JP2022053566A - ポンプゲートの管理運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管理運転に要する時間を短縮することが可能なポンプゲートの管理運転方法を提供する。【解決手段】ポンプ７を備えた扉体２がガイド部材３に案内されて昇降するポンプゲート１の管理運転方法であって、流水路１０１内で扉体２を閉じた閉状態で且つポンプ７が流水路１０１内の水３７に浸漬しない気中状態で、ポンプ７を起動させ、所定の管理項目について測定を行うポンプ測定工程を有する。【選択図】図１０

Description

本発明は、緊急の排水等に用いられるポンプゲートの管理運転方法に関する。

従来、この種のポンプゲートとしては、例えば、図１２に示すように、流水路１０１に設置されたポンプゲート１０２がある。流水路１０１は、吸込側水路の一例である支川側水路１０３と、吐出側水路の一例である本川側水路１０４とを有している。

本川側水路１０４の下流端は本川１０５に合流している。また、本川側水路１０４の下流端には開閉自在な下流ゲート１０６が設置されている。

ポンプゲート１０２は、支川側水路１０３と本川側水路１０４との境界部にあり、流水路１０１を開閉する扉体１０８と、扉体１０８を昇降させる昇降装置１０９とを有している。扉体１０８には横軸ポンプ１１０が設けられている。

平常時は、図１２に示すように、下流ゲート１０６を開くとともに、横軸ポンプ１１０を停止し、扉体１０８を流水路１０１内の水面１１４上に上昇させた開状態にしておく。これにより、水１１５が、支川側水路１０３から本川側水路１０４へ自然流下し、本川側水路１０４から本川１０５に合流する。尚、集中豪雨や台風が多い出水期以外の非出水期では、通常、支川側水路１０３から本川側水路１０４へ自然流下する水１１５の流量は僅かである。

また、集中豪雨等の増水により本川側水路１０４の水位が上昇した場合、本川側水路１０４から支川側水路１０３への逆流を防止するために、図１３に示すように、扉体１０８を下降させた閉状態で、横軸ポンプ１１０を作動して、支川側水路１０３から本川側水路１０４へ水１１５を緊急かつ強制的に排水する。

このようなポンプゲート１０２において、平常時は開状態に保たれているが、緊急に排水が必要となった際に横軸ポンプ１１０を確実に運転できることを確認するため、平常時において定期的に管理運転が行われている。

管理運転を行う場合、先ず、ポンプゲート１０２の扉体１０８を開いた状態で、下流ゲート１０６を下降して本川側水路１０４の下流端を閉鎖する。これにより、流水路１０１の上流側の水１１５が支川側水路１０３から本川側水路１０４へ流れて下流ゲート１０６で堰き止められるため、流水路１０１内に水１１５が貯留され、流水路１０１内の水位が次第に上昇する。

これにより、管理運転の際に必要な量の水１１５が支川側水路１０３内に貯留され、支川側水路１０３内の水位が所定水位に達すると、図１４に示すように、ポンプゲート１０２の扉体１０８を下降して、扉体１０８を寸開状態にする。これにより、横軸ポンプ１１０が支川側水路１０３内の水面１１４下に水没し、この状態で横軸ポンプ１１０を駆動させることで、横軸ポンプ１１０内の羽根車が回転し、支川側水路１０３の水１１５が強制的に横軸ポンプ１１０内に吸い込まれて本川側水路１０４へ排水される。

このような管理運転において、例えば横軸ポンプ１１０の電流等を測定することにより、横軸ポンプ１１０の不具合の有無を確認している。

尚、上記寸開状態とは、扉体１０８が閉位置まで下降するのではなく、閉位置よりも僅かに上方位置に下降することで、扉体１０８の下方が僅かに開いている状態である。このような寸開状態では、支川側水路１０３の水１１５は、強制的に横軸ポンプ１１０内に吸い込まれて本川側水路１０４へ排水された後、本川側水路１０４から扉体１０８の下方を通って支川側水路１０３に戻る。このように、管理運転に必要な量の水１１５を貯留し、支川側水路１０３と本川側水路１０４との間で水１１５を循環させながら管理運転を行っている。

