JPS59162395A - ポンプ運転状態監視装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、ポンプ設備における運転状態監′視装置に
関し、特にポンプ回転数制御にょシ送水圧力および流量
を制御する場合の計測信号の監視装置に関するものであ
る。

一般に、ポンプ設備における計測信号の監視内容として
は、上下限監視、偏差監視、変化率監視、所定領域内監
視、断線もしくは電源遮断監視等多種多様に亘って行わ
れ、設備の信頼性を高めている。この場合、計測信号は
、流量、圧力、水位、跡転数等多数存在し、それぞれ前
記監視を行うため、多数の発信器、変換器および演算器
等の計測機器を使用して処理を行っている。このため、
この種の監視装置では、計測機器自体の故障が問題とな
る。すなわち、上下限監視や偏差監視によって検出でき
る大幅な信号変化をもたらす計器故障の場合は問題ない
が、こｎ以外の状態、例えば同一値のホールドや誤差の
拡大等の故障による検出は不可能な場合が多く、このよ
うな状態のままでは計測信号の監視機能の停止に至る難
点がある。

〔発明の目的〕

ポンプの運転状態における各種出力特性を計測し、これ
らの計測信号からポンプ特性演算式によルボンプ特性の
理論値を算出し、このポンプ特性の理論値と実測値とを
比較してその差分量により実測値の異常すなわち計測機
器の故障を早期に検出し得るポンプ運転状態監視装置を
提供するにある。

〔発明の要点〕

本発明の構成を第１図に基づいて説明する。

すなわち、本発明においては、貯水池の水位検出手段と
、送水圧力検出手段と、送水流量検出手段と、ポンプ回
転数検出手段とを設け、これらの検出手段ｖこより検出
された出力１面に基づいてポンプの揚程値（ｈ）と吐出
流量値（ｑ）と回転数平均値（ｎ）とをそＩＬぞ−ｎ−
夾測値として演算し、一方ボンブ特性理論値演算手段を
設け、この演算手段に前記各実測値のうち２つのｉｌＭ
を入力して他の１つの値を理論値としてそれぞれ演算し
、この結果得られた理論値と実測値とをポンプ特性異常
判別手段によりそれぞれ対応させて比較しその差分量か
ら各実測値の異常を検出することを特徴とする。

前記のポンプ運転状態監視装置において、ポンプ特性理
論値演算手段は、次式 ％式％ （但し、ｈは揚程値、ｑは吐出流量値、ｎｒＩｉ回転数
平均値、Ａ−Ｅはポンプの機械的特性定数である。） で示さｎるポンプ特性式に、前記揚程値、吐出流量値、
回転数平均値のうち２つの値を代入して他の値を理論値
として演算する演算回路で構成すれば好適である。

また、ポンプ特性異常判別手段は、実揚程値。

吐出流量値および回転数平均値につきそれぞれ対応理論
値と実測値とを比較し、各実測値の異常全個別に判別し
、この判別結果に基づいて各実測値に対する異常警報出
方手段を付勢するような７成すれば好適である。

〔発明の実施例Ｊ 次に、本発明に係るポンプ運転状態監視装置の実施例に
つき、添付図面を挙照しながら以下詳細に説明する。

まず、ポンプの出力特性は一般に流量（Ｈ）−揚程（Ｑ
）曲線として知られ、揚程ｈ、吐出流量ｑ、回転数ｎと
から次式の関係を有する。

ｈ＝　Ｆ（ｑ−ｎ）＝Ａｎｚ−Ｂｎｑ−Ｃ（１−ｑ）２
−Ｄ、２−Ｅ・・―・　（１） なお、前記式（１）において、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは機
械的特性から求められる定数である。すなわち、前記式
（１）で示されるポンプ特性式に基づいて、縦軸を揚程
１１、横軸を流量ｑとし、回転数ｎをパラメータとすれ
ば、第２図に示すような特性曲線が得らｎる。゛また、
この場合、ポンプの運転は、第２図に示すように、前記
ポンプ特性曲線と管路抵抗特性曲線几との交点（Ａ、Ｂ
。

