WO2019058731A1 - 液体圧送装置の劣化判定装置および液体圧送装置 - Google Patents

液体圧送装置の劣化判定装置および液体圧送装置 Download PDF

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Definitions

  • the present application relates to a deterioration determination device that determines the degree of deterioration of a liquid pumping device.
  • Patent Document 1 there is known a liquid pumping apparatus which recovers a liquid generated in a steam system or the like and pumps the liquid to a use side by the pressure of a working gas.
  • the liquid pumping apparatus of Patent Document 1 includes a closed container in which drain generated by a steam system flows and is stored, a float stored in the closed container, and a steam supply valve and a discharge valve.
  • the float is connected to the intake valve and the exhaust valve via a valve operating mechanism (a float arm or a snap mechanism).
  • a valve operating mechanism a float arm or a snap mechanism
  • the air supply valve opens and the exhaust valve closes. Thereby, steam is introduced into the closed vessel, and the drain of the closed vessel is pressure-fed from the outlet by the pressure of the steam (pressure-feeding process).
  • the air supply valve is closed and the exhaust valve is opened. As a result, the drain flows into the closed container and is stored, and the steam in the closed container is discharged (inflow stroke).
  • the life of the fluid pumping device has been estimated based on the number of operations of the fluid pumping device (for example, the number of opening and closing operations of the air supply valve and the exhaust valve).
  • the degree of deterioration of the internal parts differs depending on the type, state, and the like of the liquid being handled, and there is a problem that the life can not always be estimated accurately.
  • the technique disclosed in the present application has been made in view of such circumstances, and the purpose thereof is to determine the degree of deterioration of the liquid pumping apparatus.
  • the technique disclosed in the present application is a deterioration determination device for a liquid pumping device including a casing, an air supply valve, an exhaust valve, and a valve operating mechanism.
  • the casing is formed with a storage space in which liquid flows in and is stored.
  • the air supply valve is for introducing a working gas into the storage space.
  • the exhaust valve discharges the working gas of the storage space.
  • the valve operating mechanism has a float disposed in the storage space.
  • the valve operating mechanism opens the air supply valve and closes the exhaust valve when the float rises to a predetermined high level, and a pumping stroke for pumping the liquid in the storage space by the pressure of the operating gas.
  • the air supply valve is closed and the exhaust valve is opened to execute an inflow stroke in which the liquid flows into the storage space while discharging the working gas. It is.
  • the deterioration determination device includes a first pressure sensor and a deterioration determination unit.
  • the first pressure sensor is provided in communication with the lower portion of the storage space, and detects the pressure in the liquid layer portion of the storage space.
  • the deterioration determining unit is configured to determine the degree of deterioration of the valve operating mechanism based on a change in pressure detected by the first pressure sensor.
  • the technology disclosed in the present application is a liquid pumping apparatus including the above-described deterioration determination device.
  • the deterioration determination device and the fluid pumping device of the present application it is possible to determine the degree of degradation of the fluid pumping device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid pumping device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a schematic configuration of the air supply valve and the exhaust valve.
  • FIG. 3 is a graph which shows transition of the pressure of the storage space which concerns on embodiment.
  • FIG. 4 is the FIG. 3 equivalent view which shows transition of the pressure of the storage space which concerns on the modification of embodiment.
  • the liquid pumping apparatus 1 of the present embodiment is provided, for example, in a steam system, and collects drain (condensed water) generated by condensation of the steam, and pumps it to a boiler or a waste heat utilization apparatus. That is, in the present embodiment, the drain corresponds to the liquid according to the claims of the present application.
  • the liquid pumping apparatus 1 includes a casing 10 which is a closed container, an air supply valve 20 and an exhaust valve 30, a valve operating mechanism 40, and a deterioration determining device 70.
  • a main body portion 11 and a lid portion 12 are coupled by bolts, and a storage space 13 in which a drain (liquid) flows and is stored is formed inside.
  • the lid 12 has a liquid inlet 14 through which drain flows, a liquid outlet 15 through which the drain is pumped (discharged), a gas inlet 16 through which steam is introduced, and a gas outlet 17 through which steam is discharged. And are provided.
  • the vapor corresponds to the working gas according to the claims of the present application.
  • the liquid inlet 14 is provided near the upper portion of the lid 12, and the liquid outlet 15 is provided at the lower portion of the lid 12.
  • the gas inlet 16 and the gas outlet 17 are both provided on the top of the lid 12.
  • Each of the liquid inlets 14 and the like communicates with the storage space 13.
  • the gas inlet 16 is provided with an air supply valve 20, and the gas outlet 17 is provided with an exhaust valve 30.
  • the air supply valve 20 and the exhaust valve 30 open and close the gas inlet 16 and the gas outlet 17, respectively.
  • the air supply valve 20 pumps the drain of the storage space 13 from the liquid outlet 15 by introducing steam from the gas inlet 16 into the storage space 13.
  • the exhaust valve 30 discharges the vapor introduced into the storage space 13 from the gas outlet 17.
  • the air supply valve 20 has a valve case 21, a valve body 22 and a lift bar 23.
  • the valve case 21 has a through hole in the axial direction, and a valve seat 24 is formed on the upper side of the through hole.
  • An opening 25 communicating the through hole with the outside is formed in an intermediate part of the valve case 21.
  • the valve body 22 is formed in a spherical shape, and is integrally provided on the upper end of the lift bar 23.
  • the lift bar 23 is inserted into the through hole of the valve case 21 so as to be capable of moving up and down.
  • valve body 22 In the air supply valve 20, when the elevating rod 23 ascends, the valve body 22 separates from the valve seat 24 to open the gas introduction port 16, and when the elevating rod 23 descends, the valve body 22 seats on the valve seat 24 as a gas The inlet 16 is closed.
  • the exhaust valve 30 has a valve case 31, a valve body 32 and a lift bar 33.
  • the valve case 31 has a through hole in the axial direction, and a valve seat 34 is formed slightly above the through hole.
  • the valve case 31 is formed with an opening 35 communicating the through hole with the outside.
  • the valve body 32 is formed in a substantially hemispherical shape, and is integrally provided on the upper end of the lift bar 33.
