JP4386217B2 - Number of pumps control method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送水・配水場の複数台の送水・配水用ポンプにおける台数制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
送水あるいは配水場に設置される送水・配水ポンプは、通常複数台である。
これは、配水する水の圧力(以下単に配水圧という)はほぼ一定に保たれる必要があり、且つ要求される水の流量(以下単に配水量という)は、広範囲に変化する為、配水圧を維持しつつ少ない配水量の時には1台のポンプを運転し、配水量が増加するにつれ運転ポンプの台数を増やして行くことで効率的な運転を行なう為である。
【0003】
今、配水圧を維持しつつ少ない配水量を供給すべくポンプが1台のみ回転数制御されている(通常は配水圧一定にする為圧力制御するが、その結果としての回転数を制御するという事から、以降回転数制御という)とする。この状態で配水量が増加して行けば2台目のポンプが追加運転され、1台目のポンプと共に必要配水量を供給する為回転数が制御される。更に配水量が増えれば、3台目のポンプが追加運転され、1台目・2台目・3台目のポンプにより必要配水量を供給する為回転数が制御される。
【0004】
このように、複数台のポンプにより必要配水量に応じた必要最小限のポンプ運転をする事により効率的な運転が可能となる。
さて、この2台目・3台目の追加運転はどうして決定されるかを図2に示す特性図で説明する。
【0005】
図2は、ポンプを定格回転数で運転した時の配水圧と配水量の関係を表わす代表特性(以下単に代表Q−H特性という)であり、(1)はポンプ1台のみの定格回転数運転時、(2)はポンプ2台の定格回転数運転時、(3)はポンプ3台の定格回転数運転時の代表Q−H特性である。また、Pは維持したい配水圧を表わす。一般的に2台目、3台目の運転は、1台目のポンプ運転時に配水圧Pを維持しつつ配水量が増加して行き、代表Q−H特性(1)と配水圧Pとの交点の配水量Q1よりΔQだけ小さい(Q1−ΔQ)に配水量が達した時2台目が追加運転される。更に配水量が増加して行き、代表Q−H特性(2)と配水圧Pとの交点の配水量Q2よりΔQだけ小さい(Q2−ΔQ)に配水量が達した時3台目が追加運転される。以降同様に4台目、5台目と追加運転されて行く。
【0006】
[発明が解決しようとする課題]さて、上述の配水量ΔQを何故設定するかであるが、主に次の理由があげられる。図3の特性図に示すように、ポンプ自体の実際のQ−H特性やあるいはポンプ経年変化などで、代表Q−H特性(1)(図2の(1)と同じ)の左側に実際Q−H特性(1)’があり、ΔQを設けずQ1にて2台目運転が入るよう設定されていれば、Q1に達するまでに配水圧Pが実際特性(1)’に沿って低下する事になり、追加運転直前に配水圧Pの維持が不可能になる。(図3のA点で運転される)
この為、ポンプの実際特性が(1)’であっても、配水圧Pの維持が可能な配水量(Q1−ΔQ)の配水量に達した時2台目追加運転に入るようΔQが設定されている。つまりΔQが配水量の制御余裕代となっている。しかしながら、3台目・4台目とポンプ台数が増えてもΔQが一定値であるなら、上述の余裕代は、1/(追加ポンプ台数)に等価的に減少した事になる。この為、配水量増加による追加運転直前の配水圧低下が発生するという課題を有していた。本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、これらの課題を解消するポンプの台数制御方法を提供することにある。
【0007】
