JPS6128780A

JPS6128780A - 給液装置

Info

Publication number: JPS6128780A
Application number: JP14956584A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sato; 幸一佐藤; Shintaro Kisaragi; 木皿儀　新太郎
Original assignee: Hitachi Techno Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1984-07-20
Filing date: 1984-07-20
Publication date: 1986-02-08

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〕本発明は可変速ポンプを使用した給液装置に係り、特に
夜間時などの使用水量が少なくポンプの速度制御運転よ
シ断続運転に切替える際に有効な制御装置を備えた給液
装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来から、運転動力費を軽減し省エネルギーを図るため
に使用水′ｆ＃に応じて、ポンプ・モータの運転速度を
変えてポンプの吐出し圧カ一定制御を行ない、夜間時な
どのように使用水量が少なくなった場合にはポンプの速
度制御運転より断続運転に切替え、必要ない場合にはポ
ンプを停止することが行なわれている。この方法を第１
〜第２図により説明する。第１図はポンプ装置の構成図
で、１は受水槽、２は吸込管、５１．３２は仕切弁、４
はポンプ、５はポンプ４を駆動するモーター、６は逆止
め弁、７は圧力タンク、８は給水管１０の圧力を検出し
、これに応じた電気信号を発する圧力センサー、９は給
水管１０に配設した流量スイッチ、１１は末端の水栓で
ある。

第２図は同ポンプ装置の運転特性図であり、横軸に水量
Ｑ、縦軸に圧力Ｈを取って示す。同図に於いて、Ｈｏは
ポンプの吐出し目標圧力で１、図示していないが制御装
置によって設定されている。Ｑｗはポンプを停止させる
ための過少な水量である０又、曲線ａはポンプの運転速
度が最高速度Ｎｍａｘの時のＱ−Ｈ性能を示し、以下曲
線す。

ｃ、ｄ、　　ｅは無段階の連続制御であるが、それぞれ
ポンプの運転速度を途中段階のＮホ、Ｎ二、Ｎへ、８口
とした時のＱ−Ｈ性能を示す。さらに曲′ａｆは過少水
量ＱＩＩＩＩを検出してポンプが停止する際のＱ、−Ｈ
性能を示す。尚、第１図に示す流量センサー９は第２図
に示す過少な水量Ｑ、ｍｉ・ｎを検出した時信号を発す
る。前述した第１〜第２図に於いて、給水はポン１４０
作動により、給水管１０を介して末端の水栓１１へ送ら
れる。この時、使用水量の変動に応じて図示していない
制御装置はポンプ・モータ４・５の運転速度を変えてポ
ンプ４の吐出し圧力を一定に保ちながら運転を続ける。

即ち、給水管１０の圧力Ｈを圧力センサー８により検出
し、予、じめ定めである目標圧力Ｈのと比較し、この差
が一致するよう前記ポンプ・モータ４・５の運転速度を
制御するのである。たとえば、使用水量が・（Ｑへ）か
ら（Ｑ口）へ減じた場合には運転速度はＮｍａｘから（
８口）へ減じ、過少な水量Ｑ　ｍ　ｉ　’ｎに達すると
流量センサー９がこれを検知し、ポンプ・モータ４・５
を停止する。尚。

ポンプ・モータ４・５の再始動は圧力センサー８が目標
圧力Ｈ６より若干低い圧力「を検出した時である。

しかし、以上の従来技術に於込ては以下のような問題が
生じていた。すなわち、流量センサー９が水垢などによ
り詰ったり、湿気などにより出力部分が錆付いたりする
と、過少水量Ｑｍｉｎを検出できず、ポンプ曇モータが
停止しないで、電力が無駄に消費されるという問題が生
じる恐れがある。又、使用水量が少ない状態でポンプが
停止しないと、締切運転となり、ポンプ内が過熱し、ケ
ーシングが破損する危険が残る。

