JP2021116538A - 除塵装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塵芥量に応じたスクリーンの周回速度の切り替えを精度良く実行できる除塵装置の運転方法を提供する。【解決手段】本発明の除塵装置の運転方法は、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、チェーンを上下部スプロケットホイールを介して駆動する除塵装置の運転方法において、第１速度で周回移動して塵芥を捕捉するスクリーンの上流側と下流側の水位差が設定値を超えたとき、又は水位差が所定値を越えずにスクリーンの上流側の流速が設定値を下回ったときにスクリーンの回転速度を第１速度よりも速い第２速度に切り替える工程と、第２速度で周回移動するスクリーンの上流側と下流側の水位差が設定値を下回ったとき、及びスクリーンの上流側の流速が設定値を超えたとき、及びスクリーンで捕捉する塵芥量が設定値を下回ったときにスクリーンの回転速度を第１速度に切り替える工程と、を有する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装置の運転方法に関する。

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装置が設置されている。この除塵装置は海、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。簡易な除塵装置は、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５は除塵装置の斜視図である。図示のように除塵装置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。

このような除塵装置は、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に開示の除塵装置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装置に到達する。クラゲが除塵装置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装置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。除塵装置の上流側及び下流側の水位差計は、除塵装置の数メートル上流側と下流側に設置され（例えば除塵装置の前後約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、除塵装置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装置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。一例として寸法が水路幅約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装置の下流側に設置した海水ポンプでくみ上げるため、除塵装置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、最初に除塵装置の下流側水位が低下する。この時点では、除塵装置の上流側に塵芥が存在している。さらに除塵装置の上流側の水位差計が高水位を計測して除塵装置の高速運転指令を発信したとしても、計測位置から除塵装置までの距離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装置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。除塵装置の運転速度は、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装置の高速運転を開始することが求められている。また常時、除塵装置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。また水路の流速は側面よりも中心付近が速く、流速の速い箇所に塵芥が集まる。換言すると除塵装置の中心付近に塵芥が集まり易く塵芥量の分布は不均一となっていた。このため、従来、水路の側面付近で測定していた水位差に基づく運転モードの切り替えでは、水位差が少なくなっていても、水路の中心付近では塵芥が残っていることがあり、切り替えの精度が安定していなかった。

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、塵芥量に応じたスクリーンの周回速度の切り替えを精度良く実行できる除塵装置の運転方法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する除塵装置の運転方法において、
第１速度で周回移動して塵芥を捕捉する前記塵芥捕集用スクリーンの上流側と下流側の水位差が設定値を超えたとき、又は前記水位差が設定値を越えずに前記塵芥捕集用スクリーンの上流側の流速が設定値を下回ったときに前記塵芥捕集用スクリーンの回転速度を前記第１速度よりも速い第２速度に切り替える工程と、
前記第２速度で周回移動する前記塵芥捕集用スクリーンの上流側と下流側の水位差が設定値を下回ったとき、及び前記塵芥捕集用スクリーンの上流側の流速が設定値を超えたとき、及び前記塵芥捕集用スクリーンで捕捉する塵芥量が設定値を下回ったときに前記スクリーンの回転速度を前記第１速度に切り替える工程と、
を有することを特徴とする除塵装置の運転方法を提供することにある。
上記第１の手段によれば、塵芥量に応じて精度良く段階的に周回速度を切り替え制御できる。

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、前記水位差及び流速は、水路の幅方向に沿って複数配置したレーダー式センサで測定することを特徴とする除塵装置の運転方法を提供することにある。
上記第２の手段によれば、水路の幅方向で異なる水流条件、例えば水路の側面よりも中心付近の流速が速い場合であっても、精度良く水位差及び流速を測定できる。

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１又は第２の手段において、前記塵芥量は単位時間当たりの塵芥の重量を連続で計測することを特徴とする除塵装置の運転方法を提供することにある。
上記第３の手段によれば、塵芥の経時変化に応じて精度良く塵芥量を測定できる。

