JP6181131B2 - 曲がり管路における横断管の流速計測装置及び該横断管の流速計測方法 - Google Patents
曲がり管路における横断管の流速計測装置及び該横断管の流速計測方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は特には、下水道管路における伏越し部の横断管に適用されて好適な当該計測装置及び計測方法に関する。
しかし、堆積土砂の除去に先立って、当該横断管内の堆積の状況を把握するための計測が重要であることは論を俟たないが、従来より伏越し部の横断管内の計測に係る技術はその過酷な状況から全く手が付けられておらず、計測、更にはその後の除去・清掃作業の一貫して行われる技術は未だ確立していない。
なお、上記の除去工法の一公知例として特開平10−131278のものは、通線ワイヤーに重量性の大型の球状体を取り付け、該球状体を横断管内を逆流移動させて横断管内の堆積物を除去するものであるが、これによれば、通線に大きな荷重負担が掛かり、管口に設置される滑車に負荷を与え、管口の損傷は避けられない。さらには、当該滑車を管口にどのように設置するのか何ら具体的な対策も採られていない。
なお、このような問題・状況は、下水道管路に留まらずその他の管路(上水管、パイプライン)においても起こり得ることである。
本発明はこのため、立孔から横断管にわたって所期の張力をもって移動可能に架設される通線を介し、該通線の所期位置及び所期のたわみ、傾斜角に基づき該通線に配された測定装置の位置決めをなすことにより、この課題を達成できるとの知見に基づいてなされたものである。
(第1発明)
本発明の第1は、曲がり管路に配される通線とともに使用される横断管の流速計測装置に係り、請求項1に記載のとおり、
上流から下流への流体の流れをなす流体管路の、対向する立孔間を直線状の横断管を介して流通状態に接続される曲がり管路において、
前記立孔及び横断管にわたって配されるとともに該立孔及び横断管の軸方向に所期の張力をもって移動する通線に連結されて使用される該横断管の流速計測装置であって、
前記通線には取付け台車が固定介装されるとともに該通線は前記横断管内において懸垂曲線状態を保持し、
前記通線の取付け台車の下面に固設された取付け板を介して前記横断管内の水流の実流速を検知する流速計測装置部が固定状に取り付けられてなる、
ことを特徴とする。
本第1発明は、以下の実施形態でより具体的に示され、かつはその実施形態より抽出される発明概念である。
上記において、
a)「流体管路」は上下水道、パイプラインを含む。
b)横断管の「直線状」は、水平に限定されず、傾斜状態を除外するものではない。
また、上記構成において、
1)流速計測装置部のセンサーは電磁流速計であること、
2)流速計測装置部のセンサーは電気流速計であること(該電気流速計はプロペラ駆動を含む)、
3)センサーには計測値の傾斜角度補正機能を有すること、
4)センサーによる計測値は外部の傾斜角度補正機能部により補正を受けること、
5)本流速計測装置の連結される通線は、次のようにして配すること、
すなわち、下端に所定の曲率の曲がり部よりなる管口保護部を有し、その長手方向に通線の誘導路が形成されたレール材を、該管口保護部を横断管の管口に臨ませるとともに、相対する立孔のそれぞれの壁面に沿って立設し、該両立孔の上位に配された各ウインチにより当該通線を該レール材の誘導路に沿って所定の張力をもって誘導し、立孔間の横断管内に高さ及び張力を調整して配すること、
は適宜採択される選択的事項である。
なお、1)〜5)は矛盾しない限りにおいて互いに組合せ可能である。
本流速計測装置の使用において、流速計測装置部は上流側に向けられ、横断管内の通線は、本断面計測装置の移動する位置において当該計測装置の集中荷重を受けて所期のたわみ及び傾斜角をなす。すなわち、本流速計測装置はその自重を取付け板を介して通線に作用するが、当該装置の自重及び通線の自重により(浮力も付加される)、所期の張力が導入された通線は当該位置で所期のたわみ量及び傾斜角を現す。
通線の移動に伴い、本流速計測装置部内の速度センサーにより横断管内の各位置の実流速を検知し、通線の傾斜角情報により補正を加えて横断管内の各位置の水平流速を得、これにより横断管内の各位置の堆積状況を表示する。
本発明の第2は、曲がり管路における横断管の流速計測方法に係り、請求項2に記載のとおり、
