動巾Ｈの全体を有効に利用している
ので、ポンプ起動停止回数を大巾に減少させることがで
きる。

なお、本発明は簡単なデジタル回路、或いはアナログ回
路で実施可能であり、場合によってはシーケンス回路、
マイクロ・コンピュータの利用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るポンプ運転台数自動制御方法を説
明するための説明図、第２図はヒステリシス特性を利用
した従来のポンプ運転台数自動制御方法を示す説明図、
第３図ａ、ｂは本発明に係るポンプ運転台数自動制御方
法と従来のポンプ運転台数自動制御方法とを比較するグ
ラフで、ａは水位変化状態を、又すはポンプ起動停止変
化状態をそれぞれ示す図、第４図は本発明の一実施例を
示すブロック図である。 １・・・・・・ポンプ吸水槽、２・・・・・・流路、３
・・・・・・流量検出器、４・・・・・・水位検出器、
５・・・・・・ポンプ運転台数選定手段、６・・・・・
・水位上下限検出手段、７・・・・・・一時点前のポン
プ台数記憶手段、９・・・・・・ポンプ運転台数差分値
算定手段、Ｐｏ、Ｐ２．Ｐ３・・・・・・ポンプ、Ｃ１
，Ｃ２，Ｃ３・・・・・・ポンプ制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 河川、水路等ののポンプ機場で複数台のポンプを台
   数制御する方法において、ポンプ吸水槽の流入量を針側
   し、その流入量以上でその流入量に最も近い吐出量とな
   るポンプ台数（以下Ｎとする）を選択し、そのときの吸
   水槽の水位と上限設定水位とを比較し、吸水槽の水位が
   上限設定水位以上であればポンプの運転台数をその選択
   したポンプ台数Ｎとし、吸水槽の水位が上限設定水位よ
   り下であれば現在のポンプの運転台数を調べ、その運転
   台数が０台でなければ現在のポンプの運転台数とそれ以
   前のポンプ運転台数が現在と異なった時点でのポンプ運
   転台数との差分値の符号を検出し、その差分値が負のと
   きは現在のポンプの運転台数が前記の選択したポンプ台
   数Ｎより犬又は同じであるか否かを検出し、否であると
   きは選択したポンプ台数Ｎを現在のポンプ運転台数にお
   きかえ、そして前記の差分値が正の場合および前記の現
   在のポンプ運転台数が選択したポンプ台数より犬又は同
   じである場合は前記の運転台数のおきかえを行わず当初
   選択したＮのままとし、ポンプ吸水槽の水位が下限水位
   以下か否かを針側し、下限水位以下の場合は前記により
   決定されたＮから１を引いた運転台数にし、下限水位よ
   り上であれば運転台数を前記により決定されたＮ台とし
   、以上の作業を一定時間毎に繰り返すことを特徴とする
   ポンプ運転台数自動制御方法。