JP2021102925A - Pump diagnostic method and pump diagnostic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプの診断方法およびポンプ診断装置に関する。 The present invention relates to a pump diagnostic method and a pump diagnostic device.
近年、本川に合流する支川のような比較的少水量な水路において、上流側水路と下流側水路との境界部に備えられた既存の樋門に加えてまたは替えて、ポンプゲートが設置される例が増えている。ポンプゲートは、水路に開閉自在に設置される扉体に、上流側水路の水を下流側水路へと排水するための水中ポンプが設けられた構造を有する。ポンプゲートは、既存の水路内に直接設置可能であるので、従来型の排水機場のようなバイパス水路や機場スペースなどが不要であるため、設置用地土木構造物を著しく減少でき、トータルコストの大幅な縮減が可能である点において優れている。 In recent years, in relatively small waterways such as tributaries that join the main river, pump gates have been installed in addition to or in place of the existing gutter gates provided at the boundary between the upstream and downstream waterways. The number of cases is increasing. The pump gate has a structure in which a submersible pump for draining water from the upstream waterway to the downstream waterway is provided on a door body that can be opened and closed in the waterway. Since the pump gate can be installed directly in the existing waterway, there is no need for a bypass waterway or work space like a conventional drainage pump station, so the installation site civil engineering structure can be significantly reduced and the total cost can be significantly reduced. It is excellent in that it can be reduced.
ポンプゲートは、たとえば集中豪雨時のように、下流側水路の水位が高くなったときに閉鎖され、下流側水路から上流側水路への逆流を防止する。またこのとき、水中ポンプを稼働させ、上流側水路内の水を下流側水路へ強制的に排水する。逆に、晴天時のように下流側水位が低くなったときは、上記のような逆流のおそれがないため、扉体を開放し上流側水路の内水を下流側水路へ自然流下させる。 The pump gate is closed when the water level in the downstream channel rises, for example during torrential rain, to prevent backflow from the downstream channel to the upstream channel. At this time, the submersible pump is operated to forcibly drain the water in the upstream channel to the downstream channel. On the contrary, when the water level on the downstream side becomes low as in fine weather, there is no risk of backflow as described above, so the door body is opened and the internal water of the upstream side waterway naturally flows down to the downstream side waterway.
上記のような性質上、ポンプゲートは、その運転が集中豪雨などの緊急時に限られる一方で、その運転には確実性が求められる。すなわち、平常時の運転状態に基づいて故障またはその兆候を検知する機会が乏しいにもかかわらず、故障を確実に防止することが求められる。そこで、設置済みのポンプゲートについて定期的な管理運転(診断)が行われることが好ましい。そのような管理運転の方法として、ポンプゲートのポンプについて、回転機器に係る公知の管理運転方法(たとえば、特開2019−21305号公報(特許文献1)、特許第3053305号公報(特許文献2)など)を適用することが考えられる。 Due to the above-mentioned properties, the operation of the pump gate is limited to an emergency such as a torrential rain, while the operation of the pump gate is required to be reliable. That is, it is required to reliably prevent the failure even though there are few opportunities to detect the failure or its sign based on the normal operating condition. Therefore, it is preferable that the installed pump gate is regularly managed (diagnosed). As a method of such a controlled operation, for a pump of a pump gate, a known controlled operation method relating to a rotating device (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-21305 (Patent Document 1), Japanese Patent No. 3053305 (Patent Document 2)). Etc.) can be applied.
ところで、ポンプゲートのポンプは本来水中において駆動する装置であるので、管理運転時にポンプを水中に配置して管理運転を行うことが望ましい。しかし、当該ポンプを水中に配置するためには扉体を閉鎖して上流側水路の水位を確保する必要があり、一時的に水路の流通を妨げることになるが、設置場所の用水計画によってはたとえ短期間の閉鎖であっても実施が難しい場合がある。また、流水量が少ないときは、扉体を閉鎖したとしてもポンプを水中に配置するのに十分な水量が確保できない場合がある。そこで、ポンプを水面より上に配置した状態、すなわちポンプの本来の運転状態とは異なる状態にあっても、有効な管理運転を実施できる技術の実現が求められるが、本来の運転条件に近い状態で実施することを前提とする特許文献1および2のような技術では不十分だった。
By the way, since the pump of the pump gate is originally a device that is driven in water, it is desirable to arrange the pump in water during the management operation to perform the management operation. However, in order to place the pump in water, it is necessary to close the door to secure the water level in the upstream canal, which temporarily hinders the flow of the canal, but depending on the irrigation plan at the installation site. Even short-term closures can be difficult to implement. Further, when the amount of flowing water is small, even if the door body is closed, it may not be possible to secure a sufficient amount of water for arranging the pump in the water. Therefore, it is required to realize a technology that enables effective management operation even when the pump is placed above the water surface, that is, a state different from the original operating state of the pump, but a state close to the original operating conditions. The techniques such as
そこで、実使用時の負荷環境と大きく異なる状態であっても有効な診断を実施できるポンプの診断方法およびポンプ診断装置の実現が求められる。 Therefore, it is required to realize a pump diagnostic method and a pump diagnostic device capable of performing effective diagnosis even in a state significantly different from the load environment at the time of actual use.
