(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-25
(45)【発行日】2023-02-02
(54)【発明の名称】ポンプシステム
(51)【国際特許分類】
F04B 51/00 20060101AFI20230126BHJP
【ＦＩ】
F04B51/00
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2019089070
(22)【出願日】2019-05-09
(65)【公開番号】P2019199874
(43)【公開日】2019-11-21
【審査請求日】2021-12-21
(31)【優先権主張番号】P 2018092444
(32)【優先日】2018-05-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000239758
【氏名又は名称】兵神装備株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106518
【弁理士】
【氏名又は名称】松谷 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100111039
【弁理士】
【氏名又は名称】前堀 義之
(72)【発明者】
【氏名】中澤 正樹
(72)【発明者】
【氏名】若林 武徳
(72)【発明者】
【氏名】花川 道雄
【審査官】岸 智章
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－０１２３７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０５２４３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－０２１３７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２８３０５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１４７９８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｂ ４９／００
Ｆ０４Ｂ ５１／００
Ｆ０４Ｂ ２８／００
Ｆ０４Ｂ １４／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１ポンプと、前記第１ポンプに対して下流側に直列接続される第２ポンプとを含む容積式ポンプ群と、少なくとも前記第２ポンプの劣化に伴う移送量の低下を、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方を駆動制御することにより補正する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、前記第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が、第１閾値ＣＶ１以上となる、Ｓ２／Ｓ１≧ＣＶ１を満足することにより、前記第２ポンプのメンテナンス時期であると判断する、ポンプシステム。
【請求項2】
第１ポンプと、前記第１ポンプに対して下流側に直列接続される第２ポンプとを含む容積式ポンプ群と、少なくとも前記第１ポンプの劣化に伴う移送量の低下を、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方を駆動制御することにより補正する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、前記第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が、第２閾値ＣＶ２以下となる、Ｓ２／Ｓ１≦ＣＶ２を満足することにより、前記第１ポンプのメンテナンス時期であると判断する、ポンプシステム。
【請求項3】
第１ポンプと、前記第１ポンプに対して下流側に直列接続される第２ポンプとを含む容積式ポンプ群と、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方の劣化に伴う移送量の低下を、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方を駆動制御することにより補正する制御手段と、
前記第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、前記第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１の、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが正常運転している場合の変動範囲と、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプがメンテナンス時期に至るまでの変化傾向とを記憶する記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記比Ｓ２／Ｓ１が前記変動範囲を超えて変化したとき、前記比Ｓ２／Ｓ１の変化傾向に基づいて、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプのメンテナンス時期を予測する、ポンプシステム。
【請求項4】
前記制御手段は、前記比Ｓ２／Ｓ１を所定時間毎に複数回記憶させた結果に基づいて、前記比Ｓ２／Ｓ１の変化傾向を予測することにより、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプのメンテナンス時期を予測する時系列分析機能を有する、請求項１又は２に記載のポンプシステム。
【請求項5】
前記制御手段は、前記比Ｓ２／Ｓ１を記憶した結果に基づいて、前記比Ｓ２／Ｓ１の変化傾向を深層学習することにより、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプのメンテナンス時期を予測する人工知能機能を有する、請求項１又は２に記載のポンプシステム。
【請求項6】
前記第１ポンプのメンテナンス時期を示す第１上限値ＵＬ１を記憶する記憶手段を更に備え、前記制御手段は、前記第１信号Ｓ１が、前記第１上限値ＵＬ１を超える、Ｓ１＞ＵＬ１を満足することにより、前記第１ポンプがメンテナンス時期であると判断する、請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項7】
前記第２ポンプのメンテナンス時期を示す第２上限値ＵＬ２を記憶する記憶手段を更に備え、前記制御手段は、前記第２信号Ｓ２が、前記第２上限値ＵＬ２を超える、Ｓ２＞ＵＬ２を満足することにより、前記第２ポンプがメンテナンス時期であると判断する、請求項２に記載のポンプシステム。
【請求項8】
前記制御手段は、前記第１ポンプと前記第２ポンプとの間の中間圧力と、前記第２ポンプの吐出側圧力とに基づいて前記第２ポンプを駆動制御する、請求項１から７のいずれか１項に記載のポンプシステム。
【請求項9】
直列接続される複数台のポンプからなる容積式ポンプ群と、前記ポンプのうち、第（ｉ）ポンプの劣化に伴う移送量の低下を、前記第（ｉ）ポンプを駆動制御することにより補正する制御手段と、
前記第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉ、前記ポンプのうちの任意の第（ｊ）ポンプの駆動状態を示す第（ｊ）信号Ｓｊ、前記信号の比Ｓｉ／Ｓｊ、及び、前記比Ｓｉ／Ｓｊに対する閾値ＣＶｋを記憶する記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶した情報に基づいて、第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉと、第（ｊ）ポンプの駆動状態を示す第（ｊ）信号Ｓｊの比Ｓｉ／Ｓｊが、閾値ＣＶｋ以上となる、Ｓｉ／Ｓｊ≧ＣＶｋを満足することにより、前記第（ｉ）ポンプのメンテナンス時期であると判断する、ポンプシステム。
【請求項10】
前記制御手段は、前記２つのポンプの組み合わせの全てについてメンテナンス時期の判断を行う、請求項９に記載のポンプシステム。
【請求項11】
前記制御手段は、各ポンプのメンテナンス時期を、最も短いと判断された期間とする、請求項１０に記載のポンプシステム。
【請求項12】
