(57)【要約】【課題】コストを抑えて黒煙対策を行うことができる排水システムおよび排水方法を提供する。【解決手段】吸込水槽の排水を行う複数のポンプ設備と、黒煙除去装置と、前記複数のポンプ設備のうちのいずれを前記黒煙除去装置と接続するかを切り替える切替手段と、前記複数のポンプ設備のうちのあるポンプ設備が排水を開始する前に、前記あるポンプ設備が前記黒煙除去装置と接続されるよう前記切替手段を制御する制御システムと、を備える排水システムが提供される。【選択図】図１
2018069207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込水槽の排水を行う複数のポンプ設備と、
黒煙除去装置と、
前記複数のポンプ設備のうちのいずれを前記黒煙除去装置と接続するかを切り替える切替手段と、
前記複数のポンプ設備のうちのあるポンプ設備が排水を開始する前に、前記あるポンプ設備が前記黒煙除去装置と接続されるよう前記切替手段を制御する制御システムと、を備える排水システム。
【請求項２】
前記制御システムは、前記吸込水槽の水位に基づいて前記切替手段を制御する、請求項１に記載の排水システム。
【請求項３】
前記複数のポンプ設備のそれぞれは、
出力軸を有する原動機と、
主軸と、前記主軸に固定された羽根車とを有するポンプと、
前記原動機の出力軸と前記ポンプの主軸とを直接または間接的に嵌合するか否かを切り替える嵌合手段と、を有し、
前記切替手段は、前記複数のポンプ設備のうちのいずれにおける前記原動機と前記黒煙除去装置とを接続する、請求項１または２に記載の排水システム。
【請求項４】
前記制御システムは、前記あるポンプ設備の始動水位より低い所定水位まで前記吸込水槽の水位が上昇すると、前記あるポンプ設備が前記黒煙除去装置と接続されるよう前記切替手段を制御する、請求項３に記載の排水システム。
【請求項５】
前記複数のポンプ設備における羽根車は、互いに等しい高さにあり、
前記あるポンプ設備の始動水位は、前記羽根車の高さに応じて定まる、請求項４に記載の排水システム。
【請求項６】
前記ポンプ設備は、前記吸込水槽の水位に関わらず運転可能であり、
前記制御システムは、前記嵌合手段が前記あるポンプ設備における前記原動機の出力軸と前記ポンプの主軸とを直接または間接的に嵌合する際に、前記あるポンプ設備が前記黒煙除去装置と接続されるよう前記切替手段を制御する、請求項３に記載の排水システム。
【請求項７】
前記原動機はディーゼル機関である、請求項３乃至６のいずれかに記載の排水システム。
【請求項８】
前記複数のポンプ設備のそれぞれは、前記吸込水槽の排水を行い、
前記切替手段は、前記複数のポンプ設備のそれぞれに対応して設けられた複数の三方弁を有し、
そのそれぞれは、第１端が前記複数のポンプ設備のそれぞれに接続され、第２端が前記黒煙除去装置に接続され、第３端が開放されており、
前記制御システムは、前記吸込水槽の水位に基づいて、前記複数の三方弁の少なくとも１つを制御する、請求項１乃至７のいずれかに記載の排水システム。
【請求項９】
吸込水槽の排水を行う複数のポンプ設備のうちのあるポンプ設備が排水を開始する前に、前記あるポンプ設備が黒煙除去装置と接続されるよう、前記複数のポンプ設備のいずれを前記黒煙除去装置と接続するかを切り替える切替手段を制御する、排水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒煙除去装置と複数のポンプ設備を用いた排水システムおよび排水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のポンプは原動機によって駆動される。原動機として安価なディーゼル機関を用いるのが望ましいが、ディーゼル機関は排水開始時など負荷変動が大きい場合に黒煙を発生する。