JP3905589B2 - Vibration prevention device for pump plant - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はポンププラントの振動防止装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
公共用ポンププラントにおいては、近年大容量、大深度ポンプの需要が急増している。理由は都市周辺の河川が天井川化し雨水が河川底を流れず地下放水路を流れ、これを海洋に放出するようになって来たためである。このプラントに使われるポンプは従来に較べて大容量で且つ高揚程なので駆動出力も大きくなりエネルギー密度の高いポンプとなる。
【0003】
プラント配管の水柱振動数は管路の長さ、大きさ、管厚及び流体の性質などにより一定の値となるが大深度になるのでポンプの吸込管端から吐出管端までの管路の距離は従来に較べて非常に長いものとなり水柱振動数の低下につながり10HZ 以下になる。
【0004】
ここで問題となるのは、エネルギー密度の高いポンプから発生する各種の振動成分のうち、数ヘルツの低周波振動数と管路の水柱振動数とが接近しているときに生じる共振現象であり、これはプラント配管全体に異常に大きな振動・騒音を惹き起こす。従来はこの異常振動が発生するとポンプ又は配管の改造により解決していた。
【0005】
図2は従来の大深度ポンププラントの一例の正面図である。図において、H3 は地面レベル、Aは電動機室、1は同電動機室に設けられている電動機、Bは中間軸受室、2は同中間軸受室に設けられている中間軸受台、Cはポンプ室、3は同ポンプ室に設けられている大深度ポンプである。ポンプの駆動軸は電動機1から中間軸受台2を経て大深度ポンプ3に接続されている。4はポンプ3の吸込側に設けられている吸込管である。ポンプ3の吐出側には、逆止弁5および吐出弁6を介して吐出管7が接続されている。吐出管7の主要部は鉛直に立ち上がっている。H1 はポンプ3の吐出レベル、H2 は吐出管7の頂点レベルである。図示の例ではH1 とH2 のレベル差は41mである。一般にこの種のポンププラントの吐出管7の長さは非常に長い。8はこのような長大な吐出管7を下部で支える鉛直部コンクリート台、9は吐出管7を側面から支える側面部コンクリート台、10は頂部コンクリート台である。
【0006】
このポンププラントにおいて、水は吸込管4の端部から吸込まれ、ポンプ3によって付勢され、吐出管7の端部へ放出される。放出端の高さは、地面レベルH3 より高い位置である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
エネルギー密度の高いポンプから発生する各種の振動成分のうち数ヘルツの低周波振動数と管路の水柱振動数が接近していると、共振現象又は自励現象が生じ、ポンププラント配管全体に異常に大きな振動・騒音を惹き起こす。
【0008】
共振現象又は自励振動は、小さいものであっても振動発生源があれば、水柱振動数との相関で発生する。また、水柱振動数は配管の固有値であり、設備を一旦製作してしまうと一定の値となり変えることは設備の大幅な改造を意味し大変困難な問題となる。
【0009】
本発明は上記の従来の問題を解決したものであって、簡単な装置によって共振あるいは自励振動の防止を図ろうとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決したものであって、ポンプと、その吸込側に連なり水中に開口する吸込管と、その吐出側に連なり上方へ伸び大気中に開口する長大な吐出管とからなるポンププラントの振動防止装置において、上記吸込管に設けられた空気取入口と、同空気取入口に連なり上記プラントの吸込液面レベルより上方に伸びて開口する空気取入管と、同空気取入管の開口端の近くに設けられその開口面積を変更することのできるオリフィスとからなり、同オリフィスの開口面積を種々変更して吸込管内に取り入れる空気量を調節し、これによって吐出管の水柱振動数を調整し、共振現象或いは自励振動を防止することを特徴とするポンププラントの振動防止装置に関するものである。
【0011】
水柱振動数は配管の固有値であるが、水柱内に混入する気泡の含有量によって変えることができる。したがって、水柱振動数がポンプの振動数と一致または近接しないよう、水柱振動数を変えることによって、共振や自励振動が発生しないようにすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の一形態に係る大深度ポンププラントの部分拡大正面図である。図において、11は吸込管4に設けられた空気取入口、Hは吸込液面レベル、12は前記空気取入口に連り吸込液面レベルHより高い位置へ伸びて開口している空気取入管、13は同空気取入管の管端近傍に設けられているオリフィスである。上記以外の部分は従来技術(図2)と同じである。
【0013】
本プラントにおいてポンプ3が運転されると水は吸込管4から吸込まれ、吐出管7から吐出される。この過程で、吸込管4内は負圧となっているので、オリフィス13の開口面積に応じて調量された空気が空気取入管12の上端から吸込まれ、空気取入口11を経てポンプの吸込管4に吸込まれ、吸込管4内の水に混入し、気泡となって水と共に吐出管7の方へ流れる。空気が混入したことによって配管の気柱振動数が変わる。
【0014】
一般に液体中の圧力波伝播速度(いわゆる音速)は気泡の含有量によって大きく変わる。気泡の量が多いほど圧力波伝播速度が低下する。圧力波伝播速度が低くなると水柱振動数も低下する。オリフィス開口面積を適切に選ぶことによって空気混入量を変え、振動発生源であるポンプの低周波振動数とポンププラント配管の水柱振動数とが近い値とならないよう調節し、共振現像または自励振動が発生しないようにすることができる。