  • the elevating rod 33 is inserted into the through hole of the valve case 31 so as to be capable of moving up and down.
  • the valve body 32 when the lift bar 33 is raised, the valve body 32 is seated on the valve seat 34 and the gas outlet 17 is closed, and when the lift bar 33 is lowered, the valve body 32 leaves the valve seat 34 to discharge gas.
  • the outlet 17 is opened.
  • a valve operating rod 36 is connected to the lower end of the lift bar 33 of the exhaust valve 30. That is, the elevating rod 33 of the exhaust valve 30 moves up and down with the vertical movement of the valve operating rod 36. Further, a connecting plate 37 is attached to the valve operating rod 36 and extends to a region under the elevating rod 23 of the air supply valve 20. The lift rod 23 of the air supply valve 20 is pushed up by the connecting plate 37 and raised as the valve operating rod 36 is raised, and the connecting plate 37 is also lowered when the valve operating rod 36 is lowered, so that it is lowered by its own weight.
  • the valve operating mechanism 40 is provided in the casing 10 and moves the valve operating rod 36 up and down to open and close the air supply valve 20 and the exhaust valve 30.
  • the valve operating mechanism 40 has a float 41 and a snap mechanism 50.
  • the float 41 is formed in a spherical shape, and a lever 42 is attached.
  • the lever 42 is rotatably supported by a shaft 43 provided on the bracket 44.
  • the lever 42 is provided with a shaft 45 at the end opposite to the float 41 side.
  • the snap mechanism 50 includes a float arm 51, a sub arm 52, a coil spring 53, and two receiving members 54 and 55.
  • the float arm 51 is rotatably supported at one end thereof by a shaft 58 provided on the bracket 59.
  • the two brackets 44 and 59 are screwed together and attached to the lid 12.
  • a groove 51a is formed at the other end of the float arm 51, and the shaft 45 of the lever 42 is fitted in the groove 51a. With this configuration, the float arm 51 swings about the shaft 58 as the float 41 moves up and down.
  • the float arm 51 is provided with a shaft 56.
  • the upper end portion of the sub arm 52 is rotatably supported by the shaft 58, and the shaft 57 is provided at the lower end portion.
  • the receiving member 54 is rotatably supported by the shaft 56 of the float arm 51, and the receiving member 55 is rotatably supported by the shaft 57 of the sub arm 52.
  • a compressed coil spring 53 is attached between the two receiving members 54 and 55.
  • the sub arm 52 is provided with a shaft 61, and the lower end portion of the valve operating rod 36 is connected to the shaft 61.
  • the valve operating mechanism 40 configured in this manner is displaced as the float 41 moves up and down, and moves the valve operating rod 36 up and down to open and close the air supply valve 20 and the exhaust valve 30.
  • the float 41 is located at the bottom of the storage space 13.
  • the valve operating rod 36 is lowered, the air supply valve 20 is closed, and the exhaust valve 30 is open.
  • the drain flows in from the liquid inlet 14 and accumulates in the storage space 13 (inflow stroke).
  • the float 41 ascends as the drain space is accumulated in the storage space 13.
  • the vapor is discharged from the gas discharge port 17 as the drain is accumulated.
  • the snap mechanism 50 raises the valve operating rod 36. Thereby, the air supply valve 20 is opened and the exhaust valve 30 is closed, the inflow stroke is completed, and the pumping stroke is started.
  • the steam (high pressure steam) in the steam system flows in from the gas inlet 16 and is introduced into the upper portion of the storage space 13 (the space above the drain). Then, the drain accumulated in the storage space 13 is pushed downward by the pressure of the introduced vapor and is pressure-fed from the liquid outlet 15 (pumping process).
  • the drain pumped by the liquid pumping device 1 is supplied to a boiler and a waste heat utilization device.
  • the float 41 is lowered. Then, when the float 41 is lowered to a predetermined lower position (lower reverse position), the snap mechanism 50 lowers the valve operating rod 36.
  • the air supply valve 20 is closed and the exhaust valve 30 is opened, the pressure feeding stroke is completed, and the inflow stroke is started again. That is, again, the drain flows in from the liquid inlet 14 and accumulates in the storage space 13, and the vapor of the storage space 13 is discharged from the gas outlet 17.
  • valve operating mechanism 40 alternately executes the inflow stroke and the pumping stroke by opening and closing the air supply valve 20 and the exhaust valve 30.
  • the deterioration determination device 70 is configured to determine the degree of deterioration of the fluid pumping device 1 (valve operating mechanism 40).
  • the deterioration determination device 70 includes a first pressure sensor 71 and a second pressure sensor 72, and an apparatus main body 73.
  • the two pressure sensors 71 and 72 both detect the pressure in the storage space 13.
  • the first pressure sensor 71 is provided at the lower part of the main body 11 of the casing 10 and is in communication with the lowermost part of the storage space 13. That is, the first pressure sensor 71 detects the pressure of the liquid layer portion of the storage space 13, that is, the pressure of the region where the drain exists in the drain (liquid) and the vapor (working gas) in the storage space 13.
  • the second pressure sensor 72 is provided on the upper portion of the main body 11 of the casing 10 and is in communication with substantially the top of the storage space 13. That is, the second pressure sensor 72 detects the pressure of the air layer portion of the storage space 13, that is, the pressure of the region in the storage space 13 in which the vapor is present in the drain (liquid) and the vapor (working gas).
  • the device body 73 is provided with a state determination unit 74 and a deterioration determination unit 75.
  • the state determination unit 74 is configured to determine the operation state of the fluid pumping device 1, that is, which one of the inflow stroke and the pumping stroke is being performed.
  • the state determination unit 74 determines, based on the pressure detected by the second pressure sensor 72, whether the operation state of the fluid pumping device 1 is an inflow stroke or a pressure transfer stroke.
  • the pressure detected by the second pressure sensor 72 is continuously sent to the state determination unit 74. Specifically, the state determination unit 74 determines that the pressure detected by the second pressure sensor 72 is a pumping stroke after the predetermined amount increases until the predetermined amount decreases. Further, the state determination unit 74 determines that the pressure detected by the second pressure sensor 72 is the inflow stroke after the predetermined amount decreases until the predetermined amount increases.
  • the determination operation of the state determination unit 74 will be described in detail with reference to FIG.
