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JP7548811B2 - Dredge Pump - Google Patents
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Description

本発明は、ダム湖等の水底に堆積した堆積物を浚渫するための浚渫技術に係り、特に、この種の用途に好適な浚渫ポンプに関する。 The present invention relates to dredging technology for dredging sediments accumulated on the bottom of reservoirs such as dam lakes, and in particular to a dredging pump suitable for this type of application.

一般的なダムでは、ダム湖の水底に堆積した泥や土砂、玉石、礫、沈木等の堆積物を排出するための浚渫作業がダムの貯水能力維持のために必要である。
これに対し、例えば特許文献1には、浚渫ポンプにより水底の堆積物を吸引するとともに送泥する、ポンプ浚渫方式の浚渫装置が開示されている。同文献記載の浚渫装置は、浚渫ポンプと、浚渫ポンプの吸込み側に対向する位置に設けられた破砕機と、を備える。
In a typical dam, dredging work is necessary to remove sediments such as mud, soil, boulders, gravel, and sunken wood that have accumulated at the bottom of the dam lake in order to maintain the dam's water storage capacity.
In response to this, for example, Patent Document 1 discloses a dredging device using a pump dredging method in which a dredging pump is used to suck up sediments from the bottom of the water and send out mud. The dredging device described in this document includes a dredging pump and a crusher provided at a position opposite the suction side of the dredging pump.

特に、同文献記載の浚渫装置は、破砕機として、二基の二軸破砕機を上下2段に配置している。これにより、同文献記載の浚渫装置によれば、堆積物に玉石や沈木が含まれる場合であっても、二段構えの破砕工程により、浚渫ポンプで吸引・吐出できる大きさまで堆積物をより確実に破砕できる。そのため、浚渫ポンプの閉塞を未然に防止または抑制できる。 In particular, the dredging device described in the document uses two twin-shaft crushers arranged in two levels, one above the other, as crushers. As a result, even if the sediments contain boulders or sunken wood, the two-stage crushing process of the dredging device described in the document can more reliably crush the sediments to a size that can be sucked in and discharged by the dredging pump. This makes it possible to prevent or suppress blockage of the dredging pump.

特開2019-178566号公報JP 2019-178566 A

上述のように、特許文献1記載の技術は、浚渫ポンプでの吸引・吐出工程に至る前の工程、つまり、破砕工程での工夫によって、後工程の浚渫ポンプでの閉塞を未然に防止または抑制する技術である。 As mentioned above, the technology described in Patent Document 1 is a technology that prevents or suppresses blockages in the dredging pump in the subsequent process by making improvements in the crushing process, which is a process prior to the suction and discharge process by the dredging pump.

そのため、浚渫ポンプ自体および送泥管路内での閉塞性については従来同様の構成なので、ポンプ浚渫方式におけるポンプ自身および送泥管路内での閉塞を防止または抑制し得る浚渫技術を提供する上で、未だ検討の余地が残されている。 As a result, the dredge pump itself and the clogging potential in the sludge transport pipeline remain the same as in the past, and there is still room for improvement in providing dredging technology that can prevent or reduce clogging in the pump itself and the sludge transport pipeline in pump dredging methods.

ここで、ポンプ浚渫においては、浚渫ポンプの吐出側に配管される送泥管路内での土砂の沈殿による閉塞を回避するために、送泥液中の含砂率を所定割合以下に抑えて浚渫ポンプを運転する方策が一般的にとられている。 In pump dredging, in order to avoid blockages caused by the settling of sediment in the sludge transport pipeline connected to the discharge side of the dredge pump, it is common to operate the dredge pump by keeping the sand content of the sludge liquid below a certain percentage.

一方、特許文献1記載の技術のように、破砕機を用いた場合であっても、玉石や沈木をケーシング内に吸い込むと、ケーシング内で回転するインペラがロック若しくは閉塞してしまう可能性がある。通常、インペラがロック若しくは閉塞状態にあるとオペレータが判断した場合、インペラを逆転させてロック若しくは閉塞を解消する方策がとられる。 On the other hand, even when using a crusher as in the technology described in Patent Document 1, if boulders or sunken wood are sucked into the casing, the impeller rotating inside the casing may become locked or blocked. Normally, when an operator determines that the impeller is locked or blocked, measures are taken to reverse the impeller to resolve the lock or blockage.

しかしながら、ポンプ浚渫においては、単にインペラを逆転駆動すると、送泥管路内で吐出中の土砂の逆流が生じ、これにより、送泥管路内の吐出側近傍での含砂率が所定割合よりも増してしまうと、送泥管路内で土砂の閉塞が生じて再起動が困難となるおそれがある。 However, in pump dredging, simply driving the impeller in the reverse direction causes a backflow of sediment being discharged from the sludge transport pipeline. If this causes the sand content near the discharge side of the sludge transport pipeline to increase above a predetermined rate, it may cause a blockage of sediment in the sludge transport pipeline, making it difficult to restart the pipeline.

