JP2019157772A - ターボ機械設備及びターボ機械設備の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管理運転にかかる負担を軽減できるターボ機械設備及びターボ機械設備の運転方法を提供する。【解決手段】複数台のターボ機械Ｐ１，Ｐ２と、ターボ機械Ｐ１，Ｐ２の吐出側の流路４１，４２を連通させる連通流路４３と、連通流路４３における流体の状態を計測する計測器４４と、連通流路４３を開閉する開閉装置４５と、開閉装置４５によって連通流路４３を閉じ、ターボ機械Ｐ１，Ｐ２を運転させる通常運転モードと、開閉装置４５によって連通流路４３を開き、当該連通流路４３により連通したターボ機械Ｐ１，Ｐ２を同時に運転させ、連通流路４３において流体を対抗させると共に、計測器４４の計測結果に基づいて、ターボ機械Ｐ１，Ｐ２の健全度を判定する管理運転モードと、を備える制御装置６０と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、ターボ機械設備及びターボ機械設備の運転方法に関するものである。

下記特許文献１には、複数台のターボ機械を備えるターボ機械設備として、大雨等に湛水防除の目的で稼働するポンプ機場が開示されている。このようなポンプ機場では、洪水時において確実な稼働が必要であり、設備全体の健全性を確認するために、主ポンプ及び補機の管理運転が必要不可欠である。補機の故障や性能低下は、主ポンプの故障原因や始動不能な状態に繋がり排水ができなくなってしまう。このように、補機の正常な運転は、主ポンプを適切な時期に適切に運転させるための重要な要素である。

特開２０１７−３６６６９号公報

ところで、主ポンプ及び補機が正常に動くかどうかは管理運転による確認が必要となるが、定期的な管理運転を実施するには点検者の確保や費用が嵩んでしまうという問題がある。一方で、管理運転の頻度が少ないと管理運転から大雨時の実運転までの期間に故障（羽根車の固着など）が生じ、主ポンプが運転出来ない可能性がある。また、高齢化により熟練した維持管理者が減っており、経験の少ない管理者では管理運転時の異常の有無の判断が難しい。さらに、管理運転による運転可能時間には制約（内水位条件、河川への流出制限、周辺住民騒音など配慮）があり、短時間で各機器の状態把握が必要となる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、管理運転にかかる負担を軽減できるターボ機械設備及びターボ機械設備の運転方法の提供を目的とする。

（１）本発明の一態様に係るターボ機械設備は、複数台のターボ機械と、前記複数台のターボ機械の吸込側の流路または吐出側の流路を連通させる連通流路と、前記連通流路における流体の状態を計測する計測器と、前記連通流路を開閉する開閉装置と、前記開閉装置によって前記連通流路を閉じ、前記ターボ機械を運転させる通常運転モードと、前記開閉装置によって前記連通流路を開き、当該連通流路により連通したターボ機械を同時に運転させ、前記連通流路において流体を対抗させると共に、前記計測器の計測結果に基づいて、前記ターボ機械の健全度を判定する管理運転モードと、を備える制御装置と、を有する。

（２）上記（１）に記載されたターボ機械設備であって、前記ターボ機械を駆動させる電動機の電流値を計測する電流計を有し、前記制御装置は、さらに、前記管理運転モードのときの前記電流計の計測結果に基づいて、前記ターボ機械の健全度を判定してもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載されたターボ機械設備であって、前記制御装置は、前記管理運転モードによる運転を定期的に実行させてもよい。
（４）上記（３）に記載されたターボ機械設備であって、前記管理運転モードによる運転を定期的に実行させる前の初期状態において、前記連通流路において対抗する流体が均衡状態となるように、前記連通流路により連通したターボ機械の個体差を調整する初期調整装置を有してもよい。
（５）上記（３）または（４）に記載されたターボ機械設備であって、前記制御装置は、前記通常運転モードによる運転が行われるときに、前記管理運転モードによる定期的な運転が実行されないようにインターロック処理を行ってもよい。
（６）上記（３）〜（５）に記載されたターボ機械設備であって、前記制御装置は、前記管理運転モードによって定期的に計測される前記計測器の計測結果を蓄積する記憶部を有し、前記記憶部に蓄積された前記計測器の計測結果の変化に基づいて、前記ターボ機械の健全度を判定してもよい。
（７）上記（１）〜（６）に記載されたターボ機械設備であって、前記計測器は、前記連通流路における流体の状態に応じて、前記連通流路の中で移動する移動体を有しており、前記管理運転モードによる運転が行われる度に、前記移動体を前記連通流路の中の所定の初期位置に戻すリセット装置を有してもよい。
（８）上記（１）〜（７）に記載されたターボ機械設備であって、表示装置を有し、前記制御装置は、前記健全度に基づいて、前記複数台のターボ機械の点検整備の優先度を前記表示装置に表示させてもよい。

（９）本発明の一態様に係るターボ機械設備の運転方法は、複数台のターボ機械と、前記複数台のターボ機械の吸込側の流路または吐出側の流路を連通させる連通流路と、前記連通流路における流体の状態を計測する計測器と、前記連通流路を開閉する開閉装置と、を有する、ターボ機械設備の運転方法であって、前記開閉装置によって前記連通流路を閉じ、前記ターボ機械を運転させる通常運転モードと、前記開閉装置によって前記連通流路を開き、当該連通流路により連通したターボ機械を同時に運転させ、前記連通流路において流体を対抗させると共に、前記計測器の計測結果に基づいて、前記ターボ機械の健全度を判定する管理運転モードと、を備える。

