JPS6293498A

JPS6293498A - 速度制御ポンプの運転法

Info

Publication number: JPS6293498A
Application number: JP23354285A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tagawa; 田川　幸男; Koichi Sato; 幸一佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-10-21
Filing date: 1985-10-21
Publication date: 1987-04-28

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】〔発明の利用分野〕本発明は、速度制御ポンプの運転法に係り、特に配管系
の末端流量の圧力を一定に制御する予測末端圧力一定制
御を行うのに好適な運転法に関する。

〔発明の背景〕

一般の給水装置にあってポンプの速度を制御する場合、
圧力制御、流量制御、水位制御等のような種々の制御方
式が採用されている。そして前記圧力制御方式の中には
、ポンプの吐出し圧力を一定にする吐出し圧一定制御と
、配管系の末端圧力を一定にする予測末端圧力制御とが
ある。

このような両制御方式においては、理想的には使用水量
に関係なく管路末端の圧力を一定にできる予測圧力一定
制御が望ましい。

第７図は予測末端圧力一定制御を行う給水装置の従来例
を示し、第８図は横軸に吐出し流量Ｑを、縦軸に吐出し
圧ＨをとったポンプのＱ　−Ｉ−Ｉ性能曲線を示してい
る。

図において、１は変速電動機２を有するポンプ、３は圧
力センサ、７は流量計、４は演算器、５はタンクである
。この制御方式は、管路６の末端に圧力センサ３を設置
し、この圧力センサ３により検出された末端流量圧が一
定となるようにポンプ１の回転数を制御するのであるが
、実際には、管路６末端に圧力センサ３を設置すると、
管路系が長くなり、また配線８あるいはメンテナンスな
どの面から難しいので、一般には鎖線で示すようにポン
プ１の吐出しがわに圧力センサ３を置き、この部の圧力
が流量計９から求めた使用水量Ｑがら（１）式で示され
る管路の負荷抵抗曲線Ｆを満足するように、即ち第８図
に示すａ、ｂ＋　Ｑｏ　ｄ、６点で運転されるようにポ
ンプ回転数Ｎｏ、Ｎ、。

ＮＺｔ　Ｎ３＋　Ｎ４に制御する。

Ｈｔ　＝　Ｋ　Ｑ　　十ｈ　Ｏ・・・・・・・・・（１
）ここでＨｆ：ポンプ吐出し圧力に：管路定数Ｑ：使用水量ｎ：定数（一般には２）ｈ：実揚程たとえば、今、使用水量がＱｏの場合、変速電動機２の
回転速度がＮｏでポンプ１のＱ　−Ｈ性能曲線はＡでａ
点で運転しているものとする。この状態から、使用水量
がＱｏ　　になると、ポンプ１の吐出し圧力がＱ　−Ｈ
性能曲線Ａにそって上昇した圧力Ｉ−Ｉ　、となりａ′
点となる。この上昇圧力を圧力センサ３が検出し、吐出
し流量Ｑ１　　を流量検出器９が検出する。そして、検
出した流量Ｑ１を（１）式に代入して演算器４により目
標圧力Ｉｔｒ　（Ｈｒ＝ＫＱ　十ｈｏ）を求め、圧力セ
ンサ３により検出した圧力Ｈ，と演算器４により求めた
目標圧力Ｈｆとの偏差ＩＨｒＨ＋ｌがＯとなるように、
変速電動機２の回転速度を制御すると、その回転速度は
Ｎ、　　となり、ポンプのＱ−Ｈ性能曲線はＢとなり、
運転点ａ′点よりｂ点へ移る。以下、使用水量の変化に
応じて、変速電動機２及び、ポンプ１は管路の負荷抵抗
曲線Ｆ上にそって速度制御されていく。

ところで、上記に示す従来例では、管路負荷抵抗曲線Ｆ
の関数式において管路定数Ｋ及び実揚程ｈＯが配管系に
よって決定される為１図面上から計算によって求められ
ている。そのため、装置を現地に設置した場合、管路定
数Ｋ及び実揚程り。

