JPH04314997A - 先行待機運転ポンプ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸水槽内に設置され、
且つ吸水槽内の水位より低いところに羽根車を位置させ
るようにした揚水ポンプに係り、特に、水槽の水位低下
時にも、揚水運転を可能とし、例えば、先行待機運転を
実施するポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平２−７８７９１号公報に記
載されているように、吸水槽水位より低いところに羽根
車を位置させ、羽根車の入口付近に外部に通じる貫通孔
を設け、水位が低下したときにこの貫通孔を経て空気を
吸入させることにより、ポンプの揚水能力を低下させる
ことで、流量制御を行い、ある水位に達すると、気水を
分離させることにより、空転運転に移行させて待機運転
を行う方法が知られているが、この構成だけで、実際の
先行待機運転を行うと、吸気としながらの気液二相運転
時にポンプの振動値が増し、条件によっては、運転の継
続が不可能になる程度の振動値に達する場合がある。従
って、この従来技術だけでは、先行待機運転ポンプに、
通常の運転が行われるポンプと同等の信頼性を持たせる
ことができなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、吸
気運転中に吸気量の変動による気液二相ポンプ特性の変
動を押えることができず、結果的に、運転点が時間によ
って大きく変化する、いわゆる、自励振動を引き起こし
、ポンプの振動が増大する。

【０００４】本発明の目的は、このような気液二相運転
を行うポンプにおいて、気液二相運転中に吸気量の変動
を小さく抑制することにより、ポンプの振動を低減した
先行待機運転ポンプを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は吸気孔を含む吸気ラインあるいは、吸気孔
近傍に吸気量変動を抑制する装置を設けたものである。

【０００６】第二に、吸気量の変動抑制装置として、吸
気ラインあるいは吸気孔近傍に多段あるいは単段オリフ
ィスを設けたものである。

【０００７】第三に、吸気量の変動を抑制する装置とし
て、吸気ラインあるいは、吸気孔の近くに多孔板を一枚
以上設けた。

【０００８】第四に、吸気量の変動を抑制する装置とし
て、吸気ラインあるいは、吸気孔近傍に絞りを一カ所以
上設けたものである。

【０００９】第五に、吸気量の変動を抑制する装置とし
て、吸気ラインにポンプの吸込管内圧力を大気との間の
差圧変動を抑制する羽根車を設けた。

【００１０】第六に、吸気量の変動を抑制する装置とし
て、吸気孔近傍の流れを整流し、吸気孔近傍の圧力変動
を抑制する装置を設けた。

【００１１】第七に、吸気孔近傍の流れを整流する装置
として、吸気孔の上流部吸込管の同一断面内にある偶数
個の相対位置をパイプで導通させた。

【００１２】第八に、吸気孔近傍の流れを整流する装置
として、吸気孔の上流部吸込管に絞りを設けた。

【００１３】第九に、吸気量変動抑制装置と吸気ライン
のうち吸気管と吸込管との接続部に配置した。

【００１４】

【作用】先行待機運転を行う立軸ポンプのうち、吸気に
よる流量制御を行い、低い水位で気液二相運転されるポ
ンプ、とくに、自然に空気を吸わせて流量を制御するポ
ンプでは、吸気孔付近の圧力変動によって、吸気量が変
動し、運転点がたえず変化することにより、自励振動が
発生する。そこで、本発明では、このような先行待機運
転型ポンプの吸気ラインあるいは、吸気孔の近くに、吸
気量の変動を抑制する装置を設けた。このことにより、
ポンプの吸気量の変動を抑制し、自励振動の結果、ポン
プに生じる振動値を低減することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図によって説明する
。

【００１６】図１において、羽根車１を収納したポンプ
ケーシング４のケーシングライナ２の下方向にポンプケ
ーシングの吸込ベル３が接続され、かつ、上方側にはポ
ンプケーシングの一部である揚水管５および吐出エルボ
６が接続され、立軸ポンプを構成している。吐出エルボ
６の吐出側には吐出管７、及び、吐出弁８が設けられて
いる。また、羽根車１の下方の近くには吸気孔９が設け
られ、吸気孔９と連続して吸気管１０が設けられ、吸気
管１０に吸気量調整弁１１が設けられ、吸気管１０の吸
込口１２が吸水槽内の最高水位（ＨＷＬ）より高い位置
に設置され、これらにより、流量制御装置を構成してい
る。吸気孔９は、従来の最低水位レベル、すなわち、こ
の水位以下では、吸込ベル３から空気を吸込んでしまう
最低水位レベルＷＬ１で吸気孔９から吸気されない位置
に設置されている。

【００１７】いま、ＷＬ１よりも高い水位ＷＬ４で、こ
のポンプを運転し、水位の低下と共にＷＬ１に達した時
に吸気孔９からポンプに吸気を開始させると、水位の低
下と共に吸気量が増加し、ある水位ＷＬ３で、ポンプは
揚水不能となり、羽根車１は空転運転となる。この後、
再度水位の上昇が生じ、水位がＷＬ２に達すると、再び
、ポンプは吸気運転となり、揚水量に比べて流入量が多
い場合には、水位は上昇を続け、ＷＬ１に達した時に吸
気を停止し、通常の揚水運転へと移行する。

