JP2721930B2 - 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５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ポンプ
を運転（羽根車３を回転）させ、同時に吐出弁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上、ポンプ起動後吐出
弁７を全開操作するため、実際に排水されるまでに時間
がかかる。

したがって、吸水井１の水位が揚水開始水位HWLに到
達してから、排水運転が開始されるまでに比較的長い時
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に流入する事態を生じ易い。

しかし、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。

また、ポンプ本体や駆動系あるいは真空系２および吐
出弁７などに故障が発生していたとしても、吸水井１の
水位が揚水開始水位HWLに到達した揚水（排水）の必要
な時点から所定時間を経過するまで、前記の故障を確認
できない。そのために、大量の水が急激に吸水井に流入
する緊急時に、水位の異常上昇による洪水の発生がない
としても、適正に排水させることができない事態を招く
おそれがあった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、吸水井の
水位の突発的な上昇に対処しうる待機運転を可能にし
て、水位の異常な上昇による洪水の発生を防止すること
ができるだけでなく、水位の異常低下にともなうポンプ
の運転機能障害の発生も確実に防止して排水機場の信頼
性を向上することができる横軸ポンプの運転方法を提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る横
軸ポンプの運転方法は、ポンプケーシング内の羽根車の
上流側に吸込管が配置されている横軸ポンプを設置して
いる吸水井の水位が最低水位に到達した時点で、真空ポ
ンプの作動により真空タンク内を負圧化して、その負圧
状態を吸水井の水位が揚水開始水位に到達する直前まで
保持させておくとともに、羽根車下流の吐出弁を開弁さ
せて横軸ポンプの全速気中運転を行い、前記吸水井の水
位が揚水開始水位に到達した時に前記真空タンクの負圧
を羽根車上流の吸込管内に作用させて該吸込管内の水位
を瞬時に前記ポンプケーシング内の羽根車に達して横軸
ポンプが自吸能力で排水可能な水位まで引き上げて揚水
運転に切替え、かつ、前記吸水井の水位が前記最低水位
よりも下位に低下した時、揚水遮断手段を開成して羽根
車入口に空気を導入して全速気中運転に切替えることを
特徴とするものである。

また、請求項２の発明に係る横軸ポンプの運転方法
は、ポンプケーシング内の羽根車の上流側に吸込管が配
置されている横軸ポンプを設置している吸水井の水位が
最低水位に到達した時点で、真空ポンプ作動により真空
タンク内を負圧化して、その負圧を羽根車上流の吸込管
内に作用させて該吸込管内の水位を前記吸入井の水位よ
りも揚水開始水位から前記ポンプケーシング内の羽根車
に達して横軸ポンプが自吸能力で排水可能な水位までの
高さに相当するレベルだけ引き上げるとともに、羽根車
下流の吐出弁を開弁させて横軸ポンプの全速気中運転を
行い、前記吸水井の水位が揚水開始水位に到達した時に
前記真空タンクの負圧による吸水井水位の引き上げを停
止して揚水運転に切替え、かつ、前記吸水井の水位が前
記最低水位よりも下位に低下した時、揚水遮断手段を開
成して羽根車入口に空気を導入して全速気中運転に切替
えることを特徴とするものである。

