JPS6062681A - ポンプシステム - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明、は液体又は気体を扱うポンプのシステムに関す
る′ものである。

〔発明の背景〕

需要水量の変動に応じて、ポンプの運転速度を変え、圧
力一定制御を行い、省エネルギを図ってゆくことが提案
されている。

このような制御に於いては特開昭５６−１１０５８９号
公報に示しであるように制御目標圧力基準値の他に、通
常、ポンプの始動指令を出す為の始動圧力基準値や、ポ
ンプの停止指令を出す為の停止圧力基準値等を設定する
。またポンプの始動条件を決めるための、仲のポンプの
最高速度、ポンプの停止条件を決めるための、他のポン
プの最低速度等を基準値として設定することが多い。

このような基準値の設定は、ボリュームやディジタルス
イッチを用いて設定するが、従来はこれ等の設定を行う
のに、設定する基準値の数と同じ数のボリュームやディ
ジタルスイッチを設け、夫々の基準値を一対一に対応す
るボリュームやディジタルスイッチで設定していた。そ
のためボリュームやディジタルスイッチの数が多くなり
、操作盤が大きくなる欠点があった。またボリュームや
ディジタルスイッチの数が多くなる結果設定誤りを起し
やすい欠点もあった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み成されたものであって、そ
の目的とするところは必要とする基準値の数よりも少い
数の設定手段を設ければ良いポンプシステムを提供する
ことにある。

本発明の他の目的は設定誤りを起すおそれの少いポンプ
システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は必要に応じ回転速度基準値を自
動あるいは半自動的に補正できるポンプシステムを構成
することにある。

〔発明の概要〕

いま例えば制御目標圧力基準値と始動圧力基準値と停止
圧力基準値との関係について考えてみると、始動圧力基
準値は、制御目標圧力基準値よりも一定値だけ低く、ま
た停止圧力基準値は制御目標圧力基準値よりも一定値だ
け高く設定すれば良い。つまりこれ等３つの基準値の間
には特定の関係が存在する。

そこで本発明では特定の関係を有する少くとも２つの基
準値の一部を設定する設定手段を設け、他の基準値は、
設定手段で設定した基準値をもとにして演算手段により
演算でめるようにする。

ポンプの始動条件を決めるための他のポンプの最高速度
とポンプの停止条件を決めるための他のポンプの最低速
度とを基準値とする場合にも両基準値の間圧は特定の関
係つまり一定の回転速度差が存在する。従ってこの２つ
の基準値を設定するのにも本発明は適用可能である。

〔発明の実施例〕

図は本発明の実施例を示しており、２台のポンプを可変
速ポンプと定速ポンプに切り換えて運転する場合の例で
ある。以下この実施例について説明する。

すなわち１は受水槽、２，３は吸込管、４．５及び６．
７は仕切弁、８．９はポンプ、１ｏはポンプ８を駆動す
るモータであり１１はポンプ９を駆動するモータである
。モータ１ｏと１１とは接点１２ａ〜１２（ｌによって
選択的に商用電源（つまり電源端子Ｒ，Ｓ、Ｔ）または
可変周波出力インバータ１３の出力側に接続されるよう
に構成しである。モータ１０．１１が商用電源で直接付
勢されるときは、そのモータに依って駆動されるポンプ
は定速ポンプとなり、インバータ１分の出力で付勢され
るときは、そのモータに依って駆動されるポンプは可変
速ポンプとなる。ポンプ８，９の両方が同時に定速ポン
プになることはなく、同時に可変速ポンプになることも
ない。またこの実施例では可変速ポンプだけが運転状態
になることはあるが定速ポンプだけが運転状態になるこ
とはない。どちらのポンプを可変速ポンプとするかは、
両ポンプ８．９が停止状態になったときに切り変るよう
になっている。ＩＡ、１５は逆止め弁、１６は給水管、
１７は給水管１６内の圧力を検出し、圧力に応じたディ
ジタル電気信号を出力する圧力検出手段としての圧力検
出器である。１８は給水管１６内に連通する圧力タンク
、１９は給水管１６内の流量を検出する流量検出手段で
ある。

