泥水シールド機器：流体輸送とは‥

流体輸送とは‥

概要

流体輸送とは、シールドトンネル工事において用いられる工法の一つである、泥水式シールド工法において切羽に所定の圧力を加え切羽と地山の安定をはかり、泥水を循環することによりシールド機チャンバー内で堀削した土砂と混合し、その排泥水をポンプを用いて坑外へ搬出するシステムです。
流体輸送設備には

１）	切羽に圧力を与えるためのP1ポンプ(堀進停止中はPMポンプを用いることもあります)・・・・・・送泥
２）	堀削した排土を処理設備まで輸送するためのP2ポンプ、Pnポンプ(中継ポンプ)及びPEポンプ・・・・・・排泥
３）	泥水や、堀削土計測を行う流量計、密度計、圧力計
４）	泥水の輸送経路を切り替カえるためのバルブセット、ベビーコンプレッサ、エアーセット
５）	そしてそれらの起動、制御を行う中央監視盤、データ収集盤、ポンプ起動盤

上記の機器構成となります。

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流体輸送設備の各機器の機能

スラリーポンプ

流体輸送ポンプ選定表

立坑深さ	土質	シールド外径（φ）
立坑深さ	土質	3ｍ以下	3ｍ～5ｍ	5ｍ～8ｍ	8ｍ～12ｍ	12ｍ以上
20ｍ以下	砂・シルト砂・礫	SPD2-100	SPD2-150	SPD2-200	SPD6-300	SPD6-350
20ｍ～30ｍ	砂・シルト砂・礫	SPD2-100	SPD2-150	SPD2-200
30ｍ～60ｍ	砂・シルト砂・礫	SPD5-100	SPD5-150	SPD5-200

１） P1ポンプ

P1ポンプは調整槽において、その現場の地山の性質に適するよう調整された泥水を切羽に送るためのポンプです、地山の状況や土被り深さ、堀進速度等に応じて切羽水圧を制御できるよう可変速電動機を使用しています。P1ポンプはバイパス運転中は送泥水圧、堀削運転中は切羽水圧を設定値に保つようシステムの指令により、速度制御を行います。

２） P1-nポンプ(送泥側中継ポンプ)

工事が進行するとともに当然ながら泥水を運搬する距離が伸びるため、現場によっては送泥側のポンプがP1だけでは揚程が足りなくなります。その場合には順次送泥側の中継ポンプであるP1-Bポンプ、P1-Cポンプを設けていきます。中継ポンプについては、その存在理由がメインポンプ(P1ポンプ)を助けるためということであるため、ポンプ回転させる電動機は、定速電動機を用いています。

３） Pmポンプ

配管内の泥水の粒子は泥水が流れていない、つまり流体停止中は管内で沈降を開始します。すると管内の上下で泥水の濃度の違いが生じ、切羽での泥水の逸水分を補給するための僅かな流量も配管抵抗が増加するため、長距離になるほど立坑の高低差による水圧力(ヘッド圧)だけでは切羽圧力の保持に必要な送泥圧力が得られなくなります。その送泥水圧の不足を補うためのものがPmポンプ(送泥加圧ポンプ)です。Pmポンプは設定された切羽水圧に保持できるよう可変速電動機が用いられ、堀削停止時に中央監視盤でPmポンプの使用を選択すると、送泥水圧支持調節計で制御を行います。

４）各ポンプの起動盤

ポンプはポンプ内のインペラを回転させ、その回転により泥水それぞれの目的地に送りますが、そのインペラを回転させるのはポンプに取り付けられたモーターの駆動力を用います。そのモーターの起動、速度制御等を行うのが各ポンプの起動盤です。また起動盤は各ポンプの現在のデーターを中央監視盤に送り、万が一ポンプに異常が生じた場合にもポンプを停止させます。

４） P2ポンプ

堀削した土砂はシールド機チャンバー内で泥水と混合し、排泥水として処理設備まで運搬します。しかし設定流量以上でポンプを回転しますと、切羽の圧力が低下しますので、システムの排泥流量指示調節計でP2ポンプの回転指令を出し、回転速度を制御いたします。

５） PEポンプ

P2と同じく、排泥側のメインポンプです。PEポンプの電動機には、可変速電動機(VSモーター)が用いられるケースがあります。これは、堀削距離が長距離に及ぶと、堀削中とパイパス中の配管内の密度に差が生じ、P2の回転制御範囲だけでは排泥流量を制御しきれなくなる恐れがあるためと、閉塞等によるキャビテーションの発生を緩和するためです。よって、PEポンプはあくまで、P2ポンプのサポート適役割のポンプなので、大抵はP2ポンプの回転数、及びPEポンプの吸込圧により自動制御されますが、P2ポンプのように無段階変速ではなく、数段階の速度制御を行い、水圧や流量が急に変動しないよう、加速、減速を行います。

６） Pnポンプ

堀削距離が伸びますと、坑外へ排出する力が足りなくなります。そこでPn(nは設置順次3以上の整数)ポンプという中継ポンプを設置いたします。排泥側の中継ポンプも排泥側のメインポンプであるP2ポンプを助けるためのもので、P2ポンプが最高回転での運転になった際に、順次定速電動機を用いて設置、運転いたします。