  • the pressure detected by the second pressure sensor 72 (the pressure of the air layer portion of the storage space 13) changes as shown by the solid line A in FIG.
  • the pressure detected by the second pressure sensor 72 changes substantially constant.
  • the float 41 rises to a predetermined high level (upward reversing position)
  • the inflow stroke is switched to the pumping stroke (upward reversing time ta).
  • the high pressure steam is introduced into the storage space 13 and the drain is pumped by the pressure of the high pressure steam, so that the pressure detected by the second pressure sensor 72 becomes higher than that during the inflow stroke. That is, at the time of the upper reversal ta, the pressure detected by the second pressure sensor 72 instantaneously increases by a predetermined amount. In the pumping stroke, the pressure detected by the second pressure sensor 72 changes approximately at a constant level.
  • the pumping stroke is switched to the inflow stroke again (downward inversion time tb).
  • the introduction of high pressure steam is stopped, and as described above, the drain is inflowed and the vapor is discharged again, so the pressure detected by the second pressure sensor 72 becomes lower than that in the pumping stroke. . That is, at the lower inversion time tb, the pressure detected by the second pressure sensor 72 instantaneously decreases by a predetermined amount.
  • the state determination unit 74 can determine that it is a pumping stroke from when the pressure detected by the second pressure sensor 72 increases by a predetermined amount and then decreases by a predetermined amount. Further, the state determination unit 74 can determine that it is an inflow stroke until the pressure detected by the second pressure sensor 72 decreases by a predetermined amount and then increases by a predetermined amount. In addition, the state determination unit 74 can determine that the detected pressure at the second pressure sensor 72 has risen by a predetermined amount and that it is the time of the upper reversal ta, and that the detected pressure at the second pressure sensor 72 has decreased by a predetermined amount. It is possible to determine that it is the lower inversion time tb. Thus, the operating state of the fluid pumping device 1 can be determined.
  • the judgment criteria of the predictive detection differ depending on the operating condition.
  • the operation state can be determined, accurate sign detection based on the determination criteria can be performed according to each operation state.
  • the second pressure sensor 72 detects the pressure in the air layer portion of the storage space 13 the pressure can be detected without being affected by the movement of the drain (liquid) in the storage space 13. Therefore, highly accurate determination can be performed.
  • the deterioration determination unit 75 is configured to determine the degree of deterioration of the valve operating mechanism 40 based on the change in the pressure detected by the first pressure sensor 71. Specifically, the deterioration determining unit 75 determines the degree of deterioration of the valve operating mechanism 40 based on the pressure difference ⁇ P obtained by subtracting the pressure detected by the second pressure sensor 72 from the pressure detected by the first pressure sensor 71.
  • the determination operation of the deterioration determination unit 75 will be described in detail with reference to FIG. Since the first pressure sensor 71 communicates with the drain (liquid) in the storage space 13, as indicated by a rough broken line B in FIG. 3, the detection pressure is greater than the detection pressure of the second pressure sensor 72 by the head of the drain. Get higher. In the inflow stroke, since the drain flows in and is stored, the water head of the drain gradually increases, and the pressure detected by the first pressure sensor 71 gradually increases. In the pumping process, since the drain is pumped (discharged), the water head of the drain is gradually lowered, and the pressure detected by the first pressure sensor 71 is gradually lowered.
  • the pressure detected by the first pressure sensor 71 like the pressure detected by the second pressure sensor 72, instantaneously increases by a predetermined amount at the upper inversion time ta, and instantaneously decreases by the predetermined amount at the lower inversion time tb.
  • the water head in the compression stroke becomes the highest water head Hmax at the time of upturning ta, and becomes the lowest water head Hmin at the time of the downward rotation tb.
  • the head in the inflow stroke is also the highest head Hmax at the time of upturning ta and is the lowest head Hmin at the time of downward turning tb.
  • the maximum head Hmax and the minimum head Hmin of the compression stroke are equal to the maximum head Hmax and the minimum head Hmin of the inflow stroke.
  • the displacement amount of each part decreases.
  • the amount of rise and fall of the float 41 with respect to the liquid level of the drain of the storage space 13 decreases, or the amount of displacement of the float arm 51 or the like of the snap mechanism 50 accompanying the rise and fall of the float 41 decreases. Therefore, the opening (closing) operation of the air supply valve 20 and the exhaust valve 30 by the valve operating mechanism 40 is delayed.
  • the upper inversion position at which the air supply valve 20 opens and the exhaust valve 30 closes is shifted to a position higher than a predetermined high level, and the lower inversion position at which the air supply valve 20 closes and the exhaust valve 30 opens is predetermined. Shift to a lower position than low. The amount of deviation increases as the degree of deterioration of the valve operating mechanism 40 increases.
  • the pressure detected by the first pressure sensor 71 changes as indicated by a fine broken line Bx in FIG. That is, while the head at the time of upturning (ta) (maximum head Hmax) increases, the head at the time of downturning tb (minimum water head Hmin) decreases. Therefore, when the valve operating mechanism 40 is deteriorated, the pressure detected by the first pressure sensor 71 at the upper reversing time ta increases, and the pressure detected by the first pressure sensor 71 at the lower reversing time tb decreases.
  • the deterioration determination unit 75 determines that the pressure difference ⁇ P (the pressure detected by the first pressure sensor 71 ⁇ the pressure detected by the second pressure sensor 72) is larger than the pressure difference ⁇ P when the inflow stroke is normally switched to the pumping stroke. If at least one of the fact that the pressure difference ⁇ P is smaller than that at the normal switching from the pumping stroke to the inflow stroke is satisfied, it is determined that the valve operating mechanism 40 has deteriorated.
  • the pressure difference ⁇ P when switching from the inflow stroke to the pumping stroke normally is the pressure difference ⁇ P at the upturn time ta in the normal state, that is, the maximum water head Hmax in the normal state.
  • the pressure difference ⁇ P when switching from the pumping stroke to the inflow stroke normally is the pressure difference ⁇ P at the lower reversing time tb at the normal time, that is, the minimum head Hmin at the normal time.
