JP3167004B2 - 水道用給水システムの末端圧力一定制御装置 - Google Patents
水道用給水システムの末端圧力一定制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水道の配水管に直結し
て使用する水道用給水システムの末端圧力一定制御装置
に関する。
て使用する水道用給水システムの末端圧力一定制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のインバータを使用した給水システ
ムの末端圧力一定制御方式には、特願昭５６−２７２号
（関数、演算を行い、吐出し目標圧力を求めるもの）、
特願昭５７−１６３８７１号（複数区間を設定し、吐出
し目標圧力を求めるもの）、特願昭５９−１３１０１０
号（予め定めた運転速度と吐出し目標圧力との関係に基
づき、運転速度から吐出し目標圧力を求める。）などが
ある。これらは、いずれも、ポンプ吸込側の圧力が変化
しないことを前提としている。水道用の給水ポンプは現
状では、逆流による水の汚染、ウォータハンマーの影響
などの点から、配水管に直結して使用することが禁止さ
れていた。このため、水道の配水管から分岐して、一
旦、受水槽に貯水し、この水を給水ポンプにより揚水し
て各需要家に送水している。このような使われ方であれ
ば、前述した従来の制御方式で十分であった。最近、配
水管の圧力を利用するとともに不衛生な受水槽を排除す
るために、同給水装置を配水管に直結して給水する検討
が始められている。
ムの末端圧力一定制御方式には、特願昭５６−２７２号
（関数、演算を行い、吐出し目標圧力を求めるもの）、
特願昭５７−１６３８７１号（複数区間を設定し、吐出
し目標圧力を求めるもの）、特願昭５９−１３１０１０
号（予め定めた運転速度と吐出し目標圧力との関係に基
づき、運転速度から吐出し目標圧力を求める。）などが
ある。これらは、いずれも、ポンプ吸込側の圧力が変化
しないことを前提としている。水道用の給水ポンプは現
状では、逆流による水の汚染、ウォータハンマーの影響
などの点から、配水管に直結して使用することが禁止さ
れていた。このため、水道の配水管から分岐して、一
旦、受水槽に貯水し、この水を給水ポンプにより揚水し
て各需要家に送水している。このような使われ方であれ
ば、前述した従来の制御方式で十分であった。最近、配
水管の圧力を利用するとともに不衛生な受水槽を排除す
るために、同給水装置を配水管に直結して給水する検討
が始められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】給水装置を配水管に直
結して使用し、且つ、ポンプをインバータで駆動して流
量センサを用いずに圧力センサのみで末端圧力一定制御
を行うと、以下の問題が生じるものと考えられる。配水
管の圧力（ポンプ吸込側圧力、あるいは押込圧力）が変
動すると、従来技術で述べた制御方式はポンプの運転速
度に関連付けて、吐出目標圧力を決定するようにしてあ
るため、速度も変化し、これに基づいての目標圧力を決
められず、安定した制御ができなくなる。
結して使用し、且つ、ポンプをインバータで駆動して流
量センサを用いずに圧力センサのみで末端圧力一定制御
を行うと、以下の問題が生じるものと考えられる。配水
管の圧力（ポンプ吸込側圧力、あるいは押込圧力）が変
動すると、従来技術で述べた制御方式はポンプの運転速
度に関連付けて、吐出目標圧力を決定するようにしてあ
るため、速度も変化し、これに基づいての目標圧力を決
められず、安定した制御ができなくなる。
【０００４】即ち従来の一例を示す図１の運転特性図に
於いて、管路抵抗曲線Ｆに沿って、例えば運転速度が、
それぞれＮMIN，Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，ＮMAXの時、吐出し目
標圧力がＨ0，Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3，Ｈ4となるよう予め記憶
されている。さらに、図２は、押込圧力が０ｍとしたと
きのポンプの特性図を示しており、Ｈａは使用水量０の
ときに必要な最低圧力であり、実揚程Ｈａと所要末端圧
力Ｈｐとの和で求められる。Ｈｂは給水系に最大水量Ｑ
MAXを流した時に必要な最高圧力であり全揚程である。
曲線Ｆは管路抵抗曲線であり、曲線Ｉはポンプを最高速
度ＮMAXで運転しているときのＱ−Ｈ性能曲線であり、
曲線Ｊはポンプを運転速度ＮMIN ＮMIN＝ＮMAX・ＳＱＲ（Ｈ0／Ｈｃ） で運転している時のＱ−Ｈ性能曲線を示しており、図３
は、押込圧力が０ｍからｄｍに変化した場合の運転特性
と運転速度との関係を、図２に対比して表したものであ
る。
於いて、管路抵抗曲線Ｆに沿って、例えば運転速度が、
それぞれＮMIN，Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，ＮMAXの時、吐出し目
標圧力がＨ0，Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3，Ｈ4となるよう予め記憶
されている。さらに、図２は、押込圧力が０ｍとしたと
きのポンプの特性図を示しており、Ｈａは使用水量０の
ときに必要な最低圧力であり、実揚程Ｈａと所要末端圧
力Ｈｐとの和で求められる。Ｈｂは給水系に最大水量Ｑ
MAXを流した時に必要な最高圧力であり全揚程である。
曲線Ｆは管路抵抗曲線であり、曲線Ｉはポンプを最高速
度ＮMAXで運転しているときのＱ−Ｈ性能曲線であり、
