軸流ポンプと斜流ポンプの特徴・用途・選定比較

• 軸流ポンプの用途と使い方

軸流ポンプは、極めて高い流量と低揚程を必要とする用途に適しています。一般的なアプリケーションには次のものがあります。

農業灌漑: 川や貯水池から水を汲み上げ、開水路を介して農地に輸送し、低落差で長距離の給水を実現します。-

• 排水と洪水制御:基礎ピットの排水、トンネルの排水、地下室や河川の排水に使用され、大流量で滞留水を迅速に除去します。
• 大規模な水移送:-開水路やパイプライン プロジェクトにおいて、水頭変動を最小限に抑えながら高流量の水移送を実現します。{0}{1}
• 揚水貯蔵:高流量の水の移送が必要な場合に、揚水発電所で上部貯水池と下部貯水池の間の水域を調整するために使用されます。{0}{1}}
• 廃水処理:廃水処理プラントの低落差セクション（収集井戸など）での廃水または排水の輸送。-
• 水産養殖:大きな養魚池やエビの養殖池の水循環に使用されます。

つまり、軸流ポンプは、非常に低い揚程で大流量の比較的きれいな水を供給する必要があるあらゆる用途に最適です。ただし、軸流ポンプは、より高い揚程を必要とするシステムにはあまり適していません。

• 斜流ポンプとは何ですか?{0}

斜流ポンプは、軸流ポンプと放射流ポンプの特性を組み合わせたものです。-斜め（または斜め）インペラを採用しており、流体が部分的に軸方向に、部分的に半径方向に流れます。実際の動作では、液体はインペラに入り、ポンプシャフトに対して斜めに流出し、ポンプケーシング（通常はボリュートまたはガイドベーン）によって収集され、出口に導かれます。したがって、斜流ポンプ-は、軸流ポンプの高流量-と放射状流ポンプの比較的高い揚程-を組み合わせています。

斜流ポンプの性能は、純粋な放射流ポンプと純粋な軸流ポンプの中間となります。- KSB が述べているように、斜流ポンプは「ラジアル流ポンプと軸流ポンプの間の移行領域をカバーする」-。言い換えれば、斜流ポンプは本質的に一種の遠心ポンプ（斜流遠心ポンプと呼ばれることが多い）であり、その羽根車は流体に半径方向と軸方向の両方の運動量を与えます。一般的な混流羽根車（斜流羽根車またはヘリカル羽根車とも呼ばれます）は、湾曲した羽根を使用して流体に一定の半径方向速度を与えます。-インペラの回転により後方と外方への推力が発生し、流量と揚程のバランスが取れています。

• 斜流ポンプの流量特性-

混流ポンプは、中型揚程、中型流量の用途向けに設計されています。-内部の流体は半径方向と軸方向の速度を同時に達成するため、軸流-ポンプと放射状-流ポンプの間で性能が妥協します。軸流-流ポンプのように大流量（数千立方メートル/時）を供給できると同時に、放射状-流ポンプのように高圧（数十メートルの揚程）にも耐えることができます。

頭：斜流ポンプは通常、1 段の揚程が 10 ～ 50 m で、軸流ポンプの揚程範囲の数メートルをはるかに超えており、高架タンクに水を汲み上げたり、適度な落差を克服したりするのに適しています。-

流量:同じサイズの軸流ポンプよりわずかに低いですが、高流量レベル（数千 m3/h）を維持しており、一般に放射流ポンプと軸流ポンプの間に位置します。-

効率：斜流ポンプは通常、動作範囲内で高い効率を維持します。{0}ガイドベーン、ディフューザー、その他の構造的特徴を使用して流路を最適化することで、運動エネルギーから圧力エネルギーへの変換がより効率的になります。混流ポンプは一般に、中揚程の用途では非常に効率的です。-

安定性：斜流ポンプの性能曲線は、一般に軸流ポンプよりも平坦で安定しています。-揚程が変化すると、斜流ポンプの流量は比較的滑らかに変化しますが、軸流ポンプの流量は揚程の増加とともに急激に減少します。{4}

斜流ポンプは構造上、斜めに吐出された水を集めるために渦巻き羽根や案内羽根を使用することがよくあります。{0}多くのモデルは、研磨媒体を含む条件に対処するためにセミ-インペラを採用しています（フルオープンインペラと比較して固体粒子の通過に利点があります）。混流ポンプは、中揚程の要件を満たす単段構造として設計することも、より高い揚程を実現する多段構造として設計することもできます。{{4}