前記記憶手段は、さらに、前記ポンプが正常運転の場合に於ける、第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉと、第（ｊ）ポンプの駆動状態を示す第（ｊ）信号Ｓｊの比Ｓｉ／Ｓｊの変動範囲と、第（ｉ）ポンプがメンテナンス時期に至るまでの変化傾向とを記憶し、前記制御手段は、前記比Ｓｉ／Ｓｊが前記変動範囲を超えて変化したとき、前記比Ｓｉ／Ｓｊの変化傾向に基づいて、前記第（ｉ）ポンプのメンテナンス時期を予測する、請求項９から１１のいずれか１項に記載のポンプシステム。
【請求項13】
前記制御手段は、第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉが設定範囲内である、Ｓｉ≦ＳＲを満足するか否かを判断し、満足しなければ、前記第（ｉ）ポンプのメンテナンス時期であると判断する、請求項９から１２のいずれか１項に記載のポンプシステム。
【請求項14】
前記制御手段は、前記第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉと、前記第（ｊ）ポンプの駆動状態を示す第（ｊ）信号Ｓｊの比Ｓ１／Ｓｊを所定時間毎に複数回記憶させた結果に基づいて、前記比Ｓｉ／Ｓｊの変化傾向を予測することにより、前記第（ｉ）ポンプのメンテナンス時期を予測する時系列分析機能を有する、請求項９から１３のいずれか１項に記載のポンプシステム。
【請求項15】
前記制御手段は、前記第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉと、前記第（ｊ）ポンプの駆動状態を示す第（ｊ）信号Ｓｊの比Ｓｉ／Ｓｊを記憶した結果に基づいて、前記比Ｓｉ／Ｓｊの変化傾向を深層学習することにより、前記第（ｉ）ポンプのメンテナンス時期を予測する人工知能機能を有する、請求項９から１３のいずれか１項に記載のポンプシステム。
【請求項16】
前記各ポンプは、一軸偏心ねじポンプである、請求項１から１５のいずれか１項に記載のポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポンプシステムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
下水処理では、下水から沈殿させた下水汚泥を脱水機で脱水して脱水汚泥（脱水ケーキ）としている。得られた脱水ケーキは、ポンプを駆動することにより、配管内を流動させ、焼却炉等まで移送している。脱水ケーキは粘土状であり、移送途中での圧力損失が大きい。このため、脱水ケーキを遠方の焼却炉等まで移送する場合、ポンプによって高圧にする必要がある。
【0003】
一軸偏心ねじポンプを使用する場合、脱水ケーキに高圧を付与するため、ロータ及びステータの段数を多くする必要がある。この場合、ロータの回転トルクを大きくしなければならず、駆動機構が大型で高価なものとなってしまう。
【0004】
従来、２台のポンプを直列につなぐことにより、各ポンプの負担を軽減し、小型で安価な構成としている。例えば、特許文献１に開示されるポンプ装置では、２台の一軸偏心ねじポンプを中間配管を介して直列接続し、中間配管内の圧力に基づいて、下流側の一軸偏心ねじポンプを駆動制御するようにしている。具体的に、ポンプの制御部は、中間配管内の圧力測定値に上限値と下限値を設定し、２台のポンプの移送量に対してフィードバック制御を行っている。中間配管内の圧力測定値が上限値を上回った場合、ステータの摩耗や劣化等が原因で、下流側のポンプの移送能力が低下し、中間配管内の脱水ケーキの排出が遅れていると判断できる。そこで、下流側ポンプの回転速度を上昇させて移送量を増加させる指示を出力する。一方、中間配管内の圧力が下限値を下回った場合、下流側のポンプの移送能力が上流側のポンプの移送能力を上回っていると判断できる。そこで、下流側ポンプの空運転を防ぐため、その回転速度を低下させて移送量を減少させる指示を出力する。このような回転速度の修正は、一時的な流量や圧力の変動に対して実施されることもあるが、ポンプのステータ劣化による移送量低下を補うためにも実施される。
【0005】
前記ポンプ装置では、上流側ポンプと下流側ポンプとで使用による移送能力の低下具合（ステータの摩耗具合）が相違する。例えば、上流側ポンプに比べて下流側ポンプの吐出圧が高い仕様であれば、両ポンプのステータがそれほど摩耗していない初期段階では、上流（低圧）側ポンプに比べて作用する圧力が大きい下流（高圧）側ポンプでステータが摩耗しやすく、劣化度合いが大きい。下流（高圧）側ポンプの劣化度合いがひどくなると、上流（低圧）側ポンプがそれほど劣化していなくても、ポンプシステム全体として所望の移送能力を発揮できなくなる。
【0006】
しかしながら、前記ポンプ装置では、いずれのポンプがどの程度劣化しているのかを判別できない。このため、使用開始から一定期間が経過すれば、各ポンプの劣化状態の如何に拘わらず、予防的に両方のポンプの消耗部品すなわちステータを交換しており、メンテナンスの負担が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特許第３５８３８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、直列接続されたポンプのメンテナンス時期を判断できるポンプシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、第１ポンプと、前記第１ポンプに対して下流側に直列接続される第２ポンプとを含む容積式ポンプ群と、少なくとも前記第２ポンプの劣化に伴う移送量の低下を、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方を駆動制御することにより補正する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、前記第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が、第１閾値ＣＶ１以上となる、Ｓ２／Ｓ１≧ＣＶ１を満足することにより、前記第２ポンプのメンテナンス時期であると判断する、ポンプシステムを提供する。
【0010】
この構成により、第１ポンプに比べて第２ポンプの劣化が進行している場合、第１ポンプに比べて第２ポンプによる移送量が不十分となるので、第２ポンプの駆動状態を変更する制御が実行され、第２ポンプによる移送能力が高められる。その後、第１ポンプに比べて第２ポンプの劣化が進行すれば、その都度、第２ポンプによる移送能力が高められるという同様の制御が繰り返される。これにより、第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が大きくなる。換言すれば、比Ｓ２／Ｓ１が大きくなれば、第１ポンプに比べて第２ポンプの劣化が進行していると判断できる。そこで、この比Ｓ２／Ｓ１が、第１閾値ＣＶ１以上となる、Ｓ２／Ｓ１≧ＣＶ１を満足すれば、第２ポンプのメンテナンス時期であると判断する。これにより、第２ポンプのメンテナンスを促すことができる。
【0011】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、第１ポンプと、前記第１ポンプに対して下流側に直列接続される第２ポンプとを含む容積式ポンプ群と、少なくとも前記第１ポンプの劣化に伴う移送量の低下を、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方を駆動制御することにより補正する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、前記第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が、第２閾値ＣＶ２以下となる、Ｓ２／Ｓ１≦ＣＶ２を満足することにより、前記第１ポンプのメンテナンス時期であると判断する、ポンプシステムを提供する。
【0012】
この構成により、第２ポンプに比べて第１ポンプの劣化が進行している場合、第２ポンプに比べて第１ポンプによる移送量が不十分となるので、第１ポンプの駆動状態を変更する制御が実行され、第１ポンプによる移送能力が高められる。その後、第２ポンプに比べて第１ポンプの劣化が進行すれば、その都度、第１ポンプによる移送能力が高められるという同様の制御が繰り返される。これにより、第１ポンプの駆動状態を示す第１信号ＳＶ１と、第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が小さくなる。換言すれば、比Ｓ２／Ｓ１が小さくなれば、第２ポンプに比べて第１ポンプの劣化が進行していると判断できる。そこで、この比Ｓ２／Ｓ１が、第２閾値ＣＶ２以下となる、Ｓ２／Ｓ１≦ＣＶ２を満足すれば、第１ポンプのメンテナンス時期であると判断する。これにより、第１ポンプのメンテナンスを促すことができる。
