JP2020041260A - 除塵機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大量の塵芥による急激な水位差変化に対する安定した除塵運転が可能な除塵機の制御装置を提供する。【解決手段】本発明の除塵機の制御装置は、無端状のキャリングチェーン２に塵芥捕集用スクリーンを備えた網枠４を接合し、前記キャリングチェーン２を上下部スプロケットホイールを介して駆動制御する除塵機１の制御装置において、上部スプロケットホイールの駆動モータに取り付けて前記上部スプロケットホイールに生じるトルク値によって前記上部スプロケットホイールの回動速度を制御するトルク検知部を備えたことを特徴としている。【選択図】 図１

Description

本発明は海水、河川水などの流体から塵芥を捕集する回転式網枠を備えた除塵機の制御装置に関する。

発電所などのプラント設備の工業用水利用先において、冷却水や工業用水を取水するための水路に除塵機が設置されている。この除塵機は海、河川、池などの取水口に流入するくらげや塵芥などの異物を取り除くために機能している。簡易な除塵機は、スクリーンや金網を水の流れ方向に対して垂直方向あるいは所定角度の傾斜を付けて設置されている。この他、取水量の多い発電所等では、回転式網枠のスクリーンを周回転させて連続的に塵芥を絡め捕ることでスクリーンが目詰まりすることなく除塵できる構造を採用している。

図２は除塵機の斜視図である。図示のように除塵機１は、水路を横切るように設けた左右（幅方向ともいう）一対のキャリングチェーン２と、キャリングチェーン２を回動させる上部及び下部スプロケットホイール３Ｂ（上部スプロケットホイールは不図示）と、キャリングチェーン２のリンク毎に水流方向に対して垂直又は所定角度に傾斜させたスクリーンを有する網枠４を備えている。

このような除塵機は、クラゲなどの塵芥が急襲した場合、網枠の回動速度を速くして塵芥を速やかに掻き揚げて、上流側の塵芥を減らし上流側と下流側の流水抵抗を極力少なくしている。このとき運転速度を変化させる判断は、上流側と下流側の水位を測定し、その差（水位差）が所定値を超えた場合に運転速度を変化させている（特許文献１−４に開示の除塵機はいずれも上流側及び下流側の水位測定値に基づく回転制御を行っている。）。一例として、水位差が２００ｍｍになった時に運転を開始し、水位差が３５０ｍｍ以上になったとき、高速運転に切り替えている（２段階の運転管理）。

クラゲが大量に取水路に流入した場合、クラゲは水路の流水と一体となって除塵機に到達する。クラゲが除塵機のスクリーンに大量に付着すると水圧で網表面にただちに拡がって遮蔽面積が広くなり流水をほぼ完全に遮蔽してしまい急激に除塵機の上流側及び下流側の水位差が生じる。

一例として、水路に流入する発電所等の冷却水は、通常水路内を約０．３ｍ／ｓの速度で流れる。除塵機の上流側及び下流側の水位差計は、除塵機の数メートル上流側と下流側に設置され（例えば除塵機の前後約２メートルの位置）、それぞれの水位を計測する。その差の大きさによってクラゲなどの塵芥量を判断し、除塵機の運転速度を変更している。このような水位差の計測結果から運転速度を決定し変化する方法では、大量のクラゲなど塵芥の回収が遅れ、最悪の場合には冷却水を減少させることも検討しなければならない。

ここで発電所の冷却水用除塵機が設置される水路の大きさは各発電所の設置場所により異なる。水路幅約５メートル、水路深さ約１５メートル、満潮時水深約９メートル、干潮時水深約７メートルの場合、満潮時には水路幅約５メートル、水深約９メートルの冷却水が０．３ｍ／ｓの速度で流入している。発電所の冷却水は除塵機の下流側に設置した海水ポンプでくみ上げるため、除塵機の上流側の網に塵芥が付着して通水抵抗が大きくなった場合、最初に除塵機の下流側水位が低下する。この時点では、除塵機の上流側に塵芥が存在している。さらに除塵機の上流側の水位差計が高水位を計測して除塵機の高速運転指令を発信したとしても、計測位置から除塵機までの距離２メートルを約６秒で慣性力を有する大量の流水と塵芥が除塵機の上流側に集まりスクリーンを短時間で閉塞させる。このような状況下においても下流側の水位低下値と上流側の水位上昇値の差があらかじめ設定した値を超えるまでには、高速運転を開始することがない。除塵機の運転速度は、設定した基準値を超えた時点で変更され、水位差が増加する過程での検知と対策はされていない。塵芥が少ない場合は問題ないが、クラゲが塊となって大量に流入する場合には水位差解消策が後手となって、逸早くクラゲの流入を知り速やかに除塵機の高速運転を開始することが求められている。また常時、除塵機を高速運転することも可能であるが、平常時は塵芥量が少なく省電力と設備の摩耗によるメンテナンスの頻度が増加するため好ましくない。

