(57)【要約】  【課題】  ポンプを引上げることなく、羽根車や水中軸受などについて、再現性のある同一条件を確保することで、部位の損傷や劣化を把握することができ、点検作業計画で時間保全を選択しないで傾向管理が行える簡便なポンプ管理方法を提供する。  【解決手段】  排水ポンプ機場１００は、吸込水槽１と、回転体３１を備え、吸込水槽１中の水を排出する立軸ポンプＰと、立軸ポンプＰの回転体３１を駆動する駆動機２４とを備える。制御装置３０は、立軸ポンプＰを停止するための所定の停止条件を検知すると、立軸ポンプＰを停止させるポンプ停止工程を行う。立軸ポンプＰには、少なくともポンプ停止工程において、立軸ポンプＰの状態を測定するセンサが取り付けられ、ポンプ管理装置７０は、ポンプ停止工程において、回転体３１の回転が停止するまでのセンサで測定された立軸ポンプＰの状態に基づいて点検・補修時期を予測する。【選択図】  図３
2019023473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込水槽と、
回転体として回転軸及び前記回転軸に固定された羽根車を備え、前記吸込水槽中の水を排出する立軸ポンプと、
前記立軸ポンプの前記回転体を駆動する駆動機と、
前記立軸ポンプを停止するための所定の停止条件を検知する検知手段と、
前記駆動機からの駆動力を前記回転体に伝達する接続状態と、前記駆動機からの駆動力を前記回転体に伝達しない切断状態とを切り替える伝達手段と、
前記検知手段によって前記停止条件が検知されたときに、前記立軸ポンプを停止させるポンプ停止工程を行うポンプ停止手段と、
点検・補修時期を予測する予測手段と、
を備え、前記立軸ポンプの吐出配管に接続された吐出弁を介して排水する排水ポンプ機場において、
前記ポンプ停止手段は、前記検知手段によって前記停止条件が検知されたときに、前記伝達手段を前記切断状態に切り替えることで、前記立軸ポンプを停止させ、
前記立軸ポンプには、少なくとも前記ポンプ停止工程において、前記立軸ポンプの状態を測定するセンサが取り付けられ、
前記予測手段は、前記ポンプ停止工程において前記回転体の回転が停止するまでの前記センサで測定された前記立軸ポンプの状態に基づいて前記点検・補修時期を予測することを特徴とする排水ポンプ機場。
【請求項２】
前記ポンプ停止工程における前記立軸ポンプの状態は、前記ポンプ停止工程における前記回転体の回転速度、軸受の温度、軸受の振動、及び／又は振動の振幅であることを特徴とする請求項１に記載の排水ポンプ機場。
【請求項３】
前記検知手段は、前記停止条件として、前記吸込水槽の停止水位であること、および前記吐出弁が全閉であることを検知することを特徴とする請求項１ないし２のいずれか一項に記載の排水ポンプ機場。
【請求項４】
回転軸及び前記回転軸に固定された羽根車を含み回転駆動される回転体を備えた立軸ポンプの点検・補修時期を予測するポンプ管理方法において、
前記立軸ポンプを停止するための所定の停止条件を満たすときに、前記立軸ポンプを停止させるポンプ停止工程を行い、
前記ポンプ停止工程では、前記回転体に回転駆動力を供給しない状態として、前記ポンプ停止工程におけるポンプの状態を測定し、
測定された前記状態に基づいて点検・補修時期を予測することを特徴とするポンプ管理方法。
【請求項５】
吸込水槽と、
回転体を備え、前記吸込水槽中の水を排出する立軸ポンプと、
前記立軸ポンプの前記回転体を駆動する駆動機と、
前記立軸ポンプを停止するための所定の停止条件を検知する検知手段と、
前記検知手段によって前記停止条件が検知されたときに、前記立軸ポンプを停止させるポンプ停止工程を行うポンプ停止手段と、
を備えた排水ポンプ機場に用いられるポンプ管理システムであって、
前記ポンプ停止工程において、前記立軸ポンプの状態を測定する測定手段と、
前記測定手段で測定された前記状態に基づいて点検・補修時期を予測する予測手段と、
を備えたことを特徴とするポンプ管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立軸ポンプを用いて排水を行う排水ポンプ機場、及び立軸ポンプの管理を行うポンプ管理方法及びポンプ管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立軸ポンプは、羽根車や水中軸受が水中に浸漬された状態で運転される。それらは使用時間の経過とともに徐々に摩耗や腐食が起こる。このため点検作業を定期的に行い、特に水中軸受部の摩耗状況を確認する必要がある。水中軸受の摩耗とそれによる損傷はポンプの異常振動に直結するため、水中軸受の点検は重要項目の１つである。
【０００３】
立軸ポンプが用いられる治水排水設備では信頼性の観点から、使用される機器について、故障等の異常現象が顕在化してから対応する事後保全ではなく、それらが顕在化する前に対処する予防保全が行われる。
【０００４】
