JPS60178984A - ポンプの運転制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は複数台の可変特性ポンプの運転制御装置に関す
るものである。

〔発明の背景〕

複数台の可変特性（例えば回転速度制御や可動翼角度制
御）ポンプを並列又は直列に接続して同時に運転する場
合、従来は、複数台のポンプの定格及び形式が同じとき
には、各ポンプの速度や翼角を揃えて制御を行ない、又
、ポンプの定格又は形式が異なるときには、定格の大き
さ或いは効率などの評価指標の値が高い方から順に１０
０％運転し、最終的な調節を評価指標の値が低いポンプ
から順に行う方法が主にとらてきた。これらの従来方法
は、制御は比較的容易であるが、軸動力は必ずしも最小
とはならず、省エネルギー運転を達成する上で問題があ
った。

この為、本出願人は軸動力を最小にする複数台の可変特
性ポンプの運転制御方法を別途提案した（特願昭５６−
９８９８号）。しがし、この運転制御方法によると、ポ
ンプが２〜３台の場合は問題ないが、それより台数が多
い場合１次のような問題がある。

第２図は２台のポンプＡとＢの場合について、それぞれ
圧力（吐出圧）を指定された必要圧力ｌ（。

に保ちつト、流量（吐出量）Ｑを変化させた時の軸動力
りの特性曲線である。上記運転制御方法は、必要とされ
る合成流量Ｑ。が与えられた時、２台のポンプＡとＢの
それぞれの軸動力の曲線ＬＡ（Ｈ＝Ｈ，）とり、（Ｈ＝
［（ｏ）を区間分割して線形近似し、各々の分割点同志
を合計流量が必要流量Ｑ。どなるように結んで、流量が
１　／２　Ｑ。

の線上で軸動力最小とする分割点を探し、必要流量を２
台のポンプに分担させるものである。第２図では、■−
■、Ｏ−■などを比較して軸動力最小点Ｏを決め、ポン
プＡ、Ｂが受け持つべＱ、　Ｑ。

き流量を□＋ΔＱ、□−ΔＱとする。従２ をＫとすると、Ｃ＝Ｋ”　となる。これをこのま＼ポン
プ台数がＮ台の場合に拡張すると、Ｃ＝ＫＮとなり、Ｋ
をｌＯ程度として場合、計算時間の点からＮ＝２〜３が
限度となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記問題点を解決し、Ｎ＝１．０程度の
場合にも、消費エネルギーが最小となり、かつ、必要流
量、圧力を実現するポンプの運転制御装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

本発明はポンプ台数Ｎが多い場合、Ｎ台を２または３台
程度ずつの小グループに分割し、各グループに全体の必
要流量を配分して、グループ毎に最小軸動力をめる。こ
の時、Ｎ台を小グループに分割する方法は−通りではな
いので、可能な小グループの組合せを全てめ、その中か
ら最小軸動力のものを選ぶという２段構えをとる。これ
により、ポンプ台数が１０程度までであれば、十分実現
可能な計算回数で納まることになる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の概要ブロック図で４グル一プ作成部１
、吐出量−最小軸動力曲線算出部２、組合せ作成部３、
必要流量分配部４、合計軸動力計算部５、組合せ選択部
６、及びポンプ制御部７により構成する。

グループ作成部１では、運転ポンプ台数Ｎの情報を入力
して、Ｎ台のポンプから考えられるｒ台（Ｎ＞ｒ）ずつ
のポンプのグループの全ての組合せを作成する。即ち、
作成されるグループの数はｒｒ　Ｃｒで計算される。ｒ
の値については、こ＼で作成された各グループ毎に最適
操作量を算出するので、先の比較計算回数Ｃ＝に’を考
慮すると２〜３程度が望ましい。

