JP2013099969A - Pump with flow measurement function, and ballast water treatment device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、流量測定機能付きポンプとそれを用いたバラスト水処理装置に関する。 The present invention relates to a pump with a flow rate measuring function and a ballast water treatment apparatus using the pump.
従来、ポンプの流量の計測は、配管直径の5倍以上の直管部分にオリフィス式流量計,ピトー管式流量計又は電磁式流量計を設置して行うように規定されている(非特許文献1参照)。
従って、船舶のようにポンプの設置スペースが狭隘で、ポンプの入口側および出口側管路が屈曲して直管部が短い場合には、流量計を設置できないか、設置できても測定精度が保証されないという問題があった。
これに対して、ポンプの吸込側および吐出側に流体圧力を測る2個の圧力計を設け、その2個の圧力計が測定した圧力の偏差からポンプ揚程を算出し、算出された揚程から流量を算定するポンプ流量計が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, it has been stipulated that the flow rate of a pump is measured by installing an orifice type flow meter, a Pitot tube type flow meter, or an electromagnetic type flow meter in a straight pipe part that is five times or more the pipe diameter (non-patent document). 1).
Therefore, if the pump installation space is narrow as in a ship, the pump inlet and outlet pipes are bent and the straight pipe section is short, the flow meter cannot be installed or the measurement accuracy can be improved even if it can be installed. There was a problem that it was not guaranteed.
On the other hand, two pressure gauges that measure fluid pressure are provided on the suction side and discharge side of the pump, and the pump head is calculated from the deviation in pressure measured by the two pressure gauges, and the flow rate is calculated from the calculated head. There is known a pump flow meter that calculates the above (for example, see Patent Document 1).
ところで、このようにポンプ揚程を算出するために、ポンプの吸込側および吐出側に設けた圧力計で測定した圧力を用いる場合、吸込側圧力計は、ポンプの吸込側直管のフランジから直管径の2倍以上の距離に設け、吐出側圧力計は、吐出側直管のフランジから管直径の2倍以上の距離に設けるように規定されている(JIS B 8301参照)。
従って、ポンプの吸込側および吐出側の圧力から算出した揚程に基づいて流量を算定する方法も、ポンプの吸込・吐出側フランジの上流と下流にそれぞれ少なくとも管直径の2倍以上の直管部分を必要とするため、吸込フランジの直ぐ上流又は吐出フランジの直ぐ下流で管路が屈曲する場合には適用することが難しいという問題点がある。
By the way, in order to calculate the pump head in this way, when the pressure measured by the pressure gauges provided on the suction side and the discharge side of the pump is used, the suction side pressure gauge is connected to the straight pipe from the flange of the suction side straight pipe of the pump. The discharge side pressure gauge is provided at a distance of twice or more the pipe diameter from the flange of the discharge side straight pipe (see JIS B 8301).
Therefore, the method of calculating the flow rate based on the head calculated from the pressure on the suction side and the discharge side of the pump also has a straight pipe portion at least twice the pipe diameter at the upstream and downstream sides of the suction and discharge side flanges of the pump. Since it is necessary, there is a problem that it is difficult to apply when the pipe line is bent immediately upstream of the suction flange or immediately downstream of the discharge flange.
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ポンプのフランジの直ぐ上流又は下流で管路が屈曲しても、流量を精度よく計測することが可能な流量測定機能付きポンプおよび、それを用いたバラスト水処理装置を提供するものである。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and a pump with a flow rate measurement function capable of accurately measuring the flow rate even if the pipe line is bent immediately upstream or downstream of the flange of the pump, and A ballast water treatment apparatus using the same is provided.