ところで、立軸ポンプでは羽根車などの主要部品が水中部にあるので状態確認が難しい。そこで、従来は、所定の期間ごとに点検を行うという時間保全による点検作業がなされてきた。
【０００５】
しかしながら、治水排水設備におけるポンプは非常用であるため、常時ポンプを運転するわけではなく、年間を通しての運転時間が比較的短い。しかも地域により雨の多く降る期間や雨量に違いがあるので、地域ごとに運転時間もバラつきがある。そのため、地域ごとに機器の劣化度合いに差が生じており、時間保全により一義的に決められた期間ごとに点検を行うことは、経済的に有効であるとは必ずしも言えない。
【０００６】
また、立軸ポンプの点検・整備方法としては、多くはポンプを引上げて行っているが、引上げには多くの費用と長期の施工期間が必要となる。したがって、経済性の観点から、点検部品・消耗品ごとに引上げを行うことはできないため、例え消耗や劣化が懸念される部品が未だ健全な状態であっても、一度の点検に合わせてそれらを取替えることがある。特に、あまり運転していない設備では殆ど劣化していない場合が多く、さらに経済的な維持管理方法の検討が必要となっている。
【０００７】
より適切な維持管理方法のために、いくつかの提案がなされている。例えば、特許文献１や特許文献２では小型カメラを利用し、ポンプを引上げることなく内部を点検する手法が提案されている。しかしながら、カメラの画像では外傷の確認はできるが、細部の損傷や内部欠損の状況は把握できない。特に、河川排水では水質環境が悪い場合があり泥等が付着している場合は、状態を識別することが難しい。
【０００８】
また、特許文献３はポンプを引上げることなく点検を行うことが可能で、費用を低減できる手法が提案されている。但し、特許文献３の手法は、対象としているのがテール軸受のみであり、中間軸受等の評価に関しては適用することができない。
【０００９】
上記提案の限界に対応するため、ポンプに予め計装類を設置し、運転時の状態を監視する方法が提案され、採用されている。しかし、ポンプの運転状態は内外水位差で大きく異なるため、単純に運転時間のよる傾向から劣化状態を予測することはできない。このため、特許文献４では、吐出量を監視し、同一条件における記録から傾向管理できるような工夫を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１６１７９０
【特許文献２】特開２００９−４１５０３
【特許文献３】特開２００７−２８５２５３
【特許文献４】特開２０１０−２４２７３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、引用文献４のポンプ装置においても、ある程度の水位変動は生じてしまうため、確実な同一条件を再現することは難しく、かつ駆動機からの振動等がノイズとなり、微小な部位の劣化や欠損の影響による状況が分かりにくいという問題が生じている。また、引用文献４のポンプ装置では、振動計を吸込水槽内の吊下管に取り付けることで、回転軸の軸受けの摩耗に起因する振動を計測しているが、このように振動計を吸込水槽内に設置すると、振動計自体の経年劣化が懸念される。一方、振動計を吸込水槽より上方につけると、回転軸の振動を正確に計測できないという問題がある。
【００１２】
本願は上記の問題を解決するためになされたものであり、ポンプを引上げることなく、羽根車や水中軸受などについて、再現性のある同一条件を確保することで、部位の損傷や劣化を把握することができ、点検作業計画で時間保全を選択しないで傾向管理が行える簡便な排水ポンプ機場、ポンプ管理方法、及びポンプ管理システムを提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の他の目的は、吸込水槽内にセンサを設置しなくても、水中軸受の劣化を検知できる排水ポンプ機場、ポンプ管理方法、及びポンプ管理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、発明者等は鋭意検討を重ね、次のような発明をするに至った。すなわち、本発明の第一の態様は、吸込水槽と、回転体として回転軸及び前記回転軸に固定された羽根車を備え、前記吸込水槽中の水を排出する立軸ポンプと、前記立軸ポンプの前記回転体を駆動する駆動機と、前記立軸ポンプを停止するための所定の停止条件を検知する検知手段と、前記駆動機からの駆動力を前記回転体に伝達する接続状態と、前記駆動機からの駆動力を前記回転体に伝達しない切断状態とを切り替える伝達手段と、前記検知手段によって前記停止条件が検知されたときに、前記立軸ポンプを停止させるポンプ停止工程を行うポンプ停止手段と、点検・補修時期を予測する予測手段とを備え、前記立軸ポンプの吐出配管に接続された吐出弁を介して排水する排水ポンプ機場において、前記ポンプ停止手段は、前記検知手段によって前記停止条件が検知されたときに、前記ポンプ停止工程として、前記伝達手段を前記切断状態に切り替えることで、前記立軸ポンプを停止させ、前記予測手段は、前記ポンプ停止工程において前記回転体の回転が停止するまでの停止時間に基づいて前記点検・補修時期を予測することを特徴とする排水ポンプ機場である。
