ポンプ特性計測方法及びポンプ特性計測装置
【課題】水処理プラント設備の稼働を停止することなくポンプ特性を自動計測すること。
【解決手段】制御装置１０は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にあるか否かを監視し、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にある場合、その時の平均水位差ｈ１〜ｈ１３を検出する。そして、制御装置１０は、検出された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と対応する吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを用いて吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線及び負荷曲線を算出する。
【解決手段】制御装置１０は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にあるか否かを監視し、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にある場合、その時の平均水位差ｈ１〜ｈ１３を検出する。そして、制御装置１０は、検出された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と対応する吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを用いて吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線及び負荷曲線を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の貯水槽内の汚水を第２の貯水槽に揚水するポンプのポンプ特性を計測するポンプ特性計測方法及びポンプ特性計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水処理プラント設備（以下、プラント設備と略記）の運用方案の意志決定を行う際には、コンピュータ技術を利用したプラント設備の挙動のシミュレーションが行われる。このシミュレーションを行うにあたって、シミュレーションモデルが現実のプラント設備を正しく表現していない場合、シミュレーションによって求められるプラント設備の挙動と現実のプラント設備の挙動とが一致せず、シミュレーションの精度が低下する。このため、シミュレーションモデルは現実のプラント設備を正しく表現したものでなければならない。このような背景から、ポンプを備えるプラント設備の挙動をシミュレーションする場合には、ポンプ単体の試運転中に計測されたＱ−Ｈ曲線や効率曲線などのポンプ特性をシミュレーションモデルに用いるようにしている。なお、Ｑ−Ｈ曲線とは、ポンプが吐出可能な液体の流量Ｑ［ｍ３／ｍｉｎ］とポンプが液体を押し上げることが可能な高さ（揚程）Ｈ［ｍ］との関係を示す曲線のことを意味する。一般に、流量Ｑが大きい場合、揚程Ｈは小さくなり、流量Ｑが小さい場合には、揚程Ｈは大きくなるので、Ｑ−Ｈ曲線は右下がりの曲線となる。また、効率曲線とは、ポンプが吐出可能な液体の流量Ｑ［ｍ３／ｍｉｎ］とポンプの効率η［％］との関係を示す曲線のことを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１４５５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プラント設備がポンプを複数台備える場合、各ポンプのポンプ特性は、ポンプの運転台数やポンプ間の配管の接続状態に応じてポンプ単体のポンプ特性から変化する。また、ポンプ単体のポンプ特性は、経年変化によって試運転時に計測されたポンプ特性から変化する。このため、ポンプ単体の試運転中に計測されたポンプ特性を用いてポンプを備えるプラント設備の挙動をシミュレーションした場合には、シミュレーションによって求められるポンプの挙動と現実のポンプの挙動とが一致せず、シミュレーションの精度が低下する。なお、このような問題を解決するために、プラント設備の稼働を停止してポンプのポンプ特性を計測する方法が考えられる。しかしながら、この方法によれば、プラント設備の稼働を停止するために多くの労力と時間とが必要になる。このため、ポンプを備えるプラント設備の挙動を正確にシミュレーション可能なように、プラント設備の稼働を停止することなくポンプのポンプ特性を自動計測可能な計測方法及び計測装置の提供が期待されている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、水処理プラント設備の稼働を停止することなくポンプ特性を自動計測可能なポンプ特性計測方法及びポンプ特性計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るポンプ特性計測方法は、第１の貯水槽内の汚水を第２の貯水槽に揚水するポンプのポンプ特性を計測するポンプ特性計測方法であって、前記ポンプの定常運転中における回転数及び揚水量を検出する第１検出ステップと、前記第１検出ステップによって検出された回転数及び揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップにおいて前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあると判別された場合に、前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるときの前記第１の貯水槽内の汚水と前記第２の貯水槽内の汚水との水位差及び前記ポンプの効率の少なくとも一方を検出する第２検出ステップと、前記第２検出ステップによって検出された水位差及び効率の少なくとも一方と対応する前記回転数及び前記揚水量とを関連付けして記憶する記憶ステップと、前記記憶ステップにおいて関連付けして記憶された前記水位差及び前記効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを用いて前記ポンプのＱ−Ｈ曲線及び効率曲線の少なくとも一方を算出する演算ステップとを含む。
【０００７】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るポンプ特性計測装置は、第１の貯水槽内の汚水を第２の貯水槽に揚水するポンプのポンプ特性を計測するポンプ特性計測装置であって、前記ポンプの定常運転中における回転数を検出する回転数検出手段と、前記ポンプの定常運転中における揚水量を検出する揚水量検出手段と、前記回転数検出手段及び前記揚水量検出手段によって検出された回転数及び揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあると判別された場合に、前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるときの前記第１の貯水槽内の汚水と前記第２の貯水槽内の汚水との水位差及び前記ポンプの効率の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記水位差及び効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された前記水位差及び前記効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを用いて前記ポンプのＱ−Ｈ曲線及び効率曲線の少なくとも一方を算出する演算手段とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るポンプ特性計測方法及びポンプ特性計測装置によれば、水処理プラント設備の稼働を停止することなくポンプ特性を自動計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置が適用される水処理プラント設備の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、吸水ポンプの揚水量の算出方法を説明するための図である。
【図３】図３は、Ｑ−Ｈ曲線を算出するために用いられるマップの一例を示す図である。