【0013】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、第１ポンプと、前記第１ポンプに対して下流側に直列接続される第２ポンプとを含む容積式ポンプ群と、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方の劣化に伴う移送量の低下を、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方を駆動制御することにより補正する制御手段と、前記第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、前記第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１の、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが正常運転している場合の変動範囲と、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプが故障に至るまでの変化傾向とを記憶する記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記比Ｓ２／Ｓ１が前記変動範囲を超えて変化したとき、前記比Ｓ２／Ｓ１の変化傾向に基づいて、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプのメンテナンス時期を予測する、ポンプシステムを提供する。
【0014】
この構成により、通常運転から故障に至るまでの、第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１の変化を示す過去のデータに基づいて、第１ポンプ又は第２ポンプのメンテナンス時期を予測することができる。したがって、メンテナンス時期の予測精度を高めて、計画的にメンテナンス作業を行うことが可能となる。
【0015】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、第１ポンプと、前記第１ポンプに対して下流側に直列接続される第２ポンプとを含む容積式ポンプ群と、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方の劣化に伴う移送量の低下を、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方を駆動制御することにより補正する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、前記第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１を所定時間毎に複数回記憶させた結果に基づいて、前記比Ｓ２／Ｓ１の変化傾向を予測することにより、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプのメンテナンス時期を予測する時系列分析機能を有する、ポンプシステムを提供する。
【0016】
この構成により、種々の仕様のポンプシステムにおいて、第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１の変化傾向に基づいて、稼働条件や設置環境を反映した過去のデータがなくても、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプのメンテナンス時期を予測することができる。
【0017】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、第１ポンプと、前記第１ポンプに対して下流側に直列接続される第２ポンプとを含む容積式ポンプ群と、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方の劣化に伴う移送量の低下を、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方を駆動制御することにより補正する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、前記第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１を記憶した結果に基づいて、前記比Ｓ２／Ｓ１の変化傾向を深層学習することにより、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプのメンテナンス時期を予測する人工知能機能を有する、ポンプシステムを提供する。
【0018】
この構成により、過去のデータが蓄積されればされるほど、人工知能による深層学習により、比Ｓ２／Ｓ１の実績データや、それ以外のデータ、例えば、気象や温度変化等、ポンプのメンテナンス予測に関連する種々のデータをも利用して比Ｓ２／Ｓ１の変化傾向を見出し、予測精度を高めることができる。
【0019】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、第１ポンプと、前記第１ポンプに対して下流側に直列接続される第２ポンプとを含む容積式ポンプ群と、少なくとも前記第１ポンプの劣化に伴う移送量の低下を、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方を駆動制御することにより補正する制御手段と、前記第１ポンプのメンテナンス時期を示す第１上限値ＵＬ１を記憶する記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１が、前記第１上限値ＵＬ１を超える、Ｓ１＞ＵＬ１を満足することにより、前記第１ポンプがメンテナンス時期であると判断する、ポンプシステムを提供する。
【0020】
この構成により、第１ポンプと第２ポンプとが共に劣化し、第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１の変化からだけでは、第１ポンプのメンテナンス時期の判断が難しい場合であっても対応することができる。すなわち、第１ポンプと第２ポンプが同じように劣化した場合、前記比Ｓ２／Ｓ１は両ポンプの駆動状態が正常範囲であることを示す数値で推移するものの、ポンプシステム全体の移送能力は低下する。この場合、手動又は自動で第１ポンプの移送能力を高めるべく駆動状態を変更したとしても、ポンプシステム全体の移送効率が回復することはなく、いずれ限界を迎える。そこで、第１信号値Ｓ１が第１上限値ＵＬ１を超える、Ｓ１＞ＵＬ１を満足すれば、第１ポンプが劣化していると判断し、メンテナンスが必要であることを通知することができる。
【0021】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、第１ポンプと、前記第１ポンプに対して下流側に直列接続される第２ポンプとを含む容積式ポンプ群と、少なくとも前記第２ポンプの劣化に伴う移送量の低下を、前記第１ポンプ又は前記第２ポンプの少なくともいずれか一方を駆動制御することにより補正する制御手段と、前記第２ポンプのメンテナンス時期を示す第２上限値ＵＬ２を記憶する記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２が、前記第２上限値ＵＬ２を超える、Ｓ２＞ＵＬ２を満足することにより、前記第２ポンプがメンテナンス時期であると判断する、ポンプシステムを提供する。
【0022】
この構成により、第１ポンプと第２ポンプとが共に劣化し、第１ポンプの駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、第２ポンプの駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１の変化からだけでは、第２ポンプのメンテナンス時期の検出が難しい場合であっても対応することができる。すなわち、第１ポンプと第２ポンプが同じように劣化した場合、前記比Ｓ２／Ｓ１は両ポンプの駆動状態が正常範囲であることを示す数値で推移するものの、ポンプシステム全体の移送能力は低下する。この場合、手動又は自動で第２ポンプの移送能力を高めるべく駆動状態を変更したとしても、ポンプシステム全体の移送効率が回復することはなく、いずれ限界を迎える。そこで、第２信号Ｓ２が第２上限値ＵＬ２を超える、Ｓ２＞ＵＬ２を満足すれば、第２ポンプが劣化していると判断し、メンテナンスが必要であることを通知することができる。
【0023】
前記制御手段は、前記第１ポンプと前記第２ポンプとの間の中間圧力と、前記第２ポンプの吐出側圧力とに基づいて前記第２ポンプを駆動制御するのが好ましい。