これらの問題を解決する方法として、信頼性の十分でな
い流量センサーを使用せずポンプ働モータの運転速度が
最低速度Ｎｍ１ｎとなったら同ポンプ・モータを停止さ
せることも考えられる。しかし、この方法で受水槽１の
吸水位が低下したり、ポンプの摺動部の摩耗などＫよシ
ボンプの特性が低下すると最低速度Ｎｍ１ｎＫ於けるＱ
−■性能が例えば第３図に示す曲線トの如く低下して、
吐出し圧カ一定制御を行なう場合は、実際の運転速度は
Ｎｍ１ｎ以下に下がることがないので最低速ｉＮｍｉｎ
を検出することが不可能となシやはり、前述同様にポン
プ・モータが停止しないという問題が残る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は夜間時などのように使用水量が少ない場
合に、流量センサーの信号を用いないで過少水量時忙確
実にポンプ・モータを停止させてることの可能な可変速
ポンプの運転制御装置を備えた給液装置を提供すること
Ｋある。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は、ポンプと、これを駆動するための可
変速駆動手段と、ポンプの吐出し側に連結した給液管と
、この給液管に接続した圧力センサーとを備え、ポンプ
の吐出し圧力を目標圧力に保つよう可変速駆動手段の可
変速運転制御を行なう給液装置において、ポンプの運転
速度が可変速制御範囲内のあらかじめ定めた低速度まで
低下したとき、この速度より小さい範囲で、ある定めた
一定時間以上連続して運転しているかどうかを検・出し
一定時間以上連続して運転しておりしかもこの時給液管
内の圧力が停止圧力以上に達したらポンプの運転を止め
る制御装置を設けることＫより、流量センサーを用意し
な゛くとも、必要なポンプの運転を進めることができる
給液装置を提供するものである。

〔発明の実施例］以下、本発明の詳細な説明する。第４図は本発明を実施
した運転特性図の一例を示し、Ｉｓは探索運転開始速度
、Ｎはある任意の速度、ΔＮは任意の速度に対する予じ
め定めた速度のヒステリシス−Ｈ８は停止指令速度、）
Ｊｍｉｎは最低速度である。尚、これらの値はたとえば
次のように決定する。停止圧力Ｈ３は目標圧力Ｈ８よシ
若干高い圧力、最低速度Ｎｍ１ｎは受水槽の水位が変化
する前の状態でＨ３との交点の水量Ｑ、ｍｉｎが１０〜
２０ｔ／ｍｉｎ程度となるように設定し、探索運転開始
速度Ｎ８は受水槽の水位が低下した状態でＨ８との交点
の水ｔＱｓが５０１　／　ｍ　ｉ　ｎ程度となるように
設定し、予じめポンプが停止しなくならないようにする
。ただし、圧力タンクの容積によりポンプが停止した時
、圧力が低下しなくなるようにこれらの値は適正に定め
ることも可能である。第５図は実施例の基本的な処理フ
ローを示すものであり、通常は従来よυすでに公知のフ
ィードバック制御により吐出し圧一定、あるいは末端圧
一定制御によりポンプの可変速運転を行なう。

そして、夜間などで需要水量が減少し、ポンプの運転速
度が可変速運転範囲内の探索運転開始速度Ｉｓに達した
場合、探索運転を行ない過少水量域特有の関係にあると
き、需要水量が微少であると判断し、運転停止信号を出
力してポンプの運転を止める。ポンプ停止後は給水管内
の圧力がポンプ始動圧力まで低下したとき、再度ポンプ
を始動し、これの可変速運転を行なうことは勿論でおる
〇ここで、過少水量域特有の関係とは、探索運転により
探索運転開始速度Ｎ８よりも小さい範囲で運転速度があ
る定めた時間だけ速度のヒステリシスΔＮ以内に変化し
ない状態を検出した場合である。たとえば第４図に於い
て例に過少水量Ｑｎ使用状態がある定めた時間以上続く
と、運転速度はＮ−Ｎ−ΔＮの間にある状態がある定め
た時間以上続（ことになる。

このような過少水分を構出した状態を言う。尚、ここで
言う過少水量の状態とはＱ８以下の範囲を言う。

次に具体的な実施例を第１図・第４図・第６図〜第９図
により説明する。ポンプ装置の全体構成はすでに第１図
で説明したものと同様であるから、ここでは説明を省略
する。第６図は実施例の制御装置を示し：　ＭＯＢは主
回路用のしゃ断器、ＭＯは電磁接触器のコイル、Ｍｏａ
はその接点、工Ｎｖは可変速モードル５の回転速度を変
えるための可−周波インバータ装置（本実施例ではイン
バータ装置を使用しているが、ポンプ４の駆動用モード
ルの回転速度を変える手段としては一次電圧制御、うず
電流継手、他の変速制御装置でも良い）。τＨは過負荷
防止用のサーマルリレー、μｃｏｎは中央演算処理装置
ＣＰＵ　（以下ＣＰＵと略す）、メそりＭ、電源端子Ｅ
、入出力ボートＰ工Ａａ＠Ｐ工ＡｂＩＩＰ工Ａｃ　＊Ｉ
’ＩＡａより構成されるマイクロコンピュータ、Ｆ、は
Ａ　／　Ｄ変換器を備え圧力センサー８の検出した信号
を前記入出カポ−）ＰＩＡａを介して前記マイクロコン
ピュータμｃｏｎｌｃ読み込むためのインターフェース
、同様にＦ、は前記マイクロコンピュータよりの速度指
令信号を前記インバータ装置工１Ｊｖの入力端子に送る
ためのインターフェース、ＤＳは最低速度を設定するデ
ィップスイッチで有り、ここより入出カポ−）ＰＩＡａ
を介して同最低速度をマイクロコンピュータμｃｏｎへ
読み込む。Ｙはトランステ。電源ユニット２．始動、停
止スイッチＳＳ。