【図４】図４は、Ｑ−Ｈ曲線及び負荷曲線の算出に用いられる行列式の一例を示す図である。
【図５】図５は、Ｑ−Ｈ曲線の経年変化の様子を説明するための図である。
【図６】図６は、吸水ポンプの回転数の変化に伴う効率曲線の変化を説明するための図である。
【図７】図７は、吸水ポンプの運転台数の変化に伴う効率曲線の変化を説明するための図である。
【図８】図８は、効率曲線を算出するために用いられるマップの一例を示す図である。
【図９】図９は、効率曲線の算出に用いられる行列式の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、効率曲線の経年変化の様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置の構成及びその動作（ポンプ特性計測方法）について説明する。
【００１１】
〔水処理プラント設備の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置が適用される水処理プラント設備の構成について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置が適用される水処理プラント設備の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置が適用される水処理プラント設備１は、沈砂池２からポンプ井３内に流れ込んだ汚水４を吐出渠５に揚水するＮ台の吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転／停止を制御することによって、ポンプ井３内における汚水４の水位を所定範囲内に制御するものである。Ｎ台の吸水ポンプＰ１〜ＰＮによって吐出渠５に揚水された汚水４は、初沈槽、曝気槽、終沈槽などを備える水処理設備６に供給されて処理される。ポンプ井３及び吐出渠５はそれぞれ、本発明に係る第１及び第２に貯水槽に対応する。
【００１３】
水処理プラント設備１は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮ毎に設けられた開閉バルブＶ１〜ＶＮ，回転数センサＳＡ１〜ＳＡＮ，及び電気センサＳＢ１〜ＳＢＮと、水位センサＬと、揚水量センサＱＳと、制御装置１０と、を備える。開閉バルブＶ１〜ＶＮはそれぞれ、吸水ポンプＰ１〜ＰＮから吐出された汚水４が流れる配管７１〜７Ｎに設けられ、制御装置１０によって開閉制御されることによって吸水ポンプＰ１〜ＰＮから吐出渠５に揚水される汚水４の流量を制御する。回転数センサＳＡ１〜ＳＡＮはそれぞれ、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの回転数を検出し、検出された回転数を示す電気信号を制御装置１０に入力する。回転数センサＳＡ１〜ＳＡＮは、本発明に係る回転数検出手段として機能する。
【００１４】
電気センサＳＢ１〜ＳＢＮはそれぞれ、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの電磁接触器の動作状態を検出し、検出された動作状態を示す電気信号を制御装置１０に入力する。すなわち、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数を検出する。また、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの消費電力を検出し、検出された消費電力を示す電気信号を制御装置１０に入力する。すなわち、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率を検出する。水位センサＬは、ポンプ井３内における汚水４の水位を検出し、検出された水位を示す電気信号を制御装置１０に入力する。電気センサＳＢ１〜ＳＢＮ及び水位センサＬは、本発明に係る検出手段として機能する。揚水量センサＱＳは、吐出渠５に揚水される汚水４の流量を動作状態にある吸水ポンプＰ１〜ＰＮによる揚水量Ｑ０として検出し、検出された揚水量Ｑ０を示す電気信号を制御装置１０に入力する。揚水量センサＱＳは、本発明に係る揚水量検出手段として機能する。
【００１５】
制御装置１０は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの演算処理装置によって構成されている。制御装置１０は、各センサから入力された電気信号に基づいて吸水ポンプＰ１〜ＰＮの動作や回転数を制御することによって、ポンプ井３内における汚水４の水位を所定範囲内に制御する。また、制御装置１０は、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置として動作することによって、水処理プラント設備１が稼働しているときに動作状態にある吸水ポンプＰ１〜ＰＮのポンプ特性を自動計測する。制御装置１０は、本発明に係る判別手段及び演算手段として機能する。
【００１６】
〔ポンプ特性計測方法〕
このような構成を有する水処理プラント設備１では、制御装置１０が以下に示すように動作することによって、動作状態にある吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線及び効率曲線を自動計測する。以下、Ｑ−Ｈ曲線を計測する際の動作と効率曲線を計測する際の動作とに分けて、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのポンプ特性を計測する際の制御装置１０の動作について説明する。
【００１７】
〔Ｑ−Ｈ曲線の計測方法〕
始めに、図２乃至図５を参照して、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線を計測する際の制御装置１０の動作について説明する。
【００１８】
一般に、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線は、水処理プラント設備１の挙動をシミュレーションする際に吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量Ｑ０を求めるために使用される。具体的には、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量Ｑ０を求める際には、始めに、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの吐出流量ｑと平均回転数ｎ１，ｎ１，ｎ３（ｎ１＞ｎ２＞ｎ３）とを変数とする関数として図２に示すようなＱ−Ｈ曲線ＬＮ１〜ＬＮ３を算出する。図２に示すＱ−Ｈ曲線ＬＮ１〜ＬＮ３はそれぞれ、平均回転数ｎ１〜ｎ３に対応するＱ−Ｈ曲線である。次に、ポンプ井３内の汚水と吐出渠５内の汚水との水位差Ｈと開閉バルブＶ１〜ＶＮの平均開度Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３（Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３）とを変数とする関数として図２に示すような負荷曲線ＬＫ１〜ＬＫ３を算出する。図２に示す負荷曲線ＬＫ１〜ＬＫ３はそれぞれ、平均開度Ｋ１〜Ｋ３に対応する負荷曲線である。次に、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの平均回転数ｎを検出し、検出された平均回転数ｎに対応するＱ−Ｈ曲線ＬＮをＱ−Ｈ曲線ＬＮ１〜ＬＮ３を利用した補間処理によって算出する。次に、開閉バルブＶ１〜ＶＮの平均開度Ｋを検出し、検出された平均開度Ｋに対応する負荷曲線ＬＫを負荷曲線ＬＫ１〜ＬＫ３を利用した補間処理によって算出する。そして、算出されたＱ−Ｈ曲線ＬＮと負荷曲線ＬＫとの交点Ｐに対応する吐出流量ｑ１を吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量Ｑ０として算出する。
【００１９】