は、実際の据付は時と計算上とで異なることがあり、ま
た配管系の経年変化などによっても変わり得るので、正
確に制御できにくいのが実状である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記従来技術の不具合に鑑み管路の実
態より管路定数と実揚程とを正確に求めて、予測末端圧
力一定制御を正確に行い得る速度制御ポンプの運転法を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の１番目の発明は、ポンプの運転初期時、予め管
路末端での一定目標圧のもとで末端流量を変化させ、変
化させた末端流量毎にポンプの吐出し圧及び吐出し流量
を測定し、該末端流量毎の吐出し圧及び吐出し流量を管
路負荷抵抗曲線の関数に代入して管路定数と実揚程とを
算出し、その管路定数と実揚程とに基づいて予測末端圧
力一定制御を行うようにすることに特徴を有し、これに
よって、管路定数と実揚程とをポンプの運転を開始する
際に管路系の実態から正確に求めることができるので、
末端圧力一定制御を正確に行い得る。

また本発明の２番目の発明は、ポンプの運転初期時、予
め管路末端での一定目標圧のもとで末端流量を変化させ
、変化させた末端流量毎にポンプの回転数を測定すると
共に、該回転数におけるポンプのＱ−Ｈ性能曲線を予め
定められた基準のＱ−Ｈ性能曲線に基づいて算出し、次
いで前記回転数における吐出し圧を測定して、該吐出し
圧と対応するポンプのＱ　−Ｈ性能曲線より吐出し流量
を算出し、末端流量毎の吐出し圧及び吐出し流量を管路
負荷抵抗曲線の関数に代入して管路抵抗と実揚程とを算
出し、その管路定数と実揚程とに基づいて予測末端圧力
一定制御を行うことに特徴を有し、これによって、］一
番目の発明の効果を得ることができると共に、流量計を
用いなくとも吐出し流量を求めて、管路定抵と実揚程と
を正確に算出できるので、予測末端圧一定制御を正確に
行い得る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図乃至第６図について説明
する。第１図は本発明方法を実施する為の給水装置の一
実施例を示す概略図、第２図は制御装置のブロック図、
第３図は本発明方法の第１の実施例示すフローチャート
である。

第１図に示すように、本発明方法を実施する為の給水装
置は、変速電動機１２を有するポンプ１１と、ポンプ１
１の吐出し圧を測定する圧力センサ１３と、ポンプ１１
の吐出し流量を測定する流量計１４と、管路１５末端側
に設けられた水栓１６と、管路１５末端側の流量圧を測
定する圧力計１７と、変速電動機１２の回転数を制御す
る制御装置２０とを備えている。

そして前記制御装置２０は、予め定められたプログラム
に従って演算・処理を行うマイクロコンピュータ（以下
、ＣＰＵと略称す）２１と、回転計で検出された回転数
Ｎ及び流量計１４で検出された吐出し量Ｑ並びに圧力セ
ンサ１３で検出された水の吐出し圧Ｈｒ　’ａ：　ＣＰ
　Ｕ２１に入力する入力部２２と、第１記憶部（ＲＯＭ
）２３及び第２記憶部（ＲＡＭ）２４からなる記憶手段
と、Ｃ：ＰＵ２１から出力部２５を介し入力されて変速
電動機１２の回転数をコントロールするコントロール部
２６とを有している。

この制御装置２０は、ポンプ１１の運転時、第３図のＡ
部に示すように、管路定数にと実揚程ｈＯとが前記記憶
手段に記憶された場合、流量計１４で測定された吐出し
流量ＱをＣＰＵが取込み、ＣＰＵで前述の（１）式を計
算して末端の目標圧Ｈｒを算出し、また圧力センサで測
定された現在の吐出し圧Ｈを取込み、この吐出し圧Ｈと
目標圧Ｈ（との大小を比較し、該比較結果、吐出し圧Ｈ
と目標圧Ｈｆ　とに差が生じると、その差に応じコン１
〜ロール部２６によって同じ圧になるまで変速電動機１
２の回転数を減速若しくは増速させて、吐出し圧Ｈと目
標圧Ｈｆ　とを同圧にすることにより、管路１５末端で
の流量圧を一定にできるようにしている。

また、この制御装置２０は、ポンプの運転初期時、管路
１５末端での一定圧力のもとで水栓１６によって末端流
量を変化させ、その変化させた末端流量毎に流量計１４
及び圧力センサ１３によって吐出し流量Ｑ及び吐出し圧
Ｈを測定し、夫々の吐出し流量Ｑ及び吐出し圧Ｈを（１
）式に代入して管路定数にと実揚程ｈＯとを算出するよ
うにしている。

次に、実施例の給水装置の制御動作に関連して本発明方
法の一実施例を第３図に従って述べる。

まず、ポンプ１１の運転初期時、ポンプ１１を試運転し
、かつ水栓１６を開いて適度の末端流量を流しくＳｌ）
、圧力計１７により末端流量の圧力が目標圧ＰＯとなる
ように変速電動機１２の回転数Ｎ１　　を調＝　６− 節する（Ｓ２）。