吐出量−最小軸動力曲線算出部２では、指定された必要
吐出圧力Ｈ、の入力情報にもとづいて、グループ作成部
１で作成した各グループ毎の吐出量−最小軸動力曲線を
算出する。第３図に吐出量−最小軸動力線曲線算出部２
の構成例を示す。第３図では、それぞれのポンプの吐出
量−軸動力曲線の形状によっては、ｒ台の合成最小軸動
力線が簡単に決定できる場合もあることを考慮し、曲線
の形状の判定部を入れて、処理時間の短縮を図っている
。便宜上、各グループのポンプ台数が２（ｒ　＝　２）
の場合を例にして第３図の動作を説明する。

第３図において、特性曲線記憶装置１１にはポンプの吐
出量−吐出量特性曲線、軸動カー吐出量特性曲線、及び
それら曲線の操作量（例えば回転速度、可動翼角度）変
化による変化図形に関する情報が全ポンプについて格納
されている。必要吐出圧力Ｈ６が特性曲線加工部２１に
入力されると、該特性曲線加工部２１では特性曲線記憶
装置１１に記憶されている上記情報を用いて、第２図に
示すような圧力Ｈ６に対応する軸動カー吐出量曲線（区
間分割、線形近似したもの）を全ポンプに関して作成し
、加工特性曲線記憶装置１２に記憶する。曲線形状判定
部３０では、各グループ毎に、そのポンプの種類Ａ、Ｂ
の情報に従って記憶“装置１２により読み出した該当ポ
ンプＱ組の軸動力に関する加工特性曲線Ｌ’Ａ　Ｉ　Ｌ
　＋１の形状を判定し。

ＬＡ、ＬＲ共に上に凸又は直線（以下、ケース１という
）、ＬＡ、ＬＲが等しく且つ下に凸（以下、ケース２と
いう）、及びそれ以外（以下、ケース３という）のいず
れかに分類する。そして、ケース１，２．３ごとに、そ
れぞれ吐出量−最小軸動力決定部３１．３２．３３を用
いて合計軸動力が最小となる吐出量−軸動力曲線を次の
ようにし７てめる。

はじめ第４図によりケース１の場合について説明する。

この場合、 （１）曲線ＬＡ　（Ｈ＝Ｈｏ）の右端点４１と、曲線Ｌ
　、（Ｈ＝　Ｈｏ）上の各点４２．４２’　。

４２＃、・・・を次々に結び、中点の軌跡４３をめる。

曲線４３の左端点は４４となる。

（０）曲線Ｌ８の左端点４５と、曲線ＬＡ上の各点４１
．４１’、・・・を結び、中点の軌跡４６をめる。曲線
４６の右端点は４４である。

（ｉｉｔ　）次に曲線ＬＡとＬＢを入れ換えて全く同様
の操作を行う。すなわち、Ｌａの右端点４２と、ＬＡの
各点を結んだ中点の軌跡４７、及びＬ７の左端点４８と
Ｔ−＋　ｌ！上の各点を結んだ中点の軌跡４９をめる。

（１ｖ）以上でめた中点の軌跡曲線４６〜４３及び４９
〜４７の軸動力の大小を各吐出量の区間毎（加工特性曲
線と同点度に区間分割する）に比較し、軸動力の小さい
方を選ぶ。この場合１図中実線に重ねて一点鎖線で示す
ように。

曲線４９〜４６〜４３〜４９〜４７が、最小軸動力曲線
となる。

ある必要吐出量の。を実現する最小の軸動力は、第４図
の例では、曲線４９上の点４９′　（吐出量Ｑ、、／２
）の軸動力Ｑ。の２倍であり、その時の各ポンプの負担
吐出量は、ＬＡに関しては点４８、■７８に関しては点
４８と４９′を結んだ線分の延長上４２″となる。

ケース２の場合は、第５図に示すように、２台の加工特
性曲線は等しく、かつ下に凸となっているため、吐出景
−最小軸動力もこれに等しい。あるＱ。を実現する各ポ
ンプの流量は点５０（それぞれ１／２Ｑｏ）、最小軸動
力はＱ。となる。