そのため、黒煙除去装置による黒煙除去が行われる。ここで、複数のポンプで排水を行う場合に、ポンプごとに黒煙除去装置を設けるのはコストが高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４７５６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、コストを抑えて黒煙対策を行うことができる排水システムおよび排水方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、吸込水槽の排水を行う複数のポンプ設備と、黒煙除去装置と、前記複数のポンプ設備のうちのいずれを前記黒煙除去装置と接続するかを切り替える切替手段と、前記複数のポンプ設備のうちのあるポンプ設備が排水を開始する前に、前記あるポンプ設備が前記黒煙除去装置と接続されるよう前記切替手段を制御する制御システムと、を備える排水システムが提供される。
排水開始前にポンプ設備を黒煙除去装置と接続するため、排水開始時に発生する黒煙を黒煙除去装置で除去できる。
【０００６】
前記制御システムは、前記吸込水槽の水位に基づいて前記切替手段を制御するのが望ましい。
吸込水槽の水位に応じてポンプ設備が始動するためである。
【０００７】
前記複数のポンプ設備のそれぞれは、出力軸を有する原動機と、主軸と、前記主軸に固定された羽根車とを有するポンプと、前記原動機の出力軸と前記ポンプの主軸とを直接または間接的に嵌合するか否かを切り替える嵌合手段と、を有し、前記切替手段は、前記複数のポンプ設備のうちのいずれにおける前記原動機と前記黒煙除去装置とを接続するのが望ましい。
これにより、原動機からの黒煙を除去できる。
【０００８】
前記制御システムは、前記あるポンプ設備の始動水位より低い所定水位まで前記吸込水槽の水位が上昇すると、前記あるポンプ設備が前記黒煙除去装置と接続されるよう前記切替手段を制御するのが望ましい。
これにより、吸込水槽の水位が始動水位に達した際に発生する黒煙を除去できる。
【０００９】
前記複数のポンプ設備における羽根車は、互いに等しい高さにあり、前記あるポンプ設備の始動水位は、前記羽根車の高さに応じて定まるのが望ましい。
これにより、複数のポンプ設備の運転時間を平準化できる。
【００１０】
前記ポンプ設備は、前記吸込水槽の水位に関わらず運転可能であり、前記制御システムは、前記嵌合手段が前記あるポンプ設備における前記原動機の出力軸と前記ポンプの主軸とを直接または間接的に嵌合する際に、前記あるポンプ設備が前記黒煙除去装置と接続されるよう前記切替手段を制御するのが望ましい。
これにより、吸込水槽の水位に関わらず運転可能な先行待機ポンプにおいても、初期排水開始時に発生する黒煙を除去できる。
【００１１】
前記原動機はディーゼル機関であるのが望ましい。
原動機がガスタービンである場合に比べて、コストを抑えることができる。
【００１２】
前記複数のポンプ設備のそれぞれは、前記吸込水槽の排水を行い、前記切替手段は、前記複数のポンプ設備のそれぞれに対応して設けられた複数の三方弁を有し、そのそれぞれは、第１端が前記複数のポンプ設備のそれぞれに接続され、第２端が前記黒煙除去装置に接続され、第３端が開放されており、前記制御システムは、前記吸込水槽の水位に基づいて、前記複数の三方弁の少なくとも１つを制御するのが望ましい。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、吸込水槽の排水を行う複数のポンプ設備のうちのあるポンプ設備が排水を開始する前に、前記あるポンプ設備が黒煙除去装置と接続されるよう、前記複数のポンプ設備のいずれを前記黒煙除去装置と接続するかを切り替える切替手段を制御する、排水方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
