JPH05215076A - 深井戸用水中モータポンプの監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 深井戸用水中モータポンプの運転状態を監視
し、このポンプを引き上げなくても、故障の早期発見と
故障部位の特定を行うことのできる深井戸用水中モータ
ポンプの監視装置を提供すること。 【構成】 深井戸用水中モータポンプ１０のケーシング
１０１上に設けた複数個のＡＥセンサ１，１′と、該複
数個のＡＥセンサ１，１′で検出したＡＥ（音響伝播）
信号の各ＡＥセンサ１，１′への到達時間の差からＡＥ
の発生位置を演算して該ＡＥがポンプの軸方向を複数に
分割した各区域の内のどの区域内で発生したかを標定し
て各区域内におけるポンプ運転中のＡＥ発生頻度を計数
する信号処理演算装置４，５とを具備する。信号処理演
算装置４，５は各区域における過去の一定期間のＡＥ発
生頻度の平均値を求めるとともに該平均値と新たに計測
したＡＥ発生頻度の比が所定のしきい値を越えた場合に
警報信号を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、深井戸用水中モータポ
ンプの監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】深井戸用水中モータポンプは細くて深い井
戸に納まり、高揚程が要求されることから、多段の羽根
車を持ち軸方向に細長い構造に構成されている。

【０００３】ここで図４はこの種の深井戸用水中モータ
ポンプ１０を示す概略断面図である。同図に示すように
この深井戸用水中モータポンプ１０は、モータ部１００
とポンプ部２００からなる。

【０００４】モータ部１００は３相の交流誘導電動機で
あり円筒状のケーシング１０１内にステータ１０２を嵌
合し、該ステータ１０２内を回動自在にロータ１０３を
貫通し、該ロータ１０３をモータ主軸１０７に固定して
構成されている。

【０００５】このモータ主軸１０７はその上下がモータ
上部軸受１０９とモータ下部軸受１１１によって回動自
在に軸支され、またその下端はスラスト軸受１１３によ
って軸支されている。またこの主軸１０７のモータ上部
軸受１０９の上部にはメカニカルシール１１５が取り付
けられ、ポンプ部２００側からモータ部１００側に外液
が侵入せずまたモータ部１００内に封入した液も流出し
ないように構成されている。またメカニカルシール１１
５の上部にはサンドスリンガー１１７が取り付けられて
いる。

【０００６】一方ポンプ部２００のポンプ主軸２０１の
下端は結合部２０３において前記モータ主軸１０７の上
端に連結され、両者は一体に回転する。このポンプ主軸
２０１には多数段の羽根車２０６が固定されており、各
羽根車２０６にはそれぞれシールを行うためのライナリ
ング２０７と中間ブッシュ２０９が取り付けられてい
る。このポンプ主軸２０１の上下はポンプ上部軸受２１
１とポンプ下部軸受２１３によって軸支されている。

【０００７】そしてモータ部１００を駆動すると、モー
タ主軸１０７とポンプ主軸２０１が回転し、多段の羽根
車２０６が回転することによって、吸込口２１５から外
液が吸入されて揚力を得て、吐出口２１７から吐出され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように深井戸用
水中モータポンプ１０は、細くて深い井戸に収納され、
且つ高揚程が要求されるため、多数の羽根車段を軸方向
に細長く配設した構造となっている。このため、モータ
主軸１０７やポンプ主軸２０１を支えるための各軸受１
０９，１１１，２１１，２１３や、各羽根車段２０６の
シールを行う中間ブッシュ２０９，ライナリング２０７
や、メカニカルシール１１５等の摺動部品が通常のポン
プに比べて多くなっている。そして該摺動部は故障発生
要因となり易い。

【０００９】一方この深井戸用水中モータポンプのメン
テナンスは、このポンプの引上げが容易でないことに加
えて、故障発生部位が外部から判断できない等の困難な
点があった。

【００１０】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、深井戸用水中モータポンプの運転状
態を監視し、このポンプを引き上げなくても、故障の早
期発見と故障部位の特定を行うことのできる深井戸用水
中モータポンプの監視装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、細径長尺のケーシング１０１内にポンプ部
２００とモータ部１００を設けた深井戸用水中モータポ
ンプ１０の監視装置において、前記ケーシング１０１上
の所定位置に設けられ前記ポンプ部及びモータ部から発
生するＡＥ（音響伝播）を検出する複数個のＡＥセンサ
１，１′と、該複数個のＡＥセンサ１，１′で検出した
ＡＥ信号の各ＡＥセンサ１，１′への到達時間の差から
ＡＥの発生位置を演算して該ＡＥがポンプの軸方向を複
数に分割した各区域の内のどの区域内で発生したかを標
定して各区域内におけるポンプ運転中のＡＥ発生頻度を
計数する信号処理演算装置４，５とを具備し、該信号処
理演算装置４，５は各区域における過去の一定期間のＡ
Ｅ発生頻度の平均値を求めるとともに該平均値と新たに
計測したＡＥ発生頻度の比が所定のしきい値を越えた場
合に警報信号を発生するようにした。