• 斜流ポンプの用途と使用-

混流ポンプは、高流量と中程度の揚程を必要とする用途に適しています。{0}典型的なアプリケーションには次のようなものがあります。

• 産業用冷却:特定のシステム抵抗を克服する必要がある発電所または化学プラントの冷却水を循環させます。
• プロセス産業:製紙工場、石油精製所、または製造工場で、中程度の揚程条件でプロセス水やその他の流体を輸送するために使用されます。
• 農業用灌漑:傾斜地への灌漑や、川から高架水路への水を汲み上げるなど、水を一定の高さまで汲み上げる必要があるシナリオに適しています。
• 排水と汚水の排出:高流量、低水頭から中水頭の要件の下で、下水を処理場に持ち上げたり、雨水を排出したりするために使用されます。多くの下水ポンプ場では、下水を汲み上げるために斜流ポンプ（垂直タービン ポンプ）を使用しています。-
• 海洋および海洋エンジニアリング:船舶やプラットフォームのバラスト、冷却、消火水システムに使用され、コンパクトなポンプ設計と中程度の揚程容量が必要です。{0}
• 雨水管理:重力の影響を克服して、流出水を下水道または貯蔵タンクに持ち上げるのに使用されます。

斜流ポンプは、「中間」の理想的な選択肢と考えられます。軸流ポンプでは揚程が不十分で、高揚程の放射流ポンプではやりすぎのように見える場合は、混流ポンプが最初の選択肢となります。-

• 軸流ポンプと斜流ポンプの主な違い

1. 流れ方向と排出方法

• アキシャルフローポンプ：流体はポンプシャフトに沿って直線的に吐出されます。入口と出口の方向は両方ともポンプ シャフトと同一線上にあり、出口は通常入口の中心にあります。
• 斜流ポンプ：液体を一定の角度で吐出します。インペラは流体に後向きと外向きの両方の速度を与え、流路は円錐形です。したがって、通常は出口をオフセットするか、斜めの流れを収集するために渦巻き/スパイラル流路が必要です。

これは、配管レイアウトが異なることを意味します。軸流ポンプでは直管または直線配管が使用されることがよくあります。一方、斜流ポンプは通常、斜めの出口または渦巻き構造を持っています。立形設置では、軸流ポンプは水を垂直上方または水平方向に吐出することができ、立形斜流ポンプは水を一定の角度で上方に吐出します。

2.揚程と流量の比較

• 軸流ポンプ: 低揚程で非常に高い流量を実現します。非常に大きな流量 (例: 10,000 ～ 40,000 m3/h) を供給できますが、水頭はわずか数メートルです。システムが中程度の揚程 (10 ～ 15 m など) を必要とする場合、軸流ポンプが停止したり、流量が突然低下したりする可能性があります。
• 混合流ポンプ-: 中程度の揚程で大きな流量を供給します。数十メートルの揚程を達成しながら、高い流量を維持できます。選択経験: 必要なヘッドが<5 to 10 m and the flow rate is extremely high, choose an axial flow pump; if the required head is high (10 to 50 m) and a high flow rate is still needed, choose a mixed-flow pump. Axial flow pumps have a steep performance curve – the flow rate decreases rapidly as the head increases; mixed-flow pumps have a relatively flat curve and are more adaptable.

たとえば、軸流ポンプは揚程 5 m で 20,000 m3/h を供給できますが、揚程が 15 ～ 20 m に増加すると流量はゼロに近づきます。一方、同等の斜流ポンプでも、揚程 20 m で 15,000 m3/h を供給できる可能性があります。-したがって、斜流ポンプは、軸流ポンプの効果が低い動作範囲をカバーします。-

3. インペラの設計と構造

• 軸流インペラ: 外観は大型のプロペラやファンに似ており、幅広で平らなブレードがポンプ シャフトに沿って配置されています。通常、ブレードの数が少なく、オープン構造 (カバー プレートなし) があり、水の流れを直接後方に押します。ほとんどの軸流インペラにはカバー プレートがありませんが、単純なカバー プレートまたはサイド リングが装備されているものもあります。
• 斜流インペラ: 複数の湾曲した角度の付いたブレードを採用しており、これらのブレードをねじることにより、流体を横方向と後方 (つまり斜め) に同時に排出できます。斜流羽根車には通常、斜めの水流に対応する部分的なカバー プレートまたはリングが付いています。その形状は、らせん状または斜めの流れと呼ばれることもあります。

構造的には、斜流ポンプは通常、斜めに排出される水をガイドするためのより堅牢なケーシング（渦巻きまたはガイド ベーン）を備えており、多くの場合、運動エネルギーを圧力エネルギーに効率的に変換するためのガイド ベーンまたはディフューザーが組み込まれています。-一方、軸流ポンプ-は、よりシンプルなストレート スルー ケーシングを採用しています。-

