JPH01211693A - ポンプ自動制御装置 - 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、下水処理場ならびに中継ポンプ場における
雨水ならびに汚水ポンプ設備で流入下水量の予測が何ら
かの手段で実現されている場合のポンプ自動制御装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は、例えば「下水道施設省資源エネルギーマニュ
アル（案）ＪＰ４６〜４７日本下水道協会昭和５７年発
行に示された従来のポンプ自動制御装置を示す系統図で
あり、図において、１はポンプます、２は流入管渠、３
ａ　、３ｂはポンプ、４ａ、４ｂはモータ、５は流量計
、６は非線形比例と微分制御とを行う下位計算機、７は
水位Ｈ−流量０曲線にもとづく設定水位と、ポンプます
１の水位の偏差に対する比例ゲインの非線形補正を行う
上位計算機、８は警報装置、９はポンプ台数制御シーケ
ンサ−１１０は流量調節装置、１１は速度制御装置、１
２はポンプます１の水位検出器である。

次に動作について説明する。ポンプます１の水位を水位
検出器１２で横巾する。次いで、あらかじめ与えられた
水位設定値と水位との偏差に対し、下位計算機６で非線
形比例と微分制御量とを決定し、ポンプ台数ならびに速
度制御の指示値を決定する。なお非線形比例ゲインの計
算は上位計算機７における流量（Ｑｌ−水位（Ｈ）曲線
に基づいて計算される。次いで、下位計算機６で算出さ
れたポンプ台数制御の指示値にもとづきポンプ台数制御
シーケンサ−９が動作し、モータ４ａによってポンプ３
ａを制御する。一方、下位計算機６で算出された速度制
御の指示値に流量計５にもとづく流量情報を一致させる
ように流量調節装置１０により流量調節を行い速度制御
装置１１−を駆動しモータ４ｂによってポンプ３ｂを制
御する。この方式では、流入下水量の変動傾向やポンプ
操作時間遅れ時間に応じたＱ−Ｈ曲線をあらかじめ設定
しておく必要がある。流入下水量の予測値が得られてい
る場合その量に応じたＱ−Ｈ曲線を選択すればいい。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のポンプ自動制御装置は以上のように構成されてい
るので、流入下水量の変動傾向やポンプの操作遅れ時間
などに応じたＱ−Ｈ曲線をあらかじめ設定しておくこと
が必要であるが、雨天時の急激な流入量の変化に対して
、ポンプます１の水位変化を一定巾に押えておけるよう
なＱ−Ｈ曲線を作成することは極めて困難である。この
ため、雨天時には、熟練した運転員による絞り運転、す
なわち複数台数のポンプを起動し、絞り運転し、水位が
上昇して（ると全開運転とするなどの手動運転を実行す
る必要があって運転員に対して過去な緊張を強いると共
に、経済的にも無駄が多いなどの問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、晴天時はもちろん雨天時においても信頼性
の高い自動制御を可能としたポンプ自動制御装置を得る
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るポンプ自動制御装置は流入下水量予測手
段で求めた予測値を現時点から所定時間先まで予測流入
下水量積算回路により積算した予測下水量と、下水貯留
量計算回路によって計算された下水貯留量と、ポンプ吐
出量積算回路において現時点から所定時間遡及して積算
されたポンプ吐出量とを入力とするポンプ吐出量基本計
画値算出回路と、このポンプ吐出量基本計画値算出回路
よりの出力とポンプ吐出量準目標値算出回路で計算され
る現時点におけるポンプ吐出量の目標値とを入力とし、
ポンプ吐出量の最適値を計算するポンプ吐出量最適計算
回路とを備えたものである。

〔作　用〕

この発明における予測流入下水量積算回路で求める現時
点から所定時間先までの予測流入量の和である積算値と
、下水貯留量計算回路で、現時点でのポンプまずあるい
は流入管渠の水位と、それに伴う水面積をポンプまずあ
るいは流入管渠の物理的形状から計算した下水貯留量と
、過去ポンプ吐出量積算回路で求める現°時点から過去
に遡った時点までのポンプ吐出量の和である積算値とを
目標下水貯留量を維持するためのポンプ吐出量基本計画
値算出回路に入力し、目標下水貯留量を維持するために
必要な現時点のポンプ吐出量の基本計画値を算出する。