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ポンプ浚渫方式において、ケーシング内でインペラのロック若しくは閉塞が生じた際に、インペラを逆転させてケーシング内でのインペラのロック若しくは閉塞を解消するとともに、送泥管路内での土砂の閉塞をも併せて防止または抑制し得る浚渫ポンプを提供することを課題とする。 The present invention was made with a focus on these problems, and aims to provide a dredging pump that, when the impeller becomes locked or blocked inside the casing in a pump dredging system, reverses the impeller to resolve the lock or blockage, and also prevents or suppresses blockage of sediment in the sludge transport pipeline.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る浚渫ポンプは、ケーシングと、該ケーシング内に回転自在に配置されたインペラと、を備える浚渫ポンプであって、前記インペラのロックまたは閉塞状態を検出する閉塞検出手段と、前記ケーシングの吐出側に接続される送泥管路から分岐されて水中に開口される分岐管路と、該分岐管路の開口部に装着された第一の弁と、前記送泥管路の途中であって前記分岐部分よりも下流に介装されるとともに前記第一の弁とは逆の開閉動作をする第二の弁と、前記閉塞検出手段から取得された閉塞情報に基づいて閉塞解消処理を実行するコントローラと、を備え、前記コントローラは、閉塞情報が取得されたときは、前記第一の弁が開かれた状態で且つ前記第二の弁が閉じられた状態で前記インペラを逆転駆動する閉塞解消制御を実行し、閉塞情報が取得されていないときは、前記第一の弁が閉じられた状態で且つ前記第二の弁が開かれた状態で前記インペラを正転駆動する通常制御を実行する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a dredge pump according to one aspect of the present invention is a dredge pump comprising a casing and an impeller rotatably disposed within the casing, and further comprising: a blockage detection means for detecting a locked or blocked state of the impeller; a branch pipe branched from a mud transport pipe connected to the discharge side of the casing and opening into the water; a first valve attached to the opening of the branch pipe; a second valve interposed in the mud transport pipe downstream of the branch and performing an opening/closing operation opposite to that of the first valve; and a controller for executing a blockage elimination process based on blockage information acquired from the blockage detection means, wherein the controller executes a blockage elimination control for driving the impeller in the reverse direction with the first valve open and the second valve closed when blockage information is acquired, and executes a normal control for driving the impeller in the forward direction with the first valve closed and the second valve open when blockage information is not acquired.

本発明の一態様に係る浚渫ポンプによれば、ケーシング内でインペラのロックまたは閉塞状態が検出された際は、インペラを逆転させてインペラのロック若しくは閉塞状態を解消することができる。
さらに、本発明の一態様に係る浚渫ポンプによれば、インペラを逆転駆動するときには、第一の弁を開く一方第二の弁を閉じた状態で逆転駆動する。これにより、インペラの逆転駆動時には、分岐管路の開口部から取水された水が送泥管路の途中部分から導入される一方、送泥管路内の土砂は逆転駆動前の位置に留まったままの状態に維持される。
According to a dredge pump according to one aspect of the present invention, when a locked or blocked impeller condition is detected within the casing, the impeller can be reversed to resolve the locked or blocked condition.
Furthermore, according to the dredge pump of the present invention, when the impeller is driven in the reverse direction, the first valve is opened while the second valve is closed, so that when the impeller is driven in the reverse direction, the water taken in from the opening of the branch pipe is introduced from the middle of the mud transport pipe, while the sediment in the mud transport pipe is maintained in the position before the reverse drive.

そのため、送泥管路内で吐出状態にあった土砂の逆流が防止され、円滑な逆転制御により迅速かつ確実なインペラのロック若しくは閉塞状態の解除が可能となる。
よって、本発明の一態様に係る浚渫ポンプによれば、ケーシング内でインペラのロック若しくは閉塞が生じた際に、インペラを逆転させてケーシング内でのインペラのロック若しくは閉塞を解消しつつ、送泥管路内での土砂の閉塞をも併せて防止または抑制できるのである。
This prevents backflow of sediment that was being discharged from the sludge transport pipeline, and smooth reverse control enables the impeller to be quickly and reliably unlocked or unblocked.
Therefore, according to one aspect of the dredge pump of the present invention, when the impeller becomes locked or blocked within the casing, the impeller can be reversed to relieve the impeller lock or blockage within the casing, while also preventing or suppressing blockage of sediment within the mud transport pipeline.

上述のように、本発明によれば、ケーシング内でインペラのロック若しくは閉塞が生じた際に、インペラを逆転させてケーシング内でのインペラのロック若しくは閉塞を解消するとともに、送泥管路内での土砂の閉塞をも併せて防止または抑制できる。 As described above, according to the present invention, when the impeller becomes locked or blocked inside the casing, the impeller can be reversed to eliminate the lock or blockage of the impeller inside the casing, and the blockage of sediment in the sludge transport pipeline can also be prevented or suppressed.

本発明の一態様に係る浚渫ポンプを用いた浚渫システムの一実施形態を説明する模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a dredging system using a dredging pump according to one aspect of the present invention. 本発明の一態様に係る浚渫ポンプの一実施形態の説明図であり、同図では、ポンプ本体部分は軸線に沿った縦断面を示すとともに、閉塞検出手段係る構成については、ポンプ本体部分に対して模式的に付記して示している。This is an explanatory diagram of one embodiment of a dredge pump relating to one aspect of the present invention, in which the pump main body is shown in a longitudinal cross section along the axis, and the configuration related to the blockage detection means is shown diagrammatically attached to the pump main body. 図1に示す実施形態での管理コンピュータ(コントローラ)が実行する閉塞解消処理のフローチャートである。13 is a flowchart of a blockage resolution process executed by a management computer (controller) in the embodiment shown in FIG. 1 .

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship and ratio between thickness and planar dimensions are different from the actual ones, and the drawings include parts where the relationship and ratio of dimensions are different from each other.
Furthermore, the embodiments described below are merely examples of devices and methods for embodying the technical ideas of the present invention, and the technical ideas of the present invention do not limit the materials, shapes, structures, arrangements, etc. of the components to the embodiments described below.

