JP4808112B2 - 除塵機、及び除塵機の運転方法 - Google Patents
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Description
本発明は除塵機、及び除塵機の運転方法に関し、特に、塵芥が大量に付着することにより除塵機に掛かる負荷が突発的に急増するような環境で除塵機を使用する場合に適用して有用なものである。
例えば火力発電所では、ボイラーで生成した蒸気を冷却するための復水器が備えられており、この復水器の冷却水として海水を用いている。通常、この復水器が冷却水を取り込む水路上には除塵機が設けられており、復水器に塵芥が取り込まれることを防いでいる（例えば、特許文献１参照）。
塵芥を捕捉する方式により種々の除塵機が存在するが、その内の一つにネット形除塵機がある。ネット形除塵機は、塵芥を捕捉する部分（スクリーン）がメッシュ状に形成されている（例えば金網等）。更にこのスクリーンは無端状に形成され、且つスプロケットに循環移動自在に張設されている。そしてスクリーンの下部が水路中に、上部が水路上に露出するよう水路に配設される。すなわち塵芥が水路に流入した際には、塵芥はスクリーンに付着するため、スクリーンの下流側に塵芥が流れない構成となっている。
スクリーンに付着する塵芥が増加すると、スクリーンを通過する水流が阻害され、下流側へ流れる水量が減少して、例えば水路下流側にある復水器に供給される冷却水の量が不足することになる。
このように塵芥がスクリーンに付着したとき、スクリーンの上流側と下流側との間には水位差が生じるため、これを検出することでスクリーンに付着した塵芥を除去するために各種機器を動作させている。例えば、最初にポンプを稼働させて取水すると共にこの水を所定の圧力値にまで昇圧させ、昇圧が完了した後スクリーンの内面に向けて噴射ノズルを介して噴射する。またポンプにより昇圧された水が所定値に達したら、モーター等を駆動させてスプロケットを回転させる。この結果、水路中でスクリーンに付着した塵芥はスクリーンの循環移動に伴い噴射ノズルの前に移動し、噴射される水によりスクリーンから剥離し、所定の回収箱に収められる。
このとき、自吸式ポンプを用いて水を昇圧する際には、自吸式ポンプを稼働させてから水の圧力が所定の圧力値に達するまで数分間かかる。この間、スクリーンは循環移動しないため、例えば大量のクラゲ等がスクリーンに付着すると、このクラゲ等が抵抗となってスクリーンを循環移動させる際の負荷が増大する。このため、先に稼働させた自吸式ポンプにより水が所定の圧力値に達した後にモーターを駆動させると、モーターはかかる負荷に応じた大きなトルクでスプロケットを回転させようとするため、駆動系の各部品を破損してしまうという問題が生じる。
例えば、駆動用減速装置のスプロケットを固定する部分には安全装置としてシャーピンが設けられており、モーターからの過大なトルクが掛かった際にスプロケット等を保護すべくこのシャーピンが切断される。この結果、スプロケットにはモーターのトルクが伝達されず、スクリーンも循環移動しなくなるという事態が生じる。更に、スクリーンに付着したクラゲ等はますますスクリーンの水路中の一部分に集中的に付着して水流を妨げ、スクリーン下流側に配設された復水器等への水の供給が滞るという問題を生じる虞がある。
一方、自吸式ポンプではなく短時間で水を昇圧してスクリーンに噴射することが可能な非自吸式ポンプ等を用いてかかる問題を回避することも可能であるが、設置やメンテナンスに掛かる費用は自吸式ポンプよりも高価である。
