JP2001087678A - 土砂分離装置のサイクロンポンプ管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】すべてのサイクロンポンプを均等に運転する。 【構成】本発明に係るサイクロンポンプ管理システム２
１は、排泥水を一時貯留する脱水受槽２０と、該脱水受
槽内の排泥水を圧送する６台のサイクロンポンプ２９ａ
〜２９ｆと、該サイクロンポンプのそれぞれに接続され
た６台のサイクロン３０ａ〜３０ｆと、サイクロンポン
プ２９ａ〜２９ｆを駆動制御するポンプ制御部４３と、
脱水受槽２０内に一時貯留された排泥水の液面レベルを
計測する超音波レベル計４１と、該超音波レベル計での
計測結果に基づいて運転すべきサイクロンポンプの台数
を必要運転台数として決定する演算処理部４２と、サイ
クロンポンプ２９ａ〜２９ｆごとの運転時間を計測する
タイマー４４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として排泥水か
ら土砂を分離する土砂分離装置のサイクロンポンプ管理
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】水平多軸式掘削機等の泥水循環式掘削機
を用いて掘削を行う場合、掘削によって生じた排泥水
は、土砂分離装置によって掘削土砂を分離した後、所定
の処理を経て再び泥水として再利用される。

【０００３】図６は、従来の土砂分離装置の一例を側面
図で示したものである。

【０００４】同図に示す土砂分離装置は、加振体６が設
置された枠体５をばねからなる弾性支承７を介して架台
８に取り付けるとともに該枠体にスクリーン１、３、４
および盲板と呼ばれる鉄板２を取り付けてあり、加振体
６の加振方向を鉛直方向から所定の角度だけ傾けた状態
で該加振体を駆動することにより、スクリーン１、３、
４上の土砂を上下成分の振動で選別しつつ、水平成分の
振動で選別土砂を排出側に移送できるようになってい
る。

【０００５】一方、スクリーン１の上方には３台のサイ
クロン１１を備えてあり、該サイクロンに対応して脱水
受槽９内にそれぞれ設置された３台のサイクロンポンプ
１０から供給される泥水をコーン壁に沿って旋回させる
ことにより、重い土粒子をアンダーフローとしてスクリ
ーン１に降下させるとともに、軽い土粒子や水をオーバ
ーフローとして上昇させるようになっている。

【０００６】このような土砂分離装置を用いて土砂分離
を行う際には、まず、掘削現場から送られてきた排泥水
を投入シュート１２を介してスクリーン３、４に順次投
入し、レキ、固結シルト等の数ｍｍオーダー以上の土砂
を分離する。

【０００７】一方、スクリーン４を通過したアンダー泥
水は、これをいったん脱水受槽９に貯留した後、サイク
ロンポンプ１０によってサイクロン１１に圧送し上述し
た遠心分離を行う。

【０００８】次いで、サイクロンアンダー泥水をスクリ
ーン１に投入して数十μオーダー以上の細粒分を分離す
るとともに、スクリーン１で分離できない微粒分を含ん
だ泥水を盲板２に落とし、これを装置外へ排出する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ここで、処理すべき排
泥水の流量が変動した場合には、それに応じて運転され
るサイクロン１１及びサイクロンポンプ１０の台数も切
り換える必要があり、従来は、脱水受槽９内の泥水の貯
留状態に応じて運転すべきサイクロンポンプを予め設定
しておくことで上述した排泥水の流量変化に対応してい
た。

【００１０】しかしながら、かかる方法では、あるサイ
クロンポンプは常時運転され、あるサイクロンポンプは
滅多に運転されないというように、サイクロンポンプご
とに運転時間ひいてはポンプ寿命が大きく偏ってしま
い、すべてのサイクロンポンプをバランスよく使用する
ことが困難な状況となっていた。

