JPS59122798A - ポンプの運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一次池と、−次池の水位より高い水位を有す
る二次性との間にポンプ設備を有するシステムにおいて
、需要に対して安定に給水でき、かつ経済的なポンプの
運転方法に関する。

ポンプ吐出量はポンプ設備におけるポンプ運転台数２回
転速度と吐出弁開度のはか一次池と二次性の水位差（以
下仮揚程♂よぶ）によっても変化する。

従来、需要に応じてポンプ運転台数を決定するには、第
１図に示すように設備によって定まる最高仮揚程ＨＡ、
最低仮揚程Ｈｎを保持しながら運転したときの等仮揚程
における吐出流量Ｑ／実実揚程時特性曲線ＨＡ、　ＣＨ
Ｂ図を作成しておき、この特性曲線間の領域を吐出流量
Ｑの値、ポンプ能力を考慮して点線で示す境界線によっ
て・・・ＡＲＥＡｎ−、、ＡＲＥＡｎ、　ＡＲＢＡｎ＋
１・・・の各領域に分割し、システムの運転条件がどの
領域にあるかに従って、それぞれｎ’−’１．　　ｎ、
ｎ＋１台のポンプを運転し、各領域内では廻転速度、弁
開度調節する方法があるが、これでは刻々に需要が変化
して、条件が各ＡＲＥＡ間を移動すると、そのっどポン
プの起動、停止を行なわなければならず場合によっては
大容量の二次池を必要とし、機器の寿命を短かくシ、運
転上の損失が大きくなる欠点があった。

本発明は上記欠点を除去するためなされたもので、時々
刻々に仮揚程を算出し、仮揚程に応じた最大吐出限界流
量値または最小吐出限界流量値を求め、ポンプ運転台数
を１台増加または減少するための切換点を算出判定して
、ポンプ運転台数の更新制御とポンプ回転速度を調節制
御することにより安定に給水でき、かつ経済的なポンプ
運転方法を提供するものである。

以下に図面を参照して本発明の実施例につき詳細に説明
する。

第２図は本発明の実施例による構成ブロック図で、図示
しないプロセス入出力装置を内蔵する計算機制御装置１
はポンプ設備２、オペレータズ・＝１ンソール３と結合
される。ポンプ設備２はポンプ入口弁２０２、ポンプ２
０３．吐出弁２０４．ポンプ出口弁２０５を直列接続し
たもの１組をＮ（〉１の贅数）組並列接続し、これに流
量計２０６を直列接続して一次池２０１．二次池２０７
の間に設けたもので、各組の入口弁２０２．吐出弁２０
４．出ロ弁２０５は相互に等しい動作状態におき、ポン
プ２０３を選択起動し、運転中のポンプ回転速度を等し
くするイ）のとする。そしである理論的な基準水平面か
ら測定し５た一次池２０１の構造上の許容最高水位をＨ
ｒ＋（、許容最低水位をＨＦＬ、　また二次池２０７の
構造上の許容最高水位をｌ−ｌ８Ｈ，許容最低水位をＩ
（ＳＬとすると、通常、 ＨｒＬ（ｉ（ｓＬ−（１１ が成り立つように設計されており、ＨＦＨ、ＨＦＬ　。

Ｈ８Ｈ，Ｈｓｘ、はプラント固有の定数である。

ポンプ設備２が運転中にあっては一次池２０１の水位計
２０８による実測値１１Ｆと二次池２０７の水位計２０
９による実測値１１８（ともに基準水平面からの水位）
、入口弁２０２の開度信号■■、吐出弁２０４の開度信
号ＥＶ、出ロ弁２０５の開度信号Ｏ■とポンプ２０３の
回転速度信号敲、流量計２０６の流量信号ＱＦ（ポンプ
吐出流量）を割算機制御装置１に入力し、逆にポンプ運
転指令信号ＰＤを制御装置１からポンプ２０３に出力す
る。指令信号ＰＤにはポンプの起動、停止制御と、回転
速度の増減調節制御を含む。吐出流量調節のために弁開
度調節する方法もあるが、以下の説明では弁開度は各組
相互に等しく、かつすべて固定と仮定する。水位計のよ
みとり値から算出される仮揚程とは別に、吐出水流によ
る損失を考慮した有効な揚程を実揚程とよぶことにする
。