【0024】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、直列接続される複数台のポンプからなる容積式ポンプ群と、前記ポンプのうち、第（ｉ）ポンプの劣化に伴う移送量の低下を、前記第（ｉ＋１）ポンプを駆動制御することにより補正する制御手段と、前記第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉ、前記ポンプのうちの任意の第（ｊ）ポンプの駆動状態を示す第（ｊ）信号Ｓｊ、両信号の比Ｓｉ／Ｓｊ、及び、前記比Ｓｉ／Ｓｊに対する閾値ＣＶｋを記憶する記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶した情報に基づいて、第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉと、第（ｊ）ポンプの駆動状態を示す第（ｊ）信号Ｓｊの比Ｓｉ／Ｓｊが、閾値ＣＶｋ以上となる、Ｓｉ／Ｓｊ≧ＣＶｋを満足することにより、前記第（ｉ）ポンプのメンテナンス時期であると判断する、ポンプシステムを提供する。
【0025】
この構成により、複数台のポンプを直列接続する場合であっても、いずれのポンプがメンテナンス時期であるのかの判断を行うことができる。
【0026】
前記制御手段は、前記２つのポンプの組み合わせの全てについてメンテナンス時期の判断を行うのが好ましい。
【0027】
前記制御手段は、各ポンプのメンテナンス時期を、最も短いと判断された期間とするのが好ましい。
【0028】
前記記憶手段は、さらに、前記ポンプが正常運転の場合に於ける、第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉと、第（ｊ）ポンプの駆動状態を示す第（ｊ）信号Ｓｊの比Ｓｉ／Ｓｊの変動範囲と、第（ｉ）ポンプがメンテナンス時期に至るまでの変化傾向とを記憶し、前記制御手段は、前記比Ｓｉ／Ｓｊが前記変動範囲を超えて変化したとき、前記比Ｓｉ／Ｓｊの変化傾向に基づいて、前記第（ｉ）ポンプのメンテナンス時期を予測するのが好ましい。
【0029】
この構成により、複数台のポンプを直列接続する場合であっても、各ポンプのメンテナンス時期を予測することができる。
【0030】
前記制御手段は、第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉが設定範囲内である、Ｓｉ≦ＳＲを満足するか否かを判断し、満足しなければ、前記第（ｉ）ポンプのメンテナンス時期であると判断するのが好ましい。
【0031】
この構成により、複数台のポンプを直列接続する場合であっても、全てのポンプが同様に劣化している場合であっても、メンテナンス時期であることを判断することができる。
【0032】
前記制御手段は、前記第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉと、前記第（ｊ）ポンプの駆動状態を示す第（ｊ）信号Ｓｊの比Ｓ１／Ｓｊを所定時間毎に複数回記憶させた結果に基づいて、前記比Ｓｉ／Ｓｊの変化傾向を予測することにより、前記第（ｉ）ポンプのメンテナンス時期を予測する時系列分析機能を有するのが好ましい。
【0033】
この構成により、複数台のポンプを直列接続する場合、稼働条件や設置環境を反映した過去のデータがなくても、各ポンプのメンテナンス時期を予測することができる。
【0034】
前記制御手段は、前記第（ｉ）ポンプの駆動状態を示す第（ｉ）信号Ｓｉと、前記第（ｊ）ポンプの駆動状態を示す第（ｊ）信号Ｓｊの比Ｓｉ／Ｓｊを記憶した結果に基づいて、前記比Ｓｉ／Ｓｊの変化傾向を深層学習することにより、前記第（ｉ）ポンプのメンテナンス時期を予測する人工知能機能を有するのが好ましい。
【0035】
この構成により、過去のデータが蓄積されればされるほど、人工知能による深層学習により、予測精度を高めることができる。
【0036】
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは、一軸偏心ねじポンプであるのが好ましい。
【0037】
なお、本発明において、ポンプの駆動状態を示す信号値とは、制御装置から各ポンプに出力される駆動指令値であってもよいし、センサ類による各ポンプの駆動状態の実測値であってもよい。
【発明の効果】
【0038】
本発明によれば、直列接続されたポンプの交換時期を判断できる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】第１実施形態に係るポンプシステムの概略図である。
【図6】第１実施形態に係るポンプシステムの稼働時間の経過と、モータの回転速度比との関係を示すグラフである。
【図7】第２実施形態に係るポンプシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0040】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。
【0041】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るポンプシステムを示す。このポンプシステムでは、第１ポンプ１と第２ポンプ２がＵ字形の中間配管３により直列接続されている。ここでは、第１ポンプ１及び第２ポンプ２は共に一軸偏心ねじポンプである。そして、第１ポンプ１と第２ポンプ２とで容積式ポンプ群を構成している。搬送物に対して第１ポンプ１で圧力を付与した後、第２ポンプ２でさらに圧力を付与して高圧にすることができる。つまり、第１ポンプ１が低圧側ポンプとして機能し、第２ポンプが高圧側ポンプとして機能する。
図１は、第１実施形態に係るポンプシステムを示す。このポンプシステムでは、第１ポンプ１と第２ポンプ２がＵ字形の中間配管３により直列接続されている。ここでは、第１ポンプ１及び第２ポンプ２は共に一軸偏心ねじポンプである。そして、第１ポンプ１と第２ポンプ２とで容積式ポンプ群を構成している。搬送物に対して第１ポンプ１で圧力を付与した後、第２ポンプ２でさらに圧力を付与して高圧にすることができる。つまり、第１ポンプ１が低圧側ポンプとして機能し、第２ポンプが高圧側ポンプとして機能する。
【0042】
第１ポンプ１では、第１ケーシング４内に、第１ステータ５及び第１ロータ６と、スクリューロッド７とが収容されている。
【0043】
第１ケーシング４は、第１ステータ５及び第１ロータ６が収容される第１搬送部８と、スクリューロッド７が収容される第１容器部９とで構成されている。第１搬送部８は円筒状で、一端側の吐出部には中間配管３の一端部が接続され、他端部は第１容器部９に接続されている。第１容器部９は、第１搬送部８よりも大径で、中央部から上方に向かって筒状の吸込部１０が延びている。吸込部１０を介して攪拌機１１から搬送物（ここでは、脱水ケーキ）が供給されるようになっている。
【0044】
第１ステータ５は、適宜搬送する流動物に応じて選択されるゴム、樹脂等の弾性材料（例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム）を筒状（例えば、断面形状が円形）に形成したものである。第１ステータ５の中心孔５ａは、その内周面がｎ条で単段あるいは多段の雌ねじ形状とされている。第１ステータ５は、第１搬送部８に、その内周面と密着した状態で取り付けられる。
【0045】
第１ロータ６は、ステンレス等の金属材料からなる軸体をｎ－１条で単段あるいは多段の雄ねじ形状としたものである。第１ロータ６は、第１ステータ５の中心孔５ａ内に配置され、その長手方向につながった搬送空間５ｂを形成する。第１ロータ６の一端部は第１自在継手１２を介してスクリューロッド７の一端部に連結されている。
【0046】
スクリューロッド７の他端部には、第１モータ１３の回転軸が連結されている。第１モータ１３は、第１インバータ１４によって設定される周波数の違いによって回転速度が変更される。第１インバータ１４からの供給電力は、制御装置１５によって制御される。すなわち、第１インバータ１４には制御装置１５から第１信号Ｓ１（第１駆動指令値）が出力され、第１ポンプ１の回転数（第１モータ１３に出力する交流の電圧及び周波数）が調整される。ポンプが一軸偏心ねじポンプ等の容積型ポンプであれば、制御装置１５からの回転速度の駆動指令値と実際のポンプの回転速度との間の相関関係に大きな変化は生じない。このため、第１信号Ｓ１が第１モータ１３すなわち第１ポンプ１の駆動状態を示すと判断してもよい。第１モータ１３の駆動により、スクリューロッド７及び第１ロータ６が回転する。第１ロータ６は、第１ステータ５の内側で自転すると共に、第１ステータ５の内周面に沿って公転する。つまり、第１ロータ６は第１ステータ５の中心孔内で偏心回転することにより、搬送空間内の脱水ケーキを中間配管３に向かって搬送する。
