JPS63633B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体を長距離輸送する管路系におい
て、管路の末端又は途中にバルブと、回転数制御
の可能なポンプとを設け流体を圧送する場合の圧
力制御方法に関する。

第１図は、送水距離の長い管路系で途中にバル
ブＶを設け、送水管路端部より吐出圧制御の可能
なポンプＰで水を圧送する場合を示す系統図であ
る。従来の圧力制御には、送端流量を計測して所
定地点の圧力を演算により求めてこれが一定とな
るよう制御し、調節計の出力により所定地点の実
際の圧力が一定となるように、前記演算で求めた
送端必要圧力値を補正する方法が広く用いられ
る。すなわち、定常状態を重視した吐出圧一定制
御であり、間接的な末端圧一定制御であつた。と
ころがここでＡ地点の送水管路耐圧が低く送水圧
力に上限があり、又送水管路中に設けたサージタ
ンクＳの規定水位を運転中確保するために所定の
水圧を確保する必要がある場合には、過渡状態に
おいても上記の送水圧力上限を越え、又下限より
下げることは許されない。しかし、従来の吐出圧
一定制御や末端圧一定制御では、必要なポンプＰ
の増減速やバルブＶの開閉動作の量を中心とした
定常状態を重視した制御方法であるため、ポンプ
の回転数変化などによりサージ圧が発生し、この
サージ圧が送水管の耐圧を越えた場合には管路の
破裂を招く。また送水圧力下限以下になつた場合
には、サージタンクの水位が下がり、その機能を
果たすことができない為、ウオータハンマー発生
時にはこれが拡大し、送水系の重大事故に至る。

また、一般に長距離送水系には次のような特性
がある。(1)ポンプの増減速やバルブの開閉により
発生するサージ圧力の大きさは送水量の少ない所
すなわちポンプ及びバルブの動作による変動流量
が大きい所で最も大きくなる。(2)電動機トルク１
とポンプのトルク２は一般に第２図のような関係
にあるため加速トルク３（すなわちポンプを増速
又は減速するに要する時間）はその回転数により
異る。(3)送水系が長距離であるため、水の圧力伝
播を考慮して制御する必要がある。

本発明はかかる管路系の特徴に鑑み、ポンプＰ
の増減速あるいはバルブの開閉動作時においても
管路耐圧値を越えず、かつサージタンクの規定水
位を割らないような送水管路圧力の制御方法を提
供しようとするものである。

第３図は本発明の一実施例に係る送水管路圧力
の制御方法を示す系統図である。第３図におい
て、第１図と同じく送水管路の一端にポンプＰが
設けられ、途中にバルブＶが設けられている。そ
してポンプＰには回転数を検出するタコジエネレ
ータＮが設けられ、タコジエネレータＮの回転数
信号を警報設定器A₁に加える。警報設定器A₁は
回転数が所定値n₁及びn₂になつたときに、それぞ
れ出力信号をシーケンス回路Ｃに加える。またポ
ンプＰの吐出側には流量計Ｆが設けられ、流量計
Ｆは流量信号を警報設定器A₂に加える。警報設
定器A₂は流量がQ₁になつたときに出力信号をシ
ーケンス回路Ｃに加える。

第４図は制御領域を示す説明図である。第４図
において(a)はポンプＰの回転数を例えば３領域に
分け、n₁未満、n₁〜n₂，n₂以上の各領域におい
て、X₁％増速又は減速するのに要する平均的時
間がT₁，T₂及びT₃であることを示す。又(b)は送
水流量がQ₁未満のときにポンプ回転数の増減率
をX₁％で、又Q₁以上のときにX₂％で行うことを
示している。又(c)はバルブＶの開閉速度を示し、
リミツトスイツチＺにより検出した開度により３
段階にわけて行う。すなわち送水流量の少ない全
閉〜Z₁までを短かく、順次T₁₀＜T₂₀＜T₃₀の如く
開閉をゆつくり行いサージ圧を押えるようにす
る。

以上を更に説明すれば、ポンプ回転数ｎの変化
に伴つて系統各部の圧力がどの程度に増大減少す
るかは分かるため、圧力が系統の耐圧を超えない
範囲で、また頻繁に利用させる速度領域の境界付
近でn₁，n₂を定める。この各回転数n₁，n₂に対応
する領域でX₁％増速又は減速するのに要する平
均時間T₁，T₂及びT₃予め調べておく。

ここで、X₁は流量Ｑが少いとき乃至は定常的
な状態でのポンプ回転数の増減率であり、X₁は
系統の定常運転によつて定められる値である。こ
れに対して、流量が多いときには管圧が耐圧以上
になる危険性もでてくるため、ポンプ回転数の増
減率をX₂％に落してやる（X₁＞X₂）。この場合、
大流量小流量の境界となる値Q₁は系統の流量に
対する圧力上昇の度合を調べて適宜選定する。

