JP5159187B2 - Variable speed water supply device - Google Patents
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Description
本発明は、可変速給水装置に係り、特に可変速駆動される複数台のポンプを並列運転する可変速給水装置に関するものである。 The present invention relates to a variable speed water supply apparatus, and more particularly to a variable speed water supply apparatus that operates a plurality of pumps that are driven at a variable speed in parallel.
集合住宅やビルなどに設置され、各給水端へ水を供給する装置として給水装置がある。図1はそのような給水装置の典型例を示すもので、給水装置は2台のモータポンプ1と、2台のモータポンプ1を駆動するための電力を供給するインバータ(周波数変換器)2を備えている。給水装置は、ポンプ1の吐出側に、圧力タンク3と吐出側圧力センサ4を備え、夫々のポンプ毎にフロースイッチ(流量検出手段)6と逆止弁7を備えている。また、ポンプの吸込側配管8は水道本管9に接続され、この吸込側配管8に吸込側圧力センサ10と逆流防止装置11とが設けられている。さらに、水道本管の圧力のみで給水を行うためのバイパス管12がポンプ1の吸込側配管8と吐出側配管13との間に設けられている。そして、バイパス管12の途中には逆止弁14が設けられている。モータポンプ1の制御を行う制御装置15は、これらのセンサ類からの信号に基づき、状況に応じたポンプ1の回転数制御及び台数制御を行う。
A water supply device is installed in an apartment house or a building and supplies water to each water supply end. FIG. 1 shows a typical example of such a water supply apparatus. The water supply apparatus includes two
なお、ポンプの吸込側配管が水道本管に接続された直結式給水装置ではなく、受水槽式の給水装置であれば、ポンプの吸込側配管は受水槽に接続され、受水槽に備えられた水位検知器が制御装置に接続される。また、逆流防止装置、吸込側圧力センサ、バイパス管は備えられない。 In addition, if the suction side pipe of the pump is not a direct connection type water supply device connected to the water main, but a water receiving tank type water supply device, the pump suction side piping is connected to the water receiving tank and provided in the water receiving tank. A water level detector is connected to the controller. Moreover, a backflow prevention device, a suction side pressure sensor, and a bypass pipe are not provided.
図2はこのような給水装置の推定末端圧力一定制御を行う際のQH線図であり、横軸が流量Qを示し、縦軸が圧力(ヘッド)Hを示す。給水系の最低必要圧力PBと最大需要水量での必要圧力PAとは流量に依存する管路の抵抗曲線Rにより結ばれ、各流量における抵抗曲線Rの示す圧力が給水装置で供給すべき目標圧力となる。前記給水系の最低必要圧力PBおよび最大需要水量での必要圧力PAは、設定手段により予め制御装置15に設定され、記憶されている。制御装置15は、締切状態で圧力がPBとなるポンプ回転数HzBとポンプ最高回転数HzMaxとの間でインバータ2への回転数指令を行うが、現在のポンプ回転数指令値から流量を推定してその時点での目標圧力を決定し、吐出側圧力センサ4の検出圧力がその目標圧力に一致するようにインバータ2へ回転数指令を行う。
FIG. 2 is a QH diagram when performing such constant control of the estimated terminal pressure of the water supply apparatus, the horizontal axis indicates the flow rate Q, and the vertical axis indicates the pressure (head) H. The minimum required pressure PB of the water supply system and the required pressure PA at the maximum demand water volume are connected by a resistance curve R of the pipe line depending on the flow rate, and the pressure indicated by the resistance curve R at each flow rate is the target pressure to be supplied by the water supply device It becomes. The minimum required pressure PB of the water supply system and the required pressure PA at the maximum demand water amount are previously set and stored in the
上述のように構成された給水装置において、ポンプ停止中に需要側で水が使用され、吐出側圧力センサ4の検出圧力が始動圧力(最低必要圧力)PBを下回ると、制御装置15はポンプ1を1台起動させる。この場合、ポンプ1はポンプ回転数HzBで運転される。需要水量が増えると、ポンプ1はポンプ回転数HzBから、Hz1、Hz2・・・と回転数を上げていくが、流量がQ1以上になると、ポンプ回転数が最高回転数であるHzMaxに達しているので、目標圧力を満足することができなくなる。そこで、ポンプ回転数指令が最高回転数HzMaxに達すると、ポンプをもう1台追加で起動する。このとき、先に起動していたポンプ(先発ポンプ)は、運転速度が最高回転数HzMaxよりも若干低い所定の回転数HzMax’に固定され固定速ポンプとなり、追加されたポンプ(後発ポンプ)が需要水量によって可変速制御される変速ポンプとなり目標圧力を満たす。固定速ポンプは、吐出圧力の変動に拘らず、予め決められた所定の回転数で運転される。
In the water supply apparatus configured as described above, when water is used on the demand side while the pump is stopped and the detected pressure of the discharge-side pressure sensor 4 falls below the starting pressure (minimum required pressure) PB, the
2台のポンプが運転しているときに需要水量が減ると、後発ポンプの回転数が下げられていくが、Q1以下の水量であればポンプ1台で需要を満たすことができるため、後発ポンプを停止させる。制御装置15は、後発ポンプのフロースイッチ6により後発ポンプの送水水量が少水量であることを検知して、後発ポンプを解列停止し、先発ポンプを再び可変速制御する。
