供水装置 【技术领域】
本发明涉及供水装置。背景技术 作为本技术领域的背景技术， 有日本特开 2009-47125 号公报 ( 专利文献 1)。 该公 报中记载 ： “提供使用了由多个可变速驱动单元驱动的多个泵的供水装置， 该供水装置使用 了适合于自动生成在供水设备要求规格 ( 水量 Q0、 总扬程 H0) 的 1 点上进行泵运转控制、 末 端压力恒定控制所需的参数和算式的可变速泵。该供水装置具有 ： 由可变速驱动单元驱动 的多个可变速泵和供水管 1、 安装于供水管 1 的压力检测单元、 设定供水系统所要求的压力 目标值的单元、 按照压力目标值可变速运转以使泵成为规定关系的单元， 且具有 ： 根据输入 的供水设备要求规格数据来自动生成末端压力恒定控制的算式的单元和存储所生成的算 式的单元。具有 ： 根据输入的供水设备要求规格数据来自动生成末端压力恒定控制所需的 参数的单元和存储所生成的参数的单元。( 参见摘要 )”
发明内容 ( 发明要解决的问题 )
上述专利文献 1 中， 描述了执行末端压力恒定控制的供水装置。但是， 专利文献 1 中并未公开控制供水装置以使从变频器流向泵的电流成为额定电流以下。此外， 也没有公 开在更新了末端压力恒定控制 ( 或排出压力恒定控制 ) 的目标压力时使供水压力稳定从而 不发生猎振。
因此， 本发明提供能够控制成使从变频器流向泵的电流成为额定电流以下的供水 装置。此外， 提供能够在更新了末端压力恒定控制 ( 或排出压力恒定控制 ) 的目标压力时 使供水压力稳定的供水装置。
( 解决问题的方案 )
为了解决上述问题， 采用例如权利要求书中记载的结构。本申请包括多个解决上 述问题的方案， 举其一例， 有如下的供水装置， 具有 ： 与供水管连接而进行供水的泵、 可变速 地驱动泵的变频器、 检测泵的排出侧压力的压力检测单元、 设定泵的排出侧目标压力的目 标压力设定单元、 控制变频器以使压力检测单元检测的压力成为目标压力的控制部， 且还 具有 ： 检测从变频器流向泵的电流的电流检测单元和设定从变频器流向泵的电流的上限值 的上限电流设定单元， 控制部控制变频器以使在运转时上述电流检测单元检测的电流成为 上限值以下。 另外， 执行如下处理 ： 设置在供水压力与目标压力一致后该状态经过规定时间 的确认时间， 或者在变频器到达频率与所指令的变频器频率一致时更新目标压力等。
( 发明效果 )
根据本发明， 能够提供可控制成使从变频器流向泵的电流成为额定电流以下的供 水装置。 另外， 能够提供这样的供水装置， 该供水装置能够通过设置在供水压力与目标压力 一致后该状态经过规定时间的确认时间或者在变频器到达频率与所指令的变频器频率一
致时更新目标压力等而使目标压力更新时的供水压力稳定化。 附图说明
图 1 是实施例 1 的供水装置所使用的运转特性图。 图 2 是实施例 1 的供水装置的管路系统图和控制电路图。 图 3 是实施例 1 的供水装置的另一管路系统图和控制电路图。 图 4 是实施例 1 的供水装置的控制流程图。 图 5 是实施例 1 的供水装置的控制流程图。 图 6 是实施例 1 的存储器映射的说明图。 图 7 是实施例 1 的运转 2 台泵时的运转特性图。 图 8 是实施例 1 的使用 2 台泵的供水装置的管路系统图和控制电路图。 图 9 是实施例 1 的另一供水装置的管路系统图和控制电路图。 图 10 是在图 4 中增加了交替切换处理的流程图。 图 11 是并行引入和解除处理的说明图。 图 12 是实施例 2 的供水装置的控制流程图。 图 13 是实施例 2 的供水装置的控制流程图。 图 14 是将末端压力恒定控制的目标压力收敛于阻力曲线上的动作的说明图。具体实施方式
以下， 用附图说明实施例。
( 实施例 1)
以下， 用附图说明实施例 1。
本实施例涉及使用可变速泵的供水装置， 该可变速泵适合于在使用由可变速驱动 单元驱动的泵的供水装置的末端压力恒定控制方式中实现设定和操作的简化或消除在这 些处置前的图式计算等的麻烦。
然后， 在使用了由 1 台以上的可变速驱动单元驱动的 1 台以上的泵的供水装置中， 说明本实施例的目的。
(1) 首先， 即使在运转范围中存在成为可变速驱动单元、 可变速泵 ( 马达 ) 的过电 流 ( 或者过载 ) 的区域， 也要在该区域中运转。
即， 在求出基于规格点 ( 水量 Q 和总扬程 H) 的目标压力的算式 (H 和 Q 的函数 ) 与表示最高频率时泵 Q、 H 性能的函数 (H 和 Q 的函数 ) 的交点， 从而自动生成目标压力的算 式 (H 和频率 f 的函数， 以当前频率为变量 ) 而进行控制的情况下， 有发生在对应于上述交 点 ( 运转范围的最大水量点 ) 的运转时电流超出额定电流的可能。特别是， 在 1 台以上的 泵并行运转的情况下尤为显著。作为其对策， 可以考虑如 (2) 所示那样， 预先确定以不超过 额定电流的泵的频率使泵的 Q-H 性能处于泵的规格点之上， 但是在设置供水装置前就预先 对此加以研究是麻烦的。
(2) 假如在不是极限负载特性 ( 在整个使用范围上不发生过载、 过电流 ) 的泵上进 行变频器驱动并采用末端压力恒定控制方式， 则需要按照以下的顺序加以研究， 还是会很 麻烦。(i) 设定成泵的规格点 (Q0、 H0) 的水量 Q0 对应电流 ( 可变速驱动单元和马达的 电流 ) 在小于额定电流 IT 的范围内。
(ii) 在并行运转的情况下， 将通过泵的规格点 (Q0、 H0) 的管路阻力曲线在该泵的 性能曲线图上绘出， 设定成与 Q-H 性能曲线的交点水量对应电流 ( 可变速驱动单元和马达 的电流 ) 在比额定电流 IT 小的范围内。或者， 为了使交点对应电流在小于额定电流 IT 的 范围内， 基于与性能曲线所示的 Q-H 性能对应的频率 ( 一般在 50HZ 地区为 50HZ， 在 60HZ 地 区为 60HZ) 进行频率换算而算出频率。
