横型遠心ポンプと縦型遠心ポンプ: 主な違い

ポンプの向きが重要な理由

ポンプの選択ミスは、データシートには記載されず、設置から数か月後に判明することがよくあります。ポンプは指定された流量と揚程を供給しますが、間違ったスペースを占有したり、メンテナンスが複雑になったり、吸引条件に問題が生じたりします。それが、間違った方向性を選択した場合の実際のコストです。

遠心ポンプは 1 つの動作原理を共有しています。それは、インペラがケーシング内で回転し、回転エネルギーを流体の速度と圧力に変換するというものです。シャフトが水平に設置されるか垂直に設置されるかは、ポンプの姿勢よりもはるかに多くの影響を及ぼします。設置面積、配管レイアウト、メンテナンスへのアクセス、駆動オプションはすべて、その選択によって決まります。

このガイドでは、シャフト設計、スペース、効率、NPSH、メンテナンス、駆動オプション、設置コストの 7 つの側面にわたって横型遠心ポンプと縦型遠心ポンプを比較します。最後にある 5 ステップのチェックリストは、比較を独自のシステムに適用するのに役立ちます。簡単に概要を説明すると、 以前の横型ポンプと縦型ポンプの比較 基本をカバーします。

横型渦巻ポンプとは何ですか?

横型遠心ポンプは、シャフトが水平面に配置され、ケーシングとドライバーが共通のベースプレートに取り付けられています。流体は吸引ノズルを通って軸方向に入り、インペラによって加速され、渦巻きケーシングを通って半径方向に出ます。ローターのサポートは設計によって異なります。

• エンドサクションポンプには、ベアリングハウジングから突き出たインペラが付いています。
• 水平分割ケース両吸込ポンプは、2 つのベアリング ハウジングの間でシャフトを支持します。
• 横型多段ポンプは、高圧用途向けに 1 つのケーシング内に複数の羽根車を積み重ねています。

横型ポンプは設置、検査、修理が簡単なため、一般産業サービスで主流となっています。ケーシングは分割または取り外し可能で、シャフトシールにはアクセス可能で、カップリングは位置合わせチェックのために露出されています。

弊社製品の典型的な例は次のとおりです。 SLWシリーズ横型渦巻ポンプ 、給水、HVAC 循環、および一般的な産業移送のための主力構成です。

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立形渦巻ポンプとは何ですか?

垂直遠心ポンプはシャフトを垂直に配置し、モーターはポンプ本体の上に取り付けられています。 2 つのファミリーがこのカテゴリーを支配しています。

• 垂直パイプライン ポンプは、バルブのように配管内にインラインで設置されます。吸入フランジと吐出フランジは垂直軸上に位置し、モーターはその上に直接配置されます。
• 長軸ポンプは、羽根車をピット、井戸、またはタンクに下げます。長いトランスミッション シャフトがインペラを取り付けデッキ上のモーターに接続します。

垂直配置は、床スペースが不足している場所や、ポンプのアクセス レベルより下の液体ソースがある場所に適しています。インペラを液体の近くまたは液体内に配置することにより、垂直ポンプは別個の呼び水システムを使用せずに排水溜めの排水、凝縮水の回収、および深井戸の取込みを処理します。

インライン構成の場合、 垂直パイプライン遠心ポンプ 配管に直接ボルトで固定できるため、床面積をほとんど占有しません。

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横型遠心ポンプと縦型遠心ポンプ: 7 つの主な違い

1. 軸の向きと全体の設計

シャフトの向きは根元の違いです。水平ポンプでは、シャフトは地面と平行に配置され、ローターの重量はラジアルベアリング上にあります。立型ポンプでは、シャフトが垂直に立ち、ローターの重量がモーター内のスラストベアリングまたはベアリングブラケットを介して伝達されます。