第２図は給水管１６を通って流れる水量Ｑと、これに対
する給水管内の圧力Ｈとの関係を示している。つまりＨ
８はこの給液系統の制御目標圧力基準値、Ｈ３は定速ポ
ンプ始動圧力基準値、Ｈ２は定速ポンプ停止圧力基準値
、■、は可変速ポンプ始動圧力基準値である。この定速
ポンプ始動圧力基準値Ｈ，は制御目標圧力基準値よりも
低く設定してあり、可変速ポンプが特性曲線１９で示す
ように最高速度基準値Ｎ　ｍａｘで運転しているときに
、なおかつ圧力検出器１７の出力がＨ，まで低下したと
きに可変速ポンプに加えて定速ポンプも始動させる始動
信号を作るのに用いる。

２０は可変速ポンプを最高速度基準値Ｎｍａｘで運転し
、且つ定速ポンプも運転しているときの合成特性曲線で
ある。

定速ポンプ停止圧力基準値Ｈ２は制御目標圧力基準値Ｉ
ｓよりも高く設定してあり、可変速ポンプが特性曲線２
１で示すように最低速度基準値Ｎ順で運転しているとき
に、なおかつ圧力検出器１７の出力がＨ２より高くなっ
たときに定速ポンプの運転を停止させる停止信号を作る
のに用いる。

可変速ポンプ始動圧力基準値Ｈ８は定速ポンプ停止圧力
設定値Ｈ１よりも高く設定してあり、可変速ポンプを始
動させる始動信号を作るのに用いる。なお可変速ポンプ
は定速ポンプと並列運転しているときには需要水量に応
じて最低速度Ｎｍ＋から最高速度Ｎ　ｍａｘの範囲で速
度制御されるが、可変速ポンプが単独で運転されている
ときには単独運転時停止回転数基準値Ｎ　ｏｆｆと最高
速度Ｎｍａｘの範囲でのみ運転される。単独運転時停止
回転数基準値Ｎ　Ｏｆｆで可変速ポンプが回転している
ときの特性曲線は２２に示す通りであり、この曲線の締
切圧力ｈ４はＨ３よりも高くなるように選択しである。

さて２４（第３図参照）は制御目標圧力基準値Ｈｓを設
定する為の第１設定手段であり、２５は最低速度基準値
Ｎｍを設定する為の第２設定手段である。これ等第１．
第２設定手段２１１．２５はディジタルスイッチで構成
してありこれの出力は演算手段の役目も備えたマイクロ
コンピュータ２６の１１０ユニツ）２７＋’ｌｌ：取り
込まれるようになっている。マイクロコンピュータ、２
３はあらかじめリード、オンリー、メモリー　（以下Ｒ
ＯＭと１１）２８に書き込んである指令に基いて中央演
算処理製雪（以下ＣＰＵと称ｊ）２９で次の演算を行う
ように構成しである。

ＨＩ＝Ｈｏ−ｈｌ　・・・・・・・・・（１）Ｈ，＝Ｈ
ｏ＋ｈ、　・・・・・・・・・（２）Ｈｓ　＝Ｈｏ　十
ｈｓ　−−−（３） Ｎ　ｍａｘ　＝　Ｎ　ｙｉｘ　＋　ｎ　ａ　−・・−−
−−−・（４）Ｎ　Ｏｆｆ　＝　Ｎ　ｍ　＋　ｎ　ｂ　
−、−、、、、（５）但しり、ｈ、ｈ３　ｎａ、ｎｂは
定数でｈ２＜ｈｓｎｂ（ｎａ　で゛本Δ。