本発明は、かかる事情に鑑み、塵芥が大量に付着することにより除塵機に掛かる負荷が突発的に急増する場合においても確実に塵芥を回収する除塵機、及び除塵機の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の本発明の第１の態様は、回転軸が水流と略直交するよう水路中、及び水路上方にそれぞれ配設された一対のスプロケットに循環移動自在に支持されると共に通水性を有し無端状に形成されたスクリーンと、前記一対のスプロケットを介して前記スクリーンを循環移動させる駆動手段と、水路から水を汲み上げ且つ昇圧すると共に、前記スクリーンの内面に臨み配設された噴射ノズルに昇圧した水を供給する自吸式ポンプと、前記スクリーンの上流側と下流側との水位差が第１の閾値以上となったことを検出して前記自吸式ポンプを稼働させると共に、前記自吸式ポンプにより昇圧された水の圧力値が所定値に達したことを検出して前記駆動手段を駆動する制御手段とを具備する除塵機において、前記制御手段は、前記自吸式ポンプを稼働させてから汲み上げた水の圧力値が前記所定値に達するまでの間に、前記水位差が前記第１の閾値より大きい第２の閾値以上となったことを検出した場合には、前記駆動手段を駆動させることで前記スクリーンを停止状態から循環移動させることを特徴とする除塵機にある。
かかる第１の態様では、制御手段が、スクリーンの上流側、及び下流側の水位差を算出することでスクリーンに塵芥が付着したか否かを判定し、塵芥がスクリーンに付着した場合は、自吸式ポンプを駆動させる。更に制御手段は、自吸式ポンプにより昇圧された水の圧力値が所定値に達したことを検出した後、駆動手段を駆動させてスクリーンを循環移動させる。これにより塵芥が付着したスクリーンの一部分が循環移動して自吸式ポンプの前まで移動し、塵芥が噴射ノズルより噴射される水の圧力によりスクリーンから剥離する。
一方、制御手段が最初に自吸式ポンプを駆動させてから、自吸式ポンプにより昇圧される水の圧力値が所定値に達するまでの間に大量の塵芥がスクリーンに付着する場合、当初の水位差が更に増大したことを条件に、速やかに駆動手段を駆動させてスクリーンを循環移動させる。
この結果、大量の塵芥が水路中に浸漬されたスクリーンの一部分に集中的に付着する前にスクリーンを循環移動させることができる。従って、駆動手段は過大なトルクでスプロケットを回転させることがないため、スプロケットやスプロケットに設けられたシャーピンの破損を防止することができる。これにより、確実に塵芥を回収すると共に、水路の水流を良好に保つことができる。
また、自吸式ポンプは他の方式のポンプに比較して安価であるため、除塵機全体の製造コストを低減することができる。また、自吸式ポンプは分解して点検することが容易であるため、かかる除塵機の保守作業に掛かる負担を軽減することができる。
本発明の第２の態様は、回転軸が水流と略直交するよう水路中、及び水路上方にそれぞれ配設された一対のスプロケットに循環移動自在に支持されると共に通水性を有し無端状に形成されたスクリーンと、前記一対のスプロケットを介して前記スクリーンを循環移動させる駆動手段と、水路から水を汲み上げ且つ昇圧すると共に、前記スクリーンの内面に臨み配設された噴射ノズルに昇圧した水を供給する自吸式ポンプとを具備する除塵機の運転方法であって、前記スクリーンの上流側と下流側との水位差が第１の閾値以上となったことを検出して前記自吸式ポンプを稼働させると共に、前記自吸式ポンプにより昇圧された水の圧力値が所定値に達したことを検出して前記駆動手段を駆動すると共に、前記自吸式ポンプを稼働させてから汲み上げた水の圧力値が前記所定値に達するまでの間に、前記水位差が前記第１の閾値より大きい第２の閾値以上となったことを検出した場合には、前記駆動手段を駆動させることで前記スクリーンを停止状態から循環移動させることを特徴とする除塵機の運転方法にある。
かかる第２の態様では、スクリーンに塵芥が付着したか否かを判定し、塵芥がスクリーンに付着した場合は、自吸式ポンプを駆動させ、自吸式ポンプにより昇圧された水の圧力値が所定値に達したことを検出した後、駆動手段を駆動させる。
一方、最初に自吸式ポンプを駆動させてから、自吸式ポンプにより昇圧される水の圧力値が所定値に達するまでの間に大量の塵芥がスクリーンに付着する場合、水位差が増大することを検出したことをもって、速やかに駆動手段を駆動させてスクリーンを循環移動させる。
