JPH02218487A - ポンプ台数制御装置 - 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】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、ポンプ井水位の上下変動に応じてポンプの
運転台数を制御するポンプ台数制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、雨水をポンプ井に一時的に貯溜し、複数台のポン
プを水位の上下に応じて運転台数を増減し、同時に速度
制御することにより吐出弁に汲み出していき、ポンプ井
水位をほぼ一定の目標水位に制御するためのポンプ台数
制御装置として、第４図に示すような構成のものが知ら
れている。

この従来のポンプ台数制御装置は、ポンプ井１の水位を
水位計２により検出してポンプ運転台数制御部３に与え
、ここで検出水位の上下にょリボンブ運転台数を演算し
、１台または複数台のボンブ４を運転させ、あるいは停
止させる制御を行うと共に、各ポンプ４の運転速度も目
標水位に対する開離の程度に応じて速度制御部５におい
てＰＩ制御またはＰＩＤ制御するようにしていた。

前記ポンプ運転台数制御部３の働きをさらに詳しく説明
すると、水位計２からのポンプ井水位信号が１金目起動
レベルＬ、に到達するとポンプ４が１台起動され、この
ポンプ４の１台の運転で水位が目標水位Ｌｔに保てるよ
うに速度制御部５により速度制御を行う。

しかしながら、１台のポンプ４を最大能力で運転しても
ポンプ井水位が上昇を続け、２金目起動レベルＬ２に到
達すると、ポンプ運転台数制御部３は２台目のポンプ４
を起動する。そして、２台目のポンプの最大能力運転に
よってもポンプ井水位が上昇を続け、３金目起動レベル
Ｌ、に到達してしまう時には３台目のポンプを起動する
。

そして、ポンプ井１に流入する雨水量が減少し、３金目
ポンプの最小能力運転によっても目標水位Ｌｔよりもポ
ンプ井水位が低下し、３金目停止レベルＬ４に到達する
と、３金目ポンプを停止させ、残りの２台のポンプの速
度制御により水位制御を行う。そして２台のポンプの最
小能力運転によってもポンプ井水位がさらに低下してい
って２金目停止レベルＬ、に到達するときには、さらに
２台目のポンプも停止させ、残りの１台のポンプだけで
水位制御を行うことになる。さらに、この１台だけのポ
ンプ運転によってもポンプ井水位が１金目停止レベルＬ
６よりも低下する時には、全部のポンプを停止させる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のポンプ台数制御装置で
は、雨水ポンプ井に対して大雨などにより流入流量が急
激に増加する場合、ポンプの起動を次の起動レベルまで
待つために起動遅れによリボンブが新たに１台起動され
ても水位上昇に追い付けず、ポンプ井水位が危険水位に
到達してしまうことがある問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたも
ので、急激な水位上昇に対しても素早くポンプ台数を相
応しいものに制御することができるボ°ンプ台数制御装
置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明のポンプ台数制御装置は、ポンプ井水位の検出
部と、このポンプ井水位検出部により検出されたポンプ
井水位の上下によりポンプの運転台数を決定する水位に
よる台数制御部と、現在の運転台数のポンプによる実際
の吐出量検出部と、現在の運転台数のポンプによる最大
吐出量の演算部と、前記実際吐出量検出部による実際吐
出量と前記最大吐出量演算部による最大吐出量との差か
ら現在の運転台数のポンプを最大吐出量で運転させた時
のポンプ井水位低下量を予測する水位低下量予測演算部
と、この水位低下量予測演算部による予測水゛位低下量
が許容値よりも小さい時にポンプ運転台数を１台増加起
動する指令を出力する水位変動量による台数制御部とを
備えたものである。

（作用） この発明のポンプ台数制御装置では、通常時にはポンプ
井の水位の上下に応じて、水位による台数制御部により
ポンプ運転台数を相応しいものに制御する。

しかしながら、ポンプ井の水位が急激に上昇するような
場合、現在運転している全ポンプの運転速度を上げて最
大吐出量で運転させてもポンプ井水位を目標値に保つこ
とができず、急激に上昇することが予測される時には、
水位変動量による台数制御部によりポンプ井水位がさら
に１台ポンプを起動させる必要のあるレベルに到達する
前であっても早め１台ポンプを追加起動させ、ポンプ井
水位の急激な上昇に対しても効果的にポンプ井水位の制
御を行うようにする。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する＝ 第１図はこの発明の一実施例のブロック図であり、雨水
の流れ込むポンプ井１に水位計２が設、けられ、この水
位計２のからのポンプ井水位ＷＬ。

の検出信号が水位による台数制御部６に入力されるよう
になっている。

この水位による台数制御部６は従来例の第４図の台数制
御部３と同様の構成を有するもので、ポンプ井水位が起
動レベルＬ１〜Ｌ３それぞれに到達することによりポン
プ４が１台〜３台順次起動されることになり、逆にポン
プ井水位ＷＬ、が停止レベルＬ４〜Ｌ６に低下してくる
時にポンプ４が３台〜１台順次停止されるように運転台
数制御を行なう。さらに、この水位による台数制御部６
には水位一定速度制御部５が付随しており、ポンプの１
〜３台運転時にそれぞれポンプ井水位ＷＬ１が目標水位
Ｌｔになるように実際水位ＷＬ、と目標水位Ｌｔとの開
離の程度によりポンプ運転速度を制御して吐出量を制御
するようになっている。