(iii) 确定算出的频率和其它参数 ( 设定值 )， 并生成末端压力恒定控制的算式。
(3) 假设以节能为目标而变频驱动既有的泵并采用末端压力恒定控制方式， 则需 要按照与上述 (2) 相同的顺序进行研究， 仍然很麻烦。这是因为缺少用来使可变速泵运转 时的电流不超过额定电流的处理或算法。
因此， 本实施例旨在提供一种供水装置， 该供水装置使用了适宜执行如下处理的 可变速泵 ： 在使用了由 1 台以上的可变速驱动单元驱动的多个泵的供水装置的末端压力恒 定控制中， 执行运转时电流不超过额定电流的处理来限制运转范围， 并且检测出可变速驱 动单元的运转电流成为额定电流时的压力、 频率、 从并行运转中减少泵数时的可变速驱动 单元的最低频率并将它们存入存储部， 据此执行并行运转的增泵处理、 减泵处理。
图 1 是实施例中的运转 1 台泵时的运转特性图， 纵轴表示供水压头 H(m)、 横轴表示 3 用水量 Q(m /min) 和泵马达运转电流 I(A)。曲线 A 是以特定泵性能的特定频率 Nmax 运转 时的泵 Q-H 性能， PS 为其截止压头。特定频率 Nmax 通常为商用电源频率， 面向 50HZ 地区 的机型选用 50HZ， 面向 60HZ 地区的机型选用 60HZ， 但是并不限于此。曲线 D 为在特定频率 Nmax 下运转时的泵马达运转电流、 IT 表示其额定电流。如果在特定频率 Nmax( 泵 Q-H 性能 曲线 A) 下运转至大水量， 就会有超出额定电流 IT 的区域。但是， 具有极限负载特性的泵不 限于此。
E 为管路阻力曲线， 在末端压力恒定控制方式中， 改变泵马达的频率进行运转， 以 使供水压力随着用水量的增减而在此曲线上移动。曲线 C 为执行了末端压力恒定控制时的 用水量 0 的点、 即以最低频率 Nb 运转时的泵的 Q-H 性能。为了执行此末端压力恒定控制， 在用频率和压头表示的座标的两点产生成为目标压力的算式。即， 一点是 PM( 目标压力的 上限值 ) 和上述的特定频率 Nmax， 另一点是 PL( 目标压力的下限值 ) 和最低频率 Nb。这两 点在图上分别表示为 O1(Q-H 性能曲线 A、 阻力曲线 E 和 PM 的交点 ) 和 O2(Q-H 性能曲线 C、 阻力曲线 E 和 PL 的交点 )。另外， O0 点表示泵规格点 (Q0、 H0)。
目标压力设为 SV， 将这两点作直线近似而生成如下算式。
SV ＝ ((PM-PL)/(Nmax-Nb))×(Nx-Nb)+PL (1)
另外， 若用 2 次曲线表示则成为如下的式 (2)。
SV ＝ ((PM-PL)/(Nmax-Nb)2)×(Nx-Nb)2+PL (2)
式中， Nx 为变量， 将当前运转的频率代入式 (1) 或 (2)， 求得目标压力 SV。即， 控 制运转频率以使供水压力成为与该目标压力 SV 相等。
曲线 B 是为了在上述末端压力恒定控制中不超过额定电流 IT 而将频率限制在 Nt 时的泵 Q-H 性能， 此时的运转电流曲线为 F。由此可知， 如果运转范围为 QT 为以下， 则不超 过额定电流 IT。换言之， 在末端压力恒定控制中， 为了使运转电流不超过额定电流 IT， 可以一边随时判断频率控制一边进行处理。于是， 算式 (1) 的 PH ＝ PL 的排出压力恒定控制也 作为该末端恒定控制的奇解而包含于其中。
图 2 表示实施例的供水装置的管路系统图和控制电路图。1 为吸水管， 2-1 ～ 2-2 为隔离阀， 3 为由马达 4 驱动的、 经由吸水管 1 将吸水侧的水送往需要侧的泵， 5 为止回阀， 6 为供水管， 7 为压力罐， 8 为设于供水管 6、 检测该处的压力并与此对应地发出压力信号的压 力传感器， 9 为位于上述止回阀 5 的上流侧、 设于供水管 6 的途中的流量开关， 如果出现过少 水量使用状态就发出信号。另外， PW 为电源、 ELB 为漏电断路器， 执行此后的系统的漏电保 护。INV 为可变速驱动马达 4 的变频器， 根据由来自后述的控制装置 CU 的速度指令信号 f1 提供规定的频率、 电压。
此外， 对于这些特定频率， 作为变频器的当前频率， 将 f10 返回控制装置 CU。 而且， 还具有显示电流、 频率、 运转和故障状态或具有按键输入开关等的控制台 CONS1、 电流检测 单元 CT。 再者， 上述电流检测单元 CT 也可以设在上述变频器内部。 另外， 运转指令信号 RUN 一旦成为 ON 则起动， 成为 OFF 则停止。再有， 为了简化， 可省略上述 f10 而兼用 f1。另外， 也可省略 RUN 信号而在输出 f1 时起动， 输出停止时停止。R、 S 为控制电源、 TR 为变压器， 其二次侧连接于控制装置 CU 的电源端子。控制装置 CU 具有显示运转和故障状态或具有按 键输入开关等的控制台 CONS2。而且， 输入变频器当前频率 f10 的信号 S1、 压力传感器的信 号 S0、 流量开关的信号 S2 和电流检测单元 CT 的输出信号 S10， 具有运转用开关 SS 的输入 端子， 且还具有与送往变频器的速度指令信号 f1 同样地将运转信号 RUN 输出至继电器的输 出端子。 图 3 是表示另一实施例的供水装置的管路系统图和控制电路图。此实施例中省略 了图 2 所示的控制装置 CU， 将其功能作为软件收纳到变频器 INV 的内部。另外， 对变频器 INV 的频率 f1 指令、 来自变频器的响应频率 f0、 对变频器的运转指定 RUN、 电流检测单元 CT 是为了利用变频器内部数据、 状态信号而设置的。而且， 压力传感器 8 的输出信号 S0、 流量 开关 9 的输出信号 S2 分别与变频器 INV 输入端子 1、 2 和 3、 4 连接。另外， 用与图 2 相同的 标记表示相同的部件， 而省略其说明。