本発明に係る第一のポンプの診断方法は、軸封部にメカニカルシールを有するポンプの診断方法であって、前記ポンプの運転を停止した後の、前記メカニカルシールに流通する潤滑油の温度を測定する停止時測温工程と、前記停止時測温工程において測定された温度の変化傾向をもとに前記潤滑油の充填量を推定する油量推定工程と、を有することを特徴とする。 The first method for diagnosing a pump according to the present invention is a method for diagnosing a pump having a mechanical seal on a shaft seal portion, and determines the temperature of the lubricating oil flowing through the mechanical seal after the operation of the pump is stopped. It is characterized by having a stop temperature measuring step for measuring and an oil amount estimating step for estimating the filling amount of the lubricating oil based on the temperature change tendency measured in the stop temperature measuring step.
また、本発明に係る第二のポンプの診断方法は、軸封部にメカニカルシールを有するポンプの診断方法であって、前記ポンプを停止状態から起動した後の、前記メカニカルシールに流通する潤滑油の温度を測定する運転時測温工程と、前記運転時測温工程において測定された温度の変化傾向をもとに前記ポンプにおける発熱量を推定する発熱量推定工程と、を有することを特徴とする。 The second method for diagnosing a pump according to the present invention is a method for diagnosing a pump having a mechanical seal on a shaft seal portion, and is a lubricating oil that flows to the mechanical seal after the pump is started from a stopped state. It is characterized by having an operating temperature measuring step for measuring the temperature of the pump and a calorific value estimating step for estimating the calorific value in the pump based on the change tendency of the temperature measured in the operating temperature measuring step. To do.
また、本発明に係るポンプ診断装置は、軸封部にメカニカルシールを有するポンプを診断可能なポンプ診断装置であって、前記メカニカルシールに流通する潤滑油の温度を測定可能な測温部と、前記測温部により測定された温度の変化傾向をもとに前記ポンプの状態を診断可能な診断部と、を備え、前記診断部は、前記変化傾向をもとに前記潤滑油の充填量を推定可能な油糧推定部、および、前記変化傾向をもとに前記ポンプにおける発熱量を推定可能な発熱量推定部、の少なくとも一つを有することを特徴とする。 Further, the pump diagnostic device according to the present invention is a pump diagnostic device capable of diagnosing a pump having a mechanical seal on the shaft seal portion, and includes a temperature measuring unit capable of measuring the temperature of the lubricating oil flowing through the mechanical seal. A diagnostic unit capable of diagnosing the state of the pump based on the change tendency of the temperature measured by the temperature measuring unit is provided, and the diagnostic unit determines the filling amount of the lubricating oil based on the change tendency. It is characterized by having at least one of an estimateable oil food estimation unit and a calorific value estimation unit capable of estimating the calorific value in the pump based on the change tendency.
これらの構成によれば、実使用時の負荷環境と大きく異なる状態であっても有効な診断を実施できる。特に、本発明が潤滑油の充填量を推定可能な態様で実施される場合は、ポンプに対して後付けすることが難しい油面計を設置することなく、油量を推定できる。また、本発明において潤滑油の充填量の推定を行う場合、当該推定は潤滑油の温度に基づいて実施されるが、潤滑油の温度自体もポンプの重要な管理項目であるので、本発明によれば、単一の重要項目の測定により二つの重要項目に関する診断が可能になる。 According to these configurations, effective diagnosis can be performed even in a state significantly different from the load environment at the time of actual use. In particular, when the present invention is carried out in a manner in which the filling amount of lubricating oil can be estimated, the oil amount can be estimated without installing an oil level gauge which is difficult to retrofit to the pump. Further, when estimating the filling amount of the lubricating oil in the present invention, the estimation is performed based on the temperature of the lubricating oil, but the temperature of the lubricating oil itself is also an important control item of the pump. According to this, measurement of a single important item enables diagnosis of two important items.
以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the scope of the present invention is not limited by the preferred embodiments described below.
本発明に係る第一のポンプの診断方法は、一態様として、前記ポンプを停止状態から起動した後の、前記潤滑油の温度を測定する運転時測温工程と、前記運転時測温工程において測定された温度の変化傾向をもとに前記ポンプにおける発熱量を推定する発熱量推定工程と、をさらに有することが好ましい。 The first method for diagnosing a pump according to the present invention is, as one aspect, in an operating temperature measuring step of measuring the temperature of the lubricating oil after the pump is started from a stopped state, and in the operating temperature measuring step. It is preferable to further include a calorific value estimation step of estimating the calorific value in the pump based on the measured temperature change tendency.
この構成によれば、潤滑油に係る複数の管理項目に基づいて、より精密にポンプの異常またはその兆候の有無を判定しうる。 According to this configuration, it is possible to more accurately determine the presence or absence of a pump abnormality or a sign thereof based on a plurality of control items related to the lubricating oil.
