JPH11514066A - 膜ポンプ損傷の監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 膜ポンプのダイヤフラムの漏洩を検出するためのダイヤフラム破損の監視システム。該監視システムは作動流体（３０）を含有する作動室（１６）と、ポンプの内外に材料をポンプ作用させるためのポンプ室（１４）と、作動室とポンプ室とを分離するダイヤフラム（１８）とを有するポンブ（１０）を備えている。第１光ファイバー（５２）は光信号を作動流体を通して伝送するために作動室に接続されている。第２光ファイバー（６０）は第１光ファイバーから光信号を受信するため作動室に接続されている。電気信号発生装置（５６）は第１光ファイバーから第２光ファイバーに伝送される光信号が汚染されていない作動流体を通過する時に第１電気信号を発生する。該電気信号発生装置は第１光ファイバーから第２光ファイバーに伝送される信号が汚染されている作動流体を通過する時に第２電気信号を発生し、それにより第２電気信号が発生された時にダイヤフラムを通って作動室中に混入する汚染材料の漏洩が検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 膜ポンプ損傷の監視システム 発明の詳細な説明 本発明はスラリーを送出する膜ポンプに関するもので、特にポンプのダイヤフ ラム（膜）が損傷し始めた時期を決定する監視システムに関するものである。 スラリーポンプは石炭、コークス及び／又は炭素を一酸化炭素及び水素に変換 するためにガス化装置に送出するためにガス化装置と共に使用されている。公知 のスラリーポンプは常にゴム又は他の可撓性耐久材料から形成されている可撓性 ダイヤフラムを有している。ダイヤフラムはポンプ内のピストン又はプランジャ ーの移動に従って加圧及び減圧されるオイルにより転向又は脈動される。ダイヤ フラムを駆動させるための作動流体としてグリコール系オイルが一般的に使用さ れている。ダイヤフラムはスラリーがポンプに流入及び流出するポンプ室又は移 動室からオイルとポンプ機構とを保護する。 従って、スラリーポンプが正常に作動する時に、スラリーはポンプ室中に吸引 されかつポンプの駆動機構又は作動流体に出会うことなくポンプ室外に送出され る。スラリーがポンプ室内及び室外に移動するので、スラリーの研摩によりポン プ膜（ダイヤフラム）は摩耗を受ける。最終的にはダイヤフラムに体するスラリ ーの摩耗作用はダイヤフラムを破壊させ、その結果ポンプのポンプ機構と作動流 体とにスラリーが混入してしまうためにポンプに故障が生じる。スラリーの移動 により生じる摩耗によりポンプ膜が徐々に悪化するけれど、予告時間なしにダイ ヤフラムの突然の破壊が生じる。 公知のスラリーポンプはポンプ膜の切迫する破壊を表示できるポンプ内のオイ ルの汚染を目で検出するために作業員により常に周期的に監視するのぞき孔を備 えている。しかし、早期段階の損傷においてダイヤフラムのわずかな漏洩は一般 的には視覚で感知できないため、目で見る監視はポンプ膜の切迫する破壊を検出 するための確実な手段ではない。 スラリーポンプがダイヤフラムの破壊により作業できないようになった時に、 ガス化装置の作業を一時休止させねばならず、その間にスラリーポンプが修理さ れるか又は取り替えられねばならない。ガス化装置の操業休止、始動操作及びポ ンプの修理及び取り替え作業は時間を消費すると共に費用がかかり、かつ熟練者 が即時に手を加えることが必要であるので、ガス化装置の作業中断は煩わしくか つ費用がかさむ。 ダイヤフラムが破壊される統計上のデータに基づき概算的な予測は形成するこ とはできるけれど、ポンプ機構にひどい損傷が生じる前に早期段階のダイヤフラ ム破損を正確に予知するための公知の手段は現在のところ存在しない。