JP2006250005A

JP2006250005A - 水中ポンプオイル監視装置

Info

Publication number: JP2006250005A
Application number: JP2005066411A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Araoka; 俊宣荒岡
Original assignee: Toyo Denki Industrial Co Ltd
Current assignee: Toyo Denki Industrial Co Ltd
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: JP4637614B2

Abstract

【課題】オイル室への浸水とオイルの漏洩を安定的に信頼性高く検出するとともに、オイル減少により軸封装置のトラブルが発生することなく運転を継続でき、また、ポンプを水中から引き上げることなくオイルを補充することができる水中ポンプオイル監視装置を提供する。
【解決手段】水中ポンプ１０のモータ回転軸１１に取り付けた軸封装置１２を内蔵するオイル室１３への浸水及びオイル１７の漏洩を監視する水中ポンプオイル監視装置Ａは、地上１４に設置したオイルタンク１５と、オイルタンク１５とオイル室１３とを連通連結する連通配管１６と、オイルタンク１５に取り付け、オイルタンク１５内のオイル１７の液位の変動を検出する液位検出センサ１８とを具備する。上記した構成によって、液位検出センサ１８の検出出力に基づいて浸水及びオイルの漏洩を監視することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ回転軸に取り付けた軸封装置を内蔵するオイル室への浸水及びオイルの漏洩を監視するために用いる水中ポンプオイル監視装置に関する。

従来、水中ポンプは、インペラや攪拌羽根等を回転駆動するためモータを内蔵しており、その際、モータへのポンプ圧力水の浸水を防止するため、メカニカルシール等の軸封装置を、モータとインペラケーシングとの間に配設されたオイル室内に取り付け、オイル室内に封入したオイルで潤滑している。
また、同一または別の軸封装置によりオイル室内のオイルがモータ室内に侵入するのを防止している。
このような軸封装置、特に軸封装置としてメカニカルシールを用いた場合、正常動作時であっても、微量な漏れがあるため、通常はポンプ圧力水が徐々にオイル室内に漏れ入るが、揚程の低いポンプ等はインペラ裏側が負圧になることがあり、この場合には、オイルがインペラ側に徐々に漏れ出て、オイルレベルが低下する。また、軸封装置が故障すると水漏れ量は急激に増大する。
オイル室への水の浸入は、モータ室への水の侵入を防ぐ上から、一定量に制限する必要がある。また、オイル室内のオイルレベルが過度に低下すると、軸封装置の摺動面の磨耗、焼付き等が発生し、軸封装置が故障するため、浸水の検出とともにオイルレベルの監視も安定的な運転のために必要である。なお、軸受の熱伝導や軸封装置の摺動熱によるオイルの熱膨張によるオイル室内の異常圧発生を防止するため、オイルの封入量は、通常、オイル室容積の８０％に制限している。

従来、このような軸封装置における浸水検出装置として、電極棒方式が一般的に採用されている。この方式は、ポンプのオイル室内に電極棒を絶縁状態で設置した後オイル室内にオイルに封入し、電極棒とポンプ金属部材との間に電圧を印加し、オイル室内に水が浸入すると両者間に微弱電流が流れる現象を利用して浸水を検知する方法である。即ち、この電流値が一定値を超えることを感知して接点を閉じる制御ユニットを用いて、制御盤等に設けたブザー、異常表示ランプ等を作動させる。
また、下記特許文献１に記載されているように、上記した検出装置と同様な構成を有する検出装置を用いて、漏電遮断器を作動させ、ポンプの運転を自動停止する方法も提案されている。
しかし、上記した従来の浸水検出装置は、いずれも、専ら浸水のみを検出するための装置であり、オイルの減少は検出できないため、オイルの減少によるトラブルを防止することはできなかった。
この点に鑑み、下記特許文献２は、一つの浸水検知器によって浸水とオイルの漏洩の両方を検知できる検出装置を提案している。

特開２００２−３１００９１号公報特許第３１２２０１１号公報

しかし、特許文献２に記載されている発明にあっては、オイル室（メカニカルシール室）内のオイルが、運転中は軸及びメカニカルシール回転環の回転により静止状態にはなく、液面が乱雑に変動するため、オイルの減少を検出するには信頼性に欠ける問題点がある。また、オイルの減少が検出されたとしても、それに対処するためには、ポンプの運転を停止して水中から引き上げ、オイルの補充を行わなければならないという問題点がある。