【００１２】

【作用】上記の如く構成すれば、このポンプを引き上げ
なくても、深井戸用水中モータポンプ１０のいずれの区
域で故障が発生したかが容易に検出できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は本発明にかかる深井戸用水中モー
タポンプの監視装置の構成を示す図である。同図に示す
ように本発明においては、深井戸用水中モータポンプ１
０のケーシング１０１の両端にＡＥセンサー１，１′を
取り付ける。ここでＡＥとはAcoustic Emissionの略
で、音響伝播（超音波）のことである。そしてＡＥセン
サー１，１′は、深井戸用水中モータポンプ１０内で発
生したＡＥ（音響伝播）を電気信号に変換するセンサー
である。

【００１４】そして両ＡＥセンサー１，１′はそれぞれ
低周波バンドパスフィルター２，２′と高周波バンドパ
スフィルター３，３′に接続され、低周波バンドパスフ
ィルター２，２′の出力はいずれも低周波用信号処理演
算装置４に接続され、高周波バンドパスフィルター３，
３′の出力はいずれも高周波用信号処理演算装置５に接
続される。そして両信号処理演算装置４，５の出力は警
報表示装置６に接続されている。

【００１５】ここで低周波用信号処理演算装置４と高周
波用信号処理演算装置５は、いずれもマイクロコンピュ
ータで構成され、以下のような処理が行われる。

【００１６】ポンプ運転中、ＡＥ信号は連続的に発生す
るが、該ＡＥ信号の内の所定のスレッショルド値以上の
ＡＥ信号を検出し、該検出したＡＥ信号の各ＡＥセンサ
ー１，１′への到達時間差を求め、該到達時間差からＡ
Ｅ発生位置を標定する。

【００１７】該標定したＡＥ発生位置が、ポンプの軸方
向を複数に分割した各区域のどの区域内であるかを求
め、各区域のＡＥ発生頻度を計数する。

【００１８】ここでこの区域分割は、軸受，シール等の
摺動要素の位置に応じて、軸方向に不均等な長さで割り
付けられており、弁部等の流体音を発生し易くポンプの
故障とは関係の無い区域は意図的に除外する。このた
め、区域を細かく等分割する通常の一次元位置標定方法
に比べて、故障の発生し易い各要素毎のＡＥ発生頻度が
正確に把握でき、流体音等のノイズの影響低減にも効果
がある。

【００１９】そして下記する方法で該ＡＥ発生頻度が異
常に増大したことを検出した場合には、警報表示装置６
にその信号を出力する。また正常動作時においても、警
報表示装置６に各区域毎のＡＥ発生頻度等のデータを出
力する。

【００２０】なお低周波用信号処理演算装置４と高周波
用信号処理演算装置５は、ポンプ運転時のみ信号処理を
行うため、ポンプ運転信号をそのモータ電源部から接点
信号で受け取るようにされている。

【００２１】そしてこの監視装置は、以下のように動作
する。即ち、深井戸用水中モータポンプ１０のいずれか
の位置でＡＥが発生すると、該ＡＥは両ＡＥセンサー
１，１′でそれぞれ検出され、そのＡＥ信号は低周波バ
ンドパスフィルター２，２′と高周波バンドパスフィル
ター３，３′を介してそれぞれ低周波用信号処理演算装
置４と高周波用信号処理演算装置５に入力される。

【００２２】そして各信号処理演算装置４，５において
各区域のＡＥ発生頻度を計数して該ＡＥ発生頻度が異常
か否かを演算し、異常の場合は警報信号を警報表示装置
６に出力する。

【００２３】ここで図２は異常判定の方法を示す図であ
る。同図に示すようにＡＥは正常運転時でも各要素の特
性に応じてある程度発生し、機械的劣化やスケールの付
着等によって長期的に除々に変化（上昇）するが、一方
故障時には急激に変化（上昇又は下降）する。そこで同
図に示すように、過去一定期間ΔＴのＡＥ発生頻度の平
均値を計算しておき、この平均値とΔｔの周期で繰返し
計測する毎回のＡＥ頻度の計測値を比較し、その比が一
定レベル（同図に一点鎖線で示す）を越えて増加したと
きや減少したときに該区域から異常が発生したと判定し
て、警報信号を発する。この方法によって正常動作時の
ＡＥ発生頻度の緩やかな変化には反応せず、故障時の急
激な変化を的確に捉えることができる。