更に需要水量が減少すると先発ポンプの回転数が下げられていくが、先発ポンプのフロースイッチ6により水量が少水量であることを検知すると、制御装置15は先発ポンプも停止させ、再び水が使用されて吐出側圧力センサ4の検出圧力が始動圧力(最低必要圧力)PB以下になるまで待機状態となる。
If the demand water volume decreases while two pumps are operating, the number of revolutions of the later pump will be reduced. However, if the water volume is Q1 or less, the demand can be met with one pump. Stop. The
When the demand water volume further decreases, the rotational speed of the starter pump is lowered, but when the
また、給水装置が、直結式給水装置であった場合は、ポンプ吸込側に水道本管の圧力がかかっており、その圧力も変動する。吸込圧力が高くなると、より低いポンプ回転数で同じ圧力、流量を賄うことができるため、上述のPBとHzBの関係などが変化する。このため、吸込圧力に応じて目標圧力とポンプ回転数指令との関係を適宜補正して、適切な推定末端圧力一定制御を行うようになっている。吸込圧力が更に高くなり、目標圧力を超えるとポンプを駆動しなくとも給水が可能になるため、制御装置15はポンプを停止状態にする。吸込圧力が低下して目標圧力以下になると、再びポンプが駆動される。
Moreover, when the water supply apparatus is a direct connection type water supply apparatus, the pressure of the water main pipe is applied to the pump suction side, and the pressure also fluctuates. When the suction pressure increases, the same pressure and flow rate can be covered at a lower pump rotation speed, so the relationship between PB and HzB described above changes. For this reason, the relationship between the target pressure and the pump rotation speed command is appropriately corrected according to the suction pressure, and appropriate estimated terminal pressure constant control is performed. If the suction pressure is further increased and exceeds the target pressure, water can be supplied without driving the pump, so the
先発ポンプが運転されていて、ポンプを追加始動する際、制御装置では、先発ポンプが最高回転数に達していることと、フロースイッチにより先発ポンプに水量があることを一定時間継続確認することで、流量がQ1以上あり、後発ポンプの追加の必要があると判断する。先発ポンプの水量を確認するのは、エアの混入などによりポンプは回転しているのに、圧力も水量もないという異常状態を別途検知するためであり、フロースイッチに限らず他の流量検出手段も用いられる。 When the starter pump is in operation and the pump is additionally started, the control device continuously checks that the starter pump has reached the maximum speed and that the starter pump has water for a certain period of time by means of a flow switch. It is determined that the flow rate is equal to or higher than Q1, and it is necessary to add a later pump. The amount of water in the starting pump is checked to separately detect an abnormal condition in which there is no pressure or amount of water, even though the pump is rotating due to air contamination, etc. Is also used.
一方、モータを駆動するインバータ、特に直流ブラシレスモータを駆動するインバータにはそれ自身に電流制限機能が備わっており、モータの負荷が大きい場合、制御装置からの周波数指令値よりも低い回転数で電流が設定値を超えないように制御される。図3に示すように、本来なら最高回転数HzMaxまで回転速度が上がるところ、負荷の状況により、流量の大きい領域ではHzMaxの性能曲線上の運転点を取ることができず、二点鎖線sで示したような回転数が低下させられた運転点での運転となる。例えば、電流制限機能が働いてインバータが回転数をHz4まで低下させると、交点aでの運転となり、結果として流量がQ1’となる。 On the other hand, an inverter that drives a motor, particularly an inverter that drives a DC brushless motor, has a current limiting function, and when the motor load is large, the current is reduced at a rotational speed lower than the frequency command value from the control device. Is controlled so as not to exceed the set value. As shown in FIG. 3, when the rotational speed is increased up to the maximum rotational frequency HzMax, the operating point on the performance curve of HzMax cannot be taken in the high flow rate region depending on the load condition. The operation is performed at the operating point at which the rotational speed is reduced as shown. For example, when the current limiting function is activated and the inverter reduces the rotation speed to Hz4, the operation is performed at the intersection point a, and as a result, the flow rate becomes Q1 '.
