JP5411889B2 - ポンプの軸受診断装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプのケーシング内に配置された主軸を支持する軸受の診断装置およびその方法に関する。

従来、吸水槽に短時間かつ多量に流入する雨水に対処するために、種々の先行待機型立軸ポンプが提案されている。この先行待機型立軸ポンプは、降雨情報等に基づいて予め始動しておいて吸水槽への雨水流入と同時に排水を開始し、かつ、吸水槽内の水位が低下しても運転状態を維持する。この先行待機型立軸ポンプは、ケーシング内に水が存在しない状態での運転（気中運転）を行う必要がある。よって、ポンプの主軸を支持する軸受としては、無注水軸受が採用されている。そして、この無注水軸受の磨耗や破損の発生を監視する種々の方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、主軸と軸受との間に空気を供給する空気供給管路内の空気圧と、ケーシング内の吐出側圧力の差圧を検出し、その検出値に基づいて軸受の異常を判定するようにした軸受診断装置が記載されている。しかし、この診断装置は、軸受が水に浸かっている場合には異常を正確に判定できない。

また、特許文献２には、ケーシング外の圧力タンクから空気供給管路を介してケーシング内の主軸と軸受との間に空気を供給し、空気供給管路の空気圧の変化勾配に基づいて軸受の異常を判定するようにした診断装置が記載されている。この診断装置では、吸水槽内に溜められた水を排水し、排水停止状態で軸受を空気中に露出させ、この状態で診断処理を実行する構成としている。そのため、軸受の異常を正確に判定することができる。

しかし、特許文献２に記載の診断装置では、診断処理を実行する際に、吸水槽内に溜められた水量を確認し、軸受が空気中に露出するまで排水処理を実行し、その状態で始めて診断処理を実行できるため、処理に要する作業時間が長くなるという難点がある。

特開２００４−２１８５７８号公報 特開２００９−７４５３０号公報

本発明は、短時間で軸受を簡単かつ確実に空気中に露出させ、その軸受の異常を容易かつ正確に判定できる軸受診断装置およびその方法を提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、第１発明のポンプの軸受診断装置は、ポンプのケーシング内に主軸を支持する軸受を設け、これら軸受と主軸の隙間に、前記ケーシング外に配設した空気供給部から空気供給管路を介して空気を供給しながら、前記空気供給管路内の空気圧を圧力計によって検出し、その検出値に基づいて判定部によって前記軸受の異常を判定するようにしたポンプの軸受診断装置において、前記空気供給部は、第１および第２圧力容器と、これら圧力容器内に圧縮空気を供給する空気供給源とを備え、前記ポンプの前記ケーシングの下流側への排水経路に開閉可能な仕切弁を設けるとともに、前記仕切弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えた状態で、前記空気供給管路を介して前記空気供給部から前記軸受と前記主軸の隙間に空気を供給し、前記ケーシング内で前記軸受を空気中に露出させる露出制御部を設け、前記露出制御部によって前記第１圧力容器から空気を前記ポンプのケーシング内に供給して前記軸受を空気中に露出させた後、前記第２圧力容器から空気を前記軸受と前記主軸の隙間に空気を供給しながら、前記第２圧力容器から供給される空気圧を前記圧力計によって検出し、前記判定部は、前記圧力計の検出圧力に基づいて圧力低下時間を測定し、測定した時間に基づいて前記軸受の異常を判定する構成としている。

この診断装置では、仕切弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えることにより、ポンプのケーシングの吐出側から空気が漏出することを防止する。この状態で、空気供給管路を介して空気供給部から軸受と主軸の隙間に空気を供給する。その結果、吸水槽内に溜められた水量に拘わらず、ケーシング内の軸受を短時間で簡単かつ確実に空気中に露出させることができる。

軸受を空気中に露出させると、更に空気供給管路を介して空気供給部から軸受と主軸の隙間に空気を供給しながら、検出部によって空気供給管路内の空気圧を検出する。そして、その検出値に基づいて判定部が軸受の異常を判定するため、軸受の異常を容易かつ正確に判定することができる。具体的には、第１圧力容器中の空気により軸受を露出させ、第２圧力容器中の空気により判定部で異常を判定するため、軸受を露出させるためにケーシング内に供給する空気の量を計測する必要がない。よって、装置の簡素化を図り、コストダウンを図ることができる。また、診断時にも空気を安定した空気圧で供給できるため、軸受の異常を判定できる。しかも、軸受と主軸の隙間に空気を供給するため、これらの隙間に侵入した砂や塵等の異物を除去する清掃機能を得ることができる。