尚、管理運転を終了した後、横軸ポンプ１１０を停止し、図１２に示すように、扉体１０８を寸開状態から上昇して開状態に戻し、下流ゲート１０６を上昇して本川側水路１０４の下流端を開放する。

上記のように、扉体１０８に横軸ポンプ１１０を備えたポンプゲート１０２は例えば下記特許文献１に記載されている。

特許第４６１４１３５号

しかしながら上記の従来形式では、管理運転を行う際、図１４に示すように、下流ゲート１０６を下降して、横軸ポンプ１１０が水面１１４下に水没する水位になるまで、水１１５を流水路１０１内に貯留する必要があるため、長時間を要するといった問題がある。特に、非出水期では流水路１０１内を流れる水量が少ないので、管理運転の準備に要する時間が長くなった。また、下流ゲート１０６を設置することができない場合には、水１１５を流水路１０１内に貯留することができない。

本発明は、管理運転に要する時間を短縮することが可能なポンプゲートの管理運転方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、ポンプを備えた扉体がガイド部材に案内されて昇降するポンプゲートの管理運転方法であって、
流水路内で扉体を閉じた閉状態で且つポンプが流水路内の水に浸漬しない気中状態で、ポンプを起動させ、所定の管理項目について測定を行うポンプ測定工程を有するものである。

これによると、ポンプ測定工程において、気中状態でポンプを起動させて、所定の管理項目について測定を行うため、従来のようにポンプが水面下に水没する水位になるまで、水を流水路内に貯留する必要は無い。これにより、管理運転に要する時間を短縮することができる。

本第２発明におけるポンプゲートの管理運転方法は、ポンプ測定工程におけるポンプの起動前に、流水路内におけるポンプの吸込側の水位が所定水位に満たない場合にポンプを起動させないインターロックを解除するインターロック解除工程を有するものである。

これによると、インターロック解除工程においてインターロックを解除するため、その後のポンプ測定工程において、気中状態でポンプを起動させることができる。

本第３発明におけるポンプゲートの管理運転方法は、ポンプ測定工程の実行指令をポンプゲートの制御装置が受けると、インターロック解除工程とポンプ測定工程とが順次実行されるものである。

本第４発明におけるポンプゲートの管理運転方法は、扉体の開閉およびポンプ測定工程は遠隔操作により実行されるものである。

これによると、ポンプゲートの設置場所に人がいない場合であっても、ポンプゲートから離れた場所で遠隔操作により管理運転を行うことができる。

本第５発明におけるポンプゲートの管理運転方法は、所定の管理項目としては、ポンプの電流、ポンプの振動、ポンプの騒音、ポンプの回転数、ポンプの消費電力、ポンプの温度、ポンプの潤滑油の温度の少なくともいずれか１つである。

これによると、ポンプ測定工程において、ポンプは気中状態で作動するため、ポンプの吸込側の水位と吐出側の水位とが変動してポンプの運転状態が変化するようなことは無く、ポンプの運転状態が安定している。これにより、気中状態でポンプが作動しているときの電流値や振動値等に基づいてポンプの回転体のバランス異常や回転摺動部分の異常を検知することができる。

