JPS6355395A - 給水装置の制御方法 - 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〕 本発明は、給水装置の制御方法に係り、特に圧力センサ
で測定した給水圧力で速度制御を行い。

給水管路の抵抗曲線に沿って連続的にポンプの運転速度
（回転数）を制御し、給水末端圧力を一定に保って給水
するために好適な給水装置の制御方法に関する。

〔従来の技術〕

この種の従来技術としては、特開昭６１−１１４９７号
公報に記載の技術がある。

二の従来技術では、予め定めた給水管路の抵抗曲線と、
基準点での運転速度におけるポンプのＱ−Ｈ性能曲線と
、これらの交点で定まる目標圧力を取り出す、この目標
圧力を設定変化幅に分ける。

また、目標圧力の変化幅をΔＨ１指令速度の変化幅をΔ
Ｎとした時、前記目標圧力の変化幅ΔＨと指令速度の変
化幅ΔＮとの関係を求め、これをコンピュータに記憶さ
せる。

ついで、ポンプを運転し、給水圧力を測定する。

そして、初めの目標圧力と測定した給水圧力とを比較す
る。

比較した結果、測一定した給水圧力が目標圧力よりも低
い場合には、前記目標圧力の変化幅ΔＨと指令速度の変
化幅ΔＮとの関係より増速指令を発し、目標圧力を給水
管路の抵抗曲線上に一致するように更新する。

また、測定した給水圧力が目標圧力よりも高い場合には
、前述した低い場合とは逆の制御を行う。

つまり、前記目標圧力の変化幅ΔＨと変化幅ΔＮの関係
より減速指令を発し、目標圧力を給水管路の抵抗曲線上
に一致するように更新する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の従来技術では、予め求めておいた給水管路の抵抗
曲線上を、これも予め求めておいた目標圧力の変化幅Δ
Ｈと指令速度の変化幅ΔＮとの関係で制御して行くよう
にしている。このため、制御上の基準点が遂次変化し、
制御誤差が集積して行く点について配慮されておらず、
制御精度が悪い問題がある。

また、目標圧力の更新を、前記目標圧力の変化幅ΔＨと
指令速度の変化幅ΔＮとの関係のみで行っている。この
ため、給水圧力を目標圧力に一致させるように、増速指
令または減速指令を発した場合、その指令速度の変化幅
ΔＮに対応する目標圧力に給水圧力が一致しないうちに
、目標圧力が更新されてしまい、予め定めておいた給水
管路の抵抗曲線上から離れて行く点について配慮されて
いない、その結果、給水末端の圧力が変動する問題□も
ある。

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し。

給水管路の抵抗曲線から算出される目標圧力に収束する
ように正確に制御でき、簡素な装置で確実に実施し得る
給水装置の制御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

一上記目的は、 （Ａ）予め定めた給水管路の抵抗曲線と、ポンプの任意
の運転速度におけるＱ−Ｈ性能曲線と。

流量変化と給水管路９抵抗曲線との交点で定まる目標圧
力との関係を、流量変化をポンプの運転速度の変化に近
似させ、ポンプの運転速度の変化と目標圧力との関係に
置換し。

（Ｂ）前記ポンプの運転速度の変化と目標圧力の関係と
、基準点からのポンプの運転速度の変化幅から目標圧力
を求めるための区分とをコンピュータに予め記憶させ、 （Ｃ）前記基準点として、流量０（零）の時の目標圧力
と、ポンプ′の最低運転速度の二つを外部設定してコン
ピュータに記憶させ。

（Ｄ）前記基準点からポンプの運転を開始し、運転後、
給水圧力を測定し。

（Ｅ）測定した給水圧力と、現在の運転速度の一つ前の
段階の目標圧力とを比較し。

（Ｆ）比較した結果、給水圧力と前記−つ前の段階の目
標圧力とが一致しない時は、一致させる方向に運転速度
を変化させ。

（Ｇ）一致した段階で前記基準点と、給水圧力と前記−
つ前の段階の目標圧力とが一致した時のポンプの運転速
度との差を算出し、この運転速度の変化幅に基づいて目
標圧力を更新するとともに、速度制御指令を発し。

（Ｈ）測定した給水圧力と前記−つ前の段階の目標圧力
とを比較した結果、一致した時はそのままの目標圧力と
速度制御指令により運転を継続する。

ことにより達成される。

〔作用〕

本発明では、最初にコンピュタ−に基準点として、流量
０の時の目標圧力と、ポンプの最低運転速度の二つを外
部設定して記憶させる。そして、負荷変動による流量変
化に伴い、最初はポンプを増速制御する。