次いで、ポンプ吐出量最適計算回路では、ポンプ吐出量
率目標値計算回路によって求めたポンプ吐出量率目標値
と、ポンプ吐出量基本計画値算出回路によって求めたポ
ンプ吐出量基本計画値とを用いてポンプ吐出量の最適値
を計算するようにして急激な流入量の変化に対しても目
標下水貯留量を維持できるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、同図にお
いて、２０は流入下水量予測手段、２１は予測流入下水
量積算回路で、この予測流入下水量積算回路２１よりは
予測流入下水量積算値２２が出力される。２３はポンプ
ますおよび流入管渠の水位検出手段、２４は下水貯留量
計算回路で、この下水貯留量計算回路２４は下水貯留量
２５を出力する。２６は過去のポンプ吐出量検出手段、
２７は過去ポンプ吐出量積算回路で、この過去ポンプ吐
出量積算回路２７は過去ポンプ吐出量積算値２８を出力
する。２９は目標下水貯留量検出手段（ポンプまずある
いは流入管渠などの目標水位検出手段で代用可能）、３
０は前回計測時点（ｋ−１）でのポンプ吐出量検出手段
、３１は前回計測時点（ｋ−１）でのポンプ吐出量率目
標値検出手段、３２は準目標設定パラメータ、３３はポ
ンプ吐出量率目標値計算回路で、このポンプ吐出量率目
標値計算回路３３は現在時点にでのポンプ吐出量率目標
値３４を出力する。３５は目標下水貯留量維持のための
ポンプ吐出量基本計画値算出回路で、このポンプ吐出量
基本計画値算出回路３５はポンプ吐出量基本計画値３６
を出力する。３７は目標貯留量維持に関する重み係数部
、３８はポンプ吐出量率目標値維持に関する重み係数部
、３９は目標貯留量維持ならびにポンプ吐出量率目標値
維持の双方を考慮したポンプ吐出量最適値計算回路で、
このポンプ吐出量最適値計算回路３９はポンプ吐出量最
適値４０を出力する。

次に動作について説明する。

予測流入下水量積算回路２１では、現在時点ｋから将来
時点に＋Ｌ−１までの予測流入下水量ｑ　ｉｌ　（ｋ）
　＋　”・＋　ｑ　ｉｎ　（ｋ＋Ｌ　１）の積算を行う
。

すなわち ただし、Ｌはポンプ制御系のむだ時間 また、下水貯留量計算回路２４では下記（２）式に示す
ように現在時点にのポンプますの水位ｈ（ｋＸあるいは
流入管渠の水位）を入力とし、ポンプまずあるいは流入
管渠の物理的形状に基づいて下水貯留量ｖ（ｋ）を計算
する。

ｖ（ｋ）　＝−ｆ（ｈ（ｋ））　　　　　　　　　（２
）ただし、ｆは水位から下水貯留量を計算する関数で、
物理的形状が分かれば容易に求められる さらに、過去ポンプ吐出量積算回路２７では下記（３）
式に示すように現在時点ｋから過去に−（Ｌ−１）時点
に遡及してポンプ吐出量検出手段２６で検出したポンプ
吐出量Ｕ（ｋ−１）、・・・、ｕ（ｋ−Ｌ＋１）の積算
値Ｕ　ｐＯｓｔ（ｋ）を計算する。

ポンプ吐出量率目標値計算回路３３では下記（４）式に
示すように現在時点にのポンプ吐出量率目標値Ｕｓｕｂ
（ｋ）を以下のように決める。

すなわち、 ”Ｊ”’５ｕｂ（ｋ）−αＴＪ”ｓ＋ｒｂ（ｋ−１）＋
（１−α）ｕ（ｋ−Ｄ　　（４まただし、α：準目標設
定パラメータ（０≦≦１）このときα−〇とするとＴＪ
＊５ｕｂ（ｋ）−Ｕ（ｋ−１）となり、前回のポンプ吐
出量のままで今回の準目標値とすることを意味する。又
α−＝１とおくとＵｓｕｂ（ｋ）　＝Ｕｓｕｂ（ｋｌ）
　となり前回のポンプ吐出量の準目標筐のままでいくこ
とを意味する。これは一種の流量一定制御である。