接着， 用图 4、 图 5 的流程图和图 6 的存储器映射详细说明如何用控制装置 CU 进行 以上所述的处理。
如图 4 所示， 步骤 400 中例如为准备下一步骤 401 的初始处理而执行中断禁止处 理 D1。初始处理中进行寄存器、 中断向量、 存储器、 栈指针等各种处理来执行起动准备。然 后， 在步骤 402 将图 6 所示的作为参数的规格点数据 Q0 存入 EEPROM 存储器 M0， 同样地将数 据 H0 存入 M1， 将参数 Nmax( 最高频率数据 ) 存入 M10， 将特定最高频率 Nmax 时的泵性能的 测定数据 PS 存入存储器 M11， 并将变频器额定电流 IT 数据存入 M30。
然后， 用这些数据的一部分求得前述的末端压力恒定控制所需的参数 PL、 PH， 并存 入存储器 RAM 的 M100、 M101。执行同样的处理， 求得末端压力恒定控制所需的参数 Nb、 Nc、 Hton、 Htoff， 并存入存储器 M103 ～ M106。并且， 在存储器 M107 中作为变量存入变频器当 前频率的数据， 并将变频器的电流检测单元检测额定电流 IT 时的频率 Nt、 此时的压力检测 单元检测的压力数据 Ht 存入存储器 M111、 M112， 在后面将对此详述。预先确保能够存储这 些数据的区域。而且， 存储器 RAM 中存储的值作为变量使用。此处， 对于将数据写入存储器 EEPROM 的处理， 也可以预先通过别的处理写入。在接着的步骤 403 中生成末端压力恒定控
制的算式并进行运转控制用参数的初始化。
在步骤 404 中， 初始处理、 参数设定处理、 算式控制用参数初始化的处理结束， 因 此执行中断许可处理 EI。接着在步骤 405 执行计时处理 Δt， 等待中断。当然， 中断发生， 步骤 500 以后的处理被执行。
在步骤 500 以后的 INT0 中断处理中， 如图 5 的 A 所示， 步骤 501 中判断图 2 或图 3 的按键开关 10 是否被按下。若判断结果为未按下， 则进入步骤 502， 例如显示由初始值确 定的压力等， 在步骤 509 执行从中断处理返回中断前的处理的 RET0 处理。若步骤 501 的判 断结果为按键开关 10 已被按下， 则进入步骤 503， 判断被按下的按键开关 10 是否为参数变 更按键。如果是参数变更按键， 则进入步骤 505， 此后的处理与步骤 402 中的说明同样地执 行参数设定 ( 可变更 ) 处理和存入存储器的处理。如果这样， 则即便在运转中也能进行参 数的设定变更。
在步骤 510 之后的 INT1 中断处理中， 如图 5 的 B 所示， 在步骤 511 进行故障的检 查、 监视。 步骤 512 中， 检测压力传感器和电流检测单元的信号， 将模拟寄存器 AN0( 压力 )、 AN1( 电流 ) 的数据预先存入存储器 M110、 M111。在步骤 513 检测变频器的当前频率并预先 存入存储器 M107、 108。然后， 在步骤 514 从中断处理返回到中断前的处理。 这样处理之后， 在图 4 的步骤 406 中， 判断压力传感器检测的压力数据是否为起动 压头 PL 以下。如果是 PL 以下， 则进入步骤 407， 对泵发出起动指令， 在步骤 408 将目标压头 作为初始值并设 H0 ＝ PL。接着， 在步骤 409 将目标压头 H0(H0 ＝ PL) 与压力传感器检测的 压力数据 H 作比较。若其结果为 H0+2m ＜ H， 则表示供水压高于目标压头 H0， 执行步骤 410 以后的减速处理。
如果在步骤 409 中为 H0-2m ＞ H， 则表示供水压比目标压头 H0 低， 执行步骤 415 以 后的处理。如果在步骤 409 中 H0+2m ≥ H ≥ H0-2m， 则表示供水压与目标压头 H0 相等， 进入 到步骤 411 执行基于算式的目标压头更新处理。再者， ±2m 表示目标压头 H0 的不灵敏区。
现在， 如前述通过式 (1) 或式 (2) 使用存储器 M100 ～ M108 中存储的数据自动生 成算式。 然后， 将当前的变频器频率代入该算式来更新目标压头， 再跳回到步骤 409。 此时， 将更新的目标压头与压力传感器的检测值比较。以下， 继续进行此后的处理。
在步骤 415 在前述的中断处理中进行检测， 并执行将存储器 M111(AN1) 中存储的 变频器运转电流载入 ( 到寄存器 ) 的处理。 然后， 在步骤 416 将该变频器运转电流与变频器 额定电流 It 比较， 如果未达到 It， 则进入步骤 417， 在该步骤执行增速处理。 在步骤 418 中， 一直进行到变频器指令频率 f1 与到达频率 f10 相一致为止。如果为额定电流以上， 则进入 到步骤 420， 在该步骤中， 将变频器运转电流成为额定电流以上时的变频器频率数据 Nt 和 此时的压力传感器检测的压力数据 Ht 预先存入存储器 M112、 M113。之后， 返回到步骤 409， 执行此后的处理。
如此， 能够限制频率控制范围， 使变频器运转电流不超过额定电流。因此， 在整个 运转范围不发生过载、 过电流。并且， 不需要研究现有技术所述的步骤。
返回说明， 在执行了减速处理的步骤 410、 步骤 412 后， 在步骤 413 判断流量开关 9 是否在动作。该流量开关使流量的开关， 在流过的流量在例如 10l( 升 )/min 以下时为 ON， 在 15l/min 以上时为 OFF。因此， 如果用水量少至 10l/min 以下， 则进入 414 步骤， 在该步骤 发出泵停止指令。
