横型渦巻ポンプとは何ですか?動作原理と種類

横型渦巻ポンプとは何ですか?

横型遠心ポンプは、水平に取り付けられたシャフトと回転するインペラを備えたポンプで、遠心力を発生させて液体を移動させます。インペラは固定ケーシング内で回転し、液体を加速し、モーターの機械エネルギーを速度と圧力に変換します。

分類はシャフトの向きによって異なります。シャフトが地面と平行に走ると、この機械は横型遠心ポンプになります。地面に対して垂直に動くと立型ポンプになります。インペラとケーシングはどちらの構成でもほぼ同一ですが、向きによって設置、メンテナンス、および油圧動作が変わります。

代表的な例としては、 SLWシリーズ横型渦巻ポンプ 、上水および軽工業サービスに広く使用されている単段エンドサクションマシンです。

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横型遠心ポンプはどのように動作するのですか?

すべての遠心ポンプは同じ原理で動作します。モーターがシャフトを回転させ、シャフトがインペラを回転させ、インペラが液体を外側に押し出します。液体は吸引ノズルを通って、回転要素の中心にある低圧ゾーンであるインペラーアイに流入します。湾曲した羽根が液体を捉え、外径に向かって加速します。液体は羽根車の先端から、断面が徐々に広がる螺旋状の流路である渦巻きケーシング内に移動します。流れが遅くなると、運動エネルギーが圧力エネルギーに変換され、加圧された液体が吐出ノズルから排出されます。

つまり、ポンプは機械エネルギーを運動エネルギーに変換し、さらにパイプの摩擦、静的揚力、システム抵抗を克服できる圧力エネルギーに変換します。

遠心力の役割

遠心力は液体を回転中心から外側に押し出す力です。濡れた傘を素早く回すと、水が端から飛び散るという同じ効果が見られます。ポンプ内部では、回転するインペラが液体をケーシング壁に向かって噴射します。インペラの速度が高くなると運動エネルギーが増加し、ケーシングはその運動エネルギーをより高い吐出圧力に変換します。

一般的なポンプ動作シーケンス

正しい操作は、次の固定シーケンスに従います。

1. ポンプに呼び水をかけます。始動前に、ケーシングと吸引ラインが液体で満たされている必要があります。遠心ポンプは自吸式ではないため、空気が溜まると流れが止まります。
2. モーターの始動トルクを低減し、圧力サージを避けるために、放出バルブを部分的に閉じた状態で開始します。
3. 希望の流量と圧力に達するまで、排出バルブを徐々に開きます。
4. 定常状態の動作を監視し、ベアリングの温度、振動、シールの状態をチェックします。
5. ウォーターハンマー防止のため、モーターを停止する前に吐出バルブを閉じてください。

横型遠心ポンプの主要コンポーネント

すべての横型遠心ポンプは、次の 5 つのコアコンポーネントを中心に構築されています。

• インペラ。エネルギーを液体に伝達する湾曲した羽根を備えた回転要素。クローズド、セミオープン、オープンのインペラは、さまざまな流体に適しています。
• ケーシングまたはボリュート。液体を収集し、速度を圧力に変換する固定ハウジング。
• 軸。ドライバーからインペラにトルクを伝達する回転部材。
• ベアリング。シャフトをサポートし、アライメントを維持するコンポーネント。ほとんどの工業用ポンプは、グリースまたはオイルで潤滑された転がり軸受を使用しています。
• シャフトシール。シャフトがケーシングを貫通する部分の漏れを防ぐ部品です。メカニカルシールはコンパクトで漏れが少ないです。パックドグランドシールは簡単ですが、定期的な調整が必要です。

サポート部品には、ポンプとドライバーを搭載するベースプレートと、2 つのシャフトを接続するカップリングが含まれます。大型の機械では、熱を管理するために水冷ベアリング ハウジングが追加される場合があります。

横型遠心ポンプと縦型遠心ポンプ: 主な違い

水平ポンプと垂直ポンプのどちらを選択するかは、システム設計における最初の決定事項の 1 つです。シャフトの向きにより、設置面積、メンテナンスアクセス、吸引動作が変わります。以下の表は、主な選択基準を比較したものです。

設計と設置

水平ポンプは、地面またはその近くのコンクリート基礎またはベースプレートに取り付けられます。オープンなレイアウトにより、電気モーター、ディーゼル エンジン、タービンとの位置合わせが簡単になり、フランジにも簡単に手が届きます。垂直ポンプは上部でモーターをサポートし、油圧端をピット、タンク、または井戸に吊り下げます。床面積は節約できますが、垂直方向のヘッドルームが必要なため、深いピット、復水器の井戸、および地下の駅にとって魅力的です。

メンテナンスと効率

横型ポンプは保守が容易です。ケーシングは上から開き、分割ケースモデルでは配管を邪魔することなく上半分が持ち上げられます。垂直ポンプは通常、モーターを持ち上げてシャフトアセンブリを引っ張る必要があり、ダウンタイムとクレーンコストが追加されます。効率はシャフトの向きではなく、主にインペラとケーシングの設計に依存しますが、水平配置ではより大型のインペラと二重吸入口が可能になるため、高流量での使用が支配的になります。アクセスが容易になり、ダウンタイムが短縮されるということは、総所有コストも削減されることを意味します。