上記本発明の態様によれば、管理運転にかかる負担を軽減できるターボ機械及びターボ機械の運転方法を提供できる。

一実施形態に係るポンプ機場の全体構成図である。 一実施形態に係る主ポンプの概略構成図である。 第１実施形態に係る２台のギヤポンプが設けられた燃料供給ラインの要部構成図である。 第１実施形態に係る制御装置による制御フローである。 図４に示すステップＳ６の中の制御フローである。 第１実施形態に係る計測器の変形例である。 図６に示す計測器（ポテンショメータ）の出力結果の一例である。 図３に示す計測器（フロースイッチ）の出力結果の一例である。 第２実施形態に係る計測器の構成図である。 第３実施形態に係る計測器の構成図である。 第３実施形態に係る連通流路の変形例である。 第４実施形態に係る２台の真空ポンプが設けられた吸気ラインの要部構成図である。 第４実施形態に係る連通流路の変形例である。 一実施形態に係るポンプ機場に補機として冷却水ポンプを図示した場合の全体構成図である。 応用例に係る２つのストレーナが設けられた燃料供給ラインの要部構成図である。

以下、本発明の実施形態のターボ機械設備及びターボ機械設備の運転方法について図面を参照して説明する。以下の説明では、ターボ機械設備の一例として、大雨等に湛水防除の目的で稼働するポンプ機場を例示する。

図１は、一実施形態に係るポンプ機場１の全体構成図である。
図１に示すポンプ機場１は、複数台の主ポンプ１０（ターボ機械）と、主ポンプ１０を稼働させる複数台の補機２０（ターボ機械）と、を備える。ポンプ機場１は、主ポンプ１０として、４台の横軸ポンプを備える。なお、主ポンプ１０は、縦軸ポンプであってもよい。また、ポンプ機場１は、補機２０として、２台の真空ポンプ２１と、２台のギヤポンプ２２と、２台のコンプレッサ２３と、を備える。これら補機２０の２台中、１台は予備機とすることができる。

図２は、一実施形態に係る主ポンプ１０の概略構成図である。
主ポンプ１０は、図２に示すように、吸込水槽２に開口する吸込口１１ａと、吐出水槽３に開口する吐出口１１ｂと、を有するケーシング１１を備える。ケーシング１１は、吸込口１１ａと吐出口１１ｂの間において横方向（水平方向）に延びる流路を備える。この流路には、横方向に延びるポンプ軸１２が挿入されている。ポンプ軸１２には、図示しないインペラ（羽根車）が接続されており、該インペラの下流側には吐出弁１３が配置されている。

主ポンプ１０は、駆動機４によって駆動する。駆動機４は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関である。なお、駆動機４は、電動機であってもよい。駆動機４の駆動軸４ａには減速機５が連結され、減速機５には主ポンプ１０のポンプ軸１２が連結されている。駆動機４を駆動することによって、減速機５を介してポンプ軸１２が回転し、主ポンプ１０によって吸込水槽２内の水が揚水されて、その水が吐出水槽３に吐出されるようになっている。

真空ポンプ２１は、主ポンプ１０の始動時にケーシング１１内の空気を吸引し、ケーシング１１内を呼び水で満たす。真空ポンプ２１は、ケーシング１１に吸気ライン３０（吸気配管）を介して接続されている。吸気ライン３０には、ケーシング１１内の呼び水の満水を検知するための満水検知器１４と、吸気ライン３０を開閉するための吸気弁３１（電動弁又は電磁弁）と、が設けられている。

真空ポンプ２１は、電動機２１ａによって駆動する。この真空ポンプ２１は、例えば水封式真空ポンプであって、図１に示すように、その吸気側には補給水を給水する給水管３２が接続され、排気側には給水された水及び吸い込んだ空気を排出する排出管３３が接続されている。給水管３２は、補水槽３４と接続され、給水管３２の開閉するための給水弁３５（電動弁又は電磁弁）が設けられている。

図１に示すギヤポンプ２２は、駆動機４の燃料を汲み上げるものである。このギヤポンプ２２は、電動機２２ａによって駆動する。ギヤポンプ２２は、燃料供給ライン４０（燃料供給配管）に設けられている。燃料供給ライン４０においては、ギヤポンプ２２の駆動によって、燃料を貯蔵する地下貯油槽６から地上の所定高さに設置された燃料小出槽７に燃料が汲み上げられ、この燃料小出槽７から駆動機４に燃料が供給される。燃料小出槽７に燃料を蓄えておくことで、ギヤポンプ２２が駆動していない間でも燃料を駆動機４に供給することができる。

コンプレッサ２３は、駆動機４に供給する圧縮空気を生成するものである。このコンプレッサ２３は、電動機２３ａによって駆動する。コンプレッサ２３は、空気供給ライン５０（空気供給配管）に設けられている。空気供給ライン５０においては、コンプレッサ２３の駆動によって生成された圧縮空気が空気槽８に貯留され、この空気槽８から駆動機４に圧縮空気が供給される。空気槽８に圧縮空気を蓄えておくことで、コンプレッサ２３が駆動していない間でも圧縮空気を駆動機４に供給することができる。

続いて、上記構成のポンプ機場１に設けられた複数台のターボ機械（主ポンプ１０及び補機２０（真空ポンプ２１、ギヤポンプ２２、コンプレッサ２３））の管理運転を実施するための構成及びその動作について説明する。以下説明する第１実施形態では、補機２０である２台のギヤポンプ２２の管理運転について例示する。