第３図は等回転速度２等仮揚程における吐出流量Ｑ／実
実揚程時特性曲線図あって、最大Ｎ台のポンプ中、選択
した棲数台のポンプを同じ最高回転速度または最低回転
速度で運転したときの等回転速度におりる吐出流動゛Ｑ
／実揚程Ｈ特性曲線と、プラント固有の最高仮揚程、最
低仮揚程で運転したときの等仮揚程における吐出流量Ｑ
／／揚程Ｈ≦ｎ≦Ｎ）台のポンプを同じ最高回転速度で
運転したときの吐出流量Ｑ／笑揚程Ｈ特性曲線をＣＸｎ
。

最低回転速度で運転したときの吐出流量Ｑ／実鵠程Ｈ％
性曲線を髄とし、才たｎ　−１台のポンプについて同様
にして得た特性曲線をそれぞれＣＸｎ　　、１＋　、　
ＣＮｉ　ｎ　　１とする。これに第１図の最高仮毘程）
（Ａ、最低仮揚程Ｉ（Ｂを保持しながら運転した等仮揚
程における吐出流量Ｑ／実実揚程時特性曲線Ｊ（Ａ、　
　ＣＨｎを重ね合わせである。

この結果、ポンプｎ台を運転するときの回転速度、吐出
流量Ｑ、実揚程Ｈのとりうる値、つまりポンプ運転条件
領域は、点ＰＩ、　Ｐ２．　Ｐ４．　Ｐａを頂点とする
４曲線ＣＸｎ　、　ＣＭｎ　、　ＣＨＡ　、　ＣＨＢで
囲／れた図の太線領域内に、またポンプｎ　−１台を運
転するときのポンプ運転条件領域は、点ｐｓ、’　Ｐａ
、　Ｐａ、　Ｐａを頂点きする４曲線ＣＸｎ　−１，Ｃ
Ｍｎ　−ｈ、　ＣＨＡ、　ＣＨＢで囲まれた図の太線領
域内となる。

図示の通り点ＰＩ、　Ｐ２．　Ｐａ・・・Ｐａの吐出流
量値をそれぞれＱＸＡｎ、ＱＸＢｎ、ＱＭＡｎ、ＱＭＢ
ｎ、ＱＸＡｎ−１゜ＱＸＢｎ−１，ＱＭＡｎ−＋、ＱＭ
Ｂｎ−１とし、曲線ＣＸｎ。

ＣＩ（Ｂ、　ＣＸｎ−＋、　ＣＨＡで囲まれる領域をＤ
ＡＲ＋、曲線ＣＸｎ−１，ＣＨＢ、　ＣＭｎ、　ＣＨＡ
で囲才れる領域をＤＡＲ，２゜曲線ＣＭｎ、　ＣＩ（Ｂ
、　ＣＭｎ　−１，ＣＨＡで囲まれる領域をＤＡＲ３と
あられすと、ポンプｎ台運転条件領域はＤＡＲ＋とＤＡ
Ｒ２，ポンプｎ　−１台運転条件領域はＤＡＲ２とＤＡ
Ｒ３となる。

ポンプ設（１ｔｔｉ２を運用する前、または運用のあき
時間を利用して、 １≦ｎ≦Ｎ なるすべての整数ｎについて、ｎ台のポンプ２０３を最
高回転速度で運転し水位計２０９と水位計２０８の差ｈ
Ｓ　’−ｈＦ％つまり低揚程が最高値Ｈ８Ｈ−Ｉ−１，
，Ｌ（−ＨＡ　）をとるときの流量計２０６の流量信号
ＱＦすなわちＱ　Ｘ　Ａｎ　、低揚程が最低値Ｈ５Ｌ　
−ＨＦＨ（−Ｉ−ＪＢ）をとるときの流量計２０６の流
量信号ＱＦすなわちＱＸＢｎおよび低揚程が最高値ＨＡ
と最低値）ＩＢの中間値をとるときの流量信号ＱＦを細
かく実測して特性面ｆｆ１．ＪｃＸｎを求めてもよいが
、手続きを簡単にするために低揚程が最高値ＨＡと最低
値ＨＢとの間の特性曲線ＣＸｎについて中間仮揚程値Ｈ
ｃのときの吐出流Ｎ：　Ｑ　Ｘ　Ｃｎを、 Ｑ　Ｘ　Ｃｎ　−Ａ　Ｘｎ　・（ｈ　ｓ−ｈ　ｖ　）　
十Ｂ　Ｘｎ　　　　　　　　ｆ２１で直線近似できるも
のとして定数Ａ　Ｘｎ　、　Ｂ　Ｘｎを求めておく。

