特表 2022-510123 水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-26

(54)【発明の名称】水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/06 20060101AFI20220119BHJP

【ＦＩ】

F04B49/06 321B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021526462

(86)(22)【出願日】2020-10-16

(85)【翻訳文提出日】2021-05-13

(86)【国際出願番号】 CN2020121509

(87)【国際公開番号】W WO2021088620

(87)【国際公開日】2021-05-14

(31)【優先権主張番号】201911064017.2

(32)【優先日】2019-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521206970

【氏名又は名称】姚福来

(74)【代理人】

【識別番号】110002516

【氏名又は名称】特許業務法人白坂

(72)【発明者】

【氏名】姚福来

【テーマコード（参考）】

3H145

【Ｆターム（参考）】

3H145AA16

3H145AA23

3H145AA42

3H145BA32

3H145CA03

3H145CA09

3H145CA21

3H145DA07

3H145DA35

3H145DA48

3H145EA13

3H145EA17

3H145EA36

(57)【要約】

水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法を提供する。並列水ポンプユニットの中には、サブポンプグループＡを形成するためのインバーターを備えた同じモデルのｋ台の水ポンプがあり、定圧動作モードを採用しており、サブポンプグループＡの第１台の水ポンプの水出力Ｑ_１と、Ｑ_１に対応するインバーター入力電力Ｐ_１、およびＱ_１に対応するインバーター動作周波数ｆ_１を記録し、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１、作業曲線ｗ_１としている１台動作中の水ポンプのＱ_Ａ－Ｐ_Ａ曲線を取得し、Ｑ_Ａ＝ｍＱ_１及びＰ_Ａ＝ｍＰ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２、同じ周波数で動作しているｍ台の動作中の水ポンプの作業曲線ｗ_ｍを取得し、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ、作業曲線ｗ_ｍ－１と作業曲線ｗ_ｍの交点は、定圧Ｈ_ｓでのｍ－１台の動作中の水ポンプとｍ台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点である。これらの最適な切り替え点に従って、動作中の水ポンプの台数を切り替え、速度調整を制御することで、サブポンプグループＡが高効率の状態で動作することを保証できる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法であって、並列水ポンプユニットの中には、サブポンプグループＡを形成するためのインバーターを備えた同じモデルのｋ台の水ポンプがあり、ｋは１より大きい整数であり、他のモデルのｋ１台の水ポンプがあり、ｋ１は０以上の整数であり、並列水ポンプユニットは定圧動作モードを採用しており、定圧値はＨ_ｓであり、定圧値Ｈ_ｓは水ポンプユニットの全揚程に換算した数値、輸送液体の密度はρ、サブポンプグループＡの総水出力はＱ_Ａ、サブポンプグループＡにおけるインバーターの総入力電力はＰ_Ａであり、サブポンプグループＡのいずれか一台の水ポンプを第１台水ポンプとして指定し、サブポンプグループＡの第ｉ台の水ポンプの水出力はＱ_ｉ、インバーターの入力電力はＰ_ｉ、動作周波数はｆ_ｉであり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１＋Ｑ_２＋…＋Ｑ_ｋ，Ｐ_Ａ＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋…＋Ｐ_ｋ、サブポンプグループＡの場合、定圧動作モードで得られたρ^αＱ_Ａ ^φＨ_ｓ ^λＰ_Ａ ^μ－βρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξＰ_Ａ ^σ曲線を作業曲線ｗとして使用し、サブポンプグループＡの最適な切り替え点と最適な動作方法を求め、α、φ、λ、μ、β、ω、δ、ξ及びσは係数であり、β≠０、φとμを同時に０に等しくすることはできず、φとδを同時に０に等しくすることはできず、σとδを同時に０に等しくすることはできず、σとμを同時に０に等しくすることはできないことを特徴とする水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項2】

並列水ポンプユニットは、定圧Ｈ_ｓを維持している動作状態で、サブポンプグループＡの第１台の水ポンプの水出力Ｑ_１と、Ｑ_１に対応する第１台の水ポンプに対応するインバーターの入力電力Ｐ_１を記録し、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１１台の動作中の水ポンプの作業曲線ｗ_１を取得し、Ｑ_Ａ＝（ｍ－１）Ｑ_１及びＰ_Ａ＝（ｍ－１）Ｐ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２，同じ周波数で動作するｍ－１台の動作中の水ポンプの動作曲線ｗ_ｍ－１を取得し、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ－１、Ｑ_Ａ＝ｍＱ_１及びＰ_Ａ＝ｍＰ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２、同じ周波数で動作しているｍ台の動作中の水ポンプの作業曲線ｗ_ｍを取得し、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ、作業曲線ｗ_ｍ－１と作業曲線ｗ_ｍの交点は、定圧Ｈ_ｓでのｍ－１台の動作中の水ポンプとｍ台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点であり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_{ｍ－１，ｍ}、Ｐ_Ａ＝Ｐ_{ｍ－１，ｍ}、交点では、同じＨ_ｓ、同じＱ_Ａ、同じＰ_Ａであるため、ｍ－１台の動作中の水ポンプの効率は、ｍ台の動作中の水ポンプの効率と同じであり、これは「等価切り替え」と呼ばれ、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}は、サブポンプグループＡの総水出力で表される最適な切り替え点であり、Ｐ_{ｍ－１，ｍ}は、サブポンプグループＡのインバーターの総入力電力で表される最適な切り替え点であり、ｍ－１台の水ポンプで動作する場合、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ－１を維持し、ｍ台の水ポンプで動作する場合、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍを維持し、同じモデルの動作中の水ポンプに対応するインバーターは、同じ出力周波数で動作し、「同じポンプと同じ周波数」と呼ばれ、各台の動作中の水ポンプのＱ_ｉ、Ｐ_ｉ、Ｈ_ｓおよび動作効率はいずれも同じであることを特徴とする請求項１に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項3】

工事応用では、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}およびＰ_{ｍ－１，ｍ}のいずれかを、定圧Ｈ_ｓでのサブポンプグループＡのｍ－１台の動作中の水ポンプとｍ台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点の数値として使用し、サブポンプグループＡでは、動作中の水ポンプの台数がｍ－１からｍに増加すると、実際の切り替え点は、最適な切り替え点の数値に（１＋θ_１）を掛けた値と見なされ、０．１５≧θ_１≧０、動作中の水ポンプの台数がｍからｍ－１に減少すると、実際の切り替え点は、最適な切り替え点の数値に（１－ε_１）を掛けた値と見なされ、０．１５≧ε_１≧０であることを特徴とする請求項２に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項4】

サブポンプグループＡの場合、定圧動作モードで得られたρ^αＱ_Ａ ^φＨ_ｓ ^λｆ_Ａ ^γ－νρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξｆ_Ａ ^ψ曲線を作業曲線ｙとして使用しＱ_{ｍ－１，ｍ}を使用して、サブポンプグループＡの周波数の最適な切り替え点と最適な動作方法を求め、α、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ、ψは係数であり、ν≠０、φとγを同時に０に等しくすることはできず、φとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとγを同時に０に等しくすることはできないことを特徴とする請求項２に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項5】