すなわち、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量Ｑ０は、以下の数式１に示すＱ−Ｈ曲線と以下の数式２に示す負荷曲線との交点を算出することによって求められる。なお、数式１中のパラメータａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｄ１，ｄ２，ｄ３は、Ｑ−Ｈ曲線の形状を規定するパラメータであり、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数に応じて変化する。たとえば吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数がｕ＋1台である場合、これらのパラメータは、以下に示す数式３のように表される。なお、数式３中のパラメータｕは、運転台数から１を減算した数を示す。
【数１】
【数２】
【数３】
【００２０】
従って、数式１中のパラメータａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｄ１，ｄ２，ｄ３と数式２中のパラメータＫとを求めることによって、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線及び負荷曲線を算出することができる。そこで、数式２を以下の数式４に示すように変形し、数式４の右辺のパラメータｈに数式１を代入する。数式４より、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの平均回転数ｎ、揚水量ｈ、及び水位差Ｈを検出することによって、数式１中のパラメータａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｄ１，ｄ２，ｄ３と数式２中のパラメータＫとを算出できる。
【数４】
【００２１】
上記の考えに基づき、本実施形態では、制御装置１０は、図３に示すようなマップに基づいて、揚水量センサＱＳ及び回転数センサＳＡ１〜ＳＡＮから入力される電気信号に従って定常運転中における吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定の範囲内にあるか否かを判別する。具体的には、制御装置１０は、揚水量ｑが揚水量ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５から所定範囲Δｑ内にあり、且つ、平均回転数ｎが平均回転数ｎ１，ｎ２，ｎ３から所定範囲Δｎ内にあるか否かを判別する。なお、図３に示すマップは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数毎に用意され、制御装置１０内に予め記憶されている。制御装置１０は、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮから入力される電気信号に従って吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数を検出し、検出された運転台数に対応するマップを読み出す。なお、本実施形態では、制御装置１０は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの平均回転数ｎを利用して制御を行うこととしたが、ポンプ井３内の水位制御の際に用いられる回転数を利用してもよい。
【００２２】
定常運転中における吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にある場合、制御装置１０は、水位センサＬ及び吐出渠５側に設けられた図示しない水位センサから入力される電気信号に従ってその時のポンプ井３内の汚水と吐出渠５内の汚水との平均水位差ｈ１〜ｈ１３を検出し、検出された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３の値とを関連付けして記憶する。そして、制御装置１０は、関連付けして記憶された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３の値とを図４に示す行列式に代入することによって数式１中のパラメータａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｄ１，ｄ２，ｄ３と数式２中のパラメータＫとを算出する。これにより、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線及び負荷曲線を算出することができる。
【００２３】
以上の説明から明らかなように、制御装置１０は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にあるか否かを監視し、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にある場合、その時の平均水位差ｈ１〜ｈ１３を検出する。そして、制御装置１０は、検出された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と対応する吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを図４に示す行列式に代入することによって、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線及び負荷曲線を算出する。このような構成によれば、水処理プラント設備の稼働を停止することなく吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線を自動計測することができる。また、図５に示すように、Ｑ−Ｈ曲線は、経時変化によって試運転時に得られた曲線Ｌから曲線Ｌ’へと変化し、その結果、Ｑ−Ｈ曲線と負荷曲線との交点は点Ｐから点Ｐ’へと変化する。従って、Ｑ−Ｈ曲線を自動計測可能にすることによって、経年変化によるＱ−Ｈ曲線の変化を考慮して水処理プラント設備１の挙動を精度高くシミュレーションすることができる。また、Ｑ−Ｈ曲線を長期間収集することによって、Ｑ−Ｈ曲線の変化を経年劣化診断に活用することができる。
【００２４】
〔効率曲線の計測方法〕
次に、図６乃至図１０を参照して、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線を計測する際の制御装置１０の動作について説明する。
【００２５】
吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率ηはその吐出流量ｑに応じて変化する。しかしながら、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの回転数が変化する場合には、図６に示すように、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線ＬＮ１〜ＬＮ３は回転数に応じて変化し、吐出流量ｑが同じ場合であってもその効率ηは変化する。また、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの吐出側の配管が集合している場合には、図７に示すように、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線ＬＮ１〜ＬＮ３は、吐出流量ｑが同じ場合であっても吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数に応じて変化する。図７中、効率曲線ＬＮ１〜ＬＮ３はそれぞれ、運転台数が１台，２台，及び３台であるときの効率曲線を示す。
【００２６】
一般に、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線は、以下に示す数式５のように表される。数式５中のパラメータＫ１１，Ｋ１２，Ｋ１３，Ｋ２１，Ｋ２２，Ｋ２３，Ｋ３１，Ｋ３２，Ｋ３３はそれぞれ、効率曲線の形状を規定するパラメータであり、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数に応じて変化する。たとえば吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数がｕ＋1台である場合、数式５中のパラメータＫ１１，Ｋ１２，Ｋ１３，Ｋ２１，Ｋ２２，Ｋ２３，Ｋ３１，Ｋ３２，Ｋ３３は、以下に示す数式６のように表される。なお、数式６中のパラメータｕは、運転台数から１を減算した数を示す。