［作用］ 本発明によれば、吸水井の水位が最低水位に到達して
時点で、請求項１の発明の場合は、真空ポンプの作動に
より真空タンク内を負圧化し、その負圧状態を吸水井の
水位が揚水開始水位に到達する直前まで保持させ、ま
た、請求項２の発明の場合は、真空ポンプの作動により
真空タンク内を負圧化して、その負圧を羽根車上流の吸
込管内に作用させて該吸込管内の水位を前記吸水井の水
位よりも揚水開始水位からポンプケーシング内の羽根車
に達して横軸ポンプが自吸能力で排水可能な水位までの
高さに相当するレベルだけ引き上げるとともに、羽根車
下流の吐出弁を開弁して横軸ポンプを全速気中運転の待
機運転としておき、この状態で吸水井の水位が揚水開始
水位に到達した時、請求項１の発明の場合は、真空タン
クに保持されている負圧を羽根車上流の吸込管内に作用
させて該吸込管内の水位を瞬時にポンプケーシング内の
羽根車に達して横軸ポンプが自吸能力で排水可能な水位
まで引き上げて、また、請求項２の発明の場合は、真空
タンクの負圧による吸水井水位の引き上げを停止して、
即座に揚水運転に切替えることが可能となり、これによ
って、請求項1,2のいずれの発明においても、大量の水
が吸水井に急激に流入して水位が突発的に上昇する事態
にあっても、揚水開始タイミングをできるだけ速くし
て、吸水井の水位の異常上昇による洪水の発生を防止す
ることができるとともに、ポンプ本体やポンプ駆動系あ
るいは真空系などに万一、故障が発生しても、吸水井の
水位が吸込管下部の水没する水位に到達した時点で、そ
の故障を確認し適切な対応手段を採ることが可能である
から、緊急時における適正な排水作用が保たれて、排水
機場の信頼性が向上する。

また、請求項1,2のいずれの発明においても、吸水井
の水位が前記最低水位よりも下位に低下した時、揚水遮
断手段を開成して羽根車入口に空気を導入して全速気中
運転に切替えることが可能であるから、吸水井の水位の
異常低下によるポンプの運転機能障害の発生を確実に防
止することができる。

［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図は第１実施例の概略構成図であり、前記第５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、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、大容量の真空タンク22および連
通弁25によって構成されており、真空タンク22内の圧力
を圧力スイッチ23により検出するようになっている。

真空タンク22は、吐出弁７の全開時において吸込管４
内の水位IWLを、吸水井１の水位よりもH2分だけ嵩上げ
できる機能を有している。つまり、揚水開始水位HWLか
らポンプケーシング５内の羽根車３に達する横軸ポンプ
が自吸能力で排水可能な水位までの高さH2に相当して吸
込管４内の水位IWLを嵩上げすることができる。

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12を瞬時に負圧化し、
吸込管４内の水位IWLを吸水井１の水位よりもH2分だけ
吸引上昇させることができる容量を有して真空系２に配
置されており、水位IWLの嵩上げ量H2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。

また、ポンプケーシング５に連通して、羽根車入口10
を大気と連通または遮断させる弁によってなる揚水遮断
手段13が取付けられている。

つぎに、前記構成の作動について説明する。

．吸水井１の水位が最低水位IWLの下位から最低水位L
WLに到達すると、この水位LWLを図示されていない水位
検出手段によって検出し、その水位検出信号に基づいて
真空ポンプ20を起動させ、連通弁25を閉弁させた状態で
弁21の開弁を行う。

同時に、前記水位検出信号に基づいて吐出弁７を全開
させてポンプを起動し全速気中運転、つまり全速待機運
転を行う。

．真空ポンプ20の作動により真空タンク22内が負圧化
される。

．吸水井１の水位が揚水開始水位HWLに到達する直前
までの間は、真空タンク22内の負圧を高めながら全速待
機運転が行われる。

．吸水井１の水位が揚水開始水位HWLに到達すると、
この水位を検出した水位検出信号に基づいて連通弁25を
一気に全開させる。これにより前記一連の密閉空間12に
真空タンク22の負圧が作用して、吸込管４内の水位を瞬
時に横軸ポンプが自吸能力で排水可能な水位まで引き上
げることになる（第２図参照）。この時点で真空ポンプ
20の作動を停めるか、弁21もしくは連通弁25の少なくと
も一方を閉弁することで吸水井１の水位の引き上げを停
止して揚水運転に切替えられる。

