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技術 給水設備

出願人 富士電機株式会社
発明者 矢山高裕
出願日 2011年5月27日 (9年2ヶ月経過) 出願番号 2011-118929
公開日 2012年12月13日 (7年7ヶ月経過) 公開番号 2012-246826
状態 特許登録済
技術分野 非容積形ポンプの制御 容積形ポンプの制御
主要キーワード 作動故障 圧力ロス 逆流圧力 監視指令 数ヘルツ 順変換回路 復旧運転 逆流阻止弁
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2012年12月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

逆流阻止弁ポンプなどからなる給水装置複数組備え、これらの給水装置が互いに配水管を介して並列結合された給水設備において、逆流阻止弁の異常検知を容易にする。

解決手段

給水設備3は、逆流阻止弁11,21、ポンプ12,22を形成するモータを駆動するモータ駆動装置16,26からなる給水装置15,25と、モータ駆動装置を介して給水装置の動作状態を制御するポンプ制御装置4とから構成され、モータ駆動装置に新たに備えた監視回路により、モータの何れかが逆転していることを検知するために特別な器具を必要とせず、その結果、給水設備3の価格上昇も僅かにし、また、前記検知回路により逆転が検知されたときには、ポンプ制御装置から指令により、全給水装置を一旦完全停止させ、その後、全給水装置を同時再起動させるようにして、この給水設備の一時的な復旧運転が可能とし、頑健性の向上を図るようにしている。

概要

背景

図4は、この種の給水設備の従来例を示す模式的概念構成図である。なお、この図においては、前記複数組給水装置として、2組の給水装置を例示している。

すなわち、この給水設備1には、逆流阻止弁11,21、ポンプ12,22、ポンプ12,22を形成する交流電動機ACM)としてのモータ(12a,22a)を駆動するモータ駆動装置13,23からなる給水装置10,20と、モータ駆動装置13,23を介して給水装置10,20の動作状態を制御するポンプ制御装置2とが示されている。

図5は、図4に示したモータ駆動装置23の詳細回路構成図である。この図において、31は入力コンタクタ、32は図示のように順変換回路逆変換回路から形成されるインバータ、33は出力コンタクタである。

このモータ駆動装置23では、先ず、ポンプ制御装置2からの入力コンタクタ31への投入指令に対応して入力コンタクタ31が閉路すると、商用電源などの交流電源から入力電圧がインバータ32に印加され、次に発せられるポンプ制御装置2からのインバータ32への運転指令とモータ22aの起動周波数に対応した周波数設定とに基づいてインバータ32の出力には、この周波数設定に対応した周波数電圧出力電圧が発生する。

次に、ポンプ制御装置2からの出力コンタクタ33への投入指令に対応して出力コンタクタ33が閉路することにより、前記出力電圧がポンプ22を形成するモータ22aに印加されて、ポンプ22が回転を開始し、その後の前記周波数設定の増大に伴って、インバータ32の出力電圧の周波数・電圧が増大し、ポンプ22が所定の回転数に達することで、ポンプ22の起動が完了し、この給水装置20は通常の給水状態に入る。

このとき、インバータ32の動作状態として、例えば、過電流過負荷などが発生すると、この状態を異常信号としてポンプ制御装置2に伝達するようにしている。なお、モータ駆動装置13もモータ駆動装置23と同じ構成であるので、ここでの説明は省略する。

概要

逆流阻止弁,ポンプなどからなる給水装置を複数組備え、これらの給水装置が互いに配水管を介して並列結合された給水設備において、逆流阻止弁の異常検知を容易にする。給水設備3は、逆流阻止弁11,21、ポンプ12,22を形成するモータを駆動するモータ駆動装置16,26からなる給水装置15,25と、モータ駆動装置を介して給水装置の動作状態を制御するポンプ制御装置4とから構成され、モータ駆動装置に新たに備えた監視回路により、モータの何れかが逆転していることを検知するために特別な器具を必要とせず、その結果、給水設備3の価格上昇も僅かにし、また、前記検知回路により逆転が検知されたときには、ポンプ制御装置から指令により、全給水装置を一旦完全停止させ、その後、全給水装置を同時再起動させるようにして、この給水設備の一時的な復旧運転が可能とし、頑健性の向上をるようにしている。

目的

この発明の目的は、上記問題を解決し、専用の機器を追加設置することなく逆流阻止弁の故障を検知することができ、また、逆流阻止弁に故障が発生しても圧力ロスを発生することなく復旧運転が可能な給水設備を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