【００１５】
この構成により、立軸ポンプの停止条件が検出されるという再現性の高い状態での立軸ポンプの停止時間に基づいて点検・補修時期を予測するので、正確な傾向管理によって点検・補修時期を予測できる。また、水中軸受が劣化して回転軸に振動が生じることで、停止時間が短くなるので、停止時間に基づいて点検・補修時期を予測することで、吸込水槽内にセンサを設けて直接振動を検知しなくても、水中軸受の劣化に基づく傾向管理を正確に行うことができる。なお、本発明は、吸込水槽内に振動計等のセンサを設けることを妨げるものではない。
【００１６】
前記停止時間は、前記ポンプ停止工程が開始されてから前記回転体の回転が停止するまでの時間、あるいは、前記伝達手段が前記切断状態に切り替えられてから前記回転体の回転が停止するまでの時間であってよい。
【００１７】
本発明の第二の態様は、吸込水槽と、回転体として回転軸及び前記回転軸に固定された羽根車を備え、前記吸込水槽中の水を排出する立軸ポンプと、前記立軸ポンプの前記回転体を駆動する駆動機と、前記立軸ポンプを停止するための所定の停止条件を検知する検知手段と、前記駆動機からの駆動力を前記回転体に伝達する接続状態と、前記駆動機からの駆動力を前記回転体に伝達しない切断状態とを切り替える伝達手段と、前記検知手段によって前記停止条件が検知されたときに、前記立軸ポンプを停止させるポンプ停止工程を行うポンプ停止手段と、点検・補修時期を予測する予測手段とを備え、前記立軸ポンプの吐出配管に接続された吐出弁を介して排水する排水ポンプ機場において、前記ポンプ停止手段は、前記検知手段によって前記停止条件が検知されたときに、前記伝達手段を前記切断状態に切り替えることで、前記立軸ポンプを停止させ、前記立軸ポンプには、少なくとも前記ポンプ停止工程において、前記立軸ポンプの状態を測定するセンサが取り付けられ、前記予測手段は、前記ポンプ停止工程において前記回転体の回転が停止するまでの前記センサで測定された前記立軸ポンプの状態に基づいて前記点検・補修時期を予測することを特徴とする排水ポンプ機場である。
【００１８】
この構成により、立軸ポンプの停止条件が検出されるという再現性の高い状態での立軸ポンプの回転体の回転が停止するまでの立軸ポンプの状態に基づいて点検・補修時期を予測するので、正確な点検・補修時期の予測が可能となる。
【００１９】
前記ポンプ停止工程における前記立軸ポンプの状態は、前記ポンプ停止工程における前記回転体の回転速度、軸受の温度、軸受の振動、及び／又は振動の振幅であってよい。
【００２０】
前記検知手段は、前記停止条件として、前記吸込水槽の停止水位であること、および前記吐出弁が全閉であることを検知してよい。
【００２１】
本発明の第三の態様は、回転軸及び前記回転軸に固定された羽根車を含み回転駆動される回転体を備えた立軸ポンプの点検・補修時期を予測するポンプ管理方法において、前記立軸ポンプを停止するための所定の停止条件を満たすときに、前記立軸ポンプを停止させるポンプ停止工程を行い、前記ポンプ停止工程では、前記回転体に回転駆動力を供給しない状態として、前記回転体の回転が停止するまでの停止時間を測定し、測定された前記停止時間に基づいて点検・補修時期を予測することを特徴とするポンプ管理方法である。
【００２２】
この構成により、立軸ポンプの停止条件が検出されるという再現性の高い状態での立軸ポンプの停止時間に基づいて点検・補修時期を予測するので、正確な傾向管理によって点検・補修時期を予測できる。また、水中軸受が劣化して回転軸に振動が生じることで、停止時間が短くなるので、停止時間に基づいて点検・補修時期を予測することで、吸込水槽内にセンサを設けて直接振動を検知しなくても、水中軸受の劣化に基づく傾向管理を正確に行うことができる。
【００２３】
本発明の第四の態様は、回転軸及び前記回転軸に固定された羽根車を含み回転駆動される回転体を備えた立軸ポンプの点検・補修時期を予測するポンプ管理方法において、前記立軸ポンプを停止するための所定の停止条件を満たすときに、前記立軸ポンプを停止させるポンプ停止工程を行い、前記ポンプ停止工程では、前記回転体に回転駆動力を供給しない状態として、前記ポンプ停止工程におけるポンプの状態を測定し、測定された前記状態に基づいて点検・補修時期を予測することを特徴とするポンプ管理方法である。
【００２４】
この構成によっても、立軸ポンプの停止条件を満たしたときに、立軸ポンプの回転体に回転駆動力を供給せずに自由回転をさせるという再現性の高い状態での立軸ポンプの状態に基づいて点検・補修時期を予測するので、正確な点検・補修時期の予測が可能となる。
【００２５】
