配管の設計やレイアウトが適切でないと、ポンプ システムで油圧の不安定性やキャビテーションなどの問題が発生する可能性があります。キャビテーションを防止するには、吸入配管と吸入システムの設計に重点を置く必要があります。キャビテーション、内部再循環、空気の混入により、騒音や振動のレベルが高くなり、シールやベアリングが損傷する可能性があります。

ポンプ循環ライン

時 横型分割ケースポンプ 異なる動作点で動作する必要がある場合、ポンプで汲み上げた液体の一部をポンプの吸引側に戻すための循環ラインが必要になることがあります。これにより、ポンプは BEP で効率的かつ確実に動作し続けることができます。液体の一部を戻すといくらかの電力が無駄になりますが、小型ポンプの場合、無駄になる電力はごくわずかです。

循環液は、吸引ラインやポンプ入口パイプではなく、吸引源に送り返す必要があります。 吸引ラインに戻すと、ポンプの吸引時に乱流が発生し、動作に問題が生じたり、損傷したりします。 戻される液体は、ポンプの吸引点ではなく、吸引源の反対側に流れ戻す必要があります。 通常、適切なバッフル配置または他の同様の設計により、戻り液体が吸引源で乱流を引き起こさないようにすることができます。

並列操作

単一の大きな 横型分割ケースポンプ 実現不可能な場合や、特定の高流量アプリケーションでは、複数の小型ポンプを並列で動作させる必要があることがよくあります。たとえば、一部のポンプ製造元は、大流量ポンプ パッケージに十分な大きさのポンプを提供できない場合があります。サービスによっては、1 つのポンプでは経済的に機能できない広範囲の動作流量が必要です。これらの高定格サービスでは、ポンプを BEP から離れて循環または動作させると、大きなエネルギーの浪費と信頼性の問題が発生します。

ポンプを並列で動作させると、各ポンプが単独で動作する場合よりも流量が少なくなります。 2 つの同一ポンプを並列で動作させると、合計流量は各ポンプの流量の 2 倍未満になります。 並列動作は、特殊なアプリケーション要件があるにもかかわらず、最後の手段として使用されることがよくあります。 たとえば、多くの場合、可能であれば、3 つ以上のポンプを並列で動作させるよりも、2 つのポンプを並列で動作させる方が適しています。

ポンプの並列運転は危険で不安定な運転となる場合があります。並列運転するポンプは、サイズ、操作、監視を慎重に行う必要があります。各ポンプの曲線 (パフォーマンス) は、2 ～ 3 % 以内で類似している必要があります。結合されたポンプの曲線は、比較的平坦である必要があります (並列運転するポンプの場合、API 610 では、デッド センターまでの定格流量でのヘッドの少なくとも 10 % のヘッド増加が要求されています)。

水平分割 ケースポンプ パイピング

配管設計が不適切だと、ポンプの過度の振動、ベアリングの問題、シールの問題、ポンプ部品の早期故障、または壊滅的な故障につながる可能性があります。

吸引配管は、液体がポンプのインペラの吸引穴に到達するときに、圧力や温度などの動作条件が適切でなければならないため、特に重要です。スムーズで均一な流れにより、キャビテーションのリスクが軽減され、ポンプが確実に動作できるようになります。

パイプとチャネルの直径は、揚程に大きな影響を与えます。大まかに言うと、摩擦による圧力損失は、パイプの直径の 5 乗に反比例します。

たとえば、パイプの直径が 10% 増加すると、ヘッド損失が約 40% 減少します。同様に、パイプの直径が 20% 増加すると、ヘッド損失が 60% 減少します。

言い換えれば、摩擦によるヘッド損失は、元の直径のヘッド損失の 40% 未満になります。ポンプ用途では正味正吸込ヘッド (NPSH) が重要なので、ポンプの吸込配管の設計は重要な要素となります。

吸入配管はできる限り単純かつ直線にし、全長を最小限にする必要があります。遠心ポンプでは、乱流を避けるために、通常、直線の長さは吸入配管の直径の 6 ～ 11 倍にする必要があります。

一時的な吸引フィルターが必要になることはよくありますが、永久的な吸引フィルターは一般的には推奨されません。

NPSHRの削減

配管およびプロセス エンジニアは、ユニット NPSH (NPSHA) を増やす代わりに、必要な NPSH (NPSHR) を減らそうとすることがあります。NPSHR はポンプの設計とポンプ速度の関数であるため、NPSHR を減らすことは困難でコストのかかるプロセスであり、選択肢も限られています。

インペラの吸引オリフィスと水平分割ケース ポンプの全体サイズは、ポンプの設計と選択において重要な考慮事項です。インペラの吸引オリフィスが大きいポンプは、NPSHR が低くなります。

ただし、インペラの吸引オリフィスが大きいと、再循環の問題など、動作上および流体力学上の問題が発生する可能性があります。通常、速度が低いポンプでは必要な NPSH は低く、速度が高いポンプでは必要な NPSH は高くなります。

特別に設計された大型の吸引オリフィスインペラを備えたポンプは、高い再循環の問題を引き起こす可能性があり、効率と信頼性が低下します。一部の低 NPSHR ポンプは、全体的な効率がアプリケーションにとって経済的でないほど低速で動作するように設計されています。これらの低速ポンプは信頼性も低くなります。

大型の高圧ポンプは、ポンプの位置や吸引容器/タンクのレイアウトなど、実際の現場の制約を受けるため、エンドユーザーは制約を満たす NPSHR を備えたポンプを見つけることができません。

多くの改修・改造工事では、現場のレイアウトを変更できないにもかかわらず、現場に大型の高圧ポンプが必要になります。この場合は、ブースターポンプを使用する必要があります。

ブースター ポンプは、NPSHR が低い低速ポンプです。ブースター ポンプの流量はメイン ポンプと同じである必要があります。ブースター ポンプは通常、メイン ポンプの上流に設置されます。

振動の原因の特定

低流量 (通常は BEP 流量の 50% 未満) は、キャビテーション、内部再循環、空気混入による騒音や振動など、いくつかの流体力学的問題を引き起こす可能性があります。一部のスプリット ケース ポンプは、非常に低い流量 (BEP 流量の 35% 程度) でも吸引再循環の不安定性に耐えることができます。

他のポンプの場合、吸引再循環は BEP フローの約 75% で発生する可能性があります。吸引再循環は、ポンプのインペラ ブレードの約半分のところで発生する損傷や穴あきを引き起こす可能性があります。

出口再循環は、低流量時にも発生する可能性がある流体力学的不安定性です。この再循環は、インペラまたはインペラ シュラウドの出口側のクリアランスが不適切であることによって引き起こされる場合があります。また、穴あけやその他の損傷につながる可能性もあります。

液体の流れに蒸気泡があると、不安定性や振動が生じることがあります。キャビテーションは通常、インペラの吸引ポートを損傷します。キャビテーションによって発生する騒音や振動は他の故障と似ていることがありますが、ポンプのインペラの穴あきや損傷の位置を検査すると、通常は根本的な原因が明らかになります。

沸点に近い液体をポンプで送るときや、複雑な吸引配管によって乱流が発生するときは、ガスの巻き込みがよく発生します。