このポンプの軸受診断装置では、前記軸受の筒状をなす軸受ケーシングに、内部に位置する前記主軸との隙間に侵入した異物を排出する排出孔を設けることが好ましい。このようにすれば、軸受と主軸との間に異物が侵入することを抑制できるため、軸受の摩耗を抑制できる。

また、第２発明の軸受診断装置は、ポンプのケーシング内に主軸を支持する軸受を設け、これら軸受と主軸の隙間に、前記ケーシング外に配設した空気供給部から空気供給管路を介して空気を供給しながら、前記空気供給管路内の空気圧または前記空気供給管路内の空気圧と前記ケーシングの吐出側圧力の差圧を検出部によって検出し、その検出値に基づいて判定部によって前記軸受の異常を判定するようにしたポンプの軸受診断装置において、前記ポンプの前記ケーシングの下流側への排水経路に開閉可能な仕切弁を設けるとともに、前記仕切弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えた状態で、前記空気供給管路を介して前記空気供給部から前記軸受と前記主軸の隙間に空気を供給し、前記ケーシング内で前記軸受を空気中に露出させる露出制御部を設け、前記露出制御部によって前記軸受を空気中に露出させた状態で、前記検出部および前記判定部によって前記軸受の異常を判定するようにし、かつ、前記軸受の筒状をなす軸受ケーシングに、内部に位置する前記主軸との隙間に侵入した異物を排出する排出孔を設けた構成である。

そして、本発明のポンプの軸受診断方法は、ポンプのケーシング内に配置された主軸を支持する軸受の診断方法であって、前記ポンプのケーシングの下流側に設けた仕切弁を閉弁し、前記軸受と前記主軸の間の隙間に、空気供給源によって圧縮空気が充填された前記ケーシング外の第１圧力容器から空気供給管路を介して空気を供給して、前記ケーシング内で前記軸受を空気中に露出させ、更に、前記空気供給源によって圧縮空気が充填された第２圧力容器から前記空気供給管路を介して前記軸受と前記主軸の隙間に空気を供給しながら、前記空気供給管路内の空気圧を圧力計によって検出し、判定部が、前記圧力計の検出圧力に基づいて圧力低下時間を測定し、測定した時間に基づいて前記軸受の異常を判定するものである。

本発明のポンプの軸受診断装置では、吸水槽内の水量に拘わらず、空気供給管路を介して空気供給部から軸受と主軸の隙間に空気を供給することにより、ケーシング内で軸受を短時間で簡単かつ確実に空気中に露出させることができる。そして、引き続いて空気供給管路を介して空気供給部から軸受と主軸の隙間に空気を供給しながら、検出部の検出値に基づいて判定部が軸受の異常を判定するため、軸受の異常を容易かつ正確に判定することができる。よって、診断処理に要する作業時間を大幅に短縮できる。しかも、軸受と主軸の隙間に空気を供給するため、侵入した異物を除去する清掃機能も得ることができる。

本発明の実施形態に係る軸受診断装置を備える先行待機型立軸ポンプを示す概念図である。 図１の立軸ポンプを示す断面図である。 図２の第１および第２無注水軸受を示す拡大断面図である。 図２の第３無注水軸受を示す拡大断面図である。 差圧と隙間の関係を示すグラフである。 排水時のインペラ揚程と全揚程の流量の関係を示すグラフである。 空気圧と圧力低下時間の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る軸受診断装置１０を備える先行待機型立軸ポンプ（以下、単に立軸ポンプという）１１を示す。この軸受診断装置１０は、立軸ポンプ１１内に配設した無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常を判定するためのもので、空気供給部４２と、検出部（差圧計６４）と、制御盤６５と、端末６６とを配設したものである。

立軸ポンプ１１は、図示しない流入側管路から排水ポンプ場の吸水槽１２内に流入する雨水等の水を下流側に排水するためのものである。図２に示すように、この立軸ポンプ１１のケーシング１３は、直管状の揚水管１４ａ〜１４ｅと、下側の揚水管１４ｅの下端に連結されたインペラケーシング１５ａ，１５ｂと、インペラケーシング１５ｂの下端に連結された吸込ベル１６と、揚水管１４ａの上端に連結された吐出ケーシング１７を備えている。上端の揚水管１４ａは、立軸ポンプ１１が設置される吸水槽１２の据付床（図示せず）に固定するための固定フランジを備えている。吐出ケーシング１７は、鉛直方向から水平方向に湾曲したもので、その端部に吐出管１８が連結されている。この吐出管１８には、下流側への排水経路と連通および遮断（開閉）可能な仕切弁１９が設けられている。

