JP7181102B2 - 内燃機関始動用空気供給システム及びポンプ設備 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係るポンプ機場1の全体構成図である。
図1に示すポンプ機場1(ポンプ設備)は、複数台の主ポンプ10(ポンプ)と、主ポンプ10を稼働させる複数台の補機20と、を備える。ポンプ機場1は、主ポンプ10として、4台の横軸ポンプを備える。なお、主ポンプ10は、縦軸ポンプであってもよい。
主ポンプ10は、図2に示すように、吸込水槽2に開口する吸込口11aと、吐出水槽3に開口する吐出口11bと、を有するケーシング11を備える。吸込水槽2、吐出水槽3には、吸込側,吐出側の水位を計測する水位計2a,3aが設けられている。ケーシング11には、横方向(水平方向)に延びるポンプ軸12が挿入されている。ポンプ軸12には、図示しないインペラ(羽根車)が接続されている。また、当該インペラの下流側かつ吐出口11bの上流側には、吐出弁13が設けられている。
内燃機関始動用空気供給システム50は、図3に示すように、空気槽8に蓄えられた圧縮空気を内燃機関4に供給する始動用空気供給系統51を備える。始動用空気供給系統51は、図1に示すように、複数台(本実施形態では4台)の内燃機関4ごとに設置されている。すなわち、内燃機関始動用空気供給システム50は、4つの始動用空気供給系統51を備える。
制御装置100は、図4に示すように、空気槽8を充気する度に、内燃機関4の始動回数と基準始動回数とを比較し、内燃機関始動用空気供給システム50の異常の有無を判定する。具体的には、基準始動回数に対し、内燃機関4の始動回数が減少したとき(例えば、始動回数が3回未満に減少したとき)に、制御装置100は、内燃機関始動用空気供給システム50に異常(例えば、空気漏れなど)が発生したと判定する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図5に示す空気圧縮機起動条件とは、上述した空気槽8の低位レベル(空気圧縮機23が始動する圧力レベル)のことであり、例えば2.2MPaに設定されている。また、規定圧力とは、上述した空気槽8の高位レベル(空気圧縮機23が停止する圧力レベル)のことであり、例えば3.0MPaに設定されている。
制御装置100は、図6に示すように、上述した累計時間と基準累計時間を比較し、内燃機関始動用空気供給システム50の異常を判定する。具体的には、基準累計時間に対し許容値(許容範囲)を設定し、累計時間の実測値が、当該許容値の下方閾値または上方閾値を超えたときに、内燃機関始動用空気供給システム50に異常が発生したと判定する。例えば、始動弁50bを開いた累計時間が長くなる場合(+方向)、空気供給ライン50aにおける図示しないエアフィルタの詰まりなどが発生している可能性がある。また、始動弁50bを開いた累計時間が短くなる場合(-方向)、空気供給ライン50aにおける空気漏れなどが発生している可能性がある。なお、空気槽8における圧力低下の特性は、内燃機関4の始動方式(エアモーター方式、分配弁方式など)により異なるため、工場試験時の記録、実機試運転時の記録などに基づいて、基準累計時間を設定するとよい。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図8に示すように、先ず、制御装置100は、図示しないタイマー等により予め設定された点検タイミングとなったら、運転モードを管理運転モードに切り替える(ステップS1)。次に、制御装置100は、管理運転モードの起動条件が成立する諸条件を確認する(ステップS2)。起動条件には、主ポンプ10が運転中でない、吸込水槽2の内水位が規定水位以下、管理運転用開閉弁であるドレン弁8dが閉、といった排水運転が実施されない条件と管理運転の準備が完了している条件の確認が含まれる。
その後、制御装置100は、空気圧縮機23を起動する(ステップS8)と同時に、ドレン弁8dを閉じる(ステップS8-1)。なお、ドレン弁8dを閉じてから、空気圧縮機23を起動してもよい。
最後に、制御装置100は、ΔT1~ΔT3のデータを記憶部に記憶すると共に、当該データに基づき、内燃機関始動用空気供給システム50の異常の有無を判定し、異常がある場合には、図示しない表示装置に、故障表示などをさせる。
以上により、内燃機関始動用空気供給システム50の管理運転が終了する。
なお、空気槽8に予備基が設置される場合、その予備基(予備空気槽)に切り替えて異常が再検出されるか確認してもよい。再検出されなかった場合には、その空気槽8に異常(空気漏れ)がある事が特定できる。
基準圧力上昇時間(すなわち、空気槽8の充気時間tの理論値)は、空気槽8の容量に基づいて変化する。例えば、場内の気圧をP0[MPa]、場内の温度をT0[℃]とし、空気槽8内の初期の圧力をP1(<Pmax)[MPa]、空気槽8内の初期の温度をT1(=T0)[℃]、空気槽8(及び空気供給ライン50aの容量)をV[m3]とする。
本実施形態のように、内燃機関4が複数台あり、内燃機関4ごとに始動用空気供給系統51を備え、始動用空気供給系統51のそれぞれが、空気供給ライン50aを介して空気圧縮機23と接続されている場合、基準圧力上昇時間(接続された全ての空気槽8の充気時間tの理論値)は、次のように設定するとよい。
