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「海水取水」

海水取水の「お悩み」を解決しました‥‥ヨコタ海水取水ポンプ (PAT.)

400m 先の海から吸水中のヨコタ海水取水ポンプ

各国の水資源不足の究極の解決法......それは無尽蔵にある海水の利用かもしれません。
海水利用は、ますます盛んになる傾向にあります。製塩はもちろんのこと、最近では、大量の海水が工場や発電所の冷却水などに使われ、淡水化装置による飲料水製造も大々的に行われるようになりました。又、栽培漁業でも、洋上より管理のしやすい陸上の養殖池に海水を引いての養殖が盛んに行われるようになりました。


海水取水の「お悩み」とは?

ところで、従来から海水取水においては、水中ポンプや立軸ポンプのように水没させるタイプのポンプが一般的に使われてきました。
その主な理由は、陸上のポンプで海水を吸い上げるのが容易ではないからです。
特に海水の場合は、遊離空気や泡を発生しやすいので、ポンプ運転中にしばしば揚水不能になる可能性があり、又、取水口から距離があり、しかも堤防越えで取水するなど、吸込条件が厳しいのが通例です。それら要求を満たす強力な自吸式ポンプが無かったこともあり、ポンプを水没させて「押し込み運転」にすることが手近な解決策だったわけです。

ところが、水中ポンプは、ポンプもモーターも一緒に水没させるので、電気供給の心配をしなければならず、腐食しやすく、海が荒れると破損の危険もあり、そして水中から引き上げての保守点検が極めて煩雑という大きな悩みがあります。

立軸ポンプの場合も、ポンプ本体が水没式であるため高潮や暴風雨の危険にさらされ、又、設備が大きくなって建設費が高く、ポンプ本体の保守点検も煩雑という悩みがあります。

一方、陸上の渦巻ポンプに呼水(プライミング)のための真空ポンプを付けたものもありますが、海水が侵入して真空ポンプが痛むのを防ぐために、呼水の完了と同時に真空ポンプを切り離してしまうのが普通です。そのため、ポンプ運転中に空気の巻き込みがあると、すぐに揚水不能に陥ります。
又、吸込力が弱いため吸水管の堤防越え(山越え)配管はできません。港湾法現により堤防の貫通が許されないため、結局、堤防と同じ高さに埋め立ててポンプを設置することとなり、かえって吸上げ高さが増し、ますます揚水不能に陥りやすいという悩みがあります。

これらの「お悩み」を全て明快に解決したのが、新発想の「ヨコタ海水取水ポンプ」です。


「ヨコタ海水取水ポンプ」は何が違う?

海水取水ポンプの比較表

水中ポンプ

立軸ポンプ

従来の真空ポンプ付き
渦巻ポンプ

ヨコタ海水取水ポンプ
(特許連動抽気式)

水中ポンプ
立軸ポンプ
従来の真空ポンプ付き渦巻ポンプ
ヨコタ海水取水ポンプ

高潮や暴風雨による破壊の恐れあり。
保守点検が極めて困難。
電気供給の不安大。

高潮や暴風雨による破壊の恐れあり。
保守点検が困難。
大きな設備となり建設費大。

吸気したら揚水不能になる。
揚程が増すので揚水不能に陥る不安大。
埋め立ててポンプ設置するので建設費大。

揚水中に吸気しても大丈夫。
揚水不能に陥ることがない。
堤防越え配管が可能なので建設費小。


ヨコタ海水取水ポンプは、渦巻ポンプに抽気ポンプ(真空ポンプ)を連動させる「連動抽気」という方法により、強力な自吸性能を付加してあり、しかも、連続的に抽気運転しても抽気ポンプに海水や泥水が入らない仕組み(特許)となっています。このため、次のような特長があります。

抜群の吸込力

抽気ポンプを連動運転することにより抜群の吸込力があります。

吸気しても大丈夫

連動抽気により、揚水中に空気を巻き込んでも、あるいは海水に含まれる空気などが遊離発生しても、問題なく揚水を継続します。

山越え配管が可能

抜群の吸込力により吸水配管を堤防越えや山越え形とする事が可能です。

完全自動運転が可能

最初から一滴の呼び水も不要で、抽気ポンプの切り離し操作も不要ですから、完全自動運転ができます。

保守点検が容易

ポンプが陸上設置で、室内に置くこともできますから、安全で、保守点検が容易です。

コストダウン

堤防越えの吸水配管でも敷設可能で、大きな設備や埋め立ても不要ですから、建設費が安くできます。


ヨコタ海水取水ポンプは、これらの特長がご好評を頂いて、国内外で数多く利用されているのです。


連動抽気で使われる「ヨコタ抽気ポンプ」とは?