曲線Ｊはポンプを運転速度ＮMIN ＮMIN＝ＮMAX・ＳＱＲ（Ｈ0／Ｈｃ） で運転している時のＱ−Ｈ性能曲線を示しており、図３
は、押込圧力が０ｍからｄｍに変化した場合の運転特性
と運転速度との関係を、図２に対比して表したものであ
る。
【０００５】ところで、使用水量Ｑは運転速度Ｎに比例
し、全揚程Ｈは運転速度Ｎの二乗に比例する。同一給水
系に水を流すのであるから、前述した所要圧力Ｈ0，Ｈ4
は変わらない。しかし、使用水量０のときにＨ0を満足
するための速度ＮMIN′は ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈ0−ｄ）／Ｈｃ〕 となり、最大水量ＱMAXのときにＨ4を満足する速度Ｎ
MAX′は ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｄ）〕 となり、それぞれ ＮMIN＞ＮMIN´，ＮMAX＞ＮMAX´ となり、押込圧力が０からｄｍに変化すると運転速度が
下がり、管路抵抗曲線Ｆに基づく正しい制御がなされな
くなる。
し、全揚程Ｈは運転速度Ｎの二乗に比例する。同一給水
系に水を流すのであるから、前述した所要圧力Ｈ0，Ｈ4
は変わらない。しかし、使用水量０のときにＨ0を満足
するための速度ＮMIN′は ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈ0−ｄ）／Ｈｃ〕 となり、最大水量ＱMAXのときにＨ4を満足する速度Ｎ
MAX′は ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｄ）〕 となり、それぞれ ＮMIN＞ＮMIN´，ＮMAX＞ＮMAX´ となり、押込圧力が０からｄｍに変化すると運転速度が
下がり、管路抵抗曲線Ｆに基づく正しい制御がなされな
くなる。
【０００６】そこで、本発明は上記問題点を解消し、配
水管の圧力が変動しても流量センサを用いることなく、
圧力センサのみで末端圧力一定制御方式を実現できる水
道用給水装置の末端圧力一定制御装置を提供することを
目的とする。
水管の圧力が変動しても流量センサを用いることなく、
圧力センサのみで末端圧力一定制御方式を実現できる水
道用給水装置の末端圧力一定制御装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】吸込側圧力が変動して
も、流量センサを必要とせず、末端圧力一定制御を行う
には、吸い込み側圧力の変化に応じて、使用水量が０の
時に必要な最低圧力時のポンプ運転速度と最大水量の時
に必要な最高圧力時のポンプ運転速度が特定されなけれ
ばならない。即ち、ポンプ吸込側に設けた圧力センサに
より吸込圧力を検出し、これに応じて、これらの運転速
度を求めるようにする。
も、流量センサを必要とせず、末端圧力一定制御を行う
には、吸い込み側圧力の変化に応じて、使用水量が０の
時に必要な最低圧力時のポンプ運転速度と最大水量の時
に必要な最高圧力時のポンプ運転速度が特定されなけれ
ばならない。即ち、ポンプ吸込側に設けた圧力センサに
より吸込圧力を検出し、これに応じて、これらの運転速
度を求めるようにする。
【０００８】このための手段として、予め定めた給水管
路の抵抗曲線に基づいて給水系が所望する締切時（水量
０）の圧力（ここではＨａとする）と最大水量時の圧力
（ここではＨｂとする）とポンプ基準速度と（ここでは
ＮMAXとする）とこの速度で運転したときの締切圧力
（ここではＨｃとする）とを設定し、前述の圧力Ｈａを
満足する運転速度及びＨｂを満足する速度を吸込側圧力
センサの検出した圧力に基づいて決定し、これらの緒元
から目標圧力を決定し、目標圧力を更新する前の目標圧
力に到達した時、現状の運転速度から、次の目標圧力を
決定し、更新する手段を備える。
路の抵抗曲線に基づいて給水系が所望する締切時（水量
０）の圧力（ここではＨａとする）と最大水量時の圧力
（ここではＨｂとする）とポンプ基準速度と（ここでは
ＮMAXとする）とこの速度で運転したときの締切圧力
（ここではＨｃとする）とを設定し、前述の圧力Ｈａを
満足する運転速度及びＨｂを満足する速度を吸込側圧力
センサの検出した圧力に基づいて決定し、これらの緒元
から目標圧力を決定し、目標圧力を更新する前の目標圧
力に到達した時、現状の運転速度から、次の目標圧力を
決定し、更新する手段を備える。
【０００９】
【作用】上述した手段を備えることによって、管路抵抗
曲線に沿った末端圧力一定制御が達成される。
曲線に沿った末端圧力一定制御が達成される。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図４〜図８により説明す
る。図４は本発明実施例の構成を示す構成図であり、１
は水道配水管（水道本管）、２は配水管枝管、３，１０
は仕切弁、４は汚染防止のための逆流防止弁、７はポン
プ、５は吸込側の圧力を検出し、これに応じた信号を発
信する圧力センサ、８は需要家側の使用水量がある一定
水量の時にＯＮし過少水量（例えば１０〜２０ｌ／mi
n）以下でＯＦＦする流量スイッチ、９は圧力タンク１
３（内部に空気を保有）に畜圧している水を水道配水管
１側に逆流させないようにするための逆止弁、１１は給
水管、１２は同給水管１１に備わり、ここでの圧力に応
じた信号を発信する圧力センサ、１４は前述の圧力セン
サ５，１２、流量スイッチ８の信号を入力し、予め定め
たプログラムに従い、ポンプ７を予め定めた一定の関
係、即ち、末端圧力一定制御を行って運転し、水道配水
管１側の水を加圧して需要家側に給水していくための制
御装置（ＣＴＬ）である。