4. 効率とパフォーマンス

• 軸流ポンプ-: 設計条件（高流量、低揚程）下で非常に効率的です。流路が直線であるため、この条件下ではエネルギー損失が最小限に抑えられます。ただし、その高効率範囲は比較的狭いです。-より高い揚程での運転を強制されると、効率が急激に低下します。
• 混合流ポンプ-: 幅広い流量/揚程範囲にわたって良好な効率を維持します。混流ポンプは通常、中程度の揚程範囲で高い効率を維持するために、流れを最適化した設計（シュラウドやガイド ベーンなど）を採用しています。-実際の動作では、中程度の揚程で動作する斜流ポンプ-は、わずかに高い揚程で同様の作業を行う軸流ポンプよりもエネルギー消費が少なくなる可能性があります。-。

つまり、軸流ポンプは純粋に高流量 (最低揚程) に優れています。一方、斜流ポンプは流量と揚程の両方にわたる総合的な性能で優れています。 KSB が述べているように、斜流ポンプは中揚程、中流量範囲で比較的平坦な流量曲線を持ちますが、軸流ポンプは低揚程、最大流量範囲で急峻な曲線を持ちます。したがって、流量のみが問題となる場合、軸流ポンプは大幅なエネルギー節約を実現します。特定の揚程が必要な場合、斜流ポンプはエネルギーをより効率的に利用します。

5. 性能比較: 斜流ポンプと軸流ポンプ

実際の選択では、動作点 (流量 Q と揚程 H) を決定することが重要です。

• 軸流ポンプの性能：極低揚程で優れた流量を実現します。たとえば、軸流ポンプは揚程 5 m で 10,000 m3/h の流量を達成できますが、流量は 5 ～ 10 m を超えると急速に減少し、非常に急峻な性能曲線になります。
• 斜流ポンプ性能：中揚程で高流量を実現。斜流ポンプは、落差 15 ～ 25 m で 8,000 ～ 15,000 m3/h の流量を達成できますが、性能が大幅に低下するのは落差 40 ～ 50 m 付近でのみで、比較的平坦な性能曲線を示します。
• つまり、軸流ポンプは、低揚程および高流量でより効率的です。-斜流ポンプは、特定の揚程（数十メートル）が必要な場合に優れた性能を発揮します。-

6. 構造の比較: 混合-流ポンプと軸流-流ポンプ

• 2 つの違いは、実際のポンプ構造からわかります。
• 軸流ポンプ: 通常、大口径のオープンまたはセミオープン羽根車を使用します。{{1}{2}多くの垂直軸流ポンプ-は、浸漬塔と単純なプロペラ羽根車を使用しており、ケーシング構造が単純で内部部品が少なくなっています。
• 斜流ポンプ-: よりコンパクトな構造で、多数の羽根車が斜めに配置されています。ケーシングには通常、ボリュートまたはガイドベーンが含まれます。

軸流ポンプはメンテナンスの面で内部構造がシンプルで部品点数も少ないですが、オープン羽根車にゴミが絡まり詰まりが発生する場合があります。斜流ポンプにはより多くの部品（ガイド ベーンや多段構造など）が含まれますが、通常は耐摩耗性のリングまたはブッシングが装備されており、流体中の固体粒子に対して一定の耐性があります。-

• 適切なポンプを選択するには: 軸流ポンプか斜流ポンプか?

選択するには次の手順に従ってください。

1. 動作条件の定義: 動作点での必要な流量 (Q) と揚程 (H) を決定します。
2. 性能曲線を比較します: 動作点が低いヘッドを必要とする場合 (例:<5 to 10 m) and a very high flow rate, an axial flow pump is usually the ideal choice; if a higher head (e.g., 10 to 50 m) is required and the flow rate is still relatively high, a mixed flow pump is more suitable.
3. 設置条件を考慮する: 軸流ポンプは通常、直管セクションを必要とし、垂直に設置される場合があります。斜流ポンプは吸込条件に注意が必要です。
4. 媒体の特性を評価する: 流体に固体粒子が含まれている場合は、斜流ポンプ（特にセミオープン インペラを備えたもの）の方が有利です。-
5. 効率とコストのバランスをとる: 予想されるエネルギー消費量と購入コストを比較します。一般に軸流ポンプは単位流量あたりのコストが低くなりますが、より高い揚程が必要な場合は、斜流ポンプの方がエネルギー効率が高い場合があります。-

たとえば、ポンプが揚程 5 m で 12,000 m3/h を供給する必要がある場合、軸流ポンプが最も効率的な選択肢になります。ポンプが揚程 20 m で 12,000 m3/h を供給する必要がある場合、斜流ポンプの方が優れています。揚程が約 50 ～ 60 m を超える場合は、ラジアルフローポンプまたは多段ポンプを検討する必要があります。

軸流ポンプと斜流ポンプの選択原理を理解するには、実際の動作条件の流量と揚程の要件を一致させるかどうかが決まります。軸流ポンプは、低揚程で非常に高い流量を供給できます。一方、斜流ポンプは、より高い揚程で高い流量を実現します。流れの方向、性能曲線、羽根車の構造を比較することで、特定の用途に最適なポンプを選択できます。