この発明は、吸込側フランジの下流側に第1圧力取出し口を有し吐出側フランジの上流側に第2圧力取出し口を有するポンプと、第1および第2圧力取出し口にそれぞれ設置された第1および第2圧力センサと、第1および第2圧力センサの検出圧力の差と流量との関係を示す流量特性を予め記憶しておく記憶部と、第1および第2圧力センサから実際に得られる検出圧力の差を算出する算出部と、算出された差と前記流量特性から流量を演算する演算部とを備える流量測定機能付きポンプを提供するものである。 The present invention includes a pump having a first pressure outlet on the downstream side of the suction side flange and a second pressure outlet on the upstream side of the discharge side flange, and first and second pressure outlets respectively installed on the first and second pressure outlets. Actually obtained from the first and second pressure sensors, the first and second pressure sensors, the storage unit that stores in advance the flow rate characteristics indicating the relationship between the detected pressure difference between the first and second pressure sensors and the flow rate. The present invention provides a pump with a flow rate measurement function comprising a calculation unit that calculates a difference in detected pressure and a calculation unit that calculates a flow rate from the calculated difference and the flow rate characteristic.
この発明によれば、吸込フランジの下流側と吐出フランジの上流側に圧力センサが設けられるので、吸込フランジの上流および吐出フランジの下流の管路に直管部分が不要となり、省スペースで流量を精度よく計測することができる。 According to the present invention, since the pressure sensors are provided on the downstream side of the suction flange and the upstream side of the discharge flange, a straight pipe portion is not necessary in the pipe line upstream of the suction flange and downstream of the discharge flange, and the flow rate is saved in a space-saving manner. It can measure with high accuracy.
この発明の流量計の特徴は、吸込側フランジの下流側に第1圧力取出し口を有し吐出側フランジの上流側に第2圧力取出し口を有するポンプと、第1および第2圧力取出し口にそれぞれ設置された第1および第2圧力センサと、第1および第2圧力センサの検出圧力の差と流量との関係を示す流量特性を予め記憶しておく記憶部と、第1および第2圧力センサから実際に得られる検出圧力の差を算出する算出部と、算出された差と前記流量特性から流量を演算する演算部とを備える。 The flowmeter of the present invention is characterized by a pump having a first pressure outlet on the downstream side of the suction side flange and a second pressure outlet on the upstream side of the discharge side flange, and the first and second pressure outlets. A first and a second pressure sensor respectively installed; a storage unit for storing in advance a flow rate characteristic indicating a relationship between a detected pressure difference between the first and second pressure sensors and a flow rate; and a first and a second pressure A calculation unit that calculates a difference in detection pressure actually obtained from the sensor, and a calculation unit that calculates a flow rate from the calculated difference and the flow rate characteristic.
他の観点から、この発明は、吸込側フランジの下流側に第1圧力取出し口を有し吐出側フランジの上流側に第2圧力取出し口を有するポンプと、第1および第2圧力取出し口にそれぞれ設置された第1および第2圧力センサと、ポンプの回転速度を検出する回転速度センサと、第1および第2圧力センサの検出圧力の差とポンプの回転速度と流量との関係を示す流量特性を予め記憶しておく記憶部と、第1および第2圧力センサから実際に得られる検出圧力の差を算出する算出部と、算出された差と検出された回転速度と前記流量特性から流量を演算する演算部とを備える流量測定機能付きポンプを提供するものである。 From another viewpoint, the present invention provides a pump having a first pressure outlet on the downstream side of the suction side flange and a second pressure outlet on the upstream side of the discharge side flange, and the first and second pressure outlets. The first and second pressure sensors installed, the rotational speed sensor for detecting the rotational speed of the pump, and the flow rate indicating the relationship between the difference between the detected pressures of the first and second pressure sensors, the rotational speed of the pump, and the flow rate. A storage unit for storing characteristics in advance, a calculation unit for calculating a difference between detected pressures actually obtained from the first and second pressure sensors, a flow rate based on the calculated difference, the detected rotational speed, and the flow rate characteristic. A pump with a flow rate measurement function provided with a calculation unit that calculates the above is provided.