【００１１】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、すべてのサイクロンポンプを均等に運転する
ことが可能な土砂分離装置のサイクロンポンプ管理シス
テムを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る土砂分離装置のサイクロンポンプ管理
システムは請求項１に記載したように、排泥水等の流体
を一時貯留する脱水受槽と、該脱水受槽内の流体を圧送
する複数のサイクロンポンプと、該サイクロンポンプの
それぞれに接続された複数のサイクロンと、前記サイク
ロンポンプを駆動制御するポンプ制御部と、前記脱水受
槽内の流体の液面レベルを計測する液面計測手段と、該
液面計測手段での計測結果に基づいて運転すべきサイク
ロンポンプの台数を必要運転台数として決定する演算処
理部と、前記サイクロンポンプごとの運転時間を計測す
る計時手段とを備え、前記演算処理部を、前記サイクロ
ンポンプごとの運転時間が均等になるように運転すべき
サイクロンポンプを前記必要運転台数分だけ前記サイク
ロンポンプの中から選択するとともに、その選択情報を
前記ポンプ制御部に伝送するように構成したものであ
る。

【００１３】本発明に係る土砂分離装置のサイクロンポ
ンプ管理システムにおいては、ポンプ制御部を介して複
数のサイクロンポンプを駆動制御することで、脱水受槽
に一時貯留されている排泥水等の流体を各サイクロンに
圧送し、各サイクロンにて細粒の土粒子を分級選別する
が、ポンプ制御部を介してサイクロンポンプを駆動制御
するにあたっては、液面計測手段で計測された脱水受槽
内の流体の液面レベルに応じて、運転すべきサイクロン
ポンプの台数を必要運転台数として演算制御部にて決定
するとともに、サイクロンポンプごとの運転時間を計時
手段で別途計測しておき、次いで、サイクロンポンプご
との運転時間が均等になるように運転すべきサイクロン
ポンプを必要運転台数分だけサイクロンポンプの中から
選択し、その選択情報をポンプ制御部に伝送する。

【００１４】このようにすると、脱水受槽内に一時貯留
される流体の量が変動し、それに伴ってサイクロンポン
プの運転台数を変えなければならない場合でも、サイク
ロンポンプは、それぞれの運転時間が均等になるように
運転制御されることとなり、特定のサイクロンポンプだ
けが摩耗するといった事態が未然に回避される。

【００１５】液面計測手段は、脱水受槽内の流体の液面
レベルが計測できるのであればどのようなものでもかま
わないが、例えば超音波レベル計を採用することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る土砂分離装置
のサイクロンポンプ管理システムの実施の形態につい
て、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実
質的に同一の部品等については同一の符号を付してその
説明を省略する。

【００１７】図１は、本実施形態に係る土砂分離装置の
サイクロンポンプ管理システム２１を示したものであ
る。同図でわかるように、本実施形態に係るサイクロン
ポンプ管理システム２１は、流体である排泥水を一時貯
留する脱水受槽２０と、該脱水受槽内の排泥水を圧送す
る６台のサイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆと、該サイク
ロンポンプのそれぞれに接続された６台のサイクロン３
０ａ〜３０ｆと、サイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆを駆
動制御するポンプ制御部４３と、脱水受槽２０内に一時
貯留された排泥水の液面レベルを計測する液面計測手段
としての超音波レベル計４１と、該超音波レベル計での
計測結果に基づいて運転すべきサイクロンポンプの台数
を必要運転台数として決定する演算処理部４２と、サイ
クロンポンプ２９ａ〜２９ｆごとの運転時間を計測する
計時手段としてのタイマー４４とを備える。

【００１８】ここで、演算処理部４２は、サイクロンポ
ンプ２９ａ〜２９ｆごとの運転時間が均等になるように
運転すべきサイクロンポンプを上述した必要運転台数分
だけサイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆの中から選択する
とともに、その選択情報をポンプ制御部４３に伝送する
ようになっている。

【００１９】なお、脱水受槽２０の上方には、架台２４
ａの内部空間に二段配置された下段スクリーンである上
段網３１及び下段網３２と、枠体２４ｂの内部空間に配
置された中段スクリーンである篩３３と、枠体２４ｃの
内部空間に配置された上段スクリーンである篩３４とが
下から順に配置されるように図示しない架台に取り付け
てあり、上述したサイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆ及び
サイクロン３０ａ〜３０ｆとともに土砂分離装置を構成
する。そして、スクリーン３１〜３４は、排泥水に含ま
れる土粒子を振動によって分級選別するとともに、サイ
クロン３０ａ〜３０ｆは、スクリーン３１〜３４を通過
した排泥水に含まれる土粒子を遠心力で分級選別するよ
うになっている。