【００２７】
【数５】
【数６】
【００２８】
従って、数式５中のパラメータＫ１１，Ｋ１２，Ｋ１３，Ｋ２１，Ｋ２２，Ｋ２３，Ｋ３１，Ｋ３２，Ｋ３３を求めることによって、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線を算出することができる。そこで、本実施形態では、制御装置１０は、図８に示すようなマップに基づいて、揚水量センサＱＳ及び回転数センサＳＡ１〜ＳＡＮから入力される電気信号に従って定常運転中における吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定の範囲内にあるか否かを判別する。具体的には、制御装置１０は、揚水量ｑが揚水量ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５から所定範囲Δｑ内にあり、且つ、平均回転数ｎが平均回転数ｎ１，ｎ２，ｎ３から所定範囲Δｎ内にあるか否かを判別する。図８に示すマップは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数毎に用意され、制御装置１０内に予め記憶されている。制御装置１０は、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮから入力される電気信号に従って吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数を検出し、検出された運転台数に対応するマップを読み出す。
【００２９】
定常運転中における吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にある場合、制御装置１０は、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮから入力される電気信号に従ってその時の吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率η１〜η９を検出する。そして、制御装置１０は、検出された効率η１〜η９と対応する吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された効率η１〜η９と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを図９に示す行列式に代入することによって、数式５中のパラメータＫ１１，Ｋ１２，Ｋ１３，Ｋ２１，Ｋ２２，Ｋ２３，Ｋ３１，Ｋ３２，Ｋ３３を算出する。これにより、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線を算出することができる。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、制御装置１０は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定の範囲内にあるか否かを監視し、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にある場合、その時の吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率η１〜η９を検出する。そして、制御装置１０は、検出された吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率η１〜η９と対応する吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３の値とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率η１〜η９と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３の値とを図９に示す行列式に代入することによって、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線を算出する。このような構成によれば、水処理プラント設備の稼働を停止することなく吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線を計測することができる。また、図１０に示すように、効率曲線は、経時変化によって試運転時に得られた曲線Ｌから曲線Ｌ’へと変化する。従って、負荷曲線を自動計測可能にすることによって、経年変化による負荷曲線の変化を考慮して水処理プラント設備１の挙動を精度高くシミュレーションすることができる。また、効率曲線を長期間収集することによって、効率曲線の変化を経年劣化診断に活用することができる。
【００３１】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 水処理プラント設備
２ 沈砂池
３ ポンプ井
４ 汚水
５ 吐出渠
６ 水処理設備
７１〜７Ｎ 配管
１０ 制御装置
Ｌ 水位センサ
Ｐ１〜ＰＮ 吸水ポンプ
ＱＳ 揚水量センサ
ＳＡ１〜ＳＡＮ 回転数センサ
ＳＢ１〜ＳＢＮ 電気センサ
Ｖ１〜ＶＮ 開閉バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の貯水槽内の汚水を第２の貯水槽に揚水するポンプのポンプ特性を計測するポンプ特性計測方法及びポンプ特性計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水処理プラント設備（以下、プラント設備と略記）の運用方案の意志決定を行う際には、コンピュータ技術を利用したプラント設備の挙動のシミュレーションが行われる。このシミュレーションを行うにあたって、シミュレーションモデルが現実のプラント設備を正しく表現していない場合、シミュレーションによって求められるプラント設備の挙動と現実のプラント設備の挙動とが一致せず、シミュレーションの精度が低下する。このため、シミュレーションモデルは現実のプラント設備を正しく表現したものでなければならない。このような背景から、ポンプを備えるプラント設備の挙動をシミュレーションする場合には、ポンプ単体の試運転中に計測されたＱ−Ｈ曲線や効率曲線などのポンプ特性をシミュレーションモデルに用いるようにしている。なお、Ｑ−Ｈ曲線とは、ポンプが吐出可能な液体の流量Ｑ［ｍ３／ｍｉｎ］とポンプが液体を押し上げることが可能な高さ（揚程）Ｈ［ｍ］との関係を示す曲線のことを意味する。一般に、流量Ｑが大きい場合、揚程Ｈは小さくなり、流量Ｑが小さい場合には、揚程Ｈは大きくなるので、Ｑ−Ｈ曲線は右下がりの曲線となる。また、効率曲線とは、ポンプが吐出可能な液体の流量Ｑ［ｍ３／ｍｉｎ］とポンプの効率η［％］との関係を示す曲線のことを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１４５５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プラント設備がポンプを複数台備える場合、各ポンプのポンプ特性は、ポンプの運転台数やポンプ間の配管の接続状態に応じてポンプ単体のポンプ特性から変化する。また、ポンプ単体のポンプ特性は、経年変化によって試運転時に計測されたポンプ特性から変化する。このため、ポンプ単体の試運転中に計測されたポンプ特性を用いてポンプを備えるプラント設備の挙動をシミュレーションした場合には、シミュレーションによって求められるポンプの挙動と現実のポンプの挙動とが一致せず、シミュレーションの精度が低下する。なお、このような問題を解決するために、プラント設備の稼働を停止してポンプのポンプ特性を計測する方法が考えられる。しかしながら、この方法によれば、プラント設備の稼働を停止するために多くの労力と時間とが必要になる。