JP6797368B2 - 横軸斜流ポンプの運転制御システム及び運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、横軸斜流ポンプにおいて、ポンプの運転停止後にポンプ内の水を落水させ、ケーシングに残留した水を排水する横軸斜流ポンプの運転制御システム及び運転制御方法に関する。

従来から利用されている横軸斜流ポンプの一例を、図２、図３を参照して簡単に説明する。図２は、従来の横軸斜流ポンプの全体構造図である。
図３は、従来の横軸斜流ポンプの要部断面図である。
図３において、横軸斜流ポンプ１は、吸込水槽２の水を吐出水槽３に排水するものであり、ポンプ機場における吸込水槽２上部の機器設置床４に設置される。機器設置床４には、減速機（図示せず）、電動機５などが設置され、横軸斜流ポンプ１は減速機を介して電動機５によって駆動される。
吸込水槽２には水位を計測するための水位計６を設けている。

横軸斜流ポンプ１は、羽根車やガイドベーンを配置したポンプケーシング７を備える。ポンプケーシング７の吸込側には吸込エルボ８を介して吸込管９が接続され、吸込管９は吸込水槽２の水面より下方に開口している。
ポンプケーシング７の吐出側には吐出弁１０を介して吐出管１１が接続され、吐出管１１の吐出口は吐出水槽３内に開口している。また、吐出管１１の吐出口には逆止弁１２が設けられている。
羽根車はポンプケーシング７内に配置された水中軸受に回転自在に支持された主軸に取り付けられ、主軸は軸封機構を介して吸込エルボ８の外側に延設している。

また、ポンプケーシング７の上部に排気口１３が穿設され、この排気口１３が満水検知器１４に連通され、満水検知器１４に吸気管１５の一端が連通される。従って、吸気管１５は満水検知器１４を介してポンプケーシング７に連通している。吸気管１５は２つに分岐され、一方の分岐は吸気弁１６を介して真空ポンプ１７に連通され、他方の分岐は真空破壊弁１８を介して大気に解放される。

吐出弁１０、吸気弁１６、真空破壊弁１８、電動機５、真空ポンプ１７は制御装置１９に接続され、満水検知器１４、水位計６から受信した信号によってそれらを制御する。
制御装置１９は、水位計６の計測結果に基づいて、吸込水槽２内の水位が始動水位や停止水位に達したか否かの判定を行い、横軸斜流ポンプ１の始動停止を制御する。

横軸斜流ポンプ１を始動する際には、まず吸気弁１６を開くと共に、真空ポンプ１７を起動する。
これによりポンプケーシング７内の空気が排気され、吸込水槽２内の水がポンプケーシング７に吸い込まれる。
吸い込まれた水がポンプケーシング７の上部に達し、さらに満水検知器１４まで達すると、満水検知器１４はポンプケーシング７が満水になったことを検知する。
その後、吸気弁１６を閉じ、電動機５を起動し、吐出弁１０を開く。
これにより、ポンプケーシング７内の羽根車が回転し、吸込水槽２内の水は連続的にポンプケーシング７に吸い込まれ、吐出管１１、吐出口を通って吐出水槽３内に吐出される。

横軸斜流ポンプ１を停止する際は、まず、吐出弁１０を閉じ、遮断機（図示せず）を切ることで電動機５を停止する。その後、真空破壊弁１８を開くことで、吸気管１５より吸気が行われ、吸込管９からポンプケーシング７内の水が落水する。これにより横軸斜流ポンプ１は停止状態となる。その後、真空破壊弁１８を閉じる。

ここで、図３で示すように、横軸斜流ポンプ１のポンプケーシング７は上部ケーシング７ａと下部ケーシング７ｂで構成される。また、ポンプケーシング７には羽根車を収容するため、上部ケーシング７ａと下部ケーシング７ｂはそれぞれ湾曲して形成される。従って、上部ケーシング７ａに連通した吸気管１５の真空破壊弁１８から空気を流入させてポンプケーシング７内の水を落水すれば、下部ケーシング７ｂに水が残留してしまう。
従って、下部ケーシング７ｂには残留した水を排出するためのドレン管２０を排水口２２に接続している。
ドレン管２０にはケーシングドレン弁２１を設け、ポンプケーシング７内の水を落水させた後、ドレン管２０のケーシングドレン弁２１を開き、下部ケーシング７ｂに残留した水を排水する。

従来の横軸斜流ポンプでは、ポンプケーシング内の水を落水させた後に、ポンプケーシングの下部ケーシングに残留した水を排水する場合、ドレン管に設けたケーシングドレン弁を手動で開いていた。横軸斜流ポンプの停止時には、そのつど作業者がケーシングドレン弁を操作する必要があり、水抜きを怠ると残留水が腐敗しポンプケーシングや羽根車の腐食が発生し、寒冷地では凍結によるケーシング破損などが発生してしまう。また、排水後にケーシングドレン弁を閉め忘れると横軸斜流ポンプ始動時にドレン管から吸気し、始動不良が発生してしまう。
本発明は、ポンプケーシングに残留した水を作業者の手によらず自動で排出することのできる、横軸斜流ポンプの運転制御システム及び運転制御方法を提供する。