この決定は段階的に行われ、ケーシングの形状、シールの位置、ベアリングのレイアウト、結合方法がすべて決定されます。スペースの必要性、NPSH の動作、メンテナンスへのアクセス、およびドライバーのオプションは、シャフトの向きにまで遡ります。

2. スペース要件: 設置面積とヘッドルーム

横型ポンプは、ポンプ、モーター、ベースプレート、作業スペースのためにより多くの床面積を必要とします。垂直ポンプは設置面積をほぼモーターとポンプヘッドのサイズにトリミングします。これは、海上プラットフォーム、船舶のエンジンルーム、地下鉄駅などで貴重です。

その節約には余裕が必要になります。ロングシャフトポンプは取り付けプレートの上に数メートル伸びており、ローターを引っ張るにはホイストのための垂直方向のスペースが必要です。低い天井の下や密閉されたピット内では、その空間は存在しない可能性があります。オープンフロアは水平を好みます。頭上のクリアランスを備えたコンパクトな設置面積により、垂直方向に有利になります。

3. 効率と性能曲線の特性

同等の負荷では、水平ポンプは通常、同等の垂直設計よりもわずかに高い効率を達成します。流路が短く、軸受の配置がシンプルなため、摩擦損失が低く抑えられます。適切に設計された垂直ポンプを使用するとギャップは狭くなりますが、高流量でもギャップが消えることはほとんどありません。

曲線の形状も異なります。垂直タービンタイプのポンプは、より急峻な揚程-流量曲線を生成します。流量の変化に応じて揚程が顕著に変化するため、安定した流量で変動する静的揚程に適しています。水平ポンプはより平坦な曲線を実現し、幅広い流量範囲にわたって揚程を比較的一定に保つため、動作点は予測可能です。

4. NPSH の要件と吸引能力

NPSH (正味正吸引ヘッド) は、キャビテーションを防ぐためにポンプ吸引時に必要な圧力ヘッドです。 NPSH 要件が低いということは、高い吸引揚力、温かい液体、または長い吸引パイプに対する許容度がより高いことを意味します。

水平エンドサクションポンプは、インペラアイがサクションフランジの近くに位置するため、一般に NPSH 要件が低くなります。そのため、タンクのドローダウン、長い吸引ライン、高所設置に適しています。

垂直ロングシャフトポンプは異なるアプローチを採用しています。インペラが水中に沈んでいるため、吸込揚程の問題は完全に解消され、呼び水のための長い吸込パイプが必要ありません。そのため、排水溜め、井戸、復水ピットには自然な選択肢となります。対照的に、垂直パイプライン ポンプは液体の上に設置され、NPSH 要件がより高いため、通常は正の静的ヘッドまたはブースターが必要です。

5. メンテナンスと保守性

これは、日常の運用において 2 つの設計が最も異なる点です。横型ポンプは保守が容易です。メカニカル シールを交換するには、技術者がケーシング カバーのボルトを外し、インペラをスライドさせて外し、腰の高さでシールを交換します。ほとんどのサイズでは吊り上げ装置は必要ありません。

垂直ポンプにはより多くの計画が必要です。ロングシャフトポンプのシールまたは下部ベアリングを交換するには、モーターを持ち上げてシャフトアセンブリ全体を引っ張る必要があります。垂直パイプラインポンプでは、モーターのフックを外し、後部引き出しユニットを分解する必要があります。いずれにせよ、頭上のクリアランス、ホイスト、そして慎重な再調整が必要です。ダウンタイムが長くなり、修理ごとに人件費が高くなることが予想されます。

6. ドライバーとカップリングのオプション

横型ポンプはさまざまなドライバーに対応します。シャフトが床レベルにある場合は、ダイレクトカップリング、ギアボックス、またはベルトドライブを介して電気モーター、ディーゼルエンジン、蒸気タービン、または油圧モーターにシャフトを接続できます。これは、信頼性の高い送電網のない遠隔地や、需要のピーク時にエンジン出力で稼働するステーションにとって重要です。

