JPS6122157B2

JPS6122157B2 -

Info

Publication number: JPS6122157B2
Application number: JP6064980A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Morimoto; Setsuo Kayake
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-05-09
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1986-05-30
Also published as: JPS56159583A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は可変速運転を行なうポンプ装置におい
て、特に需要水量が少なくなつた場合にも良好な
運転を行なうことができるポンプの制御装置に関
するものである。

集合住宅などに給水する可変速運転を行なうポ
ンプ装置においては、給水管の途中に保圧タンク
を設け、給水量が極めて少なくなつた場合には、
ポンプの運転を止め、保圧タンクの中に貯えた水
で給水を続け、保圧タンク内の圧力が低下する
と、これを検出してポンプを再始動している。こ
のような例を第１図に示す。すなわち、１は吸い
込み水槽、２は図示しない可変速駆動手段に連結
した可変速運転を行なうポンプである。このポン
プ２の吸い込み側はストツプ弁３を介して吸い込
み水槽１に連結する。また、吐き出し側はチエツ
ク弁４、スルース弁５を介して送水管６に連続す
る。７は送水管に６に連続した保圧タンクであり
空気補給機構８を備えている。すなわち、この空
気補給機構は８は空気補給槽９を中心に互いに逆
動作を行なう排水電磁弁１０、給水電弁１１、お
よび、空気吸い込み弁１２、チエツク弁１３によ
り構成され、空気補給槽９に吸い込んだ空気を送
水とともに、保圧タンク内に押し込み、ポンプ２
の停止中にも保圧タンク７内の圧縮空気の作用に
より若干の送水を続けられるようにするものであ
る。１４，１５はポンプ２の吐き出し側に取り付
けた圧力検出器およびフロースイツチである。１
６は保圧タンク７に取り付けた圧力スイツチ、１
７はポンプ２の吐き出し側に連続したポンプ２の
過熱防止のためのオリフイスである。

すなわち、このように構成したポンプ装置で
は、需要水量の多い範囲では、圧力検出器１４に
より、圧力信号を制御装置にフイードバツクし、
吐き出し圧力が目標圧力と等しくなるようにポン
プ２の可変速駆動手段を制御している。また、需
要水量が少なくなつた（ほとんど零の範囲）こと
をフロースイツチ１５が検出すれば、ポンプ２を
停止して、以後の送水を保圧タンク７内に貯えた
水を押し出すことによつて続け、保圧タンク７内
の圧力があらかじめ定めた値以下になつたとき圧
量スイツチ１６によつてこれを検出し、ポンプ２
を再始動するようにしている。

このように、需要水量の少ないとき、保圧タン
ク７を利用することによりポンプ２のON，OFF
運転を繰り返すことにより、ポンプ装置の運転動
力費を節減するようにしている。しかし、このよ
うな構造のポンプ装置は保圧タンク７、あるい
は、空気補給機構８が必要となり、構造が複雑で
設備費が嵩むばかりでなく、広い設置面積を持つ
ポンプ室が必要であつた。

そこで本発明は極めて少ない設備費で構成して
ゆくことができるポンプ装置を提供供するもので
ある。

すなわち本発明の特徴は、ポンプの可変速駆動
手段と、ポンプの吐き出し圧力を検出する圧力検
出手段と、圧力検出手段より圧力信号を取り込み
ポンプの吐き出し圧力をあらかじめ定めた目標圧
力に保つようポンプの可変駆動手段に速度指令信
号を発する演算制御手段を備え速度制御運転を行
なうポンプ装置において、ポンプの吐き出し流量
があらかじめ定めた限界流量に達したときポンプ
の最低速運転指令を発する限界流量検出手段と、
ポンプの吐き出し圧力があらかじめ定めた限界圧
力に達したときポンプの最低速運転解除指令を発
する限界圧力検出手段と、ポンプの最低速運転指
令が入力されてからポンプの最低速運転解除指令
が入力されるまでポンプを最低速度で運転するた
めの最低速度指令信号をポンプの可変速駆動手段
に発する演算制御手段とを設けたことにある。し
たがつて、流量検出器と圧力検出器の信号を組み
合わせ、ポンプが最低速度運転に移つてから吐き
出し側の圧力低下を監視し、この吐き出し圧力が
余め定めた限界圧力に達したとき、ポンプの最低
速運転を解除するようにしたので、電源電圧の低
下、吸い込み条件の悪化などの外乱が生じても、
これの影響を回避することができる。