並列水ポンプユニットは、定圧Ｈ_ｓを維持している動作状態で、サブポンプグループＡの第１台の水ポンプの水出力Ｑ_１と、Ｑ_１に対応するインバーターの入力周波数ｆ_１を記録し、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、ｆ_Ａ＝ｆ_１、ｆ_Ａは、サブポンプグループＡで動作しているすべてのインバーターの出力周波数が同じ場合の１つの周波数で表される数値を表し、１台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_１を取得し、Ｑ_Ａ＝（ｍ－１）Ｑ_１及びｆ_Ａ＝ｆ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２，同じ周波数で動作するｍ－１台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_ｍ－１を取得し、ｆ_Ａ＝ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ－１、Ｑ_Ａ＝ｍＱ_１及びｆ_Ａ＝ｆ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２、同じ周波数で動作するｍ台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_ｍを取得し、ｆ_Ａ＝ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}が対応する、ｙ_ｍ－１周波数曲線上の切り替え点はｆ_{ｍ－１，ｍ}であり、ｆ_{ｍ－１，ｍ}は最適な切り替え点でのｍ－１台の動作中の水ポンプのインバーター動作周波数であり、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}が対応する、ｙ_ｍ周波数曲線上の切り替え点はｆ_{ｍ，ｍ－１}であり、ｆ_{ｍ，ｍ－１}は最適な切り替え点でのｍ台の動作中の水ポンプのインバーター動作周波数であり、ｆ_{ｍ－１，ｍ}＞ｆ_{ｍ，ｍ－１}であることを特徴とする請求項４に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項6】

工事応用では、サブポンプグループＡの動作中の水ポンプの台数がｍ－１からｍに増加すると、実際の切り替え点はｆ_{ｍ－１，ｍ}（１＋θ_２）と見なされ、０．１５≧θ_２≧０、動作中の水ポンプの台数がｍからｍ－１に減少すると、実際の切り替え点は、ｆ_{ｍ，ｍ－１}（１－ε_２）と見なされ、０．１５≧ε_２≧０であることを特徴とする請求項５に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項7】

β_１ρＱ_ＡＨ_ｓ／Ｐ_ＡはサブポンプグループＡの動作効率η（Ｈ_ｓ）を表し、β_１は係数であり、サブポンプグループＡは定圧Ｈ_ｓで動作し、最適な切り替え点を使用して、動作中の水ポンプの台数を切り替え、Ｑ_Ａ≧Ｑ_１，２の場合、サブポンプグループＡの動作効率η（Ｈ_ｓ）≧β_１ρＱ_１，２Ｈ_ｓ／Ｐ_１，２であることを特徴とする請求項１に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項8】

工事応用では、「同じポンプと同じ周波数」制御モードでは、コントローラーのバス通信信号とアナログ出力信号を使用して、すべてのインバーターに同じ周波数値を一度に送信できることを特徴とする請求項２に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項9】

水ポンプユニット内の各水ポンプの水出力、水ポンプユニットの定圧値、各インバーターの入力電力、および水ポンプユニットによって輸送される液体の密度を取得することと、
各前記水ポンプの水出力に応じて水ポンプユニットの総水出力を決定し、各前記インバーターの入力電力に応じて前記水ポンプユニットのインバーターの総入力電力を決定することと、
α、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ及びψを含み、ここで、ν≠０、φとγを同時に０にすることはできず、φとδを同時に０にすることはできず、ψとδを同時に０にすることはできず、ψとγを同時に０にすることはできず、第１の特定の係数グループを取得することと、
前記総水出力、前記水ポンプユニットの定圧値、前記インバーターの総入力電力、前記水ポンプユニットによって輸送される液体の密度、および前記第１の特定の係数グループに従って、定圧動作モードで決定して作業曲線を取得することと、
前記作業曲線に従って、水ポンプユニット内の各水ポンプの最適な切り替え点と最適な動作方法を決定することと、を含むことを特徴とする水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項10】

水ポンプユニット内の各水ポンプの動作周波数と第２の特定の係数グループを取得し、前記第２の特定の係数グループはα、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ及びψを含み、ここで、ν≠０、φとγを同時に０に等しくすることはできず、φとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとγを同時に０に等しくすることはできないことと、
前記総水出力、前記水ポンプユニットの定圧値、前記動作周波数及び前記第２の特定の係数グループに従って、定圧動作モードで周波数曲線を決定して取得することと、
前記周波数曲線に従って、水ポンプユニット内の各水ポンプの最適な切り替え点と最適な動作方法を決定することと、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）

【0002】

本出願は２０１９年１１月４日に中国特許庁に提出され、出願番号２０１９１１０６４０１７．２、発明の名称「水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法」の中国特許出願の優先権を要求し、その内容全体が参照により本出願に組み込まれている。

【0003】

本発明は、水ポンプユニット用の省電力動作方法、特に水ポンプユニットの省電力動作方法及び切り替え点の決定方法に関する。

【背景技術】

【0004】

並列水ポンプユニットは、二次周波数変換給水装置、非負圧周波数変換給水装置、重複周波数変換給水装置、工場および鉱業企業の給水ポンプステーション、循環水ポンプステーション、中央空調冷凍ポンプステーション、冷却ポンプステーション、水道会社の給水システム、市政汚水ポンプステーション、排水ポンプステーション、農業部門の灌漑ポンプステーション、および水利部門の水移送ポンプステーションにおいて、多数存在する。

【0005】

ＡＢＢ、シーメンス、富士、東芝、ＡＢ、ゼネラルエレクトリックなど、世界的に有名な多くの電気メーカーが、水ポンプの省エネルギー動作向けの製品を発売している。調速機は現在最も広く使用されている技術的手段であり、調速機を使用して水ポンプの回転速度を調整することができる。一般的に使用される調速機には、インバーター、カスケード調速機、電磁調速機、流体カプラーなどがあり、現在、インバーターは、自身の動作効率が比較的高いため、最も急速に適用されている。並列水ポンプユニットの現在知られている速度調整動作方法は、従来の単一閉ループ制御であり、従来の単一閉ループ制御方法は、単一の目標としてプロセス要件を満たすことであり、水ポンプユニットの全体的な最高の動作効率を保証する方法と手段がないため、その結果、水ポンプユニットが最低の消費電力で動作することを保証できない。水ポンプユニット用の現在知られている設計方法は、従来の設計仕様に従って実行されるが、設計仕様は、指導性の設計原則に過ぎず、水ポンプユニットの最も省電力な動作を実現することを保証するための特定の機器構成方法および定量化された省エネルギー設計指標がなく、さらに、インバーターの速度を調整すると、さまざまな圧力とさまざまな流量での水ポンプの動作効率が変化し、モーターの工場情報には、さまざまな周波数とさまざまな負荷率でのモーターの効率曲線を提供せず、インバーターの工場情報も、異なる周波数および異なる負荷率での効率変化曲線を提供せず、これらの要因に基づいて、並列水ポンプユニットの速度調整動作に最適な省電力動作モードを決定することは非常に困難である。

【0006】

特許文献１は、水ポンプの並列省エネルギー動作を制御するための速度調整と切り替え方法、および省電力ポンプセットの切り替え特性と省電力速度調整方法を示している。これは、この分野における画期的な発明であるが、この特許は、これらの最適な切り替え点を見つけて決定する方法及び動作方法を示していない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許２００８１００９９４２７．６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