また、ポンプ測定工程において、ポンプは水で冷却されないので、ポンプの温度変化が大きくなり、温度変化の傾向に基づいてポンプの異常を検知することができる。

以上のように本発明によると、ポンプゲートの管理運転に要する時間を短縮することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるポンプゲートの一部断面側面図であり、扉体を開位置まで上昇させた様子を示す。 同、ポンプゲートの扉体とガイドレールの側面図であり、扉体を開位置まで上昇させた様子を示す。 同、ポンプゲートを上流側から見た一部断面正面図であり、扉体を開位置まで上昇させた様子を示す。 同、ポンプゲートの扉体の平面図である。 同、ポンプゲートの扉体の側面図である。 同、ポンプゲートの一部断面側面図であり、扉体を閉位置まで下降させた様子を示す。 同、ポンプゲートを上流側から見た一部断面正面図であり、扉体を閉位置まで下降させた様子を示す。 同、ポンプゲートの扉体とガイドレールの側面図であり、扉体を閉位置まで下降させた様子を示す。 図８におけるＸ－Ｘ矢視図である。 同、ポンプゲートの一部断面側面図であり、管理運転を実行している際の様子を示す。 本発明の第２の実施の形態におけるポンプゲートの制御系のブロック図である。 従来のポンプゲートおよびポンプゲートの上流側と下流側の概略図であり、平常時に扉体を開いた状態を示す。 同、ポンプゲートおよびポンプゲートの上流側と下流側の概略図であり、増水時に扉体を閉じた状態を示す。 同、ポンプゲートおよびポンプゲートの上流側と下流側の概略図であり、管理運転を実行している際の様子を示す。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。尚、既に上記背景技術で述べた従来のものと同じ部材については同一の符号を付記して、詳細な説明を省略する。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１～図５に示すように、１は流水路１０１に設置されたポンプゲートである。ポンプゲート１は、流水路１０１を開閉する昇降自在な扉体２と、扉体２を上下方向に案内するガイド部材３と、扉体２を昇降させる昇降駆動装置４とを有している。

尚、扉体２に対して支川側水路１０３の側を上流側とし、本川側水路１０４の側を下流側とする。

扉体２は、扉本体６と、扉本体６に備えられた２台の横軸ポンプ７と、上下複数の案内車輪９，１０とを有している。横軸ポンプ７は、扉体２の幅方向Ｗにおいて並設されており、支川側水路１０３の水３７を吸い込んで本川側水路１０４に強制的に吐出する。また、横軸ポンプ７は、吐出口を開閉するフラップ型の逆止弁８（図５参照）を有している。

扉本体６の両側部の上下二箇所にはそれぞれ水平方向の車軸２８が設けられ、各案内車輪９，１０は各車軸２８に回転自在に設けられている。

扉本体６の上流側の面の両側部にはそれぞれ、受け体２５と振れ止め用ローラ２７とが設けられている。受け体２５は扉本体６から上流側へ突出している。また、振れ止め用ローラ２７は扉体２が幅方向Ｗに振れるのを防止するためのものである。

扉本体６の下流側の面には、ゴム等からなる四角枠形状のシール部材１１が設けられている。

昇降駆動装置４は、扉体２の上方に設置されており、昇降自在な２本のロッド１２と、両ロッド１２を同期して昇降させる電動機１３とを有している。尚、両ロッド１２はそれぞれ扉体２の上端部に連結されている。

ガイド部材３は、流水路１０１に立設された左右一対のガイドレール１４を有している。両ガイドレール１４はそれぞれ、平面視において凹形状のレールであり、扉体２の厚さ方向Ｔにおいて相対向する一対のガイド板１５，１６と、一対のガイド板１５，１６の外側縁間に設けられた外側板１７とを有している。一対のガイド板１５，１６間には上下方向に長い戸溝１９が形成されており、案内車輪９，１０および扉本体６の両側部は戸溝１９内に挿入されている。

また、振れ止め用ローラ２７は、扉本体６と共に、上流側のガイド板１５に案内されて転動自在に昇降する。

尚、図９に示すように、扉本体６とガイド板１５との間には隙間３５が形成され、案内車輪９，１０とガイド板１５との間にも隙間３６が形成され、これにより、扉体２は、ガイド部材３に対して、厚さ方向Ｔにおける僅かな遊びを有している。

一方のガイドレール１４の下流側のガイド板１６と他方のガイドレール１４の下流側のガイド板１６との間には横部材２１が設けられている。両方の下流側のガイド板１６と横部材２１とで戸当り２２が形成されている。