図1に、本実施形態の浚渫ポンプ10を備える浚渫システムを示す。
同図に示すように、この浚渫システムは、ダム湖等の水上SLに配置される水上基地50と、水上基地50からワイヤ57で垂下されて水底に配備される浚渫装置100と、を備えて構成される。
FIG. 1 shows a dredging system including a dredging pump 10 of this embodiment.
As shown in the figure, this dredging system is composed of a surface base 50 placed on a water-borne steam locomotive such as a dam lake, and a dredging device 100 suspended from the surface base 50 by a wire 57 and deployed on the water bottom.

水上基地50には、発電機51と、ウインチ等を含む作業機54と、油圧源として内燃機関で駆動される可変容量タイプの油圧ポンプ55と、コントローラを構成する管理コンピュータ30と、が装備される。管理コンピュータ30および発電機51並びに油圧ポンプ55は、アンビリカルケーブル56を介してダム湖の湖底SBに配置された浚渫装置100に接続される。 The surface base 50 is equipped with a generator 51, a work machine 54 including a winch, a variable displacement hydraulic pump 55 driven by an internal combustion engine as a hydraulic power source, and a management computer 30 that constitutes a controller. The management computer 30, the generator 51, and the hydraulic pump 55 are connected to a dredging device 100 placed on the lake bottom SB of the dam lake via an umbilical cable 56.

浚渫装置100は、水上基地50側から、浚渫装置100の作動に必要な電力や制御信号の供給並びに圧油の供給がアンビリカルケーブル56を介して可能になっている。本実施形態の浚渫装置100は、ダム湖の湖底SBに立設可能な浚渫矢倉53と、浚渫矢倉53の中央に装備された浚渫ポンプ10と、を備える。本実施形態の浚渫ポンプ10では、水中サンドポンプを採用しており、掘削された堆積物を泥水とともに送泥ホース7に送り出すポンプ浚渫が可能になっている。 The dredging device 100 can receive the power and control signals necessary for operating the dredging device 100, as well as pressure oil, from the surface base 50 via an umbilical cable 56. The dredging device 100 of this embodiment includes a dredging tower 53 that can be erected on the lake bottom SB of the dam lake, and a dredging pump 10 installed in the center of the dredging tower 53. The dredging pump 10 of this embodiment uses a submersible sand pump, enabling pump dredging in which excavated sediments are sent to the mud transport hose 7 together with muddy water.

詳しくは、本実施形態の浚渫ポンプ10は、図2に示すように、ポンプ駆動部3と、ポンプ駆動部3の下部に設けられたケーシング1とを備える。ケーシング1には、底面に吸込口1sが設けられ、吸込口1sには、不図示のサクションホッパが装着される。本実施形態の浚渫ポンプ10を用いた浚渫装置として構成する際には、浚渫ポンプ10の吸込口1s側のサクションホッパの部分に破砕機を設けることができる。同図の例では、多孔パイプ型のストレーナ15が装着されている。 More specifically, the dredge pump 10 of this embodiment includes a pump drive unit 3 and a casing 1 provided below the pump drive unit 3, as shown in FIG. 2. The casing 1 has a suction port 1s on the bottom surface, and a suction hopper (not shown) is attached to the suction port 1s. When configuring a dredging device using the dredging pump 10 of this embodiment, a crusher can be provided in the suction hopper portion on the suction port 1s side of the dredge pump 10. In the example shown in the figure, a multi-hole pipe type strainer 15 is attached.

ポンプ駆動部3には水中モータ5が内蔵されている。ポンプ駆動部3の上部には、制御ユニット6からキャプタイヤケーブル52が接続され、湖上の水上基地50に設けられた発電機51から供給される電力が、キャプタイヤケーブル52から制御ユニット6を介して水中モータ5に供給される。なお、キャプタイヤケーブル52は、図1でのアンビリカルケーブル56の内部に設けられる。 The pump drive unit 3 has a built-in submersible motor 5. A captive cable 52 is connected from a control unit 6 to the top of the pump drive unit 3, and power supplied from a generator 51 installed on a water base 50 on the lake is supplied from the captive cable 52 to the submersible motor 5 via the control unit 6. The captive cable 52 is installed inside the umbilical cable 56 in Figure 1.

水中モータ5の駆動軸8は、駆動軸8上下が軸受9A、9Bで回転自在に支持されるとともに、駆動軸8下端が、ケーシング1の上部中央から下方に向けて突設されている。ケーシング1内には、駆動軸8の先端にインペラ2が同軸に装着されている。ポンプ駆動部3とケーシング1との間は、水中モータ5の駆動軸8の周囲の位置にメカニカルシールやオイルシール等の軸封部4が設けられている。 The drive shaft 8 of the submersible motor 5 is rotatably supported at the top and bottom by bearings 9A and 9B, and the lower end of the drive shaft 8 protrudes downward from the center of the upper part of the casing 1. An impeller 2 is coaxially attached to the tip of the drive shaft 8 inside the casing 1. A shaft seal 4 such as a mechanical seal or oil seal is provided between the pump drive unit 3 and the casing 1 around the drive shaft 8 of the submersible motor 5.

