WO1999051883A1

WO1999051883A1 - Systeme de diagnostic destine a un mecanisme a fluide

Info

Publication number: WO1999051883A1
Application number: PCT/JP1999/001661
Authority: WO
Inventors: Masakazu Yamamoto; Yoshio Miyake; Junya Kawabata; Keita Uwai; Yoshiaki Miyazaki; Katsuji Iijima; Hiromi Tamai
Original assignee: Ebara Corporation
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 1999-10-14
Also published as: CN1128930C; JP3343245B2; CN1303467A; AU3053799A; EP1072795A4; EP1072795A1

Description

明細書流体機械の診断システム技術分野

本発明は流体機械の診断システムに係り、詳しくは、流体機械周辺で消費される無駄なエネルギーを把握するシステムに係り、特に冷温水循環ポンプなどを使用する設備において、必要最小限の消費電力を把握 - 検証するためのシステムに関するものである。背景技術

インバ一タ（周波数変換器）を使用して、モータポンプの回転数を制御する技術が知られている。そして、この手法は、給水装置のような激しい負荷変動を伴う用途のみではなく、循環用ポンプなどでも、極めて有効な省エネルギー手段となる。

汎用ポンプは要項基準ではない。即ち、要項（流量 · 揚程）に合わせてポンプを製作するのではなく、在庫品の中から要項を上まわるポンプを選定して使用する。加えて、一般に計画要項は流量に余裕を見て最大流量にて算出され、かつ、配管損失にも余裕と経年変化が見込まれる。したがって、実際の運転は過大流量を抑えるためのバルブ調整を伴い、無駄の多いものとなる。つまり計算式通りにポンプを選定しても、大なり小なり無駄が生じることになる。

省エネルギーの決め手は、「真」の要項（現地で運転してみることで初めてわかる必要最小限の流量 · 揚程）にポンプの運転を一致させ、無駄のない効率的運転を行うことである。例えば、現地で運転してみたらポンプの容量に余裕がありすぎたというような場合、下記の方法でも省エネルギーを図ることは可能である。

① ポンプを 1 クラス容量の小さなものと交換する。

② 羽根車の外径を加工し、ポンプの性能を適正値まで下げる。

しかし、これらの方法は別途の費用がかかるとともに、いざというとき性能を U Pする（元に戻す）ことが困難である。これに対して、インバータはポンプ性能を簡便に、かつ可逆的に調整できるため、その都度思い切った省エネルギー運転を実現できる。

ところが、既設のポンプ設備にインバータを追加して省エネルギーを図ろうとする場合、次のような方法があるが、各々、長所、短所を持つている。

① 既設モータポンプをインバ一タ制御する手法

(長所）モータポンプそのものは変更不要である。

(短所）ポンプの周囲は、湿気の多い場所である可能性が高く、一般のインバータの設置には不向きである。従って、インバータは、制御盤に内蔵させることが望ましい。このため、インバータの他に、制御盤の改造又は新規製作が必要となる。

② 既設モータポンプをィンバ一タ実装ポンプに取替える手法

(長所）制御盤の改造などは、実質的に不要である。

(短所）ポンプを全体的に交換する必要がある。従って、耐用年数に達していない既設ポンプを取替える場合には、コスト的に不利になる。

③ 既設モータポンプのモータのみをィンバ一タ実装モータに取替える手法

(長所）モータのみの交換で済む。但し、カップリング直結型のポンプ以外は、実質的にポンプ部も分解 · 再組立する必要がある。制御盤の改造などは実質的に不要である。

(短所）耐用年数に達していないモータを取替えると、コスト的に不利となる。

従って、各々の現場の条件によって有効な方法を選択する必要がある _c それにもまして問題となるのは、インバータによつて実現可能な省ェネルギー量を試算する方法が一般化されていないことである。即ち、ィンバータを使用しない状態において、「真」の要項を把握し、且つ、実際の運転点との差異を把握 ■ 検証する方法がないことである。このため. ィンバータが省エネルギーに寄与することは分かっていても、具体的にどの程度省エネルギーになるかが把握されていなかった。その結果、例えば、ィンバータ実装ポンプに取替える場合の投資対効果を試算できず. 巿場に省エネルギーが浸透しない要因となっていた。

ところで、渦巻ポンプの流量一圧力特性（Q— H特性）は、図 4 2に示すように、横軸を流量（吐出し量）、縦軸を全揚程（圧力）とした 1 本の曲線によって表示されており、場合に応じて、ポンプ軸動力（出力）、ポンプ効率、ポンプ吸込み性能（要求（Requ ired) N P S H ) 及び電流値（モータポンプの場合）等も記載されていた。

上述したように、近時、例えばインバータ（周波数変換器）に代表される流体機械の回転数を変化させるための機器を使用して、モータボンプの回転数を制御する技術が知られている。そして、この手法は、給水装置のような激しい負荷変動を伴う用途のみではなく、循環用ポンプなどでも、極めて有効な省エネルギー手段となる。

上述したように、汎用ポンプは要項基準ではなく、即ち、要項（流量 • 揚程）に合わせてポンプを製作するのではなく、在庫品の中から計画要項を上まわる（大き目の）ポンプを選定して使用するケースが殆どであり、省エネルギーの決め手は、「真」の要項（現地で運転してみることで初めてわかる必要最小限の流量 ■ 揚程）にポンプの運転点を一致させ、無駄のない「効率的運転」を行うことである。そのため、インバータでポンプを減速することで、極めて大きな省エネルギー効果が得られる。

一方、あらかじめインバータを実装し、調節つまみを介してポンプに加えられる周波数を段階的に制御できるようにしたポンプも提案されている。この種のポンプにあっては、その Q— H特性を、図 4 3 A及び図 4 3 Bに示すように、各調節つまみナンバー毎に周波数（回転数）を変化させた場合の流量（吐出し量）と全揚程（圧力）の関係を示す複数の曲線によって表示することが行われていた。なお、図 4 3 Aは一部拡大図を、図 4 3 Bは、全体図を示している。

しかしながら、上記図 4 2に示すように特性を表示した従来の技術にあっては、インバータを使用して省エネルギーを図ろうとしても、その特性表示には、回転数を変化させた場合の吐出し量と全揚程の関係が全く判らないと同時に、消費電力に関する情報が記載されておらず、このため、インバータの投資対効果を把握するためには、その都度、面倒なシミュレーションを行う必要があった。

一方、上記図 4 3 A及び図 4 3 Bに示すように特性を表示した従来の技術にあっては、各回転数（各調整つまみナンバー）毎の出力については記載されているものの、消費電力に関する情報が記載されておらず、このため、回転数を変化させた場合にどの程度省エネルギーになるかを把握するためには、モータ効率ゃィンバータ効率等のデータを別途入手してシミュレーションする必要があった。つまり、従来の技術にあっては、インバータなどを活用してポンプの省エネルギー対策を施す場合に、投資対効果の試算に手間と時間がかかつてしまい、またインバータ実装ポンプにあっては、その省エネルギー効果を数字的に広く一般にアピールできないのが現状であった。発明の開示

本発明は上記問題点に鑑み、インバータ（周波数変換器）などを活用した回転数調節によってもたらされる省エネルギー量を、回転数調節を実施する前に試算できるような診断システムを提供することを第 1 の目的とする。即ち、本発明は、流体機械周辺で消費される無駄なエネルギ —を把握することができる流体機械の診断システムを提供することを第 1 の目的とする。

また本発明は、インバ一タ（周波数変換器）などを活用した回転数調節によってもたらされる省エネルギー量を、簡便に試算できるような、流体機械の省エネルギー事前診断システムを提供することを第 2の目的とする。

さらに本発明は、ポンプ等の流体機械の特性表示に回転数を変化させた場合の消費電力に関する情報を記載することで、例えばィンバータを導入（増設）する際の投資対効果を簡単に把握できるようにし、もって省エネルギーを市場に浸透させることができるようにした流体機械の特性表示方法及び表示物を提供することを第 3の目的とする。

上述した第 1の目的を達成するため、本発明の流体機械の診断システムは、（ 1 ) 〜（ 4 ) に列挙する態様をとる。

( 1 ) 診断すべき対象の流体機械の所定の情報を入力することにより、流量ー揚程特性に代表される流体機械の特性を特定化する第 1特定化手段と、診断すべき対象の流体機械を運転し、運転時の流体機械の運転圧力（揚程）又は運転流量又は消費電力又は運転電流値の測定結果を入力することにより、前記特定化された流体機械の特性と測定された流体機械の運転圧力又は運転流量との関連性によつて流体機械の運転流量又は運転圧力を特定化する第 2特定化手段と、診断すべき流体機械の回転数を変化させた場合の運転流量又は運転圧力又は消費電力の変化を演算させ、演算結果を表示させる処理手段とを備えたことを特徴とする流体機械の診断システムである。

( 2 ) 診断すべき対象の流体機械の所定の情報を入力することにより、流量ー揚程特性に代表される流体機械の特性を特定化する機能と、診断すべき対象の流体機械を運転し、運転時の流体機械の運転圧力（揚程）又は運転流量又は消費電力又は運転電流値の測定結果を入力することにより、前記特定化した流体機械の特性と測定された流体機械の運転圧力又は運転流量との関連性によって流体機械の運転流量又は運転圧力を特定化する機能と、診断すべき流体機械の回転数を変化させた場合の運転流量又は運転圧力又は消費電力の変化を演算させ、演算結果を表示させる機能とを、コンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。

( 3 ) 診断すべき対象の流体機械の流量ー揚程特性に代表される特性を特定化する第 1特定化手段と、診断すべき対象の流体機械の実際の運転点を特定化する第 2特定化手段と、診断すべき流体機械の回転数を変化させた場合の運転点の変化を演算させ、演算結果を表示させる処理手段とを備えたことを特徴とする流体機械の診断システムである。

( 4 ) 診断すべき対象の流体機械の流量ー揚程特性に代表される特性を特定化する段階と、診断すべき対象の流体機械の実際の運転点を特定化する段階と、診断すべき流体機械の回転数を変化させた場合の運転点の変化を算出する段階と、算出結果を表示する段階とからなる流体機械の診断方法である。

上述の（ 1 ) 〜（4 ) に記載の発明の各態様によれば、インバータ (周波数変換器）などを活用した回転数調節によってもたらされる省ェネルギ一量を、回転数調節を実施する前に試算することができる。

本発明の各手段又は段階は、プログラムされたパーソナルコンピュータ等のコンピュータによって実行される。なお、上述の（4 ) に記載の本発明の態様においては、一部の段階をコンピュータで実行しないで、他の手段（手作業等）で実行する場合をも含むものである。

また上述した第 1の目的を達成するため、本発明の他の態様は、流体機械の口径および羽根車段数と、流体機械を駆動する電動機の定格出力および定格回転数とをもとに、代表揚程および代表軸動力を含む流体機械特性の代表点と、代表流量以外の揚程および軸動力の代表揚程および代表軸動力に対する比率を決定することで、各流量における揚程および軸動力を算出し、流体機械の仮特性を想定する段階と、少なくとも現状運転時の揚程および消費電力を含む測定データをもとに前記仮特性を補正して流体機械の特性と、運転流量を含む運転点とを特定する段階と、を備えたことを特徴とする流体機械特性特定方法である。

上述した第 2の目的を達成するため、本発明の 1態様は、交流商用電源によって駆動される場合のモータ付流体機械の流量一圧力（揚程）及び流量一消費電力のデータと設備側の計画要項（流量一圧力）を入力する手段と、流量がゼロの場合の管路抵抗（実揚程）を入力又は仮定する手段と、周波数変換器を用いて流体機械の回転数を低下させた場合の消費電力の削減効果を演算する手段と、演算結果を表示させる処理手段とを備えたことを特徴とする流体機械の省エネルギー事前診断システムである。