[課題を解決するための手段]つまり、その目的を達成するための手段は、1.請求項1について、送水・配水場に設置される複数の送水・配水ポンプの、送水・配水圧力を一定値に保ちながら送水・配水流量の変化に従い運転台数を増加させるポンプ台数制御方法であり、1台運転から2台目運転追加に際しては、1台目ポンプを定格回転数で運転した場合の送水・配水圧力と送水・配水流量の関係を表わす代表特性曲線(1)上の一定送水・配水圧力Pに相当する送水・配水流量Q1より、本来1台目ポンプが持つ実際の特性曲線あるいはポンプ経年変化による特性曲線と、前記代表特性曲線(1)との差異量或は該差異量より大きい値ΔQ1を差し引いた値(Q1−ΔQ1)に送水・配水量が達した時に行い、また、2台運転から3台目追加運転に際しては、1台目および2台目ポンプを共に定格回転数で運転した場合の総合的な送水・配水圧力と送水・配水流量の関係を表わす代表特性曲線(2)上の一定送水・配水圧力Pに相当する送水・配水流量Q2より、本来1台目・2台目ポンプが持つ各々の実際の特性曲線、或はポンプ経年変化による該特性曲線と代表特性曲線(2)との差異の合計に相当する差異量或は該差異量より大きい値ΔQ2を差し引いた値(Q2−ΔQ2)に送水・配水量が達した時に行い、同様の方法により、4台目、5台目、・・・、n台目と追加運転させて行く事を特徴とするポンプ台数制御方法である。
【0008】
2.請求項2について、送水・配水場に設置される複数の送水・配水ポンプの、送水・配水圧力を一定値に保ちながら送水・配水流量の変化に従い運転台数を増加させるポンプ台数制御方法であり、1台運転から2台目運転追加に際しては、1台目ポンプを定格回転数で運転した場合の送水・配水圧力と送水・配水流量の関係を表わす代表特性曲線(1)上の一定送水・配水圧力Pに相当する送水・配水流量Q1より、本来1台目ポンプが持つ実際の特性曲線あるいはポンプ経年変化による特性曲線と、前記代表特性曲線(1)との差異量或は該差異量より大きい値ΔQ1を差し引いた値(Q1−ΔQ1)に送水・配水量が達した時に行い、また、2台運転から3台目追加運転に際しては、1台目および2台目ポンプを共に定格回転数で運転した場合の総合的な送水・配水圧力と送水・配水流量の関係を表わす代表特性曲線(2)上の一定送水・配水圧力Pに相当する送水・配水流量Q2より、本来1台目・2台目ポンプが持つ各々の実際の特性曲線、或はポンプ経年変化による該特性曲線と代表特性曲線(2)との差異の合計に相当する差異量或は該差異量より大きい値ΔQ2を差し引いた値(Q2−ΔQ2)に送水・配水量が達した時に行い、同様の方法により、4台目、5台目、・・・、n台目と追加運転させて行くに際し、各ポンプの定格回転数で運転した場合の送水・配水圧力と送水・配水流量の関係を表わす代表特性曲線と、本来各ポンプが持つ実際の特性曲線或はポンプ経年変化による特性曲線との差異に相当する送水・配水量、或は該送水・配水量より大きい値をあらかじめ設定しておき、台数制御するポンプの自由な組み合わせに応じ、運転中ポンプの前記あらかじめ設定されている送水・配水量を加算し、これをその時の組み合わせられたポンプが持つ実際の特性曲線、或はポンプ経年変化による前記特性曲線と代表特性曲線との差異とする事を特徴とするポンプ台数制御方法である。
【0009】
すなわち、請求項1において、配水量の制御余裕代ΔQを変化させる事にある。例えば3台目の追加運転は、図2の代表Q−H特性(2)に対して、1台目ポンプの余裕代分と2台目ポンプの余裕代分を加算した配水量の余裕代をQ2から差し引いた配水量に配水量が達した時に行なう。4台目の追加運転は、図2の(3)に対して、1台目、2台目、3台目ポンプの余裕代分を加算した余裕代分をQ3から差し引いた流量に配水量が達した時に行なう。
【0010】
また、請求項2においては、台数制御されるポンプの組み合わせは自由に選択される事があり、運転中ポンプの余裕代を加算した値を固定する事には問題がある。
この時は、各ポンプの余裕代をあらかじめ設定しておき、自由な組み合わせの運転中ポンプ余裕代を加算した値を上記のようにQ2やQ3などから差し引くようにし、追加運転に移行させる方法である。
【0011】
その作用は次のごとくである。
このように、課題であった配水量制御余裕代が等価的に1/(追加ポンプ台数)になる事なく、それぞれのポンプの配水量制御余裕代を確保する事が可能となる。