このような給水装置では、以下に列挙するようないくつかの問題が存在することになる。
(1)電流制限機能の働く状況では、回転数指令値を上げても実際のポンプ駆動周波数が低下させられているため、回転数指令値が最高回転数まで上がり、後発ポンプが追加されるまでの間、需要を満たせない状態が継続することになる。
(2)電流制限機能の働いている状態で、ポンプを追加すると、先発ポンプの負荷が軽減され電流制限機能が解除されるため、先発ポンプが急に回転数指令値で駆動されるので、圧力変動の原因となる。
(3)フロースイッチの故障等、流量検出手段の不具合により、少水量であるとの検出状態が誤って継続してしまっている場合、後発ポンプが追加されることがなく、需要水量を満たせない恐れがある。
(4)異物の混入などにより先発ポンプのモータの負荷が極端に重くなると、ポンプの回転数指令は最高回転数になるものの、実際の水量が少ないために少水量が検出される状況となり、後発ポンプの追加起動が行われずに需要水量を満たせない恐れがある。
In such a water supply device, there are some problems as listed below.
(1) In the situation where the current limiting function is working, even if the rotational speed command value is increased, the actual pump drive frequency is lowered. Therefore, until the rotational speed command value increases to the maximum rotational speed and a subsequent pump is added. During this period, the demand cannot be satisfied.
(2) If a pump is added while the current limiting function is working, the load on the starting pump is reduced and the current limiting function is released, so the starting pump is suddenly driven at the rotational speed command value. Causes fluctuations.
(3) If the detection state of a small amount of water is accidentally continued due to a malfunction of the flow rate detection means such as a flow switch failure, a subsequent pump will not be added and the demand water amount cannot be met. There is a fear.
(4) If the load on the motor of the first pump becomes extremely heavy due to contamination of foreign matter, etc., the rotation speed command of the pump will be the maximum rotation speed, but since the actual water volume is small, a small amount of water will be detected. There is a possibility that the demand water volume cannot be satisfied without additional pump activation.
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、複数台の可変速駆動されるモータポンプを備え、圧力変動の少ない安定した追加動作を行うことができる可変速給水装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、フロースイッチ等の流量検出手段が正常に動作をしない状況、もしくはフロースイッチを備えていない場合でも、運転しているポンプの能力の不足を判断し、他のポンプの追加を行うことができる可変速給水装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a variable speed water supply apparatus that includes a plurality of motor pumps that are driven at a variable speed and that can perform a stable additional operation with little pressure fluctuation. And
In addition, the present invention determines whether the capacity of the pump being operated is insufficient even when the flow detection means such as the flow switch does not operate normally or when the flow switch is not provided. It aims at providing the variable speed water supply apparatus which can be performed.
上述した目的を達成するために、本発明の1態様は、複数台のポンプと、該ポンプをそれぞれ変速運転する電流制限機能を有する複数の周波数変換器と、吐出側圧力センサと、これら機器を制御する制御装置とを備え、複数台のポンプを並列運転する可変速給水装置であって、前記制御装置は、前記吐出側圧力センサの検出圧力が目標圧力に一致するように変速ポンプを可変速運転すると共に、前記変速ポンプを駆動する周波数変換器で電流制限機能が働く状態で、且つ、前記吐出側圧力センサの検出圧力が目標圧力以下の状態である場合に、前記変速ポンプを駆動する周波数変換器の出力電流値が予め設定された制限電流値以上であることを判断して追加のポンプを始動させることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, one aspect of the present invention includes a plurality of pumps, a plurality of frequency converters each having a current limiting function for shifting the pumps, a discharge-side pressure sensor, and these devices. A variable speed water supply apparatus that controls a plurality of pumps in parallel, wherein the control apparatus controls the variable speed pump so that the pressure detected by the discharge side pressure sensor matches a target pressure. while operating in a state in which the current limiting function works by the frequency converter for driving the speed pump, and, when the detected pressure of the discharge-side pressure sensor is in the following states target pressure, the frequency for driving the speed pump It is characterized in that it is determined that the output current value of the converter is equal to or higher than a preset limit current value, and the additional pump is started.
本発明の好ましい態様は、更に、複数台のポンプ毎に設けられた流量検出手段を備え、前記制御装置は、前記変速ポンプへの周波数指令値が最高回転数であり、且つ、流量検出手段の検知により少水量でない状態が所定時間継続した場合にも追加のポンプを始動させることを特徴とする。 A preferred aspect of the present invention further includes a flow rate detecting means provided for each of a plurality of pumps, wherein the control device has a frequency command value for the speed change pump of the maximum rotation speed, and the flow rate detecting means. The additional pump is also started when a state where the amount of water is not small is detected for a predetermined time.
本発明の好ましい態様は、前記制御装置は、前記追加のポンプを始動した後、前記追加のポンプを変速ポンプとして前記吐出側圧力センサの検出圧力が目標圧力に一致するように可変速運転すると共に、先に運転されていたポンプを追加時運転周波数以下の速度で固定速ポンプとして運転することを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, after the additional pump is started, the control device operates at a variable speed so that the detected pressure of the discharge-side pressure sensor coincides with a target pressure using the additional pump as a speed change pump. The previously operated pump is operated as a fixed speed pump at a speed equal to or lower than the additional operation frequency.