また本発明の他の態様は、交流商用電源によって駆動される場合のモータ付流体機械の流量一圧力（揚程）及び流量一消費電力のデータと設備側の計画要項（流量一圧力）を入力し、かつ流量がゼロの場合の管路抵抗（実楊程）を入力又は仮定することにより、周波数変換器を用いて流体機械の回転数を低下させた場合の消費電力の削減効果を演算する機能と、演算結果を表示させる機能とを、コンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。

上述した第 3の目的を達成するため、本発明は、（ 1 ) 〜（ 5 ) に列挙する態様をとる。

( 1 ) 回転数によって異なる流体機械の流量一圧力特性を同一面上に複数の曲線によって表示するとともに、消費電力に関連する情報を前記面上に表示することを特徴とする流体機械の特性表示方法である。

本発明によれば、回転数によって異なる流体機械の流量一圧力特性に対応して、消費電力に関連する情報を同時に一目で得られるため、例えばインバ一タを導入（増設）する際の投資対効果を簡単に把握できる。

( 2 ) ( 1 ) に記載の流体機械の特性表示方法を用いて流体機械の特性を表示した表示物である。この表示物としては、カタログ等に代表される販売資料が挙げられる。

( 3 ) 回転数によって異なる流体機械の流量一圧力特性をカタ口グ等に代表される販売資料の同一面上に複数の曲線によって表示するとともに. 消費電力に関連する情報を前記販売資料の面上に同時に表示することを特徴とする流体機械または流体機械の回転数を変化させるための機器である。これにより、流体機械またはィンバータに代表される流体機械の回転数を変化させる機器の導入の際に、これらの販売資料を見ることで、投資対効果を簡単に把握することができる。

( 4 ) 回転数毎の流体機械の流量一圧力特性を示す複数の曲線と、消費電力毎の流体機械の流量一圧力特性を示す複数の曲線を同一座標系に記載した流体機械の消費電力読取り線図である。

( 5 ) 交流商用電源によって駆動される場合のモータ付き流体機械の流量一圧力特性及び流量一消費電力のデータを入力することによって、請求項 2 8に記載の表示物または請求項 3 0に記載の線図が得られるようにしたコンピュータによる演算 ■ 作画システム及び該システムをコンビユータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。図面の簡単な説明

図 1は本発明に係る流体機械の診断システムのハードウエア構成を示すブロック図である。

図 2は本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 3 A及び図 3 Bは本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 4 A及び図 4 Bは本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 5 A及び図 5 Bは、本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。図 6は本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 7は本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 8は本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 9は本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 1 0は本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 1 1は本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 1 2は本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 1 3は図 1乃至図 1 2に示す流体機械の診断システムにおける処理フローの概略を示す概略処理フロー図である。

図 1 4は流体機械の性能調整装置を使用する際の取付施工の第 1の態様を示す側面図である。

図 1 5は流体機械の性能調整装置を使用する際の取付施工の第 2の態様を示す側面図である。

図 1 6 A及び図 1 6 Bは図 1 4に示す性能調整装置の詳細を示す図であり、図 1 6 Aは部分的に断面された正面図、図 1 6 Bは側面図である _c 図 1 7は図 1 6 Aの XV I I— XVI I線断面図である。

図 1 8 A及び図 1 8 Bは図 1 5に示す性能調整装置の詳細を示す図であり、図 1 8 Aは部分的に断面された正面図、図 1 8 Bは平面図である _t 図 1 9は図 1 8 Aの XIX—XIX線断面図である。図 2 0 A及び図 2 0 Bは流体機械の性能調整装置を使用する際の取付施工の第 3の態様を示す図であり、図 2 O Aは側面図、図 2 0 Bは図 2 0 Aの XX矢視図である。

図 2 1 A及び図 2 1 Bは図 1 4乃至図 2 0に示す性能調整装置本体の別の実施態様であり、図 2 1 Aは正面図、図 2 1 Bは側面図である。

図 2 2は本発明に係る流体機械の診断システムにおける診断手順を説明する図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。

図 2 3は診断すべき対象の流体機械の運転現場へ持ち込む器材の一例を示す概略図である。

図 2 4は比速度に対するポンプの特性（流量ー揚程、流量一軸動力）を無次元で示すポンプ無次元特性である。

図 2 5は比速度一ポンプ効率特性を示す図である。

図 2 6 A乃至図 2 6 Dは、仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量で補正する場合におけるポンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の補正段階を示す図である。

図 2 7 A乃至図 2 7 Dは、仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量と、締切運転時の揚程および消費電力で補正する場合におけるポンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の補正段階を示す図である。

図 2 8 A乃至図 2 8 Dは、仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量と、バルブ全開運転時の揚程および消費電力で補正する場合におけるポンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の補正段階を示す図である。

図 2 9 A乃至図 2 9 Dは、仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量と、締切運転時およびバルブ全開運転時の揚程および消費電力で補正する場合におけるポンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の補正段階を示す図である。

図 3 O A乃至図 3 0 Dは、仮特性と現状運転時の揚程より運転点（流量）を特定し、現状消費電力で前記仮特性を補正する場合におけるボンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の補正段階を示す図である。

図 3 1 A乃至図 3 1 Dは、仮特性と現状運転時の揚程より運転点（流量）を特定し、現状消費電力及びバルブ全開時の揚程と消費電力で前記仮特性を補正する場合におけるポンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点 (流量）の特定と仮特性の補正段階を示す図である。

図 3 2は本発明に係る流体機械の省エネルギー事前診断システムにおける診断手順を示す図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。図 3 3は本発明に係る流体機械の省エネルギー事前診断システムにおける診断手順を示す図であり、流体機械の特性曲線を示す図である。図 3 4は本発明に係る流体機械の省エネルギー事前診断システムによつて診断された結果を出力した例を示す図である。

図 3 5は図 3 4の A部分を示す図である。

図 3 6はパーソナルコンピュータによる流体機械の省エネルギー事前診断システムの一例を示す概略図である。

図 3 7は本発明に係る流体機械の特性表示方法及び表示物の第 1 の実施の形態の流体機械の特性を表した図である。図 3 8はィンバータ導入の簡易的投資対効果の試算例の説明に付する図である。

図 3 9は本発明に係る流体機械の特性表示方法及び表示物の第 2の実施の形態の流体機械の特性を表した図である。

図 4 0は本発明に係る流体機械の特性表示方法及び表示物の第 3の実施の形態の流体機械の特性を表した図である。

図 4 1 は演算 · 作画システムにおける処理フローの概略を示す概略処理フロー図である。

図 4 2は従来のポンプ特性の表示例の一例を示す図である。

図 4 3 A及び図 4 3 Bは従来の他のポンプ特性の表示例の他の例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係る流体機械の診断システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。

流体機械の診断システムは、診断すべき対象の流体機械の所定の情報を入力することにより、流量ー揚程特性に代表される流体機械の特性を特定化する第 1特定化手段と、診断すべき対象の流体機械を運転し、運転時の流体機械の運転圧力（揚程）又は運転流量又は消費電力又は運転電流値の測定結果を入力することにより、前記特定化された流体機械の特性と測定された流体機械の運転圧力又は運転流量との関連性によって流体機械の運転流量又は運転圧力を特定化する第 2特定化手段と、診断すべき流体機械の回転数を変化させた場合の運転流量又は運転圧力又は消費電力の変化を演算させ、演算結果を表示させる処理手段とからなる _c 図 1 は、本実施形態による流体機械の診断システムのハードウエア構成図である。本実施形態では、流体機械としてポンプを例に挙げて説明する。

流体機械の診断システムは、システム全体を統括的に制御する主制御部 1 と、主制御部 1 に接続された主記憶装置 2 とを備えている。主制御部 1 は、制御装置 3 と演算装置 4 とから構成されている。主制御部 1 には、キーボードやマウス等からなる入力装置 5 と、プリンタやディスプレイ等からなる出力装置 6 とが接続されている。図 1 において、太い矢印はデータやプロダラムの流れを示し、細い矢印は制御信号の流れを示す。

主制御部 1 は、オペレーティングシステム等の制御プログラム、流体機械の診断手順を規定したプログラム、および所要データを格納するための内部メモリを有しており、これらプログラム等により、上記第 1特定化手段、第 2特定化手段および処理手段を実現している。主記憶装置 2は、ハードディスクやフレキシブルディスク、あるいは光ディスク等からなり、現在、市場に出回っている各種ポンプのデータが格納されている。

なお、このデータは必ずしも個々のポンプの正確なデータでなくとも良い。即ち、口径や出力の値を入力することで、ポンプの特性をある程度特定化するための平均的データもしくは、あらかじめモデル化した要素データでも良い。

本発明によれば、主制御部 1に組み込まれた第 1特定化手段によって. 例えば診断すべき対象のモータポンプの特性を特定化することができる ₍ 具体的には、例えば、

• ポンプの口径

• 電動機の定格出力（又はポンプの公称出力） • 電動機の極数

- 電動機の運転周波数

• ポンプの羽根車段数

をポンプ銘板の値などを参照して入力装置 5に入力する。第 1特定化手段は、これらのデータによってポンプの流量一揚程特性及び流量一消費電力特性を特定化する。この特定化は、例えば主記憶装置 2に格納されたデータから近いものを選択することにより行う。なお、入力装置 5に入力する情報（データ）には、上記以外に、ポンプの銘板要項、ポンプの機名、ポンプの羽根車段数、ポンプの羽根車の外径寸法、ポンプのテストデータ等が含まれる。

特定化は、例えば、図 2に示すように一本の実線と破線及び斜線を使用して表示する。図 2は、ポンプの流量ー揚程特性および流量一消費電力特性を示す図であり、横軸は流量（Q ) 、縦軸は揚程（H ) 又は消費電力（W ) を示す。図 2に示すように、入力結果に基づき第 1特定化手段により、ポンプの流量ー揚程特性および流量一消費電力特性が所定の幅をもって特定される。即ち、斜線部 a の領域が特定される。破線は斜線部 aの領域の上下限を表し、実線は斜線部 a の領域の中心線である。第 1特定化手段によって特定された結果は、 L C D (液晶）等のディスプレイからなる出力装置 6に表示される。斜線部 aは入力するデータによって精度補正されて、その範囲が狭くなるように構成される。即ち、例えば製造メーカとポンプの機名が分かっていれば、より精度高く特性を特定化できるため、図 3 Aの状態から図 3 Bに示すように斜線部 a の面積は極小にできる。

第 1特定化手段によって特定された結果は、更に、実際の運転点における流体機械の消費電力を入力することによって精度補正される。即ち. 実際の運転時のモータの消費電力を測定し、入力装置 5に入力することによって、精度補正され、図 4 Aの状態から図 4 Bに示すように、斜線部 a が実際のモータの消費電力の値を含むように、斜線部 a の領域が修正される。

第 1特定化手段によって特定された結果は、更に、図 5 Aの状態から図 5 Bに示すように、実際の締切運転時の運転圧力及び消費電力を入力することによって精度補正される。即ち、斜線部 aの領域が実際の締切運転時の運転圧力及び消費電力を含むように斜線部 a を補正する。

第 1特定化手段によって特定された結果は、更に、ポンプの工場出荷前などに行ったポンプのテストデータ（流量ー揚程、流量一消費電力）を入力することにより補正することも可能であり、この場合、図 6に示すように、極めて高い精度でポンプの特性を特定化できる。実際は、ポンプのテストデータを入力するまでもなく、前述のいくつかのデータを入力すれば、図 6に近い特定化が可能である。この場合、図 5 Bのように精度補正された状態から、さらに斜線部 aの領域の中心線を選ぶことにより図 6に近い特定化を行うことができる。