  • the valve operating mechanism 40 when the valve operating mechanism 40 is deteriorated, the water head at the upper turning time ta increases and the water head at the lower turning time tb decreases, so that the pressure detected by the first pressure sensor 71 changes. Therefore, based on the change in the pressure detected by the first pressure sensor 71, it can be determined (detected) that the valve operating mechanism 40 has deteriorated.
  • the technology disclosed in the present application may be configured as follows for the deterioration determination unit 75 of the above embodiment.
  • the valve operation is performed based on the magnitude relationship between the pressure difference ⁇ P and the maximum water head Hmax or the minimum water head Hmin at the normal time, regardless of the operating state such as the upper inversion time ta and the lower inversion time tb.
  • the degree of deterioration of the mechanism 40 was determined.
  • the deterioration determination unit 75 determines that the pressure difference ⁇ P at the upper inversion time ta is larger than the maximum water head Hmax at the normal time, or the pressure difference ⁇ P at the lower inversion time tb is smaller than the minimum water head Hmin at the normal time Alternatively, it may be determined that the valve operating mechanism 40 has deteriorated.
  • the upper inversion time ta and the lower inversion time tb are determined by the state determination unit 74. In this case, the pressure difference ⁇ P may be calculated only at the upper inversion time ta and the lower inversion time tb.
  • the deterioration determination unit 75 determines that the amount of change ⁇ Px in the pressure detected by the first pressure sensor 71 during the entire inflow stroke or pumping stroke is greater than the amount of change ⁇ Pb in a normal state. When it becomes larger, it may be determined that the valve operating mechanism 40 has deteriorated.
  • the amount of change ⁇ Px is a value obtained by subtracting the detected pressure Px2 of the first pressure sensor 71 at the lower reversing time tb from the detected pressure Px1 of the first pressure sensor 71 at the upper reversing time ta.
  • the amount of change ⁇ Pb is a value obtained by subtracting the detection pressure Pb2 of the first pressure sensor 71 at the lower inversion time tb from the detection pressure Pb1 of the first pressure sensor 71 at the upper inversion time ta at the normal time.
  • the state determination unit 74 determines the upper inversion time ta and the lower inversion time tb.
  • the deterioration determination unit 75 detects that the pressure Px1 detected by the first pressure sensor 71 at the time of upturn ta is larger than the pressure value Pb1 at the time of upturn ta at the normal time. If the pressure Px2 detected by the first pressure sensor 71 at the lower reversing time tb becomes smaller than the pressure value Pb2 at the lower reversing time tb at the normal reversing time, it is determined that the valve operating mechanism 40 has deteriorated. Good. Also in this case, the state determination unit 74 determines the upper inversion time ta and the lower inversion time tb.