上流から下流への流体の流れをなす流体管路の、対向する立孔間を直線状の横断管を介して流通状態に接続される曲がり管路において、
前記立孔及び横断管にわたって配されるとともに該立孔及び横断管の軸方向に所期の張力をもって移動する通線に連結されて使用され、
前記通線には取付け台車が固定介装されるとともに該通線は前記横断管内において懸垂曲線状態を保持し、
前記通線の取付け台車の下面に固設された取付け板を介して前記横断管内の水流の実流速を検知する流速計測装置部が固定状に取り付けられてなる、
流速計測装置を使用してなされる横断管の流速計測方法であって、
前記通線の移動とともに、前記流速計測装置部により実流速を計測し、
上記通線の移動量と前記計測された実流速を補正した水平速度とを表示してなる、
ことを特徴とする。
本第2発明は、以下の実施形態でより一層具体的に示され、かつはその実施形態より抽出される発明概念である。
上記において、
a)「流体管路」は上下水道、パイプラインを含む。
b)横断管の「直線状」は、水平に限定されず、傾斜状態を除外するものではない。
c)通線の「移動位置」は、通線の横断管での軸方向移動量、本流速計測装置の存する位置での通線のたわみ及び傾斜角を含む。
また、上記構成において、
1)流速計測装置部のセンサーは電磁流速計であること、
2)流速計測装置部のセンサーは電気流速計であること(該電気流速計はプロペラ駆動を含む)、
3)センサーには計測値の傾斜角度補正機能を有すること、
4)センサーによる計測値は外部の傾斜角度補正機能部により補正を受けること、
5)本流速計測装置の連結される通線は、次のようにして配すること、
すなわち、下端に所定の曲率の曲がり部よりなる管口保護部を有し、その長手方向に通線の誘導路が形成されたレール材を、該管口保護部を横断管の管口に臨ませるとともに、相対する立孔のそれぞれの壁面に沿って立設し、該両立孔の上位に配された各ウインチにより当該通線を該レール材の誘導路に沿って所定の張力をもって誘導し、立孔間の横断管内に高さ及び張力を調整して配すること、
は適宜採択される選択的事項である。
なお、1)〜5)は矛盾しない限りにおいて互いに組合せ可能である。
本流速計測方法において、流速計測装置部は上流側に向けられる。
横断管内の通線は、本流速計測装置の移動する位置において当該計測装置の集中荷重を受けて所期のたわみ及び傾斜角をなす。すなわち、本流速計測装置はその自重を取付け板を介して通線に作用するが、当該装置の自重及び通線の自重により(浮力も付加される)、所期の張力が導入された通線は当該位置で所期のたわみ量及び傾斜角を現す。
通線の上流から下流への移動に伴い、本流速計測装置部内の速度センサーにより横断管内の各位置の実流速を検知し、通線の傾斜角情報により補正を加えて横断管内の各位置の水平流速を得る。
この水平流速情報に基づいて、通線の移動とともに横断管の各断面の流速状況を表示する。
図1〜図16は本発明の一実施形態である下水道管路の伏越し部への適用を示す。
しかして、この伏越し部において、人孔1内にレール材5が立て込まれ、該レール材5に案内されて通線6が誘導される。地上には人孔1の開口部1aに臨んで作業装置Sが配され、該作業装置Sに搭載されたウインチ7(7Aは上流側ウインチ、7Bは下流側ウインチ)により、通線6の両端を巻き取り・巻き戻して、通線6を移動させ、かつ該通線6に所要の張力を導入する。
(1) 通線6の導通
通線6を上流側地上より上流側人孔1A、伏越し横断管路2、下流側人孔1B、そして下流側地上に導通する。
通線6の伏越し横断管路2内への導通については、本実施形態では従来より使用されている噴射ノズルを用いるが、他の態様を除外しない。当該噴射ノズルは出願人らの特許第2791502号(特許公報では下水道管用洗浄装置)により公知である。
図2は当該特許公報の一図面を示し、ここに、Sは下水道管用洗浄装置(噴射ノズル)、Hはこの装置Sに接続される高圧ホース、Iは圧縮空気ホース、Jはリール、高圧ポンプ、圧縮部を含む駆動部である。
(1a) 地上において、噴射ノズル、高圧水ポンプ、ホースが準備される。
通線(ワイヤー)6の端部を噴射ノズルに結合し、該噴射ノズルとともに上流側人孔1Aに落し込み、該噴射ノズルを上流側人孔1Aの管口に臨ませる。そして、噴射ノズルをそのジェット(噴射流)推進により伏越し横断管2内を下流側に向けて進行させる。
