JPS5834845B2 - ポンプ ノ デジタルダイスウセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプ群の運転台数を自動的に定めその起動停
止を自動操作するポンプのデジタル台数制御装置に関す
るものである。

一般に空調用等に用いられるポンプ群の台数制御装置に
おいて、従来は一定流量毎に流量計から生じるＩ々マル
ス一定時間間隔でカウントし、各時間間隔毎に流量を計
測し、この流量を基にして台数制御を行っていた。

しかしながら、一定時間間隔で体積流量ペルスを計数し
ているため、大流量部分ではその流量に比して制御の応
答の遅れが発生する。

また小流量部分では体積流量・マルス周波数が低い周波
数であればそれだけ計測流量の精巖が劣ったものになる
。

すなわち、第１図に示すようなポンプ群を制御するため
、従来第２図に示すようなデジタル台数制御装置が使用
されていた。

第１図において、被制御系は各系統毎に容量の相等しい
複数台のポンプ１〜３を備た、そのポンプ１台の容量よ
りも数１０％大きい（たとたば１２０％程度の９パイ・
々ス能ノコを有するパイ・々ス弁４と、バイ−くス弁を
動作させるための圧力検出伝送系１１を含み、制御系は
パルス発信器付流量計のような流量検出装置１０と、台
数決定用デジタルコントローラ５と、更に図示なしのポ
ンプ操作位置決定装置、ポンプ起動停止装置を含む。

尚６は空調設備等の熱負荷、７は蓄熱槽である。

第２図の制御装置は、一定体積流量毎に・々ルス発店器
付流量計１０より発生する・マルスを入力し、流量バッ
ファカウンタ１２において計数する。

クイマ１４はクロック装置１３のクロック／マルスを所
定数受はカウンタ１２を一定時間毎にリセットする。

この間の流量・マルス数が計測流量としてレジスタ１５
に記録される。

この測定流量に対し数種類のリミッタを設け、リミット
超過検出器１６により計測流量の適否を検出する。

その結果、不感帯設定装置１７において、単なるノイズ
に基く流量変動は排除され、前記リミッタを超過する流
量変動が生じているときのみリモート起動停止装置１８
を作動し、運転筒数を自動的に操作する。

しかしながら、前記の如く流量ペルスを一定時間間隔で
計数するため、大流量部分での応答遅れや、小流量部分
での精度の低下が問題となっている。

制御精度を向上させるために、制御時間間隔を短かくし
大流量部分における応答速塵を速めればよいが、この場
合、小流量部分での検出精度を低下させないためには流
量ペルスの周波数を大幅に高くしなければならない。

このように流量ペルス周波数を大幅に高くすれば、小流
量部分における検出精度も向上する。

しかし、そのように流量ペルスを高い周波数にすると各
被制御系統毎に専用の制御系を設′／ｆなければならず
、装置全体としてコストが大幅に増大するきらいがあっ
た。

また、流量計測をアナログ量で行い、Ａ−／Ｄ変換して
実施する装置も提案されているが、積算流量を計測する
関係上、特殊な場合を除きほとんどがパルス発信器付流
量計を使用しており、従ってＤ／Ａ変換器や周辺機器を
別途に装置する必要がある等の欠点がある。

本発明の目的は、ポンプ群のポンプ運転台数を流量に応
じて決定するに当り、一定流量毎に生じるパルスを入力
する毎に動作し、そのパルス発生間隔を基に、ポンプ運
転台数を決定することによって、制御性能を向上させた
ポンプのデジタル台数制御装置を提供することにある。

本発明によるポンプのデジタルａ数制御装置は、負荷量
の増減に伴い流量が変化する負荷系統に対し前記流量を
満足すべくポンプの台数制御を行うポンプのデジタル台
数制御装置において、前記負荷系統に流れる流量を検出
しその値が一定値に達するとパルスを出力する流量計と
、この流量計からパルスが人力される毎にトリガーされ
前回のパルス入力から今回のパルス入力までの間隔を測
定するパルス間隔測定手段と、このパルス間隔測定手段
により測定されたパルス間隔を設定値と比較しその大小
関係を求める比較手段と、この比較手段からの大小関係
に基づき台数増又は減を決定する要求台数決定手段と、
この要求台数決定手段の決定内容に基づき各ポンプの状
態信号から操作すべきポンプを決定するポジション決定
手段ト、前記ポジション決定手段にて決定された該当ポ
ンプを起動停止させるためのリモート制御手段とを備え
たもので、前記一定流量パルスの周波数を大幅に高める
ことなく、また小流量部分での精度を低めることなく、
大流量部分での応答を早め、適確な台数制御を行うこと
を特徴とする。

