ポンプ曲線は、流体輸送ソリューションを設計する際にエンジニアのガイドとして機能するだけでなく、ユーザーがポンプの予防保守を実行するための情報も提供します。.
この記事では、遠心ポンプの曲線について解説し、その読み方と使用方法について説明します。遠心ポンプの曲線を徹底的に理解したい方は、こちらの記事をお読みください。.
遠心ポンプ曲線とは何ですか?
ポンプ曲線チャートは、ポンプのさまざまなパフォーマンスパラメータ間の関係を表す曲線であり、さまざまな条件下での水ポンプのパフォーマンスと動作状態を示します。.
ポンプ性能曲線チャートには次の情報が含まれています。
🔸ポンプヘッド
🔸流量
🔸NPSH（正味吸引ヘッド）
🔸インペラサイズとポンプ性能
🔸ポンプ効率曲線
🔸RPM（1分間の回転数）
🔸BEP（最高効率ポイント）
遠心ポンプの曲線は、ポンプを選択するための重要なツールであるだけでなく、ポンプのさまざまな動作点の状態がポンプの特性曲線によって推奨された値から外れているかどうかを確認するためのメンテナンス作業の基準でもあります。.
図 Y 軸はメートル単位の揚程を表し、X 軸は m³/h または L/s 単位の流量を表します。.
赤い線はポンプの最適効率範囲を表し、ポンプは高い効率を達成し、摩耗を最小限に抑えます。.
ポンプの性能曲線の読み方
エンジニアは通常、ポンプの初期選定にポンプ性能曲線を使用します。ポンプ揚程や流量、そしてそれらの交点といったポンプ曲線の情報を用いることで、ポンプのモデルを大まかに選定することができます。.
ポンプの性能曲線を理解するには、まずポンプの様々な性能パラメータを理解する必要があります。ポンプの性能曲線を深く理解するために、以下の内容をお読みください。.
1. ポンプヘッド
ポンプ曲線のY軸はポンプヘッドを表し、これはポンプが液体を汲み上げることができる高さを表します。簡単に言えば、ポンプの吐出口から最終的な汲み上げ高さまでの垂直距離です。実際の計算では、エルボ損失や配管摩擦などの要因も考慮する必要があります。.
以下はポンプヘッドのより詳細な説明です。, 総動圧.
総動圧
何ですか TDH ポンプ曲線におけるTDHとは？簡単に言うと、ポンプ曲線のY軸は通常、TDHを表します。ポンプの全動揚程は、静揚程、圧力揚程、動力揚程、摩擦損失などのポンプの要素の合計です。これは、上記の要素を考慮した上で、ポンプが流体を揚程できる高さと理解できます。通常はメートルまたはインチで表されます。.
全動圧を計算するにはどうすればいいですか?
TDH = 静揚力 + 圧力ヘッド + 速度ヘッド + 摩擦損失
- 静的揚程：静的揚程とは、ポンプが静止しているときのポンプの吸入口と液面との間の高さの差を指します。.
- 圧力水頭：圧力水頭とは、流体によって発生する静圧です。つまり、配管内の流体の圧力によって生じる水頭を指します。ポンプの吸入端と吐出端では異なる圧力水頭が発生します。流体の圧力が高いほど、圧力水頭も大きくなります。.
- 速度水頭：速度水頭とは、流体の運動エネルギーが流体を流動中に持ち上げる高さのことです。流体の速度が速いほど、速度水頭も大きくなります。.
- 摩擦損失: 摩擦損失は、ポンプが流体を輸送しているときにパイプラインのエルボ、バルブ、パイプで発生するエネルギー損失です。.
全動圧計算式
TDH=H 静的 + H プレッシャー + H 速度 + H 摩擦
2. 流量
ポンプ性能曲線のX軸は流量を表します。これは、ポンプが単位時間あたりに送り出せる流体の量と理解できます。通常、立方メートル/時（m³/h）またはリットル/秒（L/s）で表されます。.
3. ポンプ曲線の最高効率点
この動作状態において、ポンプは最高の効率と最低の摩耗を実現します。 .
4. インペラサイズとポンプ性能
インペラのサイズはポンプの性能に影響します。インペラのサイズを大きくすると、より大きなインペラがより多くの液体を押し出すことができるため、ポンプの流量が増加します。親和力の法則（H ∝ D²、Dはインペラの直径）によれば、インペラのサイズを大きくするとポンプの揚程も増加します。.
ただし、インペラのサイズを大きくするだけでは必ずしも効率が向上するわけではないことに留意することが重要です。インペラを大きくすると、回転を維持するためにより高出力のモーターが必要になります。ポンプの効率曲線上で最適な点を見つける必要があります。.
5. ポンプ効率曲線
ポンプ効率曲線は、さまざまな条件下でのポンプの効率的な動作、つまりモーターの入力電力のどれだけが液体の移動に使用されるかを示すため、ポンプ分析において非常に重要です。.
ポンプ効率曲線は、BEP（最高効率点）と高効率範囲を特定するのにも役立ちます。BEPまたは高効率範囲とは、ポンプが最大の性能を発揮し、摩耗を最小限に抑える範囲です。.
6. 回転数
ポンプの回転速度は、実際の運転時の揚程と流量に大きな影響を与えます。ポンプを選定する際には、最高効率点における回転速度を考慮する必要があります。.
7. NPSH
正味吸引ヘッドは、ポンプ運転中のキャビテーションを防止するための重要な指標です。NPSHには2つのパラメータがあります。.
- NPSH A: ポンプの実際の動作に必要な NPSH。.
- NPSH R: ポンプの動作に必要な最小 NPSH。.
