水中遠心ポンプとインペラの仕組み

水中遠心ポンプは、電動機と遠心油圧ステージを一体化し、液面下に設置するように設計されています。この配置により、吸い込みの制限が大幅に軽減され、井戸、タンク、サンプ、貯水池、プロセスシステムから水を汲み上げることができます。

インペラは性能の中心です。その直径、羽根の形状、流路幅、回転速度、およびケーシングとの関係が、エネルギーが液体にどのように伝達されるかを決定します。これらの基本を理解することは、購入者が水中インペラポンプ、遠心井戸ポンプ、その他の水中揚水設計を比較するのに役立ちます。

水は、回転するインペラの中心部、つまりアイに入ります。羽根が水を外側に加速させます。周囲のディフューザーまたはボルテが、この速度の一部を圧力に変換します。単段ポンプでは、これが一度起こります。多段ポンプでは、水は一連のインペラとディフューザーを通過し、各段で揚程が追加されます。

モーターは軸動力を供給し、油圧アセンブリは流量、揚程、効率を決定します。モーター、ベアリング、シール、内部漏れ経路、油圧流路で損失が発生します。総合効率は、それらの総合的な結果を反映します。

地上のポンプは、吸い込みリフトを作成し、プライミングされた吸い込みラインを維持する必要があります。水中遠心ポンプは、すでに水が吸込口の周りにある状態から始まります。これにより、プライミングの問題が軽減され、過度の吸い込みリフトによるキャビテーションのリスクが低減します。

水中運転は、すべての吸込口のリスクを排除するわけではありません。不十分な水中設置は、渦を発生させ、空気を吸い込む可能性があります。吸込口の詰まり、過度の温度、または不適切なサンプ形状は、利用可能な圧力を低下させ、不安定な運転を引き起こす可能性があります。

閉鎖型インペラは、羽根の周りに前面と後面のシュラウドがあります。これらは清流水ポンプで一般的であり、良好な効率を提供できます。内部クリアランスが狭いため、大きな固形物に対する許容度が低くなります。

半開放型インペラはシュラウドが1つあり、一部の懸濁物質を処理できると同時に、特定の設計ではクリアランス調整を可能にします。開放型インペラは羽根へのアクセスが広く、より多くの固形物を含む液体に適していますが、効率と摩耗挙動は特定の形状に依存します。

渦巻インペラは、大きな固形物とインペラとの直接的な接触を制限しながら、回転流場を生成します。非詰まりチャンネルインペラは、廃水用に広い流路を使用します。混合流および軸流インペラは、中程度の揚程で非常に高い流量が必要な場合に使用されます。

適切な設計は液体によって異なります。高効率の清流水インペラは、研磨性スラリーではすぐに故障する可能性がありますが、広い流路の廃水インペラは、清流水用途では必要以上に多くのエネルギーを消費する可能性があります。

単段水中遠心ポンプは、排水、循環、移送、または中程度の揚程用途でよく使用されます。遠心井戸ポンプは、深い井戸では狭い直径でかなりの揚程が必要なため、一般的に多段を使用します。

段数を増やすと揚程は増加しますが、長さ、部品数、摩耗に対する感度も増加します。深井戸の選定では、段数は名目上の井戸の深さだけでなく、必要な用途から決定する必要があります。

揚程-流量曲線は、流量が増加するにつれて揚程がどのように低下するかを示します。効率曲線は、最高効率点とその周辺の範囲を特定します。電力曲線は吸収電力を示し、関連設計についてはNPSH曲線が提供される場合があります。

実際の全揚程でポンプを選択してください。これには、垂直リフト、出口圧力、摩擦損失が含まれます。遮断点に近すぎる運転点は、内部循環、熱、ラジアル力、振動を引き起こす可能性があります。右側に離れすぎた運転は、モーターの過負荷や好ましくない吸込口条件を引き起こす可能性があります。

最大流量と最大揚程を、あたかも一つの運転点であるかのように組み合わせてはいけません。それらは別々の終点です。提供される正確なインペラ、段数、速度、周波数の曲線を入手してください。