本発明の第五の態様は、吸込水槽と、回転体を備え、前記吸込水槽中の水を排出する立軸ポンプと、前記立軸ポンプの前記回転体を駆動する駆動機と、前記立軸ポンプを停止するための所定の停止条件を検知する検知手段と、前記検知手段によって前記停止条件が検知されたときに、前記立軸ポンプを停止させるポンプ停止工程を行うポンプ停止手段と、を備えた排水ポンプ機場に用いられるポンプ管理システムであって、前記ポンプ停止工程において、前記回転体の回転が停止するまでの停止時間を測定する測定手段と、前記測定手段で測定された前記停止時間に基づいて点検・補修時期を予測する予測手段とを備えたことを特徴とするポンプ管理システムである。
【００２６】
この構成により、立軸ポンプの停止条件が検出されるという再現性の高い状態での立軸ポンプの状態に基づいて点検・補修時期を予測するので、正確な傾向管理によって点検・補修時期を予測できる。また、水中軸受が劣化して回転軸に振動が生じることで、停止時間が短くなるので、停止時間に基づいて点検・補修時期を予測することで、吸込水槽内にセンサを設けて直接振動を検知しなくても、水中軸受の劣化に基づく傾向管理を正確に行うことができる。
【００２７】
本発明の第六の態様は、吸込水槽と、回転体を備え、前記吸込水槽中の水を排出する立軸ポンプと、前記立軸ポンプの前記回転体を駆動する駆動機と、前記立軸ポンプを停止するための所定の停止条件を検知する検知手段と、前記検知手段によって前記停止条件が検知されたときに、前記立軸ポンプを停止させるポンプ停止工程を行うポンプ停止手段と、を備えた排水ポンプ機場に用いられるポンプ管理システムであって、前記ポンプ停止工程において、前記立軸ポンプの状態を測定する測定手段と、前記測定手段で測定された前記状態に基づいて点検・補修時期を予測する予測手段とを備えたことを特徴とするポンプ管理システムである。
【００２８】
この構成によっても、立軸ポンプの停止条件を満たしたときに、立軸ポンプの回転体に回転駆動力を供給せずに自由回転をさせるという再現性の高い状態での立軸ポンプの状態に基づいて点検・補修時期を予測するので、正確な点検・補修時期の予測が可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、所定の停止条件を満たしたときに行われるポンプ停止工程でポンプの状態を測定するので、ポンプの状態を測定する際の条件として同一の条件が再現され、測定したポンプの状態から部位の損傷や劣化を好適に把握することができ、点検作業計画で時間保全を選択しないで傾向管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に排水ポンプ機場（排水設備）の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態に係るポンプ停止工程においてクラッチを切断状態とするまで動作フロー図
【図３】本発明の実施の形態に係る立軸ポンプの点検・補修時期を予測するためのポンプ管理システムの構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態に係る回転体の回転速度の減衰を示すグラフ
【図５】本発明の実施の形態に係るポンプの総運転時間に対する計測値の変化を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態に係る計測値の総運転時間に対する変化の傾きと緊急度の評価と関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態に係る排水ポンプ機場（排水設備）の構成を示す図である。図１に示すように、排水ポンプ機場１００は立軸ポンプＰを備えている。立軸ポンプＰは、吸込水槽１の上部のポンプ設置床２にポンプベース１３を介して吊り下げられ、吸込水槽１内に配置された吊り下げ管１０と、吊り下げ管１０の上部に接続された屈曲吐出管１１と、屈曲吐出管１１に接続された吐出配管１２を備えている。そして吊り下げ管１０の下端にポンプケーシング１４が接続され、ポンプケーシング１４の下端には吸込ベルマウス１５が接続されている。吐出配管１２には吐出弁２６が設けられ、吐出配管１２の吐出口に逆流防止弁２７が設けられている。また、羽根車１７の上方（吐出側）には複数のガイドベーン１９が配置されている。
【００３３】
屈曲吐出管１１を貫通して吊り下げ管１０、及びポンプケーシング１４内の中央部にはポンプ回転軸１６が設けられている。ポンプ回転軸１６は、ポンプケーシング１４内に水中軸受（水潤滑軸受）１８−１、１８−２を介して回転自在に支持されている。ポンプ回転軸１６の下端には羽根車１７が取り付けられている。ポンプ回転軸１６と羽根車１７は、回転体３１として一体的に回転する。
【００３４】
