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JP7690937B2 - Oil chamber monitoring device, submersible pump, and oil chamber monitoring method - Google Patents
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Oil chamber monitoring device, submersible pump, and oil chamber monitoring method Download PDF

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Description

本発明は、オイル室監視装置、水中ポンプ及びオイル室監視方法に関する。 The present invention relates to an oil chamber monitoring device, a submersible pump, and an oil chamber monitoring method.

従来、汚水用や排水用など様々な用途で用いられる水中ポンプがある。水中ポンプは、モータによって主軸を回転させることによって水を吸い上げて排水などを行うが、モータ内への水の侵入を防ぐために主軸にはメカニカルシール(軸封装置)が取り付けられている。さらに、当該主軸の近傍には、オイルが封入されたオイル室が備えられ、当該オイルは、メカニカルシールに供給されて、その摺動面を潤滑にし、水中ポンプの品質や信頼性に貢献している。 Conventionally, submersible pumps are used for a variety of purposes, including sewage and drainage. Submersible pumps use a motor to rotate a main shaft to suck up water and drain it, but a mechanical seal (shaft seal device) is attached to the main shaft to prevent water from entering the motor. In addition, an oil chamber filled with oil is provided near the main shaft, and the oil is supplied to the mechanical seal to lubricate its sliding surface, contributing to the quality and reliability of the submersible pump.

一般的には、このオイルの漏れなどが発生すれば、水中ポンプの不具合に繋がるため、オイル室に封入されているオイル量を監視することが重要になる。例えば、特許文献1では、ポンプの運転を停止した後のメカニカルシールに流通する潤滑油の温度を測定し、測定された温度の変化傾向をもとに潤滑油の充填量を推定することによって、ポンプの故障又はその兆候を検知するポンプの診断方法に関する技術が開示されている。 Generally, if an oil leak occurs, it can lead to a malfunction of the submersible pump, so it is important to monitor the amount of oil sealed in the oil chamber. For example, Patent Document 1 discloses technology relating to a pump diagnostic method that detects pump failure or signs of failure by measuring the temperature of the lubricating oil flowing through the mechanical seal after the pump operation is stopped and estimating the amount of lubricating oil filled based on the trend of change in the measured temperature.

特開2021-102925号公報JP 2021-102925 A

しかしながら、特許文献1に記載のポンプの診断方法では、ポンプの運転を停止した後に、潤滑油の充填量を推定しているだけであって、オイル室におけるオイル漏れや浸水などを含むオイル室の状況を適切に監視できないという問題がある。 However, the pump diagnostic method described in Patent Document 1 only estimates the amount of lubricating oil filled after the pump operation is stopped, and has the problem that it cannot properly monitor the condition of the oil chamber, including oil leakage and flooding in the oil chamber.

そこで、本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的の1つは、オイル室内を適切に監視可能なオイル室監視装置、水中ポンプ及びオイル室監視方法を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and one of the objects of the present invention is to provide an oil chamber monitoring device, an underwater pump, and an oil chamber monitoring method that can properly monitor the inside of the oil chamber.

本発明の一態様に係るオイル室監視装置は、水中ポンプのメカニカルシールに供給されるオイルが封入されたオイル室を監視するオイル室監視装置であって、オイル室の圧力を検知する圧力センサと、オイル室の空間温度を検知する空間温度センサと、オイル室のオイル温度を検知するオイル温度センサと、第1時点における、圧力である第1圧力、空間温度である第1空間温度及びオイル温度である第1オイル温度と、第2時点における、圧力である第2圧力、空間温度である第2空間温度及びオイル温度である第2オイル温度と、に基づいて、第1時点と第2時点とにおけるオイル室の空間容積及びオイル容積の変位からオイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出する算出手段と、を備える。 The oil chamber monitoring device according to one aspect of the present invention is an oil chamber monitoring device that monitors an oil chamber in which oil is sealed to be supplied to a mechanical seal of an underwater pump, and includes a pressure sensor that detects the pressure in the oil chamber, a space temperature sensor that detects the space temperature in the oil chamber, an oil temperature sensor that detects the oil temperature in the oil chamber, and a calculation means that calculates the amount of oil leakage or water ingress from the oil chamber from the displacement of the space volume and oil volume of the oil chamber between the first and second points in time based on the first pressure, which is the pressure, the first space temperature, which is the space temperature, and the first oil temperature, which is the oil temperature, at the first point in time, and the second pressure, which is the pressure, the second space temperature, which is the space temperature, and the second oil temperature, which is the oil temperature, at the second point in time.

上記態様において、算出手段は、第1圧力及び第1空間温度と、第2圧力及び第2空間温度とを用いて、第1時点に対する第2時点におけるオイル室の空間容積を算出し、第1オイル温度と第2オイル温度とを用いて、第1時点に対する第2時点におけるオイル室のオイル容積を算出してもよい。 In the above aspect, the calculation means may calculate the spatial volume of the oil chamber at a second point in time relative to the first point in time using the first pressure and first space temperature, and the second pressure and second space temperature, and may calculate the oil volume of the oil chamber at the second point in time relative to the first point in time using the first oil temperature and the second oil temperature.

上記態様において、算出手段は、第1時点に対する第2時点におけるオイル室の空間容積、第1時点に対する第2時点におけるオイル室のオイル容積、及びオイル室の容積に基づいて、オイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出してもよい。 In the above aspect, the calculation means may calculate the amount of oil leakage or water ingress from the oil chamber based on the spatial volume of the oil chamber at a second point in time relative to the first point in time, the oil volume of the oil chamber at a second point in time relative to the first point in time, and the volume of the oil chamber.

上記態様において、オイル室の空間容積は、ボイルシャルルの法則を用いて算出されてもよい。 In the above embodiment, the spatial volume of the oil chamber may be calculated using Boyle's law.

上記態様において、オイル室のオイル容積は、オイルのオイル膨張係数に基づいて算出されてもよい。 In the above embodiment, the oil volume of the oil chamber may be calculated based on the oil expansion coefficient of the oil.

上記態様において、第1時点は、水中ポンプの停止中であり、第2時点は、水中ポンプの運転中であってもよい。 In the above aspect, the first point in time may be when the submersible pump is stopped, and the second point in time may be when the submersible pump is operating.

上記態様において、オイル室のオイル容積について、オイル室に予め設定された既定量のオイルを封入していると仮定して圧力センサによって検知された圧力に基づいて、オイル室に実際に封入されているオイル実封入量を算出するオイル実封入量算出手段を、さらに備えてもよい。 In the above aspect, the device may further include an actual oil volume calculation means for calculating the amount of oil actually sealed in the oil chamber based on the pressure detected by the pressure sensor, assuming that a preset amount of oil is sealed in the oil chamber.

上記態様において、オイル実封入量は、所定の温度変化に応じて算出されてもよい。 In the above embodiment, the actual amount of oil filled may be calculated according to a predetermined temperature change.

上記態様において、オイル実封入量は、水中ポンプの停止中に算出されてもよい。 In the above embodiment, the actual amount of oil filled may be calculated while the submersible pump is stopped.

本発明の一態様に係る水中ポンプは、上記オイル室監視装置と、モータと、モータを駆動させることにより回転する回転軸と、回転軸の回転に伴ってポンプ室において回転することにより、吸込口から液体を引き込み、吐出し口に向けた流れを発生させる羽根車と、を備える。 The submersible pump according to one aspect of the present invention comprises the oil chamber monitoring device, a motor, a rotating shaft that rotates when the motor is driven, and an impeller that rotates in the pump chamber as the rotating shaft rotates, drawing in liquid from the suction port and generating a flow toward the discharge port.