以下、本発明の一つの実施例を詳しく説明して
ゆく。すなわち、本発明では第１図に示した、保
圧タンク７、空気補給機構８などが不要になる。
第２図は実施例の構成を説明するためのブロツク
図であり、１８はポンプ２を駆動するための可変
速駆動手段であり、モーター１９と渦電流継手２
０から構成している。２１は限界流量検出手段で
あり、ポンプ２の吐き出し流量を検出する流量検
出器２２、検出すべき流量零付近の流量と対応す
る値に設定した限界流量設定器２３、両者の流量
信号を入力し、流量検出器２２よりの流量信号が
限界流量設定器２３で設定した値以下になつたと
き最低速運転指令を発する流量比較器２４から構
成される。２５は限界圧力検出手段であり、圧力
検出１４、検出すべき最低圧力と対応する値に設
定した限界圧力設定器２６、両者の圧力信号を入
力し、圧力検出器１４よりの圧力信号が限界圧力
設定２６で設定した値以下になつたとき最低速運
転解除指令を発する圧力比較器２７から構成され
る。２８は演算制御手段であり、通常の送水状態
において、ポンプ２の吐き出し側の目標とする吐
き出し圧力と対応する値に設定した目標吐き出し
圧力設定器２９、および、ポンプ２の最低運転速
度を設定する最低速度設定器３０を備える。この
演算制御手段は、通常の送水状態では、圧力検出
器１４の圧力信号も取り込んで目標吐き出し圧力
設定器２９に設定した設定値と比べ、ポンプ２の
吐き出し圧力が設定した値と等しくなるように渦
電流継手２０の励磁電流を制御する。すなわち、
目標圧力より吐き出し圧力が高くなつさ場合は励
磁電流を減少して、ポンプ２を減速し、目標圧力
よりも吐き出し圧力が低くなつた場合は励磁電流
を増加し、ポンプ２を増速する。また、演算制御
手段２８は、流量比較器２４から最低速運転指令
信号が入力され、圧力比較器２７から最低速運転
解除指令信号を入力するまで、あらかじめ最低速
度設定器３０により設定した最低速度でポンプ２
を運転するよう、渦電流継手２０の励磁電流を制
御する。

第３図によつて、さらに、説明を加える。第３
図は横軸にポンプ２の吐き出し流量Ｑ、縦軸に吐
き出し圧力Ｈを示す。図中Ｌはポンプ２を全速度
で運転した場合のポンプ特性曲線、ｌは速度制御
運転を行なつた場合のポンプ特性曲線、l₀は最低
速度で運転した場合のポンプ特性曲線である。ま
た、H₁，H₂，H₃はそれぞれ実揚程、必要とする
未端圧力、最大流量を給水した場合の配管損失を
示す。H₀はあらかじめ目標と定めた目標圧力で
ある。Q₀は需要水量零付近に設定した限界流
量、l₀は限界流量Q₀を供給した場合、管路端で希
望する未端圧力H₂に近い圧力を得るためにポン
プ２を最低速度で運転した場合のポンプ２のポン
プ特性曲線、H₇はポンプ特性曲線l₀と交差する適
当な圧力に選だ限界圧力である。

すなわち、実施例の動作をまとめると、演算制
御手段２８は需要水量Ｑが限界水量Q₀を越えて
いる通常運転の場合は、ポンプ２の吐き出し圧力
Ｈを圧力検出器１４により検出し、吐き出し圧力
Ｈが目標吐き出し圧力H₀と等しくなるように可
変速駆動手段１８に必要な速度指令信号を発す
る。また、需要水量Ｑが減少し、限界流量Q₀に
達した場合、演算制御手段２８は流量比較器２４
からの最低速運転指令信号を取り込むと、通常の
吐き出し圧力一定のための速度制御運転を中断
し、ポンプ２をポンプ特性曲線I₀に対応する最低
速度で運転するよう、可変速駆動手段１８に最低
速度指令信号を発する。この最低速度指令信号
は、需要水量Ｑが増加し、吐き出し圧量Ｈが限界
圧力H₄に低下し、圧力比較器２７からの最低速
運転解除指令信号が演算制御手段２８に加わるま
で可変速駆動手段１８に出力され続ける。最低速
運転解除指令信号が発せられると、演算制御手段
２８は再び速度指令信号を発し、吐き出し圧力を
目標吐き出し圧力H₀に保つよう速度制御に運転
を行なう。