逆流阻止弁ポンプ,該ポンプを形成するモータを駆動するモータ駆動装置からなる給水装置複数組と、これらの給水装置は互いに配水管を介して並列結合すると共に、それぞれの前記モータ駆動装置を介して個々の給水装置の動作状態を制御するポンプ制御装置とを備えた給水設備において、前記ポンプ制御装置から指令により停止している前記ポンプ制御装置のモータが逆転しているか否かを監視して前記逆流阻止弁の故障を検知することを特徴とする給水設備。

請求項2

請求項1に記載の給水設備において、前記モータが逆転しているか否かの監視を、停止中の前記給水装置を起動する際に行うことを特徴とする給水設備。

請求項3

請求項1に記載の給水設備において、前記モータが逆転しているか否かの監視を、停止中の前記給水装置に対し予め設定した時間間隔で行うことを特徴とする給水設備。

請求項4

請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の給水設備において、前記モータの逆転は該モータの一次巻線端子電圧、又は該モータの一次巻線の端子電圧と一次巻線電流とに基づいて検知するようにしたことを特徴とする給水設備。

請求項5

請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の給水設備において、前記何れかのポンプを形成するモータが逆回転していることが検知されたときには、前記ポンプ制御装置から指令により、運転中であった給水装置を一旦完全停止させ、その後、運転中であった給水装置と逆流阻止弁の故障を検知した給水装置とを同時再起動させるようにしたことを特徴とする給水設備。

技術分野

0001

この発明は、逆流阻止弁ポンプなどからなる給水装置複数組備え、これらの給水装置が互いに配水管を介して並列結合された給水設備に関する。

背景技術

0002

図4は、この種の給水設備の従来例を示す模式的概念構成図である。なお、この図においては、前記複数組の給水装置として、2組の給水装置を例示している。

0003

すなわち、この給水設備1には、逆流阻止弁11,21、ポンプ12,22、ポンプ12,22を形成する交流電動機ACM)としてのモータ(12a,22a)を駆動するモータ駆動装置13,23からなる給水装置10,20と、モータ駆動装置13,23を介して給水装置10,20の動作状態を制御するポンプ制御装置2とが示されている。

0004

図5は、図4に示したモータ駆動装置23の詳細回路構成図である。この図において、31は入力コンタクタ、32は図示のように順変換回路逆変換回路から形成されるインバータ、33は出力コンタクタである。

0005

このモータ駆動装置23では、先ず、ポンプ制御装置2からの入力コンタクタ31への投入指令に対応して入力コンタクタ31が閉路すると、商用電源などの交流電源から入力電圧がインバータ32に印加され、次に発せられるポンプ制御装置2からのインバータ32への運転指令とモータ22aの起動周波数に対応した周波数設定とに基づいてインバータ32の出力には、この周波数設定に対応した周波数電圧出力電圧が発生する。

0006

次に、ポンプ制御装置2からの出力コンタクタ33への投入指令に対応して出力コンタクタ33が閉路することにより、前記出力電圧がポンプ22を形成するモータ22aに印加されて、ポンプ22が回転を開始し、その後の前記周波数設定の増大に伴って、インバータ32の出力電圧の周波数・電圧が増大し、ポンプ22が所定の回転数に達することで、ポンプ22の起動が完了し、この給水装置20は通常の給水状態に入る。

0007

このとき、インバータ32の動作状態として、例えば、過電流過負荷などが発生すると、この状態を異常信号としてポンプ制御装置2に伝達するようにしている。なお、モータ駆動装置13もモータ駆動装置23と同じ構成であるので、ここでの説明は省略する。

先行技術

0008

特開平8−200282号公報 (図1など)

発明が解決しようとする課題

0009

図4に示した従来の給水設備1において、給水装置10,20それぞれに備える逆流阻止弁11,21は、繰り返し印加される圧力に起因する経年劣化により、作動故障が生ずることが知られている。

0010

この作動故障が発生した逆流阻止弁側の給水装置が停止中の場合、例えば、図4において作動故障が発生している逆流阻止弁21側の給水装置20が停止中の場合には、本来、吸込口から給水装置10を介して吐出口側に供給されるはずの液体の一部が故障した逆流阻止弁21を介して、吸込口側に回り込むこととなり、その結果、圧力ロス並びに吸込口側に汚染が発生するという問題点があった。

