立軸ポンプおよび立軸ポンプの点検方法
【課題】ポンプを据え付けた状態で水中軸受の摩耗状態を適切に推定または検知でき、該水中軸受の適切な交換時期を把握し、交換することができる立軸ポンプおよび該立軸ポンプの点検方法を提供する。
【解決手段】本発明の立軸ポンプは、回転軸６と、回転軸６に固定された羽根車１０と、回転軸６を回転自在に支持する水中軸受１２，１５と、羽根車１０と水中軸受１２，１５とを収容するケーシング２と、ケーシング２をポンプ据付床２２に連結するポンプベース２３とを備える。ケーシング２の外面には座３０が取り付けられ、この座３０は、ポンプベース２３より下方で、かつ該ポンプベース２３の近傍に位置する。座３０は、立軸ポンプの振動を測定する振動計３１が設置される略平坦部３１ａを有し、ポンプベース２３には、座３３の上方に位置する貫通孔３２が形成される。
【解決手段】本発明の立軸ポンプは、回転軸６と、回転軸６に固定された羽根車１０と、回転軸６を回転自在に支持する水中軸受１２，１５と、羽根車１０と水中軸受１２，１５とを収容するケーシング２と、ケーシング２をポンプ据付床２２に連結するポンプベース２３とを備える。ケーシング２の外面には座３０が取り付けられ、この座３０は、ポンプベース２３より下方で、かつ該ポンプベース２３の近傍に位置する。座３０は、立軸ポンプの振動を測定する振動計３１が設置される略平坦部３１ａを有し、ポンプベース２３には、座３３の上方に位置する貫通孔３２が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川水や排水などの液体を揚水する立軸ポンプおよび該立軸ポンプの点検方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の立軸ポンプを示す模式図である。図１に示すように、一般に、立軸ポンプは、水槽上部のポンプ据付床５００に設置され、吊下管５０２を介して羽根車５０４を収容するケーシング５０６が吊り下げられる。このような立軸ポンプは、羽根車５０４や水中軸受５０８が水中に浸漬された状態で運転され、使用時間の経過とともにこれらの部材に徐々に摩耗や腐食が起こる。このため、立軸ポンプの点検作業を定期的に行って軸受部（外軸受５１０や水中軸受５０８）や羽根車５０４の摩耗状況、ケーシング５０６の腐食状況を確認し、必要に応じて補修または交換を行うことが必要となる。その中でも、水中軸受５０８の損傷や摩耗は、ポンプの異常振動の原因となり、最終的にポンプ故障（運転不能）にまで至る要因となる。このため、水中軸受５０８の点検は重要点検項目の１つとされる。
【０００３】
立軸ポンプの点検・整備方法としては、１）ポンプを据え付けたまま行う方法と、２）ポンプを引き上げて行う方法とがある。１）の点検方法は、ポンプを引き上げずに済むため、費用が安く、かつ点検・整備にかかる期間も短くできる。しかしながら、例えば、立軸ポンプの水中軸受５０８は通常水中に没水しているため、上記１）の方法では、水中軸受５０８の摩耗状態を適切に測定または検知することは難しく、また水中軸受５０８を交換することもできない。また、水槽内の水を排水してドライにした状態でも、水中軸受５０８は羽根車５０４の上部に位置しているため、やはり水中軸受５０８の点検や整備および交換はできない。すなわち、水槽内の水を抜き、軸受部を大気中に露出させても軸受の設置位置の問題により、満足な点検ができない。
【０００４】
このため、地上部で測定できる外軸受５１０やポンプベース５１４などの振動を測定し、間接的に水中軸受５０８の状態を推測することになる。しかしながら、この方法では、振動源となる水中軸受５０８付近で測定を行うわけではないため、測定点までの種々の減衰要因により、水中軸受の摩耗等による異常振動を計測することが難しく、適切に損傷や摩耗状況を判断することができない。
【０００５】
横軸ポンプの場合には、ケーシングや羽根車等の回転体が機場の床面上にあり、分解やケーシングの外壁の任意の位置に振動ピックアップなどを取り付けることが容易であるが、立軸ポンプの場合には、羽根車５０４やガイドベーン５１６、吊下管５０２は床下の水槽内にあり、測定位置が床上に限定されてしまう。すなわち、外軸受５１０、ポンプベース５１４、原動機５２０などにセンサを取り付けることになる。
【０００６】
立軸ポンプにおいては、水槽内に位置する羽根車５０４や水中軸受５０８の振動は、その振動源から離れるにつれて応答が小さくなるため、羽根車５０４や水中軸受５０８から離れた位置で振動を測定したとしても、振動源である水中軸受５０８の摩耗や損傷の状態を確実に把握するのは難しい。すなわち、羽根車５０４や水中軸受５０８から離れた位置では、外軸受５１０やポンプベース５１４などの支点の影響により羽根車５０４や水中軸受５０８で発生した振動が減衰しやすい。また、より厳密には、軸封に用いるグランドパッキンの締め具合によっても上記減衰効果が変わる。
【０００７】
これに対して、上記２）の方法によれば、水中軸受５０８の摩耗状態を適切に測定または検知することが可能であり、また水中軸受５０８の交換も可能である。このため、従来、立軸ポンプの水中軸受５０８の摩耗を確認するために、上記２）の方法を行っていた。
【０００８】
しかしながら、上記２）の方法は、費用がかかり、点検・整備にかかる時間も長くなってしまう。例えば、天井クレーンを用いて立軸ポンプを引き上げる場合には、点検員となる機械技術者、作業員およびクレーンオペレータなどが必要となり、引き上げのために相当の作業費用を要する。また、重量物であるポンプの引き上げ、再組立作業は危険作業といえる。
【０００９】
また、引き上げおよび点検作業は、引き上げ後に、点検整備を行い、その後、再設置、芯出し、試運転という工程を経なければならず、かなりの日数を要する。さらに、機場によっては、点検・整備時でも、常に必要量の排水をできる状態にしておく必要があるが、点検期間中は、点検を行っているポンプを運転することができないため、仮設ポンプを設置するなどして、排水能力を確保する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ポンプを据え付けた状態で水中軸受の摩耗状態を適切に推定または検知でき、該水中軸受の適切な交換時期を把握することができる立軸ポンプおよび該立軸ポンプの点検方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記回転軸を回転自在に支持する水中軸受と、前記羽根車と前記水中軸受とを収容するケーシングと、前記ケーシングをポンプ据付床に連結するポンプベースとを備えた立軸ポンプであって、前記ケーシングの外面には座が取り付けられ、前記座は、前記ポンプベースより下方で、かつ該ポンプベースの近傍に位置し、前記座は、前記立軸ポンプの振動を測定する振動計が設置される略平坦部を有し、前記ポンプベースには、前記座の上方に位置する貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記立軸ポンプは、前記振動計を前記貫通孔から前記座まで案内する保護管をさらに備え、前記座は前記保護管の内部に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記保護管と前記貫通孔とは弾性体を介して接続されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記座は、前記ケーシングの外面から前記貫通孔まで延びる剛体であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、自身の固有振動数が可変に構成される固有振動数可変部材をさらに備え、前記固有振動数可変部材は、前記ケーシング、前記ポンプベース、および前記座のいずれかに取り付けられることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様は、回転軸と該回転軸を回転自在に支持する水中軸受とを有する立軸ポンプの点検方法であって、前記立軸ポンプの振動を測定し、前記立軸ポンプの固有振動数を含む周波数帯域における前記振動の大きさを監視し、運転時間経過に伴う前記振動の変化量から前記水中軸受の摩耗状態を判断することを特徴とする。