本発明は、上記した問題点を解決でき、オイル室への浸水とオイルの漏洩を安定的に信頼性高く検出するとともに、オイル減少により軸封装置のトラブルが発生することなく運転を継続でき、また、ポンプを水中から引き上げることなくオイルを補充することができる水中ポンプオイル監視装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明においては、水中ポンプのモータ回転軸に取り付けた軸封装置を内蔵するオイル室への浸水及びオイルの漏洩を監視する水中ポンプオイル監視装置において、地上に設置したオイルタンクと、オイルタンクとオイル室とを連通連結する連通配管と、オイルタンクに取り付け、オイルタンク内のオイルの液位の変動を検出する液位検出センサとを具備し、液位検出センサの検出出力に基づいて浸水及びオイルの漏洩を監視可能としている。

上記した構成によって、オイル室への浸水によってオイルタンク内のオイルの液位が設定位置まで上昇した場合には、液位検出センサの検出出力に基づいて、例えば、警報装置が作動し、警報を鳴らす。これによって、水中ポンプの軸封装置の補修、交換等の適切な対策を採ることができる。一方、オイル室内のオイルの漏洩によってオイルタンクのオイルの液位が設定位置まで下降した場合には、液位検出センサの検出出力に基づいて、例えば、警報装置が作動し、警報を鳴らす。これによって、水中ポンプの軸封装置を内蔵するオイル室にオイルを補充する等の適切な対策を採ることができる。
また、万一、オイルタンク内のオイルが全量漏洩したとしても、オイルタンクの下方に位置するポンプオイル室内は常にオイルで満たされているため、軸封装置のオイル切れは発生せず、水中ポンプを継続して運転することができる。従って、水中ポンプを引き上げることなく、オイルを補充することができる。
また、液位検出センサは、水中ポンプ内に装備するものではなく、地上のオイルタンクに設置するため、外形寸法の制約が少なく、市販の安価なセンサを使用することができる。
さらに、オイルタンクは、地上に設置されているので、ポンプ回転部が配置されているオイル室から離れているため、オイルタンク内のオイルの液位は静止状態にあり、安定したかつ信頼性の高い液位検出を行うことができる。

また、上記した構成を有する水中ポンプオイル監視装置において、本発明は、液位検出センサによる前記液位の変動の検出を、複数の浸水検出用の液位検出設定位置と、複数のオイル漏洩検出用の液位検出設定位置に基づいて行うようにしたことにも特徴を有する。即ち、本発明は、液位検出センサによる前記液位の変動の検出を、例えば、「浸水注意」、「浸水」、「オイル減少注意」、「オイル減少」の４つの液位検出設定位置に基づいて行うことができる。
この場合、レベルの検出設定位置を、段階的に「浸水注意」、「浸水」、「減少注意」、「減少」としたことによって、効率よく軸封部の状態を把握でき、経済的に軸封部の交換管理を行うことができる。

また、上記した構成を有する水中ポンプオイル監視装置において、本発明は、オイルタンクの上部にオイルタンクの内部空間と連通すると共に内部空間より狭い横断面積を有する液面検出部を設け、オイルを液面検出部に達するまで内部空間に封入し、液面検出部に液位検出センサを取り付けたことを特徴とする。
この場合、液面検出部における液位の変化を大きくすることができ、液位検出を正確に行うことができ、軸封部をより正確に監視することができる。

このように、本発明に係る水中ポンプオイル監視装置は、地上にオイルタンクを設置すると共に、オイルタンクに液位検出センサを取り付けることによって、オイル室への浸水とオイルの漏洩の両方を安定的にかつ信頼性高く検出するとともに、オイル減少により軸封装置のトラブルが発生することなく運転を継続でき、また、ポンプを水中から引き上げることなくオイルを補充することができる。

以下、添付図面に示す幾つかの実施の形態を参照しつつ、本発明をより詳細に説明する。
（第１実施例）
図１に示すように、本実施例に係る水中ポンプオイル監視装置Ａは、水中ポンプ１０のモータ回転軸１１に取り付けた軸封装置１２、１２aを内蔵するオイル室１３と、地上１４に設置したオイルタンク１５と、オイル室１３とオイルタンク１５とを連通連結する連通配管１６と、オイルタンク１５に取り付け、オイルタンク１５内のオイル１７の液位の変動を検出する液位検出センサ１８とを具備し、液位検出センサ１８の検出出力に基づいてオイル室１３内における浸水及びオイル１７の漏洩を監視可能な構成としたことを特徴とする。