コストを抑えて黒煙対策を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】排水システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係るポンプ設備１００ａの詳細を示す構成図。
【図３】排水システムにおける停止水位、黒煙除去装置切替水位および始動水位の関係を模式的に示す図。
【図４】第１の実施形態における排水システムの動作を説明する図。
【図５Ａ】第２の実施形態に係るポンプ設備１００ａの動作を説明する図。
【図５Ｂ】第２の実施形態に係るポンプ設備１００ａの動作を説明する図。
【図５Ｃ】第２の実施形態に係るポンプ設備１００ａの動作を説明する図。
【図５Ｄ】第２の実施形態に係るポンプ設備１００ａの動作を説明する図。
【図５Ｅ】第２の実施形態に係るポンプ設備１００ａの動作を説明する図。
【図６】排水システムにおける停止水位、黒煙除去装置切替水位および始動水位の関係を模式的に示す図。
【図７】第２の実施形態における排水システムの動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、排水システムの概略構成を示すブロック図である。この排水システムは、例えば排水機場に設置されて吸込水槽５０内の水を吐出水槽（不図示）に排出するものであり、複数のポンプ設備１００ａ，１００ｂと、切替手段２００と、黒煙除去装置３００と、制御システム４００とを備えている。図１および以下では２つのポンプ設備１００ａ，１００ｂが設けられる例を説明するが、３つ以上のポンプ設備があってもよい。
【００１８】
以下、特に断らない限りポンプ設備１００ａ，１００ｂの構成は同じなので、主にポンプ設備１００ａについて説明する。ポンプ設備１００ａは、原動機１ａ、クラッチ２１ａ（嵌合手段）およびポンプ３ａなどを備えている。
【００１９】
原動機１ａはディーゼル機関であるのが望ましく、その出力軸１１ａを回転させる。ディーゼル機関はガスタービンに比べ安価であるが、始動時や負荷変動時に黒煙が発生する。
【００２０】
クラッチ２１ａは、原動機１ａとポンプ３ａとの間に設けられ、原動機１ａの動力（トルク）をポンプ３ａに伝達するか否かを制御する。すなわち、クラッチ２１ａは、原動機１ａの出力軸１１ａとポンプ３ａの主軸３１ａとを直接または間接的に嵌合するか否かを切り替える。
【００２１】
クラッチ２１ａが両軸を嵌合する（以下、「クラッチ２１ａがオンする」という）ことで動力が伝達され、両軸の嵌合を解除する（以下、「クラッチ２１ａがオフする」という）ことで動力が伝達されなくなる。クラッチ２１ａのオン・オフは制御システム４００によって制御される。
【００２２】
ポンプ３ａは、例えば立軸斜流ポンプであり、原動機１ａの動力を受けて主軸３１ａに固定された羽根車（不図示）が回転することで排水が行われる。
【００２３】
切替手段２００はポンプ設備１００ａ，１００ｂにおける各原動機１ａ，１ｂのいずれを黒煙除去装置３００に接続するかを切り替える。具体的には、切替手段２００は、ポンプ設備１００ａと黒煙除去装置３００との間に設けられた三方弁４１ａと、ポンプ設備１００ｂと黒煙除去装置３００との間に設けられた三方弁４１ｂとを有する。
【００２４】
三方弁４１ａはポンプ設備１００ａと対応して設けられる。三方弁４１ａの入力端ＩＮが原動機１ａに接続され、原動機１ａからの排気が導入される。三方弁４１ａの第１出力端ＯＵＴ１は黒煙除去装置３００に接続され、第２出力端ＯＵＴ２は大気開放されている。そして、制御システム４００による制御により、第１出力端ＯＵＴ１および第２出力端ＯＵＴ２の一方が入力端ＩＮと連通する。これにより、入力端ＩＮから導入された排気は第１出力端ＯＵＴ１および第２出力端ＯＵＴ２のいずれか一方からが排出される。