る。図４は本発明実施例の構成を示す構成図であり、１
は水道配水管（水道本管）、２は配水管枝管、３，１０
は仕切弁、４は汚染防止のための逆流防止弁、７はポン
プ、５は吸込側の圧力を検出し、これに応じた信号を発
信する圧力センサ、８は需要家側の使用水量がある一定
水量の時にＯＮし過少水量（例えば１０〜２０ｌ／mi
n）以下でＯＦＦする流量スイッチ、９は圧力タンク１
３（内部に空気を保有）に畜圧している水を水道配水管
１側に逆流させないようにするための逆止弁、１１は給
水管、１２は同給水管１１に備わり、ここでの圧力に応
じた信号を発信する圧力センサ、１４は前述の圧力セン
サ５，１２、流量スイッチ８の信号を入力し、予め定め
たプログラムに従い、ポンプ７を予め定めた一定の関
係、即ち、末端圧力一定制御を行って運転し、水道配水
管１側の水を加圧して需要家側に給水していくための制
御装置（ＣＴＬ）である。
【００１１】図５は図４の制御装置１４の詳細な制御回
路図を示し、Ｒ，Ｓ，Ｔは電源（例えば３相，２００Ｖ
電源）、２０は配線用しゃ断器を兼ねた漏電遮しゃ器、
Ｒ，Ｓは制御電源、２２は交流電源を所望の周波数、電
圧に変換し、インダクションモータ２４に出力するイン
バータ、２３はインバータ２２が運転する上で必要な初
期値各種定数を設定するためのコンソール、２５は始
動、停止を指令するスイッチであり、これを閉じると始
動し、開くと停止する。２６はトランスであり、マイク
ロコンピュータＣＵ内の電源ユニットに電源を供給す
る。２７は予め定めたプログラムに従ってリレー（Ｘ）
２８をＯＮ，ＯＦＦ指令するためのインタフェースであ
る。
路図を示し、Ｒ，Ｓ，Ｔは電源（例えば３相，２００Ｖ
電源）、２０は配線用しゃ断器を兼ねた漏電遮しゃ器、
Ｒ，Ｓは制御電源、２２は交流電源を所望の周波数、電
圧に変換し、インダクションモータ２４に出力するイン
バータ、２３はインバータ２２が運転する上で必要な初
期値各種定数を設定するためのコンソール、２５は始
動、停止を指令するスイッチであり、これを閉じると始
動し、開くと停止する。２６はトランスであり、マイク
ロコンピュータＣＵ内の電源ユニットに電源を供給す
る。２７は予め定めたプログラムに従ってリレー（Ｘ）
２８をＯＮ，ＯＦＦ指令するためのインタフェースであ
る。
【００１２】２９はトランス２６からの電力を整流平滑
するマイクロコンピュータＣＵ用の電源ユニット（例え
ばＤＣ５Ｖ，ＤＣ１２Ｖ，ＤＣ２４Ｖなど）、３０は予
め制御手順を決めたプログラム及び各種データを記憶す
るメモリ、３１は前述したインターフェース２７に、予
め定めたプログラムに従って出力するための出力ポー
ト、３２は同様にインバータ２２に所望な速度及び電圧
を指令するための出力ポート（具体的にはディジタル信
号をアナログ信号（例えばＤＣ０〜１０Ｖ）に変換出
力）、３３はスイッチ（例えばディジタルスイッチ）３
６にて設定されている、制御上での必要な初期値、即
ち、目標圧力（Ｈ0〜Ｈ4を設定）を読み込むための入力
ポート、同様に、３５はスイッチ（例えばディジタルス
イッチ）３７にて設定されている、制御上での必要な初
期値、即ち、回転速度ＮMAX等を読込むための入力ポー
トである。
するマイクロコンピュータＣＵ用の電源ユニット（例え
ばＤＣ５Ｖ，ＤＣ１２Ｖ，ＤＣ２４Ｖなど）、３０は予
め制御手順を決めたプログラム及び各種データを記憶す
るメモリ、３１は前述したインターフェース２７に、予
め定めたプログラムに従って出力するための出力ポー
ト、３２は同様にインバータ２２に所望な速度及び電圧
を指令するための出力ポート（具体的にはディジタル信
号をアナログ信号（例えばＤＣ０〜１０Ｖ）に変換出
力）、３３はスイッチ（例えばディジタルスイッチ）３
６にて設定されている、制御上での必要な初期値、即
ち、目標圧力（Ｈ0〜Ｈ4を設定）を読み込むための入力
ポート、同様に、３５はスイッチ（例えばディジタルス
イッチ）３７にて設定されている、制御上での必要な初
期値、即ち、回転速度ＮMAX等を読込むための入力ポー
トである。
【００１３】さらに、３９はインターフェース（主とし
てＤ／Ａ変換器で構成）３８を介して、圧力センサ５，
１２の信号を読み込むための入力ポート、同じく、４１
はインターフェース４０を介して、流量スイッチ８の開
閉信号を読み込むための入力ポート、３４は中央演算処
理装置（ＣＰＵ）である。
てＤ／Ａ変換器で構成）３８を介して、圧力センサ５，
１２の信号を読み込むための入力ポート、同じく、４１
はインターフェース４０を介して、流量スイッチ８の開
閉信号を読み込むための入力ポート、３４は中央演算処
理装置（ＣＰＵ）である。
【００１４】具体的には漏電しゃ断器２０、スイッチ２
５を投入することにより、電源が供給あるいは制御電源
が確立され、ＣＰＵ３４は予め定めた制御プログラムを
メモリ３０より読み出し、始動条件の確立に伴い、イン
ターフェース２７を介してリレー（Ｘ）２８を付勢する
信号を出力して、その接点Ｘａ（インバータ起動指令
用）を閉じ、インターフェース３２を介して、所望な速
度指令信号をインバータ２２に出力する。これにより同
インバータ２２を介しインダクションモータ２４が駆動
される結果として、ポンプ７が運転されて給水を始め
る。さて、本発明では、以下のように、水量Ｑが運転速
度Ｎに比例し、また、全揚程Ｈが運転速度Ｎの二乗に比
例する関係を利用の上、ポンプ吸込側の押込圧力の変動
が制御に取り込まれたものとなっている。
５を投入することにより、電源が供給あるいは制御電源
が確立され、ＣＰＵ３４は予め定めた制御プログラムを
メモリ３０より読み出し、始動条件の確立に伴い、イン
