垂直排水ポンプ: 産業用サービス向けの設計、材料、および選択

化学プラントのプロセスサンプには、床の洗浄液、漏れた封水、および近くのバルブステーションからの希硫酸の滴下が集められます。液面は 0.5 メートルから 3 メートルの間で変動し、組成はバッチごとに変化し、ポンプ床は液面から 4 メートル上にあります。このピットに割り当てられたポンプは、オペレーターなしで自動的に再呼び水し、pH の変化に耐え、誰も見ていないときでも動作し続ける必要があります。垂直排水ポンプは、まさにこの役割のために作られています。油圧側は排水だめの底に沈んだままですが、モーターはピットの上にあり、液体とその蒸気が入りません。

この記事では、垂直排水ポンプがどのように設計されているか、腐食性や摩耗性の使用時にポンプを保護する材料、および購入前に何を確認する必要があるかを説明します。

垂直排水ポンプの仕組み

垂直排水ポンプは、モーター、取り付けプレート、排出コラム、中間シャフト、および地面の下に吊り下げられたケーシングで構成される垂直軸機械です。モーターがシャフトを回転させ、シャフトが下端のインペラを駆動し、液体はストレーナを通って入り、インペラが液体を塔の上方に送り、上部近くの排出ノズルに送ります。

インペラが水中に浸かったままになるため、ポンプは浸水吸引で動作します。克服すべき吸引リフトや、呼び水を維持するためのフットバルブはなく、液面が低下して回復した後の再呼び水の問題もありません。利用可能な NPSH は主にインペラーアイの上の静的液体ヘッドによって設定されるため、垂直配置は高温の液体や地表のはるか下に位置するピットに役立ちます。

シャフトはスリーブベアリングによって間隔をあけて支持されています。標準設計では、ポンプで汲み上げられた液体内で作動する製品潤滑カーボンまたは炭化ケイ素ベアリングを使用します。液体に砂や破片、水で洗い流された中間ベアリング、または水没ベアリングがまったくないカンチレバー シャフトが含まれている場合は、ベアリングを洗い流さずにポンプを運転し続けてください。

腐食性および摩耗性のサービス向けの構造および材料

接液部は耐用年数全体を水没またはサンプの上の蒸気ゾーンで過ごし、どちらの環境でも腐食する可能性があります。 pH 範囲、塩化物含有量、温度、蒸気圧、固形分負荷といった完全な流体プロファイルに対してケーシング、インペラ、シャフト、ストレーナ、カラムを指定します。

ケーシング、インペラ、コラム

鋳鉄とダクタイル鋳鉄は、中性 pH のきれいな水を扱います。ステンレス グレード 304 および 316 は、中程度の塩化物を含む化学排水の一般的なベースラインです。強酸、高塩化物レベル、攻撃的なアルカリには、CD4MCu、合金 20、またはフッ素樹脂で裏打ちされた構造が必要です。摩耗が顕著な場合、高クロム超硬合金のインペラとケーシングはステンレス鋼よりもはるかに長持ちします。

腐食性化学物質の用途には、次のような構成が適しています。 立型水中ポンプFY/HYシリーズ 廃酸、苛性溶液、混合化学排水に適合する材料および油圧オプションを提供します。

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シャフトと中間ベアリング

シャフトには曲げ、ねじり、振動の負荷がかかります。 2Cr13 や析出硬化型 17-4PH などのマルテンサイト系ステンレス鋼は、ほとんどの腐食サービスに対応します。過酷な媒体には高ニッケル合金が必要です。汚れた流体中での製品潤滑ベアリングには炭化ケイ素面を使用する必要があり、固形物が存在する場合は、浄水フラッシュまたはカンチレバー設計がより信頼性の高いオプションです。

垂直排水ポンプの一般的な用途

同じ地下ポンプの問題はプロセス産業全体で発生しており、垂直ポンプは最小限のサポート システムでこの問題に対処します。一般的なインストールには次のようなものがあります。

• 化学プロセスのサンプ、格納堤、バッチごとに pH が変動する中和ピット。
• 石灰石スラリーと反応生成物を移動させる排煙脱硫タンク。
• 採掘スラリーピット、工場戻り水、濃縮剤アンダーフロー移送。
• 都市および産業廃水リフトステーション。
• 液体硫黄ピット。生成物を融点以上に保つ必要があります。
• 繊維や化学残留物を運ぶパルプ、紙、繊維の排水ます。

腐食と高い蒸気圧が同時に現れる場所（熱酸、塩素化有機物、または溶剤を含んだ廃棄物）。 垂直カンチレバー水中ケミカルポンプ 設計により、ケーシングとインペラがピット内にぶら下がっている間、すべてのベアリングが液体の上に保たれます。

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硬く沈降する固形物を収集する採掘サンプには、次のようなスラリー定格の機械が必要です。 LJYA カンチレバー垂直水中スラリーポンプ 、厚肉の高クロムインペラと広い内部クリアランスを備えています。広範囲の頑丈なスラリー装置については、を参照してください。 鉱業および鉱物処理の産業用ポンプ .