【００２４】そして該警報信号を入力した警報表示装置
６は、例えば警報ランプを点燈したり、警報音を発した
りする。

【００２５】なお上記警報信号以外に、ポンプの各区域
におけるＡＥ発生頻度，低周波帯域におけるＡＥ発生頻
度の変化率，高周波帯域におけるＡＥ発生頻度の変化率
のデータも警報表示装置６に送られ、表示される。図３
はこの警報表示装置６の表示部のこれらデータを表示す
る表示例を示している。同図に示すようにＡＥ発生頻度
は「ＡＥ発生頻度」の欄で、低周波帯域におけるＡＥ発
生頻度の変化率は「低周波警報」の欄で、高周波帯域に
おけるＡＥ発生頻度の変化率は「高周波警報」の欄で、
それぞれのデータがLED のバーグラフで表示される。

【００２６】なお上記実施例においては、ポンプ運転信
号をモータ電源部から接点信号で上記信号処理演算装置
４，５に受け取っているので、ポンプ停止時にはその信
号によって上記信号処理演算装置４，５における上記演
算を中止する。これによって基準となるΔＴのＡＥ発生
頻度の平均値に影響を与えないようにし（停止時のＡＥ
発生頻度は殆ど０となるため）、次の運転に備える。

【００２７】ところで上記実施例において、異なる周波
数帯域でＡＥ発生頻度を監視するのは、正常な作動状態
で観測されるＡＥの周波数帯域は比較的低周波域にあ
り、摺動部の接触等による異常時の周波数帯域は比較的
高周波域にあることを利用して、両者を比較検討するこ
とで、異常の監視だけでなく、正常状態の確認も行える
ようにするためである。

【００２８】なお本発明は上記実施例に限定されず、例
えば以下のような変形が可能である。 上記実施例においてはＡＥセンサーを２つ取り付けた
が、該ＡＥセンサーは必要に応じてさらに多数個取り付
けても良い。

【００２９】上記実施例においては低周波用と高周波
用のバンドパスフィルターによって濾過周波数帯域を２
組に分けたが、必要に応じて１組だけでもよく２組以上
でもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる深井戸用水中モータポンプの監視装置によれば、深
井戸用水中モータポンプの運転状態を監視でき、このポ
ンプを引き上げなくても、容易に故障の早期発見と故障
部位の特定を行うことができるという優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる深井戸用水中モータポンプの監
視装置の構成を示す図である。

【図２】異常判定の方法を示す図である。

【図３】警報表示装置６の表示部の表示例を示す図であ
る。

【図４】深井戸用水中モータポンプ１０を示す概略断面
図である。

【符号の説明】

１，１′ ＡＥセンサ ２，２′ 低周波バンドパスフィルター ３，３′ 高周波バンドパスフィルター ４ 低周波用信号処理演算装置 ５ 高周波用信号処理演算装置 １０ 深井戸用水中モータポンプ １００ モータ部 １０１ ケーシング ２００ ポンプ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細径長尺のケーシング内にポンプ部とモ
   ータ部を設けた深井戸用水中モータポンプの監視装置に
   おいて、 前記ケーシング上の所定位置に設けられ前記ポンプ部及
   びモータ部から発生するＡＥ（音響伝播）を検出する複
   数個のＡＥセンサと、該複数個のＡＥセンサで検出した
   ＡＥ信号の各ＡＥセンサへの到達時間の差からＡＥの発
   生位置を演算して該ＡＥがポンプの軸方向を複数に分割
   した各区域の内のどの区域内で発生したかを標定して各
   区域内におけるポンプ運転中のＡＥ発生頻度を計数する
   信号処理演算装置とを具備し、該信号処理演算装置は各
   区域における過去の一定期間のＡＥ発生頻度の平均値を
   求めるとともに該平均値と新たに計測したＡＥ発生頻度
   の比が所定のしきい値を越えた場合に警報信号を発生す
   ることを特徴とする深井戸用水中モータポンプの監視装
   置。
2. 【請求項２】 前記ＡＥセンサは広帯域感度特性を有
   し、また該ＡＥセンサで検出されたＡＥ信号は濾過周波
   数帯域の異なる複数のバンドパスフィルターを介してそ
   れぞれ信号処理演算装置に入力され、それぞれの周波数
   帯域におけるＡＥ発生頻度が計測され警報信号が発生さ
   れることを特徴とする請求項１記載の深井戸用水中モー
   タポンプの監視装置。