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正しいものを選択する 工業用ポンプ システムの効率と信頼性を確保するために非常に重要です。選択を誤ると、効率の低下、エネルギー消費量の増加、頻繁な故障、高額なメンテナンスにつながる可能性があります。このプロセスは、次の 4 つの主要な側面に基づいて体系的に評価する必要があります。 流体特性、システム要件、技術的性能、 そして 経済的な存続可能性。
流体特性を徹底的に評価
流体（媒体）の物理的および化学的特性は、ポンプの種類と構成材料を決定する主な要素です。
1.粘度
粘度は流体の流れに対する抵抗であり、ポンプの選択において最も重要な要素の 1 つです。
- 低粘度流体（水、軽油、化学溶剤など）： 最適な用途 遠心ポンプ 。遠心ポンプは高流量で効率的に動作します。
- 高粘度流体（アスファルト、重油、樹脂、シロップなど）： 容積式ポンプ (PD) を使用する必要があります。遠心ポンプは、高粘度の流体を扱う場合、大幅な摩擦損失により効率が急激に低下します。
2. 腐食性と摩耗性
- 腐食性流体 (強酸、強塩基): 特殊な材料で作られたポンプが必要です。 ステンレス合金鋼（316L、ハステロイ） または 非金属材料（PVDF、PP、PTFEライニング） 。漏れを防ぐために、シールレス ポンプ (磁気駆動ポンプなど) が好まれることがよくあります。
- 研磨液（砂、鉱石を含むスラリー）： などの耐摩耗構造を備えたポンプの選定が必要です。 スラリーポンプ または ペリスタルティックポンプ 柔軟なライナー付き。また、過度の摩耗を防ぐために、設計では流体速度を制御する必要があります。
3. せん断感度とガス含有量
- せん断に敏感な流体 (エマルジョン、ポリマー、一部の食品): 一部の流体は、ポンプ インペラのせん断力によって構造が損傷する可能性があります。このような場合、 低せん断容積式ポンプ (スクリューポンプやプログレッシブキャビティポンプなど) を使用する必要があります。
- ガス含有流体 (揮発性媒体): 遠心ポンプでは、ガス含有量が一定のレベルを超えると「ガスロック」が発生することがあります。ポンプ付き 自吸能力 または special liquid-gas separation features may be required.
システム要件を正確に決定する
ポンプが実行する必要がある仕事と外部環境パラメータを理解することは、ポンプのサイズ設定と仕様の基本です。
1. 流量
This is the volume of fluid the pump must transfer per unit of time, typically measured in $\text{m}^3/\text{h}$ or $\text{gpm}$.
2. 全揚程と圧力
全揚程は、ポンプが克服しなければならない次のようなすべての抵抗の合計です。
- 静的ヘッド: 吸込点と吐出点の間の垂直高さの差。
- フリクションヘッド: パイプ、バルブ、継手の摩擦によるエネルギー損失。
- 圧力ヘッド: 吐出端で必要な圧力。
高揚程・低流量 アプリケーションは次の傾向にあります 多段渦巻ポンプ or 容積式ポンプ ;その間 低頭/高流量 アプリケーションは次のような傾向にあります 単段遠心ポンプ。
3. 動作モード
- 継続的な大容量転送: 構造が簡単で信頼性が高いため、遠心ポンプが推奨されます。
- 断続的で正確な計測: 容積式ポンプ (especially metering pumps) offer highly controllable flow and are better suited for these applications.
技術的な選択と重要なパラメータ
基本的なポンプのタイプを決定した後、次の点に焦点を当てて詳細な技術的検討を行う必要があります。 ネットポジティブサクションヘッド (NPSH) .
キャビテーションのリスク管理
キャビテーションは、ポンプ内の局所的な低圧領域で液体が蒸発して気泡となり、高圧領域で激しく崩壊してインペラとケーシングを損傷するときに発生します。
- 必要な NPSH ($NPSH_R$): ポンプが適切に動作するために必要な最小吸引圧力は、メーカーによって提供されます。
- 利用可能な NPSH ($NPSH_A$): システムのポンプ吸引ポートで実際に利用可能な絶対圧力。
$$\text{Safety Principle:} \quad NPSH_A \ge NPSH_R \text{Safety Margin}
$NPSH_A$が不足する場合は、液面を上げる、ポンプ高さを下げる、またはブースターポンプを使用して吸入圧力を高める必要があります。
経済的および運用上の考慮事項
購入価格は始まりにすぎません。の 総所有コスト (TCO) ポンプの経済的実行可能性を測る究極の尺度です。
- 主要な TCO コンポーネント:
$$TCO = \text{Initial Purchase Cost} \text{Installation & Commissioning} \sum (\text{Maintenance Costs} \text{Downtime Costs}) \sum (\text{Energy Consumption Costs}) - エネルギー効率: 運用コストは TCO の大部分を占めます。最高効率点 (BEP) で最高の効率を持つポンプを選択します。活用する 可変周波数ドライブ (VFD) 実際の需要に合わせてポンプ速度を調整することで、エネルギー消費を大幅に削減できます。
主要産業用ポンプタイプ比較表
意思決定プロセスを簡素化するために、以下の表では 2 つの主要なポンプ カテゴリの主な特性を比較しています。
| 機能の比較 | 遠心ポンプ | 容積式ポンプ (PD) |
|---|---|---|
| 動作原理 | 運動エネルギーを圧力エネルギーに変換（インペラ加速） | 一定量の液体を捕捉し強制排出します。 |
| 粘度適合性 | 低粘度（水、薄い溶液） | 高粘度（オイル、スラリー、ポリマー） |
| 流量特性 | 流量はシステム圧力によって変化します | 流量はシステム圧力に関係なく一定です |
| 自吸能力 | いいえ（プライミングが必要） | 強力（ほとんどは本質的に自吸式です） |
| 流量範囲 | 高 流れ、スムーズな操作 | 低/中 流量、正確な計量 |
| 排出制限 | 吐出弁を閉じたまま運転可能（発熱のみ） | してはなりません 吐出バルブを閉じた状態で操作してください（圧力の暴走や損傷につながる可能性があります） |
| 主な用途 | 給水、循環、薬品移送、消火 | 計量、高圧射出、高粘度移送 |
これら 4 つの側面にわたる情報を体系的に検討し、比較表を利用することで、特定の用途に最も経済的で信頼性の高い工業用ポンプのタイプを正確に特定できます。
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