この結果、大量の塵芥が水路中に浸漬されたスクリーンの一部分に集中的に付着する前にスクリーンを循環移動させることができる。従って、駆動手段は過大なトルクでスプロケットを回転させることがないため、スプロケットやスプロケットに設けられたシャーピンの破損を防止することができる。これにより、確実に塵芥を回収すると共に、水路の水流を良好に保つことができる。
本発明によれば、塵芥が大量に付着することにより除塵機に掛かる負荷が突発的に急増する場合においても、確実に塵芥を回収することができる。これにより水路の水流を良好に保つことができ、下流側への水の供給を滞らせることなくすることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
図１は、本実施形態に係る除塵機の概略側面図である。
図１に示すように、駆動スプロケット２０はその回転軸が水流Ａ（図中左から右）に略直交するよう水路上方に配設されている。また、従動スプロケット２１もその回転軸が水流Ａに略直交するよう水路中且つ駆動スプロケット２０の下方に配設されている。
また、水路の幅方向の長さと略同一の幅を有し、且つ無端状に形成された金網であるスクリーン１０が、駆動スプロケット２０、及び従動スプロケット２１に張設されている。すなわち、スクリーン１０はその表面が水流Ａと略直交するよう配設されており、この結果、水が上流から下流へとスクリーン１０を通過する一方、水流Ａにより流入する塵芥７０がスクリーン１０の網部分に付着する。
モーター３０は、チェーン３１を介して駆動スプロケット２０に動力を伝達するよう構成されている。詳言するとモーター３０には減速装置（図示せず）が設けられており、この減速装置に設けられたスプロケット３３にチェーン３１が取り付けられている。また、この減速装置のスプロケット３３を固定する部分には安全装置としてシャーピン３２が設けられている。
モーター３０は後述するように制御部６０の制御信号に基づいてＯｎ／Ｏｆｆを制御される。このとき、モーター３０はスクリーン１０の上流側の表面が下から上へ（図中Ｂ）、下流側の表面が上から下（図中Ｃ）に循環移動するよう駆動スプロケット２０を回転させる。
一方、スクリーン１０の内側には、噴射ノズル４１がその噴射口をスクリーン１０の下流側の内面に向けて配設されており、自吸式ポンプ４０により所定の圧力値に昇圧された水が供給され、この昇圧した水を前記内面に向けて噴射する。
つまり、モーター３０が駆動することによりスクリーン１０が循環し、水路中で塵芥７０が付着したスクリーン１０の一部分が噴射ノズル４１の噴射口の前まで移動する。そして、噴射ノズル４１により噴射された水の圧力で、塵芥７０はスクリーン１０から剥離して、スクリーン１０の下流側に設けられた回収箱４２内部に落下する。
制御部６０は、スクリーン１０の上流側の水位Ｗ１を計測する上流側水位計測器５０と、スクリーン１０の下流側の水位Ｗ２を計測する下流側水位計測器５１とから各水位Ｗ１，Ｗ２のデータを受け取り、このデータに基づいてスクリーン１０に塵芥７０が付着したか否かを判定する。制御部６０は塵芥７０が付着していないと判定されたときは、モーター３０や自吸式ポンプ４０を稼働させず、塵芥７０が付着しているときはこれらを稼働させる。
詳言すると、水路に塵芥７０が流入していない場合、スクリーン１０は水流Ａにとって障壁とはならず、このため水位Ｗ１と水位Ｗ２はほぼ等しくなる。従って、水位Ｗ１と水位Ｗ２がほぼ等しいときはスクリーン１０に塵芥７０が付着していないと判定できる。一方、塵芥７０がスクリーン１０に付着すると、スクリーン１０に目詰まりが生じて、徐々に水位Ｗ１と水位Ｗ２の水位差Ｈが増加する。従って、水位差Ｈがあるときはスクリーン１０に塵芥７０が付着していると判定できる。