噴射ノズルが下流側人孔1Bに到達したとき、下流側人孔1Bで噴射ノズルの通線を引き上げる。
(1b)上流側及び下流側地上部で通線6を作業装置Sの電動ウインチ7に取り付ける。この状態では通線6は弛んだ状態であるが、ウインチ7の駆動により通線6に必要に応じて速やかに張力が導入される。
上流側人孔1A、下流側人孔1Bに管口保護器付きレール材5を設置する。該レール材5には管口部位においてレベル調整材10が適宜付加される。
図3〜図6に該管口保護器付きレール材5の詳細構造を示す。
レール材5は、長尺の鋼(特にはステンレス鋼)製の型材いわゆるC型チャンネルよりなり、上位より鉛直部5A、曲がり部5B、水平部5Cの各部位よりなる。
該型材(C型チャンネル材)の断面構成につき、背面部12(寸法A)、両側面部13(寸法B)、前面部14(寸法C)よりなり、前面部14間に溝15、更に該チャンネル材の内部に溝空間16が形成される。本実施形態として、A12cm、B6cm、C2cm、厚さt3.2mmを採る。
鉛直部5Aは、長尺をもって本レール材5の上位部位を占め、その長さは人孔深さを目途として決められる。
更に、鉛直部5Aは、分割体100をもって構成され、各分割体100を継ぎ足して長尺とされる。このため、各分割体100は本体101の上下端にフランジ102(上フランジ102a、下フランジ102b)が形成され、各フランジに開設された穴に締具103のボルト104を挿通し、ナット105を締め込んで接合される。分割体100の長さは1mを標準とし、人力による扱いが容易とされる。
なお、該鉛直部5Aの下端は後記する曲がり部5B及び水平部5Cと一体とされる。
本レール材5の定位置で、レール材5の上端すなわち鉛直部5Aの上端は、地上部に突出し、該地上部で固定把持される。
(曲がり部5B)(図3、図6参照)
曲がり部5Bは、所定の曲率(曲率半径)Rをもって鉛直部5Aに連設される。該Rは本レール材5の人孔1の壁面との距離(間隔)を決め、本実施形態では例えばRは30cmを採る。
本曲がり部5Bにおいて、レール材5の背面部12の背面の中心線上に四分円形状の平板すなわちR(アール)材18が固設される。18aはその水平辺部、18bはその垂直辺部である。該R材18は所定の厚みを有し、間隔保持とともに補剛の機能を果す。
なお、曲がり部5Bにおいて、その背面部12に溝空間16に臨んで複数の円筒状転がり軸受(コロ軸受)を相並べて配する態様を採ることができる。この態様によれば、レール材5内に配される通線6の移動が円滑になされる。
(水平部5C)(図3、図6参照)
水平部5Cは、曲がり部5Bに連設され、定位置において管口の頂部に当接する。該水平部5Cの長さは本レール材5の人孔開口部1aからの挿入に支障のない長さで決められ、本実施形態では開口部が60cmを採るとき15cm程度を相当とする。
しかして、レール材5が通線6を介して所要の引上げ力を受けるとき、該水平部5Cの管口部位では最大の曲げモーメントを受けるものとなる。このため、当該部位ではR材18が補強を担い、更には図3、図6に示すレベル調整材10とともに使用されて補剛を高める。
水平部5Cの先端は、通線6の移動(特には該通線6に移動体が取り付けられる態様において)の便宜に備えて広口部20が形成される。該広口部20はいわゆるラッパ状をなし、20aはその側方へ広がる部位(側方拡開部)であり、20bはその上方へ広がる部位(上方拡開部)である。上方拡開部20bはレベル調整材10を使用するもとで形成されるものであり、レベル調整材10が使用されない場合には不要である。
上記構成において、「管口保護器」は曲がり部5B、水平部5Cによって構成されるが、これに限定されるものではない。
レベル調整材10は、上記した曲がり部5B、水平部5Cの上面に当接して配される。10aはその上面、10bはその側面、10cはその下面である。該レベル調整材10のR部には溝が成形され、R材18を受け入れる。
該レベル調整材10は、後記するように、多段にして使用され得る。第1段はレール材5における曲がり部5B、水平部5Cの曲げ補強としても機能する。
(2a)
レール材5の下端部すなわち鉛直部5Aの最下端部、曲がり部5B、水平部5Cの一体ものを人孔1の開口部1aより人孔1内へ挿入し、一旦その上端を地上部で把持し、次いで、その上に鉛直部5Aの分割体100をそのフランジ102を介して継ぎ足し、再び人孔1内へ挿入する。レール材5の下端には適宜レベル調整材10が取り付けられている。