【００２０】かかる土砂分離装置についてさらに補足説
明しておくと、枠体２４ａは、図２でよくわかるように
該枠体を両側から挟む対向位置に配置された一対のサイ
ドフレーム５１、５１及び弾性支承としてのコイルスプ
リング２３ａを介して架台２２に設置され、その内部空
間に配置された上段網３１は、２０ｍｍ以上の礫分・固
形物を選別排出するための目開２０ｍｍのスクリーン、
下段網３２は、３ｍｍ〜２０ｍｍの礫分・固形物を選別
排出するための目開３ｍｍのスクリーンである。

【００２１】枠体２４ｂは図３でよくわかるように、弾
性支承としてのコイルスプリング２３ｂを介して架台２
２に設置され、その内部空間に配置された篩３３は、砂
分を選別排出するための目開０．４５ｍｍのスクリーン
である。同様に、枠体２４ｃは図４でよくわかるよう
に、弾性支承としてのコイルスプリング２３ｃを介して
架台２２に設置され、その内部空間に配置された篩３４
は、砂分を選別排出するための目開０．４５ｍｍのスク
リーンである。

【００２２】なお、図１〜図４でわかるように、枠体２
４ａ、２４ｂ、２４ｃにそれぞれ取り付けられた加振体
２５ａ、２５ｂ、２５ｃを、モータ２７ａ、２７ｂ、２
７ｃでそれぞれ駆動することにより、各スクリーン３１
〜３４上の土砂を上下成分の振動で選別しつつ、水平成
分の振動で選別土砂を排出側に移送するようになってい
る。

【００２３】なお、加振体２５ｂと加振体２５ｃ、ひい
ては篩３３と篩３４とが逆位相でかつ同一加振周波数で
振動するようにモータ２７ｂ、２７ｃを駆動制御するこ
とにより、篩３３及び篩３４から発生する低周波音を相
殺して近隣への低周波騒音を低減することができる。

【００２４】本実施形態に係るサイクロンポンプ管理シ
ステム２１においては、ポンプ制御部４３を介して複数
のサイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆを駆動制御すること
で、脱水受槽２０に一時貯留されている排泥水を各サイ
クロン３０ａ〜３０ｆに圧送し、各サイクロン３０ａ〜
３０ｆにて細粒の土粒子を分級選別するが、ポンプ制御
部４３を介してサイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆを駆動
制御するにあたっては、超音波レベル計４１で計測され
た脱水受槽２０内の排泥水の液面レベルに応じて、運転
すべきサイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆの台数を必要運
転台数として演算制御部４２にて決定するとともに、サ
イクロンポンプ２９ａ〜２９ｆごとの運転時間をタイマ
ー４４で別途計測しておき、次いで、サイクロンポンプ
２９ａ〜２９ｆごとの運転時間が均等になるように運転
すべきサイクロンポンプを必要運転台数分だけサイクロ
ンポンプ２９ａ〜２９ｆの中から選択し、その選択情報
をポンプ制御部４３に伝送する。

【００２５】これを脱水受槽２０の貯水量に応じて具体
的に説明する。なお、サイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆ
ごとの運転時間については、例えば土砂分離装置の供用
を開始した時点からの累積時間としてタイマー４４で計
測するものとする。

【００２６】まず、脱水受槽２０が図５(a)に示すよう
な満水状態である場合、超音波レベル計４１からは、満
水であることを示す計測データが演算処理部４２に伝送
され、かかるデータを受け取った演算処理部４２は、内
部に持っているテーブルを参照することによって、満水
に対応する必要運転台数を例えば６台と決定する。この
場合には、運転すべきサイクロンポンプをすべてのサイ
クロンポンプ２９ａ〜２９ｆとして選択し、この選択情
報をポンプ制御部４３に伝送する。

【００２７】すると、サイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆ
は、ポンプ制御部４３を介してすべて駆動される。かか
る状況は、超音波レベル計４１からの計測データが満水
であることを示すデータである限り、継続する。