本発明に係る第一のポンプの診断方法は、一態様として、前前記発熱量推定工程において、前記油量推定工程において推定された前記充填量に基づいて、推定される前記発熱量を補正することが好ましい。 One aspect of the first pump diagnostic method according to the present invention is to correct the estimated calorific value based on the filling amount estimated in the oil amount estimation step in the previous calorific value estimation step. Is preferable.
この構成によれば、より精密に発熱量を推定しうる。 According to this configuration, the calorific value can be estimated more accurately.
本発明に係る第一のポンプの診断方法は、一態様として、前記ポンプの周辺温度を測定する周辺温度測定工程をさらに有し、前記油量推定工程において、前記周辺温度に基づいて補正した前記変化傾向をもとに前記潤滑油の充填量を推定することが好ましい。 As one aspect, the first method for diagnosing a pump according to the present invention further includes an ambient temperature measuring step for measuring the ambient temperature of the pump, and the oil amount estimation step is corrected based on the ambient temperature. It is preferable to estimate the filling amount of the lubricating oil based on the change tendency.
この構成によれば、ポンプの異常またはその兆候の有無を判定する際の、周辺温度に起因する外乱の影響を抑制しうる。 According to this configuration, it is possible to suppress the influence of disturbance caused by the ambient temperature when determining the presence or absence of an abnormality or a sign thereof of the pump.
本発明に係る第一または第二のポンプの診断方法は、一態様として、前記発熱量推定工程において、推定された前記発熱量が所定の閾値を下回ったときに、前記潤滑油の充填量が不足していると判定することが好ましい。 One aspect of the method for diagnosing the first or second pump according to the present invention is that, in the calorific value estimation step, when the estimated calorific value falls below a predetermined threshold value, the filling amount of the lubricating oil is increased. It is preferable to determine that it is insufficient.
この構成によれば、潤滑油の不足によりポンプに重大な不具合が生じる前に、潤滑油が不足していることを検知しやすい。 With this configuration, it is easy to detect a lack of lubricating oil before a serious failure occurs in the pump due to a lack of lubricating oil.
本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。 Further features and advantages of the present invention will be further clarified by the following illustration of exemplary and non-limiting embodiments described with reference to the drawings.
本発明に係るポンプの診断方法およびポンプ診断装置の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係るポンプの診断方法を、流水路100(流路の例)に設置されたポンプゲート1の水中ポンプ3の診断に適用した例について説明する。
The pump diagnostic method and the embodiment of the pump diagnostic apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, an example in which the method for diagnosing the pump according to the present invention is applied to the diagnosis of the
〔ポンプゲートの概要〕
まず、本実施形態に係るポンプの診断方法において診断対象とする水中ポンプ3が設置されたポンプゲート1の概要について説明する。ポンプゲート1は、扉体2と、扉体に設けられた水中ポンプ3と、扉体2を上下動させることができる駆動装置4と、を備える(図1)。ポンプゲート1は、河川の本流と支流とが合流する地点において、流水路100に設置されている。流水路100は、支流側流水路101と本流側流水路102とを有する。
[Overview of pump gate]
First, an outline of the pump gate 1 in which the
平常時は、図1に示すように、流水路100を流通する水(流体の例)の水面103(液面の例)より上に扉体2を配置し、水中ポンプ3の運転を停止している。水は、支流側流水路101から本流側流水路102に向かって自然流下する。
In normal times, as shown in FIG. 1, the
集中豪雨などにより増水すると、本流が増水し、本流側流水路102の水位が上昇する場合がある。このような場合、本流側流水路102から支流側流水路101に向かって水が逆流することを防ぐために、扉体2を下降させ、流水路100を閉塞する(図2)。このとき、水中ポンプ3は、水面103より下に配置される。ここで、水中ポンプ3を運転すると、支流側流水路101から本流側流水路102へと水を付勢し、これを強制的に排出できる。
When the water level rises due to torrential rain or the like, the main stream may rise and the water level of the main stream
