JPS61235906A

JPS61235906A - 配水制御方法

Info

Publication number: JPS61235906A
Application number: JP7669085A
Authority: JP
Inventors: Takashi Onodera; 小野寺　傑
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-04-12
Filing date: 1985-04-12
Publication date: 1986-10-21

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〕本発明は配水制御方法に係り、特に１広域水道と浄水場
の双方から需要側へ配水するのに好適な配水制御方法に
関する。

〔発明の背景〕

近年の上水道は、水源の量的、質的制約や地下水取水規
制などの理由から、多数の行政区にまたがる広域水道が
普及しつつある。既存の上水道施設に広域水道から受水
して、浄水場と広域水道の双方から需要側へ配水するケ
ースが多くなって来た。このように、広域水道と浄水場
を備えた公共水道とが混在する施設では、両者の協調運
転によって水圧、水量の配水管理を行なわなければなら
ない。

この様な広域水道と浄水場の双方から需要側へ配水制御
する場合、特徴的なことは、浄水場は高地に存在する浄
水池の位置エネルギを利用して自然流下で配水するのに
対し、広域水道側では配水ポンプで圧送配水すること、
更に、需要者に配水する際に共通の配水管を使うことで
ある。この様に、広域水道と浄水場の双方から需要者に
配水する様になったのは、配水需要量の増大、浄水場側
取水制限、配水地域の高地化などのため、広域水道から
補水する必要が生じたためである。

次に、浄水場を備えた公共水道と広域水道とが混在する
水道施設の運用について、説明する。一般に広域水道か
らの配水は契約によシー日積算量（以下日永量という）
が規定されておシ、受水側（市町村）ではこの契約日水
量を順守する義務がある１以下日水量の消化という）。

その究め、需要者への配水方法としては、一般に、広域
水道側で基底量を負担し、浄水場側で日間変動分を負担
させる方法がとられている。

第４図を用いて上記の配水方法について説明する。第４
図において、曲線Ａは、１日の需要流量の時間変動を示
し、直線Ｂは需要流量Ａの日平均値、直線Ｃは広域水道
の日契約水量の日平均水量をそれぞれ示す。広域水道の
日契約水量を消化する最も簡単な方法は、直線Ｃの如く
、広域水道かる終日、契約水量平均流量で配水してやる
ことである。ところが深液時間には需要流量が減少し、
この平均流量以下となることがある。このとき、次の様
な現象が発生する。

（イ）配水地区の水圧が上昇し、漏水の増大、給配水管
、破損の原因となる。

（ロ）　配水ポンプから配水本管８を介して、浄水池７
へ逆流し、赤水を発生させる。

（ハ）無駄なエネルギーを消費する。

に）浄水場側の運転に支障をきたす。

上記の問題点を少しでも解決するため、従来から次の様
な、技術が提案されている。第１の従来技術は、同一配
水管によってポンプ圧送と自然流下で配水するもので、
特許第１１２３５３０号（特公昭５７−１２８１１号公
報）に開示されている。これは夜間の需要の少ないとき
は配水ポンプを停止して自然流下のみで配水し、昼間の
需要大のときは、自然流下配水を止めて配水ポンプで圧
送する場合において、断水とか逆流を生じない様に、配
水弁を切換える方法に関するものである。しかし、自然
流下とポンプ圧送を同時に行う場合については配慮され
ていない。

第２の従来技術は、自然流下とポンプ圧送で同時に配水
する場合の制御方法でオシ、ポンプ設備計画便覧（５４
年版）、ｐ、２８６〜２９１、日立製作新刊に開示され
ている。第５図は、上記の第２の従来技術を示すブロッ
ク図であシ、同図において、１は広域水道側の送水本管
、２は送水本管から受水するための分岐管、３は分水槽
、４は配水区域９に配水するための配水ポンプであシ、
これらが広域水道施設を構成している。また、第５図に
おいて、５は取水ポンプ設備、６は浄水場、７は浄水池
、８は浄水場６側と広域水道側の配水に共用される配水
本管であり、これらが既存の公共水道を構成している。