【0015】
オリフィス開口面積の変え方は、例えば種々の開口面積のオリフィスを用意し、共振が発生した場合には順次取り替えて共振が起こらないものを選ぶとか、1枚のオリフィス板に多種の開口面積の開口を設け、スライドさせることによって共振が生じない開口を選定するようにすればよい。
【0016】
【発明の効果】
本発明のポンププラントの振動防止装置においては、吸込管に設けられた空気取入口と、同空気取入口に連なり上記プラントの吸込液面レベルより上方に伸びて開口する空気取入管と、同空気取入管の開口端の近くに設けられその開口面積を変更することのできるオリフィスとからなり、同オリフィスの開口面積を種々変更して吸込管内に取り入れる空気量を調節し、これによって吐出管の水柱振動数を調整し、共振現象或いは自励振動を防止することができるので、ポンプの振動と水柱の振動との共振又は自励振動が発生したとき、ポンプの改造又はプラント配管の大幅な改造をすることなく、容易に共振又は自励振動を回避することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る大深度ポンププラントの部分拡大正面図。
【図2】従来の大深度ポンププラントの一例の正面図。
【符号の説明】
1 電動機
2 中間軸受台
3 大深度ポンプ
4 吸込管
5 逆止弁
6 吐出弁
7 吐出管
8 鉛直部コンクリート台
9 側面部コンクリート台
10 頂部コンクリート台
11 空気取入口
12 空気取入管
13 オリフィス
H 吸込液面レベル
H1 吐出レベル
H2 頂点レベル
H3 地面レベル
A 電動機室
B 中間軸受室
C ポンプ室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration prevention device for a pump plant.
[0002]
[Prior art]
In public-use pump plants, demand for large-capacity, large-depth pumps has increased rapidly in recent years. The reason is that the rivers around the city have become ceiling rivers, and rainwater does not flow through the river bottom but flows through underground drainage channels, which are released into the ocean. The pump used in this plant has a large capacity and a high head as compared with the conventional pump, so that the drive output is large and the pump has a high energy density.
[0003]
The frequency of the water column in the plant piping is a constant value depending on the length, size, pipe thickness, and fluid properties of the pipe, but the depth is large, so the distance of the pipe from the suction pipe end to the discharge pipe end of the pump is equal to or less than lead 10H Z to a decrease in water column frequency becomes very long compared to the prior art.
[0004]
The problem here is the resonance phenomenon that occurs when the low frequency frequency of several hertz is close to the water column frequency of the pipeline among various vibration components generated from a pump with high energy density. This causes abnormally large vibration and noise to the entire plant piping. Conventionally, the occurrence of this abnormal vibration has been solved by remodeling the pump or piping.
[0005]
FIG. 2 is a front view of an example of a conventional deep pump plant. In the figure, H 3 is a ground level, A is an electric motor chamber, 1 is an electric motor provided in the electric motor chamber, B is an intermediate bearing chamber, 2 is an intermediate bearing stand provided in the intermediate bearing chamber, and C is a pump.