本発明によれば、複数台の可変速駆動されるモータポンプを備え、圧力変動の少ない安定した追加動作を行うことができる。
より具体的には、以下に列挙する効果を奏する。
(1)本発明によれば、周波数変換器の電流制限機能により、周波数指令値と実際の運転周波数との間に乖離が生じた場合(つまり運転中のポンプで負荷を賄いきれなくなった場合)に、迅速に追加ポンプが始動されるため、需要水量の増加に対して鋭敏に対応した制御が可能になる。
(2)本発明によれば、フロースイッチ等の流量検出手段が正常に動作をしない状況、もしくはフロースイッチを備えていない場合でも、運転しているポンプの能力の不足を判断し、他のポンプの追加を行うことができる。
(3)本発明によれば、ポンプに異物が混入するなどして負荷が高まり回転数が上がりにくいときにも、直流ブラシレスモータでは電流制限機能が働くまで電流を上昇させていくので、流量が少なくてもポンプを追加することができる。
According to the present invention, a plurality of variable speed driven motor pumps are provided, and a stable additional operation with little pressure fluctuation can be performed.
More specifically, the following effects are obtained.
(1) According to the present invention, when a deviation occurs between the frequency command value and the actual operating frequency due to the current limiting function of the frequency converter (that is, when the operating pump cannot cover the load) In addition, since the additional pump is started quickly, it is possible to perform control that is sensitive to an increase in the amount of demand water.
(2) According to the present invention, even when the flow rate detecting means such as the flow switch does not operate normally, or even when the flow switch is not provided, it is determined whether the capacity of the operating pump is insufficient, Can be added.
(3) According to the present invention, even when the load is increased due to foreign matters mixed in the pump and the rotation speed is difficult to increase, the DC brushless motor increases the current until the current limiting function is activated. At least a pump can be added.
[第1の実施形態]
図4は、本発明の可変速給水装置の一実施形態を示す図である。本発明の可変速給水装置の構成は、図1に示す可変速給水装置と同様であるため、図4は、図1の一部を抜き出して制御装置を詳細に示した図である。本発明においては、ポンプ1を駆動する各モータMは直流ブラシレスモータからなる。制御装置15は、設定部16、記憶部17、演算部18、表示部19、I/O部20などを備えている。設定部16においては、外部操作により給水系の最低必要圧力PBや最大需要水量での必要圧力PA、インバータ2が電流制限機能を作動させる閾値となるストールレベル等を設定する。設定部16において設定された各種設定値は、記憶部17に記憶される。I/O部20は、吐出側圧力センサ4の出力やフロースイッチ6の信号などの給水装置内の各種センサからの信号を受け入れ、演算部18に送る。また、I/O部20と各インバータ2とはRS485等の通信手段により接続され、制御装置15からインバータ2へは、ストールレベルの設定値などの各種設定値や周波数指令値、発停信号(起動・停止信号)などの制御信号が送られ、インバータ2から制御装置15へは、実際の周波数値や電流値等の運転状況が逐次送られる。
[First Embodiment]
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the variable speed water supply apparatus of the present invention. Since the configuration of the variable speed water supply apparatus of the present invention is the same as that of the variable speed water supply apparatus shown in FIG. 1, FIG. 4 is a diagram illustrating a control apparatus in detail by extracting a part of FIG. 1. In the present invention, each motor M that drives the
演算部18は、吐出側圧力センサ4、吸込側圧力センサ10やフロースイッチ6等のセンサ類の信号に基づき、逐次それぞれのインバータ2の発停(起動・停止)の判断、周波数指令値の演算を行い、I/O部20を介してそれぞれのインバータ2に指令を送る。
The
図5は、このような給水装置の推定末端圧力一定制御のフローチャートである。まず、制御装置15に、吐出側圧力センサ4の検出圧力を取り込み、吸込側圧力センサ10の検出圧力を取り込む。次いで、その時の吸込圧力において、締切状態で給水系の最低必要圧力PBとなるポンプ回転数HzBを算出する。制御装置15は、吸込圧力とポンプの締切圧力とポンプ回転数との関係をテーブルデータや関数として記憶しており、この関係を用いてポンプ回転数HzBを算出する。また、その時の吸込圧力における最高運転周波数(ポンプ最高回転数)HzMaxを算出する。この最高運転周波数HzMaxはその時の吸込圧力で締切運転をして、吸込圧力が0の時にポンプの最高回転数で締切運転したときの圧力となる回転数である。上述した、その時の吸込圧力における最高運転周波数HzMaxも、制御装置15に記憶された吸込圧力とポンプの締切圧力と回転数との関係を示すテーブルデータや関数を用いて算出される。
FIG. 5 is a flowchart of the estimated terminal pressure constant control of such a water supply apparatus. First, the
次に、制御装置15は、算出したHzBや現在の周波数指令値に基づいて、推定末端圧力一定制御の目標圧力を算出する。そして、この算出された目標圧力と現在の吐出圧力とを比較して、PI演算により変速運転されているポンプの周波数指令値を演算し、この周波数指令値がHzBよりも小さければ周波数指令値をHzBとし、大きければ演算された値をそのまま周波数指令値とする。
Next, the