本発明によれば、塵芥量に応じて精度良く段階的に周回速度を切り替え制御できる。

本発明の除塵装置の平面図である。 塵芥量測定部の説明図である。 本発明の除塵装置の運転方法のフロー図である。 運転モードと塵芥回収量と水位差・流速信号の関係を示す図である。 除塵装置の説明図である。

本発明の除塵装置の運転方法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。

［除塵装置１］
（水位差及び流速測定部１０）
図１は、本発明の除塵装置の説明図である。図示のように除塵装置１の上流側及び下流側の水路には水位差及び流速測定部１０を設けている。
水位差及び流速測定部１０は、水路の水位差（除塵装置１の上流側及び下流側の水位の差分）と、流速を測定可能なセンサであり、本実施形態では一例として非接触型レーダー式計測センサを適用している。非接触型レーダー式計測センサは、水路の上方から水面に向けてレーダー信号を照射し、その反射信号を検出して水位及び流速を測定できる。本実施形態の水位差及び流速測定部１０は、水路の幅方向に沿って、水路上方の複数箇所（水路の中心及び両側面付近の３か所）、少なくとも１つは水路の流速の速い箇所（例えば水路の中央付近など）に設けている。通常、水路の幅方向の流速は、水路の中央部が最も速く、両側部が中央部よりも遅い。このため、クラゲなどの塵芥も流速の速い中央部に引き寄せられるように集まり水路内を移動する。除塵装置に到達したとき、装置の幅方向の中央部に塵芥が集中して、掻き揚げられなかった塵芥は上流側から新たに加わった塵芥と共に中央部から両側部へ移動する。

本実施形態で水路の水位差を求める場合には、上流側のいずれか１のセンサの測定値又は全て（本実施形態では３つ）のセンサの平均値と、下流側のいずれか１のセンサの測定値又は全てのセンサ（本実施形態では３つ）の平均値の差分から求めることができる。また水路の流速を求める場合は、上流側のセンサのうちで最も遅い測定値（例えば、塵芥がないときは水路の幅方向のうち両側部の測定値であり、塵芥が詰まっているときは塵芥が集まっている箇所の測定値）を用いている。
このような水位差及び流速測定部１０は、例えば、水路を跨るように配置した所定高さのゲート、ブリッジなどに設けることができる。

（塵芥量測定部２０）
図２は塵芥量測定部の説明図である。除塵装置１の塵芥回収シュート２１には塵芥量測定部２０を設けている。塵芥回収シュート２１は、除塵装置１と下方の塵芥回収部の間に設けて斜面を塵芥が滑り落ちる構成を採用している。本実施形態の塵芥量測定部２０は、塵芥が滑り落ちるシュートの間に設けた計量器であり、除塵装置１の稼働中に連続して塵芥回収シュート２１を滑り落ちる塵芥の単位時間当たりの塵芥量を計測している。

［除塵装置の運転方法］
図３は本発明の除塵装置の運転方法のフロー図である。図４は運転モードと塵芥回収量と水位差・流速信号の関係を示す図である。
（運転開始）
除塵装置１の運転開始時において、水位差の設定値Ａ（一例として１５０ｍｍ）以上であるか否か判定する（ステップ１）。ＹＥＳであれば水路に塵芥があるため低速運転に切り替える（ステップ２）。ステップ１でＮＯの場合（水位差が設定値Ａに満たない場合）、除塵装置の上流側の流速が設定値ａ（一例として０．３ｍ／ｓ）以下であるか否か判定する（ステップ３）。ＮＯであれば、水路に捕集すべき塵芥がないため、ステップ１に戻り、水位差測定を継続する。ＹＥＳであれば水路に塵芥があるため低速運転に切り替える（ステップ２）。

