JP2003035275A - ポンプ設備のエアロック／吸い込み閉塞判定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 排液完了時刻に到達しない任意の液位でポン
プの排液量低下を判定でき、複数台のポンプが運転され
ている場合でも排液量が低下しているポンプを特定で
き、且つＨ（上限）液位又はＬ（下限）液位を変更して
もＨ液位とＬ液位間の液槽（マンホール）容積の変更も
必要のないポンプ設備のエアロック／吸い込み閉塞判定
装置及び方法を提供する。 【解決手段】排水ポンプ１１−１又は１１−２の運転前
又は運転台数追加前の流入量と、該排水ポンプ１１−１
又は１１−２の運転台数追加前のポンプ排水量と、運転
を追加した該排水ポンプ１１−１又は１１−２の設定排
水量より、該排水ポンプ１１−１又は１１−２の運転後
又は運転台数追加後で判定時間経過後の水位を想定し、
該想定水位と該判定時間経過後のアナログ水位計の計測
水位とを比較して、該運転追加したポンプの吐出量低下
からエアロック／吸い込み閉塞判定をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有効液位変動幅内で
液槽断面が一定の水槽を用いた排液ポンプ設備のエアロ
ック／吸い込み閉塞判定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の排水ポンプ設備のエアロ
ック／吸い込み閉塞判定装置としては下記のようなもの
がある。即ち、水槽のＨ（上限）水位で排水を開始し、
Ｌ（下限）水位で排水を完了する排水ポンプ設備で、ポ
ンプ吐出量（設定値）と、Ｈ（上限）水位とＬ（下限）
水位間の水槽容積と、ポンプ停止中に演算した流入量
（ポンプ運転中も継続するものと仮定）より、排水完了
時刻（Ｌ水位到達時刻）を予想し、この予測時刻におけ
る水位判定（各設定水位信号のＯＮ／ＯＦＦ検出）よ
り、ポンプ排水量低下からエアロック又は吸い込み閉塞
を判定している。

【０００３】上記従来の技術では、演算による排水完了
予想時刻における水位判定を行うため、ポンプ排水量低
下により排水完了予想到達時刻以前の異常高水位検出後
にポンプ排水量低下を判定するケースが生じるなど、排
水完了時刻に到達しないと、ポンプ排水量低下を判定で
きないという問題がある。

【０００４】また、上記従来の技術では、複数台のポン
プが運転されている場合、複数台のポンプ運転中に排水
量低下が判定されても、排水量が低下しているポンプを
特定できないという問題もあった。

【０００５】また、上記従来の技術では、ポンプ吐出量
（設定値）と、Ｈ（上限）水位とＬ（下限）水位間の水
槽容積と、ポンプ停止中に演算した流入量より、排水完
了時刻（Ｌ水位到達時刻）を予想し、この予測時刻にお
ける水位判定より、ポンプ排水量低下を判定するため、
Ｈ（上限）水位又はＬ（下限）水位を変更すると、Ｈ
（上限）水位とＬ（下限）水位間の水槽容積も変更する
必要があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、排液完了時刻に到達しない任意の
液位でポンプの排液量低下を判定でき、複数台のポンプ
が運転されている場合でも排液量が低下しているポンプ
を特定でき、且つＨ（上限）液位又はＬ（下限）液位を
変更してもＨ液位とＬ液位間の液槽容積の変更も必要の
ないポンプ設備のエアロック／吸い込み閉塞判定装置及
び方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、有効液位変動幅内で断面積が
一定の液槽と、該液槽内の液を排出する１台若しくは複
数台のポンプと、液槽内の液位を検出するアナログ液位
計と、該アナログ液位計の液位出力信号を単位時間毎に
取得・保存するデータ保存機能を有する演算装置で構成
され、ポンプの運転前若しくは運転台数追加前の流入量
と、該ポンプの運転台数追加前のポンプ排液量と、運転
若しくは運転追加した該ポンプの設定排液量より、該ポ
ンプの運転後若しくは運転台数追加後で判定時間経過後
の液位を想定し、該想定液位と該判定時間経過後のアナ
ログ液位計の計測液位とを比較して、該運転若しくは運
転追加したポンプの吐出量低下からエアロック／吸い込
み閉塞判定をすることを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、有効液位変動幅
内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出する１
台若しくは複数台のポンプを具備するポンプ設備のエア
ロック／吸い込み閉塞判定方法であって、液槽内の液位
を検出するアナログ液位計を設け、ポンプの運転前若し
くは運転台数追加前の流入量と、該ポンプの運転台数追
加前のポンプ排液量と、運転若しくは運転追加した該ポ
ンプの設定排液量より、該ポンプの運転後若しくは運転
台数追加後で判定時間経過後の液位を想定し、該想定液
位と該判定時間経過後のアナログ液位計の計測液位とを
比較して、該運転若しくは運転追加したポンプの吐出量
低下からエアロック／吸い込み閉塞判定をすることを特
徴とする。