宵、磁接触器ＭＯ，）ランシスターＴｒ、　　リレーＸ
から成る制御回路である。尚前記トランジスターＴｒ（
７）ヘースは前記マイクロコンピュータμｃｏｎの入出
カポ−）Ｐ工ＡＯ（８ｂｉｔ）のたとえはｂｏｌ）ｉｔ
と信号１ｍＡによって接続されており、ｂθビットが１
になると、前記トランジスターＴｒが導通し、リレーＸ
が付勢する。又、第７図は前記ディップスイッチＤＢと
入出力ポートＰ工Ａ（１との関係を詳しく説明した図で
ｒＯ〜ｒ７は抵抗である。同図に於いてディップスイッ
チＤＢの各ビットｂ０〜ｂ、を任意にセットすることＫ
より、最低速度のデータ（２進薮に変換しコード化した
もの）を設定することができる。そしてこのデータをマ
イクロコンピュータμｃａｎは内部に読み込む。前記制
御回路Ｙに於いて、しゃ断器ＭＣＢを投入し、始動、停
止スイッチＳ８を閉じると、トランスＴを介して電源ユ
ニットｚから整流平滑された安定した電力がマイクロコ
ンピュータμＣＯｎの電源端子Ｅに送られ運転準備が完
了する。

第８図１．第９図は運転制御装置の制御の手順を示すフ
ローチャートである。

これらの図面によりさらに詳しく説明するとマイクロコ
ンピュータμｃａｎのメモリＭには第８図、第９図に示
すフローチャートに従ってポンプ装置の運転が進められ
るようにプログラムを入れておくものである。即ち、１
ステツプでこれらの初期値の設定を以下のように行なう
。

メモＩＪ　Ｍ。（ＲＯＭ）・・・過少水量判定のための
探索運転を始める速度Ｎ６のデータを入れる。

メモＩＪＭ、（ＲＡＭ）・・・ポンプ始動時の初期速度
Ｎ１ｎのデータエリアを確仏メモＩＪＭ、（ＲＡＭ）・・・ポンプの通常可変速運転
時の最低速度Ｎｍ１ｎのデータエリアを確保。

メモリＭ、（ＲＯＭ）・・・ポンプの最高速度ＮｍａＸ
のデータをストア。

メモリＭ４（ＲＯＭ）・・・ポンプ・モータの停止時の
速度Ｎｅｔのデータをストア０メモＩＪＭ、（ＲＡＭ）・・・ポンプの運転指令速度Ｎ
ｘのデータエリアを確保。

メモＩＪＭ６（ＲＯＭ）・・・変速制御手段の変速範囲
の下限値ＮＬｍｉｎのデータを入れる。

メモ！Ｊ　Ｍｙ（ＲＡ　Ｍ）・・・ポンプの運転指令速
度Ｎｘ＋１のデータをストア。

メモＩＪＭ、。（ＲＯＭ）　　・・・目標圧力Ｈ０のデ
ータをストア〇メモリＭ１．（ＲＯＭ）　　・・・再始動時圧力Ｈ７の
データをストア。

メモリＭ、、（ＲＯＭ）　　・・・電磁接触器ＭＯのＯ
Ｎデータ（０１（１６））をストア。

メモリＭ、、（ＲＯＭ）・・・停止指令圧力Ｈ３のデー
タをストア。

なお、ここで各設定運転速度間の関係は次のように選ん
でいる。

ＮＬｍｉｎ（Ｎｍｉｎ（Ｎｓ（Ｎｉｎ（Ｎｅｔ（Ｎ　Ｉ
ｌｌ　ａ　ｘまた、検出する過少水量は、若干の裕度を持たせ次のよ
うに選、４１過少水量域Ｑｍｉｎ（小水量域Ｑｌｌ＜通常の運転領域
さらＫ、確保したメモリＭ、にポンプの初期速度Ｎｉｎ
のデータをロードした後、２．３ステツプでディップス
イッチＤＢによシ設定しである最低速度Ｎｍ１ｎのデー
タを読込み、確保したメモリＭ、（ＲＡＭ）Ｋ書込む。