ポンプ回転軸１６の上部は屈曲吐出管１１を貫通して外軸受２０に支持され、上端は減速機２１の出力軸２１ｂに連結されている。外軸受２０は、ラジアル荷重及びスラスト荷重の両方を受けることができる１つの軸受であってもよく、ラジアル荷重を受けることができるラジアル軸受とスラスト荷重を受けることができるスラスト軸受との組み合せであってもよい。また、外軸受２０は、ラジアル荷重のみを受ける軸受とし、スラスト荷重は減速機２１で受けるようにしてもよい。
【００３５】
外軸受２０の付近には、ポンプ回転軸１６の回転を検知する回転検知部２１ａが設けられている。なお、回転検知部２１ａは、ポンプ回転軸１６が回転していることを検出するものであるが、回転の有無のみでなく、ポンプ回転軸１６の回転速度を検出することもできる。
【００３６】
減速機２１は、クラッチ２３を備えている。減速機２１の入力軸（図示せず）は、クラッチ２３を介して電動機、ディーゼル機関、ガスタービン等からなる駆動機２４の出力軸２４ａに連結されている。
【００３７】
クラッチ２３の入力軸２３ａは、駆動機２４の出力軸２４ａに接続されている。また、減速機２１の出力軸２１ｂは、ポンプ回転軸１６に接続されている。クラッチ２３は、駆動機２４からの駆動力をポンプ回転軸１６及び羽根車１７からなる回転体３１に伝達する接続状態と、駆動機２４からの駆動力を回転体３１に伝達しない切断状態とを切り替える。即ち、クラッチ２３は、接続されることで駆動機２４の回転軸２４ａのトルクをポンプ回転軸１６に伝達し、切断されることで、駆動機２４の回転軸２４ａとポンプ回転軸１６との間のトルクの伝達を遮断する。クラッチ２３は、本発明の伝達手段に相当する。
【００３８】
クラッチ２３を遮断することで、駆動機２４の駆動力はポンプ回転軸１６には伝達されず、また、ポンプポンプ回転軸１６の慣性力によるトルクも駆動機２４の回転軸２４ａには伝達されず、よって、ポンプ回転軸１６と羽根車１７からなる回転体３１は、その慣性力及び摩擦力のみによって自由回転運動をする。なお、駆動機２４が電動機である場合は、クラッチ２３は遮断器であってよい。
【００３９】
排水ポンプ機場１００は、排水ポンプ機場１００全体を制御する制御装置３０を備えている。吸込水槽１に設けられた水位センサ３２からの水位信号Ｓ１と、操作者によって操作される図示しないスイッチからのスイッチ信号Ｓ２に基づいて、吐出弁２６を閉じるための制御信号Ｓ３と、クラッチ２３の接続状態と切断状態とを切り替える制御信号Ｓ４を出力する。
【００４０】
上記構成のポンプ設備において、駆動機２４を起動し、制御信号Ｓ４によってクラッチ２３を接続状態とすることで、駆動機２４の出力軸２４ａの回転力をクラッチ２３及び減速機２１を介してポンプ回転軸１６に伝達すると、羽根車１７が回転し、吸込ベルマウス１５下端開口から水が吸い込まれる。吸い込まれた水は、ポンプケーシング１４、吊り下げ管１０、屈曲吐出管１１、及び吐出配管１２を通って吐出水槽３に吐き出される。
【００４１】
制御装置３０は、水位センサ３２から吸込水槽１内の吸水位が上昇して羽根車１７より上方のポンプ運転開始水位に達した状態を示す水位信号を受けると、クラッチ２３を接続させる制御信号Ｓ４をクラッチ２３に出力して、立軸ポンプＰの運転（回転体３１の回転）を開始する。
【００４２】
制御装置３０は、吸込水槽１内の水位が下降して停止水位に達した状態を示す水位信号Ｓ１を受けると、吐出弁２６を全閉にする制御信号Ｓ３を吐出弁２６に出力して、吐出弁２６を閉止する。制御装置３０は、吐出弁２６を閉止させると、クラッチ２３を切断させる制御信号Ｓ４をクラッチ２３に出力して、立軸ポンプＰの運転（回転体３１の回転）を停止させる（ポンプ停止工程）。このように、制御装置３０は、吸込水槽１内の水位が停止水位に達したこと、及び吐出弁２６が全閉したことを停止条件として、ポンプ停止工程を開始する。このポンプ停止工程では、上述のように回転体３１は自由回転運動をする。停止条件を検知する制御装置３０は、本発明の検知手段に相当し、ポンプ停止工程を行う制御装置３０は、ポンプ停止手段に相当する。
【００４３】
図２は、ポンプ停止工程においてクラッチ２３を切断状態とするまで動作フロー図である。制御装置３０は、吸込水槽１内の水位が停止水位に達した状態を示す水位信号Ｓ１を受けると、停止水位確認表示を行う（ステップＳＴ２１）。そして、この停止水位確認表示を確認した操作者がスイッチをＯＦＦにする（ステップＳＴ２２）。吸込水槽１内の水位が停止水位に達した状態を示す水位信号Ｓ１の受信と停止スイッチのＯＦＦがいずれも行われると（ステップＳＴ２３）、制御装置３０は、吐出弁２６に対して、閉動作を指示する制御信号Ｓ３を出力し（ステップＳＴ２４）、停止中の表示を行う（ステップＳＴ２５）。
【００４４】
なお、制御装置３０は、操作者による停止スイッチのＯＦＦを待たずに、吸込水槽１内の水位が停止水位に達した状態を示す水位信号Ｓ１を受けたことに応じて自動で、閉動作を指示する制御信号Ｓ３の出力（ステップＳＴ２４）、及び停止中の表示（ステップＳＴ２５）を行うように構成されてもよい。また、水位信号Ｓ１に関わらず、操作者がスイッチをＯＦＦにしたときには、制御装置３０は、閉動作を指示する制御信号Ｓ３の出力（ステップＳＴ２４）、及び停止中の表示（ステップＳＴ２５）、及びその後の処理を実行する。この場合は、ステップＳＴ２３では、制御装置３０は、吸込水槽１内の水位が停止水位に達した状態を示す水位信号Ｓ１の受信と停止スイッチのＯＦＦがいずれか（ＯＲ）が行われたことを検知する。
