JP3984006B2 - ポンプ設備の下限液位以下の流入液量予測演算装置及び流入液量予測演算方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有効液位変動幅内で液槽断面が一定の液槽を用いたポンプ設備において、ポンプの運転制御に必要なアナログ液位計のアナログ出力信号を利用して演算装置で液槽内に流入するアナログ液位計の計測範囲下限以下の流入を求めるポンプ設備の流入液量予測演算装置及び流入液量予測演算方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術としてマンホール流入量検出方法がある。この技術はマンホールのＨ（上限）水位で排水を開始し、Ｌ（下限）水位で排水を完了する排水ポンプ設備で、ポンプ停止中のＬ水位からＨ水位へ達する時間により演算した単位時間当りの流入量が、ポンプ運転中も継続してマンホールに流入するものと仮定して、積算流入量を演算するものである。また、当該排水ポンプ設備で、Ｌ（下限）水位以下までポンプ運転が一定時間継続する場合に、下限水位以下容量（設定値）を加算することで、積算流入量に加算するものである。
【０００３】
上記従来の技術では、Ｌ（下限）水位以下のポンプ停止水位に関係なく、下限水位以下容量（設定値）を積算流量に加算する為、実流入量が多くて下限水位以下容量で想定した停止水位より高い位置でポンプが停止した場合に、積算流入量に誤差が生じるという問題がある。
【０００４】
また、上記従来の技術では、Ｌ（下限）水位以下のポンプ運転時間に関係なく、下限水位以下容量（設定値）を積算流入量に加算する為、Ｌ（下限）水位以下のポンプ運転時間を変更した場合、下限水位以下容量で想定した停止水位より異なる位置でポンプが停止する為、積算流入量に誤差が生じるという問題がある。
【０００５】
また、上記従来の技術では、Ｌ（下限）水位設定を変更した場合に、下限水位以下容量を再設定する必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ポンプの運転制御に必要なアナログ液位計のアナログ出力信号を利用して演算装置で液槽内に流入するアナログ液位計の計測範囲以下の流入量を求めるポンプ設備の流入液量予測演算装置及び流入液量予測演算方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設備において、液槽の液位を検出するアナログ液位計と、該アナログ液位計の液位出力信号を所定時間毎に取得・保存するデータ保存機能を有する演算装置を設け、ポンプ運転中でアナログ液位計の液位検出可能な下限液位直前の所定の演算時間間隔当りのポンプ吐出量から流入量を減算した相対排液量ΔＷ_OUTを演算装置により下式を演算して求め、該下限液位以下でも該相対排液量ΔＷ_OUTが継続するものと仮定して、該下限液位以下の液槽内に流入する液量を予測することを特徴とする。
ΔＷ_OUT＝（Ｌ_P1−Ｌ_P2）×Ａ
Ｌ_P2は今回演算時の液位（ｍ）、Ｌ_P1は前回演算時の液位（ｍ）、Ａは液槽の断面積（ｍ²）。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設備において、液槽内に設けたアナログ液位計で該液槽内の液位を所定時間毎に測定し、ポンプ運転中で該アナログ液位計の液位検出可能な下限液位直前の所定時間当りのポンプ吐出量から流入量を減算した相対排液量ΔＷ_OUTを下式により求め、該下限液位以下でも該相対排液量ΔＷ_OUTが継続するものと仮定して、該下限液位以下の液槽内に流入する液量を予測することを特徴とする。
ΔＷ_OUT＝（Ｌ_P1−Ｌ_P2）×Ａ
Ｌ_P2は今回演算時の水位（ｍ）、Ｌ_P1は前回演算時の水位（ｍ）、Ａは水槽の断面積（ｍ²）。
【０００９】
アナログ液位計の液位検出可能な下限液位は、各ポンプ設備固有の液位で、アナログ液位計の設置高さ（液位測定基準）を変更しない限り、該液位検出可能な下限液位の変更が生じないため、Ｌ（下限）液位を変更した場合、上記従来のように下限液位の容積を変更する必要がない。
【００１０】
上記Ｌ（下限）液位を変更しても、該Ｌ液位以下のポンプの運転時間を変更しても、アナログ液位計の液位検出可能な下限液位以下の相対排液量ΔＷ_OUTをその都度算出するため、積算流入量に影響を受けない。