立軸ポンプ１１のケーシング１３には、鉛直方向に延びるように主軸２０が配設されている。この主軸２０の下端はインペラケーシング１５ｂ内に位置し、その下端にインペラ２１が固定されている。主軸２０の上端側は、スラスト軸受２２および軸封装置２３によって回転可能に支持されている。また、主軸２０の上端はケーシング１３の外部に突出され、その上端に減速機構２４が連結されている。この減速機構２４には、駆動手段として内燃機関の１つであるディーゼル機関２５が連結されている。

ケーシング１３内において主軸２０は、ラジアル軸受として機能する水中軸受としての無注水軸受２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃによって回転可能に支持されている。上側の無注水軸受２６Ａは、揚水管１４ｂの内面から突出するリブに取り付けられ、中間の無注水軸受２６Ｂは、揚水管１４ｄの内面から突出するリブに取り付けられ、下側の無注水軸受２６Ｃは、インペラケーシング１５ａの内面から突出するリブに取り付けられている。

無注水軸受２６Ａ，２６Ｂは同様の構造を有するので、無注水軸受２６Ａについて説明する。図３に示すように、無注水軸受２６Ａは、両端開口の軸受ホルダ２７を備え、この軸受ホルダ２７が揚水管１４ｂのリブに固定されている。軸受ホルダ２７内には、略円筒状をなす軸受ケーシング２８が配設され、この軸受ケーシング２８にセラミックからなる２個の摺動体２９Ａ，２９Ｂを有するセラミック軸受２９が配設されている。これら摺動体２９Ａ，２９Ｂは、主軸２０の軸線方向に間隔をあけて配置され、その間に円筒状の空気室３０が形成されている。軸受ホルダ２７、軸受ケーシング２８およびセラミック軸受２９には、貫通した空気孔３１が設けられ、この空気孔３１によって空気室３０が無注水軸受２６Ａの外部と連通される。

無注水軸受２６Ｃは、無注水軸受２６Ａ，２６Ｂと略同様の構成である。具体的には図４に示すように、無注水軸受２６Ｃは、軸受ホルダ２７より大型の軸受ホルダ３２を備え、この軸受ホルダ３２がインペラケーシング１５ａのリブに固定されている。軸受ホルダ３２内には、軸受ケーシング２８より軸方向の寸法が長い軸受ケーシング３３が配設され、この軸受ケーシング３３の下部にセラミックからなる２個の摺動体３４Ａ，３４Ｂを有するセラミック軸受３４が配設されている。これら摺動体３４Ａ，３４Ｂの間には、円筒状の空気室３５が形成されている。そして、軸受ホルダ３２、軸受ケーシング３３およびセラミック軸受３４には、貫通した空気孔３６が設けられ、この空気孔３６によって空気室３５が無注水軸受２６Ｃの外部と連通される。また、無注水軸受２６Ｃの軸受ケーシング３３には、セラミック軸受３４の上側の筒状部３３ａに、内部に貫通配置した主軸２０との間の空間（隙間）に連通する排出孔３７が設けられている。この排出孔３７は、水に混入した砂や塵等の異物を排出可能な直径であり、周方向に所定間隔をもって複数（例えば３個）形成されている。

ケーシング１３には３本の空気注入配管３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが配設されている。これら空気注入配管３８Ａ〜３８Ｃは、それぞれ下流側の端部が無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの空気孔３１，３６に接続され、上流側の端部が吸水槽１２の据付床の上方に配管されている。個々の空気注入配管３８Ａ〜３８Ｃの上端には、後述する空気供給部４２の第１ホース５５を着脱可能に接続するためのコネクタ３９Ａ〜３９Ｃが配設されている。

また、図１に示すように、ケーシング１３には１本の差圧測定配管４０が配設されている。この差圧測定配管４０は、一端が無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃよりも下流側であるケーシング１３内の吐出側に連通するように配管され、他端が据付床の上方に配管されている。差圧測定配管４０の他端には、第２ホース５７を着脱可能に接続するためのコネクタ４１が配設されている。

図１に示すように、空気供給部４２は、立軸ポンプ１１のケーシング１３外に配設された第１および第２の圧力タンク（圧力容器）４３Ａ，４３Ｂと、圧縮空気を供給する空気供給源であるコンプレッサ４６とを備えている。

本実施形態の第１の圧力タンク４３Ａは予備タンクであり、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃを空気中に露出させるために、内部に充填した空気がケーシング１３内に供給される。圧力タンク４３Ａに対する圧縮空気の充填可能容量は、ケーシング１３の下流側に位置する仕切弁１９から無注水軸受２６Ｃまでの容積より多い。第２の圧力タンク４３Ｂは常用タンクであり、ディーゼル機関２５を起動する際に内部に充填した空気が供給されるとともに、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常を診断する際に内部に充填した空気が供給される。