このため、ポンプを備えるプラント設備の挙動を正確にシミュレーション可能なように、プラント設備の稼働を停止することなくポンプのポンプ特性を自動計測可能な計測方法及び計測装置の提供が期待されている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、水処理プラント設備の稼働を停止することなくポンプ特性を自動計測可能なポンプ特性計測方法及びポンプ特性計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るポンプ特性計測方法は、第１の貯水槽内の汚水を第２の貯水槽に揚水するポンプのポンプ特性を計測するポンプ特性計測方法であって、前記ポンプの定常運転中における回転数及び揚水量を検出する第１検出ステップと、前記第１検出ステップによって検出された回転数及び揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップにおいて前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあると判別された場合に、前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるときの前記第１の貯水槽内の汚水と前記第２の貯水槽内の汚水との水位差及び前記ポンプの効率の少なくとも一方を検出する第２検出ステップと、前記第２検出ステップによって検出された水位差及び効率の少なくとも一方と対応する前記回転数及び前記揚水量とを関連付けして記憶する記憶ステップと、前記記憶ステップにおいて関連付けして記憶された前記水位差及び前記効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを用いて前記ポンプのＱ−Ｈ曲線及び効率曲線の少なくとも一方を算出する演算ステップとを含む。
【０００７】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るポンプ特性計測装置は、第１の貯水槽内の汚水を第２の貯水槽に揚水するポンプのポンプ特性を計測するポンプ特性計測装置であって、前記ポンプの定常運転中における回転数を検出する回転数検出手段と、前記ポンプの定常運転中における揚水量を検出する揚水量検出手段と、前記回転数検出手段及び前記揚水量検出手段によって検出された回転数及び揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあると判別された場合に、前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるときの前記第１の貯水槽内の汚水と前記第２の貯水槽内の汚水との水位差及び前記ポンプの効率の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記水位差及び効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された前記水位差及び前記効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを用いて前記ポンプのＱ−Ｈ曲線及び効率曲線の少なくとも一方を算出する演算手段とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るポンプ特性計測方法及びポンプ特性計測装置によれば、水処理プラント設備の稼働を停止することなくポンプ特性を自動計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置が適用される水処理プラント設備の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、吸水ポンプの揚水量の算出方法を説明するための図である。
【図３】図３は、Ｑ−Ｈ曲線を算出するために用いられるマップの一例を示す図である。
【図４】図４は、Ｑ−Ｈ曲線及び負荷曲線の算出に用いられる行列式の一例を示す図である。
【図５】図５は、Ｑ−Ｈ曲線の経年変化の様子を説明するための図である。
【図６】図６は、吸水ポンプの回転数の変化に伴う効率曲線の変化を説明するための図である。
【図７】図７は、吸水ポンプの運転台数の変化に伴う効率曲線の変化を説明するための図である。
【図８】図８は、効率曲線を算出するために用いられるマップの一例を示す図である。
【図９】図９は、効率曲線の算出に用いられる行列式の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、効率曲線の経年変化の様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置の構成及びその動作（ポンプ特性計測方法）について説明する。
【００１１】
〔水処理プラント設備の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置が適用される水処理プラント設備の構成について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置が適用される水処理プラント設備の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置が適用される水処理プラント設備１は、沈砂池２からポンプ井３内に流れ込んだ汚水４を吐出渠５に揚水するＮ台の吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転／停止を制御することによって、ポンプ井３内における汚水４の水位を所定範囲内に制御するものである。Ｎ台の吸水ポンプＰ１〜ＰＮによって吐出渠５に揚水された汚水４は、初沈槽、曝気槽、終沈槽などを備える水処理設備６に供給されて処理される。ポンプ井３及び吐出渠５はそれぞれ、本発明に係る第１及び第２に貯水槽に対応する。
【００１３】
水処理プラント設備１は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮ毎に設けられた開閉バルブＶ１〜ＶＮ，回転数センサＳＡ１〜ＳＡＮ，及び電気センサＳＢ１〜ＳＢＮと、水位センサＬと、揚水量センサＱＳと、制御装置１０と、を備える。開閉バルブＶ１〜ＶＮはそれぞれ、吸水ポンプＰ１〜ＰＮから吐出された汚水４が流れる配管７１〜７Ｎに設けられ、制御装置１０によって開閉制御されることによって吸水ポンプＰ１〜ＰＮから吐出渠５に揚水される汚水４の流量を制御する。回転数センサＳＡ１〜ＳＡＮはそれぞれ、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの回転数を検出し、検出された回転数を示す電気信号を制御装置１０に入力する。回転数センサＳＡ１〜ＳＡＮは、本発明に係る回転数検出手段として機能する。
【００１４】
電気センサＳＢ１〜ＳＢＮはそれぞれ、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの電磁接触器の動作状態を検出し、検出された動作状態を示す電気信号を制御装置１０に入力する。すなわち、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数を検出する。また、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの消費電力を検出し、検出された消費電力を示す電気信号を制御装置１０に入力する。すなわち、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率を検出する。水位センサＬは、ポンプ井３内における汚水４の水位を検出し、検出された水位を示す電気信号を制御装置１０に入力する。電気センサＳＢ１〜ＳＢＮ及び水位センサＬは、本発明に係る検出手段として機能する。揚水量センサＱＳは、吐出渠５に揚水される汚水４の流量を動作状態にある吸水ポンプＰ１〜ＰＮによる揚水量Ｑ０として検出し、検出された揚水量Ｑ０を示す電気信号を制御装置１０に入力する。揚水量センサＱＳは、本発明に係る揚水量検出手段として機能する。
【００１５】
制御装置１０は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの演算処理装置によって構成されている。制御装置１０は、各センサから入力された電気信号に基づいて吸水ポンプＰ１〜ＰＮの動作や回転数を制御することによって、ポンプ井３内における汚水４の水位を所定範囲内に制御する。また、制御装置１０は、本発明の一実施形態であるポンプ特性計測装置として動作することによって、水処理プラント設備１が稼働しているときに動作状態にある吸水ポンプＰ１〜ＰＮのポンプ特性を自動計測する。制御装置１０は、本発明に係る判別手段及び演算手段として機能する。
