JP2021099084A - 満水予測システム - Google Patents

Abstract

【課題】液溜室の満水時期を予測する満水予測システムを提供する。【解決手段】液溜室に設けられ当該液溜室に貯められた漏水の水位を検知する水位検知手段と、水位検知手段が検知した信号に基づいて満水時期を予測する予測手段と、予測手段が予測した満水時期を報知する報知手段と、を備え、水位検知手段は、満水位ＨＬよりも低く、所定の初期水位ＬＬよりも高い水位である予測開始水位ＳＬを検知可能に構成され、予測手段は、初期水位ＬＬから予測開始水位ＳＬに達するまでに要した時間ｔｓに基づき、予測開始水位ＳＬから満水位ＨＬに達するまでの予測時間ｔｃを算出し、これに基づいて満水時期Ｔｈを予測するように構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、電動機が内蔵された電動機ケーシングと、前記電動機の回転軸に設けられるインペラが内蔵されたポンプケーシングと、前記電動機ケーシングと前記ポンプケーシングとの間に設けられた、軸封装置が内蔵された軸封室と、前記電動機と前記軸封室との間に設けられ、前記軸封室側から漏洩した漏水を溜める液溜室と、を有する水中ポンプにおいて、当該液溜室に溜まる漏水が所定の満水位に達する満水時期を予測する満水予測システムに関する。

乾式水中電動機の下にポンプを連結した水中ポンプにおいては、ポンプ側の水が電動機側に持ち込まれることを防止するために、電動機ケーシングとポンプケーシングとの間にメカニカルシールが設けられた軸封室が備えられている。この軸封室はオイルや水等の潤滑液で満たされている。

メカニカルシールは、電動機軸に対して回転しない固定環の摺動面と電動機軸に取り付けられて電動機軸とともに回転する回転環の摺動面とから構成される摺動部に、潤滑液の液膜が形成されることによって、摺動部の潤滑と冷却が行われている。その際、摺動部の構造上、少量ずつではあるが常に潤滑液の蒸発や漏洩が発生している。

摺動部から漏洩した潤滑液が電動機軸を伝って電動機ケーシングに持ち込まれると電動機に不具合が生じるため、これを防止するために軸封室と電動機ケーシングとの間には潤滑液を回収するために液溜室が設けられている。

液溜室には、液溜室内の水位を検出可能な、例えば、水位センサから構成された漏水検知器が設けられている（特許文献１参照）。漏水検知器によって潤滑液が所定の満水位まで溜まったことが検知されると、その信号が操作盤に伝達され、操作盤や当該操作盤から信号を受けた監視センターにおいて、満水警報が発報されるようになっている。これに基づいて作業員は、現地に赴き、水中ポンプを引き上げて、軸封室へ新たな潤滑液を供給したり、液溜室から潤滑液を引き抜いたりの作業をしていた。

満水警報は、漏水検知器による満水位の検知が行われた際に発報されるため、それが夜間や休日のようなときは、作業員の対応が遅れる虞があった。

特開２００４−２４５１３４号公報

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、液溜室の満水時期を予測する満水予測システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するための、本発明に係る満水予測システムの特徴は、電動機が内蔵された電動機ケーシングと、前記電動機の回転軸に設けられるインペラが内蔵されたポンプケーシングと、前記電動機ケーシングと前記ポンプケーシングとの間に設けられた、軸封装置が内蔵された軸封室と、前記電動機と前記軸封室との間に設けられ、前記軸封室側から漏洩した漏水を溜める液溜室と、を有する水中ポンプにおいて、当該液溜室に溜まる漏水が所定の満水位に達する満水時期を予測する満水予測システムであって、前記液溜室に設けられ当該液溜室に貯められた漏水の水位を検知する水位検知手段と、前記水位検知手段が検知した信号に基づいて前記満水時期を予測する予測手段と、前記予測手段が予測した前記満水時期を報知する報知手段と、を備え、前記水位検知手段は、前記満水位よりも低く、所定の初期水位よりも高い水位である予測開始水位を検知可能に構成され、前記予測手段は、前記初期水位から前記予測開始水位に達するまでに要した時間に基づき、前記予測開始水位から前記満水位に達するまでの予測時間を算出し、これに基づいて前記満水時期を予測するように構成されている点にある。