，吸水井１の水位が最低水位LWLよりも下位に低下す
ると、この水位を検出した水位検出信号に基づいて揚水
遮断手段13が開放されるので、ここから羽根車入口10に
空気が導入されることになり、揚水を遮断した全速気中
運転（全速待機運転）に切替えられる。したがって、吸
水井１の水位の異常低下によるポンプ運転機能障害の発
生を確実に防止することもできる。

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、即座に気中運転から揚水運転に切替えるられ
る。

このように、吸水井１水位が揚水開始水位HWLに到達
した時点で、瞬時に気中運転から揚水運転に切替えられ
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。

また、ポンプ本体や駆動系あるいは真空系２および吐
出弁７などに、万一、故障が発生していたとしても、吸
水井１の水位が最低水位LWL以下の低い時でも事前にポ
ンプを運転して故障を確認してこれに対処することがで
きるので、緊急時に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。

しかも、吸水井１の水位が最低水位LWLよりも下位に
低下すると、揚水を遮断した全速気中運転（全速待機運
転）に切替えられる。したがって、吸水井１の水位の異
常低下によるポンプ運転機能障害の発生を確実に防止す
ることもできる。

第３図は第２実施例の概略構成図であり、この実施例
では、真空タンク22の容量を前記第１実施例で述べた真
空タンク22の容量よりも小さく設定している。

このような構成であれば、 ．吸水井１の水位が最低水位LWLの下位から最低水
位LWLに到達した場合、弁21および連通弁25を開弁させ
た状態で真空ポンプ20を起動させる。ただし、連通弁25
はなくてもよい。

同時に、前記水位検出信号に基づいて吐出弁７を全開
させてポンプの全速気中運転、つまり全速待機運転を行
う。

．前記の作動により吸込管４内の水位IWLが吸水井
１の水位LWLよりもH2だけ高くなる（第４図参照）。

．吸水井１の水位が揚水開始水位HWLに到達する直前
までの間は、真空タンク22の負圧により吸込管４内の水
位IWLを吸水井１の水位LWLよりもH2だけ高めた状態で全
速待機運転が行われている。

．吸水井１の水位が揚水開始水位HWLに到達すると、
吸込管４内の水位はこれよりもH2だけ高いレベル、つま
り横軸ポンプが自吸能力で排水可能な水位まで引き上げ
られることになる（第４図Ｂ参照）。この時点で真空ポ
ンプ22の作動を停めるか、弁21もしくは連通弁25の少な
くとも一方を閉弁することで吸水井１の水位の引き上げ
を停止して揚水運転に切替えられる。

また、吸水井１の水位が最低水位LWLよりも下位に低
下すると、この水位を検出した水位検出信号に基づいて
揚水遮断手段13が開放されるので、前記第１実施例と同
様に、揚水を遮断した全速気中運転（全速待機運転）に
切替えられる。

即ち、第２実施例においても吸水井１の水位が揚水開
始水位HWLに到達した時点で、即座に気中運転から揚水
運転に切替えられるので、第１実施例と同様に吸水井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。

また、ポンプ本体や駆動系あるいは真空系２および吐
出弁７などに、万一、故障が発生していたとしても、吸
水井１の水位が最低水位LWL以下の低い時でも事前にポ
ンプを運転して故障を確認してこれに対処することがで
きるので、緊急時に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とともに、吸水井
１の水位が最低水位LWLよりも下位に低下すると、揚水
を遮断した全速気中運転（全速待機運転）に切替えられ
るので、吸水井１の水位の異常低下によるポンプ運転機
能障害の発生を確実に防止することもできる。