これ等の基準値Ｈ８，Ｈ，、’Ｈ，，Ｈ３Ｎ）町Ｎ　ｍ
ａｘ、Ｎ　ｏｆｆはランダム、アクセス、メモリー以下
ＲＡＭと称す）３０に書き込まれるようになっている。

ｊ屹 圧力検出器１７．出量検出器１９の出力もマイクロコン
ピュータ２６内の１１０ユニツト２７に取り込まれるよ
うになっている。

マイクロコンピュータ２６の出力はｉ　／　ｏユニット
２７からインバータ１３へ送られ、これの周波数と電圧
とをその比がほぼ一定になるように制御する。

一！タマー（クロコンピユータ２７の出力は接点１２ａ
〜１２ｅを制御する。なおＴＨ，、ＴＨ，はサ−マ／ｌ
／　ＩＪシレーあり、ＭＯＢは回路遮断器である。

次に以上のように構成したものの動作について説明する
。

第４図は基準値を作るためのフロー図である。

ブロック４０はスタートである。ブロック４１では夫々
第１第２設定手段２４．２５により制御目標圧力基準値
Ｈ６と最低速度基準値Ｎ１４ＪＲの値を設定する。ブロ
ック４２ではＲＡＭ３０の所定の番地にＨ８とＮｍｍの
値が書き込まれる。ブロック４３では、ＣＰＵ２９がＲ
ＯＭ２Ｂの中にあらかじめ書き込んであった上記（１）
〜（５）式に、ＲＡＭ３０に書き込んだＨ６，Ｎ＝の値
を代入し、夫々Ｈ７〜Ｈ，、Ｎ　ｍａｘ　Ｎ　ｏｆｆの
演算を行う。ブロック４４では、ブロック４３でめた各
基準値をＲＡＭ３０の中へ書き込ｈブロック４５は基準
値作成の終了を示ｊ。

第５図（ａＸｂＸｃ）はこの給水系統の運転状況を示し
ている。すなわちブロック５ｏはスタート工程である。

フ゛ロック５１では０ＰＵ２９がｉ　／　ｏユニット２
７を通して圧力検出器１７の出力Ｈを読み、これをＲＡ
Ｍ３Ｄの所定の番地に書き込む。ブロック５２では０Ｐ
Ｕ２９はＨとＨ３とを比較しブロック内の条件が成立し
ていないときにはブロック５１へ戻る。条件が成立して
いる場合は給水管１６内の圧力はＨｓに等しいか、これ
よりも低いことを表わしているからブロック５３へ進み
、例えば接点１２ｂと１２０を閉じてモータ１Ｄをイン
バータ１６の出力で付勢する。接点１２ｂ、１２ｅを閉
じる指令、インバータ１３０周波数指令はマイクロコン
ピュータ２６が出す。

ブロック５Ａでは再び圧力検出器１７の出力Ｈを読む。

ブロック５５ではブロック５４で読んだ圧力検出器１７
の出力ＨとＨｓとを比較し、その結果Ｈ＝Ｈｅならばブ
ロック５６へ進みインバータ１３が出力していた周波数
をそのまま持続する。そしてブロック５４に戻る。

ブロック５５での比較の結果Ｈ＜Ｈｓならばブロック５
７へ進みマイクロコンピュータ２６からインバーター３
に与えている周波数指令値ｆを読み取る。ブロック５８
では周波数指令ｆの値をもとにポンプ８０回転数Ｎを（
６）式に依ってめる。

Ｎ　＝　ｆ　（ｒ＋ｐ−ｍ　’）　・・・・・・・・・
（６）但しＰはモーター０の極数 （６）式の演算もマイクロコンピュータ２６で行う。

なおモータが誘導電動機である場合には実際の速度は（
６）式でめたものより若干小さいが差はわずかなので無
視できる。

次には第５図（ｂ）のフローに移行、←ブロック５９で
示す比較を行う。もしブロック５９内で示した条件が成
立するならばマイクロコンピュータ２６はブロック６０
に示すように周波数指令ｆを若干は、ブロック６１へ移
行する。

ブロック６１で示した条件が成立したときはブロック５
９との関係から、もはや可変速ポンプだげでは充分な圧
力を保持できないことを示しているからマイクロコンピ
ュータ２６は接点１２（ｌを閉じる信号を出し、モータ
１１も始動する。このモータ１１は定速で回転する。ブ
ロック６２はこの状態を示している。なおブロック６２
で定速ポンプが始動する結果ブロック６２０前後では周
波数指令は犬きく変っている。ブロック６６では、また
圧力検出器１７の出力Ｈを読み込む。そしてこの読み込
んだ値とＨｓの値とを比較し、ブロック６４に書いであ
る条件が成立するときにはブロック６５へ進、む。ブロ
ック６５では、インバータ１３が周波数指令をそのまま
持続させる。ブロック６５の次はブロック６３へつなが
る。な誉プ守テカ呼ｍプさてブロック６１０条件が成立
しないときにはブロック６６へ移行しインバータ１３か
ら出している周波数指令を若干下げる。ブロック６６は
ブロック５４に連がる。

