JP2017036669A - 制御装置、制御方法及びポンプ機場 - Google Patents
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Abstract
【課題】点検に係る作業者の負担を軽減しつつ、計測器の異常または誤検知の検出の精度を向上させる。
【解決手段】並列に設けられ且つ吸込側から水を汲み上げて吐出側へ汲み上げた水を吐き出す複数台のポンプを有するポンプ機場で用いられる制御装置であって、ポンプ機場に設けられた計測器により計測された計測値を用いて、ポンプの運転の可否、異常の有無または故障箇所の判定を行う制御部と、吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器それぞれにより計測された計測値に基づいて、計測器の異常または誤検知の有無を判定する判定部と、を備える。
【選択図】図5
【解決手段】並列に設けられ且つ吸込側から水を汲み上げて吐出側へ汲み上げた水を吐き出す複数台のポンプを有するポンプ機場で用いられる制御装置であって、ポンプ機場に設けられた計測器により計測された計測値を用いて、ポンプの運転の可否、異常の有無または故障箇所の判定を行う制御部と、吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器それぞれにより計測された計測値に基づいて、計測器の異常または誤検知の有無を判定する判定部と、を備える。
【選択図】図5
Description
本発明は、制御装置、制御方法及びポンプ機場に関する。
ポンプ機場には、ポンプの運転を制御するため水位計、圧力計、電流計、流量計など多岐にわたる計測器が設けられている。ポンプの運転中には、ポンプの吸込側の水位計の計測値などを用いて、ポンプの運転または停止を判断している。また、ポンプの吐出圧力を計測する圧力計またはポンプ内の水量を計測する流量計などの計測値を用いて、ポンプの運転制御や故障の有無を判断している。一方、ポンプの停止中には、ポンプの吸込側の水位計の計測値を用いて、ポンプの運転を開始するか判断している。
しかしながら、これらの計測器に異常または誤検知がある場合、予定外の水位でポンプが運転したりあるいは停止したりする。また、ポンプが故障していないのに故障と判断し、ポンプ機場の設備を停止してしまうなどの問題が発生する。このような計測器の異常または誤検知を予防するために、運用管理者が日常点検において、これらの計測器に異常が生じていないか確認をしている。
近年のポンプ設備では、自動制御による無人運転を行う設備が増えている。このような設備において、各状態量を計測する計測器の異常または誤検知には十分な精度が求められる。特に、ポンプの運転停止を決める、ポンプの吸込側の水位を計測する水位計の異常または誤検知は、排水遅れ、または運転を行ってはいけない水位での運転などを引き起こすため、水位計の異常または誤検知には十分な精度が求められる。
従来の計測器の故障検出に関する技術の一例として、特許文献1には、液面レベルをその変化に応じて連続的に検出する水位計と、高さ方向に間隔を置いて配列された複数の液面検出部を有し各液面検出部によって段階的に液面レベルを検出する液面検出器と、水位計が検出した液面レベルと液面検出器が検出した液面レベルを比較し、比較結果に応じて故障信号を出力する判定部とを備える故障検出装置が開示されている。
この特許文献1の技術では、液面レベルを変更すれば、変更後の液面レベルにおいて水位計が誤った水位を検出した場合、故障信号が出力されるので水位計が故障であることが分かる。しかし、実際の現場の日常点検では、排水する必要もないのにポンプを運転させて人為的にポンプの吸込側の水位を変更することは困難である。このため、ポンプの吸込側がどの水位であっても、水位計が正常に動作しているかを調べることは困難である。同様に、実際の現場の日常点検では、排水する必要もないのにポンプを運転させて、ポンプの吐出圧力、減速機の軸受温度などの状態量を変化させることは困難である。このため、ポンプを運転させたときに、ポンプ、減速機などのポンプ機場に設置されて機器の状態量を計測器が正常に動作しているかを調べることは困難である。
また、特許文献1の技術は、液面検出器が段階的に液面レベルを検出するので、その検出精度が1段階毎になってしまうため、検出精度が十分ではない。また、ポンプ機場において計測器は数も多く計測器の種類も多岐にわたるため、点検に係る作業者の負担が大きく、また点検の信頼性もそれほど高くないという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、点検に係る作業者の負担を軽減しつつ、計測器の異常または誤検知の検出の精度を向上させることを可能とする制御装置、制御方法及びポンプ機場を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る制御装置は、ポンプ機場に設けられた計測器が計測した計測値を用いて、前記ポンプ機場に並列に設けられ且つ吸込側から水を汲み上げて吐出側へ汲み上げた水を吐き出す複数台のポンプを制御する制御部と、前記ポンプが運転している間に、前記吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器それぞれにより計測された計測値基づいて、前記計測器の異常または誤検知の有無を判定する判定部と、を備える。
これにより、ポンプが運転して吸込側の水位が変わっても、吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき計測器それぞれは同様の計測値を示すので、一つの計測器が他の二つ以上の計測器とは異なる計測値を示す場合、当該計測器が異常または誤検知をしていると判断することができる。このため計測器の異常または誤検知の検出の精度を向上させることができる。また、制御装置が、計測器の異常または誤検知の有無を判定するので、点検に係る作業者が計測器の異常または誤検知の有無を一つずつ確認しなくてもよくなり、点検に係る作業者の負担を軽減することができる。
本発明の一態様に係る制御装置において、前記複数台のポンプは、同一構造を有し且つ前記ポンプの吸込口の高さが略同一であり、前記ポンプそれぞれの吸込側の水槽同士が連結されており、前記判定部は、同種の被計測機器について同種の状態量を計測する計測器それぞれにより前記ポンプが運転している間に計測された計測値に基づいて、前記計測器の異常または誤検知の有無を判定する。
これにより、ポンプそれぞれの吸込側の水槽同士が接続されているので、ポンプそれぞれの吸込側の水位は略同一となる。この条件下で、同一構造を有し且つポンプの吸込口の高さが略同一である複数台のポンプが運転中であれば、同種の被計測機器について同種の計測器それぞれの計測値は同様の値を示す。このため、一つの計測器が他の二つ以上の計測器とは異なる計測値を示す場合、当該計測器が異常または誤検知をしていると判断することができる。従って、計測器の異常または誤検知の検出の精度を向上させることができる。
本発明の一態様に係る制御装置において、前記ポンプそれぞれの吸込側の水槽同士が連結されており、前記判定部は、前記ポンプが運転している間に、前記吸込側の水位を計測する水位計それぞれが計測した水位に基づいて、前記計測器の異常または誤検知の有無を判定する。
これにより、ポンプそれぞれの吸込側の水槽同士が接続されているので、ポンプそれぞれの吸込側の水位は略同一となる。このため、一つの水位計が他の二つ以上の水位計とは異なる計測値を示す場合、当該水位計が異常または誤検知をしていると判断することができる。
本発明の一態様に係る制御装置において、前記判定部は、前記計測器の異常または誤検知が有ると判定した場合、三つ以上の前記計測値に基づいて、異常を有する計測器または誤検知をした計測器を特定する。
これにより、点検に係る作業者が、異常を有する計測器または誤検知をした計測器を把握できるので、点検に係る作業者の負担を軽減することができる。
本発明の一態様に係る制御装置において、前記ポンプ機場には、吸込側の水位を連続で計測する連続水位計と、前記ポンプそれぞれに応じて設けられ且つ前記吸込側の水位を段階的に計測する段階式水位計が設けられており、前記判定部は、前記段階式水位計それぞれが検知した水位幅から、少なくとも二つの水位幅が一致する正常水位幅を決定し、前記連続水位計の計測値と前記正常水位幅を比較することにより、前記連続水位計の異常または誤検知の有無を判定する。
これにより、ポンプそれぞれに対応して設けられた電極式水位計それぞれが検知した水位幅が少なくとも二つ以上一致した水位幅を正常水位幅としているので、正しい水位幅を正常水位幅にすることができる。そして、連続式水位計が検知した水位を、正しいことが確定されている正常水位幅と比較することにより、連続式水位計の異常または誤検知を正確に判断することができる。
本発明の一態様に係る制御装置において、前記ポンプ機場には、吸込側の水位を連続で計測する複数の連続水位計が設けられており、前記制御部は、前記判定部により前記ポンプの制御に用いていた連続水位計に異常または誤検知が有ると判定された場合、当該連続水位計以外の他の連続水位計の計測値を用いて前記ポンプを制御する。
このようにすることにより、一つの連続式水位計の周りにゴミが詰まり、一つの連続式水位計が誤検知を起こす場合にも、制御部は、正常な他の連続式水位計の計測値を用いてポンプを制御するように切り替える。これにより、一つの連続式水位計が誤検知を起こしても、運用を継続することができるので、設備としての信頼性を向上させることができる。
