JP2678319B2 - 横軸ポンプの運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、横軸ポンプの運転方法に関する。

［従来の技術］ 従来より、第２図に示す排水機場のポンプ吸水井１に
設置されている吸上げ型式の横軸ポンプでは、吸水井１
の水位が揚水開始水位HWLに到達した場合に、この水位H
WLを真空系２の圧力スイッチ23もしくは図示されていな
い水位検出手段によって検出し、この検出信号に基づい
て真空ポンプ20を起動させ、羽根車３の上流側に配置さ
れている吸込管４の内部を高負圧化させて、吸込管４内
の水をポンプケーシング５内の羽根車３に達するレベ
ル、つまり満水水位HWL1まで吸上げ、この状態を満水検
知器６によって検知したのち、満水検知信号に基づいて
図示されていないポンプ駆動用原動機（例えばディ−ゼ
ルエンジン）を起動して、ポンプの運動（羽根車３を回
転）を行い、その後吐出弁７を全開して排水運転（揚水
運転）する運転方法が採用されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来の運転方法では、吸水井１の水位
が揚水開始水位HWLに到達してから、真空ポンプ20を起
動して吸込管４の内部を高負圧化し、ポンプケーシング
５内を満水にするのに時間がかかる。そのために、水位
が揚水開始水位HWLに到達してから実際に排水されるま
でに比較的長い待ち時間（約10分程度）を必要としてい
る。

一方、近年は、都市化の進展に伴う舗装率の増大や緑
地の減少などにより、地層の保水機能が低下している。
しかも吸水井１への流入水量が増大しつつある傾向を有
しているので、所謂、鉄砲水のように突発的に大量の水
が急激に吸水井１に流入す事態を生じ易い。

ところが、従来の横軸ポンプの運転方法では、吸水井
１の水位が揚水開始水位HWLに到達してから、揚水運転
が開始されるまでの間に、比較的長い待ち時間が必要で
あるから、大量の水が急激に吸水井１に流入する緊急時
に、揚水運転の開始タイミングに遅れを生じる場合があ
る。

このように、揚水運転の開始タイミングが遅れると、
吸水井１の水位が異常に上昇して洪水の発生を招きかね
ない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、吸
水井の水位の異常上昇による洪水の発生を防止すること
のできる横軸ポンプの運転方法の提供を目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る横軸ポンプ
の運転方法は、横軸ポンプが設置されている吸水井の水
位上昇を水位検知手段によって検出し、この水位検知手
段の検出信号に基づいて水位変化率を演算し、その演算
された水位変化率とあらかじめ設定されている揚水開始
水位に基づいて吸水井の水位が揚水開始水位に到達する
揚水開始水位到達時間を演算し、その演算された揚水開
始水位到達時間とポンプ内の水位を揚水開始水位からポ
ンプの自吸能力で揚水し得る水位まで嵩上げする水位嵩
上げ手段の嵩上げ所要時間とを比較して、演算時点にお
ける揚水開始水位到達時間が嵩上げ所要時間よりも長い
場合は、吸水井の水位の上昇に伴って漸次減少して揚水
開始水位到達時間が嵩上げ所要時間と同一になった時点
で水位嵩上げ手段を起動させるように制御するものであ
る。

また、前記揚水開始水位到達時間と前記嵩上げ所要時
間との比較において、演算時点における揚水開始水位到
達時間が嵩上げ所要時間よりも短い場合には、前記水位
嵩上げ手段を直ちに緊急起動させるものである。

［作用］ 本発明によれば、吸水井の水位が上昇していくとき、
その水位上昇が水位検知手段によって検出され、その検
出信号に基づいて水位変化率が演算されるとともに、そ
の演算された水位変化率とあらかじめ設定されている揚
水開始水位に基づいて揚水開始水位到達時間が演算さ
れ、続いて、その演算された揚水開始水位到達時間と水
位嵩上げ手段による嵩上げ所要時間とが比較されて、そ
の時点で揚水開始水位到達時間が嵩上げ所要時間よりも
長い場合は、吸水井の水位の上昇に伴って漸次減少して
いく揚水開始水位到達時間が嵩上げ所要時間と同一にな
った時点で水位嵩上げ手段が起動されることになり、こ
れによって、吸水井の水位が揚水開始水位に達した時点
ではポンプ内の水位がポンプの自吸能力で揚水し得る水
位まで嵩上げされているために、待ち時間を要すること
なく、即座に揚水運転して吸水井の水位の異常上昇によ
る洪水の発生を防止することが可能である。