Ｃ）で行うものであるから、実際のポンプ運転点におけ
る揚程ｈ、流量ｑ、回転数ｎの数値は前記式（１）を満
足すべきである。

そこで、本発明においては、前記揚程り、流量ｑ、回転
数ｎをそれぞれ実測し、これらの実測値のうち２つの値
を前記ポンプ特性式（１）に代入することにより、残シ
の１つの値を理論値として求めることができる。従って
、このようにして得られた理論値を実測値と比較するこ
とによシ、実測値の異常を検出することができる１、第
６図は、所定のポンプ設備における揚程り流量ｑ、回転
数ｎを実測するためのポンプ系統を示すものである。す
なわち、第６図は、配水池１０から複数台のポンプＰＵ
、〜ＰＵｋからなるポンプ設備１２を介して所定の管路
抵抗特性Ｒを有する配管１４に送水を行うポンプ系統で
ある。この場合、配水池１０には水位検出手段１６を設
け、ポンプ設備１２の各ポンプに対しそれぞれ回転数検
出手段１８を設け、さらに配管１４にそれぞれ送水圧力
検出手段２０および送水流量検出手段２２を設ける。し
かるに、前記水位検出手段１６で検出された水位値Ｌ１
　と送水圧力検出手段２０で検出さｊ、た送水圧力値１
）ｏとを揚程値発生手段２４に入力して式ｈ＝ｐｏ−Ｌ
ｉに基づき揚程値ｈｆ：演算する。また、送水流量検出
手段２２で検出さｎ、た送水流量値Ｑｏを吐出流量値発
生手段２６に入力して次式ｑ　＝　ｑ、）／ｋ　（但し
、ｋは運転中のポンプ台数）に基づきポン１１台当シの
吐出流量値ｑを演詐する。さらに、回転数検出手段１８
で検出された回転数ｎ、〜ｎｋを回転数平均値発生手段
２８に入力して次式ｎ＝Σｎ／′ｋ（但し、ｋは運転中
のポンプ台数）に基づきポンプの回転数平均値ｎを演算
する。このようにして、前記揚程値発□　　生手段２４
、吐出流量値発生手段２６および回転数平均値発生手段
２８で演算された揚程値ｈ、吐出流量値ｑおよび回転数
平均値ｎは、ポンプ設備の運転時における実測値として
把握される。

第４図は、前述した揚程値発生手段２４、吐出流量値発
生手段２６および回転数平均値発生手段２８で演算され
た実測値ｈ＋　ｑｅ”　　に基づいて前記ポンプ特性式
（１）によシ対応するポンプ特性の理論値Ｈ、Ｑ　、　
Ｎを演算し、前記実測値ｈ＊　ｑｅ　”の異常全判別す
る回路を示すものである。すなわち、第４図において、
診照符号６０はポンプ特性理論値演算手段を示し、６２
はポンプ特性異常判別手段を示す。ポンプ特性理論値演
算手段６０は、前記ポンプ特性式（１）の演算処理を行
う演算回路として構成され、前記各実測値ｈ＋　ｑ＋　
”を発生する手段２４　、２６　、２８から出力される
実測値り、ｑ、ｎのうち２つの値を入力して演算を行い
他の１つの値を理論値として算出する。この結果、前記
ポンプ特性理論値演算手段６０においては、実測値ｈ＊
　ｑｅ”に対応する理論値ｆｉ、Ｑ、Ｎを算出すること
ができる。このようにして、前記ポンプ特性理論値演算
手段３０で算出された理論値１（、Ｑ、Ｎは、前記各実
測値の発生手段２４゜２６．２８で得られた実測値り、
ｑ、ｎと共にポンプ特性異常判別手段６２に入力してそ
れぞれ対応する理論値と実測値とを比較して各実測値の
異常を判別する。