原則としては、制御部６０は、水位差Ｈが第１の閾値以上となったことを検出して塵芥７０がスクリーン１０に付着したと判定した場合、自吸式ポンプ４０を稼働させ、この自吸式ポンプ４０により昇圧される水の圧力値が所定値に達したことを検出した後、モーター３０を駆動させる。これは、自吸式ポンプ４０が稼働してから水を所定の圧力値に昇圧するまで数分間程度の時間を要するからである（以下、便宜上この時間を「準備時間」と称する。）。つまり、噴射ノズル４１から水が噴射している状態でモーター３０を駆動させてスクリーン１０を循環移動させることで、確実に塵芥７０をスクリーン１０から剥離させるためである。
一方、水路に大量の塵芥７０が流入する場合、当初の水位差Ｈを検出して自吸式ポンプ４０を稼働させ準備時間を終える頃には、更に多くの塵芥７０がスクリーン１０に付着して水位差Ｈが更に増大することになる。従って、制御部６０は、当初に算出した水位差Ｈが更に増大して第２の閾値以上となったことを検出したことをもって大量の塵芥７０がスクリーン１０に付着したと判定し、駆動スプロケット２０に過大なトルクが掛からないよう速やかにモーター３０を駆動させる。つまり、モーター３０は自吸式ポンプ４０の準備時間が経過するか否かに関わらず、大量の塵芥７０がスクリーン１０に付着したことを検出して駆動スプロケット２０を回転させる。これにより、モーター３０が駆動スプロケット２０を回転させるときには、準備時間経過後に駆動スプロケット２０を回転させる場合と比較して、より小さいトルクで駆動スプロケット２０を回転させることができるため、シャーピン３２の破損を回避し、駆動スプロケット２０を回転させて確実に塵芥７０を水路中から引き上げ、これを除去することができる。
図２は、制御部が自吸式ポンプ、及びモーターを制御する処理手順を示す図である。図２を用いて、制御部６０による自吸式ポンプ４０、及びモーター３０の制御を説明する。
まず、上流側水位計測器５０、及び下流側水位計測器５１から取得した水位Ｗ１と水位Ｗ２との水位差Ｈを算出する（ステップＳ１）。
次に、この水位差Ｈが、第１の閾値以上となったか否かを判定する（ステップＳ２）。本実施形態では例えばこの第１の閾値として３５０ｍｍを用いる。水位差Ｈが３５０ｍｍ未満である場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、所定の時間経過後、再び水位Ｗ１、水位Ｗ２を取得して水位差Ｈを計測する（ステップＳ１）。一方、水位差Ｈが３５０ｍｍ以上となった場合、スクリーン１０に塵芥７０が付着したと判定して、自吸式ポンプ４０を稼働させる（ステップＳ３）。
自吸式ポンプ４０を稼働させた後、自吸式ポンプ４０により昇圧される水が所定の圧力値に達するまでの間（準備時間）に、水位差Ｈが第２の閾値以上となったか否かを判定する（ステップＳ４）。本実施形態では例えば第２の閾値として４５０ｍｍを用いる。水位差Ｈが４５０ｍｍ未満の場合は（ステップＳ４：Ｎｏ）、従来通り、ポンプにより昇圧される水の圧力値が所定値以上となるか否かを判定する（ステップＳ５）。本実施形態では例えばこの所定値として０．２ＭＰａを用いる。次に、当該圧力値が０．２ＭＰａ以上となっているならば（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、モーター３０を駆動させる（ステップＳ６）。当該圧力値が０．２ＭＰａ未満であるならば（ステップＳ５：Ｎｏ）、所定の時間経過後、再び水位差Ｈが４５０ｍｍ以上となったか否かを判定する（ステップＳ４）。
一方、準備時間中に大量の塵芥７０がスクリーン１０に吸着したことにより、水位差Ｈが４５０ｍｍ以上となった場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、モーター３０を稼働させる（ステップＳ６）。すなわち、自吸式ポンプ４０による水の昇圧の進捗状況に関わらず、モーター３０が駆動され、スクリーン１０が循環移動する。この結果、自吸式ポンプ４０の準備時間経過前にモーター３０を速やかに駆動させるため、大量の塵芥７０が水路中に浸漬されたスクリーン１０の一部分に集中的に付着する前にスクリーン１０を循環移動させることができる。従って、モーター３０は過大なトルクで駆動スプロケット２０を回転させることがないため、駆動スプロケット２０やシャーピン３２の破損を防止することができる。