次に、2台以上のポンプが並列で運転中かどうかを確認し、並列運転中であれば固定速ポンプとして運転されている先発ポンプの周波数指令として、上で算出したHzMaxの95%の周波数を指定する。その後、この周波数指令値も上述の変速ポンプと同様にHzBを下回らないか否かを確認し、その後、この周波数指令値が後発ポンプが追加された時にインバータ2から先発ポンプに送られていた実際の運転周波数(追加時運転周波数)を上回らないか確認し、上回るのであれば、先発ポンプの周波数指令値を追加時運転周波数とする。なお、ここではHzMaxの95%としたが、HzMaxを下回る周波数であれば、HzMaxに所定比率(95%に限らない)をかけた周波数でも、HzMaxから所定値を差し引いた周波数でも構わない。そして最後に、この周波数指令値がHzB+α(HzBよりも若干高く設定された周波数値)の周波数を下回らないか否かを確認し、下回るのであれば、先発ポンプの周波数指令値をこのHzB+αとする。ここで、HzB+αとするのは、固定速ポンプの運転周波数を変速ポンプの運転周波数よりも高く保つことにより運転をより安定させるためである。
Next, it is confirmed whether or not two or more pumps are operating in parallel, and if they are operating in parallel, the frequency command of the first pump that is operating as a fixed speed pump is used as a frequency command of 95% of HzMax calculated above. Is specified. After that, it is confirmed whether or not this frequency command value does not fall below HzB as well as the above-mentioned variable speed pump. After that, this frequency command value is actually sent from the
以上により、運転されているポンプの周波数指令値が決定し、制御装置15は各インバータ2にそれぞれの周波数指令値を送信する。HzMaxが吸込圧力によって変動するため、先発ポンプは固定速ポンプとはいえ、実際には吸込圧力の変動に応じてその運転周波数を変化させることになる。つまり、ここでいう固定速ポンプとは、吐出圧力と目標圧力との比較演算とは無関係であり、吸込圧力の変動に対応してのみ運転周波数を変化させるポンプである。そして、この運転周波数の変化により、その周波数での締切圧力が吸込圧力の変動に拘らず一定となり、つまり、先発ポンプの性能曲線が吸込圧力に拘らず一定になるため、推定末端圧力一定制御の目標圧力の算出が安定する。
As described above, the frequency command value of the pump being operated is determined, and the
なお、受水槽式の給水装置である場合は、制御装置15に吸込圧力の取込を行わず、吸込圧力の変動がないため、HzBやHzMaxを逐次算出する必要はなく、HzBは目標圧力設定時などに算出し記憶しておけばよいし、HzMaxも外部操作により設定、記憶しておけばよい。その他は上述した制御と同様となる。
In the case of a water tank-type water supply device, the suction pressure is not taken into the
図6は、このような圧力制御を行っているときに、ポンプ1台の運転では需要水量を賄いきれずに、もう1台のポンプを追加始動する必要が生じたときの制御のフローチャートである。本実施形態のポンプの追加制御は2つの判断条件の並列となる。 FIG. 6 is a flowchart of the control when it is necessary to additionally start another pump without performing the operation of one pump to cover the amount of demand water when performing such pressure control. . The additional control of the pump according to the present embodiment is parallel of two determination conditions.
まず、先発ポンプが可変速運転されていて、回転数が最高回転数となり、且つ、そのポンプのフロースイッチ6が少水量を検知していない状態(フロースイッチ開)が所定時間継続するという第一の追加条件を満たすとポンプを追加する。この追加条件だと上述のように、フロースイッチ6が故障した場合に追加できないだけでなく、電流制限機能が働くと余計な圧力変動を引き起こす。そこで、本実施形態では、この第一の追加条件でポンプ追加に至らなかった場合でも、インバータ2から送られてくる可変速運転されている先発ポンプ(変速ポンプ)の電流値が記憶部17に記憶された電流制限値(ストールレベル)以上であり、且つ、吐出側圧力センサ4の検出圧力がその時の目標圧力以下であるという第二の追加条件を満たす時にもポンプを追加する。第二の追加条件では、条件が継続するかどうかは確認することなく、2つの条件が満たされていればすぐにポンプを追加するため、需要水量の増加に対して鋭敏に対応した制御が可能になる。なお、第二の追加条件において吐出圧力と目標圧力との比較を行っているが、目標圧力そのものではなく、目標圧力に基づく所定の圧力値(例えば、目標圧力に0.95をかけた圧力値や、目標圧力から所定値を差し引いた圧力値といった目標圧力より若干低い圧力値等)との比較を行っても良い。また、第二の追加条件でも条件の継続を短時間だけ継続を確認してから追加しても良く、この場合でも、第一の追加条件での継続をみる所定時間と比較して極短い時間で済む(例えば、0.5秒程度)。
First, the first pump is operated at a variable speed, the rotational speed becomes the maximum rotational speed, and the state where the
第二の追加条件はフロースイッチ6の状態に関わりなく判断が可能であり、且つ、インバータ2の電流制限機能により、周波数指令値と実際の運転周波数との間に乖離が生じた場合(つまり運転中のポンプで負荷を賄いきれなくなった場合)に迅速に追加ポンプが始動されるため、フロースイッチ6が故障した場合にもポンプの追加が可能となり、電流制限機能に伴う余計な圧力変動も抑制することができる。また、ポンプに異物が混入するなどして負荷が高まり回転数が上がりにくいときにも、直流ブラシレスモータでは電流制限機能が働くまで電流を上昇させていくので、流量が少なくてもポンプを追加することができる。
The second additional condition can be determined regardless of the state of the