扉体２の昇降経路上には、扉体２が最下位まで下降して流水路１０１を閉鎖する閉位置ＰＳ（図６～図８参照）と、流水路１０１内の水面３８上に上昇している開位置ＰＯ（図１～図３参照）とが設定されている。

ガイドレール１４の上流側のガイド板１５の下部には、第１楔部材２９と第２楔部材３０とが設けられている。第１楔部材２９は、図６～図９に示すように、閉位置ＰＳまで下降した扉体２の下部案内車輪１０を戸当り２２（すなわち下流側のガイド板１６）に押し当てるためのものである。また、第２楔部材３０は、図６～図９に示すように、閉位置ＰＳまで下降した扉体２の受け体２５に当接して、扉本体６を戸当り２２（すなわち下流側のガイド板１６と横部材２１）に押し当てるためのものである。

尚、受け体２５と第１楔部材２９と第２楔部材３０とはそれぞれ、下位ほど下流側へ傾斜した傾斜面を有している。

また、ポンプゲート１は、支川側水路１０３の水位（すなわち横軸ポンプ７の吸込側の水位）が所定水位に満たない場合、横軸ポンプ７を起動させないようにインターロックされている。

上記構成における作用を以下に説明する。

平常時は、図１～図３に示すように、扉体２を開位置ＰＯまで上昇させた状態に保つ。これにより、扉体２が流水路１０１内の水面３８よりも上方に位置し、流水路１０１内の水３７が支川側水路１０３から本川側水路１０４へ自然流下する。尚、非出水期では、通常、支川側水路１０３から本川側水路１０４へ自然流下する水３７の流量は僅かである。

また、集中豪雨等の増水により本川側水路１０４の水位が上昇した場合、本川側水路１０４から支川側水路１０３への逆流を防止するために、図６～図９に示すように、昇降駆動装置４の電動機１３を駆動して扉体２を開位置ＰＯから閉位置ＰＳまで下降し、横軸ポンプ７を起動する。

これにより、横軸ポンプ７は水面３８下に水没した状態になり、支川側水路１０３の水３７が横軸ポンプ７の吸込口から吸い込まれ、横軸ポンプ７の逆止弁８が開いて、横軸ポンプ７内の水３７が吐出口から本川側水路１０４に吐出される。このため、支川側水路１０３から本川側水路１０４へ水３７が緊急かつ強制的に排水される。

この際、図８，図９に示すように、閉位置ＰＳまで下降した扉体２の受け体２５が第２楔部材３０に上方から当接して、扉本体６が戸当り２２（すなわち下流側のガイド板１６と横部材２１）に押し当てられるとともに、閉位置ＰＳまで下降した扉体２の下部案内車輪１０が第１楔部材２９に上方から当接して、下部案内車輪１０が戸当り２２（すなわち下流側のガイド板１６）に押し当てられる。

これにより、ガイド部材３に対する扉体２の遊びが無くなり、閉位置ＰＳにおいて扉体２がガイド部材３に固定されるとともに、扉本体６のシール部材１１が戸当り２２（すなわち下流側のガイド板１６と横部材２１）に押付けられて圧縮するため、扉本体６と戸当り２２（すなわち下流側のガイド板１６と横部材２１）との間の水密性が確保される。

尚、扉体２がガイドレール１４に案内されて昇降している際、振れ止め用ローラ２７が上流側のガイド板１５に当接して転動することにより、扉体２が幅方向Ｗに振れることを防止している。

また、平常時においてポンプゲート１の管理運転を実施する際の管理運転方法を以下に説明する。

管理運転方法は以下のような扉体閉鎖工程とインターロック解除工程とポンプ測定工程を行う。

先ず、扉体閉鎖工程において、図１０に示すように、昇降駆動装置４の電動機１３を駆動して扉体２を開位置ＰＯから閉位置ＰＳまで下降する。これにより、閉位置ＰＳにおいて扉体２がガイド部材３に固定される。この際、支川側水路１０３内の水３７の流量は僅かであるため、ある程度の時間にわたって横軸ポンプ７は支川側水路１０３内の水３７に浸漬しない気中状態に保たれる。