ケーシング1の側面には吐出口1tが設けられ、送泥管路13が吐出口1tに接続されている。送泥管路13は、湖底に沿って延設された可撓性を有する送泥ホース7に連結される。これにより、本実施形態の浚渫ポンプ10は、水中モータ5が駆動されると、インペラ2が所定方向に正転駆動されてケーシング1内で渦流を発生させ、湖底側を向くサクションホッパからポンプ排水量に応じて破砕された浚渫物とともに泥水を吸引し、吸込口1sから送泥管路13を介して送泥ホース7に排出可能になっている。 A discharge port 1t is provided on the side of the casing 1, and a mud transport pipeline 13 is connected to the discharge port 1t. The mud transport pipeline 13 is connected to a flexible mud transport hose 7 that is extended along the lake bottom. As a result, in the dredge pump 10 of this embodiment, when the submersible motor 5 is driven, the impeller 2 is driven in a predetermined direction to generate a vortex inside the casing 1, and mud water is sucked in together with the crushed dredged material from the suction hopper facing the lake bottom according to the pump discharge volume, and can be discharged from the suction port 1s to the mud transport hose 7 via the mud transport pipeline 13.

ここで、本実施形態の浚渫ポンプ10では、送泥管路13と送泥ホース7との接続部分にエルボが介装されて分岐管路14が設けられている。これにより、分岐管路14は、ケーシング1の吐出側に接続される送泥管路13から分岐されて水中に開口される。
また、本実施形態の浚渫ポンプ10では、分岐管路14の開口部に、第一の弁としての第一の逆止弁11が装着されている。同図では、第一の逆止弁11による吸込側の開口部には、丸鋼を網状に組んだストレーナ16が装着されている。さらに、送泥管路13の途中であって分岐管路14の分岐部分よりも下流の位置に、第二の弁としての第二の逆止弁12が装着されている。
In the dredge pump 10 of this embodiment, an elbow is interposed at the connection between the mud transport pipeline 13 and the mud transport hose 7 to provide a branch pipeline 14. As a result, the branch pipeline 14 branches off from the mud transport pipeline 13 connected to the discharge side of the casing 1 and opens into the water.
In the dredge pump 10 of this embodiment, a first check valve 11 serving as a first valve is attached to the opening of the branch pipeline 14. In the figure, a strainer 16 made of round steel bars arranged in a mesh is attached to the suction side opening of the first check valve 11. Furthermore, a second check valve 12 serving as a second valve is attached to the mud transport pipeline 13 at a position downstream of the branch of the branch pipeline 14.

本実施形態の第一の逆止弁11は、分岐管路14の開口側からケーシング1側に向かう方向が流体を流す順方向とされ、流体が逆方向に流れようとすると自動的に閉弁する逆止弁である。他方、本実施形態の第二の逆止弁12は、ケーシング1側から送泥管路13側に向かう方向が流体を流す順方向とされ、流体が逆方向に流れようとすると自動的に閉弁する逆止弁である。 The first check valve 11 in this embodiment is a check valve that automatically closes if the fluid attempts to flow in the reverse direction, with the forward direction being from the opening side of the branch pipeline 14 toward the casing 1 side. On the other hand, the second check valve 12 in this embodiment is a check valve that automatically closes if the fluid attempts to flow in the reverse direction, with the forward direction being from the casing 1 side toward the mud transport pipeline 13 side.

さらに、本実施形態の浚渫ポンプ10では、インペラのロックまたは閉塞状態を検出する閉塞検出手段として、ケーシング1の吸込口1sおよび吐出口1tに圧力検出センサ40A、40Bがそれぞれ付設されている。そして、上記管理コンピュータ30は、浚渫物の移送状態を監視して閉塞を防止または抑制する閉塞解消処理を実行し、閉塞状態と判定したときには、インペラ2を逆転駆動して逆転排水をする閉塞解消制御を実行するようになっている。 In addition, in the dredge pump 10 of this embodiment, pressure detection sensors 40A, 40B are attached to the suction port 1s and discharge port 1t of the casing 1, respectively, as blockage detection means for detecting whether the impeller is locked or blocked. The management computer 30 monitors the transport status of the dredged material and executes a blockage elimination process to prevent or suppress blockage, and when it determines that a blockage has occurred, executes blockage elimination control to drive the impeller 2 in the reverse direction to perform reverse drainage.

詳しくは、管理コンピュータ30は、以下不図示の、中央処理装置(CPU)並びにこれに接続されるRAM(ランダム・アクセス・メモリ)やROM(リード・オンリ・メモリ)などの記憶部および入出力装置などを備える。記憶部には、浚渫物の種類(例えば玉石、沈木)に応じた浚渫ポンプ10での排水に必要なトルク情報等を予め記憶した複数の駆動パターンが格納されている。 In more detail, the management computer 30 includes a central processing unit (CPU) (not shown) and memory units such as a RAM (random access memory) and a ROM (read only memory) connected to the CPU, as well as input/output devices. The memory unit stores a number of drive patterns that prestore torque information required for draining water by the dredge pump 10 according to the type of dredged material (e.g. boulders, sunken wood, etc.).

管理コンピュータ30は、圧力検出センサ40A、40Bと、水中モータ5が定馬力制御されるための回路等から取得された電流情報と、に基づいて、浚渫物の状況に応じた浚渫ポンプ10の駆動パターンを選択して、例えばレギュレータを用いて適切な制御が可能になっている。 The management computer 30 selects the drive pattern of the dredging pump 10 according to the condition of the dredged material based on the pressure detection sensors 40A, 40B and current information obtained from a circuit for constant horsepower control of the underwater motor 5, making it possible to perform appropriate control using, for example, a regulator.