（第１実施形態）
図３は、第１実施形態に係る２台のギヤポンプ２２が設けられた燃料供給ライン４０の要部構成図である。
上述した燃料供給ライン４０には、２台のギヤポンプ２２が、図３に示すように並列に設けられている。なお、以下の説明では、２台のギヤポンプ２２を区別するため、一方のギヤポンプ２２を第１ポンプＰ１と称し、他方のギヤポンプ２２と第２ポンプＰ２と称する場合がある。

第１ポンプＰ１の吐出側の流路４１には、逆止弁４１ａと、開閉弁４１ｂが設けられている。また、第２ポンプＰ２の吐出側の流路４２にも、逆止弁４２ａと、開閉弁４２ｂが設けられている。吐出側の流路４１，４２は、開閉弁４１ｂ，４２ｂの下流側で互いに合流し、１本となって、上述した燃料小出槽７に接続されている。これら吐出側の流路４１，４２の逆止弁４１ａ，４２ａの上流側は、連通流路４３によって互いに連通している。

連通流路４３は、吐出側の流路４１，４２の間を接続している直管である。連通流路４３の長さ方向の中間部には、連通流路４３における流体（燃料）の状態を計測する計測器４４が設けられている。本実施形態の計測器４４は、例えば、フロースイッチであって、連通流路４３における流体の流れを検知する。具体的に、計測器４４は、連通流路４３における流体の流れに応じて流路４１，４２のいずれか一方側に振れるフロー体４４ａと、フロー体４４ａの両側に設けられ、フロー体４４ａと接触することにより「ＯＮ」となる接点部４４ｂと、を有する。

また、計測器４４の両側には、初期調整用バルブ４６ａ，４６ｂが設けられている。初期調整用バルブ４６ａ，４６ｂは、後述する管理運転モードによる運転を定期的に実行させる前の初期状態において、連通流路４３において対抗する流体が均衡状態となるように、２台のギヤポンプ２２の個体差を調整する初期調整装置４６を構成している。２台のギヤポンプ２２は、基本的には同一仕様（同一性能）のターボ機械であるが、部品ロットの違いや部品の取付精度の違い等により納入時にすでに個体差（性能差）が生じ得るためである。

初期調整用バルブ４６ａ，４６ｂの開度を調整し、フロー体４４ａが中立姿勢になるようにし、以後、初期調整用バルブ４６ａ，４６ｂの開度は固定とする。この連通流路４３には、連通流路４３を開閉する開閉装置４５が設けられている。開閉装置４５は、通常運転時に、流路４１から流路４２に、または、流路４２から流路４１に流体が逆流することを防止するための弁（電動弁又は電磁弁）である。この開閉装置４５は、連通流路４３において初期調整用バルブ４６ｂよりも流路４２側に設けられている。

ポンプ機場１は、上述した各構成機器の動作を統括的に制御する制御装置６０を備える。制御装置６０は、図示しないＣＰＵ等の演算部、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ハードディスクドライブ（ＨＤＤ），ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の記憶部、各構成機器とデータのやり取りする出入力インターフェース等が、図示しないバスで接続されたものである。出入力インターフェースには、上述した各構成機器以外にも、図示しないディスプレイ等の表示装置、マウス、キーボード等の入力装置が接続されている。

記憶部には、演算部が読み出して実行するためのプログラムが格納されており、制御装置６０はそのプログラムに従って、以下説明する通常運転モードと、管理運転モードとを実行させる。通常運転モードは、大雨等に湛水防除の目的で主ポンプ１０を運転させる通常の運転モードである。この通常運転モードのとき、主ポンプ１０は吸込水槽２の水位に応じて単独もしくは複数台で自動運転する。このとき、制御装置６０は、開閉装置４５によって連通流路４３を閉じている。

管理運転モードは、ポンプ機場１のターボ機械（主ポンプ１０や補機２０）の故障や性能低下を点検するために、対象となるターボ機械を運転させるモードである。制御装置６０は、この管理運転モードによる運転を定期的に（例えば、月１回程度）実行させる。なお、制御装置６０は、上述した通常運転モードによる運転が行われるときには、管理運転モードによる定期的な運転が実行されないようにインターロック処理するようになっている（後述）。

管理運転モードのとき、制御装置６０は、開閉装置４５によって連通流路４３を開くようにプログラムされている。そして、制御装置６０は、連通流路４３により連通したターボ機械（図３の例では、２台のギヤポンプ２２）を同時に運転させ、連通流路４３において流体を対抗させると共に、計測器４４の計測結果に基づいて、２台のギヤポンプ２２の健全度を判定する（後述）。

本実施形態では、ギヤポンプ２２を駆動させる電動機２２ａの電流値を計測する電流計２２ｂを有しており、制御装置６０は、さらに、管理運転モードのときの電流計２２ｂの計測結果に基づいて、２台のギヤポンプ２２の健全度を判定する。そして、制御装置６０は、当該健全度に基づいて、２台のギヤポンプ２２の点検整備の優先度（故障、点検表示等）を表示装置に表示させるようになっている（後述）。

次に、上記のように構成されたポンプ機場１の動作（ターボ機械設備の運転方法）、具体的には、管理運転モードを実行する制御装置６０の制御フローについて詳しく説明する。
図４は、第１実施形態に係る制御装置６０による制御フローである。図５は、図４に示すステップＳ６の中の制御フローである。