さらに他の観点から、この発明は、海水を取り入れる海水取水口と、海水を吸引してバラストタンクへ供給するバラストポンプと、バラストタンクへ供給される海水を処理する処理部材と、バラストポンプの流量に応じて処理部材の処理能力を制御する制御装置とを備え、前記バラストポンプが上記流量測定機能付きポンプであるバラスト水処理装置を提供するものである。 From still another aspect, the present invention provides a seawater intake port for taking in seawater, a ballast pump for sucking seawater and supplying it to a ballast tank, a processing member for processing seawater supplied to the ballast tank, and a flow rate of the ballast pump A ballast water treatment device is provided, wherein the ballast pump is a pump with a flow rate measuring function.
上記バラスト水処理装置において、処理部材が、海水に処理薬剤を注入する注入部材からなり、制御部はバラストポンプの流量に応じて前記薬剤の注入量を制御してもよい。
処理部材が海水にオゾンを注入するオゾン注入部材からなり、制御部はバラストポンプの流量に応じて前記オゾンの注入量を制御してもよい。
処理部材が海水に塩素を注入する塩素注入部材からなり、制御部はバラストポンプの流量に応じて塩素の注入量を制御してもよい。
In the ballast water treatment apparatus, the treatment member may be an injection member that injects a treatment chemical into seawater, and the control unit may control the injection amount of the chemical according to the flow rate of the ballast pump.
The processing member may be an ozone injection member that injects ozone into seawater, and the control unit may control the ozone injection amount according to the flow rate of the ballast pump.
The processing member may be a chlorine injection member that injects chlorine into seawater, and the control unit may control the amount of chlorine injected according to the flow rate of the ballast pump.
以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。
第1実施形態
図1はこの発明の第1実施形態における渦巻きポンプの要部断面図である。
同図に示すように、渦巻きポンプ1は、本体ケーシング2と、軸受けケーシング3とを備える。本体ケーシング1は、内部にインペラー4を備えると共に、吸込口16に吸込側フランジ12を、吐出口17に吐出側フランジ13をそれぞれ備える。吸込口16には吸込側フランジ16の下流に第1圧力取出し口40が、吐出口17には吐出側フランジ13の上流に第2圧力取出し口41が、それぞれ形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
First Embodiment FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of a centrifugal pump according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
図2は、第1および第2圧力取出し口40,41の構造を示す断面図であり、第1および第2圧力取出し口40,41は、センサ取付け用の雌ネジ穴と圧力取出し細孔からなり、細孔の直径dは3〜6mmで、細孔の長さL≧2.5d、細孔の先端r≦d/10に設定される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the first and
そして、第1圧力取出し口40と第2圧力取出し口41にはそれぞれ第1圧力センサ14および第2圧力センサ15がネジで固定される。第1圧力センサ14および第2圧力センサ15には、例えば、株式会社山武製の型式JTG940Aが好適に用いられる。
The
インペラー4は回転軸5の一端に固定され、回転軸5は2つの軸受け7,8によって回転可能に支持されている。また、回転軸5は軸シール部6によってシールされると共に、他端がモータ9の出力軸の一端にカップリング10によって連結されている。
モータ9の出力軸の他端にはポンプ1の回転速度Nを測定する回転速度センサ11が結合されている。なお、モータ9の回転速度が常に一定である場合には回転速度センサ11は不要である。
The impeller 4 is fixed to one end of a rotating
A
図3は、この発明の第1実施形態に係るポンプの流量計測部の電気回路図である。同図に示すように流量計測部42は記憶部19,算出部20,演算部21を備える。
流量計測部42は第1圧力センサ14,第2圧力センサ15,回転速度センサ11からの出力信号を受けて、その出力信号を処理して表示部18や他の装置へ出力するようになっている。流量計測部42はCPU,ROM,RAMからなるマイクロコンピュータを備える。
FIG. 3 is an electric circuit diagram of the flow rate measuring unit of the pump according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the flow
The flow
記憶部19には、予備試験で得られた図4に示すような第1圧力センサ14の検出圧力P1と第2圧力センサの検出圧力P2の差ΔPと、ポンプ1の回転速度Nと、流量Qとの関係を示す流量特性が予め記憶されている。
In the
図3において、曲線(a)は回転速度Nが定格速度N0(100%)であるとき、曲線(b)は回転速度Nが定格速度N0の80%に低下した0.8N0のとき、曲線(c)は回転速度NがN0の60%に低下した0.6N0のときのΔPとQとの関係を示している。 In FIG. 3, curve (a) is when the rotational speed N is the rated speed N 0 (100%), and curve (b) is when the rotational speed N is 0.8N 0 , which is reduced to 80% of the rated speed N 0 . curve (c) shows the relationship between ΔP and Q when the 0.6 N 0 of the rotational speed N is reduced to 60% of N 0.