水中ポンプ3は、公知の水中ポンプであり、モータと、当該モータにより回転駆動される駆動軸Xと、駆動軸Xに取り付けられた羽根車とを有する。モータを駆動すると羽根車が回転し、当該羽根車の回転により、支流側流水路101側から本流側流水路102側へと水を付勢する。ここで、駆動軸Xの軸封部は、公知のメカニカルシール7により封止されている。メカニカルシール7は、水中ポンプ3のケーシングCに固定される固定環71と、駆動軸Xに固定される回転環72と、を有し、固定環71と回転環72との間にシール部73a、73bが形成される。シール部73a、73bはケーシングCの内部空間である潤滑油室5に充填された潤滑油によって潤滑される(図4)。
The
〔ポンプゲートの診断〕
ポンプゲート1の性質上、水中ポンプ3は、平常時は運転されず、集中豪雨などの場合のみに運転される。一方で、水中ポンプ3の運転が必要な場合は、緊急の排水が必要な場合であるので、水中ポンプ3が確実に運転できることが求められる。すなわち、平常時の運転状態に基づいて故障またはその兆候を検知する機会が乏しいにもかかわらず、故障を確実に防止することが求められる。そのような要求に鑑みて、水中ポンプ3について定期的な診断が行われ、故障およびその兆候の有無が検査される。本実施形態に係るポンプの診断方法は、運転時測温工程S10、停止時測温工程S20、および推定工程S30を有する。ここで推定工程は、油量推定工程S31および発熱量推定工程S32を有する(図3)。以下では、各工程の内容について説明する。
[Diagnosis of pump gate]
Due to the nature of the pump gate 1, the
診断を行う前に、水中ポンプ3の潤滑油室5に温度計6(測温部の例)を設置する。より具体的には、熱電対として実装される温度計6のプローブを、その先端61が潤滑油の液面L1より下に配置されるように潤滑油室5に設置する(図4)。なお、先端61の詳細な位置については後述する。また、温度計6により測定された温度の値は、温度計6と接続可能なコンピュータ(不図示)(診断部、油量推定部、および発熱量推定部の例)に入力され、コンピュータ上における解析処理に温度の値を用いることができる。上記の温度計6およびコンピュータとしては、公知のものを使用できる。
Before making a diagnosis, a thermometer 6 (example of a temperature measuring unit) is installed in the lubricating
運転時測温工程S10は、本実施形態に係るポンプの診断方法の最初の工程として行われる工程であり、水中ポンプ3を運転しながら潤滑油の温度を測定する工程である。運転時測温工程S10を開始する時点において水中ポンプ3は完全に停止した状態であり、水中ポンプ3は完全に停止した状態から起動されることになる。なお、運転時測温工程S10は、平常時におけるポンプゲート1の状態、すなわち、流水路100を流通する水の水面103より上に扉体2を配置し、したがって水中ポンプ3を水面103より上に配置した状態(図1)で実施する。
The operating temperature measuring step S10 is a step performed as the first step of the pump diagnostic method according to the present embodiment, and is a step of measuring the temperature of the lubricating oil while operating the
上記のように水中ポンプ3は完全に停止した状態から起動されるため、水中ポンプ3を起動した時点における潤滑油の温度は、気温(周辺温度の例)と同等である。そして、水中ポンプ3を運転するとメカニカルシールにおいて摩擦熱が生じるため、潤滑油の温度は徐々に上昇する。図5は、潤滑油の温度の経時変化を示しており、図5中の区間P1が、運転時測温工程S10に対応する。より詳細には、区間P1の始点P1aにおいて水中ポンプ3を起動し、区間P1の終点P1bにおいて水中ポンプ3を停止する。
Since the
続く停止時測温工程S20は、運転時測温工程S10の最後に水中ポンプ3を停止したときを始点とする工程であり、水中ポンプ3の運転を停止した後の潤滑油の温度を測定する工程である。停止時測温工程S20では、水中ポンプ3の運転を停止しているので、潤滑油の温度を上昇させる摩擦熱は発生しない。一方、運転時測温工程S10において潤滑油の温度が気温より高い温度に上昇しているため、潤滑油の温度は放熱により徐々に低下する。図5では、運転時測温工程S10(区間P1)の終点P1bを始点とする区間P2が、停止時測温工程S20に対応する。なお、水中ポンプ3の運転の停止が継続する場合は、所定の時間の経過をもって停止時測温工程S20を終了する。
The subsequent stop temperature measurement step S20 is a step starting from the time when the
推定工程S30は、運転時測温工程S10および停止時測温工程S20において収集された温度の値に基づいて、潤滑油の充填量と、水中ポンプ3における発熱量とを推定する。推定されるこれらの情報は、水中ポンプ3が正常に運転可能であるか否かを判断する材料になりうる。以下では、推定工程S30に含まれる油量推定工程S31および発熱量推定工程S32について順に説明する。
The estimation step S30 estimates the filling amount of the lubricating oil and the calorific value in the
油量推定工程S31は、潤滑油室5における潤滑油の充填量を推定する工程である。潤滑油の充填量が所定の下限を下回る場合、メカニカルシールの潤滑ができず、メカニカルシールの破損などの不具合を生じるおそれがある。そのため、潤滑油の充填量は水中ポンプ3の重要な管理項目である。なお、以降の説明において、潤滑油の充填量が所定の基準値の範囲内にある状態を「基準状態」という。
The oil amount estimation step S31 is a step of estimating the filling amount of the lubricating oil in the lubricating
油量推定工程S31では、停止時測温工程S20において収集された温度の値をもとに、単位時間当たりの温度変化ΔToff(温度の変化傾向の例)を算出する。図5では、区間P2における温度の傾きがΔToffを表す。ここで、停止時測温工程S20において潤滑油の温度が徐々に低下するため、ΔToffは負の値になる。 In the oil amount estimation step S31, the temperature change ΔT off (example of temperature change tendency) per unit time is calculated based on the temperature value collected in the stop temperature measurement step S20. In FIG. 5, the slope of the temperature in the section P2 represents ΔT off. Here, since the temperature of the lubricating oil gradually decreases in the stop temperature measurement step S20, ΔT off becomes a negative value.