除塵機１に用いるポンプとして自吸式ポンプ４０を用いても、上述したような制御部６０による制御を行うことで、高価な非自吸式ポンプを用いた場合と同様に、シャーピン３２等の破損を回避して、確実に塵芥７０を水路中から引き上げて除去し、水流Ａを良好に保つことができる。また自吸式ポンプ４０は安価であり、且つ分解して点検することが容易であることから、除塵機１全体の製造コストを低減することができると共に、メンテナンスに掛かる作業負担を軽減することができる。
以上に説明したように、本実施形態に係る除塵機１は、大量の塵芥７０がスクリーン１０に付着することによりモーター３０や駆動スプロケット２０等に掛かる負荷が突発的に増大する場合においても、モーター３０等を破損させずに、且つ確実に塵芥７０を回収して、水路の水流を良好に保つことができる。
本発明は、水路からの取水を利用する産業で利用することができる。
１ 除塵機
１０ スクリーン
２０ 駆動スプロケット
２１ 従動スプロケット
３０ モーター
３１ チェーン
３２ シャーピン
３３ スプロケット
４０ 自吸式ポンプ
４１ 噴射ノズル
４２ 回収箱
５０ 上流側水位計測器
５１ 下流側水位計測器
６０ 制御部
７０ 塵芥
１０ スクリーン
２０ 駆動スプロケット
２１ 従動スプロケット
３０ モーター
３１ チェーン
３２ シャーピン
３３ スプロケット
４０ 自吸式ポンプ
４１ 噴射ノズル
４２ 回収箱
５０ 上流側水位計測器
５１ 下流側水位計測器
６０ 制御部
７０ 塵芥
Claims (2)
- 回転軸が水流と略直交するよう水路中、及び水路上方にそれぞれ配設された一対のスプロケットに循環移動自在に支持されると共に通水性を有し無端状に形成されたスクリーンと、
前記一対のスプロケットを介して前記スクリーンを循環移動させる駆動手段と、
水路から水を汲み上げ且つ昇圧すると共に、前記スクリーンの内面に臨み配設された噴射ノズルに昇圧した水を供給する自吸式ポンプと、
前記スクリーンの上流側と下流側との水位差が第１の閾値以上となったことを検出して前記自吸式ポンプを稼働させると共に、前記自吸式ポンプにより昇圧された水の圧力値が所定値に達したことを検出して前記駆動手段を駆動する制御手段とを具備する除塵機において、
前記制御手段は、前記自吸式ポンプを稼働させてから汲み上げた水の圧力値が前記所定値に達するまでの間に、前記水位差が前記第１の閾値より大きい第２の閾値以上となったことを検出した場合には、前記駆動手段を駆動させることで前記スクリーンを停止状態から循環移動させる
ことを特徴とする除塵機。 - 回転軸が水流と略直交するよう水路中、及び水路上方にそれぞれ配設された一対のスプロケットに循環移動自在に支持されると共に通水性を有し無端状に形成されたスクリーンと、
前記一対のスプロケットを介して前記スクリーンを循環移動させる駆動手段と、
水路から水を汲み上げ且つ昇圧すると共に、前記スクリーンの内面に臨み配設された噴射ノズルに昇圧した水を供給する自吸式ポンプとを具備する除塵機の運転方法であって、
前記スクリーンの上流側と下流側との水位差が第１の閾値以上となったことを検出して前記自吸式ポンプを稼働させると共に、前記自吸式ポンプにより昇圧された水の圧力値が所定値に達したことを検出して前記駆動手段を駆動すると共に、
前記自吸式ポンプを稼働させてから汲み上げた水の圧力値が前記所定値に達するまでの間に、前記水位差が前記第１の閾値より大きい第２の閾値以上となったことを検出した場合には、前記駆動手段を駆動させることで前記スクリーンを停止状態から循環移動させる
ことを特徴とする除塵機の運転方法。
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