[0006]
In this pump plant, water is sucked in from the end of the suction pipe 4, energized by the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Among various vibration components generated from a pump with high energy density, if the low frequency frequency of several hertz is close to the water column frequency of the pipe line, a resonance phenomenon or self-excitation phenomenon occurs, and the entire pump plant piping is abnormal. Causes a lot of vibration and noise.
[0008]
Even if the resonance phenomenon or self-excited vibration is small, if there is a vibration generation source, the resonance phenomenon or self-excited vibration is generated in correlation with the water column frequency. In addition, the frequency of water column is an eigenvalue of piping, and once the equipment is manufactured, changing to a constant value means a major modification of the equipment, which is a very difficult problem.
[0009]
The present invention solves the above-described conventional problems, and aims to prevent resonance or self-excited vibration with a simple device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-described problem, and includes a pump, a suction pipe that is continuous with the suction side and opens into water, and a long discharge pipe that is continuous with the discharge side and extends upward and opens into the atmosphere. In the plant vibration prevention device, an air intake provided in the suction pipe, an air intake pipe connected to the air intake and extending upward from the suction liquid level of the plant, and an opening of the air intake pipe It consists of an orifice that is provided near the end and whose opening area can be changed. The opening area of the orifice is changed in various ways to adjust the amount of air taken into the suction pipe, thereby adjusting the water column frequency of the discharge pipe. In addition, the present invention relates to a vibration prevention device for a pump plant characterized by preventing a resonance phenomenon or self-excited vibration.
[0011]
The water column frequency is an eigenvalue of the pipe, but can be changed depending on the content of bubbles mixed in the water column. Therefore, resonance or self-excited vibration can be prevented from occurring by changing the water column frequency so that the water column frequency does not coincide with or close to the pump frequency.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a partially enlarged front view of a large depth pump plant according to an embodiment of the present invention. In the figure, 11 is an air intake provided in the suction pipe 4, H is a suction liquid level, 12 is an air intake pipe that is connected to the air intake and extends to a position higher than the suction liquid level H. , 13 are orifices provided near the pipe end of the air intake pipe. Parts other than the above are the same as in the prior art (FIG. 2).
[0013]
When the
[0014]
In general, the pressure wave propagation velocity (so-called sound velocity) in a liquid greatly varies depending on the bubble content. The greater the amount of bubbles, the lower the pressure wave propagation speed. As the pressure wave velocity decreases, the water column frequency also decreases. By appropriately selecting the orifice opening area, the amount of air mixing is changed, and the low frequency frequency of the pump, which is the source of vibration, is adjusted so that the frequency of the water column in the pump plant piping is not close to the value. Can be prevented from occurring.
[0015]
To change the orifice opening area, for example, orifices with various opening areas are prepared, and when resonance occurs, the orifices are sequentially replaced so that resonance does not occur, or openings with various opening areas are formed on one orifice plate. And an opening that does not cause resonance by sliding is selected.
[0016]
【The invention's effect】
In the vibration prevention device for a pump plant of the present invention, an air intake provided in the suction pipe, an air intake pipe connected to the air intake and extending upward from the suction liquid level of the plant, and the air It consists of an orifice that is provided near the open end of the intake pipe and whose opening area can be changed, and the amount of air taken into the suction pipe is adjusted by changing the opening area of the orifice in various ways, thereby the water column of the discharge pipe Since the resonance frequency or self-excited vibration can be prevented by adjusting the frequency, when pump vibration and water column vibration or self-excited vibration occurs, pump remodeling or plant piping remarkably remodeled. Without this, resonance or self-excited vibration can be easily avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially enlarged front view of a large depth pump plant according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of an example of a conventional large depth pump plant.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
Priority Applications (1)
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JP30791696A JP3905589B2 (en) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | Vibration prevention device for pump plant |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10148185A JPH10148185A (en) | 1998-06-02 |
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ID=17974718
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JP30791696A Expired - Lifetime JP3905589B2 (en) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | Vibration prevention device for pump plant |
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JP2753253B2 (en) * | 1988-03-25 | 1998-05-18 | 株式会社日立製作所 | Variable speed power plant |
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-
1996
- 1996-11-19 JP JP30791696A patent/JP3905589B2/en not_active Expired - Lifetime
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