JPS5838400A - ポンプの渦流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は吸込水槽の水中に埋設するポンプにより吸込水
槽内に発生する渦流を、この渦流の発生に伴う圧力変化
を信号処理することにより検出する渦流検出装置に関す
るものである。

自由水面を有する吸込水槽の水中に埋設したポンプが水
を吸込む場合、第１図に示すように吸込水槽１の水面お
よび水中の壁面にそれぞれ渦２゜２ａが発生する。この
渦２，２ａがポンプ４に吸込まれると、ポンプ４は振動
および騒音を生じ、ポンプの吐出揚程および流量が減少
するなどのポンプ機能を低下させるばかりでなく、場合
によっては運転不能になる恐れがある。

上記のように渦流吸込みによる異常状態は、作業者が吸
込水槽内に入って流れを観察したり、熟練者がポンプの
吐出圧の低下、振動および騒音などの変化により主観的
に判断していた。このような方法では異常状態を比較的
に小さいうちに発見することが困難であり、作業者自身
の主観によるところが大きいため、その判断は正確さを
欠く恐れがある。また作業者が常時ポンプの異常を監視
することは作業の省力化に逆行する。

本発明は上記にかんがみポンプが水浸する吸水槽内の渦
流の発生を確実に、かつ短時間に検出する渦流検出装置
を提供することを目的とするもので、ポンプ近傍に取付
けられた異常物理現象検出器、変換器、増幅器、相関解
析器、判定回路およびｗ報回路からなり、異常物理現象
例えば圧力、振動および音圧などの変化により吸込水槽
内に発生した渦流を検知することを９ｇとするものであ
る。

以下本発明の一実施例を図面について説明する。

第２図において、１は吸込水槽、３は吸込水槽１の水中
に埋設されたポンプ４の羽根屯、５はポンプ４に取付け
られた吸込管、６，７は吸込管５に取付けられた異常物
理現象検出器例えば圧力。

振動および音圧などをそれぞれ検出する検出器およびこ
の検出器６からの出力を信号に変換する変換器である。

８は配線１２を介して変換器７に接続された増幅器、９
は増幅器８で増幅された信号の相関解析を行う相関解析
器、１０は相関解析からの信号を判定する判定回路、１
１は判定回路１０からの信号を警報に変換する警報回路
で、吸込水槽１内に渦流が発生していることを知らせる
役目をする。

上記のような構成からなる本実施例の作用について説明
する。

吸込槽１内に渦２，２ａが発生すると、これに伴ってポ
ンプ４の近傍に異常物理現象例えば圧力の変動を生じ、
この圧力変動は圧力検出器６により検出される。この検
出された圧力変動は変侠器７により電気信号に変換され
た後に、増幅器８により増幅されてさらに相関解析器９
に導入される。

第３図は増幅器８から出力信号を示したもので、横軸は
時間を、縦軸は圧力変化の振幅を示す。同図の境界Ｍ１
４の左側（Ａ部］は渦流の酋生してに与えない正常状態
を示し、境界線１４の右側（Ｂ部）は渦流の発生してい
る状聾を示している。

第４図は相関解析器９により増幅器８で増幅された信号
の相関解析結果を示したもので、同図（４）（至）はそ
れぞれ第３図のＡ部、Ｂ部の信号を相関解析した自己相
関々数を表わす。自己相関々数をＣ（τ）とすると、こ
のＣ（Ｔ）は次式ただし％Ｘ（ｔ）：時系列信号、τ：
タイムラグで表わされるように統計的処理される。その
目的は一見不規則に見える信号に含まれるランダム成分
と周期成分を分離評価することにある。

ポンプの正常運転時に記録された第３図のＡ部の信号は
ポンプの回転数×羽根枚数の成分を主成分とするほぼ規
則正しい周期的信号で、その自己相関々数は第３図のＡ
部の信号に含まれる多少のノイズを考慮してもほとんど
減衰のない第４図−Ａの形態を示す。

一方、吸込水槽内に渦が発生し、この渦をポンプが吸込
んだ時に記録された第３図のＢ部の信号は、その渦の有
するランダム信号が周期信号に重なるために、その自己
相関々数は第４図−Ｂの形態をとり、強い減挾を示すこ
とが実験により確認されている。