工事における水ポンプユニットの省電力のための最適な切り替え点および最適な動作方法を見つけて決定するために、本発明は、工事応用において、水ポンプユニットの最適な切り替え点を容易に決定して省電力動作の制御方法を示す水ポンプユニットのための省電力最適化動作方法および切り替え点決定方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明はその技術的問題を解決して採用される技術的解決手段は以下のとおりである。並列水ポンプユニットの中には、サブポンプグループＡを形成するためのインバーターを備えた同じモデルのｋ台の水ポンプがあり、ｋは１より大きい整数であり、他のモデルのｋ１台の水ポンプがあり、ｋ１は０以上の整数であり、並列水ポンプユニットは定圧動作モードを採用しており、定圧値はＨ_ｓであり、定圧値Ｈ_ｓは水ポンプユニットの全揚程に換算した数値、輸送液体の密度はρ、サブポンプグループＡの総水出力はＱ_Ａ、サブポンプグループＡにおけるインバーターの総入力電力はＰ_Ａであり、サブポンプグループＡのいずれか一台の水ポンプを第１台水ポンプとして指定し、サブポンプグループＡの第ｉ台の水ポンプの水出力はＱ_ｉ、インバーターの入力電力はＰ_ｉ、動作周波数はｆ_ｉであり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１＋Ｑ_２＋…＋Ｑ_ｋ，Ｐ_Ａ＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋…＋Ｐ_ｋ、サブポンプグループＡの場合、定圧動作モードで得られたρ^αＱ_Ａ ^φＨ_ｓ ^λＰ_Ａ ^μ－βρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξＰ_Ａ ^σ曲線を作業曲線ｗとして使用し、作業曲線は、サブポンプグループＡの最適な切り替え点と最適な動作方法を求めるために、作業方程式または作業関数と呼ぶことができ、サブポンプグループＡの最適な切り替え点と最適な動作方法を求め、α、φ、λ、μ、β、ω、δ、ξ及びσは係数であり、β≠０、φとμを同時に０に等しくすることはできず、φとδを同時に０に等しくすることはできず、σとδを同時に０に等しくすることはできず、σとμを同時に０に等しくすることはできず、並列水ポンプユニットは、定圧Ｈ_ｓを維持している動作状態で、サブポンプグループＡの第１台の水ポンプの水出力Ｑ_１と、Ｑ_１に対応する第１台の水ポンプに対応するインバーターの入力電力Ｐ_１を記録し、Ｑ_１Ｍａｘ（Ｈ_ｓ）≧Ｑ_１≧０、Ｑ_１Ｍａｘ（Ｈ_ｓ）は、定圧Ｈ_ｓを維持する動作状態で第１台の水ポンプインバーターが動作する最大許容周波数ｆ_ｍａｘに対応する水出力であり、ｆ_ｍａｘは、グリッド電源周波数及び第１台水ポンプの定格回転速度ｎ_ｅに対応する電源周波数のうちの１つであり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１、１台の動作中の水ポンプの作業曲線ｗ_１を取得し、Ｑ_Ａ＝（ｍ－１）Ｑ_１及びＰ_Ａ＝（ｍ－１）Ｐ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２，同じ周波数で動作するｍ－１台の動作中の水ポンプの動作曲線ｗ_ｍ－１を取得し、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ－１、Ｑ_Ａ＝ｍＱ_１及びＰ_Ａ＝ｍＰ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２，同じ周波数で動作しているｍ台の動作中の水ポンプの作業曲線ｗ_ｍを取得し、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ、作業曲線ｗ_ｍ－１と作業曲線ｗ_ｍの交点は、定圧Ｈ_ｓでのｍ－１台の動作中の水ポンプとｍ台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点であり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_{ｍ－１，ｍ}、Ｐ_Ａ＝Ｐ_{ｍ－１，ｍ}、交点では、同じＨ_ｓ、同じＱ_Ａ、同じＰ_Ａであるため、ｍ－１台の動作中の水ポンプの効率は、ｍ台の動作中の水ポンプの効率と同じであり、これは「等価切り替え」と呼ばれ、作業曲線ｗ_ｍ－１と作業曲線ｗ_ｍは交点がない場合、ｍ－１台の動作中の水ポンプとｍ台の動作中の水ポンプの切り替え点は、ｍ－１動作中の水ポンプに対応するインバーターの出力周波数であり、ｆ_ｍａｘ点に等しく、ｆ_ｍａｘは、グリッド電源周波数及び第１台水ポンプの定格回転速度ｎ_ｅに対応する電源周波数のうちの１つであり、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}は、サブポンプグループＡの総水出力で表される最適な切り替え点であり、Ｐ_{ｍ－１，ｍ}は、サブポンプグループＡのインバーターの総入力電力で表される最適な切り替え点であり、ｍ－１台の水ポンプで動作する場合、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ－１を維持し、ｍ台の水ポンプで動作する場合、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍを維持し、同じモデルの動作中の水ポンプに対応するインバーターは、同じ出力周波数で動作し、「同じポンプと同じ周波数」と呼ばれ、各台の動作中の水ポンプのＱ_ｉ、Ｐ_ｉ、Ｈ_ｓおよび動作効率はいずれも同じであり、ｍ＝２の場合、最適な切り替え点はＱ_Ａ＝Ｑ_１，２、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１，２であり、ｍ＝ｋの場合、最適な切り替え点はＱ_Ａ＝Ｑ_{ｋ－１，ｋ}、Ｐ_Ａ＝Ｐ_{ｋ－１，ｋ}であり、工事応用では、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}とＰ_{ｍ－１，ｍ}のいずれかを、定圧Ｈ_ｓでのサブポンプグループＡのｍ－１台の動作中の水ポンプとｍ台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点の数値として使用し、工事では絶対に等しい２つのフィールド数値を見つけることができず、計器自体にエラーがあり、多くの水ポンプユニットには水ポンプの開始と停止の間隔に時間制限があるため、最適な切り替え点の近くで動作中の水ポンプの台数を頻繁に切り替えることを回避する必要があり、これらの要素を考慮すると、実際の切り替え点の数値は、最適な切り替え点に近い範囲内の数値になり、サブポンプグループＡでは、動作中の水ポンプの台数がｍ－１からｍに増加すると、実際の切り替え点は、最適な切り替え点の数値に（１＋θ_１）を掛けた値と見なされ、０．１５≧θ_１≧０、動作中の水ポンプの台数がｍからｍ－１に減少すると、実際の切り替え点は、最適な切り替え点の数値に（１－ε_１）を掛けた値と見なされ、０．１５≧ε_１≧０、つまり、最適な切り替え点に近い数値を実際の切り替え点の数値として使用し、数値が切り替え点の数値よりも大きい場合は、動作中の水ポンプの台数を増加させ、数値が切り替え点の数値よりも小さい場合は、動作中の水ポンプの台数を減少させることであり、実際の切り替え点では、動作中の水ポンプの台数を維持するか、動作中の水ポンプの台数を切り替えるかを選択でき、これらの実際の切り替え点は、おおよその最適な切り替え点であり、これらの実際の切り替え点は、おおよその最適な切り替え点であり、異なる定圧動作値Ｈ_ｓは、異なる最適な切り替え点と実際の切り替え点を持っている。