また、ポンプの自由な組み合わせによる台数制御の対応にも可能となる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳述する。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施例を示す特性図であり、図中、図2と同一記号のものは同一の内容である。
今、配水圧Pを維持しつつ小配水量を供給する為ポンプが1台運転されているとする。これが、さらに配水量が増加し、やがて(Q1−ΔQ1)に配水量が達した時2台目ポンプの追加運転を開始する。この時のΔQ1と図2のΔQは同じものであり、1台目ポンプの配水量制御余裕代である。
更に配水量が増加し、やがて(Q2−ΔQ2)に配水量が達した時3台目の追加運転が開始されるが、この時の配水量制御余裕代はΔQ2であり、これは1台目と2台目の制御余裕代の合計となっている。
同様に4台目運転は(Q3−ΔQ3)となり、配水量制御余裕代ΔQ3は1台目・2台目・3台目の各余裕代の合計に設定されている。
【0013】
つまり、この場合ΔQ1、ΔQ2、ΔQ3の内訳は
ΔQ1:1台目ポンプの配水量制御余裕代
ΔQ2:1台目ポンプの配水量制御余裕代+2台目ポンプの配水量制御余裕代
ΔQ3:1台目ポンプの配水量制御余裕代+2台目ポンプの配水量制御余裕代
+3台目ポンプの配水量制御余裕代
となっている。
しかしながら、ポンプ台数制御においては運転するポンプの組み合わせを自由に選択する場合があり、ΔQ1,2,3を固定値とする事には問題が発生する。そこで請求項2で示すように、各ポンプの配水量制御余裕代をあらかじめ設定しておき、自由な組み合わせによる運転中ポンプの各配水量制御余裕代を加算する事で上述の問題を回避できる。
【0014】
例えば、上述でいう1台目と3台目ポンプが運転されており、2台目ポンプを追加運転する場合には、その総合余裕代をΔQ2’とすれば
ΔQ2’=1台目ポンプの配水量制御余裕代+3台目ポンプの配水量制御余裕代として加算すれば良く、ポンプの自由な組み合わせによる台数制御の対応にも可能となる。
【0015】
[発明の効果]以上述べたように本発明によれば、ポンプ追加運転が、現在運転中のそれぞれの流量制御余裕代を合計した総合的な余裕代を差し引いた配水量に達した時に行われるため、図3の(1)’のようにポンプ自体が元々持つ実際Q−H特性の違いや、経年変化による実際Q−H特性の違いが存在しても、配水量増加による追加運転直前の配水圧低下を招くことは無くなる。また、ポンプの自由な組み合わせによる台数制御の対応にも可能となり、実用上、極めて有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1および2記載の一実施例を示す特性図である。
【図2】従来技術の一例を示す特性図である。
【図3】図2のポンプが元々持つ特性や経年変化による特性の差異の説明図である。
【符号の説明】
(1) 1台目ポンプの定格速度運転時における、配水圧と配水量の代表特性曲線
(2) 1台目と2台目ポンプの定格速度運転時における、配水圧と配水量の代表特性曲線
(3) 1台目と2台目と3台目ポンプの定格速度運転時における、配水圧と配水量の代表特性曲線
(1)’ 1台目ポンプの定格速度運転時における、配水圧と配水量の実際特性曲線
P 維持すべき配水圧
Q1、Q2、Q3 代表Q−H特性(1)(2)(3)と維持すべき配水圧Pとの交点の配水量(Q1−ΔQ1)、(Q2−ΔQ2)、(Q3−ΔQ3)、(Q1−ΔQ)、(Q2−ΔQ)、(Q3−ΔQ)
ポンプ追加運転させる配水量
A 実際特性(1)’に従い流量がQ1時において配水圧が低下して運転する動作点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a number control method for a plurality of water supply / distribution pumps in a water supply / distribution station.