本発明の一態様に係るオイル室監視方法は、水中ポンプのメカニカルシールに供給されるオイルが封入されたオイル室を監視するオイル室監視装置によって実行されるオイル室監視方法であって、圧力センサによって検知されたオイル室の圧力を取得すること、空間温度センサによって検知されたオイル室の空間温度を取得すること、オイル温度センサよって検知されたオイル室のオイル温度を取得すること、第1時点における、圧力である第1圧力、空間温度である第1空間温度及びオイル温度である第1オイル温度と、第2時点における、圧力である第2圧力、空間温度である第2空間温度及びオイル温度である第2オイル温度と、に基づいて、第1時点と第2時点とにおけるオイル室の空間容積及びオイル容積の変位からオイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出すること、を含む。 An oil chamber monitoring method according to one aspect of the present invention is an oil chamber monitoring method executed by an oil chamber monitoring device that monitors an oil chamber filled with oil to be supplied to a mechanical seal of an underwater pump, and includes acquiring the pressure of the oil chamber detected by a pressure sensor, acquiring the space temperature of the oil chamber detected by a space temperature sensor, acquiring the oil temperature of the oil chamber detected by an oil temperature sensor, and calculating the amount of oil leakage or water ingress from the oil chamber from the displacement of the space volume and oil volume of the oil chamber between the first and second points in time based on the first pressure, which is the pressure, the first space temperature, which is the space temperature, and the first oil temperature, which is the oil temperature, at a first point in time, and the second pressure, which is the pressure, the second space temperature, which is the space temperature, and the second oil temperature, which is the oil temperature, at a second point in time.

本発明によれば、オイル室内を適切に監視可能なオイル室監視装置、水中ポンプ及びオイル室監視方法を提供することができる。 The present invention provides an oil chamber monitoring device, a submersible pump, and an oil chamber monitoring method that can properly monitor the inside of the oil chamber.

本発明の第1実施形態に係る水中ポンプ10の概要を示す構造図である。1 is a structural diagram showing an overview of a submersible pump 10 according to a first embodiment of the present invention. オイル室の様子を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a schematic view of an oil chamber. オイル室のオイル漏れ及び浸水を監視することを説明するために、オイル室の様子を模式的に示す図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the state of an oil chamber to explain monitoring of oil leakage and water ingress in the oil chamber. 本発明の第1実施形態に係る水中ポンプ10に含まれるオイル室監視装置によって実行されるオイル室監視方法M100の処理の流れを示すフローチャートである。1 is a flowchart showing the processing flow of an oil chamber monitoring method M100 executed by an oil chamber monitoring device included in the submersible pump 10 according to the first embodiment of the present invention. オイル室に実際に封入されているオイル実封入量を算出することを説明するために、オイル室の様子を模式的に示す図である。10 is a diagram showing a schematic view of an oil chamber for explaining calculation of an actual amount of oil sealed in the oil chamber; FIG. オイル室に実際に封入されているオイル実封入量の場合において圧力センサ110によって検知されたオイル室の圧力と、オイル室に既定量のオイルが封入されていると仮定した場合におけるオイル室の圧力との推移を示すグラフである。1 is a graph showing the change in pressure in the oil chamber detected by pressure sensor 110 when the actual amount of oil sealed in the oil chamber is the same as that in the oil chamber when it is assumed that a predetermined amount of oil is sealed in the oil chamber.

以下、本発明の好適な各実施形態について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する各実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する場合がある。 Below, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Note that each embodiment described below is merely a specific example for implementing the present invention, and is not intended to limit the interpretation of the present invention. In addition, to facilitate understanding of the description, the same components in each drawing will be given the same reference numerals as much as possible, and duplicate descriptions may be omitted.

<第1実施形態>
[水中ポンプの構造について]
図1は、本発明の第1実施形態に係る水中ポンプ10の概要を示す構造図である。図1に示されるように、水中ポンプ10は、モータ11と、回転軸12と、オイル室13と、メカニカルシール(軸封装置)14と、ポンプ室15と、羽根車16とを有し、その他ベアリングやオイルリフタなどの部材も含まれるが、ここでは、詳細な構成に関する説明は省略する。
First Embodiment
[About the structure of submersible pumps]
Fig. 1 is a structural diagram showing an overview of a submersible pump 10 according to a first embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, the submersible pump 10 has a motor 11, a rotating shaft 12, an oil chamber 13, a mechanical seal (shaft sealing device) 14, a pump chamber 15, and an impeller 16, and also includes other components such as bearings and an oil lifter, but a detailed description of the configuration will be omitted here.

モータ11は、回転軸12を介して、当該回転軸12の先端部に接続されている羽根車16を回転駆動させるように構成されている。例えば、モータ11は、固定子(コイル)及び回転子を有し、固定子に発生する磁界によって回転子を回転させる。 The motor 11 is configured to drive the impeller 16 connected to the tip of the rotating shaft 12 via the rotating shaft 12. For example, the motor 11 has a stator (coil) and a rotor, and rotates the rotor by a magnetic field generated in the stator.

回転軸12は、モータ11からオイル室13を貫通してポンプ室15まで延伸するように配置され、その先端部には、羽根車16が配置されている。モータ11が駆動することにより、回転軸12は、当該モータ11の駆動力(トルク)を羽根車16に伝えるように構成されている。 The rotating shaft 12 is arranged to extend from the motor 11 through the oil chamber 13 to the pump chamber 15, and an impeller 16 is arranged at its tip. When the motor 11 is driven, the rotating shaft 12 is configured to transmit the driving force (torque) of the motor 11 to the impeller 16.

オイル室13は、モータ11とポンプ室15との間に配置されており、当該オイル室13には、オイルが封入されている。そして、オイル室13には、メカニカルシール14が配置されており、当該メカニカルシール14は、オイル室13を貫通する回転軸12の外周を囲むように円環状に取り付けられている。 The oil chamber 13 is disposed between the motor 11 and the pump chamber 15, and oil is sealed in the oil chamber 13. A mechanical seal 14 is disposed in the oil chamber 13, and the mechanical seal 14 is attached in an annular shape so as to surround the outer periphery of the rotating shaft 12 that passes through the oil chamber 13.

メカニカルシール14は、摺動面に油膜形成部を有することにより、ポンプ室15からオイル室13への浸水を抑制したり、オイル室13のオイルがモータ11(モータ室)に流入することを抑制したりしている。また、摺動面は、オイル室13に充填されたオイルによって、潤滑されるとともに焼きつかないように冷却される。 The mechanical seal 14 has an oil film forming portion on the sliding surface, which prevents water from entering the oil chamber 13 from the pump chamber 15 and prevents oil from the oil chamber 13 from flowing into the motor 11 (motor chamber). In addition, the sliding surface is lubricated by the oil filled in the oil chamber 13 and is cooled to prevent burning.

ポンプ室15には、羽根車16が配置されており、モータ11が駆動することによって、回転軸12を介してその先端部に接続される羽根車16が回転駆動する。そして、羽根車16の回転駆動に伴って、ポンプ室15には、吸込口から液体が流入するとともに、吐出し口から液体が流出するように構成されている。 An impeller 16 is disposed in the pump chamber 15, and the impeller 16 connected to the tip of the motor 11 via the rotating shaft 12 is rotated by the motor 11. As the impeller 16 rotates, liquid flows into the pump chamber 15 from the suction port and flows out of the discharge port.