接着， 用图 7、 图 8、 图 9、 图 10 说明 2 台以上的泵的实施例。图 7 是实施例中运转 2 台泵时的运转特性图， 纵轴表示供水压头 H(m)、 横轴表示用水量 Q(m3/min) 和泵马达运转 电流 I(A)。与图 1 相同的标记表示相同的部件而省略其说明。
曲线 I 是特定泵性能的特定频率 Nmax 下运转时的 2 台并行 ( 同时 ) 运转的泵 Q-H 性能。这种情况也与 1 台运转时相同， 在特定频率 Nmax( 泵 Q-H 性能曲线 A) 下运转到大水 量， 会有超过额定电流 IT 的区域。
因此， 在作为末端压力恒定控制的目标的管路阻力曲线 E 上， 相对图 1 中描述的两 点 (O1， O2)， 增加提供 2 台并行运转时的目标值的 O3 点 (Q-H 性能曲线 I、 阻力曲线 E 和 PH 的交点 )， 而成为三点。如前文所述， 这是为了执行末端压力恒定控制而生成在用频率和压 头表示的座标的三点成为目标压力的算式所需的。
然后， 在管路阻力曲线 E 上设置变频器运转时电流成为额定电流的点 O4 点。在该 点上， 如前所述， 将供水压力 Ht 和此时的频率 Nt 存入存储器， 用单泵能够运转到该点为止。 即， 用单泵能够运转的运转范围的最高频率为 Nt、 供水压力为 Ht、 用水量为 Qt。 如果用水量 超过 Qt， 则需要 2 台并行 ( 同时 ) 运转。此时第 2 台泵的频率为 Nc， 预先保存在存储器中。 另外， 泵的性能曲线为 G。曲线 H 是 2 台并行运转时的运转范围内最大水量 Qt×2 使用时的 频率 Nt×2( 表示 2 台同时为 Nt) 泵 Q-H 性能。 设目标压力为 SV， 并以两点 (O2 和 O3) 生成用水量 Qt ～ Qt×2 之间的算式， 得到 如下算式。
直线近似时，
SV ＝ (PH-Ht)/(Nmax-Nc)×(Nx-Nc)+Ht (3)
二次函数时，
SV ＝ (PH-Ht)/(Nmax-Nc)2×(Nx-Nc)2+Ht (4)
这里， Nx 为变量， 将当前运转的频率代入式 (3)、 (4)， 求得目标压力 SV。即， 控制 运转频率以使供水压力等于该目标压力 SV。
曲线 H 是为了在上述末端压力恒定控制中不超过额定电流 IT 而将频率限制为 Nt×2 时的泵 Q-H 性能， 虽然未图示， 此时的运转电流曲线将 F 设为 2 倍， 因而可知， 如果运 转范围在 QT×2 以下， 则不会超过额定电流 IT。可是， 算式 (2)、 (3) 的 PH ＝ Ht 的排出压 力恒定控制也作为该末端恒定控制的奇解而包含于其中。
作为参考， 将以上参数 ( 设定值和变量 ) 的意义表示如下。
一般通过推理计算， 以 PL ＝实际扬程 (Ha)+ 需要末端压头 (Hp) 进行求解。
PH 是与总扬程相当、 泵最终停止的停止压头 ( 将频率升高至 Nst 后停止 )， 即水量 Q3 时的上限目标压头。
PM 是水量 Q2 时的中间目标压头 (m)。
PS 是泵关闭压头 ( 频率 Nm 时 )(m)。
Hton 是第 2 台并行引入压力。
Htoff 是第 2 台并行解除压头。
Nm 是 1 台运转时泵的最高频率。
Nb 是 1 台运转时泵的最低频率， 通过9求出。CN 102477760 A
说明书7/13 页Nm×2 是 2 台并行运转时泵的最高频率。 Nc 是用水量 Q2 时第 2 台运转时泵的最低频率， 通过 求出。Nst 是第 1 台泵停止时的频率， 图 1 中， 用水量少， 如果即使将泵停止也成为良好状 态 ( 用水量为 Q1)， 则将变频器频率从 Nb 升高至 Nst 后使之停止。这意味着在压力罐内充 求解。满水。通过
此外， Nx 为当前频率， 且为变量。将该值代入算式 (1)、 (3) 或者 (2)、 (4)， 生成当 前频率下的目标压头。
根据以上所述， 在进行目标压头变更时， 需要变更 PL、 PM、 Nb、 Nc。此外， 需要与此 关联地变更泵运转控制所需的参数 ( 变量 )Nb、 Nc、 Nst。
接着说明并行运转引入、 解除时的条件。
并行引入条件能够用按上述设定的 Nt 和 Ht 设定为以下的 (i) ～ (v) 中的任一项。
(i) 可变速泵的变频器的运转频率成为 Nt 以上或者该状态持续规定时间， 压力传 感器检测的供水压力成为 Ht 以下或者该状态持续规定时间。
(ii) 可变速泵的变频器运转电流成为额定电流 It 以上或者该状态持续规定时 间。 (iii) 压力传感器检测的供水压力成为 Ht 以下或者该状态持续规定时间， 可变速 泵的变频器运转电流成为额定电流 It 以上或者该状态持续规定时间。
(iv) 可变速泵的变频器的运转频率成为 Nt 以上或者该状态持续规定时间， 可变 速泵的变频器运转电流成为额定电流 It 以上或者该状态持续规定时间。
(v) 可变速泵的变频器的运转频率成为 Nt 以上或者该状态持续规定时间， 压力传 感器检测的供水压力成为 Ht 以下或者该状态持续规定时间， 可变速泵的变频器运转电流 成为额定电流 It 以上或者该状态持续规定时间。
另外， 并行解除条件可以设定为以下的任一项。
(i) 可变速泵的变频器的运转频率成为 Nc 以下或者该状态持续规定时间， 压力传 感器检测的供水压力成为 Ht 以上或者该状态持续规定时间。
(ii) 可变速泵的变频器运转电流成为 Ic 以下或者该状态持续规定时间。