同じポンプ形状の場合、流量は約速度に比例して変化し、揚程は約速度の二乗に比例して変化し、電力は約速度の三乗に比例して変化します。これらの関係は、可変流量システムで適度な速度低下がエネルギーを節約できる理由を説明しています。

実際のシステムとポンプの効率は結果を複雑にするため、可変周波数ドライブはメーカーの制限を使用して適用する必要があります。モーターの最小冷却、ベアリングの挙動、共振、ケーブル効果、および許容運転領域を考慮する必要があります。

鋳鉄は、多くの清流水および工業用途で強度と価値を提供します。ステンレス鋼は、適切な液体での耐食性を向上させます。青銅、二相ステンレス鋼、エンジニアリングポリマー、硬化合金は、より特殊な条件に対応します。

効率は、回転部品と固定部品の間の狭いクリアランスに部分的に依存します。研磨粒子はこれらのクリアランスを拡大し、内部漏れを増加させます。ポンプは、徐々に低下する揚程と流量を供給しながら運転を続ける可能性があります。交換可能な摩耗リングまたは摩耗プレートは、ケーシング全体を交換せずに性能を回復できます。

多くの水中モーターは、周囲の水に熱を伝達します。深井戸モーターは、モーター表面に沿った最小流量速度を必要とする場合があります。大口径の井戸、タンク、または開放貯水池では、フローカラーを使用してモーターを通過する水を誘導し、冷却を維持できます。

熱センサー、過負荷リレー、相損失保護、空転保護、水分センサーは、損傷を防ぐのに役立ちます。制御スキームは、モーターサイズ、運転の重要性、および故障の結果と一致する必要があります。

キャビテーションは、局所的な圧力が低下しすぎて蒸気泡が形成され崩壊するときに発生します。症状には、騒音、振動、性能低下、インペラの損傷が含まれる場合があります。空気の巻き込みも同様の不安定性を引き起こす可能性があります。

適切な吸込口の水中設置を維持し、障害物を取り除き、急な流入を避け、ポンプが許可されている通りにのみ垂直または水平に設置されていることを確認してください。深井戸の設置では、水位低下、季節的な水位、井戸の湧出量、および井戸底からのポンプの位置を考慮する必要があります。

深井戸と高揚程の清流水揚水には、多段遠心井戸ポンプを使用してください。サンプ、建設用水、一般的な移送には、排水スタイルの水中遠心ポンプを使用してください。大きな固形物または繊維状の固形物が存在する場所では、廃水油圧を選択してください。大容量、低揚程用途には、混合流または軸流ポンプを検討してください。

あらゆる場合において、流量、揚程、液体、温度、設置寸法、電源、運転スケジュールを一致させてください。水中という用語は設置環境を説明するものであり、普遍的な油圧設計を定義するものではありません。

流量、全揚程、液体の組成、固形物、温度、井戸またはサンプの寸法、最小および最大水位、吐出管のサイズと長さ、継手の数、電源、設置方向、予想される運転時間、ケーブル長、制御要件を提供してください。

井戸の場合は、ケーシングの直径、総深度、静止水位、揚水水位、井戸の湧出量、スクリーン位置、砂分、および必要なポンプ設置深度を追加してください。

水中インペラポンプは、モーター動力を液体速度に変換し、次に圧力に変換することによって機能します。信頼性の高い選定は、モーターのキロワットまたは出口径以上のものに依存します。インペラタイプ、段数、性能曲線、材料、冷却配置、および運転範囲を実際のシステムに一致させることにより、購入者は安定した流量、エネルギー使用量の削減、および長いサービス寿命を実現できます。

流量の低下は、必ずしもモーターの欠陥を意味するわけではありません。考えられる原因としては、水位の低下、三相モーターの逆回転、クリアランスの摩耗、吸込口の詰まり、バルブの部分的な閉鎖、配管のスケーリング、空気の巻き込み、またはシステム揚程の変化などが挙げられます。ポンプを分解する前に、現在の運転測定値と試運転データを比較してください。

インペラは、キャビテーション、腐食、摩耗、または異物の衝突によって損傷する可能性があります。不均一な損傷は、油圧の不均衡と振動を引き起こします。モーターのみを修理し、摩耗した油圧部品をそのままにしておくと、ポンプはサービスに戻っても容量は回復しない可能性があります。