羽根車16は、回転軸12の先端部に取り付けられており、ポンプ室15に配置されている。上述したように、羽根車16は、モータ11が駆動することによって、回転軸12を介して回転駆動し、吸込口から液体を引き込むとともに、吐出し口に向けた流れを発生させて、当該吐出し口から液体を流出するように構成されている。 The impeller 16 is attached to the tip of the rotating shaft 12 and is disposed in the pump chamber 15. As described above, the impeller 16 is driven to rotate via the rotating shaft 12 by the motor 11, and is configured to draw in liquid from the suction port and generate a flow toward the discharge port, causing the liquid to flow out from the discharge port.

さらに、水中ポンプ10には、オイル室13を監視するオイル室監視装置として、圧力センサ110と、空間温度センサ120と、オイル温度センサ130とが配置され、それらで検知されたデータを処理する制御部(算出手段)が構成されている。 Furthermore, the submersible pump 10 is provided with a pressure sensor 110, a space temperature sensor 120, and an oil temperature sensor 130 as an oil chamber monitoring device for monitoring the oil chamber 13, and is configured with a control unit (calculation means) for processing the data detected by these sensors.

[オイル室監視装置について]
次に、オイル室監視装置の構成及び機能について説明する。
図2は、オイル室の様子を模式的に示す図である。図2では、オイル室は、例えば、(A)水中ポンプ10の停止時(停止状態)、及び(B)水中ポンプ10の運転時(運転状態)の2つの状態が示されている。
[Oil chamber monitoring device]
Next, the configuration and function of the oil chamber monitoring device will be described.
Fig. 2 is a schematic diagram showing the state of the oil chamber, which shows two states, for example, (A) when the submersible pump 10 is stopped (stopped state) and (B) when the submersible pump 10 is operating (operating state).

これらの2つの時点(状態)において、圧力センサ110は、オイル室の圧力を検知し、空間温度センサ120は、オイル室の空間温度を検知し、オイル温度センサ130は、オイル室のオイル温度を検知する。そして、それぞれ検知されたデータに基づいて、例えば、オイル室監視装置における制御部(算出手段)は、停止時と運転時とにおけるオイル室の空間容積及びオイル容積の変位からオイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出する。以下に、その算出処理について詳しく説明する。 At these two points in time (states), the pressure sensor 110 detects the pressure in the oil chamber, the space temperature sensor 120 detects the space temperature in the oil chamber, and the oil temperature sensor 130 detects the oil temperature in the oil chamber. Then, based on the data detected by each, for example, a control unit (calculation means) in the oil chamber monitoring device calculates the amount of oil leakage or water ingress in the oil chamber from the displacement of the space volume and oil volume in the oil chamber when the engine is stopped and when the engine is operating. The calculation process is described in detail below.

(A)停止時(第1時点)では、オイル室の圧力である第1圧力P、オイル室の空間温度である第1空間温度T1、及びオイル室のオイル温度である第1オイル温度T2であり、さらに、オイル室容積V、第1空間容積V1及び第1オイル容積V2である。 (A) When stopped (first time point), there is a first pressure P which is the pressure in the oil chamber, a first space temperature T1 which is the space temperature in the oil chamber, and a first oil temperature T2 which is the oil temperature in the oil chamber , and further there are an oil chamber volume V, a first space volume V1 , and a first oil volume V2 .

(B)運転時(第2時点)では、オイル室の圧力である第2圧力P’、オイル室の空間温度である第2空間温度T1’、及びオイル室のオイル温度である第2オイル温度T2’であり、さらに、オイル室容積V、第2空間容積V1’及び第2オイル容積V2’である。 (B) During operation (second point in time), there is a second pressure P' which is the pressure in the oil chamber, a second space temperature T1 ' which is the space temperature in the oil chamber, and a second oil temperature T2' which is the oil temperature in the oil chamber , and further there are an oil chamber volume V, a second space volume V1 ', and a second oil volume V2 '.

例えば、水中ポンプ10を運転させることによって、オイル室の温度が上昇して、オイル室に封入されているオイルが膨張することはあるが、(A)停止時及び(B)運転時において、オイル室容積Vは一定であり、下記(数1)(数2)を満たす。なお、一般的に、オイル室に封入されるオイル量は、例えば、所定のオイル温度で、オイル室容積Vの80%等と規定されており、当該規定に沿って封入されるとよい。

Figure 0007690937000001
Figure 0007690937000002
For example, by operating the submersible pump 10, the temperature of the oil chamber may rise and the oil sealed in the oil chamber may expand, but (A) when stopped and (B) when operating, the oil chamber volume V is constant and satisfies the following (Equation 1) and (Equation 2). Generally, the amount of oil sealed in the oil chamber is specified as, for example, 80% of the oil chamber volume V at a specified oil temperature, and it is advisable to seal the oil in accordance with this specification.
Figure 0007690937000001
Figure 0007690937000002

ここで、2つの時点(状態)に関して、ボイルシャルルの法則を用いると、下記(数3)を満たす。

Figure 0007690937000003
Here, when Boyle's law is used for two points in time (states), the following (Equation 3) is satisfied.
Figure 0007690937000003

また、第2オイル容積V2’は、オイル膨張係数αを用いて求めることができる。オイル膨張係数αは、オイル室に封入されるオイルの種類などに応じて予め規定されているものである。オイルは、例えば、温度上昇に応じてオイル容積が膨張する等、温度変化に応じてオイル容積が変化するため、ここでは、オイル膨張係数αを、停止時の第1オイル温度T2及び運転時の第2オイル温度T2’を用いて、下記(数4)のように示すこととする。

Figure 0007690937000004
The second oil volume V2 ' can be calculated using the oil expansion coefficient α. The oil expansion coefficient α is determined in advance according to the type of oil filled in the oil chamber. For example, the oil volume changes in response to temperature changes, such as the oil volume expanding in response to an increase in temperature. Therefore, the oil expansion coefficient α is expressed as shown below (Equation 4) using the first oil temperature T2 when the engine is stopped and the second oil temperature T2 ' when the engine is operating.
Figure 0007690937000004

水中ポンプ10の停止時から運転時において、オイル室の温度が上昇して、当該オイル室に封入されているオイルが膨張したとすると、停止時に対する運転時における第2オイル容積V2’は、オイル膨張係数α及び第1オイル容積V2を用いて、下記(数5)のように示すことができる。

Figure 0007690937000005
If the temperature of the oil chamber rises and the oil sealed in the oil chamber expands when the underwater pump 10 is stopped and then started, the second oil volume V2 ' when the pump is running relative to when it is stopped can be expressed as follows (Equation 5) using the oil expansion coefficient α and the first oil volume V2 .
Figure 0007690937000005

上記(数2)に、第2空間容積V1’(上記(数3))及び第2オイル容積V2’(上記(数5))を代入すると、オイル室容積Vは、下記(数6)のように示すことができる。

Figure 0007690937000006
By substituting the second spatial volume V 1 ' (Equation 3 above) and the second oil volume V 2 ' (Equation 5 above) into Equation 2 above, the oil chamber volume V can be expressed as in Equation 6 below.
Figure 0007690937000006

オイル室容積Vは、水中ポンプ10の停止時及び運転時において、圧力センサ110、空間温度センサ120及びオイル温度センサ130によって検知された第1圧力P、第1空間温度T1、第1オイル温度T2、及び第2圧力P’、第2空間温度T1’、第2オイル温度T2’を用いて、上記(数6)の関係を満たすことになる。 The oil chamber volume V satisfies the above relationship (Equation 6) using the first pressure P, first space temperature T1, first oil temperature T2 , and the second pressure P', second space temperature T1', and second oil temperature T2' detected by the pressure sensor 110 , space temperature sensor 120 , and oil temperature sensor 130 when the underwater pump 10 is stopped and operating.