またｎ台のポンプ２０３を最低回転速度で運転した特性
曲線ＣＭｎについても同様に、中間仮揚程値Ｈｃのとき
の吐出流量Ｑ　Ｍ　Ｃｎを、ＱＭＣｎ　＝ＡＭｎ　−（
ｈ８−ｈ　Ｆ）　−１−ＢＭｎ　　　　　−（３Ｊで直
線近似できるものとして定数Ａ　Ｍｎ　、　Ｂ　Ｍｎを
求めておく。

ｎ　−１台のポンプ２０３を運転して同様に行ない、Ｑ
ＸＣｎ−＋　＝ＡＸ　ｎ−１−（ｈ８−ｈＦ）＋ＢＸｎ
−１−（４）ＱＭＣｎ−１＝ＡＭｎ−ｔ　ａ　（ｈｓ−
ｈｐ　）　−１−ＢＭｎ−＋’　　　−（５ｊをみたす
ＡＸｎ−ｙ＋、　ＢＸｎ−１，ＡＭｎ−ｒ、　ＢＭｎ−
１を求めておく。

さて、ポンプ設備２の運用をはじめて、ある時点でポン
プｎ台を運転中、実測した低揚程がＨＡと１（ｎの中間
値Ｈｃで、これを保持しながら最高回転速度から最低回
転速度まで変化させたとき得られる等低揚程曲線は点線
の曲線ＣＨｃ上のＰＸｎ−ＰＭｎとなり、曲線ＣＸｎと
ＣＨ，ｃとの交点ＰＸｎの吐出流量値ＱＸＣｎが低揚程
Ｈｃにおける最小吐出限界流量値、曲線ＣＭｎとＣＨｃ
との交点Ｐ　Ｍｎの吐出流量値ＱＭＣｎが低揚程Ｈｃに
おける最小吐出限界流量値であり、所望吐出流量値をＱ
ＳＰとしたとき、領域ＤＡＲｔとＤＡＲ２で運転、すな
わち、条件 ＱＸＣｎ　≧Ｑｓｐ　≧ＱＭｃｎ　　　　　　　　　　
−（６１に該当するときは、ポンプ運転台数を更新する
ことなく回転速度調節する。そして運転条件が領域ＤＡ
Ｒ３に移ったとき、すなわち、条件、Ｑｓｐ　＜　ＱＭ
　Ｃｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−（７
１に該当するときは、回転速度を最低にしてもＱＭＣｎ
−Ｑｓｐの偏差が残るが、このＱｓｐに対応するため直
ぢにポンプを１置載じてｎ　−１台運転とせず、ｎ台の
ま＼最小吐出限界流量値ＱＭＣｎで＝運転続行し、（力
式条件が過負荷判定時間ｍ連続して成立したときはじめ
てポンプを１置載じてｎ−１台とし、ＣＸｎ−１とＣＨ
ｃとの交点ＰＸｎ−＋の吐出流量値ＱＸＣｎ−＋　。