以後、レール材5の鉛直部5Aをその分割体100により順次継ぎ足し、長尺のレール材5を得る。
レール材5の下端が管口に臨む位置になるとき、水平部5Cの上面を管口の頂部より一定の間隔を保持しつつ押し込み、しかる後、レール材5を引き上げ、水平部5Cの上面、もしくはレベル調整材10の上面を管口の頂部に当接させる。(2b)
レール材5の鉛直部5Aはその下端のR材18により人孔1の内壁と所定の間隔をもって配される。すなわち、本実施形態では人孔1の内壁より30cmの間隔を保って配されることになる。
地上部においては、レール材5の上端が固定される。
作業装置Sの上流側ウインチ7A、下流側ウインチ7Bを駆動し、緩み状態にある通線6を管口保護器付きレール材5の鉛直部5A及び曲がり部5Bの溝15より溝空間16内に導き、該溝空間16内に沿わせて下流側ウインチ7Bに巻き取る。これにより、通線6は曲がり管路において、上流より下流にかけて一貫して所定状態に張設がなされる。
ここに、通線6は鋼線(ワイヤー)が使用され、径φ12mmを規格とし、単位長さ質量w0.53kg/mを採る。また、ウインチ7は上下流側とも1.3トンを規格として使用される。
図7、図8は、当該作業装置Sの詳細を示す。
本作業装置Sはフレーム22を基体とし、前後の車輪23(前輪23A、後輪23B)によって移動可能とされるが、前部のアウトリガー24を前方へ引き出して地表に定置することにより固定状態となる(すなわち反力を受け止める)。フレーム22は四角箱状をなし、上部フレーム22A、下部フレーム22B、及びこれらの上部フレーム22Aと下部フレーム22Bとを繋ぐ4周の柱材22C、更にはこれらのフレーム材(22A、22B、22C)に取り付けられる他の剛性材よりなる。車輪23の前輪23A及び後輪23Bはキャスター型式となっており、横移動も可能である。アウトリガー24は、その水平部(水平材)24aが上部フレーム22A内に収納、引き出し可能となっており、水平部24aの端部には鉛直部(鉛直材)24bが配される。
フレーム22の上部の後方にはウインチ7が設置され、駆動部(電動モータ)7aをもって回転駆動される。駆動部7aには変位量センサー25が配され、ウインチ7の回転量を計り、通線6の巻取り量・巻戻し量、すなわち通線6の変位量を計測する。
フレーム22の上部フレーム22Aの中央部に剛接状に横架された梁材(フレーム材)22A’に、ピン結合をもって棒状の滑車支持体27が上下回転自在に取り付けられ、該滑車支持体27の先端には滑車28が回転自在に取り付けられる。滑車支持体27の下面とフレーム22の前部の上部フレーム22A(他の上部フレーム22Aよりも低くされている)の上面との間には荷重センサー29が介装設置され、該荷重センサー29に負荷される荷重、ひいては通線6に懸かる張力を計測する。
アウトリガー24につき、鉛直部(鉛直材)24bの下端には高さ調整機能付き定置板24cが配される。該高さ調整機能付き定置板24cの操作をもって地表面へ均等な押圧がなされ、本作業装置Sのぐらつきのない確実な固定がなされる。
作業装置Sは上記構成に加え、レール材5を吊り下げる吊下げ装置120を備え、該吊下げ装置120を介してレール材5の保持(不動状態)がなされる。
吊下げ装置120は作業装置Sのフレーム22(上部フレーム22A)上に滑車支持体27を跨いで立設された2つの柱材121、該柱材121の上端部に載置固定される梁材122、該梁材122より水平状に前方に突設されるブラケット材123、を基台とし、該梁材122の上に配されたウインチ124、該ブラケット123の前端に配された滑車125、が配され、ウインチ124より繰り出されたワイヤー126は、滑車125を介してレール材5の上端に固定されてなる。
ウインチ124の巻き込みによりレール材5を吊り上げ、該レール材5の下端の水平部5Cを横断管2の管口頂部に係合させて固定し、ワイヤー126に所定の張力を付与してレール材5を固定(不動状態)する。
なお、レール材5の吊り下げ保持はこの態様に限らず、レール材5の上端を地上部で固定把持することによってもなされる。
(3a)
上流側人孔1Aにある通線6、下流側人孔1Bにある通線6の各下端を適当な治具(例えば、下端に懸け金具を装着した長棒)を使用して人孔1の中心部もしくはレール材5の前面付近に保持し、下流側ウインチ7Bを駆動して、通線6を弛ませることなく張設する。