このような構成における動作を説明する。
図1に示す渦巻きポンプ1において、モータ9によりインペラー4が駆動すると、流体が吸込口16に吸込まれ、吐出口17から吐出される。
The operation in such a configuration will be described.
In the
第1圧力センサ14は吸込側フランジ12の下流の圧力P1を計測し、第2圧力センサ15は吐出側フランジ13の上流の圧力P2を測定する。
また、回転速度センサ11はインペラー4の回転速度N、つまり渦巻きポンプ1の回転速度Nを測定する。そして、それらの測定値P1,P2,Nは流量計測部42へ入力される。
The
The
流量計測部42では、算出部20が第1圧力センサ14の測定値P1と第2圧力センサ15の測定値P2の差ΔPを算出する。そして、演算部21が、算出されたΔPと、回転速度センサ11の測定値Nと、記憶部19に予め記憶されている図3の流量特性から流量Qを演算する。つまり、演算部21はN=N0,0.8N0又は0.6N0に変動したときには、それぞれ曲線(a),(b),(c)に基づいてΔPに対応するQを算出する。
In the flow
N=0.9N0や0.7N0に変動した場合には、曲線(a),(b),(c)に基づいて、その都度、対応する特性曲線を数学的な補完演算により瞬時に作成し、作成した新しい特性曲線から流量Qを演算する。演算された流量Qは電気信号で表示部18やその他所望の装置に出力される。なお、回転速度Nが常に一定であれば、演算部21は当然回転速度センサ11の出力を無視して1本の曲線のみからQを算出することができる。
When the value fluctuates to N = 0.9N 0 or 0.7N 0 , the corresponding characteristic curve is instantly created by mathematical complementary calculation each time based on the curves (a), (b) and (c). Then, the flow rate Q is calculated from the created new characteristic curve. The calculated flow rate Q is output as an electric signal to the
第2実施形態
図5はこの発明の第2実施形態のバラスト水処理装置を示す説明図である。
同図に示すようにこのバラスト水処理装置は、海水の取水部22と、ストレーナ23と、フィルタ24と、処理用の薬剤を注入する薬剤注入部25と、第1実施形態の渦巻きポンプ1と、スペシャルパイプ26と、バラストタンク27とを備え、これらは管路(パイプ)28a〜28fで直列に接続されている。
Second Embodiment FIG. 5 is an explanatory view showing a ballast water treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the ballast water treatment apparatus includes a
また、薬剤注入部25は定量ギアポンプ30を介して薬剤収容タンク31に接続されている。薬剤収容タンク31と定量ギアポンプ30とは管路29aで、定量ギアポンプ30と薬剤注入部25とは管路29bでそれぞれ接続されている。
The
また、渦巻きポンプ1は第1実施形態の流量計測部42を備え、制御装置32aは流量計測部16から渦巻きポンプ1の流量Qを表す信号をうけて、流量Qに対応して定量ギアポンプ30の駆動速度を制御するようになっている。制御装置32aはCPU,ROM,RAMからなるマイクロコンピュータと、定量ギアポンプ30を駆動するドライバー回路を備える。
Further, the
また、ストレーナ23は、10mm以上の外径の物体(例えばクラゲやゴミ(ビニール、木片、ペットボトル等))を除去する機能を有する。また、フィルタ24は300μm以上の外径を有する物体を除去する機能を有する。スペシャルパイプ26は、バラスト水にせん断応力およびキャビテーションを生じさせる物理的手段である。
The
これには、スリット板2枚(板厚4mm、スリット幅0.3mm、スリット間隔4mm、スリット本数36本、スリット間隔5mm)を備えたパイプであり、株式会社海洋開発技術研究所製のパイプ内径200mm、パイプ長600mmのものが好適に用いられる。
薬剤収容タンク31に収容される薬剤としては、工業用として市販されている濃度3〜60%の過酸化水素水溶液が挙げられる。
This is a pipe with two slit plates (plate thickness 4 mm, slit width 0.3 mm, slit interval 4 mm, slit
Examples of the drug stored in the
このような構成における動作を説明する。
渦巻きポンプ1がモータ9(図1)によって駆動されると、海水が取水部22から取水され、ストレーナ23,フィルタ24,薬剤注入部25,渦巻きポンプ1およびスペシャルパイプ26を通ってバラストタンク27に供給される。
The operation in such a configuration will be described.