ターフェース２７を介してリレー（Ｘ）２８を付勢する
信号を出力して、その接点Ｘａ（インバータ起動指令
用）を閉じ、インターフェース３２を介して、所望な速
度指令信号をインバータ２２に出力する。これにより同
インバータ２２を介しインダクションモータ２４が駆動
される結果として、ポンプ７が運転されて給水を始め
る。さて、本発明では、以下のように、水量Ｑが運転速
度Ｎに比例し、また、全揚程Ｈが運転速度Ｎの二乗に比
例する関係を利用の上、ポンプ吸込側の押込圧力の変動
が制御に取り込まれたものとなっている。
【００１５】図２，図３に於いて、押込圧力をｄｍ、ポ
ンプ７が最高速度ＮMAXで運転されている時のポンプＱ
−Ｈ性能曲線をＩ、その時の締切圧力をＨｃ、水量０の
時に給水系に所望な圧力をＨａ、最大水量ＱMAXの時に
必要な圧力をＨｂとする。これら値は給水系に所望な緒
元であり、普遍的なものである。押込圧力がｄに変化し
たことを考慮して、圧力Ｈａ，Ｈｂを満足する運転速度
（変数）をそれぞれＮMIN′，ＮMAX′とすると次の式で
与えられる。 ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ｄ）／Ｈｃ〕 ・・・ ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｄ）〕 ・・・ 及び式は押込圧力ｄが変化すれば、圧力Ｈａ，Ｈｂ
を満足する運転速度ＮMIN′，ＮMAX′が変化することを
表しており、吸込側に設けた圧力センサ５の検出した圧
力を、図５に示すインターフェース３８でＡ／Ｄ変換し
て取り込み、，式で演算すれば、圧力Ｈａ，Ｈｂを
満足する運転速度ＮMIN′，ＮMAX′が特定できることに
なる。さらに、制御する際に、最高速度ＮMAXを運転速
度の基準とする。次に、使用水量の変動に応じ、管路抵
抗曲線Ｆに沿って、ポンプ吐出し側圧力を制御すると、
吐出し圧力はＨａからＨｂ、運転速度はＮMIN′からＮ
MAX′まで変化する。この変化率は次の式で与えられ
る。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） ・・・ これは点０0と点０4との間を結んだ直線の傾きを示して
いる。以上の、、、式の関係から運転速度に応じ
て、目標圧力を与える演算式を求めると式となる。 Ｈｙ＝△ｈ／△ｎ・（Ｎｘ−ＮMIN′）＋Ｈａ ・・・
ここで、ｈｙは目標圧力、Ｎｘは運転速度である。即
ち、式においてΔｈ／Δｎは式から、また、
ＮMIN′は式から既知であるから、式は運転中にポ
ンプ７の運転速度Ｎｘを検出すれば、目標圧力ｈｙが決
定できることを表している。
ンプ７が最高速度ＮMAXで運転されている時のポンプＱ
−Ｈ性能曲線をＩ、その時の締切圧力をＨｃ、水量０の
時に給水系に所望な圧力をＨａ、最大水量ＱMAXの時に
必要な圧力をＨｂとする。これら値は給水系に所望な緒
元であり、普遍的なものである。押込圧力がｄに変化し
たことを考慮して、圧力Ｈａ，Ｈｂを満足する運転速度
（変数）をそれぞれＮMIN′，ＮMAX′とすると次の式で
与えられる。 ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ｄ）／Ｈｃ〕 ・・・ ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｄ）〕 ・・・ 及び式は押込圧力ｄが変化すれば、圧力Ｈａ，Ｈｂ
を満足する運転速度ＮMIN′，ＮMAX′が変化することを
表しており、吸込側に設けた圧力センサ５の検出した圧
力を、図５に示すインターフェース３８でＡ／Ｄ変換し
て取り込み、，式で演算すれば、圧力Ｈａ，Ｈｂを
満足する運転速度ＮMIN′，ＮMAX′が特定できることに
なる。さらに、制御する際に、最高速度ＮMAXを運転速
度の基準とする。次に、使用水量の変動に応じ、管路抵
抗曲線Ｆに沿って、ポンプ吐出し側圧力を制御すると、
吐出し圧力はＨａからＨｂ、運転速度はＮMIN′からＮ
MAX′まで変化する。この変化率は次の式で与えられ
る。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） ・・・ これは点０0と点０4との間を結んだ直線の傾きを示して
いる。以上の、、、式の関係から運転速度に応じ
て、目標圧力を与える演算式を求めると式となる。 Ｈｙ＝△ｈ／△ｎ・（Ｎｘ−ＮMIN′）＋Ｈａ ・・・
ここで、ｈｙは目標圧力、Ｎｘは運転速度である。即
ち、式においてΔｈ／Δｎは式から、また、
ＮMIN′は式から既知であるから、式は運転中にポ
ンプ７の運転速度Ｎｘを検出すれば、目標圧力ｈｙが決
定できることを表している。
【００１６】以上に基づいて、制御のアルゴリズムを示
すと以下のとおりとなる。 （１）ポンプ吸い込み側圧力ｄを圧力センサ５により検
出して、式により最低速度ＮMIN′を演算して求め
る。始動条件が確立したらポンプ７をＮMIN′（Ｎｘ＝
ＮMIN′）で運転し、吐出し目標圧力をＨａとする。 （２）始動後、安定するまで目標圧力をＨａとして、こ
れの一定比例制御を行う。 （３）逐次、吸込側圧力ｄを検出し、式による演算結
果Δｈ／Δｎをメモリ３０に記憶させておく。吸込圧力
ｄが変動すると、これに伴い吸込圧力ｄが更新記憶され
る。但し、検出された吸込圧力ｄが直前記憶のものに比
し、相当大きくかけ離れている場合には、その検出され
た吸込圧力ｄは更新記憶されない。 （４）Ｈａ一定となった後、Ｎｘを検出する。その値を
式に代入して、新規目標圧力ｈｙを求める。これによ
り、それまでの目標圧力はこの新規目標圧力ｈｙに更新