【００２５】
同様に、三方弁４１ｂはポンプ設備１００ｂと対応して設けられる。三方弁４１ｂの入力端ＩＮが原動機１ｂに接続され、原動機１ｂからの排気が導入される。三方弁４１ｂの第１出力端ＯＵＴ１は黒煙除去装置３００に接続され、第２出力端ＯＵＴ２は大気開放されている。そして、制御システム４００による制御により、第１出力端ＯＵＴ１および第２出力端ＯＵＴ２の一方が入力端ＩＮと連通する。これにより、入力端ＩＮから導入された排気は第１出力端ＯＵＴ１および第２出力端ＯＵＴ２のいずれか一方からが排出される。
【００２６】
黒煙除去装置３００は切替手段２００を介してポンプ設備１００ａまたはポンプ設備１００ｂと接続され得る。そして、黒煙除去装置３００は例えばフィルタを用いて原動機１ａ，１ｂからの黒煙を除去する。ポンプ設備１００ａ，１００ｂのそれぞれに対応して複数の黒煙除去装置３００を設けるのではなく、ポンプ設備１００ａ，１００ｂが黒煙除去装置３００を共用することで、コストを抑えることができる。
【００２７】
制御システム４００は吸込水槽５０の水位に基づいて切替手段２００を制御するものであり、水位計４２および制御部４３を有する。水位計４２は吸込水槽５０の水位を計測する。制御部４３は、水位計４２による計測結果（すなわち吸込水槽５０の水位）に基づいて、クラッチ２１ａ，２１ｂおよび切替手段２００を制御する。
【００２８】
より具体的には、制御部４３はクラッチ２１ａ（２１ｂ）のオン・オフ制御を行って原動機１ａ（１ｂ）の出力軸１１ａ（１１ｂ）とポンプ３ａ（３ｂ）の主軸３１ａ（３１ｂ）との脱嵌を切り替えるとともに、三方弁４１ａ，４１ｂにおける第１出力端ＯＵＴ１および第２出力端ＯＵＴ２のいずれを入力端ＩＮと連通させるかを制御する。
【００２９】
図２は、第１の実施形態に係るポンプ設備１００ａの詳細を示す構成図である。
ポンプ３ａは吸込水槽５０上部のポンプ設置床５１にポンプベース５２を介して設置される。ポンプ３ａは、主軸３１ａと、ケーシング３２ａと、羽根車３３ａとを有する。
【００３０】
ケーシング３２ａは、吸込水槽５０内に配置されて下端に吸込ベルマウス３２１ａが接続されたポンプケーシング３２２ａと、その上部に接続された吊り下げ管３２３ａと、その上部に接続された屈曲吐出管３２４ａ、その先に吐出弁３２５ａを介して接続された吐出管３２６ａから構成される。吐出管３２６ａの先端には逆流防止弁３２７ａが設けられる。
【００３１】
主軸３１ａは屈曲吐出管３２４ａを貫通して吊り下げ管３２３ａおよびポンプケーシング３２２ａ内に配置され、回転自在に支持される。主軸３１ａの下部には羽根車３３ａが取り付けられている。
【００３２】
ポンプ３ａの上方に、原動機１ａと、減速機２ａとが配置される。減速機２ａは、例えば直交軸傘歯車減速機であり、クラッチ２１ａと、入力軸２２ａと、傘歯車２３ａとを有する。クラッチ２１ａは、減速機２ａの入力軸２２ａと原動機１ａの出力軸１１ａとの間に設けられ、両軸を嵌合するか否かを切り替える。傘歯車２３ａは入力軸２２ａおよびポンプ３ａの主軸３１ａに接続される。クラッチ２１ａを介して原動機１ａからの動力が入力軸２２ａに伝達されると傘歯車２３ａが回転し、これに伴ってポンプ３ａの主軸３１ａが回転する。
【００３３】
このような構成のポンプ設備１００ａにおいて、原動機１ａが起動し、その動力が減速機２ａを介してポンプ３ａの主軸３１ａに伝達されると、羽根車３３ａが回転する。これにより、吸込ベルマウス３２１ａの下端開口から吸い込まれた水はケーシング３２ａを通って吐出水槽６０に吐き出される。より具体的には、ポンプ設備１００ａは次のように動作する。