その結果 、熟練者は常にポンプ状況を監視しかつ保守することが要求されている。 従って、ダイヤフラム破損がポンプ機構にひどい損傷を生じさせる前に修理の ためにポンプを一時休止できるようにスラリーポンプ中の早期段階のダイヤフラ ム破損を検出するための確実な方法及び装置を備えることが所望されている。 本発明の目的はダイヤフラムのわずかな漏洩を生じさせる膜ポンプのダイヤフ ラム悪化を正確に検出するための方法及び装置を提供することにある。 本発明の他の目的はダイヤフラムの破壊がポンプ機構に損傷を生じさせる前に 膜ポンプ中のダイヤフラムの切迫する破壊を検出するための方法及び装置を提供 することにある。 本発明のその他の目的は膜ポンプを人為的に監視することを必要としない膜ポ ンプのダイヤフラムの切迫する破壊を検出するための方法及び装置を提供するこ とにある。 本発明の更に他の目的は膜ポンプ中のダイヤフラムの悪化又は切迫する破壊を 検出するための光信号を利用する方法及び装置を提供することにある。 本発明によれば、ダイヤフラム破損監視システムは膜ポンプのダイヤフラム中 の漏洩を自動的に検出するために設けられている。膜ポンプはスラリー出口開口 部とスラリー入口開口部とを有するポンプ室を含んでいる。膜ポンプは作動流体 を含有する作動室をも含んでいる。ダイヤフラムは作動室からポンプ室を分離し 、そして作動流体からスラリーを隔離している。往復移動ピストンはダイヤフラ ムを転向させるためにダイヤフラムに対して作動流体を脈動させ、それによりポ ンプ室の室内と室外にスラリーを送出する。 監視システムは膜ポンプの作動流体を含有する作動室と協働する。監視システ ムは作動室に配置された第１光ファイバーを有し、作動流体を通して光信号を第 １光ファイバーに対向して配設された第２光ファイバーに伝送する。監視システ ムは光信号が汚染されていない作動流体を通過した時に第１電気信号を発生させ 、そして光学信号が汚染された作動流体を通過した時には第１電気信号と異なる 電気信号を発生させる。従って、第１電気信号以外の他の信号が監視システムに より検出された際に作動流体の汚染はダイヤフラム破損の信号として検出するこ とができる。 本発明の実施例において、監視システムは作動流体の一部分を収容するために ポンプの作動室に固着された中空光学室を有している。第１及び第２光ファイバ ーは光学室中の作動流体を通して光信号を伝送しかつ受信するために光学室に連 結されている。 本発明は作動流体を収容する作動室を有する膜ポンプのダイヤフラム中の漏洩 を検出するための方法をも提供する。該検出方法は光信号を電気信号に変換する ために作動流体を通して信号受信器に伝送する。検出方法は更に受信した光信号 が汚染されていない作動流体を通過する時に基本測度として作用する第１電気信 号を発生させ、そして受信した光信号が汚染されている作動流体を通過する時に 第１電気信号と異なる第２電気信号を発生させる。上述した方法によって、第２ 電気信号が発生された際に、ダイヤフラム破損による作動流体の汚染が検出でき る。 従って、本発明はポンプ膜の多少の悪化による漏洩と切迫した破壊とを検出す る問題を解決する。本発明はダイヤフラム破損がポンプ機構にひどい損傷を生じ させる前にダイヤフラムの悪化又は切迫する破損を表示する流体汚染に基づくポ ンプ中の作動流体による光の吸収の変化に依存する光学監視システムによって前 述した目的を達成する。 図面の簡単な説明 図１は本発明の１つの実施例におけるスラリーポンプのダイヤフラム破損を監 視する装置の縦断側面図である。 図２はその光学室とそれに接続された電子構成部材の拡大正面図である。 図３はその光学室の斜視図である。 発明を実施するための最良の形態 図１において、スラリーポンプは符号１０で示されている。 