【００４５】
制御信号Ｓ３に応じて吐出弁２６が全閉となると（ステップＳＴ２６）、制御装置３０は駆動機２４の停止を指示し（ステップＳＴ２７）、吐出弁２６が閉じたことを示す表示を行う（ステップＳＴ２８）。その後、制御装置３０は、クラッチ２３を切断状態に切り替え（ステップＳＴ２９）、駆動機２４を停止指示したことを示す表示を行う（ステップＳＴ３０）。なお、上記の各表示は、制御装置３０に設けられた対応するランプの点灯等によって行う。
【００４６】
図３は、立軸ポンプＰの点検・補修時期を予測するためのポンプ管理システム２００の構成を示すブロック図である。ポンプ管理システム２００において、ポンプ管理装置７０には、水中軸受１８−１に着脱自在に取り付けられる温度センサ７１−１及び振動センサ７２−１、中間軸受１８−２に着脱自在に取り付けられる温度センサ７１−２及び振動センサ７２−２、ポンプ回転軸１６の回転を検知する回転検知部２１ａ、及び制御装置３０が、各種の信号を伝送可能に接続される。また、ポンプ管理装置７０には、モニタ７３が接続される。
【００４７】
温度センサ７１−１及び振動センサ７２−１は、立軸ポンプＰの状態として、水中軸受１８−１の温度及び振動を計測し、温度センサ７１−２及び振動センサ７２−２は、立軸ポンプＰの状態として、水中軸受１８−２の温度及び振動を計測する。これらの計測値は、ポンプ管理装置７０に入力される。回転検知部２１ａの検出値（回転の有無、及び回転速度）は、ポンプ管理装置７０に入力される。なお、温度センサ７１−１、７１−２及び振動センサ７２−１、７２−２は、これらのすべてが備えられていなくてもよい。また、これらのセンサは、立軸ポンプＰに常設して設置されてもよい。また、図３では図示していないが、外軸受２０にも、ポンプ管理装置７０に計測値を出力する温度センサや振動センサが設けられてよい。
【００４８】
制御装置３０は、上述のように、停止条件が満たされると、クラッチ２３を切断状態とする制御信号Ｓ４をクラッチ２３に出力するが、このときこの制御信号をポンプ管理装置７０にも出力する（図１では、制御信号Ｓ５として示している）。ポンプ管理装置７０は、この制御信号Ｓ５を受けてポンプ停止工程が開始したことを把握して、ポンプ回転軸１６が停止するまでの停止時間の計時を開始し、温度センサ７１−１、７１−２及び振動センサ７２−１、７２−２の計測値を入力する。ポンプ管理装置７０は、ポンプ回転軸１６の回転が停止したことを回転検知部２１ａの検出値に基づいて把握して、計時を止めて、ポンプ停止工程においてポンプ回転軸１６の回転が停止するまでの停止時間を測定（算出）する。このとき、ポンプ管理装置７０は、停止時間を測定する測定手段として機能する。
【００４９】
ポンプ管理装置７０は、ポンプ停止工程における回転体３１の回転が停止するまでの停止時間及び立軸ポンプＰの状態に基づいて、立軸ポンプＰの点検・補修時期を予測する。まず、停止時間に基づく点検・補修時期の予測について説明する。
【００５０】
ポンプ停止工程における停止時間は、立軸ポンプＰのポンプ回転軸１６、羽根車１７、水中軸受１８−１、１８−２、外軸受２０等に異常がない初期状態においては長く、慣性力により長時間回転が持続する。水中軸受１８−１、１８−２の劣化や回転体３１の偏芯、曲り、アンバランス等の不良等の異常が発生すると、その進行に応じて摺動摩擦が増加し、回転を阻止する方向の力が働くので、停止時間は次第に短くなる。従って、停止時間を監視することで、水中軸受１８−１、１８−２、外軸受２０等の状態を含む立軸ポンプＰの状態を監視できる。
【００５１】
そこで、ポンプ管理装置７０は、回転検知部２１ａからの検出値を入力して、トレンドデータとして回転速度の時間的変化を記憶する。図４は、回転体３１の回転速度の減衰を示すグラフである。図４において、実線は健全な状態（初期）における停止までの回転速度の軌跡であり、点線は経年劣化等によって異常な状態が生じているときの停止までの回転速度の軌跡である。運転状態にあって停止条件を満たさないときには、回転体３１は定格回転数で回転をする。停止条件が満たされて、ポンプ停止工程が開始されると、駆動機２４から回転体３１への駆動力の供給が切断されるので、回転体３１は自由回転運動を初め、回転数は徐々に減少していく。このとき、図４に示すように、経年劣化等による異常が生じている場合には、健全な状態にある場合よりも急速に回転数が低下して、より早く回転速度がゼロになる。
【００５２】