【０００９】上記のようにポンプの運転前若しくは運転
台数追加前の流入量と、該ポンプの運転台数追加前のポ
ンプ排液量と、運転を追加した該ポンプの設定排液量よ
り、該ポンプの運転後若しくは運転台数追加後で判定時
間経過後の液位を想定し、該想定液位と該判定時間経過
後のアナログ液位計の計測液位とを比較して、該運転追
加したポンプの吐出量低下からエアロック／吸い込み閉
塞判定を行うので、判定時刻をポンプの運転時刻若しく
は運転台数追加時刻から任意時間経過後、若しくは運転
状態の変化時（ポンプ運転台数の増減・上限液位・下限
液位など）とすることで、判定タイミングの遅延が生じ
ることを減少させることができる。

【００１０】また、複数台のポンプが運転する場合で
も、ポンプを追加運転する毎に判定を繰り返すことで、
判定時に追加されたポンプの排液量状態を判定すること
ができる。

【００１１】また、従来技術では、Ｈ（上限）液位又は
Ｌ（下限）液位を変更すると、Ｈ（上限）液位とＬ（下
限）液位間の液槽容積も変更する必要があったが、本発
明ではアナログ液位計の計測液位を演算することで，任
意液位でのポンプ運転に対しても、ポンプ排液量の低下
を判定することが可能で、ポンプのエアロック／吸い込
み閉塞判定が可能となる。

【００１２】また、判定前の運転ポンプに排液量低下現
象が有っても、その状態の相対排液量を以降の判定に用
いることで、その後の追加運転ポンプ吐出量の判定を行
うことが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。本実施形態ではポンプ設備とし
て汚水が流入するマンホールを具備するマンホール排水
ポンプ設備を例に説明する。図１は本発明に係るマンホ
ール排水ポンプ設備の構成を示す図である。図１におい
て、１０は汚水Ｑが流入するマンホールであり、該マン
ホール１０の底部に排水ポンプ１１−１、１１−２が配
置されている。マンホール１０内には流入管１２から汚
水Ｑが流入するようになっている。該マンホール１０内
の汚水Ｑの水位１３がＨ（上限）水位となったら排水ポ
ンプ１１−１又は１１−２を起動することにより、汚水
Ｑは吐出管１４を通って排出される。汚水Ｑの水位１３
がＬ（下限）水位となったら、排水ポンプ１１を停止す
る。

【００１４】なお、上記例では排水ポンプ１１を１１−
１と１１−２の２台を具備する例を示したが、排水ポン
プの台数は２台に限定されるものではなく、１台若しく
は３台以上とする場合もある。

【００１５】１５はマンホール１０のＬ（下限）水位以
下の任意の位置に配置され汚水Ｑの水位１３を検知する
アナログ水位計であり、該アナログ水位計１５は、例え
ば圧力センサ（図示せず）を具備し、該圧力センサが受
ける水圧により水位を測定するものである。該アナログ
水位計１５の水位出力信号は演算装置１６に入力され、
演算装置１６の出力信号は制御装置１７に入力される。
制御装置１７は排水ポンプ１１−１、１１−２を制御す
る。該演算装置１６は後に詳述するように、アナログ水
位計１５の水位出力信号を所定時間毎に取得（サンプリ
ング）・保存するデータ保存機能と、保存されている水
位データより排水ポンプ１１の運転状態における水位変
化の演算を行うと共に、後述の排水ポンプ１１のエアロ
ック／吸い込み閉塞判定を行うものである。

