遠心ポンプの性能が実際のアプリケーションで設計曲線と異なる理由

遠心ポンプを選択する場合、エンジニアは通常、必要な流量、揚程、効率、流体特性、および動作条件から始めます。その後、メーカーは性能曲線または計算された負荷点を提供します。

ただし、設置後、お客様はポンプが期待どおりの流量、揚程、出力、または効率で動作しないことに気づくことがあります。

これは、必ずしもポンプが不適切に設計または製造されたことを意味するものではありません。ポンプの性能は、いくつかの相互作用要因の結果です。最終的な動作条件は、ポンプ自体だけでなく、油圧システム、流体、設置、動作速度、製造公差、測定条件にも依存します。

遠心ポンプの選択、試運転、トラブルシューティングを行う際には、これらの要素を理解することが重要です。

 

 

1. ポンプの性能曲線がシステム全体ではない

遠心ポンプの性能曲線は、指定された速度および定義された条件下での流量、揚程、効率、出力、および NPSH の関係を表します。ただし、実際の動作点は、ポンプ曲線とシステム曲線の間の相互作用によって決まります。

システム曲線は、静水頭と摩擦損失を含む、さまざまな流量で配管システムに必要な全水頭を表します。実際の流量は、ポンプ曲線がシステム曲線と交差する場所で確立されます。

を実現するために設計されたポンプを意味します。60 m の落差で 100 m3/hインストール後にその正確なポイントが自動的に配信されるわけではありません。

たとえば、実際のシステム抵抗は、次の理由により高くなる可能性があります。

配管径が長いか小さい-

追加のエルボ、バルブ、またはストレーナー

静的標高の変化

異なるバルブ位置

予期せぬ圧力損失

オペレーティング システムの変更

システム抵抗が変化すると、ポンプの動作点も変化します。

したがって、システム曲線を考慮せずに現場のパフォーマンスをカタログのデューティポイントと比較すると、誤った診断につながる可能性があります。

 

2. 油圧設計は反復的なプロセスである

初期の水力計算はポンプ開発の始まりにすぎません。

ポンプの設計者は、必要な流量と揚程を考慮して、インペラ、ボリュートまたはディフューザーの通路、クリアランス、およびその他の油圧コンポーネントを開発します。数値流体力学 (CFD) を使用して、流れの分布、圧力発生、効率、再循環、キャビテーション挙動、および水力を評価できます。

望ましいパフォーマンスが達成されるまでに、設計を数回繰り返す必要がある場合があります。 PumpWorks は、ベーンの形状、流路、内部クリアランスの比較的小さな変更でも油圧性能に影響を与える可能性があると指摘しています。

これが、信頼性の高いポンプ開発プロセスが単一の計算や CFD シミュレーションに依存しない理由です。

一般的なエンジニアリング手順は次のとおりです。

初期設計 → CFD解析 → 設計の最適化 → メカニカルレビュー → 試作/製造 → 工場テスト → 最終検証

目標は、油圧モデルが最終的には製造可能でテスト可能なポンプとなるようにすることです。

 

3. 油圧設計は機械製造と連携する必要がある

理想的な油圧モデルはコンピューター内に存在しますが、完成したポンプは現実の世界で鋳造、機械加工、組み立て、操作する必要があります。

以下に対応するために油圧通路を変更する必要がある場合があります。

鋳造要件

肉厚

加工アクセス

シャフトとベアリングの配置

組み立てクリアランス

構造強度

腐食代

メンテナンス要件

鋳造や機械加工でも寸法公差が生じます。たとえば、鋳造収縮、機械加工公差、表面仕上げ、および組み立てクリアランスは、油圧通路の最終的な形状に影響を与える可能性があります。

このため、ポンプの性能は油圧設計ソフトウェアだけでなく、製造能力と品質管理にも依存します。

 

4. テストされたポンプは一般的なカタログ曲線と異なる場合があります

もう 1 つの重要な点は、一般的に公表されている曲線そして認定されたパフォーマンス曲線.

Hydraulic Institute は、公表されたポンプ曲線はポンプ モデルの予想される特性を表す一方、認定曲線は購入した特定のポンプとインペラ トリムに適用され、該当する受け入れテスト規格とグレードが含まれる場合があると説明しています。

この区別は産業プロジェクトでは特に重要になります。

ファミリ曲線から選択されたポンプには、いくつかの可能性があります。

ポンプサイズ

インペラの直径

速度

構成

油圧設計

したがって、最終的に製造されたユニットは、適切なポンプ固有のデータを使用して評価する必要があります。また、プロジェクトの仕様で必要な場合は、性能受け入れテストを行う必要があります。{0}

工場テストは、設計モデルと完成した物理ポンプを接続する最終検証段階です。

 