ポンプ管理装置７０は、停止時間の健全値Ｔを記憶しており、この健全値Ｔに対する現状の停止時間の測定値Ｔ’との差を管理、評価することで点検・補修時期を決定する。具体的には、ポンプ管理装置７０は、健全値Ｔと測定値Ｔ’との差が所定の閾値を上回ると、点検・補修時期を現在とし、すなわち、点検・補修が必要になったと判断する。なお、ポンプ管理装置７０は、立軸ポンプＰの補修が行われるごとにその時に計測された測定値Ｔ’を健全値Ｔとしてもよいし、立軸ポンプＰが新たに設置された直後に計測された測定値Ｔ’を健全値Ｔとしてもよい。このように、停止時間に基づいて、点検や補修の必要性を判断するので、時間保全にとらわれることなく経済的に点検・補修作業を行うことができる。
【００５３】
ポンプ管理装置７０は、停止時間の測定及び記録と同時に、温度センサ７１−１、７１−２、及び振動センサ７２−１、７２−２からの計測値も記録し、これらの計測値を用いて、立軸ポンプＰの状態を分析して、点検・補修時期を予測する。ポンプ管理装置７０は、例えば、軸受温度が落ちにくい場合は、軸受異常や潤滑油の劣化等があると判断する。また、ポンプ管理装置７０は、振動値に増加傾向がある場合は、ゴミ詰まりや羽根車１０とケーシングなどの接触があると判断する。
【００５４】
さらに、ポンプ管理装置７０において、振動に対する周波数分析を行うことで、異常があった場合の要因分析に活かすことが可能であり、これにより早期の対策が可能となる。また、軸振動については、非接触センサを用いて軸ぶれの形（リサージュ）を確認し、記録するのも上記同様に異常時の要因分析に有効である。さらに、記録された計測値が示す立軸ポンプＰの状態も、上記で説明した停止時間と同様に傾向管理に用いることができる。
【００５５】
以上説明したように、ポンプ管理装置７０は、所定の停止条件が満たされたときに開始されるポンプ停止工程において、立軸ポンプＰの停止時間や軸受の温度や振動を計測する。この立軸ポンプＰの停止条件は、立軸ポンプＰの一連の運転状態の中で最も再現性の高い状況であるので、立軸ポンプＰの状態を評価する上で、同一の条件として扱うことができる。上記の実施の形態では、水位センサ３２により検出された水位が所定の値になることを停止条件としており、この条件が満たされる状況では、自由運動中の羽根車にかかる負荷抵抗は何時も同じ条件となるため、立軸ポンプＰの運転状態の再現性が高いことになる。
【００５６】
特に、上記の実施の形態では、ポンプ停止工程において、クラッチ２３が駆動機２４と回転体３１とを切り離すことにより、駆動機２４と無関係に、更に同一条件の水で満たされたケーシング１４内部で回転体３１が回転するので、回転体３１だけの回転状態を観測し、評価すること可能になる。したがって、常に同一条件となる停止条件において、駆動機２４から切り離された回転体３１は慣性力による自由運動となり、自身の摺動の影響によってのみ回転体３１の回転は減衰し、やがて停止する。すなわち摺動の影響の程度が駆動機と回転体３１を切り離してから停止するまでの停止時間によって観測することができる。
【００５７】
駆動機２４と回転体３１とを切り離した状態にて計測することは、駆動機２４や排水に伴う流体振動等を排除することができるため、従来であればそれら振動等が大きなノイズとなることで観測困難であった微小な部位の状態量を確認検知することが可能となり、精度のよい傾向管理を行うことが可能となる。
【００５８】
また、地域により雨の多く降る期間や雨量に違いがあって、地域ごとに運転時間に大きな差があっても、停止条件はどの地域でも一定の同一条件とみなせ、さらにどこでも実施しやすいので、回転体の回転が停止するまでの経過時間による状態監視は、このような地域による運転時間・運転回数のばらつきに影響されず、正確な評価に基づいた適切な維持管理が行える。
【００５９】
なお、上記の例では、点検や補修が必要であると判断するための測定値Ｔ’の閾値は、健全値Ｔとの差で決定したが、測定値Ｔ’の閾値は、健全値Ｔによらない絶対値としてもよいし、健全値Ｔの所定の割合（例えば健全値Ｔの５０％）としてもよい。ポンプ管理装置７０は、管理、評価の指標として、測定値Ｔ’が閾値を下回るという判断基準に代えて、又はそれに加えて、測定値Ｔ’の過去の測定値Ｔ’に対するばらつきの度合い、すなわち、その偏差及び偏差率などを判断基準として採用してもよく、さらに、これら複数の判断基準を組合せて総合的な判定をしてもよい。
【００６０】
ポンプ管理装置７０は、測定値Ｔ’が閾値に達しない場合には、測定値Ｔ’に基づいて、点検・補修が必要となる時期を予測する。このために、ポンプ管理装置７０は、立軸ポンプＰが新設されてからの計測値Ｔ’、又は補修が行われてからの計測値Ｔ’をログとして記録しておく。なお、通常停止と非常停止では制御ロジックが異なるため、このログは「通常時」と「非常時」に分け、記録することが好ましい。
【００６１】