ポンプの運転後、給水圧力を測定してコンピュータに送
り込み、測定した給水圧力とポンプの現在の運転速度の
一つ前の段階の目標圧力とを比較する。

比較した結果、測定した給水圧力と前記−つ前の段階の
目標圧力とが一致しない時は、一致す−る方向にポンプ
の運転速度を変化させて一致させる。

一致した時点で、基準点、つまり最低運転速度と、給水
圧力と前記−つ前の段階の目標圧力とが一致した時の運
転速度との差を算出し、この運転速度の変化幅から次の
目標圧力を算出し、目標圧力を更新する。ついで、その
目標圧力により速度制御指令を発する。

測定した給水圧力と前記−つ前の段階の目標圧力とを比
較した結果、一致した時はそのままの目標圧力と速度制
御指令により運転する。

このように１本発明では流量０の時の目標圧力と、ポン
プの最低運転速度の二つを基準点としており、この基準
点は変動しないので、基進点の変動による誤差をなくす
ことができる。また、前記不変のポンプの最低運転速度
と、負荷変動による運転速度の二点を常に比較して目標
圧力を設定するようにしているので、正確に運転点を読
み取ることができる。したがって、これらが相俟ち、給
水管路の抵抗曲線から算出される目標圧力に収束するよ
うに正確に制御することができる。

また１本発明では負荷変動に伴ってポンプの運転速度を
変化させるための目標圧力の設定を、測定した給水圧力
と、現在の運転速度の一つ前の段階の目標圧力とを比較
し、給水圧力と前記−′つ前の段階の目標圧力とが一致
し、負荷が安定した時点で行うようにしている。これに
より、給水系統の負荷変動と、コンピュータの演算およ
び制御速度指令と、ポンプの駆動装置との応答性を一致
させることができる。その結果、関数演算器、比例積分
器、流量センサ等を用いることなく、圧力センサと、コ
ンピュータとを備えた簡素な装置で確実に制御すること
ができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明す
る。

第２図は本発明方法を適用する給水装置の一例を示す概
略−成因である。

この第２図に示す給水装置では、受水槽１に吸水管２が
接続されている。この□吸水管２には、ポンプ３が設け
られており、このポンプ３には給水管６が接続されてい
る。この給水管６には、逆止め弁４と、仕切り弁５と、
圧力センサ７とが設けら九でいる。

次に、第３図は一般的な末端圧カ一定制御によるポンプ
のＱ−Ｈ性能曲線図、第４図はポンプの運転速度と目標
圧力との関係を示す説明図である。

その第４図は、前記第３図に示すＱ−Ｈ性能曲線図をも
とに、横軸にポンプの流量Ｑに近似させてポンプの運転
速度Ｎを取り、縦軸に給水管の管路の抵抗曲線上の目標
圧力ＨＯを取り、前記運転速度Ｎと目標圧力Ｈｏとの関
係を示している１例えば、第４図において、第３図の流
量Ｑｍａｘのホの点におけるポンプの運転速度はＮｍａ
ｘ、目標圧力はＨｔであり、同じく第３図の流量ＱがＯ
のイの点におけるポンプの運転速度はＮｍ１ｎ。

目標圧力はｂであり、これをプロットして第４図の曲線
Ｆ′を得る。この時の目標圧力Ｈｏとポンプの運転速度
Ｎとの関係は、次の０式で与えられる。

Ｈｏ＝ｆ　　（Ｎ）＝ａ’　　・Ｎ”　＋ｂ　　　　　
−（ｆ）ここで、ａ′　：定数　　ｍ＝係数である。

このようにして、・ポンプの流量Ｑを運転速度Ｎに近似
させ、ポンプの運転速度Ｎの変化と目標圧力ＨＯの関係
に置換する。この時のポンプの運転速度Ｎと目標圧力Ｈ
ｏとの関係を示す０式を予めコンピュータに記憶させて
おく。

ついで、第１図は本発明方法の概念を示すフローチャー
トである。

この第１図において、ステップ１では前述した式の他に
、目標圧力Ｈｏとして流量Ｏの時の目標圧力すを、ポン
プの運転速度Ｎとして最低運転速度Ｎｍ１ｎをそれぞれ
設定してコンビニターに記憶させる。

次に、ステップ２では基準点として、流量０の時の目標
圧力すと、ポンプの最低運転速度Ｎｍ１ｎの二つを外部
設定してコンピュータに記憶させる。

さらに、ステップ２ではポンプが所期の始動圧力に達し
ていることを確認して、ポンプを始動させる。

ついで、ステップ３では第２図に示す圧力センサ７によ
り給水圧力Ｈを測定してコンピュータに送り込む。

続いて、ステップ４ではコンピュータにより、現在の運
転速度の一つ前の段階の目標圧力Ｈａと。

測定した給水圧力Ｈとを比較する。比較した結果、（１
）給水圧力Ｈが前記−つ前の段階の目標圧力Ｈｏよりも
小さい場合、すなわちＨ＜　Ｈｏの場合にはステップ５
〜９を実行する。