【００１６】
〔ポンプ特性計測方法〕
このような構成を有する水処理プラント設備１では、制御装置１０が以下に示すように動作することによって、動作状態にある吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線及び効率曲線を自動計測する。以下、Ｑ−Ｈ曲線を計測する際の動作と効率曲線を計測する際の動作とに分けて、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのポンプ特性を計測する際の制御装置１０の動作について説明する。
【００１７】
〔Ｑ−Ｈ曲線の計測方法〕
始めに、図２乃至図５を参照して、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線を計測する際の制御装置１０の動作について説明する。
【００１８】
一般に、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線は、水処理プラント設備１の挙動をシミュレーションする際に吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量Ｑ０を求めるために使用される。具体的には、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量Ｑ０を求める際には、始めに、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの吐出流量ｑと平均回転数ｎ１，ｎ１，ｎ３（ｎ１＞ｎ２＞ｎ３）とを変数とする関数として図２に示すようなＱ−Ｈ曲線ＬＮ１〜ＬＮ３を算出する。図２に示すＱ−Ｈ曲線ＬＮ１〜ＬＮ３はそれぞれ、平均回転数ｎ１〜ｎ３に対応するＱ−Ｈ曲線である。次に、ポンプ井３内の汚水と吐出渠５内の汚水との水位差Ｈと開閉バルブＶ１〜ＶＮの平均開度Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３（Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３）とを変数とする関数として図２に示すような負荷曲線ＬＫ１〜ＬＫ３を算出する。図２に示す負荷曲線ＬＫ１〜ＬＫ３はそれぞれ、平均開度Ｋ１〜Ｋ３に対応する負荷曲線である。次に、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの平均回転数ｎを検出し、検出された平均回転数ｎに対応するＱ−Ｈ曲線ＬＮをＱ−Ｈ曲線ＬＮ１〜ＬＮ３を利用した補間処理によって算出する。次に、開閉バルブＶ１〜ＶＮの平均開度Ｋを検出し、検出された平均開度Ｋに対応する負荷曲線ＬＫを負荷曲線ＬＫ１〜ＬＫ３を利用した補間処理によって算出する。そして、算出されたＱ−Ｈ曲線ＬＮと負荷曲線ＬＫとの交点Ｐに対応する吐出流量ｑ１を吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量Ｑ０として算出する。
【００１９】
すなわち、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量Ｑ０は、以下の数式１に示すＱ−Ｈ曲線と以下の数式２に示す負荷曲線との交点を算出することによって求められる。なお、数式１中のパラメータａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｄ１，ｄ２，ｄ３は、Ｑ−Ｈ曲線の形状を規定するパラメータであり、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数に応じて変化する。たとえば吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数がｕ＋1台である場合、これらのパラメータは、以下に示す数式３のように表される。なお、数式３中のパラメータｕは、運転台数から１を減算した数を示す。
【数１】
【数２】
【数３】
【００２０】
従って、数式１中のパラメータａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｄ１，ｄ２，ｄ３と数式２中のパラメータＫとを求めることによって、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線及び負荷曲線を算出することができる。そこで、数式２を以下の数式４に示すように変形し、数式４の右辺のパラメータｈに数式１を代入する。数式４より、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの平均回転数ｎ、揚水量ｈ、及び水位差Ｈを検出することによって、数式１中のパラメータａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｄ１，ｄ２，ｄ３と数式２中のパラメータＫとを算出できる。
【数４】
【００２１】
上記の考えに基づき、本実施形態では、制御装置１０は、図３に示すようなマップに基づいて、揚水量センサＱＳ及び回転数センサＳＡ１〜ＳＡＮから入力される電気信号に従って定常運転中における吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定の範囲内にあるか否かを判別する。具体的には、制御装置１０は、揚水量ｑが揚水量ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５から所定範囲Δｑ内にあり、且つ、平均回転数ｎが平均回転数ｎ１，ｎ２，ｎ３から所定範囲Δｎ内にあるか否かを判別する。なお、図３に示すマップは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数毎に用意され、制御装置１０内に予め記憶されている。制御装置１０は、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮから入力される電気信号に従って吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数を検出し、検出された運転台数に対応するマップを読み出す。なお、本実施形態では、制御装置１０は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの平均回転数ｎを利用して制御を行うこととしたが、ポンプ井３内の水位制御の際に用いられる回転数を利用してもよい。
【００２２】
定常運転中における吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にある場合、制御装置１０は、水位センサＬ及び吐出渠５側に設けられた図示しない水位センサから入力される電気信号に従ってその時のポンプ井３内の汚水と吐出渠５内の汚水との平均水位差ｈ１〜ｈ１３を検出し、検出された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３の値とを関連付けして記憶する。そして、制御装置１０は、関連付けして記憶された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３の値とを図４に示す行列式に代入することによって数式１中のパラメータａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｄ１，ｄ２，ｄ３と数式２中のパラメータＫとを算出する。これにより、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線及び負荷曲線を算出することができる。
【００２３】