【００１６】図２は排水ポンプ運転状態によるマンホー
ル１０内の汚水Ｑの水位変化を示す図である。図２にお
いて、ポンプ運転（運転台数増加）時刻Ｔ₁の水位をｈ₁
（ｍ）、時刻Ｔ₁の相対流入量（即ち時刻Ｔ₁の直前の水
位変化量ΔＬ（ｍ）から求めた流入量）をΣＱ_in1＝Δ
Ｌ×Ａ（Ａはマンホール１０の断面積）、時刻Ｔ₁にお
ける追加運転ポンプの定格容量をＱ_Pn（ｍ³／ｍｉ
ｎ）、ポンプのエアロック判定係数Ｋ₁、ポンプの吸込
閉塞判定係数Ｋ₂とした場合、時刻Ｔ₁でポンプ運転（運
転台数追加）した場合、所定時間経過後の判定時刻Ｔ₂
の水位ｈ₂は、ポンプの状態（エアロック状態、吸込閉
塞状態、正常状態）によりｈ_2（0）〜ｈ_2（3）となる。

【００１７】運転されている排水ポンプ１１が完全エア
ロック状態、即ち排水量＝“０”の状態である場合の理
論水位ｈ_2（0）は、 ｈ_2（0）＝（ΣＱ_in1−Ｑ_Pn×０．０）×（Ｔ₂−Ｔ₁）÷Ａ＋ｈ₁ （１） となる。

【００１８】運転されている排水ポンプ１１がエアロッ
ク下限状態、即ち排水量≒“０”の状態である場合の理
論水位ｈ_2（1）は、 ｈ_2（1）＝（ΣＱ_in1−Ｑ_Pn×Ｋ₁）×（Ｔ₂−Ｔ₁）÷Ａ＋ｈ₁ （２） となる。

【００１９】運転されている排水ポンプ１１が吸込閉塞
下限状態、即ちポンプ排水量＜定格吐出量の状態である
場合の理論水位ｈ_2（2）は、 ｈ_2（2）＝（ΣＱ_in1−Ｑ_Pn×Ｋ₂）×（Ｔ₂−Ｔ₁）÷Ａ＋ｈ₁ （３） となる。

【００２０】運転されている排水ポンプ１１が正常運転
の状態、即ちポンプ排水量≒定格吐出量の状態である場
合の理論水位ｈ_2（3）は、 ｈ_2（3）＝（ΣＱ_in1−Ｑ_Pn×１．０）×（Ｔ₂−Ｔ₁）÷Ａ＋ｈ₁ （４） となる。

【００２１】また、時刻Ｔ₁〜時刻Ｔ₂間の相対流入量Σ
Ｑ_in2は、 ΣＱ_in2＝（ｈ₂−ｈ₁）×Ａ÷（Ｔ₂−Ｔ₁） となる。

【００２２】判定時刻Ｔ₂の上記理論水位ｈ_2（0）〜ｈ
_2（3）と、判定時刻Ｔ₂にアナログ水位計１５で測定し
た計測水位ｈ₂（ｍ）の関係により、下記のように追加
運転ポンプの吐出量状況を判定する。 ｈ₂≧ｈ_2（1）：追加運転ポンプにエアロック状態発生 ｈ_2（1）＞ｈ₂≧ｈ_2（2）：追加運転ポンプに吸込閉塞
状態発生 ｈ_2（2）＞ｈ₂：追加運転ポンプの吐出量正常

【００２３】上記追加運転ポンプの吐出量の判定以降
は、上記（１）〜（４）の相対流入量ΣＱ_in1の値を時
刻Ｔ₁〜時刻Ｔ₂間の相対流入量ΣＱ_in2に代えて判定を
行う。