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記立軸ポンプに取り付けられた固有振動数可変部材の自身の固有振動数を変化させながら、前記固有振動数可変部材の振動を測定し、前記固有振動数可変部材の振動の大きさから前記立軸ポンプの固有振動数を含む卓越周波数を決定することを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の態様は、回転軸と該回転軸を回転自在に支持する水中軸受とを有する立軸ポンプの点検方法であって、前記立軸ポンプの振動を測定し、所定の測定周波数を含む周波数帯域における前記振動の大きさを監視し、運転時間経過に伴う前記振動の変化量から前記水中軸受の摩耗状態を判断する工程を有し、前記測定周波数は、前記立軸ポンプの回転速度をＮ［ｍｉｎ−１］、αを自然数とすると、α×（Ｎ／６０）で表されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ポンプを据え付けた状態で水中軸受の摩耗状態を適切に推定または検知でき、該水中軸受の適切な交換時期を把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２は本発明の第１の実施形態である立軸ポンプの全体構成を示す模式図である。
図２に示すように、立軸ポンプは、吸込ベルマウス１ａ及びポンプボウル１ｂを有するインペラケーシング１と、インペラケーシング１を水槽内に吊り下げる吊下管３と、吊下管３の上端に接続される吐出曲管４と、インペラケーシング１内に収容される羽根車１０と、羽根車１０が固定される回転軸６とを備えている。吊下管３は、水槽上部のポンプ据付床２２に形成された挿通孔２４を通して下方に延び、吊下管３の上端に設けられたポンプベース２３を介してポンプ据付床２２に固定される。回転軸（立軸）６は、吐出曲管４、吊下管３、及びインペラケーシング１内を通って鉛直方向に延びている。なお、インペラケーシング１及び吊下管３によりケーシング２が構成される。
【００１８】
吸込ベルマウス１ａは下方を向いて開口し、吸込ベルマウス１ａの上端はポンプボウル１ｂの下端に固定されている。羽根車１０は回転軸６の下端に固定されており、羽根車１０と回転軸６とは一体的に回転するようになっている。この羽根車１０の上方（吐出側）には複数のガイドベーン１４が配置されている。これらのガイドベーン１４はポンプボウル１ｂの内周面に固定されている。
【００１９】
回転軸６は外軸受１１，水中軸受１２，および水中軸受（中間軸受）１５により回転自在に支持されている。水中軸受１２はポンプボウル１ｂに収容されており、水中軸受１５は吊下管３に収容されている。水中軸受１２を支持する支持部材７はボウルブッシュ１３の内面に固定されており、さらに、ボウルブッシュ１３はガイドベーン１４を介してインペラケーシング１に支持されている。また、水中軸受１５を支持する支持部材１７は、吊下管３の内周面に固定されている。水中軸受１２，１５は、回転軸６に滑り接触する、いわゆる滑り軸受である。
【００２０】
図２に示すように、回転軸６は吐出曲管４から上方に突出している。回転軸６の上端は駆動軸１６に連結されており、駆動軸１６は駆動源１８に連結されている。駆動源１８により回転軸６を介して羽根車１０を回転させると、水槽内の水（取扱液）が吸込ベルマウス１ａから吸い込まれ、ポンプボウル１ｂ、吊下管３、吐出曲管４を通って図示しない吐出配管に移送される。なお、立軸ポンプ運転時においては、羽根車１０や水中軸受１２を収容するインペラケーシング１は、水面よりも下に位置している。
【００２１】
ケーシング２の吊下管３の外周面には座３０が固定されている。この座３０は硬質の材料から形成されており、振動計３１が設置される平坦部３０ａを有している。また、ポンプベース２３には、座３０の上方に位置して貫通孔３２が形成されている。この貫通孔３２は略鉛直方向に延び、その内部を振動計３１が自在に移動できる程度の大きさの断面形状を有している。この貫通孔３２は作業員の手が挿入可能な程度の大きさを有していることが好ましい。振動計３１は座３０の平坦部３０ａに取り付けられ、ケーシング２（すなわち立軸ポンプ）の振動を計測する。振動計３１はケーブル３５を介してモニタリング部３６に接続されている。
【００２２】
座３０はポンプベース２３のすぐ下に配置されている。この座３０とポンプベース２３の上面との距離は１ｍ以内であることが好ましい。なお、振動計３１は磁石などにより座３０に常設してもよく、または点検時に作業員が手作業で振動計３１を座３０に押し当てて振動を計測してもよい。
【００２３】
水中軸受１２，１５が摩耗すると、駆動源１８により回転する回転軸６が水中軸受１２，１５に当たり、振動が発生する。また、水中軸受１２，１５の摩耗量がさらに大きくなると、回転する羽根車１０がケーシング２に接触し、振動が発生する。これら振動は水中軸受１２，１５の摩耗量に応じて大きくなる傾向にある。したがって、立軸ポンプの振動の計測値から水中軸受１２，１５の摩耗状態を推定することができる。上述のモニタリング部３６は、振動計３１により測定された計測値（振動の振幅、振動速度、振動加速度など）から水中軸受１２，１５の摩耗量や損傷を判断し、水中軸受１２，１５の交換時期を推定又は検知するように構成されている。なお、振動の測定は定期的に行ってもよく、または常に振動を監視してもよい。また、座３０は複数設けることもできる。
【００２４】
本実施形態では、座３０はポンプベース２３のすぐ下に配置されているので、座３０の位置は通常水面よりも上方である。したがって、振動計３１に防水加工を施す必要がない。また、振動計３１は、作業員が手作業により貫通孔３２に挿入可能な程度のサイズであればよいので、市販の振動計を用いることができる。
【００２５】
図３は本発明の第２の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成は第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００２６】