潤滑油の充填量が所定の下限を下回ると、潤滑油の液面が低くなる(図5の二点鎖線L2)。このとき、先端61が液面より上に露出し、温度計6は潤滑油の温度ではなく空気の温度を検出することになる。ここで、メカニカルシールにおける摩擦熱は潤滑油の温度を上昇させるが、その熱は空気まではほとんど伝熱しないことから、水中ポンプ3の運転に伴う温度上昇幅が小さくなる(図5の二点鎖線)。そのため、ΔToffの絶対値が基準値より小さくなる。したがって、停止時測温工程S20において算出されるΔToffが所定の基準値より大きい(絶対値が小さい)ときは、潤滑油の充填量が所定の下限を下回っていると判断できる。なお上記の基準値は、潤滑油の充填量が所定の下限にあるときの単位時間当たりの温度変化に基づいて設定される。
When the filling amount of the lubricating oil is less than a predetermined lower limit, the liquid level of the lubricating oil becomes low (two-dot chain line L2 in FIG. 5). At this time, the
また、潤滑油の充填量が多いほど潤滑油全体の熱容量が大きくなるため、ΔToffの絶対値が小さくなる。たとえば、図5の実線と一点鎖線とを比較すると、一点鎖線のほうがΔToffの絶対値が大きい。したがって、図5の一点鎖線は、実線よりも潤滑油の充填量が少ない状態を表している。このように、潤滑油の充填量とΔToffとの関係をあらかじめ明らかにしておけば、算出されたΔToffの値に基づいて潤滑油の充填量Vを推定できる。 Further, since the lubricating oil overall heat capacity increases as the loading of the lubricating oil is large, the absolute value of [Delta] T off is reduced. For example, comparing the solid line in FIG. 5 with the alternate long and short dash line, the alternate long and short dash line has a larger absolute value of ΔT off. Therefore, the alternate long and short dash line in FIG. 5 represents a state in which the filling amount of the lubricating oil is smaller than that of the solid line. In this way, if the relationship between the filling amount of the lubricating oil and ΔT off is clarified in advance, the filling amount V of the lubricating oil can be estimated based on the calculated value of ΔT off.
発熱量推定工程S32は、水中ポンプ3における発熱量を推定する工程である。水中ポンプ3において、メカニカルシールの摺動状態が変わると発熱量が変わる。たとえば、摺動状態が悪い場合は発熱量が大きくなる。また、反対に摺動状態が良い場合は発熱量が小さくなるが、発熱量が過度に小さいときは、摺動部に流体が潤沢に存在すること、すなわち潤滑油または水の漏れが大きくなっていることが疑われる。そのため、発熱量を推定できれば、メカニカルシールの故障またはその兆候を検知する重要な手掛かりとなる。
The calorific value estimation step S32 is a step of estimating the calorific value in the
発熱量推定工程S32では、運転時測温工程S10において収集された温度の値をもとに、単位時間当たりの温度変化ΔTon(温度の変化傾向の例)を算出する。図5では、区間P1における温度の傾きがΔTonを表す。ここで、運転時測温工程S10において潤滑油の温度が徐々に上昇するため、ΔTonは正の値になる。ここで、算出されたΔTonが所定の基準値より大きい場合は、メカニカルシールが正常な状態に比べて発熱量が多い状態である可能性がある。反対に、算出されたΔTonが所定の基準値より小さい場合は、摺動部において漏洩量が増大している可能性がある。このように、算出されたΔTonの値によって、故障またはその兆候が存在する可能性が示される。なお、上記の基準値は、水中ポンプ3が正常であることが保証されている状態(製造時の完成検査後など)における単位時間当たりの温度変化に基づいて設定される。
In the heat generation amount estimation step S32, based on the value of collected at operation time temperature measurement step S10 temperatures, it calculates a temperature change [Delta] T on per unit time (example of a change tendency of the temperature). In Figure 5, the slope of the temperature represents the [Delta] T on the interval P1. Since the temperature of the lubricating oil at the operating time of the temperature measurement step S10 is gradually increased, [Delta] T on becomes a positive value. Here, if the calculated [Delta] T on is larger than the predetermined reference value is likely mechanical seal is in a state calorific value is large in comparison with the normal state. Conversely, if the calculated [Delta] T on is smaller than a predetermined reference value is likely to leak amount in the sliding portion is increased. Thus, the calculated [Delta] T on values, the possibility that there are faults or symptomatology thereof is shown. The above reference value is set based on the temperature change per unit time in a state where the
また、潤滑油の単位時間当たりの温度変化であるΔTonは、発熱量の他に、潤滑油全体の熱容量や放熱量などのパラメータの影響を受ける。ここで、発熱量以外のパラメータが一定であるとの仮定を置くと、ΔTonに基づいて発熱量Qを算出できる(式(1))。
Q=C・d・V0・ΔTon+H 式(1)
ただし、式(1)において、Cは潤滑油の比熱であり、dは潤滑油の密度であり、V0は潤滑油の体積であり、Hは放熱量である。ここで、Cおよびdは潤滑油の物質に基づく定数であり、V0およびHは水中ポンプ3の構造および潤滑油充填量の標準値に基づく定数である。
Further, [Delta] T on the temperature change per unit of time the lubricating oil, in addition to the calorific value, affected by parameters such as heat capacity and heat dissipation of the entire lubricating oil. Here, assuming that the parameters other than the calorific value are constant, the calorific value Q can be calculated based on ΔTon (Equation (1)).