第 1特定化手段によって特定化されたポンプ特性に対し、第 2特定化手段を動作させることで、その設備におけるポンプの運転点を特定化でさる。

この際、診断すべき対象のポンプを運転し、実際の運転圧力（揚程）又は運転流量もしくは、消費電力を測定して、入力装置 5に入力することによって、第 2特定化手段を動作させる。

① 運転圧力を入力する場合

運転圧力を、ポンプ吸込圧力とポンプ吐出圧力を測定して算出し、入力する。その結果、流量ー揚程特性曲線および流量一消費電力特性曲線との交点を求めることにより図 7に示すように運転流量と消費電力を特定できる。

② 運転流量を入力する場合

運転流量を流量計を用いて測定し、入力する。その結果、流量一楊程特性曲線および流量一消費電力特性曲線との交点を求めることにより図 8に示すように運転圧力（揚程）と消費電力を特定できる。

③ 消費電力を入力する場合

運転時のモータの消費電力を電力計を用いて測定し、入力する。その結果、流量ー揚程特性曲線および流量一消費電力特性曲線との交点を求めることにより図 9に示すように運転圧力（揚程）と運転流量を特定できる。この際、消費電力の代わりに運転電流値を測定して入力しても良い。

尚、実際には、流量や消費電力の測定は、高価な測定器具が必要であつたり、手間が掛かる場合が多い。これに対して運転圧力は、ポンプの吸込側に連成計、ポンプの吐出側に圧力計を取付けるだけで容易に算出できる。

処理手段を機能させる前に、実揚程を把握して入力しておくと都合がよい。これは図 1 0に示すように設備側（配管側）の抵抗曲線を算出できるためである。

図 1 0において、

H i _ H。二 K Q！ ²

··· K！ = ( H i - H o ) / Q！² ( F^は全揚程、 H。は実揚程、は流量）

即ち、 Q ! , H！ , H。が特定できればは求められる。

従って、任意の流量 Qにおける設備側（配管側）の抵抗 Fは、 F = H。+K〗Q² = H。十 (H ! - H o) ( Q / Q i ) ² となる。

尚、実揚程は、後述のコントローラを使用することで、より正確に把握することもできる。

実揚程の把握が困難な場合は、図 1 1 に示すように、仮の実揚程として 3種類（モデル 1 ， 2 ， 3 ) 程度の数値を入力しておくことも可能である。

処理手段は、次のように機能する。

図 1 2において、曲線ひ ₈は第 1特定化手段によって特定化したポンプの流量ー揚程特性である。

曲線ひ ₈上には、図示しない複数の点が存在する。そして、その点の座標は、流量と揚程によって（ q h ， ( q _{2 >} h ₂) ……のように定義される。

処理手段は、これらの点に対してある回転数比を設定する。今、回転数比を 0. 9 5 とした場合、 q t _{q i} X O . 9 5に移動し、 h di h X 0. 9 5 ²に移動する。

即ち、（ 0 . 0. 9 5 ² h ，（ 0. 9 5 q 2 , 0. 9 5 ² h

2 ) ……なる点が生まれ、これらの点をつないだ曲線がひ 7となる。

以下、同様にして回転数比を 0. 9， 0. 8 5， 0. 8 0……として α ₆〜 α ,の曲線を作図する。

曲線 ]3は、前述の図 1 0に示す方法によって算出した設備側（配管側）の抵抗曲線である。 ⑧で示す点は、実際の運転点であり、 ⑦〜①の点は、回転数を変化させた場合の計算上の運転点である。

曲線 y ₈は、第 1特定化手段によって特定化したポンプの流量一消費電力特性である。

曲線 γ ₈上には、図示しない複数の点が存在する。そして、その点の座標は、流量と消費電力によって（ q , w ， ( q w₂) ……のよう疋 ¾1され'る。

処理手段は、これらの点に対して前述の通りある回転数比を設定する。回転数比を 0. 9 5 とした場合、 q d q ' X O . 9 5に移動し、は w ！ X 0. 9 5³に移動する。

これは、回転数を変化させても、ポンプ効率及びモータ効率が変化しないことを前提とした場合である。また、インバータなどを使用する場合の周波数変換ロスも考慮していない。これらを予め考慮して、より精度高く、消費電力を算出することも可能である。

上述したように、（ 0. 9 5 01 !， 0. 9 5³ w ,) ，（ 0. 9 5 q ₂, 0. 9 5 ³ w₂) ……なる点が生まれ、これらをつないだ曲線が y となる, 以下、同様にして回転数比を 0. 9 , 0. 8 5， 0. 8……として y ₆〜 _Ί ：の曲線を作図する。

曲線 y ₈〜γ ,上には、 ⑧〜①の運転点に対応する消費電力を点で示してある。

さて、図 1 2において、斜線部で記した点を設備の設計点とする。即ち、 3 5 0 0 1 i nの流量が必要な場合に、実揚程を含めた配管抵抗が 3 8. 5 mとなるであろうという計算上の点である。これに対して、 ⑧の点が実際の運転点である。

この設計点と実際の運転点の「ずれ」は、前述の理由（従来の技術の項参照）によって生まれる。この例では、設計点流量に対して、実際には 4 0 %も過大な流量で運転されていることになる。

処理手段は、設計点流量に対して、適正なポンプの回転数と、その回転数（運転点）における消費電力を表示する。この例では、 ④の点が適正な運転点である。実際の運転点⑧と比較すると、表 1 に示す通りになる

(表 1 )

即ち、 5 0 %の電力節減となる。

前述の例では、設計点流量を適正な運転点と定義した。しかしながら. 設計点流量が、必ずしも適正な運転点とは限らない。実際に必要な流量よりも、余裕を見て少し多めに設計点流量を決める場合の方が、一般的である。この場合、より回転数を下げ、より電力を節減することができる。

即ち「真」の要項での運転による省エネルギーである。

なお、図 1 1において、仮の実揚程を設定した場合には、図 1 2に示す曲線 /3が 3本存在することになるが、この場合には、更に条件を絞る (限定する）ことにより 1本の曲線) 3を特定し設備設計点と比較して 1 つの診断結果を出すようにしてもよいし、 3本の曲線のまま設備設計点と比較して、 3つの診断結果を出すようにしてもよい。

図 1 3は、図 1乃至図 1 2に示し、かつ詳細に説明した流体機械の診断システムにおける処理フローの概略を示す概略処理フ口一図である。ステップ 1 において、診断すべき対象である、実際に運転されている流体機械の特性を特定化するための情報（ポンプの口径、電動機の定格出力など）を入力装置 5に入力する。

次に、ステップ 2において、実際に運転されている流体機械の運転点を特定化するための情報（運転圧力又は運転流量等の測定値）を入力装置 5に入力する。

次に、ステップ 3において、設備側の抵抗特性を特定化するための情報（実揚程等）を入力装置 5に入力する。

次に、ステップ 4において、流体機械の回転数を変化させた場合の流体機械の運転点の推移を演算装置 4により演算させて出力装置 6に表示させる。

本発明は、以上のようにして、インバータなどを現地に持ち込まずに- ポンプ周辺で消費される無駄なエネルギー量を把握することができる。従って、例えば、インバータなどを導入する場合の投資対効果が明瞭となるため、省エネルギーを市場に普及させる効果を期待できる。

本発明では、更に、把握した無駄を省くための手段として、周波数変換器を主要部品としたコントローラを提案する。本件出願人は、本発明と組み合わせるべき最も好適なコントローラの一つとして、流体機械の性能調整装置を提案する。

即ち、本発明と組み合わせるのに好適な流体機械の性能調整装置は、容易にポンプの性能調整ができ、省エネルギーを図ることができる技術を提供するものであり、即ち、既設ポンプと制御盤を実質的に変更することなく、単にィンバ一タを追加するだけでポンプの性能調整を可能にすることができる。

次に、流体機械の性能調整装置を説明する。

図 1 4は、本発明に係る流体機械の性能調整装置を使用する際の取付施工の第 1の態様を示す。符号 1 0 1はポンプュニットであり、ポンプュニット 1 0 1は共通ベース 1 0 2の上部にポンプ 1 0 3 と電動機 1 0 4 とを設けた構成からなる。吸込配管 1 0 5から導かれた流体は吸込側仕切弁 1 0 6及び短管 1 0 7を通過し、ポンプ吸込口 1 0 3 aからボンプ 1 0 3内に吸い込まれ昇圧された後、ポンプ吐出口 1 0 3 bから吐き出される。吐き出された流体は更に逆止弁 1 0 8、吐出側仕切弁 1 0 9 を通過し、吐出配管 1 1 0へ導かれる。

流体機械の性能調整装置（以下、調整装置と称する） 1 1 1は熱伝導性の良好なアルミ合金からなる放熱手段 1 1 2を介して短管 1 ◦ 7に取付けられている。

この実施態様において、放熱手段 1 1 2は図示しないボルトによって調整装置 1 1 1 と固定され、同時に図示しない Uボルトによって短管 1 0 7 とも固定されている。

制御盤 1 1 3から供給される電力は調整装置 1 1 1の入力手段である入力側ケーブル 1 1 4から調整装置 1 1 1内に収容された周波数変換器に導かれ、周波数が変換される。周波数が変換された電力は調整装置 1 1 1の出力手段である出力側ケーブル 1 1 5から電動機 1 0 4へと供給される。調整装置 1 1 1 における周波数変換には損失熱が伴うが、本態様では、上記損失熱が放熱手段 1 1 2及び短管 1 0 7を介してポンプ取扱流体に放熱される。

図 1 5は本発明に係る調整装置を使用する際の取付施工の第 2の態様を示す。符号 1 0 1はポンプュニットであり、ポンプュニット 1 0 1は共通べ一ス 1 0 2の上部にポンプ 1 0 3 と電動機 1 0 4 とを設けた構成からなる。吸込配管 1 0 5から導かれた流体は吸込側仕切弁 1 0 6及び短管 1 0 7を通過し、ポンプ吸込口 1 0 3 aからポンプ 1 0 3内に吸い込まれ昇圧された後、ポンプ吐出口 1 0 3 bから吐き出される。吐き出された流体は更に逆止弁 1 0 8、吐出側仕切弁 1 0 9を通過し、吐出配管 1 1 0 へ導かれる。

制御盤 1 1 3から供給される電力は調整装置 1 1 1の入力手段である入力側ケーブル 1 1 4から調整装置 1 1 1内に収容された周波数変換器に導かれ、周波数が変換される。周波数が変換された電力は調整装置 1 1 1 の出力手段である出力側ケーブル 1 1 5から電動機 1 0 4へと供給される。

図 1 5の実施態様において、放熱手段 1 1 2はステンレス製の水冷ジャケットを構成しており、図示しないボルトによつて調整装置 1 1 1 と固定され、同時に L字形の取付金具 1 1 6によって、短管 1 0 7のフランジボルトに共締め固定されている。放熱手段 1 1 2には、ポンプの吐出側流体が小配管 1 1 7から導かれ、小配管 1 1 8を通過してポンプの吸込側にバイパスされる。

本態様では、周波数変換に伴う損失熱が放熱手段 1 1 2及び小配管 1 1 7 ， 1 1 8によってポンプ取扱流体に放熱される。

本態様では図 1 5に破線 1 1 9で示すような断熱処理が行われている _; これは、冷温水循環用途などにおいて配管表面から大気中に熱が移動しないように行われるものである。この場合、図 1 4の第 1の態様を採用することは困難であり、本態様が有効となる。

図 1 6 A及び図 1 6 Bは図 1 4に示す調整装置の詳細を示す図であり . 図 1 6 Aは部分的に断面された正面図、図 1 6 Bは側面図である。

放熱手段 1 1 2は短管 1 0 7に Uボルト 1 2 0で固定される。また入力側ケ一ブル 1 1 4及び出力側ケーブル 1 1 5は、例えば水中モータポンプで使用される水中ケーブルと同様な方法で調整装置 1 1 1 と外気との気密を確保している。更に 1 2 1で示す Oリングは放熱手段 1 1 2 と調整装置 1 1 1 との接触面から外気が装置内に侵入しないように配慮したものである。