また、第一、第二のいずれの追加条件を満たす場合も、ポンプの追加が決定した時点の先発ポンプ(変速ポンプ)の実際の運転周波数を追加時運転周波数として記憶しておく。そして、図5に示す固定速ポンプの周波数指令値の決定プロセスにおいて、固定速ポンプへの周波数指令値は追加時運転周波数を上回らないように制御される。これによって、第二の追加条件でポンプが追加されたときでも、後発ポンプの運転によって負荷の軽減された先発ポンプの回転数が急に最高回転数近くまで上昇するということがなくなるため、圧力変動を抑制した安定した運転が可能になる。 In addition, when both the first and second additional conditions are satisfied, the actual operating frequency of the starting pump (transmission pump) at the time when the addition of the pump is determined is stored as the additional operating frequency. And in the determination process of the frequency command value of the fixed speed pump shown in FIG. 5, the frequency command value to the fixed speed pump is controlled so as not to exceed the operation frequency at the time of addition. As a result, even when a pump is added under the second additional condition, the rotational speed of the first pump whose load has been reduced by the operation of the subsequent pump does not suddenly increase to near the maximum rotational speed. Stable operation with suppressed is possible.
この第二の追加条件によるポンプの動作を図7を参照して説明する。図7の上の図は給水装置の流量を横軸に取り、吐出圧力を縦軸に取ったもので、図7の下の図は横軸に同じく給水装置の流量を取り、縦軸に先発ポンプの電流値を取ったものである。推定末端圧力一定制御の目標圧力は、給水系の最低必要圧力PBと最大需要水量での必要圧力PAの間の抵抗曲線Rで与えられ、流量によって目標圧力が変化する。図7では、HzMaxとHzLでのポンプの性能曲線が示されている。 The operation of the pump under this second additional condition will be described with reference to FIG. The upper diagram in FIG. 7 shows the flow rate of the water supply device on the horizontal axis and the discharge pressure on the vertical axis. The lower diagram in FIG. The current value of the pump is taken. The target pressure for the estimated terminal pressure constant control is given by a resistance curve R between the minimum required pressure PB of the feed water system and the required pressure PA at the maximum demand water volume, and the target pressure changes depending on the flow rate. In FIG. 7, the performance curves of the pump at HzMax and HzL are shown.
給水装置の流量が増えると、その時の流量に見合った目標圧力を満足するようにポンプの回転数が増加していき、また、ポンプ駆動の電流値も増加していく。そして、流量が目標圧力の抵抗曲線Rとインバータによる電流制限機能で回転数が制限される二点鎖線sで示される線との交点となる流量Lまで増加すると、ポンプの回転数はHzLに、ポンプ駆動の電流値は電流制限値に達する。この状態から少しでも流量が増えると、制御装置15の演算部18はHzLより大きな周波数指令値を出力するが、インバータの出力周波数は電流制限機能により周波数指令値より小さな値となる。このとき、ポンプの電流値は制限電流値以上であり、且つ、吐出圧力は目標圧力に届かないため、第二の追加条件が満足されて、ポンプが追加される。
As the flow rate of the water supply device increases, the number of rotations of the pump increases so as to satisfy the target pressure corresponding to the flow rate at that time, and the current value for driving the pump also increases. Then, when the flow rate increases to the flow rate L which is the intersection of the resistance curve R of the target pressure and the line indicated by the two-dot chain line s where the rotational speed is limited by the current limiting function by the inverter, the rotational speed of the pump becomes HzL, The current value of the pump drive reaches the current limit value. When the flow rate increases even a little from this state, the
並列運転している状態から水量が減少すると、図8に示すように、変速ポンプのフロースイッチ6により変速ポンプが少水量状態であり、吐出側圧力センサ4の検出する吐出圧力が目標圧力を上回っているか否かが確認され、吐出圧力が目標圧力を上回っているという状態が所定時間継続すると、追加されたポンプを停止しても需要水量が賄えると判断して、追加された現在の変速ポンプを停止し、固定速ポンプを再度変速ポンプとして運転を継続させる解列動作を行う。
When the water amount decreases from the parallel operation state, as shown in FIG. 8, the transmission pump is in a low water state by the
また、図5では省略しているが、並列運転中に水量の増加により追加ポンプが増速して、先発ポンプの回転数に追いつくと、それ以上の水量では固定速ポンプも変速ポンプに切替えられ、2台の変速ポンプによる揃速運転が行われ、同一の周波数指令値に基づいて2台のポンプが変速運転される。なお、ポンプを3台備える給水装置の場合、揃速運転される2台のポンプに対して、図6と同じ追加条件を満たすと3台目のポンプを追加し、2台の先行していたポンプを固定速ポンプとし、追加した3台目のポンプを変速ポンプとして図5に示した制御を行い、変速ポンプが固定速ポンプの回転数に追いつくと3台での揃速運転を行うといった制御が可能である。4台以上のポンプを並列運転する場合も同様の制御が可能である。また、揃速運転中に水量の低下により周波数指令値が低下して、固定速ポンプに出力すべき周波数指令値(HzMax×0.95か追加時運転周波数の低い方)を下回ると揃速運転が解除され、固定速ポンプと変速ポンプとに分かれて図5に示した制御に戻る。 