また、吸水井にきわめて急激かつ大量の水が流入する
異常事態を発生している場合は、前記揚水開始水位到達
時間と前記嵩上げ所要時間との比較時点において揚水開
始水位到達時間が嵩上げ所要時間よりも短い場合があ
り、この場合は前記水位嵩上げ手段を直ちに緊急起動さ
せることにより、吸水井の水位が揚水開始水位に到達し
た時点からは僅かに遅れるものの、できる限りの早いタ
イミングで揚水運転して吸水井の水位の異常上昇による
洪水の発生を防止することが可能である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例を示す概略構成図であり、前
記第２図の従来例と同一もしくは相当部分には同一符号
を付して、その詳しい説明は省略する。

第１図において、先端に羽根車３を固着したポンプ主
軸12は、クラッチ13を介してポンプ駆動用原動機（例え
ばディーゼルエンジン）14の出力軸14Aに連結されてお
り、吐出弁７よりも下流の吐出管８の出口は排水路（例
えば河川など）９の水中に臨んでいる。

真空系２は、真空ポンプ20と、この真空ポンプ20の吸
気側とポンプケーシング５における羽根車入口10を連通
させる吸気管24と、この吸気管24に真空ポンプ20側から
直列に介設された弁21および圧力スイッチ23によって構
成されており、真空系２によって水位嵩上げ手段11を構
成している。

水位嵩上げ手段11は、吐出弁７の全閉時は勿論のこ
と、全開時においても吸込管４内の水位（ポンプ内の水
位）を、横軸ポンプが自吸能力で排水可能な満水水位HW
L1まで嵩上げすることのできる機能を有している。

具体的には、吐出弁７の全開時において吸込管４内の
水面から排水路９の水中に臨んでいる吐出管８の出口に
かけて形成される一連の密閉空間Ａを負圧化し、吸込管
４内の水位を満水水位HWL1まで吸引上昇させることの可
能な真空ポンプ20が真空系２に配置されており、満水水
位HWL1は圧力スイッチ23の圧力検知信号に基づく真空ポ
ンプ20の運転制御により適正に保持される。

吸水井１の水位は水位検出手段15によって検出され、
その検出信号が水位変化率演算回路16に入力され、演算
された水位変化率信号が時間演算回路17に入力される。

時間演算回路17には、吸水井１の揚水開始水位HWLに
相当する水位データがあらかじめ入力されている。した
がって、時間演算回路17では、吸水井１の水位が揚水開
始水位HWLに到達する時間t1を演算してタイマー回路18
に信号を出力し、タイマー回路18は比較回路19に前記t1
を最大値として漸次減少していく時間信号を出力する。

比較回路19には、設定器30から水位嵩上げ手段11の嵩
上げ所要時間t2、つまりポンプ内の水位を吸水井１の揚
水開始水位HWLから横軸ポンプが自吸能力で揚水可能な
満水水位HWL1まで嵩上げするのに必要な時間t2が入力さ
れる。

比較回路19は、前記水位変化率とあらかじめ設定され
た揚水開始水位HWLに基づいて演算された揚水開始水位
到達時間t1の演算時点の値を最大値として吸水井１の水
位の上昇に伴い漸次減少していく時間信号と嵩上げ所要
時間t2とを比較して、漸次減少していく揚水開始水位到
達時間t1が嵩上げ所要時間t2と同一になった時点で、嵩
上げ手段11に起動信号を出力する。つまり、真空ポンプ
20の駆動モータ20Aに起動信号を出力する。

前記水位変化率演算回路16、時間演算回路17、タイマ
ー回路18、比較回路19および設定器30は１つの制御装置
31に組み込まれている。

つぎに、前記構成の作動について説明する。

横軸ポンプが設置されている吸水井１の水位上昇を水
位検知手段15によって検出し、水位検知手段15の検出信
号に基づいて水位変化率演算回路16により水位変化率を
演算する。

演算された水位変化率とあらかじめ設定されている揚
水開始水位HWLに基づいて、時間演算回路17により吸水
井１の水位が揚水開始水位HWLに到達する揚水開始水位
到達時間t1が演算され、時間演算回路17からタイマー回
路18に信号が出力される。

タイマー回路18は、上記のようにして演算された揚水
開始水位到達時間t1の演算時点の値を最大値として揚水
井１の水位の上昇に伴い漸次減少していく時間信号を比
較回路19に出力し、この比較回路19では、設定器30から
入力されている水位嵩上げ手段11の嵩上げ所要時間t2と
タイマー回路18から入力される前述の時間信号とを比較
しており、漸次減少していく揚水開始水位到達時間t1が
嵩上げ所要時間t2と同一になった時点で、真空ポンプ20
の駆動モータ20Aに起動信号を出力して真空ポンプ20を
起動させる。