本発明の一態様に係る制御装置において、前記ポンプ機場には、前記ポンプを動かす駆動機それぞれに対応して設けられ前記駆動機に供給される電流を計測する電流計と、前記ポンプそれぞれに対応して設けられ前記ポンプの吐出圧力を計測する圧力計が設けられており、前記判定部は、前記ポンプの排水を止めたままで前記ポンプが運転をしているときに、前記電流計が計測した計測値と前記圧力計が計測した圧力値とを用いて、対応する前記ポンプの異常または劣化の有無を判定する。
これにより、ポンプの異常または劣化の有無も検知することができるので、点検に係る作業者の負担を軽減することができる。
本発明の一態様に係る制御方法は、並列に設けられ且つ吸込側から水を汲み上げて吐出側へ汲み上げた水を吐き出す複数台のポンプを有するポンプ機場で用いられる制御方法であって、ポンプ機場に設けられた計測器が計測した計測値を用いて、ポンプ機場に設けられた計測器が計測した計測値を用いて、前記ポンプの運転の可否、異常の有無または故障箇所の判定を行う工程と、前記ポンプが運転している間に、前記吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器それぞれが計測した計測値に基づいて、前記計測器の異常または誤検知の有無を判定する工程と、を有する。
これにより、ポンプが運転して吸込側の水位が変わっても、吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき計測器それぞれは同様の計測値を示すので、一つの計測器が他の二つ以上の計測器とは異なる計測値を示す場合、当該計測器が異常または誤検知をしていると判断することができる。このため計測器の異常または誤検知の検出の精度を向上させることができる。また、制御装置が、計測器の異常または誤検知の有無を判定するので、点検に係る作業者が計測器の異常または誤検知の有無を一つずつ確認しなくてもよくなり、点検に係る作業者の負担を軽減することができる。
本発明の一態様に係るポンプ機場は、並列に設けられ且つ吸込側から水を汲み上げて吐出側へ汲み上げた水を吐き出す複数台のポンプと、前記吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記計測器が計測した計測値を用いて、前記複数台のポンプを制御する制御部と、前記ポンプが運転している間に、前記三つ以上の計測器それぞれが計測した計測値に基づいて、前記計測器の異常または誤検知の有無を判定する判定部と、を備える。
これにより、ポンプが運転して吸込側の水位が変わっても、吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき計測器それぞれは同様の計測値を示すので、一つの計測器が他の二つ以上の計測器とは異なる計測値を示す場合、当該計測器が異常または誤検知をしていると判断することができる。このため計測器の異常または誤検知の検出の精度を向上させることができる。また、制御装置が、計測器の異常または誤検知の有無を判定するので、点検に係る作業者が計測器の異常または誤検知の有無を一つずつ確認しなくてもよくなり、点検に係る作業者の負担を軽減することができる。
本発明は、ポンプが運転して吸込側の水位が変わっても、吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき計測器それぞれは同様の計測値を示すので、一つの計測器が他の二つ以上の計測器とは異なる計測値を示す場合、当該計測器が異常または誤検知をしていると判断することができる。このため計測器の異常または誤検知の検出の精度を向上させることができる。また、制御装置が、計測器の異常または誤検知の有無を判定するので、点検に係る作業者が計測器の異常または誤検知の有無を一つずつ確認しなくてもよくなり、点検に係る作業者の負担を軽減することができる。
以下、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係るポンプ機場101の概略平面図である。図1に示すように、ポンプ機場101は、第1のポンプユニット(以下、1号機という)PU1、第2のポンプユニット(以下、2号機という)PU2、第3のポンプユニット(以下、3号機という)PU3、吸込水槽ST1、ST2、ST3及び吐出水槽DTを備える。更に、ポンプ機場101は、吸込水槽ST1、ST2、ST3より吸込側河川の上流側に設けられたスクリーンSR1、SR2、SR3、スクリーンSR1より吸込側河川上流に設けられた第1の連続式水位計CWG1及び吐出水槽DTに設けられた第2の連続式水位計CWG2を備える。更に、ポンプ機場101は、制御装置CON及び制御装置CONと接続された表示装置DPを備える。吸込側河川に吸込水槽ST1、ST2、ST3が連結されるように設けられているので、吸込水槽ST1、ST2、ST3の水位は略同一である。
図1は、第1の実施形態に係るポンプ機場101の概略平面図である。図1に示すように、ポンプ機場101は、第1のポンプユニット(以下、1号機という)PU1、第2のポンプユニット(以下、2号機という)PU2、第3のポンプユニット(以下、3号機という)PU3、吸込水槽ST1、ST2、ST3及び吐出水槽DTを備える。更に、ポンプ機場101は、吸込水槽ST1、ST2、ST3より吸込側河川の上流側に設けられたスクリーンSR1、SR2、SR3、スクリーンSR1より吸込側河川上流に設けられた第1の連続式水位計CWG1及び吐出水槽DTに設けられた第2の連続式水位計CWG2を備える。更に、ポンプ機場101は、制御装置CON及び制御装置CONと接続された表示装置DPを備える。吸込側河川に吸込水槽ST1、ST2、ST3が連結されるように設けられているので、吸込水槽ST1、ST2、ST3の水位は略同一である。
スクリーンSR1、SR2、SR3は、後述するポンプPP1、PP2、PP3の羽根車の回転に支障をきたす比較的大きなゴミを除去するために複数の間隙が設けられている。
第1の連続式水位計CWG1は、吸込水槽ST1、ST2、ST3の水位を連続で計測する。第1の連続式水位計CWG1は例えば、圧力式水位計、電波式水位計または超音波水位計などである。
第2の連続式水位計CWG2は、吐出水槽DTの水位を連続で計測する。第2の連続式水位計CWG2は例えば、圧力式水位計、電波式水位計または超音波水位計などである。
第1の連続式水位計CWG1は、吸込水槽ST1、ST2、ST3の水位を連続で計測する。第1の連続式水位計CWG1は例えば、圧力式水位計、電波式水位計または超音波水位計などである。
第2の連続式水位計CWG2は、吐出水槽DTの水位を連続で計測する。第2の連続式水位計CWG2は例えば、圧力式水位計、電波式水位計または超音波水位計などである。
1号機PU1、2号機PU2、3号機PU3はそれぞれ、駆動機DM1、DM2、DM3、対応する駆動機DM1、DM2、DM3の出力軸と接続された減速機RD1、RD2、RD3、対応する減速機RD1、RD2、RD3と接続され且つ同一の構造を有するポンプPP1、PP2、PP3を備える。ここで、本実施形態に係る同一の構造を有するポンプとは、軸の種類が同一であり且つ羽根車の形状が同一で且つ吸込側の口径が略同一で且つ吐出側の口径が略同一であるものを意味する。軸の種類には例えば横軸と縦軸があり、羽根車の形状には例えば斜流と軸流とがある。また、ポンプPP1、PP2、PP3は、ポンプ機場101に並列に設けられ且つ吸込側から水を汲み上げて吐出側へ汲み上げた水を吐き出す。
また、1号機PU1、2号機PU2、3号機PU3はそれぞれ、駆動機に供給される電流の電流値を計測する電流計CS1、CS2、CS3、減速機の軸受温度を計測する温度計TS11、TS21、TS31、減速機の潤滑油温度を計測する温度計TS12、TS22、TS32を備える。また、1号機PU1、2号機PU2、3号機PU3はそれぞれ、吐出圧力を計測する圧力計PS1、PS2、PS3、ポンプPP1、PP2、PP3それぞれに隣接して吸込水槽ST1、ST2、ST3それぞれに配置された電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3を備える。また、ポンプPP1、PP2、PP3にはそれぞれ、水流の遮断や吐出流量を調節する吐出弁MD1、MD2、MD3が設けられている。
駆動機DM1、DM2、DM3は、出力軸を有し、供給された電流を用いて出力軸を回転させる。駆動機DM1、DM2、DM3は、例えば電動機等である。なお、駆動機DM1、DM2、DM3は、ディーゼルエンジンまたはガスタービンでもよい。
減速機RD1、RD2、RD3は回転軸を有し、それぞれ対応する駆動機DM1、DM2、DM3から伝達された回転を減速して回転軸を回転させる。
減速機RD1、RD2、RD3は回転軸を有し、それぞれ対応する駆動機DM1、DM2、DM3から伝達された回転を減速して回転軸を回転させる。
ポンプPP1、PP2、PP3はそれぞれ、互いに接続されている吸込水槽ST1、ST2、ST3に流入した水を吸い込み、吸い込んだ水を吐出水槽DTに送水する。吐出水槽DTは、吐出側河川につながっている。
図2は、ポンプ機場101の1号機の断面図の一例である。2号機及び3号機も1号機と同様の構成を有するので、ここでは代表して1号機の説明をする。図2に示すように、本実施形態におけるポンプPP1は、一例として横軸斜流ポンプであり、ポンプPP1の吸入管SP1の入口(以下、吸込口という)は、吸込水槽ST1の水面以下の位置まで達し、ポンプPP1に吸い込まれた揚水は、吐出管DP1を経て吐出水槽DTに至っている。本実施形態では、ポンプPP1、PP2、PP3の吸込口の高さが略同一となるように、ポンプPP1、PP2、PP3が設置されている。