ここで第４図−人および第４図−Ｂはτ＝Ｏで最大値１
となるように正規化した自己相関係数をル（τ）とする
と、このＲ（τ）は次式で表わされる。

Ｒ（τ）＝Ｃ（τ）／Ｃ（０） 次に相関解析器９より出力された自己相関々数の信号を
判定する判定回路１０の動作原理を第５図について説明
する。

しきい値Ｈを予じめ定めておき、自己相関々数ｂ（τ）
の値がしきい値Ｈ以内の値になるまでのタイムラグτ′
を求める。渦流発生時のτ′をτ’Ｒ％正常状態のτ′
をτ′Ｂとすれば、そのτ′Ｒとτ′Ｂとの間にはτ′
Ｂ〉τ′Ｒの関係があることは理論および実験結果より
確認さ扛ているので、設定イーτ１０をτ′８〉τ′ｏ
〉τ′Ｒになるまで実験などにより定めておき、τ′が
τ′０より大きいかまたは小さいかＫより渦流の発生の
有無を判定する。

すなわちポンプが正常状態で運転されていれば、第４図
−人に示したようにその自己相関々数は強い相関を示し
、その相関の強さＲ（τ）がしきい値Ｈ以下の値となる
に要するタイムラグτ′はτ′０より大きい値となり、
この時には判定回路１０から警報回路１１へ出力されな
い。

一方、吸込水槽内に渦流が発生し、この渦流をポンプが
吸込んだ場合には、その渦流によるランダム信号のため
に、その自己相関々数は第４図−Ｂに示したように弱い
相関を示す。そのタイムラグτ′はτ′０より小さい値
となり、その時判定回路ｌＯから警報回路１１へ出力さ
れるので、警報回路１１は作動して警報を発する。

しきい値Ｈおよびτ′０は実験により求めた値を規準と
して設定するが、ポンプ、吸水槽の大きさ、ポンプの取
扱液およびその運転条件などにより多少の変動があるた
め、予じめポンプおよびポンプ＠場の固有の値を求めて
おく必要がある。

吸込槽内に渦流が発生した場合、この渦流の発生に伴っ
て圧力が変動することは上述したとおりであるが、この
圧力変動は水中に伝播するため、渦流の発生に伴って水
中音圧の変化をきたすので、異常物理現象検出器６とし
て水中音圧恢出益を用いてもよい。また渦流の発生の伴
う圧力変化を受けることにより、物体は振動するから異
常物理現象検出器として振動検出器を用いてもよい。

一方、渦流の発生に伴う圧力変動は疎密波としてポンプ
内を伝播することから、前記検出器６の設置はポンプ（
羽根車）近傍に限定されず、地上部の吐出管１３に取付
けてもよい。

以上説明したように本発明によれば、吸込水槽内の渦流
の発生を正確に、かつ短時間に検出することができるば
かりでなく、作業者が常時ポンプの異常を監視する必要
がないから省力化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸込水槽内の渦流の発生状態を示す図、第２図
は本発明に係わるポンプの渦流検出装置の一実施例を示
す図、第３図ないし第５図は同実施例の作用説明図であ
る。 １・・・吸込水槽、４・・・ポンプ、６・・・異常物理
現象検出器、７・・・変換器、８・・・増幅器、９・・
・相関解析器、１０・・・判定回路、１１・・・警報回
路。 代理人　弁理士　薄出利幸 第　１　（２） Ｘ　３　区 Ｘ４図−Ａ 第４０−β　　　　　　　　　　曖 、ｖｌ　Ｓ　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸込水槽の水中にポンプを埋設してなるポンプ設備
   において、前記ポンプ近傍に取付けられた異常物理現象
   検出器と、この検出器からの現象を信号に変換する変換
   器と、この変換器から出力された信号を増幅する増幅器
   と、この増幅器により増幅された信号の相関々数を求め
   る相関解析器と、この相関解析の出力を判定する判定回
   路と、この判定回路からの信号を警報に変換する警報回
   路とからなることを特徴とするポンプの渦流検出装置。 ２、上記異常物理現象検出器として圧力検出器または振
   動検出器または音圧検出器を用いることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のポンプの渦流検出装置。 ３、上記異常物理現象検出器を地上部の吐出管に取付け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポンプ
   の渦流検出装置。