Although omitted in FIG. 5, if the additional pump speeds up due to the increase in water volume during parallel operation and catches up with the number of revolutions of the starting pump, the fixed speed pump is also switched to the variable speed pump at a higher water volume. A uniform speed operation is performed by the two speed change pumps, and the two pumps are speed-changed based on the same frequency command value. In addition, in the case of a water supply apparatus having three pumps, a third pump was added to two pumps operated at a uniform speed, and the second pump was preceded if the same additional conditions as in FIG. 6 were satisfied. The control shown in FIG. 5 is performed with the pump as a fixed speed pump and the added third pump as a speed change pump, and when the speed change pump catches up with the rotation speed of the fixed speed pump, the control is performed with three speeds. Is possible. The same control is possible when four or more pumps are operated in parallel. Also, if the frequency command value decreases due to a decrease in the amount of water during uniform speed operation and falls below the frequency command value to be output to the fixed speed pump (HzMax x 0.95 or the lower operation frequency when added), the uniform speed operation will occur. Is released and the control returns to the control shown in FIG.
[第2の実施形態]
上述の第1の実施形態では、第一の追加条件と第二の追加条件を並列させ、どちらか一方の条件が満たされればポンプの追加を行う構成としたが、第2実施形態では、第二の追加条件のみを採用し、また、ポンプの解列の際にもフロースイッチを用いない構成とした。
[Second Embodiment]
In the first embodiment described above, the first additional condition and the second additional condition are arranged in parallel, and if either one of the conditions is satisfied, the pump is added. However, in the second embodiment, Only two additional conditions were adopted, and the flow switch was not used when the pump was disconnected.
図9(a)はポンプ追加の判定を行うフローチャートであり、第1実施形態の第二の追加条件の判定と同一になる。すなわち、インバータ2から送られてくる可変速運転されている先発ポンプ(変速ポンプ)の電流値が記憶部17に記憶された電流制限値(ストールレベル)以上であり、且つ、吐出側圧力センサ4の検出圧力がその時の目標圧力以下であるという条件を満たした時に、先発ポンプ(変速ポンプ)の実際の運転周波数を追加時運転周波数として記憶しておき、ポンプを追加始動する。
図9(b)はポンプ解列の判定を行うフローチャートであり、変速ポンプへの周波数指令値がHzB(最低周波数)であり、且つ、吐出側圧力センサ4により検出される吐出圧力が目標圧力を上回っているか否かが確認され、吐出圧力が目標圧力を上回っている状態が所定時間継続したときに変速ポンプを停止し、固定速ポンプを変速ポンプに戻して運転を継続させる解列動作を行う。
FIG. 9A is a flowchart for determining whether to add a pump, which is the same as the determination of the second additional condition in the first embodiment. That is, the current value of the starting pump (transmission pump) that is sent from the
FIG. 9B is a flowchart for determining the pump disengagement. The frequency command value to the transmission pump is HzB (minimum frequency), and the discharge pressure detected by the discharge-side pressure sensor 4 is the target pressure. It is confirmed whether or not the discharge pressure has exceeded the target pressure, and when the state where the discharge pressure has exceeded the target pressure has continued for a predetermined time, the speed change pump is stopped, and the fixed speed pump is returned to the speed change pump to continue the operation. .
解列判定時の吐出圧力と目標圧力との比較は、目標圧力そのものを用いずに目標圧力に基づく所定の圧力値(例えば、目標圧力に1.05をかけた圧力値や、目標圧力に所定値を加えた圧力値といった目標圧力より若干高い圧力値等)との比較を行っても良い。 The comparison between the discharge pressure and the target pressure at the time of disconnection determination is performed by using a predetermined pressure value based on the target pressure without using the target pressure itself (for example, a pressure value obtained by multiplying the target pressure by 1.05 or a target pressure). A comparison may be made with a pressure value slightly higher than the target pressure, such as a pressure value to which a value is added.