以下本発明を図面に示す一実施例につき詳述する。

なお、以下の説明は、本発明を第１図に示すポンプ群に
適用した場合につき行う。

ここで図示していないが各系統毎に系統負荷算出用の入
［１温度出「１温塵検出器と、非常停止用圧力異常検出
器と、ポンプ状態検出装置を持つ。

ポンプ系統は蓄熱槽７から各熱負荷６に刈して冷水、温
水を送出し熱量を供給する。

負荷側は負荷量の増減に伴い流量が変化する。

すなわち、必要なだすの熱量を供給される水量を制限す
ることによって受入れる。

従って系統の総負荷の量が稼動ポンプ台数に比較して小
さげれば、送水口の内圧が高まり、バイパス弁の開口変
を「開」の方向に動作させる。

また負荷の量が犬きすれば、バイパス弁を「閉」の方向
に動作させる。

その結果、負荷の量に応じて送水流量が変化する。

しかしながら、流量の減少量がバイパス能力以上になる
場合には台数制御装置によってポンプ０数を減少する必
要がある。

また流量が増加し、バイパス弁に流れる水量が減少する
傾向にあれば、負荷が更に増加する方向であるからポン
プ運転台数を増加する必要がある。

本発明の台数制御装置は上記状態に応じて、流量パルス
を受けてトリが信号を発生させ、デジタル的に流量パル
ス毎に動作するものである。

すなわち、第３図において、パルス発信器付流量計１０
からの一定流量パルスはパルス受信手段２１に入力され
、この流量パルスを受けてトリが信号が発生される。

ここで、第３図で示される装置は、プロセス用計算機等
のような、演算処理装置（ＣＰ［Ｊ）４０を持つデジタ
ルコントローラで実現される。

従って、外部（この場合、パルス発信器付流量計１０）
からのパルス信号は、周知の如く、第４図で示すような
入カパッファ回路２１ａで受信され、状態変化検出回路
２１ｂにて立上り変化の検出後、変化したデータをラッ
チ付割込みレジスタでＣＰＵ４０に渡される。

一般に、ＣＰ［Ｊ４０は他の機器も含めて割込みレジス
タ２１ｃの内容を優先度に従い走査することで、どの入
力回路に人力があったかを検出する。

この入力が検出されると下位レベルのプログラムの一時
停止後、予め決められたプログラムを実行する。

前記トリが信号は、上述したパルス信号により発生した
割込が、ソフトウ工γの決められたプログラムを実行さ
せる処理を指しており、パルス信号が立上る毎にソフト
ウェアへの起動（トリが信号）が発生する。

このトリが信号が流量積算手段２２、熱負荷傾向検出手
段２３、パルス間隔測定手段２４にそれぞれ５吃られる
。

このトリが信号による処理は以下の３点について実行さ
れる。

第１に流量積算手段２２のカウンタの更新をする。

第２に系統負荷検出用の入口出口温度検出手段から得ら
れる系続出入口温度差を計数する負荷傾向検出手段２３
の温度差カウンタの更新をする。

第３にパルス間隔測定手段２４において流量のパルス間
隔をクロック２５の制御の下に計測することである。

その結果、パルス間隔測定手段２４により計測した流量
パルス間隔を基準パルス間隔設定手段２６の基準パルス
間隔と比較手段２７において照合し、流量パルス間隔が
基準パルス間隔より長いか短かいかによってポンプ台数
を要求台数決定手段２８において決定する。

前記パルス間隔測定手段２４はクロック（実際にはＣＰ
（Ｊ内部のクロックを使用）２５により、第５図で示す
如く、倒毛ば１０ｍｓ毎にインクリメントを行っており
、前記トリガー信号を受ける毎に、インクリメントされ
た値、すなわちパルス間隔△ｔを読み込むと共に、その
値の初期化を行う。

同時に、このパルス間隔△ｔと、パルスを生じるべき一
定の流量値Ｋｍ３／パルス（予め５吃られである。

）から、逆算により瞬時流量値を求め、後述する如く負
荷傾向手段２３に対し、この値を現時点の流量に対応す
る信号として５吃る。

比較手段２７は、上述のようにして測定されたパルス間
隔△ｔと、基準パルス間隔設定手段２６に予め設定され
た基準パルス間隔（以下設定値と呼ぶ）とを比較する。

その結果設定値より短かげれば「流量増」の信号を出力
し、長ければ「流量減」のは号を出力する。

もちろん設定値は所定の幅を持っており、前記測定パル
ス間隔△ｔがこの幅内に入っていれば「現状」の信号を
出力する。

要求台数決定手段２８は、比較手段２７から生じる上記
各信号を基準とし、負荷傾向検出手段２３からの後述す
る負荷の傾向に相当する信号等を加味して、現状のポン
プ運転台数に対し、ポンプ運転台数を増すか、減らすか
、現状通りとするかの決定を行う。