次に、図 1 6 Aの XVI I— XV I I線断面図である図 1 7を参照して、調整装置 1 1 1 の周辺構造を説明する。周波数変換器本体 4 8はベース 4 6 及びカバー 4 7からなるケースに収容される。また、ベース 4 6 とカバ - 4 7は間にシール部材 5 8を介して図示しないボルトによって固定され、外気との気密を保っている。

周波数変換器本体 4 8はベース 4 6に密着性高く固定され、その発生熱をべ一ス 4 6に伝える。同様にベース 4 6 と放熱手段 1 1 2、放熱手段 1 1 2 と短管 1 0 7についても各々密着性高く固定される。この結果. 周波数変換器の発生熱は取扱流体に好適に放熱されるため、一般の汎用インバータに用いられる空冷ファンなどは不要である。即ち、ファン故障による冷却不良の心配がない。なお、ベース 4 6 と放熱手段 1 1 2はボルト 5 5にて締結されている。また上述のように、ケース内は外気と遮断されているため、周波数変換器は風雨や結露による絶縁劣化を生じにくい。

図 1 8 A及び図 1 8 Bは図 1 5に示す装置の詳細を示す図であり、図 1 8 Aは部分的に断面された正面図、図 1 8 Bは平面図である。放熱手段 1 1 2はステンレス製の水冷ジャケットをなし、取扱流体の出入口 1 2 2を備えている。なお、入力側ケーブル、出力側ケーブル、 Oリング 1 2 1は図 1 6に示す例と同様の構成となっている。

次に、図 1 8 Aの XIX— XIX線断面図である図 1 9を参照して、本態様における調整装置 1 1 1の周辺構造について説明する。周波数変換器本体 4 8はベース 4 6及びカバー 4 7からなるケースに収容される。また, ベース 4 6 とカバ一 4 7は間にシール部材 5 8を介して図示しないボルトによって固定され、外気との気密を保っている。

周波数変換器本体 4 8はベース 4 6に密着性高く固定され、その発生熱をべ一ス 4 6に伝える。同様にべ一ス 4 6 と放熱手段 1 1 2についても密着性高く固定される。この結果、周波数変換器の発生熱は取扱流体に好適に放熱されるため、一般の汎用ィンバ一タに用いられる空冷ファンなどは不要である。

リブ 1 2 3は 3つの役割を有する。その 1つは、取扱流体の圧力によつて水冷ジャケットが変形しないように強度 ■ 剛性を向上させる役割である。もう 1つは、取极流体のジャケット内における滞留時間を確保するための流れの案内装置としての役割である。さらにもう 1つは、取极流体との接触面積を増加させることで、放熱効果を向上させる役割である。なお、本態様によれば、前述のように配管周辺が断熱施工されていても、装置を容易に効果的に冷却できる。

次に、図 2 0 Aおよび図 2 0 Bを参照して、本発明の第 3の実施態様について説明する。第 3 の態様における基本的な構成は、図 2 O Aに示すように第 1および第 2の態様と同様である。しかしながら、第 3 の態様ではポンプ 1 0 3 とモータ 1 0 4を連結する力ップリング 1 2 6の回転に伴う気流を利用した空冷型の調整装置 1 1 1 をなしている。

一般にカップリング 1 2 6の周囲には、図 2 0 B (図 2 0 Aの XX矢視図）に示すように、事故防止のためのカップリングガードが設けられるが、本態様では、このカツプリングガ一ドを放熱手段 1 1 2 として活用するものである。

ここでは、カップリングガード（放熱手段） 1 1 2をアルミ合金製とし、かつ前述の気流による空冷効果を向上させるため、複数の空冷用リブ（フィン） 1 2 8を設けている。ケース周辺の構造は第 1および第 2 の態様と同様であるため、屋外の風雨にも耐えられる。

次に図 2 1 A及び図 2 1 Bに示す実施態様について説明する。図 2 1 A及び図 2 1 Bは図 1 4乃至図 2 0に示す装置本体の別の実施態様であり、図 2 1 Aは正面図、図 2 1 Bは側面図である。簡単に言えば、本実施態様は出力側ケ一ブル 1 1 5がべ一ス 4 6に設けられている点のみが異なっている。

放熱手段に出力側ケーブルを取付ける必要がないので、より構造が単純となっている。本態様の装置が水冷ジャケット型や、空冷型にも応用できるのは勿論のことである。

なお、図 1 6 A、図 1 6 B、図 1 8 A、図 2 1 A及び図 2 I Bにおいて、符号 1 2 4で示されるネジ止め式キヤッブは、図示しない Oリングを介して外気との気密を確保するものである。キャップ内には、出力周波数調整手段が設けられている。例えば、ロータリー式の段階式スイツチになっており、流体機械の回転数を適宜に調節できる。

また、本発明では、図面中に記載がない通り、周波数変換器の出力をオン一オフするためのスィツチに相当する部品は設けていない。即ち、周波数変換器に電力が供給されると自動的に出力を開始するように構成されている。したがって、装置を配管に取付ける場合の位置に制約を受けない。例えば子供がいたずらしないように手のとどかない位置に取付けたり、あるいは狭い空間に取付けても、電源の入切りだけで流体機械は始動 · 停止するため、支障がない。

図 1 4乃至図 2 1 Bに示す流体機械の性能調整装置（以下、コント口 —ラと称する）を本発明のシステムに組み込むことで、更に精度高く無駄なエネルギーを把握できる。このコントローラは、出力周波数を段階的に 5 %きざみの 8段階に設定できる。このきざみは前述の処理手段の回転数比に一致しているため、システムを稼動させながら、実際の消費電力を検証することができる。また、前述の処理手段においては、インバ一タの損失（ロス）を無視していたが、実際にインバ一タで駆動すれば、実測データとして正確な消費電力が算出できる。

また、このコントローラは、無駄なエネルギーを把握するための手段としてのみではなく、把握した無駄を省くための手段としても極めて有効である。なぜなら、ポンプの設置場所として、一般的な屋外での使用に耐えるからである。制御盤内に収容する必要もないため、特別な改造費用 * 施工費用が掛からない。即ち、コントローラを現地に持ち込んで、投資対効果が良好な場合には、コントローラをそのまま取付けておけば良いわけである。

また、このコントローラを使用することで、実揚程を精度高く把握できる。即ち、図 2 2に示すように、ポンプの回転数を変化させ、各々の回転数におけるバルブ（仕切弁）開放時の運転圧力（揚程）と、バルブ締切時の運転圧力を比較し、両者の差がなくなる点が実揚程を示すことになる。

(表 2 )

No. ⑧ ⑦ ⑥ ⑤ ④ ③ ② ①

回転数比 1. 0 0. 95 0. 90 0. 85 0. 80 0. 75 0. 71 0. 67

バノレブ

41. 5 37. 5 33. 5 30 26 23 21 19

禾王締切

ト揚バルブ

m 32 29. 5 27. 5 25. 5 23. 5 22 20 19

開放 19 ノ m 即ち、表 2に示す例では、 1 9 mが実揚程である。

この結果、実揚程を把握しにくい場合（例えば、配管系が複雑）であつても、本発明のコントローラを使用することで容易に実揚程を把握できる。この値を、図 1に示す入力装置 5に入力し、処理手段を機能させることで、更にシステムの精度が向上する。

以上、記述してきた第 1特定化手段、第 2特定化手段、処理手段として、コンピュータを機能（動作）させるためのプログラムを記録した記録媒体は、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータに組み込まれ、ポンプの使用現場に容易に持ち込むことができる。

図 2 3は、診断すべき対象の流体機械の運転現場へ持ち込む器材の一例を示す概略図である。

上記器材は、図 1に示す主制御部 1 (制御装置 3 と演算装置 4 とを含む）、主記憶装置 2、入力装置 5、出力装置 6の一部を構成する L C D を含むパーソナルコンピュータ P Cと、上記プログラムを記録した記録媒体としてのフロッピディスク（F D ) 又は C D— R O Mと、図 1 に示す出力装置 6の一部を構成するプリンタ P Rとを含んでいる。また、上記器材は、ポンプ等の流体機械の吸込側に取り付けられる連成計 C _{P G}、吐出側に取り付けられる圧力計 P c、および流体機械を駆動する電動機の消費電力を測定するパワーメータ P wを含んでいる。

以上説明したように、本発明により、流体機械周辺で消費される無駄なエネルギーを把握することができる。そして、本発明により、インバ

—タなどを現地に持ち込まずに、流体機械周辺で消費される無駄なエネルギ一量を把握できる。従って、例えば、インバータなどを導入する場合の投資対効果が明らかになるため、省エネルギーを市場に浸透させやすい。

本発明のコントローラ（性能調整装置）を使用することで、無駄なェネルギ一量を把握すると同時に、無駄を省くことも可能となる。

本発明を適用すれば、おおよそ、流体機械の回転数を低下させる結果となるため、軸受ゃメカニカルシールなどの寿命を延ばす効果も期待でさる。

本発明は、ポンプを停止させたり、バルブの開度を変化させたりすることなく、即ち、ユーザの設備に支障を与えずに、所謂「省エネルギー診断」を行うこともできる。換言すると、設備稼動中（休日ではなく平日）に実施することができる。

また、より精度の高い「省エネルギー診断」を要求された場合にも、適切な対応ができる。なお、この場合は、ー且、設備を停止させたり、バルブの開度を変化させたデータを採取したりすることも必要となる。本発明を適用することにより、各々の状況に応じて、コントローラの導入や「 1 ランク容量の小さな流体機械」への転換など適切な処置を行える。

また、配管側（設備側）の損失を把握できるため、例えば、配管径を 1 ランク上げることでの省エネルギーなども簡便に試算できる。

次に、本発明における流体機械特性特定方法について渦巻ポンプを例に説明する。以下の流体機械特性特定方法は、図 1乃至図 1 3に示した実施形態における第 1および第 2特定化手段を更に具現化した例を示すものである。

一般に、渦巻ポンプは、口径と、電動機出力および回転数に対応した機種が設計されており、口径と電動機定格回転数により使用水量範囲、電動機出力により揚程がおおむね定まっている。従って、渦卷ポンプの口径と、羽根車段数と、電動機出力および回転数からポンプの比速度

( N s ) を想定することが可能である。ここで、比速度（N s ) とはポンプの設計段階で使用される数字で次式により定義されている。

N s = N Q ^{1 / 2} / H ^{3 4}

ここに、 Nは回転数、 Qは流量、 Hは羽根車 1段の揚程をそれぞれ示す。

流量一揚程特性および流量一軸動力特性等のポンプの特性は、比速度によって異なる。またポンプ効率も同様に比速度によって異なる。ボンプの特性（流量ー揚程、流量—軸動力）は比速度に対して図 2 4に示す〈ポンプ無次元特性〉として整理することができ、ポンプ効率は図 2 5 に示す〈比速度一ポンプ効率特性〉として整理することができる。図 2 4において、横軸は無次元流量（Q ) を示し、縦軸は無次元揚程（H ) および無次元軸動力（K W ) を示す。図 2 4においては、比速度（N s ) は 5 6 0， 4 0 0， 2 8 0……， 5 0に対してのポンプの特性が示されている。図 2 5において、横軸は比速度（N s ) を示し、縦軸はボンプ効率 η ( % ) を示す。

したがって、図 2 4中に代表点（有次元の流量、揚程および軸動力）を定めれば、ポンプ特性全体を仮特性として想定することが可能となる。ポンプの仮特性の想定ができた段階で、ポンプ運転点（流量）の特定及びポンプ運転時の測定データ（揚程および消費電力）と整合するように仮特性を補正することにより流体機械の特性を特定することができる。なお図 2 4および図 2 5は予めデータベース化されている。