図３に示すように、ポンプベース２３には、貫通孔３２から座３０まで延びる保護管４０が配置されている。保護管４０は貫通孔３２に隙間なく嵌合されており、座３０は保護管４０内に収容されている。保護管４０の下端（開口端部）はケーシング２（吊下管３）の外周面に固定されている。すなわち、液体が保護管４０内に浸入しないように、保護管４０の下端は密閉されている。保護管４０の断面は円形状または矩形状のいずれでもよい。
【００２７】
このような構成によれば、座３０が保護管４０によって囲まれているので、液面位置が上昇した場合でも、立軸ポンプの取扱液が座３０に接触することがない。したがって、取扱液が海水や汚水のような場合でも、座３０の腐食が防止される。仮に結露水や塵芥が保護管４０の底部に溜まっても、座３０はポンプベース２３のすぐ下に配置されているので、これら結露水や塵芥を容易に取り除くことができる。さらに、振動計測時に振動計３１が誤って落下してしまうことを防止することができる。また、貫通孔３２が保護管４０により塞がれているので、液面位置が上昇した場合でも、液体がポンプベース２３の上面に溢れることがない。
【００２８】
図４は本発明の第３の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成は第２の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００２９】
図４に示すように、保護管４０がケーシング２の振動を抑制しないように、保護管４０の外面と貫通孔３２の内面との間には隙間が形成されている。保護管４０の外面にはゴムなどの弾性体４２が取り付けられており、保護管４０と貫通孔３２とは弾性体４２によって気密に接続されている。このような構成によれば、ケーシング２の振動が保護管４０の拘束により減衰することがないので、精度の高い振動の計測が可能となる。また、保護管４０と貫通孔３２との間の隙間が弾性体４２によってシールされているので、取扱液が汚水である場合に、悪臭の拡散を防止することができる。
【００３０】
図５に示すように、振動計測を行っていない間は、貫通孔３２に蓋４３を被せることが好ましい。蓋４３を被せることにより、液面が上昇した場合に液体の保護管４０内への浸入を防ぐことができるため、弾性体４２を設けなくてもよい。
【００３１】
図６は本発明の第４の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成は第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００３２】
図６に示すように、本実施形態の座３０は、ケーシング２（吊下管３）からポンプベース２３まで延びる剛体により形成されている。より詳しくは、座３０の一方の端部はケーシング２（吊下管３）の外周面に固定され、他方の端部はポンプベース２３に形成された貫通孔３２内又は近傍に位置している。この他方の端部（図６では上端）には、上述の平坦部３０ａが形成されている。貫通孔３２の上端には蓋４３が被されている。振動測定時には、図７に示すように、蓋４３を取り外し、座３０の平坦部３０ａ上に振動計３１が設置される。なお、平坦部３０ａはポンプベース２３の上方に位置してもよい。また、蓋４３に代えて、図８に示すように、平坦部３０ａの下方にゴムなどの弾性体４２を取り付け、貫通孔３２と座３０との間の隙間をシールしてもよい。
【００３３】
本実施形態によれば、振動計３１をポンプベース２３の貫通孔３２に通す必要がなく、ポンプ据付床２２上で振動測定作業を行うことができる。したがって、第１乃至第３の実施形態に比べて、容易に測定作業を行うことができる。特に、駆動源１８の架台などの配置に起因してポンプベース２３の下方に振動計３１を取り付けることが困難な場合には、本実施形態の構成は有効である。
【００３４】
次に、上述した立軸ポンプの点検方法の一実施形態について詳細に説明する。
図９は立軸ポンプの振動の大きさと周波数との関係を示すグラフである。図９において、縦軸は振動の大きさ（振幅、振動速度、または振動加速度）を示し、横軸は振動の周波数［Ｈｚ］を示している。図１０は振動の大きさと経過時間との関係を示すグラフである。
【００３５】
図９から分かるように、振動の大きさ（振幅、振動速度、または振動加速度）は、立軸ポンプの固有振動数において顕著に現れる。また、立軸ポンプの回転速度に応じて決定される所定の測定周波数においても、振動の大きさは顕著に現れる。ここで、所定の測定周波数とは、立軸ポンプの回転速度をＮ［ｍｉｎ−１］、αを自然数（１，２，３，…）としたときに、α×（Ｎ／６０）［Ｈｚ］で表される周波数をいう。以下、卓越周波数である上記固有振動数および上記所定の測定周波数を総称して特定周波数という。図１０に示すように、上記特定周波数での振動の大きさは、運転時間の経過と共に徐々に大きくなる。これは、水中軸受１２，１５が運転時間の経過と共に徐々に摩耗するためである。したがって、運転時間の経過に伴う振動の大きさの変化（増加）から水中軸受１２，１５の摩耗量を推定することができる。
【００３６】
より具体的には、上述のモニタリング部３６は、固有振動数を含む周波数帯域Ｆ１（または、ポンプの回転速度から決定される上記測定周波数を含む周波数帯域Ｆ２）における振動の大きさ（振幅、振動速度、または振動加速度）を監視し、時間経過に伴う振動の変化量が所定の値に達したときに水中軸受１２，１５の交換時期に達したと判断することができる。
【００３７】
一般に、立軸ポンプは、水槽内の液面位置によって運転状態が変わってくるため、常に同じ条件の下で立軸ポンプの振動を測定することが難しい。本実施形態によれば、振動の大きさが顕著に現れる周波数（特定周波数）または該特定周波数を含む周波数帯域における振動の大きさを監視することにより、水槽内の水位にほぼ関係なく、水中軸受１２，１５の摩耗によって発生する振動の大きさの変化（増加）を把握することができる。したがって、水中軸受１２，１５の摩耗量を適正に推定することができる。
【００３８】
また、立軸ポンプの固有振動数は、立軸ポンプの据付状態（例えば、立軸ポンプのポンプ据付床への固定方法）により若干異なってくる。立軸ポンプの据付状態をポンプ製作工場において再現することは不可能であり、さらに計算により求めた固有振動数と実際の固有振動数との間にも差がある。したがって、立軸ポンプが実際にポンプ据付床に固定された状態で固有振動数を求め、その固有振動数を含む周波数帯域での振動の大きさによって水中軸受の摩耗量を判断することが好ましい。
【００３９】
以下、現地等に設置している立軸ポンプの固有振動数の測定方法の一例について説明する。この例では、立軸ポンプが水槽上部のポンプ据付床２２に固定されている状態で、立軸ポンプに外力を与えて固有振動数を測定する。具体的には、図１１に示すように、ポンプベース２３に形成されている挿入口５０から蓋５１を取り外し、この挿入口５０にハンマなどの打撃具５２を挿入し、打撃具５２でケーシング２を打撃する。このとき、上述の振動計３１により立軸ポンプの振動を測定し、固有振動数を求める。このように、立軸ポンプがポンプ据付床２２に固定されている状態で立軸ポンプの固有振動数を求めることにより、より高い精度で水中軸受１２，１５の摩耗量を推定することができる。
【００４０】