【００１８】図２は、第一の実施例を示したものである
。

【００１９】図１において説明した先行待機運転ポンプ
では、吸気運転時に、吸気管１０を通じて、ポンプ内の
静圧力Ｐと大気圧Ｐ０　との差圧によって、空気がポン
プ内に導かれる。この際、ポンプ内の静圧力が変動した
場合に、吸入される空気量が変動する。一般に、ポンプ
に空気を吸入させた場合、ポンプの性能は、図３のよう
に空気と水との混合比（ボイド率）によって整理できる
ことが知られているが、これによれば、吸入空気量の変
動は、ある運転点のまわりで運転点が時間的に変化する
ことを意味する。図４を用いて説明する。あるポンプが
、ボイド率ｂ％■点で運転されているものとする。この
とき、図２に示すポンプ内の圧力Ｐが変動することによ
り、吸気量が増加し、ボイド率があがり、ａ％となると
、ポンプのシステムヘッドカーブとの関係より、運転点
は■点へと移行する。また同じ原因で吸気量が減少し、
ボイド率が下がり、ｃ％になると、運転点は、■点へと
移行する。

【００２０】図３に示すポンプの二相流特性は、ポンプ
の種類、Ｎｓ，吸気の方法等にもよるが、空気量の変化
に対する、感度が高いものほど、上述の運転点の変化が
大きい。

【００２１】このような運転点の変化は、運転中のポン
プの負荷変動を増大させ、ひいては加振力を増大させ、
ポンプの振動値が大きくなる。

【００２２】このようなポンプにおいて、図２に示すよ
うに、吸気ライン（又は吸気孔近傍でもよい）に、吸気
量の変動抑制装置１４を設けておけば、運転点の変動に
よる振動を抑えることができる。

【００２３】図５は、第一の実施例を示したものであり
、ベルマウス３の上部に吸気孔９が設けられ、吸気孔３
は、吸気管１０を通じて大気に開放されている。いまあ
る水位に達すると、Ｐ＜Ｐ０　となり、空気がポンプ内
に流入する。このときの流入量は、ＰとＰ０　との差圧
ΔＰと、吸気管ロスにより決まるが、水面の変動やその
他の要因により、Ｐが変動すると、吸気量が変動する。 本実施例では、このＰの変動による吸気量の変動を抑制
するため、吸気孔の近くに、多段または単段のオリフィ
スを設けた。このことにより、ポンプ内の静圧力Ｐと、
大気圧Ｐ０　との差圧ΔＰの変動は制振され、安定な吸
気が行われ、ポンプ運転点の変動も抑制することができ
る。

【００２４】この場合、請求項３，４に示すような、局
部的に損失を与える装置ならば、同じ効果が期待できる
。

【００２５】図６は、第二の実施例を示したものであり
、吸気ラインにポンプの吸込管内静圧力Ｐと大気圧Ｐ０
との差圧で駆動する羽根車１６を設けた。羽根車１６は
、ＰとＰ０　との差圧により、ポンプに吸入される空気
により駆動されるが、羽根車１６の慣性効果により、Ｐ
の値が変動しても、吸気量の変動が抑制され、吸気は安
定化される。

【００２６】図７は、第三の実施例を示したものであり
、吸気孔９の上流側断面Ａ−Ａに流れを整流する装置を
設けたものである。吸気孔９の上流側の断面Ａ−Ａにお
いて、互いに相対する位置をパイプ１７，１８で導通さ
せておくと、流れの不均一による断面内の静圧力のアン
バランスが生じた場合、たとえば、Ｐ１＞Ｐ２となった
場合、配管１８を通じて■→■へと向かう流れが生じる
。また、Ｐ３＞Ｐ４となった場合には、配管１７を通じ
て■→■へと向かう流れが生じ、断面全体として、整流
され、流れが安定する。このことにより、吸気孔９付近
の流れが安定し、結果的に吸気が安定する。

【００２７】図８は、第四の実施例を示したものであり
、吸気孔９の上流部に絞り弁１９を設け、吸気孔９付近
の流れを整流し、吸気を安定化するものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、吸気運転中のポンプの
吸気を安定化させることができ、二相流運転状態の先行
待機運転ポンプの、運転を安定化させ、ひいては、振動
の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】先行待機運転ポンプの全体側面図。

【図２】本発明の一実施例を示す断面図。

【図３】運転特性の説明図。

【図４】運転特性の説明図。

【図５】本発明の一実施例を示す断面図。

【図６】本発明の第二の実施例を示す断面図。

【図７】本発明の第三の実施例を示す断面図。

【図８】本発明の第四の実施例を示す断面図。

【符号の説明】

３…吸込ベル、９…吸気孔、１０…吸気管、１５…多段
あるいは単段オリフィス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気孔を含む吸気ラインあるいは、吸気孔
   の近くに、吸気量の変動を抑制する装置を設けたことを
   特徴とする立軸先行待機運転ポンプ。