次に、仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量で補正する場合におけるポンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の補正段階について図 2 6 A乃至図 2 6 Dを参照して説明する。

まず、図 2 6 Aに示すように、口径（ ψ ) および段数（ S T G) を含むポンプ型式の情報と、定格出力（ P。）および定格回転数（N) を含む電動機の情報と、現状運転時の揚程（H) および消費電力（P i ) を含む測定データの情報とを図 1に示す入力装置 5に入力する。

次に、図 1 に示す主制御部 1 において、以下のステップ 1〜 5の手順によって図 2 6 Bに示す仮ポンプ特性を作成する。即ち、ステップ 1 においてポンプの口径 ( φ ) および段数（ S T G) と、電動機の定格出力

( P o) および定格回転数（N) より比速度（N_s) を特定する。ステツプ 2においてポンプの口径（ φ ) および段数（ S T G) と電動機の定格回転数（N) と比速度（N _S) より Q _{B E P} (最高効率流量）を特定する。ここで、 Q _{B E P} (最高効率流量）とは、最高効率点における流量を云う。ステップ 3においてポンプの口径（ φ ) および段数（ S T G) と比速度

(Ns) より η ρ (ポンプ効率）を特定する。ステップ 4において Η_ΒΕΡ = 77 ρ - Ρ。/ 0 . 1 6 3 · γ · Q _{B E P}の式によって Η_{Β Ε Ρ} (最高効率揚程）を算出する。ここで、 Η_ΒΕΡ (最高効率揚程）とは、最高効率点における揚程を云う。なお γは取扱液の比重量である。ステップ 5において特定した比速度と代表点（（Q _{B E P}， HBEP) および（Q_{B E P}， P o) ) をもとに図 2 4に示すポンプ無次元特性を使用して、図 2 6 Bの破線で示すように仮ポンプ特性を作成する。即ち、ステップ 1で特定された比速度

(Ns) に対応する流量ー揚程特性曲線を図 2 4から選定し、図 2 4の

( 1 . 0， 1 . 0 ) の点が図 2 6 Bの（Q _{B E P}， HBEP) の点と重なるように前記選定された流量ー揚程特性曲線を描くことにより、仮の流量一揚程特性曲線を作成する。またステップ 1で特定された比速度（Ns) に対応する流量一軸動力特性曲線を図 2 4から選定し、図 2 4の（ 1 . 0， 1. 0 ) の点が図 2 6 Bの（Q_BEP， P o) の点と重なるように前記選定された流量一軸動力特性曲線を描くことにより、仮の流量一軸動力特性曲線を作成する。なおステップ 1〜 3は予めデータベース化されている。次に、以下のステップ 1〜 2の手順によつて図 2 6 Cに示す流量特定を行う。即ち、ステップ 1 において電動機の定格出力（ P。）より η _Μ

(電動機効率）を特定する。この場合、電動機の定格出力（Ρ。）が入力されると η _Μが特定されるように予めデータべ一ス化されている。ステツプ 2において Q = 77 M ' V p - P i / 0. 1 6 3 · γ ' Hの式によって Q

(現状流量）を算出する。ステップ 1および 2により現状流量（Q) および η Mが特定されたので、現状揚程（Η) は既知であるため、図 2 6 C の流量一楊程座標系に特定運転点を図示でき、また P i · _Μを計算することにより流量一軸動力座標系に特定運転点を図示できる。

次に、以下のステップ 1〜 2の手順によって図 2 6 Dに示すように仮ポンプ特性の補正を行ないポンプ特性を特定する。図 2 6 Dにおいて、破線は仮ポンプ特性を示し、実線は捕正後のポンプ特性を示す。即ち、ステップ 1 において ΗΑΖΗΒの比率で仮ポンプ特性の揚程を補正する。ステップ 2において Ρ ΑΖ Ρ Βの比率で仮ポンプ特性の軸動力を補正する。ここで Η_Α, Ρ _Αは図 2 6 Cで特定された特定運転点の揚程および軸動力であり、 H_B， P Bはそれぞれ現状流量（Q) における仮ポンプ特性曲線上の揚程および軸動力である。

次に、仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量と、締切運転時の揚程および消費電力で補正する場合におけるポンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の補正段階について図 2 7 A乃至図 2 7 Dを参照して説明する。まず、図 2 7 Aに示すように、口径（ φ ) および段数（S TG) を含むポンプ型式の情報と、定格出力（ P。）および定格回転数（N) を含む電動機の情報と、現状運転時の揚程（H) および消費電力（P i ) 、締切運転時の揚程（Hs) および消費電力（ P i s ) を含む測定データの情報とを図 1に示す入力装置 5に入力する。

次に、図 1 に示す主制御部 1 において、以下のステップ 1〜 3の手順によって図 2 7 Bに示す仮ポンプ特性を特定する。即ち、ステップ 1においてポンプの口径（ φ ) および段数（ S T G) と、電動機の定格出力 ( P o) および定格回転数（N) より比速度（Ns) を特定する。ステツプ 2においてポンプの口径 ( φ ) および段数（ S T G) と電動機の定格回転数（N) と比速度（Ns) より Q_BEP (最高効率流量）を特定する。ステップ 3において X方向代表点を Q_BEPとし、 Y方向代表点を H s (締切運転時揚程）および P i s (締切運転時消費電力）として、図 2 7 B に示すように仮ポンプ特性を作成する。この際、図 2 6 A乃至図 2 6 D に示す実施例で説明したと同様に図 2 4に示すポンプ無次元特性を使用して仮ポンプ特性を作成する。なおステップ 1および 2はデータべ一ス化されている。

次に、以下のステップ 1〜 2の手順によって図 2 7 Cに示す流量特定を行う。即ち、ステップ 1 において電動機の定格出力（ P。）より 77 M

(電動機効率）を特定する。この場合、電動機の定格出力（P。）が入力されると η _Μが特定されるように予めデータベース化されている。ステツプ 2において <3= η _Μ · η ρ - P i / 0. 1 6 3 · y · Hの式によって Q

(現状流量）を算出する。ステップ 1および 2により現状流量（Q) および η Mが特定されたので、現状揚程（Η) は既知であるため、図 2 7 C の流量ー揚程座標系に特定運転点を図示でき、また？ i · η _Μを計算することにより流量一軸動力座標系に特定運転点を図示できる。

次に、以下のステップ 1〜 2の手順によって図 2 7 Dに示すように仮ポンプ特性の補正を行ないポンプ特性を特定する。図 2 7 Dにおいて、破線は仮ポンプ特性を示し、実線は捕正後のポンプ特性を示す。即ち、ステップ 1において QZQBの比率で仮ポンプ特性の流量を補正する。ステツプ 2において軸動力曲線を（ 0， P i s . 77 M) , (Q, P i · 77 _M) を通る近似曲線に補正する。

次に、仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量と、バルブ全開運転時の揚程および消費電力で捕正する場合におけるポンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の補正段階について図 2 8 A 乃至図 2 8 Dを参照して説明する。

まず、図 2 8 Aに示すように、口径（ φ ) および段数（ S TG) を含むポンプ型式の情報と、定格出力（ P。）および定格回転数（N) を含む電動機の情報と、現状運転時の揚程（H) および消費電力（P i ) 、バルブ全開運転時の揚程（Hv) および消費電力（P i V ) を含む測定デ一タの情報とを図 1に示す入力装置 5に入力する。

次に、図 1 に示す主制御部 1 において、以下のステップ 1〜 5の手順によって図 2 8 Bに示す仮ポンプ特性を作成する。即ち、ステップ 1においてポンプの口径 ) および段数（ S TG) と、電動機の定格出力

(P。）および定格回転数（N) より比速度（N_s) を特定する。ステツプ 2においてポンプの口径（ φ ) および段数（ S T G) と電動機の定格回転数（N) と比速度（N_s) より Q_BEP (最高効率流量）を特定する。ステップ 3においてポンプの口径（ φ ) および段数（ S TG) と比速度

(Ns) より η _Ρ (ポンプ効率）を特定する。ステップ 4において Η_ΒΕΡ = 77 p · P。Z O . 1 6 3 · y · Q _{B E P}の式によって H _{B E P} (最高効率揚程）を算出する。ステップ 5において特定した比速度と代表点（（Q _{B E P}, H BEP) および（Q _{B E P}， P o) ) をもとに、図 2 8 Bの破線で示すように仮ポンプ特性を作成する。この際、図 2 6 A乃至図 2 6 Dに示す実施例で説明したと同様に図 2 4に示すポンプ無次元特性を使用して仮ポンプ特性を作成する。なおステップ 1 〜 3は予めデータベース化されている。次に、以下のステップ 1〜 2の手順によって図 2 8 Cに示す流量特定を行う。即ち、ステップ 1 において電動機の定格出力（ P。）より η _Μ

(電動機効率）を特定する。この場合、電動機の定格出力（Ρ。）が入力されると η _Μが特定されるように予めデータベース化されている。ステツプ 2において Q = 77 M ' η ρ - P i / O . 1 6 3 ' y · Hの式によって Q

(現状流量）を算出する。ステップ 1および 2により現状流量（Q ) および Mが特定されたので、現状揚程（H ) は既知であるため、図 2 8 C の流量一楊程座標系に特定運転点を図示でき、また P i · η _Μを計算することにより流量一軸動力座標系に特定運転点を図示できる。

次に、以下のステップ 1〜 5の手順によって図 2 8 Dに示すように仮ポンプ特性の補正を行ないポンプ特性を特定する。図 2 8 Dにおいて、破線は仮ポンプ特性を示し、実線は補正後のポンプ特性を示す。即ち、ステップ 1 において ΗΑΖΗ Βの比率で仮ポンプ特性の揚程を補正する。ステップ 2において Ρ ΑΖ Ρ Βの比率で仮ポンプ特性の軸動力を補正する。ここで HA, P ま図 2 8 Cで特定された特定運転点の揚程および軸動力であり、 H B， P Bはそれぞれ現状流量（Q ) における仮ポンプ特性曲線上の揚程および軸動力である。ステップ 3においてバルブ全開運転時における揚程（Hv) よりバルブ全開時流量（Q_v) を特定する。ステップ 4において Qv時の軸動力（P i V · 77 _M) を特定する。ステップ 5において軸動力曲線を（Q， P i · r? _M) , ( Q v, P i v · 7] _M) を通る近似曲線に補正する。

次に、仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量と、締切運転時およびバルブ全開運転時の揚程および消費電力で補正する場合におけるボンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の捕正段階について図 2 9 A乃至図 2 9 Dを参照して説明する。

まず、図 2 9 Aに示すように、口径（ φ ) および段数（S TG) を含むポンプ型式の情報と、定格出力（ P。）および定格回転数（N) を含む電動機の情報と、現状運転時の揚程（H) および消費電力（ P i ) 、締切運転時の揚程（Hs) および消費電力（ P i s ) 、バルブ全開運転時の揚程（Hv) および消費電力（ P i V ) を含む測定データの情報とを図 1 に示す入力装置 5に入力する。

次に、図 1 に示す主制御部 1において、以下のステップ 1 ~ 3の手順によって図 2 9 Bに示す仮ポンプ特性を特定する。即ち、ステップ 1においてポンプの口径（ φ ) および段数（ S T G) と、電動機の定格出力 ( P o) および定格回転数（N) より比速度（Ns) を特定する。ステツプ 2においてポンプの口径（ ψ ) および段数（ S T G) と電動機の定格回転数（N) と比速度（Ns) より Q_BEP (最高効率流量）を特定する。ステップ 3において X方向代表点を Q _BE Pとし、 Y方向代表点を H sおよび P i s として、図 2 9 Bに示すように仮ポンプ特性を作成する。この際、図 2 6 A乃至図 2 6 Dに示す実施例で説明したと同様に図 2 4に示すポンプ無次元特性を使用して仮ポンプ特性を作成する。なおステップ 1および 2はデータベース化されている。