上流側人孔1Aにある通線6、下流側人孔1Bにある通線6の鉛直部をレール材5の溝15に誘導し、溝空間16内に嵌入させる。
(3b)
下流側ウインチ7Bを更に駆動して、横断管2内部の水平通線6をレール材5の下端部(曲がり部5B、水平部5C)の溝15、溝空間16内に誘導する。
以上により、通線6はレール材5の対応位置で該レール材5の溝空間16内に挿入され、通線6の定置作業は完了する。
なおここで、通線6に上流側ウインチ7A、下流側ウインチ7Bにより所定の張力を導入することにより、本実施形態における通線システムが構築される。
すなわち、本規格の通線6(径φ12mm、単位長さ質量w0.53kg/m)に、同じく規格のウインチ7(1.3トン)により所要の張力を導入し、横断管路2(20mとする。)内の通線6を所定の勾配(たるみ、傾斜)とする。すなわち、所期の懸垂曲線状態の通線に対し、所期の集中荷重が作用して重ね合わせによる所定の曲線状態(たるみ、傾斜)を採るものである。
そして、本通線6は横断管2内への配設後、該横断管2内での機器の移動に供されるものであり、機器すなわち移動体が水流抵抗を受ける際、破断あるいは大きな撓みを受けることのない力学的状況(強度)を保持することが要請され、本規格は当該力学的要請に基づくものである。
本通線6が所期の張力を受けるとき、通線6の横断管2(20m)の中央での撓みは2.7cmであり、また通線6に固定される移動体の荷重が18.0kgを採るとき通線6の中央での撓みは11.7cmであり、本通線6に取り付けられてなされる横断管2内での作業に支障にはならない。また、管口での所期の張力による曲げモーメントは本レール材5の断面の抵抗モーメントで対抗されるものである。
以上の通線6の配設の後、所定の計測装置により横断管2内の付着物の付着状況の計測がなされるが、それに先立って当該横断管2を含む伏越し部の流れの現況(いわゆる流況)が把握される。
(5a)流量の計測
伏越し部の流れの現況すなわち流量の計測は、下流側の下水道管路3Bの水面の水位を計測することによってなされる。すなわち、下水道管路3Bの管底を0(ゼロ)位置として、その水深(水位)を計り、流量qを得る。
あるいは、下水道管路3A,3Bに一時的に設置された開水路用の流量測定装置によって流量を得る。
そのような流量測定装置Qの1例として、下流側人孔1Bに臨む下水道管路3Bの管口部において、切欠き(三角形、四角形)を有するせき板を設置し、該切欠きからの流れを保持しつつせき板上流側の水位を計って流量qを得るせき式計測方法が採られる。
また、他の流量測定装置Qとして、下流側人孔1Bに臨む下水道管路3Bの管口部において、フリュームを設置し、フリュームスロート部の水位を計測し、流量を得るフリューム式計測方法が採られる。
あるいは、下流側人孔1Bに臨む下水道管路3Bの管口部の一定区間を清掃した後、その既知の流路断面を流れる流速及び水位を計り流量を得る方法を採ることもできる。
(5b)調査結果の判定
しかして、現況調査の結果、横断管2内に流通断面が確保されていると判定される場合には先導管による障害物予備調査が実施される。
障害物予備調査は先導管装置Tを用いてなされるが、該先導管装置Tは通線6に介装された取付け台車32を介して取り付けられる。
図9〜図11に取付け台車32の詳細構成を示す。
本取付け台車32は(左右前後、上下は図面におけるもの)、細長の箱状をなすフレーム体33と、該フレーム体33の前後において該フレーム体33に回転自在に軸支される回転軸34a、該回転軸34aの両端に装着されるローラ34と、フレーム体33の下面に突出して固設される取付け板35と、フレーム体33の前後部に固設される取付け環36と、からなる。取付け板35には作業体Aとの取付けに供される取付け穴35aが開設される。取付け板35の高さhは3〜4cmとされる。
該取付け台車32はレール材5の溝空間16内に嵌装され、そのローラ34をレール材5の背面部12、前面部14の内面に沿わせて移動自在とされる。フレーム体33の幅はレール材5の溝15の幅よりもわずかに小さいものとされ、該取付け台車32をぶれなく移動を案内する。
一方、先導管装置Tは図12に示されるように、通線6に配された取付け台車32に取り付けられる取付け板38と、該取付け板40に固設される中空円筒状の先導管40と、からなる。