  • liquid to be pumped is used as a drain in the above embodiment and the modification, the technology disclosed in the present application may be one which pumps other liquids.
  • the present application is useful for a deterioration determination device that determines the degree of deterioration of a liquid pumping device.

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Abstract

液体が流入して貯留される貯留空間（１３）が形成されたケーシング（１０）、作動気体を貯留空間（１３）に導入する給気弁（２０）、貯留空間（１３）の作動気体を排出する排気弁（３０）、貯留空間（１３）に配置されたフロート（４１）が所定高位まで上昇すると給気弁（２０）を開弁し排気弁（３０）を閉弁し、作動気体の圧力によって貯留空間（１３）の液体を圧送する圧送行程と、フロート（４１）が所定低位まで下降すると給気弁（２０）を閉弁し排気弁（３０）を開弁し、作動気体を排出しながら液体が貯留空間（１３）に流入する流入行程とを実行する弁作動機構（４０）を備えた液体圧送装置（１）の劣化判定装置（７０）は、貯留空間（１３）の下部に連通して設けられ、貯留空間（１３）の液層部の圧力を検出する第１圧力センサと、第１圧力センサの検出圧力の変化に基づいて、弁作動機構（４０）の劣化度を判定する劣化判定部（７５）とを備えている。

Description

液体圧送装置の劣化判定装置および液体圧送装置
　本願は、液体圧送装置の劣化度を判定する劣化判定装置に関する。
　例えば特許文献１に開示されているように、蒸気システム等で発生した液体を回収し作動気体の圧力によって利用側に圧送する液体圧送装置が知られている。特許文献１の液体圧送装置は、蒸気システムで発生したドレンが流入して貯留される密閉容器と、該密閉容器に収容されたフロートと、蒸気の給気弁および排気弁とを備えている。フロートは、弁作動機構（フロートアームやスナップ機構）を介して給気弁および排気弁に連結されている。この液体圧送装置では、フロートがドレンの液位に応じて上昇下降し、そのフロートの上昇下降動作に連動して給気弁および排気弁が動作する。フロートが所定高位まで上昇すると、給気弁が開弁すると共に排気弁が閉弁する。これにより、密閉容器に蒸気が導入され、密閉容器のドレンが蒸気の圧力によって排出口から圧送される（圧送行程）。また、フロートが所定低位まで下降すると、給気弁が閉弁すると共に排気弁が開弁する。これにより、ドレンが密閉容器に流入して貯留されると共に、密閉容器内の蒸気が排出される（流入行程）。
特開平８－１４５２９０号公報
　ところで、上述したような液体圧送装置では、弁作動機構等の内部部品が磨耗や異物（錆、スケール等）の付着堆積等により劣化することは避けられない。内部部品の劣化を放置しておくと、最終的には、給気弁および排気弁の開閉動作を行うことができず、ドレン（液体）の圧送不可を招いてしまう。したがって、こうした液体の圧送不可を未然に防止するために、内部部品の劣化度を検知して液体圧送装置の寿命を予め推定することが重要となる。そこで、従来では、液体圧送装置の作動回数（例えば、給気弁および排気弁の開閉動作の回数）に基づいて液体圧送装置の寿命を推定していた。しかしながら、この推定方法では、扱っている液体の種類や状態等によって内部部品の劣化度合いが異なるため、必ずしも正確に寿命を推定することができないという問題があった。
　本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体圧送装置の劣化度を判定することにある。
　本願に開示の技術は、ケーシングと、給気弁と、排気弁と、弁作動機構とを備えた液体圧送装置の劣化判定装置である。前記ケーシングは、液体が流入して貯留される貯留空間が形成されている。前記給気弁は、作動気体を前記貯留空間に導入するものである。前記排気弁は、前記貯留空間の作動気体を排出するものである。前記弁作動機構は、前記貯留空間に配置されたフロートを有している。また、前記弁作動機構は、前記フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記作動気体の圧力によって前記貯留空間の前記液体を圧送する圧送行程と、前記フロートが所定低位まで下降すると前記給気弁を閉弁すると共に前記排気弁を開弁し、前記作動気体を排出しながら前記液体が前記貯留空間に流入する流入行程とを実行するものである。
　前記劣化判定装置は、第１圧力センサと、劣化判定部とを備えている。前記第１圧力センサは、前記貯留空間の下部に連通して設けられ、前記貯留空間の液層部の圧力を検出するものである。前記劣化判定部は、前記第１圧力センサの検出圧力の変化に基づいて、前記弁作動機構の劣化度を判定するものである。
　また、本願に開示の技術は、上述した劣化判定装置を備えた液体圧送装置である。
　本願の劣化判定装置および液体圧送装置によれば、液体圧送装置の劣化度を判定することができる。
図１は、実施形態に係る液体圧送装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、給気弁および排気弁の概略構成を拡大して示す断面図である。 図３は、実施形態に係る貯留空間の圧力の推移を示すグラフである。 図４は、実施形態の変形例に係る貯留空間の圧力の推移を示す図３相当図である。
　以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
　本実施形態の液体圧送装置１は、例えば蒸気システムに設けられ、蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）を回収してボイラーや廃熱利用装置に圧送するものである。つまり、本実施形態ではドレンが本願の請求項に係る液体に相当する。図１に示すように、液体圧送装置１は、密閉容器であるケーシング１０と、給気弁２０および排気弁３０と、弁作動機構４０と、劣化判定装置７０とを備えている。
　ケーシング１０は、本体部１１と蓋部１２とがボルトによって結合され、ドレン（液体）が流入して貯留される貯留空間１３が内部に形成されている。蓋部１２には、ドレンが流入する液体流入口１４と、ドレンが圧送（排出）される液体排出口１５と、蒸気が導入される気体導入口１６と、蒸気が排出される気体排出口１７とが設けられている。本実施形態では、蒸気が本願の請求項に係る作動気体に相当する。液体流入口１４は蓋部１２の上部寄りに設けられ、液体排出口１５は蓋部１２の下部に設けられている。気体導入口１６および気体排出口１７は、何れも蓋部１２の上部に設けられている。これら液体流入口１４等は、何れも貯留空間１３と連通している。
