JPS637274B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はポンプの並列運転方式に関する。

従来、２台のポンプの自動並列運転を行なう方
法としては、第１図に示すような構成が知られて
いる。

第１図において、ポンプ１Ａ，１Ｂは可変速度
電動機２Ａ，２Ｂによつてそれぞれ回転駆動さ
れ、タンク３から水などの流体を吸入する。該ポ
ンプ１Ａ，１Ｂの吐出口は配管４を介して並列に
接続され、この配管４に接続された吐出管５と流
量調整弁６を介して負荷（図示せず）に所望の流
量の水を設定圧で供給する。

吐出管５の途中には供給される水圧を検出する
圧力検出器７と、吐出管５を流れる水量を検出し
て、水量が一定の値を越えるとオンとなる流量継
電器８とが設けられている。

上述の構成において、負荷が要求する流量が少
いときは、流量継電器８の出力信号はオフとなつ
ており、ポンプ１Ｂ用の可変速電動機２Ｂの電源
は流量継電器８を通して通電されているため可変
速電動機２Ｂへは給電されておらずポンプ１Ｂは
停止しておりポンプ１Ａ用の可変速電動機２Ａへ
のみ給電されポンプ１Ａだけが運転されている。
この状態で可変速電動機２Ａは圧力検出器７の出
力がある値に設定された圧力設定値と等しくなる
様に運転される。負荷が要求する流量が増大し流
量継電器８の出力信号がオンとなると可変速度電
動機２Ｂへも給電されるので可変速度電動機２Ａ
と２Ｂの２台が並列運転を行い、やはり同様に圧
力検出器７の出力がある一定値となる様に制御さ
れる。

しかし、従来の方式では可変速度電動機２Ａと
可変速度電動機２Ｂへは同一速度指令を与える方
式、すなわち図示しない圧力設定器の設定値と圧
力検出器７による検出値との圧力差に基づく速度
指令を可変速電動機２Ａ，２Ｂのそれぞれの図示
しない速度制御装置に同様に与える方式をとつて
いたため、流量継電器８がオンになる前には電動
機２A1台でそのときの流量を供給することにな
り、電動機２Ａは高速で運転される。その後少し
流量が増大し流量継電器８がオンになると、可変
速電動機２Ａ，２Ｂは同一速度指令によつて同一
速度で運転される。この時には流量は１台の電動
機で供給するのには電動機の能力がわずか不足す
るレベルである所を２台の電動機で供給している
ため、２台の電動機は低い回転速度で運転され
る。結局流量継電器８がオンになる寸前の流量に
おける可変速度電動機２Ａの回転数より、流量継
電器８がオンになつた直後の流量における可変速
度電動機２Ａの回転数の方が低くなる。一般に可
変速度電動機は低い速度より高い速度で運転した
方が効率が良い。従つて、従来の上に述べた様な
方式では流量継電器がオンになつた直後の流量に
おける効率は非常に悪いものであつた。

また従来、上記の効率の悪さを解消するため、
流量継電器８がオンになつた場合、適宜な方法で
可変速度電動機２Ａを最高回転速度で運転するよ
うにし、可変速度電動機２Ｂを始動させる方法、
すなわち流量継電器８がオンになつたとき、２台
の電動機のうち一方の電動機は最高回転速度の効
率のよい回転数で大きな出力を出させ、他方の電
動機は一方の電動機１台の能力で不足する分だけ
を低速回転すなわち小さな出力で補うようにして
いる。低速運転時の効率そのものはよくないがし
かし出力が小さいので、損失は損失＝出力×
（１／効率−１）で示されるように小さなものとな る。したがつて２台の電動機の損失合計は少な
く、総合して見ると効率のよい運転がとられてい
たが、この場合には流量継電器８がオンとなつた
直後の瞬間の水の圧力脈動が大きくなる欠点があ
つた。

この発明の目的は上述の欠点を除去するために
なされたもので、ポンプの並列運転を行なう場合
には、一方の電動機は最高速度で運転する制御信
号により駆動するとともに、他方の電動機は上記
一方の電動機に対する速度指令よりも低減した制
御信号により駆動することにより、並列運転時に
も、一方の電動機は最高速度で効率よく運転し、
かつ圧力脈動も低減したポンプの並列運転方法を
提供することを目的とするものである。