前記の実施例においては、ポンプ２の吐き出し
側の圧力Ｈおよび流量Ｑを、圧力検出器１４、流
量検出器２２を使用して検出し、それぞれ、圧力
比較器２７、流量比較器２４を通すことにより、
最低速運転解除指令、最低速運転解除指令を得て
いるが、これは、限界流量Q₀以下でONあるいは
OFFとなるフロースイツチ、また、限界圧力H₄
以下でONあるいはOFFとなる圧力スイツチなど
を利用することもできる。さらに、最低速度の設
定は実施例のような関係が望ましいが、これに限
られるものでなく、限界流量Q₀付近で実揚程H₁
以上の吐き出し圧力Ｈが得られば良い運転速度で
ある。このときの最低速度は当然のことながら、
限界流量Q₀において目標吐き出し圧量H₀を発す
るのに必要な運転速度よりも遅く、しかも、実揚
程H₁を越える吐き出し圧力Ｈを供給できる運転
速度でなければならない。また、限界圧力H₄は
限界流量Q₀を越えて需要水量が増加した場合、
実揚程H₁を越え、しかも、ポンプ特性曲線l₀と交
差する適当な圧力を設定することができる。さら
に、実施例ではポンプの可変駆動手段１８をモー
ター１９と渦電流継手２０により構成したが、こ
れは、モーターの電圧制御によることもできる
し、あるいは静止セルビウム制御などを利用する
こともできる。

このように本発明は、需要水量が零付近まで減
少した場合、ポンプを最低速度に減速してポンプ
の運転を続け、零要水量が増加し吐き出し側の圧
力が低下した場合、通常の吐き出し圧力一定制御
に戻るものである。したがつて、本発明によれば
保圧タンクおよび空気補給機構が必要なく、初期
設備費の低減がはかれ、しかも、ポンプ室の床面
積を小さくすることができることから、土木・建
築費費を低減することができる。また、本発明に
よればポンプの始動頻動度が極めて少なくなるこ
とから機器の寿命が廷び、電源に対するシヨツク
も少なくなるのである。またポンプの運転動力費
は回転数の３乗に比例することから、需要水量の
少ないときにポンプのON，OFF運転を行なう従
来のものに比べ、本発明のように需要水量零付近
で低速運転を続けるポンプ装置は有利になるもの
である。

さらに本発明においては、ポンプの通常運転を
圧力検出器の信号による再開することから、最低
速度運転時に電源電圧の低下、あるいは、ポンプ
の吸い込み条件の悪化などの外乱が生じたとして
も、これの影響を回避することができ、常に安定
した運転を行なうことができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のポンプ装置の構成を説明するた
めのポンプの系統図、第２図は本発明の一つの実
施例を説明するためのブロツク図、第３図は第２
図に示した実施例の動作を説明するためのポンプ
特性曲線図である。２…ポンプ、１４…圧力検出器、１８…可変速
駆動手段、２１…限界流量検出手段、２５…限界
圧力検出手段、２８…演算制御手段、H₀…目標
圧力、H₄…限界圧力、Q₀…限界流量。

Claims

【特許請求の範囲】

１ポンプの可変速駆動手段と、ポンプの吐き出
し圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段
より圧力信号を取り込みポンプの吐き出し圧力を
あらかじめ定めた目標圧力に保つようポンプの可
変速駆動手段に速度指令信号を発する演算制御手
段を備え速度制御運転を行なうポンプ装置におい
て、ポンプの吐き出し流量があらかじめ定めた限
界流量に達したときポンプの最低速運転指令を発
する限界流量検出手段と、ポンプの吐き出し圧力
があらかじめ定めた限界圧力に達したときポンプ
の最低速運転解除指令を発する限界圧力検出手段
と、ポンプの最低速運転指令が入力されてからポ
ンプの最低速運転解除が入力されるまでポンプを
最低速度指令信号をポンで運転するための最低速
度指令信号をポンプの可変速駆動手段に発する演
算制御手段とを設けたことを特徴とするポンプの
制御装置。