図2は、ポンプ機場101の1号機の断面図の一例である。2号機及び3号機も1号機と同様の構成を有するので、ここでは代表して1号機の説明をする。図2に示すように、本実施形態におけるポンプPP1は、一例として横軸斜流ポンプであり、ポンプPP1の吸入管SP1の入口(以下、吸込口という)は、吸込水槽ST1の水面以下の位置まで達し、ポンプPP1に吸い込まれた揚水は、吐出管DP1を経て吐出水槽DTに至っている。本実施形態では、ポンプPP1、PP2、PP3の吸込口の高さが略同一となるように、ポンプPP1、PP2、PP3が設置されている。
横軸斜流ポンプの主要な回転部分である不図示の羽根車は、吸込水槽ST1上方でポンプケーシング内に配置され、ケーシング外部から軸封されて挿入される回転軸と接続し、回転軸の回転によりポンピングを行う。回転軸は、ポンプケーシングを通して水平方向に延びており、一端が羽根車に接続し、他端がポンプケーシングを貫通してケーシング外部で減速機RD1と接続している。
更に、1号機PU1、2号機PU2、3号機PU3はそれぞれ、ポンプPP1、PP2、PP3と配管を介して接続された真空ポンプNV、真空ポンプNVと接続され真空ポンプを作動させる電動機EM、上記配管に配置された満水検知部FDと、上記配管に設けられた弁MSと、を備える。
例えば、1号機の満水検知部FDは、ポンプPP1内が満水になったことを知らせる。例えば、吸込水槽ST1の水位レベルが起動水位以上になった場合、真空ポンプNVによりポンプPP1内の大気を排出して、吸込側からポンプPP1内の液面を上昇させ、ポンプPP1内を水で満たす操作が行われる。このときに、満水検知部FDは、ポンプPP1内が満水になった場合に、満水になったことを知らせる。
例えば、1号機の満水検知部FDは、ポンプPP1内が満水になったことを知らせる。例えば、吸込水槽ST1の水位レベルが起動水位以上になった場合、真空ポンプNVによりポンプPP1内の大気を排出して、吸込側からポンプPP1内の液面を上昇させ、ポンプPP1内を水で満たす操作が行われる。このときに、満水検知部FDは、ポンプPP1内が満水になった場合に、満水になったことを知らせる。
電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3はそれぞれ、不連続で吸込水槽ST1、ST2、ST3を計測する。電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3は、起動可能水位の確認に用いられており、第1の連続式水位計CWG1の故障時に、第1の連続式水位計CWG1の代わりに用いられる。
図3は、本実施形態に係る電極式水位計の一例を示す断面図である。図3に示すように、電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3は、電極WL0、電極WL1、電極WL2、電極WL3、及び電極WL4を備える。図3の場合、水位レベルが、電極WL2の先端より上で、電極WL3の先端より下であるので、この電極式水位計の検知水位幅は、WL2〜WL3の水位幅となる。
なお、本実施形態では、電極式水位計としているが、フリクト式水位計など水位を段階的に計測する他の段階式水位計を用いてもよい。
なお、本実施形態では、電極式水位計としているが、フリクト式水位計など水位を段階的に計測する他の段階式水位計を用いてもよい。
図1に戻って、表示装置DPは、制御装置CONの指令に従って表示する。本実施形態に係る表示装置DPは、一例として表示盤である。
制御装置CONは、第1の連続式水位計CWG1、第2の連続式水位計CWG2、電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3、電流計CS1、CS2、CS3、温度計TS11、TS21、TS31、温度計TS12、TS22、TS32、圧力計PS1、PS2、PS3と接続され、それぞれの計測値を取得する。
制御装置CONは、第1の連続式水位計CWG1、第2の連続式水位計CWG2、電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3、電流計CS1、CS2、CS3、温度計TS11、TS21、TS31、温度計TS12、TS22、TS32、圧力計PS1、PS2、PS3と接続され、それぞれの計測値を取得する。
制御装置CONは、上述した各種計測器の計測値を監視し、これらの計測値を用いて、ポンプPP1、PP2、PP3の運転可否、異常の有無、故障箇所の判定を行う。このように、制御装置CONは、ポンプ機場101に設置された全てのポンプPP1、PP2、PP3の状態を監視しており、ポンプ機場101を管理するオペレータはポンプの運転状況、故障状況を把握して、どのポンプを運転するか停止するかを決定する。
また、制御装置CONは、表示装置DPの表示盤に運転状況、異常の有無、故障箇所などを表示する。また、制御装置CONは、吐出弁MD1、MD2、MD3を制御する。
また、制御装置CONは、表示装置DPの表示盤に運転状況、異常の有無、故障箇所などを表示する。また、制御装置CONは、吐出弁MD1、MD2、MD3を制御する。
また、例えば制御装置CONは、これらの計測値を用いて駆動機DM1、DM2、DM3を制御する。例えば、吸入側河川の流量が多くなり吸込水槽ST1、ST2、ST3の水位が予め決められた閾値水位よりも上昇した場合、制御装置CONは、駆動機DM1、DM2、DM3に電流を供給して駆動機DM1、DM2、DM3の出力軸を回転させる。これにより、減速機RD1、RD2、RD3を介して回転がポンプPP1、PP2、PP3の羽根車に伝わり、ポンプPP1、PP2、PP3が吸込水槽ST1、ST2、ST3から水を吸い込んで吐出水槽DTに送水する。これにより、吐出水槽DTに送水された水が吐出側河川へ流出する。このようにして、吸入側河川から吐出側河川へ水を移動させることができる。
図4は、本実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。図4に示すように、制御装置CONは、入力部1、RAM(Random Access Memory)2、記憶部3、出力部4、CPU(Central Processing Unit)5を備える。各部は、バスを介して互いに接続されている。
入力部1は、上述した各種計測器の計測値を受け取る。RAM2は情報を一次記憶する。記憶部3は、CPU5が読み出して実行するためのプログラムが格納されている。出力部4は、表示装置DPと接続されCPU5の指令に従って信号を表示装置DPに出力し、音声(例えば、ブザー音)を出力する。CPU5は、記憶部3に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部51、判定部52及び出力制御部53として動作する。
入力部1は、上述した各種計測器の計測値を受け取る。RAM2は情報を一次記憶する。記憶部3は、CPU5が読み出して実行するためのプログラムが格納されている。出力部4は、表示装置DPと接続されCPU5の指令に従って信号を表示装置DPに出力し、音声(例えば、ブザー音)を出力する。CPU5は、記憶部3に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部51、判定部52及び出力制御部53として動作する。
制御部51は、上述した各種計測器の計測値を監視している。制御部51は、ポンプ機場101に設けられた計測器が計測した計測値を用いて、ポンプPP1、PP2、PP3の運転の可否、異常の有無または故障箇所の判定を行う。
具体的には例えば、制御部51は、駆動機DM1、DM2、DM3の電流値を用いて、駆動機DM1、DM2、DM3の異常の有無を判定する。
また例えば、制御部51は、減速機RD1、RD2、RD3の軸受温度及び/または潤滑油の温度を用いて、減速機RD1、RD2、RD3の異常の有無を判定する。
具体的には例えば、制御部51は、駆動機DM1、DM2、DM3の電流値を用いて、駆動機DM1、DM2、DM3の異常の有無を判定する。
また例えば、制御部51は、減速機RD1、RD2、RD3の軸受温度及び/または潤滑油の温度を用いて、減速機RD1、RD2、RD3の異常の有無を判定する。
また例えば、制御部51は、ポンプPP1、PP2、PP3内の吐出圧力及び/または吸込水槽ST1、ST2、ST3の水位及び/または吐出水槽DTの水位を用いて、ポンプPP1、PP2、PP3の運転の可否(運転の継続可否を含む)またはポンプPP1、PP2、PP3の異常の有無を判定する。
判定部52は、ポンプPP1、PP2、PP3それぞれに対応して設けられ且つ吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器それぞれにより計測された計測値に基づいて、これらの計測器の異常または誤検知の有無を判定する。ここで、異常とは計測器自体の異常である。一方、誤検知とは計測器自体は正常に動作しているものの計測器にゴミ詰まりなどが生じ計測値が誤っている状態である。具体的には例えば、連続式水位計周りにゴミが詰まり、連続式水位計が誤った値を計測する場合である。
出力制御部53は、出力部4を制御して、運転状況、異常の有無、故障箇所など表すデータを出力部4から表示装置DPに出力させる。