される。 （５）もし、（４）の結果、目標圧力が更新されると、
これの一定制御を行う。以下、（３），（４），（５）
を繰返し処理すれば、使用水量に対応した吐出し目標圧
力に収束する。
すと以下のとおりとなる。 （１）ポンプ吸い込み側圧力ｄを圧力センサ５により検
出して、式により最低速度ＮMIN′を演算して求め
る。始動条件が確立したらポンプ７をＮMIN′（Ｎｘ＝
ＮMIN′）で運転し、吐出し目標圧力をＨａとする。 （２）始動後、安定するまで目標圧力をＨａとして、こ
れの一定比例制御を行う。 （３）逐次、吸込側圧力ｄを検出し、式による演算結
果Δｈ／Δｎをメモリ３０に記憶させておく。吸込圧力
ｄが変動すると、これに伴い吸込圧力ｄが更新記憶され
る。但し、検出された吸込圧力ｄが直前記憶のものに比
し、相当大きくかけ離れている場合には、その検出され
た吸込圧力ｄは更新記憶されない。 （４）Ｈａ一定となった後、Ｎｘを検出する。その値を
式に代入して、新規目標圧力ｈｙを求める。これによ
り、それまでの目標圧力はこの新規目標圧力ｈｙに更新
される。 （５）もし、（４）の結果、目標圧力が更新されると、
これの一定制御を行う。以下、（３），（４），（５）
を繰返し処理すれば、使用水量に対応した吐出し目標圧
力に収束する。
【００１７】次に、図６の運転特性図と、図７，図８フ
ローチャートにより、このアルゴリズムを更に詳細に説
明する。図６に於いて、今、便宜上、吸込側圧力がａで
停止しているものとする。この状態ではＣＵ（図５）は
図８に示すステップ８００を実行し、ステップ７００よ
り始まる割込処理TIMINTの割込みを許可し、割込み待ち
を行う。この後、ステップ７００からのTIMINT割込み処
理入口へジャンプする。ステップ７０１では１回目か否
かを判定し、１回目の場合は、ステップ７０２で圧力セ
ンサ５にて吸込圧力ａを検出し、メモリ３０上のアドレ
ス０（ＭＯ）に格納する。２回目以降の場合には、ステ
ップ７０３でそのＭＯ上のデータと比較し、もしも、そ
の差がΔＰ（例えば５ｍ）以上の時には、その検出され
た吸込圧力を捨て、もしも、また、ΔＰ以下の場合に
は、その検出された吸込圧力をＭＯ上に格納する。
ローチャートにより、このアルゴリズムを更に詳細に説
明する。図６に於いて、今、便宜上、吸込側圧力がａで
停止しているものとする。この状態ではＣＵ（図５）は
図８に示すステップ８００を実行し、ステップ７００よ
り始まる割込処理TIMINTの割込みを許可し、割込み待ち
を行う。この後、ステップ７００からのTIMINT割込み処
理入口へジャンプする。ステップ７０１では１回目か否
かを判定し、１回目の場合は、ステップ７０２で圧力セ
ンサ５にて吸込圧力ａを検出し、メモリ３０上のアドレ
ス０（ＭＯ）に格納する。２回目以降の場合には、ステ
ップ７０３でそのＭＯ上のデータと比較し、もしも、そ
の差がΔＰ（例えば５ｍ）以上の時には、その検出され
た吸込圧力を捨て、もしも、また、ΔＰ以下の場合に
は、その検出された吸込圧力をＭＯ上に格納する。
【００１８】次いで、ステップ７０４では、そのＭＯ上
のデータとしての吸込圧力を読出し、，式により、
それぞれＮMIN′，ＮMAX′を演算した上、演算結果をメ
モリ３０上のアドレス１，２（Ｍ１，Ｍ２）に格納す
る。 ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ａ）／Ｈｃ〕 （ｄ＝ａ）→結果をＭ１に格納 ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ａ）〕 （ｄ＝ａ）→結果をＭ２に格納 加えて、次のように、傾きΔｈ／Δｎを演算した上、演
算結果をメモリ３０上のアドレス３（Ｍ３）に格納す
る。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） →結果をＭ３に格納 その後、ステップ７０５では、圧力センサ１２にて吐出
圧力を検出し、その値をメモリ３０上のアドレス４（Ｍ
４）に格納する。更に、ステップ７０６ではRETI命令が
実行された後、ステップ８０１に進むようにされる。こ
のステップ８０１では、初期値としての目標圧力Ｈｙは
Ｈｙ＝Ｈａとして設定された上、メモリ３０上のアドレ
ス５（Ｍ５）に格納され、また、運転速度ＮｘはＮｘ＝
ＮMIN′として設定された上、メモリ３０上のアドレス
６（Ｍ６）に格納される。ところで、以上では、割込み
処理TIMINTでの処理条件についての説明が省略されてい
るが、初期化処理で、割込処理の周期等の割込に関する
条件が事前設定されていることから、その後は、その周
期に基づいて周期的に割込みがかかり、前述の吸込圧力
の検出・格納・演算や、吐出圧力の検出・格納が実行さ
れているものである。さて、その後のステップ８０２で
は始動条件が確立したか否かが判定される。
のデータとしての吸込圧力を読出し、，式により、
それぞれＮMIN′，ＮMAX′を演算した上、演算結果をメ
モリ３０上のアドレス１，２（Ｍ１，Ｍ２）に格納す
る。 ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ａ）／Ｈｃ〕 （ｄ＝ａ）→結果をＭ１に格納 ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ａ）〕 （ｄ＝ａ）→結果をＭ２に格納 加えて、次のように、傾きΔｈ／Δｎを演算した上、演
算結果をメモリ３０上のアドレス３（Ｍ３）に格納す
る。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） →結果をＭ３に格納 その後、ステップ７０５では、圧力センサ１２にて吐出