図４に示すように、先ず、制御装置６０は、定期的な管理運転をするため、予め設定された点検日となったら、管理運転指令を出す（ステップＳ１）。次に、制御装置６０は、主ポンプ１０が運転中か、あるいは、対象のターボ機械（第１実施形態ではギヤポンプ２２）が運転中か否か（すなわち通常運転モードであるか否か）を判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の判定の結果、「ＹＥＳ」の場合は、管理運転を中止（もしくは延期）する（ステップＳ３）。このようなインターロック処理により、通常運転（排水や燃料汲み上げ等）を阻害しないようにすることができる。

一方、ステップＳ２の判定の結果、「ＮＯ」の場合は、制御装置６０は、管理運転を実施（管理運転モードを実行）する（ステップＳ４）。管理運転モードでは、制御装置６０は、図３に示す開閉装置４５によって連通流路４３を開き、当該連通流路４３により連通した第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２を同時に運転させ、連通流路４３において流体を対抗させる（ステップＳ５）。そして、制御装置６０は、連通流路４３に設けられた計測器４４の計測結果に基づいて、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の健全度を判定する（ステップＳ６）。

具体的には、健全度の判定は、図５に示すフローに従って行われる。先ず、制御装置６０は、計測器４４（フロースイッチ）から「ＯＮ」信号が出力された否かを判定する（ステップＳ１１）。前提として、連通流路４３においては、図３に示すように、計測器４４の両側に初期調整用バルブ４６ａ，４６ｂが設けられ、これら初期調整用バルブ４６ａ，４６ｂにより、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の納入時の健全な初期状態において、フロー体４４ａが中立姿勢になっている。

フロー体４４ａが接点部４４ｂに接触し、「ＯＮ」信号が出力された場合（ステップＳ１１が「ＹＥＳ」の場合）、性能が低下したポンプ側（第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２のいずれか一方側から他方側）に流体が流れたことになる。以下の説明では、仮に、連通流路４３において第２ポンプＰ２から第１ポンプＰ１に向かって流体が流れたとする。なお、ステップＳ１１における判定は、制御装置６０内にタイマーを設け、「ＯＮ」信号が一定時間以上出力された場合に行うようにすることが好ましい。すなわち、ポンプ始動時には、ポンプの始動タイミングの違い等により流れにバラツキが出るためである。

次に、制御装置６０は、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の電流値の差を判定する（ステップＳ１２）。第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の電流値の差とは、図３に示すそれぞれの電動機２２ａの電流計２２ｂの計測結果の差であって、この差が所定の閾値（○○Ａ）以上の場合は、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３において、例えば、第１ポンプＰ１の電流値が第２ポンプＰ２の電流値よりも高かった場合、第１ポンプＰ１に故障または性能の低下が考えられるため、制御装置６０は、第１ポンプＰ１の健全度を“緊急度「高レベル」”と判定し、表示装置に“第１ポンプＰ１の交換”等と表示させる。

一方、ステップＳ１２において、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の電流値の差が所定の閾値未満であった場合（ステップＳ１２が「ＮＯ」の場合）は、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４において、例えば、第１ポンプＰ１の電流値が第２ポンプＰ２の電流値よりも高いが、その差が小さかった場合、第１ポンプＰ１は故障に至らなかったものの性能低下の可能性があるとして、制御装置６０は、第１ポンプＰ１の健全度を“緊急度「中レベル」”と判定し、表示装置に“第１ポンプＰ１の点検が必要”等と表示させる。

ステップＳ１１に戻り、計測器４４（フロースイッチ）から「ＯＮ」信号が出力されなかった場合（ステップＳ１１が「ＮＯ」の場合）であっても、制御装置６０は、同様に、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の電流値の差を判定する（ステップＳ１５）。第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の電流値の差が所定の閾値以上であった場合（ステップＳ１５が「ＹＥＳ」の場合）は、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６において、例えば、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の出力の差は小さいが、第１ポンプＰ１の電流値が第２ポンプＰ２の電流値よりも高かった場合、第１ポンプＰ１は電流値で出力を稼いでおり、性能低下の可能性があるとして、制御装置６０は、第１ポンプＰ１の健全度を“緊急度「中レベル」”と判定し、表示装置に“第１ポンプＰ１の点検が必要”等と表示させる。

一方、ステップＳ１５において、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の電流値の差が所定の閾値未満であった場合（ステップＳ１５が「ＮＯ」の場合）は、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７においては、現在の第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の電流値が、上述した初期状態（例えば、納入時、初期調整用バルブ４６ａ，４６ｂの調整後）の第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の電流値から、どれくらい変化したかを判定する。現在と初期状態の電流値の差が、所定の閾値以上の場合（ステップＳ１７が「ＹＥＳ」の場合）は、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８においては、例えば、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の現在と初期状態の電流値の差が大きく乖離していた場合、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２が共に性能低下の可能性があるとして、制御装置６０は、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の健全度を“緊急度「中レベル」”と判定し、表示装置に“第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の点検が必要”等と表示させる。

一方、現在と初期状態の電流値の差が、所定の閾値未満の場合（ステップＳ１７が「ＮＯ」の場合）、ステップＳ１９に移行し、制御装置６０は、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２が現状良好な状態にあるとして、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の健全度を“緊急度「低レベル」”と判定し、表示装置に“第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の点検は必要なし”等と表示させる（もしくは表示装置に点検に関する表示をしなくてもよい）。
以上により、ターボ機械（ギヤポンプ２２）の管理運転が終了する。