判定部52は、ポンプPP1、PP2、PP3それぞれに対応して設けられ且つ吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器それぞれにより計測された計測値に基づいて、これらの計測器の異常または誤検知の有無を判定する。ここで、異常とは計測器自体の異常である。一方、誤検知とは計測器自体は正常に動作しているものの計測器にゴミ詰まりなどが生じ計測値が誤っている状態である。具体的には例えば、連続式水位計周りにゴミが詰まり、連続式水位計が誤った値を計測する場合である。
出力制御部53は、出力部4を制御して、運転状況、異常の有無、故障箇所など表すデータを出力部4から表示装置DPに出力させる。
1号機、2号機、3号機に備えられた電極式水位計、圧力計、電流計、不図示の流量計などの計測器が誤表示または誤検知した場合、予定外の水位でポンプPP1、PP2、PP3が運転したり、あるいは停止したり、故障でもないのに、故障と判断しポンプPP1、PP2、PP3を停止してしまうなどの問題が発生する。
それに対して、本実施形態に係る判定部52は、ポンプPP1、PP2、PP3が運転している間に三台以上のポンプそれぞれに対応して設けられた同種の計測器が計測した計測値に基づいて、計測値の異常の有無を判定する。オペレータは、計測値の異常がなければ、これら同種の計測器が正常範囲で動作していると判断することができるし、計測値が異常であれば、これら同種の計測器のうち少なくとも一つの計測器が異常で故障しているか、誤検知が発生していると判断することができる。
それに対して、本実施形態に係る判定部52は、ポンプPP1、PP2、PP3が運転している間に三台以上のポンプそれぞれに対応して設けられた同種の計測器が計測した計測値に基づいて、計測値の異常の有無を判定する。オペレータは、計測値の異常がなければ、これら同種の計測器が正常範囲で動作していると判断することができるし、計測値が異常であれば、これら同種の計測器のうち少なくとも一つの計測器が異常で故障しているか、誤検知が発生していると判断することができる。
以上の構成を有する制御装置CONの動作の一例について、以下図5を用いて説明する。図5は、圧力計の圧力値を用いた判定の処理の一例を示すフローチャートである。図5に示すように、制御装置CONは、タイマー時間間隔で、圧力計PS1、PS2、PS3に圧力を検出させ、それぞれの計測値を取得する。そして、制御装置CONは、3台のポンプPP1、PP2、PP3が設置されたポンプ機場101において、これらの吐出圧力の圧力値に基づいて、圧力計PS1、PS2、PS3の異常または誤検知の有無を判定する。以下、図5に沿って具体的に説明する。
(ステップS101)まず、制御部51は、1号機が運転しているか否か判定する。
(ステップS102)同様に並行して制御部51は、2号機が運転しているか否か判定する。
(ステップS103)同様に並行して制御部51は、3号機が運転しているか否か判定する。
(ステップS102)同様に並行して制御部51は、2号機が運転しているか否か判定する。
(ステップS103)同様に並行して制御部51は、3号機が運転しているか否か判定する。
(ステップS104)次に、制御部51は、1号機用の圧力計PS1が計測した吐出圧力の計測値P1を取得する。
(ステップS105)同様に並行して制御部51は、2号機用の圧力計PS2が計測した吐出圧力の計測値P2を取得する。
(ステップS106)同様に並行して制御部51は、3号機用の圧力計PS3が計測した吐出圧力の計測値P3を取得する。
(ステップS105)同様に並行して制御部51は、2号機用の圧力計PS2が計測した吐出圧力の計測値P2を取得する。
(ステップS106)同様に並行して制御部51は、3号機用の圧力計PS3が計測した吐出圧力の計測値P3を取得する。
(ステップS107)次に判定部52は、これら三つの計測値のうち取り得る二つの計測値の組全てについて、二つの計測値の差を算出する。具体的には、判定部52は、計測値P1と計測値P2の差分d1=(P1−P2)を算出し、計測値P2と計測値P3の差分d2=(P2−P3)を算出し、計測値P3と計測値P1の差分d3=(P3−P1)を算出する。
(ステップS108)次に判定部52は、差の算出の結果、得られた各差分d1、d2、d3について許容誤差の範囲以上であるか否かを判定する。具体的には判定部52は、差分d1の絶対値|d1|が許容誤差α以上であるか、または差分d2の絶対値|d2|が許容誤差α以上であるか、または差分d3の絶対値|d3|が許容誤差α以上であるか否か判定する。ここで、許容誤差は、計測器の精度や、運転号機による多少のばらつきを考慮して、設定することが好ましい。また、ポンプ機場101を管理するオペレータが運用実績から許容誤差の設定を変更できる構成としてもよい。
(ステップS108)次に判定部52は、差の算出の結果、得られた各差分d1、d2、d3について許容誤差の範囲以上であるか否かを判定する。具体的には判定部52は、差分d1の絶対値|d1|が許容誤差α以上であるか、または差分d2の絶対値|d2|が許容誤差α以上であるか、または差分d3の絶対値|d3|が許容誤差α以上であるか否か判定する。ここで、許容誤差は、計測器の精度や、運転号機による多少のばらつきを考慮して、設定することが好ましい。また、ポンプ機場101を管理するオペレータが運用実績から許容誤差の設定を変更できる構成としてもよい。
(ステップS109)ステップS108において、差分d1の絶対値|d1|が許容誤差α未満、且つ差分d2の絶対値|d2|が許容誤差α未満、且つ差分d3の絶対値|d3|が許容誤差α未満である場合、判定部52はいずれの圧力計も正常と判定する。このように正常と判定するのは、三つの圧力計PS1、PS2、PS3の圧力値がほぼ等しいためである。
(ステップS110)ステップS109の後に、制御部51は、タイマー時間分カウントし、その後処理がステップS101〜S103に戻って、ステップS104〜S106で計測値P1、P2、P3を取得し、これを繰り返す。なお、大きな河川の水位等、計測値が大きく変化しない場合には、例えばタイマー時間を10分に設定して10分に1回判定を行うなど、対象となる計測値、機器の用途に合わせ、判定タイミングとなるタイマー時間の設定は任意に行える。また、同種の計測値毎あるいは同種の計測器毎にタイマー時間の設定を変更できるようにしてもよい。
(ステップS111)一方、判定部52は、ステップS108において、いずれかの差分の絶対値が許容誤差以上である場合、許容誤差以上の値を出した組み合わせに関する圧力計が異常を有するか、または誤検知をしたと判定する。具体的にはステップS108において、差分d1の絶対値|d1|が許容誤差α以上であるか、または差分d2の絶対値|d2|が許容誤差α以上であるか、または差分d3の絶対値|d3|が許容誤差α以上である場合、判定部52は、計測値が異常と判定する。そして、判定部52は、異常を有するまたは誤検知をした計測器を特定する。
具体的には例えば、差分d1の絶対値|d1|(=|P1−P2|)が許容誤差α以上である場合には、計測値P1またはP2が異常である。このとき、差分d3の絶対値|d3|(=|P3−P1|)が許容誤差α以上である場合で且つ差分d2の絶対値|d2|(=|P2−P3|)が許容誤差αに満たない場合には、計測値P1が異常で、計測値P2、P3は正常であると判断する。このように判断するのは、許容誤差α以上となった|d1|と|d3|を算出するのに、共通して計測値P1が用いられており、計測値P2と計測値P3との差分d2の絶対値|d2|が許容誤差α未満であるからである。
この場合、判定部52は、計測値P1を計測した圧力計PS1が異常を有するか、または誤検知したと判断する。これは、計測器が同時に複数台異常になるまたは誤検知することは起こりにくいため、計測器が異常になるまたは誤検知するとしたら、一台のみであるという仮定に基づいたものである。
この場合、判定部52は、計測値P1を計測した圧力計PS1が異常を有するか、または誤検知したと判断する。これは、計測器が同時に複数台異常になるまたは誤検知することは起こりにくいため、計測器が異常になるまたは誤検知するとしたら、一台のみであるという仮定に基づいたものである。
(ステップS112)次に出力制御部53は、異常または誤検知と判定された圧力計を報知する。例えば、出力制御部53は、異常または誤検知と判定された圧力計を示す情報を表示装置DPに表示させ、且つ出力部4からブザー音を出力させる。
図5のフローチャートでは、ポンプPP1、PP2、PP3の吐出圧力について判定したが、これに限らず、減速機RD1、RD2、RD3の軸受温度もしくは潤滑油温度、駆動機DM1、DM2、DM3の電流値について同様の判定を行ってもよい。また、駆動機の燃料油量計または駆動機の温度を計測する温度計などを設け、これらの計測値を用いて同様の判定を行ってもよい。