そこで、前記ポンプ特性異常判別手段３２で異常状態を
判別するフローチャートラ第５図に示す。

まず、ポンプ特性理論値演算手段３０で演算された理論
揚程値Ｈと実測揚程値すとを比較し、等しければ正常で
あシ、特性異常判別プログラムの実行は直ちに終了する
。しかし、理論揚程値Ｈと実測揚程値りとの比較におい
て差分量が生じた場合は、前記理論揚程値りと実測回転
数平均値ｎとからポンプ特性式〇）に基づいて理論吐出
流量値Ｑを演算し、この理論吐出流量値Ｑと実測吐出流
量値ｑとを比較し、等しければ実測揚程値りの異常が検
出される。

また、前記理論吐出流量値Ｑ′と実測吐出流量値ｑとの
比較において差分量が生じた場合および実測揚程値りの
異常が検出された後は、ポンプ特性理論値演算手段３０
で演算された理論吐出流量値Ｑと実測吐出流量値ｑとを
比較し、等しければ次のステップへ移行する。しかし、
理論吐出流量値Ｑと実測吐出流量値ｑとの比較において
麦分量が生じた場合は、前記理論吐出流量値Ｑと冥測揚
程値りとからポンプ特性式（１）に基づいて理論回転数
平均値Ｎ′を演算し、この理論回転数平均値Ｎ′と実測
回転数平均値ｎとを比較し、等しければ実測吐出流量値
ｑの異常が検出される。

さらに、前記理論吐出流量値Ｑと実測吐出流量値ｑとの
比較において等しい場合、理論回転数平均値Ｎ′と実測
回転数平均値ｎとの比較において差分量を生じた場合お
よび実測吐出流量値ｑの異常ｉ＝検出された後は、ポン
プ特性理論値演算手段３０で演算された理論回転数平均
値Ｎと実測回転数平均値ｎとを比較し、等しければ特性
異常として特性異常判別プログラムの実行を終了する。

しかし、理論回転数平均値Ｎと実測回転数平均値ｎとの
比較において差分量が生じた場合は、前記理論回転数平
均値Ｎと実測吐出流量値ｑとからポンプ特性式（１）に
基づいて理論揚程値ｄ′を演算し、この理論揚程値Ｈ′
と実測揚程値りとを比較し、等しければ実測回転数平均
値ｎの異常が検出され、特性異常判別プログラムの実行
を終了する。なお、前記理論揚程値Ｈと実測揚程値りと
の比較において差分量を生じた場合は、特性異常として
特性異常判別プログラムの実行を終了する。

なお、前述したように、特性異常の判別結果でプログラ
ムの実行を終了する場合、一般には前ステップにおいて
実測揚程値りの異常および／または実測吐出流量値ｑの
異常を生じている場合が多い。

このようにして、前記ポンプ特性異常判別手段６２にお
いて、実測値り、ｑ、ｎについて異常が検出された場合
は、各実測値ｈｒ　ｑ＃　”毎に異常信号を発生し、異
常警報出力手段６４を付勢し、異常警報と共にポンプ設
備の運転停止制御を行う。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、ポンプ特性を示す
揚程値と吐出流量値と回転数平均値とからなる実測値か
ら理論値を演算し、侍ら几た理論値と実測値を対応比較
して差分量が生じた場合、実測値の異常を検出すること
によシ。

ポンプ設備の特性監視と共に計測機器の微妙な故障を診
断並びに検出することができ、これによシ計測機器の故
障対策を早期に行うことができ、ポンプ運転状態監視装
置の精度を向上し得ると共にこの種監視装置の信頼性の
向上を図ることができる。また、本発明によれば、ポン
プ特性を示す実測値のｙｌＬ算からポンプ特性異常判別
に至る処理（第４図で鎖線で囲んだ部分）をマイクロコ
ンピュータにより簡便に実現することができる。