目標下水貯留量■　を維持するためのポンプ吐出量基本
計画計算回路３５では下記（５）式に示されるようにポ
ンプ吐出量基本計画値ＵＰｒｅｄは次式で与えられる Ｕｐｒｅｄ（ｋ）＝Ｖ（ｋｌ−ｖ　＋ｑｐｒｅｄ（ｋ）
　　”ｐｏｓｔ（ｋ）　　　ｆ５）ポンプ吐出量最適計
算回路３９では下記（６）式で示すように次の評価関数 を最小にするＵ（ｋ）を求める。

ただし、 ■（ｋ＋ｔ、）＝ｖ（ｋ）−ｂｑｌｎ（ｋ）＋・＋’　
＋ｑｉｎ（ｋ＋ＬＤ−（Ｕ（ｋ−（Ｌ−１））＋・・・
十〇（ｋ−１）＋Ｕ（ｋ）ｌ　　　（７１である。上式
（６）の意味は、（ｋ＋Ｌ）時刻の下水貯留量を目標値
に維持することならびにポンプ吐出量を準目標値に維持
することの双方を考慮したものである。（６）式を解（
と、 となる。すなわち、ポンプ吐出量最適計算回路３９では
上記（８）式を計算する。ここでＷｖ−０とおくとＵ（
ｋ）＝−ＴＪ＊８ｕｂ（ｋ）（ポンプ吐出量率目標値維
持）（９）となる。又、Ｗｕ−０にすると、 Ｕ（ｋ）−Ｕｐｒｅｄ（ｋ）　　（下水貯留量目標値維
持＞　　（１０）となり、（８）式は両者を統合化した
算式である。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、ポンプ自動制御装置を
流入下水量の変化傾向ならびにポンプ操作のムダ時間遅
れを考慮し、目標下水貯留量維持ならびにポンプ吐出量
率目標値維持の双方を満足する最適ポンプ吐出量を決定
できるように構成したので、急激な流入下水量の変動に
かかわらず信頼性や安全性が高（運転動力費が節減可能
なものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるポンプ自動制御装置
を示す構成図であり、第２図は従来のポンプ自動制御装
置の一例を示す系統図である２０は流入下水量予測手段
、２１は予測流入下水量積算回路、２４は下水貯留量計
算回路、２７はポンプ吐出量積算回路、３３はポンプ吐
出量準目標値算出回路、３５はポンプ吐出量基本計画値
算出回路、３９はポンプ吐出量最適計算回路。 特許出願人　　　三菱電機株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポンプます、流入管渠等に流入する下水量を流入下水量
   予測手段で求め、この求めた予測値を現在から所定時間
   先まで積算する予測流入下水量積算回路と、上記ポンプ
   ます、上記流入管渠等に貯えられた下水貯留量を計算す
   る下水貯留量計算回路と、現在から所定時間遡及してポ
   ンプの吐出量を積算するポンプ吐出量積算回路と、現時
   点におけるポンプ吐出量の目標値を計算するポンプ吐出
   量準目標値算出回路と、上記予測流入下水量積算回路に
   より積算された積算予測値と上記下水貯留量計算回路に
   より計算された下水貯留量と上記ポンプ吐出量積算回路
   の積算吐出量と目標下水貯留量とを入力とするポンプ吐
   出量基本計画値算出回路と、このポンプ吐出量基本計画
   値算出回路よりの出力と上記ポンプ吐出量準目標値算出
   回路よりの現時点のポンプ吐出量の目標値とを入力とし
   、ポンプ吐出量の最適値を計算するポンプ吐出量最適計
   算回路とを備えたポンプ自動制御装置。