このように計測対象が、ポンプPP1、PP2、PP3、減速機RD1、RD2、RD3、駆動機DM1、DM2、DM3などの被計測機器の状態量である場合、ポンプPP1、PP2、PP3は、同一構造を有し且つポンプPP1、PP2、PP3の吸込口の高さが略同一であり、ポンプPP1、PP2、PP3それぞれの吸込側の水槽同士が連結されているという条件下で、判定部52は以下のように動作する。すなわち判定部52は、前記三台以上のポンプそれぞれに対応して設けられ且つ同種の被計測機器について同種の状態量を計測する計測器それぞれによりポンプPP1、PP2、PP3が運転している間に計測された計測値に基づいて、計測器の異常または誤検知の有無を判定する。これにより、ポンプそれぞれの吸込側の水槽同士が接続されているので、ポンプそれぞれの吸込側の水位は略同一となる。この条件下で、同一構造を有し且つポンプの吸込口の高さが略同一である三台以上のポンプが運転中であれば、同種の被計測機器について同種の計測器それぞれの計測値は同様の値を示す。このため、一つの計測器が他の二つ以上の計測器とは異なる計測値を示す場合、当該計測器が異常または誤検知をしていると判断することができる。従って、計測器の異常または誤検知の検出の精度を向上させることができる。なお、ポンプPP1、PP2、PP3それぞれの吸込側の水槽同士が連結されているとは、本実施形態のように吸込水槽が三つに分かれている場合だけでなく、吸込水槽が一つになっている場合も含む。
また、制御装置CONの動作の別の例について、以下図6を用いて説明する。図6は、第1の実施形態に係る電極式水位計による水位幅を用いた判定の処理の一例を示すフローチャートである。ここで、本実施形態に係る各号機のポンプPP1、PP2、PP3は一例として同一機種および仕様であり、電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3が有する各電極の長さ、本数は同一とする。これにより、吸込水槽ST1、ST2、ST3が連結しているので、電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3が全て正常であれば、これらの検知水位が全て同じ水位幅を示す。なお、電極式水位計が同一機種及び仕様でない場合、電極を増やして、他号機の電極式水位計の電極長さと合わせたものも設置することにより、水位計の異常を検知してもよい。
図6に示すように、制御装置CONは、タイマー時間間隔で、電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3に水位幅を検知させ、それぞれが検知した水位幅を取得する。そして、制御装置CONは、これらの水位幅を比較し、電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3の異常または誤検知の有無を判定する。以下、図6に沿って具体的に説明する。
(ステップS201)まず、制御部51は、1号機の電極式水位計EWG1による水位幅(以下、1号機検知水位幅という)を検知させ、この1号機検知水位幅を取得する。
(ステップS202)同様に並行して、制御部51は、2号機の電極式水位計EWG2による水位幅(以下、2号機検知水位幅という)を検知させ、この2号機検知水位幅を取得する。
(ステップS203)同様に並行して、制御部51は、3号機の電極式水位計EWG3による水位幅(以下、3号機検知水位幅という)を検知させ、この3号機検知水位幅を取得する。
(ステップS202)同様に並行して、制御部51は、2号機の電極式水位計EWG2による水位幅(以下、2号機検知水位幅という)を検知させ、この2号機検知水位幅を取得する。
(ステップS203)同様に並行して、制御部51は、3号機の電極式水位計EWG3による水位幅(以下、3号機検知水位幅という)を検知させ、この3号機検知水位幅を取得する。
(ステップS204)次に、判定部52は、1号機検知水位幅と2号機検知水位幅と3号機検知水位幅が全て等しいか否か判定する。
(ステップS205)ステップS204において、1号機検知水位幅と2号機検知水位幅と3号機検知水位幅が全て等しい場合、判定部52は、いずれの電極式水位計も正常であると判定する。
(ステップS206)そして、ステップS205の後に、制御部51は、タイマー時間分カウントし、その後処理がステップS201〜S203に戻って、1号機検知水位幅、2号機検知水位幅及び3号機検知水位幅を取得し、これを繰り返す。なお、大きな河川の水位等、計測値が大きく変化しない場合には、例えばタイマー時間を10分に設定して10分に1回判定を行うなど、対象となる計測値、機器の用途に合わせ、判定タイミングとなるタイマー時間の設定は任意に行える。また、同種の計測値毎あるいは同種の計測器毎にタイマー時間の設定を変更できるようにしてもよい。
(ステップS205)ステップS204において、1号機検知水位幅と2号機検知水位幅と3号機検知水位幅が全て等しい場合、判定部52は、いずれの電極式水位計も正常であると判定する。
(ステップS206)そして、ステップS205の後に、制御部51は、タイマー時間分カウントし、その後処理がステップS201〜S203に戻って、1号機検知水位幅、2号機検知水位幅及び3号機検知水位幅を取得し、これを繰り返す。なお、大きな河川の水位等、計測値が大きく変化しない場合には、例えばタイマー時間を10分に設定して10分に1回判定を行うなど、対象となる計測値、機器の用途に合わせ、判定タイミングとなるタイマー時間の設定は任意に行える。また、同種の計測値毎あるいは同種の計測器毎にタイマー時間の設定を変更できるようにしてもよい。
(ステップS207)ステップS204においていずれかの検知水位幅が異なる場合、判定部52は、検知水位幅が異なる電極式水位計の異常または誤検知と判定する。
(ステップS208)次に出力制御部53は、異常または誤検知と判定された電極式水位計を報知する。例えば、出力制御部53は、異常または誤検知と判定された電極式水位計を示す情報を表示装置DPに表示させ、且つ出力部4からブザー音を出力させる。
(ステップS208)次に出力制御部53は、異常または誤検知と判定された電極式水位計を報知する。例えば、出力制御部53は、異常または誤検知と判定された電極式水位計を示す情報を表示装置DPに表示させ、且つ出力部4からブザー音を出力させる。
このように計測対象が、吸込側の水位の場合、ポンプPP1、PP2、PP3それぞれの吸込側の水槽同士が連結されているという条件下で、判定部52は以下のように動作する。すなわち判定部52は、三台以上のポンプそれぞれに対応して設けられ且つ吸込側の水位を計測する水位計(本実施形態では一例として電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3)それぞれにより計測された水位に基づいて、計測器の異常または誤検知の有無を判定する。これにより、ポンプそれぞれの吸込側の水槽同士が接続されているので、ポンプそれぞれの吸込側の水位は略同一となる。このため、一つの水位計が他の二つ以上の水位計とは異なる計測値を示す場合、当該水位計が異常または誤検知をしていると判断することができる。
なお、電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3を対象とする判定の場合、外部要因を計測対象としているため、圧力計のようにポンプの運転の状態量を計測する機器ではないので、ポンプ本体の異常か、計測器自体の異常かを判定するロジックは不要である。
以上、第1の実施形態において、制御装置CONは、並列に設けられ且つ吸込側から水を汲み上げて吐出側へ汲み上げた水を吐き出す三台以上のポンプを有するポンプ機場で用いられる。制御装置CONは、ポンプ機場101に設けられた計測器により計測された計測値を用いて、前記ポンプの運転の可否、異常の有無または故障箇所の判定を行う制御部51を備える。更に、制御装置CONは、三台以上のポンプそれぞれに対応して設けられ且つ吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器それぞれにより計測された計測値に基づいて、計測器の異常または誤検知の有無を判定する判定部52を備える。
これにより、ポンプが運転して吸込側の水位が変わっても、吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき計測器それぞれは同様の計測値を示すので、一つの計測器が他の二つ以上の計測器とは異なる計測値を示す場合、当該計測器が異常または誤検知をしていると判断することができる。このため計測器の異常または誤検知の検出の精度を向上させることができる。また、制御装置が、計測器の異常または誤検知の有無を判定するので、点検に係る作業者が計測器の異常または誤検知の有無を一つずつ確認しなくてもよくなり、点検に係る作業者の負担を軽減することができる。
また、判定部52は、計測器の異常または誤検知が有ると判定した場合、三つ以上の計測値に基づいて、異常を有する計測器または誤検知をした計測器を特定する。これにより、点検に係る作業者が、異常を有する計測器または誤検知をした計測器を把握できるので、点検に係る作業者の負担を軽減することができる。
図7を用いて、本実施形態の処理の変形例について説明する。図7は、同種の被計測対象について同種の状態量を計測する計測器の計測値を、時間毎にプロットした例である。この場合、時刻t1、t2では、3台の計測器の計測値はばらつきがあまりなく、いずれの組の差分も許容誤差αの範囲内である。しかし、時刻t3で3号機の計測値が他の号機の計測値と大きく異なっており、3号機の計測値と他の号機の計測値との差分は許容誤差α以上となる。このように、判定部52は、計測値をそのままプロットして、他の号機の同種の計測器の計測値と大きく異なった値を示す計測器を、異常を有する計測器または誤検知をした計測器として特定してもよい。