圧力タンク４３Ａの入口（上）側および出口（下）側には第１ボール弁４４Ａ，４４Ｂが配設され、圧力タンク４３Ｂの入口側および出口側には第２ボール弁４５Ａ，４５Ｂが配設されている。これらボール弁４４Ａ，４４Ｂ，４５Ａ，４５Ｂは、開閉信号の入力によって空気供給管路を開閉する電動式のものである。また、圧力タンク４３Ａ，４３Ｂには、内部の空気圧を検出するタンク内圧力計（図示せず）が設けられている。コンプレッサ４６は、圧搾空気を吐出して圧力タンク４３Ａ，４３Ｂに空気を充填するものである。

これら圧力タンク４３Ａ，４３Ｂとコンプレッサ４６とは、金属製の硬質な配管である第１空気供給管４７によって接続されている。具体的には、第１空気供給管４７は、一端がコンプレッサ４６に接続され、分岐した一対の他端が圧力タンク４３Ａ，４３Ｂの上流側のボール弁４４Ａ，４５Ａに接続されている。また、第１空気供給管４７には、逆止弁４８と空気供給管路を開閉可能な電動式のボール弁４９が設けられている。

この空気供給部４２は、圧力タンク４３Ａ，４３Ｂの下流側のボール弁４４Ｂ，４５Ｂが第２空気供給管５０に接続されている。この第２空気供給管５０は、第３空気供給管５１と第４空気供給管５２に分岐され、第３空気供給管５１がディーゼル機関２５に接続され、第４空気供給管５２がケーシング１３の側に接続される。具体的には、第４空気供給管５２は、更に第５空気供給管５３と検出用配管５４に分岐されている。そして、第５空気供給管５３は、可撓性を有する配管である第１ホース５５を介して空気注入配管３８Ａ〜３８Ｃに接続される。また、検出用配管５４は、第２ホース５７を介して差圧測定配管４０に接続される。第１ホース５５にはコネクタ５６が設けられ、このコネクタ５６が空気注入配管３８Ａ〜３８Ｃのいずれかのコネクタ３９Ａ〜３９Ｃに接続される。第２ホース５７にはコネクタ５８が設けられ、このコネクタ５８が差圧測定配管４０のコネクタ４１に接続される。第２、第４および第５空気供給管５０，５２，５３と空気注入配管３８Ａ〜３８Ｃが、空気供給部４２をケーシング１３内の無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃと主軸２０の隙間に連通させる空気供給管路を構成する。

第４空気供給管５２には、圧力タンク４３Ａ，４３Ｂの側から順に、遮断弁５９、減圧弁６０、ボール弁６１、圧力計６２およびオリフィス６３が設けられている。また、検出用配管５４には差圧計６４が設けられている。

遮断弁５９は手動式であり、閉弁状態とすることにより圧力タンク４３Ｂからの空気をディーゼル機関２５へ供給し、開弁状態とすることにより圧力タンク４３Ａ，４３Ｂからの空気をケーシング１３へ供給するものである。減圧弁６０は圧力タンク４３Ａ，４３Ｂ内の圧力を減圧して第４空気供給管５２に供給するレギュレータとして機能するものである。ボール弁６１は手動式であり、開弁により第４空気供給管５２へ圧縮空気を供給する状態と、閉弁により圧縮空気の供給を停止する状態とを切り換えるものである。圧力計６２は、第４空気供給管５２内の圧縮空気の空気圧を検出する検出部である。オリフィス６３は、圧力タンク４３Ｂの空気を開放した際に、減圧に要する時間を一定にするためのものである。差圧計６４は、ケーシング１３内の無注水軸受２６Ａ〜２６Ｂよりも下流側の圧力と、第４空気供給管５２内の圧縮空気の空気圧（圧力タンク４３Ｂから無注水軸受２６Ａ〜２６Ｂと主軸２０の隙間への圧縮空気の供給圧）の差圧を検出する検出部である。

制御盤６５は、空気供給部４２のタンク内圧力計、圧力計６２および差圧計６４から入力される検出信号、端末６６に記憶されたプログラムからの指令、端末６６から入力されるオペレータの指令等に基づいて、空気供給部４２のコンプレッサ４６やボール弁４４Ａ，４４Ｂ，４５Ａ，４５Ｂ，４９の動作を制御して、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常検出のための診断処理を実行する。そして、この診断処理では、ケーシング１３内の無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃを空気中に露出させる露出制御部として機能する。また、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃを露出させた後は、検出部である圧力計６２および差圧計６４による検出時に圧力タンク４３Ｂから無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃと主軸２０との隙間に空気を供給し続ける測定制御部として機能する。

