JPH0826873B2 - ポンプ自動制御装置 - Google Patents
ポンプ自動制御装置Info
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- JPH0826873B2 JPH0826873B2 JP3286588A JP3286588A JPH0826873B2 JP H0826873 B2 JPH0826873 B2 JP H0826873B2 JP 3286588 A JP3286588 A JP 3286588A JP 3286588 A JP3286588 A JP 3286588A JP H0826873 B2 JPH0826873 B2 JP H0826873B2
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- discharge amount
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- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
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。
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。
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）」P46〜47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、3a,3
b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Ｑ
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ー、10は流
量調節装置、11は速度制御装置、12は流量信号発生装
置、13はポンプます１の水位検出器である。
ュアル（案）」P46〜47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、3a,3
b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Ｑ
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ー、10は流
量調節装置、11は速度制御装置、12は流量信号発生装
置、13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13で検出する。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（Ｑ）−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
シーケンサー９が動作し、モータ4aによってポンプ3a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。
位検出器13で検出する。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（Ｑ）−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
シーケンサー９が動作し、モータ4aによってポンプ3a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。
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
が上昇してく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大な緊張を強いると
共に、経済的にも無駄が多いなどの問題点があった。
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
が上昇してく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大な緊張を強いると
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。
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。
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。
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。
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すある
いは流入管渠の水位と、それに伴う水面積をポンプます
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。
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すある
いは流入管渠の水位と、それに伴う水面積をポンプます
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
量目標値計算回路によって求めたポンプ吐出量目標値
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。
量目標値計算回路によって求めたポンプ吐出量目標値
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。
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（ポンプますあるいは流入管渠などの目標
水位検出手段で代用可能）、30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）でのポンプ吐出量目標値検出手段、32は目標設定
パラメータ、33はポンプ吐出量目標値計算回路で、この
ポンプ吐出量目標値計算回路33は現在時点ｋでのポンプ
吐出量目標値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。
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（ポンプますあるいは流入管渠などの目標
水位検出手段で代用可能）、30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）でのポンプ吐出量目標値検出手段、32は目標設定
パラメータ、33はポンプ吐出量目標値計算回路で、この
ポンプ吐出量目標値計算回路33は現在時点ｋでのポンプ
吐出量目標値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ｋ＋Ｌ−１までの予測流入下水量qin（ｋ），…,q
in（ｋ＋Ｌ−１）の積算を行う。
時点ｋ＋Ｌ−１までの予測流入下水量qin（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ｋのポンプますの水位ｈ（ｋ）（あるい
は流入管渠の水位）を入力とし、ポンプますあるいは流
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。
ように現在時点ｋのポンプますの水位ｈ（ｋ）（あるい
は流入管渠の水位）を入力とし、ポンプますあるいは流
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ｋ−（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Upast
（ｋ）を計算する。
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ｋ−（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Upast
（ｋ）を計算する。
ポンプ吐出量目標値計算回路33では下記（４）式に示
すように現在時点ｋのポンプ吐出量目標値Ｕ
＊ sub（ｋ）を以下のように決める。
すように現在時点ｋのポンプ吐出量目標値Ｕ
＊ sub（ｋ）を以下のように決める。
すなわち、 Ｕ＊ sub（ｋ）＝αＵ＊ sub（ｋ−１）＋（１−α）Ｕ
（ｋ−１） （４） ただし、α：目標設定パラメータ（０≦α≦１）この
ときα＝０とするとＵ＊ sub（ｋ）＝Ｕ（ｋ−１）とな
り、前回のポンプ吐出量のままで今回の目標値とするこ
とを意味する。又α＝１とおくとＵ＊ sub（ｋ）＝Ｕ＊
sub（ｋ−１）となり前回のポンプ吐出量の目標値のま
までいくことを意味する。これは一種の流量安定化制御
をめざすものである。つまり、（４）式は過去のポンプ
吐出量のデータを平滑化するものであり、ポンプ吐出量
の安定化のためのひとつの目標値として、ポンプ吐出量
目標値を与える。
（ｋ−１） （４） ただし、α：目標設定パラメータ（０≦α≦１）この
ときα＝０とするとＵ＊ sub（ｋ）＝Ｕ（ｋ−１）とな
り、前回のポンプ吐出量のままで今回の目標値とするこ
とを意味する。又α＝１とおくとＵ＊ sub（ｋ）＝Ｕ＊
sub（ｋ−１）となり前回のポンプ吐出量の目標値のま
までいくことを意味する。これは一種の流量安定化制御
をめざすものである。つまり、（４）式は過去のポンプ
吐出量のデータを平滑化するものであり、ポンプ吐出量
の安定化のためのひとつの目標値として、ポンプ吐出量
目標値を与える。
目標下水貯留量Ｖ＊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Ｕ＊ predは次式で与えられる Ｕ＊ pred（ｋ）＝ｖ（ｋ）＝Ｖ＊＋qpred（ｋ）−Upast
（ｋ） （５） 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。
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Ｕ＊ predは次式で与えられる Ｕ＊ pred（ｋ）＝ｖ（ｋ）＝Ｖ＊＋qpred（ｋ）−Upast
（ｋ） （５） 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、 ｖ（ｋ＋Ｌ）＝ｖ（ｋ）＋qin（ｋ）＋…＋qin（ｋ＋Ｌ
−１） −｛Ｕ（ｋ−（Ｌ−１））＋…＋Ｕ（ｋ−１）＋Ｕ
（ｋ）｝ （７） 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目
標値に維持すること、すなわちポンプ吐出量を安定化さ
せることの双方を考慮したものである。（６）式を解く
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）＝Ｕ＊ sub（ｋ）（ポンプ吐出量目標値維持）
（９） となる。又、Wu＝０にすると、 Ｕ（ｋ）＝Ｕ＊ pred（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。
−１） −｛Ｕ（ｋ−（Ｌ−１））＋…＋Ｕ（ｋ−１）＋Ｕ
（ｋ）｝ （７） 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目
標値に維持すること、すなわちポンプ吐出量を安定化さ
せることの双方を考慮したものである。（６）式を解く
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）＝Ｕ＊ sub（ｋ）（ポンプ吐出量目標値維持）
（９） となる。又、Wu＝０にすると、 Ｕ（ｋ）＝Ｕ＊ pred（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。
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く運転動力費が節減可能
なものが得られる効果がある。
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く運転動力費が節減可能
なものが得られる効果がある。
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。
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。
Claims (1)
- 【請求項１】ポンプますに流入する下水量を求める流入
下水量予測手段と、この流入下水量予測手段で求めた予
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、前回計測時点におけるポンプ吐出量、前回計測時点
でのポンプ吐出量目標値、目標設定パラメータを入力し
てポンプ吐出量目標値を算出し出力するポンプ吐出量目
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してポンプ吐出量基本
計画値を算出し出力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目標値算出回路の出力とにより、下
水貯留量の目標値維持およびポンプ吐出量の安定化を考
慮した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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3286588A JPH0826873B2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | ポンプ自動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3286588A JPH0826873B2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | ポンプ自動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01211693A JPH01211693A (ja) | 1989-08-24 |
| JPH0826873B2 true JPH0826873B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=12370750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3286588A Expired - Fee Related JPH0826873B2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | ポンプ自動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0826873B2 (ja) |
-
1988
- 1988-02-17 JP JP3286588A patent/JPH0826873B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 計測自動制御学会論文集２０〔１１〕（昭５９−１１）ｐｐ．１０２４−１０３０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01211693A (ja) | 1989-08-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |