JPS602517B2 - ポンプ自動運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はポンプ自動運転制御装置に関し、特に例えば
排水池や給水池等における水位の調整を複数台のポンプ
の駆動によって行なう場合に、或る特定のポンプのみを
運転することなく複数台のポンプを均等に使用してポン
プの運転による電力消費を必要最小限としかつ合理的に
運転を行なうようなポンプ自動運転制御装置に関する。

例えば、下水処理場等においては処理場内に流入する汚
水量を一旦汚水井に集めている。このようにして集めら
れた汚水は、下水処理場に設けられた汚水ポンプによっ
て揚水され、第１沈澱池に送り込まれている。このよう
な汚水の流入量は、季節によってまたは毎日の時間帯に
よって変化し、一定ではない。このため、汚水ポンプの
運転は流入量の変化に追随して処理場内に汚水を溢れさ
せないようにし、かつ余分な電力を消費することなく制
御する必要がある。第１図は従来のポンプ自動運転制御
装置の一部図解図を含むブロック図である。

図において、汚水井１に集められた汚水２の水面２ａに
は、フロート３が浮べられる。このフロート３に関連し
て、水面２ａの水位を測定し電気信号に変換するための
水位検出器４が設けられる。水位検出器４の出力信号は
、水位一合数設定器５に与えられる。この水位一合数設
定器５は予め設定された水位と入力された水位検出器４
の出力信号に基づいて運転台数を決定し、その出力をサ
イクリック起動・停止指令回路６に与える。このサィク
リック起動・停止指令回路は、時間的に早く停止したポ
ンプより打風こ起動し、かつ時間的に早く起動したポン
プより”側こ停止するような出力を導出するものであっ
て、ポンプ７ａ，７ｂ，７ｃに起動または停止指令を与
える。このポンプ７ａ，７ｂ，７ｃには、それぞれ吐出
弁８ａ，８ｂ，８ｃが関連的に設けられる。動作におい
て、例えば汚水井の水面２ａが上昇すると、水位検出器
４の出力が増加する。

この水位検出器４の出力は水位一合数設定器５に与えら
れる。今、１台目のポンプ（例えば７ａ）が起動してい
る場合において、水面２ａが２台目のポンプを起動すべ
き水位になった場合を想定する。水位検出器４の出力に
応じて、水位一合数段定器５は２台目のポンプ（例えば
７ｂ）を起動指令する出力を導出し、サィクリック起動
・停止指令回路６に与える。応じて、指令回路６はポン
プ（７ｂ）に起動指令を与えて起動させる。このように
して、２台目のポンプが運転され、流入汚水量よりもポ
ンプの揚水量が多くなると、水面２ａの水位は低下する
。水位の低下がポンプを１台停止させるべき水位に達す
ると、水位一合数設定器５はサィクリック起動・停止指
令回路６に出力を与えてポンプ７ａを停止させる。従っ
て、再び１台のポンプ７ｂで運転され、流入汚水量が１
台のポンプの揚水量よりも多くなって２台目のポンプの
起動水位に達すると、前述の動作と同様にしてポンプ７
ｃが起動される。以後同機にして、ポンプ７ａ，７ｂ，
７ｃがサィクリック順次に水位運転動作を繰り返す。す
なわち、従来のような汚水ポンプの自動サィクリック水
位運転は、汚水井１の水位を検出して、水位が予め設定
された値以上になるとポンプを順次自動的に起動し、予
め停止設定された値以下になると、先に起動開始した順
序に従ってポンプを自動停止していた。ところが、従来
の汚水ポンプの自動運転または自動停止制御は、汚水井
１の水位のみを検出しているため、水位の変化が遅くて
もまたは早くても予め設定された水位になれば起動また
は停止し、ポンプの起動または停止が頻繁に行なわれ、
従って必要以上に運転または停止を繰り返し、余分な電
力を消費するという問題点があった。

また、ポンプや電動機を頻繁に起動または停止するため
装置に悪影響を与える問題点があった。この発明は上述
のような問題点を解消し得る汚水井の水位を検出するこ
とによって流入汚水量に応じた最適なポンプの自動サィ
クリック運転を可能としたポンプ自動運転制御装置を提
供することである。

この発暁の上述の目的およびその他の目的と特徴は図面
を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかとな
ろう。