ブロック６４の中の条件が成立せずＨ＞Ｈ８であるとき
は、ブロック６７へ移行する。もしブロック６７の中の
条件が成立するときにはブロック６８に示したようにマ
イクロコンピュータ２６は接点１２ｄを開く指令を出し
、その結果定速で運転されていたポンプ９は停止する。

ブロック６日はブロック５４に連がる。

ブロック６７の中の条件が成立しないときはブロック６
９へ移行する。ここでは周波数ｆを下げる指令が出され
る。ブロック６９０次はブロック６３に連がろ。

ブロック６４の中の条件が成立せずＨてＨｓであるとき
にはマイクロコンピュータ２６はブロック７０．７１に
示すようにブロック５７．５８で示したものと同じ動作
をする０ ブロック７１０次はブロック７２に連がる。ブロック７
２内の条件が成立するときにはブロック７３へ移行しマ
イクロコンピュータ２６はインノく一タ１３へ与える周
波数指令を上ける。ブロック７３の次はブロック６３へ
連がる０ ブロツク７２に、示した条件が成立しないときは最低速
度基準値ＮｊＩＩｇの設定が不適当であるか、この給水
系統では十分な水量をまかないきれないことを意味して
いる。

さてブロック５５内の条件が成立せずＨ＞Ｈｓであると
きは、ブロック７１．７５へ移行し、ここではブロック
５７．５８で示したものと全く同様の処理を行なう。ブ
ロック５８０次は第５図（Ｃ）に示すようにブロック７
６へ移行する。ブロック７６内の条件が成立するときは
ブロック７７へ移行し周波数指令を若干下げる。ブロッ
ク７７の次はブロック５４へ連なる。ブロック７６内の
条件が成立しないときはブロック７８へ移行しマイクロ
コンピュータ２６はスイッチ１２　ｂ、１２θを開く指
令を出す。その結果速度を変えて運転していたポンプ８
は停止する。

ブロック７８の次にはブロック７９へ移行し次に始動す
るときには接点１２ｅと１２ｃをまず閉じて今度はポン
プ９を可変速ポンプとして運転させるための準備を行う
。

ブロック９０は終了である。

第６図は最低速度基準値Ｎ１１ｌｌ＋を自動的に設定す
るときの７０−を示している。

まずブロック９０はスタートである。ブロック９１では
マイクロコンピュータ２６がこれの出している周波数指
令ｆを読み込む。ブロック９２ではでの値を（６）式に
代入しその結果がＮｌｌ１ｌ＋と等しいか否かを判断す
る。もしく６）式でめた結果がＮＭｙ＋と等しければブ
ロック９３へ移行し等しくないときはブロック９１へ戻
る。

ブロック９３では流量検出器１９の出力を検出し、ブロ
ック９４では流量が零か否かを判断する。

もし流量が零ならばブロック９５へ進み零でない場合は
ブロック９３へ戻る。ブロック９５では圧力検出器１７
の出力を読み込み、ブロック９６ではその値ＨがＨｓと
等しいか否かを判断する。Ｈ＝Ｈｓならば最低速度基準
値の設定は正しいことを意味している。従って補正は必
要ない。従ってブロック９７へ移行し終了する。

もしＨ＝Ｈｓの条件が成立しないときは、マイクロコン
ピュータ２６はＨ＞ＨｓのときはＮｍの値をわづかづつ
小さくり、Ｈ（ＨｓのときはＮＭＯ値をわづかづつ大き
くする。この動作をＨ＝Ｈｅになるまで繰り返す。そし
てその都度マイクロコンピュータ２６が出力しているＮ
ｍの値をＲＡＭ３０の中へ書き込む。

これ忙依って基準値Ｎｍの補正が自動的に行われる。つ
まりこのときはマイクロコンピュータ２６は調整手段と
して動作し第１設定手段２４は希望圧力信号出力手段と
して働く。