また、９は需要者に配水する配水管網であシ、１１は配
水管網基準点の配水圧力を検出する水圧計、１２−１は
圧力信号を伝送するテレメータ送量装置、１２−２はテ
レメータ受量装置で圧力調節計１３へフィードバック信
号として圧力信号を出力する。１３は管網圧力によって
配水ポンプ回転数を調節してポンプ吐出圧を制御するｔ
めの圧力調節計、１４は配水ポンプの回転数を調節して
ポンプ吐出流量を制御するための流量調節計、１５は圧
力制御か流量制御かを切換える切換スイッチ、１６は回
転数制御装置で、圧力調節計１３又は流量調節計１４の
指令どうシの回転数となるよう電動機１７の回転数を制
御する。１７はポンプ駆動用の電動機、１８は回転数検
出器で回転数制御装置１６にフィードバック信号を与え
る。１９は配水ポンプの流量計、２０は流量積算計、２
１はポンプ吐出圧力計、２２は圧力上限検出器である。

次に、Ｍ５図に示す従来例の動作を説明する。

即ち、通常切換スイッチ１５は流量調節計１４側にセッ
トされ該流量調節計１４では、広域水道からの契約日水
量の平均瞬時流量が設定される。該流量調節計１４はポ
ンプ吐出流量計１９の流量をフィードバック信号として
受け、上記設定値との偏差から回転数目標値を演算して
回転数制御装置１６へ出力する。回転数制御装置１６で
は、実回転数信号を回転数検出器１８よシフイードバッ
ク量として与えられ、指令値通）の回転数となるよう電
動機１７を制御する。水圧計１１が圧力過大又は低下を
検出すれば、切換スイッチ１５を圧力調節計１３の側に
切換え、圧力調節計１３によつてポンプ回転数を制御し
、管網圧力を一定値に保持するように動作する（切換ス
イッチ１５は、配水管破損事故等の異常漏水時の安全対
策の究め自動切換えとはせず、操作員の判断で切換える
）。

ポンプ吐出圧力計２１と圧力上限検出器２２は、ポンプ
吐出圧が異常に上昇して、浄水場側へ逆流することを防
止するためのもので、ポンプ吐出圧が一定値以上となる
と回転数制御装置１６にインターロックをかけ、圧力上
昇を防止する。

以上のポンプ回転数による圧力制御と流量制御の制御特
性を第６図（ａ）、（ｂ）のポンプ特性曲線で説明する
。

ｉｇ６図（ａ）は、切換スイッチ１５を圧力調整計１３
の側にセットし、圧力制御を行なう場合の説明図で、今
、ポンプ回転数Ｎ１、管路抵抗曲線Ｒ１吐出流量Ｑ１、
吐出圧Ｐ１のＣイ）点で運転しているとする。このとき
、需要流量が減少して吐出流量がＱｌとなると、ポンプ
回転数Ｎ１の曲線上の１口）点に運転点が移動し、吐出
圧力Ｐ２に増大する。そこで吐出圧力をＰｔに戻すため
、圧力調整計１３は、流量がＱｌで吐出圧がＰＩ　とな
る回転数Ｎ２に電動機１７を制御し、その結果Ｃハ）点
で運転される。

第６図（ｂ）は、切換スイッチ１５を流量調節計１４の
側にセットし、流量制御を行なう場合の説明図であり、
第６図（ａ）と同様に、（４１点で運転していたとき、
流量がＱｌからＱ、に増加したとする。このとき、吐出
圧はＰｌからＰｌに低下し、（ロ）点が運転点になる。

そこで、流量調節計１４は、流量をＱ、に実すため、圧
力Ｐ２で流量がＱｌとなる回転数Ｎ２を指令し、これＫ
よって（ハ）点で運転されることになる。

従って、第５図に示す従来技術によれば、運転者は配水
管網圧力が規定値から外れるたびに切換スイッチ１５に
よシ圧力制御に切換えたシ、逆に流量制御に戻すときは
その都度日契約水量の残量と当日残時間から目標流量を
求め直して流量調節計１４に設定変更しなければならず
、煩雑な判断と操作を強いられる。更に、日水量を守る
べく流量制御を行うと圧力が補償されず、逆に圧力を保
持しようとすると日水量が守れまくなるという相反する
要因を含んでい友。