詳しくは、取付け板38は平板体をなし、前後に取付け穴38aが開設され、その取付け穴38aと前記した台車32の取付け穴35aとを対応させ、それらの穴に装着した固定具39を締め込んで装置Tの固定がなされる。
先導管40は、金属製よりなり、前後に開放された中空円筒体をなし、所定の重量、直径φ及び長さmを有する。すなわち、重量は可及的軽量が好ましいが、浮き上がらないこと、水流に妄動しないことの要件を満たすものとする。直径φについては後述する作業体の装置本体の差し渡し最大長と同等とされ、長さmについては作業体の装置本体の最大長と同等とされ、これらの通過を保証する寸法を採る。
上流側地上部において、通線6に取付け台車32を介装設置する。すなわち、該取付け台車32の両端の取付け環36を介して通線6に取り付ける。
この状態で、取付け台車32の取付け板35と先導管装置Tの取付け板38とを重合し、それらの取付け穴35a,38aに固定具(ボルト・ナット)39を挿通し、該固定具39を締め込んで先導管装置Tの取付けがなされる。
先導管装置Tをレール材5の上位に配し、取付け台車32をレール材5の溝空間16内に嵌め込む。
(6b)先導管装置Tの下降/沈設
上流側ウインチ7Aの巻き出しと下流側ウインチ7Bの巻き取りとを同調させて、先導管装置Tの重量に抗して該先導管装置Tを上流側人孔1A内に下降・沈設する。
(6c)先導管装置Tの管口への配置
先導管装置Tがレール材5の曲がり部5Bに至ると、先導管装置Tは円弧軌跡を描いて横断管2の管口に近づく。このとき、先導管装置Tは所定の大きさに規定されているので、管口壁面に衝突することなく、先導管装置Tは所定の姿勢で横断管2の管口に臨む。
(6d)先導管装置Tの移動
上流側ウインチ7A、下流側ウインチ7Bにより所定の張力をもって先導管装置Tを上流側管口から当該横断管内を進行させ、下流側管口まで移動させる。
当該先導管装置Tはその重量による通線6の撓みをもって横断管路2内を移動する。
(6e)下流側管口部の先導管装置T
先導管装置Tが横断管2の下流側管口に至ると、通線6の取付け台車32がレール材5の端部の広口部20に臨み、円滑にレール材5の溝空間16内に入り込む。
(6f)先導管装置Tの引き上げ
ウインチ7A,7Bの駆動により、先導管装置Tはレール材5の曲がり部5Bを経由して、鉛直部5Aを上昇し、人孔1の開口部1aから地上部に引き上げられる。
その後、先導管装置Tは取付け台車32から外され、該取付け台車32は通線6とともにウインチ7A,7Bの逆操作により逆行され、再び上流側地上へ引き戻され、次の作業に備える。
(6g)以後の作業
以上の障害物予備調査の実施により、先導管装置Tが支障なく、立孔1、横断管2内を通過することが確認されれば、以後の作業体による計測作業ないし清掃作業を実施する。なお、先導管装置Tの重量は軽いものであるので、通線6の張力を低減し、そのたるみを利用して先導管40を横断管2の中心部に位置させる手法を採ることができる。
(6) の工程に続き、通線6を介して本実施形態の流速計測装置(以下単に「計測装置」という)Vが設置され、該計測装置Vを使用して横断管2内の流速が計測される。
(計測装置V)(図13〜図15参照)
計測装置Vは、フレーム体42をもって流速計測装置部としてのセンサー43、該センサー43に接続される通信線44を固定材(ボルト・ナット)45を介して挟着保持してなる。該フレーム体42は、相隔てて配される2枚の平板体よりなり、上部に2つの取付け穴42aが開設され、取付け台車32との連結に供される。フレーム体42の両側には水平翼47が取り付けられ、また、その下部には重錘部48(重錘48a、固定バンド48b)が配される。重錘48aは通常には鉛材が使用される。
センサー43は本計測装置Vの要部をなし、本実施形態では電磁流速計が用いられる。該電磁流速計は小型であり、かつ精度が高いものであり、使用には好適である。該センサー43はフレーム体42の後部かつ下部に突出して取り付けられる。該センサー43によって検出された流速信号(電流値)は、通信線44を介して地上部の処理部(後述)に送られる。なお、本実施形態のセンサー43は1軸機能であるとともに、傾斜角度の補正機能はない。
通信線44は防水層をもって被覆され、フレーム体42の挟着作用に対抗する。