垂直ポンプは通常、電気モーター駆動に限定されます。モーターはポンプの上部に取り付けられるため、その重量、フレーム サイズ、冷却のニーズが上部の構造に適合する必要があります。サイトにグリッド電力がない場合、またはエンジンのバックアップで稼働する予定がある場合は、それだけで水平ポンプが必要になります。

7. 設置の複雑さとコスト

垂直ポンプの見積もり価格は、同じ容量であれば通常より安くなりますが、総設置コストは異なります。横型ポンプには、コンクリート基礎、ベースプレートグラウト注入、シャフト位置合わせ、および配管サポートが必要です。ただし、設置後はすべてのコンポーネントが見えるため、試運転が容易になります。

垂直ポンプは油圧接続を簡素化します。パイプラインポンプはボルトでインラインに固定され、ロングシャフトポンプはバレルまたはピットに落とし込まれます。しかし、支持構造は高価になります。サポートデッキ、排出ヘッド、ロングシャフト、中間ベアリング、場合によっては防滴カバーが必要です。深いピットや排水溜めの土木工事は、ポンプの価格自体を超える場合があります。

運用コストも同じパターンに従います。横型ポンプは大規模なオーバーホールまでの稼働時間が長くなり、1 回あたりの修理コストが低くなります。縦型ポンプ、特に深型ロングシャフトタイプは、耐用年数にわたって部品代と人件費が高額になります。最初の請求書だけでなく、総所有コストを評価します。

アプリケーションの比較: 各ポンプ タイプが優れている点

どちらのデザインにも役割が確立されています。以下の表は、一般的な産業上の義務を推奨構成にマッピングしています。

深坑排水、湿潤坑汚泥処理、河川からの原水取水などに。 立型長軸ポンプ 水位が下がっても羽根車は水に浸かったままになるため、多くの場合、これが唯一の実用的な解決策となります。

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選択チェックリスト: 適切な構成を選択する方法

これら 5 つの手順を順番に実行すると、通常、適切な構成が明らかになります。

1. 義務点を定義します。流量と全揚程を決定し、ポンプ性能曲線上の動作点をマークします。他のすべての決定はこの点に依存します。
2. 設置スペースを検討します。利用可能な床面積と、提案されたポンプ位置の上の垂直方向のクリアランスを測定します。狭いフロアスペースと高いクリアランスが垂直方向を向いています。広々とした床面積は水平を指します。
3. 吸引状態を確認してください。深いサンプまたは低い液面は、垂直長軸ポンプを示しています。 NPSH マージンが狭い場合、または長い吸引パイプが水平ポンプを指している場合。
4. ドライバーのオプションを確認します。グリッド電力のみが利用可能な場合は、両方の構成が機能します。エンジンまたはタービンドライバーを計画している場合は、水平を選択してください。
5. 生涯コストを計算します。オプションを比較する前に、基礎工事、土木工事、設置労働、定期メンテナンス、予想されるダウンタイム、スペアパーツを購入価格に加えてください。

プラント設計時にこのシーケンスを適用すると、コンクリートを注入した後にポンプ構成を切り替えることを後悔することがなくなります。

結論と推奨事項

普遍的に優れた構成はありません。横型遠心ポンプは、効率性、メンテナンスへのアクセス、ドライバーの柔軟性の点で優れています。垂直遠心ポンプは、コンパクトな設置面積と、深いピット、井戸、タンクから液体を汲み出す能力で優れています。床面積が広く、プロセスで簡単なサービスが必要な場合は、横型を選択してください。スペースが狭い場合、液体ソースがポンプの下にある場合、または吐出ヘッドが大きく異なる場合は、垂直を選択してください。

選択を最終的に行う前に、使用ポイント、設置場所の制約、および既存のポンプの性能についてポンプ メーカーのアプリケーション エンジニアと話し合ってください。 NPSH マージンと設置スペースについて簡単に話し合うことで、後で費用のかかる再作業を防ぐことができます。