以下、上記した水中ポンプオイル監視装置Ａの各部の構成について詳細に説明する。
水中ポンプ１０は、モータ２０を水密状態に内蔵するモータ室２１と、内部にモータ２０の駆動によって回転するインペラ２２を具備するインペラケーシング２３と、モータ室２１とインペラケーシング２３との間に介設される軸封部２４とからなる基本構造を有する。

上記基本構造において、軸封部２４は、その内部中央部をモータ回転軸１１が貫通するオイル室１３と、オイル室１３とインペラケーシング２３及びオイル室１３とモータ室２１との軸封を図るため設けた軸封装置(本実施例ではメカニカルシールを用いている)１２とを具備する。ここで、軸封装置１２は、例えば、図２に示すように、モータ回転軸１１に沿って上下方向にそれぞれ対称に配置した、インペラケーシング側固定シールリング１２aと、モータ室側固定シールリング１２ｂと、インペラケーシング側回転シールリング１２ｃと、モータ室側回転シールリング１２ｄと、両回転シールリング１２ｃ、１２ｄとの間に介設したスプリング１２e とから構成されたものを用いることができる。なお、インペラケーシング側固定シールリング１２aとインペラケーシング側回転シールリング１２ｃとの間、及び、モータ室側固定シールリング１２ｂとモータ室側回転シールリング１２ｄとの間に、それぞれ、シール摺動面が形成される。
一方、地上１４に設置したオイルタンク１５は、内部空間にオイル１７を充填しており、その側壁に設けたオイル流出口２５は、フレキシブルホース等からなる連通配管16を介して、オイル室１３の側壁に設けたオイル流入口２６に連通連結されている。上記した構成によって、オイルタンク１５とオイル室１３とは常時連通状態にあり、オイル室１３内には常時オイル１７が充満している。
従って、オイル室１３へインペラケーシング２３から水が浸水すると、連通配管１６を介してオイルタンク１５内のオイル１７の液位が上昇することになる。一方、オイル室１３内のオイルがインペラケーシング２３内に漏洩すると、連通配管１６を介してオイルタンク１５のオイル１７の液位が下降することになる。

また、本実施例では、オイルタンク１５内のオイル１７の上記した液位の変動を検出する液位検出センサ１８は、オイルタンク１５の側壁に縦長のフロート式液面計１８aを並設すると共に、フロート式液面計１８aの下端をオイルタンク１５の下部に連通連結し、オイルタンク１５内に設定した「浸水注意」、「浸水」、「オイル減少注意」、「オイル減少」の４つの液位検出設定位置に対応してフロート式液面計１８aに近接スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を取り付けることによって構成している。また、これらの近接スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、図示しない制御装置を介して警報装置に接続されている。なお、近接スイッチの数は増減することができる。
従って、オイル室１３内への浸水やオイル１７の漏洩によってオイルタンク１５内のオイル１７の上記した液位が変動し、それぞれの液位検出設定位置「浸水注意」、「浸水」、「オイル減少注意」、「オイル減少」に達すると、そのことを近接スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４が検出して、水中ポンプ１０の状態を正確に保守管理者等に警報装置を通して速やかに報知することができる。なお、ここで、近接スイッチとしては、金属製のフロートの接近によって作動する近接スイッチを用いることができる。

また、図１に示す実施例に係る水中ポンプオイル監視装置Ａのその他の構成について説明すると、２７はモータ回転軸１１の伸延端に固着した土砂等の攪拌に用いる攪拌羽根、２８はオイルタンク１５の下部に取り付けたオイル交換用のドレインである。

次に、上記した構成を有する水中ポンプオイル監視装置Ａの作動について説明する。
オイル室１３への浸水によってオイルタンク１５内のオイル１７の液位が設定位置まで上昇した場合には、液位検出センサ１８の検出出力に基づいて、例えば、警報装置が作動し、警報を鳴らす。これによって、水中ポンプ１０の軸封装置１２の補修、交換等の適切な対策を採ることができる。一方、オイル室１３内のオイル１７の漏洩によってオイルタンク１５のオイル１７の液位が設定位置まで下降した場合には、液位検出センサ１８の検出出力に基づいて、例えば、警報装置が作動し、警報を鳴らす。これによって、水中ポンプ１０の軸封装置１２，１２aを内蔵するオイル室１３にオイル１７を補充する等の適切な対策を採ることができる。