(iii) 可变速泵的变频器的运转电流成为 Ic 以下或者该状态持续规定时间， 压力 传感器检测的供水压力成为 Ht 以上或者该状态持续规定时间。
(iv) 可变速泵的变频器的运转频率成为 Nc 以下或者该状态持续规定时间， 可变 速泵的变频器的运转电流成为 Ic 以下或者该状态持续规定时间。
(v) 可变速泵的变频器的运转频率成为 Nc 以下或者该状态持续规定时间， 可变速 泵的变频器运转电流成为 Ic 以下或者该状态持续规定时间， 压力传感器检测的供水压力 成为 Ht 以上或者该状态持续规定时间。
图 8 是实施例的使用 2 台泵的供水装置的管路系统图和控制电路图。与图 2 所示 相比， 增加了吸水管 1-2、 隔离阀 2-2 ～ 2-4、 由马达 4-2 驱动并经由吸水管 1-2 将吸水侧的 水送往需要侧的泵 3-2、 止回阀 5-2、 流量开关 9-2、 漏电断路器 ELB-2、 可变速驱动马达 4-2 的变频器 INV2， 相同的标记表示相同的部件而省略说明。而且， 利用来自控制装置 CU 的速 度指令信号 f2 将规定的频率、 电压指令送往变频器 INV2。另外， 对应于该指令频率将 f20
作为变频器的当前频率返回到控制装置 CU。此外， 具有可显示电流、 频率、 运转和故障状态 或具有按键开关等的控制台 CONS2 和电流检测单元 CT2。 再有， 上述电流检测单元 CT2 也可 设在上述变频器内部。另外， 运转指令信号 RUN2 成为 ON 即起动， 成为 OFF 即停止。再有， 为了简化， 也可以省略上述 f20 而兼用 f2。另外， 也可省略 RUN2 信号而在输出 f2 时起动， 输出停止时停止。
而且， 还具有输出端子， 输入变频器的当前频率 f20、 压力传感器的信号 S0、 流量 开关 9-2 的信号 2、 S 和电流检测单元 CT2 的输出信号 I2， 输出送往变频器的速度指令信号 f2， 同样向继电器输出运转信号 RUN2。
图 9 表示另一实施例的供水装置的管路系统图和控制电路图。其中省略了图 8 所 示的控制装置 CU， 并将其功能以软件方式收纳到变频器的内部。 另外， 送往变频器 INV 的频 率 f2 指令、 来自变频器的应答频率 f20、 送往变频器的运转指令 RUN2 和电流检测单元 CT2 均设置成利用变频器内部数据、 状态信号。而且， 压力传感器 8 的输出信号 S0 连接到各个 变频器端子 3、 4， 流量开关 9-2 的输出信号 2、 S 连接到变频器 INV2 的输入端子 1、 2。另外， 与图 8 相同的标记表示相同的部件而省略说明。
接着， 用图 10、 图 11、 图 5 的流程图和图 6 的存储器映射详细说明如何在控制装置 CU 上进行以上所述的处理。 图 10 是在图 4 中增加了交替切换处理， 图 11 示出了并行引入和解除处理。在这 些图中， 用与图 4 相同的步骤编号表示相同的步骤， 因此省略说明。图 10 中， 在步骤 104 执 行了第 1 台泵的停止处理后， 在步骤 105 执行交替切换处理。之后， 跳回到步骤 405 并进行 此后的处理。所谓交替切换处理， 就是例如若当前运转的泵为 1 号机， 则接着运转的泵成为 2 号机那样的方式进行指针 (pointer) 切换的处理。
图 11 中， 在步骤 110 进行 Nt、 Ht、 It 的载入 ( 从存储器读出并载入寄存器 )。这 些数据在之后的处理中适当利用。在步骤 111 判断运转中的变频器 (INV1 和 INV2 中的某 一个运转 ) 的指令频率 f1 或 f2 是否为 Nt 以上， 如果是 Nt 以上， 则在步骤 112 中判断是否 经过了规定时间而进入下一个步骤 113。如果不是， 则返回到图 10 的步骤 409。也可以不 设定步骤 112、 114、 116、 121、 123 的规定时间， 但是， 为了可靠地执行动作， 优选设定规定时 间。
在步骤 113 中判断压力传感器检测的供水压力是否为 Ht 以下。如果为 “是” ， 则 在步骤 114 中判断是否经过了规定时间， 然后进入下一步骤 115。如果为 “否” ， 则返回到图 10 的步骤 409。在步骤 115 中判断变频器运转电流是否成为 It 以上。如果为 “是” ， 则在步 骤 116 中判断是否经过了规定时间后进入下一步骤 117。如果为 “否” ， 则返回图 10 的步骤 409。在步骤 117 中， 进行第 2 台的运转处理。该处理有如下两种方法， 适当分别使用。
(i) 将先运转的泵用作可变速泵 ( 变频器为频率控制 )， 每次随后运转时将泵用作 为定速泵 ( 变频器为频率定速控制 )。可变速泵为 1 台、 定速泵为 2 台以上。作为定速泵随 后运转的泵的变频器输出 Nt 频率， 并使运转频率不超过 Nt。
(ii) 将先运转的泵从可变速泵变更为定速泵， 随后运转的最先的泵用作可变速 泵， 接着每次随后运转时将泵用作定速泵 ( 变频器为频率定速控制 )。当然， 定速泵的频率 输出 Nt 频率， 运转频率不超过 Nt。
以上的处理为并行引入处理 ( 增泵处理 )。该并行引入处理的运转条件即如上所
述， 基于该条件适当地将步骤 110 ～ 116 的处理并行、 串行或删除地进行组合。
在步骤 118 中为了接着的并行解除 ( 减泵 ) 处理， 检测可变速泵的变频器的最低 频率 NC 并存入存储器 M114。最低频率 NC 检测处理 ( 方法 ) 如下所述。
定速泵输出固定速度 Nc， 可变速泵将目标压力设为 Hc， 改变上述可变速泵的变频 器的频率， 以使压力传感器 8 检测的供水压力成为与该 Hc 相等并将其输出， 执行目标压力 Hc 恒定控制。成为相等时的变频器频率为 Nc。前述的初始处理中 Nc 的数据例如预先设为 FFH， 如果预先设置为这样， 则可以预先防止上述所示的并行解除 ( 减泵 ) 的预想的误动作。