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選択に関する重要な考慮事項

浸漬深さとカラムの長さ

カラムの長さは、ポンプが到達する必要がある最も深い液体レベルによって決まります。標準的な機械は約 1.5 ～ 6 メートルの浸水をカバーします。ピットが深くなると、たわみを制御するために、より重いシャフト、追加の中間ベアリング、またはより大きな直径のカンチレバー シャフトが必要になります。単なる「長いポンプ」ではなく、実際のピット深さと液面レベルの範囲を指定してください。

NPSH と最小水没

浸水吸引であっても、水没が浅すぎると、渦が空気をインペラに引き込む可能性があります。通常の流れでの実用的な開始点として、ストレーナの上に液体が約 0.3 ～ 0.5 メートルあるようにし、狭いサンプや深いサンプにはアンチボルテックス バッフルを追加します。必要な流量に比べてピットが浅い場合は、より大きな吸引アイを備えた低 NPSH インペラを検討する価値があります。

固体の取り扱いと内部クリアランス

粒子サイズ、濃度、形状により、ストレーナーの開口部、インペラの種類、鋳造の厚さが決まります。クローズドインペラは、きれいな流体に対して最高の効率をもたらします。オープンまたはセミオープンのデザインでは、より多くの破片が通過します。超硬金属ケーシングは、固体が研磨性がある場合に指定されます。ストレーナーは、過度の圧力降下を生じさせずに、サイズが大きい材料を停止させる必要があります。

ドライランおよび低流量運転

排水ポンプは断続的に動作するため、短時間の空運転を避けるのは困難です。カンチレバーの設計は、浸漬ベアリングが故障する可能性がないため、短期間のドライラン期間を許容します。ポンプが長時間絞られる場合、最小流量バイパスがケーシングを過熱から保護し、製品で潤滑されたベアリングを濡れた状態に保ちます。

垂直排水ポンプ vs. 水中 vs. 水平型

垂直排水ポンプのアーキテクチャは、メンテナンス アクセス、ドライバー保護、および深さの機能の点で代替ポンプとは異なります。

運用・保守

信頼性は、立軸機械に特有の故障モードを制御することで生まれます。メンテナンスでは次の点に注意を払う必要があります。

• ストレーナーの汚れ。突然の容量低下の最も一般的な原因。
• コラムと取り付けプレートが振動し、ベアリングの磨耗やシャフトの曲がりが明らかになります。
• フラッシュベアリングが取り付けられている場所のフラッシュ水の連続性。
• モーターを取り外した後のカップリングの位置合わせ。
• 液体レベル制御により、モーターとカップリングがサンプの開口部から遠ざかります。

計画外の停止のほとんどは、薄い鋳物を過熱する空運転、流れに空気を吹き込む渦流、またはケーシングを侵食する粒子に遡ります。レベルインターロック、ボルテックスブレーカー、および適切なサイズのストレーナにより、ほとんどのリスクが除去されます。連続プロセス負荷の信頼性の詳細については、を参照してください。 産業用水中ポンプがどのように運用効率を向上させるか .

垂直排水ポンプの選択

ポンプではなくピットから始めてください。 最深液面、動作範囲、化学的性質、固体負荷を測定し、それらの数値からカラムの長さ、ベアリング戦略、および材料クラスを選択します。垂直サンプポンプは、液体がポンプ床より下にある場合、吸引リフトが実用的でない場合、またはドライバーが蒸気ゾーンに入らない必要がある場合に最適です。また、浸水吸引の利点により、低 NPSH および高温メディアの最初のオプションになります。

流体に適したインペラとその清浄度に適したベアリングを備えた機械は、オーバーホールを繰り返すまで何年も稼働します。同じ選択ロジックが適用されます 連続稼働型工業用遠心ポンプ — 1 番目に油圧、2 番目に材料、3 番目に機械的信頼性 — どの垂直構成が生涯コストを最も低くするかを決定します。