JPS6189988A - 揚水ポンプの保護制御回路 - 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】 本発明による制御回路は、揚水ポンプに直結している電
動機の電流の異常な増減を自動的に探知することＫより
、ポンプ系統の障害を検出し、揚水ポンプを保護する自
動制御回路である。

〔産業上の利用分野〕

本制御回路は、揚水ポンプなどで平常時の運転電流がほ
ぼ一定であり、故障時と千潜時の電流の区別が明確に出
来る場合にのみ使用出来る。加圧式給水ポンプ、空調用
循環ポンプ等、運転電流の変化の大きい場合に本制御回
路を採用すると誤報を出す恐れがあり、このような機器
九対しては、測定電流値を自動的にコンビエータ−で処
理して対応出来ると考えられるが、今回は比較的簡単に
本制御回路を適用出来る揚水設備だけに限定したつ〔従
来の技術〕 従来の揚水ポンプの制御盤内忙は、電動機およびポンプ
の保護装置として、過負荷継電器（過電流継電器）、欠
相リレー等があるが、これらは電動機の保護を主巨的と
し、揚水ポンプ本体の保護の役割を殆んど果していない
のが現状である。

−例を述べれば、揚水ポンプ系統の水の出口方向の配管
が、パルプの誤操作、凍結などにより閉塞されている状
態でポンプが稼動した場合、ポンプおよび配管の内部の
圧力が急上昇する。このとき電動機はかえって低負荷状
態となり、当然ながら過負荷継電器等は動作しない。こ
の状態で長時間運転すれば、ケーシングのひび割れ等の
事故が発生する。

更に他の一例をあげれば、従来の装置のうち、受水槽の
水位が極端に低下したことを電極棒などの水位計で探知
して電動機を停止させ、ポンプの空転防止と称している
装置がある。しかしながら、この方法では、フート弁な
どの故障によって呼水が受水槽に落ちた場合のポンプの
空転を防止することは出来ない。ポンプの空転の原因は
殆んどがフート弁の故障であり、ポンプの空転は短時間
でポンプ内部を破損させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上に述べたような故障を発見し自動的に保護制御するた
めに、信号出力の可能な圧力計、流量計又はレベルスイ
ッチ等を使用すれば、現時点では高価な装置となる。本
制御回路は、この問題点をすべて低価格で解決すること
を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本制御回路の概略は前述の通りである。従来の保護制御
は、過大電流（一般には過電流又は過負荷と言っている
）のみに着目して電動機の保護をしている。本制御回路
が従来のものと著しく異なる相違点は、過大電流だけで
なく、過小電流にも着目して、ポンプ系統の故障を発見
することにある。

本制御回路において、電流の増減を探知する手段として
、（変流器＋電流継電器）又は（変流器＋無接点メータ
ーリレー）等の手段がある。又、本制御回路は、保守レ
ベルの程度と要求度の相違により異なり、十数４類の制
御回路となる。

以下に、本制御回路の具体例を２種類あげて、第１図〜
第３図により説明することとする。

〔作用〕

第１図は、ポンプが１台であり、ポンプ系統が障害とな
った場合、どのような種類の障害であるかを障害表示用
のＲランプの点灯により判定出来るようにしたものであ
る。図２はポンプ直結電動機（定格出力５．５ＫＷ）の
電圧−電流特性と電流設定値を示したものである。この
保護制御回路では、異常電流の検出と発報に１無接点メ
ーターリレーを使用しである。

第１図のメーターリレー（５７Ｌ１，５７Ｌ２゜５７Ｈ
１，５７Ｈ２）の電流設定値をそれぞれ第　　１２図く
示す設定値とする。第１図の５７　Ｌ　１，５７Ｌ２で
は、第２図の設定値以下の電流が流れるとリレーが動作
し、５７Ｈ１，５７Ｈ２では第２図の設定値以上の電流
が流れるとリレーが動作し、いずれの場合も善報を発し
電動機を停止させる。