そして、４．５ステツプで入出カポ−）ＰＩＡＱよシデ
ータ０４　（＋ａ）を出力し、トランジスターＴｒ、及
びリレーＸを付勢させ電磁接触器ＭＯを投入させる。続
いて、６．７ステツプで入出カポ−）Ｐ工Ａｂよりメモ
リＭ、に格納していた初期速度Ｗｉｎのデータをインタ
ーフェース？、を介してインバータ装置工Ｎｖの速度入
力端子へ送る。かくして、ポンプ・モータ４．５は初期
速度Ｎｉｎで運転を始める。

次に、マイクロコンピュータμｃｏｎは８ステツプで初
期速度ＮｉｎをメモリＭ、にストアした後へ次の９ステ
ツプの命令を実行する。即ち、圧力センサー８の検出し
た圧力信号をインターフェースＦ１を介して読込み、Ａ
レジスターにロードする。

又、１０ステツプではメモリＭ、。に格納しである目標
圧力Ｈ０のデータをＢレジスターに転送し、１１ステツ
プで両レジスターのデータを比較する。

比較した結果、両者が等しい場合には給水管１０内の圧
力が目標圧力Ｈ０の状態にあるので、変速処理をしない
で、処理を１２ステツプへ進める。

しかし、圧力センサー８の検出した圧力信号が目標圧力
■。より大きい場合には減速せねばならないので処理を
１３ステツプ以降へ進め、１３〜１５ステツプで今運転
している運転速度が変速範囲の下限値Ｎｔｍｉｎに達し
尤いるか判断し、この速度Ｎｔｍｉｎに達していない場
合には１６〜１８ステツプ命令を実行し、今運転してい
る速度から制御系の分解能の１ｂｉｔに相当する運転速
度幅を減じる。具体的にはボジブ・モータ４・５の２進
速度データを１回デクリメントし、これを新たな速度デ
ータとすると共Ｋ、この運転速度のデータをメモリＭ、
に格納する。この後、２０ステツプで新たな速度指令に
基づいてポンプ・モータ４・５が変速操作を完了するの
に必要な遅れ時間に相当する待ち時間ｔを実行し、再度
９ステツプへもトク、圧力センサー８の検出した圧力■
と目標圧力Ｈ９とが一致するまでこの減速するためのル
ープの処理が行なわれる。なお、１５ステツプの判定の
結果、運転速度が変速範血め下限値Ｎｔｍｉｎに達した
場合には２０ステツプヘジヤンプし、これ以降の処理を
行なう。もし、１１ステツプで逆に目標圧力Ｈ８よりも
圧力センサー８の検出した圧力の方が低いと判定した場
合には１９ステツプへ進み、すでに説明した減速処理と
、ちょうど逆の処理を行ない、ポンプを制御系の分署能
の１　ｂｉｔＫ相当する運転速度幅だけ増速してゆく。

使用水量の減少に伴なって、減速処理を続け、次の２１
．２２ステツプで今運転している速度が第Ａ図に示す小
水量節ｍＱθであることに対応する速度ＮｓＫ達してい
るか判断し、まだ達していなければ９ステツプへもどり
、これ以降の処理を再び続け、達していると判断した場
合には、２３ステツプで探索運転に必要な時間に、をＣ
レジスタに設定する。続いて、２４．２５ステツプで今
運転指令している速度指令データをメモＩＪＭ、に格納
しておく。そして２７ステツプで数秒間の速度制御の探
索運転を行ない、２７〜３０ステツプで、今運転してい
る速度が探索運転開始速度Ｎｇより小さい範囲にあるか
再び判定し、ＩＪｓより大きいと判断した場合には、再
度９ステツプ以降の処理を実行し、Ｎ８より小さい範囲
にあると判断したら３１〜３３ステツプの処理を実行す
る。即ち、ここで２６ステツプで数秒間の速度制御によ
る探索運転後の速度とこれを行なう前の速度とを比較す
る。