前記各実施例では、揚水遮断手段13がポンプケーシン
グ５に連通して、羽根車入口10を大気と連通または遮断
させる弁によって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、下部開放端を
吸水井１の最低水位LWLと同じレベルに設定し、かつ上
部開放端を羽根車入口10に開口した管によって、以上の
ように、請求項１および請求項２の発明によれば、吸水
井の水位が揚水開始水位に到達するまでの間は横軸ポン
プを全速気中運転させて、吸水井の水位の突発的な水位
の上昇に備えて待機運転させておき、吸水井の水位が揚
水開始水位に到達した時点では、吸込管内の水位を瞬時
にポンプケーシング内の羽根車に達して横軸ポンプが自
吸能力で排水可能な水位まで引き上げるか、もしくは既
に引き上げられており、タイミング遅れを生じることな
く、その待機運転（気中運転）から揚水運転に即座に切
替えることができるので、大量の水が吸水井に流入して
水位が突発的に上昇する緊急時にあっても、水位の異常
上昇による洪水の発生を確実に防止することができると
ともに、ポンプ本体やその駆動系あるいは真空系に故障
が発生した場合は、その故障を確認してそれに対する適
切な対処を実行し、緊急時における適正排水を確保する
ことができ、したがって、排水機場全体の信頼性を向上
することができる。

その上、吸水井の水位が最低水位よりも下位に低下し
たときは揚水遮断遮断によって全速気中運転に切り替え
ることができるので、吸水井の水位の異常低下によるポ
ンプ運転機能障害の発生を確実に防止することができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第１実施例の概略構成図、第２図
は第１実施例の吸水井の水位と吸込管内の水位との関係
を示す説明図、第３図は本発明に係る第２実施例の概略
構成図、第4A図および第4B図は第２実施例の吸水井の水
位と吸込管内の水位との関係を示す説明図、第５図は従
来例の概略構成図である。 １…吸水井 ３…羽根車 ４…吸込管 ７…吐出弁 10…羽根車入口 13…揚水遮断手段 20…真空ポンプ 22…真空タンク HWL…揚水開始水位 LWL…最低水位 IWL…吸込管内の水位 H2…揚水開始水位から横軸ポンプが自吸能力で排水可能
な水位までの高さ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプケーシング内の羽根車の上流側に吸
   込管が配置されている横軸ポンプを設置している吸水井
   の水位が最低水位に到達した時点で、真空ポンプの作動
   により真空タンク内を負圧化して、その負圧状態を吸水
   井の水位が揚水開始水位に到達する直前まで保持させて
   おくとともに、羽根車下流の吐出弁を開弁させて横軸ポ
   ンプの全速気中運転を行い、 前記吸水井の水位が揚水開始水位に到達した時に前記真
   空タンクの負圧を羽根車上流の吸込管内に作用させて該
   吸込管内の水位を瞬時に前記ポンプケーシング内の羽根
   車に達して横軸ポンプが自吸能力で排水可能な水位まで
   引き上げて揚水運転に切替え、 かつ、前記吸水井の水位が前記最低水位よりも下位に低
   下した時、揚水遮断手段を開成して羽根車入口に空気を
   導入して全速気中運転に切替えることを特徴とする横軸
   ポンプの運転方法。
2. 【請求項２】ポンプケーシング内の羽根車の上流側に吸
   込管が配置されている横軸ポンプを設置している吸水井
   の水位が最低水位に到達した時点で、真空ポンプの作動
   により真空タンク内を負圧化して、その負圧を羽根車上
   流の吸込管内に作用させて該吸込管内の水位を前記吸水
   井の水位よりも揚水開始水位から前記ポンプケーシング
   内の羽根車に達して横軸ポンプが自吸能力で排水可能な
   水位までの高さに相当するレベルだけ引き上げるととも
   に、羽根車下流の吐出弁を開弁させて横軸ポンプの全速
   気中運転を行い、 前記吸水井の水位が揚水開始水位に到達した時に前記真
   空タンクの負圧による吸水井水位の引き上げを停止して
   揚水運転に切替え、 かつ、前記吸水井の水位が前記最低水位よりも下位に低
   下した時、揚水遮断手段を開成して羽根車入口に空気を
   導入して全速気中運転に切替えることを特徴とする横軸
   ポンプの運転方法。