水平翼47、重錘部48は本計測装置Vの水中における安定のために付加されるものであり、安定が得られる場合には省略され、非本質的事項である。
(計測装置Vの信号処理)
計測装置V内のセンサー43は所定の計測をなし、横断管2の内面の状況をモニターに表示する。
図16は計測装置Vと該計測装置Vに繋がる地上部でのモニター表示の概要を示す。
図示されるように、計測装置Vには前記したとおり電磁流速センサー43が内蔵されている。
計測装置Vは通信線44を介して地上部の処理装置(通常にはパソコン)50と信号のやり取りを行う。該処理装置50には通線6の変位量を検知する変位量センサー25(ウインチ7に内蔵)及び通線6の荷重センサー29(作業装置Sに設置)からの信号を受け入れ、ウインチ7へ駆動信号を送る。処理装置50には、入力手段(キーボード)50a、出力手段(プリンター)50b、画像処理部50c、補正計算部50dが付置もしくは内蔵され、これらの信号をモニター51に表示する。
処理装置50は変位量センサー25、荷重センサー29からの情報信号も受け入れて、計測装置Vの進行につれ、通線6のたわみ及び傾斜角を計算処理する。入力手段50aからは当該横断管2の内径、長さ等の情報が入力される。補正計算部50dでは電磁流速センサー43からの実流速データに傾斜角度の補正を行う。更には、検知速度(実流速)に本計測装置Vの進行速度の補正を行う。モニター51では、画像処理された情報が表示される。
このようにして、計測装置Vの横断管2内での進行につれ、横断管2の内面状況をモニター51で表示される。
前記した(6a)先導管装置Tの取付けに準じ、取付け台車32の取付け板35と本計測装置Vのフレーム体42の上部とを重合し、それらの取付け穴35a,42aに固定具(ボルト・ナット)39を挿通し、該固定具39を締め込んで計測装置Vの取付けがなされる。なお、通信線44は長尺をもって地上の処理装置50に接続される。
(7b)計測装置Vの下降/沈設
前記した(6b)先導管装置Tの下降/沈設に準じる。
(7c)計測装置Vの管口への配置
前記した(6c)先導管装置Tの管口への配置に準じる。
(7d)計測装置Vによる動作
上流側ウインチ7A、下流側ウインチ7Bにより通線6への所定の張力をもって計測装置Vを上流側管口から当該横断管2内を所定速度(w)で進行させ、下流側管口まで移動させる。計測装置V内の速度センサー43は所定の計測をなし、当該計測信号を地上部の処理装置50へ送る。
速度センサー43は上流側に向けられたものであり、かつ計測装置V本体(すなわちフレーム体42)の端部に設置されたものであるので、横断管2内の通常の水流を乱すことなく実際の流れを捉える。
速度センサー43は通線6の傾きをもって移動するものであるので、その計測速度(実流速)は通線6の移動速度及び傾斜角を反映したものとなっている。この実流速は前記したとおり、処理装置50内の補正計算部50dで相対速度及び傾斜角度の補正が行われ、実際の水平速度に変換表示される。
なお、通線6の移動は、一定速度で行われる外、停止を含む断続移動(その停止時に流速の検出がなされる)を採ることを除外しない。
(断面阻害率)
本計測装置Vの移動は前記した工程(5a)の流量計測の結果(流量q)に関連付けられる。
すなわち、流量qを本水平速度vで除すことにより当該位置での横断管2の断面積Aが算定され、この断面積Aは新設当時の横断管2の断面積A’より縮小されたものとなり、その比率(A’/A)により断面阻害率を表示する。
(7e)下流側管口部の計測装置V
前記した(6e)下流側管口部の先導管装置Tに準じる。
(7f)計測装置Vの引き上げ
前記した(6f)先導管装置Tの引き上げに準じる。
あるいは、計測装置Vの通信線44を考慮して、本計測装置Vを逆に進行させ、上流側人孔1Aから引き上げることもできる。
(7g)作業の完了
以上をもって計測装置Vによる計測作業は完了するが、本計測作業の後、更に精確な計測作業及び/又は清掃作業を実施することが通常であり、それらの作業の後、計測装置Vが再度使用される。
本実施形態の流速計測装置V及び該流速計測装置Vを使用してなされる横断管の流速計測方法によれば、横断管2内に配される通線6が移動とともに所期のたわみ及び傾斜角を採り、これに連動して本計測装置Vの位置決めがなされ、かつ、検出された流速値の移動速度補正及び傾斜補正がなされて正確な流速値を得ることができ、これにより横断管内の各位置の正確な断面状況を得ることができる。