次に、立軸ポンプの固有振動数の他の測定方法について説明する。図１２（ａ）に示すように、ポンプベース２３の上部には棒状の固有振動数可変部材５３が取り付けられている。この固有振動数可変部材５３はねじ構造を有しており、図１２（ｂ）に示すように、その長さを変化させることで自身の固有振動数を変化させることが可能となっている。そして、固有振動数可変部材５３の固有振動数を変化させながら（すなわち、固有振動数可変部材５３の長さを変化させながら）、この固有振動数可変部材５３の振動を測定する。
【００４１】
具体的には、立軸ポンプの運転時や打撃時に固有振動数可変部材５３が大きく振動したとき、つまり共振したときの卓越周波数をとらえ、この卓越周波数から立軸ポンプの固有振動数を判断する。このように、固有振動数可変部材５３の振動の大きさから立軸ポンプの固有振動数を求めることができる。この場合も、立軸ポンプをポンプ据付床２２に固定した状態で立軸ポンプの固有振動数を求めることができるので、運転時間経過に伴う立軸ポンプの振動の大きさの変化を適正に監視することができる。
【００４２】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は固有振動数可変部材の他の例を示す模式図である。この例では、固有振動数可変部材５４は、その質量を変えることにより自身の固有振動数が変化させることが可能となっている。すなわち、固有振動数可変部材５４は、着脱可能な複数の重り５４ａを有しており、取り付けられた重り５４ａの数によって固有振動数可変部材５４全体の固有振動数が可変となっている。なお、固有振動数可変部材５４の内部に中空部を設け、この中空部に液体等のある程度の質量を有する物質を入れることにより固有振動数可変部材５４全体の質量を変えるようにすることもできる。
【００４３】
なお、上記固有振動数可変部材の取り付け箇所はポンプベース２３に限られない。例えば、ケーシング２に固有振動数可変部材を取り付けてもよい。また、図１４に示すように、座３０に固有振動数可変部材５３（または５４）を固定してもよい。このような構成によれば、固有振動数可変部材の固有振動数を、立軸ポンプの固有振動数または上記測定周波数に合わせておくことにより、立軸ポンプの振動を増幅して計測することができ、より精度の高い振動測定が可能となる。
【００４４】
また、上述の実施形態では、水中軸受１２，１５の摩耗量を推定する例について説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、羽根車１０よりも下方に設けられる水中軸受（例えば、回転軸の先端を支持する水中軸受など）を監視対象としてもよい。また、振動の計測箇所は、外軸受１１やポンプベース２３であってもよい。
【００４５】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来の立軸ポンプを示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である立軸ポンプの全体構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。
【図５】上述した第３の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。
【図７】振動測定時の様子を示す模式図である。
【図８】上述した第４の実施形態に係る立軸ポンプの他の構成例を示す模式図である。
【図９】立軸ポンプの振動の大きさと周波数との関係を示すグラフである。
【図１０】振動の大きさと経過時間との関係を示すグラフである。
【図１１】立軸ポンプの固有振動数の測定方法の一例について説明するための模式図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は固有振動数可変部材の一例を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は固有振動数可変部材の他の例を示す模式図である。
【図１４】固有振動数可変部材の設置箇所の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ インペラケーシング
１ａ 吸込ベルマウス
１ｂ ポンプボウル
２ ケーシング
３ 吊下管
４ 吐出曲管
６ 回転軸
７，１７ 支持部材
１０ 羽根車
１１ 外軸受
１２，１５ 水中軸受
１３ ボウルブッシュ
１４ ガイドベーン
１６ 駆動軸
１８ 駆動源
１９ ハンドホール
２２ ポンプ据付床
２３ ポンプベース
２４ ポンプ挿通孔
３０ 座
３０ａ 平坦部
３１ 振動計
３２ 貫通孔
３５ ケーブル
３６ モニタリング部
４０ 保護管
４２ 弾性体
４３ 蓋
４４ 延長管
５０ 挿入口
５２ 打撃具
５３，５４ 固有振動数可変部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川水や排水などの液体を揚水する立軸ポンプおよび該立軸ポンプの点検方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の立軸ポンプを示す模式図である。図１に示すように、一般に、立軸ポンプは、水槽上部のポンプ据付床５００に設置され、吊下管５０２を介して羽根車５０４を収容するケーシング５０６が吊り下げられる。このような立軸ポンプは、羽根車５０４や水中軸受５０８が水中に浸漬された状態で運転され、使用時間の経過とともにこれらの部材に徐々に摩耗や腐食が起こる。このため、立軸ポンプの点検作業を定期的に行って軸受部（外軸受５１０や水中軸受５０８）や羽根車５０４の摩耗状況、ケーシング５０６の腐食状況を確認し、必要に応じて補修または交換を行うことが必要となる。その中でも、水中軸受５０８の損傷や摩耗は、ポンプの異常振動の原因となり、最終的にポンプ故障（運転不能）にまで至る要因となる。このため、水中軸受５０８の点検は重要点検項目の１つとされる。
【０００３】
立軸ポンプの点検・整備方法としては、１）ポンプを据え付けたまま行う方法と、２）ポンプを引き上げて行う方法とがある。１）の点検方法は、ポンプを引き上げずに済むため、費用が安く、かつ点検・整備にかかる期間も短くできる。しかしながら、例えば、立軸ポンプの水中軸受５０８は通常水中に没水しているため、上記１）の方法では、水中軸受５０８の摩耗状態を適切に測定または検知することは難しく、また水中軸受５０８を交換することもできない。また、水槽内の水を排水してドライにした状態でも、水中軸受５０８は羽根車５０４の上部に位置しているため、やはり水中軸受５０８の点検や整備および交換はできない。すなわち、水槽内の水を抜き、軸受部を大気中に露出させても軸受の設置位置の問題により、満足な点検ができない。
【０００４】
このため、地上部で測定できる外軸受５１０やポンプベース５１４などの振動を測定し、間接的に水中軸受５０８の状態を推測することになる。しかしながら、この方法では、振動源となる水中軸受５０８付近で測定を行うわけではないため、測定点までの種々の減衰要因により、水中軸受の摩耗等による異常振動を計測することが難しく、適切に損傷や摩耗状況を判断することができない。
【０００５】