【0047】
第２ポンプ２では、第２ケーシング１６内に、第２ステータ１７及び第２ロータ１８が収容されている。
【0048】
第２ケーシング１６は、第２ステータ１７及び第２ロータ１８が収容される第２搬送部１９と、第２容器部２０とで構成されている。第２搬送部１９は円筒状で、一端側の吸込部１０には中間配管３の他端部が接続され、他端部は第２容器部２０に接続されている。第２容器部２０は、第２搬送部１９よりも大径で、そこからは筒状の排出部２１が延びている。排出部２１から排出された脱水ケーキは、遠方の焼却炉等へと供給される。
【0049】
第２ステータ１７及び第２ロータ１８は、前記第１ステータ５及び前記第１ロータ６とそれぞれ同様な構成である。第２ロータ１８は、第２ステータ１７の中心孔内に配置され、その長手方向につながった搬送空間１６ｂを形成する。第２ロータ１８の一端部は、第２自在継手２２を介して第２モータ２３の回転軸に連結されている。第２モータ２３は、第２インバータ２４によって設定される周波数の違いによって回転速度が変更される。第２インバータ２４からの供給電力は、制御装置１５によって制御される。すなわち、第２インバータ２４には制御装置１５から第２信号Ｓ２（第２駆動指令値）が出力され、第２ポンプ２の回転数（第２モータ２３に出力する交流の電圧及び周波数）が調整される。このため、第１ポンプ１と同様に、第２信号Ｓ２が第２モータ２３すなわち第２ポンプ２の駆動状態を示すことになる。第２モータ２３の駆動により第２ロータ１８が回転する。第２ロータ１８の回転は、前記第１ロータ６と同様であり、第２ステータ１７の内側で自転すると共に、第２ステータ１７の内周面に沿って公転する。つまり、第２ロータ１８は第２ステータ１７の中心孔内で偏心回転することにより、搬送空間内の脱水ケーキを第２容器部２０へと搬送する。
【0050】
第１ポンプ１と第２ポンプ２とを接続する中間配管３の途中には第１圧力センサ２５が設けられている。第１圧力センサ２５で検出される中間配管３内の圧力は、制御装置１５に入力される。第２ポンプ２の排出部２１には第２圧力センサ２６が設けられている。第２圧力センサ２６で検出される第２ポンプ２から吐出される脱水ケーキの圧力は、制御装置１５に入力される。制御装置１５は、第１圧力センサ２５及び第２圧力センサ２６からの入力信号に基づいて第１インバータ１４及び第２インバータ２４に制御信号を出力する。また、制御装置１５は、各インバータ１４、２４に出力する制御信号（第１駆動指令値及び第２駆動指令値）に基づいて第１ポンプ１又は第２ポンプ２のメンテナンス時期を判断する。
【0051】
次に、前記構成からなるポンプシステムの動作について説明する。
【0052】
図２のフローチャートに示すように、まず、攪拌機１１を駆動し、供給される脱水ケーキを攪拌する（ステップＳ１）。攪拌された脱水ケーキは、第１ポンプ１の第１容器部９へと送られる。攪拌機１１による攪拌の開始から所定時間Ｔ（例えば、５～１０秒）が経過すれば（ステップＳ２）、第１モータ１３の駆動を開始し、スクリューロッド７及び第１ロータ６を回転させる（ステップＳ３）。第１モータ１３の回転速度は、攪拌機１１から供給する脱水ケーキの単位時間当たりの重量に応じた値とする。
【0053】
第１モータ１３の駆動により中間配管３内の圧力が上昇する。第１圧力センサ２５で検出される圧力が予め設定した値（設定値）となれば、第２ポンプ２の駆動を開始する（ステップＳ４）。これにより、第２ポンプ２から脱水ケーキが排出される。
【0054】
第１圧力センサ２５で検出される中間配管３内の第１圧力Ｐ１と、第２圧力センサ２６で検出される第２ポンプ２の排出部２１での第２圧力Ｐ２とを読み込む（ステップＳ５）。そして、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２との比Ｐ１／Ｐ２が設定範囲であるか否かを判断する（ステップＳ６）。設定範囲としては、例えば、１／２－ｃ≦Ｐ１／Ｐ２≦１／２＋ｃ（ｃは定数）とすることができる。
【0055】
比Ｐ１／Ｐ２が設定範囲内であれば、第１モータ１３と第２モータ２３の駆動回転数が適切であると判断し、ステップＳ９に移行する。比Ｐ１／Ｐ２が設定範囲内でなければ、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御を実行することにより、各モータ１３、２３の駆動状態を調整する。
【0056】
ＰＩＤ制御では、比Ｐ１／Ｐ２が設定範囲の上限値を上回った場合、第２ポンプ２の回転数を上昇させるために、第２インバータ２４に出力する第２信号Ｓ２（第２駆動指令値）を大きくする。これにより、第２ポンプ２による脱水ケーキの移送量が増大する。
【0057】
一方、比Ｐ１／Ｐ２が設定範囲の下限値を下回った場合、第２モータ２３の回転数を降下させるために、第２インバータ２４に出力する第２信号Ｓ２の値を小さくする。これにより、第２ポンプ２による脱水ケーキの移送量が減少する。なお、第１ポンプ１の移送量を制御する第１インバータ１４への制御信号である第１信号Ｓ１（第１駆動指令値：ここでは第１ポンプ１の回転数）については、ポンプシステム全体の所望流量や下水処理施設全体の稼働状況に基づいて手動又は自動により設定され、外部から入力される。
【0058】
脱水ケーキを移送する場合、第１ポンプ１の第１ステータ５が摩耗劣化して移送能力が低下していれば、移送量を補うため第１信号Ｓ１（第１ポンプ１の回転数）を上昇させる。一方、第２ポンプ２の第２ステータ１７が摩耗劣化して移送能力が低下していれば、第１圧力センサ２５及び第２圧力センサ２６で検出される圧力値に基づいて、フィードバック制御により第２信号Ｓ２（ここでは、第２ポンプ２の回転数）を上昇させる。一般に、第１ステータ５と第２ステータ１７の摩耗劣化度合いの進行状況は相違している。このため、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２の補正は、摩耗劣化度合いの進行が速いポンプに対して行う。この結果、ステータを無交換でポンプシステムを運転し続ける限り、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２の比（モータの回転速度比）であるＳ２／Ｓ１は増大していく傾向にある。そして、いずれかのステータが、交換を必要とするほど劣化し切る時期に近付くに従って、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との比Ｓ２／Ｓ１の変化はさらに加速する。この現象を利用して、制御装置１５は、第１ポンプ１又は第２ポンプ２のメンテナンス時期を判断し、又は予測する。
【0059】
第２モータ２３の駆動が開始されれば、ポンプのメンテナンス診断処理を実行する（ステップＳ９）。
【0060】
ポンプのメンテナンス診断処理では、図３のフローチャートに示すように、まず、所定時間毎に、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２を記憶する（ステップＳ９－１）。そして、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１（ここでは、周波数の比）を求める（ステップＳ９－２）。続いて、この比Ｓ２／Ｓ１が予め設定した第１閾値ＣＶ１以上である（ＳＶ２／ＳＶ１≧ＣＶ１）か否かを判断する（ステップＳ９－３）。Ｓ２／Ｓ１≧ＣＶ１であれば、第２ポンプ２の駆動回転数が必要以上に上昇していることになる。つまり、第２ロータ１８の１回転当たりの吐出量が不十分であり、第２ステータ１７が摩耗する等により、第２ポンプ２がメンテナンスを必要とする時期（メンテナンス時期）になっていると判断し、これを報知する（ステップＳ９－７）。
【0061】
前記比Ｓ２／Ｓ１が予め設定した第２閾値ＣＶ２以下である（Ｓ２／Ｓ１≦ＣＶ２）か否かを判断する（ステップＳ９－４）。Ｓ２／Ｓ１≦ＣＶ２であれば、第１ポンプ１の駆動回転数が必要以上に上昇していることになる。つまり、第１ロータ６の１回転当たりの吐出量が不十分で、第１ステータ５が摩耗する等により、第１ポンプ１のメンテナンス時期であると判断する（ステップＳ９－７）。
【0062】
ＣＶ１＜Ｓ２／Ｓ１＜ＣＶ２を満足し、問題がないと判断される場合であっても、第１ポンプ１及び第２ポンプ２が共に劣化していることがある。そこで、第１信号Ｓ１が第１上限値ＵＬ１を超えている（Ｓ１＞ＵＬ１）か否かを判断する（ステップＳ９－５）。また、第２信号Ｓ２が第２上限値ＵＬ２を超えている（Ｓ２＞ＵＬ２）か否かを判断する（ステップＳ９－６）。Ｓ１＞ＵＬ１であれば、第１ポンプ１がメンテナンス時期になっていると判断し、Ｓ２＞ＵＬ２であれば、第２ポンプ２がメンテナンス時期になっていると判断する。