【0010】

Ｑ_{ｍ－１，ｍ}は、上記で計算されたサブポンプグループＡの総水出力で表され、定圧Ｈ_ｓの下でのサブポンプグループＡのｍ－１台の動作中の水ポンプとｍ台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点であり、ｋ≧ｍ≧２，サブポンプグループＡの場合、定圧動作モードで得られたρ^αＱ_Ａ ^φＨ_ｓ ^λｆ_Ａ ^γ－νρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξｆ_Ａ ^ψ曲線を周波数曲線ｙとして使用し、周波数曲線は、周波数方程式または周波数関数とも呼ばれ、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}を使用して、サブポンプグループＡの周波数の最適な切り替え点と最適な動作方法を取得し、α、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ、ψは係数であり、ν≠０、φとγを同時に０に等しくすることはできず、φとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとγを同時に０に等しくすることはできず、並列水ポンプユニットは、定圧Ｈ_ｓを維持している動作状態で、サブポンプグループＡの第１台の水ポンプの水出力Ｑ_１と、Ｑ_１に対応するインバーターの動作周波数ｆ_１を記録し、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、ｆ_Ａ＝ｆ_１、ｆ_Ａは、サブポンプグループＡで動作しているすべてのインバーターの出力周波数が同じ場合の１つの周波数で表される数値を表し、１台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_１を取得し、Ｑ_Ａ＝（ｍ－１）Ｑ_１及びｆ_Ａ＝ｆ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２，同じ周波数で動作するｍ－１台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_ｍ－１を取得し、ｆ_Ａ＝ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ－１、Ｑ_Ａ＝ｍＱ_１及びｆ_Ａ＝ｆ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２，同じ周波数で動作するｍ台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_ｍを取得し、ｆ_Ａ＝ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}が対応する、ｙ_ｍ－１周波数曲線上の切り替え点はｆ_{ｍ－１，ｍ}であり、ｆ_{ｍ－１，ｍ}は最適な切り替え点でのｍ－１台の動作中の水ポンプのインバーター動作周波数であり、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}が対応する、ｙ_ｍ周波数曲線上の切り替え点はｆ_{ｍ，ｍ－１}であり、ｆ_{ｍ，ｍ－１}は最適な切り替え点でのｍ台の動作中の水ポンプのインバーター動作周波数であり、ｆ_{ｍ－１，ｍ}＞ｆ_{ｍ，ｍ－１、}工事応用では、絶対に等しい２つの数値を見つけることができず、最適な切り替え点に近い近似値のみを見つけることができ、計器自体にエラーがあり、多くの水ポンプユニットには水ポンプの開始と停止の間隔に時間制限があるため、最適な切り替え点の近くで動作中の水ポンプの台数を頻繁に切り替えることを回避する必要があり、これらの要素を考慮すると、実際の切り替え点の数値は、最適な切り替え点に近い範囲内の数値になり、サブポンプグループＡの動作中の水ポンプの台数がｍ－１からｍに増加すると、実際の切り替え点はｆ_{ｍ－１，ｍ}（１＋θ_２）と見なされ、０．１５≧θ_２≧０、動作中の水ポンプの台数がｍからｍ－１に減少すると、実際の切り替え点は、ｆ_{ｍ，ｍ－１}（１－ε_２）と見なされ、０．１５≧ε_２≧０、つまり、最適な切り替え点に近い数値を実際の切り替え点の数値として使用し、数値が切り替え点の数値よりも大きい場合は、動作中の水ポンプの台数を増加させ、数値が切り替え点の数値よりも小さい場合は、動作中の水ポンプの台数を減少させることであり、実際の切り替え点では、動作中の水ポンプの台数を維持するか、動作中の水ポンプの台数を切り替えるかを選択でき、これらの実際の切り替え点は、おおよその最適な切り替え点であり、異なる定圧動作値Ｈ_ｓについては、同じ方法を使用して、異なる最適な切り替え点と実際の切り替え点を取得する。すべり周波数に関係なく、周波数と回転速度は１対１で対応しており、最適な切り替え点でのインバーターの動作周波数と最適な切り替え点での水ポンプ回転速度も１対１で対応している。

【0011】

ω＝１、δ＝１、ξ＝１、σ＝－１及びβ＝β_１の場合、βρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξＰ_Ａ ^σ＝β_１ρＱ_ＡＨ_ｓ／Ｐ_Ａ、β_１ρＱ_ＡＨ_ｓ／Ｐ_ＡはサブポンプグループＡの動作効率η（Ｈ_ｓ）を表し、β_１は係数であり、サブポンプグループＡは定圧Ｈ_ｓで動作し、最適な切り替え点を使用して、動作中の水ポンプの台数を切り替え、Ｑ_Ａ≧Ｑ_１，２の場合、サブポンプグループＡの動作効率はη（Ｈ_ｓ）≧β_１ρＱ_１，２Ｈ_ｓ／Ｐ_１，２である。

【0012】

並列水ポンプユニットによって輸送される液体が清水である場合、ρは１トン／ｍ^３、Ｈ_ｓの単位はメートル、Ｑ_Ａの単位は立方メートル／時間、Ｐ_Ａの単位はキロワット、β_１は１／３６７．２に等しくなる。

【0013】

工事応用では、「同じポンプと同じ周波数」制御モードでは、コントローラーのバス通信信号とアナログ出力信号を使用して、すべてのインバーターに同じ周波数値を一度に送信できる。

【0014】

さらに、上記の技術的解決手段に対応して、本発明はまた、別の種類の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法を対応して提供する。該水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法は、
水ポンプユニット内の各水ポンプの水出力、水ポンプユニットの定圧値、各インバーターの入力電力、および水ポンプユニットによって輸送される液体の密度を取得することと、
各前記水ポンプの水出力に応じて水ポンプユニットの総水出力を決定し、各前記インバーターの入力電力に応じて前記水ポンプユニットのインバーターの総入力電力を決定することと、
α、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ及びψを含み、ここで、ν≠０、φとγを同時に０にすることはできず、φとδを同時に０にすることはできず、ψとδを同時に０にすることはできず、ψとγを同時に０にすることはできず、第１の特定の係数グループを取得することと、
前記総水出力、前記水ポンプユニットの定圧値、前記インバーターの総入力電力、前記水ポンプユニットによって輸送される液体の密度、および前記第１の特定の係数グループに従って、定圧動作モードで決定して作業曲線を取得することと、
前記作業曲線に従って、水ポンプユニット内の各水ポンプの最適な切り替え点と最適な動作方法を決定することと、を含む。

【0015】

この水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法はさらに、
水ポンプユニット内の各水ポンプの動作周波数と第２の特定の係数グループを取得し、前記第２の特定の係数グループはα、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ及びψを含み、ここで、ν≠０、φとγを同時に０に等しくすることはできず、φとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとγを同時に０に等しくすることはできないことと、
前記総水出力、前記水ポンプユニットの定圧値、前記動作周波数及び前記第２の特定の係数グループに従って、定圧動作モードで周波数曲線を決定して取得することと、
前記周波数曲線に従って、水ポンプユニット内の各水ポンプの最適な切り替え点と最適な動作方法を決定することと、を含む。

【発明の効果】

【0016】

本発明の有益な効果は、まず、速度調整と定圧の状態で１台の動作中の水ポンプの作業曲線を取得し、２台の動作中の水ポンプからｋ台の動作中の水ポンプまでのすべての作業曲線を直接描画し、これらの作業曲線の交点によって最適な切り替え点を得て、この方法は、工事で簡単に実現でき、これらの最適な切り替え点に従って、動作中の水ポンプの台数を切り替え、速度調整を制御することで、サブポンプグループＡが高効率の状態で動作することを保証できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、Ｑ_Ａ－Ｐ_Ａ曲線を作業曲線として使用して、ｋ＝３の場合に最適な切り替え点と最適な速度調整方法を取得する実施例である。

【図2】図２は、Ｑ_Ａ－Ｑ_Ａ／Ｐ_Ａ曲線を作業曲線として使用して、ｋ＝３の場合に最適な切り替え点と最適な速度調整方法を取得する実施例である。

【図3】図３は、Ｑ_Ａ－Ｐ_Ａ曲線及びＱ_Ａ－ｆ_Ａ曲線を使用して、ｋ＝３の場合に最適な切り替え点と最適な速度調整方法を取得する実施例である。

【図4】図４は、本発明によって提供される別の種類の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の実施例または従来技術の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に、実施例で使用する必要のある図面を簡単に紹介する。明らかに、以下の説明の図面は、本発明のいくつかの実施例にすぎない。当業者にとって、他の図面は、創造的な作業なしに、これらの図面に基づいて得ることができる。