【００２８】次に、例えば掘削機等からの排泥水の流入
量が減少することによって脱水受槽２０が図５(b)に示
すような状態である場合、超音波レベル計４１からは、
水位が半分になっていることを示す計測データが演算処
理部４２に伝送され、かかるデータを受け取った演算処
理部４２は、内部に持っているテーブルを参照すること
によって、２分の１水位に対応する必要運転台数を例え
ば３台と決定する。

【００２９】さらに、演算処理部４２は、タイマー４４
で計測されたサイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆごとの運
転時間を比較して運転時間の少ないものを探し、例えば
サイクロンポンプ２９ａ、２９ｃ、２９ｅを運転すべき
サイクロンポンプとして選択する。

【００３０】次に、かかる選択情報をポンプ制御部４３
に伝送し、ポンプ制御部４３は、サイクロンポンプ２９
ａ、２９ｃ、２９ｅだけを運転する、言い換えれば運転
中だったサイクロンポンプ２９ｂ、２９ｄ、２９ｆの運
転を停止する。

【００３１】次に、脱水受槽２０の貯水量が図５(c)に
示すようにさらに減少した場合、超音波レベル計４１か
らは、水位が４分の１になっていることを示す計測デー
タが演算処理部４２に伝送され、かかるデータを受け取
った演算処理部４２は、内部に持っているテーブルを参
照することによって、４分の１水位に対応する必要運転
台数を例えば１台と決定する。

【００３２】さらに、演算処理部４２は、タイマー４４
で計測されたサイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆごとの運
転時間を比較して運転時間が最も少ないものを探し、例
えばサイクロンポンプ２９ａを運転すべきサイクロンポ
ンプとして選択する。

【００３３】次に、かかる選択情報をポンプ制御部４３
に伝送し、ポンプ制御部４３は、サイクロンポンプ２９
ａだけを運転する、言い換えれば運転中だったサイクロ
ンポンプ２９ｃ、２９ｅの運転を停止する。

【００３４】このようにすると、脱水受槽２０内に一時
貯留される排泥水の量が変動し、それに伴ってサイクロ
ンポンプ２９ａ〜２９ｆの運転台数を変えなければなら
ない場合でも、サイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆは、そ
れぞれの運転時間が均等になるように運転制御される。

【００３５】ここで、本実施形態に係るサイクロンポン
プ管理システム２１が適用される土砂分離装置における
排泥水フローを図１を参照して説明しておくと、掘削機
等から圧送されてきた排泥水は、最初、枠体２４ａに設
置された下段スクリーンに投入され、該下段スクリーン
の上段網３１で２０ｍｍ以上の礫分・固形物が、下段網
３２で３ｍｍ〜２０ｍｍの礫分・固形物がそれぞれ選別
されて排土ピット２８に貯留される。また、これらが除
去された排泥水は、脱水受槽２０で一時貯留された後、
サイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆのうち、演算処理部４
２で選択されたサイクロンポンプで圧送されるととも
に、対応するサイクロンに打ち込まれる。そして、それ
らのアンダー泥水は、中段スクリーンである篩３３、上
段スクリーンである篩３４にそれぞれ投入されて砂分が
選別され、排土ピット２８に貯留されるとともに、砂分
が除去された排泥水は、再び脱水受槽２０で一時貯留さ
れる。

【００３６】なお、中段スクリーンである篩３３、上段
スクリーンである篩３４は、いずれも砂分を分級除去た
めのスクリーンであるという意味で区別はなく、サイク
ロン３０ａ〜３０ｃのアンダー泥水は、中段スクリーン
である篩３３に、サイクロン３０ｄ〜３０ｆのアンダー
泥水は、上段スクリーンである篩３４にそれぞれ投入さ
れる。