ポンプ４はポンプ井１の水を吐出弁７に汲み出すが、こ
の吐出弁７にも水位計８が設けられており、さらにポン
プ４からの吐出量を検出する流量計９がポンプ４から吐
出弁７に通じるラインに設けられている。

この発明の実施例ではさらに、水位変動量による台数制
御部１０が備えられており、前記吐出弁７の水位計８か
らの水位検出信号ＷＬ２と流量計９からの流量検出信号
Ｑｐｖを入力とし、内部に最大可能吐出量演算部１１と
、水位低下量予測演算部１２と、ポンプ起動判断部１３
とが備えられている。

この水位変動量による台数制御部１０における最大可能
吐出量演算部１１は、使用ポンプ４（複数のポンプ４は
同一仕様であるとする）の最大吐出量Ｑ　ｗａｘをその
ポンプ特有のＱ−Ｈ曲線から求めるものである。また、
水位低下量予測演算部１２は、現在運転中のポンプ４が
実際に汲み出している吐出量Ｑｐｖとポンプ４を最大運
転速度にした時の最大吐出量Ｑ　ｗａｘとの差から、ポ
ンプ４を最大速度で運転させた時のポンプ井水位ＷＬｌ
の低下量を予測する演算部である。さらに、ポンプ起動
判断部１３は、水位低下量予測演算部１２による水位低
下予測演算結果から新たなポンプの起動を行うかどうか
を判断する部分である。

そして、前記水位による台数制御部６からのポンプ起動
指令信号と水位変動量による台数制御部１０からのポン
プ起動指令信号とはＯＲ回路１４を介してポンプ４に起
動・停止指令として与えるようになっている。

上記の構成のポンプ台数制御装置の動作について、次に
説明する。

先ず、水位による台数制御部６は、雨水のポンプ井１の
水位ＷＬ、を水位計２から入力し、各起動レベルＬ１〜
Ｌ３、停止レベルＬ４〜Ｌ６と比較し、水位ＷＬ、がり
、を越えていれば１台目のポンプ４を起動し、Ｌ２を越
えていれば２台目も起動し、Ｌ、を越えていれば３台目
も起動する（第２図のフローチャートにおけるステップ
Ｓｌ。

５１０）。

また、ポンプ井水位ＷＬ、がＬ４以下となれば３台目を
停止し、Ｌ、以下になれば２台目も停止し、Ｌ６以下に
なればすべてのポンプを停止する。

そして、１台または複数台のポンプ４が同時に運転され
ている時に、水位一定速度制御部５は、ポンプ井水位Ｗ
Ｌ、を目標水位Ｌｔと比較し、その開離の大きさの程度
に応じて各ポンプ４の運転速度を最大速度から最低速度
までの間でＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御により調整し、
ポンプ井１の水位がほぼ目標水位Ｌｔに保たれるように
水位−定制御を行う。

次に、ポンプ４が１台以上運転されている時に行う水°
位変動量による台数制御部１０によるポンプ起動制御を
第２図のフローチャートおよび第３図を参照して説明す
る。

この水位変動量による台数制御は、ポンプ井１の水位Ｗ
Ｌ、がいずれかの起動レベルＬ、、Ｌ。

に到達していなくても水位変動量が所定値を越えて大き
い場合にポンプ４を１台追加起動するためのものである
ため、第２図におけるステップＳ１での判断がＮｏであ
り、ポンプ４が１台以上運転されている時に行われる（
ステップＳ２）。

そこで先ず、１台以上運転されているかどうか判断しく
ステップＳ２）　、ＹＥＳであれば、ボンブが１台また
は複数台運転中であってもポンプ井１の水位ＷＬＩが上
昇中であるかどうかを判断する（ステップ８３）。

この水位上昇中かどうかの判断は、水位変動量による台
数制御部１０で、そのサンプリングタイムΔｔの間に水
位上昇があったかどうかにより判断する。つまり、前回
（ｎ−１）の水位がＷＬＩ（、−１）で、今回（ｎ）の
水位がＷＬＩ（ＩＩ）である時にＷＬ　鳳（ｍｌ）＞Ｗ
ＬＩ（ＩＩ−目 であれば、水位上昇中と判断してその時の上昇量ΔＬ　
（＝　Ｗ　Ｌ　Ｉ（−）　　Ｗ　Ｌ　１（−１））を保
存するのである（ステップＳ４）。

続いて、現在運転中のポンプ４により得られる最大吐出
量Ｑ■ａＸを最大可能吐出量演算部１１により演算する
（ステップＳ５）。

この最大吐出量演算は、ポンプ４の１台のＱ−Ｈ曲線上
でポンプ井１の現在の水位ＷＬ１（＋＋＋と吐出弁７の
水位ＷＬｚｔａ＋との差（Ｗ　Ｌ　２（−１−Ｗ　Ｌ　
ｌｆ、））に対応する吐出量Ｑを求め、これにポンプ運
転台数ｍを掛けることにより行われる。