【００３４】
本実施形態では、吸込水槽５０の水位が羽根車３３ａの高さに応じて定まる水位、より具体的には羽根車３３ａが没水する水位（以下、これを「本来の」始動水位と呼ぶ）にならないと、ポンプ３ａが動作できないことを想定している（ポンプ３ｂも同様）。すなわち、吸込水槽５０の水位に関わらず原動機１ａが動作することはできるが、上記本来の始動水位に達してからでなければクラッチ２１ａをオンすることができない。
【００３５】
また、ポンプ設備１００ａにおける羽根車３３ａの高さは、ポンプ設備１００ｂにおける羽根車３３ｂの高さと等しいのが望ましい。ポンプ設備１００ａとポンプ設備１００ｂの始動順を柔軟に入れ替えることができ、負荷バランスをとることができるためである。
【００３６】
図３は、排水システムにおける停止水位、黒煙除去装置切替水位および始動水位の関係を模式的に示す図である。以下では、ポンプ設備１００ａが先に（より低水位で）始動するものとして先発機１００ａと呼び、ポンプ設備１００ｂを次発機１００ｂと呼ぶ。
【００３７】
先発機１００ａには、水位が上昇した際に黒煙除去装置３００と接続すべき黒煙除去装置切替水位Ｂ１と、クラッチ２１ａをオンすべき始動水位Ｃ１と、水位が下降した際にクラッチ２１ａをオフすべき停止水位Ａ１とが設定されている。同様に、次発機１００ｂにも、黒煙除去装置切替水位Ｂ２、始動水位Ｃ２および停止水位Ａ２が設定されている。各水位の関係は、停止水位Ａ１、停止水位Ａ２、黒煙除去装置切替水位Ｂ１、始動水位Ｃ１、黒煙除去装置切替水位Ｂ２および始動水位Ｃ２の順に高くなっている。
【００３８】
なお、先発機１００ａの始動水位Ｃ１は本来の始動水位以上であれば任意に設定してよいが、本来の始動水位に設定しておくのが望ましい。各ポンプ設備における羽根車の高さを互いに等しくしておき、かつ、始動水位Ｃ１をこのように設定することで、複数のポンプ設備のいずれも先発機１００ａとすることができ、運転時間を平準化できるためである。
一方、次発機１００ｂの始動水位Ｃ２は本来の始動水位より高い任意の水位に設定してよい。
【００３９】
図４は、第１の実施形態における排水システムの動作を説明する図である。同図は、吸込水槽５０の水位変動、黒煙除去装置３００と接続されるポンプ設備、先発機１００ａおよび次発機１００ｂの動作タイミングを示している。また、同図の両矢印は各ポンプ設備１００ａ，１００ｂから黒煙が発生するタイミングを示している。なお、吸込水槽５０の水位は水位計４２（図１）によって計測され、制御部４３が計測結果を把握している。また、初めは先発機１００ａおよび次発機１００ｂの各クラッチ２１ａ，２１ｂはいずれもオフである。
【００４０】
吸込水槽５０の水位が黒煙除去装置切替水位Ｂ１まで上昇すると（時刻ｔ１）、先発機１００ａの始動に備え、先発機１００ａが黒煙除去装置３００に接続されるよう、制御部４３は切替手段２００における三方弁４１ａ，４１ｂを制御する。より具体的には、制御部４３は、三方弁４１ａの入力端ＩＮと第１出力端ＯＵＴ１とを連通させ、三方弁４１ｂの入力端ＩＮと第２出力端ＯＵＴ２とを連通させる。
【００４１】
吸込水槽５０の水位が始動水位Ｃ１（上述したように、本来の始動水位であるのが望ましい）まで上昇すると（時刻ｔ２）、制御部４３は先発機１００ａのクラッチ２１ａをオンする。これにより、先発機１００ａは排水を開始する。始動時に先発機１００ａから発生する黒煙は黒煙除去装置３００によって除去される。
【００４２】
吸込水槽５０の水位が黒煙除去装置切替水位Ｂ２まで上昇すると（時刻ｔ３）、次発機１００ｂの始動に備え、次発機１００ｂが黒煙除去装置３００に接続されるよう、制御部４３は切替手段２００における三方弁４１ａ，４１ｂを制御する。より具体的には、制御部４３は、三方弁４１ａの入力端ＩＮと第２出力端ＯＵＴ２とを連通させ、三方弁４１ｂの入力端ＩＮと第１出力端ＯＵＴ１とを連通させる。