端末６６は、ノート型ＰＣ、各種の携帯情報端末等である。端末６６に要求される機能としては、軸受診断のためのプログラムを記憶および実行可能であること、オペレータが制御盤６５にアクセスするためのインターフェースを提供すること、オペレータに対して診断結果等を視覚的に表示できること、制御盤６５と有線又は無線で通信可能であること等がある。オペレータによって診断処理が実行されると、端末６６は、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの露出工程を実行した後、判定工程を実行する。

判定工程では、端末６６は、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの判定部として機能する。この判定工程は、差圧計６４によって検出した検出値に基づいて無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常の有無を判定する。図５は、差圧と隙間の関係を示すグラフである。この図に示すように、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃは、摩耗が少なく主軸２０との間の隙間が小さければ差圧計６４による検出値ΔＰが大きく、摩耗が進んで隙間が大きくなるにつれて差圧計６４による検出値ΔＰが小さくなる。そのため、端末６６には、交換準備が必要な状態の差圧値ΔＰａ、および、交換が必要な状態の差圧値ΔＰｂが判定値として記憶されている。そして、差圧計６４による検出値ΔＰと、これら判定値ΔＰａ，ΔＰｂとを比較することにより、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常を判定する。

次に、軸受診断装置１０を備える立軸ポンプ１１の動作について具体的に説明する。

まず、圧力タンク４３Ａ，４３Ｂ内には、コンプレッサ４６によって予め設定した圧力で圧縮空気が充填されている。そして、手動式の仕切弁１９は開弁状態とされ、下流側に連通した状態とされている。また、遮断弁５９およびボール弁６１は閉弁状態とされ、圧力タンク４３Ａ，４３Ｂ内の空気は、第２および第３空気供給管５０，５１を通してディーゼル機関２５に供給可能な状態となっている。

この状態で制御盤６５は、降雨情報等に基づいて吸水槽１２内に雨水が流入する前にディーゼル機関２５を起動させ、立軸ポンプ１１を気中運転させる。このディーゼル機関２５の起動時には、常用の圧力タンク４３Ｂの第２ボール弁４５Ｂを閉弁状態から開弁状態し、ディーゼル機関２５が起動すると第２ボール弁４５Ｂを再び閉弁状態とする。また、コンプレッサ４６を起動させるとともにボール弁４９，４５Ａを閉弁状態から開弁状態とし、圧力タンク４３Ｂ内に圧縮空気を供給して、再び設定圧力まで昇圧させる。そして、圧力タンク４３Ｂへの圧縮空気の充填が完了すると、ボール弁４９，４５Ａを開弁状態から閉弁状態とするとともに、コンプレッサ４６を停止させる。

吸水槽１２に雨水が流入すると、吸水槽１２内に溜められた雨水をインペラ２１によって揚水し、吐出管１８から下流側の吐出水槽などへ排水する。この排水処理時には、インペラ２１の上部に位置する無注水軸受２６Ｃのセラミック軸受３４には、立軸ポンプ１１の全揚程の約１０％の圧力が加わる。ここで、インペラ揚程および全揚程と流量の関係を図６に示す。全揚程に対するインペラ揚程の割合Ｈ_Ｉ／Ｈは略一定で、流量の変化に大きく依存はしない。その値は約９０％であり、インペラ２１によって発生する圧力が、立軸ポンプ１１で得られる圧力の大半で、全揚程の約１０％に相当する圧力変換に寄与していることが解る。

この圧力により図４中一点鎖線で示すように、ケーシング１３によって汲み上げた排水の一部が、無注水軸受２６Ｃの軸受ケーシング３３と主軸２０との間に流入してインペラ２１へ向けて流れる。その結果、排水に含まれた細かい砂・シルト等の異物が無注水軸受２６Ｃに注入されることになる。しかし、本実施形態では、無注水軸受２６Ｃの軸受ケーシング３３に排出孔３７を設けている。そのため、軸受ケーシング３３と主軸２０との間に流入した排水は、図示のように、排出孔３７を通して無注水軸受２６Ｃの外部へ排出される。よって、細かい砂・シルト等の異物がセラミック軸受３４の配設部分に侵入することを抑制できる。その結果、セラミック軸受３４の摩耗を抑制できる。

次に、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常の有無を診断する診断処理について説明する。

まず、オペレータは、立軸ポンプ１１が設置された吸水槽１２に端末６６を持参し、制御盤６５と端末６６の通信を確立する。また、空気供給部４２の第１ホース５５を無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃのいずれかに対応する空気注入配管３８Ａ〜３８Ｃに接続する。以下の説明では、図１に示すように、第１ホース５５を無注水軸受２６Ｃの空気注入配管３８Ｃに接続したものとする。また、第２ホース５７を差圧測定配管４０に接続する。さらに、オペレータは、仕切弁１９を開弁状態から閉弁状態とするとともに、遮断弁５９およびボール弁６１を閉弁状態から開弁状態とする。この状態で、端末６６の操作によって診断処理を実行することにより、露出工程および判定工程が実行される。

