(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立軸に配置された回転軸と、この回転軸を支承し回転軸の上部および下部ならびにその中間部に配置された静圧軸受と、中間部に配置された静圧軸受の近傍に配置され回転軸に固定されたスラスト平衡装置と、中間部に配置された静圧軸受と上部に配置された静圧軸受間に配置されたモータと、これら各部材を収容する揚液管とを備え、運転時の液温が−１６２℃から−１４５℃になる液化ガス用ポンプ装置において、前記上部に配置した軸受の上方にポンプカバーを配置し、このポンプカバーの下方であって前記上部に配置した静圧軸受の近傍に、回転軸の振動を検出する液中非接触軸振動計を設け、この液中非接触軸振動計はセンサーとこのセンサーの出力電圧を増幅するヘッドアンプとを内蔵することを特徴とする液化ガス用ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静圧軸受を用いる液化ガス用ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液化天然ガス等の液化ガスを輸送する液化ガス用ポンプ装置には、例えば、液化ガスタンク内で用いられる、タンク内蔵式の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置があり、このような液化ガス用ポンプ装置では、従来、軸受寿命の長寿命化を図るため、静圧軸受が採用されている。
【０００３】
液化ガス用ポンプ装置の例を液化ガスタンク用潜没ポンプ装置により、図５を用いて説明する。
【０００４】
１は液化ガスタンクであり、１ａはガスタンク１の天井板、２は液化ガスタンク１内に垂下された揚液管である。この液化ガスタンク１内に垂下された揚液管２の下端には、吸込弁３が取り付けられ、この揚液管２の座面４には、液化ガスタンク用潜没ポンプ本体５が設置されている。６は、潜没ポンプ本体５の外周に設けられた複数の吐出口である。また、揚液管２の頂部には、ポンプ吊上機構を備えたヘッドプレート７が設けられている。８は吊り上げ用ワイヤ、９は給電ケーブル、１０は巻き上げ機である。
【０００５】
液化ガスタンク用潜没ポンプ本体５は、液化ガスタンク１の天井板１ａから鉛直に垂下された揚液管２の内部に、ヘッドプレート７から吊り上げ用ワイヤ８によって、例えば深さ５０ｍ程度にまで吊り下げられて、揚液管２の下部の座面４に着座して設置される。
【０００６】
液化ガスタンク用潜没ポンプ本体５には、給電ケーブル９によって電源が供給されており、ポンプの運転が開始されると、液化ガスは吸込弁３から吸い込まれて昇圧されて吐出口６から吐出され、図中に矢印で示すように、揚液管２内を上昇して吐出管１１に送り出される。
【０００７】
このような液化ガス用ポンプ装置では、例えば、特開平８−２９６５８６号公報に記載されるように、立軸ポンプのケーシング内にモータを収容し、このポンプの軸及び羽根車を回転させ、この羽根車の上部に軸推力平衡装置であるバランスディスクを固定した回転軸と、上、中、下軸受に軸受寿命が長く、制振性に優れた静圧軸受を有し、中及び上軸受には、さらに補助玉軸受が取り付けられている。
【０００８】
液化ガス用ポンプ装置の静圧軸受には、ポンプの吐出高圧液化ガスを静圧軸受へ導いて潤滑しているが、ポンプ起動時及び停止時には静圧軸受への供給圧力が低下するため、軸は静圧軸受のギャップ一杯に振れ廻り、徐々に静圧軸受の摩耗が進行する。このため、軸の振れ廻り量の監視により静圧軸受の摩耗の進行状況を監視すること、及び、異常摩耗等による運転中の突発的な静圧軸受の故障を検知することを目的の技術として、特開平５−１１８２９８号公報に示されるものがある。この技術は、回転軸の振動検出装置として上、中静圧軸受部付近に液中非接触軸振動計を設け、これにより、ポンプ運転中の軸振動監視を行なうものである。
【０００９】
また、液中非接触軸振動計を備える液化ガスタンク用潜没ポンプの具体的なものとして、図６に示すものがある。
【００１０】
液化ガスタンク用潜没ポンプ本体５は、ポンプ回転軸５Ａに、吸込性能向上のために取り付けられたインデューサ５Ｂ、複数の羽根車５Ｃ及びサブマージドモータロータ５Ｄが固定され、これらは一体型構造で、一体となって回転する。このポンプ回転軸５Ａ、インデューサ５Ｂ、複数の羽根車５Ｃ、サブマージドモータロータ５Ｄは、自液潤滑される静圧軸受５Ｅ、５Ｆ、５Ｇによって、半径方向に支持されている。一方、軸方向については、ポンプ回転軸５Ａに固定されたバランスディスク５Ｊからなるスラスト平衡装置によって、軸方向スラストがセルフバランスされ、ポンプ回転体の液中に浮き上がり、補助玉軸受５Ｈ、５Ｉにはスラスト力は全く作用しないようになっている。