【0019】

以下は、本発明の実施例における添付の図面を参照して、本発明の実施例における技術的解決手段を明確かつ完全に説明する。明らかに、説明された実施例は、すべての実施例ではなく、本発明の実施例の一部にすぎない。本発明の実施例に基づいて、創造的な作業なしに当業者によって得られる他のすべての実施例は、本発明の保護範囲に含まれるものとする。

【0020】

本発明は、工事における水ポンプユニットの省電力の最適な切り替え点および最適な動作方法を見つけて決定するために、水ポンプユニット省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法を提供することを目的とする。

【0021】

本発明の上記目的、特徴及び利点をより顕著で分かりやすくするために、以下に図面及び発明を実施するための形態を参照しながら本発明をさらに詳しく説明する。

【0022】

図１において、並列水ポンプユニットの中には、サブポンプグループＡを形成するためのインバーターを備えた同じモデルの３台の水ポンプがあり、ｋ＝３、他のモデルの水ポンプがなく、ｋ１＝０、並列水ポンプユニットは定圧動作モードを採用しており、定圧値Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）、前記定圧値は水ポンプユニットの全揚程定圧値であり、水ポンプユニットが清水を輸送し、サブポンプグループＡのいずれか１つの水ポンプを第１台の水ポンプとして指定し、サブポンプグループＡの第ｉ台の水ポンプの水出力はＱ_ｉ、インバーターの入力電力はＰ_ｉ、動作周波数はｆ_ｉであり、サブポンプグループＡの総水出力はＱ_Ａ、インバーターの総入力電力はＰ_Ａであり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１＋Ｑ_２＋Ｑ_３、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３、α＝０、φ＝１、λ＝０、μ＝０、β＝１、ω＝０、δ＝０、ξ＝０の場合、ρ^αＱ_Ａ ^φＨ_ｓ ^λＰ_Ａ ^μ－βρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξＰ_Ａ ^σがＱ_Ａ－Ｐ_Ａに変え、Ｑ_Ａ－Ｐ_Ａを作業曲線ｗとして、定圧Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）を維持した動作状態で、サブポンプグループＡの第１台の水ポンプの水出力Ｑ_１とＱ_１に対応するインバーター入力電力Ｐ_１を記録し、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１、作業曲線ｗ_１として動作している１台の水ポンプのＱ_Ａ－Ｐ_Ａ曲線を取得し、Ｑ_Ａ＝２Ｑ_１及びＰ_Ａ＝２Ｐ_１の場合、動作している２台の水ポンプの作業曲線ｗ_２を取得し、Ｑ_Ａ＝３Ｑ_１及びＰ_Ａ＝３Ｐ_１の場合、動作している３台の水ポンプの作業曲線ｗ_３を取得し、作業曲線ｗ_１と作業曲線ｗ_２は点Ｃで交差し、点Ｃは、定圧Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）での１台の動作中の水ポンプと２台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点であり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１，２、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１，２、Ｐ_１，２を最適な切り替え点として選択し、交点では、同じＨ_ｓ、同じＱ_Ａ、同じＰ_Ａであるため、１台の動作中の水ポンプの効率は、２台の動作中の水ポンプの効率と同じであり、これは「等価切り替え」と呼ばれ、Ｐ_Ａ＞Ｐ_１，２の場合、１台の動作中の水ポンプから２台の動作中の水ポンプに切り替え、２台の水ポンプが動作している場合、ｆ_１＝ｆ_２を維持し、同じモデルの動作中の水ポンプに対応するインバーターは、同じ出力周波数で動作し、「同じポンプと同じ周波数」と呼ばれ、Ｑ_１＝Ｑ_２、Ｐ_１＝Ｐ_２、Ｈ_ｓは同じであり、Ｐ_Ａ＜Ｐ_１，２の場合、２台の動作中の水ポンプから１台の動作中の水ポンプに切り替え、作業曲線ｗ_２と作業曲線ｗ_３は点Ｄで交差し、点Ｄは、定圧Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）での２台の動作中の水ポンプと３台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点であり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_２，３、Ｐ_Ａ＝Ｐ_２，３、Ｐ_２，３を最適な切り替え点として選択し、Ｐ_Ａ＞Ｐ_２，３の場合、２台の動作中の水ポンプから３台の動作中の水ポンプに切り替え、３台の水ポンプが動作している場合、ｆ_１＝ｆ_２＝ｆ_３を維持し、Ｐ_Ａ＜Ｐ_２，３の場合、３台の動作中の水ポンプから２台の動作中の水ポンプに切り替え、ｆ_１＝ｆ_２を維持し、プロセス要件には、水ポンプの開始間隔と停止間隔に時間制限があり、最適な切り替え点の近くで動作中の水ポンプの台数が頻繁に切り替わらないようにするため、実際の切り替え点の数値は、最適な切り替え点に近い範囲内の数値であり、動作中の水ポンプの台数が１から２に増加する場合、実際の切り替え点はＰ_１，２（１＋０．０８）と見なされ、動作中の水ポンプの台数が２から１に減少する場合、実際の切り替え点は、Ｐ_１，２（１－０．０８）と見なされ、動作中の水ポンプの台数が２から３に増加する場合、実際の切り替え点はＰ_２，３（１＋０．０８）と見なされ、動作中の水ポンプの台数が３から２に減少する場合、実際の切り替え点は、Ｐ_２，３（１－０．０８）と見なされ、最適な切り替え点に近い数値を実際の切り替え点の数値として使用し、切り替え点で動作中の水ポンプの台数を維持し、数値が切り替え点の数値よりも大きい場合は、動作中の水ポンプの台数を増加させ、数値が切り替え点の数値よりも小さい場合は、動作中の水ポンプの台数を減少させ、これらの実際の切り替え点は、おおよその最適な切り替え点であり、異なる定圧動作値Ｈ_ｓについては、同じ方法を使用して、異なる最適な切り替え点と異なる実際の切り替え点を取得する。