【００３７】以上説明したように、本実施形態に係る土
砂分離装置のサイクロンポンプ管理システム２１によれ
ば、超音波レベル計４１で計測された脱水受槽２０内の
排泥水の液面レベルに応じて、運転すべきサイクロンポ
ンプ２９ａ〜２９ｆの台数を必要運転台数として演算制
御部４２にて決定するとともに、サイクロンポンプ２９
ａ〜２９ｆごとの運転時間をタイマー４４で別途計測し
ておき、サイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆごとの運転時
間が均等になるように運転すべきサイクロンポンプを必
要運転台数分だけサイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆの中
から選択し、その選択情報をポンプ制御部４３に伝送す
るようにしたので、脱水受槽２０内に一時貯留される排
泥水の量が変動し、それに伴ってサイクロンポンプ２９
ａ〜２９ｆの運転台数を変えなければならない場合で
も、サイクロンポンプ２９ａ〜２９ｆは、それぞれの運
転時間が均等になるように運転制御されることとなり、
特定のサイクロンポンプだけが摩耗するといった事態を
未然に回避することが可能となる。

【００３８】したがって、サイクロンポンプ２９ａ〜２
９ｆの保守点検が容易になるとともに、サイクロン３０
ａ〜３０ｆについても必然的に均等な稼働状態となって
やはり保守点検が容易となる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る土砂分
離装置のサイクロンポンプ管理システムによれば、脱水
受槽内に一時貯留される排泥水の量が変動し、それに伴
ってサイクロンポンプの運転台数を変えなければならな
い場合でも、サイクロンポンプは、それぞれの運転時間
が均等になるように運転制御されることとなり、特定の
サイクロンポンプだけが摩耗するといった事態を未然に
回避することが可能となる。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る土砂分離装置のサイクロンポ
ンプ管理システムの全体図。

【図２】本実施形態に係るサイクロンポンプ管理システ
ムが適用される土砂分離装置のうち、下段スクリーンを
示した詳細図であり、(a)は平面図、(b)はＡ―Ａ線方向
から見た矢視図。

【図３】同じく中段スクリーンの詳細図であり、(a)は
平面図、(b)はＢ―Ｂ線方向から見た矢視図。

【図４】上段スクリーンの詳細図であり、(a)は平面
図、(b)はＣ―Ｃ線方向から見た矢視図。

【図５】脱水受槽の水位変化を示した図。

【図６】従来技術に係る土砂分離装置の側面図。

【符号の説明】

２０ 脱水受槽 ２１ 土砂分離装置のサイクロン
ポンプ管理システム ２９ａ〜２９ｆ サイクロンポンプ ３０ａ〜３０ｆ サイクロン ３１ 上段網（スクリーン） ３２ 下段網（スクリーン） ３３ 篩（スクリーン） ３４ 篩（スクリーン） ４１ 超音波レベル計（液面計測
手段） ４２ 演算処理部 ４３ ポンプ制御部 ４４ タイマー（計時手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 俊男 東京都港区港南２丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 重松 寧 東京都港区港南２丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 河瀬 道雄 岐阜県不破郡垂井町表佐326番地の２ カ ワセインダストリィー株式会社内 (72)発明者 吉村 成孝 大阪市北区西天満５丁目10番17号 西天満 パークビル ヒロサワ機械販売株式会社内 Ｆターム(参考） 4D053 AA03 AB04 BA04 BB02 BC03 BD04 CG10 DA10 4D059 AA09 BE39 BK30 CB01 CB27 EA20 EB20

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排泥水等の流体を一時貯留する脱水受槽
   と、該脱水受槽内の流体を圧送する複数のサイクロンポ
   ンプと、該サイクロンポンプのそれぞれに接続された複
   数のサイクロンと、前記サイクロンポンプを駆動制御す
   るポンプ制御部と、前記脱水受槽内の流体の液面レベル
   を計測する液面計測手段と、該液面計測手段での計測結
   果に基づいて運転すべきサイクロンポンプの台数を必要
   運転台数として決定する演算処理部と、前記サイクロン
   ポンプごとの運転時間を計測する計時手段とを備え、前
   記演算処理部を、前記サイクロンポンプごとの運転時間
   が均等になるように運転すべきサイクロンポンプを前記
   必要運転台数分だけ前記サイクロンポンプの中から選択
   するとともに、その選択情報を前記ポンプ制御部に伝送
   するように構成したことを特徴とする土砂分離装置のサ
   イクロンポンプ管理システム。