以上の説明から明らかなように、制御装置１０は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にあるか否かを監視し、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にある場合、その時の平均水位差ｈ１〜ｈ１３を検出する。そして、制御装置１０は、検出された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と対応する吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された平均水位差ｈ１〜ｈ１３と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを図４に示す行列式に代入することによって、吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線及び負荷曲線を算出する。このような構成によれば、水処理プラント設備の稼働を停止することなく吸水ポンプＰ１〜ＰＮのＱ−Ｈ曲線を自動計測することができる。また、図５に示すように、Ｑ−Ｈ曲線は、経時変化によって試運転時に得られた曲線Ｌから曲線Ｌ’へと変化し、その結果、Ｑ−Ｈ曲線と負荷曲線との交点は点Ｐから点Ｐ’へと変化する。従って、Ｑ−Ｈ曲線を自動計測可能にすることによって、経年変化によるＱ−Ｈ曲線の変化を考慮して水処理プラント設備１の挙動を精度高くシミュレーションすることができる。また、Ｑ−Ｈ曲線を長期間収集することによって、Ｑ−Ｈ曲線の変化を経年劣化診断に活用することができる。
【００２４】
〔効率曲線の計測方法〕
次に、図６乃至図１０を参照して、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線を計測する際の制御装置１０の動作について説明する。
【００２５】
吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率ηはその吐出流量ｑに応じて変化する。しかしながら、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの回転数が変化する場合には、図６に示すように、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線ＬＮ１〜ＬＮ３は回転数に応じて変化し、吐出流量ｑが同じ場合であってもその効率ηは変化する。また、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの吐出側の配管が集合している場合には、図７に示すように、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線ＬＮ１〜ＬＮ３は、吐出流量ｑが同じ場合であっても吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数に応じて変化する。図７中、効率曲線ＬＮ１〜ＬＮ３はそれぞれ、運転台数が１台，２台，及び３台であるときの効率曲線を示す。
【００２６】
一般に、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線は、以下に示す数式５のように表される。数式５中のパラメータＫ１１，Ｋ１２，Ｋ１３，Ｋ２１，Ｋ２２，Ｋ２３，Ｋ３１，Ｋ３２，Ｋ３３はそれぞれ、効率曲線の形状を規定するパラメータであり、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数に応じて変化する。たとえば吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数がｕ＋1台である場合、数式５中のパラメータＫ１１，Ｋ１２，Ｋ１３，Ｋ２１，Ｋ２２，Ｋ２３，Ｋ３１，Ｋ３２，Ｋ３３は、以下に示す数式６のように表される。なお、数式６中のパラメータｕは、運転台数から１を減算した数を示す。
【００２７】
【数５】
【数６】
【００２８】
従って、数式５中のパラメータＫ１１，Ｋ１２，Ｋ１３，Ｋ２１，Ｋ２２，Ｋ２３，Ｋ３１，Ｋ３２，Ｋ３３を求めることによって、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線を算出することができる。そこで、本実施形態では、制御装置１０は、図８に示すようなマップに基づいて、揚水量センサＱＳ及び回転数センサＳＡ１〜ＳＡＮから入力される電気信号に従って定常運転中における吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定の範囲内にあるか否かを判別する。具体的には、制御装置１０は、揚水量ｑが揚水量ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５から所定範囲Δｑ内にあり、且つ、平均回転数ｎが平均回転数ｎ１，ｎ２，ｎ３から所定範囲Δｎ内にあるか否かを判別する。図８に示すマップは、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数毎に用意され、制御装置１０内に予め記憶されている。制御装置１０は、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮから入力される電気信号に従って吸水ポンプＰ１〜ＰＮの運転台数を検出し、検出された運転台数に対応するマップを読み出す。
【００２９】
定常運転中における吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にある場合、制御装置１０は、電気センサＳＢ１〜ＳＢＮから入力される電気信号に従ってその時の吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率η１〜η９を検出する。そして、制御装置１０は、検出された効率η１〜η９と対応する吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された効率η１〜η９と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３とを図９に示す行列式に代入することによって、数式５中のパラメータＫ１１，Ｋ１２，Ｋ１３，Ｋ２１，Ｋ２２，Ｋ２３，Ｋ３１，Ｋ３２，Ｋ３３を算出する。これにより、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線を算出することができる。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、制御装置１０は、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定の範囲内にあるか否かを監視し、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ及び平均回転数ｎが所定範囲内にある場合、その時の吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率η１〜η９を検出する。そして、制御装置１０は、検出された吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率η１〜η９と対応する吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３の値とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率η１〜η９と吸水ポンプＰ１〜ＰＮの揚水量ｑ１〜ｑ５及び平均回転数ｎ１〜ｎ３の値とを図９に示す行列式に代入することによって、吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線を算出する。このような構成によれば、水処理プラント設備の稼働を停止することなく吸水ポンプＰ１〜ＰＮの効率曲線を計測することができる。また、図１０に示すように、効率曲線は、経時変化によって試運転時に得られた曲線Ｌから曲線Ｌ’へと変化する。従って、負荷曲線を自動計測可能にすることによって、経年変化による負荷曲線の変化を考慮して水処理プラント設備１の挙動を精度高くシミュレーションすることができる。また、効率曲線を長期間収集することによって、効率曲線の変化を経年劣化診断に活用することができる。
【００３１】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 水処理プラント設備
２ 沈砂池
３ ポンプ井
４ 汚水
５ 吐出渠
６ 水処理設備
７１〜７Ｎ 配管
１０ 制御装置
Ｌ 水位センサ
Ｐ１〜ＰＮ 吸水ポンプ
ＱＳ 揚水量センサ
ＳＡ１〜ＳＡＮ 回転数センサ
ＳＢ１〜ＳＢＮ 電気センサ