〔発明の目的〕

本発明は、上記し九従来技術の問題点に鑑みなされｔも
ので、（イ）　日契約水量を消化すること、（ロ）瞬時流量の上限を越えないこと、（ハ）浄水場側
へ逆流させないこと、に）配水末端圧を適正値に保つこと、（ホ）経済運転、を実現し、かつ、圧力変動を生じない流量制御、即ち、
刻々変動する需要流量と等しい流量を、契約で定められ
る日水量の消化を管理しつつ、配水することが可能な配
水制御方法を実現することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明の配水制御方法は、日水量の順守が義務づけられ
ている広域水道施設からポンプ圧送される配水と、自然
流下による配水とが、同一配水管を介して需要端へ配水
される配水施設において、需要流量が所定値以下の第１
の期間は自然流下だけで配水し、需要流量が所定値以上
の第２の期間は、自然流下と共に、第２の期間内の予測
需要水量と契約日水量の比からなるポンプ配水比を求め
求めたポンプ配水比と総配水流量との積を配水ポンプ流
量とし、この配水ポンプ目標流量に基づいて、運転ポン
プ台数とポンプ目標回転数を制御するポンプ圧送を行な
うことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下、添付の図面に示す実施例にょシ、更に詳細に本発
明について説明する。

第１図は本発明の配水制御方法を実行する配水制御装置
を示す図である。第１図において、第５図に示す従来例
と同一部分には、同一符号を付している。第１図におい
て、３ｏは本発明の配水制御方法を実行する制御装置、
３１は分水槽３の流入弁、３２は分水槽３の水位計、３
３は配水本管８の総流量を計測する流量計である。

第１図に示す配水制御装置の動作を第２図及び第３図（
ａ）、（ｂ）を用いて、次に説明する。第２図は、第１
図に示す配水ポンプの運転時間を説明するための図であ
シ、図中、曲線ｔ１は流量計３３で検出される総需要流
量を示す曲線であシ、曲線ｔ２は配水ポンプ流量計１９
で検出される配水ポンプ４の吐出流量を示す曲線である
。第２図において、配水ポンプ４は総需要流量の多い時
刻ｔ１からｔ２の期間Ｔｐだけ運転される。そして、期
間Ｔｐ以外の時間は、需要流量が僅少なため、浄水池７
からの自然流下だけで配水する。時刻ｔ１゜ｔ２は、過
去の需要流量パターンと浄水池７の自然流下可能流量か
ら決定され、第１図に示す制御装置３０内に記憶される
。

時刻ｔ！になると、制御装置３０は、配水ポンプ４を起
動し、後述の処理手順によって、ポンプ配水比を求め、
このポンプ配水比と流量計３３が検出した流量との積を
求め、配水ポンプ目標流量とする。この配水ポンプ目標
流量から運転する必要のある配水ポンプ台数とポンプ目
標回転数を求め、電動機１７の回転数制御装置１６に指
令値として出力する。回転数制御装置１６は、配水ポン
プ４の吐出流量を、第２図の曲線ｔ２（吐出流量）に示
す様に、総需要流量を示す曲線ｔ１に応じて制御する。