第２図はこの発明の−実施例のポンプ自動運転制御装置
の一部図解図を含むブロック図である。

図において、５′は水量一合数設定器であって、汚水量
Ｑに応じて起動または停止すべき台数が予め設定されて
いる。９は前記水位検出器の出力の水位を記憶回路であ
る。

１川ま減算器、１１は水位−水量変換器、１２は水量一
時間関数発生器である。

１３，１４および１５はタイマ（図示せず）の接点であ
り、それぞれ時限動作時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を有する。

その他の構成は第１図と同様であるため、同一部分は同
一参照符号を示し、その説明は省略する。第３図は前記
タイマの接点１３，１４，１６の時限動作を説明するた
めのタイマチャートを示す。

なお、Ｔ４は任意に設定される水位変動測定時間を示し
、Ｔ５はタイマの接点１４と１３の作動時間Ｔ２とＴＩ
のオーバラップを防止するために設定される時間を示す
。第４図は前記水量一時間関数発生器１２の特性曲線を
示す。

図において、横軸は時間Ｔ４以内に変動した汚水量を示
し、縦軸はポンプの待機時間を示す。次に、第２図、第
３図および第４図を参照してこの実施例の動作を説明し
よう。

前記汚水井１に集められた汚水２の水位は、水面２ａに
浮べられたフロート３の上昇または低下に応じて前記水
位出器４で検出される。この水位検出器４はフロート３
で検出される水面２ａの水位に応じて電気旨号を発生す
る。この水位検出器４の出力は、タイマの接点１３が閉
成されたタイミングで水位記忌回路９に与えられ、記憶
される。時間Ｔ４の後に、タイマの接点１５が閉成され
ると、時間Ｔ４における水位検出器４の出力が接点１５
を介して減算器１０の一方入力として与えられる。これ
と同時に接点１４も閉成し、水位記憶回路９に記息され
ている時間Ｔ４だけ以前の水位検出力が減算器１０の他
方入力として与えられる。例えば、時間Ｔ４の間におい
て、汚水井１の水面２ａが上昇したと仮定すると、水位
検出器４の出力は時間Ｔ４の間に増加した汚水量Ｑに相
関する水位を表わす電気信号を発生する。この増加した
水位に相関する電気信号は、タイマの接点１５を介して
減算器１０の一方入力として与えられる。これと同時に
タイマの接点１４が閉成され水位記憶回路９に記憶され
ている時間Ｔ４以前の水位に相関する信号が減算器１０
の他方入力として与えられる。応じて、減算器１０は時
間Ｔ４後の水位に相関する電気信号から時間Ｔ４以前の
水位に相関する電気信号を減算して時間Ｔ４の間に増加
した水位に相関する電気信号を発生し、水位−水量変換
器１１に与える。この水位−水量変換器１１は予め設定
された式のＱ＝ｋＬ（ただし、ＱはＴ４時間内に増加し
た流入汚水量、Ｌは増加した水位、ｋ‘ま汚水井の面積
を示す）に基づいて、時間Ｔ４内に増加した流入汚水量
に相関する信号を導出する。この水位−水量変換器１１
の流入汚水量に相関する信号は、水量一時間関数発生器
１２に与えられる。この水量一時間関数発生器１２は時
間Ｔ４の間の増加汚水量と時間Ｔ４の間に揚水可能なポ
ン総勢健愛寵織蜜轍差手る。

例えば、変動汚水量がＱＩのとき‘こポンプを起動また
は停止させる場合、水量＋時間関数発生器１２は水量一
合数設定器５′に運転台数指令信号をｔｌ時間待機させ
た後に出力させるための待機時間信号を導出する。

水量一合数設定器５′はこの待機時間のために周知の遅
延回路を含んでいる。この時間ｔｌだけ待機する理由は
、時間Ｔ４の間の水量変化がＱＩであれば、時間ｔｌの
間は現在の運転状態を維持してもよいためである。すな
わち、時間Ｔ４の間におけるポンプの揚水能力から判断
して、汚水井１の水位が上昇して２台目のポンプの運転
水位になったとしても、即時に２隻貝舞三を誓議移譜６
鰍鯛偽止させなければならないことが予測できるため、
時間ｔｌだけ待機指令するのである。