【００４３】
吸込水槽５０の水位が始動水位Ｃ２まで上昇すると（時刻ｔ４）、制御部４３は次発機１００ｂのクラッチ２１ｂをオンする。これにより、次発機１００ｂは排水を開始する。始動時に次発機１００ｂから発生する黒煙は黒煙除去装置３００によって除去される。
以上のようにして、先発機１００ａおよび次発機１００ｂのいずれの始動時に発生する黒煙も黒煙除去装置３００で除去できる。
【００４４】
その後、吸込水槽５０の水位が黒煙除去装置切替水位Ｂ２まで下降すると（時刻ｔ５）、先発機１００ａが黒煙除去装置３００に接続されるよう、制御部４３は切替手段２００における三方弁４１ａ，４１ｂを制御する。より具体的には、制御部４３は、三方弁４１ａの入力端ＩＮと第１出力端ＯＵＴ１とを連通させ、三方弁４１ｂの入力端ＩＮと第２出力端ＯＵＴ２とを連通させる。
【００４５】
吸込水槽５０の水位が停止水位Ａ２まで下降すると（時刻ｔ６）、制御部４３は次発機１００ｂのクラッチ２１ｂをオフする。これにより、次発機１００ｂは排水を停止し、先発機１００ａのみが排水を行う。
【００４６】
ここで、吸込水槽５０の水位が大幅に上昇したとする（時刻ｔ７）。この時、先発機１００ａの負荷が急変動し、先発機１００ａから黒煙が発生する。しかしながら、先発機１００ａは黒煙除去装置３００に接続されているため、この黒煙は除去される。
【００４７】
その後、吸込水槽５０の水位が停止水位Ａ１まで低下すると（時刻ｔ８）、制御部４３は先発機１００ａのクラッチ２１ａをオフする。
【００４８】
このように、第１の実施形態では、先発機１００ａが排水を開始する前に先発機１００ａを黒煙除去装置３００に接続するため、先発機１００ａの始動時に発生する黒煙を除去できる。また、次発機１００ｂが排水を開始する前に次発機１００ｂを黒煙除去装置３００に接続するため、次発機１００ｂの始動時に発生する黒煙を除去できる。
【００４９】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、羽根車３３ａが没水してからでなければ始動できないポンプ３ａを想定していた。これに対し、次に説明する第２の実施形態では、吸込水槽５０の水位に関わらず運転可能な（言い換えると、水位に関わらずクラッチ２１をオンできる）ポンプ３ａ（いわゆる先行待機ポンプ）を想定している。排水システムの概略構成は図１に示すものと同様であり、ポンプ設備１００ａの構成および動作が異なる。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５０】
図５Ａ〜図５Ｅは、第２の実施形態に係るポンプ設備１００ａの動作を説明する図である。なお、本実施形態におけるポンプ設備１００ａは、吸込ベルマウス３２１ａに接続されて上方に延びる空気管３２８ａを有する。空気管３２８ａの上部は大気開放されており、空気の流入が可能である。また、ポンプ設備１００ａにおけるクラッチ２１ａは常時オンしているとして説明する。
【００５１】
図５Ａに示すように、水位が低い場合、より具体的には吸込ベルマウス３２１ａより低い場合でも始動（羽根車３３ａの回転）可能である。この場合、当然ながら排水は行われず、空気管３２８ａからの空気流入もない。
【００５２】
図５Ｂに示すように、羽根車３３ａの下部まで水位が上昇すると、ポンプ設備１００ａは気水撹拌を開始する。この状態でも排水は行われず、空気管３２８ａからの空気流入もない。
【００５３】