[0002]
[Prior art]
There are usually multiple water / distribution pumps installed in a water supply or distribution station.
This is because the pressure of the water to be distributed (hereinafter simply referred to as the “distribution pressure”) needs to be kept substantially constant, and the required flow rate of the water (hereinafter simply referred to as the “distribution amount”) varies widely. This is because one pump is operated at the time of a small amount of water distribution while maintaining the above, and an efficient operation is performed by increasing the number of operation pumps as the amount of water distribution increases.
[0003]
Currently, only one pump is controlled to supply a small amount of water while maintaining the water distribution pressure (normally the pressure is controlled to keep the water distribution pressure constant, but the resulting rotation speed is controlled. Therefore, it will be referred to as “rotational speed control”. If the amount of water distribution increases in this state, the second pump is additionally operated, and the rotational speed is controlled to supply the necessary amount of water distribution together with the first pump. If the amount of water distribution further increases, the third pump is additionally operated, and the number of revolutions is controlled to supply the required amount of water distribution by the first, second and third pumps.
[0004]
In this way, efficient operation is possible by performing the minimum required pump operation according to the required water distribution amount with a plurality of pumps.
Now, how the second and third additional operations are determined will be described with reference to the characteristic diagram shown in FIG.
[0005]
FIG. 2 shows representative characteristics (hereinafter simply referred to as representative QH characteristics) representing the relationship between the distribution pressure and the distribution amount when the pump is operated at the rated rotation speed. (1) is the rated rotation speed of only one pump. During operation, (2) is a typical QH characteristic during operation at the rated speed of two pumps, and (3) is a typical QH characteristic during operation at the rated speed of three pumps. P represents the distribution pressure to be maintained. In general, the operation of the second and third units increases the distribution amount while maintaining the distribution pressure P during the first pump operation, and the relationship between the representative QH characteristic (1) and the distribution pressure P When the amount of water distribution reaches (Q1-ΔQ) smaller than the water distribution amount Q1 at the intersection by ΔQ, the second unit is additionally operated. When the water distribution amount further increases, and the water distribution amount reaches (Q2-ΔQ) smaller by ΔQ than the water distribution amount Q2 at the intersection of the representative QH characteristic (2) and the water distribution pressure P, the third unit is additionally operated. Is done. Thereafter, the fourth and fifth units are additionally operated in the same manner.
[0006]
[Problems to be Solved by the Invention] The reason why the above-mentioned water distribution amount ΔQ is set is mainly due to the following reasons. As shown in the characteristic diagram of FIG. 3, the actual QH characteristic of the pump itself, or the pump aging, etc., the actual QH on the left side of the representative QH characteristic (1) (same as (1) of FIG. 2 ) . If there is -H characteristic (1) 'and ΔQ is not provided and the second unit operation is set to start at Q1, the water distribution pressure P decreases along the actual characteristic (1) ' before reaching Q1. As a result, it becomes impossible to maintain the distribution pressure P immediately before the additional operation. (Operated at point A in FIG. 3)
For this reason, even if the actual characteristics of the pump are (1) ', ΔQ is set so that the second additional operation can be started when the water distribution amount (Q1-ΔQ) that can maintain the water distribution pressure P is reached. Has been. That is, ΔQ is a control margin for the water distribution amount. However, if ΔQ is a constant value even if the number of pumps is increased at the third and fourth units, the above margin is equivalently reduced to 1 / (the number of additional pumps). For this reason, it had the subject that the water distribution pressure fall just before the additional operation by the amount of water distribution generate | occur | produced. The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a method for controlling the number of pumps that solves these problems.