Q = C ・ d ・ V 0・ ΔT on + H equation (1)
However, in the formula (1), C is the specific heat of the lubricating oil, d is the density of the lubricating oil, V 0 is the volume of the lubricating oil, and H is the heat dissipation amount. Here, C and d are constants based on the substance of the lubricating oil, and V 0 and H are constants based on the standard value of the structure of the
さらに、式(1)においては潤滑油の体積を一定値V0に仮定したが、これを油量推定工程S31において算出された潤滑油の充填量Vに置き換えると、発熱量の推定がより正確になる。補正された発熱量Qcは、以下の式(2)により表される。
Qc=(Q−H)・V/V0+H 式(2)
Further, in the equation (1), the volume of the lubricating oil is assumed to be a constant value V 0 , but if this is replaced with the filling amount V of the lubricating oil calculated in the oil amount estimation step S31, the calorific value estimation is more accurate. become. The corrected calorific value Q c is expressed by the following equation (2).
Q c = (Q-H) · V / V 0 + H formula (2)
以上の手順により、水中ポンプ3における潤滑油の充填量Vおよび発熱量Qc(またはQ)を推定できる。ポンプゲート1の管理者は、推定された充填量Vおよび発熱量Qcに基づいて水中ポンプ3の故障またはその兆候を検知し、水中ポンプ3の保守を行うことができる。
By the above procedure, the filling amount V and the calorific value Q c (or Q) of the lubricating oil in the
〔上記の実施形態の変形例〕
上記の実施形態において説明した運転時測温工程S10、停止時測温工程S20、および推定工程S30に加えて、周辺温度測定工程を設けてもよい。周辺温度測定工程では、水中ポンプ3の設置場所の周辺温度を公知の温度計を用いて測定する工程である。ここで、周辺温度としては気温や水温などが例示されるが、当変形例では周辺温度として気温を用いる実施形態について説明する。周辺温度測定工程は、運転時測温工程S10および停止時測温工程S20を実施したときと気温が同一視できる期間内であれば任意の時期に実行でき、たとえば、運転時測温工程S10の直前、運転時測温工程S10と停止時測温工程S20との間、停止時測温工程S20の直後、などに実行できる。なおこのとき、潤滑油室5に温度計6を設置する前に周辺温度測定工程を実施し、温度計6を用いて気温を測定するようにしてもよい。測定された気温の値は、コンピュータに入力される。
[Modified example of the above embodiment]
In addition to the operating temperature measuring step S10, the stopped temperature measuring step S20, and the estimating step S30 described in the above embodiment, an ambient temperature measuring step may be provided. The ambient temperature measuring step is a step of measuring the ambient temperature of the place where the
一般に、空気中における物体からの放熱量は、当該物体と気温との温度差に比例する。そのため、ΔToffは気温の影響を受けうる。すなわち、気温が低いときは水中ポンプ3から空気に放熱される熱量が大きくなるため、ΔToffは小さくなる。反対に、気温が高いときは、ΔToffは大きくなる。本実施形態に係るポンプの診断方法が気温測定工程を含む場合、気温の測定値に基づいてΔToffを補正しうる。
Generally, the amount of heat radiated from an object in the air is proportional to the temperature difference between the object and the air temperature. Therefore, ΔT off can be affected by temperature. That is, since the air temperature is the amount of heat to be dissipated from the
なお、上記の変形例において気温を測定するときに、空気の温度を直接測定しなくてもよい。たとえば、水中ポンプ3が最後に運転されてから十分に時間が経過しているとき、潤滑油の温度と気温とも同一視しうる。したがって、運転時測温工程S10の開始前に測定した潤滑油の温度を、周辺温度として用いてもよい。
When measuring the air temperature in the above modification, it is not necessary to directly measure the temperature of the air. For example, when a sufficient amount of time has passed since the
〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係るポンプの診断方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
[Other Embodiments]
Finally, other embodiments of the pump diagnostic method according to the present invention will be described. The configurations disclosed in each of the following embodiments can be applied in combination with the configurations disclosed in other embodiments as long as there is no contradiction.
上記の実施形態では、本発明に係る診断方法をポンプゲート1(水中ポンプ3)の診断に適用した構成を例として説明した。しかし、本発明に係るポンプの診断方法は、排水機場ポンプ、マンホールポンプ、陸上ポンプなどのポンプの診断にも適用できる。 In the above embodiment, a configuration in which the diagnostic method according to the present invention is applied to the diagnosis of the pump gate 1 (submersible pump 3) has been described as an example. However, the method for diagnosing pumps according to the present invention can also be applied to diagnosing pumps such as drainage pumps, manhole pumps, and land pumps.