【００１１】
アナログ液位計の液位検出可能な下限液位直前の相対排液量ΔＷ_OUTを演算して算出するため、Ｌ（下限）液位のポンプ運転台数が減少しても、積算流入量に影響を受けない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。本実施形態ではポンプ排水設備として汚水が流入するマンホールを具備するマンホール排水ポンプ設備を例に説明する。図１は本発明に係るマンホール排水ポンプ設備の構成を示す図である。図１において、１０は汚水が流入するマンホールであり、該マンホール１０の底部に排水ポンプ１１が配置されている。マンホール１０内には流入管１２から汚水Ｑが流入するようになっている。該マンホール１０内の汚水Ｑの水位１３がＨ（上限）水位となったら排水ポンプ１１を起動することにより、汚水Ｑは吐出管１４を通って排出される。汚水Ｑの水位１３がＬ（下限）水位となったら、排水ポンプ１１を所定時間経過後に停止する。
【００１３】
マンホール１０は有効水位変動幅内（Ｈ〜Ｌまでの水位範囲を含む所定の水位範囲）ではその断面積Ａ（ｍ²）が一定のマンホールである。なお、図では１台の排水ポンプ１１のみを図示したが、排水ポンプ１１を複数台とし、汚水Ｑの流入量に応じて複数台の排水ポンプを運転する場合もある。
【００１４】
１５はマンホール１０のＬ（下限）水位より下方の任意の位置に配置され汚水Ｑの水位１３を検知するアナログ水位計であり、該アナログ水位計１５は、例えば圧力センサ（図示せず）を具備し、該圧力センサが受ける水圧により水位を連続的に測定することができるセンサである。該アナログ水位計１５の水位出力信号は演算装置１６に入力され、演算装置１６の出力信号は制御装置１７に入力される。制御装置１７は排水ポンプ１１を制御する。
【００１５】
演算装置１６は排水ポンプ１１の停止中、図２に示すように流入する汚水Ｑにより上昇する水位１３の変化によるアナログ水位計１５の水位出力信号を単位時間Δｔ₁毎に取得（サンプリング）し、記憶装置１６ａに保存できるようになっている。そしてこの保存されている水位データにより、各演算時間ΔＴ₁（ΔＴ₁＝Δｔ₁×ｎ₁）毎に水位変化量ΔＬ（ｍ）を演算し、汚水Ｑの流入量ΔＷ（ｍ³）を、
ΔＷ＝ΔＬ×Ａ （１）
として求める機能を有している（ここで、Ａはマンホール１０の断面積（ｍ²））。また、演算装置１６は上記流入量ΔＷ（ｍ³）から積算流入量Ｗ_TIL（ｍ³）を下式を演算し、演算時間毎に積算して求める演算機能を有している。
Ｗ_TIL＝Ｗ_TIL＋ΔＷ （２）
【００１６】
上記のようにマンホール１０の汚水Ｑの水位１３がＬ（下限）水位となったら、スカム対策のため、図３に示すようにアナログ水位計１５がＬ（下限）水位を検出してからもタイマー等で排水ポンプ１１を所定時間運転し、Ｌ（下限）水位の汚水Ｑの排水を行っている。ところがアナログ水位計１５はＬ（下限）水位以下で検出可能下限水位ＬＬ以下の水位は検出することができないから、該検出可能下限水位ＬＬ以下の水位がどうなっているかが解らない。
【００１７】
そこで、演算装置１６は検出可能下限水位ＬＬの直前のポンプ運転中の相対排水容量ΔＷ_OUT（ΔＷ_OUT＝ポンプ吐出量−汚水流入量＝水位変化容積）を下式を演算して求める。
ΔＷ_OUT＝｛（Ｌ_P1−Ｌ_P2）×Ａ｝ （３）
但し、Ｌ_P1−Ｌ_P2は図３に示すように水位変化量（ｍ）、Ｌ_P2は今回演算（ＬＬ水位検出直前）の水位（ｍ）、Ｌ_P1は前回演算時の水位（ｍ）である。
【００１８】
そしてアナログ水位計１５の検出可能下限水位ＬＬ以下の水位でも当該相対排水容量が継続するものと仮定して、アナログ水位計１５が検出可能下限水位ＬＬを検出してから排水ポンプ１１が停止するまでの積算排水容積Ｗ_OUTを上記相対排水容量ΔＷ_OUTにより下式を用いて演算し、演算時間毎に積算して求める。
Ｗ_OUT＝Ｗ_OUT＋ΔＷ_OUT （４）
【００１９】
上記（４）式で演算時間毎に積算して求めた積算排水容積Ｗ_OUTが排水ポンプ１１の停止後に水位１３が上昇して、アナログ水位計１５が検出可能下限水位ＬＬを検出するまでの汚水Ｑの流入量となる。この流入量の集計方法としては、下記の（ａ）と（ｂ）の方法がある。