[オイル室のオイル漏れ及び浸水について]
図3は、オイル室のオイル漏れ及び浸水を監視することを説明するために、オイル室の様子を模式的に示す図である。図3では、図2と同様に、オイル室は、例えば、(A)水中ポンプ10の停止時(停止状態)、及び(B)水中ポンプ10の運転時(運転状態)の2つの状態が示されている。
[Oil leakage and water ingress from the oil chamber]
Fig. 3 is a schematic diagram of the oil chamber to explain monitoring of oil leakage and flooding in the oil chamber. In Fig. 3, similar to Fig. 2, the oil chamber is shown in two states, for example, (A) when the submersible pump 10 is stopped (stopped state) and (B) when the submersible pump 10 is operating (operating state).

ここでは、(B)運転時においてオイル室への浸水(浸水量VW)が発生していると仮定して、オイル室容積Vは、下記(数7)の関係を満たすことになる。

Figure 0007690937000007
Here, (B) assuming that water ingress (water ingress amount V W ) into the oil chamber occurs during operation, the oil chamber volume V satisfies the relationship of the following (Equation 7).
Figure 0007690937000007

上記(数7)を浸水量VWについて解くと、下記(数8)のように示すことができる。

Figure 0007690937000008
When the above (Equation 7) is solved for the flooded water amount VW , the following (Equation 8) can be obtained.
Figure 0007690937000008

ここで、第2空間容積V1’及び第2オイル容積V2’に関して、図2を用いて説明したのと同様に、ボイルシャルルの法則及びオイル膨張係数αを用いて、上記(数3)及び上記(数5)を代入すると、浸水量VWは、下記(数9)のように示すことができる。

Figure 0007690937000009
Here, with regard to the second spatial volume V1 ' and the second oil volume V2 ', similarly to what was explained using FIG. 2, by substituting the above (Equation 3) and (Equation 5) using Boyle's law and the oil expansion coefficient α, the flooded water volume VW can be expressed as shown in the following (Equation 9).
Figure 0007690937000009

そして、オイル室容積Vは、予め設定されて一定であるため、上記(数9)で示されるように、浸水量VWは、水中ポンプ10の停止時及び運転時において、圧力センサ110、空間温度センサ120及びオイル温度センサ130によって検知された第1圧力P、第1空間温度T1、第1オイル温度T2、及び第2圧力P’、第2空間温度T1’、第2オイル温度T2’を用いて算出することができる。 Since the oil chamber volume V is preset and constant, as shown in the above (Equation 9), the flooding volume VW can be calculated using the first pressure P, first space temperature T1, first oil temperature T2, and the second pressure P', second space temperature T1 ' , and second oil temperature T2 ' detected by the pressure sensor 110, space temperature sensor 120 , and oil temperature sensor 130 when the underwater pump 10 is stopped and operating.

なお、浸水量VW>0(浸水量VWがプラス)である場合、オイル室への浸水があることを示し、浸水量VW<0(浸水量VWがマイナス)である場合、オイル室のオイル漏れがあることを示す。 When the amount of water ingress VW is greater than 0 (the amount of water ingress VW is positive), this indicates that water has ingressed into the oil chamber, and when the amount of water ingress VW is less than 0 (the amount of water ingress VW is negative), this indicates that oil is leaking from the oil chamber.

[オイル室監視方法について]
次に、水中ポンプ10のオイル室を監視するオイル室監視装置によって実行されるオイル室監視方法について、具体的に詳しく説明する。
[Oil chamber monitoring method]
Next, the oil chamber monitoring method executed by the oil chamber monitoring device that monitors the oil chamber of the submersible pump 10 will be described in detail.

図4は、本発明の第1実施形態に係る水中ポンプ10に含まれるオイル室監視装置によって実行されるオイル室監視方法M100の処理の流れを示すフローチャートである。図4に示されるように、オイル室監視方法M100は、ステップS110~S140を含み、各ステップは、オイル室監視装置に含まれる制御部(プロセッサ)によって実行される。 Figure 4 is a flowchart showing the process flow of the oil chamber monitoring method M100 executed by the oil chamber monitoring device included in the submersible pump 10 according to the first embodiment of the present invention. As shown in Figure 4, the oil chamber monitoring method M100 includes steps S110 to S140, and each step is executed by a control unit (processor) included in the oil chamber monitoring device.

ステップS110では、水中ポンプ10の停止時(第1時点)において、圧力センサ110は、オイル室の圧力を検知し(第1圧力)、空間温度センサ120は、オイル室の空間温度を検知し(第1空間温度)、オイル温度センサ130は、オイル室のオイル温度を検知する(第1オイル温度)。 In step S110, when the submersible pump 10 is stopped (first time point), the pressure sensor 110 detects the pressure in the oil chamber (first pressure), the space temperature sensor 120 detects the space temperature in the oil chamber (first space temperature), and the oil temperature sensor 130 detects the oil temperature in the oil chamber (first oil temperature).

ステップS120では、水中ポンプ10の運転時(第2時点)において、圧力センサ110は、オイル室の圧力を検知し(第2圧力)、空間温度センサ120は、オイル室の空間温度を検知し(第2空間温度)、オイル温度センサ130は、オイル室のオイル温度を検知する(第2オイル温度)。 In step S120, when the submersible pump 10 is operating (second time point), the pressure sensor 110 detects the pressure in the oil chamber (second pressure), the space temperature sensor 120 detects the space temperature in the oil chamber (second space temperature), and the oil temperature sensor 130 detects the oil temperature in the oil chamber (second oil temperature).

ここで、水中ポンプ10の運転時(第2時点)は、水中ポンプ10が稼働してから所定の温度変化(例えば、10℃上昇など)があったタイミングなどとすればよい。ここで、所定の温度変化は、オイル室の空間温度の温度変化でもよいし、オイル温度の温度変化でもよいし、さらには、これらの組み合わせであってもよい。 Here, the time when the submersible pump 10 is operating (second time point) may be the timing when a predetermined temperature change (e.g., a 10°C increase) occurs after the submersible pump 10 starts operating. Here, the predetermined temperature change may be a temperature change in the spatial temperature of the oil chamber, a temperature change in the oil temperature, or a combination of these.

ステップS130では、制御部(算出手段)は、ステップS110で検知された第1圧力及び第1空間温度と、ステップS120で検知された第2圧力及び第2空間温度とに基づいて、第1時点に対する第2時点におけるオイル室の空間容積を算出する。具体例としては、制御部は、第2空間容積V1’を、ボイルシャルルの法則を用いて、上記(数3)により算出する。 In step S130, the control unit (calculation means) calculates the spatial volume of the oil chamber at the second time point relative to the first time point based on the first pressure and first space temperature detected in step S110 and the second pressure and second space temperature detected in step S120. As a specific example, the control unit calculates the second spatial volume V1 ' using the above (Equation 3) using Boyle's law.

また、制御部(算出手段)は、ステップS110で検知された第1オイル温度と、ステップS120で検知された第2オイル温度とに基づいて、第1時点に対する第2時点におけるオイル室のオイル容積を算出する。具体例としては、制御部は、第2オイル容積V2’を、オイル温度変化に関連するオイル膨張係数を用いて、上記(数5)により算出する。 The control unit (calculation means) also calculates the oil volume of the oil chamber at the second point in time relative to the first point in time based on the first oil temperature detected in step S110 and the second oil temperature detected in step S120. As a specific example, the control unit calculates the second oil volume V2 ' by the above (Equation 5) using the oil expansion coefficient related to the oil temperature change.