連動抽気方式の最大のポイントは、ヨコタ独特の抽気ポンプにあります。
この抽気ポンプには気水分離羽根が組み込まれており、連続的に抽気運転しても抽気ポンプに海水や泥水が入らない仕組み(特許)となっています。

(1)

運転を開始すると、主ポンプと同時に抽気ポンプも作動し、吸水管内の空気が排除されます。

ヨコタ抽気ポンプ

(2)

空気が完全に排除されると、揚水は主ポンプ室に達し、主羽根車により外周に吐き出されます。

(3)

抽気ポンプの吸引により、主羽根車中心部の気水混合体は気水分離羽根に達します。

(4)

気水混合体は気水分離羽根の回転により、水と空気とに瞬時に遠心分離されます。

(5)

水は戻り通路を通って再び主ポンプ吸込口に戻り、気水分離羽根の中心部に集まった空気のみが抽気ポンプに吸引されます。


従って、主ポンプ吸込側はいつでも抽気ポンプの最高真空度と排気量がかかる状態で運転され、主ポンプが空気閉塞を起こさないので、揚水が中断することがないのです。

ヨコタ抽気ポンプ VP-K 型(特許)

ヨコタ抽気ポンプ VP-K 型(特許)

1:吸込口

2:気水分離羽根

3:分離水吐出口

4:抽気羽根

5:排気口


主ポンプについては、自吸の程度や揚水量などを考慮して、下記から選択できます。

自吸渦巻ポンプ UHN 型(小〜中容量、自吸式)

:抽気ポンプとの連動で更に自吸力をパワーアップ

プロセスポンプ UB 型   (中容量、自吸式)

:抽気ポンプとの連動で更に自吸力をパワーアップ

両吸込渦巻ポンプ HD 型 (大容量、非自吸式)

:抽気ポンプとの連動で大容量の自吸式に

大型斜流ポンプ YM 型  (大容量、非自吸式)

:抽気ポンプとの連動で大容量の自吸式に


それでは、実際の納入事例をいくつかご紹介します。


 納入事例その1−「えび養殖場」

ヨコタ海水取水ポンプは、各地の水産試験場、養殖場、栽培漁業センターに納入実績がありますが、これは大規模なえび養殖場に納入した事例です。
「良水の確保は作る漁業の基本」の言葉通り、栽培漁業にとっての最大の課題は、海水をいかに安定的、経済的に取り入れるかにあります。えびの場合は特に良質な海水が必要なため、この養殖場では海岸より 350m の沖合から取水することになりました。

えび養殖場

350m 沖合からの取水となると、暴風雨による破損も考えると、海中に水没させるタイプ(水中ポンプや立軸ポンプ)は安全性や維持管理の点で不適です。
このため、陸上設置タイプのポンプが選ばれ、その設置場所は海岸より水平距離 50m、海面より高さ 2.5m の位置に決まりました。吸水配管は、400m 以上の長大配管となります。
この厳しい吸込条件の中でも、安定・確実な揚水が必要不可欠です。もし揚水トラブルが発生すると、養殖中のえびが全滅しかねないからです。
そこで、万全を期して、もともと強力な自吸力のあるヨコタ自吸渦巻ポンプ UHN 型にヨコタ抽気ポンプ VP-K 型を加えた連動抽気方式のパッケージにしました。これに、水撃を完璧に防げるヨコタ無水撃チェッキ弁や無送水検知器、操作盤なども組み合わせて、完全自動運転ができるシステムになっています。

約 400m 先の海から取水

吸水配管

約 400m 先の海から取水
吸水配管
ポンプ室内



養殖池へ放流



養殖池全景
ポンプ室内
養殖池へ放流
養殖池全景


あらゆる取水機能を集約したヨコタ自動海水取水システム

主ポンプ :UHN 型 

200mm x 3.6m3/min x 18.5m x 1750min-1 x 18.5kW

抽気ポンプ:VP-K 型 

5.5kW

ヨコタ自動海水取水システム

1:

主ポンプ

2:

抽気ポンプ

3:

無水撃チェッキ弁及び無送水検知器

4:

満水検知器

5:

共通台板

6:

主ポンプモーター

7:

抽気ポンプモーター

8:

操作盤


このシステムの作動順序は、次の通りです。

(1)

スイッチを入れると、抽気ポンプが起動します。

(2)

吸水管内の満水を満水検知器が検知すると、主ポンプが起動し揚水を始めます。そして、抽気ポンプは電気節約のため停止します。

(3)

揚水運転中に空気を巻き込んだり、あるいは海水に含まれる空気などが遊離発生しても、主ポンプ自体が持っている自吸機構により、それらの吸気量を問題なく処理し、安定した揚水を続けます。

(4)