その結果、吸水井１の水位が揚水開始水位HWLに到達
した時点で、吸込管４内の水位が満水水位HWL1まで嵩上
げされる。即ち、ポンプ内が満水水位HWL1になる。した
がって、適当なタイミングで、あらかじめ弁21を開弁し
ておき、かつクラッチ13をONの状態に保持しておき、吸
水井１の水位が揚水開始水位HWLに到達した時点でポン
プ駆動用原動機14を起動し、ポンプ主軸12および羽根車
３を回転駆動させれば、即座に排水が開始される。即
ち、吸水井１の水位が揚水開始水位HWLに到達した時点
で、ポンプは即座に揚水運転（排水運転）がなされる。

勿論、吸水井１の水位が揚水開始水位HWLに到達する
前に、ポンプ駆動用原動機14によりポンプ主軸12および
羽根車３を回転駆動して、気中待機運転させてもよい。
また吸水井１の水位が揚水開始水位HWLに到達する前
に、ポンプ駆動用原動機14のみを待機運転させておき、
水位が揚水開始水位HWLに到達した時点でクラッチ13をO
Nしてポンプ主軸12および羽根車３を回転駆動するよう
にしてもよい。

このように、吸水井１の水位が揚水開始水位HWLに到
達した時点で、即座に揚水運転がなされるので、大量の
水が急激に吸水井１に流入する緊急時であっても、揚水
運転の開始タイミングに遅れを生じないから、吸水井１
の水位の異常上昇による洪水の発生を確実に防止でき
る。

一方、吸水井１にきわめて急激かつ大量の水が流入す
る異常事態を発生している場合は、前記揚水開始水位到
達時間t1の演算時点でその時間t1よりも前記嵩上げ所要
時間2tの方が短い場合があり、この場合は比較回路19か
ら前記水位嵩上げ手段11に直ちに緊急起動信号Ｓが出力
されることになり、吸水井１の水位が揚水開始水位HWL
に到達した時点からは僅かに遅れるものの、吸水井１の
水位が洪水の発生につながるように異常上昇する前のタ
イミングで揚水運転することが可能である。

前記実施例では、真空系２によって水位嵩上げ手段11
を構成して説明しているが、本発明は前記実施例にのみ
限定されるものではなく、吸水井１を気密に構成してお
くとともに、圧力スイッチ23の圧力検知信号に基づいて
設定される値の高圧を、複数の矢印Ｐで示すように、吸
水井１内の水面に負荷させることのできる圧縮空気供給
系（図示省略）によって水位嵩上げ手段11を構成しても
よい。

［発明の効果］ 本発明は、前述のように構成されているので、つぎに
記載されるような効果を奏する。

即ち、吸水井の水位が揚水開始水位に到達した時点
で、即座に揚水運転（排水運転）することができるの
で、大量の水が急激に吸水井に流入する緊急時であって
も、揚水運転の開始タイミングに遅れを生じない。した
がって、吸水井の水位の異常上昇による洪水の発生を確
実に防止できるとともに、吸水井にきわめて急激かつ大
量の水が流入する異常事態を生じたとしても、水位が揚
水開始水位に到達した時点から僅かに遅れたタイミング
で揚水運転することができるので、吸水井の水位の異常
上昇による洪水の発生を防止でき、緊急時における適正
排水が可能になり、排水機場の信頼性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示す概略構成図、第２図は従
来例の概略構成図である。 １……吸水井 11……水位嵩上げ手段 15……水位検出手段 HWL……揚水開始水位 HWL1……ポンプの自吸能力で揚水し得る水位（満水水
位）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】横軸ポンプが設置されている吸水井の水位
   上昇を水位検知手段によって検出し、この水位検知手段
   の検出信号に基づいて水位変化率を演算し、その演算さ
   れた水位変化率とあらかじめ設定されている揚水開始水
   位に基づいて吸水井の水位が揚水開始水位に到達する揚
   水開始水位到達時間を演算し、その演算された揚水開始
   水位到達時間とポンプ内の水位を揚水開始水位からポン
   プの自吸能力で揚水し得る水位まで嵩上げする水位嵩上
   げ手段の嵩上げ所要時間とを比較して、演算時点におけ
   る揚水開始水位到達時間が嵩上げ所要時間よりも長い場
   合は、吸水井の水位の上昇に伴って漸次減少していく揚
   水開始水位到達時間が嵩上げ所要時間と同一になった時
   点で水位嵩上げ手段を起動させるように制御することを
   特徴とする横軸ポンプの運転方法。
2. 【請求項２】前記揚水開始水位到達時間と前記嵩上げ所
   要時間との比較において、演算時点における揚水開始水
   位到達時間が嵩上げ所要時間よりも短い場合には、前記
   水位嵩上げ手段を直ちに緊急起動させる請求項（１）記
   載の横軸ポンプの運転方法。