特開２０１７−２０２９３号公報 特開２０１５−１６８９１７号公報 特許第２６５５０２９号公報 特開２００１−６４９４６号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、大量の塵芥による急激な水位差変化に対する安定した除塵運転が可能な除塵機の制御装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、無端状のキャリングチェーンに塵芥捕集用スクリーンを備えた網枠を接合し、前記キャリングチェーンを上下部スプロケットホイールを介して駆動制御する除塵機の制御装置において、
上部スプロケットホイールの駆動モータに取り付けて前記上部スプロケットホイールに生じるトルク値によって前記上部スプロケットホイールの回動速度を制御するトルク検知部を備えたことを特徴とする除塵機の制御装置を提供することにある。
上記第１の手段によれば、大量の塵芥による急激な水位差が生じる前に即座に高速回動に移行でき、異常水位差の発生を効果的に防止できる。
また既存の駆動モータをそのまま用いることができ、設備コストの低廉化が図れる。

本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、第１の手段において、前記トルク検知部は、
前記駆動モータが初期低速回動する際のトルク値を検知して、あらかじめ設定したトルク設定値を超えたときに高速回動に変えて塵芥を捕集する制御を行うことを特徴とする除塵機の制御装置を提供することにある。
上記第２の手段によれば、塵芥発生を微小時間当たりのトルク変化で検知するため、塵芥の急変に速やかに対応できる。

本発明は、上記課題を解決するための第３の手段として、第２の手段において、前記トルク検知部は、
前記塵芥を捕集した後、前記トルク値が前記トルク設定値よりも低くなったときに回動速度を前記初期低速回動速度まで低下させる制御を行うことを特徴とする除塵機の制御装置を提供することにある。
上記第３の手段によれば、クラゲ（塵芥）の大量流入のために常時、除塵機を高速運転することなく、過剰な高速回動による設備の摩耗、メンテナンスの頻度の増加を防止できる。

本発明は、上記課題を解決するための第４の手段として、第３の手段において、前記トルク検知部は、
前記回動速度を前記初期低速回動まで低下させる途中で一端回動速度を維持して上流側及び下流側の水位差の測定値が低下していることを確認し、前記水位差が減少した後に前記初期低速回動にすることを特徴とする除塵機の制御装置を提供することにある。
上記第４の手段によれば、塵芥、潮位など想定外の状況に備えて、バックアップして確実に塵芥を捕集できる。
本発明は、上記課題を解決するための第５の手段として、第１ないし第４のいずれか１の手段において、前記トルク検知部は、前記駆動モータの電流測定結果を用いる方式、又はインバータ制御のトルク演算値を用いる方式であることを特徴とする除塵機の制御装置。
上記第５の手段によれば、従来の低速回転よりも速度の遅い回転速度まで低下させて稼働コストの低減が図れる。また増速運転が可能となり、既設の駆動モータそのままで塵芥掻き揚げ能力を増すことができる。

本発明によれば、上部スプロケットホイールの回転軸に発生するトルク値によって回動速度を変化させることができ、大量の塵芥による急激な水位差が生じる前に即座に高速回動に移行でき、異常水位差の発生を効果的に防止できる。

本発明の除塵機の制御装置の回動制御の説明図である。 除塵機の斜視図である。

本発明の除塵機の制御装置の実施形態について、図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
［除塵機の制御装置］
本発明の除塵機の制御装置は、トルク検知部を備えている。トルク検知部は、除塵機１の上部スプロケットホイールを駆動する駆動モータに電気的に接続して、回動するスクリーンで塵芥を捕集すること又は潮位によって上部スプロケットホイールに生じるトルク（駆動軸トルク）値を検出している。そして、このトルク値に基づいて駆動モータの回動速度（初期低速回動（一例として３ｍ／ｍｉｎよりも低速）、高速回動（一例として６ｍ／ｍｉｎ））を制御している。またあらかじめ低速回動から高速回動へ変える目安となるトルク設定値を定めている。
より具体的なトルク検知の方法は、例えば駆動モータの電流測定、インバータによるトルク演算値などである。トルク検知にインバータ制御のセンサレスベクトル制御を用いた場合は、一般のベクトル制御で速度検出に用いる速度センサを不要とし、回動速度をインバータの出力電流や電圧に基づいて演算によって推定し、ベクトル制御を行うため、センサ及び配線が不要となりコストダウンとなる。
なお本発明でインバータ制御を用いた場合、初期低速回動は、従来の除塵機の低速回動（一例として３ｍ／ｍｉｎ）よりも低速（極低速）に設定できる。
また除塵機の上流側及び下流側には水位計を設けてあり、水位差（測定値）をインバータ制御へ送信可能に構成している。
インバータ制御にトルク検知、倍速運転を併用すれば、同期回転数以上の運転が可能となり、既存の駆動モータの容量を増やすことなく、塵芥掻き揚げ能力を増すことができる。