次に、以下のステップ 1〜 2の手順によつて図 2 9 Cに示す流量特定を行う。即ち、ステップ 1 において電動機の定格出力（ P。）より η _Μ

(電動機効率）を特定する。この場合、電動機の定格出力（Ρ。）が入力されると 7] Μが特定されるように予めデータベース化されている。ステツプ 2において Q = 7い 77 - P i / 0. 1 6 3 · y · Hの式によって Q (現状流量）を算出する。ステップ 1および 2により現状流量（Q) および η Mが特定されたので、現状揚程（Η) は既知であるため、図 2 9 C の流量一揚程座標系に特定運転点を図示でき、また P i · _Μを計算することにより流量一軸動力座標系に特定運転点を図示できる。

次に、以下のステップ 1〜 2の手順によって図 2 9 Dに示すように仮ポンプ特性の補正を行ないポンプ特性を特定する。図 2 9 Dにおいて、破線は仮ボンブ特性を示し、実線は補正後のポンプ特性を示す。即ち、ステップ 1において Q/Q_Bの比率で仮ポンプ特性の流量を補正する。ステツプ 2において軸動力曲線を（ 0， P i s · 7) _M) ， (Q, P i · 77 ) , (Q ν , P i V ■ η ) を通る近似曲線に補正する。

次に、仮特性と現状運転時の揚程より運転点（流量）を特定し、現状消費電力で前記仮特性を補正する場合におけるポンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の補正段階について図 3 0 A乃至図 3 0 Dを参照して説明する。

まず、図 3 O Aに示すように、口径（ φ ) および段数（ S TG) 、第 1要目（Q l， H I ) および第 2要目（Q 2， H 2 ) を含むポンプ型式の情報と、定格出力（P。）および定格回転数（N) を含む電動機の情報と、現状運転時の揚程（H) および消費電力（ P i ) を含む測定データの情報とを図 1 に示す入力装置 5に入力する。

次に、図 1 に示す主制御部 1において、以下のステップ 1〜 5の手順によって図 3 0 Bに示す仮ポンプ特性を作成する。即ち、ステップ 1においてポンプの口径 ( φ ) および段数（S TG) と、電動機の定格出力 ( P o) および定格回転数（N) より比速度（Ns) を特定する。ステツプ 2において H_s' = (H 1 + 2 X H 2 ) Z 3の式に基づいて締切揚程 (Hs' ) を仮定する。ステップ 3において特定した比速度（N_s) をもとに（ 0 , Hs' ) ， (Q 2 , H 2 ) を通る揚程曲線を作成し（破線で示す）、かつ（Q_MAX， P。）を通る軸動力曲線を作成する（破線で示す）。この際、図 2 4に示すポンプ無次元特性を使用して仮ポンプ特性を作成する。ステップ 4において（Q 2， H 2 ) を原点として、 Δ ΗΖ (H I -H 2 ) の比率で揚程を補正することにより実線で示す揚程曲線を作成する。ステップ 5において（ 0 , 0 ) を原点とした揚程曲線補正値を軸動力曲線に適用し補正することにより 2点鎖線で示す軸動力曲線を作成する。なおステップ 1はデータベース化されている。

次に、以下のステップ 1〜 2の手順によつて図 3 0 Cに示す流量特定を行う。即ち、ステップ 1 において電動機の定格出力（ P。）より η _Μ (電動機効率）を特定する。ステップ 2において現状運転時の揚程 (Η) より現状運転流量（Q) を特定する。また P i · 77 _Mを計算することにより現状軸動力（P i - η Μ) を特定する。なおステップ 1はデータベース化されている。

次に、以下のステップによって図 3 0 Dに示すように仮ポンプ特性の補正を行ないポンプ特性を特定する。即ち、（ P i · V M) ノ P Aの比率で軸動力曲線を補正することにより、実線で示す軸動力曲線を作成する。次に、仮特性と現状運転時の揚程より運転点（流量）を特定し、現状消費電力及びバルブ全開時の揚程と消費電力で前記仮特性を補正する場合におけるポンプ仮特性の想定段階とポンプ運転点（流量）の特定と仮特性の補正段階について図 3 1 A乃至図 3 1 Dを参照して説明する。まず、図 3 1 Aに示すように、口径（ φ ) および段数（ S T G) 、第 1要目（Q l , H I ) および第 2要目（Q 2 , H 2 ) を含むポンプ型式の情報と、定格出力（P。）および定格回転数（N) を含む電動機の情報と、現状運転時の揚程（H) および消費電力（ P i ) 、バルブ全開運転時の揚程（Hv) および消費電力（ P i V ) を含む測定データの情報とを図 1 に示す入力装置 5に入力する _c

次に、図 1 に示す主制御部 1 において、以下のステップ 1〜 5の手順によって図 3 1 Bに示す仮ポンプ特性を作成する。即ち、ステップ 1においてポンプの口径（ <ί> ) および段数（ S T G) と、電動機の定格出力 ( Ρ ο) および定格回転数（Ν) より比速度（N_s) を特定する。ステツプ 2において H_s' = (H 1 + 2 X H 2 ) 3の式に基づいて締切揚程 (Hs' ) を仮定する。ステップ 3において特定した比速度（Ns) をもとに（ 0， H_S' ) ， (Q 2 , H 2 ) を通る揚程曲線を作成し（破線で示す）、かつ（Q_MAX, P o) を通る軸動力曲線を作成する（破線で示す）。この際、図 2 4に示すポンプ無次元特性を使用して仮ポンプ特性を作成する。ステップ 4において（Q 2 , H 2 ) を原点として、 Δ Η/ (H I 一 H 2 ) の比率で揚程を補正することにより実線で示す揚程曲線を作成する。ステップ 5において（ 0， 0 ) を原点とした揚程曲線補正値を軸動力曲線に適用し補正することにより 2点鎖線で示す軸動力曲線を作成する。なおステップ 1はデータベース化されている。

次に、以下のステップ 1〜 2の手順によって図 3 1 Cに示す流量特定を行う。即ち、ステップ 1において電動機の定格出力（ P。）より η _Μ (電動機効率）を特定する。ステップ 2において現状運転時の揚程 (Η) より現状運転流量（Q) を特定する。また P i · η _Μを計算することにより現状軸動力（ P i - V M) を特定する。なおステップ 1はデータベース化されている。

次に、以下のステップ 1〜 3の手順によって図 3 1 Dに示すように仮ポンプ特性の捕正を行ないポンプ特性を特定する。ステップ 1において

( P i · 77 ) / P Aの比率で軸動力曲線を補正する。ステップ 2において H vよりバルブ全開時流量（Q _v ) を特定し、かつバルブ全開時軸動力

( P i V · η Μ) を特定する。ステップ 3において軸動力曲線を（Q， Ρ

Ϊ · 7 M ) , ( Q v , P i V · η M) を通る近似曲線に補正する。

以上説明したように、図 2 6 A乃至図 3 1 Dに示すいずれかの手法により、ポンプ仮特性の想定とポンプ運転点（流量）の特定及び仮特性の補正を行うことで、ポンプ特性を特定できるため、ポンプ試験データが入手できない場合でも、図 6に示すような特性曲線を特定できるため、本発明の診断システムを比較的高い精度で機能させることができる。図 1乃至図 3 1 A〜Dに示した診断システムは実際にポンプが運転されている現場で消費電力などを実測して診断を行うもので、診断精度は高かったが、データ採りに手間が掛かるという欠点を有している。

即ち、図 1 乃至図 3 1 A〜Dに示した診断システムは、現場で実際にポンプを運転して診断を行う、いわば「本診断」とも云うべき行為が必要とされていた。そこで、本件発明者は、現場での本診断を行う前に机上で事前に行える簡易診断によりィンバ一タ導入の投資対効果又は費用対効果を知る方法を検討してきた。ここで、投資対効果又は費用対効果とは、インバ一タ導入に伴う費用に対するインバ一タ導入によって得られる消費電力の削減効果を云う。この結果、簡易事前診断の結果、本診断を割愛できる場合もあり、診断コスト削減も可能となる。

以下、本発明に係る流体機械の省エネルギー事前診断システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態による流体機械の省エネルギー事前診断システムのハードウェア構成は、図 1 に示すハードウェア構成と同様である。本実施形態では、流体機械としてポンプを例に挙げて説明する。

流体機械の省エネルギー事前診断システムは、図 1 に示すように、システム全体を統括的に制御する主制御部 1 と、主制御部 1に接続された主記憶装置 2 とを備えている。主制御部 1は、制御装置 3 と演算装置 4 とから構成されている。主制御部 1 には、キーボードやマスク等からなる入力装置 5 と、プリンタゃディスプレイ等からなる出力装置 6 とが接続されている。

主制御部 1 は、オペレーティングシステム等の制御プログラム、流体機械の診断手順を規定したプログラム、および所要データを格納するための内部メモリを有している。主記憶装置 2は、ハードディスクゃフレキシブルディスク、あるいは光ディスク等からなり、現在、市場に出回つている各種ポンプのデータが格納されている。但し、ポンプのデータは入力装置 5にその都度入力することもできる。

図 3 2は、ポンプの流量—揚程特性および流量一消費電力特性を示す図であり、横軸は流量（ i Z m i n ) 、縦軸は全揚程（m ) 又は消費電力（ k W ) を示す。

さて、交流商用電源によって駆動される場合のモータポンプの流量一揚程及び流量一消費電力のデータは一般に試験成績書や代表特性曲線などの形態であらかじめ入手できる。この数値を例えば 5点（図 3 2において · 点で示した 5点）入力すると、図 3 2のごとく、曲線ひ ₈及び γ ₈ を適当な関数によって引くことができる。

また、図中の概略三角形状の黒塗り部分は設備側の計画要項を入力した点である。配管損失は、流量の 2乗に比例することがわかっているので、実揚程（即ち、流量ゼロのときの管路抵抗）を入力することで前記設備側の計画要項を通る管路抵抗曲線 3を引くことができる。

実揚程が不明の場合は、計画要項の揚程の 5 0 %の値とするなど仮定することもできる。

本発明は、周波数変換器を用いて流体機械の回転数を低下させた場合の消費電力の削減効果を演算する演算手段が設けられている。演算手段は、次のように機能する（図 3 3参照）。

曲線ひ ₈上には図示しない複数の点が存在する。そして、その点の座標は、流量と揚程によって（ q ,， h , ( q h ₂) ……のように定義される。

演算手段は、これらの点に対してある回転数比を設定する。今、回転数比を 0. 9 5 とした場合、は q ! X O . 9 5に移動し、 h iは h , X 0. 9 5 ²に移動する。

即ち、（0. 9 5 q ， 0. 9 5² h 1 ) ，（0. 9 5 q ₂, 0. 9 5² h

₂) ……なる点が生まれ、これらの点をつないだ曲線が α となる。

以下、同様にして回転数比を 0. 8， 0. 8 5 , 0. 8 0……として α ₆〜 α！の曲線を作図する。

曲線 /3は、前述の方法によって特定された設備側（配管側）の抵抗曲線である。 ⑧で示す点は、実際の運転点であり、 ⑦〜①の点は、回転数を変化させた場合の計算上の運転点である。

但し、配管損失の計画値（計算値）には余裕が見込まれるため、真実の運転点はより大流量側となる場合が多い。

また、曲線 τ ₈上には、図示しない複数の点が存在する。そして、その点の座標は、流量と消費電力によって（（！ ) ， ( q _{2 ;} w₂) …… のように定義される。演算手段は、これらの点に対して前述の通りある回転数比を設定する。回転数比を 0. 9 5 とした場合、は _{q i} X 0. 9 5に移動し、 _{W l}は w ！ X 0. 9 5 ³に移動する。