万一大量に吸気して揚水不能に陥ると、無水撃チェッキ弁を通る水量がゼロに近づきます。すると、組み込まれた無送水検知器がこれをキャッチし、抽気ポンプの起動を指示して、自動的に上記(1)からの作動に戻ります。

(5)

吸水面の変動が激しい場合や、大量に吸気することが予想される場合には、抽気ポンプを常時運転に切り替えると、安定的に連続揚水することができます。


なお、ここで主ポンプとして使用されている UHN 型は、それ自体が高度な自吸性能を持つポンプです。


ヨコタ自吸渦巻ポンプ UHN 型(特許)の特長

ケーシングはセミダブルボリュートと空洞受からなるシンプル構造です。片吸込単段ポンプで、広範な仕様にわたって、優秀な揚水性能を示します。

最高負圧は 60〜90kPa に達し、抜群の自吸力を発揮します。

低 NPSH です。吸込条件の変動によってキャビテーション状態となっても揚水運転を継続できるので、NPSH に余裕をみる必要がありません。

揚水中に空気の巻き込みや混入があっても問題なく運転を継続できます。鳴水運転(水と空気を一緒に吸い続けること)や気液二相運転も楽々とできます。


自吸渦巻ポンプUHN

自吸の仕組み

自吸渦巻ポンプ(特許)


 納入事例その2−「化学工場」

これは大手化学M社の工場に納入した事例です。
冷却用に大量に海水取水する必要があったので、主ポンプには大容量のヨコタ両吸込渦巻ポンプを使いました。連動抽気方式を採用したことによって、山越え吸水配管が可能で、しかも揚水中に吸気しても大丈夫なので、重宝されています。

ヨコタ両吸込渦巻ポンプ

山越え吸水配管

主ポンプ :

HD 型 50m3/min x 25m x 900min-1 x 300kW

抽気ポンプ:

VP-K 型 2.2kW


連動抽気方式ヨコタ両吸込渦巻ポンプ


 納入事例その3−「火力発電所」

火力発電所にも多くの納入実績がありますが、これは火力発電所の海水取水口にあるスクリーンを洗浄するために使う「スクリーン洗浄ポンプ」として納入した事例です。
主ポンプにはヨコタ両吸込渦巻ポンプの中容量のものを使いました。連動抽気方式を採用したことによって、無人自動運転の可能な高性能自吸式ポンプとなりました。
又、水撃から設備を保護して点検頻度を減らすという目的で、水撃を完璧に防げるヨコタ無水撃チェッキ弁を採用しています。
そして、特に海水腐食(隙間腐食など)からも設備を保護して点検頻度を減らすという目的で、主ポンプと無水撃チェッキ弁の材質にはヨコタ耐海水ステンレス YST130N を採用しました。

ヨコタ両吸込渦巻ポンプ

スクリーン洗浄ポンプ

主ポンプ :

HD 型 7m3/min x 75m x 1800min-1 x 120kW

抽気ポンプ:

VP-K 型 3.0kW

無水撃チェッキ弁を採用して水撃防止

材質は耐海水ステンレス YST130N を採用して腐食防止

スクリーン洗浄ポンプ


ヨコタ無水撃チェッキ弁 (特許)について

弁の動きが流れに順応するので、閉鎖遅れがなく、水撃は発生しません。

一枚弁の簡潔な構造で故障がありません。整備費が格段に削減できます。

無送水検知器も取り付け可能です(オプション)。


ポンプ停止後の経過時間と圧力変化

ヨコタ無水撃チェッキ弁
一般のチェッキ弁(逆止弁)
ヨコタ無水撃チェッキ弁
一般のチェッキ弁


ヨコタ耐海水ステンレス YST130N について

YST130N はヨコタが独自に開発した二相ステンレス合金で、驚異的な耐海水性、耐薬品性があります。
実証試験の結果、YST130N の特に優れた耐隙間腐食性と耐孔食性が証明されました。

耐隙間腐食性

隙間腐食による減量
海水+次亜塩素酸 (90-100ppm)
現地実液試験(試験期間:約1年9ヶ月)
耐隙間腐食性

試験後のテストピース
YST130N
SUS316
YST130N
SUS316

耐孔食性

孔食による減量
5% 塩化第2鉄 40℃、50Hr
耐孔食性

試験後のテストピース
YST130N
SUS329J1
SUS316

YST130N

SUS329J1

SUS316



この海水取水システムを構成する各製品のより詳しい説明については、
 自吸渦巻ポンプ UHN シリーズ
 プロセスポンプ UB シリーズ
 両吸込渦巻ポンプ HD 型
 大型斜流ポンプ YM 型
 無水撃チェッキ弁 SL シリーズ
 耐海水ステンレス YST130N
をご覧ください。

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脱泡・脱気 自吸渦巻ポンプ 無水撃チェッキ弁 特殊ステンレス 会社概要
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