【0023】

図２において、並列水ポンプユニットの中には、サブポンプグループＡを形成するためのインバーターを備えた同じモデルの３台の水ポンプがあり、ｋ＝３、他のモデルの水ポンプがなく、ｋ１＝０、並列水ポンプユニットは定圧動作モードを採用しており、定圧値Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）であり、前記定圧値は水ポンプユニットの全揚程定圧値であり、水ポンプユニットが清水を輸送し、サブポンプグループＡのいずれか１台の水ポンプを第１台の水ポンプとして指定し、サブポンプグループＡの第ｉ台の水ポンプの水出力はＱ_ｉ、インバーターの入力電力はＰ_ｉ、動作周波数はｆ_ｉであり、サブポンプグループＡの総水出力はＱ_Ａ、インバーターの総入力電力はＰ_Ａであり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１＋Ｑ_２＋Ｑ_３、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３、α＝０、φ＝１、λ＝０、μ＝０、β＝１、ω＝０、δ＝１、ξ＝０、σ＝－１の場合、ρ^αＱ_Ａ ^φＨ_ｓ ^λＰ_Ａ ^μ－βρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξＰ_Ａ ^σがＱ_Ａ－Ｑ_Ａ／Ｐ_Ａに変え、Ｑ_Ａ－Ｑ_Ａ／Ｐ_Ａを作業曲線ｗとして、定圧Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）を維持した動作状態で、サブポンプグループＡの第１台の水ポンプの水出力Ｑ_１及びＱ_１に対応するインバーター入力電力Ｐ_１を記録し、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１、作業曲線ｗ_１として動作している１台の水ポンプのＱ_Ａ－Ｑ_Ａ／Ｐ_Ａ曲線を取得し、Ｑ_Ａ＝２Ｑ_１及びＰ_Ａ＝２Ｐ_１の場合、動作している２台の水ポンプの作業曲線ｗ_２を取得し、Ｑ_Ａ＝３Ｑ_１及びＰ_Ａ＝３Ｐ_１の場合、動作している３台の水ポンプの作業曲線ｗ_３を取得し、作業曲線ｗ_１と作業曲線ｗ_２は点Ｃで交差し、点Ｃは、定圧Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）での１台の動作中の水ポンプと２台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点であり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１，２、選択Ｑ_１，２を最適な切り替え点としてＱ_Ａ＞Ｑ_１，２の場合、１台の動作中の水ポンプから２台の動作中の水ポンプに切り替え、２台の水ポンプが動作している場合、ｆ_１＝ｆ_２を維持し、Ｑ_Ａ＜Ｑ_１，２の場合、２台の動作中の水ポンプから１台の動作中の水ポンプに切り替え、作業曲線ｗ_２と作業曲線ｗ_３は点Ｄで交差し、点Ｄは、定圧Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）での２台の動作中の水ポンプと３台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点であり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_２，３、Ｑ_２，３を最適な切り替え点として選択し、Ｑ_Ａ＞Ｑ_２，３の場合、２台の動作中の水ポンプから３台の動作中の水ポンプに切り替え、３台の水ポンプが動作している場合、ｆ_１＝ｆ_２＝ｆ_３を維持し、Ｑ_Ａ＜Ｑ_２，３の場合、３台の動作中の水ポンプから２台の動作中の水ポンプに切り替え、ｆ_１＝ｆ_２を維持し、プロセス要件には、水ポンプの開始間隔と停止間隔に時間制限があり、最適な切り替え点の近くで動作中の水ポンプの台数が頻繁に切り替わらないようにするため、実際の切り替え点の数値は、最適な切り替え点に近い範囲内の数値であり、動作中の水ポンプの台数が１から２に増加する場合、実際の切り替え点はＱ_１，２（１＋０．０４）と見なされ、動作中の水ポンプの台数が２から１に減少する場合、実際の切り替え点は、Ｑ_１，２（１－０．０４）と見なされ、動作中の水ポンプの台数が２から３に増加する場合、実際の切り替え点はＱ_２，３（１＋０．０４）と見なされ、動作中の水ポンプの台数が３から２に減少する場合、実際の切り替え点は、Ｑ_２，３（１－０．０４）と見なされ、つまり、最適な切り替え点に近い数値を実際の切り替え点の数値として使用し、切り替え点で動作中の水ポンプの台数を維持し、数値が切り替え点の数値よりも大きい場合は、動作中の水ポンプの台数を増加させ、数値が切り替え点の数値よりも小さい場合は、動作中の水ポンプの台数を減少させることであり、これらの実際の切り替え点は、おおよその最適な切り替え点であり、異なる定圧動作値Ｈ_ｓについては、同じ方法を使用して、異なる最適な切り替え点と実際の切り替え点を取得する。

【0024】

図３（ａ）と図３（ｂ）部分には、並列水ポンプユニットの中には、サブポンプグループＡを形成するためのインバーターを備えた同じモデルの３台の水ポンプがあり、ｋ＝３、他のモデルの水ポンプがなく、ｋ１＝０、並列水ポンプユニットは定圧動作モードを採用しており、定圧値Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）であり、前記定圧値は水ポンプユニットの全揚程定圧値であり、水ポンプユニットが清水を輸送し、サブポンプグループＡのいずれか１台の水ポンプを第１台の水ポンプとして指定し、サブポンプグループＡの第ｉ台の水ポンプの水出力はＱ_ｉ、インバーターの入力電力はＰ_ｉ、動作周波数はｆ_ｉであり、サブポンプグループＡの総水出力はＱ_Ａ、インバーターの総入力電力はＰ_Ａであり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１＋Ｑ_２＋Ｑ_３、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３、α＝０、φ＝１、λ＝０、μ＝０、β＝１、ω＝０、δ＝０、ξ＝０、σ＝１の場合、ρ^αＱ_Ａ ^φＨ_ｓ ^λＰ_Ａ ^μ－βρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξＰ_Ａ ^σがＱ_Ａ－Ｐ_Ａに変え、Ｑ_Ａ－Ｐ_Ａを作業曲線ｗとして、α＝０、φ＝１、λ＝０、γ＝０、ν＝１、ω＝０、δ＝０、ξ＝０、ψ＝１の場合、ρ^αＱ_Ａ ^φＨ_ｓ ^λｆ_Ａ ^γ－νρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξｆ_Ａ ^ψがＱ_Ａ－ｆ_Ａに変え、Ｑ_Ａ－ｆ_Ａを周波数曲線ｙとして、定圧Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）を維持した動作状態で、サブポンプグループＡの第１台の水ポンプの水出力Ｑ_１とＱ_１に対応するインバーター入力電力Ｐ_１及びＱ_１に対応するインバーター動作周波数ｆ_１を記録し、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１、動作している１台の水ポンプの作業曲線ｗ_１を取得し、Ｑ_Ａ＝２Ｑ_１及びＰ_Ａ＝２Ｐ_１の場合、動作している２台の水ポンプの作業曲線ｗ_２を取得し、Ｑ_Ａ＝３Ｑ_１及びＰ_Ａ＝３Ｐ_１の場合、動作している３台の水ポンプの作業曲線ｗ_３を取得し、作業曲線ｗ_１と作業曲線ｗ_２は点Ｃで交差し、点Ｃは、定圧Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）での１台の動作中の水ポンプと２台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点であり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１，２、作業曲線ｗ_２と作業曲線ｗ_３は点Ｄで交差し、点Ｄは、定圧Ｈ_ｓ＝１７（ｍ）での２台の動作中の水ポンプと３台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点であり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_２，３、ｆ_ｍａｘは、第１台の水ポンプの定格回転速度ｎ_ｅに対応する電源周波数であり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、ｆ_Ａ＝ｆ_１、データ記録によると、１台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_１を取得し、Ｑ_Ａ＝２Ｑ_１及びｆ_Ａ＝ｆ_１の場合、同じ周波数で動作する２台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_２を取得し、Ｑ_Ａ＝３Ｑ_１及びｆ_Ａ＝ｆ_１の場合、同じ周波数で動作する３台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_３を取得し、Ｑ_１，２が対応する、ｙ_１周波数曲線上の切り替え点はｆ_１，２であり、Ｑ_１，２が対応する、ｙ_２周波数曲線上の切り替え点はｆ_２，１であり、ｆ_１，２は最適な切り替え点での１台の動作中の水ポンプのインバーター動作周波数であり、ｆ_２，１は最適な切り替え点での２台の動作中の水ポンプのインバーター動作周波数であり、ｆ_１，２＞ｆ_２，１、Ｑ_２，３が対応する、ｙ_２周波数曲線上の切り替え点はｆ_２，３であり、Ｑ_２，３が対応する、ｙ_３周波数曲線上の切り替え点はｆ_３，２であり、ｆ_２，３は最適な切り替え点での２台の動作中の水ポンプのインバーター動作周波数であり、ｆ_３，２は最適な切り替え点での３台の動作中の水ポンプのインバーター動作周波数であり、ｆ_２，３＞ｆ_３，２、１台の水ポンプが動作している場合、ｆ_Ａ＞ｆ_１，２の場合、１台の動作中の水ポンプから２台の動作中の水ポンプに切り替え且つｆ_１＝ｆ_２を維持し、２台の水ポンプが動作している場合、ｆ_Ａ＜ｆ_２，１の場合、１，２台の動作中の水ポンプから１台の動作中の水ポンプに切り替え、２台の水ポンプが動作している場合、ｆ_Ａ＞ｆ_２，３の場合、２台の動作中の水ポンプから３台の動作中の水ポンプに切り替え且つｆ_１＝ｆ_２＝ｆ_３を維持し、３台の水ポンプが動作している場合、ｆ_Ａ＜ｆ_２，３の場合、３台の動作中の水ポンプから２台の動作中の水ポンプに切り替え且つｆ_１＝ｆ_２を維持し、プロセス要件には、水ポンプの開始間隔と停止間隔に時間制限があり、最適な切り替え点の近くで動作中の水ポンプの台数が頻繁に切り替わらないようにするため、実際の切り替え点の数値は、最適な切り替え点に近い範囲内の数値であり、動作中の水ポンプの台数が１から２に増加する場合、実際の切り替え点はｆ_１，２（１＋０．０２）と見なされ、動作中の水ポンプの台数が２から１に減少する場合、実際の切り替え点は、ｆ_２，１（１－０．０２）と見なされ、動作中の水ポンプの台数が２から３に増加する場合、実際の切り替え点はｆ_２，３（１＋０．０２）と見なされ、動作中の水ポンプの台数が３から２に減少する場合、実際の切り替え点は、ｆ_３，２（１－０．０２）と見なされ、つまり、最適な切り替え点に近い数値を実際の切り替え点の数値として使用し、実際の切り替え点で動作中の水ポンプの台数を維持し、数値が切り替え点の数値よりも大きい場合は、動作中の水ポンプの台数を増加させ、数値が切り替え点の数値よりも小さい場合は、動作中の水ポンプの台数を減少させることであり、これらの実際の切り替え点は、おおよその最適な切り替え点であり、異なる定圧動作値Ｈ_ｓについては、同じ方法を使用して、異なる最適な切り替え点と実際の切り替え点を取得する。