露出工程では、制御盤６５は、圧力タンク４３Ａの第１ボール弁４４Ｂを閉弁状態から開弁状態とする。これにより、圧力タンク４３Ａ内に充填された空気が、第２、第４、第５空気供給管５０，５２，５３、第１ホース５５および空気注入配管３８Ｃを通してケーシング１３内の無注水軸受２６Ｃに供給される。そして、この無注水軸受２６Ｃ内では、空気孔３６を通して空気室３５に空気が供給された後、主軸２０との隙間を通ってケーシング１３内に放出される。

このようにして圧力タンク４３Ａ内の空気をケーシング１３内に供給すると、仕切弁１９を閉弁状態としているため、ケーシング１３の吐出側から空気が漏出することが防止される。そのため、ケーシング１３内の水位が低下し、例えば図２に示すように、吸水槽１２内には中間の無注水軸受２６Ｂより高い水位ＷＬ１まで排水が溜められていても、圧力タンク４３Ａ内の全ての空気の供給することにより、ケーシング１３内では下側の無注水軸受２６Ｃより低い水位ＷＬ２まで低下させることができる。そして、圧力タンク４３Ａ内の圧縮空気を全て放出すると、第１ボール弁４４Ｂを開弁状態から閉弁状態とするとともに、第１ボール弁４４Ａを閉弁状態から開弁状態とする。

この露出工程では、無注水軸受２６Ｃ内に侵入した異物を除去する清掃機能も得ることができる。即ち、本実施形態の無注水軸受２６Ｃは、軸受ケーシング３３に排出孔３７を設けているため、空気室３５への異物の侵入を抑制することは可能であるが、全ての侵入を防止できるものではない。しかし、この露出工程にて圧力タンク４３Ａ内の空気をケーシング１３内に供給することにより、無注水軸受２６Ｃを空気中に露出させることができる。そして、この露出状態で更に空気が空気室３５に供給されるため、主軸２０やセラミック軸受３４の周辺の異物を、無注水軸受２６Ｃの外部に除去することができる。よって、セラミック軸受３４の摩耗を抑制できる。

このようにして露出工程が終了すると、制御盤６５は引き続いて判定工程を実行する。この判定工程では、圧力タンク４３Ｂの第２ボール弁４５Ｂを閉弁状態から開弁状態とし、圧力タンク４３Ｂ内の空気を第２、第４、第５空気供給管５０，５２，５３、第１ホース５５および空気注入配管３８Ｃを通してケーシング１３内の無注水軸受２６Ｃに供給する。そして、この無注水軸受２６Ｃ内では、空気孔３６を通して空気室３５に空気が供給された後、主軸２０との隙間を通ってケーシング１３内に放出される。

また、制御盤６５は、圧力タンク４３Ｂから供給される空気の圧力（圧力計６２の検出値）が予め設定したしきい値を維持するように、第２ボール弁４５Ａを閉弁状態から開弁状態とするとともに、ボール弁４９を閉弁状態から開弁状態とし、コンプレッサ４６を起動させる。そして、差圧計６４によって第４空気供給管５２内の空気圧と、ケーシング１３内の吐出側圧力の差圧を検出する。

差圧計６４による検出値は、制御盤６５を介して端末６６に保存される。そして、端末６６は、入力された差圧と予め設定された判定値ΔＰａ，ΔＰｂとを比較し、無注水軸受２６Ｃの異常の有無を判定する。そして、その判定結果を端末６６のモニタに表示して、オペレータに知らせる。なお、この判定工程でも露出工程と同様に、無注水軸受２６Ｃ内に侵入した異物を除去する清掃機能を得ることができる。

無注水軸受２６Ｃの診断処理が終了すると、第２ボール弁４５Ｂを開弁状態から閉弁状態に切り換える。そして、残りの無注水軸受２６Ｂ，２６Ａについて軸受診断を実行する場合には、第１ホース５５の接続を変更する。そして、残りの無注水軸受２６Ｂ，２６Ａの診断処理では、露出工程を実行することなく、判定工程のみを実行する。

無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの診断処理が終了すると、遮断弁５９およびボール弁６１を開弁状態から閉弁状態とするとともに、仕切弁１９を閉弁状態から開弁状態とする。また、第１および第２ボール弁４４Ｂ，４５Ｂを閉弁状態とするとともに、第１および第２ボール弁４４Ａ，４５Ａを開弁状態とし、コンプレッサ４６からの圧縮空気を圧力タンク４３Ａ，４３Ｂ内に充填する。但し、圧力タンク４３Ａへの圧縮空気の充填は、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの判定工程の実行時に並行して実行してもよい。