負荷傾向検出手段２３では、負荷側からの測定値すなわ
ち、熱負荷６の入口、出口温度を、例丸ば１００ｍ５毎
にサンプリングし、温度差△ｔｉを求めており、前記ト
リガー信号を受けると、前回のパルス入力時から今回ま
での平均温度差を求めて、これを温度差カウンタに今回
温度差として更新する。

そしてこの温度差が増大する度合い、又は減少する度合
いを検出する。

更に前述したパルス間隔測定部２４からの信号、即ち現
時点の流量に対応する信号を受り、これら両者から負荷
の傾向を求めそれを出力する。

このような働きは実際上は、倒毛ば第６図で示すような
手段により実行する。

第６図において、負荷傾向検出手段２３は、大別すると
アナログスキャン動作ブロック２３ａと、トリガー処理
ブロック２３ｂとに別すられる。

アナログスキャン動作ブロック２３ａでは、負荷側から
の測定値である入口温度ｔ１ ｂよび出口温度ｔ２ を
、前述した如＜１００ｍ５毎にサンプリングして読み込
み、それらの温度差△ｔｉを求めると共に、テーブル２
３ｃを用いて、平滑化処理を行い、サンプリング時点ま
での平均温度差△ｔｉを次式にて求める。

ｉ：サンプル数、△ｔｉ：ｉ回目のデータなお、上式お
よびテーブル２３ｃ中の「余り」とは、演算上生じる余
りで、これも切り捨ることなく、演算に用いる。

トリガー処理ブロック２３ｂでは、前述したトリが一信
号Ｔが５吃られる毎に動作し、前記テーブル２３ｃ中の
平均温度差を読み出し、これを今回の温度差として、温
度差カウンター２３ｄを更新する。

そして前記テーブル２３Ｃのサンプル数ｉと余りをリセ
ット処理する。

また、温度差カウンター２３ｄから更新された今回温度
差を読み出すと共に、前記パルス間隔測定手段２４から
の流量に対応する信号を入力し、熱負荷計算を行う。

この熱負荷計算は周知の如く、予め設定される比熱×流
量×温度差にて行う。

この計算により求めた今回の熱負荷量と、前回のトリが
一時に求められた熱負荷量を比較し、増、減、不変の傾
向に相当する出力を生じる。

この後、今回の熱負荷量を前回の値に代って更新する。

要求台数決定手段２８は前兆の如く、比較手段２７から
Ｆｊ、尤られる１’Ｊｔ を増、減、現状のデータを基
準とし、上記負荷傾向検出手段２３から出力される信号
を加味してポンプ運転Ｅ↑数を増加させるか減少させる
かを決定する。

この決定の手法としては、飼主は下表で示すようｒ、ｉ
７ ｉ□ ’）クスを絹んで判断する。

ここで、比較手段２７からの流量に関するデータσ）み
で、台数増、減を決定して′７）すいのは、第１図で示
したような空調用の熱負荷６では、空調機等、ローカル
側のつかい方によって、流量のみのデータでは多量の流
量を流し過ぎたり、または逆の場合等が生じることがあ
るためで、負荷傾向や湿度差等の条件を必要に応じて加
□−ている。

従って、このような負荷でなく、もつと単純な負荷であ
れば、比較手段２７からの流量に関するデータのみで、
台数を決定してもよい。

このようにしてポンプ台数が決定すると、ポジション決
定手段２９は実際に起動または停止すべきポンプを決定
する。

すなわち、ポンプの台数制御を行う場合、通常各ポンプ
には優先順位を予め設定しておく。

また、各ポンプからはその状態信号（飼主は、運転中、
停止中、故障中等）が入力されており、これら優先順位
や状態信号等を基に、飼主ば第７図のフローチャートで
示す手順により該当ポンプを決定する。

操作すべきポンプが決定すると、リモート操作手段３０
から該当するポンプに制御信号を出力し、これを起動又
は鰺止させる３、このリモート操作手段３０は、第８図
で示す如く、前記ポジション決定手段２９により決定さ
れたポンプに対応するリレー３ ＯＲに対し、ラッチ（
出力保持回路）を介して信号を５宕−１これを動作させ
て制御１言号を出力するものである。

このように制御動作の基準を、一定流量毎のパルス間隔
に置いているため、大流量の場合は流量パルス間隔が短
くなるため、制御周期も必然的に〒、くなり、従来の一
定制御周期の場合のように、応答遅れが生じたりするこ
とはない。