上述したように、（0. 9 5 _{q i}， 0. 9 5 ³ w ，（0. 9 5 q 2 , 0. 9 5 ³ w ₂) …なる点が生まれ、これらをつないだ曲線が γ ₇となる。以下、同様にして回転数比を 0. 9， 0. 8 5 , 0. 8 0……として γ ₆〜 γ ！の曲線を作図する。

曲線 γ ₈〜 y 上には、 ⑧〜①の運転点に対応する消費電力を点で示してある。

図 3 4は図 3 3で説明した内容を実際に出力装置 6により出力（プリントアウト）した例である。即ち、図 3 4は、出力装置 6によって、出力された診断結果 1 0を示す図であり、図 3 4の上下のグラフは図 3 3 で求めた流量一楊程特性曲線および流量一消費電力特性曲線を示す。図 3 4において、最下部の表は Aを用いて表しているが、この部分は、拡大して図 3 5に示す。図 3 4の A部分、即ち、図 3 5は、消費電力削減試算値を示す表である。図 3 5において、縦の覧（項目）は、商用電源駆動時の実際の運転流量、ィンバータを使用して計画流量に合わせた場合、及びインバータを使用して計画流量よりも流量を減じた場合の 3つの条件を示している。

横の覧は、回転数比（商用電源駆動時が 1 . 0 ) 、消費電力、消費電力量（消費電力に別途に入力した稼働時間を乗じて算出）、 co₂排出量 (消費電力量に図中記載の係数を乗じて算出）、消費電力削減量、削減電力費（電力単価 1 3円 k w hで算出）、削減率（電力量 . C〇₂ · 電力費）を記載している。

この例では、流量を計画値に合わせるだけで 1 8 %の省エネルギーが達成でき、年間で 2 8 6 ， 0 0 0円電気代を節減できることになる。また、計画流量そのものに余裕が見込まれている場合には、例えば 1 0 % の流量を節減できるとすると、 4 0 %の省エネルギーが達成でき、年間で 6 3 9 ， 6 0 0円電気代を節減できることになる。

このようにして、ィンバータ導入の設備投資に関してその回収期間に見当を付けることができる。

以上、記述してきた、周波数変換器を用いて流体機械の回転数を低下させた場合の消費電力の削減効果を演算する手段、演算結果を表示させる処理手段として、コンピュータを機能（動作）させるためのプロダラムを記録した記録媒体は、例えば、パーソナルコンピュータに組み込まれる。

図 3 6は、パーソナルコンピュ一タによる流体機械の省エネルギー事前診断システムの一例を示す概略図である。上記システムは、図 1 に示す主制御部 1 (制御装置 3 と演算装置 4 とを含む）、主記憶装置 2、入力装置 5、出力装置 6 の一部を構成する L C Dを含むパーソナルコンビユータ P Cと、上記プログラムを記録した記録媒体としてのフロッピデイスク（F D ) 又は C D— R O Mと、図 1 に示す出力装置 6の一部を構成するプリンタ P Rとを含んでいる。

以上説明したように本発明により、流体機械周辺で消費される無駄なエネルギーを事前に把握することができる。そして、現場で実際に流体機械を運転することなく、インバータなどを活用した回転数調節によつてもたらされる省エネルギー量を、簡便に試算できる。従って、インバ —タなどを導入する場合の投資対効果又は費用対効果が事前に簡易に明らかになるため、省エネルギーを市場に浸透させやすい。

次に、本発明に係る流体機械の特性表示方法及び表示物の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図 3 7は、モータ（三相誘電電動機）駆動型の渦卷ポンプに適用した例を示すもので、一番外の四角で囲っている線 1 0の内側は、例えば力タログの紙面等の表示物を構成する平面 1 1で、この平面（表示物） 1 1内に下記の Q— H特性を示す曲線 1 2及び消費電力に関連する情報 1 4， 1 5等が記載されている。

前記平面 1 1内には、横軸に吐出し量、立軸に全揚程の目盛りを取つた Q — H特性を示す曲線（Q— H特性曲線） 1 2が、モータに加えられる周波数毎に、この例では 9本記載され、各曲線 1 2の近傍に、モータ (ポンプ）の運転周波数 1 3が数字で記載されている。これらの Q— H 特性曲線 1 2は、全てが実測データであっても良く、また下記の関係式 ( 1 ) に基づいた計算値で表示しても良い。

Q oc N

H c N ²

N oc F

W oe 3 ( 1 )

ここに、 Q ：吐出し量、 H ：全揚程、 N ：回転数、 F ：周波数、

W ：消費電力

前記各 Q— H特性曲線 1 2の近傍には、消費電力に関する情報としての概略消費電力 1 4 と概略年間電力料金 1 5が数字で記載されている。ここに、同一周波数であっても、消費電力（電力料金）は運転点、即ち吐出し量によって異なるが、この例では、最大負荷となる吐出し量（但し、商用電源駆動時のポンプ選定範囲内）における消費電力（電力料金）を代表値として、 Q— H特性曲線 1 2の側に記載した例を示している。

即ち、周波数 5 0 H z における Q— H特性曲線 1 2の近傍には、周波数 5 0 H _Zの商用電源を直接モータに供給した場合の概略消費電力 1 4 a と概略年間電力料金 1 5 a を記載してあり、それ以外の周波数における Q— H特性曲線 1 2の近傍には、インバータを使用した場合のインバータ損失を含めた概略消費電力 1 4 b と概略年間電力料金 1 5 bを前記周波数 5 0 H zの場合と比較した削減量として記載している。

例えば、商用電源 5 0 H zで運転した場合の最大負荷点吐出し量における概略消費電力は 1 0. 5 0 k wであり、これに基づき、稼働時間 8 4 0 0 h //年、電力料金 1 3円 k w hで算出した概略年間電力料金は. 1， 1 5 0 , 0 0 0円である。一方、ィンバータを使用して、例えば周波数 4 5 H zで運転した場合の概略消費電力は、前記商用電源 5 0 H z で運転した場合に比べて 2. 4 6 k w削減され、概略年間電力料金は、 2 6 9 , 0 0 0円削減されることを示している。

前記平面（表示物） 1 1 には、同時にインバータの価格 1 6が、この例では 4 9 8 , 0 0 0円として記載されている。これにより、前述のように、商用電源 5 0 H zの代わりにインバータを使用して周波数 4 5 H zで運転した場合には、 1. 8 5年（ 4 8 9 , 0 0 0 / 2 6 9 , 0 0 0 ) でインバータ単体の投資（又は費用）を回収できることが判る。ここに、稼働時間や電力料金（ k w h単価）は、各々の現場、地域によって異なり、また投資（又は費用）にはインバータの取付け費用などが必要となる点も考慮する必要があるが、従来のポンプの特性表示 /JP 9

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(物）に比べれば、圧倒的に投資対効果又は費用対効果の算出が容易となる。

前記平面（表示物） 1 1 には、商用電源駆動時のポンプの選定範囲 1 7が破線で囲まれて示されており、これにより、 1 クラス容量の小さなポンプへの取替えについても、その可能性を検討しゃすくなつている。なお、 1 クラス容量の小さなポンプのカタ口グの紙面等の表示物を構成する平面にも、前記と同様な表示がある。なお、図示していないが、平面（表示物） 1 1にポンプの価格も表示すれば、 1 クラス容量の小さなポンプへの取替えと、ィンバータの増設との投資対効果も比較し易くなる。

さらに、前記平面（表示物） 1 1 には、消費電力に関連する情報の算出条件 1 8が記載されており、この例では、稼働時間 8 4 0 0 h Z年、電力料金 1 3円 k w h として記載されている。これにより、稼働時間等が異なる場合は、その分を考慮した単純な乗除計算をすれば良い。次に、図 3 7及び図 3 8を参照して、ィンバータ導入の簡易的投資対効果又は費用対効果の計算例を示す。図 3 8は、図 3 7の平面（表示物） 1 1に緊急時のみに必要となるポンプの要項 1 9の一例を 2重丸で, 日常必要なポンプ要項 2 0の一例を 1重丸で示したものである。なお、このケースは、ほとんどの運転状態（要項）を考えた場合には、 1 クラス下の容量のポンプで十分であるが、緊急時の要項を考慮してポンプを選定している。

0常必要な要項の稼働時間が 6 0 0 0 hノ年であり、電力料金が 2 0 円 w hであったとする。この時、運転周波数は 4 0 H zで良いため, 消費電力はィンバータを使用しない場合に比べて、図 3 7および図 3 8 より 4 . 8 6 k w削減できることがわかる。すると電力料金は、年間で 4. 8 6 k w X 6 0 0 0 hZ年 X 2 0円 Zk w h = 5 8 3， 2 0 0円削減できる計算となる。

インバ一タの価格は 4 9 8， 0 0 0円であるから、インバータの取付け費を考慮しても、約 1年で投資を回収できる。このように、本発明によれば、極めて短時間にィンバ一タ導入の投資対効果を把握することができる。

図 3 9は、本発明に係る流体機械の特性表示方法及び表示物の第 2の実施の形態を示すもので、これは、消費電力についての情報を更に詳細に記載したものである。即ち、電力に関する情報である概略年間電力料金 1 5を Q— H特性曲線 1 2の近傍に記載すると同時に、モータに加えられる各周波数毎の消費電力と吐出し量との関係を示す複数の曲線（消費電力曲線） 2 1 を別途追加し、この曲線 2 1 の近傍に削減率（％) 2 2 と第 1の実施形態と同様な概略消費電力 1 4を数字で記載したものである。

この実施の形態によれば、インバータ導入（増設）の投資対効果又は費用対効果や省エネルギーの絶対量を精度高く試算したい場合に、消費電力曲線 2 1 を読みとることで、これを実現することができる。

図 4 0は、本発明に係る流体機械の特性表示方法及び表示物の第 3の実施の形態を示すもので、これは、前記 Q— H特性曲線 1 2 と、回転数 (周波数）と吐出し量によってほぼ決定される消費電力毎の複数の等消費電力曲線 2 3 とを同一座標系に表示したものである。等消費電力曲線 2 3を破線により表示し、該曲線 2 3の近傍に年間電力料金 2 4を数字で記載している。

この実施の形態によれば、前記図 3 7に示すグラフと図 3 9に示すグラフを 1枚のグラフにまとめた効果がある。 T/JP99/01661

49 次に、交流商用電源によって駆動される場合のモータ付き流体機械の流量一圧力特性及び流量—消費電力のデータを入力することによって、図 3 7乃至図 4 0に示す表示物または消費電力読取り線図が得られるようにしたコンピュータによる演算 · 作画システムを説明する。

上記演算 · 作画システムのハードウエア構成は、図 1 に示すハードウエア構成と同様である。演算 ' 作画システムは、システム全体を統括的に制御する主制御部 1 と、主制御部 1 に接続された主記憶装置 2 とを備えている。主制御部 1は、制御装置 3 と演算装置 4 とから構成されている。主制御部 1 には、キ一ボードやマウス等からなる入力装置 5 と、プリンタゃディスプレイ等からなる出力装置 6 とが接続されている。図 1 において、太い矢印はデータやプログラムの流れを示し、細い矢印は制御信号の流れを示す。

主制御部 1 は、ォペレ一ティングシステム等の制御プログラム、表示物の作画手順を規定したプログラム、および所要データを格納するための内部メモリを有しており、これらプログラム等により、表示物を作成するための演算工程および作画工程を実現している。主記憶装置 2は、ハードディスクゃフレキシブルディスク、あるいは光ディスク等からなつている。