［作用］
図１は、本発明の除塵機の制御装置の回動制御の説明図である。
同図（１）は回動速度（縦軸）と時間ｔ（横軸）の関係を示し、（２）はトルク：塵芥掻き上げ量（縦軸）と時間ｔ（横軸）の関係を示し、（１）及び（２）の時間軸は同期している。
除塵機は常時（メンテナンス等の停止中を除く）初期低速回動（一例として３ｍ／ｍｉｎよりも低速）している。
水路の塵芥が増加して回動するスクリーンで捕集すること又は潮位によって上部スプロケットホイールに生じるトルクがあらかじめ定めたトルク設定値を超えたとき（図中Ａ）、回動速度を初期低速回動から高速回動（一例として６ｍ／ｍｉｎ）に変える（図中Ａ→Ｂ）。なお回動速度の増加量（図中Ａ→Ｂの傾き）は、塵芥量や潮位によるトルク値によって適宜変えることができる。
高速回動するスクリーンによって塵芥を捕集している間、トルク検知部は、除塵機の上流側及び下流側の水位差をセンシングして水位差がなくなり、かつトルク値がピークを越えて低下したことを検知する（図中Ｂ）

その後、あらかじめ設定した時間だけ高速回動を維持する（図中Ｂ→Ｃ）。これにより確実に塵芥を捕集できる。
そしてトルク設定値よりトルク値が低下したとき、高速回動から初期低速回動へ緩やかに変える（図中Ｃ→Ｄ）。
緩やかに回動速度を低下している途中で回動速度を一時維持して、上流側及び下流側の水位計による水位差も低下していることを確認する（図中Ｄ→Ｅ）。
これにより、塵芥、潮位など想定外の状況に備えて、バックアップして確実に塵芥を捕集している。
水位計による水位差が通常状態まで低下したことを確認する（図中Ｅ）。
初期低速回動まで緩やかに速度を低下させる（図中Ｅ→Ｆ）。
初期低速回動に戻して維持する（図中Ｆ）。
インバータを用いた本発明によれば、従来の低速及び高速回動の二速運転速度の低速よりも遅い速度でスタンバイ運転し、微小時間当たりのトルク変化によって回動速度を変えることができ、塵芥の急変に速やかに対応できる。また、スタンバイ時は初期低速回動のため、稼働コストを低減できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

本発明は、プラントなどの取水設備における塵芥を捕集する回転式網枠を備えた除塵機の制御装置として特に有用である。

１ 除塵機
２ キャリングチェーン
３Ａ 上部スプロケットホイール
３Ｂ 下部スプロケットホイール
４ 網枠

Claims (5)

1. 無端状のキャリングチェーンに塵芥捕集用スクリーンを備えた網枠を接合し、前記キャリングチェーンを上下部スプロケットホイールを介して駆動制御する除塵機の制御装置において、
   上部スプロケットホイールの駆動モータに取り付けて前記上部スプロケットホイールに生じるトルク値に基づいて前記上部スプロケットホイールの回動速度を制御するトルク検知部を備えたことを特徴とする除塵機の制御装置。
2. 請求項１に記載された除塵機の制御装置であって、
   前記トルク検知部は、
   前記駆動モータが初期低速回動する際のトルク値を検知して、あらかじめ設定したトルク設定値を超えたときに高速回動に変えて塵芥を捕集する制御を行うことを特徴とする除塵機の制御装置。
3. 請求項２に記載された除塵機の制御装置であって
   前記トルク検知部は、
   前記塵芥を捕集した後、前記トルク値が前記トルク設定値よりも低くなったときに回動速度を前記初期低速回動速度まで低下させる制御を行うことを特徴とする除塵機の制御装置。
4. 請求項３に記載された除塵機の制御装置であって
   前記トルク検知部は、
   前記回動速度を前記初期低速回動まで低下させる途中で上流側及び下流側の水位差の測定値が低下していることを確認し、前記水位差が減少した後に前記初期低速回動にすることを特徴とする除塵機の制御装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１に記載された除塵機の制御装置であって、
   前記トルク検知部は、前記駆動モータの電流測定結果を用いる方式、又はインバータ制御のトルク演算値を用いる方式であることを特徴とする除塵機の制御装置。