ステップS140では、制御部(算出手段)は、ステップS130で算出された第2時点におけるオイル室の空間容積及びオイル容積に基づいて、オイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出する。具体例としては、制御部は、上記(数9)を用いて、第1時点から第2時点でのオイル室におけるオイルの漏れ量VW(<0の場合)又は浸水量VW(>0の場合)を算出する。 In step S140, the control unit (calculation means) calculates the amount of oil leakage or flooding in the oil chamber based on the spatial volume and oil volume of the oil chamber at the second time point calculated in step S130. As a specific example, the control unit uses the above (Equation 9) to calculate the amount of oil leakage Vw (if < 0) or the amount of flooding Vw (if > 0) in the oil chamber from the first time point to the second time point.

以上のように、本発明の第1実施形態に係る水中ポンプ10によれば、オイル室監視装置は、水中ポンプ10の停止時及び運転時において、圧力センサ110によってオイル室の圧力を検知し、空間温度センサ120によってオイル室の空間温度を検知し、オイル温度センサ130によってオイル室のオイル温度を検知する。そして、それぞれ検知されたデータに基づいて、例えば、オイル室監視装置における制御部(算出手段)は、停止時と運転時とにおけるオイル室の空間容積及びオイル容積の変位からオイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出し、オイル室内を適切に監視することができる。 As described above, according to the submersible pump 10 of the first embodiment of the present invention, the oil chamber monitoring device detects the pressure in the oil chamber using the pressure sensor 110, detects the space temperature in the oil chamber using the space temperature sensor 120, and detects the oil temperature in the oil chamber using the oil temperature sensor 130 when the submersible pump 10 is stopped and operating. Then, based on the data detected by each, for example, a control unit (calculation means) in the oil chamber monitoring device can calculate the amount of oil leakage or flooding in the oil chamber from the displacement of the space volume and oil volume of the oil chamber when the pump is stopped and operating, and can appropriately monitor the inside of the oil chamber.

なお、本実施形態では、水中ポンプ10の停止時を第1時点とし、運転時を第2時点として、圧力センサ110、空間温度センサ120及びオイル温度センサ130によって、それぞれデータを検知していたが、検知するタイミングはこれに限定されるものではない。例えば、水中ポンプ10の停止時の2つのタイミングを第1時点及び第2時点として、水中ポンプ10の運転前のオイル室のオイル漏れ及び浸水を確認してもよいし、水中ポンプ10の運転時の2つのタイミングを第1時点及び第2時点として、水中ポンプ10の運転中の任意の時点でのオイル室のオイル漏れ及び浸水を確認してもよい。また、継続的に第1時点及び第2時点を設定すれば、オイル室のオイル漏れ及び浸水を連続的に監視することもできる。 In this embodiment, the time when the submersible pump 10 is stopped is set as the first time point, and the time when the submersible pump 10 is operating is set as the second time point, and data is detected by the pressure sensor 110, the space temperature sensor 120, and the oil temperature sensor 130, respectively. However, the timing of detection is not limited to this. For example, the two timings when the submersible pump 10 is stopped may be set as the first and second time points, and oil leakage and flooding in the oil chamber before the operation of the submersible pump 10 may be checked, or the two timings when the submersible pump 10 is operating may be set as the first and second time points, and oil leakage and flooding in the oil chamber at any time point during the operation of the submersible pump 10 may be checked. In addition, by continuously setting the first and second time points, oil leakage and flooding in the oil chamber can be continuously monitored.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態では、オイル室に実際に封入されたオイル量を算出することについて説明する。本実施形態に係る水中ポンプの基本的な構成は、本発明の第1実施形態で説明した水中ポンプ10と同様であり、ここでは、主に、本発明の第1実施形態と異なる点について説明する。
Second Embodiment
Next, in a second embodiment of the present invention, a method for calculating the amount of oil actually sealed in the oil chamber will be described. The basic configuration of the submersible pump according to this embodiment is similar to that of the submersible pump 10 described in the first embodiment of the present invention, and the differences from the first embodiment of the present invention will be mainly described here.

一般的に、オイル室に封入されるオイル量は、例えば、所定のオイル温度で、オイル室容積Vの80%程度と規定されており、当該規定に沿って封入されるが、適切なオイル量が封入されず、又は適切なオイル量を封入した場合であっても実際には誤差が生じている場合も考えられる。 Generally, the amount of oil to be sealed in the oil chamber is specified as, for example, about 80% of the oil chamber volume V at a given oil temperature, and is sealed in accordance with this specification, but there may be cases where the appropriate amount of oil is not sealed, or where an error actually occurs even when the appropriate amount of oil is sealed.

本発明の第2実施形態に係る水中ポンプ10に含まれるオイル室監視装置において、オイル室に実際に封入されているオイル実封入量を算出するオイル実封入量算出手段(図示せず)を、さらに備える。 The oil chamber monitoring device included in the submersible pump 10 according to the second embodiment of the present invention further includes an actual oil amount calculation means (not shown) for calculating the amount of oil actually sealed in the oil chamber.

オイル実封入量算出手段は、オイル室のオイル容積について、予め設定された既定量のオイルをオイル室に封入していると仮定して、圧力センサ110によって検知されたオイル室の圧力に基づいてオイル実封入量を算出する。 The actual oil volume calculation means calculates the actual oil volume based on the pressure in the oil chamber detected by the pressure sensor 110, assuming that a preset amount of oil is sealed in the oil chamber.

[オイル実封入量について]
図5は、オイル室に実際に封入されているオイル実封入量を算出することを説明するために、オイル室の様子を模式的に示す図である。図5では、オイル室は、例えば、(A)水中ポンプ10の停止時(停止状態)、及び(B)水中ポンプ10の運転時(運転状態)の2つの状態が示されている。
[Actual amount of oil included]
5 is a diagram showing the oil chamber in schematic form to explain how to calculate the amount of oil actually sealed in the oil chamber. In FIG. 5, the oil chamber is shown in two states, for example, (A) when the submersible pump 10 is stopped (stopped state) and (B) when the submersible pump 10 is operating (operating state).

(A)停止時(第1時点)では、オイル室の圧力である第1圧力P、オイル室の空間温度である第1空間温度T1、及びオイル室のオイル温度である第1オイル温度T2であり、さらに、オイル室容積Vである。そして、オイル室に実際に封入されているオイル実封入量として、第1オイル容積Xであり、その際の第1空間容積VXであるとする。 (A) When the engine is stopped (first time point), there is a first pressure P which is the pressure in the oil chamber, a first space temperature T1 which is the space temperature in the oil chamber, a first oil temperature T2 which is the oil temperature in the oil chamber, and an oil chamber volume V. The amount of oil actually sealed in the oil chamber is a first oil volume X, and the first space volume at that time is VX .

(B)運転時(第2時点)では、オイル室の圧力である第2圧力PX、オイル室の空間温度である第2空間温度T1’、及びオイル室のオイル温度である第2オイル温度T2’であり、さらに、オイル室容積Vである。そして、第2空間容積VX’及び第2オイル容積X’であるとする。 (B) During operation (second time point), there is a second pressure P X which is the pressure in the oil chamber, a second space temperature T 1 ' which is the space temperature in the oil chamber, a second oil temperature T 2 ' which is the oil temperature in the oil chamber, and further, an oil chamber volume V. Furthermore, there are a second space volume V X ' and a second oil volume X'.

図6は、オイル室に実際に封入されているオイル実封入量の場合において圧力センサ110によって検知されたオイル室の圧力と、オイル室に既定量のオイルが封入されていると仮定した場合におけるオイル室の圧力との推移を示すグラフである。 Figure 6 is a graph showing the change in oil chamber pressure detected by pressure sensor 110 when the actual amount of oil contained in the oil chamber is the same as that when a preset amount of oil is assumed to be contained in the oil chamber.