なお、判定部52は、対象となる複数の同種の計測値の中で、計測値の母集団からはみ出している計測値を検出し、この計測値を示す計測器を、異常を有するまたは誤検知をした計測器と判定してもよい。ここで、計測値とは、例えば、吸込水槽ST1、ST2、ST3の水位、吐出圧力の圧力値、駆動機DM1、DM2、DM3に供給される電流値、減速機RD1、RD2、RD3の軸受温度または潤滑油温度などである。
なお、制御装置CONの判定部52は、上述した吐出圧力の圧力計PS1、PS2、PS3の異常または誤検知の判定と同様の方法により、駆動機DM1、DM2、DM3の電流値、減速機RD1、RD2、RD3の軸受温度または潤滑油温度、落水検知、水位などの計測値を、今までの同条件での計測データとの比較または他号機の対応する測定値と比較し、予め決められた閾値を超える大幅な異常値が出ているか否かを判断する機能を更に有していてもよい。これにより、圧力計の異常または誤検知に加えて、他の計測器でも予め決められた閾値を超える大幅な異常値が出ている場合には、圧力計や計測器の異常または誤検知ではなく、判定部52は、被計測機器(例えば、ポンプ、減速機、駆動機)本体が異常をきたしていると判断することができる。一方、圧力計の異常または誤検知を検出したが、他のいずれの計測器でも予め決められた閾値を超える大幅な異常値が出ていない場合、判定部52は、圧力計の異常であると判断することができる。従って、判定部52は、圧力計、温度計、電流計などの計測器の故障または誤検知なのか、被計測機器(例えば、ポンプ、減速機、駆動機)が異常をきたしているのかを判断することができる。
このように機能を追加した場合、判定部52は、追加した機能で調べられる全ての計測器の異常診断の結果、特定の計測器以外に異常が無く、被計測機器(例えば、ポンプ、減速機、駆動機)本体には故障などの異常がない場合、その特定の計測器のみの異常または誤検知と判断する。この場合、出力制御部53は、この特定の計測器の異常を出力部4から報知させる。例えば、出力制御部53は、出力部4にブザー音などの警報を出させる。
なお、水位計の場合、吸込水槽ST1、ST2、ST3が互いに連結しており全号機が同じ水位を計測することになるので、判定部52は、第1の連続式水位計CWG1及び三つの電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3の測定値のうち、三つ以上の測定値を用いて、これらの測定値が取得された水位計の異常または誤検知の有無を判定してもよい。
なお、判定部52により被計測機器が異常をきたしていると判定された場合、被計測機器(例えば、ポンプなど)の故障で計測器の計測値の間に号機間の偏差が生じた可能性がある。そのため、被計測機器自体の故障を判断するために、上記被計測機器の異常の判定の処理中で、判定部52が特定の号機における計測器が複数、異常または誤検知とした場合、被計測機器自体の状態量が異なっているため、出力制御部53は、被計測機器の異常または被計測機器の性能劣化を出力部4から報知してもよい。例えば、出力制御部53は、「被計測機器の異常」または「被計測機器の性能劣化」を表示装置DPに表示させてもよい。
また、計測器に異常があることを特定するために、特定の計測値が他の号機の同種の計測値と異なる計測器(以下、対象計測器という)の直前計測データ(例えば、計測値の異常を検出した時から数分前程度のデータ)に動きがないことを検出した場合、判定部52は、その対象計測器に異常または誤検知があると判定する。その場合、出力制御部53は対象計測器の異常または誤検知を出力部4から報知してもよい(例えば、対象計測器の号機と計測器名を「□号機○○計測器異常」のように表示装置DPに表示させてもよい)。
このように、判定部52は、計測器の計測値の号機間の偏差を検知することで、特定の号機の計測器の異常を検知することができる。それに加えて、その他の計測器の計測値または報知後の計測器の確認などから、当該特定の号機の計測器に異常が無いと判断された場合、判定部52は、被計測機器の異常または性能劣化と判断することができる。これにより、故障の早期発見および性能劣化の状況の把握に寄与することができる。
<第2の実施形態>
続いて、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、制御装置CONにおける判定部52が、ポンプが運転している間に三台以上のポンプそれぞれに対応して設けられた、同種の被計測対象について同種の状態量を計測する計測器が計測した計測値に基づいて、計測器の異常または誤検知の有無を判定した。第2の実施形態では、それに加えて、吸込側の水位を連続で計測する連続水位計が二つ設けられ、判定部52は、段階式水位計それぞれが検知した水位幅から、少なくとも二つの水位幅が一致する正常水位幅を決定し、連続水位計の計測値と正常水位幅を比較することにより、連続水位計それぞれの異常または誤検知の有無を判定する。そして、制御部51は、判定部52により、二つの連続式水位計のうちポンプの制御に用いていた連続式水位計が異常であると判定された場合、当該連続式水位計以外の他の連続式水位計の計測値を用いてポンプを制御する。
続いて、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、制御装置CONにおける判定部52が、ポンプが運転している間に三台以上のポンプそれぞれに対応して設けられた、同種の被計測対象について同種の状態量を計測する計測器が計測した計測値に基づいて、計測器の異常または誤検知の有無を判定した。第2の実施形態では、それに加えて、吸込側の水位を連続で計測する連続水位計が二つ設けられ、判定部52は、段階式水位計それぞれが検知した水位幅から、少なくとも二つの水位幅が一致する正常水位幅を決定し、連続水位計の計測値と正常水位幅を比較することにより、連続水位計それぞれの異常または誤検知の有無を判定する。そして、制御部51は、判定部52により、二つの連続式水位計のうちポンプの制御に用いていた連続式水位計が異常であると判定された場合、当該連続式水位計以外の他の連続式水位計の計測値を用いてポンプを制御する。
図8は、第2の実施形態に係るポンプ機場の概略平面図である。図8に示すように、第2の実施形態に係るポンプ機場102は、第1の実施形態に係るポンプ機場101と比べて、スクリーンSR1の上流に設置された連続式水位計が一つから二つになっている点が異なっている。すなわち、ポンプ機場101には、第3の連続式水位計CWG3が更に設けられている。
第1の実施形態と同様に、制御装置CONは、計測器の計測値を用いて、ポンプ機場の1号機、2号機、3号機を監視している。制御装置CONの構成は、第1の実施形態の制御装置CONの構成と同様であるので、その構成図を省略する。本実施形態に係る制御装置CONは、第1の実施形態における制御装置CONに加えて以下の機能を有する。
判定部52は、例えば任意の時間間隔で、以下の処理を実行する。まず判定部52は、電極式水位計EWG1、EWG2、EWG3それぞれが検知した水位幅から、少なくとも二つの水位幅が一致する正常水位幅を決定する。これにより、ポンプそれぞれに対応して設けられた電極式水位計それぞれが検知した水位幅が少なくとも二つ以上一致した水位幅を正常水位幅としているので、正しい水位幅を正常水位幅にすることができる。
次に、判定部52は、第1の連続式水位計CWG1が検知した水位と正常水位幅とを比較し、第1の連続式水位計CWG1の異常または誤検知の有無を判定する。その際、判定部52は、第1の連続式水位計CWG1が検知した水位が正常水位幅に収まれば、第1の連続式水位計CWG1は正常であると判定する。一方、判定部52は、第1の連続式水位計CWG1が検知した水位が正常水位幅に収まらなければ、第1の連続式水位計CWG1が異常であるかまたは誤検知をしたと判定する。同様にして、判定部52は、第3の連続式水位計CWG3が検知した水位と正常水位幅とを比較し、第3の連続式水位計CWG3の異常または誤検知の有無を判定する。これにより、第1の連続式水位計CWG1が検知した水位、及び第3の連続式水位計CWG3が検知した水位を、正しいことが確定されている正常水位幅と比較することにより、第1の連続式水位計CWG1及び第3の連続式水位計CWG3の異常または誤検知を正確に判断することができる。
制御装置CONにおける制御部51は、判定部52により、複数の連続水位計のうちポンプの制御に用いていた連続水位計に異常または誤検知が有ると判定された場合、当該連続水位計以外の他の連続水位計の計測値を用いてポンプPP1、PP2、PP3を制御する。
例えば、制御部51が、第1の連続式水位計CWG1が検知した水位をポンプPP1、PP2、PP3の制御に用いている場合について説明する。その場合において、制御部51は、判定部52により、第1の連続式水位計CWG1が異常であると判定されたとき、第1の連続式水位計CWG1の計測値を制御で用いるのを止め、第3の連続式水位計CWG3の計測値を用いてポンプPP1、PP2、PP3を制御する。
例えば、制御部51が、第1の連続式水位計CWG1が検知した水位をポンプPP1、PP2、PP3の制御に用いている場合について説明する。その場合において、制御部51は、判定部52により、第1の連続式水位計CWG1が異常であると判定されたとき、第1の連続式水位計CWG1の計測値を制御で用いるのを止め、第3の連続式水位計CWG3の計測値を用いてポンプPP1、PP2、PP3を制御する。