　図２にも示すように、気体導入口１６には給気弁２０が設けられ、気体排出口１７には排気弁３０が設けられている。給気弁２０および排気弁３０は、それぞれ気体導入口１６および気体排出口１７を開閉するものである。給気弁２０は、蒸気を気体導入口１６から貯留空間１３に導入することによって貯留空間１３のドレンを液体排出口１５から圧送させる。排気弁３０は、貯留空間１３に導入された蒸気を気体排出口１７から排出させる。
　給気弁２０は、弁ケース２１、弁体２２および昇降棒２３を有する。弁ケース２１は軸方向に貫通孔を有し、該貫通孔の上側には弁座２４が形成されている。弁ケース２１の中間部には、貫通孔と外部とが連通する開口２５が形成されている。弁体２２は、球状に形成されており、昇降棒２３の上端に一体的に設けられている。昇降棒２３は、弁ケース２１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。給気弁２０は、昇降棒２３が上昇すると弁体２２が弁座２４から離座して気体導入口１６が開放され、昇降棒２３が下降すると弁体２２が弁座２４に着座して気体導入口１６が閉じられる。
　排気弁３０は、弁ケース３１、弁体３２および昇降棒３３を有する。弁ケース３１は軸方向に貫通孔を有し、貫通孔のやや上側には弁座３４が形成されている。弁ケース３１には、貫通孔と外部とが連通する開口３５が形成されている。弁体３２は、略半球状に形成されており、昇降棒３３の上端に一体的に設けられている。昇降棒３３は、弁ケース３１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。排気弁３０は、昇降棒３３が上昇すると弁体３２が弁座３４に着座して気体排出口１７が閉じられ、昇降棒３３が下降すると弁体３２が弁座３４から離座して気体排出口１７が開放される。
　排気弁３０の昇降棒３３の下端には、弁操作棒３６が連結されている。つまり、排気弁３０の昇降棒３３は弁操作棒３６の上下動に伴って上下動する。また、弁操作棒３６には、給気弁２０の昇降棒２３の下方領域まで延びる連設板３７が取り付けられている。給気弁２０の昇降棒２３は、弁操作棒３６が上昇すると連設板３７によって押し上げられて上昇し、弁操作棒３６が下降すると連設板３７も下降するので自重で下降する。つまり、弁操作棒３６が上昇すると、給気弁２０は開く（開弁する）一方、排気弁３０は閉じ（閉弁し）、弁操作棒３６が下降すると、給気弁２０は閉じる（閉弁する）一方、排気弁３０は開く（開弁する）。
　弁作動機構４０は、ケーシング１０内に設けられ、弁操作棒３６を上下動させて給気弁２０および排気弁３０を開弁および閉弁させるものである。弁作動機構４０は、フロート４１およびスナップ機構５０を有する。
　フロート４１は、球形に形成され、レバー４２が取り付けられている。レバー４２は、ブラケット４４に設けられた軸４３に回転可能に支持されている。レバー４２には、フロート４１側とは反対側の端部に軸４５が設けられている。スナップ機構５０は、フロートアーム５１、副アーム５２、コイルばね５３、２つの受け部材５４，５５を有する。フロートアーム５１は、一端部がブラケット５９に設けられた軸５８に回転可能に支持されている。なお、両ブラケット４４，５９は互いにねじによって結合され蓋部１２に取り付けられている。フロートアーム５１の他端部は、溝５１ａが形成されており、その溝５１ａにレバー４２の軸４５が嵌っている。この構成により、フロートアーム５１はフロート４１の上昇下降に伴い軸５８を中心として揺動する。
　また、フロートアーム５１には軸５６が設けられている。副アーム５２は、上端部が軸５８に回転可能に支持され、下端部に軸５７が設けられている。受け部材５４はフロートアーム５１の軸５６に回転可能に支持され、受け部材５５は副アーム５２の軸５７に回転可能に支持されている。両受け部材５４，５５の間には、圧縮状態のコイルばね５３が取り付けられている。また、副アーム５２には軸６１が設けられ、その軸６１に弁操作棒３６の下端部が連結されている。
　こうして構成された弁作動機構４０は、フロート４１の上昇下降に伴って変位し、弁操作棒３６を上下動させて給気弁２０および排気弁３０を開閉させる。具体的に、液体圧送装置１では、ドレンが貯留空間１３に溜まっていない場合、フロート４１は貯留空間１３の底部に位置する。この状態において、弁操作棒３６は下降しており、給気弁２０は閉じられ排気弁３０は開いている。そして、蒸気システムでドレンが発生すると、そのドレンは液体流入口１４から流入して貯留空間１３に溜まる（流入行程）。流入行程では、貯留空間１３にドレンが溜まっていくに従って、フロート４１は上昇する。また、貯留空間１３ではドレンが溜まっていくにつれて蒸気が気体排出口１７から排出される。そして、フロート４１が所定高位（上反転位）まで上昇すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が上昇する。これにより、給気弁２０が開くと共に排気弁３０が閉じ、流入行程が終了し圧送行程が開始される。
　給気弁２０が開くと、蒸気システム内の蒸気（高圧蒸気）が気体導入口１６から流入して貯留空間１３の上部（ドレンの上方空間）に導入される。そうすると、貯留空間１３に溜まっているドレンは、導入された蒸気の圧力によって下方へ押されて液体排出口１５から圧送される（圧送行程）。液体圧送装置１によって圧送されたドレンは、ボイラーや廃熱利用装置に供給される。ドレンの圧送（排出）によって貯留空間１３のドレン液位が低下すると、フロート４１は下降する。そして、フロート４１が所定低位（下反転位）まで下降すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が下降する。これにより、給気弁２０が閉じると共に排気弁３０が開き、圧送行程が終了し再び流入行程が開始される。つまり、再び、ドレンが液体流入口１４から流入して貯留空間１３に溜まると共に、貯留空間１３の蒸気が気体排出口１７から排出される。
　このように、液体圧送装置１では、弁作動機構４０が給気弁２０および排気弁３０を開閉することによって流入行程と圧送行程とを交互に実行する。
　劣化判定装置７０は、液体圧送装置１（弁作動機構４０）の劣化度を判定するように構成されている。劣化判定装置７０は、第１圧力センサ７１および第２圧力センサ７２と、装置本体７３とを備えている。
　２つの圧力センサ７１，７２は、何れも貯留空間１３の圧力を検出するものである。第１圧力センサ７１は、ケーシング１０の本体部１１の下部に設けられ、貯留空間１３のほぼ最下部に連通している。つまり、第１圧力センサ７１は、貯留空間１３の液層部の圧力、即ち貯留空間１３においてドレン（液体）および蒸気（作動気体）のうちドレンが存在する領域の圧力を検出する。第２圧力センサ７２は、ケーシング１０の本体部１１の上部に設けられ、貯留空間１３のほぼ最上部に連通している。つまり、第２圧力センサ７２は、貯留空間１３の気層部の圧力、即ち貯留空間１３においてドレン（液体）および蒸気（作動気体）のうち蒸気が存在する領域の圧力を検出する。