【0063】
新規に第１ポンプ１と第２ポンプ２の使用を開始した場合、より高圧のかかる第２ポンプ２でステータが摩耗等により劣化しやすい。したがって、先に比Ｓ２／Ｓ１が第１上限値ＵＬ１を超えることが予測される。そして、第２ポンプ２で、劣化したステータを交換すれば、第１ポンプ１でのステータの劣化による影響が出る。この場合、比Ｓ２／Ｓ１が第２上限値ＵＬ２未満となることが予測される。
【0064】
ポンプのメンテナンス診断処理が終了すれば、続いてポンプのメンテナンス予測処理を実行する（ステップＳ１０）。
【0065】
ポンプのメンテナンス予測処理では、図４のフローチャートに示すように、前記比Ｓ２／Ｓ１を所定周期で記憶する（ステップＳ１０－１）。そして、前記比Ｓ２／Ｓ１が予め記憶してある変動範囲ＣＲ内である（ＬＣＲ≦Ｓ２／Ｓ１≦ＵＣＲ）か否かを判断する（ステップＳ１０－２）。変動範囲は、先にメンテナンス時期であると判断され、ステータが交換されたポンプがあれば、そのデータを使用する。この場合、記憶された比Ｓ２／Ｓ１の振れ幅の上下限値に対して上下に余裕を持たせた閾値を設定するのが好ましい。
【0066】
図５は、前記比Ｓ２／Ｓ１の時間的な変化を示すグラフである。図５中、実線が実績データ、すなわち、所定時間毎に記憶した第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１の変化を示す。また、点線が過去の記憶データから算出した近似式の変化を示す。このグラフから明らかなように、実績データはほぼ近似式に沿って変化する。そこで、以下のようにしてメンテナンス時期を予測することができる。
【0067】
ＬＣＲ≦Ｓ２／Ｓ１≦ＵＣＲであれば、各ポンプは適切に稼働していると判断し、メンテナンス予測は行わない。Ｓ２／Ｓ１＞ＬＣＲ又はＵＣＲ＜Ｓ２／Ｓ１となれば、予め記憶してあるＳ２／Ｓ１の変化傾向を示す近似式に基づいて、比Ｓ２／Ｓ１が第１上限値ＣＶ１又は第２上限値ＣＶ２を超えるメンテナンス時期、正確には各ポンプが劣化しきるまでの稼働時間を予測する（ステップＳ１０－３）。得られたデータは、図示しないモニタ等に表示して作業者に交換時期を報知させたり、メンテナンス業者にインターネットを介して連絡し、ポンプがメンテナンス時期となる前にメンテナンス作業を実施できるようにしたりしてもよい。なお、過去の記憶データの利用は、近似式に代えて統計的手法等であってもよい。
【0068】
以上のようにして、脱水ケーキの搬送作業が終了するまで、ステップＳ１からステップＳ８までの脱水ケーキの搬送処理、ステップＳ９のポンプのメンテナンス診断処理、及び、ステップＳ１０のポンプのメンテナンス予測処理を繰り返す。
【0069】
図６は、ポンプシステムの稼働時間の経過と、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２の比（モータの回転速度比）Ｓ２／Ｓ１の関係を示すグラフである。速度比Ｓ２／Ｓ１は、ポンプの使用開始から値１未満で推移しているが、ある期間を超えた時点で値１を超えて急激に大きくなっている。この例では、使用開始からの経過時間が設定時間となることによりステータを交換している。したがって、速度比Ｓ２／Ｓ１の変化度合いに従ってメンテナンス時期を予測して、稼働停止に至る前に交換作業を実行するようにすれば、計画的な作業を行うことができる。
【0070】
また、ステータの交換から設定時間が経過することにより再びステータを交換している。但し、２回目のステータの交換では、速度比Ｓ２／Ｓ１は値１を超えてはいるものの、急激には大きくなっておらず、ステータの劣化度合いがそれほど進行していないものと推測される。したがって、第１実施形態に係る方法を採用していれば、メンテナンス時期を先に延ばすことができ、無駄な交換作業を不要とすることが期待できる。
【0071】
以上説明したように、前記第１実施形態に係るポンプシステムには次のような利点がある。
（１）従来では対応できていなかったポンプのメンテナンス時期を判断できる。特に、２段ポンプのいずれのポンプがメンテナンス時期であるのかを判断できる。したがって、一方のポンプのみをメンテナンスするだけでよくなり、メンテナンス作業を効率的に行うことができる。また、メンテナンスの不要なポンプでの無駄な部品の交換が不要となり、経済的でもある。
（２）従来では考えられていなかったポンプのメンテナンス時期を予測できる。すなわち、部品交換等が必要となる以前からメンテナンス時期を予測して、計画的にメンテナンス作業の準備をしておくことが可能となる。これにより、ポンプシステムの予期しない時期での急な停止により、脱水ケーキの搬送処理が滞るといった不具合の発生を防止できる。
（１）従来では対応できていなかったポンプのメンテナンス時期を判断できる。特に、２段ポンプのいずれのポンプがメンテナンス時期であるのかを判断できる。したがって、一方のポンプのみをメンテナンスするだけでよくなり、メンテナンス作業を効率的に行うことができる。また、メンテナンスの不要なポンプでの無駄な部品の交換が不要となり、経済的でもある。
（２）従来では考えられていなかったポンプのメンテナンス時期を予測できる。すなわち、部品交換等が必要となる以前からメンテナンス時期を予測して、計画的にメンテナンス作業の準備をしておくことが可能となる。これにより、ポンプシステムの予期しない時期での急な停止により、脱水ケーキの搬送処理が滞るといった不具合の発生を防止できる。
【0072】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係るポンプシステムを示す。このポンプシステムでは、第１ポンプ３１ａ、第２ポンプ３１ｂ、…第ｉポンプ（ｉは自然数、以下同じ）…からなる複数台のポンプ３１が直列接続されている。各ポンプ３１は、前記第１実施形態と同様な一軸偏心ねじポンプである。このため、ここではその構成についての説明は省略する。第１ポンプ３１ａには、ホッパー３２を介して流動体（ここでは、脱水ケーキ）が供給される。ホッパー３２内では、図示しない攪拌羽根が回転駆動する。攪拌羽根の回転により脱水ケーキは攪拌されて第１ポンプ３１ａ内へと供給される。
図７は、第２実施形態に係るポンプシステムを示す。このポンプシステムでは、第１ポンプ３１ａ、第２ポンプ３１ｂ、…第ｉポンプ（ｉは自然数、以下同じ）…からなる複数台のポンプ３１が直列接続されている。各ポンプ３１は、前記第１実施形態と同様な一軸偏心ねじポンプである。このため、ここではその構成についての説明は省略する。第１ポンプ３１ａには、ホッパー３２を介して流動体（ここでは、脱水ケーキ）が供給される。ホッパー３２内では、図示しない攪拌羽根が回転駆動する。攪拌羽根の回転により脱水ケーキは攪拌されて第１ポンプ３１ａ内へと供給される。
【0073】
各ポンプ３１の間を接続する配管３３内の圧力は、圧力計３４によって検出される。第１ポンプ３１ａと第２ポンプ３１ｂを接続する第１配管３３ａに設けられているのが第１圧力計３４ａであり、第２ポンプ３１ｂと第３ポンプ３１ｃを接続する第２配管３３ｂに設けられているのが第２圧力計３４ｂであり、第（ｉ－１）ポンプと第（ｉ）ポンプを接続する第（ｉ）配管に設けられているのが第（ｉ）圧力計である。検出された圧力は、制御装置３６に入力される。また、最下流側の移送先へと繋がる配管３３には、圧力計３４のほかに流量計３５が設けられている。流量計３５で検出された流量も制御装置３６に入力される。制御装置３６は、入力されるデータを記憶する記憶部３６ａと、記憶したデータを処理する処理部３６ｂとを有する。制御装置３６では、入力された圧力値及び流量値に基づいて、各ポンプ３１の駆動源である各モータ（図示せず）の回転速度を制御する。各ポンプ３１には、同一仕様の一軸偏心ねじポンプが使用されている。したがって、各ポンプ３１でのロータの回転速度は初期状態では同一に設定され、昇圧値も同じとなっている。
【0074】
前記構成のポンプシステムの動作について説明する。
【0075】
図８のフローチャートに示すように、まず、ポンプ３１の運転開始処理を実行する（ステップＳ１１）。そして、全てのポンプ３１の駆動が開始されてからポンプ３１の分圧制御処理を実行し（ステップＳ１２）、脱水ケーキの搬送を開始する。脱水ケーキの搬送が開始されれば、ポンプ３１の保守診断処理（ステップＳ１３）、次いでポンプ３１の保守予測処理（ステップＳ１４）を実行する。そして、保守診断処理及び保守予測処理の結果に基づいて、適宜、ポンプシステムを停止する運転終了処理を実行する（ステップＳ１５）。
【0076】
（運転開始処理）