在步骤 119 中， 将 Nt、 Nc、 Ht 的数据载入 ( 从存储器读出并载入寄存器 )。这些数 据在之后的处理中适当利用。然后， 进入下一步骤 120。这里， 判断可变速泵的变频器指令 频率 (f1 或 f2) 是否成为 Nc 以下。如果为 “是” ， 则在步骤 121 中判断是否经过了规定时间 后， 进入下一次步骤 122。如果为 “否” ， 则返回步骤 117。在步骤 122 中判断压力传感器检 测的供水压力是否成为 Ht 以上。如果为 “是” ， 则在步骤 123 中判断是否经过了规定时间 后， 进入下一步骤 124。如果为 “否” 则返回步骤 117。在步骤 124， 判断运转电流是否为 Nc 以下。如为 “是” 则执行步骤 125 后， 进入步骤 126。如为 “否” 则返回步骤 117。
在步骤 126 中执行停止当前运转的泵中的 1 台的并行解除 ( 减泵 ) 处理。之后， 返回图 10 的步骤 405。该步骤 126 的并行解除 ( 减泵 ) 处理有如下两种方法， 可适当地分 别使用。 (i) 将当前运转的可变速泵 ( 变频器为频率控制 ) 停止， 将运转中的定速泵中最先 运转的泵变更为可变速泵， 并使该泵的变频器的运转频率不超过 Nt。
(ii) 运转中的可变速泵保持不变， 并将运转中的定速泵中最先运转的泵停止。
以上的处理为并行解除处理 ( 减泵处理 )。该并行解除处理的运转条件与上述所 示的一样， 基于该条件适当地将步骤 119 ～ 125 的处理并行、 串行或删除而进行组合。
在以上那样的本实施例中， 提供一种供水装置， 具有 ： 由可变速驱动单元驱动的 1 台以上的可变速泵以及与这些泵连接的供水管、 安装于该供水管的压力检测单元、 检测上 述可变速驱动单元的电流的电流检测单元， 向可变速驱动单元发出速度指令的速度指令单 元、 设定供水系统所要求的压力目标值的设定单元、 基于由该设定单元设定的设定值而自 动生成或更新末端压力恒定控制的算式的单元、 自动设定或更新自动运转所要求的设定值 的单元、 以及存储这些算式和设定值的存储部， 上述 1 台以上的泵具有根据上述自动生成 或更新的末端压力恒定控制的算式和设定值可变速运转的可变速控制单元， 且具有上述可 变速驱动单元的额定电流设定单元及其存储部， 在运转时限制运转范围， 以使上述可变速 驱动单元的电流检测单元检测的电流值不超过存储于上述存储部的额定电流。
另外， 本实施例中， 提供一种供水装置， 该供水装置具有 ： 由可变速驱动单元驱动 的 1 台以上的可变速泵及与这些泵连接的供水管、 安装于该供水管的压力检测单元、 检测 上述可变速驱动单元的电流的电流检测单元、 向可变速驱动单元发送速度指令的速度指令 单元、 设定供水系统所要求的压力目标值的设定单元、 基于由该设定单元设定的设定值自 动生成或更新末端压力恒定控制的算式的单元、 自动设定或更新自动运转所要求的设定值 的单元以及存储这些算式和设定值的存储部， 且具有使上述 1 台以上的泵按照上述自动生 成或更新的末端压力恒定控制的算式和设定值可变速运转的可变速控制单元， 且具有上述 可变速驱动单元的额定电流设定单元及其存储部， 并在随时增速处理前设置有判断是否超
过额定电流的判断处理， 以使得在运转时上述可变速驱动单元的电流检测单元检测的电流 值不超过上述存储部中存储的额定电流。
而且， 本实施例是在上述供水装置中， 设置成可在规定时间执行判断是否超过额 定电流的判断处理的供水装置。
另外， 本实施例中， 提供一种供水装置， 具有 ： 由可变速驱动单元驱动的 1 台以上 的可变速泵及与这些泵连接的供水管、 该供水管上安装的压力检测单元、 检测上述可变速 驱动单元的电流的电流检测单元、 向可变速驱动单元发送速度指令的速度指令单元、 设定 供水系统所要求的压力目标值的设定单元、 基于由该设定单元设定的设定值而自动生成或 更新末端压力恒定控制的算式的单元、 将自动运转所要求的设定值自动设定或更新的单元 以及存储这些算式和设定值的存储部， 该供水装置具有使上述 1 台以上的泵按照上述自动 生成或更新的末端压力恒定控制的算式和设定值可变速运转的可变速控制单元， 将上述可 变速驱动单元的额定电流设定单元检测出额定电流时或者检测额定电流并且经过了规定 时间时的上述可变速驱动单元的频率和压力检测单元检测出的供水压力或这二者中的任 一者存入上述存储单元。
此外， 本实施例中， 设置成使增速处理时的频率输出不超出存储部中存储的额定 电流对应的频率。 另外， 本实施例中， 提供一种供水装置， 具有 ： 由可变速驱动单元驱动的 1 台以上 的可变速泵及与这些泵连接的供水管、 安装在该供水管上的压力检测单元、 检测上述可变 速驱动单元的电流的电流检测单元、 向可变速驱动单元发出速度指令的速度指令单元、 设 定供水系统所要求的压力目标值的设定单元、 基于由该设定单元设定的设定值而自动生成 或更新末端压力恒定控制的算式的单元、 将自动运转所要求的设定值自动设定或更新的单 元以及存储这些算式和设定值的存储部， 且具有使上述 1 台以上的泵按照上述自动生成或 更新的末端压力恒定控制的算式和设定值可变速运转的可变速控制单元， 在变速泵运转 中、 或者变速泵和定速泵的并行运转中、 或者变速泵和多个定速泵的并行运转中， 上述变速 泵随着用水量的增加而增速， 上述可变速驱动单元的电流检测单元在规定时间内检测出额 定电流时使定速泵起动。