本発明装置は、前述したポンプ特性実測値り。

ｑ、ｎのうちいずれか１つの信号の異常が検出さｎた場
合、直ちに理論値１１．Ｑ、Ｎを実測値の代シに使用す
ることにより、自動制御系の計測値のバックアンプ方式
として有効に活用することができる。また、管路抵抗特
性几を制御要素として組合せることによル、ポンプ運転
特性全体をシミュレーションすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るポンプ運転状態監視装置の構成を
示すブロック回路図、第２図は本発明に適用するポンプ
特性式により得られるポンプ特性曲線図、第６図は本発
明に係るポンプ運転状態監視装置を実施するポンプ系統
とポンプ特性検出手段との構成配置を示す系統図、第４
図は第３図に示すポンプ特性検出手段で検出された検出
値に基づいてポンプ特性実測値および理論値を演算する
と共に前記実測値の異常全検出する手段の構成配置を示
すブロック回路図、第５図は第４図に示すポンプ特性異
常判別手段において実行する異常判別プログラムの７０
−チャート図である。 １０−・・配　水　池　１２・・・ポンプ設備１４・・
・配　　　　管　　１６・・・水位検出手段１８・・・
回転数検出手段　　２０・・・送水圧力検出手段１２２
・・・送水流量検出手段　２４・・・揚程値発生手段２
６・・・吐出流量値発生手段　　　　　　　　　　　７
２８・−・回転数平均値発生手段　　　　　　　　　　
ｄ６０・・・ポンプ特性理論値演算手段　　　　　　　
　匡６２・−・ポンプ特性異常判別手段 ６４・・・異常警報出力手段 特許出願人　　　富　士　電機　製　造　捗式会８、イ
よユ’ｆ％　ｍ　’１１Ｂ”／＄’、７’）、−１ゆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　貯水池の水位を検出する水位検出手段と、ポ
   ンプ設備から送出される送水の圧力を検出する送水圧力
   検出手段と、ポンプ設備から送出される送水の流量を検
   出する送水流量検出手段と、ポンプ設備のポンプ回転数
   検出手段と、前記水位検出手段の出力と送水圧力検出手
   段の出力とに基づいてポンプ揚程値を演算してその信号
   を発生する揚程値発生手段と、前記送水流量検出手段の
   出力に基づいてポンプの吐出流量値を演算してその信号
   を発生する吐出流量値発生手段と、前記ポンプ回転数検
   出手段の出力に基づいてポンプの回転数平均値を演算し
   その信号を発生する回転数平均値発生手段と、前記揚程
   値、吐出流ｆ甑および回転数平均値の各発生手段より得
   られる実測値を入力してポンプ特性式に基づｂてポンプ
   特性理論値を演算するポンプ特性理論値演算手段と、前
   記ポン／特性理論値演算手段によシ算出されたポンプ特
   性理論値ξ前記揚程値、吐出流量値および回転数平均値
   の各発生手段よシ得られる実測値とを入力して前記理論
   値と実測値との比較を行い得られた差分量よシ実測値の
   異常を判別するポンプ特性異常判別手段と、前記ポンプ
   特性異常判別手段の出力に基づいて異常警報を・出力す
   る異常警報出力手段とからなるポンプ運転状態監視装置
   。 位」　特許請求の範囲第１項記載のポンプ運転状態監視
   装置忙おいて、ポンプ特性理論値演算手段は、次式 ％式％ （但し、ｈけ揚程値、ｑは吐出流量値、ｎは回転数平均
   値、Ａ−Ｅはポンプの機械的特性定数である。） で示されるポンプ特性式に、前記揚程値、吐出流量値、
   回転数平均値のうち２つの値を代入して他の値を理論値
   として演算する演算回路で構成してなるポンプ運転状態
   監視装置。 （６）特許請求の範囲第１項記載のポンプ運転状態監視
   装置において、ポンプ特性異常判別手段は、揚程値、吐
   出流量値および回転数平均値につきそ九ぞれ対応する理
   論値と実測値とを比較し、各実測値の異常を個別に判別
   し、この判別結果に基づいて各実測値に対する異常警報
   出力手段を付勢するよう構成してなるポンプ運転状態監
   視装置。