上述の構成によると、予測された満水時期に基づいて、作業員は実際の満水警報が発報されるより前に、例えば休日に満水となる旨が予測された場合にはそれ以前の平日に当該水中ポンプの点検作業をする等の計画的な対応をとることができる。

設計の時点で、初期水位から予測開始水位までの内容積や、予測開始水位から満水位までの内容積が判明している。したがって、初期水位（例えば液溜室が空の状態）から予測開始水位に達するまでの時間と予測開始水位まで内容積とから、単位時間あたりの漏洩量が算出されると、この算出された単位時間当たりの漏洩量と予測開始水位から満水位までの内容積とから、予測開始水位から満水位に達するまでの予測時間が所定の算出式に基づいて算出され、満水時期の予測が算出される。このように、本発明に係る水位の用語は、単純な水位のみならず液溜室の内容積に応じた概念を含む。

軸封装置は、メカニカルシールであってもよいし、グランドパッキンであってもよい。軸封装置がメカニカルシールである場合は、軸封室には、潤滑液としてオイルが充填され、このオイルが液溜室に漏洩する。

漏水留部は、電動機ケーシングと別でもよいし、電動機ケーシングの底部であってもよい。水位検知手段としては、フロート式、電極式、静電容量式の水位センサが例示できる。

本発明においては、前記水位検知手段は、前記予測開始水位に至るまでの水位を経時的に検知可能に構成されていると好適である。

上述の構成によると、予測開始水位に至るまでの水位変化の推移が把握することができるため、満水時期の予測の精度が向上する。なお、予測開始水位に至るまで経時的な水位の変化は、初期水位と予測開始水位との間に、さらに一から複数の検知可能な水位を設けてもよいし、水位検知手段自体の構成を経時的な水位が検知可能としてもよい。

本発明においては、前記水位検知手段は、前記満水位を検知可能に構成され、前記報知手段は、前記水位検知手段が前記満水位を検知すると満水警報を報知するように構成されていると好適である。

水位予測手段による満水時期の予測の時点においては単位時間当たりの漏洩量に問題がなくても、その後に、例えば軸封装置の故障等によって漏洩量が増加するような場合がある。このような場合には、水位予測手段が予測した満水時期よりも、水位検出手段により実際に満水位が検知された時期のほうが早くなる。上述の構成によると、このような不測の場合に特に実益がある。なお、満水位が検知されると当該水中ポンプの運転は停止制御されることが好ましい。

本発明においては、さらに、補正手段を備え、前記補正手段は、前記予測手段が予測した前記満水時期と、実際に前記満水位が検知された実満水時期との時間差に基づいて、前記予測手段が次回以降に予測する前記満水時期を補正するように構成されていると好適である。

上述の構成によると、液溜室や水位検知手段の実際の状態、実際の漏洩の状況によって、予測手段による予測された満水時期と、実際に満水位が検知された実満水時期とが異なるような場合であっても、それらの時間差に基づいて、次回以降の満水時期の予測に反映されるため、満水時期の予測の精度が向上する。