ポンプ３１の運転開始処理では、図９のフローチャートに示すように、ホッパー３２内の攪拌羽根を回転駆動し（ステップＳ１１－１）、脱水ケーキを攪拌しながら第１ポンプ３１ａへと供給する。そして、ｉ＝１（ｉは自然数）に設定し（ステップＳ１１－２）、第１ポンプ３１ａの駆動を開始する（ステップＳ１１－３）。第１ポンプ３１ａの開始から所定時間経過すれば（ステップＳ１１－４）、ｉ＝ｉ＋１とし（ステップＳ１１－５）、第２ポンプ３１ｂの駆動を開始する（ステップＳ１１－６）。以下、ｉ＝ｎとなり全てのポンプ３１の駆動が完了するまで（ステップＳ１１－７）、ステップＳ１１－４に戻って上流側のポンプ３１の駆動開始から所定時間経過する毎にｉ＝ｉ＋１とし、下流側のポンプ３１の駆動を開始する。そして、全てのポンプ３１が駆動されれば、運転開始処理から分圧制御処理へと移行する。
ポンプ３１の運転開始処理では、図９のフローチャートに示すように、ホッパー３２内の攪拌羽根を回転駆動し（ステップＳ１１－１）、脱水ケーキを攪拌しながら第１ポンプ３１ａへと供給する。そして、ｉ＝１（ｉは自然数）に設定し（ステップＳ１１－２）、第１ポンプ３１ａの駆動を開始する（ステップＳ１１－３）。第１ポンプ３１ａの開始から所定時間経過すれば（ステップＳ１１－４）、ｉ＝ｉ＋１とし（ステップＳ１１－５）、第２ポンプ３１ｂの駆動を開始する（ステップＳ１１－６）。以下、ｉ＝ｎとなり全てのポンプ３１の駆動が完了するまで（ステップＳ１１－７）、ステップＳ１１－４に戻って上流側のポンプ３１の駆動開始から所定時間経過する毎にｉ＝ｉ＋１とし、下流側のポンプ３１の駆動を開始する。そして、全てのポンプ３１が駆動されれば、運転開始処理から分圧制御処理へと移行する。
【0077】
（分圧制御処理）
ポンプの分圧制御処理では、図１０のフローチャートに示すように、ｉ＝１に設定し（ステップＳ１２－１）、第１ポンプ３１ａと第２ポンプ３１ｂを接続する第１配管３３ａに設けられている第１圧力計３４ａで検出される第１圧力値Ｐ１を読み込む（ステップＳ１２－２）。そして、ｉ＝ｉ＋１とし（ステップＳ１２－３）、第２ポンプ３１ｂと第３ポンプ３１ｃを接続する第２配管３３ｂに設けられている第２圧力計３４ｂで検出される第２圧力値Ｐ２を読み込む（ステップＳ１２－４）。続いて、第１圧力値と第２圧力値の比（圧力比）Ｐ１／Ｐ２を算出し（ステップＳ１２－５）、この算出圧力比Ｐ１／Ｐ２が基準圧力比範囲Ｒ内であるか否かを判断する（ステップＳ１２－６）。ここに、基準圧力比範囲Ｒは、ＬＬＶ≦Ｒ≦ＵＬＶである。また、ＬＬＶは、ＬＬＶ＝ｉ／（ｉ＋１）－ａ（ａは固定値）を満足する下限値であり、ＵＬＶは、ＵＬＶ＝ｉ／（ｉ＋１）＋ｂ（ｂは固定値）を満足する上限値である。
ポンプの分圧制御処理では、図１０のフローチャートに示すように、ｉ＝１に設定し（ステップＳ１２－１）、第１ポンプ３１ａと第２ポンプ３１ｂを接続する第１配管３３ａに設けられている第１圧力計３４ａで検出される第１圧力値Ｐ１を読み込む（ステップＳ１２－２）。そして、ｉ＝ｉ＋１とし（ステップＳ１２－３）、第２ポンプ３１ｂと第３ポンプ３１ｃを接続する第２配管３３ｂに設けられている第２圧力計３４ｂで検出される第２圧力値Ｐ２を読み込む（ステップＳ１２－４）。続いて、第１圧力値と第２圧力値の比（圧力比）Ｐ１／Ｐ２を算出し（ステップＳ１２－５）、この算出圧力比Ｐ１／Ｐ２が基準圧力比範囲Ｒ内であるか否かを判断する（ステップＳ１２－６）。ここに、基準圧力比範囲Ｒは、ＬＬＶ≦Ｒ≦ＵＬＶである。また、ＬＬＶは、ＬＬＶ＝ｉ／（ｉ＋１）－ａ（ａは固定値）を満足する下限値であり、ＵＬＶは、ＵＬＶ＝ｉ／（ｉ＋１）＋ｂ（ｂは固定値）を満足する上限値である。
【0078】
算出圧力比Ｐ１／Ｐ２が基準圧力比範囲Ｒの下限値以下である場合（ステップＳ１２－６：ＹＥＳ）、第１ポンプ３１ａに比べて第２ポンプ３１ｂによる脱水ケーキの搬送量が大きくなり過ぎていると判断できる。そこで、第２ポンプ３１ｂの回転速度を低下させ（ステップＳ１２－７）、第２ポンプに３２ｂよる脱水ケーキの搬送量を減少させる。これにより、第１ポンプ３１ａに比べて第２ポンプ３１ｂによる脱水ケーキの搬送量が小さくなり、第１配管３３ａ内での圧力が上昇する。
【0079】
算出圧力比Ｐ１／Ｐ２が基準圧力比範囲Ｒの上限値を超えている場合（ステップＳ１２－６：ＮＯ）、第１ポンプ３１ａに比べて第２ポンプ３１ｂによる脱水ケーキの搬送量が小さくなり過ぎていると判断できる。そこで、第２ポンプ３１ｂの回転速度を上昇させ（ステップＳ１２－８）、第２ポンプ３１ｂによる脱水ケーキの搬送量を増大させる。これにより、第１ポンプ３１ａに比べて第２ポンプ３１ｂによる脱水ケーキの搬送量が大きくなり、第１配管３３ａ内での圧力が降下する。
【0080】
以下、ステップＳ１２－３に戻ってｉ＝ｉ＋１とし、ステップＳ１２－４で、順次、下流側の配管３３に設けた圧力計で検出される圧力値Ｐｉ＋１を読み込む。そして、ステップＳ１２－５で、第（ｉ）圧力値Ｐｉと第（ｉ＋１）圧力値Ｐｉ＋１の比Ｐｉ／Ｐｉ＋１を算出し、ステップＳ１２－６で、この算出圧力比Ｐｉ／Ｐｉ＋１が基準圧力比範囲Ｒ内であるか否かを判断する。算出圧力比Ｐｉ／Ｐｉ＋１が基準圧力比範囲Ｒの下限値以下である場合、ステップＳ１２－７で、第（ｉ＋１）ポンプの回転速度を低下させる。算出圧力比Ｐｉ／Ｐｉ＋１が基準圧力比範囲Ｒの上限値を超えている場合、ステップＳ１２－８で、第（ｉ＋１）ポンプの回転速度を上昇させる。
【0081】
なお、各ポンプ３１の回転速度の上昇度合いは、予め設定した一定値だけ上昇させるか、あるいは、基準圧力比範囲Ｒの中央値となるようにＰＩＤ制御すればよい。また、各ポンプ３１の駆動制御は、上下流に隣り合うポンプのうち、下流側ではなく上流側のポンプ３１で行うようにしても構わない。こうして、全てのポンプ３１の駆動制御が終了すれば（ステップＳ１２－９）、分圧制御処理から保守診断処理へと移行する。
【0082】
（保守診断処理）
ポンプ３１の保守診断処理では、図１１のフローチャートに示すように、ｉ＝１とし（ステップＳ１３－１）、第１ポンプ３１ａの回転速度（第１実施形態と同様に、制御装置３６からの回転速度指示値である第１ポンプ３１ａの駆動状態を示す第１信号Ｓ１を示す。以下、他のポンプも同様である。）を読み込む（ステップＳ１３－２）。以下、ｉ＝ｉ＋１として（ステップＳ１３－３）、ｉ＝ｎ（ｎはポンプの総数）に到達するまで（ステップＳ１３－５）、順次、下流側に位置する第（ｉ＋１）ポンプの回転速度を読み込む（ステップＳ１３－４）。
ポンプ３１の保守診断処理では、図１１のフローチャートに示すように、ｉ＝１とし（ステップＳ１３－１）、第１ポンプ３１ａの回転速度（第１実施形態と同様に、制御装置３６からの回転速度指示値である第１ポンプ３１ａの駆動状態を示す第１信号Ｓ１を示す。以下、他のポンプも同様である。）を読み込む（ステップＳ１３－２）。以下、ｉ＝ｉ＋１として（ステップＳ１３－３）、ｉ＝ｎ（ｎはポンプの総数）に到達するまで（ステップＳ１３－５）、順次、下流側に位置する第（ｉ＋１）ポンプの回転速度を読み込む（ステップＳ１３－４）。
【0083】
こうして全てのポンプ３１の回転速度が読み込まれれば、全てのポンプ３１の組み合わせについて速度比Ｓｉ／Ｓｊ（ｉ：判定対象となるポンプ、ｊ：判定対象以外の任意のポンプ（ｊは自然数））を算出し、記憶する（ステップＳ１３－６）。そして、全ての算出速度比Ｓｉ／Ｓｊが正常であるか否かを判断する（ステップＳ１３－７）。すなわち、算出速度比Ｓｉ／Ｓｊが、ポンプ３１の組み合わせ毎に設定された上限値ＣＶｋ（ｋは自然数）以上となる、Ｓｉ／Ｓｊ≧ＣＶｋを満足するか否かを判断する。算出速度比ＳＰｉ／ＳＰｊが上限値以上である場合（ステップＳ１３－７：ＹＥＳ）、そのポンプ３１のステータ（又はロータ）は劣化していると判断し、該当するポンプ３１についてメンテナンス時期となったことを報知する（ステップＳ１３－９）。
【0084】
このように、保守診断処理では、全てのポンプ３１の組み合わせについて算出速度比Ｓｉ／Ｓｊを設定された上限値ＣＶｋと比較することにより総当たりでメンテナンス時期であるか否かを判断するようにしている。例えば、あるポンプ３１について、他の全てのポンプとの組み合わせで１つでも該当すれば、メンテナンス時期であると判断するようにしている。これにより、何らかの原因で２以上のポンプ３１の劣化度合いが同程度であったとしても、１つでも劣化具合が異なるポンプ３１が存在すれば、速度比の比較により個別にメンテナンス時期を判断することができる。
【0085】
一方、算出速度比Ｓｉ／Ｓｊが、上限値ＣＶｋ未満であれば（ステップＳ１３－７：ＮＯ）、全てのポンプ３１の回転速度ＳＰｉが設定（仕様）範囲ＳＲ内である、ＳＰｉ≦ＳＲを満足するか否かを判断する（ステップＳ１３－１０）。これは、全てのポンプ３１での劣化度合いがほぼ同じであれば、速度比だけでは劣化しているかどうかの判断ができないからである。いずれの判断でも問題がなければ保守診断処理を終了する。Ｓｉ≦ＳＲを満足しなければ、前記同様、該当するポンプ３１についてメンテナンス時期となったことを報知する（ステップＳ１３－９）。