上述したように、本実施形態によれば、２台のギヤポンプ２２と、２台のギヤポンプ２２の吐出側の流路４１，４２を連通させる連通流路４３と、連通流路４３における流体の状態を計測する計測器４４と、連通流路４３を開閉する開閉装置４５と、開閉装置４５によって連通流路４３を閉じ、ギヤポンプ２２を運転させる通常運転モードと、開閉装置４５によって連通流路４３を開き、当該連通流路４３により連通したギヤポンプ２２を同時に運転させ、連通流路４３において流体を対抗させると共に、計測器４４の計測結果に基づいて、ギヤポンプ２２の健全度を判定する管理運転モードと、を備える制御装置６０と、を有する、という構成を採用することによって、管理運転モードにおいて２台のギヤポンプ２２の出力（性能）を競わせて、機械的にギヤポンプ２２の健全度を判定できるため、熟練した点検者の確保を要することなく、低廉かつ短時間でギヤポンプ２２の状態が把握できる。このように、本実施形態によれば、管理運転にかかる負担を軽減できる。

また、本実施形態では、ギヤポンプ２２を駆動させる電動機２２ａの電流値を計測する電流計２２ｂを有し、制御装置６０は、さらに、管理運転モードのときの電流計２２ｂの計測結果に基づいて、ギヤポンプ２２の健全度を判定している（図５参照）。この構成によれば、例え第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２で出力の差が出なかった場合であっても、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２のいずれか一方または両方の性能低下の可能性（異常予兆）を検知することができる。

また、本実施形態では、制御装置６０は、管理運転モードによる運転を定期的に実行させているため、管理運転の頻度を一定回数以上に保つことができ、ポンプ機場１の正常に稼働させることができる。
また、本実施形態では、制御装置６０は、通常運転モードによる運転が行われるときに、管理運転モードによる定期的な運転が実行されないようにインターロック処理を行っている（図４参照）ため、大雨等で湛水防除が必要なときに、管理運転モードが実行されることがなくなる。

さらに、本実施形態では、管理運転モードによる運転を定期的に実行させる前の初期状態において、連通流路４３において対抗する流体が均衡状態となるように、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の個体差を調整する初期調整装置４６を有するため、個体差がある第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２であっても、それらの健全度を判定することができる。
加えて、制御装置６０は、当該健全度に基づいて、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の点検整備の優先度（交換、点検の要否等）を表示装置に表示させる（図５参照）ため、経験の少ない管理者であってもポンプ機場１の管理が容易になる。

なお、上述の第１実施形態では、次のような変形例を採用し得る。

図６は、第１実施形態に係る計測器４４の変形例である。
図６に示すように、計測器４４は、上述した「ＯＮ」信号を出力する接点部４４ｂが無く、代わりにフロー体４４ａの揺動角に応じた信号を出力するポテンショメータ４４ｃを備えてもよい。この計測器４４の計測結果は、制御装置６０に出力され、制御装置６０は、当該計測結果を記憶部に蓄積し、その値の変化量や変化量の勾配を管理するようになっている。なお、計測器４４としては、流体の状態量を計測する流量計や圧力計等であってもよい。

図７は、図６に示す計測器４４（ポテンショメータ）の出力結果の一例である。
制御装置６０は、図７に示すように、管理運転モードによって定期的に計測される計測器４４の計測結果（流体の状態量）を記憶部に蓄積し、その変化の傾向を管理している。例えば、管理運転モードが月１回の頻度で実行される場合、その月の状態量と前月の状態量とを結ぶ直線と、前月の状態量と前々月の状態量とを結ぶ直線との角度の差θが、所定の閾値以上であれば、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２のいずれか一方（状態量が＋であれば第１ポンプＰ１、状態量が−であれば第２ポンプＰ２）の性能の低下の可能性があるとして健全度を判定してもよい。例えば、制御装置６０は、図５に示すステップＳ１７において「ＮＯ」の場合（かつステップＳ１９の前）に、流体の状態量の変化の傾向による健全度の判定を行ってもよい。

なお、このような流体の状態量の変化の傾向に基づく健全度の判定は、その状態量がシステムの故障を検知する故障レベル以下の値で行うことが好ましい。さらに、当該故障レベル以下に、所定の許容値（許容レベル）を設定し、当該許容値を超えた場合に、異常（一方のポンプの性能の低下）の予兆（可能性）があるとして健全度を判定してもよい。すなわち、制御装置６０は、計測器４４の計測結果の変化の傾向だけでなく、その変化そのものに基づいて、健全度を判定してもよい。また、当該許容値と上述した閾値（θ）とを合わせて健全度を判定してもよいし、また、当該許容値と上述した閾値（θ）とを個々に健全度の判定に用いてもよい。

なお、このような状態量の傾向管理は、上述した本実施形態の計測器４４（フロースイッチ）でも可能である。
図８は、図３に示す計測器４４（フロースイッチ）の出力結果の一例である。
すなわち、制御装置６０は、図８に示すように、管理運転モードによって定期的に計測される計測器４４の計測結果（「ＯＮ」信号）を記憶部に蓄積し、その変化の傾向を管理してもよい。例えば、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２のいずれか一方側において、「ＯＮ」信号が３カ月連続（３回連続）で検知された場合、その一方側のポンプの性能の低下の可能性があるとして健全度を判定してもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図９は、第２実施形態に係る計測器４４Ａの構成図である。
図９に示すように、第２実施形態の計測器４４Ａは、移動体４４Ａ１と、スイッチ部４４Ａ２と、を備える。また、第２実施形態の連通流路４３には、移動体４４Ａ１が転動する転動溝４３ａ（窪み、段差）が形成されている。なお、この連通流路４３は、外部から移動体４４Ａ１を目視可能なように、全部または一部が透明な部材から形成されていてもよい。