図12上図に示すように、P1は空気圧縮機起動条件(低位レベル)であり、Pmaxは規定圧力(高位レベル)であるとする。また、このとき、P1<P2<P3<Pmaxの関係が成立しているものとする。この状態から図12下図に示すように、1号機の空気槽8の圧力がP2に上昇するまでの充気量V1-1は、式(4)で算出することができる。
さらに、図9に示すように、自然圧力低下時間ΔT3を計測し、例えば、号機ごとで比較することで、空気の漏れが自然的なものか、空気供給ライン50aの破損によるものかを判定することができる。
なお、上述した圧力低下時間ΔT1、圧力上昇時間ΔT2、自然圧力低下時間ΔT3の計測は、管理運転時に限らず、通常運転時に行ってもよい。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図15に示すように、制御装置100は、図示しないタイマー等により予め設定された点検タイミングとなったら、空気槽8の内圧の自然低下の検知を開始する(ステップS21)。先ず、制御装置100は、空気圧縮機23を駆動させ、検知対象の空気槽8(No.X)を満充気状態(例えば3.0MPa)とする(ステップS22)。空気槽8が満充気状態となったら、制御装置100は、空気圧縮機23を停止させる(ステップS23)。
以上により、空気槽8の内圧の自然低下に基づいて、システムの異常を検知することができる。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図16に示すように、先ず、制御装置100は、図示しないタイマー等により予め設定された点検タイミングとなったら、運転モードを管理運転モードに切り替える(ステップS41)。このとき、空気槽8(No.A、No.B)の内圧は、手動または自動制御により、計測開始時の所定の内圧(後述するステップS44,S45の2.7MPa)よりも下げるとよい。
以上により、空気圧縮機23による空気槽8の充気時間に基づいて、システムの異常を検知することができる。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図17に示すように、先ず、制御装置100は、運転モードを自動運転モードに切り替える(ステップS61)。次に、空気槽9の圧力レベルが低位レベル(空気圧縮機起動条件)になり、空気圧縮機23が起動したら(ステップS62)、制御装置100は、空気圧縮機23による連続運転時間の計測を開始する(ステップS63)。
以上により、空気圧縮機23の連続運転時間に基づいて、システムの異常を検知することができる。
Claims (15)
- 内燃機関に始動用空気を供給する空気槽と、
前記空気槽に前記始動用空気を充気する空気圧縮機と、
前記空気槽の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計と、
前記圧力計の計測結果に基づいて、前記空気圧縮機を駆動させる制御装置と、を備える、内燃機関始動用空気供給システムであって、
前記制御装置は、前記空気槽の圧力レベルが前記高位レベルから前記低位レベルまで低下する間に前記内燃機関が始動した始動回数を計測すると共に、当該始動回数に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする内燃機関始動用空気供給システム。 - 前記制御装置は、前記始動回数と、予め設定した基準始動回数とを比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
- 前記内燃機関が複数台設置されており、
前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計を含む始動用空気供給系統を備え、
前記制御装置は、前記始動用空気供給系統ごとに前記始動回数を計測すると共に、当該始動回数同士を比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関始動用空気供給システム。 - 前記空気槽から前記内燃機関に向かって前記始動用空気を移送する空気配管と、
前記空気配管を開閉する開閉装置と、を備え、
前記制御装置は、さらに、前記空気槽の圧力レベルが前記高位レベルから前記低位レベルまで低下する間に前記開閉装置が前記空気配管を開いた累計時間を計測すると共に、当該累計時間に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。 - 内燃機関に始動用空気を供給する空気槽と、
前記空気槽に前記始動用空気を充気する空気圧縮機と、
前記空気槽の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計と、
前記圧力計の計測結果に基づいて、前記空気圧縮機を駆動させる制御装置と、を備える、内燃機関始動用空気供給システムであって、
前記空気槽から前記内燃機関に向かって前記始動用空気を移送する空気配管と、
前記空気配管を開閉する開閉装置と、を備え、