圧力を検出し、その値をメモリ３０上のアドレス４（Ｍ
４）に格納する。更に、ステップ７０６ではRETI命令が
実行された後、ステップ８０１に進むようにされる。こ
のステップ８０１では、初期値としての目標圧力Ｈｙは
Ｈｙ＝Ｈａとして設定された上、メモリ３０上のアドレ
ス５（Ｍ５）に格納され、また、運転速度ＮｘはＮｘ＝
ＮMIN′として設定された上、メモリ３０上のアドレス
６（Ｍ６）に格納される。ところで、以上では、割込み
処理TIMINTでの処理条件についての説明が省略されてい
るが、初期化処理で、割込処理の周期等の割込に関する
条件が事前設定されていることから、その後は、その周
期に基づいて周期的に割込みがかかり、前述の吸込圧力
の検出・格納・演算や、吐出圧力の検出・格納が実行さ
れているものである。さて、その後のステップ８０２で
は始動条件が確立したか否かが判定される。
【００１９】そのステップ８０２についてより詳細に説
明すれば、図６において、使用水量Ｑｓの下で、例えば
吐出圧力がＨａ（ここでは、ポンプ始動圧力もＨａとし
てある。）以下に下がったか否かが判定される。判定結
果として、Ｈａ以下でなければ、Ｈａ以下に下がるま
で、ステップ８０２での判定処理が繰返し実行される
が、その後、Ｈａ以下に下がったならば、ステップ８０
３での処理により、初めてリレー（Ｘ）２８が付勢（Ｏ
Ｎ）されるとともに、運転速度ＮｘをＮｘ＝ＮMIN′と
する命令が実行されることによって、ポンプ７が始動状
態におかれるものである。この始動後については後述す
るところであるが、初期速度ＮMIN′の運転でＨａ一定
になるまで処理が実行される。
明すれば、図６において、使用水量Ｑｓの下で、例えば
吐出圧力がＨａ（ここでは、ポンプ始動圧力もＨａとし
てある。）以下に下がったか否かが判定される。判定結
果として、Ｈａ以下でなければ、Ｈａ以下に下がるま
で、ステップ８０２での判定処理が繰返し実行される
が、その後、Ｈａ以下に下がったならば、ステップ８０
３での処理により、初めてリレー（Ｘ）２８が付勢（Ｏ
Ｎ）されるとともに、運転速度ＮｘをＮｘ＝ＮMIN′と
する命令が実行されることによって、ポンプ７が始動状
態におかれるものである。この始動後については後述す
るところであるが、初期速度ＮMIN′の運転でＨａ一定
になるまで処理が実行される。
【００２０】次に、使用水量がＱｓからＱｒに変化した
場合を考える（図６に於いて、ポンプ７の運転点は運転
速度がＮMIN′で点Ｏ10にある。）。この状態では、ス
テップ８０４での判定結果として、目標圧力Ｈａに対
し、吐出し圧力Ｈがそれ以下に低下しているため、処理
はステップ８０５に進み、ここで、Ｍ６上に格納されて
いる運転速度Ｎｘが読み出された上、これに１bitが加
算された結果（Ｎｘ＋１ｂｉｔ→Ｎｘ＝Ｎ1）がインバ
ータ２２に増速信号として出力されるとともに、Ｍ６に
格納される。その後、ステップ８０８では、インバータ
２２とポンプ７の応答遅れを調整するための待ち時間Δ
ｔ（約０〜１sec）処理が実行されるが、吐出し圧力Ｈ
がＨａ一定となるまでは、ステップ８０４〜８０８各々
での処理が繰返し順次実行される。このような処理の結
果として、運転速度はＮ１→Ｎ２→Ｎ３へと順次増速さ
れ、ポンプ７の運転点は最終的に点Ｏ12に到達するもの
である。
場合を考える（図６に於いて、ポンプ７の運転点は運転
速度がＮMIN′で点Ｏ10にある。）。この状態では、ス
テップ８０４での判定結果として、目標圧力Ｈａに対
し、吐出し圧力Ｈがそれ以下に低下しているため、処理
はステップ８０５に進み、ここで、Ｍ６上に格納されて
いる運転速度Ｎｘが読み出された上、これに１bitが加
算された結果（Ｎｘ＋１ｂｉｔ→Ｎｘ＝Ｎ1）がインバ
ータ２２に増速信号として出力されるとともに、Ｍ６に
格納される。その後、ステップ８０８では、インバータ
２２とポンプ７の応答遅れを調整するための待ち時間Δ
ｔ（約０〜１sec）処理が実行されるが、吐出し圧力Ｈ
がＨａ一定となるまでは、ステップ８０４〜８０８各々
での処理が繰返し順次実行される。このような処理の結
果として、運転速度はＮ１→Ｎ２→Ｎ３へと順次増速さ
れ、ポンプ７の運転点は最終的に点Ｏ12に到達するもの
である。
【００２１】以上の処理の結果として、圧力センサ１２
で吐出し圧力ＨがＨａとして検出されると、処理はステ
ップ８０４からステップ８０７にジャンプする。ステッ
プ８０７では、Ｍ１〜Ｍ６上に格納されている各種デー
タが読み出された上、式による演算を実行する。 ｈｙ＝△ｈ／△ｎ・（Ｎ3−ＮMIN）＋Ｈａ ここで、Ｈａ＝Ｈａ′(Ｎｘ＝Ｎ３） その演算結果はＭ６上に格納された上、処理はステップ
８０９に進むが、ここでの判定処理の結果として、停止
条件が確立されていない場合はステップ８０４に、ま
た、それが確立されている場合は、ステップ８１０で運
転停止処理が行われた上、処理はステップ８０３を介し
ステップ８０２に戻されているものである。
で吐出し圧力ＨがＨａとして検出されると、処理はステ
ップ８０４からステップ８０７にジャンプする。ステッ
プ８０７では、Ｍ１〜Ｍ６上に格納されている各種デー
タが読み出された上、式による演算を実行する。 ｈｙ＝△ｈ／△ｎ・（Ｎ3−ＮMIN）＋Ｈａ ここで、Ｈａ＝Ｈａ′(Ｎｘ＝Ｎ３） その演算結果はＭ６上に格納された上、処理はステップ
８０９に進むが、ここでの判定処理の結果として、停止
条件が確立されていない場合はステップ８０４に、ま
た、それが確立されている場合は、ステップ８１０で運