第３図（ａ）、　（ｂ）は、制御装置３０が配水ポンプ
４の流量を制御する処理手順と内容を示すフローチャー
トである。第３図（ａ）は、時刻ｔ１に至ったとき実行
するフローチャートであシ、ステラップＳ１において、
時刻ｔｌからｔ２までＴｐ待時間需要水量：積算流量）
予測値Ｑｐを求める。これは過去５日間のＴｐ待時間需
要水量を単純平均で求める。ステップ８２において、契
約日水量Ｑｗ・と前記Ｑｐとの比をポンプ配水比にとし
て計算する。ステップＳ３では、配水比にと流量計３３
の総配水流量ｑ、との積を、配水ポンプ目標流量ｑ９．
とじて計算する。ステップＳ４では、配水ポンプ目標流
量ｑ２．より運転する必要のあるポンプ台数を演算する
。ステップＳ５では、配水ポンプ４のＱ−Ｈ％性に基づ
き第５図（ａ）、　（ｂ）Ｉｃ示す制御特性と同様な方
法で、ポンプ目標回転数を求めるステップＳ６では、求
めたポンプ目標回転数と起動する配水ポンプ４を回転数
制御装置（Ａ２Ｂ、と図示する）１６へ指令する。ステ
ップＳ７では、翌日以降のＴｐ待時間需要水量予測値Ｑ
Ｐを得るために、総配水流量ｑ、を積算する。ステップ
Ｓ８では、配水ポンプ４の流量計１９が検出する流量を
積算しＣ積算値Ｑ）、ステップＳ９ではこの積算値Ｑが
契約日水量Ｑｗ以上になら危いかチェックする。ステッ
プＳ１０では、ｔ２時刻になるまでの間、ステップＳ３
から８１０までの処理をくシ返し処理する。ステップＳ
９で、積算値ＱがＱｗを越えたと判断された場合、又は
ステップ８１０で時刻ｔ２に至ったと判、定され九場合
には、ステップ８１１へ進み、第３図（ｂ）に示すプロ
グラムを起動する。

第３図（ｂ）に示すプログラムが起動されると、ステッ
プ８２１において１．−流量計１９から検出される総記
水の流量ｑｏの積算を停止し、ステップ８２２で起動中
の配水ポンプ４を全て停止させる。

尚、第３図（ａ）、　（ｂ）に示すフローチャートには
示し工いないが第１図に示す分水槽水位計３２から出力
される分水槽水位計信号によって、制御装置３０は分水
槽３がｇｉ流しないよう、流入弁３１も調節する。また
ポンプ吐出圧力計２１の信号によシ、吐出圧の上限時に
は、回転数制御装置１６をロックし、それ以上の圧力上
昇を防止する。

以上の実施例によれば、契約日水量と配水圧のどちらも
低運転コストで実現することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな様に、本発明によれば、契約日
水量が配水ポンプ運転時間内で消化でき、瞬時流量が上
限をこえることがなく、！！！たポンプ配水機場から、
自然流下の浄小場側へ逆流することがなく、赤水の発生
が防止でき、配水末端の圧力を適正値に保ち、漏水や管
破損を妨げることができ、更に配水ポンプの運転費を安
価にし、経済運転をすることができる。更に、圧力変動
を生じない流量制御、即ち、刻々変動する需要流量と等
しい流量を配水することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の配水制御方法を実行する配水制御装置
の一例を示すブロック図、第２図は本発明による配水ポ
ンプの運転状態を示す説明図、第３図（ａ）、　（ｂ）
は本発明の配水制御方法の一実施例を示すフローチャー
ト、第４図は日間の需要流量の時間変動・日平均水量・
契約水量を示す説明図、第５図は従来の配水制御方法を
実行する配水制御装置の一例を示すブロック図、第６図
（ａ）、　（ｂ）は、配水ポンプの動作説明図である。１・・・送水本管、２・・・分岐管、３・・・分水槽、
４・・・配水ポンプ、５・・・取水ポンプ設備、６・・
・浄水場、７・・・浄水池、８・・・配水本管、９・・
・配水管網、１６・・・回転数制御装置、１７・・・電
動機、１８・・・回転数検出器、１９・・・流量計、２
１・・・ポンプ吐出圧力計、３０・・・制御装置、３１
・・・流入弁、３２・・・分水槽水位計、３３・・・流
量計。

Claims

【特許請求の範囲】

１、日水量の順守が義務づけられている広域水道施設か
らポンプ圧延される配水と、自然流下による配水とが、
同一配水管を介して需要端へ配水される配水施設におい
て、需要流量が所定値以下の第１の期間は自然流下だけ
で配水し、需要流量が所定値以上の第２の期間は、自然
流下と共に、第２の期間内の予測需要水量と契約日水量
の比からなるポンプ配水比を求め、求めたポンプ配水比
と総配水流量との積を配水ポンプ目標流量とし、この配
水ポンプ目標流量に基づいて、運転ポンプ台数とポンプ
目標回転数を制御してポンプ圧送を行なうことを特徴と
する配水制御方法。