また小流量の場合、制御周期は長＜ ｒ、）るが、一定
流量およびそのパルス間隔を基に制御を行っているため
、従来の一定制御周期の場合（小流量時には、一定制御
周期中に流量パルスが人力されないこともあるのように
精度が低下するようなこともない。

また、制御周期が大流量の場合は短く、小流量の場合は
長くなることは、複数台のポンプを運転する場合の特性
にも合致したものである。

すなわち、ポンプの運転は、周知の如く管内の圧力損失
と、ポンプの流量−揚程曲線によって決まるが、複数台
のポンプを台数側Ｅ］する場合、これらの関係は第９図
で示すようになる。

図から明らかな如く、大流量減になる程、台数制御０）
ひん塵（流量変化に対する応答）が多くなるので、酌述
した制御周期が大容置載で短くなることは、このような
台数制御上の要求にも合致したものであり、長幼な制御
を行うことができる。

また本債流量毎のパルスを基準に、制御を行なうので、
水などの非圧縮・し流体ポンプでは、体積流量の変動を
そのまま制ｍ１１要素に使用でき、しかも瞬時流量のフ
ィンーな値が体積流量パルスをとることにより平滑化さ
れるために流量制御の精度が向上する。

さらに、ポンプの台数制御の性質し、第９図に示した如
く小流置載では台数の制御を行なう必要がほとんどなく
なることから、系の安定した流量による台数制御を行な
い得る。

また、データロガに取入れられる積算流量パルス、状態
監視警報用の状態故障人力等をそのまま使用して台数制
御できる利点がある。

流量パルス周波数は最小パルス間隔を３０秒〜１分間隔
程塵にとることができ、且つ１系統当りの処理時間を迅
速に行い得るので数系統のポンプ詳を１台で同時に制御
することもてきる。

上記実施例では、負荷量の算出を温度差に基て行ってい
るが、負荷の入口および出口にて、周知の電解質（イオ
ン）測定法等により、連続的に溶液の濃度を測定し、そ
の濃度差をとれば、制御装置側では同様の手法により負
荷量を算出し、台数制御を荷主るので、系に対して溶質
の供給量を制御する如く変更することができる。

以上のように本発明によれば、ポンプ群のポンプ運転台
数を流量に応じて決定するに当り、一定流量毎に生じる
パルスを入力する毎に動作し、そのパルス発生間隔に基
づいてポンプ運転台数を決定するようにしたので、従来
の一定の制御周期によるもののように、大流置載での応
答遅れや、小流置載での精度低下が生じることはなく、
大流量、小流置載を問わず、長幼なむ数制御を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は被制御系の一例を示す説明図、第２図は従来の
デジタル台数制御装置のブロック図、第３図は本発明に
よるポンプのデジタル台数制御装置の一実施例を示すブ
ロック図、第４図は第３図で示したパルス受信手段の構
成例を示す回路図、第５図は第３図で示したパルス間隔
測定手段におりる測定動作を表わすタイムチャート、第
６図は第３図で示した負荷傾向検出手段の機能を表わす
ブロック図、第７図は第３図で示したポジション決定手
段における決定手順を表わすフローチャート、第８図は
第３図で示したリモート操作手段の構成例を示す回路図
、第９図は一般的な複数台ポンプの運転特性を表わす特
性図である。 １０・・・・・・パルス発信器付流量計、２４・・・・
・・パルス間隔測定手段、２６・・・・・・基準パルス
間隔設定手段、２７・・・・・・比較手段、２８・・・
・・・要求台数決定手段、２９・・・・・・ポジション
決定手段、３０・・・・・・リモート操作手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 負荷量の増減に伴い流量が変化する負荷系統に対し
   前記流量を満足すべくポンプの台数制御を行うポンプの
   デジタル台数制御装置において、前記負荷系統に流れる
   流量を検出しその値が一定値に達すると〆くルスを出力
   する流量計と、この流量計からペルスが入力される毎に
   トリガーされ前回の・マルス入力から今回のパルス入力
   までの間隔を測定するペルス間隔測定手段と、この・マ
   ルス間隔測定手段により測定されたペルス間隔を設定値
   と比較しその大小関係を求める比較手段と、この比較手
   段からの大小関係に基づき台数増又は減を決定する要求
   台数決定手段と、この要求台数決定手段の決定内容に基
   づき各ポンプの状態信号から操作すべきポンプを決定す
   るポジション決定手段と、前記ポジション決定手段にて
   決定された該当ポンプを起動停止させるためのリモート
   制御手段とを備尤たポンプのデジタル台数制御装置。