本発明においては、前記水位検知手段は、前記初期水位を検知可能に構成されていると好適である。

上述の構成によると、初期水位として水位検知手段によって実際に検知された時点から、当該予測の開始をすることができるため、満水時期の予測の精度が向上する。

本発明においては、前記水位検知手段は、フロート式の水位センサから構成されていると好適である。

上述の構成によると、安価な構成でありながら当該満水時期の予測の基礎となる水位の検知が可能となる。

水中ポンプの説明図である。 満水予測システムの説明図である。 水位予測手段による満水時期の予測についての説明図である。 水位予測手段による満水時期の予測についての説明図である。 水中ポンプの要部の説明図である。 水位予測手段による満水時期の予測についての説明図である。 水位予測手段による満水時期の予測についての説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、水中ポンプ１は、電動機２が内蔵された電動機ケーシング３と、電動機２の回転軸４に設けられるインペラ５が内蔵されたポンプケーシング６と、電動機ケーシング３とポンプケーシング６との間に設けられた、軸封装置７が内蔵された軸封室８と、電動機２と軸封室８との間に設けられ、軸封室８側から漏洩した漏水を溜める液溜室９と、を有する。

軸封装置７は、タンデム方式のメカニカルシールから構成され、軸封室８にはメカニカルシールの潤滑及び冷却のために潤滑油が充填されている。

液溜室９には、液溜室９に貯められた漏水の水位を検知する水位検知手段としてのフロート式の水位計１０が設けられている。水位検知手段としては、フロート式の水位計１０に限らず、電極式、静電容量式の水位センサであってもよい。

フロートは、液溜室９に貯められた漏水によって浮き沈み自在な態様によってステーに保持されている。フロート及びステーには、マグネットスイッチが内蔵され、フロートの浮き沈みに応じて信号が、後述する操作盤に出力される。

水位計１０は、液溜室９の満水位ＨＬと、満水位ＨＬよりも低く、所定の初期水位ＬＬよりも高い水位である予測開始水位ＳＬを検知可能に構成されている。なお、所定の初期水位ＬＬとは、例えば液溜室９が空であるときの水位である。

本発明の満水予測システム１１は、このような水中ポンプ１において、液溜室９に溜まる漏水が所定の満水位に達する満水時期を予測するように構成されている。満水予測システム１１は、水中ポンプ１の操作をするための操作盤（図示せず）に内蔵されている。

満水予測システム１１は、図２に示すように、上述の水位計１０と、水位計１０が検知した信号に基づいて満水時期を予測する予測手段１２と、予測手段１２が予測した満水時期を報知する報知手段１３と、補正手段１４とを備えている。これら各手段は、制御盤に実装されたマイコン等が所定のプログラムを実行することにより構成される。予測手段１２は、計時機能や記憶機能も有する。

図３に示すように、予測手段１２は、初期水位ＬＬから予測開始水位ＳＬに達するまでに要した時間ｔｓに基づき、予測開始水位ＳＬから満水位ＨＬに達するまでの予測時間ｔｃを所定の算出式に基づいて算出し、満水時期Ｔｈを予測するように構成されている。すなわち満水時期Ｔｈとは、初期水位ＬＬである時刻を基準として、時間ｔｓに予測時間ｔｃを加えた時間が経過するときの時刻である。なお、時刻とは時、分といった詳細な時のみならず日や月や年のような大まかな時であってもよい。算出結果に対して、早めの時刻となるように補正してもよい。

報知手段１３は、水位計１０が満水位ＨＬを検知すると満水警報を報知するように構成されている。なお、報知手段１３は、操作盤においてブザーを鳴動させたり、ランプを点滅させたりするような構成であってもよいし、さらに遠方に存在する監視センターにおいてブザーを鳴動させたり、ランプを点滅させたりするような構成であってもよい。なお、当該操作盤は、水位計１０が満水位ＨＬを検知すると水中ポンプ１の運転を停止制御するように構成されている。

補正手段１４は、図４に示すように、予測手段１２が予測した予測開始水位ＳＬから満水位ＨＬに達するまでの予測時間ｔｃと、予測開始水位ＳＬから実際に水位計１０によって満水位ＨＬが検知されるまでの時間ｔｒとが異なる場合は、予測手段１２が次回以降に予測する満水時期Ｔｈの算出式を補正するように構成されている。なお、補正手段１４は、定期点検等によって、メカニカルシールが交換された際には、予測手段１２が次回に予測する満水時期Ｔｈの算出式を補正しない。