このとき、流量計１４及び圧センサ１３で吐出し流量Ｑ
＋及び吐出し圧Ｈ，を測定して、第２記憶部２４に格納
しくＳ３）、この測定回数が所定回数行われたか否かを
判定する（Ｓ４）。該判定結果、所定回数行われないと
、水栓１６の開度を変えて流量Ｑを変化させ（Ｓ５）、
以下８２〜Ｓ５の処理を所定回数に達するまで繰り返し
行う。

従って、管路１５末端での一定の目標圧ｐｏのもとで、
末端流量を種々変化させ、その種々の末端流量Ｑ毎に吐
出し流量Ｑｎ及び吐出し圧Ｈｎを測定する。

一方、測定回数が所定回数行われると、Ｓ３で測定され
た種々の吐出し流量Ｑｎ及び吐出し圧ＨｎをＣＰＵ２１
により（１）式に代入して、管路抵抗にと実揚程ｈｏと
を算出しくＳ６）、この管路抵抗にと実揚程ｈＯとを第
２記憶部２４に記憶する（Ｓ７）。

そして、Ｓ７の処理後、Ａ部に示す処理内容でポンプ１
］を運転させて末端圧力一定制御を実行する。

即ち、制御装置２０は、流量計１４によりポンプ１１の
吐出し流量Ｑを測定して取込み（Ｓ８）、この吐出し流
量Ｑと８６で算出された管路抵抗に、実揚程ｈＯとを（
１）式に代入して目標圧Ｈｆ　を求め（Ｓ９）、次いで
圧力センサ１３によりポンプ１１の現在の吐出し圧Ｈを
測定して取込み（ＳＩＯ）、その吐出し圧Ｈと目標圧Ｈ
ｆ　とを比較する（Ｓｌｌ）。

該比較結果、吐出し圧Ｈが目標圧Ｉ−Ｉ　ｆ　より大き
い場合には、両者が同じ圧になるまで変速電動機１２の
回転数を減速（５１４）、一方、吐出し圧Ｈが目標圧Ｈ
ｆより小さい場合には、両者が同じ圧になるまで変速電
動機１２の回転数を増速（Ｓｌ、５）。

そして、吐出し圧Ｈと目標圧Ｈｒ　とが同圧になったと
き、一定時間経過後（３１，３）、Ｓ８以降の処理を繰
り返し行う。これにより、変速電動機１２及びポンプ１
１は使用水量の変化に応じ、第８図に示す管路負荷抵抗
曲線Ｆ上に沿って速度制御されるので、使用水の圧力を
一定にさせることができる。

このように、本実施例では、実際に設置された給水装置
を使用し、ポンプ１１の運転初期時、その管路１５に流
通させてポンプ１１の吐出し圧Ｈｎ及び吐出し流量Ｑｎ
を測定することにより、管路抵抗にと実揚程ｈＯとを算
出するので、従来のような図面上から求める値と異なり
、管路抵抗にと実揚程ｈＯとを管路の実態から正確に求
めることができ、従って、予測末端圧力一定制御を正確
に行い得る。しかも、経年変化等によって管路１５の実
態が変化しても、これに応じた管路抵抗にと実揚程ｈＯ
とを正確に求めることができ、経年変化に関係なく、常
に予測末端圧力一定制御を正確に行い得る。

第４図及び第５図は、本発明方法の第２の実施例を示し
ている。

この場合は、ポンプ１１の夫々の回転数におけるＱ−）
Ｔ性能曲線が相対関係にあることに着目し、末端流量毎
にポンプ１１の回転数Ｎｎを測定したとき、その回転数
ＮｎにおけるポンプのＱ　−Ｈ性能曲線を、予め定めら
れた基準のＱ−Ｈ性能曲線に基づいて算出し、この算出
したＱ−Ｈ性能曲線を利用して、管路抵抗にと実揚程ｈ
ｏとを求めるようにしたものである。