同様にして、変動汚水量がＱ２の時は、時間ｔ２だけ待
機させ、変動汚水量がＱ３の時は時間ｔ３だけ待機させ
る。このようにして、水量一時間関数発生器１２の待機
時間指令出力は水量一合数設定器５′の一方入力として
与えられる。この水量一合数設定器５′には前記水位検
出器４の出力が与えられる。水量一合数設定器５′は水
位検出器４から与えられる水位に相関する電気信号と待
機時間指令出力とに基づいて、汚水井１の水量の変化に
応じてポンプの運転台数を求めてその出力をサイクリツ
ク起動・停止指令回路６に与える。応じてサィクリツク
起動・停止指令回路６はポンプ７ａ，７ｂ，７ｃを適宜
運転指令する。なお、水量一合数設定器５′が水位検出
器４の出力と水量−時間関数発生器１２の出力とに基づ
いて運転台数を決めるのは、待機時間のみをポンプの起
動または停止指令に使用した場合において水位変動測定
時間Ｔ４より長い待機時間の水位変動状態が続いたとき
に、水位は徐々に上昇し、３台目のポンプの運転水位に
なってもなおかつ２台目のポンプが運転されない場合が
生じるのを防止するためである。

すなわち、水量一合数設定器５′は汚水井１の水位信号
を見合わせて時間Ｔ４内の水位の変動が４・さくても或
る一定水位以上になると水量一時間関数発生器１２の指
令をバイパスし、水位信号のみでポンプを起動または停
止指令するようにしている。このため、水量一合数設定
器５′は、水位が所定の範囲を越えて変化したときには
前述の遅延回路に優先して運転台数指令信号を出力させ
るバイパス回路を含んでいる。上述のごとく、この実施
例によれば流入汚水量に応じてポンプの最適な自動サィ
クリック運転が可能なように制御するため、余分な電力
消費が低減され、頻繁な起動または停止が防止できる。
従って、ポンプやポンプを駆動する電動機が頻繁に起動
または停止を繰り返すのを防止でき、装置の長寿命化が
図れる。さらに、精度の高い制御が要求されないような
設備においては、電子計算機などの機能をも代行し得る
ものである。なお、ポンプの回転数制御を併用して行な
えば、より高率的に活用できる。なお、上述の実施例で
は汚水井１へ流入する汚水量の変動に応じて制御する場
合について説明したが、その他の流体物を制御し得るこ
とは勿論である。

さらに、排水ポンプや給水ポンプなどのあらゆるポンプ
を使用した設備等においても利用できる。以上のように
、この発明によれば、流体を溜める池の水位を調節する
複数台のポンプの運転を水位の変化率に応じて最適な自
動サィクリツク運転に制御することが可能で、電力節減
とポンプの耐用年数の延長に寄与するポンプ自動運転制
御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のポンプ自動運転制御装置のブロック図で
ある。 第２図はこの発明の一実施例のポンプ自動運転制御装置
のブロック図である。第３図はタイマの接点１３，１４
，１５の時限動作を説明するためのタイムチャートを示
す。第４図は水量一時間関数発生器１２の特性曲線を示
す。図において、１は汚水井、２は汚水、３はフロート
、４は水位検出器、５は水位一合数設定器、５′は水量
一合数設定器、６はサィクリック起動。停止指令回路、
７ａ，７ｂ，７ｃはポンプ、８ａ，８ｂ，８ｃは吐出弁
、９は水位記憶回路、１川ま減算器、１１は水位‐水量
変換器、１２は水量一時間関数発生器を示す。第１図 第３図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体を溜める池の水位を調節する複数台のポンプの
   運転制御装置であって、前記池の水位を検出して水位信
   号を出力する水位検出器と、前記水位信号に基づいて前
   記ポンプの運転台数を設定して台数指令信号を出力する
   運転台数設定器と、前記台数指令信号を受けて前記ポン
   プをサイクリツクに起動・停止させる運転指令回路を有
   する運転制御装置において、前記水位信号を記憶する水
   位記憶回路と、前記水位記憶回路に記憶された水位信号
   と所定時間後の水位信号とを比較して前記所定時間あた
   りの水位変化量を出力する減算器と、前記所定時間あた
   りの水位変化量を所定時間あたりの水量変化量に変換す
   る水位水量変換器と、前記所定時間あたりの水量変化量
   に基づいて、前記運転台数設定器による設定台数の変更
   を待機させる待機時間信号を導出する時間関数発生器と
   を備え、前記運転台数設定器は前記待機時間信号に対応
   して前記設定台数の変更を待機させる遅延回路を含み、
   さらに前記水位信号が所定のレベル範囲を越えて変動し
   たときには前記遅延回路に優先して前記設定台数を変更
   するバイパス回路を含んでいることを特徴とするポンプ
   自動運転制御装置。