閉塞解消処理は、インペラ2を正転駆動する通常制御処理へのタイマ割り込み処理となっており、管理コンピュータ30は、閉塞解消処理が実行されると、図3に示すように、ステップS10に移行して、閉塞情報が取得されているか否かを監視する。 The blockage elimination process is a timer interrupt process to the normal control process that drives the impeller 2 in the forward direction. When the blockage elimination process is executed, the management computer 30 proceeds to step S10 as shown in FIG. 3 and monitors whether blockage information has been acquired.

本実施形態では、圧力検出センサ40A、40Bからの圧力情報と、水中モータ5からの電流情報と、に基づいて、予め設定された閾値との比較により閉塞情報を取得する。そして、管理コンピュータ30は、その監視下において、閉塞情報が取得されていればステップS20に移行し、そうでなければステップS30に移行する。 In this embodiment, the blockage information is obtained by comparing the pressure information from the pressure detection sensors 40A and 40B and the current information from the underwater motor 5 with a preset threshold value. If the blockage information is obtained under the monitoring by the management computer 30, the process proceeds to step S20, otherwise the process proceeds to step S30.

ここで、閉塞検出手段から取得される閉塞情報とは、本実施形態では、圧力検出センサ40A、40Bによる各計測値を圧力情報とし、この計測値に対して任意の閾値をそれぞれ定めるとともに、仮想運転点での水中モータ5の電流値をモニターして、この電流値に対しても任意の閾値を定めている。そして、管理コンピュータ30は、これらの値が予め設定された下限値もしくは上限値を超えたときに閉塞情報が取得されたものとし、浚渫ポンプ10に閉塞が生じたと判断するように構成されている。 In this embodiment, the blockage information acquired from the blockage detection means is pressure information, with the measured values from the pressure detection sensors 40A and 40B being treated as pressure information, and arbitrary threshold values being set for these measured values, while the current value of the submersible motor 5 at the virtual operating point is monitored and an arbitrary threshold value is also set for this current value. The management computer 30 is configured to determine that blockage information has been acquired when these values exceed a preset lower limit or upper limit, and to determine that a blockage has occurred in the dredge pump 10.

より具体的には、例えば、ダム湖の湖底SBの水深が5mであり、浚渫ポンプ10のポンプ全揚程が15mの場合において(液比重は1とする)、このとき、通常運転時であれば、吸込口1sの圧力検出センサ40Aの圧力情報として5m、吐出口1tの圧力検出センサ40Bの圧力情報として20m、また、仮想運転点での水中モータ5の電流値として50Aが、それぞれの計測値として管理コンピュータ30に送られる(但し、圧力の単位は水柱m)とする。 More specifically, for example, if the water depth of the lake bottom SB of the dam lake is 5 m and the total pump head of the dredge pump 10 is 15 m (the liquid specific gravity is 1), then during normal operation, the pressure information of the pressure detection sensor 40A at the suction port 1s is 5 m, the pressure information of the pressure detection sensor 40B at the discharge port 1t is 20 m, and the current value of the underwater motor 5 at the virtual operating point is 50 A, which are each sent to the management computer 30 as measured values (however, the pressure units are water columns m).

これに対して、上記閾値として、吸込口1sでの圧力情報として例えば2m、吐出口1tでの圧力情報として例えば10m、また、仮想運転点での水中モータ5の電流値として例えば30Aが予め設定されているものとする。よって、上記の計測値はいずれも通常値の範囲内と判断されるので、管理コンピュータ30は、運転状態が正常と判定して通常運転が継続される。 In response to this, the above thresholds are set in advance to, for example, 2 m for the pressure information at the suction port 1s, 10 m for the pressure information at the discharge port 1t, and 30 A for the current value of the underwater motor 5 at the virtual operating point. Therefore, since all of the above measured values are determined to be within the normal value range, the management computer 30 determines that the operating state is normal and normal operation continues.

一方、閉塞時の一例として、吸込口1sの圧力検出センサ40Aの圧力情報として1m、吐出口1tの圧力検出センサ40Bの圧力情報として5m、また、仮想運転点での水中モータ5の電流値として20Aが、それぞれの計測値として管理コンピュータ30に送られたとする。 As an example of a blocked state, the pressure information from the pressure detection sensor 40A at the suction port 1s is 1m, the pressure information from the pressure detection sensor 40B at the discharge port 1t is 5m, and the current value of the underwater motor 5 at the virtual operating point is 20A. These are the respective measured values sent to the management computer 30.

管理コンピュータ30は、上記閾値と取得された計測値との比較を行い、この例であれば、吸込口1sでの圧力情報1m、吸込口1sでの圧力情報5m、および仮想運転点での水中モータ5の電流値20Aのいずれもが所定の閾値よりも小さいことから、圧力低下が同時に発生しており、閉塞情報が取得されたものと判断する。これにより、管理コンピュータ30は、ステップS20では、インペラを逆転駆動する閉塞解消制御を実行してから、ステップS10に処理を戻す。ステップS30では、インペラを正転駆動する通常制御を継続して処理を戻す。 The management computer 30 compares the acquired measurement value with the above threshold value, and in this example, since the pressure information 1m at the suction port 1s, the pressure information 5m at the suction port 1s, and the current value 20A of the underwater motor 5 at the virtual operating point are all smaller than the predetermined threshold value, it determines that a pressure drop has occurred simultaneously and that blockage information has been acquired. As a result, in step S20, the management computer 30 executes blockage elimination control to drive the impeller in the reverse direction, and then returns to the process in step S10. In step S30, it continues normal control to drive the impeller in the forward direction, and returns to the process.