例えば第５図に示すように、予めポンプ１１の回転数Ｎ
′における基準のＱ　−Ｈ性能曲線Ｘが与えられ、これ
に基づいて回転数ＮにおけるＱ−Ｈ性能曲線Ｙを求める
場合、基準のＱ　−Ｈ性能曲線Ｘ上の点Ｈ′Ｉ、Ｑ′１
、Ｈ’２．　Ｑ’２、Ｈ’３．　Ｑ’３・・・Ｈ’　ｎ
　、　Ｑ　’　ｎと、Ｑ　−Ｈ性能曲線Ｙ上の点ＨＩｙ
Ｑｌ、Ｈ２，Ｑ２、Ｈ３，Ｑａ、ＨｎｔＱｎ　　との各
２点間には次式（２）の相対関係がある。

この（２）式の関係により、基準のＱ　−Ｈ性能曲線Ｘ
の各点Ｈ’＋　ｙ　Ｑ’＋　、　Ｈ’ｚｔ　Ｑ’ｚ・−
Ｈ’ｎｔ　Ｑ’ｎから回転数Ｎにおける各点Ｈｌ、　Ｑ
＋、　Ｈｚｔ　Ｑｚ・・・Ｈｎ、Ｑｎを換算して、回転
数ＮにおけるＱ−Ｈ性能曲線Ｙを求めることができる。

そして、この求めた回転数ＮにおけるＱ−Ｈ性能曲線Ｙ
上に、測定された吐出し圧Ｈｘをプロットして、吐出し
流量Ｑｘを算出するようにしている。従って、流量計１
４を用いないで吐出し流量Ｑｘを求めるようにしている
。

次に、本発明方法の第２の実施例を具体的に述べると、
第４図に示すように、ポンプ１１の運転初期時、予め制
御装置２０の第１記憶部２３にポンプ１１の基準のＱ　
−Ｈ性能曲線Ｘを記憶させておき、次いでポンプ１１を
試運転させかつ水栓１６を開いて適度の末端流量を流し
くＳｌ）、圧力計１７により末端流量の圧力が目標圧ｐ
ｏ　となるように変速電動機１２の回転数Ｎｎを調節す
る（Ｓ２）。

このとき、変速電動機１２の回転数Ｎを測定する（Ｓ１
６）と、制御装置２０は、予め記憶された基準のＱ−Ｈ
性能曲線Ｘに基づき（２）式より点Ｈ１、Ｑｌ、Ｈ２？
Ｑ２・・・Ｈｎ、Ｑｎを求めて、その回転数Ｎにおける
Ｑ−Ｈ性能曲線Ｙを算出する。

また、制御装置２０は、Ｑ−Ｈ性能曲線Ｙの算出後、圧
力センサ１３によりポンプ１１の吐出し圧Ｈｘを測定し
、この吐出し圧Ｈｘｌを前記Ｑ　−Ｈ性能曲線Ｙ上にプ
ロットすることにより、ポンプ１１の吐出し流量Ｑｘを
算出する（Ｓ１７）。

そして、管路末端での一定目標圧ｐｏのもとで末端流量
を変化させ、変化させた末端流量毎に吐出し圧Ｈｘｎの
測定及び吐出し流ｊｉｉ：Ｑｘｎの算出を所定回数行っ
た後、その吐出し圧Ｔ−１ｘｎ及び吐出し流量Ｑｘｎを
（１）式に代入して、管路抵抗にと実揚程ｈＯとを算出
しくＳ６）　、これらの値を記憶させ（Ｓ７）後、Ａ部
に示す処理内容で予測末端圧力一定制御を実行する。

このように、本実施例では、基準のＱ　−Ｈ性能曲線Ｘ
を利用し、この基準のＱ　−Ｉ−Ｉ性能曲線Ｘに基づき
測定した回転数のＱ　−Ｈ性能曲線Ｙを算出し、そのＱ
　−Ｈ性能曲線Ｙで測定した吐出し圧Ｈｘｎをプロット
で吐出し流星Ｑｘｎを算出し、算出した吐出し流量Ｑｘ
ｎ及び吐出し圧Ｈｘｎにより管路抵抗にと実揚程ｈｏと
を求めるようにしたので、管路抵抗にと実揚程ｈＯとを
正確に求めることができ、従って、第１の実施例と同様
の効果を得る−　１へ　− ことができる。

なお、図示実施例では、基準のＱ　−Ｈ性能曲線Ｘを利
用することによって吐出し流量Ｑｘを求めた例を示した
が、このＱ−Ｈ性能曲線Ｘを例えば、次式（３）に置き
換え、Ｑ＝　ａ　Ｈ’＋　ｂ　Ｈ＋　ｃ　　　　　　　　　　
・・１３）ａ、ｂ、ｃ：定数この（３）式を利用することによっても吐出し流量Ｑｘ
を求めることができる。