図 4 1は、図 1 に示す演算 ' 作画システムにおける処理フ口一の概略を示す概略処理フロー図である。

ステップ 1 において、交流商用電源によって駆動される場合のモータ付き流体機械のある回転数における流量ー揚程特性及び流量一消費電力特性のデータを入力装置 5に入力する。なお前記データは主記憶装置 2 にあらかじめ記憶させておいてもよい。

次に、ステップ 2において、ステップ 1で入力した回転数とは異なる複数の回転数における流量一楊程特性及び流量一消費電力特性を演算により求める。演算は前記関係式（ 1 ) によって行なう。この場合、演算に代えて、各々の回転数の実測データを入力してもよい。

次に、ステップ 3において、流体機械の稼働時間や単位消費電力量当りの電力料金を入力する。

次に、ステップ 4において、異なる回転数における流量—揚程特性を複数の曲線で表示するとともに同一面上に消費電力に関連する情報を出力装置 6に表示する。この出力装置 6は、前述したようにプリンタや L C D等のディスプレイからなる。前記消費電力に関連する情報には、図 3 7乃至図 4 0に示す各種情報が含まれる。

パーソナルコンピュ一タによる演算 · 作画システムは、図 3 6に示す構成と同様である。上記システムは、図 3 6に示すように、図 1 に示す主制御部 1 (制御装置 3 と演算装置 4 とを含む）、主記憶装置 2、入力装置 5、出力装置 6の一部を構成する L C Dを含むパーソナルコンピュ —タ P Cと、上記プログラムを記録した記録媒体としてのフロッピディスク（ F D ) 又は C D— R O Mと、図 1 に示す出力装置 6の一部を構成するプリンタ P Rとを含んでいる。

本発明の実施の形態においては、流体機械の特性を表示する面を平面として説明したが、連続した面であれば、曲面であってもよい。また、この表示する面は、カタログ等の紙面に限らず、 L C D (液晶）等のデイスプレイであってもよい。

以上説明したように、本発明によれば、流体機械の特性曲線を、例えはポンプやインバータのカタログ等に記載することで、ユーザは、面倒な計算を行うことなく、期待される省エネルギー効果や初期投資の回収期間を簡単に把握することができる。従って、流体機械用インバータゃ最近一般的になってきたィンバータ実装ポンプの需要を喚起し、もって省エネルギーを市場に浸透させる効果がある。産業上の利用の可能性

本発明は、流体機械の周辺で消費される無駄なエネルギーを把握するシステムであり、冷温水循環ポンプなどを使用する設備、給水ポンプなどを使用する設備に利用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 診断すべき対象の流体機械の所定の情報を入力することにより、流量ー揚程特性に代表される流体機械の特性を特定化する第 1特定化手段と、

診断すべき対象の流体機械を運転し、運転時の流体機械の運転圧力 (揚程）又は運転流量又は消費電力又は運転電流値の測定結果を入力することにより、前記特定化された流体機械の特性と測定された流体機械の運転圧力又は運転流量との関連性によって流体機械の運転流量又は運転圧力を特定化する第 2特定化手段と、

診断すべき流体機械の回転数を変化させた場合の運転流量又は運転圧力又は消費電力の変化を演算させ、演算結果を表示させる処理手段とを備えたことを特徴とする流体機械の診断システム。

2 . 前記第 1特定化手段が下記 1 〜 1 1のデータのうちのいずれか又は複数を入力することによって機能するように構成されることを特徴とする請求項 1に記載の流体機械の診断システム。

1 . 流体機械の吸い込み口径（又は番手）

2 . 流体機械の吐き出し口径（又は番手）

3 . 流体機械を駆動する電動機の定格出力

4 . 流体機械を駆動する電動機の極数

5 . 流体機械を駆動する電動機の運転周波数

6 . 流体機械の銘板要項（流量ー揚程）

7 . 流体機械の機名

8 . 流体機械の製造メ一力名

9 . 流体機械の羽根車の段数

1 0 . 流体機械の羽根車の外径寸法

1 1 . 流体機械のテストデータ（流量—揚程、流量—消費電力）

3 . 前記第 1特定化手段によって特定された流体機械の特性が実際の運転点における流体機械の消費電力を入力することによって精度補正されることを特徴とする請求項 1に記載の流体機械の診断システム。

4 . 前記第 1特定化手段によって特定された流体機械の特性が実際の運転点とは別に、締切運転点における運転圧力及び又は消費電力を入力することによって精度補正されることを特徴とする請求項 3に記載の流体機械の診断システム。

5 . 前記処理手段によって得られた演算結果は実揚程の値を入力することによって精度捕正されることを特徴とする請求項 1 に記載の流体機械の診断システム。

6 . 診断システムにより把握した無駄なエネルギーを省くための手段として、周波数変換器を主要部品としたコントローラを設け、請求項 1乃至 5のいずれか 1項に記載のシステムと組み合わせて使用することで、流体機械周辺で消費される無駄なエネルギーを精度高く把握することを特徴とする流体機械の診断システム。

7 . 前記コントローラによって周波数変換器の発生周波数を変化させることにより流体機械の回転数を変化させ、各々の回転数におけるバルブ開放時の運転圧力とバルブ締切時の運転圧力を比較することによって、実揚程又は配管損失を把握するようにしたことを特徴とする請求項 6に記載の流体機械の診断システム。

8 . 診断すべき対象の流体機械の所定の情報を入力することにより、流量ー揚程特性に代表される流体機械の特性を特定化する機能と、診断すべき対象の流体機械を運転し、運転時の流体機械の運転圧力 (揚程）又は運転流量又は消費電力又は運転電流値の測定結果を入力することにより、前記特定化された流体機械の特性と測定された流体機械の運転圧力又は運転流量との関連性によって流体機械の運転流量又は運転圧力を特定化する機能と、

診断すべき流体機械の回転数を変化させた場合の運転流量又は運転圧力又は消費電力の変化を演算させ、演算結果を表示させる機能とを、コンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

9 . 診断すべき対象の流体機械の流量—揚程特性に代表される特性を特定化する第 1特定化手段と、

診断すべき対象の流体機械の実際の運転点を特定化する第 2特定化手段と、

診断すべき流体機械の回転数を変化させた場合の運転点の変化を演算させ、演算結果を表示させる処理手段とを備えたことを特徴とする流体機械の診断システム。

1 0 . 診断すべき対象の流体機械の流量ー揚程特性に代表される特性を特定化する段階と、

診断すべき対象の流体機械の実際の運転点を特定化する段階と、診断すべき流体機械の回転数を変化させた場合の運転点の変化を算出する段階と、

算出結果を表示する段階とからなる流体機械の診断方法。

1 1 . 流体機械の口径および羽根車段数と、流体機械を駆動する電動機の定格出力および定格回転数とをもとに、代表揚程および代表軸動力を含む流体機械特性の代表点と、代表流量以外の揚程および軸動力の代表揚程および代表軸動力に対する比率を決定することで、各流量における揚程および軸動力を算出し、流体機械の仮特性を想定する段階と、少なくとも現状運転時の揚程および消費電力を含む測定データをもとに前記仮特性を補正して流体機械の特性と、運転流量を含む運転点とを特定する段階と、

を備えたことを特徴とする流体機械特性特定方法。

1 2 . 前記代表点を、流体機械の最高効率流量と、流体機械効率の想定値を用いて算出した揚程と、電動機定格出力としたことを特徴とする請求項 1 1記載の流体機械特性特定方法。

1 3 . 前記代表点を、流体機械の流量および揚程を含む標準要目の少なくとも 2点を用いて算出した流量および揚程と、電動機定格出力としたことを特徴とする請求項 1 1記載の流体機械特性特定方法。

1 4 . 前記仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量で補正することを特徴とする請求項 1 2記載の流体機械特性特定方法。

1 5 . 前記仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量と、締切運転時の揚程および消費電力で補正することを特徴とする請求項 1 2記載の流体機械特性特定方法。

1 6 . 前記仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量と、バルブ全開運転時の揚程および消費電力で補正することを特徴とする請求項 1 2記載の流体機械特性特定方法。

1 7 . 前記仮特性を、現状運転時の揚程および消費電力と、流体機械効率および電動機効率の想定値とを用いて算出した流量と、締切運転時およびバルブ全開運転時の揚程および消費電力で補正することを特徴とする請求項 1 2記載の流体機械特性特定方法。

1 8 . 前記仮特性と現状運転時の揚程より運転点（流量）を特定し、現状消費電力で前記仮特性を補正することを特徴とする請求項 1 3記載の流体機械特性特定方法。

1 9 . 前記仮特性と現状運転時の揚程より運転点（流量）を特定し、現状消費電力及びバルブ全開時消費電力で前記仮特性を補正することを特徴とする請求項 1 3記載の流体機械特性特定方法。

2 0 . 交流商用電源によって駆動される場合のモータ付流体機械の流量一圧力（揚程）及び流量一消費電力のデータと設備側の計画要項（流量一圧力）を入力する手段と、

流量がゼロの場合の管路抵抗（実揚程）を入力又は仮定する手段と、周波数変換器を用いて流体機械の回転数を低下させた場合の消費電力の削減効果を演算する手段と、

演算結果を表示させる処理手段とを備えたことを特徴とする流体機械の省エネルギー事前診断システム。

2 1 . 交流商用電源によって駆動される場合のモータ付流体機械の流量一圧力（揚程）及び流量一消費電力のデータと設備側の計画要項（流量一圧力）を入力し、かつ流量がゼロの場合の管路抵抗（実揚程）を入力又は仮定することにより、

周波数変換器を用いて流体機械の回転数を低下させた場合の消費電力の削減効果を演算する機能と、

演算結果を表示させる機能とを、

コンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

2 2 . 回転数によって異なる流体機械の流量一圧力特性を同一面上に複数の曲線によって表示するとともに、消費電力に関連する情報を前記面上に表示することを特徵とする流体機械の特性表示方法。

2 3 . 前記流体一圧力特性を表す各々の曲線の側に前記消費電力に関連する情報を数字を用いて表示することを特徴とする請求項 2 2に記載の流体機械の特性表示方法。

2 4 . 流体機械の一定回転数の下での標準選定範囲を前記面上に更に表示することを特徴とする請求項 2 2または 2 3に記載の流体機械の特性表示方法。

2 5 . 前記消費電力に関連する情報として、電力料金または電力料金の削減量の少なくとも一方を前記面上に表示することを特徴とする請求項 2 2乃至 2 4のいずれかに記載の流体機械の特性表示方法。

2 6 . 流体機械の価格または回転数を変化させるために必要な機器の価格の少なくとも一方を前記面上に更に表示することを特徴とする請求項 2 2乃至 2 5のいずれかに記載の流体機械の特性表示方法。

2 7 . 消費電力に関連する情報の算出条件を前記面上に更に表示することを特徴とする請求項 2 2乃至 2 6のいずれかに記載の流体機械の特性表示方法。

2 8 . 請求項 2 2乃至請求項 2 7のいずれかに記載の流体機械の特性表示方法を用いて流体機械の特性を表示した表示物。

2 9 . 回転数によって異なる流体機械の流量一圧力特性をカタログ等に代表される販売資料の同一面上に複数の曲線によって表示するとともに, 消費電力に関連する情報を前記販売資料の面上に同時に表示することを特徴とする流体機械または流体機械の回転数を変化させるための機器。

3 0 . 回転数毎の流体機械の流量一圧力特性を示す複数の曲線と、消費電力毎の流体機械の流量一圧力特性を示す複数の曲線を同一座標系に記載した流体機械の消費電力読取り線図。

3 1 . 交流商用電源によって駆動される場合のモータ付き流体機械の流量一圧力特性及び流量一消費電力のデータを入力することによって、請求項 2 8に記載の表示物または請求項 3 0に記載の線図が得られるようにしたコンピュータによる演算 . 作画システム。

3 2 . 請求項 3 1 に記載の演算 · 作画システムをコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。