図6では、図5で示されたように、第1時点でオイル室に封入されている第1オイル容積Xの場合において圧力センサ110によって検知される実測値圧力601、及び図2で示されたように、第1時点でオイル室に封入されている第1オイル容積V2の場合(例えば、オイル室の容積Vの80%を既定量として)を仮定して予め算出された理論値圧力602を示している。 FIG. 6 shows an actual pressure value 601 detected by the pressure sensor 110 in the case where a first oil volume X is sealed in the oil chamber at a first time point as shown in FIG. 5, and a theoretical pressure value 602 calculated in advance assuming a first oil volume V2 sealed in the oil chamber at a first time point as shown in FIG. 2 (for example, 80% of the volume V of the oil chamber is set as a default amount).

また、水中ポンプ10の停止時(第1時点)の第1空間温度T1及び第1オイル温度T2であり、水中ポンプ10の運転を開始し、第1空間温度T1や第1オイル温度T2からの温度変化(ここでは、10℃上昇)時を、水中ポンプ10の運転時(第2時点)として、その時の実測値圧力601は、第2圧力PXであり、理論値圧力602は、第2圧力P’である。 In addition, the first space temperature T1 and the first oil temperature T2 are when the submersible pump 10 is stopped (first point in time), and the time when the submersible pump 10 starts operating and there is a temperature change from the first space temperature T1 or the first oil temperature T2 (here, a 10°C increase) is when the submersible pump 10 is operating (second point in time), and the actual measured pressure 601 at this time is the second pressure Px , and the theoretical pressure 602 is the second pressure P'.

換言すると、オイル室に実際に封入されているオイル実封入量は、例えば、オイル室の容積Vの80%を既定量とするオイル量と誤差があるため、圧力センサ110によって検知される実測値圧力と理論値圧力とで差が生じる。第2時点における実測値圧力(第2圧力PX)と、理論値圧力(第2圧力P’)との差圧ΔPは、下記(数10)のように示すことができる。

Figure 0007690937000010
In other words, since there is an error between the amount of oil actually sealed in the oil chamber and the amount of oil that is set to, for example, 80% of the volume V of the oil chamber, a difference occurs between the actual measured pressure detected by the pressure sensor 110 and the theoretical pressure. The pressure difference ΔP between the actual measured pressure (second pressure P X ) at the second time point and the theoretical pressure (second pressure P') can be expressed as follows (Equation 10).
Figure 0007690937000010

さらに、図2で示される2つの時点(状態)に関して、ボイルシャルルの法則を用いると、理論値圧力602における第2圧力P’は、下記(数11)を満たす。

Figure 0007690937000011
Furthermore, for the two time points (states) shown in FIG. 2, when Boyle's law is used, the second pressure P′ at the theoretical pressure 602 satisfies the following (Equation 11).
Figure 0007690937000011

また、図5で示される2つの時点(状態)に関して、ボイルシャルルの法則を用いると、実測値圧力601における第2圧力PXは、下記(数12)を満たす。

Figure 0007690937000012
In addition, when Boyle's law is used for the two time points (states) shown in FIG. 5, the second pressure P x at the actual measured pressure value 601 satisfies the following (Equation 12).
Figure 0007690937000012

上記(数10)に、理論値圧力としての第2圧力P’(上記(数11))、及び実測値圧力としての第2圧力PX(上記(数12))を代入すると、差圧ΔPは、下記(数13)のように示すことができる。

Figure 0007690937000013
By substituting the second pressure P′ (expressed in equation 11 above) as the theoretical pressure value and the second pressure P X (expressed in equation 12 above) as the measured pressure value into equation 10 above, the differential pressure ΔP can be expressed as shown in equation 13 below.
Figure 0007690937000013

さらに、図5で示される2つの時点(状態)に関して、オイル室の空間容積の変位として、上記(数13)を第1空間容積VX/第2空間容積VX’について解くと、下記(数14)のように示すことができる。

Figure 0007690937000014
Furthermore, for the two time points (states) shown in FIG. 5, solving the above equation (13) for the first spatial volume Vx /second spatial volume Vx ' as the displacement of the spatial volume of the oil chamber can be expressed as the following equation (14).
Figure 0007690937000014

このように、オイル室の空間容積の変位として、第1空間容積VX/第2空間容積VX’は、図5で示される2つの時点(状態)において空間温度センサ120によって検知された第1空間温度T1、第2空間温度T1’、及び圧力センサ110によって検知された第1圧力Pを用いて、さらに、図2で示される2つの時点(状態)においてオイル室の容積Vの80%を既定量としてオイルが封入された場合を仮定して、予め算出された第1空間容積V1及び第2空間容積V1’用いて算出することができる。 In this way, the first spatial volume VX /second spatial volume VX ' as the displacement of the spatial volume of the oil chamber can be calculated using the first spatial temperature T1 and second spatial temperature T1' detected by the spatial temperature sensor 120 and the first pressure P detected by the pressure sensor 110 at the two time points (states) shown in Figure 5, and further using the first spatial volume V1 and second spatial volume V1 ' calculated in advance, assuming that 80% of the volume V of the oil chamber is filled with oil at the two time points (states) shown in Figure 2.

そして、オイル実封入量算出手段は、図5に示されたオイル室に実際に封入されたオイル実封入量Xを算出する。 Then, the actual oil amount calculation means calculates the actual oil amount X that is actually sealed in the oil chamber shown in Figure 5.

先ず、第1時点では、オイル室に封入されているオイルの膨張前であることから、オイル室容積Vは、下記(数15)を満たす。

Figure 0007690937000015
First, at the first time point, since the oil sealed in the oil chamber has not yet expanded, the oil chamber volume V satisfies the following (Equation 15).
Figure 0007690937000015

次に、水中ポンプ10の運転が開始されることによって、オイル室の温度が上昇して、オイル室に封入されているオイルが膨張する。第2時点におけるオイル室容積Vは、第2空間容積VX’及び第2オイル容積X’を用いて、下記(数16)のように示すことができる。なお、第2オイル容積X’は、オイル膨張係数αを用いて示すことができる。

Figure 0007690937000016
Next, when the submersible pump 10 starts operating, the temperature of the oil chamber rises and the oil sealed in the oil chamber expands. The oil chamber volume V at the second time point can be expressed as follows (Equation 16) using the second space volume Vx ' and the second oil volume X'. The second oil volume X' can be expressed using the oil expansion coefficient α.
Figure 0007690937000016

上記(数15)を第1空間容積VXについて解くと、下記(数17)のように示すことができる。

Figure 0007690937000017
When the above (Equation 15) is solved for the first spatial volume VX , the following (Equation 17) can be obtained.
Figure 0007690937000017

上記(数16)を第2空間容積VX’について解くと、下記(数18)のように示すことができる。

Figure 0007690937000018
When the above (Equation 16) is solved for the second spatial volume V X ', the following (Equation 18) can be obtained.
Figure 0007690937000018

上記(数17)及び(数18)から、オイル室の空間容積の変位として第1空間容積VX/第2空間容積VX’について解くと、下記(数19)のように示すことができる。

Figure 0007690937000019
From the above (Equation 17) and (Equation 18), when solving the first spatial volume V x /second spatial volume V x ' as the displacement of the spatial volume of the oil chamber, the following (Equation 19) can be obtained.
Figure 0007690937000019

そして、上記(数19)から、オイル室に実際に封入されたオイル実封入量Xは、下記(数20)のように示すことができる。

Figure 0007690937000020
From the above (Equation 19), the actual amount of oil X actually sealed in the oil chamber can be expressed as the following (Equation 20).
Figure 0007690937000020

ここで、上記(数20)について、上記(数14)に示される(VX/VX’)を代入すると、オイル実封入量Xを算出することができる。 Here, by substituting ( Vx / Vx ') shown in (Equation 14) above into (Equation 20) above, the actual amount of oil sealed in, X, can be calculated.