横軸ポンプの場合には、ケーシングや羽根車等の回転体が機場の床面上にあり、分解やケーシングの外壁の任意の位置に振動ピックアップなどを取り付けることが容易であるが、立軸ポンプの場合には、羽根車５０４やガイドベーン５１６、吊下管５０２は床下の水槽内にあり、測定位置が床上に限定されてしまう。すなわち、外軸受５１０、ポンプベース５１４、原動機５２０などにセンサを取り付けることになる。
【０００６】
立軸ポンプにおいては、水槽内に位置する羽根車５０４や水中軸受５０８の振動は、その振動源から離れるにつれて応答が小さくなるため、羽根車５０４や水中軸受５０８から離れた位置で振動を測定したとしても、振動源である水中軸受５０８の摩耗や損傷の状態を確実に把握するのは難しい。すなわち、羽根車５０４や水中軸受５０８から離れた位置では、外軸受５１０やポンプベース５１４などの支点の影響により羽根車５０４や水中軸受５０８で発生した振動が減衰しやすい。また、より厳密には、軸封に用いるグランドパッキンの締め具合によっても上記減衰効果が変わる。
【０００７】
これに対して、上記２）の方法によれば、水中軸受５０８の摩耗状態を適切に測定または検知することが可能であり、また水中軸受５０８の交換も可能である。このため、従来、立軸ポンプの水中軸受５０８の摩耗を確認するために、上記２）の方法を行っていた。
【０００８】
しかしながら、上記２）の方法は、費用がかかり、点検・整備にかかる時間も長くなってしまう。例えば、天井クレーンを用いて立軸ポンプを引き上げる場合には、点検員となる機械技術者、作業員およびクレーンオペレータなどが必要となり、引き上げのために相当の作業費用を要する。また、重量物であるポンプの引き上げ、再組立作業は危険作業といえる。
【０００９】
また、引き上げおよび点検作業は、引き上げ後に、点検整備を行い、その後、再設置、芯出し、試運転という工程を経なければならず、かなりの日数を要する。さらに、機場によっては、点検・整備時でも、常に必要量の排水をできる状態にしておく必要があるが、点検期間中は、点検を行っているポンプを運転することができないため、仮設ポンプを設置するなどして、排水能力を確保する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ポンプを据え付けた状態で水中軸受の摩耗状態を適切に推定または検知でき、該水中軸受の適切な交換時期を把握することができる立軸ポンプおよび該立軸ポンプの点検方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記回転軸を回転自在に支持する水中軸受と、前記羽根車と前記水中軸受とを収容するケーシングと、前記ケーシングをポンプ据付床に連結するポンプベースとを備えた立軸ポンプであって、前記ケーシングの外面には座が取り付けられ、前記座は、前記ポンプベースより下方で、かつ該ポンプベースの近傍に位置し、前記座は、前記立軸ポンプの振動を測定する振動計が設置される略平坦部を有し、前記ポンプベースには、前記座の上方に位置する貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記立軸ポンプは、前記振動計を前記貫通孔から前記座まで案内する保護管をさらに備え、前記座は前記保護管の内部に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記保護管と前記貫通孔とは弾性体を介して接続されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記座は、前記ケーシングの外面から前記貫通孔まで延びる剛体であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、自身の固有振動数が可変に構成される固有振動数可変部材をさらに備え、前記固有振動数可変部材は、前記ケーシング、前記ポンプベース、および前記座のいずれかに取り付けられることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様は、回転軸と該回転軸を回転自在に支持する水中軸受とを有する立軸ポンプの点検方法であって、前記立軸ポンプの振動を測定し、前記立軸ポンプの固有振動数を含む周波数帯域における前記振動の大きさを監視し、運転時間経過に伴う前記振動の変化量から前記水中軸受の摩耗状態を判断することを特徴とする。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記立軸ポンプに取り付けられた固有振動数可変部材の自身の固有振動数を変化させながら、前記固有振動数可変部材の振動を測定し、前記固有振動数可変部材の振動の大きさから前記立軸ポンプの固有振動数を含む卓越周波数を決定することを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の態様は、回転軸と該回転軸を回転自在に支持する水中軸受とを有する立軸ポンプの点検方法であって、前記立軸ポンプの振動を測定し、所定の測定周波数を含む周波数帯域における前記振動の大きさを監視し、運転時間経過に伴う前記振動の変化量から前記水中軸受の摩耗状態を判断する工程を有し、前記測定周波数は、前記立軸ポンプの回転速度をＮ［ｍｉｎ−１］、αを自然数とすると、α×（Ｎ／６０）で表されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ポンプを据え付けた状態で水中軸受の摩耗状態を適切に推定または検知でき、該水中軸受の適切な交換時期を把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２は本発明の第１の実施形態である立軸ポンプの全体構成を示す模式図である。
図２に示すように、立軸ポンプは、吸込ベルマウス１ａ及びポンプボウル１ｂを有するインペラケーシング１と、インペラケーシング１を水槽内に吊り下げる吊下管３と、吊下管３の上端に接続される吐出曲管４と、インペラケーシング１内に収容される羽根車１０と、羽根車１０が固定される回転軸６とを備えている。吊下管３は、水槽上部のポンプ据付床２２に形成された挿通孔２４を通して下方に延び、吊下管３の上端に設けられたポンプベース２３を介してポンプ据付床２２に固定される。回転軸（立軸）６は、吐出曲管４、吊下管３、及びインペラケーシング１内を通って鉛直方向に延びている。なお、インペラケーシング１及び吊下管３によりケーシング２が構成される。
【００１８】
吸込ベルマウス１ａは下方を向いて開口し、吸込ベルマウス１ａの上端はポンプボウル１ｂの下端に固定されている。羽根車１０は回転軸６の下端に固定されており、羽根車１０と回転軸６とは一体的に回転するようになっている。この羽根車１０の上方（吐出側）には複数のガイドベーン１４が配置されている。これらのガイドベーン１４はポンプボウル１ｂの内周面に固定されている。
【００１９】
回転軸６は外軸受１１，水中軸受１２，および水中軸受（中間軸受）１５により回転自在に支持されている。水中軸受１２はポンプボウル１ｂに収容されており、水中軸受１５は吊下管３に収容されている。水中軸受１２を支持する支持部材７はボウルブッシュ１３の内面に固定されており、さらに、ボウルブッシュ１３はガイドベーン１４を介してインペラケーシング１に支持されている。また、水中軸受１５を支持する支持部材１７は、吊下管３の内周面に固定されている。水中軸受１２，１５は、回転軸６に滑り接触する、いわゆる滑り軸受である。