曲線ＣＭｎ−ｌとＣＨｃとの交点ＰＭｒ＋−＋の吐出流
量値ＱＭ、Ｃｎ−５はそれぞれ、低揚程Ｈｃにおける最
大、最小吐出限界流量値となり、所望吐出流量値Ｑｓｐ
について領域ＤＡＲ２とＤＡＲ３とで運転中、すなわぢ
、条件、 ＱＸＣｎ−＋　≧ＱＳＰ　≧’ＱＭｃｎ−＋　　　　　
　　　　−（８１に該当するときはポンプ回転速度調節
のみを行なう。そして運転条件が領域ＤＡＲ＋に移った
とき、すなわち、条件、 Ｑｓｐ　＞　ＱＸ　Ｃｎ　−１（９） に該当するとき回転速度を最高にしてもＱｓｐ　−ＱＸ
Ｃｎ−１の偏差が残るが、このＱＳＰに対応するため直
ちにポンプを１台増加してｎ台とせず、ｎ−１台のま＼
最大吐出限界流量値ＱＸＣｎ−１で運転続行し、（９）
式条件が過負荷判定時間ｍ連続して成立したときはじめ
てポンプを１台増加してｎ台とし、その抜性らしいポン
プ台数ｎについて運転条件領域を確かめながら運転する
。

ポンプｎ台を運転中に運転条件、 ＱＳＰ　＞　ＱＸＣｎ　　　　　　　　　　　　　　ｆ
ｌｏｌに該当して、過負荷判定時間ｍ連続して成立した
ときポンプを１台増加してｎ＋１台とし、またポンプｎ
　−１台を運転中に運転条件が、Ｑｓｐ　（ＱＭ’、Ｃ
ｎ−＋　　　　　　　　　　　　　［’υに該当して、
過負荷判定時間ｍ連続して成立したときポンプを１合波
じてｎ　−２台とすることはいうまでもない。なおポン
プ設備台数はＮであるから、ポンプ増加してもこれを超
えることはなく、所望吐出流量値Ｑｓｐが零でない限り
、ポンプ減少しても最低１台である。ポンプ設備を運用
中、条件（力、　（９１，（１０１，Ｑ、］）式などに
該当することが認められたら、吐出限界流量値と所望流
量値の犬、小関係識別情報とともにその関係の継続時間
もあわせてオペレータズ・コンソール３に表示すること
が望ましい。

第４図は計算機制御装置１が行なう前記の処理フローチ
ャートで、所定時間ｉごとに周期的に実行する。ポンプ
台数変更のため判断に用いる時間ｍを時間ｉの整数倍に
すれは好都合である。処理フローチャートのはじめに水
位計２０８．　２０９をよみとり水位ｈｓ、　ｈｐを得
る。そのときのポンプ運転台数ｎをキーワードとして定
数ＡＸｎ’、　ＢＸｎ、　ＡＭｎ。

ＢＭｎを参照し、＋２１．　（３１式によりＱＸＣｎ、
ＱＭＣｎを算出し、所望の吐出流量値ＱＳＰ　、！：最
犬吐出限界流量値ＱＸＣｎ、最小吐出限界流量値ＱＭ　
Ｃｎとを比較する。

ＱＸＣｎ　≧Ｑｓｐ　≧ＱＭ、Ｃｎ ならカウンタＴｏ、　Ｔ＋をクリアし、Ｑｓｐを目標値
きしてポンプ操作（ＰＤ）する。

Ｑｓ　ｐ　＞　Ｑ　Ｘ　Ｃｎ ならカウンタＴｏの内容に１を加え、新らしいＴＯを用
いたｇ続時間１−ＴｏをＱｓｐ）ＱＸＣｎ識別情報とと
もにオペレータズ・コンソール３に表示し、更に、ｍ≦
ｉ−Ｔ。

を判定してＹＥＳならＫＯ８に進み、カウンタＴＩＮ　
ｏ　、　Ｔ　ｌをクリアしポンプ台数ｎ更新するが、Ｎ
ｏなら最大吐出限界流量値Ｑ　Ｘ　Ｃｎを目標値として
ポンプ操作（ＰＩ））する。

Ｑｓ　ｐ　＜　Ｑ　Ｍ　Ｃｎ ならカウンタＴ１の内容に１を刃口え、新らしいＴ１を
用いた継続時間ｉ＊ＴｔをＱｓ　ｐ　（ＱＭ　Ｃｎ識別
情報とと８階ペレータズ・コンソール３に表示し、更に
ｍ≦　ｉ　・Ｔｌ を判定してＹＥＳならＫＯ８に進み以下前述と同様に処
理するが、Ｎｏなら最小吐出限界流量値ＱＭＣｎを目標
値としてポンプ操作（ＰＤ）する。ＰＤ操作については
、良く知られている通り流量計２０６の流量信号ＱＦが
目標値と一致するようにポンプ２０３の回転数調節すれ
ばよい。