另外， 本实施例中， 在变速泵运转中、 或者变速泵和定速泵的并行运转中、 或者变 速泵和多个定速泵的并行运转中， 上述变速泵随着用水量的增加而增速， 在上述可变速驱 动单元的电流检测单元检测出额定电流时将上述可变速驱动单元的频率和压力检测单元 检测出的供水压力或者这二者中的任一者存入上述存储单元， 并且， 在上述可变速驱动单 元的电流检测单元检测额定电流， 且在上述可变速驱动单元的频率成为上述存储部中存储 的上述可变速驱动单元的频率以上并经过了规定时间时或者检测出上述压力检测单元检 测的供水压力成为上述存储部中存储的压力检测单元检测的供水压力以下持续规定时间 时使定速泵起动。
另外， 本实施例提供一种供水装置， 设置成在可变速泵最大能力运转中、 或者可变 速泵最大能力与定速泵的并行运转中、 或者在可变速泵最大能力与多个定速泵的并行运转 的各阶段上述可变速泵随着用水量的增减而增减速时， 将上述可变速泵的可变速驱动单元 在各阶段上的上述电流检测单元检测出额定电流时的上述 1 台以上的定速泵的频率、 上述 电流检测单元检测出额定电流时的上述压力检测单元检测的压力和上述可变速泵的可变
速驱动单元的最低频率存入上述存储单元的存储部， 上述可变速泵的可变速驱动单元输出 上述存储部中存储的最低频率， 并且上述 1 台以上的定速泵的可变速驱动单元输出上述存 储部中存储的最高频率， 在上述压力检测单元检测出上述存储单元的存储部中存储的压力 时或者经过了规定时间时使可变速泵停止以减少泵数。
另外， 本实施例提供一种供水装置， 设置成在可变速泵最大能力运转中、 或者可变 速泵最大能力与定速泵的并行运转中、 或者可变速泵最大能力与多个定速泵的并行运转中 的各阶段上述可变速泵随着用水量的增减而增减速时， 上述可变速泵的可变速驱动单元将 各阶段上的上述电流检测单元检测出额定电流时的上述 1 台以上的定速泵的频率和上述 电流检测单元检测出额定电流时的上述压力检测单元检测的压力、 以及上述可变速泵的可 变速驱动单元的最低频率存入上述存储单元的存储部， 上述可变速泵的可变速驱动单元输 出上述存储部中存储的最低频率， 并且上述 1 台以上的定速泵的可变速驱动单元输出上述 存储部中存储的最高频率， 在上述压力检测单元检测出上述存储单元的存储部中存储的压 力时或者经过了规定时间时将可变速泵停止以减少泵数， 并将 1 台以上的定速泵中最先运 转的泵设为可变速泵。
另外， 本实施例中提供一种供水装置， 在可变速泵最大能力运转中、 或者可变速泵 最大能力与定速泵的并行运转中、 或者可变速泵最大能力与多个定速泵的并行运转中的各 阶段上述可变速泵随着用水量的增减而增减速时， 上述可变速泵的可变速驱动单元将在各 阶段上的上述电流检测单元检测出额定电流时的上述 1 台以上的定速泵的频率、 上述电流 检测单元检测出额定电流时的上述压力检测单元检测的压力、 和上述可变速泵的可变速驱 动单元的最低频率存入上述存储单元的存储部， 上述可变速泵的可变速驱动单元输出上述 存储部中存储的最低频率并且上述 1 台以上的定速泵的可变速驱动单元输出上述存储部 中存储的最高频率， 在上述压力检测单元检测出上述存储单元的存储部中存储的压力时或 者经过了规定时间时， 将 1 台以上的定速泵中最先运转的泵停止以减少泵数。
而且， 本实施例提供一种供水装置， 在可变速泵最大能力运转中、 或者可变速泵最 大能力与定速泵的并行运转中、 或者可变速泵最大能力与多个定速泵的并行运转中的各阶 段上述可变速泵随着用水量的增减而增减速时， 上述可变速泵的可变速驱动单元将各阶段 上的上述电流检测单元检测出额定电流时的上述 1 台以上的定速泵的频率、 上述电流检测 单元检测出额定电流时的上述压力检测单元检测出的压力、 上述可变速泵检测出上述压力 检测单元所检测出压力时的上述可变速驱动单元的最低频率、 和此时的可变速驱动单元的 电流值存入上述存储单元的存储部， 上述可变速泵的可变速驱动单元输出上述存储部中存 储的电流值， 上述 1 台以上的定速泵的可变速驱动单元输出上述存储部中存储的最高频 率， 在上述压力检测单元检测出上述存储单元的存储部中存储的压力时或者经过了规定时 间时将上述可变速泵停止以减少泵数， 并且将 1 台以上的定速泵中最先运转的泵设为可变 速泵。
此外， 本实施例提供一种供水装置， 在可变速泵最大能力运转中、 或者可变速泵最 大能力与定速泵的并行运转中、 或者可变速泵最大能力与多个定速泵的并行运转中的各阶 段上， 上述可变速泵随着用水量的增减而增减速时， 上述可变速泵的可变速驱动单元检测 出各阶段上的上述电流检测单元检测出额定电流时的上述 1 台以上的定速泵的频率和上 述电流检测单元检测出额定电流时的上述压力检测单元检测出的压力、 上述可变速泵检测出上述压力检测单元所检测的压力时的上述可变速驱动单元的最低频率、 和此时的可变速 驱动单元的电流值存入上述存储单元的存储部， 在上述可变速泵的可变速驱动单元输出上 述存储部中存储的电流值、 上述 1 台以上的定速泵的可变速驱动单元输出上述存储部中存 储的最高频率、 上述压力检测单元检测出上述存储单元的存储部中存储的压力时、 或者经 过了规定时间时， 将上述 1 台以上的定速泵中最先运转的泵停止以减少泵数。
此外， 本实施例提供一种供水装置， 在 2 台以上运转的各区间， 作为上限值侧的压 力设定值和频率设定值， 将所设定的值存储在存储部中， 作为下限值侧的压力设定值， 检测 出在运转中成为额定电流时的供水压力并存入存储部， 作为频率设定值， 在将并行运转中 成为额定电流时的供水压力作为目标的恒定控制中获得并检测出， 作为最低频率存入存储 部， 并基于上述下限值侧和上限值侧各设定值自动生成或更新末端压力恒定控制的算式。