なお、図５に示すように、水位計１０は、初期水位ＬＬから予測開始水位ＳＬに至るまでの水位を経時的に検知可能に構成されていてもよい。例えば、水位計１０が初期水位ＬＬと予測開始水位ＳＬとの間において、予備水位ＰＬを検知可能に構成されていてもよい。

この場合は、予測手段１２は、初期水位ＬＬから予備水位ＰＬに達するまでの時間ｔｐに基づき、予備水位ＰＬから予測開始水位ＳＬに達するまでの予測時間ｔｃ１を所定の算出式に基づいて算出し、図６に示すように、実際に予備水位ＰＬから予測開始水位ＳＬに達するまでに要した時間ｔｓが、予測時間ｔｃ１よりも短ければ、予測開始水位ＳＬから満水位ＨＬに達するまでの予測時間ｔｃ２を短めに算出して満水時期Ｔｈを予測し、逆に、図７に示すように、時間ｔｓが、予測時間ｔｃ１よりも長ければ、予測開始水位ＳＬから満水位ＨＬに達するまでの予測時間ｔｃ２を長めに算出して満水時期Ｔｈを予測することができる。

上述したいずれの実施形態も本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲において適宜変更設計可能である。

１ ：水中ポンプ
２ ：電動機
３ ：電動機ケーシング
４ ：回転軸
５ ：インペラ
６ ：ポンプケーシング
７ ：軸封装置
８ ：軸封室
９ ：液溜室
１０ ：水位計
１１ ：満水予測システム
１２ ：予測手段
１３ ：報知手段
１４ ：補正手段
ＨＬ ：満水位
ＳＬ ：予測開始水位
ＰＬ ：予備水位
ＬＬ ：初期水位
Ｔｈ ：満水時期

Claims (6)

1. 電動機が内蔵された電動機ケーシングと、前記電動機の回転軸に設けられるインペラが内蔵されたポンプケーシングと、前記電動機ケーシングと前記ポンプケーシングとの間に設けられた、軸封装置が内蔵された軸封室と、前記電動機と前記軸封室との間に設けられ、前記軸封室側から漏洩した漏水を溜める液溜室と、を有する水中ポンプにおいて、当該液溜室に溜まる漏水が所定の満水位に達する満水時期を予測する満水予測システムであって、
   前記液溜室に設けられ当該液溜室に貯められた漏水の水位を検知する水位検知手段と、
   前記水位検知手段が検知した信号に基づいて前記満水時期を予測する予測手段と、
   前記予測手段が予測した前記満水時期を報知する報知手段と、を備え、
   前記水位検知手段は、前記満水位よりも低く、所定の初期水位よりも高い水位である予測開始水位を検知可能に構成され、
   前記予測手段は、前記初期水位から前記予測開始水位に達するまでに要した時間に基づき、前記予測開始水位から前記満水位に達するまでの予測時間を算出し、これに基づいて前記満水時期を予測するように構成されている満水予測システム。
2. 前記水位検知手段は、前記予測開始水位に至るまでの水位を経時的に検知可能に構成されている請求項１に記載の満水予測システム。
3. 前記水位検知手段は、前記満水位を検知可能に構成され、
   前記報知手段は、前記水位検知手段が前記満水位を検知すると満水警報を報知するように構成されている請求項１又は２に記載の満水予測システム。
4. さらに、補正手段を備え、
   前記補正手段は、前記予測手段が予測した前記満水時期と、実際に前記満水位が検知された実満水時期との時間差に基づいて、前記予測手段が次回以降に予測する前記満水時期を補正するように構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の満水予測システム。
5. 前記水位検知手段は、前記初期水位を検知可能に構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の満水予測システム。
6. 前記水位検知手段は、フロート式の水位センサから構成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の満水予測システム。

Images