羽根車を配設したポンプケーシング上部に、満水検知器を介して吸気弁を設けた吸気管を連通すると共に、ポンプケーシング下部に、ケーシングドレン弁を設けたドレン管を連通し、ポンプケーシング吐出側に吐出弁を設けた横軸斜流ポンプの運転制御システムにおいて、吸込水槽の水位計が横軸斜流ポンプ始動水位を検知した場合、ケーシングドレン弁と吐出弁を閉じ、吸気弁を開くと共に吸気管に接続した真空ポンプを稼働させ、満水検知器が満水を検知した後、吸気弁を閉じ、吐出弁を開いて横軸斜流ポンプを始動させ、吸込水槽の水位計が横軸斜流ポンプ停止水位を検知した場合、吐出弁を閉じて横軸斜流ポンプを停止した後、ケーシングドレン弁を開くことで、ドレン管から吸気して吸込管からポンプケーシング内の水を排水するとともに、ポンプケーシング下部に残留した水をドレン管から落水させる制御を行う制御装置を備えることで、真空破壊弁を必要とせずにポンプケーシングから落水させることができ、ドレン管に設けたケーシングドレン弁を自動で開閉するため、作業者の負担を軽減し、ヒューマンエラーによる事故を防止できる。

羽根車を配設したポンプケーシング上部に吸気弁を設けた吸気管を連通すると共に、ポンプケーシング下部にケーシングドレン弁を設けたドレン管を連通し、ポンプケーシング吐出側に吐出弁を設け、ケーシングドレン弁を自動で開閉する横軸斜流ポンプの運転制御方法において、横軸斜流ポンプを始動させる場合、ケーシングドレン弁と吐出弁を閉じ、吸気弁を開くと共に吸気管に接続した真空ポンプを稼働させて横軸斜流ポンプを満水とした後、吸気弁を閉じ、吐出弁を開いて横軸斜流ポンプを始動させ、横軸斜流ポンプを停止させる場合、吐出弁を閉じて横軸斜流ポンプを停止した後、ケーシングドレン弁を開くことで、ドレン管から吸気して吸込管からポンプケーシング内の水を排水し、その後、ポンプケーシング下部に残留した水をドレン管から落水させる。落水させた後に再び横軸斜流ポンプを駆動させる際は自動でケーシングドレン弁が閉まることから、作業者の負担を軽減し、ヒューマンエラーによる事故を防止できる。

本発明は、ケーシングドレン弁を制御装置により自動で開閉可能とし、ポンプの始動停止に合わせて開閉させることで、従来必要としていた真空破壊弁が不要となる。ポンプの始動停止に合わせて自動でケーシングドレン弁が開閉するため、作業者の負担を軽減し、ケーシングドレン弁の閉め忘れといったヒューマンエラーが無くなり、ポンプの維持管理性・信頼性を向上させることができる。
また、ドレン管が機器設置床の下方で開放されているため、吸気音が機器設置床で遮られ、ポンプ場内に響くのを防止する。

本発明に係る横軸斜流ポンプの全体構造図である。 従来の横軸斜流ポンプの全体構造図である。 従来の横軸斜流ポンプの要部断面図である。

図１は、本発明に係る横軸斜流ポンプの全体構造図である。
従来技術と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する。
ポンプケーシング７の上部ケーシング７ａには排気口１３が穿設され、この排気口１３が満水検知器１４に連通され、満水検知器１４に吸気管１５の一端が連通される。吸気管１５は、吸気弁１６を介して真空ポンプ１７に連通される。

ポンプケーシング７は羽根車を収容するため、下部ケーシング７ｂが湾曲して形成される。そして、下部ケーシング７ｂには排水口２２が穿設され、この排水口２２がドレン管２０に連通される。ドレン管２０は下部ケーシング７ｂから機器設置床４の下方、吸込水槽２内に延設し、ケーシングドレン弁２１を介して開放している。また、ドレン管２０は横軸斜流ポンプ１の停止水位より高い位置で開放する。
ケーシングドレン弁２１は電動弁を用いることで制御装置１９による操作を可能とする。

満水検知器１４、水位計６が水位を検知すると、それぞれ検知信号が制御装置１９に送られ、吐出弁１０、吸気弁１６、ケーシングドレン弁２１、電動機５、真空ポンプ１７を操作する。
制御装置１９は、水位計６、満水検知器１４の計測結果に基づいて、吸込水槽２、ポンプケーシング７内の水位が始動、停止水位に達したか否かの判定を行い、横軸斜流ポンプ１の始動停止操作を行う。

吸込水槽２内の水位計６が、所定の水位より上昇したことを検知した場合、制御装置１９は横軸斜流ポンプ１を始動するための制御を行う。
横軸斜流ポンプ１を始動する際には、まず吐出弁１０を閉じると共に、ケーシングドレン弁２１を閉じ、吸気弁１６を開く。そして、真空ポンプ１７を起動することで、ポンプケーシング７内の空気が排気され、吸込水槽２内の水がポンプケーシング７に吸い込まれる。吸い込まれた水がポンプケーシング７の上部に達し、さらに満水検知器１４まで達すると、満水検知器１４でポンプケーシング７が満水になったことを検知する。