以上図に示した実施例について説明したが、本発明はこ
の実施例に限定されるものでなく種々の変更が可能であ
る。例えば早上の実施例では２台のポンプのうちの一台
を定速運転、他の一台を変速運転する場合について説明
したが、両ポンプとも定速運転し、始動停止だけ行うよ
うにしても良いし、両ポンプを変速運転するようにして
も良い。

またポンプの台数は一台だけであっても良い。

また変速運転を行うため電源とモータとの間に可変周波
数インバータを用いた場合について説明したが、これは
サイフロコンバータでもよくまた渦電流接手付電動機、
電動機を一次電圧制御を行うことに依って変速運転する
ことも可能である。

また更に上記実施例では流量検出器を設けた場合につい
て説明したが流量が零であることを人の目でたしかめて
設定値をあとは自動的に補正するようにすることも可能
であり、このような場合には流量検出器は不要である。

また設定値の自動補正にあたっては、希望圧力出力手段
の出力をＮθとし、且つポンプが最低速度で締切り運転
されているときの実際圧力がＮθと等しくなるように補
正する場合について説明したが、ポンプの速度と流量と
が一定の条件になったときの給水管内の圧力が希望圧力
出力手段で設定した圧力と等しくなるように自動補正を
かければ良い。

またポンプに速度検出器を設ければ（６）式に示した演
算を行うことなく直接ポンプの速度を検出できる０ 〔発明の効果〕 本発明によれば以上の説明から明らかなように特定の関
係を有する少くとも２つの基準値のうちの１つを設定す
る設定手段を設け、残りの基準値は、設定した基準値を
もとにあらかじめ定められている式に基いて演算する演
算手段を設けたので必要とする基準値の数よりも少い数
の設定手段を設ければ良い。また設定が容易に行えるの
で設定誤りを起す心配も少くなる。また希望圧力信号出
力手段と圧力検出手段と調整手段とを設ければ回転数基
準値を自動的あるいは半自動的に調整できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ポンプシステムの一実施例を示す系統図
、第２図は本発明ポンプシステムの流量対圧力特性曲線
の一例を示す図、第３図は本発明ポンプシステムの実施
例を示す回路図、第４図。 第５図（ａＸｂＸＱ）及び第６図は第３図に示したシス
テムの動作を説明するのに用いるフローチャートである
。 Ｈｅ、ＨＩ＋　Ｈ２＋　Ｈｓは圧力基準値、Ｎ頗Ｈｏｆ
ｆ、Ｈｍｘは回転数基準値、１７は圧力検出手段、２４
は希望圧力信号出力手段の働きを有する圧力設定手段、
２５は回転速度設定手段、２６は演算手段並びに調整手
段の機能を有するマイク第Ｓソ（（＋ 沸　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、特定の関係を有する少くとも２つの基準値の夫々と
   実際値とを比較しながら、前記基準値に対して前記実際
   値が所定の関係になるようにポンプを制御する装置に於
   いて、前記基準値の１つを設定する設定手段と、この設
   定手段で設定した基準値をもとに他の少くとも１つの基
   準値を演算に依ってめる演算手段とから成るポンプシス
   テム。 ２、前記基準値は前記ポンプの吐出側の圧力に関する値
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポ
   ンプシステム。 ３、前記基準値は前記ポンプの回転数に関する値である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポンプシ
   ステム。 ４、特定の関係を有する少くとも２つのポンプの吐出側
   の圧力に関する圧力基準値と前記ポンプの回転数に関す
   る回転速度基準値の夫々と、実際値とを比較しながら前
   記ポンプを制御する装置に於いて、前記圧力基準値の１
   つを設定する圧力設定手段と、この圧力設定手段で設定
   した基準値をもと和、他の少くとも１つの圧力基準値を
   演算に依ってめる演算手段と、前記ポンプの吐出側の圧
   力を検出する圧力検出手段と、前記ポンプが前記回転速
   度基準値で回転しているときの前記ポンプの吐出側の希
   望圧力信号を出力する希望圧力信号出力手段と、前記ポ
   ンプが前記回転速度基準値で回転しているときの前記圧
   力検出手段の出力と前記希望圧力出力手段の出力とを比
   較し、両者に差があるときには前記圧力検出手段の出力
   が前記希望圧力出力手段の出力に等しくなるように前記
   回転数基準値を調整する調整手段とを有するポンプシス
   テム。