スラリーポンプ１０はポンプ室１４と、作動室１６と、該作動室１６からポン プ室１４を分離する可撓性ダイヤフラム１８とを有するハウジング１２から成っ ている。ポンプ室１４はポンプ入口２２を通してスラリー２０の流入体２４を収 容し、そしてスラリー２０の流出体２６をポンプ出口２８を通して米国特許第５ ，５４５，２３８号明細書に記載されたような型式の公知の部分酸化反応器（図 示せず）に供給する。スラリー２０は石炭、コークス、及び／又は炭素にするこ とができる。作動室１６は公知の適当なオイルのような一定量の作動流体３０を 有している。 ピストン３２は作動室１６内の作動流体３０をゴムのような適当な公知の可撓 性耐久材料から形成されている可撓性ダイヤフラム１８に対して脈動させるため に前後に往復移動する。 光学室３４はポンプ１０の作動室１６に接続され、そして中空筒状室ハウジン グ３８を有している。ハウジング３８はＯ−リングと締付けフランジ４４とを設 けたネック部４１を有する固定端部４０を備えている。Ｏ−リング４２を有する ネック部４１はポンプハウジング１２の作動室１６に形成した開口部４６（図２ ）に液密形態で嵌合している。締付けフランジ４４はフランジ４４中に形成した ボルト孔４７（図３）を通して延伸するボルト（図示せず）によるような適当な 方法でハウジング１２に固着されている。この構成に基づいて、作動室１６内の 作動流体３０の一部をネック部４１の開口部４９を通して光学室３８の中空部分 ４ ８中に分配することができる。ハウジング３８の対向端５０には適当な公知のの ぞきプラグ５１を備えてある。 図１及び図２に関し、適当な公知の構造の第１光ファイバーケーブル５２はエ ミッター端５３としての一端を公知の接続プラグ５４によりハウジング３８の一 側に液密形態で接続されている。従って、エミッター端５３はハウジング３８の 中空間隙４８と連通している。第１光ファイバーケーブル５２の対向端５５は第 １接続管５７により光増幅器５６に連結されている。光増幅器５６はアメリカ合 衆国、フロリダ州、タンパに所在のトリ トロニクス カンパニー インコーポ レーテッドにより製品指定モデル番号ＳＡＬＧに基づいて製造されているタイプ のものである。 第１光ファイバーケーブル５２と同様の第２光ファイバーケーブル６０はコレ クター端６４としての一端を接続プラグ６１によりハウジング３８の対向端に液 密形態で接続されている。第２光ファイバーケーブル６０の対向端６２は第２接 続管６３により光増幅器５６に連結されている。エミッター端５３とコレクター 端６４との間の距離は約５．０８cm〜１２．７０cm（３インチ〜５インチ）であ る。 光増幅器５６は検出回路６６の構成部材であり、検出回路６６はアステックコ ーポレーションにより製品指定番号ＡＣＢ２４Ｎ１．２に基づいて販売されてい るタイプの公知電源７０とアクション インストルメントにより製品指定トラン スパックモデル番号２７０３−２０００に基づいて販売されているタイプの絶縁 信号調整装置８０とを備えている。 光増幅器５６、電源７０及び絶縁信号調整装置８０はライン１１０、１１２、 １１４を介して互いに連結している。検出回路６６はハニーウェル インコーポ レーテッドにより製品指定ＡＴＭに基づいて販売されているタイプの公知の分配 コントロール装置１２０に公知の方法で接続されている。 ポンプ１０の作動中に、ピストン３２は予め定められた速度で前後に往復移動 する。作動流体３０に対するピストン３２の往復運動は図１に矢印Ａ及びＢで示 した通りポンプ室１４中でスラリー２０を前方及び後方に転向させるためにダイ ヤフラム１８を押圧する。ダイヤフラム１８の転向はスラリー２０をポンプ室１ ４を通してガス化装置（図示せず）に公知の方法で送出する。ポンプ作動中に、 光の形態における光信号が光増幅器５６により第１光ファイバーケーブル５２を 通して発生される。