図５Ｃに示すように、羽根車３３ａが没水するまで水位が上昇すると、ポンプ設備１００ａは排水を開始する（初期排水）が排水量はまだ少ない。排水開始に伴って原動機１ａの負荷が大きくなり、黒煙が発生する。この状態では空気管３２８ａから空気が流入しており、気水混合運転が行われている。以下では、羽根車３３ａが没水して排水が開始する水位を初期排水水位と呼ぶ。
【００５４】
図５Ｄに示すように、水位がさらに上昇すると、空気管３２８ａからの空気流入がなくなり、定常運転を開始して排水量が増加する。排水量の増加に伴って原動機１ａの負荷が大きくなり、黒煙が発生する。以下では、定常運転を開始して排水量が増加する水位を全排水水位と呼ぶ。全排水水位も羽根車の高さに応じて定まる。
【００５５】
その後、図５Ｅに示すように、全排水水位未満まで水位が低下すると、ポンプ設備１００ａは気水混合運転となる。初期排水水位未満まで水位が低下しても気水混合運転が継続され、初期排水水位より低い所定の排水停止水位まで水位が下降すると、ポンプ設備１００ａは排水を停止する。排水停止水位は再排水開始水位でもある。すなわち、水位が排水停止水位未満まで低下した後に、再び排水停止水位まで上昇すると、ポンプ設備１００ａは気水混合運転となる。
【００５６】
このように、ポンプ設備１００ａには、羽根車３３ａの高さに応じて初期排水水位、全排水水位および排水停止水位（＝再排水開始水位）が定まっている。各ポンプ設備における羽根車の高さが互いに等しい場合、これらの水位は共通する。
【００５７】
図６は、排水システムにおける停止水位、黒煙除去装置切替水位および始動水位の関係を模式的に示す図である。以下では、ポンプ設備１００ａが先に（より低水位で）始動するものとして先発機１００ａと呼び、ポンプ設備１００ｂを次発機１００ｂと呼ぶ。
【００５８】
先発機１００ａには、水位が上昇した際に黒煙除去装置３００と接続すべき黒煙除去装置切替水位Ｆ１と、クラッチ２１ａをオンすべき始動水位Ｇ１と、水位が下降した際にクラッチ２１ａをオフすべき停止水位Ｅ１とが設定されている。同様に、次発機１００ｂにも、黒煙除去装置切替水位Ｆ２、始動水位Ｇ２および停止水位Ｅ２が設定されている。
【００５９】
各水位の関係は、停止水位Ｅ１、黒煙除去装置切替水位Ｆ１、始動水位Ｇ１、停止水位Ｅ２、黒煙除去装置切替水位Ｆ２および始動水位Ｇ２の順に高くなっている。なお、次発機１００ｂについて、黒煙除去装置切替水位Ｆ２は全排水位水位Ｉ１より高い。また、始動水位Ｇ１は黒煙除去装置切替水位Ｆ１と同じでもよいが、初期排水水位Ｈ１よりは低い。
【００６０】
ここで、先発機１００ａの始動水位Ｇ１を初期排水水位Ｈ１に設定しておくのが望ましい。複数のポンプ設備の運転時間を平準化できるためである。以下、この前提で説明を続ける。
【００６１】
図７は、第２の実施形態における排水システムの動作を説明する図である。先発機１００ａの始動水位Ｇ１が初期排水水位Ｈ１と一致する場合、先発機１００ａにおける原動機１ａの始動後すぐにクラッチ２１ａをオンしておく。つまり、クラッチ２１ａは常時オンである。
【００６２】
吸込水槽５０の水位が黒煙除去装置切替水位Ｆ１まで上昇すると（時刻ｔ１１）、先発機１００ａの始動に備え、先発機１００ａが黒煙除去装置３００に接続されるよう、制御部４３は切替手段２００における三方弁４１ａ，４１ｂを制御する。より具体的には、制御部４３は、三方弁４１ａの入力端ＩＮと第１出力端ＯＵＴ１とを連通させ、三方弁４１ｂの入力端ＩＮと第２出力端ＯＵＴ２とを連通させる。
【００６３】
吸込水槽５０の水位が始動水位Ｇ１すなわち初期排水水位Ｈ１まで上昇すると（時刻ｔ１２）、クラッチ２１ａは既にオンであるため、先発機１００ａは初期排水を開始し（図５Ｃ）、黒煙が発生する。この黒煙は黒煙除去装置３００によって除去される。
【００６４】
吸込水槽５０の水位が全排水水位Ｉ１まで上昇すると（時刻ｔ１３）、先発機１００ａは定常運転を開始し（図５Ｄ）、黒煙が発生する。この黒煙は黒煙除去装置３００によって除去される。