これにより、管理コンピュータ30は、閉塞情報が取得されたときは、第一の逆止弁11が開かれた状態で且つ第二の逆止弁12が閉じられた状態でインペラ2を逆転駆動する閉塞解消制御を実行可能になっている。
また、管理コンピュータ30は、閉塞情報が取得されていないときは、第一の逆止弁11が閉じられた状態で且つ第二の逆止弁12が開かれた状態でインペラ2を正転駆動する通常制御を実行可能になっている。
As a result, when blockage information is acquired, the management computer 30 is able to execute blockage elimination control in which the impeller 2 is driven in the reverse direction with the first check valve 11 open and the second check valve 12 closed.
In addition, when no blockage information is acquired, the management computer 30 is capable of executing normal control in which the impeller 2 is driven in the forward direction with the first check valve 11 closed and the second check valve 12 open.

次に、上述した浚渫ポンプ10を備える浚渫装置100によって、ダム湖の湖底から堆積物を浚渫する手順、並びにこの浚渫ポンプ10の作用・効果について説明する。
まず、図1に示すように、浚渫装置100を垂下した水上基地50を湖上の目的とする位置に停泊する。次いで、水上基地50に設置されている作業機54を用いてワイヤ57を繰り出し、浚渫装置100を水中に降ろして、浚渫装置100が所望する配置となるようにダム湖の湖底の適切な位置に浚渫矢倉53を設置する。
Next, the procedure for dredging sediments from the bottom of a dam lake using the dredging device 100 equipped with the above-mentioned dredge pump 10, as well as the action and effect of this dredge pump 10 will be described.
First, as shown in Fig. 1, the surface base 50 with the dredging equipment 100 suspended therefrom is anchored at a desired position on the lake. Next, the wire 57 is paid out using the working machine 54 installed on the surface base 50, the dredging equipment 100 is lowered into the water, and the dredging tower 53 is installed at an appropriate position on the bottom of the dam lake so that the dredging equipment 100 is positioned as desired.

浚渫装置100の設置後、不図示の破砕機および浚渫ポンプ10を駆動する。浚渫装置100が駆動されると、破砕機が浚渫物を破砕しつつ上部の浚渫ポンプ10に向けて浚渫物を送り出す。
浚渫ポンプ10は、掘削された堆積物を泥水とともに吸引し、例えば、図1において、浚渫装置100の配置位置Sから、水中に配設された送泥ホース7を介して水上の移設位置Mに移動する。浚渫装置100を垂下した水上基地50を移動して、ダム湖の湖底にて堆積物の浚渫を継続できる。
After the dredging device 100 is installed, a crusher (not shown) and the dredging pump 10 are driven. When the dredging device 100 is driven, the crusher crushes the dredged material and sends the dredged material toward the dredging pump 10 above.
The dredging pump 10 sucks up the excavated sediments together with the muddy water, and moves the dredging device 100 from its installation position S to a relocation position M on the water via a mud-transport hose 7 disposed underwater, for example, as shown in Fig. 1. By moving the water base 50 with the dredging device 100 suspended therefrom, dredging of sediments can be continued on the bottom of the dam lake.

ここで、浚渫ポンプ10の性能に基づくポンプ浚渫では、浚渫ポンプ10の制御が適正に行われていないと、破砕された浚渫物を含有する土砂等の割合(含砂率)が多くなり、送泥ホース7の圧送距離が長くなれば、送泥管路13や送泥ホース7が閉塞し、破砕された浚渫物を安定的に搬送できなくなるおそれがある。 Here, in pump dredging based on the performance of the dredge pump 10, if the dredge pump 10 is not properly controlled, the proportion of soil and sand containing the crushed dredged material (sand content) will increase, and if the pumping distance of the mud transport hose 7 becomes long, the mud transport pipeline 13 and the mud transport hose 7 may become clogged, making it impossible to transport the crushed dredged material stably.

ポンプ浚渫においては、配管内での土砂の沈殿を回避するために、スラリ液の含砂率を所定割合以下に抑えて水中ポンプ等の浚渫ポンプ10を運転する手法が一般的にとられる。
これに対し、本実施形態の浚渫装置100では、管理コンピュータ30が、圧力検出センサ40A、40Bと、水中モータ5が定馬力制御されるための回路等から取得された電流情報と、に基づいて、閉塞情報が取得されていないときは、第一の逆止弁11が閉じられた状態で且つ第二の逆止弁12が開かれた状態でインペラ2を正転駆動する通常制御を実行する。
In pump dredging, a common method is to operate a dredging pump 10, such as a submersible pump, by suppressing the sand content of the slurry liquid to a predetermined percentage or less in order to avoid sedimentation in the piping.
In contrast, in the dredging equipment 100 of this embodiment, when no blockage information is obtained based on the pressure detection sensors 40A, 40B and current information obtained from circuits for constant horsepower control of the underwater motor 5, the management computer 30 executes normal control to drive the impeller 2 in the forward direction with the first check valve 11 closed and the second check valve 12 open.

通常制御においては、管理コンピュータ30は、浚渫物の状況に応じた浚渫ポンプ10の駆動パターンを選択し、例えばレギュレータを用いて、圧送液の含砂率を所定値以下に抑制するように浚渫ポンプ10の吸込み流量を増減する。 In normal control, the management computer 30 selects the drive pattern of the dredge pump 10 according to the condition of the dredged material, and increases or decreases the suction flow rate of the dredge pump 10, for example using a regulator, so as to keep the sand content of the pumped liquid below a predetermined value.