このようにすることにより、第1の連続式水位計CWG1の周りにゴミが詰まり、第1の連続式水位計CWG1が誤検知を起こす場合にも、制御部51は、正常な第3の連続式水位計CWG3の計測値を用いてポンプPP1、PP2、PP3を制御するように切り替える。これにより、第1の連続式水位計CWG1が誤検知を起こしても、運用を継続することができるので、設備としての信頼性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、連続式水位計を複数台設けて、異常時に切り替えることとしているが、連続式水位計を1台として、その連続式水位計に異常が生じた場合は、電極式水位計の計測値を用いて制御を行うように切り替えてもよい。ただし、その場合は、事前に設定している制御水位に対応する長さの電極を、制御水位の数だけ当該電極式水位計に付加しておくものとする。
また、水位計の場合は、圧力計や電流計とは異なり、ポンプ運転中に限らず停止中の時も、異常診断が可能である。
以上、本実施形態では、ポンプ機場には、吸込側の水位を連続で計測する複数の連続水位計と、ポンプPP1、PP2、PP3それぞれに応じて設けられ且つ吸込側の水位を段階的に計測する段階式水位計(本実施形態では一例として電極式水位計)が設けられている。
そして、判定部52は、段階式水位計(本実施形態では一例として電極式水位計)それぞれが検知した水位幅から、少なくとも二つの水位幅が一致する正常水位幅を決定し、連続水位計の計測値と正常水位幅を比較することにより、連続水位計の異常または誤検知の有無を判定する。制御部51は、判定部52により、ポンプPP1、PP2、PP3の制御に用いていた連続水位計に異常または誤検知が有ると判定された場合、当該連続水位計以外の他の連続水位計の計測値を用いてポンプPP1、PP2、PP3を制御する。
そして、判定部52は、段階式水位計(本実施形態では一例として電極式水位計)それぞれが検知した水位幅から、少なくとも二つの水位幅が一致する正常水位幅を決定し、連続水位計の計測値と正常水位幅を比較することにより、連続水位計の異常または誤検知の有無を判定する。制御部51は、判定部52により、ポンプPP1、PP2、PP3の制御に用いていた連続水位計に異常または誤検知が有ると判定された場合、当該連続水位計以外の他の連続水位計の計測値を用いてポンプPP1、PP2、PP3を制御する。
<第3の実施形態>
続いて、第3の実施形態について説明する。第2の実施形態では、制御装置CONが、電極式水位計それぞれが検知した水位幅から正常水位幅を決定し、この正常水位幅と連続式水位計が計測した水位とを比較することにより、連続式水位計の異常または誤検知の有無を判定した。それに対し、第3の実施形態では、制御装置CONは、吐出弁MD1を閉じてポンプの排水を止めたままでポンプPP1が運転をしているときに、駆動機DM1の電流値と吐出圧力の圧力値とを用いて、ポンプPP1の異常または劣化の有無を判定する。このようにポンプの排水を止めたままの運転のことをポンプ締切運転という。
続いて、第3の実施形態について説明する。第2の実施形態では、制御装置CONが、電極式水位計それぞれが検知した水位幅から正常水位幅を決定し、この正常水位幅と連続式水位計が計測した水位とを比較することにより、連続式水位計の異常または誤検知の有無を判定した。それに対し、第3の実施形態では、制御装置CONは、吐出弁MD1を閉じてポンプの排水を止めたままでポンプPP1が運転をしているときに、駆動機DM1の電流値と吐出圧力の圧力値とを用いて、ポンプPP1の異常または劣化の有無を判定する。このようにポンプの排水を止めたままの運転のことをポンプ締切運転という。
第3の実施形態に係るポンプ機場の構成は、第1の実施形態に係るポンプ機場の構成と同様であるので、その詳細な説明を省略する。なお、上述したように、ポンプ機場101には、ポンプPP1、PP2、PP3を動かす駆動機DM1、DM2、DM3それぞれに対応して設けられ駆動機DM1、DM2、DM3に供給される電流を計測する電流計CS1、CS2,CS3が設けられている。また、更にポンプ機場101には、ポンプPP1、PP2、PP3それぞれに対応して設けられポンプPP1、PP2、PP3の吐出圧力を計測する圧力計PS1、PS2、PS3が含まれる。
第1の実施形態及び第2の実施形態と同様に、制御装置CONは、計測器の計測値を用いて、ポンプ機場の1号機、2号機、3号機を監視している。制御装置CONの構成は、第1の実施形態の制御装置CONの構成と同様であるので、その構成図を省略する。本実施形態に係る制御装置CONは、第1の実施形態における制御装置CONに加えて以下の機能を有する。
判定部52は、ポンプの排水を止めたままでポンプが運転をしているときに、電流計CS1、CS2、CS3が計測した計測値と圧力計PS1、PS2、PS3が計測した圧力値とを用いて、対応するポンプPP1、PP2、PP3の異常または劣化の有無を判定する。
判定部52は、ポンプの排水を止めたままでポンプが運転をしているときに、電流計CS1、CS2、CS3が計測した計測値と圧力計PS1、PS2、PS3が計測した圧力値とを用いて、対応するポンプPP1、PP2、PP3の異常または劣化の有無を判定する。
上記判定部52の処理について、図9を用いて説明する。図9は、第3の実施形態に係るポンプの異常または劣化判定の処理の一例を示すフローチャートである。図9では、代表して1号機のポンプPP1の異常または劣化判定の処理について説明する。
(ステップS301)まず、1号機、2号機、3号機の3台は停止している。
(ステップS301)まず、1号機、2号機、3号機の3台は停止している。
(ステップS302)次に、制御部51は、第1の連続式水位計CWG1が検出した水位が、1号機の運転開始水位L(1)に到達したか否か判定する。
(ステップS303)ステップS302において、1号機の運転開始水位L(1)に到達したと判定された場合、制御部51は、1号機の吐出配管に設けられた吐出弁MD1を全閉にするよう制御する。
(ステップS304)吐出弁MD1が全閉であることを制御部51が確認すると、制御部51は、1号機に設けられた電極式水位計EWG1が検知した水位幅LL(1)〜LU(1)を電極式水位計EWG1から取得する。
(ステップS305)次に、判定部52は、1号機の運転開始水位L(1)が水位幅LL(1)を超え且つ水位幅LU(1)未満であるという条件を満たすか否か判定する。
(ステップS306)ステップS305において、1号機の運転開始水位L(1)が水位幅LL(1)を超え且つ水位幅LU(1)未満であるという条件を満たす場合、すなわち第1の連続式水位計CWG1の計測値が1号機の電極式水位計EWG1の計測水位幅に収まる場合、制御部51は、第1の連続式水位計CWG1の計測信号を用いてポンプの運転を行う。
(ステップS307)一方、ステップS305において、1号機の運転開始水位L(1)が水位幅LL(1)を超え且つ水位幅LU(1)未満であるという条件を満たさない場合、すなわち第1の連続式水位計CWG1の計測値が1号機の電極式水位計EWG1の計測水位幅に収まらない場合、制御部51は、2号機の電極式水位計EWG2が検知した水位幅LL(2)〜LU(2)を電極式水位計EWG2から取得する。
(ステップS308)次に、判定部52は、1号機の運転開始水位L(1)が水位幅LL(2)を超え且つ水位幅LU(2)未満であるという条件を満たすか否か判定する。
(ステップS309)ステップS308において、1号機の運転開始水位L(1)が水位幅LL(2)を超え且つ水位幅LU(2)未満であるという条件を満たす場合、すなわち第1の連続式水位計CWG1の計測値が2号機の電極式水位計EWG2の計測水位幅に収まる場合、判定部52は、1号機の電極式水位計EWG1が故障と判定する。
(ステップS310)そして、制御部51は、1号機の電極式水位計EWG1からの信号を制御では用いないようにする。
(ステップS311)制御部51は、第1の連続式水位計CWG1からの信号を用いてポンプの運転を行う。その後、処理がステップS315に進む。
(ステップS312)一方、ステップS308において、1号機の運転開始水位L(1)が水位幅LL(2)を超え且つ水位幅LU(2)未満であるという条件を満たさない場合、すなわち第1の連続式水位計CWG1の計測値が2号機の電極式水位計EWG2の計測水位幅に収まらない場合、判定部52は、第1の連続式水位計CWG1が故障と判定する。
(ステップS313)そして、制御部51は、第1の連続式水位計CWG1からの信号を制御では用いないようにする。
(ステップS314)制御部51は、1号機の電極式水位計EWG1からの信号を用いてポンプの運転を行うように切り替え、処理がステップS315に進む。
(ステップS315)制御部51は、1号機の不図示の電源遮断機を接続して、電力を1号機に投入する。
(ステップS316)このとき1号機の吐出弁MD1は閉じているので、しばらくポンプ締切運転が行われる。
(ステップS317)制御部51は、駆動機DM1の電流値I(1)を電流計CS1から取得する。なお、締切運転時は、排水を行っていないため、排水時と比べ吸込水槽ST1の水位変動が小さいため、精度良く異常または誤検知の有無を判定することができる。また、締め切り運転時の電流値は、外的要因(例えば、水位)に影響されず、ポンプ性能が劣化していなければ一定の値を示す。
(ステップS318)次に、判定部52は、駆動機DM1の電流値I(1)が、予め記憶部3に記憶されている工場試験時の電流値IMを基準とする許容範囲(IM−ΔI以上IM+ΔI以下)に収まるか否か判定する。ここで、ΔIは許容電流誤差である。