次にケース３の場合について説明する。この場合の吐出
量−最小軸動力のめ方は次のようにする。

（１）加工特性曲線ＬＡ上の一点（例えば点６０）と、
ＬＲ上の全てのデータ点を順次結び、それらの線分の中
点の軌跡６１をめる。

（１１）同様の操作を、ＬＡ上の全てのデータ点に対し
て行う。

（ｉｉｉ）ＬＡのデータ点数をＫとすると、（１１）の
操作によりに本の曲線が得られる。

（ｉｖ　）加工特性曲線ＬＡ、Ｌａの各データ点を、Ｑ
軸、Ｌ軸方向共に１／２にした曲線をつくる。これは、
ポンプＡ、Ｂそれぞれを１台で運転する場合の吐出量−
最小軸動力を、（＋ｉ＋）の曲線と同一条件で表わすも
のである。

（ｖ　）　（ｉｖ　）の２曲線と（＋ｉｉ　）のに本の
曲線の中から軸動力最小となる曲線を各吐出量の区間毎
（加工特性曲線と同程度に区間分割する）番；選ぶ。必
要流量Ｑ。が与えられた時の各ポンプの吐出量は、１／
２Ｑｏが（Ｖ）で決めた吐出量−最小軸動力曲線のどの
区間に該当するかを知れば、ケース１の場合と同様の方
法で決定するεとができる。

以上のようにして、加工特性曲線形状に応じて吐出量−
最小軸動力曲線決定部３１．３２．３３によりめた各グ
ループの吐出量−最小軸動力曲線は、記憶装置１３に格
納する。

第１図に戻り、組合せ作成部３では、Ｎ台のポンプをｒ
台ずつにグループ分けする場合の組合せを全て作成する
。ｒ台ずつのグループはグループ作成部１でめたもので
ある。組合せ数は次式で計算される。

ｒ　ｒ 亙 ｒ＝２のとき＝ＴＴ　（Ｎ−（２ｊ−ｔ））ｊ＝０ ただし、Ｎがｒで割切れない場合は、Ｎを次式のＮ′で
置換える。

Ｎ’−（Ｃユニ）＋１）Ｘｒ なお、（１）式で計算される組合せ数は、Ｎ＝１０、ｒ
＝２の時、約１００．０である。

必要流量分配部４では、組合せ作成部３で作成した組合
せの各グループに必要吐出流量Ｑ。の入力情報を分配す
る。即ち、１つの組合せ内の各グループの合計吐出量が
Ｑ。である。この合計吐出量Ｑを組合せ内の各グループ
で分担する流量の算出は、例えば「各グループの定格値
容量合計に比例させる」等の基準を必要流量分配部４に
内蔵しておき、それに従うようにすればよい。こうする
ことにより、グループ毎の吐出流量は組合せの如何にか
＼わらず一定に決まることになる。

次の合計軸動力計算部５は、吐出量−最小軸動力曲線算
出部２で算出した各グループの吐出量−最小軸動力曲線
情報と組合せ作成部３、必要流量分配部４で決めた組合
せ毎の各グループの吐出流量の情報にもとづいて、まず
各グループ毎に軸動力最小となるポンプの吐出量と速度
の操作量をめ、次に組合せを構成する各グループの軸動
力を合計して１．各組合せの合計軸動力をめる。組合せ
選択部６では、該合計軸動力計算部５でめた各組合せの
合計軸動力を比較して、最小となる組合せを選択する。

これにより、選択した組合せにおける各ポンプの吐出量
及び速度操作量も決まる。

制御部７は、組合せ選択部６で決定した各ポンプの速度
操作量にもとづいて各ポンプを制御するのである。

こ＼で、第１図の実施例により各ポンプの最適操作量を
算出する場合の計算回数をまとめると、次のようになる
。

（ｉ）装置１．２により、Ｎ台のポンプからｒ台のグル
ープを作成し、各グループの吐出量−最小軸動力曲線を
算出する回数は最大でもＮＣｒＸＫｒとなり、Ｎ＝１０
．ｒ＝２とすると４５００となる。