転動溝４３ａにおける連通流路４３の空間高さは、移動体４４Ａ１の全高よりも高く、移動体４４Ａ１の上方には流体が流通できる隙間が形成されている。なお、転動溝４３ａでない連通流路４３の空間高さは、移動体４４Ａ１の全高よりも低く、移動体４４Ａ１が侵入できないようになっている。これにより、連通流路４３の詰まりを防止できる。移動体４４Ａ１は、例えば、ボール状または円筒状に形成されたマグネットであり、連通流路４３における流体の状態に応じて、連通流路４３の中を移動する。

スイッチ部４４Ａ２は、移動体４４Ａ１が近づいたときにスイッチが入るリードスイッチである。スイッチ部４４Ａ２は、移動体４４Ａ１が転動溝４３ａの両端部に移動したときに磁化されて接点が閉じ、ＯＮ状態となる。また、スイッチ部４４Ａ２は、移動体４４Ａ１が転動溝４３ａの両端部から離れたときに磁化が解除されて接点が開き、ＯＦＦ状態となる。このスイッチ部４４Ａ２は、制御装置６０（図９では図示せず）と接続されている。

上記構成によれば、管理運転モードにおいて、開閉装置４５によって連通流路４３を開き、当該連通流路４３により連通した第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２を同時に運転させ、連通流路４３において流体を対抗させると、性能が低下したポンプ側（第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２のいずれか一方側から他方側）に流体が流れ、その流れに伴って移動体４４Ａ１が連通流路４３の中を移動する。そして、移動体４４Ａ１が転動溝４３ａの両端部のいずれか一方に到達し、スイッチ部４４Ａ２の片方から「ＯＮ」信号が出力されることで、第１ポンプＰ１あるいは第２ポンプＰ２の性能の低下を検知することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１０は、第３実施形態に係る計測器４４Ｂの構成図である。
図１０に示すように、第３実施形態の計測器４４Ｂは、検知液７０の水位を検知する複数の電極棒４４Ｂ１を備える。また、第２実施形態の連通流路４３には、複数の電極棒４４Ｂ１が挿し込まれる逆さＵ字状の湾曲部４３ｂ（いわゆる鳥居配管）が形成（接続）されている。なお、この連通流路４３は、外部から検知液７０の水位を目視可能なように、全部または一部が透明な部材から形成されていてもよい。

検知液７０は、湾曲部４３ｂの頂部に空気層が形成されるように、湾曲部４３ｂに封入されている。湾曲部４３ｂの両端は、ダイヤフラム４４Ｂ２によって受圧可能に封止されている。なお、管理運転モードにおいて第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２の出力を抑える等して、連通流路４３における流体の流れを防止できれば、ダイヤフラム４４Ｂ２を設けなくてもよい（検知液７０と送水液を分けなくてもよい）。電極棒４４Ｂ１は、湾曲部４３ｂの頂部及び頂部を挟んだ両側に複数の高さで挿し込まれている。なお、湾曲部４３ｂの頂部に挿し込まれた電極棒４４Ｂ１は、経時的な空気層の減りを検知することができる。なお、初期状態においては、初期調整用バルブ４６ａ，４６ｂの開度を調整し、水位差ｈをゼロにしておくことが好ましい。

上記構成によれば、管理運転モードにおいて、開閉装置４５によって連通流路４３を開き、当該連通流路４３により連通した第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２を同時に運転させ、連通流路４３において流体を対抗させると、湾曲部４３ｂにおいて性能が低下したポンプ側（第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２のいずれか一方側から他方側）の水位が下がる。そして、図１０に示すように、湾曲部４３ｂにおける水位差ｈの大きさから、第１ポンプＰ１あるいは第２ポンプＰ２の性能の低下を検知することができる。

また、第３実施形態では、次のような変形例を採用し得る。

図１１は、第３実施形態に係る連通流路４３の変形例である。
連通流路４３には、図１１に示すように、第１ポンプＰ１側及び第２ポンプＰ２側の両端部に開閉装置４５が設けられている。第１ポンプＰ１側の開閉装置４５ａは、第２ポンプＰ２の通常運転時には閉状態となるように、制御装置６０（図１１では図示せず）に制御されている。また、第２ポンプＰ２側の開閉装置４５ｂは、第１ポンプＰ１の通常運転時には閉状態となるように、制御装置６０に制御されている。

図１１（ａ）に示す例では、第２ポンプＰ２側を通常運転させており、このとき開閉装置４５ａは閉状態、開閉装置４５ｂは開状態となっている。制御装置６０は、図１１（ａ）に示す、第２ポンプＰ２の性能低下前の湾曲部４３ｂにおける水位差ｈ１を記憶しておく。そして、第２ポンプＰ２の性能が低下してくると、図１１（ｂ）に示すように、湾曲部４３ｂにおける水位差ｈ２は、水位差ｈ１よりも小さくなるため、制御装置６０は、当該水位差ｈ２に基づいて第２ポンプＰ２の健全度を判定してもよい。この構成によれば、ポンプ一台毎の性能の低下を検知することができる。なお、吐出先（例えば図２に示す吐出水槽３）の水位により、連通流路４３における水位が変動するため、吐出先の水位データを制御装置６０に取り込み、当該健全度の判定に補正を加えてもよい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１２は、第４実施形態に係る２台の真空ポンプ２１が設けられた吸気ライン３０の要部構成図である。
上述した吸気ライン３０には、２台の真空ポンプ２１が、図１２に示すように並列に設けられている。なお、以下の説明では、２台の真空ポンプ２１を区別するため、上述の実施形態と同様に、一方の真空ポンプ２１を第１ポンプＰ１と称し、他方の真空ポンプ２１と第２ポンプＰ２と称する場合がある。