【００２０】
図２に示すように、回転軸６は吐出曲管４から上方に突出している。回転軸６の上端は駆動軸１６に連結されており、駆動軸１６は駆動源１８に連結されている。駆動源１８により回転軸６を介して羽根車１０を回転させると、水槽内の水（取扱液）が吸込ベルマウス１ａから吸い込まれ、ポンプボウル１ｂ、吊下管３、吐出曲管４を通って図示しない吐出配管に移送される。なお、立軸ポンプ運転時においては、羽根車１０や水中軸受１２を収容するインペラケーシング１は、水面よりも下に位置している。
【００２１】
ケーシング２の吊下管３の外周面には座３０が固定されている。この座３０は硬質の材料から形成されており、振動計３１が設置される平坦部３０ａを有している。また、ポンプベース２３には、座３０の上方に位置して貫通孔３２が形成されている。この貫通孔３２は略鉛直方向に延び、その内部を振動計３１が自在に移動できる程度の大きさの断面形状を有している。この貫通孔３２は作業員の手が挿入可能な程度の大きさを有していることが好ましい。振動計３１は座３０の平坦部３０ａに取り付けられ、ケーシング２（すなわち立軸ポンプ）の振動を計測する。振動計３１はケーブル３５を介してモニタリング部３６に接続されている。
【００２２】
座３０はポンプベース２３のすぐ下に配置されている。この座３０とポンプベース２３の上面との距離は１ｍ以内であることが好ましい。なお、振動計３１は磁石などにより座３０に常設してもよく、または点検時に作業員が手作業で振動計３１を座３０に押し当てて振動を計測してもよい。
【００２３】
水中軸受１２，１５が摩耗すると、駆動源１８により回転する回転軸６が水中軸受１２，１５に当たり、振動が発生する。また、水中軸受１２，１５の摩耗量がさらに大きくなると、回転する羽根車１０がケーシング２に接触し、振動が発生する。これら振動は水中軸受１２，１５の摩耗量に応じて大きくなる傾向にある。したがって、立軸ポンプの振動の計測値から水中軸受１２，１５の摩耗状態を推定することができる。上述のモニタリング部３６は、振動計３１により測定された計測値（振動の振幅、振動速度、振動加速度など）から水中軸受１２，１５の摩耗量や損傷を判断し、水中軸受１２，１５の交換時期を推定又は検知するように構成されている。なお、振動の測定は定期的に行ってもよく、または常に振動を監視してもよい。また、座３０は複数設けることもできる。
【００２４】
本実施形態では、座３０はポンプベース２３のすぐ下に配置されているので、座３０の位置は通常水面よりも上方である。したがって、振動計３１に防水加工を施す必要がない。また、振動計３１は、作業員が手作業により貫通孔３２に挿入可能な程度のサイズであればよいので、市販の振動計を用いることができる。
【００２５】
図３は本発明の第２の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成は第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００２６】
図３に示すように、ポンプベース２３には、貫通孔３２から座３０まで延びる保護管４０が配置されている。保護管４０は貫通孔３２に隙間なく嵌合されており、座３０は保護管４０内に収容されている。保護管４０の下端（開口端部）はケーシング２（吊下管３）の外周面に固定されている。すなわち、液体が保護管４０内に浸入しないように、保護管４０の下端は密閉されている。保護管４０の断面は円形状または矩形状のいずれでもよい。
【００２７】
このような構成によれば、座３０が保護管４０によって囲まれているので、液面位置が上昇した場合でも、立軸ポンプの取扱液が座３０に接触することがない。したがって、取扱液が海水や汚水のような場合でも、座３０の腐食が防止される。仮に結露水や塵芥が保護管４０の底部に溜まっても、座３０はポンプベース２３のすぐ下に配置されているので、これら結露水や塵芥を容易に取り除くことができる。さらに、振動計測時に振動計３１が誤って落下してしまうことを防止することができる。また、貫通孔３２が保護管４０により塞がれているので、液面位置が上昇した場合でも、液体がポンプベース２３の上面に溢れることがない。
【００２８】
図４は本発明の第３の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成は第２の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００２９】
図４に示すように、保護管４０がケーシング２の振動を抑制しないように、保護管４０の外面と貫通孔３２の内面との間には隙間が形成されている。保護管４０の外面にはゴムなどの弾性体４２が取り付けられており、保護管４０と貫通孔３２とは弾性体４２によって気密に接続されている。このような構成によれば、ケーシング２の振動が保護管４０の拘束により減衰することがないので、精度の高い振動の計測が可能となる。また、保護管４０と貫通孔３２との間の隙間が弾性体４２によってシールされているので、取扱液が汚水である場合に、悪臭の拡散を防止することができる。
【００３０】
図５に示すように、振動計測を行っていない間は、貫通孔３２に蓋４３を被せることが好ましい。蓋４３を被せることにより、液面が上昇した場合に液体の保護管４０内への浸入を防ぐことができるため、弾性体４２を設けなくてもよい。
【００３１】
図６は本発明の第４の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成は第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００３２】
図６に示すように、本実施形態の座３０は、ケーシング２（吊下管３）からポンプベース２３まで延びる剛体により形成されている。より詳しくは、座３０の一方の端部はケーシング２（吊下管３）の外周面に固定され、他方の端部はポンプベース２３に形成された貫通孔３２内又は近傍に位置している。この他方の端部（図６では上端）には、上述の平坦部３０ａが形成されている。貫通孔３２の上端には蓋４３が被されている。振動測定時には、図７に示すように、蓋４３を取り外し、座３０の平坦部３０ａ上に振動計３１が設置される。なお、平坦部３０ａはポンプベース２３の上方に位置してもよい。また、蓋４３に代えて、図８に示すように、平坦部３０ａの下方にゴムなどの弾性体４２を取り付け、貫通孔３２と座３０との間の隙間をシールしてもよい。
【００３３】
本実施形態によれば、振動計３１をポンプベース２３の貫通孔３２に通す必要がなく、ポンプ据付床２２上で振動測定作業を行うことができる。したがって、第１乃至第３の実施形態に比べて、容易に測定作業を行うことができる。特に、駆動源１８の架台などの配置に起因してポンプベース２３の下方に振動計３１を取り付けることが困難な場合には、本実施形態の構成は有効である。
【００３４】
次に、上述した立軸ポンプの点検方法の一実施形態について詳細に説明する。
図９は立軸ポンプの振動の大きさと周波数との関係を示すグラフである。図９において、縦軸は振動の大きさ（振幅、振動速度、または振動加速度）を示し、横軸は振動の周波数［Ｈｚ］を示している。図１０は振動の大きさと経過時間との関係を示すグラフである。