これにより、本実施形態の浚渫装置100は、浚渫ポンプ10の閉塞をより好適に防止または抑制しつつ、インペラを正転駆動する通常制御を継続できる。したがって、本実施形態の浚渫装置100は、浚渫ポンプ10で圧送するスラリ液中の含砂率を所定値以下に抑えることで、送泥管路13および送泥ホース7内での土砂の沈殿を回避する上で好適である。 As a result, the dredging device 100 of this embodiment can continue normal control to drive the impeller in the forward direction while more effectively preventing or suppressing clogging of the dredge pump 10. Therefore, the dredging device 100 of this embodiment is suitable for avoiding sedimentation of sediment in the mud transport pipeline 13 and the mud transport hose 7 by suppressing the sand content in the slurry liquid pumped by the dredge pump 10 to a predetermined value or less.

ここで、堆積物に玉石や沈木が含まれる浚渫物の性状によっては、浚渫ポンプ10に閉塞が生じるおそれがある。これに対し、本実施形態の浚渫ポンプ10は、管理コンピュータ30が、閉塞解消処理を実行し、浚渫物の移送状態を監視して閉塞状態と判定したときには、二つの逆止弁11、12の開閉作動との協働によりインペラを逆転駆動する閉塞解消制御が実行されるので、インペラのロック若しくは閉塞が生じた際に、インペラのロック若しくは閉塞を迅速に解消するとともに、送泥管路内での土砂の閉塞をも併せて防止または抑制できる。 Here, depending on the nature of the dredged material, such as boulders and sunken wood, there is a risk of blockage occurring in the dredging pump 10. In response to this, in the dredging pump 10 of this embodiment, the management computer 30 executes a blockage elimination process, monitors the transport status of the dredged material, and when it determines that a blockage has occurred, executes blockage elimination control that reverses the impeller in cooperation with the opening and closing operations of the two check valves 11 and 12. Therefore, when the impeller becomes locked or blocked, the lock or blockage of the impeller can be quickly eliminated, and also the blockage of sediment in the sludge transport pipeline can be prevented or suppressed.

つまり、ダムや湖等で湖底に堆積する土砂を取り除くために浚渫ポンプが用いられるところ、湖底には流木などが沈んでいる。そのため、これをインペラ2に吸い込むとインペラ2がロックしたり若しくはケーシング1が閉塞したりしてしまう。従来から、インペラ部でのロック若しくは閉塞が生じた場合、インペラを逆流させてこれを解消している。 In other words, dredging pumps are used to remove sediment that accumulates on the bottom of dams and lakes, and driftwood and other debris are found on the bottom of the lake. Therefore, if these are sucked into the impeller 2, the impeller 2 may lock or the casing 1 may become clogged. Conventionally, when a lock or blockage occurs in the impeller, the impeller is reversed to resolve the problem.

しかし、上述したように、ポンプ浚渫においては、単純にインペラを逆転駆動するのみであると、送泥ホース7や送泥管路13内で吐出中の土砂の逆流が生じ、これにより、送泥管路13内の吐出側近傍での含砂率が所定割合よりも増してしまうと、送泥管路13内で土砂の閉塞が生じて再起動が困難となるおそれがある。 However, as mentioned above, in pump dredging, simply driving the impeller in reverse will cause a backflow of sediment being discharged in the mud transport hose 7 and the mud transport pipeline 13. If this causes the sand content near the discharge side of the mud transport pipeline 13 to increase above a predetermined rate, there is a risk that sediment will be blocked in the mud transport pipeline 13, making it difficult to restart the system.

これに対し、本実施形態の浚渫ポンプ10は、吸い込み部に設けた圧力検出センサ40A、掃き出し部に設けた圧力検出センサ40B、および、水中モータ5の駆動電流値、を管理コンピュータ30が監視し、管理コンピュータ30は、ロック若しくは閉塞状態と判断したときには閉塞解消制御を実行するので、円滑な逆転制御により迅速かつ確実なロック解除ができる。よって、浚渫ポンプ10の閉塞を防止または抑制できる。 In contrast, in the dredge pump 10 of this embodiment, the management computer 30 monitors the pressure detection sensor 40A provided in the suction section, the pressure detection sensor 40B provided in the discharge section, and the drive current value of the submersible motor 5. When the management computer 30 determines that a locked or blocked state has occurred, it executes blockage elimination control, allowing for quick and reliable unlocking through smooth reverse control. This makes it possible to prevent or suppress blockage of the dredge pump 10.

特に、本実施形態の浚渫ポンプ10では、上述したように、吐出側の送泥管路13には、第一の逆止弁11が介装され、逆転制御時の吐出口側からの浚渫土砂の逆流を防止できる。そして、逆転制御時の戻り流路は、分岐管路14によって送泥管路13から分岐されるとともに、分岐管路14には、第一の逆止弁11とは逆の動作を行う第二の逆止弁12が装備されている。 In particular, in the dredge pump 10 of this embodiment, as described above, a first check valve 11 is interposed in the mud transport pipeline 13 on the discharge side, which can prevent backflow of dredged soil from the discharge port side during reverse control. The return flow path during reverse control is branched off from the mud transport pipeline 13 by a branch pipeline 14, and the branch pipeline 14 is equipped with a second check valve 12 that operates in the opposite direction to the first check valve 11.