（１１）装置３，４，５．６により、Ｎ台をｒ台のグル
ープに分割する組合せを作成し、各組合せの合計軸動力
を算出し、最小の組合せを選択する場合の計算回数は１
組合せ数 ｉ＝０ す、ｎ＝１０．ｒ＝２のとき、組合せ数は約１０００で
あるので、計算回数は約５０００となる。

（ｉｉｉ　）上記（ｉ）、（ｉｉ）を合計すると、Ｎ＝
１０゜ｒ＝２の場合、約１００００＝ｌＯ’となる。

これを別途提案の装置で行うとＫ　Ｎ　＝：　１０１．
０となり、本発明の方が計算回数がかなり少なくて済む
ことが分かる。たゾし、Ｎ〉１０になると、本発明の場
合でも組合せ数が桁違いに増大する。

このため、装置１，３においてグループや組合せを作成
する際に何らかの条件を設定して、作成する組合せ数を
減少させる工夫が必要となる。条件としては、例えば次
のようなものが考えられる。

（１）ｒ台のグループを作成する時、型式の等しいもの
、定格値の似たもの、最高効率が同程度のもの、効率の
大のものと小のもの等を同じグループにする。

Ｎ１）ｒ台グループの組合せを作成する時、吐出−流量
に対する最小軸動力の割合が一定以上となるグループは
入れない。

（ｉ）、Ｃ＋＋）のような条件によりグループ数、組合
せ数を減少させれば、Ｎ〉１０の場合にも十分適用でき
る。

なお、第１図及び第３図の各装置は、例えばマイクロコ
ンピュータを用いることにより、容易にその機能を実現
することが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、ポンプ台数が多い
場合でも計算時間を増大させずに可変特性ポンプの最適
運転制御を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概要ブロック図、第２図は
２台の可変速ポンプの軸動カー吐出量特性曲線の一例を
示す図、第３図は第１図における吐出量−最小軸動力曲
線算出部２の具体的構成例を示す図、第４図乃至第６図
は第３図における吐出量−最小軸動力曲線算出部３１，
３２．３３の機能を説明するための図である。 １・・グループ作成部、２・・・吐出量−最小軸動力曲
線算出部、３・・・組合せ作成部、４・・必要流星分配
部、　５・・・合計軸動力計算部、６・・組合せ選択部
、７・・ポンプ制御部。 第１図 才３Ｚ Ｊイ 才４図 口上べね１１Ｑ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ台の可変特性ポンプを並列又は直列に接続し、
   予め指定された吐出流量と吐出圧力を実現すべく各ポン
   プ操作量を算出し、該算出した操作量に従って各ポンプ
   を制御する装置において、各ポンプの吐出圧力ー吐出流
   量特性曲線、軸動カー吐出流量特性曲線等に関する情報
   を記憶しておく手段と、Ｎ台のポンプからｒ台ずつのポ
   ンプのグループを作成し、各クループ毎に指定された吐
   出圧力にもとつく吐出流量−最小軸動力曲線を算出する
   手段と、Ｎ台のポンプをｒ台ずつにグループ分けする場
   合の組合せを作成し、各組合せ毎に、その各グループに
   必要吐出流量を分配する手段と、前記各グループの吐出
   流量−最小軸動力曲線と前記組合せ毎の各グループの吐
   出流量の情報から各組合せの合計最小軸動力をめる手段
   と、前記各組合せの合計軸動力を比較して最小となる組
   合せを選択し、その時の各ポンプの操作量により各ポン
   プを制御する手段とを具備していることを特徴とするポ
   ンプの運転制御装置。