第１ポンプＰ１の吐出側の流路３６には、逆止弁３６ａと、開閉弁３６ｂが設けられている。また、第２ポンプＰ２の吐出側の流路３７にも、逆止弁３７ａと、開閉弁３７ｂが設けられている。吐出側の流路３６，３７は、開閉弁３６ｂ，３７ｂの下流側で互いに合流し１本となって、上述した排出管３３（図１参照）に接続されている。

一方、第１ポンプＰ１の吸気側の流路３８には、自動弁３８ａ（電動弁又は電磁弁）が設けられている。また、第２ポンプＰ２の吸気側の流路３９にも、自動弁３９ａ（電動弁又は電磁弁）が設けられている。これら吸気側の流路３８，３９の自動弁３８ａ，３９ａの下流側は、連通流路４３によって互いに連通している。

連通流路４３には、上述した計測器４４Ａ（移動体４４Ａ１，スイッチ部４４Ａ２）が設けられたＶ字状の屈曲部４３ｃ（いわゆるＶ字配管）が形成（接続）されている。なお、この連通流路４３は、外部から移動体４４Ａ１を目視可能なように、全部または一部が透明な部材から形成されていてもよい。スイッチ部４４Ａ２は、Ｖ字状の屈曲部４３ｃの２つの上端部にそれぞれ設置されている。

通常運転モードのときには、開閉装置４５ａ，４５ｂは閉状態、かつ、自動弁３８ａ，３９ａのいずれか一方が開状態となるように、制御装置６０（図１２では図示せず）に制御されている。また、管理運転モードのときには、開閉装置４５ａ，４５ｂは開状態、かつ、自動弁３８ａ，３９ａが閉状態となるように、制御装置６０に制御されている。

上記構成によれば、管理運転モードにおいて、連通流路４３により連通した第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２を同時に運転させ、連通流路４３において流体を吸引により対抗させると、性能が低下していない（性能が高い）ポンプ側に移動体４４Ａ１が引き込まれる。そして、移動体４４Ａ１が屈曲部４３ｃの上端部のいずれか一方に到達し、スイッチ部４４Ａ２の片方から「ＯＮ」信号が出力されることで、「ＯＮ」信号が出力されていないもう片方のポンプの性能の低下を検知することができる。

また、上記構成によれば、管理運転モードが終了し、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２が停止すると、移動体４４Ａ１が自重によって屈曲部４３ｃの底部（初期位置）に戻る。このように、屈曲部４３ｃ（リセット装置）があることによって、管理運転モードによる運転が行われる度に、移動体４４Ａ１を連通流路４３の中の所定の初期位置に戻すことができる。これにより、管理運転モードの際に、最初からスイッチ部４４Ａ２から「ＯＮ」信号が出力される等の懸念を解消できる。なお、図９に示す形態においても、例えば、移動体４４Ａ１に伸縮バネを結び付け、連通流路４３の中間位置（初期位置）に移動体４４Ａ１を戻す構成を採用してもよい。

また、第４実施形態では、次のような変形例を採用し得る。

図１３は、第４実施形態に係る連通流路４３の変形例である。
連通流路４３には、図１３に示すように、屈曲部４３ｃの底部から下方に延びる直線部４３ｄが追加されている。これにより、連通流路４３は、略Ｙ字状に形成されている。スイッチ部４４Ａ２は、屈曲部４３ｃの２つの上端部に加え、直線部４３ｄの中腹部にも設置されている。

上記構成によれば、上述した第３実施形態の変形例と同様に、ポンプ一台毎の性能の低下を検知することができる。例えば、第２ポンプＰ２の性能の低下を検知する場合、図１３に示すように、開閉装置４５ａ及び自動弁３９ａは閉状態、開閉装置４５ｂは開状態とする。この状態で、第２ポンプＰ２を運転させると、第２ポンプＰ２の吸引力によって、移動体４４Ａ１を持ち上げることができる。そして、性能低下前の初期状態と、性能低下後の移動体４４Ａ１の持ち上げ高さをスイッチ部４４Ａ２によって検知する。例えば、移動体４４Ａ１の持ち上げ高さがｈ４からｈ３に低下した場合には、第２ポンプＰ２の性能が低下していると判定することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

例えば、上記実施形態では、真空ポンプ２１やギヤポンプ２２の管理運転に本発明を適用したが、例えば、主ポンプ１０やコンプレッサ２３の管理運転にも本発明を適用することができる。
なお、ポンプ機場１の代表的な他の補機２０としては、図１４に示す冷却水ポンプ２４がある。冷却水ポンプ２４は、２台設けられ、それぞれ電動機２４ａによって駆動する。冷却水ポンプ２４は、冷却水供給ライン９０に設けられている。冷却水供給ライン９０においては、冷却水ポンプ２４の駆動によって冷却水槽９１から冷却水が汲み上げられ、各駆動機４を冷却する熱交換機４ｂに冷却水が供給される。このような冷却水ポンプ２４の管理運転にも本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、２台のターボ機械を連通流路４３で連通させる形態を例示したが、３台以上のターボ機械を連通流路４３で連通させて管理運転を行ってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、ターボ機械の管理運転に本発明を適用したが、例えば、図１５に示すように、ストレーナ８１，８２への応用も可能である。