【００３５】
図９から分かるように、振動の大きさ（振幅、振動速度、または振動加速度）は、立軸ポンプの固有振動数において顕著に現れる。また、立軸ポンプの回転速度に応じて決定される所定の測定周波数においても、振動の大きさは顕著に現れる。ここで、所定の測定周波数とは、立軸ポンプの回転速度をＮ［ｍｉｎ−１］、αを自然数（１，２，３，…）としたときに、α×（Ｎ／６０）［Ｈｚ］で表される周波数をいう。以下、卓越周波数である上記固有振動数および上記所定の測定周波数を総称して特定周波数という。図１０に示すように、上記特定周波数での振動の大きさは、運転時間の経過と共に徐々に大きくなる。これは、水中軸受１２，１５が運転時間の経過と共に徐々に摩耗するためである。したがって、運転時間の経過に伴う振動の大きさの変化（増加）から水中軸受１２，１５の摩耗量を推定することができる。
【００３６】
より具体的には、上述のモニタリング部３６は、固有振動数を含む周波数帯域Ｆ１（または、ポンプの回転速度から決定される上記測定周波数を含む周波数帯域Ｆ２）における振動の大きさ（振幅、振動速度、または振動加速度）を監視し、時間経過に伴う振動の変化量が所定の値に達したときに水中軸受１２，１５の交換時期に達したと判断することができる。
【００３７】
一般に、立軸ポンプは、水槽内の液面位置によって運転状態が変わってくるため、常に同じ条件の下で立軸ポンプの振動を測定することが難しい。本実施形態によれば、振動の大きさが顕著に現れる周波数（特定周波数）または該特定周波数を含む周波数帯域における振動の大きさを監視することにより、水槽内の水位にほぼ関係なく、水中軸受１２，１５の摩耗によって発生する振動の大きさの変化（増加）を把握することができる。したがって、水中軸受１２，１５の摩耗量を適正に推定することができる。
【００３８】
また、立軸ポンプの固有振動数は、立軸ポンプの据付状態（例えば、立軸ポンプのポンプ据付床への固定方法）により若干異なってくる。立軸ポンプの据付状態をポンプ製作工場において再現することは不可能であり、さらに計算により求めた固有振動数と実際の固有振動数との間にも差がある。したがって、立軸ポンプが実際にポンプ据付床に固定された状態で固有振動数を求め、その固有振動数を含む周波数帯域での振動の大きさによって水中軸受の摩耗量を判断することが好ましい。
【００３９】
以下、現地等に設置している立軸ポンプの固有振動数の測定方法の一例について説明する。この例では、立軸ポンプが水槽上部のポンプ据付床２２に固定されている状態で、立軸ポンプに外力を与えて固有振動数を測定する。具体的には、図１１に示すように、ポンプベース２３に形成されている挿入口５０から蓋５１を取り外し、この挿入口５０にハンマなどの打撃具５２を挿入し、打撃具５２でケーシング２を打撃する。このとき、上述の振動計３１により立軸ポンプの振動を測定し、固有振動数を求める。このように、立軸ポンプがポンプ据付床２２に固定されている状態で立軸ポンプの固有振動数を求めることにより、より高い精度で水中軸受１２，１５の摩耗量を推定することができる。
【００４０】
次に、立軸ポンプの固有振動数の他の測定方法について説明する。図１２（ａ）に示すように、ポンプベース２３の上部には棒状の固有振動数可変部材５３が取り付けられている。この固有振動数可変部材５３はねじ構造を有しており、図１２（ｂ）に示すように、その長さを変化させることで自身の固有振動数を変化させることが可能となっている。そして、固有振動数可変部材５３の固有振動数を変化させながら（すなわち、固有振動数可変部材５３の長さを変化させながら）、この固有振動数可変部材５３の振動を測定する。
【００４１】
具体的には、立軸ポンプの運転時や打撃時に固有振動数可変部材５３が大きく振動したとき、つまり共振したときの卓越周波数をとらえ、この卓越周波数から立軸ポンプの固有振動数を判断する。このように、固有振動数可変部材５３の振動の大きさから立軸ポンプの固有振動数を求めることができる。この場合も、立軸ポンプをポンプ据付床２２に固定した状態で立軸ポンプの固有振動数を求めることができるので、運転時間経過に伴う立軸ポンプの振動の大きさの変化を適正に監視することができる。
【００４２】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は固有振動数可変部材の他の例を示す模式図である。この例では、固有振動数可変部材５４は、その質量を変えることにより自身の固有振動数が変化させることが可能となっている。すなわち、固有振動数可変部材５４は、着脱可能な複数の重り５４ａを有しており、取り付けられた重り５４ａの数によって固有振動数可変部材５４全体の固有振動数が可変となっている。なお、固有振動数可変部材５４の内部に中空部を設け、この中空部に液体等のある程度の質量を有する物質を入れることにより固有振動数可変部材５４全体の質量を変えるようにすることもできる。
【００４３】
なお、上記固有振動数可変部材の取り付け箇所はポンプベース２３に限られない。例えば、ケーシング２に固有振動数可変部材を取り付けてもよい。また、図１４に示すように、座３０に固有振動数可変部材５３（または５４）を固定してもよい。このような構成によれば、固有振動数可変部材の固有振動数を、立軸ポンプの固有振動数または上記測定周波数に合わせておくことにより、立軸ポンプの振動を増幅して計測することができ、より精度の高い振動測定が可能となる。
【００４４】
また、上述の実施形態では、水中軸受１２，１５の摩耗量を推定する例について説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、羽根車１０よりも下方に設けられる水中軸受（例えば、回転軸の先端を支持する水中軸受など）を監視対象としてもよい。また、振動の計測箇所は、外軸受１１やポンプベース２３であってもよい。
【００４５】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来の立軸ポンプを示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である立軸ポンプの全体構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。
【図５】上述した第３の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す模式図である。
【図７】振動測定時の様子を示す模式図である。
【図８】上述した第４の実施形態に係る立軸ポンプの他の構成例を示す模式図である。
【図９】立軸ポンプの振動の大きさと周波数との関係を示すグラフである。
【図１０】振動の大きさと経過時間との関係を示すグラフである。
【図１１】立軸ポンプの固有振動数の測定方法の一例について説明するための模式図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は固有振動数可変部材の一例を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は固有振動数可変部材の他の例を示す模式図である。
【図１４】固有振動数可変部材の設置箇所の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ インペラケーシング