前記制御装置は、前記空気槽の圧力レベルが前記高位レベルから前記低位レベルまで低下する間に前記開閉装置が前記空気配管を開いた累計時間を計測し、当該累計時間に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする内燃機関始動用空気供給システム。 - 前記制御装置は、前記累計時間と、予め設定した基準累計時間とを比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項4または5に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
- 気温を計測する温度計を備え、
前記制御装置は、前記温度計の計測結果に基づいて、前記基準累計時間を補正する、ことを特徴とする請求項6に記載の内燃機関始動用空気供給システム。 - 前記内燃機関が複数台設置されており、
前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計、前記空気配管、前記開閉装置を含む始動用空気供給系統を備え、
前記制御装置は、前記始動用空気供給系統ごとに前記累計時間を計測すると共に、当該累計時間同士を比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項4~7のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。 - 前記制御装置は、さらに、前記空気圧縮機を駆動させ、前記空気槽の圧力レベルが前記低位レベルから前記高位レベルになるまでの圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
- 内燃機関に始動用空気を供給する空気槽と、
前記空気槽に前記始動用空気を充気する空気圧縮機と、
前記空気槽の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計と、
前記圧力計の計測結果に基づいて、前記空気圧縮機を駆動させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記空気圧縮機を駆動させ、前記空気槽の圧力レベルが前記低位レベルから前記高位レベルになるまでの圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知する、内燃機関始動用空気供給システムであって、
前記空気圧縮機を複数台備え、
前記制御装置は、前記空気圧縮機ごとに前記圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間同士を比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする内燃機関始動用空気供給システム。 - 前記空気圧縮機を複数台備え、
前記制御装置は、前記空気圧縮機ごとに前記圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間同士を比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項9に記載の内燃機関始動用空気供給システム。 - 前記制御装置は、前記圧力上昇時間と、予め設定した基準圧力上昇時間とを比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項9~11のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
- 前記内燃機関が複数台設置されており、
前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計を含む始動用空気供給系統を備えると共に、前記空気圧縮機との接続を前記始動用空気供給系統のいずれか一つに切り替える切替装置と、を備え、
前記制御装置は、前記始動用空気供給系統ごとに前記圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間同士を比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項9~12のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。 - 前記内燃機関が複数台設置されており、
前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計を含む始動用空気供給系統を備え、
前記始動用空気供給系統のそれぞれが、前記空気圧縮機と接続されており、
前記制御装置は、前記空気圧縮機を駆動させ、前記始動用空気供給系統の全てにおいて前記空気槽の圧力レベルが前記低位レベルから前記高位レベルになるまでの合計の圧力上昇時間を計測すると共に、当該合計の圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項9~12のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。 - 液体を揚水するポンプと、
前記ポンプを駆動させる内燃機関と、
前記内燃機関を始動させる始動用空気を供給する請求項1~14のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システムと、を備える、ことを特徴とするポンプ設備。
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