(ステップS319)ステップS318において、駆動機DM1の電流値I(1)が、工場試験時の電流値IMを基準とする許容範囲(IM−ΔI以上IM+ΔI以下)に収まる場合、制御部51は、1号機のポンプPP1の吐出圧力の圧力値を圧力計PS1から取得し、取得した圧力値を吸込水槽ST1の水位に応じて補正して圧力補正値P(1)を決定する。
(ステップS320)判定部52は、ステップS319で決定された圧力補正値P(1)が、予め記憶部3に記憶されている工場試験時の圧力値PMを基準とする許容範囲(PM−ΔP以上PM+ΔP以下)に収まるか否か判定する。ここで、ΔPは許容圧力誤差である。
(ステップS321)ステップS320において、圧力補正値P(1)が、工場試験時の圧力値PMを基準とする許容範囲(PM−ΔP以上PM+ΔP以下)に収まる場合、判定部52は、ポンプPP1が正常であると判定する。
(ステップS322)制御部51は、1号機の吐出弁MD1を開かせる。これにより、1号機の排水が開始する。
(ステップS323)ステップS320において、圧力補正値P(1)が、工場試験時の圧力値PMを基準とする許容範囲(PM−ΔP以上PM+ΔP以下)に収まらない場合、判定部52は、1号機の圧力計PS1の異常であると判定し、出力制御部53は、1号機の圧力計PS1が異常である旨を表示装置DPに表示させる。
(ステップS324)一方、ステップS318において、駆動機DM1の電流値I(1)が、工場試験時の電流値IMを基準とする許容範囲(IM−ΔI以上IM+ΔI以下)に収まらない場合、制御部51は、1号機のポンプPP1の吐出圧力の圧力値を圧力計PS1から取得し、取得した圧力値を吸込水槽ST1の水位に応じて補正して圧力補正値P(1)を決定する。
(ステップS325)判定部52は、ステップS324で決定された圧力補正値P(1)が、予め記憶部3に記憶されている工場試験時の圧力値PMを基準とする許容範囲(PM−ΔP以上PM+ΔP以下)に収まるか否か判定する。
(ステップS326)ステップS325において、圧力補正値P(1)が、工場試験時の圧力値PMを基準とする許容範囲(PM−ΔP以上PM+ΔP以下)に収まる場合、判定部52は、1号機の電流計CS1が異常であると判定し、出力制御部53は、1号機の電流計CS1が異常である旨を表示装置DPに表示させる。
(ステップS327)ステップS325において、圧力補正値P(1)が、工場試験時の圧力値PMを基準とする許容範囲(PM−ΔP以上PM+ΔP以下)に収まらない場合、判定部52は、1号機のポンプPP1が異常であると判定し、制御部51は、1号機のポンプPP1を停止させる。
なお、上記フローチャートでは、判定部52は、各計測値を対応する工場試験時のデータと比較したが、これに限ったものではない。各計測値は、経年劣化により工場試験データと異なった値となることもなるので、対応する直近の過去データと比較してもよいし、他の号機の計測値と比較してもよい。
以上、本実施形態において、ポンプ機場101には、ポンプPP1、PP2、PP3を動かす駆動機DM1、DM2、DM3それぞれに対応して設けられ駆動機に供給される電流を計測する電流計CS1、CS2、CS3と、ポンプPP1、PP2、PP3それぞれに対応して設けられポンプPP1、PP2、PP3の吐出圧力を計測する圧力計が設けられている。判定部52は、ポンプPP1、PP2、PP3の排水を止めたままでポンプPP1、PP2、PP3が運転をしているときに、電流計CS1、CS2、CS3が計測した計測値と圧力計PS1、PS2、PS3が計測した圧力値とを用いて、対応するポンプPP1、PP2、PP3の異常または劣化の有無を判定する。これにより、ポンプの異常または劣化の有無も検知することができるので、点検に係る作業者の負担を軽減することができる。
なお、各実施形態において、号機の数が三つの場合について説明したが、号機の数は二つでもよいし、号機の数は四つ以上でもよい。すなわち、ポンプ台数は複数台(2台以上)であればよい。ポンプ台数が2台であっても3測定値以上比較できる場合があるからである。例えば、水位の場合、ポンプ2台で連続式水位計1器と、電極式水位計2器の三つの測定値を比較してもよい。また、例えば、ポンプ2台中1台のポンプには計測器を2個取り付けて残り1台のポンプに計測器を1個取り付けて、これらの三つの計測器の測定値三つを比較してもよい。また、各実施形態では、表示装置DPとしての表示盤が制御装置CONに直接接続されている例について説明したが、これに限らず、パソコンなどのコンピュータを介して、ディスプレイに表示するようにしてもよい。
以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1:入力部、2:RAM、3:記憶部、4:出力部、5:CPU、51:制御部、52:判定部、53:出力制御部、101、102:ポンプ機場、CON:制御装置、CS1、CS2、CS3:電流計、CWG1:第1の連続式水位計、CWG2:第2の連続式水位計、CWG3:第3の連続式水位計、DM1、DM2、DM3:駆動機、DP:表示装置、DT:吐出水槽、EWG1、EWG2、EWG3:電極式水位計、MD1、MD2、MD3:吐出弁、PP1、PP2、PP3:ポンプ、PS1、PS2、PS3:圧力計、PU1:第1のポンプユニット(1号機)、PU2:第2のポンプユニット(2号機)、PU3:第3のポンプユニット(3号機)、RD1、RD2、RD3:減速機、SR1、SR2、SR3:スクリーン、ST1、ST2、ST3:吸込水槽、TS11、TS21、TS31、TS12、TS22、TS32:温度計。
Claims (8)
- 並列に設けられ且つ吸込側から水を汲み上げて吐出側へ汲み上げた水を吐き出す複数台
のポンプを有するポンプ機場で用いられる制御装置であって、
ポンプ機場に設けられた計測器により計測された計測値を用いて、前記ポンプの運転の可否、異常の有無または故障箇所の判定を行う制御部と、
前記吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器それぞれにより計測された計測値に基づいて、前記計測器の異常または誤検知の有無を判定する判定部と、
を備える制御装置。 - 前記複数台のポンプは、同一構造を有し且つ前記ポンプの吸込口の高さが略同一であり、
前記ポンプそれぞれの吸込側の水槽同士が連結されており、
前記判定部は、同種の被計測機器について同種の状態量を計測する計測器それぞれにより前記ポンプが運転している間に計測された計測値に基づいて、前記計測器の異常または誤検知の有無を判定する
請求項1に記載の制御装置。 - 前記ポンプそれぞれの吸込側の水槽同士が連結されており、
前記判定部は、前記吸込側の水位を計測する水位計それぞれにより計測された水位に基づいて、前記計測器の異常または誤検知の有無を判定する
請求項1に記載の制御装置。 - 前記ポンプ機場には、吸込側の水位を連続で計測する連続水位計と、前記ポンプそれぞれに応じて設けられ且つ前記吸込側の水位を段階的に計測する段階式水位計が設けられており、
前記判定部は、前記段階式水位計それぞれが検知した水位幅から、少なくとも二つの水位幅が一致する正常水位幅を決定し、前記連続水位計の計測値と前記正常水位幅を比較することにより、前記連続水位計の異常または誤検知の有無を判定する
請求項1から3のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記ポンプ機場には、前記吸込側の水位を連続で計測する複数の連続水位計が設けられており、
前記制御部は、前記判定部により前記ポンプの制御に用いていた連続水位計に異常または誤検知が有ると判定された場合、当該連続水位計以外の他の連続水位計の計測値を用いて前記ポンプを制御する
請求項1から4のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記ポンプ機場には、前記ポンプを動かす駆動機それぞれに対応して設けられ前記駆動機に供給される電流を計測する電流計と、前記ポンプそれぞれに対応して設けられ前記ポンプの吐出圧力を計測する圧力計が設けられており、
前記判定部は、前記ポンプの排水を止めたままで前記ポンプが運転をしているときに、前記電流計が計測した計測値と前記圧力計が計測した圧力値とを用いて、対応する前記ポンプの異常または劣化の有無を判定する
請求項1から5のいずれか一項に記載の制御装置。 - 並列に設けられ且つ吸込側から水を汲み上げて吐出側へ汲み上げた水を吐き出す複数台のポンプを有するポンプ機場で用いられる制御方法であって、
ポンプ機場に設けられた計測器が計測した計測値を用いて、前記ポンプの運転の可否、異常の有無または故障箇所の判定を行う工程と、
前記ポンプが運転している間に、前記吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器それぞれが計測した計測値に基づいて、前記計測器の異常または誤検知の有無を判定する工程と、
を有する制御方法。 - 並列に設けられ且つ吸込側から水を汲み上げて吐出側へ汲み上げた水を吐き出す複数台のポンプと、
前記吸込側の水位が変わっても同じ値を示すべき三つ以上の計測器と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記計測器が計測した計測値を用いて、前記ポンプの運転の可否、異常の有無または故障箇所の判定を行う制御部と、
前記ポンプが運転している間に、前記三つ以上の計測器それぞれが計測した計測値に基づいて、前記計測器の異常または誤検知の有無を判定する判定部と、
を備えるポンプ機場。
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