　装置本体７３は、状態判別部７４と、劣化判定部７５とが設けられている。状態判別部７４は、液体圧送装置１の作動状態、即ち流入行程と圧送行程の何れの行程が行われているのかを判別するように構成されている。
　状態判別部７４は、第２圧力センサ７２の検出圧力に基づいて、液体圧送装置１の作動状態が流入行程か圧送行程かを判別する。状態判別部７４には、第２圧力センサ７２の検出圧力が連続して送られる。具体的に、状態判別部７４は、第２圧力センサ７２の検出圧力が、所定量上昇してから所定量低下するまでは圧送行程であると判別する。また、状態判別部７４は、第２圧力センサ７２の検出圧力が、所定量低下してから所定量上昇するまでは流入行程であると判別する。
　図３を参照しながら、状態判別部７４の判別動作について詳しく説明する。第２圧力センサ７２の検出圧力（貯留空間１３の気層部の圧力）は、図３に実線Ａで示す通り推移する。流入行程では、ドレンが貯留空間１３に流入すると共に貯留空間１３の蒸気が排出されるので、第２圧力センサ７２の検出圧力は略一定で推移する。フロート４１が所定高位（上反転位）まで上昇すると、流入行程から圧送行程に切り替わる（上反転時ｔａ）。圧縮行程に切り替わると、高圧蒸気が貯留空間１３に導入され、その高圧蒸気の圧力によってドレンが圧送されるため、第２圧力センサ７２の検出圧力は流入行程のときよりも高い圧力となる。つまり、上反転時ｔａでは第２圧力センサ７２の検出圧力は所定量だけ瞬時に上昇する。圧送行程では、第２圧力センサ７２の検出圧力は略一定で推移する。
　そして、フロート４１が所定低位（下反転位）まで下降すると、圧送行程から再び流入行程に切り替わる（下反転時ｔｂ）。流入行程に切り替わると、高圧蒸気の導入が停止され、上述したように再びドレンが流入すると共に蒸気が排出されるため、第２圧力センサ７２の検出圧力は圧送行程のときよりも低い圧力となる。つまり、下反転時ｔｂでは第２圧力センサ７２の検出圧力は所定量だけ瞬時に低下する。
　したがって、状態判別部７４は、第２圧力センサ７２の検出圧力が所定量上昇してから所定量低下するまでは圧送行程であると判別することできる。また、状態判別部７４は、第２圧力センサ７２の検出圧力が所定量低下してから所定量上昇するまでは流入行程であると判別することができる。また、状態判別部７４は、第２圧力センサ７２の検出圧力が所定量上昇したことをもって上反転時ｔａであると判別することができ、第２圧力センサ７２の検出圧力が所定量低下したことをもって下反転時ｔｂであると判別することができる。こうして、液体圧送装置１の作動状態を判別することができる。
　例えば、液体圧送装置１の運転状態をモニタリングし、液体圧送装置１が故障したり異常状態になったりする前にその予兆を検知する場合、作動状態によって予兆検知の判断基準が異なる。上述したように作動状態を判別することができると、それぞれの作動状態に応じて判断基準に基づいた正確な予兆検知を行うことができる。
　また、第２圧力センサ７２は貯留空間１３の気層部の圧力を検出するため、貯留空間１３のドレン（液体）の揺れ等による影響を受けることなく圧力検出が可能となる。そのため、高精度な判別を行うことができる。
　劣化判定部７５は、第１圧力センサ７１の検出圧力の変化に基づいて、弁作動機構４０の劣化度を判定するように構成されている。具体的には、劣化判定部７５は、第１圧力センサ７１の検出圧力から第２圧力センサ７２の検出圧力を差し引いた圧力差ΔＰに基づいて、弁作動機構４０の劣化度を判定する。
　劣化判定部７５の判定動作について図３を参照しながら詳しく説明する。第１圧力センサ７１は、貯留空間１３のドレン（液体）に連通するため、図３に粗い破線Ｂで示すように、第２圧力センサ７２の検出圧力よりもドレンの水頭の分だけ検出圧力が高くなる。流入行程では、ドレンが流入して貯留されていくため、ドレンの水頭は徐々に高くなり、第１圧力センサ７１の検出圧力は徐々に高くなる。圧送行程では、ドレンが圧送（排出）されるため、ドレンの水頭は徐々に低くなり、第１圧力センサ７１の検出圧力は徐々に低くなる。そして、第１圧力センサ７１の検出圧力は、第２圧力センサ７２の検出圧力と同様、上反転時ｔａでは所定量だけ瞬時に上昇し、下反転時ｔｂでは所定量だけ瞬時に低下する。
　圧縮行程における水頭は、上反転時ｔａで最高水頭Ｈｍａｘとなり、下反転時ｔｂで最低水頭Ｈｍｉｎとなる。また、流入行程における水頭も、上反転時ｔａで最高水頭Ｈｍａｘとなり、下反転時ｔｂで最低水頭Ｈｍｉｎとなる。圧縮行程の最高水頭Ｈｍａｘおよび最低水頭Ｈｍｉｎは、流入行程の最高水頭Ｈｍａｘおよび最低水頭Ｈｍｉｎと同等である。
　弁作動機構４０では、フロート４１やスナップ機構５０における連結箇所等に磨耗や異物（錆、スケール等）の付着堆積等が発生して劣化すると、各部品の変位量が減少する。例えば、貯留空間１３のドレンの液位に対するフロート４１の上昇量および下降量が減少したり、フロート４１の上昇下降に伴うスナップ機構５０のフロートアーム５１等の変位量が減少する。そのため、弁作動機構４０による給気弁２０および排気弁３０の開弁（閉弁）動作が遅れる。つまり、給気弁２０が開弁し排気弁３０が閉弁する上反転位が所定高位よりも高い位置にずれ、給気弁２０が閉弁し排気弁３０が開弁する下反転位が所定低位よりも低い位置にずれる。このずれ量は、弁作動機構４０の劣化度が増大するほど大きくなる。
　そのため、弁作動機構４０が劣化すると、第１圧力センサ７１の検出圧力は図３に細かい破線Ｂｘで示すように変化する。つまり、上反転時ｔａでの水頭（最高水頭Ｈｍａｘ）は増加する一方、下反転時ｔｂでの水頭（最低水頭Ｈｍｉｎ）は減少する。したがって、弁作動機構４０が劣化すると、上反転時ｔａでの第１圧力センサ７１の検出圧力は増加し、下反転時ｔｂでの第１圧力センサ７１の検出圧力は減少する。
　劣化判定部７５は、圧力差ΔＰ（第１圧力センサ７１の検出圧力－第２圧力センサ７２の検出圧力）が、正常に流入行程から圧送行程に切り替わった際の圧力差ΔＰよりも大きくなること、および、正常に圧送行程から流入行程に切り替わった際の圧力差ΔＰよりも小さくなることの少なくとも一方が成立すると、弁作動機構４０が劣化したと判定する。正常に流入行程から圧送行程に切り替わった際の圧力差ΔＰとは、正常時における上反転時ｔａでの圧力差ΔＰ、即ち正常時の最高水頭Ｈｍａｘである。正常に圧送行程から流入行程に切り替わった際の圧力差ΔＰとは、正常時における下反転時ｔｂでの圧力差ΔＰ、即ち正常時の最低水頭Ｈｍｉｎである。
　図３に破線Ｂｘで示すように、弁作動機構４０が劣化すると、圧力差ΔＰが正常時の最高水頭Ｈｍａｘよりも大きくなる時間帯が発生し、圧力差ΔＰが正常時の最低水頭Ｈｍｉｎよりも小さくなる時間帯が発生する。正常時では、どの時間帯においても、圧力差ΔＰが最高水頭Ｈｍａｘを超えることはなく最低水頭Ｈｍｉｎを下回ることはない。そのため、圧力差ΔＰが最高水頭Ｈｍａｘよりも大きくなったこと、または圧力差ΔＰが最低水頭Ｈｍｉｎよりも小さくなったことを検知することにより、弁作動機構４０が劣化したと判定することができる。なお、正常時の最高水頭Ｈｍａｘおよび最低水頭Ｈｍｉｎの値は、劣化判定部７５に予め記憶されている。