即ち、第６図に示すように、（３）式で表示されるＱ　
−Ｈ性能曲線上のＱ’、Ｈ’と、管路抵抗曲線Ｆ上の点
Ｈｘ、Ｑｘとの間にはそれぞれ下記の式が成立する。

Ｑ’＝　ａ　Ｈ”　＋　ｂ　Ｈ’＋　ｃ　　　　　　・
・・（４）Ｎ′ Ｑ’＝　Ｑｘ　Ｎｘ　　　　　　　　　　　−（５）Ｎ
′ Ｈ’＝Ｈｘ（Ｎｘ　）’　　　　　　　　　　・＝（６
）（４）　、　（５）　、　（６）式より従って、既知
のａ、ｂ、ｃ、Ｎ’および測定値のＨｘ、Ｎｘから流量
Ｑｘを求めることができるので、第２実施例と同様にし
て管路抵抗にと実揚程ｈＯとを算出することもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、ポンプの運転初期
時、管路末端での一定目標圧のもとで末端流量を変化さ
せ、変化させた末端流量毎のポンプの吐出し圧及び吐出
し流星に基づいて管路抵抗と実揚程とを算出し、この管
路抵抗と実揚程とに基づいて予測末端圧力一定制御を行
うようにしたので、管路抵抗と実揚程とを配管の実態か
ら正確に求めることができ、予測末端圧力一定制御を高
精度に行うことができ、しかも配管係の経年変化に拘る
ことなく正確に行うこともできる。

【図面の簡単な説明】

１ｔｉ− 第１図は本発明方法を実施する為の給水装置の一実施例
を示す概略図、第２図は給水装置の制御装置を示すブロ
ック図、第３図は本発明方法の第１の実施例を示すフロ
ーチャート、第４図は本発明方法の第２の実施例を示す
フローチャート、第５図は基準のＱ　−Ｈ性能曲線と測
定された回転数におけるＱ　−Ｈ性能曲線との関係を示
す説明図、第６図は基準のＱ−Ｈ性能曲線を関数式に置
き換えた場合の説明図、第７図は従来の給水装置の一例
を示す配管図、第８図はポンプのＱ−Ｈ性能曲線を示す
説明図である。１１・・・ポンプ、１２・・・変速電動機、１３・・・
圧力センサ、１４・・・流量計、１５・・・管路、１６
・・・水栓、１７・・・圧力計、Ｆ・・・管路負荷抵抗
曲線、Ｈ・・・吐出し圧、Ｑ・・・吐出し流量。代理人　弁理士　　　　秋　本　正　実第１図第　３　図第　５　図Ｑ【一うＱ（ｑ±、出し流量）第　６　図縁て　− 第７図第８図ｍ−÷Ｑ（吐出しｉ量）

Claims

【特許請求の範囲】１、ポンプの回転数を、管路負荷抵抗曲線で定まるＱ−
Ｈ性能曲線に従って変化させて、予測末端圧一定制御を
行う速度制御ポンプの運転法において、ポンプの運転初
期時、予め管路末端での一定目標圧のもとで末端流量を
変化させ、変化させた末端流量毎にポンプの吐出し圧及
び吐出し流量を測定し、該末端流量毎の吐出し圧及び吐
出し流量を管路負荷抵抗曲線の関数に代入して管路定数
と実揚程とを算出し、その管路定数と実揚程とに基づい
て予測末端圧力一定制御を行うようにすることを特徴と
する速度ポンプの運転法。２、ポンプの回転数を、管路負荷抵抗曲線で定まるＱ−
Ｈ性能曲線に従って変化させて、末端圧力一定制御を行
う速度制御ポンプの運転法において、ポンプの運転初期
時、予め管路末端での一定目標圧のもとで末端流量を変
化させ、変化させた末端流量毎にポンプの回転数を測定
すると共に、該回転数におけるポンプのＱ−Ｈ性能曲線
を予め定められた基準のＱ−Ｈ性能曲線に基づいて算出
し、次いで前記回転数における吐出し圧を測定して、該
吐出し圧と対応するポンプのＱ−Ｈ性能曲線より吐出し
流量を算出し、末端流量毎の吐出し圧及び吐出し流量を
管路負荷抵抗曲線の関数に代入して管路抵抗と実揚程と
を算出し、その管路定数と実揚程とに基づいて予測末端
圧力一定制御を行うようにすることを特徴とする速度制
御ポンプの運転法。