When the
この時、渦巻きポンプ1の流量Qが流量計測部42により第1実施形態と同様に計測される。薬剤収容タンク31には予め45重量%過酸化水素水溶液が収容されている。制御装置32は定量ギアポンプ30を駆動し、薬剤注入部25に薬剤収容タンク31から過酸化水溶液を供給する。薬剤注入部25では、流量Qのバラスト水に対して過酸化水素濃度が10〜300mg/Lの範囲で所望の一定濃度になるように定量された過酸化水素水が注入される。
At this time, the flow rate Q of the
従って、取水部22から取水された海水に含まれる水生生物は、過酸化水素の作用とスペシャルパイプ26によるせん断応力およびキャビテーション作用により、効率よく駆除されると共に、バラスト水の溶存酸素が適正量に維持され、かつ、バラスト水中の過酸化水素が速やかに分解される。
Therefore, the aquatic organisms contained in the seawater taken from the
第3実施形態
図6はこの発明の第3実施形態のバラスト水処理装置を示す説明図である。
同図に示すようにこのバラスト水処理装置は、海水の取水部22と、ストレーナ23と、フィルタ24と、処理用のオゾンを注入するオゾン注入部33と、第1実施形態の渦巻きポンプ1と、スペシャルパイプ26と、バラストタンク27とを備え、これらは管路(パイプ)28a〜28fで直列に接続されている。
また、オゾン注入部33はガス管路35bを介して流量調整バルブ36に接続され、流量調整バルブ36はガス管路35aを介してオゾン収容タンク34に接続されている。
Third Embodiment FIG. 6 is an explanatory view showing a ballast water treatment apparatus according to a third embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the ballast water treatment apparatus includes a
The
渦巻きポンプ1は第1実施形態の流量計測部42を備え、制御装置32bは流量計測部16から渦巻きポンプ1の流量Qを表す信号をうけて、流量Qに対応して流量調整バルブ36を制御するようになっている。制御装置32bはCPU,ROM,RAMからなるマイクロコンピュータ,流量調整バルブ36を駆動するドライバー回路を備える。
The
つまり、この実施形態は、第2実施形態における薬剤注入部25と定量ギアポンプ30と薬剤収容タンク31とを、オゾン注入部33と流量調整バルブ36とオゾン収容タンク34とに置換し、制御装置32aを制御装置32bに置換したものである。その他の構成は、第2実施形態(図4)と同等である。
That is, in this embodiment, the
このような構成における動作を説明する。
渦巻きポンプ1がモータ9(図1)によって駆動されると、海水が取水部22から取水され、ストレーナ23,フィルタ24,オゾン注入部33,渦巻きポンプ1およびスペシャルパイプ26を通ってバラストタンク27に供給される。
The operation in such a configuration will be described.