【００１１】
液中非接触軸振動計は、軸振動を検出するセンサー１２Ａ、１２Ｂとこのセンサー１２Ａ、１２Ｂの出力電圧を増幅するヘッドアンプ１３が別置となっており、センサー１２Ａ、１２Ｂの位置は、静圧軸受５Ｅ、５Ｆ、５Ｇのうち、上部静圧軸受５Ｅ、中間部静圧軸受５Ｆの２ヶ所の近くに設置されている。また、ヘッドアンプ１３の位置は、ヘッドアンプ１３の収納されるヘッドアンプ箱１４の設置に若干のスペースを必要とするため、センサー１２Ａ、１２Ｂの近くに設置できない。このため、ポンプカバー５Ｋの上部等に設置せざるを得ず、センサー１２Ａ、１２Ｂとヘッドアンプ１３との間はセンサーケーブルで接続されていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
静圧軸受を用いた液化ガス用ポンプ装置の液中非接触軸振動計は、センサーとヘッドアンプが別置であり、センサーとヘッドアンプのそれぞれの位置は、液化ガス用ポンプ装置の構造上、温度環境条件が異なっている。例えば、図６に示す液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の場合、センサー１２Ａ、１２Ｂが取り付けられている場所はモータ室内であるため、モータの発熱の影響により、ヘッドアンプ１３の位置よりも温度が数度高くなる。
【００１３】
液化ガス用ポンプ装置の運転時の液温は、−１６２℃から−１４５℃の範囲であるが、従来の液中非接触軸振動計は、その温度条件が異なる場合、図７に示すように出力電圧特性が変化する。このような変化が生じると、軸の振れ廻りによる実際の軸の振動よりもみかけの振動が大きくなったり、小さくなったりするために振動計の信頼性を損なう。
【００１４】
また、液中非接触軸振動計は、上部静圧軸受５Ｅ、中間部静圧軸受５Ｆの近くの２ヶ所に設置されているが、これを１ヶ所にできれば低コスト化を図ることができる。
【００１５】
本発明の目的は、信頼性の高い液中非接触軸振動計により信頼性の向上を図り、また低コスト化の図れる液化ガス用ポンプ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、立軸に配置された回転軸と、この回転軸を支承し回転軸の上部および下部ならびにその中間部に配置された静圧軸受と、中間部に配置された静圧軸受の近傍に配置され回転軸に固定されたスラスト平衡装置と、中間部に配置された静圧軸受と上部に配置された静圧軸受間に配置されたモータと、これら各部材を収容する揚液管とを備え、運転時の液温が−１６２℃から−１４５℃になる液化ガス用ポンプ装置において、前記上部に配置した軸受の上方にポンプカバーを配置し、このポンプカバーの下方であって前記上部に配置した静圧軸受の近傍に、回転軸の振動を検出する液中非接触軸振動計を設け、この液中非接触軸振動計はセンサーとこのセンサーの出力電圧を増幅するヘッドアンプとを内蔵する、ことによって達成される。
【００１８】
上記構成により、センサーとヘッドアンプが一体となったことにより、センサーとヘッドアンプの温度環境が同一となり、出力電圧特性が変化しないので、軸振動の測定の信頼度は大きく向上し、液化ガス用ポンプ装置の信頼性の向上を図れる。
【００１９】
また、センサーとヘッドアンプ間のセンサーケーブルの接続部がなく、計装が簡略化されるので低コスト化が図れる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施例の断面図、図２は液化ガス用ポンプ装置の回転軸の振れ廻りモード図、図３はアンプ内蔵型液中非接触軸振動計付近の拡大図である。
【００２２】
ポンプ回転軸の振れ廻りモードは、バランスディスク５Ｊの軸受効果が大きいため、図示のように、中間部静圧軸受５Ｆを中心として振れ廻るようなモードであり、軸振幅は上部静圧軸受５Ｅが中間部静圧軸受５Ｆに比べて大きい。本実施例では、このことに着目し、上部静圧軸受５Ｅの位置のアンプ内蔵型液中非接触軸振動計１５で下部静圧軸受５Ｇ、中間部静圧軸受５Ｆ、上補助玉軸受５Ｈ、中補助玉軸受５Ｉの異常を検出している。
【００２３】
１５はアンプ内蔵型液中非接触軸振動計であり、金属製のケース１５Ａの中にセンサーとヘッドアンプが収納されたものである。１６はセンサーケーブルを連結するためのコネクターである。
【００２４】
次に、上部静圧軸受５Ｅの位置の液中非接触軸振動計１５による異常検出について述べる。
【００２５】
上部静圧軸受５Ｅ及び下部静圧軸受５Ｇの摩耗が進行すると、ポンプ起動・停止時（振れ廻り大）及び運転中（静圧軸受が機能し振れ廻りが小さくなる）の振動が徐々に増加することで判る。中間部静圧軸受５Ｆの摩耗が進行すると、ポンプ起動・停止中は回転軸は中補助玉軸受５Ｉに支持されるため、中間部静圧軸受５Ｆに起因する振動は生じないが、運転中の軸の振れ廻りは増加するため、これによる上部静圧軸受５Ｅでの振れ廻りも増加することで判る。上補助玉軸受５Ｈ、及び中補助玉軸受５Ｉが破壊した場合は、アンバランスや玉軸受のがたつきから振動が増加するので検出できる。
