インバータポンプ動作時に流量計の値がふらつく

導入事例

2021.01.20

この記事はトラブルの内容を分かりやすくご紹介するために、情報を簡略化して掲載しています。

浄水場管理会社　D社

D社は浄水場の運転管理をする会社です。ある浄水場では受水槽への水の流量を中央監視室で集中コントロールしています。受水槽には複数のポンプを使用して水を注ぎます。それぞれのポンプには流量計が取り付けられており、それらの流量計で計測した流量データは中央監視室の画面に表示されます。中央監視室の担当者様はこの画面に表示された数値を見て、受水槽への流量をコントロールします。

この浄水場では20年前に導入した旧式のポンプを使用し続けていましたが、設備更新の際、一番大型で消費電力の大きいポンプを省エネ化のためにインバータ化し、流量計をアナログ式から最新のデジタル式に交換しました。なお、今回インバータ化を行ったのは一番大きなポンプだけで、小型ポンプは流量計を含め従来のものを使用し続けました。

インバータポンプの搬入が完了し、実際に稼働させたところ、デジタル式流量計からは正しい数値が送られ、正常に稼働することを確認しました。ところが、旧式ポンプとインバータポンプを同時に動かすと、中央監視室の画面に表示される旧式ポンプの流量の数値がふらつき、異常な値になりました。あわててポンプまで確認に行ったところ、アナログ式流量計のメータは正常な数値を示しており、ポンプ自体にも問題は見当たりませんでした。

インバータポンプが停止時は正常な数値を表示するため、インバータポンプに何らかの原因があるのではないかと考えられますが、どのように対策をすればよいのか分からず、こまめにアナログ式流量計のメータを目視確認することでその場をやり過ごしてきました。

インバータポンプで発生した高周波ノイズが流量計のデータにのっていた

ポンプやファンなどの流量・風量を調節する方法として、従来はバルブやダンパなどの機械式の装置を用いた方式が採用されてきました。機械式の場合、ポンプ・ファンは常にフル稼働しなければならないため、多くの電力を消費してきました。

近年では省エネ化を進めるために、ポンプ・ファンのインバータ化が進められています。インバータはモータの回転速度を自由に調節する装置であり、ポンプ・ファンを必要な時に必要な速度で回転させることができます。これにより電力の消費量を抑えることができ、工場の省エネ化に大きく貢献しています。

その一方で、インバータ内部では高速でスイッチングを行っているため、高周波ノイズが発生してしまいます。この高周波ノイズは時に周囲の電子機器に侵入して、様々なノイズ障害を引き起こすことがあります。

また、アナログ式流量計は細かい変動を数値に反映させるために微弱な信号を扱う場合が多いです。そのため、わずかなレベルのノイズが侵入しただけで大きな問題を起こしやすいです。

そこで、インバータポンプ動作時の高周波ノイズの発生状況および周囲への影響を調べました。その結果、インバータポンプが動作すると高周波ノイズが発生し、その高周波ノイズが電源ラインや空間を伝播しており、最終的に流量計のデータに重畳していると判明しました。

《ノイズカットトランス™》をインバータポンプの受電電源に装着し、ケーブルのシールドを行った

今回は電源ラインに高周波ノイズが流出するのを防止しました。まずインバータポンプの受電電源ラインに障害波遮断変圧器《ノイズカットトランス™》を装着することで、電源ラインに高周波のノイズが流出するのを防止しました。次に《ノイズカットトランス™》～インバータ間のケーブル、およびインバータ～ポンプ間のケーブルそれぞれに電磁シールドを施すことで、高周波ノイズが空間に伝播するのを防止しました。

以上の対策を行った結果、インバータポンプが動作しても流量計の数値はふらつかなくなりました。