図１５は、応用例に係る２つのストレーナ８１，８２が設けられた燃料供給ライン４０の要部構成図である。
ストレーナ８１，８２は、例えば、図１５に示すように燃料供給ライン４０に設けられ、燃料に含まれる異物（固形成分）を取り除くものである。ストレーナ８１，８２の上流側の流路には自動弁４７が設けられている。なお、ストレーナ８１，８２の下流側の流路には、湾曲部４３ｂを有する連通流路４３及び計測器４４Ｂが設けられている。

通常運転時、ストレーナ８１側に燃料を流すときは、ストレーナ８１の上流側の自動弁４７ａが開状態となり、開閉装置４５ａ，４５ｂ及びストレーナ８２の上流側の自動弁４７ｂが閉状態となる。また、通常運転時、ストレーナ８２側に燃料を流すときは、ストレーナ８２の上流側の自動弁４７ｂが開状態となり、開閉装置４５ａ，４５ｂ及びストレーナ８１の上流側の自動弁４７ａが閉状態となる。

一方、管理運転時、ストレーナ８１，８２の両側に燃料を流すときは、開閉装置４５ａ，４５ｂ及び自動弁４７ａ，４７ｂを開状態とする。この状態で、図示しないギヤポンプ２２を運転させると、湾曲部４３ｂにおいて性能が低下した（例えば、異物が詰まり圧力損失が大きい）ストレーナ側の水位が下がる。そして、図１５に示すように、湾曲部４３ｂにおける水位差ｈの大きさから、ストレーナ８１，８２の性能の低下を検知することができる。

１…ポンプ機場（ターボ機械設備）、１０…主ポンプ（ターボ機械）、２０…補機（ターボ機械）、２１…真空ポンプ（ターボ機械）、２１ａ…電動機、２２…ギヤポンプ（ターボ機械）、２２ａ…電動機、２２ｂ…電流計、２３…コンプレッサ（ターボ機械）、２３ａ…電動機、３６…流路、３７…流路、３８…流路、３９…流路、４１…流路、４２…流路、４３…連通流路、４４…計測器、４４ａ…フロー体、４４Ａ…計測器、４４Ａ１…移動体、４４Ｂ…計測器、４５…開閉装置、４５ａ…開閉装置、４５ｂ…開閉装置、４６…初期調整装置、４６ａ…初期調整用バルブ、４６ｂ…初期調整用バルブ、６０…制御装置、Ｐ１…第１ポンプ、Ｐ２…第２ポンプ

Claims (9)

1. 複数台のターボ機械と、
   前記複数台のターボ機械の吸込側の流路または吐出側の流路を連通させる連通流路と、
   前記連通流路における流体の状態を計測する計測器と、
   前記連通流路を開閉する開閉装置と、
   前記開閉装置によって前記連通流路を閉じ、前記ターボ機械を運転させる通常運転モードと、前記開閉装置によって前記連通流路を開き、当該連通流路により連通したターボ機械を同時に運転させ、前記連通流路において流体を対抗させると共に、前記計測器の計測結果に基づいて、前記ターボ機械の健全度を判定する管理運転モードと、を備える制御装置と、を有する、ことを特徴とするターボ機械設備。
2. 前記ターボ機械を駆動させる電動機の電流値を計測する電流計を有し、
   前記制御装置は、さらに、前記管理運転モードのときの前記電流計の計測結果に基づいて、前記ターボ機械の健全度を判定する、ことを特徴とする請求項１に記載のターボ機械設備。
3. 前記制御装置は、前記管理運転モードによる運転を定期的に実行させる、ことを特徴とする請求項１または２に記載のターボ機械設備。
4. 前記管理運転モードによる運転を定期的に実行させる前の初期状態において、前記連通流路において対抗する流体が均衡状態となるように、前記連通流路により連通したターボ機械の個体差を調整する初期調整装置を有する、ことを特徴とする請求項３に記載のターボ機械設備。
5. 前記制御装置は、前記通常運転モードによる運転が行われるときに、前記管理運転モードによる定期的な運転が実行されないようにインターロック処理を行う、ことを特徴とする請求項３または４に記載のターボ機械設備。
6. 前記制御装置は、前記管理運転モードによって定期的に計測される前記計測器の計測結果を蓄積する記憶部を有し、前記記憶部に蓄積された前記計測器の計測結果の変化に基づいて、前記ターボ機械の健全度を判定する、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のターボ機械設備。
7. 前記計測器は、前記連通流路における流体の状態に応じて、前記連通流路の中で移動する移動体を有しており、
   前記管理運転モードによる運転が行われる度に、前記移動体を前記連通流路の中の所定の初期位置に戻すリセット装置を有する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のターボ機械設備。
8. 表示装置を有し、
   前記制御装置は、前記健全度に基づいて、前記複数台のターボ機械の点検整備の優先度を前記表示装置に表示させる、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のターボ機械設備。
9. 複数台のターボ機械と、
   前記複数台のターボ機械の吸込側の流路または吐出側の流路を連通させる連通流路と、
   前記連通流路における流体の状態を計測する計測器と、
   前記連通流路を開閉する開閉装置と、を有する、ターボ機械設備の運転方法であって、
   前記開閉装置によって前記連通流路を閉じ、前記ターボ機械を運転させる通常運転モードと、前記開閉装置によって前記連通流路を開き、当該連通流路により連通したターボ機械を同時に運転させ、前記連通流路において流体を対抗させると共に、前記計測器の計測結果に基づいて、前記ターボ機械の健全度を判定する管理運転モードと、を備える、ことを特徴とするターボ機械設備の運転方法。

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