【００６５】
吸込水槽５０の水位が黒煙除去装置切替水位Ｆ２まで上昇すると（時刻ｔ１４）、次発機１００ｂの始動に備え、次発機１００ｂが黒煙除去装置３００に接続されるよう、制御部４３は切替手段２００における三方弁４１ａ，４１ｂを制御する。より具体的には、制御部４３は、三方弁４１ａの入力端ＩＮと第２出力端ＯＵＴ２とを連通させ、三方弁４１ｂの入力端ＩＮと第１出力端ＯＵＴ１とを連通させる。
【００６６】
吸込水槽５０の水位が始動水位Ｇ２まで上昇すると（時刻ｔ１５）、制御部４３は次発機１００ｂのクラッチ２１ｂをオンする。始動水位Ｇ２は全排水水位Ｉ１より高いため、次発機１００ｂは定常運転を開始し（図５Ｄ）、黒煙が発生する。この黒煙は黒煙除去装置３００によって除去される。
【００６７】
以上のようにして、先発機１００ａおよび次発機１００ｂのいずれの初期排水開始時および定常運転開始時に発生する黒煙も黒煙除去装置３００で除去できる。
【００６８】
その後、吸込水槽５０の水位が黒煙除去装置切替水位Ｆ２まで下降すると（時刻ｔ１６）、先発機１００ａが黒煙除去装置３００に接続されるよう、制御部４３は切替手段２００における三方弁４１ａ，４１ｂを制御する。より具体的には、制御部４３は、三方弁４１ａの入力端ＩＮと第１出力端ＯＵＴ１とを連通させ、三方弁４１ｂの入力端ＩＮと第２出力端ＯＵＴ２とを連通させる。
【００６９】
吸込水槽５０の水位が停止水位Ｅ２まで下降すると（時刻ｔ１７）、制御部４３は次発機１００ｂのクラッチ２１ｂをオフする。これにより、次発機１００ｂは排水を停止し、先発機１００ａのみが排水を行う。
【００７０】
ここで、吸込水槽５０の水位が大幅に上昇したとする（時刻ｔ１８）。この時、先発機１００ａの負荷が急変動し、先発機１００ａから黒煙が発生する。しかしながら、先発機１００ａは黒煙除去装置３００に接続されているため、この黒煙は除去される。
その後、吸込水槽５０の水位が停止水位Ｅ１まで低下すると（時刻ｔ１９）、先発機１００ａは排水を停止する。
【００７１】
このように、第２の実施形態では、先行待機ポンプにおいて、先発機１００ａのクラッチ２１ａをオンする際に先発機１００ａを黒煙除去装置３００に接続する。そのため、初期排水開始時および定常運転開始時に先発機１００ａから発生する黒煙を除去できる。また、次発機１００ｂのクラッチ２１ｂをオンする際に次発機１００ｂを黒煙除去装置３００に接続する。そのため、初期排水開始時および定常運転開始時に次発機１００ｂから発生する黒煙を除去できる。
【００７２】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００７３】
１ａ，１ｂ  原動機
１１ａ，１１ｂ  出力軸
２１ａ，２１ｂ  クラッチ
３ａ，３ｂ  ポンプ
３１ａ，３１ｂ  主軸
３３ａ  羽根車
１００ａ，１００ｂ  ポンプ設備
２００  切替手段
３００  黒煙除去装置
４００  制御システム
４１ａ，４１ｂ  三方弁
４２  水位計
４３  制御部
５０  吸込水槽
【図１】
2018069207.tif 000003
【図２】
2018069207.tif 000004
【図３】
2018069207.tif 000005
【図４】
2018069207.tif 000006
【図５Ａ】
2018069207.tif 000007
【図５Ｂ】
2018069207.tif 000008
【図５Ｃ】
2018069207.tif 000009
【図５Ｄ】
2018069207.tif 000010
【図５Ｅ】
2018069207.tif 000011
【図６】
2018069207.tif 000012
【図７】
2018069207.tif 000013