【００２０】
（ａ）排水ポンプ１１の停止後に汚水Ｑの水位１３が上昇してアナログ水位計１５が検出可能下限水位ＬＬを検出した時に上記（２）式で求めた積算流入量Ｗ_TILを汚水Ｑの流入量として加算する方法。
【００２１】
（ｂ）排水ポンプ１１の停止後に上記（１）式で求めた汚水Ｑの流入量ΔＷが継続するものとして該流入量ΔＷを上記積算排水容積ΔＷ_OUTに達するまで加算する方法（図３のＢ参照）。
【００２２】
汚水Ｑの積算流入量は、排水ポンプ１１の停止中（ポンプ運転前）で汚水Ｑの水位１３が検出可能下限水位ＬＬ以上の水位では上記（１）式で求めた汚水Ｑの流入量ΔＷがあるから、上記（２）で演算し、また排水ポンプ１１の運転中は上記（１）式で求めた汚水Ｑの流入量ΔＷが継続するものとして上記（２）で演算し、排水ポンプ１１の停止後で、検出可能下限水位ＬＬ未満は上記（ａ）又は（ｂ）で演算し、帳票集計間隔毎の汚水Ｑの積算流入量を集計する。
【００２３】
図４は本発明に係るポンプ排水設備の水位と汚水流入量とポンプ吐出量の関係例を示す図である。水位はアナログ水位計１５が検出可能下限水位ＬＬ以下は計測不可能で、水位１３、汚水流入量及びポンプ吐出量の点線部分は演算装置１６で演算した演算値である。
【００２４】
なお、上記実施形態例では、ポンプ設備としてマンホール排水ポンプ設備を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設備であれば当然利用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００２６】
アナログ液位計の下限液位以下でもポンプ運転停止に関係なく帳票集計時間帯の積算流入量を集計することが可能となり、実際の流入量の変化により近い帳票の集計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマンホール排水ポンプ設備の構成を示す図である。
【図２】マンホール内の水位の変化と取得単位時間と演算間隔の関係を示す図である。
【図３】本発明に係るマンホール排水ポンプ設備の底部を示す図である。
【図４】本発明に係るマンホール排水ポンプ設備の水位と汚水流入量とポンプ吐出量の関係例を示す図である。
【符号の説明】
１０ マンホール
１１ 排水ポンプ
１２ 流入管
１３ 水位
１４ 吐出管
１５ アナログ水位計
１６ 演算装置
１７ 制御装置
Ｑ 汚水

Claims (2)

1. 有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設備において、
   前記液槽の液位を検出するアナログ液位計と、該アナログ液位計の液位出力信号を所定時間毎に取得・保存するデータ保存機能を有する演算装置を設け、
   前記ポンプ運転中で前記アナログ液位計の液位検出可能な下限液位直前の所定の演算時間間隔当りのポンプ吐出量から流入量を減算した相対排液量ΔＷ_OUTを前記演算装置により下式を演算して求め、該下限液位以下でも該相対排液量ΔＷ_OUTが継続するものと仮定して、該下限液位以下の前記液槽内に流入する液量を予測することを特徴とするポンプ設備の流入液量予測演算装置。
   ΔＷ_OUT＝（Ｌ_P1−Ｌ_P2）×Ａ
   Ｌ_P2は今回演算時の液位（ｍ）、Ｌ_P1は前回演算時の液位（ｍ）、Ａは液槽の断面積（ｍ²）、
2. 有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設備において、
   前記液槽内に設けたアナログ液位計で該液槽内の液位を所定時間毎に測定し、前記ポンプ運転中で該アナログ液位計の液位検出可能な下限液位直前の前記所定時間当りのポンプ吐出量から流入量を減算した相対排液量ΔＷ_OUTを下式により求め、該下限液位以下でも該相対排液量ΔＷ_OUTが継続するものと仮定して、該下限液位以下の前記液槽内に流入する液量を予測することを特徴とするポンプ排水設備の流入水量予測演算方法。
   ΔＷ_OUT＝（Ｌ_P1−Ｌ_P2）×Ａ
   Ｌ_P2は今回演算時の水位（ｍ）、Ｌ_P1は前回演算時の水位（ｍ）、Ａは水槽の断面積（ｍ²）。

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