【００２４】なお、上記実施形態例では、ポンプ設備と
して汚水が流入するマンホール排水設備を例に説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、有効液位
変動幅内で断面積が一定の液槽と、１台若しくは複数台
のポンプを具備するポンプ設備で利用できることは当然
である。

【００２５】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
下記のような優れた効果が得られる。従来技術では、Ｈ
（上限）液位又はＬ（下限）液位を変更すると、Ｈ（上
限）液位とＬ（下限）液位間の液槽容積も変更する必要
があったが、本発明では、アナログ液位計の計測液位を
演算することで、任意液位でのポンプ運転に対しても、
ポンプ排液量の低下を判定することが可能で、ポンプの
エアロック／吸い込み閉塞判定が可能となる。

【００２６】また、判定前の運転ポンプに排液量低下現
象が有っても、その状態を相対排液量を以降の判定に用
いることで、その後の追加運転ポンプ吐出量の判定を行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエアロック／吸い込み閉塞判定装
置を用いる排水ポンプ設備の構成例を示す図である。

【図２】ポンプ運転状態によるマンホール内の水位の変
化の状態を示す図である。

【符号の説明】

１０ マンホール １１ 排水ポンプ １２ 流入管 １３ 水位 １４ 吐出管 １５ アナログ水位計 １６ 演算装置 １７ 制御装置

フロントページの続き (71)出願人 000207724 大平洋機工株式会社 千葉県習志野市東習志野７丁目５番２号 (71)出願人 000150844 株式会社鶴見製作所 大阪府大阪市鶴見区鶴見４丁目16番40号 (71)出願人 000151058 株式会社電業社機械製作所 東京都大田区大森北１丁目５番１号 (72)発明者 木下 操 鳥取県米子市夜見町2700番地 株式会社粟 村製作所内 (72)発明者 富永 英子 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 秋山 雅彦 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 斎藤 義人 千葉県習志野市東習志野７丁目５番２号 大平洋機工株式会社内 (72)発明者 森田 文夫 大阪府大阪市鶴見区鶴見４丁目16番40号 株式会社鶴見製作所内 (72)発明者 根岸 道明 東京都大田区大森北１丁目５番１号 株式 会社電業社機械製作所内 Ｆターム(参考） 2D063 AA07 DC04 3H045 AA09 AA16 AA23 AA40 BA41 CA06 CA16 CA25 CA29 DA02 DA47 EA04 EA38

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽
   と、該液槽内の液を排出する１台若しくは複数台のポン
   プと、液槽内の液位を検出するアナログ液位計と、該ア
   ナログ液位計の液位出力信号を単位時間毎に取得・保存
   するデータ保存機能を有する演算装置で構成され、 前記ポンプの運転前若しくは運転台数追加前の流入量
   と、該ポンプの運転台数追加前のポンプ排液量と、運転
   若しくは運転追加した該ポンプの設定排液量より、該ポ
   ンプの運転後若しくは運転台数追加後で判定時間経過後
   の液位を想定し、該想定液位と該判定時間経過後の前記
   アナログ液位計の計測液位とを比較して、該運転若しく
   は運転追加したポンプの吐出量低下からエアロック／吸
   い込み閉塞判定をすることを特徴とするポンプ設備のエ
   アロック／吸い込み閉塞判定装置。
2. 【請求項２】 有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽
   と、該液槽内の液を排出する１台若しくは複数台のポン
   プを具備するポンプ設備のエアロック／吸い込み閉塞判
   定方法であって、 前記液槽内の液位を検出するアナログ液位計を設け、 前記ポンプの運転前若しくは運転台数追加前の流入量
   と、該ポンプの運転台数追加前のポンプ排液量と、運転
   若しくは運転追加した該ポンプの設定排液量より、該ポ
   ンプの運転後若しくは運転台数追加後で判定時間経過後
   の液位を想定し、該想定液位と該判定時間経過後の前記
   アナログ液位計の計測液位とを比較して、該運転若しく
   は運転追加したポンプの吐出量低下からエアロック／吸
   い込み閉塞判定をすることを特徴とするポンプ設備のエ
   アロック／吸い込み閉塞判定方法。