図５は、立軸ポンプＰの総運転時間に対する回転体３１が停止するまでの時間（停止時間）、すなわち計測値Ｔ’の変化を示すグラフである。ポンプ管理装置７０は、立軸ポンプＰの総運転時間に対する計測値Ｔ’の傾向から近似式を算出し、その近似式から停止時間が閾値に達する総運転時間を導き出すことで、点検・補修の時期を予測する。現総運転時間から予測された点検・補修時期までの運転時間は、点検・補修時期までの猶予期間（運転時間）となる。
【００６２】
また、ポンプ管理装置７０は、計測値Ｔ’の総運転時間に対する変化の傾きから点検・補修の緊急度を評価する。図６は、計測値Ｔ’の総運転時間に対する変化の傾きとポンプ管理装置７０における緊急度の評価と関係を示すグラフである。図６に示すように、計測値Ｔ’の総運転時間に対する変化の傾きがない、ないしはきわめて小さいときは、ポンプ管理装置７０は、緊急性はなく当面は点検・補修の必要がない安定状態にあると評価し、計測値Ｔ’の総運転時間に対する変化の傾きが緩やかであるときは、ポンプ管理装置７０は、緊急度が比較的低い要注意状態にあると評価し、逆に計測値Ｔ’の総運転時間に対する変化の傾きが急激であるときは、ポンプ管理装置７０は緊急度が比較的高い緊急状態と評価する。
【００６３】
要注意状態では、緩やかな劣化が進行しているため、計画的な点検・補修時期の検討が必要である。この場合には、ガイドライン等から点検・補修の時期を計画することができる。緊急状態は、急激な劣化が進行している異常状態であり、早急な点検・補修の実施が必要である。
【００６４】
なお、ポンプ管理装置７０は、非常時の停止トレンドを利用して故障発生時の要因分析を行ってもよい。また、制御装置３０は、通常時のデータと異常時のデータとを分けることで、点検時期の判断ミスを防止するようにしてもよい。
【００６５】
なお、ポンプ管理装置７０は、クラッチ２３を切断状態に切り替えて、立軸ポンプＰの駆動機２４側の負荷トルクが生じていないのを検知してからの慣性力による自由運動を経て回転体３１が停止するまでの時間を上記の停止時間としてもよいし、操作者がスイッチをＯＦＦにして（停止指令）、ポンプ停止工程を開始させたときから回転体３１が停止するまでの時間、即ち、停止指令後に停止条件を整え、続いて駆動機２４を切り離し、最終的に回転体３１が停止するまでの時間を上記の停止時間としてもよい。
【００６６】
また、上記の図５及び図６の例では、ポンプの総運転時間に対する回転体３１の停止時間によって点検・補修時期の予測及び緊急度の評価を行ったが、これに代えて、ポンプの起動回数に対する回転体３１の停止時間、又はポンプの稼働日数に対する回転体３１の停止時間によって点検・補修時期の予測や緊急度の評価を行ってもよい。
【００６７】
以上のように、本実施の形態の排水ポンプ機場１００によれば、ポンプ停止条件について再現性のある同一条件とするという簡便な手段により、他の機器からの影響が少ない状態となるので、立軸ポンプＰを引上げることなく、羽根車１７や水中軸受１８−１、１８−２などについて、部位の損傷を把握することができ、点検作業計画で時間保全を選択しないで傾向管理が行える。
【００６８】
なお、上記の実施の形態において、ポンプ管理装置７０に警報機能を設け、回転体３１の停止時間が閾値を下回った場合、及び／又は閾値を下回ると予想される時期までの期間が所定の閾値を下回った場合に、ポンプ管理装置７０からその旨の警報を出力してもよい。また、ポンプ管理装置７０に警報装置を取り付け、ポンプ管理装置７０から信号を送信して、警報装置にて警報を出力してもよい。
【００６９】
また、上記の実施の形態では、立軸ポンプＰの駆動機２４側の負荷トルクが生じていないときの停止時間を評価したが、駆動機２４が電動機である場合には、ポンプ停止工程を開始する前の電動機に供給する電流値を予め記録することで予測精度の高い評価ができる。これは、異常接触等があった場合、負荷荷重が増えて動力が上がっている可能性があるためである。この場合には、ポンプ管理装置７０に電動機としての駆動機２４に供給される電流値の情報が与えられる。
【符号の説明】
【００７０】
１  吸込水槽
２  ポンプ設置床
３  吐出水槽
１０  吊り下げ管
１１  屈曲吐出管
１２  吐出配管
１３  ポンプベース
１４  ポンプケーシング
１５  吸込ベルマウス
１６  ポンプ回転軸
１７  羽根車
１８−１、１８−２  水中軸受
１９  ガイドベーン
２０  外軸受
２１  減速機
２１ａ  回転検知部
２１ｂ  減速機出力軸
２３  クラッチ
２３ａ  入力軸
２４  駆動機
２４ａ  駆動機出力軸
２６  吐出弁
２７  逆流防止弁
３０  制御装置
３１  回転体
３２  水位センサ
７０  ポンプ管理装置
７１−１、７１−２  温度センサ
７２−１、７２−２  振動センサ
７３  モニタ
１００  排水ポンプ機場
２００  ポンプ管理システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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