この様にして得られた最大吐出量Ｑ　１１には、次に水
位低下量予測演算部１２に与えられ、ここで、実際に運
転されているポンプ４を現在の運転速度から最大運転速
度まで上昇させた時のポンプ井水位の次回（ｎ　＋　１
）までのサンプリングタイムΔｔの間の低下予測量Δｇ
を次の式に基づいて演算する（ステップＳ６）。

ここで、Ａはポンプ井１の断面積であり、Δｔはサンプ
リングタイムである。

続いて、ポンプ起動判断部１３において、現在運転中の
ポンプをすべて最大能力で運転する時にポンプ井１の水
位が次回（ｎ＋１）までのサンプリングタイムΔｔの間
にどの程度上昇するかを次の式に基づいて演算する（ス
テップＳ７）。

ΔＬ゛−２ΔＬ−Δｇ そして、このΔＬ′を所定の値りと比較しくステップＳ
８）、この予測水位上昇量ΔＬ゛が許容値りよりも小さ
ければ水位による台数制御部６のみで水位制御する。よ
うにし、許容値りよりも大きければ急激な水位上昇が予
測されるために、次の１台のポンプの起動レベルにポン
プ井水位ＷＬ。

が到達していなくても早めにポンプ起動指令をこのポン
プ起動判断部１３から出力するのである（ステップＳ９
）。

このようにして、通常は水位による台数制御部６により
ポンプ運転台数の制御を行ない、ポンプ井水位が急激−
に上昇するような場合には、水位変動量による台数制御
部１０によりポンプ井水位の急激上昇を予測して早めに
次のポンプの起動を行ない、ポンプ井水位がポンプ起動
の遅れにより危険水位に到達してしまうことを防ぐので
ある。

なお、上記の実施例ではポンプ吐出量を流量計９により
検出してＱｐｖを得ているが、このポンプ吐出量Ｑｐｖ
はポンプ回転数とＱ−Ｈ曲線とから算出することもでき
、さらに吐出弁７の水位計８がない場合には、ポンプ吐
出圧力計により実揚程を求め、Ｑ−Ｈ曲線によりＱ　ｓ
ａｗを求めるようにすることもの可能である。

さらに、上記の実施例では前回（ｎ−１）から次回（ｎ
　＋　１）までの水位上昇量を２ΔＬとして行なったが
、過去のデータから次回（ｎ＋１）の水位を推定し、前
回（ｎ−１）の水位との偏差を２ΔＬの代わりに用いる
ことも可能である。

加えて、ポンプ設置台数も実施例のように３台に限定さ
れることはなく、それ以上の台数であっても構わない。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、水位による台数制御と
ともに水位変動量による台数制御をも行うようにし、ポ
ンプ井水位の上昇率が大きい時には次の１台のポンプの
起動レベルにポンプ井水位が到達していない時でも早め
に次のポンプを起動するようにしているため、大雨やそ
の他の原因でポンプ井水位が急激に上昇するような場合
でも、水位のみによるポンプ運転台数制御を行なってい
た従来のポンプ台数制御装置と違って、起動遅れによる
水位の急激な上昇を生じさせることがなく、効果的なポ
ンプ運転台数制御で行える。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は上
記の実施例の動作を説明するフローチャート、第３図は
上記の実施例の動作を説明するグラフ、第４図は従来例
のブロック図である。 １・・・ポンプ井　　　　　２・・・水位計４・・・ポ
ンプ　　　　　　５・・・水位一定制御部６・・・水位
による台数制御部 ７・・・吐出弁　　　　　　８・・・水位計９・・・流
量計 １０・・・水位変動量による台数制御部１１・・・最大
可能吐出量演算部 １２・・・水位低下量予測演算部 １３・・・ポンプ起動判断部 １４・・・ＯＲ回路 想人弁理士則近憲佑

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ポンプ井の水位の上下により複数台のポンプの運転台数
   を増減すると共に速度制御によりポンプ井水位を目標水
   位に制御するポンプ台数制御装置において、 ポンプ井水位の検出部と、このポンプ井水位検出部から
   のポンプ井の実際の水位の上下によりポンプの運転台数
   を決定する水位による台数制御部と、 現在の運転台数のポンプによる実際の吐出量検出部と、
   現在の運転台数のポンプによる最大吐出量の演算部と、
   前記実際吐出量検出部による実際吐出量と前記最大吐出
   量演算部による最大吐出量との差から現在の運転台数の
   ポンプを最大吐出量で運転させた時のポンプ井水位低下
   量を予測する水位低下量予測演算部と、この水位低下量
   予測演算部による予測水位低下量が許容値よりも小さい
   時にポンプ運転台数を１台増加起動する指令を出力する
   水位変動量による台数制御部とを備えて成るポンプ台数
   制御装置。