[オイル室のオイル漏れ量及び浸水量について]
上述したように、オイル室に実際に封入されたオイル実封入量Xを算出した上で、オイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出する手順について説明する。
[Amount of oil leakage and water ingress from the oil chamber]
As described above, the procedure for calculating the amount of oil leakage or water ingress from the oil chamber after calculating the actual amount of oil X actually sealed in the oil chamber will be described.

オイル室のオイル漏れ量又は浸水量は、図3を用いて説明したように、上記(数9)で示される浸水量VWとして算出される。ここで、(A)停止時(第1時点)では、オイル室の圧力である第1圧力P、オイル室の空間温度である第1空間温度T1、及びオイル室のオイル温度である第1オイル温度T2であり、さらに、オイル室容積Vである。そして、オイル室に実際に封入されているオイル実封入量として、第1オイル容積X(上記(数9)ではV2)であり、その際の第1空間容積VX(上記(数9)ではV1)は、オイル室容積V-第1オイル容積Xで示すことができる。 The amount of oil leakage or flooding in the oil chamber is calculated as the flooding amount VW shown in the above (Equation 9) as explained with reference to Fig. 3. Here, (A) when stopped (first time point), there is a first pressure P which is the pressure in the oil chamber, a first space temperature T1 which is the space temperature in the oil chamber, and a first oil temperature T2 which is the oil temperature in the oil chamber, and further there is an oil chamber volume V. Then, the amount of oil actually sealed in the oil chamber is the first oil volume X ( V2 in the above (Equation 9)), and the first space volume VX ( V1 in the above (Equation 9)) at this time can be expressed as the oil chamber volume V - the first oil volume X.

(B)運転時(第2時点)では、オイル室の圧力である第2圧力PX(上記(数9)ではP’)、オイル室の空間温度である第2空間温度T1’、及びオイル室のオイル温度である第2オイル温度T2’であり、さらに、オイル室容積Vである。そして、第2空間容積VX’及び第2オイル容積X’であるとする。 (B) During operation (second time point), there is a second pressure P X (P' in the above (Equation 9)) which is the pressure in the oil chamber, a second space temperature T 1 ' which is the space temperature in the oil chamber, a second oil temperature T 2 ' which is the oil temperature in the oil chamber, and further, an oil chamber volume V. Furthermore, it is assumed that the second space volume V X ' and the second oil volume X'.

これらを上記(数9)に照らしつつ整理すると、オイル室への浸水量VW(オイル室のオイル漏れVW)は、下記(数21)のように示すことができる。

Figure 0007690937000021
By summarizing these in light of the above (Equation 9), the amount of water entering the oil chamber V W (oil leakage V W from the oil chamber) can be expressed as shown below (Equation 21).
Figure 0007690937000021

そして、上記(数21)に、上記(数20)により算出されたオイル実封入量Xを代入することによって、浸水量VWを算出する。 Then, the amount of flooded water VW is calculated by substituting the actual amount of oil X calculated by (Equation 20) above into (Equation 21) above.

以上のように、本発明の第2実施形態に係る水中ポンプ10によれば、オイル実封入量算出手段は、オイル室に実際に封入されているオイル実封入量Xを算出し、その上で、オイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出するため、オイル室内をより精度良く適切に監視することができる。 As described above, according to the submersible pump 10 of the second embodiment of the present invention, the actual oil amount calculation means calculates the actual oil amount X that is actually sealed in the oil chamber, and then calculates the amount of oil leakage or flooding in the oil chamber, so that the inside of the oil chamber can be monitored more accurately and appropriately.

オイル室に封入されるオイル量として、既定量が定められているものの、実際に封入されるオイル量には誤差が生じる可能性がある。これらの誤差が生じていた場合であっても、オイル室に実際に封入されているオイル実封入量Xを算出した上で、オイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出するため、オイル室内をより精度良く適切に監視することができる。 Although a preset amount of oil is set as the amount of oil to be sealed in the oil chamber, there is a possibility that an error will occur in the actual amount of oil sealed in. Even if such an error occurs, the amount of oil actually sealed in the oil chamber, X, is calculated, and then the amount of oil leakage or water ingress in the oil chamber is calculated, so the inside of the oil chamber can be monitored more accurately and appropriately.

なお、本実施形態は、図5及び図6を用いて説明したように、オイル実封入量Xを10℃の温度上昇に応じて算出していたが、これに限定されるものではなく、所定の温度変化に応じて、例えば、5℃、15℃や20℃などの温度上昇又は温度下降に応じて算出してもよい。所定の温度変化が生じていれば、オイル実封入量Xを算出することは可能であるが、温度変化が大きい程、適切な算出結果が得られる。 In this embodiment, as described with reference to Figures 5 and 6, the actual amount of oil X is calculated in response to a temperature rise of 10°C, but this is not limited to this, and it may be calculated in response to a predetermined temperature change, for example, a temperature rise or fall of 5°C, 15°C, or 20°C. If a predetermined temperature change occurs, it is possible to calculate the actual amount of oil X, but the larger the temperature change, the more appropriate the calculation result.

また、本実施形態では、水中ポンプ10の停止時を第1時点とし、運転時を第2時点として、所定の温度変化(10℃の温度上昇)が生じてオイル実封入量Xを算出していたが、これに限定されるものではなく、例えば、水中ポンプ10の停止中の2つのタイミングを第1時点及び第2時点としてもよい。当該を第1時点と第2時点との間で所定の温度変化が生じれば、適切にオイル実封入量Xを算出することができる。 In addition, in this embodiment, the time when the submersible pump 10 is stopped is set as the first time point, and the time when the submersible pump 10 is operating is set as the second time point, and a predetermined temperature change (temperature increase of 10°C) occurs to calculate the actual amount of oil sealed X. However, this is not limited to this, and for example, two timings while the submersible pump 10 is stopped may be set as the first time point and the second time point. If a predetermined temperature change occurs between the first time point and the second time point, the actual amount of oil sealed X can be calculated appropriately.

さらには、水中ポンプ10の運転開始前に、所定の温度変化(第1時点と第2時点とnおける温度変化)が生じれば、オイル実封入量Xを算出して、オイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出することができる。その結果、水中ポンプ10の運転開始前に、オイル室のオイル漏れ又は浸水が発生しているかを確認することができる。 Furthermore, if a predetermined temperature change (temperature change between the first time point, the second time point, and n) occurs before the submersible pump 10 starts operating, the actual oil amount X can be calculated, and the amount of oil leakage or flooding in the oil chamber can be calculated. As a result, it is possible to check whether oil leakage or flooding in the oil chamber has occurred before the submersible pump 10 starts operating.

なお、各実施形態では、オイル室の圧力として、オイル室の空間部分の圧力を示していたが、オイル室内では、空間部分と圧力の均衡が取れているオイル部分(浸水が発生した場合の液体部分を含む)の圧力を検知してもよい。 In each embodiment, the pressure in the oil chamber is shown as the pressure in the space portion of the oil chamber, but the pressure in the oil portion (including the liquid portion in the event of flooding) where the pressure is balanced with the space portion may also be detected.

以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。各実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。 The above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The elements of each embodiment, as well as their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, etc., are not limited to those exemplified, and may be modified as appropriate. Furthermore, configurations shown in different embodiments may be partially substituted or combined.