横型渦巻ポンプの種類

横型遠心ポンプは、主に 2 つのケーシング配置に分類されます。

エンドサクションポンプは最も一般的で経済的です。液体は一端からインペラに入り、ケーシングがその周囲に単一の渦巻きを形成します。これらのポンプはコンパクトで安価で、幅広い材質で入手できるため、給水、HVAC 循環、軽度の化学サービスのデフォルトとなっています。

スプリットケースポンプは、シャフトの中心線を通る水平面に沿ってケーシングを分割します。上半分を持ち上げると、配管は接続されたまま、インペラ、シャフト、ベアリングが露出します。このため、 横型分割ケース遠心ポンプ 迅速なメンテナンスと信頼性が重要な大規模な自治体、電力、産業施設に適しています。多くのスプリットケースユニットは両吸込インペラを使用しており、これにより軸方向の推力のバランスが取れ、非常に大きな流量を効率的に処理できます。

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横型渦巻ポンプの選び方

選択はブランドを選択することではなく、義務を定義することから始まります。重要なパラメータは次のとおりです。

• 流量。将来の拡張予定を含む、単位時間あたりの必要量。
• 総頭数。ポンプが克服しなければならない静揚力、摩擦損失、吐出圧力の合計。
• 液体の性質。密度、粘度、温度、腐食性、固形分含有量によって、インペラのタイプ、ケーシングの材質、シールの設計が決まります。標準的な遠心ポンプは、高粘度の液体の処理に苦労します。
• NPSH マージン。利用可能な吸引ヘッドはポンプに必要な NPSH を超える必要があり、そうでない場合はキャビテーションによりインペラが損傷します。
• ドライバーとスピード。電気モーターが典型的です。ディーゼル エンジンまたは可変周波数ドライブは、遠隔地や変動する業務に適しています。
• インストールの制約。水平レイアウトが実用的かどうかは、床面積、基礎、吸込配管によって決まります。

信頼できるアプローチは、デューティポイント、パイプ形状、吸引条件、流体データを記載したデータシートを作成し、メーカーにインペラ、材料、シールを選択させることです。多くのメーカーは、完成したポンプを性能ベンチでテストして、納品された曲線が仕様と一致していることを確認します。

横型遠心ポンプの一般的な用途

横型遠心ポンプは、工業用液体ハンドリングの主力製品です。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。

• 市の上水と廃水。原水取水、配水、下水リフトステーション、雨水排水。
• 化学および石油化学プラント。耐食性材料を使用した酸、アルカリ、溶剤の移送。このような積極的な任務のために、エンジニアは多くの場合、 横型化学遠心ポンプ 卸売IHシリーズ横型化学遠心ポンプメーカー、OEM/ODM 江蘇双輪ポンプ機械製造有限公司は、中国の IH シリーズ横型化学遠心ポンプのメーカーおよび OEM です。 製品を見る→ 適切な合金とシーリングを使用します。
• 製鉄所と発電所。炉、凝縮器、補助システムの冷却水循環。
• 採掘作業。耐摩耗性の内部構造による給水とスラリーの処理。
• 農業用灌漑。運河、貯水池、井戸から配電ネットワークへの大流量の移送。

共通点は、予測可能なパフォーマンス、容易なメンテナンス、および幅広い材料の選択肢です。

よくある問題と予防メンテナンスのヒント

信頼性の高いポンプであっても、周囲のシステムの設計が適切でなかったり、無視されたりすると故障します。最も頻繁に起こる問題は次のとおりです。

• キャビテーション。利用可能な NPSH が低すぎると、インペラ内で蒸気泡が形成されて崩壊し、騒音、振動、孔食の原因となります。予防策: 吸引ラインを短く真っ直ぐにし、適切な吸引ヘッドを維持してください。
• メカニカルシールの漏れ。空運転、位置ずれ、または研磨粒子が原因です。予防策: 始動前に必ずプライミングを行い、ポンプの位置を調整してください。
• ベアリングの過熱。通常、位置ずれ、過負荷、または潤滑不良が原因で発生します。予防策: 定期的にアライメントをチェックし、予定どおりに注油してください。
• パフォーマンスの損失。インペラの摩耗とクリアランスの拡大により、出力が低下します。予防策: 計画的なオーバーホール中にウェアリングと内部クリアランスを検査します。

規律ある予防メンテナンスを行えば、しっかりとした構造の横型遠心ポンプは何十年も使い続けることができます。

結論

横型遠心ポンプは、シンプルな作動原理、堅牢な構造、便利なメンテナンスにより、主導的な地位を獲得しています。水平方向のシャフトの向きにより、アクセスしやすいレイアウト、好ましい吸引動作、およびドライバーの選択における柔軟性が提供されます。機械が経済的なエンドサクションモデルであっても、大容量用途向けの大型分割ケースユニットであっても、動作原理は同じです。回転するインペラが遠心力を生成し、ケーシングが速度を圧力に変換します。流量、揚程、液体特性、および利用可能な NPSH が定義されると、選択プロセスは簡単なエンジニアリング マッチングになります。特定のマシンを比較するには、メーカーの 横型遠心ポンプの製品範囲 実践的なスタート地点です。