そして、故障表示ランプのＲ１−Ｒ６の点灯の状況によ
り、ポンプ系統の障害の原因および個所の大略を、次の
通り把握することが出来・る。

１）Ｒ１とＲ２が点灯した場合 ｇｚ図の設定値５７Ｌ２以下の異常電流が流れた場合で
あり、次の２通りの故障が想定される。

（１）　　ポンプが空転した。ポンプより下に原因があ
り、フード弁又はその他の故障により呼水がなくなって
いる。

（２）　　電動機が単相運転となり、変流器の入ってい
る相が欠相となっている。

２）Ｒ２が点灯した場合 第２図の設定値５７Ｌ１と５７Ｌ２の間の値の一異ＷＪ
ｇＬ流が流れた場合であり、故障原因は次のうちのどれ
かである。

（１）　　ポンプより上の配管にりまりがあり、凍結、
配管内腐食の過大な進行、誤操作によるパルプの全閉な
どが原因である。

（２）　　ポンプの能力低下 ポンプ内部の羽根の変形などによって揚水能力が低下し
ている。

３）Ｒ３が点灯 ポンプより上の配管の途中が破損し、ポンプの揚程が低
下し、吐出量が増大したような過負荷運転である。この
ような場合は第２図の５７Ｈ１と５７Ｈ２の間の値の電
流が流れたことになる。

４）Ｒ３と８４が点灯 第２図の５７Ｈ２の設定値を超えた電流が流れたことに
なり、次の原、因が考えられる。

（１）　　電動機又はポンプに何らかの物体がはさまり
拘束状態となった。

（２）　　電動機が運転中に単相運転となると約２倍の
電流となる。ＪＩＳＫよれば、過電流継電器は電動機の
全負荷電流の２００％を通じ４分以内で動作することに
なっている。メーターリレーのタイムラグは普通１０〜
２０秒程度とするので、過電流継電器より速く動作する
。

（３）　　ＩＩＬ源が単相になっている時に、始動しよ
うとした。この場合は、三相拘束電流に近い電流が流れ
る。

５）Ｒ５又はＲ６の点灯 Ｒ５は受水槽、Ｒ６は高置水槽に異次があることを示す
が、従来の水槽の高低水位警報と同様なので、説明は省
略する。

電動機の始動と停止は、一般に行なわれているように、
高置水槽の水位センサー（電極棒等）により第１図の３
３のリレーが動作し、これＫより５２のリレーを動作さ
せる自動制御の運転である。

千富の運転電流の範囲は第２図の５７Ｌ１の設定値と５
７Ｈ１の設定値の間であり、この範囲を超えた場合、５
７Ｘ２〜５７Ｘ３のリレーが働き、５２を切って電動機
を停止させる。

第３図は、二台のポンプを交互運転させる場合の本制御
回路である。故障電流の区分は、第１図よシ間単にして
過大ｔｌ流Ｈと過小電流りの二つの設定値としてあり、
第２図の５７Ｈ１，５７ＬＬに相当する。

従来の交互運転では、電動機が何らかの故障で停止した
場合、直ちに他の一台が稼動することはなく、高架水槽
の水位が下シ低水位リレーが働くまで運転が出来なかっ
た。故障した電動機が、誰にも気づかれずＫそのｔまに
なりていれば、後に更に高架水槽の低水位リレーが働い
た時には、交互運転リレーにより、故障している電動機
に切り替えられ、揚水が不可能となる。

交互運転の場合の本制御回路は第３図に示す通りであり
、交互運転リレーの接点８３に並列に、他の一台の電動
機の５７ＸＱの接点が入っている。

このため、他の１台が故障している場合に３３が動作す
れば、３８の接点に関係なく健全な電動機の５２ＭＱだ
けが動作し、直ちに切替えられて、故障しないポンプが
運転をすることとなる。

イ 電流は、電圧の変化、電圧の不平衡によりても変化し、
出力も変化する場合、非常に複雑な関係となるので、故
障の場合の電流の判定は極端な場合を除き困難であると
みるのが常識であるが、調査と実験によって、少くとも
揚水ポンプだけは本制御回路の適用が可能であるとの確
信を得ている。

〔発明の効果〕

以上２件の具体例で説明したように、揚水ポンプの制御
に本制御回路を採用すれば、従来簡単には出来なかった
多くの故障検出、交互運転の故障による切替が、簡単に
かつ急速に出来るようＫなる。本制御回路と同等の効果
があるようく他の方法で制御するとすれば、現時点では
高価なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、故障表示ランプの点灯状態によυ、障害の種
別、個所等の判断を、より容易にする機能を持たせた場
合の本制御回路の図である。 第２図は、揚水ポンプ直結電動機（定格５．５ＫＷ）と
コンデンサー（１００μＦ）の合成した電流の電圧特性
に、第１図における電流継電器の設定値を図示したもの
である。 第３図は、揚水ポンプ２台の交互運転の場合の本制御回
路の図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 揚水ポンプ直結電動機の電流の増減の検知を、揚水ポン
   プ系統の障害発見の手段としている自動制御回路。