この結果、探索運転後の速度が大きいと判断したら５４
ステツプで両者の速度差を求め、３５ステツプでこの速
度差が速度のヒステリシスΔＮより小さいか判定し、大
きい場合には再度９ステツプへもどりこれ以降の処理を
実行する。速度差が速度のヒステリシスΔＮ以内にある
と判断した場合には４０ステツプの命令を実行し、０レ
ジスターのデータをデエクリメントする。又、３３ステ
ツプでの判定結果探索運転後の速度が小さいと判断した
ら、前述同様に３６〜３８ステツプで両者の速度差を求
め、３９ステツプで速度のヒステリシス△Ｎより小さい
か判定し、大きい場合には再度９ステツプへもどシ、こ
れ以降の処理を実行する。速度差が速度のヒステリシス
ΔＮ以内に６る仁判断した場合には４０ステツプの命令
を実行し、Ｃレジスターのデータをデエクリメントする
。次に、４１ステツプの命令を実行しＣレジスターのデ
ータが０か判定する。判定した結果０であれば探索運転
により、過少水量に対応する運転速度を検出できたこと
になる。判定結果０でない場合には２４ステツプへもど
り、再度これ以降の探索処理を実行する。

４１ステツプでＯレジスタ内のデータが０になったら次
の４２ステツプの命令を実行し、ここで、Ｄレジスタに
データに！をロードする。そして、４３〜４７ステツプ
で探索運転で検出した過少水量に対応する速度を出力し
て、Ｄレジスタ内のデータがＯになる筐で、この状態で
運転を続ける。

Ｄレジスタ内のデータが０になったらＡ８ステップで給
水管１０内の圧力を検出してＡレジスタにロードし、次
の４９〜５０ステツプで、この給水管内の圧力が停止指
令圧力Ｈ３以上に上昇しているか判断し、この結果達し
ていない場合には９ステツプへもどり、再度ここから処
理を進める。達した場合忙は５１ステツプで、ポンプを
停止する信号を発し、ポンプを停止させる。この後、ス
タートの４９ステツプジヤンプし、ここでさらに５０〜
５１ステツプの命令を実行し、給水管内の圧力が再始動
圧力Ｈ７以下に達しているか判断し、達している場合に
は４２ステツプ以降の命令を実行して、前述した作動を
繰り返す。尚、Ｄレジスタ内にロードしたデータに！は
探索運転で検出した速度を出力し、この状態で実際に過
少水量状態暢少水量であれば速度を固定した時、たとえ
ば第４図に於いて速度Ｎを固定すると給水管内の圧力が
Ｈ３以上に達する。）を検出するのに必要な時間を設定
する。

このような給水装置によると、流量センサーによらずと
も、過少水量を検出し、確実にポンプを止めてゆくこと
ができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明は可変速ポンプを
備えた給液装置において、ポンプの運転速度があらかじ
め定めた探索運転開始速度に達したとき、ポンプの運転
速度の変化状態を調ぺ〜速度変化が予じめ定めた過少水
量特有の関係である速度ヒステリシス内にあった場合に
、この速度を一定時間だけ固定し、且つ、こり状磨で吐
出し圧力が停止指令圧力以上に達したとき、ポンプの運
転を止める制御装置を設けた給液装置を提供するもので
あり、本発明によれば過少水量を確実に検出し、ポンプ
の運転制御を行なってゆくことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は給液装置の構成を説明するための図、第２図は
従来の給液装置を説明するための運転特性図、第３図、
第４図は本発明の一つの実施例を説明するための運転特
性図、第５図は本発明の基本的な制御動作を説明するた
めのフローチャート、第６図は実施例の制御装置の構成
を説明するためのブロック図、第７図は制御装置の構成
の細部な説明するための図、第８図・第９図は実施例の
制御動作を説明するためのフローチャート。　　　　　
　′４・・・ポンプ、６・・・逆止め弁、７・・・圧力
タンク、８・・・圧力センサー、１０・・・給液管、Ｎ
８・・・低速度、Ｈ，・・・目標圧力、ｑ・・・過少水
量域θ　−一＄　４　口

Claims

【特許請求の範囲】

ポンプと、このポンプを駆動する可変速駆動手段と、前
記ポンプの吐出し側に連結した給液管と、この給液管に
接続した圧力センサーとを備え、前記ポンプの吐出し圧
力を目標圧力に保つよう前記可変速駆動手段の運転制御
を行なう給液装置に於いて、前記ポンプの運転速度が予
じめ定めた速度まで低下した時、この速度よりも小さい
速度で一定時間以上連続して運転しているかどうかを、
検出し、一定時間以上連続して運転しており、しかもこ
のとき、前記ポンプの吐出し圧力が予じめ定めた停止指
令圧力以上に達した時、運転停止信号を出力して前記ポ
ンプの運転を止める制御装置を設けた給液装置。