When the
この時、渦巻きポンプ1の流量Qが流量計測部42により第1実施形態と同様に計測される。制御装置32bは流量調整バルブ36を駆動し、オゾン注入部33にオゾン収容タンク34からオゾンを供給する。オゾン注入部33では、流量Qのバラスト水に対してオゾン濃度が所望の一定濃度(例えば4mg/L)になるように調整された量のオゾンが注入される。
At this time, the flow rate Q of the
従って、取水部22から取水された海水に含まれる水生生物は、オゾンの作用とスペシャルパイプ26によるせん断応力およびキャビテーション作用により、効率よく駆除されると共にバラスト水の溶存酸素が適正量に維持され、かつ、バラスト水中の過酸化水素が速やかに分解される。
Therefore, the aquatic organisms contained in the seawater taken from the
第4実施形態
図7はこの発明の第4実施形態のバラスト水処理装置を示す説明図である。
同図に示すようにこのバラスト水処理装置は、海水の取水部22と、ストレーナ23と、フィルタ24と、第1実施形態の渦巻きポンプ1と、処理用の塩素を注入する塩素注入部37と、スペシャルパイプ26と、バラストタンク27とを備え、これらは管路(パイプ)28a〜28fで直列に接続されている。
また、塩素注入部37はガス管路39を介して塩素生成装置38に接続されている。
Fourth Embodiment FIG. 7 is an explanatory view showing a ballast water treatment apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
As shown in the figure, this ballast water treatment apparatus includes a
In addition, the
渦巻きポンプ1は第1実施形態の流量計測部42を備え、制御装置32cは流量計測部16から渦巻きポンプ1の流量Qを表す信号をうけて、流量Qに対応して塩素ガス生成装置38の塩素ガス生成量を制御するようになっている。制御装置32cはCPU,ROM,RAMからなるマイクロコンピュータを備える。
The
つまり、この実施形態は、第2実施形態における薬剤注入部25と定量ギアポンプ30と薬剤収容タンク31とを、塩素注入部37と塩素生成装置38とに置換し、制御装置32aを制御装置32cに置換したものである。その他の構成は、第2実施形態(図4)と同等である。但し、この実施形態では渦巻きポンプ1の下流に塩素注入部37が設置されている。
That is, in this embodiment, the
このような構成における動作を説明する。
渦巻きポンプ1がモータ9(図1)によって駆動されると、海水が取水部22から取水され、ストレーナ23,フィルタ24,渦巻きポンプ1,塩素注入部37およびスペシャルパイプ26を通ってバラストタンク27に供給される。
The operation in such a configuration will be described.
When the
この時、渦巻きポンプ1の流量Qが流量計測部42により第1実施形態と同様に計測される。制御装置32cは塩素生成装置38を制御して塩素注入部37に流量Qに対応する量の塩素を供給する。塩素注入部37では、流量Qのバラスト水に対して塩素濃度が所望の一定濃度になるように調整された量の塩素が注入される。
At this time, the flow rate Q of the
従って、取水部22から取水された海水に含まれる水生生物は、塩素の作用とスペシャルパイプ26によるせん断応力およびキャビテーション作用により、効率よく駆除されると共にバラスト水の溶存酸素が適正量に維持され、かつ、バラスト水中の過酸化水素が速やかに分解される。
Therefore, the aquatic organisms contained in the seawater taken from the
1 渦巻きポンプ
2 本体ケーシング
3 軸受けケーシング
4 インペラー
5 回転軸
6 軸シール部
7 軸受け
8 軸受け
9 モータ
10 カップリング
11 回転速度センサ
12 吸込側フランジ
13 吐出側フランジ
14 第1圧力センサ
15 第2圧力センサ
16 吸込口
17 吐出口
18 表示部
19 記憶部
20 算出部
21 演算部
22 取水部
23 ストレーナ
24 フィルタ
25 薬剤注入部
26 スペシャルパイプ
27 バラストタンク
28a〜28f 管路
29a,29b 管路
30 定量ギアポンプ
31 薬剤収容タンク
32a〜32c 制御装置
33 オゾン注入部
34 オゾン収容タンク
35a,35b ガス管路
36 流量調整バルブ
37 塩素注入部
38 塩素生成装置
39 ガス管路
40 圧力取出し口
41 圧力取出し口
42 流量計測部
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