10…水中ポンプ、11…モータ、12…回転軸、13…オイル室、14…メカニカルシール(軸封装置)、15…ポンプ室、16…羽根車、110…圧力センサ、120…空間温度センサ、130…オイル温度センサ、M100…オイル室監視方法 10...Submersible pump, 11...Motor, 12...Rotating shaft, 13...Oil chamber, 14...Mechanical seal (shaft seal device), 15...Pump chamber, 16...Impeller, 110...Pressure sensor, 120...Space temperature sensor, 130...Oil temperature sensor, M100...Oil chamber monitoring method

Claims (11)

水中ポンプのメカニカルシールに供給されるオイルが封入されたオイル室を監視するオイル室監視装置であって、
前記オイル室の圧力を検知する圧力センサと、
前記オイル室の空間温度を検知する空間温度センサと、
前記オイル室のオイル温度を検知するオイル温度センサと、
第1時点における、前記圧力である第1圧力、前記空間温度である第1空間温度及び前記オイル温度である第1オイル温度と、第2時点における、前記圧力である第2圧力、前記空間温度である第2空間温度及び前記オイル温度である第2オイル温度と、に基づいて、前記第1時点と前記第2時点とにおける前記オイル室の空間容積及びオイル容積の変位から前記オイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出する算出手段と、を備える、
オイル室監視装置。
An oil chamber monitoring device for monitoring an oil chamber in which oil is sealed to be supplied to a mechanical seal of an underwater pump, comprising:
a pressure sensor that detects the pressure in the oil chamber;
a space temperature sensor that detects a space temperature in the oil chamber;
an oil temperature sensor for detecting an oil temperature in the oil chamber;
a calculation means for calculating an amount of oil leakage or an amount of water ingress from the oil chamber from a change in a spatial volume and an oil volume of the oil chamber between the first time point and the second time point, based on a first pressure which is the pressure, a first space temperature which is the space temperature, and a first oil temperature which is the oil temperature at a first time point, and a second pressure which is the pressure, a second space temperature which is the space temperature, and a second oil temperature which is the oil temperature at a second time point.
Oil chamber monitoring device.
前記算出手段は、
前記第1圧力及び第1空間温度と、前記第2圧力及び第2空間温度とを用いて、前記第1時点に対する前記第2時点における前記オイル室の空間容積を算出し、
前記第1オイル温度と前記第2オイル温度とを用いて、前記第1時点に対する前記第2時点における前記オイル室のオイル容積を算出する、
請求項1に記載のオイル室監視装置。
The calculation means is
calculating a spatial volume of the oil chamber at the second time point relative to the first time point using the first pressure and the first space temperature, and the second pressure and the second space temperature;
calculating an oil volume of the oil chamber at the second point in time relative to the first point in time using the first oil temperature and the second oil temperature;
2. The oil chamber monitoring device of claim 1.
前記算出手段は、前記第1時点に対する前記第2時点における前記オイル室の空間容積、前記第1時点に対する前記第2時点における前記オイル室のオイル容積、及び前記オイル室の容積に基づいて、前記オイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出する、
請求項2に記載のオイル室監視装置。
the calculation means calculates an amount of oil leakage or an amount of water flooding in the oil chamber based on a spatial volume of the oil chamber at the second time point relative to the first time point, an oil volume of the oil chamber at the second time point relative to the first time point, and a volume of the oil chamber.
3. The oil chamber monitoring device of claim 2.
前記オイル室の空間容積は、ボイルシャルルの法則を用いて算出される、
請求項1に記載のオイル室監視装置。
The spatial volume of the oil chamber is calculated using Boyle's law.
2. The oil chamber monitoring device of claim 1.
前記オイル室のオイル容積は、前記オイルのオイル膨張係数に基づいて算出される、
請求項1に記載のオイル室監視装置。
The oil volume of the oil chamber is calculated based on the oil expansion coefficient of the oil.
2. The oil chamber monitoring device of claim 1.
前記第1時点は、前記水中ポンプの停止中であり、
前記第2時点は、前記水中ポンプの運転中である、
請求項1に記載のオイル室監視装置。
The first time point is when the submersible pump is stopped,
The second time point is during operation of the submersible pump.
2. The oil chamber monitoring device of claim 1.
前記オイル室のオイル容積について、前記オイル室に予め設定された既定量のオイルを封入していると仮定して前記圧力センサによって検知された圧力に基づいて、前記オイル室に実際に封入されているオイル実封入量を算出するオイル実封入量算出手段を、さらに備える、
請求項1に記載のオイル室監視装置。
The oil chamber may be provided with an actual oil amount calculation means for calculating an actual amount of oil actually sealed in the oil chamber based on the pressure detected by the pressure sensor, assuming that a preset amount of oil is sealed in the oil chamber.
2. The oil chamber monitoring device of claim 1.
前記オイル実封入量は、所定の温度変化に応じて算出される、
請求項7に記載のオイル室監視装置。
The actual amount of oil filled is calculated according to a predetermined temperature change.
8. An oil chamber monitoring device as claimed in claim 7.
前記オイル実封入量は、前記水中ポンプの停止中に算出される、
請求項8に記載のオイル室監視装置。
The actual amount of oil filled is calculated while the submersible pump is stopped.
9. The oil chamber monitoring device of claim 8.
請求項1~9のいずれか一項に記載のオイル室監視装置と、
モータと、
前記モータを駆動させることにより回転する回転軸と、
前記回転軸の回転に伴ってポンプ室において回転することにより、吸込口から液体を引き込み、吐出し口に向けた流れを発生させる羽根車と、を備える、
水中ポンプ。
An oil chamber monitoring device according to any one of claims 1 to 9;
A motor;
A rotating shaft that rotates by driving the motor;
an impeller that rotates in the pump chamber in association with the rotation of the rotating shaft to draw in liquid from the suction port and generate a flow toward the discharge port;
Submersible pump.
水中ポンプのメカニカルシールに供給されるオイルが封入されたオイル室を監視するオイル室監視装置によって実行されるオイル室監視方法であって、
圧力センサによって検知された前記オイル室の圧力を取得すること、
空間温度センサによって検知された前記オイル室の空間温度を取得すること、
オイル温度センサよって検知された前記オイル室のオイル温度を取得すること、
第1時点における、前記圧力である第1圧力、前記空間温度である第1空間温度及び前記オイル温度である第1オイル温度と、第2時点における、前記圧力である第2圧力、前記空間温度である第2空間温度及び前記オイル温度である第2オイル温度と、に基づいて、前記第1時点と前記第2時点とにおける前記オイル室の空間容積及びオイル容積の変位から前記オイル室のオイル漏れ量又は浸水量を算出すること、を含む、
オイル室監視方法。
An oil chamber monitoring method performed by an oil chamber monitoring device that monitors an oil chamber in which oil to be supplied to a mechanical seal of an underwater pump is sealed, comprising:
acquiring a pressure in the oil chamber detected by a pressure sensor;
acquiring a space temperature of the oil chamber detected by a space temperature sensor;
acquiring an oil temperature in the oil chamber detected by an oil temperature sensor;
calculating an amount of oil leakage or an amount of water ingress from the oil chamber from a change in a spatial volume and an oil volume of the oil chamber between the first time point and the second time point based on a first pressure which is the pressure, a first space temperature which is the space temperature, and a first oil temperature which is the oil temperature at a first time point, and a second pressure which is the pressure, a second space temperature which is the space temperature, and a second oil temperature which is the oil temperature at a second time point.
Oil chamber monitoring method.
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