（２）給水圧力Ｈが前記−つ前の段階の目標圧力Ｈｏよ
りも大きい場合、つまりＨ＞　Ｈｏの場合にはステップ
１０〜１５を実行する。

（３）給水圧力Ｈが前記−つ前の段階の目標圧力Ｈｏと
等しい場合にはステップ１５へ続く。

いま、給水圧力Ｈが前記−つ前の段階の目標圧力Ｈｏよ
りも小さい場合には、ステップ５で現在の運転速度Ｎか
ら最小単位ずつ、つまり１ビツト（ｂｉｔ）ずつ増速さ
せる増速制御を行う、ついで、ステップ６では給水圧力
Ｈが前記−つ前の段階の目標圧力１（０と一致している
か、否かを確認する。

そして、給水圧力Ｈが前記−つ前の段階の目標圧力ＨＯ
に一致するまで増速制御を行う。給水圧力Ｈが前記−つ
前の段階の目標圧力ＨＯに一致した時、ステップ７でそ
の時の運転速度Ｎを検出する。

次に、ステップ８で給水圧力Ｈと前記−つ前の段階の目
標圧力Ｈｏとが一致した時の運転速度Ｎと。

基準点である最低運転速度Ｎ　ｍ　ｉ　ｎとの差（ΔＮ
＝Ｎ−Ｎｍｉｎ）を求める。ついで、ステップ９で現在
の運転速度Ｎと最低運転速度Ｎｍ１ｎとの差ΔＮと、０
式との関係から、次の目標圧力Ｈｏ＝ｆ　（Ｎ）　＝ａ
　”ΔＮ”＋ｂを算出し、目標圧力Ｈｏを更新するとと
もに、ポンプの駆動装置に、速度制御指令を発する。　
　。

また、給水圧力Ｈが前記−つ前の段階の目標圧力Ｈａよ
りも大きい場合には、ステップ１０で現在の運転速度Ｎ
から最小単位ずつ減速させる減速制御を実行する１次に
、ステップ１１において給水圧力Ｈと前記−つ前の段階
の目標圧力ＨＯとが一致しているか、否かを確認し、一
致するまで減速制御を行う。給水圧力Ｈが前記−つ前の
段階の目標圧力Ｈａに一致したら、ステップ１２でその
時の運転速度Ｎを検出する。続いて、ステップ１３で給
水圧力Ｈと前記−つ前の段階の目標圧力ＨＯとが一致し
た時の運転速度Ｎと、基準点である最低運転速度Ｎｍ１
ｎとの差（ΔＮ＝Ｎ　　Ｎｍ１ｎ）を求める。

さらに、ステップ１４で給水圧力Ｈと前記−つ前の段階
の目標圧力Ｈｏとが一致した時の運転速度Ｎと最低運転
速度Ｎ　ｍ　ｉ　ｎとの差ΔＮと、０式との関係から、
次の目標圧力 Ｈｏ＝ｆ　（Ｎ）＝ａ　・ΔＮ″″＋ｂを算呂し、目標
圧力Ｈｏを更新し、さらにポンプの駆動装置に速度制御
指令を発する。

そして、給水圧力Ｈが前記−つ前の段階の目標圧力Ｈｏ
とを比較した結果、一致した時は、そのままの目標圧力
と速度制御指令により運転を継続して行う。

次に、第５図は本発明方法によるポンプの運転特性図で
ある。

この第５図において、ポンプは始動圧力に達した後、基
準点である最低運転速度Ｎｍ１ｎ、目標圧力Ｈｏ＝ｂで
始動運転される。

ポンプは、最初は流量Ｑ＝Ｏから流ｉＱが増えるように
増速運転され、現在の運転速度の一つ前の段階の目標圧
力Ｈｏに一致するように運転される。

ここで、流量がＱ、に達すると、第３図、第４図から分
かるように、ポンプの運転速度は流量Ｑ−に対応するＮ
１　に達する。この時の運転速度の変化幅ΔＮ１　　を
算出し、前記−つ前の段階の目標圧力ＨＯに、運転速度
の変化幅ΔＮ、　に対応する圧力ΔＨだけ加算し、目標
圧力Ｈ＋　　とじて速度制御を続ける。

速度制御を続けて行き、負荷変動に応じて流量をＱ、→
Ｑ１→Ｑ４→Ｑｍａｘと増加させて行く場合には、運転
速度もＮ２　　→Ｎ５　→Ｎ４　→ＮｍａＸと変化させ
る。そこで、基準点とポンプの運転速度との差ΔＮｚ　
　、ΔＮヲ、ΔＮ４．ΔＮｒ　を算出し、この運転速度
の変化幅に基づいて目標圧力をＨ５→Ｈ１→Ｈ４→Ｈｔ
と変化させて行き、給水管路の抵抗曲線Ｆに沿って制御
して行く。