以下にこの発明の一実施例を図面とともに説明
する。

第２図において２Ａ，２Ｂは第１図に示した給
水装置のポンプ１Ａ，１Ｂを駆動する可変速度電
動機である。

１０は圧力設定器で、その設定信号は加え合せ
点１１に印加され、圧力検出器７から印加される
負荷に供給する水圧を表わす信号との差がとら
れ、その差動出力は、高い増幅度を有する増幅器
１２に印加される。増幅器１２は設定圧力と検出
圧力との差に比例した電圧を電動機の速度制御装
置１３に供給して、可変速度電動機２Ａを第３図
に示すように増幅器１２の出力電圧即ち速度制御
装置１３への入力電圧EIに比例した速度で運転
し、負荷に供給する水圧を設定圧に保つようにポ
ンプ１Ａを運転する。

１４は増幅器１２の出力電圧を一定の比率で分
圧する分圧器で、分圧器１４の出力端子は流量継
電器８の常開接点８ａを介して電動機２Ｂ用の速
度制御装置１５に接続されている。

速度制御装置１３と可変速度電動機２Ａを組合
せた場合の特性および速度制御装置１５と可変速
度電動機２Ｂとを組合せた場合の特性は第３図に
示す通り、制御装置入力端子に印加される電圧と
可変速度電動機の回転数の関係が制御装置の入力
端子の印加電圧がＯからE_Rの範囲では制御装置
入力印加電圧が高くなるに従い回転数が増大する
が、制御装置入力印加電圧がE_Rより越えた場合
には回転数が増大せずほぼN_Rの回転数にクラン
プされる特性を持つている。この様な特性を持つ
たものは交流誘導電動機の１次電圧制御や、その
他の通常の可変速度電動機の制御装置の入力部に
定電圧ダイオードを用いた電圧クランプ回路が付
いているもので、容易に得ることができる。

いま、負荷が要求する流量が少い場合には流量
継電器８の接点８ａがオフとなつているため制御
装置１５は動作せず、可変速度電動機２Ｂは停止
しポンプ１Ｂも停止している。従つてこの時は、
圧力設定値と圧力検出値が等しくなる様に増幅器
１２、速度制御装置１３、および可変速度電動機
２Ａが自動制御運転を行う。この時にもし負荷に
必要な流量が増加したならば実際の圧力が若干減
少するため、圧力設定値と圧力検出値の差が生じ
増幅器１３の出力が大きくなり、速度制御装置１
３への印加電圧が大きくなり、可変速度電動機２
Ａの回転数が上昇しポンプ１Ａの吐出量が増加し
て圧力が上り、実際の圧力が圧力設定値とほぼ等
しくなる。流量が更に増大すると、ついに流量継
電器８の接点８ａがオンになる。流量継電器８が
オンになると、速度制御装置１５には増幅器１２
の出力、即ち速度制御装置１３への入力電圧を分
圧器１４によつて分圧した電圧が印加されるた
め、可変速度電動機２Ｂが回転し、ポンプ１Ｂが
起動する。可変速度電動機２Ｂの回転数は、可変
速度電動機２Ａより低い回転数となり、ポンプ２
Ｂの吐出量は２Ａの吐出量よりも低くなる。この
とき分圧器１４の分圧比を適当に決めておけば可
変速度電動機２Ｂ、ポンプ１Ｂが始動した際の吐
出管５の圧力の脈動は実用上問題ない値より小さ
くすることができる。またこのとき可変速度電動
機２Ｂが始動することによりポンプ１Ｂも水を流
すことになり、圧力一定制御を行つているため可
変速度電動機２Ａの回転数が飽和速度N_Rから若
干低下するが可変速度電動機２Ｂの回転数を実用
上問題ない程度に低くしておけば可変速電動機２
Ａの回転数N_Rはほとんど下らない。

流量継電器８がオンとなつた後、さらに負荷が
要求する流量が増加すると、吐出管５の水圧が低
下するので、圧力設定値と圧力検出値の差は大き
くなり、それにしたがつて増幅器１２の出力は大
きくなり可変速度電動機２Ａ，２Ｂは増速し、ポ
ンプ１Ａ，１Ｂからの吐出量が増大する。

さらに供給する水量を増加させると、上述の動
作と同様にして増幅器１２の出力が増加するが制
御装置１３への入力電圧がE_Rを越えた範囲では
可変速度電動機２Ａの回転数は第５図イに示すよ
うに一定値N_Rにクランプされる。

これに対して可変速度電動機２Ｂの速度制御装
置１５に印加される入力電圧は増幅器１２の出力
電圧を分圧したものであり、第５図のロに示すよ
うに増幅器１２の出力電圧がE_Rを越えてE_R0に達
するまでは、電動機２Ｂの速度は上記入力電圧に
比例して上昇し、したがつてポンプ１Ｂの吐出量
も増加し、流量継電器８で設定された流量以上の
水量はポンプ１Ｂから供給される。そして圧力が
一定になるように制御される。