【0025】

さらに、上記の提供した技術的解決手段に対応して、本発明はまた、別の種類の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法を対応して提供する。図４に示すように、該水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法は、
水ポンプユニット内の各水ポンプの水出力、水ポンプユニットの定圧値、各インバーターの入力電力、および水ポンプユニットによって輸送される液体の密度を取得するステップ１００と、
各前記水ポンプの水出力に応じて水ポンプユニットの総水出力を決定し、各前記インバーターの入力電力に応じて前記水ポンプユニットのインバーターの総入力電力を決定するステップ１０１と、
α、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ及びψを含み、ここで、ν≠０、φとγを同時に０にすることはできず、φとδを同時に０にすることはできず、ψとδを同時に０にすることはできず、ψとγを同時に０にすることはできず、第１の特定の係数グループを取得するステップ１０２と、
前記総水出力、前記水ポンプユニットの定圧値、前記インバーターの総入力電力、前記水ポンプユニットによって輸送される液体の密度、および前記第１の特定の係数グループに従って、定圧動作モードで決定して作業曲線を取得するステップ１０３と、
前記作業曲線に従って、水ポンプユニット内の各水ポンプの最適な切り替え点と最適な動作方法を決定するステップ１０４と、を含む。

【0026】

さらに、この水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法はさらに、
水ポンプユニット内の各水ポンプの動作周波数と第２の特定の係数グループを取得し、前記第２の特定の係数グループはα、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ及びψを含み、ここで、ν≠０、φとγを同時に０に等しくすることはできず、φとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとγを同時に０に等しくすることはできないステップ１０５と、
前記総水出力、前記水ポンプユニットの定圧値、前記動作周波数及び前記第２の特定の係数グループに従って、定圧動作モードで周波数曲線を決定して取得するステップ１０６と、
前記周波数曲線と上記の第一種の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法によって決定して得られた最適な切り替え点に従って、水ポンプユニットにおける各水ポンプの最適な切り替え点および最適な動作方法を決定するステップ１０７と、を含む。

【0027】

提供される別の種類の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法および切り替え点の決定方法の技術的解決手段において、その実際の実施プロセスについては、第一種の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法と切り替え点の決定方法を参照して、２つの実施形態は基本的に同じであるため、ここでは更に説明しない。

【0028】

本明細書における各実施例は段階的に説明されており、各実施例が主に説明することはいずれも他の実施例との相違点であり，各実施例間で同一または同様の部分は、互いに参照すればよい。

【0029】

本発明の原理および実施形態を説明するために、本明細書では特定の例を使用する。上記の実施例の説明は、本発明の方法およびコアアイデアを理解するのを助けるためにのみ使用される。同時に、当業者にとって、本発明のアイデアによれば、発明を実施するための形態および適用範囲に変更が生じるであろう。要約すると、本明細書の内容は、本発明の限定として解釈されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3(a)】

【図3(b)】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2021-05-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法であって、並列水ポンプユニットの中には、サブポンプグループＡを形成するためのインバーターを備えた同じモデルのｋ台の水ポンプがあり、ｋは１より大きい整数であり、他のモデルのｋ１台の水ポンプがあり、ｋ１は０以上の整数であり、並列水ポンプユニットは定圧動作モードを採用しており、定圧値はＨ_ｓであり、定圧値Ｈ_ｓは水ポンプユニットの全揚程に換算した数値、輸送液体の密度はρ、サブポンプグループＡの総水出力はＱ_Ａ、サブポンプグループＡにおけるインバーターの総入力電力はＰ_Ａであり、サブポンプグループＡのいずれか一台の水ポンプを第１台水ポンプとして指定し、サブポンプグループＡの第ｉ台の水ポンプの水出力はＱ_ｉ、インバーターの入力電力はＰ_ｉ、動作周波数はｆ_ｉであり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１＋Ｑ_２＋…＋Ｑ_ｋ，Ｐ_Ａ＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋…＋Ｐ_ｋ、サブポンプグループＡの場合、定圧動作モードで得られたρ^αＱ_Ａ ^φＨ_ｓ ^λＰ_Ａ ^μ－βρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξＰ_Ａ ^σ曲線を作業曲線ｗとして使用し、サブポンプグループＡの最適な切り替え点と最適な動作方法を求め、α、φ、λ、μ、β、ω、δ、ξ及びσは係数であり、β≠０、φとμを同時に０に等しくすることはできず、φとδを同時に０に等しくすることはできず、σとδを同時に０に等しくすることはできず、σとμを同時に０に等しくすることはできないことを特徴とする水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項2】

並列水ポンプユニットは、定圧Ｈ_ｓを維持している動作状態で、サブポンプグループＡの第１台の水ポンプの水出力Ｑ_１と、Ｑ_１に対応する第１台の水ポンプに対応するインバーターの入力電力Ｐ_１を記録し、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、Ｐ_Ａ＝Ｐ_１１台の動作中の水ポンプの作業曲線ｗ_１を取得し、Ｑ_Ａ＝（ｍ－１）Ｑ_１及びＰ_Ａ＝（ｍ－１）Ｐ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２，同じ周波数で動作するｍ－１台の動作中の水ポンプの動作曲線ｗ_ｍ－１を取得し、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ－１、Ｑ_Ａ＝ｍＱ_１及びＰ_Ａ＝ｍＰ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２、同じ周波数で動作しているｍ台の動作中の水ポンプの作業曲線ｗ_ｍを取得し、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ、作業曲線ｗ_ｍ－１と作業曲線ｗ_ｍの交点は、定圧Ｈ_ｓでのｍ－１台の動作中の水ポンプとｍ台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点であり、Ｑ_Ａ＝Ｑ_{ｍ－１，ｍ}、Ｐ_Ａ＝Ｐ_{ｍ－１，ｍ}、交点では、同じＨ_ｓ、同じＱ_Ａ、同じＰ_Ａであるため、ｍ－１台の動作中の水ポンプの効率は、ｍ台の動作中の水ポンプの効率と同じであり、これは「等価切り替え」と呼ばれ、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}は、サブポンプグループＡの総水出力で表される最適な切り替え点であり、Ｐ_{ｍ－１，ｍ}は、サブポンプグループＡのインバーターの総入力電力で表される最適な切り替え点であり、ｍ－１台の水ポンプで動作する場合、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ－１を維持し、ｍ台の水ポンプで動作する場合、ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍを維持し、同じモデルの動作中の水ポンプに対応するインバーターは、同じ出力周波数で動作し、「同じポンプと同じ周波数」と呼ばれ、各台の動作中の水ポンプのＱ_ｉ、Ｐ_ｉ、Ｈ_ｓおよび動作効率はいずれも同じであることを特徴とする請求項１に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項3】