上記の作業の後、更に精確な計測作業及び清掃作業が以下のように実施され、それらの作業の後、計測装置Vが再度使用される。
(8a)精確な計測作業
前記(7) の計測作業は横断管2の現況の断面阻害率を、該伏越し部の水位測定とともに机上(水理計算の適用)の流量計算に基づいて求めるものであったが、更に精確な計測作業を実施する。そのような精確な計測作業手段として、本出願人らが先に提案した特願2013−162216による計測作業を実施することが好適である。この計測作業によれば、横断管2内の上部に付着するラード類、下部に堆積する固結土砂による断面状況が更に精確に計測され、モニターに画像表示され、かつそのデータは保存される。
(8b)正確な清掃作業
上記(8a)の計測結果によるデータ(画像表示)に基づき、横断管2内の正確な清掃作業が実施される。そのような清掃手段として、本出願人らが先に提案した特願2013−165138、特願2013−176585による清掃手段が適用される。
(8c)再計測作業
(8b)の後、更に(8a)に準じて精確な計測作業を実施する。これにより、横断管2内の清掃完了後の断面状況を得る。
(8d)流速計測の実施
以上に続けて、先の(7) に準じ、計測装置Vによる流速の計測作業を実施する。
これにより、この(8d)の実施時点(あるいは清掃作業完了時点)での当該伏越し部の流入水量がその流速とともに計測される。
以上の計測データのもとに、上記(8d)の実施時点(あるいは清掃作業完了時点)での当該伏越し部の流入水量と清掃作業以前でした水位計測に基づく先の流入水量との比較解析を行い、当該伏越し部の維持管理(改修も含む)計画の策定に資するものである。
パイプライン(石油、天然ガス)において、管壁への異物の強固な付着が問題となっており、この付着物の調査・除去のため本発明の適用が期待されるものである。
図17において、Pは地上に配されたパイプラインを示す。パイプラインPの適宜の2箇所で穿孔Q用の立孔管200を立設し、かつ、架台部201を設置する。架台部201にはウインチ202、滑車203が設置される。
本発明の実施において、架台部201上で穿孔Qをなし、この穿孔Qを介して通線205を配し、またレール材206を挿入し、ウインチ202により通線205を所期の状態に設置し、本流速計測装置Kを配し、該流速計測装置Kをもって計測を実施するものである。
1)叙上の実施形態では、流速計測装置Vの流速装置部に電磁流速計を用いたが、電磁流速計に替えて通常に使用されるプロペラ式の電気流速計を採用することは自由である。
この場合、当該プロペラ式電気流速計の胴体部(発電部の内蔵部)の上部に取付け板が取り付けられる。
Claims (2)
- 上流から下流への流体の流れをなす流体管路の、対向する立孔間を直線状の横断管を介して流通状態に接続される曲がり管路において、
前記立孔及び横断管にわたって配されるとともに該立孔及び横断管の軸方向に所期の張力をもって移動する通線に連結されて使用される該横断管の流速計測装置であって、
前記通線には取付け台車が固定介装されるとともに該通線は前記横断管内において懸垂曲線状態を保持し、
前記通線の取付け台車の下面に固設された取付け板を介して前記横断管内の水流の実流速を検知する流速計測装置部が固定状に取り付けられてなる、
ことを特徴とする曲がり管路に配される通線とともに使用される横断管の流速計測装置。 - 上流から下流への流体の流れをなす流体管路の、対向する立孔間を直線状の横断管を介して流通状態に接続される曲がり管路において、
前記立孔及び横断管にわたって配されるとともに該立孔及び横断管の軸方向に所期の張力をもって移動する通線に連結されて使用され、
前記通線には取付け台車が固定介装されるとともに該通線は前記横断管内において懸垂曲線状態を保持し、
前記通線の取付け台車の下面に固設された取付け板を介して前記横断管内の水流の実流速を検知する流速計測装置部が固定状に取り付けられてなる、
流速計測装置を使用してなされる横断管の流速計測方法であって、
前記通線の移動とともに、前記流速計測装置部により実流速を計測し、
上記通線の移動量と前記計測された実流速を補正した水平速度とを表示してなる、
ことを特徴とする曲がり管路における横断管の流速計測方法。
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