JPS588002B2 - 広域パイプ配水設備における末端圧制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は広域パイプ配水設備における末端圧制御方式に
関するものである。

パイプによって広域に配水する場合、どの末端において
も常に充分な給水圧が得られるようにするために、送水
元においては適切に加圧して送水する必要がある。

必要な加圧量は各末端における水の需要状況に応じて変
わるが、送水をポンプで行う場合、どんな需要にも応え
られるほど充分高い圧力で常時加圧しておくのは省エネ
ルギーの見地から好ましくないので、需要状況に見合っ
た圧力で送水する。

需要状況は刻々に変化するので圧力の制御はダイナミッ
クに行わなければならない。

従来の圧力制御の一方式としては、送水の元流量を測定
してＱ−Ｈ曲線から必要送水圧を求めて、それをポンプ
の吐出圧力制御装置に設定する方式があるが、元流量に
基づく制御なので末端圧のきめ細かな制御はできない。

また従来の他の方式としては需要状況に基づいて経験的
にだいたいの適正圧力値を求めてそれをポンプの吐出圧
力制御装置に設定する方式や、配水網中の代表的な分岐
点の圧力測定値に基づいてポンプの吐出圧力を制御する
方式があるが、いずれも末端圧のきめ細かな制御はでき
ない。

したがって従来の方式においては需要の状況によっては
条件の悪い末端が断水することがある。

なお、末端圧力をきめ細かく制御するためには、各末端
に圧力検出器を配置し、各圧力検出器の信号のうち最も
悪い状態を示す信号に基づいてポンプ圧力を制御するこ
とが考えられるが、経済的に引き合わないので実現され
ていない。

本発明の目的は、末端圧のきめ細かな制御が経済的に行
える広域パイプ配水設備における末端圧制御方式を提供
することにある。

本発明は、各末端における給水流量に基づいて、各末端
の所定の給水圧力を維持するための送水元圧力を各末端
ごとに計算し、そのうちの最も大きいものに従って送水
元のポンプの吐出圧力を制御するようにしたものである
。

以下図面によって本発明を説明する。

第１図は本発明が適用される広域パイプ配水設備の概念
的構成図である。

第１図において、ＬＩＮは配水パイプで、この中を幹線
ＭＬから取水された水がポンプＰで加圧されて送水され
る。

ポンプＰの吐出圧力は吐出圧力調節計ＰＣによって制御
される。

吐出圧力調節計ＰＣには演算器ＣＡＬによって吐出圧力
の設定値が与えられる。

１，２，・・・・・・６は配水パイプＬＩＮから分岐し
た給水点であり、それぞれ流量計を備えている。

各流量計の出力信号は演算器ＣＡＬに伝送される。

演算器ＣＡＬの詳細を、給水点１〜６および吐出圧力調
節計ＰＣに対する接続状態とともに第２図に示す。

第２図において、演算器ＣＡＬは各給水点から伝送され
た流量測定値とパイプ配水設備の構造によって定まる定
数を用いて、後に例示するような計算式により、各給水
点ごとに、その給水点において所定の末端圧で給水する
に足るポンプの吐出圧力を計算し、各計算値のうちの最
大値を選択し、適宜平均化し必要に応じて段階出力化し
て吐出圧力調節計ＰＣに設定値として与える。

このような演算器ＣＡＬはマイクロ・コンピュータ等を
用いて容易に構成することができる。

さて、直径がＤで長さがＬのパイプ中を流量Ｑの水が流
れるときのパイプにおける圧力損失△Ｈを与える式とし
ていくつか公知の式があるが、例えば次のようなヘーズ
ン・ウィリアムスの計算式がある。

△Ｈ＝ＩＣ）６６６Ｃ−”・８５・が・８７・Ｑ１・８
５・Ｌ（１）ただしＣは定数である。

この式においてＤとＬはパイプの構造によって定まる定
数であるから△Ｈ＝ｋＱ”・８５
（２）と表わせる。

ただしｋ＝１ ０．６６６Ｃ”’・８５・Ｄ４・８７・
Ｌである。

したがってパイプ末端において流量Ｑの水を所定圧Ｐｍ
ｉｎを下まわらずに給水するためには、送水元の圧力Ｐ
。

は次式の条件を満足しなければならない。

Ｐｏ〉△Ｈ−△ｈ十Ｐｍｉｎ ． （３）
ただし△ｈは送水元と末端の間の落差である。

したがって送水元においては（３）式の条件を満足する
圧力で送水すればよいことになる。

そこで（３式の条件を第１図における各給水点１〜６に
当てはめると、各給水点１〜６に対応した送水元の圧力
条件をそれぞれ求めることができる。

すなわち、 ただしｈ。

−ｈ５は各点の標高である。送水元の圧力は（４）〜（
７）式の条件をすべて満足するものでなければならない
から、上記式で計算される値のうちの最大値がそれ５該
当する。

演算器ＣＡＬは（４）〜（７）式による計算および計算
結果の最大値の選択を行って、ポンプＰの吐出圧力の設
定値を求める。

（４）〜（７）式において、Ｐｍｉｎ１〜Ｐｍｉｎ５が
各給水点の給水流量にかかわらず互いにほぼ等しい一定
値で、かつ給水点間にほとんど標高差がないときは、（
７）式の値が常に最大値となるから常に（７）式の値を
吐出圧力の設定値とすればよい。

しかし一般的にはそのようなことはいえず、とくに、配
水パイプＬＩＮから各給水点への分岐管における圧力損
失が無視できないときは、Ｐｍｉｎ１〜Ｐｍｉｎ５は給
水流量に応じて変わるので需要状況によって（４）〜（
７）式の値はいずれも最大値になりうる。

そのような場合には各分岐管路についても前記（υ式を
適用して圧力損失を求め、それと各給水点の実効給水圧
Ｐｅを加えたもの、すなわち次式の値を（４）〜（７）
式のＰｍｉｎ１〜Ｐｍｉｎ５に代入して計算すればよい
。

Ｐ＝１＝ＫｉＱｉ”８５＋Ｐｅｉ （ｓ
）このように、本発明は、各末端における給水流量に基
づいて、各末端の所定の給水圧力を維持するための送水
元圧力を各末端ごとに計算し、そのうちの最大値に従っ
て送水元のポンプの吐出圧力を制御するようにした。

このため各末端に圧力検出器を設置しない経済的な構成
ながらきめ細かな末端圧制御が行える。

ただし各末端は給水流量を測定する流量計を持つ必要が
あるが、各末端には給水量監視・記録などの目的で流量
計が設けられることが普通なので、このことは実質的に
経済性を損うことにはならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される広域パイプ配水設備の概念
的構成図、第２図は第１図における制御系統図である。 ＭＬ・・・導水幹線、ＬＩＮ・・・配水パイプ、Ｐ・・
・ポンプ、ＰＣ・・・吐出圧力調節計、ＣＡＬ・・・演
算器、１〜６・・・給水点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各末端における給水流量に基づいて各末端の所定の
   給水圧力を維持するための送水元圧力を各末端ごとに計
   算し、それら計算値のうちの最大値に従って送水元のポ
   ンプの吐出圧力を制御するようにした広域パイプ配水設
   備における末端圧制御方式。