0011

しかしながら、逆流阻止弁の作動状況は、その構造上、外部から目視点検が不可能であるため、保守点検するためには給水装置を停止させる必要があった。

0012

このような問題点に対処するために、例えば、上記特許文献1に開示されているものが知られているが、この特許文献1での解決策は、各逆流阻止弁の周辺に、仕切り弁圧力センサなどの専用の器具を追加設置する必要があり、部品点数の増加による給水設備全体のコストアップとなる。さらに、特許文献1では、逆流阻止弁の故障を検知することはできるものの、故障した逆流阻止弁を交換するまでの間は圧力ロスが発生したままで運転を継続しなければならないという問題があった。

0013

この発明の目的は、上記問題を解決し、専用の機器を追加設置することなく逆流阻止弁の故障を検知することができ、また、逆流阻止弁に故障が発生しても圧力ロスを発生することなく復旧運転が可能な給水設備を提供することにある。

課題を解決するための手段

0014

この第1の発明は、逆流阻止弁,ポンプ,該ポンプを形成するモータを駆動するモータ駆動装置からなる給水装置を複数組と、これらの給水装置は互いに配水管を介して並列結合すると共に、それぞれの前記モータ駆動装置を介して個々の給水装置の動作状態を制御するポンプ制御装置とを備えた給水設備において、
前記ポンプ制御装置から指令により停止している前記ポンプ制御装置のモータが逆転しているか否かを監視して前記逆流阻止弁の故障を検知することを特徴とする。

0015

第2の発明は、前記第1の発明の給水設備において、
前記モータが逆転しているか否かの監視を、停止中の前記給水装置を起動する際に行うことを特徴とする。

0016

また、第3の発明は、前記第1の発明の給水設備において、
前記モータが逆転しているか否かの監視を、停止中の前記給水装置に対し予め設定した時間間隔で行うことを特徴とする。

0017

また第4の発明は、前記第1〜3のうちの何れかの発明の給水設備において、
前記モータの逆転は該モータの一次巻線端子電圧、又は該モータの一次巻線の端子電圧と一次巻線電流とに基づいて検知するようにしたことを特徴とする。

0018

さらに第5の発明は、前記第1〜4のうちの何れかの発明の給水設備において、
前記何れかのポンプを形成するモータが逆回転していることが検知されたときには、
前記ポンプ制御装置から指令により、運転中であった給水装置を一旦完全停止させ、その後、運転中であった給水装置と逆流阻止弁の故障を検知した給水装置とを同時再起動させるようにしたことを特徴とする。

発明の効果

0019

この発明によれば、給水装置の逆流阻止弁の不具合を検知するために、特別な器具を必要とせず、その結果、給水設備全体の価格上昇も抑制され、また、逆流阻止弁の不具合が検知されたときには、ポンプ制御装置から指令により、全給水装置を一旦完全停止させ、その後、全給水装置を同時再起動させるようにして、この給水設備の一時的な復旧運転が可能となることから、給水設備全体の頑健性の向上を図ることができる。

図面の簡単な説明

0020

この発明の実施例を示す給水設備の模式的概念構成図
図1の部分詳細回路構成図
図2の動作を説明するフローチャート
従来例を示す給水設備の模式的概念構成図
図4の部分詳細回路構成図

実施例

0021

図1は、この発明の実施の形態を示す給水設備の模式的概念構成図であり、この図において、図4に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。さらに、この図においても、前記複数組の給水装置として、2組の給水装置を例示している。

0022

すなわち、図1に示した給水設備3には、従来の給水装置10,20に代えて、モータ駆動装置13,23がモータ駆動装置16,26に変更された給水装置15,25が備えられ、また、ポンプ制御装置2に代えて、ポンプ制御装置4が備えられている。

0023

図2は、図1に示したモータ駆動装置26の詳細回路構成図である。この図において、
図5に示した従来のモータ駆動装置23と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここでは、その説明を省略する。

0024

すなわち、図2に示したモータ駆動装置26には、入力コンタクタ31,インバータ32,出力コンタクタ33の他に、モータ22aの一次巻線電流(インバータ32の出力電流)を検出する電流検出器34と、モータ22aの一次巻線の端子電圧(インバータ32の出力電圧)、あるいは電流検出器34の出力とモータ22aの一次巻線の端子電圧とに基づいてモータ22aの逆転を検知する監視回路35とが追加設置されている。なお、モータ駆動装置16の構成もモータ駆動装置26と同じ構成であるので、以下ではモータ駆動装置26により説明する。

0025

このモータ駆動装置26では、ポンプ制御装置4からの入力コンタクタ31への投入指令と、インバータ32への運転指令および周波数設定と、出力コンタクタ33への投入指令とに基づく通常の動作は、先述のモータ駆動装置23と同じである。