転停止処理が行われた上、処理はステップ８０３を介し
ステップ８０２に戻されているものである。
【００２２】その後、吸込側圧力がａからｂに上昇した
場合について説明すれば、割込処理TIMINTに係わるステ
ップ７００〜７０４に於いて、Ｍ０〜Ｍ３それぞれに
は、 Ｍ０＝ｂ ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ｂ）／Ｈｃ〕 →Ｍ１に格納（ｄ＝ｂ） ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｂ）〕 →Ｍ２に格納（ｄ＝ｂ） 加えて、次のように、傾きΔｈ／Δｎを演算の上、Ｍ３
に格納する。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） →Ｍ３に格納（ｄ＝ｂ） Ｍ４＝Ｈａが格納される。
場合について説明すれば、割込処理TIMINTに係わるステ
ップ７００〜７０４に於いて、Ｍ０〜Ｍ３それぞれに
は、 Ｍ０＝ｂ ＮMIN′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔（Ｈａ−ｂ）／Ｈｃ〕 →Ｍ１に格納（ｄ＝ｂ） ＮMAX′＝ＮMAX・ＳＱＲ〔Ｈｃ／（Ｈｃ＋ｂ）〕 →Ｍ２に格納（ｄ＝ｂ） 加えて、次のように、傾きΔｈ／Δｎを演算の上、Ｍ３
に格納する。 △ｈ／△ｎ＝（Ｈｂ−Ｈａ）／（ＮMAX′−ＮMIN′） →Ｍ３に格納（ｄ＝ｂ） Ｍ４＝Ｈａが格納される。
【００２３】また、目標圧力はＨａからＨａ′に更新さ
れている。以下、前述の処理に従い、増速処理および目
標圧力更新処理が逐次実行され、使用水量Ｑｒに於い
て、最終目標点である点Ｏ3に到達する。以上の処理で
は、使用水量が増加した例として示されているが、それ
とは逆に減少した場合には、前述の説明で明らかなので
説明を省くが、ステップ８０４→８０６→８０８→８０
４→８０７各々での処理を繰返し実行し、管路抵抗曲線
Ｆに沿った所定の圧力一定制御を行う。尚、前述のステ
ップ８０９での停止条件とは、例えば流量スイッチ８が
過少水量１０〜１５ｌ／minを検出した場合とされる。
この停止条件が確立したならば、処理はステップ８１０
に進み、ここで停止処理が行われた上、ステップ８０２
に戻され、以降、処理が続行される。
れている。以下、前述の処理に従い、増速処理および目
標圧力更新処理が逐次実行され、使用水量Ｑｒに於い
て、最終目標点である点Ｏ3に到達する。以上の処理で
は、使用水量が増加した例として示されているが、それ
とは逆に減少した場合には、前述の説明で明らかなので
説明を省くが、ステップ８０４→８０６→８０８→８０
４→８０７各々での処理を繰返し実行し、管路抵抗曲線
Ｆに沿った所定の圧力一定制御を行う。尚、前述のステ
ップ８０９での停止条件とは、例えば流量スイッチ８が
過少水量１０〜１５ｌ／minを検出した場合とされる。
この停止条件が確立したならば、処理はステップ８１０
に進み、ここで停止処理が行われた上、ステップ８０２
に戻され、以降、処理が続行される。
【００２４】以上のように、本実施例によれば、吸込側
圧力が変動しても末端圧力一定制御を正しく制御するこ
とが可能となる。さらに、以上の実施例に於いては、
，式を演算式としているが、これの開平演算を、次
のように、メモリテーブルを利用して求めても良い。
，式のルートの中は大体０．５〜１．０である。 メモリ 根 ル−ト Ｍ８０００ ０．７１ ＳＱＲ（０．５） ・ ０．７７ ＳＱＲ（０．６） ・ ０．８４ ＳＱＲ（０．７） ・ ０．８９ ＳＱＲ（０．８） ・ ０．９５ ＳＱＲ（０．９） ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ｍ９０００ １．０ ＳＱＲ（１．０）
圧力が変動しても末端圧力一定制御を正しく制御するこ
とが可能となる。さらに、以上の実施例に於いては、
，式を演算式としているが、これの開平演算を、次
のように、メモリテーブルを利用して求めても良い。
，式のルートの中は大体０．５〜１．０である。 メモリ 根 ル−ト Ｍ８０００ ０．７１ ＳＱＲ（０．５） ・ ０．７７ ＳＱＲ（０．６） ・ ０．８４ ＳＱＲ（０．７） ・ ０．８９ ＳＱＲ（０．８） ・ ０．９５ ＳＱＲ（０．９） ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ｍ９０００ １．０ ＳＱＲ（１．０）
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、吸込側
圧力と吐出側圧力をそれぞれ圧力センサで検出し、両圧
力の変動を制御要件に組込んで、末端圧力一定制御を行
うため、管路抵抗曲線に沿った正しい制御が可能とな
り、管路抵抗曲線から離れてしまうという問題を解消す
ることが可能となる。さらに、吸込側圧力変動時には、
前述（図７）したように、急しゅんな大変動時での吸込
側圧力値については、これを離散的なデータと見做し
て、取り込まれないようにしているため、これの影響を
受けて暴走及びハンチングすることがなく、吐出側の圧
力制御を安定化させることが可能となる。
圧力と吐出側圧力をそれぞれ圧力センサで検出し、両圧
力の変動を制御要件に組込んで、末端圧力一定制御を行
うため、管路抵抗曲線に沿った正しい制御が可能とな
り、管路抵抗曲線から離れてしまうという問題を解消す
ることが可能となる。さらに、吸込側圧力変動時には、
前述（図７）したように、急しゅんな大変動時での吸込
側圧力値については、これを離散的なデータと見做し