このように、本発明の軸受診断装置１０では、仕切弁１９を閉弁状態として圧力タンク４３Ａ内の空気をケーシング１３に供給することにより、吸水槽１２内に溜められた水量に拘わらず、ケーシング１３内の無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃを短時間で簡単かつ確実に空気中に露出させることができる。しかも、本実施形態では、圧力タンク４３Ａの充填可能容量を、ケーシング１３の下流側に位置する仕切弁１９から無注水軸受２６Ｃまでの容積より多くしているため、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃを露出させるためにケーシング１３内に供給する空気の量を計測する必要がない。よって、装置の簡素化を図り、コストダウンを図ることができるうえ、診断処理に要する作業時間を大幅に短縮できる。

また、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃを空気中に露出させると、圧力タンク４３Ｂから無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃと主軸２０の隙間に空気を供給しながら、差圧計６４によって第４空気供給管５２内の空気圧とケーシング１３内の差圧を検出し、その検出値に基づいて無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常の有無を判定するため、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常を容易に判定することができる。さらに、診断時には圧力タンク４３Ｂから安定した空気圧で空気を供給できるため、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常を正確に判定できる。

しかも、本実施形態では、インペラ２１の直上の無注水軸受２６Ｃの軸受ケーシング２８に、主軸２０との隙間に侵入した異物を排出する排出孔３７を設けているため、排水処理時に無注水軸受２６Ｃと主軸２０との間に異物が侵入することを抑制できる。また、診断処理時には、空気中に露出させた無注水軸受２６Ｃに対して更に空気を供給するため、主軸２０との隙間に侵入した砂や塵等の異物を除去する清掃機能を得ることができる。よって、無注水軸受２６Ｃの摩耗を大幅に抑制できる。

さらに、本実施形態では、立軸ポンプ１１の駆動手段としてディーゼル機関２５を用いているため、このディーゼル機関２５の起動用のコンプレッサ４６を圧力タンク４３Ａ，４３Ｂに対する圧縮空気の充填に兼用できる。よって、装置の簡素化を図り、コストダウンを図ることができる。

診断処理の判定工程は、第４空気供給管５２内の空気圧とケーシング１３の吐出側圧力の差圧を差圧計６４の検出値に基づいて判定する構成に限られず、種々の変更が可能である。

例えば、圧力計６２によって検出した検出値に基づいて無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常を判定してもよい。具体的には、図７は、空気圧と圧力低下時間の関係を示すグラフである。この図において、ａ１は無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの隙間が設計値である場合、ａ２は隙間が摺動体２９Ａ，２９Ｂ，３４Ａ，３４Ｂの交換を要する程度まで拡大している場合、ａ３は摺動体２９Ａ，２９Ｂ，３４Ａ，３４Ｂが破損して隙間が大きく拡大している場合を示している。この図から解るように、圧力低下時間ｔ１〜ｔ３は、隙間の拡大に伴って短くなる。そのため、端末６６には、時間計測を開始する圧力値Ｐ１と時間計測を終了する圧力値Ｐ２を予め記憶しておく。また、端末６６には、交換が必要な状態ａ２，ａ３の圧力低下時間ｔ２，ｔ３を判定値として予め記憶しておく。そして、圧力計６２によって所定時間毎に第４空気供給管５２内の空気圧を検出し、その検出値に基づいて圧力値Ｐ１からＰ２に低下するのに要した時間ｔを検出し、その検出時間と判定値とを比較することにより、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常を判定してもよい。

また、第４空気供給管５２に、ケーシング１３への空気の供給流量を検出する検出部として流量計を配設し、この流量計と差圧計６４の検出値と予め設定した判定値とで無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常の有無を判定する構成としてもよい。

即ち、本発明では、空気供給部４２によってケーシング１３内に空気を供給する露出工程を実行することにより、短時間で無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃを簡単かつ確実に空気中に露出させる。その後、所定の判定工程を実行することにより、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃの異常の有無を容易かつ正確に判定することができる。

なお、本発明のポンプの軸受診断装置１０は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、立軸ポンプ１１の駆動手段としてディーゼル機関２５を用いたが、モータを適用してもよい。また、前記実施形態では、一対の圧力タンク４３Ａ，４３Ｂを用い、圧力タンク４３Ａ内の空気によって露出工程を実行し、圧力タンク４３Ｂ内の空気によって判定工程を実行したが、大容量の１個の圧力タンクによって構成してもよい。勿論、コンプレッサ４６から直接空気を供給する構成としてもよい。