工事応用では、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}およびＰ_{ｍ－１，ｍ}のいずれかを、定圧Ｈ_ｓでのサブポンプグループＡのｍ－１台の動作中の水ポンプとｍ台の動作中の水ポンプとの間の最適な切り替え点の数値として使用し、サブポンプグループＡでは、動作中の水ポンプの台数がｍ－１からｍに増加すると、実際の切り替え点は、最適な切り替え点の数値に（１＋θ_１）を掛けた値と見なされ、０．１５≧θ_１≧０、動作中の水ポンプの台数がｍからｍ－１に減少すると、実際の切り替え点は、最適な切り替え点の数値に（１－ε_１）を掛けた値と見なされ、０．１５≧ε_１≧０であることを特徴とする請求項２に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項4】

サブポンプグループＡの場合、定圧動作モードで得られたρ^αＱ_Ａ ^φＨ_ｓ ^λｆ_Ａ ^γ－νρ^ωＱ_Ａ ^δＨ_ｓ ^ξｆ_Ａ ^ψ曲線を作業曲線ｙとして使用しＱ_{ｍ－１，ｍ}を使用して、サブポンプグループＡの周波数の最適な切り替え点と最適な動作方法を求め、α、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ、ψは係数であり、ν≠０、φとγを同時に０に等しくすることはできず、φとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとγを同時に０に等しくすることはできないことを特徴とする請求項２に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項5】

並列水ポンプユニットは、定圧Ｈ_ｓを維持している動作状態で、サブポンプグループＡの第１台の水ポンプの水出力Ｑ_１と、Ｑ_１に対応するインバーターの入力周波数ｆ_１を記録し、Ｑ_Ａ＝Ｑ_１、ｆ_Ａ＝ｆ_１、ｆ_Ａは、サブポンプグループＡで動作しているすべてのインバーターの出力周波数が同じ場合の１つの周波数で表される数値を表し、１台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_１を取得し、Ｑ_Ａ＝（ｍ－１）Ｑ_１及びｆ_Ａ＝ｆ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２，同じ周波数で動作するｍ－１台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_ｍ－１を取得し、ｆ_Ａ＝ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ－１、Ｑ_Ａ＝ｍＱ_１及びｆ_Ａ＝ｆ_１の場合、ｍは正整数であり、ｋ≧ｍ≧２、同じ周波数で動作するｍ台の動作中の水ポンプの周波数曲線ｙ_ｍを取得し、ｆ_Ａ＝ｆ_１＝ｆ_２＝…＝ｆ_ｍ、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}が対応する、ｙ_ｍ－１周波数曲線上の切り替え点はｆ_{ｍ－１，ｍ}であり、ｆ_{ｍ－１，ｍ}は最適な切り替え点でのｍ－１台の動作中の水ポンプのインバーター動作周波数であり、Ｑ_{ｍ－１，ｍ}が対応する、ｙ_ｍ周波数曲線上の切り替え点はｆ_{ｍ，ｍ－１}であり、ｆ_{ｍ，ｍ－１}は最適な切り替え点でのｍ台の動作中の水ポンプのインバーター動作周波数であり、ｆ_{ｍ－１，ｍ}＞ｆ_{ｍ，ｍ－１}であることを特徴とする請求項４に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項6】

工事応用では、サブポンプグループＡの動作中の水ポンプの台数がｍ－１からｍに増加すると、実際の切り替え点はｆ_{ｍ－１，ｍ}（１＋θ_２）と見なされ、０．１５≧θ_２≧０、動作中の水ポンプの台数がｍからｍ－１に減少すると、実際の切り替え点は、ｆ_{ｍ，ｍ－１}（１－ε_２）と見なされ、０．１５≧ε_２≧０であることを特徴とする請求項５に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項7】

β_１ρＱ_ＡＨ_ｓ／Ｐ_ＡはサブポンプグループＡの動作効率η（Ｈ_ｓ）を表し、β_１は係数であり、サブポンプグループＡは定圧Ｈ_ｓで動作し、最適な切り替え点を使用して、動作中の水ポンプの台数を切り替え、Ｑ_Ａ≧Ｑ_１，２の場合、サブポンプグループＡの動作効率η（Ｈ_ｓ）≧β_１ρＱ_１，２Ｈ_ｓ／Ｐ_１，２であることを特徴とする請求項１に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項8】

工事応用では、「同じポンプと同じ周波数」制御モードでは、コントローラーのバス通信信号とアナログ出力信号を使用して、すべてのインバーターに同じ周波数値を一度に送信できることを特徴とする請求項２に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項9】

水ポンプユニット内の各水ポンプの水出力、水ポンプユニットの定圧値、各インバーターの入力電力、および水ポンプユニットによって輸送される液体の密度を取得することと、
各前記水ポンプの水出力に応じて水ポンプユニットの総水出力を決定し、各前記インバーターの入力電力に応じて前記水ポンプユニットのインバーターの総入力電力を決定することと、
α、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ及びψを含み、ここで、ν≠０、φとγを同時に０にすることはできず、φとδを同時に０にすることはできず、ψとδを同時に０にすることはできず、ψとγを同時に０にすることはできず、第１の特定の係数グループを取得することと、
前記総水出力、前記水ポンプユニットの定圧値、前記インバーターの総入力電力、前記水ポンプユニットによって輸送される液体の密度、および前記第１の特定の係数グループに従って、定圧動作モードで決定して作業曲線を取得することと、
前記作業曲線に従って、水ポンプユニット内の各水ポンプの最適な切り替え点と最適な動作方法を決定することと、
最適な切り替え点に近い数値を実際の切り替え点の数値として使用し、実際の切り替え点での場合に動作中の水ポンプの台数を維持し、流量が実際の切り替え点の数値よりも大きい場合に動作中の水ポンプの台数を増やし、流量が実際の切り替え点の数値よりも小さい場合に動作中の水ポンプの台数を減少させることと、を含むことを特徴とする水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【請求項10】

水ポンプユニット内の各水ポンプの動作周波数と第２の特定の係数グループを取得し、前記第２の特定の係数グループはα、φ、λ、γ、ν、ω、δ、ξ及びψを含み、ここで、ν≠０、φとγを同時に０に等しくすることはできず、φとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとδを同時に０に等しくすることはできず、ψとγを同時に０に等しくすることはできないことと、
前記総水出力、前記水ポンプユニットの定圧値、前記動作周波数及び前記第２の特定の係数グループに従って、定圧動作モードで周波数曲線を決定して取得することと、
前記周波数曲線に従って、水ポンプユニット内の各水ポンプの最適な切り替え点と最適な動作方法を決定することと、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の水ポンプユニットの省電力・最適化動作方法及び切り替え点の決定方法。

【国際調査報告】