　以上のように、弁作動機構４０が劣化すると、上反転時ｔａの水頭が増加し、下反転時ｔｂの水頭が減少することから、第１圧力センサ７１の検出圧力は変化する。そのため、第１圧力センサ７１の検出圧力の変化に基づくことにより、弁作動機構４０が劣化したことを判定（検知）することができる。
　（実施形態の変形例）
　本願に開示の技術は、上記実施形態の劣化判定部７５について以下のように構成するようにしてもよい。
　上記実施形態の劣化判定部７５では、上反転時ｔａや下反転時ｔｂ等の作動状態に関係なく、圧力差ΔＰと正常時の最高水頭Ｈｍａｘまたは最低水頭Ｈｍｉｎとの大小関係に基づいて弁作動機構４０の劣化度を判定するようにした。これに代えて、劣化判定部７５は、上反転時ｔａにおける圧力差ΔＰが正常時の最高水頭Ｈｍａｘよりも大きい、または下反転時ｔｂにおける圧力差ΔＰが正常時の最低水頭Ｈｍｉｎよりも小さいと、弁作動機構４０が劣化したと判定するようにしてもよい。上反転時ｔａおよび下反転時ｔｂは状態判別部７４によって判別される。この場合では、上反転時ｔａおよび下反転時ｔｂのときだけ圧力差ΔＰを算出すればよい。
　また別の変形例として、図４に示すように、劣化判定部７５は、流入行程または圧送行程の全体における第１圧力センサ７１の検出圧力の変化量ΔＰｘが、正常時の変化量ΔＰｂよりも大きくなると、弁作動機構４０が劣化したと判定するようにしてもよい。変化量ΔＰｘとは、上反転時ｔａの第１圧力センサ７１の検出圧力Ｐｘ１から下反転時ｔｂの第１圧力センサ７１の検出圧力Ｐｘ２を差し引いた値である。変化量ΔＰｂは、正常時における上反転時ｔａの第１圧力センサ７１の検出圧力Ｐｂ１から下反転時ｔｂの第１圧力センサ７１の検出圧力Ｐｂ２を差し引いた値である。この場合、上反転時ｔａおよび下反転時ｔｂは状態判別部７４によって判別される。
　また別の変形例として、図４に示すように、劣化判定部７５は、上反転時ｔａの第１圧力センサ７１の検出圧力Ｐｘ１が、正常時における上反転時ｔａの圧力値Ｐｂ１よりも大きくなると、または、下反転時ｔｂの第１圧力センサ７１の検出圧力Ｐｘ２が、正常時における下反転時ｔｂの圧力値Ｐｂ２よりも小さくなると、弁作動機構４０が劣化したと判定するようにしてもよい。この場合も、上反転時ｔａおよび下反転時ｔｂは状態判別部７４によって判別される。
　以上の各変形例においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
　また、上記実施形態および変形例では、作動気体を蒸気としたが、本願に開示の技術はその他の気体を用いてもよいことは勿論である。
　また、上記実施形態および変形例では、圧送する液体をドレンとしたが、本願に開示の技術はその他の液体を圧送するものでもよい。
　本願は、液体圧送装置の劣化度を判定する劣化判定装置について有用である。
１　　　　液体圧送装置
１０　　　ケーシング
１３　　　貯留空間
２０　　　給気弁
３０　　　排気弁
４０　　　弁作動機構
４１　　　フロート
７０　　　劣化判定装置
７１　　　第１圧力センサ
７２　　　第２圧力センサ
７４　　　状態判別部
７５　　　劣化判定部
ΔＰ　　　圧力差
ΔＰｂ，ΔＰｘ　　変化量

Claims (6)

  1. 　液体が流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、
    　作動気体を前記貯留空間に導入する給気弁と、
    　前記貯留空間の作動気体を排出する排気弁と、
    　前記貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記作動気体の圧力によって前記貯留空間の前記液体を圧送する圧送行程と、前記フロートが所定低位まで下降すると前記給気弁を閉弁すると共に前記排気弁を開弁し、前記作動気体を排出しながら前記液体が前記貯留空間に流入する流入行程とを実行する弁作動機構とを備えた液体圧送装置の劣化判定装置であって、
    　前記貯留空間の下部に連通して設けられ、前記貯留空間の液層部の圧力を検出する第１圧力センサと、
    　前記第１圧力センサの検出圧力の変化に基づいて、前記弁作動機構の劣化度を判定する劣化判定部とを備えている
    ことを特徴とする液体圧送装置の劣化判定装置。
  2. 　請求項１に記載の液体圧送装置の劣化判定装置において、
    　前記貯留空間の上部に連通して設けられ、前記貯留空間の気層部の圧力を検出する第２圧力センサを備え、
    　前記劣化判定部は、前記第１圧力センサの検出圧力から前記第２圧力センサの検出圧力を差し引いた圧力差に基づいて、前記弁作動機構の劣化度を判定する
    ことを特徴とする液体圧送装置の劣化判定装置。
  3. 　請求項２に記載の液体圧送装置の劣化判定装置において、
    　前記劣化判定部は、前記圧力差が、正常に前記流入行程から前記圧送行程に切り替わった際の前記圧力差よりも大きくなること、および、正常に前記圧送行程から前記流入行程に切り替わった際の前記圧力差よりも小さくなることの少なくとも一方が成立すると、前記弁作動機構が劣化したと判定する
    ことを特徴とする液体圧送装置の劣化判定装置。
  4. 　請求項１に記載の液体圧送装置の劣化判定装置において、
    　前記劣化判定部は、前記流入行程または前記圧送行程の全体における前記第１圧力センサの検出圧力の変化量が、正常時の変化量よりも大きくなると、前記弁作動機構が劣化したと判定する
    ことを特徴とする液体圧送装置の劣化判定装置。
  5. 　請求項１乃至４の何れか１項に記載の液体圧送装置の劣化判定装置において、
    　前記第１圧力センサまたは前記第２圧力センサの検出圧力が所定量上昇してから所定量低下するまでは前記液体圧送装置の作動状態は前記圧送行程であると判別し、前記第１圧力センサまたは前記第２圧力センサの検出圧力が所定量低下してから所定量上昇するまでは前記液体圧送装置の作動状態は前記流入行程であると判別する状態判別部を備えている
    ことを特徴とする液体圧送装置の劣化判定装置。
  6. 　液体が流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、
    　作動気体を前記貯留空間に導入する給気弁と、
    　前記貯留空間の作動気体を排出させる排気弁と、
    　前記貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記作動気体の圧力によって前記貯留空間の前記液体を圧送する圧送行程と、前記フロートが所定低位まで下降すると前記給気弁を閉弁すると共に前記排気弁を開弁し、前記作動気体を排出させながら前記液体が前記貯留空間に流入する流入行程とを実行する弁作動機構と、
    　請求項１乃至５の何れか１項に記載の劣化判定装置とを備えている
    ことを特徴とする液体圧送装置。
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