JPS6337409A - 配水圧力設定値の演算方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ポンプまたは配水池から弁を介してそれぞ
れ複数の需要家へ水を配水する配水系統において、配水
量計測値からそれぞれの需要家に必要な供給圧力を確保
し得る配水圧力を求めるための演算方式に関する。

〔従来の技術〕

この種の方法として、それぞれの需要家または需要家群
の最大需要量（契約受水量または人口等からの計画値）
の比率で配水量を配分して管網計算を行い、必要配水圧
力を決定するのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、この方法では同一配水量であっても、需要量
の比率が異なっていれば、必要な供給圧が確保できない
需要家が生ずるおそれがある。この危険を回避するため
には、配水圧力を上げなければならないが、どれだけ上
げれば良いかは依然として不明である。

一方、需要量の種々の組み合せに対し管網計算をして必
要圧力を決定する方法は、計算量がぼう大となるため実
質的に不可能であり、また圧力の低くなる可能性のある
場所の圧力を測定して伝送する方法もあるが、そのため
の例えばテレメータ設備費用が余計Ｋかかつて高価にな
ると云う問題がある。

したがって、この発明は各需要家が最大需要量の範囲で
どんな需要量であろうとも、遠方の圧力や流量を測定す
ることなしに、配水量からそれぞれの需要家すべてに必
要な供給圧を確保し得る配水圧力を演算する演算方式を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

各需要家毎の最大需要量、管網モデル式および配水流量
計測値より所定の管網計算をして各需要家の様々な需要
量分布の変動に対する圧力変動の感度行列、および配水
圧力が最小となる需要家とそのときの配水圧力とを求め
る管網演算手段と、該圧力感度の大きい需要家から順に
それぞれの最大需要量を配分する操作を行う需要量配分
手段と、各需要量配分値の今回値と前回値との差の総和
を演算し該総和が所定値以下となるときの配水圧力を求
める配水圧力演算手段とを設ける。

〔作用〕

つまり、この発明は管網計算により得られる需要量変動
に対する圧力変動の感度を用い、圧力感度の大きい需要
家から順次その最大需要量を与えて行く操作を繰り返す
ことにより、最低圧力となる配水状態を見い出すもので
、その原理について以下に説明する。

いま、配水量をＱ、需要端数’ｋ　”　ｓ需要家門の。

需要量、最大需要量、水頭、地盤高さをそれぞれｑｉ　
ｅ　ｑｉ６　ｓ　ｈｉ　ｅ　ｅｉとし、Ｕにて配水圧力
を表わすものとする。

■以下では繰り返し演算が行われることから、繰り返し
回数ｋｉ先ずに−０とし、各需要家ｉに初期仮定需要量
ｑｉを与える。

この初期仮定流量は等分（Ｑ／ｍ）でも、最大需要量の
比率で配分してもよい。配水圧力はｕ−ｕ。

とする（　ｕ□は任意）。

■ｑｉ、ｕｋの需要量、配水圧力で管網計算を行いｈｉ
ｔ−得る。管網計算に節点水頭法を用いれば、同時に需
要量変動に対する圧力変動の感度行列を得ることができ
る。この感度行列のｉ行、ｊ列の要素ｐｉｊは次のよう
な意味をもつ。

■有効圧力水頭（Ｊ−ｅｉ）が最小となる需要家を見つ
ける。これｔ−１−８とする。

■繰り返し計算を行なうため、Ｋに１ｔ−加える。

■需要家における必要最低の圧力水頭をｈｍ（既知）と
すると、配水圧力ｕｋは次式で与えられる。

ｕｋ＝ｕｋ−１（ｈｓ−ｅｓ）＋６ｍ　　　　”””　
　（２）■ｌｐ、ｊ１（ｊ−１〜ｍ）の大きい順に、需
要家をならべる。この需要家の順列ｆｆ１Ａ（ｊ）（ｊ
−１〜ｍ）とする。

■Ａ（１）の需要家から１１４番に、合計量が配水量Ｑ
を超えるまで、需要量として最大需要ｆｉ　ｑ　ｊ。

を割り当てていく。すなわち、ｑｊ　””　ｑＪ　Ｏと
する。

合計量がＱを超えたときの需要家をａ　−Ａ（ｋ　）と
し、Ａ（１）からＡ（ｋ−１）までの需要量合計をＱｋ
とすれば、ｑａ−Ｑ−Ｑｋとする。また、Ａ（ｋ−）−
１）〜Ａ　（ｍ　）までの需要家の需要量はゼロとする
。