て、取り込まれないようにしているため、これの影響を
受けて暴走及びハンチングすることがなく、吐出側の圧
力制御を安定化させることが可能となる。
【図１】水道用給水システムの運転特性図。
【図２】ポンプの特性図。
【図３】ポンプの特性図。
【図４】本発明の装置の構成図。
【図５】本発明の装置の制御回路図。
【図６】運転特性図。
【図７】フローチャート。
【図８】フローチャート。
１ 水道配水管 ２ 配水管枝管 ３，１０ 仕切弁 ４ 逆流防止弁 ５ 圧力センサ ７ ポンプ ８ 流量スイッチ ９ 逆止弁 １１ 給水管 １２ 圧力センサ １４ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 15/00 F04B 49/00 - 51/00
Claims (2)
- 【請求項１】 可変速駆動手段によって駆動されるポン
プと、ポンプの吸込側に設けられて、吸込側の圧力を検
出する吸込側圧力センサと、前記ポンプの吐出側に設け
られて吐出側の圧力を検出する吐出側圧力センサとで構
成される給水装置に於いて、予め定めた給水管路の抵抗
曲線に基づいて給水系が所望する締切時（水量０）の圧
力（ここではＨａとする）と最大水量時の圧力（ここで
はＨｂとする）とポンプ基準速度と（ここではＮMAXと
する）とこの速度で運転したときの締切圧力（ここでは
Ｈｃとする）とを設定し、前述の圧力Ｈａを満足する運
転速度及びＨｂを満足する速度を吸込側圧力センサの検
出した圧力に基づいて決定し、これらの緒元から目標圧
力を決定し、目標圧力を更新する前の目標圧力に到達し
た時、現状の運転速度から、次の目標圧力を決定し、更
新することを特徴とする水道用給水システムの末端圧力
一定制御装置。 - 【請求項２】 請求項１項記載の水道用給水システムの
末端圧力一定制御装置に於いて、目標圧力の更新が吐出
側圧力センサが更新前の目標圧力と一致した後になされ
ることを特徴とする水道用給水システムの末端圧力一定
制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04399095A JP3167004B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 水道用給水システムの末端圧力一定制御装置 |
| JP37351299A JP3744760B2 (ja) | 1995-03-03 | 1999-12-28 | 水道用給水システムの末端圧力一定制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04399095A JP3167004B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 水道用給水システムの末端圧力一定制御装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37351299A Division JP3744760B2 (ja) | 1995-03-03 | 1999-12-28 | 水道用給水システムの末端圧力一定制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08240194A JPH08240194A (ja) | 1996-09-17 |
| JP3167004B2 true JP3167004B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=12679164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04399095A Expired - Fee Related JP3167004B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 水道用給水システムの末端圧力一定制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3167004B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007040135A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Ebara Corp | 可変速給水装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5775762B2 (ja) * | 2011-08-19 | 2015-09-09 | 株式会社日立産機システム | 冷温水循環送水系ポンプシステム |
| CN112058754B (zh) * | 2020-08-24 | 2022-04-08 | 阳光新能源开发股份有限公司 | 水清洗系统及其控制方法 |
-
1995
- 1995-03-03 JP JP04399095A patent/JP3167004B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007040135A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Ebara Corp | 可変速給水装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08240194A (ja) | 1996-09-17 |
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