また、流量を減少させて行く場合には、前述の増速制御
とは逆に、ポンプを減速制御することによって、同様に
給水管路の抵抗曲線Ｆに沿って制御して行く。

前記実施例によれば、制御上の基準点を、流量０の時の
目標圧力すと、ポンプの最低運転速度Ｎｍ１ｎの二つと
しており、この基準点は変動しないので、基準点の変動
による誤差をなくすことができる。また、前記不変のポ
ンプの最低運転速度と、負荷変動による運転速度の二点
を常に比較して目標圧力を設定するようにしているので
、正確に運転点を読み取ることができる。その結果、こ
れらが相俟って、給水管路の抵抗的ａ　Ｆから算出され
る目標圧力に収束するように、正確に制御することがで
きる。

また、この実施例では負荷変動に伴ってポンプの運転速
度Ｎを変化させる目標圧力Ｈｏの設定を。

測定した給水圧力Ｈと、現在のポンプの運転速度の一つ
前の段階の目標圧力ＨＯとを比較し、給水圧力Ｈと前記
−つ前の段階の目標圧力ＨＯとが−致し、負荷が安定し
た時点で行うようにしている。

これにより、給水系統の変動と、コンピュータの演算お
よび制御速度指令と、ポンプの駆動装置の応答性を同期
させることができる。その結果、関数演算器、比例積分
器、流量センサ等を用いずに。

圧力センサと、コンピュータとを備えた簡素な装置で確
実に制御することができる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、制御上の基準点を、流量
０の時の目標圧力と、ポンプの最低運転速度の二つとし
ており、この基準点は変動しないので、基準点の変動に
よる誤差をなくすことができる。また、前記不変のポン
プの最低運転速度と。

負荷変動による運転速度の二点を常に比較して目標圧力
を設定するようにしているので、正確に運転点を読み取
ることができる。その結果、これらが相俟って、給水管
路の抵抗曲線から算出される目標圧力に収束するように
、正確に制御し得る効果がある。

さらに、本発明によれば、負荷変動に伴ってポンプの運
転速度を変化させる目標圧力の設定を、測定した給水圧
力と、現在のポンプの運転速度の一つ前の段階の目標圧
力とを比較し、給水圧力と前記−つ前の段階の目標圧力
とが一致し、負荷が安定した時点で行うようにしている
。これにより。

コンピュータの演算および制御速度指令と、ポンプの駆
動装置の応答性を同期させることができる。

その結果、関数演算器、比例積分器、流量センサ等を用
いずに、圧力センサと、コンピュータとを備えた簡素な
装置で確実に制御し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローチャート、第２
図は本発明を適用する給水装置の一例を示す概略構成図
、第３図は一般的な末端圧カ一定制御によるポンプのＱ
−Ｈ性能曲線図、第４図はポンプの運転速度と目標圧力
との関係を示す説明図、第５図は本発明方法を実施した
時のポンプの運転特性図である。 ３・・・ポンプ、６・・・給水管、７・・・圧力センサ
、ｂ・・・流量Ｏの時の目標圧力、Ｈ，ｏ・・・目標圧
力。 Ｈ・・・給水圧力、Ｎ・・・ポンプの運転速度、Ｑ・・
・流量。 早　　（面 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、予め定めた給水管路の抵抗曲線と、ポンプの任意の
   運転速度におけるＱ−Ｈ性能曲線と、流量変化と給水管
   路の抵抗曲線との交点で定まる目標圧力との関係を、流
   量変化をポンプの運転速度の変化に近似させ、ポンプの
   運転速度の変化と目標圧力との関係に置換し、前記ポン
   プの運転速度の変化と目標圧力の関係と、基準点からの
   ポンプの運転速度の変化幅から目標圧力を求めるための
   区分とをコンピュターに予め記憶させ、前記基準点とし
   て、流量０（零）の時の目標圧力と、ポンプの最低運転
   速度の二つを外部設定してコンピュータに記憶させ、前
   記基準点からポンプの運転を開始し、運転後、給水圧力
   を測定し、測定した給水圧力と、現在の運転速度の一つ
   前の階段の目標圧力とを比較し、比較した結果、給水圧
   力と前記一つ前の段階の目標圧力とが一致しない時は、
   一致させる方向に運転速度を変化させ、一致した段階で
   前記基準点と、給水圧力と前記一つ前の段階の目標圧力
   とが一致した時のポンプの運転速度との差を算出し、こ
   の運転速度の変化幅に基づいて目標圧力を更新するとと
   もに、速度制御指令を発し、測定した給水圧力と前記一
   つ前の段階の目標圧力とを比較した結果、一致した時は
   そのままの目標圧力と速度制御指令により運転を継続す
   ることを特徴とする給水装置の制御方法。