１ａ 吸込ベルマウス
１ｂ ポンプボウル
２ ケーシング
３ 吊下管
４ 吐出曲管
６ 回転軸
７，１７ 支持部材
１０ 羽根車
１１ 外軸受
１２，１５ 水中軸受
１３ ボウルブッシュ
１４ ガイドベーン
１６ 駆動軸
１８ 駆動源
１９ ハンドホール
２２ ポンプ据付床
２３ ポンプベース
２４ ポンプ挿通孔
３０ 座
３０ａ 平坦部
３１ 振動計
３２ 貫通孔
３５ ケーブル
３６ モニタリング部
４０ 保護管
４２ 弾性体
４３ 蓋
４４ 延長管
５０ 挿入口
５２ 打撃具
５３，５４ 固有振動数可変部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に固定された羽根車と、
前記回転軸を回転自在に支持する水中軸受と、
前記羽根車と前記水中軸受とを収容するケーシングと、
前記ケーシングをポンプ据付床に連結するポンプベースとを備えた立軸ポンプであって、
前記ケーシングの外面には座が取り付けられ、
前記座は、前記ポンプベースより下方で、かつ該ポンプベースの近傍に位置し、
前記座は、前記立軸ポンプの振動を測定する振動計が設置される略平坦部を有し、
前記ポンプベースには、前記座の上方に位置する貫通孔が形成されていることを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
前記立軸ポンプは、前記振動計を前記貫通孔から前記座まで案内する保護管をさらに備え、
前記座は前記保護管の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項３】
前記保護管と前記貫通孔とは弾性体を介して接続されていることを特徴とする請求項２に記載の立軸ポンプ。
【請求項４】
前記座は、前記ケーシングの外面から前記貫通孔まで延びる剛体であることを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項５】
自身の固有振動数が可変に構成される固有振動数可変部材をさらに備え、
前記固有振動数可変部材は、前記ケーシング、前記ポンプベース、および前記座のいずれかに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項６】
回転軸と該回転軸を回転自在に支持する水中軸受とを有する立軸ポンプの点検方法であって、
前記立軸ポンプの振動を測定し、
前記立軸ポンプの固有振動数を含む周波数帯域における前記振動の大きさを監視し、
運転時間経過に伴う前記振動の変化量から前記水中軸受の摩耗状態を判断することを特徴とする立軸ポンプの点検方法。
【請求項７】
前記立軸ポンプに取り付けられた固有振動数可変部材の自身の固有振動数を変化させながら、前記固有振動数可変部材の振動を測定し、
前記固有振動数可変部材の振動の大きさから前記立軸ポンプの固有振動数を含む卓越周波数を決定することを特徴とする請求項６に記載の立軸ポンプの点検方法。
【請求項８】
回転軸と該回転軸を回転自在に支持する水中軸受とを有する立軸ポンプの点検方法であって、
前記立軸ポンプの振動を測定し、
所定の測定周波数を含む周波数帯域における前記振動の大きさを監視し、
運転時間経過に伴う前記振動の変化量から前記水中軸受の摩耗状態を判断する工程を有し、
前記測定周波数は、前記立軸ポンプの回転速度をＮ［ｍｉｎ−１］、αを自然数とすると、α×（Ｎ／６０）で表されることを特徴とする立軸ポンプの点検方法。
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に固定された羽根車と、
前記回転軸を回転自在に支持する水中軸受と、
前記羽根車と前記水中軸受とを収容するケーシングと、
前記ケーシングをポンプ据付床に連結するポンプベースとを備えた立軸ポンプであって、
前記ケーシングの外面には座が取り付けられ、
前記座は、前記ポンプベースより下方で、かつ該ポンプベースの近傍に位置し、
前記座は、前記立軸ポンプの振動を測定する振動計が設置される略平坦部を有し、
前記ポンプベースには、前記座の上方に位置する貫通孔が形成されていることを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
前記立軸ポンプは、前記振動計を前記貫通孔から前記座まで案内する保護管をさらに備え、
前記座は前記保護管の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項３】
前記保護管と前記貫通孔とは弾性体を介して接続されていることを特徴とする請求項２に記載の立軸ポンプ。
【請求項４】
前記座は、前記ケーシングの外面から前記貫通孔まで延びる剛体であることを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項５】
自身の固有振動数が可変に構成される固有振動数可変部材をさらに備え、
前記固有振動数可変部材は、前記ケーシング、前記ポンプベース、および前記座のいずれかに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項６】
回転軸と該回転軸を回転自在に支持する水中軸受とを有する立軸ポンプの点検方法であって、
前記立軸ポンプの振動を測定し、
前記立軸ポンプの固有振動数を含む周波数帯域における前記振動の大きさを監視し、
運転時間経過に伴う前記振動の変化量から前記水中軸受の摩耗状態を判断することを特徴とする立軸ポンプの点検方法。
【請求項７】
前記立軸ポンプに取り付けられた固有振動数可変部材の自身の固有振動数を変化させながら、前記固有振動数可変部材の振動を測定し、
前記固有振動数可変部材の振動の大きさから前記立軸ポンプの固有振動数を含む卓越周波数を決定することを特徴とする請求項６に記載の立軸ポンプの点検方法。
【請求項８】
回転軸と該回転軸を回転自在に支持する水中軸受とを有する立軸ポンプの点検方法であって、
前記立軸ポンプの振動を測定し、
所定の測定周波数を含む周波数帯域における前記振動の大きさを監視し、
運転時間経過に伴う前記振動の変化量から前記水中軸受の摩耗状態を判断する工程を有し、
前記測定周波数は、前記立軸ポンプの回転速度をＮ［ｍｉｎ−１］、αを自然数とすると、α×（Ｎ／６０）で表されることを特徴とする立軸ポンプの点検方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−４１４６５（Ｐ２００９−４１４６５Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０７８９４（Ｐ２００７−２０７８９４）
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【出願人】（５０６２３６８２０）株式会社 荏原由倉ハイドロテック (31)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【出願人】（５０６２３６８２０）株式会社 荏原由倉ハイドロテック (31)
【Ｆターム（参考）】
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