さらに、前記実施形態では、先行待機型立軸ポンプ１１の無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃを例に本発明を説明したが、本発明は他の立軸ポンプや横軸ポンプが備える水中軸受にも適用できる。また、無注水軸受２６Ａ〜２６Ｃ以外の水中軸受にも適用可能である。さらに、診断対象の軸受はセラミック軸受２９，３４に限定されない。さらにまた、端末６６の全部または一部の機能を制御盤６５に組み込んでもよく、逆に制御盤６５の機能の一部を端末６６に組み込んでもよい。

１０…軸受診断装置
１１…立軸ポンプ
１３…ケーシング
１８…吐出管（排水経路）
１９…仕切弁
２０…主軸
２１…インペラ
２６Ａ〜２６Ｃ…無注水軸受
２７，３２…軸受ホルダ
２９，３３…セラミック軸受
３０，３５…空気室
３１，３６…空気孔
３７…排出孔
３８Ａ〜３８Ｃ…空気注入配管
４０…差圧測定配管
４２…空気供給部
４３Ａ，４３Ｂ…圧力タンク
４６…コンプレッサ
４７，５０〜５３…空気供給管
５４…検出用配管
５５…第１ホース
５７…第２ホース
６２…圧力計（検出部）
６４…差圧計（検出部）
６５…制御盤（露出制御部）
６６…端末（判定部）

Claims (4)

1. ポンプのケーシング内に主軸を支持する軸受を設け、これら軸受と主軸の隙間に、前記ケーシング外に配設した空気供給部から空気供給管路を介して空気を供給しながら、前記空気供給管路内の空気圧を圧力計によって検出し、その検出値に基づいて判定部によって前記軸受の異常を判定するようにしたポンプの軸受診断装置において、
   前記空気供給部は、第１および第２圧力容器と、これら圧力容器内に圧縮空気を供給する空気供給源とを備え、
   前記ポンプの前記ケーシングの下流側への排水経路に開閉可能な仕切弁を設けるとともに、
   前記仕切弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えた状態で、前記空気供給管路を介して前記空気供給部から前記軸受と前記主軸の隙間に空気を供給し、前記ケーシング内で前記軸受を空気中に露出させる露出制御部を設け、
   前記露出制御部によって前記第１圧力容器から空気を前記ポンプのケーシング内に供給して前記軸受を空気中に露出させた後、前記第２圧力容器から空気を前記軸受と前記主軸の隙間に空気を供給しながら、前記第２圧力容器から供給される空気圧を前記圧力計によって検出し、
   前記判定部は、前記圧力計の検出圧力に基づいて圧力低下時間を測定し、測定した時間に基づいて前記軸受の異常を判定するようにした
   ことを特徴とするポンプの軸受診断装置。
2. 前記軸受の筒状をなす軸受ケーシングに、内部に位置する前記主軸との隙間に侵入した異物を排出する排出孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載のポンプの軸受診断装置。
3. ポンプのケーシング内に主軸を支持する軸受を設け、これら軸受と主軸の隙間に、前記ケーシング外に配設した空気供給部から空気供給管路を介して空気を供給しながら、前記空気供給管路内の空気圧または前記空気供給管路内の空気圧と前記ケーシングの吐出側圧力の差圧を検出部によって検出し、その検出値に基づいて判定部によって前記軸受の異常を判定するようにしたポンプの軸受診断装置において、
   前記ポンプの前記ケーシングの下流側への排水経路に開閉可能な仕切弁を設けるとともに、
   前記仕切弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えた状態で、前記空気供給管路を介して前記空気供給部から前記軸受と前記主軸の隙間に空気を供給し、前記ケーシング内で前記軸受を空気中に露出させる露出制御部を設け、
   前記露出制御部によって前記軸受を空気中に露出させた状態で、前記検出部および前記判定部によって前記軸受の異常を判定するようにし、かつ、
   前記軸受の筒状をなす軸受ケーシングに、内部に位置する前記主軸との隙間に侵入した異物を排出する排出孔を設けた
   ことを特徴とするポンプの軸受診断装置。
4. ポンプのケーシング内に配置された主軸を支持する軸受の診断方法であって、
   前記ポンプのケーシングの下流側に設けた仕切弁を閉弁し、
   前記軸受と前記主軸の間の隙間に、空気供給源によって圧縮空気が充填された前記ケーシング外の第１圧力容器から空気供給管路を介して空気を供給して、前記ケーシング内で前記軸受を空気中に露出させ、
   更に、前記空気供給源によって圧縮空気が充填された第２圧力容器から前記空気供給管路を介して前記軸受と前記主軸の隙間に空気を供給しながら、前記空気供給管路内の空気圧を圧力計によって検出し、
   判定部が、前記圧力計の検出圧力に基づいて圧力低下時間を測定し、測定した時間に基づいて前記軸受の異常を判定する
   ことを特徴とするポンプの軸受診断方法。

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