（低速運転）
ステップ２の除塵装置１の低速運転時において、水位差の設定値Ｂ（一例として３００ｍｍ、Ａ＜Ｂ）以上であるか否か判定する（ステップ４）。ＹＥＳであれば水路に大量の塵芥があって水位差が増えて低下しているため高速運転に切り替える（ステップ５）。ステップ４でＮＯの場合（水位差が設定値Ｂに満たない場合）、流速が設定値ｂ（一例として０．２ｍ／ｓ、ａ＞ｂ）以下であるか否か判定する（ステップ６）。上流側の水位差及び流速測定部１０のうちで、水路幅方向の中央部の測定値が低下していると回収できていない塵芥が残っていると判断できる。また中央部及び両側部（少なくともいずれか片方）の測定値が低下していると低速運転の塵芥の掻き揚げ能力を超えているため運転速度を速くする必要がある。ＹＥＳであればまだ水位差が発生する状況ではないが、塵芥が詰まりつつあるため高速運転に切り替える（ステップ５）。ＮＯであれば、現状の運転速度で塵芥を回収できるため、ステップ２に戻り、低速運転のままで水位差測定を継続する。

（高速運転）
ステップ５の高速運転時において、水位差の設定値Ａ（一例として１５０ｍｍ、Ａ＜Ｂ）以下であるか否か判定する（ステップ７）。ＮＯの場合未だ大量の塵芥があるため、ステップ５に戻り高速運転のままで水位差測定を継続する。
ＹＥＳであれば、流速が設定値ｂ（一例として０．２ｍ／ｓ、ａ＞ｂ）以上であるか否か判定する（ステップ８）。ＮＯの場合未だ大量の塵芥があるため、ステップ５に戻り高速運転のままで水位差測定を継続する。
ＹＥＳであれば、塵芥量が設定値以下であるか否か判定する（ステップ９）。ＮＯの場合未だ大量の塵芥があるため、ステップ５に戻り高速運転のままで水位差測定を継続する。

（低速運転・終了）
ステップ９がＹＥＳであれば、水路の大量の塵芥が捕集されたため低速運転に切り替える（ステップ１０）。所定時間経過後に除塵装置を停止し、終了する。
このような本発明の除塵装置の運転方法によれば、高速運転から低速運転の切り替え時に塵芥量が設定値を下回ったか否かを判定して低速に切り替えているため、従来の水位差で判定している場合に比べて水位差が解消しても塵芥分布の不均一箇所で塵芥が残っていて回収できていないという不具合を解消できる。また水路の幅方向で流速が異なり除塵装置で捕集する塵芥量分布が不均一であっても、精度良く段階的に周回速度を切り替え制御できる。

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。

１ 除塵装置
２ キャリングチェーン
３Ｂ 下部スプロケットホイール
４ 網枠
１０ 水位差及び流速測定部
２０ 塵芥量測定部
２１ 塵芥回収シュート

Claims (3)

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する除塵装置の運転方法において、
   第１速度で周回移動して塵芥を捕捉する前記塵芥捕集用スクリーンの上流側と下流側の水位差が設定値を超えたとき、又は前記水位差が所定値を越えずに前記塵芥捕集用スクリーンの上流側の流速が設定値を下回ったときに前記塵芥捕集用スクリーンの回転速度を前記第１速度よりも速い第２速度に切り替える工程と、
   前記第２速度で周回移動する前記塵芥捕集用スクリーンの上流側と下流側の水位差が設定値を下回ったとき、及び前記塵芥捕集用スクリーンの上流側の流速が設定値を超えたとき、及び前記塵芥捕集用スクリーンで捕捉する塵芥量が設定値を下回ったときに前記スクリーンの回転速度を前記第１速度に切り替える工程と、
   を有することを特徴とする除塵装置の運転方法。
2. 請求項１に記載された除塵装置の運転方法であって、
   前記水位差及び流速は、水路の幅方向に沿って複数配置したレーダー式センサで測定することを特徴とする除塵装置の運転方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載された除塵装置の運転方法であって、
   前記塵芥量は単位時間当たりの塵芥の重量を連続で計測することを特徴とする除塵装置の運転方法。

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