その光信号はエミッター端５３で放射され、そして光学室３ ４中の作動流体３０を通って第２光ファイバーケーブル６０のコレクター端６４ に伝送される。 光信号は光増幅器５６により形成される高濃度グリーン光線であり、そして第 １光ファイバーケーブル５２から第２光ファイバーケーブル６０を通って光増幅 器５６にもどるように伝送される。光増幅器５６は光エネルギーを、例えば１〜 １０ボルト信号のような電圧に変換する。電圧信号は光増幅器５６の利得及び／ 又は相殺によりアナログ出力で調整させることができる。電圧信号は光の強度に よって変化させることができる。例えば１ボルト信号は光の暗度を示すことがで き、そして１０ボルト信号は光の明度を示すことができる。光増幅器５６は９ボ ルトのような普通の光伝送を示すためのアナログ値に公知の方法で設定させるこ とができる。 作動室１６内の作動流体３０がダイヤフラム１８のピンホール又は非常に小さ い開口部を通して漏洩するスラリー２０の一部分と混合した場合に、作動流体３ ０は色の変化を受け、流体３０が暗くなる。流体３０が暗くなった時に、エミッ ター端５３からコレクター端６４に伝送される光信号の強度が減少する。光信号 に応答する増幅器５６からの電圧信号はダイヤフラム１８の早期の悪化段階又は 早期の破損段階におけるわずかな漏洩によって作動室１６中にスラリー２０の流 入が生じる結果として作動流体３０の暗度を表示するために減少する。光学室３ ４中の作動流体３０の状態に類似する電気情報はミリアンペアのような所望の測 定可能なパラメータに変換され、そして絶縁信号調整装置８０を通して分配コン トロール装置１２０に供給される。 従って、ダイヤフラム１８が漏洩していない時には、作動流体３０は透明にな っており、第２光ケーブル６０により受信される光信号は混合していない作動流 体３０の鮮明度に基づいてかつ透明な作動流体３０による光信号の最小限度の吸 収のために比較的に強い。混合していない作動流体３０を表示する対応電圧信号 が光増幅器５６により発生される。 ダイヤフラム１８のピンホール、割れ目、又は早期損傷の他の兆候のためにダ イヤフラム１８の漏洩が進むことによりダイヤフラム１８が破損し始めた時に、 スラリー２０の一部分がダイヤフラム１８を通して作動流体３０中に漏洩してし まうため、作動流体３０は透明を失うか、又は汚染される。このような場合に、 第１光ファイバーケーブル５２から弱い光信号が第２光ファイバーケーブル６０ により受信され、そして光増幅器５６に伝送される。汚染された暗度の作動流体 ３０が第１光ファイバーケーブル５２により伝送された光信号のほとんどを吸収 してしまうためその光信号は弱くなる。汚染された作動流体３０を表示する対応 の弱い電圧信号が光増幅器５６により発生される。 上述した説明から明らかな通り、ダイヤフラムに漏洩を生じさせる悪化の早期 段階を表示する低レベルの作動流体３０の汚染が検出でき、その漏洩はダイヤフ ラム１８の切迫した破損を知らせる。ひどいポンプ損傷が生じる前に、作動流体 ３０の汚染が検出された時にポンプ１０及びそれに接続させたガス化装置の完全 な操業休止を必要としない救済策を取ることができる。更にスラリーポンプ１０ はポンプ１０の作動機構をオーバーホールする必要なしでダイヤフラム１８を簡 単に取り替えることにより修理することができる。従って、本発明によりダイヤ フラム１８の漏洩を早期に検出することは費用の実質的な節約となると共にガス 化装置の作業妨害を最小限にさせることができる。 