0026

図2に示した監視回路35の動作を、図3に示すフローチャートを参照しつつ、以下に説明をする。

0027

先ず、ポンプ制御装置4から指令により給水装置25が停止中に、ポンプ制御装置4からの監視指令を監視回路35が受信すると、モータ22aの端子電圧を読込み(ステップS1)、この端子電圧がほぼか否かを確認する(ステップS2)。

0028

前記端子電圧が零でなければ(ステップS2、分岐Y)、モータ22aが同期電動機であり、且つ、逆流阻止弁21が故障してモータ22aが逆転中であると認定されるので、ステップS3に移り、このことをポンプ制御装置4に送信する。

0029

また、前記読込んだ端子電圧がほぼ零であれば(ステップS2、分岐N)、モータ22aが同期電動機であり、且つ、停止中か、または、モータ22aが誘導電動機であると認定されるので、ステップS4に移り、ポンプ制御装置4を介して、入力コンタクタ31への投入指令と、インバータ32への運転指令および周波数設定と、出力コンタクタ33への投入指令とが順次発せられて、先述の通常の相回転方向で起動時より低い周波数(数ヘルツ程度)・電圧の交流電圧がモータ22aに印加されるのを待つ(ステップS5、分岐N)。

0030

前記交流電圧がモータ22aに印加されると(ステップS5、分岐Y)、モータ22aへの印加電圧と、電流検出器34を介したモータ電流とを10ミリ秒程度の時間間隔のサンプリングで順次読込む(ステップS6)。

0031

この読込んだモータ22aの電圧の変化と電流の変化とから、その位相関係を把握し、モータ22aが制動状態であれば(ステップS7、分岐Y)、モータ22aが誘導電動機であり、且つ、逆流阻止弁21が故障してモータ22aが逆転中であると認定されるので、ステップS3に移り、このことをポンプ制御装置4に送信する。

0032

また、モータ22aが駆動状態であれば(ステップS7、分岐N)、モータ22aが正常であり、且つ、逆流阻止弁21も正常であると認定されるので、ステップS8に移り、このことをポンプ制御装置4に送信する。

0033

なお、停止中の給水装置25に対して、停止中の給水装置を起動する際にモータ22aが逆転しているか否かを上述の監視回路35により監視するようにしてもよいし、予め設定した時間間隔で定期的にモータ22aが逆転しているか否かを上述の監視回路35により監視するようにしてもよい。

0034

また、上記ステップS3において、給水装置25が停止中に監視回路35からモータ22aが逆転している状態信号をポンプ制御装置4に送信すると、この信号を受信したポンプ制御装置4では逆流阻止弁21が故障していることを外部表示する。一方、逆流阻止弁21が故障している通知を受けたポンプ制御装置4は、現在運転中の給水装置15を全て一旦停止させ、運転中の給水装置15を停止させた後、この運転中であった給水装置15とともに逆流阻止弁21が故障していることが検知された給水装置25を同時に再起動する。これにより給水設備としての機能を維持しつつ、一時的な復旧運転を行うことが可能になる。

0035

ここで、運転中の給水装置15を一旦停止させるのは、逆流阻止弁21が故障している給水装置25を確実に起動させるためである。すなわち、運転中の給水装置15を停止させない場合、逆流阻止弁21が故障している給水装置25は、吐出口からの逆流圧力により正常に起動できない可能性があり、運転中の給水装置15を停止させることによって吐出口からの逆流圧力を緩和し、逆流阻止弁21が故障している給水装置25を確実に起動させるものである。

0036

なお、モータ駆動回路15にも上述の監視回路35と同様の機能が備えられている。また、この実施の形態では2組の給水装置を例示しているが、3組以上の給水装置でもそれぞれのモータ駆動回路に監視回路を設けることにより同様に実現可能である。

0037

従って、モータ12a,22aの何れかが逆転していることを検知するために、特別な器具を必要とせず、その結果、給水設備3の価格上昇も僅かであり、また、検知されたときには、ポンプ制御装置4から指令により、全給水装置を一旦完全停止させ、その後、運転中であった給水装置15とともに逆流阻止弁21が故障していることが検知された給水装置25を同時再起動させるようにして、この給水設備3の一時的な復旧運転が可能となり、頑健性の向上を図ることができる。

0038

1,3…給水設備、2,4…ポンプ制御装置、10,15,20,25…給水装置、11,21…逆流阻止弁、12,22…ポンプ、12a,22a…モータ、13,16,23,26…モータ駆動装置、31…入力コンタクタ、31…インバータ、33…出力コンタクタ、34…電流検出器、35…監視回路。

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