【0086】
以下同様にして、全てのポンプ３１の組み合わせについて、速度比Ｓｉ／ＳｋがＳｉ／Ｓｊ≧ＣＶｋを満足し、各回転速度ＳｉがＳｉ≦ＳＲするか否かを判断する（ステップＳ１３－１０）。全てのポンプ３１の組み合わせについてステップＳ１３－７からステップＳ１３－９の処理を繰り返し、全ての処理が終了すれば、ステップＳ１３－９でメンテナンス時期であると判断されたポンプ３１について、ユーザにその旨を報知する（ステップＳ１３－１１）。このとき、第（ｉ）ポンプに対して複数の異なるポンプ３１との組み合わせについてメンテナンス時期を判断することになるが、いずれか１つでもメンテナンス時期であると判断されていれば、その旨を報知するようにするのが好ましい。このように、全てのポンプ３１の組み合わせについてメンテナンス時期であるか否かの判断が行われれば、保守予測処理へと移行する。
【0087】
（保守予測処理）
ポンプ３１の保守予測処理では、前記保守診断処理で算出した速度比に基づいて各ポンプの劣化の進行具合を予測する。
ポンプ３１の保守予測処理では、前記保守診断処理で算出した速度比に基づいて各ポンプの劣化の進行具合を予測する。
【0088】
すなわち、予め２つのポンプ３１の速度比と劣化度合いの関係を記憶しておく。一般に、ポンプの速度比は、その使用開始からの経過期間（ポンプの駆動時間の総計）がある値に到達するまではほぼ変化せずに推移した後、徐々に大きくなる傾向にある。そこで、劣化によりポンプ３１のメンテナンスが必要となる速度比を限界値とし、この限界値に至るまでの複数段階で、ユーザに警告するための設定値ＳＶを設けておく。設定値ＳＶとしては、メンテナンス時期までの期間の違いに応じて、例えば、ＳＶ１では残り３０日、ＳＶ２では残り１５日等と決めておくことができる。
【0089】
そして、図１２のフローチャートに示すように、ポンプ３１の組み合わせ毎に、前記保守診断処理で算出した速度比Ｓｉ／Ｓｊを読み込む（ステップＳ１４－１）。続いて、読み込んだ算出速度比Ｓｉ／Ｓｊが設定値ＳＶ以上となったか否かを判断する（ステップＳ１４－２）。算出速度比Ｓｉ／Ｓｊが設定値ＳＶ未満であれば、該当するポンプ３１は正常であると判断し（ステップＳ１４－３）算出速度比Ｓｉ／Ｓｊが設定値ＳＶ以上となれば、その設定値ＳＶに応じて該当するポンプの劣化度合いを警告する（ステップＳ１４－４）。そして、全てのポンプ３１の組み合わせについて、これらの処理を実行する（ステップＳ１４－５）。このとき、第（ｉ）ポンプ３１について、異なる２以上のポンプ３１との間で第（ｉ）ポンプの劣化度合いを判断した結果、劣化度合いが異なり、メンテナンス時期までの期間が相違することがある。この場合、メンテナンス時期までの期間が最も短いものを選択し、メンテナンス時期を警告するのが好ましい。但し、相違するメンテナンス時期までの期間の平均値を算出して、この平均値をメンテナンス時期として警告するようにしてもよい。そして、全てのポンプ３１についてメンテナンス時期予測が終了すれば、運転終了処理を実行する。
【0090】
このように、前記第２実施形態に係るポンプシステムによれば、３台以上のポンプ３１を直列接続する場合であっても、いずれのポンプ３１が劣化しているのかを判断することができる。また、各ポンプ３１の劣化度合いを判断してメンテナンス時期を予測することができる。このため、突然ポンプシステムが停止することはなく、計画的に運転及び保守を行うことができる。
【0091】
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【0092】
前記各実施形態では、ポンプとして一軸偏心ねじポンプを採用する場合について説明したが、これに限らず、容積式であれば、他のポンプ、例えば、ピストンポンプ、プランジャポンプ、ダイヤフラムポンプ等の往復ポンプや、歯車ポンプ、ベーンポンプ等の回転ポンプを使用できる。そして、ポンプの故障検出及び故障予測を実行することにより、例えば、ピストンポンプであれば、シリンダのシール部材等の故障を診断したり予測したりすることができる。
【0093】
前記各実施形態では、２段ポンプあるいは多段ポンプを脱水ケーキの搬送のために設けたが、搬送の対象物は脱水ケーキに限らず、穀物・飼料・化学肥料、粉体等の１段ポンプでは搬送の難しいものが含まれる。
【0094】
前記各実施形態では、第１信号Ｓ１、第２信号Ｓ２、第（ｉ）信号Ｓｉとして、各ポンプのインバータに出力する信号すなわち各ポンプの回転数を使用するようにしたが、他のパラメータを使用することもできる。例えば、各ポンプのモータの回転数をタコメータ等で検出した信号を使用してもよい。
【0095】
前記各実施形態では、過去に記憶した第（ｉ）信号Ｓｉと第（ｋ）信号Ｓｋ（第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２等）の比Ｓｉ／Ｓｋの変化傾向データから作成した近似式等を利用してポンプのメンテナンス時期を予測するようにしたが、次のような手法を採用することもできる。
【0096】
すなわち、メンテナンス時期は、時系列分析手法を用いて予測することができる。時系列分析手法では、ポンプシステムにおいて、例えば、第１ポンプ１が正常運転している場合の駆動状態を示す第１信号Ｓ１と、第２ポンプ２の駆動状態を示す第２信号Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１を所定時間毎に記憶する。そして、記憶した複数回の比Ｓ２／Ｓ１に基づいて、自己回帰モデルや移動平均モデル等の時系列分析手法により将来の比Ｓ２／Ｓ１がどのような変化傾向を示すのかを予測する。この場合、第１閾値ＣＶ１又は第２閾値ＣＶ２への到達時期を予測することでポンプのメンテナンス時期を予測してもよい。これによれば、ポンプシステムの各種運転条件が異なり過去のデータが適用できない場合であっても対応することができる。
【0097】
また、メンテナンス時期は、人工知能機能を利用して予測することができる。この場合、使用するパラメータとしては、インバータに出力する指令値に限らず、温度や湿度、下水の成分比に関わる気象条件（例えば、豪雨により下水汚泥中に土砂成分が増加するとポンプの劣化が早く進む）等、容積式ポンプによって搬送する際に影響するものを含めることができる。そして、これらパラメータを利用して比Ｓｉ／Ｓｋの変化傾向を深層学習等の手法で学習させれば、ポンプのメンテナンス時期を、より一層正確に予想することが可能となる。
【0098】
前記各実施形態では、中間配管３での圧力が第２ポンプ２からの吐出圧の１／２となるようにポンプをＰＩＤ制御するようにしたが、特許第3583809号公報に開示されるような他の方法により制御するようにしても構わない。また、個々のポンプ３１から吐出口側の移送量を流量計で測定し、ポンプ３１同士の移送量比が設定範囲から外れることにより、回転速度をＰＩＤ制御するようにしても構わない。要するに、各ポンプの劣化による移送量低下を各ポンプの駆動制御の修正により補う制御を行うポンプシステムであればよい。
【符号の説明】
【0099】
１…第１ポンプ
２…第２ポンプ
３…中間配管
４…第１ケーシング
５…第１ステータ
６…第１ロータ
７…スクリューロッド
８…第１搬送部
９…第１容器部
１０…吸込部
１１…攪拌機
１２…第１自在継手
１３…第１モータ
１４…第１インバータ
１５…制御装置（制御手段）
１６…第２ケーシング
１７…第２ステータ
１８…第２ロータ
１９…第２搬送部
２０…第２容器部
２１…排出部
２２…第２自在継手
２３…第２モータ
２４…第２インバータ
２５…第１圧力センサ
２６…第２圧力センサ
３１…ポンプ
３２…ホッパー
３３…配管
３４…圧力計
３５…流量計
３６…制御装置
２…第２ポンプ
３…中間配管
４…第１ケーシング
５…第１ステータ
６…第１ロータ
７…スクリューロッド
８…第１搬送部
９…第１容器部
１０…吸込部
１１…攪拌機
１２…第１自在継手
１３…第１モータ
１４…第１インバータ
１５…制御装置（制御手段）
１６…第２ケーシング
１７…第２ステータ
１８…第２ロータ
１９…第２搬送部
２０…第２容器部
２１…排出部
２２…第２自在継手
２３…第２モータ
２４…第２インバータ
２５…第１圧力センサ
２６…第２圧力センサ
３１…ポンプ
３２…ホッパー
３３…配管
３４…圧力計
３５…流量計
３６…制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】