また、万一、オイルタンク１５内のオイル１７が全量漏れたとしても、オイルタンク１５の下方に位置するオイル室１３内は常にオイル１７で満たされているため、軸封装置１２，１２aのオイル切れは発生せず、水中ポンプ１０を継続して運転することができる。従って、水中ポンプ１０を引き上げることなくオイル１７の補充を行うことができる。
また、液位検出センサ１８は、水中ポンプ１０内に装備するものではなく、地上のオイルタンク１５に設置するため、外形寸法の制約が少なく、市販の安価なセンサを使用することができる。
さらに、オイルタンク１５は、地上に設置されているので、ポンプ回転部が配置されているオイル室１３から離れているため、オイルタンク１５内のオイル１７の液位は静止状態にあり、安定したかつ信頼性の高い液位検出を行うことができる。

また、本発明では、液位検出センサ１８による液位の変動の検出を、近接スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を用いて、「浸水注意」、「浸水」、「オイル減少注意」、「オイル減少」の４つの液位検出設定位置に基づいて行うことができるので、効率よく軸封装置１２，１２aの状態を把握でき、経済的に軸封部２４の交換管理を行うことができる。

（第２実施例）
図３に示すように、本実施例に係る水中ポンプオイル監視装置Ａ１は、以下の構成を除いて、実質的に第１実施例と同一の構成を有するので、同一の箇所は同一の符号で示し、その説明は省略する。
即ち、本実施例は、オイルタンク１５の上部にオイルタンク１５の内部空間と連通すると共に内部空間より狭い横断面積を有する液面検出部３０を設け、オイル１７を液面検出部３０に達するまで内部空間に封入し、液面検出部３０に、第１実施例で説明した液位検出センサ１８と同様な液位検出センサ３２を取り付けたことを特徴とする。
この場合、第１実施例によって得られる効果に加えて、液面検出部３０におけるオイル１７の液位の変化を大きくすることができ、液位検出をより正確に行うことができ、軸封部２４をより正確に監視することができるという効果も奏することができる。

本発明に係る水中ポンプオイル監視装置は、浚渫現場、土木現場、プラント等において、土砂等の攪拌吸引作業において好適に用いることができる。

本発明の第１実施例に係る水中ポンプオイル監視装置の全体構成説明図。水中ポンプの軸封装置の詳細図。本発明の第２実施例に係る水中ポンプオイル監視装置の全体構成説明図。

符号の説明

Ａ：水中ポンプオイル監視装置
ＳＷ１：近接スイッチ
ＳＷ２：近接スイッチ
ＳＷ３：近接スイッチ
ＳＷ４：近接スイッチ
１０：水中ポンプ
１１：モータ回転軸
１２，１２a：軸封装置
１３：オイル室
１４：地上
１５：オイルタンク
１６：連通配管
１７：オイル
１８：液位検出センサ
１８a：:フロート式液面計
２０：モータ
２１：モータ室
２２：インペラ
２３：インペラケーシング
２４：軸封部
２５：オイル流出口
２６：オイル流入口
２７：攪拌羽根
２８：ドレイン
３０：液面検出部
３２：液面検出センサ

Claims

水中ポンプのモータ回転軸に取り付けた軸封装置を内蔵するオイル室への浸水及びオイルの漏洩を監視する水中ポンプオイル監視装置であって、
地上に設置したオイルタンクと、
前記オイルタンクと前記オイル室とを連通連結する連通配管と、
前記オイルタンクに取り付け、前記オイルタンク内のオイルの液位の変動を検出する液位検出センサとを具備し、
前記液位検出センサの検出出力に基づいて前記浸水及びオイルの漏洩を監視可能としたことを特徴とする水中ポンプオイル監視装置。
前記液位検出センサは、前記液位の変動の検出を、複数の浸水検出用の液位検出設定位置と、複数のオイル漏洩検出用の液位検出設定位置に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の水中ポンプオイル監視装置。
前記オイルタンクの上部にオイルタンクの内部空間と連通すると共に前記内部空間より狭い横断面積を有する液面検出部を設け、前記オイルを前記液面検出部に達するまで前記内部空間に封入し、前記液面検出部に前記液位検出センサを取り付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の水中ポンプオイル監視装置。