[0007]
[Means for Solving the Problems] That is, means for achieving the object are as follows. About
[0008]
2. About
[0009]
That is, in
[0010]
Further, in
At this time, the margin of each pump is set in advance, and the value obtained by adding the pump margin during operation in a free combination is subtracted from Q2 or Q3 as described above, and the operation is shifted to the additional operation. is there.
[0011]
The operation is as follows.
Thus, it becomes possible to ensure the water supply amount control allowance of each pump, without the water supply amount control allowance which was a subject becoming equivalently 1 / (the number of additional pumps).
In addition, it is possible to support unit control by a free combination of pumps.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a characteristic diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, the same symbols as those in FIG. 2 have the same contents.
Now, assume that one pump is operated to supply a small amount of water distribution while maintaining the water distribution pressure P. This further increases the water distribution amount, and when the water distribution amount eventually reaches (Q1-ΔQ1), the additional operation of the second pump is started. At this time, ΔQ1 and ΔQ in FIG. 2 are the same, which is a margin for controlling the amount of water distribution of the first pump.
When the amount of water distribution further increases and eventually the amount of water distribution reaches (Q2-ΔQ2), the third additional operation is started, but the water supply control margin at this time is ΔQ2, which is the first unit And the total control margin of the second unit.
Similarly, the fourth unit operation is (Q3-ΔQ3), and the water distribution amount control allowance ΔQ3 is set to the total of the allowance allowances of the first, second, and third units.
[0013]
That is, in this case, the breakdown of ΔQ1, ΔQ2, and ΔQ3 is: ΔQ1: water distribution control margin of the first pump ΔQ2: water distribution control margin of the first pump + water distribution control margin of the second pump ΔQ3: one Water supply control allowance for the second pump + water supply control allowance for the second pump + water supply control allowance for the third pump.
However, in controlling the number of pumps, there is a case where a combination of pumps to be operated is freely selected, and there is a problem in setting ΔQ1, 2, 3 to fixed values. Therefore, as shown in
[0014]
For example, when the first and third pumps described above are operated and the second pump is additionally operated, if the total margin is ΔQ2 ′, ΔQ2 ′ = arrangement of the first pump. What is necessary is just to add as water amount control allowance + water supply amount control allowance of the 3rd pump, and it becomes possible to cope with unit control by a free combination of pumps.
[0015]
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the additional pump operation is performed when the water distribution amount obtained by subtracting the total allowance obtained by adding up the respective flow control allowances currently in operation is reached. Therefore, even if there is a difference in the actual QH characteristics inherent in the pump itself as shown in (1) 'of FIG. 3 or a difference in the actual QH characteristics due to secular change, It will not cause a drop in water distribution pressure. It is also possible to control the number of units by freely combining pumps, which is extremely useful in practice.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a characteristic diagram showing an embodiment of the first and second aspects of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of a conventional technique.
FIG. 3 is an explanatory diagram of characteristics inherent to the pump of FIG. 2 and characteristics differences due to aging.
[Explanation of symbols]
(1) Typical characteristic curve of distribution pressure and distribution during the rated speed operation of the first pump
(2) Typical characteristic curves of distribution pressure and distribution amount during rated speed operation of the first and second pumps
(3) Typical characteristic curves of distribution pressure and distribution amount during rated speed operation of the first, second and third pumps
(1) 'Actual characteristics curve P of distribution pressure and distribution amount during rated speed operation of the first pump Distribution pressures Q1, Q2, Q3 to be maintained Typical QH characteristics (1) (2) (3) Water distribution amount at intersections with water distribution pressure P to be maintained ( Q1- ΔQ1), ( Q2- ΔQ2), ( Q3- ΔQ3), ( Q1- ΔQ), ( Q2- ΔQ), ( Q3- ΔQ)
Water distribution amount A to be additionally operated by the pump A Actual point of operation (1) Operating point at which the water distribution pressure decreases when the flow rate is Q1
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