Ｖ１〜ＶＮ 開閉バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の貯水槽内の汚水を第２の貯水槽に揚水する揚水するポンプのポンプ特性を計測するポンプ特性計測方法であって、
前記ポンプの定常運転中における回転数及び揚水量を検出する第１検出ステップと、
前記第１検出ステップによって検出された回転数及び揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップにおいて前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあると判別された場合に、前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるときの前記第１の貯水槽内の汚水と前記第２の貯水槽内の汚水との水位差及び前記ポンプの効率の少なくとも一方を検出する第２検出ステップと、
前記第２検出ステップによって検出された前記水位差及び効率の少なくとも一方と対応する前記回転数及び前記揚水量とを関連付けして記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップにおいて関連付けして記憶された前記水位差及び前記効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを用いて前記ポンプのＱ−Ｈ曲線及び効率曲線の少なくとも一方を算出する演算ステップと、
を含むことを特徴とするポンプ特性計測方法。
【請求項２】
前記ポンプの運転台数を検出する第３検出ステップを含み、
前記判別ステップは、前記ポンプの運転台数毎に用意された前記回転数及び前記揚水量の所定範囲を示すマップの中から、前記第３検出ステップによって検出された運転台数に対応するマップを読み出し、読み出されたマップに基づいて前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別するステップを含むこと
を特徴とする請求項１に記載のポンプ特性計測方法。
【請求項３】
第１の貯水槽内の汚水を第２の貯水槽に揚水する揚水するポンプのポンプ特性を計測するポンプ特性計測装置であって、
前記ポンプの定常運転中における回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ポンプの定常運転中における揚水量を検出する揚水量検出手段と、
前記回転数検出手段及び前記揚水量検出手段によって検出された回転数及び揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあると判別された場合に、前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるときの前記第１の貯水槽内の汚水と前記第２の貯水槽内の汚水との水位差及び前記ポンプの効率の少なくとも一方を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記水位差及び効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された前記水位差及び前記効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを用いて前記ポンプのＱ−Ｈ曲線及び効率曲線の少なくとも一方を算出する演算手段と、
を備えることを特徴とするポンプ特性計測装置。
【請求項４】
前記ポンプの運転台数を検出する運転台数検出手段を備え、
前記判別手段は、前記ポンプの運転台数毎に用意された前記回転数及び前記揚水量の所定範囲を示すマップを備え、前記運転台数検出手段によって検出された運転台数に対応するマップを読み出し、読み出されたマップに基づいて前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別すること
を特徴とする請求項３に記載のポンプ特性計測装置。
【請求項１】
第１の貯水槽内の汚水を第２の貯水槽に揚水する揚水するポンプのポンプ特性を計測するポンプ特性計測方法であって、
前記ポンプの定常運転中における回転数及び揚水量を検出する第１検出ステップと、
前記第１検出ステップによって検出された回転数及び揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップにおいて前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあると判別された場合に、前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるときの前記第１の貯水槽内の汚水と前記第２の貯水槽内の汚水との水位差及び前記ポンプの効率の少なくとも一方を検出する第２検出ステップと、
前記第２検出ステップによって検出された前記水位差及び効率の少なくとも一方と対応する前記回転数及び前記揚水量とを関連付けして記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップにおいて関連付けして記憶された前記水位差及び前記効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを用いて前記ポンプのＱ−Ｈ曲線及び効率曲線の少なくとも一方を算出する演算ステップと、
を含むことを特徴とするポンプ特性計測方法。
【請求項２】
前記ポンプの運転台数を検出する第３検出ステップを含み、
前記判別ステップは、前記ポンプの運転台数毎に用意された前記回転数及び前記揚水量の所定範囲を示すマップの中から、前記第３検出ステップによって検出された運転台数に対応するマップを読み出し、読み出されたマップに基づいて前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別するステップを含むこと
を特徴とする請求項１に記載のポンプ特性計測方法。
【請求項３】
第１の貯水槽内の汚水を第２の貯水槽に揚水する揚水するポンプのポンプ特性を計測するポンプ特性計測装置であって、
前記ポンプの定常運転中における回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ポンプの定常運転中における揚水量を検出する揚水量検出手段と、
前記回転数検出手段及び前記揚水量検出手段によって検出された回転数及び揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあると判別された場合に、前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるときの前記第１の貯水槽内の汚水と前記第２の貯水槽内の汚水との水位差及び前記ポンプの効率の少なくとも一方を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記水位差及び効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを関連付けして記憶し、関連付けして記憶された前記水位差及び前記効率の少なくとも一方と前記回転数及び前記揚水量とを用いて前記ポンプのＱ−Ｈ曲線及び効率曲線の少なくとも一方を算出する演算手段と、
を備えることを特徴とするポンプ特性計測装置。
【請求項４】
前記ポンプの運転台数を検出する運転台数検出手段を備え、
前記判別手段は、前記ポンプの運転台数毎に用意された前記回転数及び前記揚水量の所定範囲を示すマップを備え、前記運転台数検出手段によって検出された運転台数に対応するマップを読み出し、読み出されたマップに基づいて前記回転数及び前記揚水量が所定の範囲内にあるか否かを判別すること
を特徴とする請求項３に記載のポンプ特性計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−７７７０１（Ｐ２０１２−７７７０１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４８９５（Ｐ２０１０−２２４８９５）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
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