その後、インターロック解除工程を行って、ポンプゲート１に対するインターロックを解除する。これにより、支川側水路１０３の水位が所定水位に満たない場合であっても、横軸ポンプ７を起動することが可能となる。

その後、ポンプ測定工程において、横軸ポンプ７を気中状態で起動させ、横軸ポンプ７を空運転している状態で、所定の管理項目について測定を行う。

尚、所定の管理項目としては、横軸ポンプ７の電流、振動、騒音、回転数、消費電力、温度、潤滑油の温度の少なくともいずれか１つである。また、ポンプゲート１には、上記所定の管理項目について測定するポンプ測定機器（各種センサ等）が備えられている。

これらの管理項目については、予め、工場又は設置現場等にて正常時における横軸ポンプ７の空運転の電流値、振動振幅値、騒音値、回転数値、消費電力値、温度値、潤滑油の温度値を測定して、それぞれの管理項目についての標準測定データを作成しておき、管理運転時に測定された電流値、振動振幅値、騒音値、回転数値、消費電力値、温度値、潤滑油の温度値と標準測定データとを比較して、異常の有無を判断する。

また、管理運転を行う度に、それぞれの管理項目についてデータを取得しておき、これらデータの傾向を観察することで、異常の有無を判断することも可能である。

上記のようなポンプゲート１の管理運転方法によると、インターロック解除工程においてインターロックを解除するため、その後のポンプ測定工程において、気中状態で横軸ポンプ７を起動させることができる。

また、扉体閉鎖工程において、図１０に示すように、閉位置ＰＳにおいて、ガイド部材３に対する扉体２の遊びが無くなり、扉体２がガイド部材３に固定されるため、その後のポンプ測定工程において、扉体２のがたつきにより発生する測定ノイズを抑えることができ、正確な測定が行える。

また、ポンプ測定工程において、横軸ポンプ７を気中状態で起動させて、所定の管理項目について測定を行うため、従来のように横軸ポンプが水面下に水没する水位になるまで、水３７を支川側水路１０３内に貯留する必要は無い。これにより、管理運転に要する時間を短縮することができる。

さらに、横軸ポンプ７は気中状態で作動するため、横軸ポンプ７の吸込側の水位（すなわち支川側水路１０３の水位）と吐出側の水位（すなわち本川側水路１０４の水位）とが大きく変動して横軸ポンプ７の運転状態（運転点）が大幅に変化するようなことは無く、横軸ポンプ７の運転状態が安定している。これにより、気中状態で横軸ポンプ７が作動しているときの電流値や振動値等に基づいて横軸ポンプ７の回転体（羽根車、回転軸等）のバランス異常や回転摺動部分の異常を検知することができる。

また、ポンプ測定工程において、横軸ポンプ７は水３７で冷却されないので、横軸ポンプ７自体が発する熱による温度変化が大きくなり、温度変化の傾向に基づいて横軸ポンプ７の異常を検知することができる。

ポンプ測定工程が終了すると、横軸ポンプ７を停止させ、図１に示すように、扉体２を閉位置ＰＳから開位置ＰＯに上昇させる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、図１１に示すように、ポンプゲート１には、昇降駆動装置４の電動機１３および横軸ポンプ７を制御したり、管理運転のインターロック解除工程およびポンプ測定工程を実行する制御装置４３が備えられている。尚、水位計４５で計測された支川側水路１０３内の水位は制御装置４３に送られる。

また、ポンプゲート１の設置場所から離れた場所に設置された建屋内に、ポンプゲート１を遠隔操作するための操作盤４４が設けられている。操作盤４４には、扉体２を開閉させる開閉ボタン４７，４８と、横軸ポンプ７を起動させる起動ボタン４９と、横軸ポンプ７を停止させる停止ボタン５０と、管理運転のポンプ測定工程を実行させるポンプ測定工程実行ボタン５１と、管理運転で得られた測定データを記憶する記憶部５３等が設けられている。