また、流量を調節すべくバルブＶを開くに際し
ては、バルブが開くに従つて流量は漸次増大して
いくため、バルブ開度が大きくなるにつれて時間
をかけて開くように制御する。境界となるべきバ
ルブ開度Z₁，Z₂は定常的に使われる領域の境界付
近に定める。

以上の様に定めた、各設定値に対してシーケン
ス回路Ｃは第５図に示す様に制御作動する。すな
わち、例えばポンプＰの回転数がn₁に達しておら
ず、流量がQ₁未満であればX₁％増減速させるに
要する時間T₁でポンプＰ及びバルブＶを制御す
る（第５図）。また、流量がQ₁以上であればX₂
％増減速させるに要する時間T₁・X₁／X₂で制御する （第５図）。

この際、ポンプＰ及びバルブＶを制御するため
の信号は、第５図及びの制御に対応してそれ
ぞれ第６図，に示す様にT₀の休止時間をも
つて断続的に与えることとする。ここで、休止時
間T₀は長距離送水管路であるために、圧力監視
のフイードバツクに時間がかかることを考慮して
設定するものである。

以上においては、T₁領域の制御について述べ
たが、T₂及びT₃の領域についても同様であるこ
とは第５図から理解されるであろう。

しかるに、第６図に示した様な信号をもつてポ
ンプＰ及びバルブＶを制御するが、目標値に到達
したか否かは系統の各部分に配置した検出装置
（図示せず）によつて判断し、目標値に流量等が
到達したことで第６図の信号の送出を停止すれば
よい。

尚、以上の実施例においては、ポンプ回転速度
をn₁，n₂によつて３つの領域に分割し、流量を
Q₁によつて２つの領域に分割した場合について
説明したが、分割数を多くするほど制御の正確さ
が増大するため望ましい。すなわち、回転速度及
び流量を複数の領域に分割して判断し所定の制御
を行う限りにおいてこの発明は成立するものであ
る。

以上のように、ポンプ回転数及び送水流量に応
じて、ポンプＰ及びバルブＶを断続的に制御すれ
ば、管路系の圧力変化は小刻みに行われ過渡状態
においても送水管路の耐圧を越えず、またサージ
タンクの規定水位を割らずにポンプＰのキヤビテ
ーシヨンを生じない範囲で送水することが可能と
なり、送水路の安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な送水管路系を示す概略系統
図、第２図は電動機トルクとポンプトルクとの関
係を示す曲線図、第３図は本発明の一実施に係る
送水管路圧力の制御方法を示す系統図、第４図は
制御区分の説明図で、(a)はポンプ回転数と増減速
指令時間、(b)は送水流量による増減速度の切替
え、及び(c)バルブ開度と開閉速度の関係をそれぞ
れ示す。第５図はポンプの断続制御シーケンスを
示すブロツク図、第６図は、第５図における及
びのタイムチヤートを示す波形図である。 Ｐ……ポンプ、Ｖ……バルブ、Ｎ……タコジエ
ネレータ、Ｆ……流量計、Ｚ……バルブリミツト
スイツチ、A₁，A₂……警報設定器、Ｃ……シー
ケンス回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転数を制御しうるポンプと、このポンプか
   ら送出される流体を通すための管路と、この管路
   に設けられたバルブと、を備えた流体搬送系の管
   路圧力の制御方法において、 前記ポンプの回転数を所定の速度で増減させる
   ポンプ制御系と、前記バルブの開度をこの開度に
   応じた所定の速度で開閉するバルブ制御系と、を
   設け、 前記ポンプの回転数と前記管路内の流量とに基
   づいて定まる制御時間を求め、前記制御時間だけ
   ON指令、所定の休止時間だけOFF指令を示す一
   周期を繰返してなる制御信号を発生させ、この制
   御信号を前記ポンプ制御系および前記バルブ制御
   系に与えて制御を行うことを特徴とする管路圧力
   の制御方法。 ２ バルブ制御系が、バルブの開度が大きくなる
   程、開閉速度を遅くする制御を行うことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の管路圧力の制御
   方法。 ３ ポンプの回転数を基準割合だけ増減するのに
   要すると予測される基準所要時間をその時点での
   前記ポンプの回転数を関数として求め、管路内の
   流量に対し、流量が大きくなる程、小さな値をと
   る増減割合を求め、前記基準所要時間に、前記増
   減割合の前記基準割合に対する比を乗じることに
   より制御時間を求めることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の管路圧力の制御
   方法。