そのため、閉塞解消制御時には、第一の逆止弁11が開かれた状態で且つ第二の逆止弁12が閉じられた状態でインペラ2を逆転駆動する閉塞解消制御を実行できる。これにより、本実施形態の浚渫ポンプ10によれば、インペラ2の逆転駆動時には、分岐管路14の開口部から取水された水が送泥管路13の途中部分から導入される一方、送泥ホース7および送泥管路13内の土砂は逆転駆動前の位置に留まったままの状態に維持される。 Therefore, during blockage removal control, blockage removal control can be executed by driving the impeller 2 in the reverse direction with the first check valve 11 open and the second check valve 12 closed. As a result, according to the dredge pump 10 of this embodiment, when the impeller 2 is driven in the reverse direction, water taken from the opening of the branch pipe 14 is introduced from the middle of the mud transport pipe 13, while the mud transport hose 7 and the sediment in the mud transport pipe 13 are maintained in the position they were in before the reverse drive.

よって、本実施形態の浚渫ポンプ10によれば、インペラ2を逆転させてケーシング1内でのインペラ2のロック若しくは閉塞を解消するとともに、送泥管路13内での土砂の閉塞をも併せて防止または抑制できるのである。
なお、本発明に係る浚渫ポンプは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
Therefore, according to the dredge pump 10 of this embodiment, the impeller 2 can be reversed to eliminate locking or blockage of the impeller 2 within the casing 1, and blockage of sediment within the mud transport pipeline 13 can also be prevented or suppressed.
Furthermore, the dredge pump according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では、送泥管路13と分岐管路14とに、逆止弁11、12をそれぞれ設けた例を示したが、これに限らず、逆止弁に替えて、例えば電磁開閉式のバルブをそれぞれの管路に設け、この電磁開閉式のバルブを管理コンピュータ30(コントローラ)によって開閉制御するように構成してもよい。 For example, in the above embodiment, check valves 11 and 12 are provided in the mud transport pipeline 13 and the branch pipeline 14, respectively. However, this is not limiting. Instead of check valves, electromagnetic valves, for example, may be provided in each pipeline, and the electromagnetic valves may be controlled to open and close by the management computer 30 (controller).

1 ケーシング
2 インペラ
3 ポンプ駆動部
4 軸封部
5 水中モータ
6 制御ユニット
7 送泥ホース
8 駆動軸
9A、9B 軸受
10 浚渫ポンプ
11 第一の逆止弁(第一の弁)
12 第二の逆止弁(第二の弁)
13 送泥管路
14 分岐管路
15 ストレーナ
16 ストレーナ
30 管理コンピュータ(コントローラ)
40A、40B 圧力センサ(閉塞検出手段)
50 水上基地
51 発電機
52 キャプタイヤケーブル
53 浚渫矢倉
54 作業機
55 油圧ポンプ
56 アンビリカルケーブル
57 ワイヤ
100 浚渫装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 Casing 2 Impeller 3 Pump drive section 4 Shaft seal section 5 Submersible motor 6 Control unit 7 Mud transport hose 8 Drive shaft 9A, 9B Bearings 10 Dredge pump 11 First check valve (first valve)
12 Second check valve (second valve)
13 mud transport pipeline 14 branch pipeline 15 strainer 16 strainer 30 management computer (controller)
40A, 40B Pressure sensor (obstruction detection means)
50 Surface base 51 Generator 52 Captive cable 53 Dredge tower 54 Work machine 55 Hydraulic pump 56 Umbilical cable 57 Wire 100 Dredge equipment

Claims (2)

ケーシングと、該ケーシング内に回転自在に配置されたインペラと、を備える浚渫ポンプであって、
前記インペラのロックまたは閉塞状態を検出する閉塞検出手段と、
前記ケーシングの吐出側に接続される送泥管路から分岐されて水中に開口される分岐管路と、
該分岐管路の開口部に装着された第一の弁と、
前記送泥管路の途中であって前記分岐部分よりも下流に介装されるとともに前記第一のとは逆の開閉動作をする第二の弁と、
前記閉塞検出手段から取得された閉塞情報に基づいて閉塞解消処理を実行するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
閉塞情報が取得されたときは、前記第一の弁が開かれた状態で且つ前記第二の弁が閉じられた状態で前記インペラを逆転駆動する閉塞解消制御を実行し、
閉塞情報が取得されていないときは、前記第一の弁が閉じられた状態で且つ前記第二の弁が開かれた状態で前記インペラを正転駆動する通常制御を実行する、
ことを特徴とする浚渫ポンプ。
A dredge pump comprising a casing and an impeller rotatably disposed within the casing,
a blockage detection means for detecting a locked or blocked state of the impeller;
A branch pipe that branches off from a mud transport pipe connected to a discharge side of the casing and opens into water;
a first valve attached to an opening of the branch line;
A second valve is disposed in the mud transport pipeline downstream of the branching portion and performs opening and closing operations in a direction opposite to that of the first valve ;
a controller that executes a blockage resolution process based on the blockage information acquired from the blockage detection means;
The controller:
When the blockage information is acquired, a blockage elimination control is executed to drive the impeller in a reverse direction while the first valve is opened and the second valve is closed.
when no blockage information is acquired, a normal control is executed to drive the impeller in a normal direction with the first valve closed and the second valve open.
A dredge pump characterized by:
前記第一の弁および前記第二の弁は、逆止弁である請求項1に記載の浚渫ポンプ。 The dredge pump of claim 1, wherein the first valve and the second valve are check valves.
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