また、本実施形態では、給水装置に用いられるモータ、ポンプの特性や、目標圧力、最大需要水量などを考慮して、ポンプの最高回転数での性能曲線と電流制限機能による性能曲線との交点が目標圧力をあらわす曲線より上方に、つまり、最高回転数において電流制限機能が働き始める圧力が目標圧力よりも高くなるように、その電流制限機能が働く閾値(電流制限値、ストールレベル)を設定するのが望ましい。 Further, in the present embodiment, considering the characteristics of the motor and pump used in the water supply device, the target pressure, the maximum demand water amount, etc., the intersection of the performance curve at the maximum rotation speed of the pump and the performance curve by the current limiting function Set the threshold (current limit value, stall level) for the current limit function to be higher than the target pressure, so that the pressure at which the current limit function starts to work at the maximum speed is higher than the target pressure. It is desirable to do.
図10は図7と同様な図である。図10に示すように、最高回転数において電流制限機能が働き始める圧力が目標圧力以下にあると、流量が増加したときに、一度目標圧力を外れないとポンプの追加条件が満たされず、圧力変動を生じてしまうからである。これに対して、図7に示されたように、最高回転数において電流制限機能が働き始める圧力が目標圧力以上であれば、変速ポンプが最高回転数に達する前に必ず電流制限機能が働くため、余計な圧力変動を生じさせずにポンプの追加を決定することができる。
ここに記載した以外のその他の構成は第1の実施形態と同様である。
FIG. 10 is a view similar to FIG. As shown in FIG. 10, if the pressure at which the current limiting function starts to work at the maximum number of revolutions is below the target pressure, the additional conditions of the pump are not satisfied unless the target pressure is once exceeded when the flow rate increases, and the pressure fluctuation It is because it will produce. On the other hand, as shown in FIG. 7, if the pressure at which the current limiting function starts to work at the maximum rotational speed is equal to or higher than the target pressure, the current limiting function always works before the speed change pump reaches the maximum rotational speed. The addition of the pump can be determined without causing extra pressure fluctuations.
Other configurations other than those described here are the same as those in the first embodiment.
なお、第1の実施形態の第二の追加条件、第2の実施形態での追加条件の判定では、変速ポンプの運転電流値と制御装置に記憶された電流制限値との比較を行うことにより、電流制限機能が働く状況にあることを判断しているが、インバータから制御装置に送られる電流制限機能が働いたことを知らせる信号を用いるなどして電流制限機能が働く状況にあることを判断しても良い。 In the determination of the second additional condition in the first embodiment and the additional condition in the second embodiment, the operation current value of the transmission pump is compared with the current limit value stored in the control device. , It is determined that the current limiting function is working, but it is determined that the current limiting function is working, such as by using a signal to notify that the current limiting function sent from the inverter to the control device is working. You may do it.
1 モータポンプ
2 インバータ(周波数変換器)
3 圧力タンク
4 吐出側圧力センサ
6 フロースイッチ(流量検出手段)
7,14 逆止弁
8 吸込側配管
9 水道本管
10 吸込側圧力センサ
11 逆流防止装置
12 バイパス管
13 吐出側配管
15 制御装置
16 設定部
17 記憶部
18 演算部
19 表示部
20 I/O部
M モータ
1
3 Pressure tank 4
7, 14
Claims (3)
前記制御装置は、前記吐出側圧力センサの検出圧力が目標圧力に一致するように変速ポンプを可変速運転すると共に、前記変速ポンプを駆動する周波数変換器で電流制限機能が働く状態で、且つ、前記吐出側圧力センサの検出圧力が目標圧力以下の状態である場合に、前記変速ポンプを駆動する周波数変換器の出力電流値が予め設定された制限電流値以上であることを判断して追加のポンプを始動させることを特徴とする可変速給水装置。 Provided with a plurality of pumps, a plurality of frequency converters having a current limiting function for shifting each of the pumps, a discharge-side pressure sensor, and a control device for controlling these devices, and the plurality of pumps are operated in parallel. A variable speed water supply device,
The control device operates the variable speed pump at a variable speed so that the detected pressure of the discharge-side pressure sensor matches a target pressure, and a current limiting function works in a frequency converter that drives the variable speed pump, and When the detected pressure of the discharge side pressure sensor is equal to or lower than the target pressure, it is determined that the output current value of the frequency converter that drives the transmission pump is equal to or higher than a preset limit current value . A variable speed water supply apparatus characterized by starting a pump.
前記制御装置は、前記変速ポンプへの周波数指令値が最高回転数であり、且つ、流量検出手段の検知により少水量でない状態が所定時間継続した場合にも追加のポンプを始動させることを特徴とする請求項1記載の可変速給水装置。 Furthermore, a flow rate detection means provided for each of a plurality of pumps is provided,
The control device starts the additional pump even when the frequency command value to the variable speed pump is the maximum number of revolutions and the state where the amount of water is not small is continued for a predetermined time by the detection of the flow rate detecting means. variable speed water supply apparatus according to claim 1 Symbol mounting to.
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