利用本实施例， 可取得这样的效果 ： 在使用通过 1 台以上的可变速泵的可变速驱 动单元驱动的多个泵的供水装置的末端压力恒定控制中， 执行运转时电流不超过额定电流 的处理来限制运转范围， 并且检测出可变速驱动单元的运转电流成为额定电流时的压力、 频率、 并行运转的泵数减少时的可变速驱动单元的最低频率并存入存储部， 并据此进行并 行运转的增泵处理、 减泵处理， 因此， 不必关心成为过载运转或过电流运转， 使得无论在具 有何种性能的泵中都可适用末端压力恒定控制。
再有， 以上的实施例中， 以 2 台泵为例作了说明， 但是对于 1 台或 3 台以上的泵也 能适用。
( 实施例 2)
以下， 参照附图说明实施例 2。
图 12、 13 是表示运转 1 台以上的泵时的控制步骤的流程图， 图 12 在前述的图 10 的步骤 412 和 418 之后增加了基于算式更新目标压力的处理， 并在步骤 411 之前增加了确 认经过规定时间 t0 的处理。
即， 在步骤 309 的判断中， 如果是 H0+2m ≥ H ≥ H0-2m， 则表示目标压头 H0 与供水 压相等， 进入步骤 311 并在该步骤中判断是否经过了规定时间。如果经过了规定时间， 则进 入步骤 312， 执行基于算式的目标压头更新处理。在此， 如上所述， 通过算式 (1) ～ (4)， 使 用前述的存储器中存放的数据自动生成算式。然后， 在该算式中将当前的变频器频率代入 fx 来更新目标压头， 然后跳回到步骤 309。
如果在步骤 309 的判断中判断为 H0+2m ＜ H， 则执行步骤 310 的减速处理， 并执行 步骤 313， 如果变频器到达速度与指令速度一致， 则在下一步骤 314 中更新基于如前述那样 的算式的目标压力。
如果在步骤 309 的判断中判断为 H0-2m ＞ H， 则执行步骤 318 的增速处理， 并执行 步骤 319， 如果变频器到达速度与指令速度相一致， 则接着在步骤 320 中基于与前述同样的 算式更新目标压力。
再有， 在以上的步骤 312、 314、 320 中执行了目标压力的算式自动更新， 但是该算 式自动更新可以单独地处理任一个而将其它屏蔽， 也可组合地进行处理， 或者将三个全部 处理。此外， 也可以将图 13 所示的定期的目标压力的算式自动更新与图 12 所示的上述步 骤组合进行。
因此， 在进行目标压力的算式自动更新时不会发生猎振， 从而能够不产生压力变动。图 13 可以用例如 100msec 的计时中断处理等执行。在该图中， 在步骤 501 ～ 504 以规 定时间检测当前供水压力与前一时间的供水压力之间的变化， 在步骤 505 ～ 508 以规定时 间检测发送给变频器的指令频率与前一指令频率之间的变化， 在步骤 509 ～ 510 以规定时 间检测发送给变频器的指令频率是否与变频器到达频率一致， 如果为真， 则在步骤 511 自 动更新目标压力的算式。更新的方法步骤在前面已清晰阐述而省略说明。这样一来， 在用 水量变动而更新目标压力时， 能够不发生变频器频率变动、 目标压力的猎振和压力变动。
接着， 用图 14 说明以上说明的末端压力恒定控制的目标压力如何在阻力曲线上 收敛。为了使说明简单易懂， 将目标压力的不灵敏区 2m 排除而进行说明。在图 14 中， 现在 设为在阻力曲线 E、 变频器频率 Ni 时的泵性能曲线与目标压力 H0i 的交点 Oi 上运转。这 里， 目标压力 H0i 是在上述算式 (1) ～ (4) 中作为变量的当前频率 Nx 中代入频率 Ni 得到 的结果。考虑在该状态下用水量从 Qi 增加到 Qi1 的情况。当然， 供水压力下降， 运转点成 为 O1。
压力传感器检测出该降低的压力， 将其与目标压力 H0i 比较， 并进行将变频器频 率增速至 Ni1 的处理。结果， 运转点移动到 O2 点， 但是由于与目标压力 H0i 不相等， 所以一 直进行上述增速处理， 直到成为相等为止。结果， 变频器频率为 Ni2、 运转点为 O3， 目标压力 H0i 与压力传感器检测出的供水压力相一致。这里， 如前所述， 目标压力的更新条件是到达 目标压力后经过一定时间、 或者指令速度不再变化时、 或者频率到达时、 或者这些状态的组 合、 或者设置成定期更新。即， 在将变频器频率 Ni2 代入算式的变量 Nx 时， 得到目标压力 H01。此时假想的运转点为 O4。但是， 用水量为 Qi1、 供水压力为 H0i， 实际运转点为 O3。对 于目标压力 H01 而言， 供水压力仍处于低的状态。重复进行上述处理步骤， 其结果是， 目标 压力收敛于阻力曲线 E( 未图示 )。
以上的说明描述了用水量增加的情况， 但是同样可以推断出用水量减少的情况。 即， 一旦供水压力上升， 目标压力和供水压力从该点开始在阻力曲线上收敛。但是， 可以认 为： 如果前述的目标压力设定更新条件不成立， 则成为基于前一目标压力的排出压力恒定 控制， 不能将阻力曲线上的规定压力设为目标压力， 会产生压力低或者压力高的问题。因 此， 作为对策， 在进行增速处理或者减速处理前， 测量目标压力不被更新的时间和速度变化 的增减量， 如果该时间经过了规定时间则更新目标压力。 然后， 更新时的代入算式的变频器 频率设成对所测量的速度变化的增减量进行平均、 并将该平均值与更新前的频率相加而得 到的值。具体而言， 执行图 12 的流程图中的步骤 318 的增速处理、 步骤 310 的减速处理和 步骤 312 的目标压力更新处理即可。
再有， 如果在比设定时间长的第 2 设定时间内没有进行目标压力的更新， 则也可 以在以压力检测单元检测出的压力不变化的状态经过了第 3 设定时间时由目标压力设定 单元更新目标压力。