上記の実施形態では、運転時測温工程S10および停止時測温工程S20を含む態様のポンプの診断方法の例について説明した。しかし、本発明に係るポンプの診断方法は、運転時測温工程および停止時測温工程の一方を含まなくてもよい。 In the above embodiment, an example of the method of diagnosing the pump according to the embodiment including the temperature measurement step S10 during operation and the temperature measurement step S20 during stop has been described. However, the method for diagnosing the pump according to the present invention does not have to include one of the temperature measurement step during operation and the temperature measurement step during stop.
上記の実施形態では、運転時測温工程S10および停止時測温工程S20を一回ずつ含む態様のポンプの診断方法の例について説明した。しかし、本発明に係るポンプの診断方法は、運転時測温工程および停止時測温工程を複数回含んでもよい。また、運転時測温工程と停止時測温工程との回数が異なってもよい。 In the above embodiment, an example of a method for diagnosing a pump in which the temperature measurement step S10 during operation and the temperature measurement step S20 during stop are included once has been described. However, the method for diagnosing a pump according to the present invention may include a temperature measurement step during operation and a temperature measurement step during stop a plurality of times. Further, the number of times of the temperature measurement step during operation and the temperature measurement step during stop may be different.
上記の実施形態では、運転時測温工程S10および停止時測温工程S20を、水中ポンプ3を水面103より上に配置した状態で実施する構成について説明した。しかし、本発明に係るポンプの診断方法において、運転時測温工程および停止時測温工程を、ポンプを水中に配置した状態で実施してもよい。なお、この場合において周辺温度測定工程を設ける場合は、周辺温度として水温を測定することが好ましい。
In the above embodiment, the configuration in which the operating temperature measuring step S10 and the stopped temperature measuring step S20 are carried out with the
上記の実施形態では、発熱量推定工程S32において、油量推定工程S31で推定した潤滑油の充填量Vに基づいて発熱量Qを補正する構成を例として説明した。しかし、本発明に係るポンプの診断方法が発熱量推定工程を含む場合、推定された潤滑油の充填量に基づく発熱量の補正は、行われなくてもよい。 In the above embodiment, a configuration in which the calorific value Q is corrected based on the lubricating oil filling amount V estimated in the oil amount estimation step S31 in the calorific value estimation step S32 has been described as an example. However, when the method for diagnosing the pump according to the present invention includes a calorific value estimation step, the calorific value correction based on the estimated calorific value filling amount may not be performed.
本発明に係るポンプの診断方法において、温度を測定するための装置は、診断の度に設置されてもよいし、常設されていてもよい。 In the method for diagnosing a pump according to the present invention, the device for measuring the temperature may be installed at each diagnosis or may be permanently installed.
本発明に係るポンプの診断方法は、発熱量推定工程において、推定された発熱量が所定の閾値を下回ったときに、潤滑油の充填量が不足していると判定するように構成されてもよい。また、この場合、潤滑油の充填量が不足していると判定したときに、診断結果とは別に警報を発報するようにしてもよい。 The method for diagnosing a pump according to the present invention is configured to determine that the filling amount of lubricating oil is insufficient when the estimated calorific value falls below a predetermined threshold value in the calorific value estimation step. Good. Further, in this case, when it is determined that the filling amount of the lubricating oil is insufficient, an alarm may be issued separately from the diagnosis result.
本発明に係るポンプの診断方法が運転時測温工程を有する場合において、運転時測温工程において測定された温度が所定の上限値を超えたときに、診断結果とは別に警報を発報するようにしてもよい。 When the method for diagnosing the pump according to the present invention has an operating temperature measuring process and the temperature measured in the operating temperature measuring process exceeds a predetermined upper limit value, an alarm is issued separately from the diagnosis result. You may do so.
本発明に係るポンプの診断方法において、運転時測温工程および停止時測温工程において収集された温度およびその経時変化に関する情報、油量推定工程で推定された潤滑油の充填量に関する情報、および発熱量推定工程において推定された潤滑油の発熱量に関する情報などを、公知のサーバ装置に蓄積してもよい。このように構成すると、サーバ装置に蓄積された診断に係る諸情報を遠隔地において確認できる。 In the method for diagnosing a pump according to the present invention, information on the temperature collected in the operating temperature measuring process and the stopped temperature measuring process and its change with time, information on the lubricating oil filling amount estimated in the oil amount estimation process, and Information on the calorific value of the lubricating oil estimated in the calorific value estimation step may be stored in a known server device. With this configuration, various information related to diagnosis stored in the server device can be confirmed at a remote location.
その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。 It should be understood that with respect to other configurations, the embodiments disclosed herein are exemplary in all respects and the scope of the invention is not limited thereto. Those skilled in the art will be able to easily understand that modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, another embodiment modified without departing from the spirit of the present invention is naturally included in the scope of the present invention.