ポンプデリバリーソリューションを設計する際、NPSH A > NPSH R ポンプ内でキャビテーションが発生しないように、ポンプの吸入端に十分な圧力がかかるようにする必要があります。.
ポンプ曲線上の NPSH を読み取るにはどうすればよいでしょうか?
ポンプ曲線では、NPSH は X 軸に垂直な破線になります。.
異なるポジションには異なるNPSH値があることがわかります。上記の内容では、NPSHにはNPSHが含まれると述べました。 A （実際に動作中に必要となるNPSH）およびNPSH R （動作に必要な最小NPSH）。NPSHは A > NPSH R ポンプ内でキャビテーションが発生しないようにする必要があります。.
点Aの位置が決定され、点AがNPSHの範囲に近いことがわかります。 R 8mです。そのため、ポンプ供給システムを設計する際には、NPSHが A キャビテーションをより効果的に防止するには、8m 以上が必要です。.
各ポンプ曲線は ポンプメーカー 全く同じではありませんが、ポンプの性能曲線におけるさまざまなパラメータの意味を理解できれば、メーカーが提供するポンプ曲線に基づいて簡単にポンプを選択できます。 .
ポンプ選択曲線の使用方法は?
上記の説明で、ポンプ曲線の基礎はご理解いただけたかと思います。これで、ポンプのモデル選定に活用できるようになります。.
- 必要な流量と揚程データを使用して、ポンプの動作点を決定します。.
- 最高効率点 (BEP) は動作点の近くにあります。.
- BEP を使用すると、ポンプ曲線から最適なモーター電力を決定できます。.
専門家のヒント:
💡 選択する際は ポンプ, 高効率範囲内に収まり、耐用年数を最大限に高めるために、BEP と同じかそれに近いものを選択するようにしてください。.
💡 ポンプメーカーが提供するポンプカーブを使用することで、既存のポンプのメンテナンスを行うことができます。例えば、ポンプのBEPに基づいてインペラのサイズを調整したり、配管やエルボを改造したりすることで、摩耗を最小限に抑え、効率を向上させることができます。.
比重と粘度がポンプに与える影響
1. ポンプ曲線は比重によってどのように変化しますか?
流体の比重はポンプの出力に影響します。比重が大きいほど、ポンプの消費電力は大きくなります。.
流体の比重と密度の関係によれば、流体の比重が大きいほど密度も大きくなります。流体の密度が増加すると、流体を輸送するポンプシステムの抵抗が大きくなり、流体を輸送するためにポンプシステムに必要な電力が増加します。.
ポンプが予想よりも比重の大きい流体を送り出すと、ポンプの消費電力が増加し、ポンプの流れが不安定になり、摩耗が加速し、ポンプ システムの効率と耐用年数が低下します。.
2. 粘度がポンプ性能に与える影響
流体の粘度の変化は、ポンプの出力、流量、揚程に影響を与えます。流体の粘度が増加すると、流量は減少し、出力と揚程は増加します。.
ポンプが輸送する流体の粘度が増加すると、配管内の流体の流れ抵抗が増加し、流体の流動性が低下し、流量もそれに応じて減少します。同じ流量を維持するために、ポンプシステムは出力を増加させる必要があり、その結果、ポンプの消費エネルギーが増加します。.
流体の粘度が増加すると、パイプライン内の流体の流動抵抗が増加します。これらの抵抗を克服するために、ポンプシステムは流体を輸送するためにより大きな力（揚程）を必要とし、その結果、ポンプ揚程が増加します。.
したがって、流体の粘度が増加すると、ポンプは流体を輸送するためにより多くの電力を必要とし、その結果、流量が減少し、ポンプ電力が増加し、ポンプ効率が低下すると結論付けることができます。.
結論
つまり、ポンプカーブはポンプの選定とメンテナンスにおいて非常に重要なデータを提供します。流量、揚程、電力などのデータに基づいて、ポンプの効率的な運転範囲を決定し、適切な選定や最適なメンテナンスを行うことで、効率を最大化することができます。.
よくある質問
容積式ポンプ曲線
容積式ポンプは、ポンプ内部の容積の定期的な変化を利用して流体を送り出すため、容積式ポンプの曲線では流量は圧力によって変化しません。.
容積式ポンプのグラフでは、流量対圧力特性曲線はほぼ水平になります。.
ポンプ曲線 出力 vs 流量
ポンプのパワーは流量の増加とともに指数関数的に増加します。.
流量が増加すると、流体はパイプ内でより大きな抵抗を生じ、ポンプは流体を押し出すためにさらに電力を増加させる必要があります。.
VFD はポンプ曲線にどのように影響しますか?
VFD システムは、ポンプ システムの負荷の変化に応じてモーターの速度を調整し、それによってポンプの速度を変えることができます。.
VFD システムを介してポンプの速度を調整することにより、ポンプシステムの流量と揚程を正確に制御でき、エネルギーを節約し、不要な損失を削減し、ポンプは常に高効率の動作を維持し、ポンプの耐用年数を延ばし、メンテナンスコストを削減できます。.
ポンプ曲線とシステム曲線
ポンプシステム抵抗曲線は、ポンプシステム全体が流体を押し出すために克服する必要がある抵抗と流量の変化を示します。これらの抵抗には、パイプラインの摩擦、曲げ損失、バルブ損失などが含まれます。.
ポンプシステムの抵抗曲線において、ポンプ曲線は流量の増加に伴って徐々に減少し、ポンプシステム曲線は流量の増加に伴って徐々に増加します。この2つの曲線の交点がポンプシステムの動作点です。このとき、ポンプシステムの揚程と抵抗は釣り合い、ポンプシステムの最適な動作点となります。.