を計算し、Ｄ）ｇならば■〜■金繰り返す。

Ｄｆξとなったら、収束したと判定して計算を終了する
。ただし、Ｃは収束判定に用いる小さな正数である。

このようにして得られたｕｋが、配水量Ｑに対する配水
圧力となる。

また、上記の如き■〜■の演算の代わりに、目的間Ｗｋ
を とし、制約条件を、 ｑｊ！ｑｊ０　　　　　　　　　　　　　・・・・・・
　（５）に として、ｕｋ’ｉｊ最大とする職ｑｊを求める、線形計
画法を解くことによっても求められる。

〔実施例〕

第１図は以上の如き原理にもとづくこの発明の実施例を
示すブロック図である。なお、同図において、１は最大
需要量設定器、２は管網モデル設定器、３は流量設定器
、４は管網計算器、５は需要量配分演算器、６は配水圧
力演算器、７は流量計、８はポンプまたは弁、９は配水
管、１０は需要家である。

すなわち、管網計算器４は最大需１ｊＩ！量設定器１１
管網モデル設定器２および流量設定器３からの各データ
をもとに、良く知られている管網計算を行い上記（１）
式の如く示される感度行列ｐｉｊと、（２）式の如く示
される配水圧力ｕｋが最小となる需要家とその圧力とを
演算する。需要量配分演算器５は上記■、■項で説明し
たような需要量変更の計算を行い、配水圧力演算器６は
（３）式で示される量を演算し、その結果について上記
０項で説明した如き判定を行い、配水圧力設定値を演算
する。したがって、ポンプまたは弁８では、配水圧力演
算器６で演算、設定された配水圧力となるように、ポン
プ回転数または弁開度の制御が行われることになる。な
お、こ＼では流量計７の出力を流量設定器３に導入して
、これｔ−流ｆｉ設定値として用いるようにしている。

また、ポンプまたは弁８をこ＼では流量計７の下流側に
設けるようにしているが、この関係は逆にしても良いも
のである。

第２図はこの発明の応用例を示すブロック図である。

つまり、最大需要量や管網モデルは可成り長い期間不変
である場合が多く、この間では配水流量が決まれば設定
配水圧力は一意に決まることになる。したがって、配水
流量に対応する設定配水圧力を以上の如き演算から例え
ば第３図の如く求め、これを配水圧力設定値として設定
器１１に予め格納しておくことにより、常に必要最低限
の圧力を確保し得る配水システムを実現することが可能
になる。

〔発明の効果〕

一般に配水圧力は需要端で規定の圧力以上なけパ れば出方不良となり、逆に高過ぎる場合は漏水の増大や
管破裂をひきおこす。また、ポンプ配水の場合は配水圧
力が高い程エネルギーを多く消費する。この発明によれ
ば、需要家のあらゆる需要分布に対して、すべての需要
家の圧力を保証し、かつ必要最低限の圧力とするので、
省エネルギー。

安全性向上の効果が得られる。特に工業用水のようＫ、
需要家の数が少数で限られている場合は需要量分布の変
動幅が大きいため、この発明の適用が効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
この発明の応用例を示すブロック図、第３図は配水流量
と配水圧力との関係を示すグラフである。 符号説明 １・・・・・・最大需要量設定器、２・・・・・・管網
モデル設定器、３・・・・・・流量設定器、４・・・・
・・管網計算器、５・・・・・・需要量配分演算器、６
・・・・・・配水圧力演算器、７・・・・・・流量計、
８・・・・・・ポンプまたは弁、９・・・・・・配水管
、１０・・・・・・需要家、１１・・・・・・配水圧力
設定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ポンプまたは配水池から弁を介してそれぞれ複数の需要
   家へ最低圧力をもつて水を配分するための配水圧力設定
   値を演算する演算方式であつて、各需要家毎の最大需要
   量、管網モデル式および配水流量計測値より所定の管網
   計算をして各需要家の様々な需要量分布の変動に対する
   圧力変動の感度行列、および配水圧力が最小となる需要
   家とそのときの配水圧力とを求める管網演算手段と、該
   圧力感度の大きい需要家から順にそれぞれの最大需要量
   を配分する操作を行う需要量配分手段と、 各需要量配分値の今回値と前回値との差の総和を演算し
   該総和が所定値以下となるときの配水圧力を求める配水
   圧力演算手段と、 を備え、該演算手段を介して配水圧力設定値を得ること
   を特徴とする配分圧力設定値の演算方式。