以下、上記構成における作用を説明する。

管理運転を行う場合、先ず、閉ボタン４８を押すことにより、閉鎖指令が操作盤４４からポンプゲート１の制御装置４３に送られ、制御装置４３が昇降駆動装置４の電動機１３を制御して扉体２を閉位置ＰＳまで下降させる（図１０参照）。これにより、遠隔操作で扉体閉鎖工程が実行される。

その後、ポンプ測定工程実行ボタン５１を押すことにより、ポンプ測定工程の実行指令が操作盤４４からポンプゲート１の制御装置４３に送られる。制御装置４３は、上記実行指令を受けると、インターロックを解除し、その後、自動的に横軸ポンプ７を起動させ、ポンプ測定機器５２を用いて所定の管理項目について測定を行い、得られた測定データを操作盤４４の記憶部５３に送って記憶させる。これにより、遠隔操作でインターロック解除工程とポンプ測定工程が実行される。

ポンプ測定工程を開始してから所定時間が経過してポンプ測定工程が終了すると、制御装置４３は、横軸ポンプ７を自動的に停止するとともに、ポンプゲート１に対してインターロックを機能させる。その後、開ボタン４７を押すことにより、開放指令が操作盤４４からポンプゲート１の制御装置４３に送られ、制御装置４３が昇降駆動装置４の電動機１３を制御して扉体２を閉位置ＰＳから開位置ＰＯに上昇させる（図１参照）。

これによると、ポンプゲート１の設置場所に人がいない場合であっても、ポンプゲート１から離れた場所で遠隔操作により管理運転を行うことができる。

上記各実施の形態では、図１０に示すように、扉体２を閉位置ＰＳまで下降して管理運転を実行している際、横軸ポンプ７を支川側水路１０３内の水３７に浸漬しない気中状態で作動させているが、横軸ポンプ７内の羽根車が支川側水路１０３内の水面３８よりも上方になる低水位であれば、横軸ポンプ７の底部が多少水３７に接していても、気中状態とみなす。

上記各実施の形態では、ポンプゲート１に、各管理項目について測定するポンプ測定機器（各種センサ等）が備えられているが、管理運転を行う度に、ポンプ測定機器をポンプゲート１の横軸ポンプ７、扉体２、操作盤４４等に取り付けて、各種データを取得してもよい。

１ ポンプゲート
２ 扉体
３ ガイド部材
７ 横軸ポンプ
３７ 水
４３ 制御装置
１０１ 流水路

Claims (5)

1. ポンプを備えた扉体がガイド部材に案内されて昇降するポンプゲートの管理運転方法であって、
   流水路内で扉体を閉じた閉状態で且つポンプが流水路内の水に浸漬しない気中状態で、ポンプを起動させ、所定の管理項目について測定を行うポンプ測定工程を有することを特徴とするポンプゲートの管理運転方法。
2. ポンプ測定工程におけるポンプの起動前に、流水路内におけるポンプの吸込側の水位が所定水位に満たない場合にポンプを起動させないインターロックを解除するインターロック解除工程を有することを特徴とする請求項１記載のポンプゲートの管理運転方法。
3. ポンプ測定工程の実行指令をポンプゲートの制御装置が受けると、インターロック解除工程とポンプ測定工程とが順次実行されることを特徴とする請求項２記載のポンプゲートの管理運転方法。
4. 扉体の開閉およびポンプ測定工程は遠隔操作により実行されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のポンプゲートの管理運転方法。
5. 所定の管理項目としては、ポンプの電流、ポンプの振動、ポンプの騒音、ポンプの回転数、ポンプの消費電力、ポンプの温度、ポンプの潤滑油の温度の少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のポンプゲートの管理運転方法。

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