ポンプケーシング７が満水になると、吸気弁１６を閉じ、電動機５を起動することでポンプケーシング７内に配置した羽根車を回転させる。そして、吐出弁１０を開くことで、吸込水槽２内の水が連続的にポンプケーシング７に吸い込まれ、吐出管１１、吐出口を通って吐出水槽３内に吐出される。

横軸斜流ポンプ１の運転により、吸込水槽２内の水位が所定の水位より低下したことを水位計６が検知した場合、制御装置１９は横軸斜流ポンプ１を停止する制御を行う。
横軸斜流ポンプ１を停止する際は、まず、吐出弁１０を閉じ、遮断機（図示せず）を切ることで電動機５を停止する。

その後、ケーシングドレン弁２１を開くとドレン管２０から吸気すると共に吸込管９からポンプケーシング７内の水が吸込水槽２へ落水する。落水によりポンプケーシング７内で水位が低下すると、ポンプケーシング７の湾曲した下部ケーシング７ｂには水が残留する。
下部ケーシング７ｂに残留した水は、ドレン管２０から吸込水槽２へ落水し、ポンプケーシング７内から完全に水が排水される。ドレン管２０から落水する際は、同時にドレン管２０から吸気が行われる。

吸込水槽２の水位が再び上昇した際には、横軸斜流ポンプ１を運転するための制御が行われ、ケーシングドレン弁２１は閉止される。

上述するように、下部ケーシング７ｂに連通したドレン管２０に設けたケーシングドレン弁２１を、横軸斜流ポンプ１の運転に合わせて制御装置１９で自動的に開閉することで、湾曲した下部ケーシング７ｂに水が残留することがなく、横軸斜流ポンプ１の始動停止ごとにケーシングドレン弁２１を作業者が操作する必要もない。

１ 横軸斜流ポンプ
２ 吸込水槽
６ 水位計
７ ポンプケーシング
１０ 吐出弁
１４ 満水検知器
１５ 吸気管
１６ 吸気弁
１７ 真空ポンプ
１９ 制御装置
２０ ドレン管
２１ ケーシングドレン弁

Claims (2)

1. 羽根車を配設したポンプケーシング（７）上部に、満水検知器（１４）を介して吸気弁（１６）を設けた吸気管（１５）を連通すると共に、
   ポンプケーシング（７）下部に、ケーシングドレン弁（２１）を設けたドレン管（２０）を連通し、
   ポンプケーシング（７）吐出側に吐出弁（１０）を設けた横軸斜流ポンプの運転制御システムにおいて、
   吸込水槽（２）の水位計（６）が横軸斜流ポンプ（１）始動水位を検知した場合、
   ケーシングドレン弁（２１）と吐出弁（１０）を閉じ、
   吸気弁（１６）を開くと共に吸気管（１５）に接続した真空ポンプ（１７）を稼働させ、
   満水検知器（１４）が満水を検知した後、吸気弁（１６）を閉じ、吐出弁（１０）を開いて横軸斜流ポンプ（１）を始動させ、
   吸込水槽（２）の水位計（６）が横軸斜流ポンプ（１）停止水位を検知した場合、
   吐出弁（１０）を閉じて横軸斜流ポンプ（１）を停止した後、ケーシングドレン弁（２１）を開くことで、ドレン管（２０）から吸気して吸込管（９）からポンプケーシング（７）内の水を排水するとともに、ポンプケーシング（７）下部に残留した水をドレン管（２０）から落水させる制御を行う制御装置（１９）を備える
   ことを特徴とする横軸斜流ポンプの運転制御システム。
2. 羽根車を配設したポンプケーシング（７）上部に吸気弁（１６）を設けた吸気管（１５）を連通すると共に、ポンプケーシング（７）下部にケーシングドレン弁（２１）を設けたドレン管（２０）連通し、ポンプケーシング（７）吐出側に吐出弁（１０）を設け、ケーシングドレン弁（２１）を自動で開閉する横軸斜流ポンプの運転制御方法において、
   横軸斜流ポンプ（１）を始動させる場合、
   ケーシングドレン弁（２１）と吐出弁（１０）を閉じ、
   吸気弁（１６）を開くと共に吸気管（１５）に接続した真空ポンプ（１７）を稼働させて横軸斜流ポンプ（１）を満水とした後、
   吸気弁（１６）を閉じ、吐出弁（１０）を開いて横軸斜流ポンプ（１）を始動させ、
   横軸斜流ポンプ（１）を停止させる場合、
   吐出弁（１０）を閉じて横軸斜流ポンプ（１）を停止した後、ケーシングドレン弁（２１）を開くことで、ドレン管（２０）から吸気して吸込管（９）からポンプケーシング（７）内の水を排水し、その後、ポンプケーシング（７）下部に残留した水をドレン管（２０）から落水させる
   ことを特徴とする横軸斜流ポンプの運転制御方法。

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