本発明は、たとえば流水路に設置されたポンプゲートの水中ポンプを診断する方法として利用できる。 The present invention can be used, for example, as a method for diagnosing a submersible pump at a pump gate installed in a running channel.
1 :ポンプゲート
2 :扉体
3 :水中ポンプ
4 :駆動装置
5 :潤滑油室
6 :温度計
61 :温度計のプローブの先端
7 :メカニカルシール
71 :固定環
L1 :潤滑油の液面(基準状態)
L2 :潤滑油の液面(充填量減少時)
X :駆動軸
100 :流水路
101 :支流側流水路
102 :本流側流水路
103 :水面
P1 :区間(運転時測温工程S10)
P1a :始点(運転時測温工程S10)
P1b :終点(運転時測温工程S10)
P2 :区間(停止時測温工程S20)
ΔTon :温度変化(運転時測温工程S10)
ΔToff :温度変化(停止時測温工程S20)
1: Pump gate 2: Door body 3: Submersible pump 4: Drive device 5: Lubricating oil chamber 6: Thermometer 61: Thermometer probe tip 7: Mechanical seal 71: Fixed ring L1: Lubricant liquid level (reference) Status)
L2: Lubricating oil level (when filling amount decreases)
X: Drive shaft 100: Flow channel 101: Tributary side flow channel 102: Main stream side flow channel 103: Water surface P1: Section (Temperature measurement step S10 during operation)
P1a: Starting point (temperature measurement step S10 during operation)
P1b: End point (temperature measurement step S10 during operation)
P2: Section (temperature measurement step S20 when stopped)
ΔT on : Temperature change (temperature measurement step S10 during operation)
ΔT off : Temperature change (temperature measurement step S20 when stopped)
Claims (7)
前記ポンプの運転を停止した後の、前記メカニカルシールに流通する潤滑油の温度を測定する停止時測温工程と、
前記停止時測温工程において測定された温度の変化傾向をもとに前記潤滑油の充填量を推定する油量推定工程と、を有するポンプの診断方法。 This is a diagnostic method for pumps that have a mechanical seal on the shaft seal.
A stop temperature measuring step for measuring the temperature of the lubricating oil flowing through the mechanical seal after stopping the operation of the pump, and a stop temperature measuring step.
A method for diagnosing a pump, which comprises an oil amount estimation step of estimating a filling amount of the lubricating oil based on a temperature change tendency measured in the stopped temperature measuring step.
前記運転時測温工程において測定された温度の変化傾向をもとに前記ポンプにおける発熱量を推定する発熱量推定工程と、をさらに有する請求項1に記載のポンプの診断方法。 An operating temperature measurement step for measuring the temperature of the lubricating oil after the pump is started from a stopped state, and
The method for diagnosing a pump according to claim 1, further comprising a calorific value estimation step of estimating a calorific value in the pump based on a temperature change tendency measured in the temperature measurement step during operation.
前記油量推定工程において、前記周辺温度に基づいて補正した前記変化傾向をもとに前記潤滑油の充填量を推定する請求項1〜3のいずれか一項に記載のポンプの診断方法。 It further has an ambient temperature measuring step of measuring the ambient temperature of the pump.
The method for diagnosing a pump according to any one of claims 1 to 3, wherein in the oil amount estimation step, the filling amount of the lubricating oil is estimated based on the change tendency corrected based on the ambient temperature.
前記ポンプを停止状態から起動した後の、前記メカニカルシールに流通する潤滑油の温度を測定する運転時測温工程と、
前記運転時測温工程において測定された温度の変化傾向をもとに前記ポンプにおける発熱量を推定する発熱量推定工程と、を有するポンプの診断方法。 This is a diagnostic method for pumps that have a mechanical seal on the shaft seal.
An operating temperature measurement process for measuring the temperature of the lubricating oil flowing through the mechanical seal after the pump is started from a stopped state, and
A method for diagnosing a pump, comprising: a calorific value estimation step for estimating a calorific value in the pump based on a temperature change tendency measured in the temperature measurement step during operation.
前記メカニカルシールに流通する潤滑油の温度を測定可能な測温部と、前記測温部により測定された温度の変化傾向をもとに前記ポンプの状態を診断可能な診断部と、を備え、
前記診断部は、
前記変化傾向をもとに前記潤滑油の充填量を推定可能な油量推定部、および、
前記変化傾向をもとに前記ポンプにおける発熱量を推定可能な発熱量推定部、の少なくとも一つを有するポンプ診断装置。 A pump diagnostic device capable of diagnosing a pump having a mechanical seal on the shaft seal.
A temperature measuring unit capable of measuring the temperature of the lubricating oil flowing through the mechanical seal and a diagnostic unit capable of diagnosing the state of the pump based on the temperature change tendency measured by the temperature measuring unit are provided.
The diagnostic unit
An oil amount estimation unit that can estimate the filling amount of the lubricating oil based on the change tendency, and
A pump diagnostic device having at least one of a calorific value estimation unit capable of estimating a calorific value in the pump based on the change tendency.
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