【００２６】
本実施例によれば、液中非接触軸振動計はセンサーとヘッドアンプとが一体となったことにより、センサーとヘッドアンプの温度環境が同一となる。これにより、センサーとヘッドアンプが別置であり、温度環境が異なることから、出力電圧特性が変化しやすくなるという従来の問題点が解決される。さらに、液中非接触軸振動計１５は図４に示すように、同一温度環境であるためその出力電圧特性はほとんど変化しないものであり、液中非接触軸振動計１５を用いることで、軸振動の測定の信頼度は大きく向上し、これにより、液化ガス用ポンプ装置の信頼性向上を図ることができる。
【００２７】
また、液中非接触軸振動計１５の位置を上部静圧軸受５Ｅの付近のみとしている。このため、液中非接触軸振動計の数を２ヶ所から１ヶ所にでき、付属部品も含めて低コスト化を図ることができる。
【００２８】
さらにまた、センサーとヘッドアンプ間のセンサーケーブルがなくなるので、計装が簡略化され、接続部もなくなるので接続不良等がなくなり、また、従来ポンプカバーやモータケーシング外壁等にボルト等で固定していたヘッドアンプ箱がなくなることにより、取り扱いやすさや、取付作業性も向上する。また、ポンプを揚液管やポット等に挿入する際に、凸形状突起物に接触させ損傷を与えることがなくなる。
【００２９】
上記実施例において、液化ガスタンク用潜没ポンプ装置を例として述べたが、他の種類の液化ガス用ポンプ装置の場合（例えばサクションケーシング内にポンプを収納するポット式液化ガス用ポンプ）にも当然適用できる。
【００３０】
また、液化ガスに限らず、低温液体を取り扱うポンプにも有効である。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば次のような効果が得られる。
【００３２】
静圧軸受を有する液化ガス用ポンプ装置の軸振動を測定する液中非接触軸振動計をセンサーとヘッドアンプとを一体化したことにより、同一温度環境のために温度特性が良くなり、また、センサーとヘッドアンプ間のセンサーケーブルがなくなるので、外来ノイズの影響が少なくなるので信頼性が向上する。
【００３３】
また、センサーとヘッドアンプ間のセンサーケーブルの接続部がなくなることにより、計装が簡略化され、接続不良等がなくなり、ヘッドアンプ箱がなくなることにより、取り扱いやすさや、取付作業性が向上する。
【００３４】
さらにまた、ポンプを揚液管やポット等に挿入する際に、凸形状突起物に接触させて損傷を与えることがなくなり、液中非接触軸振動計の信頼性が向上し、液化ガス用ポンプの長期安定運転を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液化ガス用ポンプ装置の実施例の断面図。
【図２】液化ガス用ポンプ装置の回転軸の振れ廻りモード図。
【図３】図１の実施例のアンプ内蔵型液中非接触軸振動計部分の拡大図。
【図４】図１の実施例の温度変化に対する出力特性図。
【図５】従来の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置全体図。
【図６】従来の液化ガス用ポンプ装置の断面図。
【図７】従来の液中非接触軸振動計の温度変化に対する出力特性。
【符号の説明】
１    …液化ガスタンク、
１ａ  …タンク天井板、
２    …揚液管、
３    …吸込弁、
４    …座面、
５    …液化ガス用ポンプ本体、
５Ａ  …回転軸、
５Ｂ  …インデューサ、
５Ｃ  …羽根車、
５Ｄ  …サブマージドモータロータ、
５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ…静圧軸受、
５Ｈ、５Ｉ…補助玉軸受、
５Ｊ  …バランスディスク、
５Ｋ  …ポンプカバー、
６    …吐出口、
７    …ヘッドプレート、
８    …吊上ワイヤ、
９    …給電ケーブル、
１０  …巻き上げ機、
１１  …吐出管、
１２Ａ１２Ｂ…液中非接触軸振動計、
１３  …ヘッドアンプ、
１４  …ヘッドアンプ箱、
１５  …液中非接触軸振動計、
１５Ａ…金属ケース、
１６  …コネクター。
【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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【図７】
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