本発明によれば、定周期ごとに一次池、二次池水位を測
定して算出した仮揚程と、そのときのポンプ運転台数を
キーワードとして得られる最高。

最低回転速度における等回転速度Ｑ−Ｈ特性曲線定数と
、最高、最低仮揚程における等仮揚８Ｑ−）（特性曲線
データを用いて最大吐出限界流量値。

最小吐出限界流量値を算出し、所望の吐出流量値と比較
し、正常の運転条件領域内にあればポンプ回転速度のみ
を調節して吐出流量調節制御するが、正常の運転条件領
域外にあるとき、連続して所定時間経過するまでは限界
流に値を目標値としてポンプ回転速度を調節し、所定時
間に達するとポンプ台数を更新して、それ以抜性らしい
ポンプ台数に対する運転条件領域判定を行なうので、時
々刻々需要が変動しても＠繁にボンープを起動、停止す
ることなく、安定に給水でき、かつポンプ力命を長く運
転損失を少なくして経済的にポンプ運転することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式による吐出流量／実揚程特性曲線を用
いたポンプ運転条件図、第２図は本発明の実施例による
構成ブロック図、第３図は本発明の実施例による等回転
速度、等仮揚程吐出流量／実揚程特性曲線図、第４図は
処理フローチャートである。 １・・・計算機制御装置、２・・・ポンプ設備、３・・
・オペレータズ・コンソール、　　２０１．　２０７・
・・−次、二次性、２０２・・・入口弁、２０３・・・
ポンプ、２０４川吐出弁、２０５・・・出口弁、２０６
・・・流量計、２０８．　２０９・・・−次池、二次池
水位計、ｈｐ、　ｈｓ・・・水位、ＩＶ、　ＥＶ。 ０■・・・大口弁、吐出弁、出口弁開度、ＱＦ・・・流
量実測値、ＲＶ・・・ポンプ回転速度、Ｎ・・・設備ポ
ンプ台数、ｎ・・・ポンプ運転台数、ｍ・・・過負荷判
定時間、ＱＸＣｎ、　ＱＭＣｎ−・・ポンプｎ台運転、
仮揚程Ｈｃ（−ｈｒ−ｈｓ）時の最大吐出限界流量値、
最小吐出限界流量値、Ｑｓｐ　・・・所望吐出、流量値
、ＡＸｎ、　ＢＸｎ、　ＡＭｎ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）それぞれ水位計を設けた一次池、二次池の間に、弁
   と回転速度計を備えたポンプとの直列接続体を複数Ｎ組
   並列接続した構成に流量計を直列接続して成るポンプ設
   備を設け、前記Ｎ組接続体中各組の弁開度を相互に等し
   くする条件のもとに、別置計算機制御装置を用いて運転
   ポンプ選定、と該運転中ポンプを等回転速度制御して所
   望のポンプ吐出流量を得る方法であって、 （５）前記計算機制御装置に前記−次池水位計、二次池
   水位計、流量計および回転速度計からの信号を入力し、
   二次性水位と一次池水位の差を算出して仮揚程さし、 （Ｂ）前記運転中ポンプｎ（整数であって１≦ｎ≦Ｎ）
   台が、最高回転速度、最低回転速度の等回転速度運転中
   の吐出流量／実揚程特性曲線と、最高仮揚程、最低仮揚
   程の等仮揚程運転中の吐出流量／実揚程特性曲線とで囲
   まれた運転条件領域を基準設定し、所望の吐出流量値を
   得るための運転条件が前記基準設定した運転条件領域内
   にあるとき、または諌領域外に逸脱しても所定時間継続
   しないときはポンプ回転速度を調節制御し、該領域外に
   逸脱して所定時間継続したときポンプ運転台数をｎ　−
   １台またはｎ＋１台に更新し、以後更新後のポンプ運転
   台数に対して運転条件領域を基準設定することを特徴と
   するポンプの運転方法。 ２）ポンプ運転台数を更新した結果０またはＮ＋１とな
   るときはそれぞれ１またはＮに制限することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のポンプ運転方法。