本発明は１つの実施例のみについて説明したけれど、本発明の範囲内において その実施例に各種の変形及び変更を行うことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＭＸ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）膜ポンプのダイヤフラムの漏洩を検出するためのダイヤフラム破損の監視 装置であって、 ａ）作動流体を含有する作動室と、ポンプ中に及びポンプ外に材料を送出する ためのポンプ室と、作動室とポンプ室とを分離するダイヤフラムとを有するポン プと、 ｂ）作動流体を通して光信号を伝送するために作動室に接続させた第１光ファ イバーと、 ｃ）第１光ファイバーから光信号を受信するために作動室に備えた第１光ファ イバーに接続させないで、第１光ファイバーから一定の間隙を有して作動室に接 続させた第２光ファイバーと、 ｄ）第１光ファイバーから第２光ファイバーに伝送される光信号が汚染されて いない状態の作動流体を通過するときに、光減衰の最小光信号レベルに対応する 第１電気信号を発生させる発生手段と、 ｅ）第１光ファイバーから第２光ファイバーに伝送される光信号が汚染されて いる状態の作動流体を通過する時に最少光信号レベルよりも光減衰の高い光信号 レベルに対応しかつ第１電気信号と異なる第２電気信号を発生させる発生手段と から構成し、第２電気信号が発生された時にダイヤフラムを通って作動流体に混 入する材料の漏洩を検出可能としたダイヤフラム破損の監視装置。 ２）ダイヤフラムをゴムから形成した請求項１に記載のダイヤフラム破損の監 視装置。 ３）作動流体の一部を収容するために作動室に固着させた中空状光学室を設け 、光学室には第１光ファイバーを接続させるための第１接続手段と第２光ファイ バーを接続させるための第２接続手段とを備えた請求項１に記載のダイヤフラム 破損の監視装置。 ４）第１接続手段と第２接続手段とを光学室の対向側部に配設し、第１光ファ イバーには第１接続手段に接続させたエミッター端を備え、第２光ファイバーに は第２接続手段に接続させたエレクター端を備え、第１電気信号を発生させる発 生手段と第２電気信号を発生させる発生手段を第１光ファイバーと第２光ファイ バーの他端に接続させた光増幅器から構成した請求項３に記載のダイヤフラム破 損の監視装置。 ５）光信号を高濃度グリーン光線から構成した請求項４に記載のダイヤフラム 破損の監視装置。 ６）光増幅器に接続させた絶縁信号調整装置と、該絶縁信号調整装置に接続さ せた分配コントロール装置とを設け、電気信号を絶縁信号調整装置を通して光増 幅器から分配コントロール装置に供給させる請求項５に記載のダイヤフラム破損 の監視装置。 ７）光学増幅器と絶縁信号調整装置とに連結させた電源を備えた請求項６に記 載のダイヤフラム破損の監視装置。 ８）作動流体を含有する作動室と、ポンプの内外に材料をポンプ作用させるた めのポンプ室と、作動室とポンプ室とを分離するダイヤフラムとを有するポンプ を備えた膜ポンプのダイヤフラムの漏洩を検出するための方法であって、 ａ）作動流体を通して第１光ファイバーから第２光ファイバーに光信号を伝送 し、 ｂ）第１光ファイバーと第２光ファイバーを作動流体中で互いに接続させない で一定の間隔を有して保持させ、 ｃ）光信号が汚染されていない状態の作動流体を通過する時に光減衰の最少光 信号レベルに対応する第１電気信号を発生させ、 ｄ）光信号が汚染されている状態の作動流体を通過する時に最少光信号レベル よりも高い光減衰の光信号レベルに対応する第２電気信号を発生させ、第２電気 信号が発生された時にダイヤフラムを通って作動室に混入する材料の一部の漏洩 を検出可能にした漏洩検出方法。 ９）第１光ファイバーと第２光ファイバーを作動流体の一部を収容する中空状 光学室に接続させ、光信号を光学室を通して伝送させる請求項８に記載の方法。 １０）第１電気信号と第２電気信号を第１光ファイバーと第２光ファイバーに 接続させた光増幅器により発生させる請求項９に記載の方法。