送水ポンプの省エネ

工場や商業施設などのセントラル方式熱搬送システムに対応して、送水ポンプを独自ロジックで制御。1次ポンプ・2次ポンプ・冷却水ポンプ、エコノパイロットシリーズ製品でトータルに省エネ実現！

• 多量の電力を消費する送水ポンプの省エネがしたい
• 既存設備を変更せずに省エネを実現したい
• 古い設備のため、どのように省エネができるかわからない
• 設備の機能を最大限活用しながら、省エネをしたい

省エネを推進する際に設備をリニューアルするのは多大なコストが必要となってしまいます。更に、稼働中の設備を停止するなどの問題も発生します。また、原価償却もされておらず、リニューアルするほど老朽化していない設備では、現状の設備を最大活用しながらの省エネ推進は必須であり、どのような方法があるのか、設備担当者の頭を悩ませています。 特に空調設備等の熱搬送・送水ポンプに関してはこのような設備としての問題があり、省エネを推進するための大きな課題です。

一般的には戻し弁制御や、圧力一定インバータ制御などが行なわれていますが、YOKOGAWAは、1次・2次・冷却水ポンプにおいて、以下の考え方で独自の省エネ制御を提案します。

例えば、一般的な熱搬送設備の送水ポンプ通常運転においては、運転時間の殆どの時間帯は送水ポンプ負荷最大限状態ではありません。その状態では送水ポンプ運転に大きな無駄が発生しています。
このようなポンプの負荷が最大ではない状態の時に、そのポンプ運転を制御することできわめて高い省エネ効果を発揮します。
これらの省エネ制御を小型コントローラでパッケージ化させており、それによって既存設備への影響（工事期間/設備停止期間など）を最小化して導入することが可能です。

• ポンプと送水の省エネ基本原理
  

  ポンプが消費する電力は、回転数の3乗に比例します。例えば、回転数を1/2にすると消費する電力量は1/8になり、大幅な省エネにつながります。
  また、配管を流れる冷温水の圧力損失は、流量2乗に比例して低下します。例えば、流量を1/2にすれば、圧力は1/4で済みます。通常の冷温水の流量は空調機等の熱交換器が必要とする最大値で運転されていますが、必要範囲での最低流量で運転することで、より低い圧力での運転となり、消費電力は劇的に低く抑えることができます。 このように送水圧を流量によって補正して運転すれば、殆どの運転時間を占める低負荷時にはポンプの消費電力量を大幅に削減することができます。

• YOKOGAWAが提案する「管路抵抗予測制御方式」（変揚程・変流量制御）
  

  配管を流れる水には配管による圧力損失が発生しています。この圧力損失をわずかに上回る送水圧力をかけるだけで送水は可能です。
  ところが、従来の制御方式では、常に一定の送水圧力をかけていたので、送水量が少ないときに、この一定の圧力が大きな無駄となっていました。上記の省エネ基本原理に基づいてその無駄な圧力をカットするのが「管路抵抗予測制御方式」です｡
  YOKOGAWAが提案するシステムは、この制御方式でインバータを最適制御します。

上図は、2次ポンプ制御を例としたポンプ制御方式による電力消費量の違いを示しています。

• 図の左は、ポンプを定格運転してフル稼働し、余分な冷温水は戻し弁で戻す「圧力一定戻し弁制御」で、無駄が多かった方式です。
• 図の中央は、「圧力一定回転数制御」です。これは、「圧力一定戻し弁制御」を省エネするために採用される方式で、戻し弁で戻す分を無くす様にポンプの制御を行います。
• 図の右は、これらに対してYOKOGAWAが提案する省エネ制御方式で、負荷側での必要水量に適合するようにポンプの制御を行う「管路抵抗予測制御方式」です。この方式は、管路抵抗予測曲線上でポンプの吐出圧制御を行い、流量が低いときは吐出圧を低くする流量に応じた圧力制御を行うことで、より大きな省エネ効果を実現しています。

それぞれの方式で図中の青い四角の面積で表される使用電力量を比較すると、「管路抵抗予測制御方式」が最も効率的な運転をしていることがわかります。

• 「2次ポンプ」の制御方法
• 「1次ポンプと2次ポンプ」（2次ポンプ方式の場合）の制御方法
• 「1次ポンプ」の制御方法
• 「冷却水ポンプ」の制御方法

熱搬送・送水ポンプの省エネは、 2次ポンプを省エネ制御する 『エコノパイロット』 と、1次ポンプ・冷却水ポンプを制御する 『エコノパイロット HSP』 の2つの製品で実現します。
この2製品に採用しているコントローラ（横河電機製：STARDOM）は、オープン性と堅牢性・信頼性・保守性を高レベルで両立し、工場だけでなく、病院やビル、さらに石油やガス等の過酷な環境における資源採掘、配送などさまざまな設備において安定操業に貢献しています。ユーティリティ管理からバッチ制御など、計装設備を中心とした適用だけでなくネットワークを活用した広域・遠隔にわたる監視制御アプリケーションでも事例が増えており、YOKOGAWAの経験が活きています。

新製品『エコノパイロット HSP』のプレスリリースはこちら

エコノパイロット
送水ポンプ省エネ制御システム
平成14年省エネ大賞受賞したエコノパイロットは、ビルや工場の空調用冷温水の送水を行う空調2次ポンプの、省エネ制御システムです。送水流量に応じてポンプの回転数を最適に制御することで最大90%の省エネ効果を発揮します。
エコノパイロット HSP （エイチエスピー）
熱源送水ポンプ省エネシステム
工場や商業施設などのセントラル方式熱搬送システムに対応。熱源廻り冷温水ポンプの制御で省エネを実現します。2次ポンプがある設備では姉妹製品の空調2次ポンプ省エネ対策で定評のあるエコノパイロットと連携して、総合的な省エネが可能です。

【関連製品情報】
エコノパイロット関連製品では、上記の2製品以外にも、コンプレッサの省エネを実現する下記の製品があります。 エコノパイロットシリーズ は、この3製品で構成して設備関連の省エネをトータルにご支援します。

エコノパイロット Comp （エコノパイロットコンプ）
コンプレッサ省エネ制御システム
圧縮エアーコンプレッサ本体の消費電力を削減する省エネ制御システムです。エコノパイロットシリーズで採用しているYOKOGAWA独自の制御方式によって高い省エネ効果を発揮します。 武州製薬様導入事例を追加しました。詳細はこちら

 STARDOMは、横河電機（株）の商標です。