一般的な可変速度電動機は定格最高回転数付近
で使用するのが一番効率の良い状態であり、特に
ポンプ負荷の様な場合には同一の流量と圧力を得
るのに、２台の電動機を最高定格回転数より低い
ある同一回転数で使用するより、１台の電動機を
最高定格回転数で運転し、他の１台を必要なある
回転数で運転した方が全体としての効率は良くな
る。従つて、上記の方法により圧力脈動が小さく
しかも効率の良い運転を行うことができる。

負荷に供給する流量が減少したときは、流量継
電器８がオフとなると、速度制御装置１５への入
力は消減し、可変速度電動機２Ｂは停止し、ポン
プ１Ｂも停止する。

第８図は負荷に供給する流量を変化したときの
電動機速度、ポンプ吐出量、水圧を示すグラフで
あり、Ｍ１は可変速度電動機２Ａの速度、Ｍ２は
可変速度電動機２Ｂの速度、Ｐは吐出管５の圧
力、Ｑは供給水量を示す。

第４図は分圧器１４の一例を示す図で、分圧抵
抗Ｒ１とＲ２によつて構成し、両抵抗Ｒ１とＲ２
との接続点から分圧電圧を抽出するようにしたも
のである。

第６図は分圧器１４の他の例を示す図で、抵抗
Ｒ１に代えてツエナーダイオードＺを抵抗Ｒ２に
接続したものである。第６図の分圧器を用いた場
合は、増幅器１２の出力電圧がツエナーダイオー
ドＺのツエナー電圧を越えるまでは出力端子には
出力がなく、増幅器１２の出力がツエナー電圧を
越えると、出力端子には出力電圧が生じる。この
結果、可変速度電動機２Ａ，２Ｂは第７図のイ
（電動機２Ａ）、ロ（電動機２Ｂ）に示すような速
度で運転し、したがつて上述の実施例と同様に並
列運転時には可変速度電動機２Ａは高速、２Ｂは
それよりも低速で運転する。

他の動作は前述の例と同様である。

以上詳述したように、この発明は可変速度電動
機で２台のポンプを並列運転する場合において、
一方の電動機の速度指令電圧に対して他方の電動
機の速度指令電圧を所定の比率で低減するように
したから、並列運転時には上記一方の電動機を定
格最高速度で運転することができるようになり、
電動機の運転時の効率を向上することができる。

なお、この発明は水以外の流体を用いるポンプ
にも適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適用されるポンプの並列運
転方法における構成の一例を示す図、第２図はこ
の発明の一実施例を示すブロツク回路図、第３図
は第２図の実施例における速度制御装置と可変速
度電動機の入力電圧と回転数との関係を示すグラ
フ、第４図は第２図の実施例に用いられる分圧器
の１つの具体例を示す回路図、第５図は第２図の
実施例における増幅器の出力電圧を横軸にとり、
可変速度電動機の回転数を縦軸にとつて示したグ
ラフ、第６図は分圧器の他の具体例を示す回路
図、第７図は第６図の分圧器を用いた場合の可変
速度電動機の回転数を示すグラフ、第８図は第２
図の実施例の動作を示すグラフである。 １Ａ，１Ｂ……ポンプ、２Ａ，２Ｂ……可変速
度電動機、７……圧力検出器、８……流量継電
器、１２……増幅器、１３，１５……速度制御装
置、１４……分圧器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１のポンプと第２のポンプとを、速度上限
   を有する第１と第２の可変速度電動機でそれぞれ
   駆動するように構成する一方、負荷に供給する流
   体の圧力が設定圧力となるように設定圧力信号と
   検出圧力信号とを差動的に増幅器に供給して増幅
   器の出力にしたがつて可変速度電動機の速度を制
   御し、かつ負荷に供給する流体の流量に応じて両
   電動機と両ポンプとを並列運転するようにしたポ
   ンプの並列運転方法において、上記増幅器の出力
   信号を第１の可変速度電動機の速度制御装置に印
   加するとともに、上記増幅器の出力信号を所定比
   率に分圧する分圧器と流体の流量が一定値を越え
   たときオンとなる流量継電器とを介して第２の可
   変速度電動機の速度制御装置に印加するようにし
   て、負荷に供給する流量が設定値を越えたとき、
   第２の可変速度電動機を第１の可変速度電動機よ
   りも低速で駆動することにより、第１のポンプと
   第２のポンプとを並列運転するとともに第１の可
   変速度電動機は上限速度近傍で運転されるように
   したことを特徴とするポンプの並列運転方法。