5. 汲み上げる液体によって性能が変化する

公表されている遠心ポンプの曲線の多くは、指定された試験条件下での水に基づいています。実際のプロセス液体は異なる挙動をする可能性があります。

粘度は特に重要です。透明な水と比較して、液体の粘性が高いと一般にポンプ内の水圧抵抗が増加し、入力電力が増加する一方で流量、揚程、効率が低下する可能性があります。 Hydraulic Institute は、粘性液体での遠心ポンプの性能を評価するための補正方法を提供しています。

次のような他のプロパティもアプリケーションの結果に影響を与える可能性があります。

密度

粘度

温度

蒸気圧

固体または気体の存在

したがって、水を使用して生成されたポンプ曲線は、すべてのプロセス液体の正確な性能曲線として自動的に処理されるべきではありません。メーカーのデータは実際の流体条件を使用して評価する必要があります。

 

6. 速度とインペラ直径が重要

遠心ポンプの性能は、回転速度とインペラの形状に大きく依存します。

動作速度を変更すると、ポンプ曲線が変化します。同様に、インペラをトリミングすると、利用可能なヘッドとその結果生じる動作点が変化します。 Hydraulic Institute は、ポンプ曲線とシステムの動作条件を変える可能性がある要因として、ポンプ速度とインペラのトリミングを特に特定しています。

これは、可変周波数ドライブを備えたモーターによって駆動されるポンプに特に関係します。-

実際のモーター速度が元の曲線に使用された条件と異なる場合、測定されたフィールド性能をその曲線と直接比較すると、誤解を招く結論が得られる可能性があります。

 

7. インストールは実際のパフォーマンスを変える可能性があります-

ポンプ自体が工場でのテスト要件を満たしていても、設置が不十分だと現場での性能に影響を与える可能性があります。

特に重要なのは吸気配管です。近くのエルボ、バルブ、減速機、またはその他の継手によって流れが乱れると、ポンプの性能が低下し、キャビテーション、脈動、および過度の油圧力が発生するリスクが高まる可能性があります。 Hydraulic Institute では、さまざまな構成に応じて、適切な吸込配管配置と十分な直管長-を推奨しています。-

その他のインストール要素には次のようなものがあります。

ポンプの位置調整が正しくない

パイプひずみ

不適切な吸引条件

吸引ラインに入る空気

基礎またはグラウトが不十分である

バルブの位置が正しくない

不適切な計器の設置場所

これらの問題は、実際の原因がポンプ システムにある場合でも、「ポンプの性能の問題」のように見える場合があります。

 

8. フィールド測定は正しく解釈される必要がある

パフォーマンス調査では、単に「流量」と「圧力」以上のものを測定する必要があります。

有用な現場評価には次のものが含まれます。

流量＋吸入圧力＋吐出圧力＋ポンプ速度＋モータ動力＋流体特性＋振動＋温度

ポンプの総揚程は、単一の圧力計に依存するのではなく、関連する吸入条件と吐出条件から計算する必要があります。 Hydraulic Institute のトレーニング資料では、ポンプのテスト、計装、全揚程計算、効率計算、NPSH、トラブルシューティングがポンプ-システム評価の相互接続部分として特定されています。

測定場所と機器の精度も重要です。ポンプ ノズルから遠く離れて取り付けられた圧力計には、ポンプに直接起因するものではない追加の配管損失が含まれる可能性があります。

 

9. 予測パフォーマンスと実際のパフォーマンスの差を減らす方法

信頼性の高いエンジニアリング手法では、ポンプ単体ではなくポンプ システム全体を考慮する必要があります。

注文する前に:

実際の流量、揚程、流体、温度、速度、動作範囲を定義します。

公称負荷点のみに依存するのではなく、システム曲線を計算します。

NPSH の状態と吸入配管を確認してください。

選択した羽根車の直径とモーターの定格を確認してください。

必要に応じて、ポンプ固有のパフォーマンス データをリクエストします。{0}

重要なアプリケーションの工場でのパフォーマンス テストを指定します。

インストール後:

アライメントと配管の取り付けを確認します。

実際のポンプ速度を確認してください。

吸入・吐出状態を確認してください。

流量、圧力、電力、振動を測定します。

計算された動作点をポンプ曲線およびシステム曲線と比較します。

このアプローチは、ポンプの設計上の問題からのシステムまたはインストールの問題.

実際のポンプの性能は、ポンプの設計、製造、流体特性、システムの油圧、設置、操作、測定の間の相互作用の結果です。{0}}

パフォーマンス曲線は不可欠なエンジニアリング ツールですが、決して単独で考慮すべきではありません。

フィールド ポンプが期待される流量または揚程に達しない場合、正しいアプローチは、ポンプの油圧設計やインペラ構成から配管、動作速度、流体特性、測定方法に至るまで、システム全体を調べることです。{0}}

正確なポンプの選択、適切なテスト、管理された製造、および適切なシステムのコミッショニングを組み合わせることで、予測されたパフォーマンスと実際のパフォーマンスの間のギャップを大幅に減らすことができます。