大流量遠心ポンプ: プラント向けの種類、選択、サイジングガイド

ポンプのスキッドの横で夜勤をしたことのある人なら誰でも、単純な真実を知っています。早期に故障するポンプは、通常、設計された窓の外で動作しているポンプです。プラントが冷却水ループ、晶析装置の循環ライン、タンクファームとプロセス間の移送業務など、本当に大量の液体を移動する必要がある場合、その仕事は通常、高流量遠心ポンプに行き着きます。その選択の詳細によって、機械が 10 年間静かに作業を続けるか、月次のメンテナンスに悩まされるようになるかが決まります。

当社は 1980 年代以来、江蘇省で化学ポンプと工業用ポンプを製造しており、出荷するユニットのかなりの部分が大量使用に適したサイズになっています。以下では、これらのポンプがどのように動作するか、その限界はどこにあるのか、そして試運転後何年も満足できるポンプを選択する方法について実際に見ていきます。

高流量遠心ポンプとは何か

遠心ポンプはシャフトの回転を流体の動きに変換し、流量と揚程は常に同じ曲線上で相互に関係します。ポンプをより高い流量に向けて押すと、発生する水頭が低下します。もっとヘッドを要求すると、流量が低下します。 「高流量」がどこから始まるという単一の数字はありません。精製化学プラントでは 50 m3/h がそのプロセスにとって重大な流量となる可能性がありますが、冷却水回路では 3,000 m3/h が日常的な流量として扱われる場合があります。

そうは言っても、業務が本当に大量の場合には、特定のデザインの特徴が表示されます。

• 大きな羽根車の目と広い流路により、液体が過度の速度を生じることなく流入します。
• インペラから出る量を受け入れることができる、広々としたボリュートまたはディフューザー。
• 多くの水平ユニットに搭載されている両吸込羽根車により、入口が 2 つの流れに分割され、吸込速度が約半分になります。
• 大型インペラに伴うラジアル荷重に合わせたサイズのシャフトとベアリング。
• 高揚程での使用に使用される細いラジアル羽根車ではなく、油圧形状を混合流または軸流に向けて推進する特定の速度。

比速度は、これらすべてを結び付ける概念です。比速度が低いということは、羽根車が狭く、揚程が高く、流量が控えめであることを意味します。比速度が上昇すると、インペラは混合流になり、最終的には軸流になります。これは、低揚程で膨大な量を供給するプロペラ形状です。そのため、プラント内の最大流量は、ほとんどの場合、標準的なエンドサクションポンプではなく、プロペラまたは混流油圧装置から発生します。

実際にどのように流れが生まれるのか

液体は吸引ノズルに入り、インペラの目に到達し、羽根の間に捕らえられます。インペラが回転すると、遠心作用により液体が高速で外側に飛び散ります。次に、ケーシング (渦巻き状またはディフューザー羽根のリング) がその液体を減速し、減速によって失われたエネルギーが吐出時の圧力に変換されます。何も不思議なことではありませんが、経路のすべての部分は、ポンプに要求する容量に対して十分な広さが必要です。

半分の流量で完全に動作する同じポンプでも、全流量ではキャビテーションが発生する可能性があるため、高流量デューティでは吸込み側に最も注意を払う必要があります。流量が増加すると、必要な NPSH は急速に増加しますが、システム内で利用可能な NPSH は、摩擦損失が速度の 2 乗に応じて増加するため減少します。いくつかの実際的な習慣によって、このマージンを健全に保つことができます。つまり、吸入配管を短く、十分なサイズに保ち、入口ノズルのすぐ近くでエルボを避け、吸入側を絞らないようにし、試運転前に吸入ストレーナがきれいであることを確認してください。

大流量遠心ポンプの種類

高流量が単一の形状で現れることはほとんどありません。どのファミリーが適しているかは、システムに必要なヘッドの大きさと、液体が接液部に与える影響によって決まります。

ヘッド要件は低くても体積が膨大な場合、通常は軸流が解決策となります。当社の化学軸流ポンプは、プロペラ型のインペラ、ストレートスルー流路、速度損失を低く抑えるように設計されたケーシングを備え、まさにその組み合わせに合わせて構築されています。このファミリーがシステム抵抗の変化に対してどの程度の柔軟性を提供するかを理解したい場合は、 軸流ポンプの流量と性能の柔軟性 .

大量低揚程のサービス向けケミカル軸流ポンプ 低揚程で大量の作業に対応するため、このポンプはプロペラ型のインペラと直進流を使用し、腐食性または研磨性の化学薬品用の材料オプションを備えています。 製品を見る→

ポンプをデューティポイントに合わせる

残念なポンプ設置のほとんどは、悪いポンプではありません。それらは曲線上の間違った点で選択されたポンプです。最大効率点で選択されたポンプでも、異なる抵抗曲線を持つシステムに取り付けられたポンプは、その 2 つが交差するまでその性能ラインを単純に上下にスライドさせます。その交差点が設計点のはるか右にある場合、モーターが過負荷になり、NPSH マージンがなくなり、振動が増加します。

サウンド選択プロセスは通常、次の手順で行われます。

1. 実際の負荷、つまり通常の流量、最大流量、およびシステムがそれぞれに必要な揚程を確立します。
2. 静揚力、摩擦損失、制御バルブの許容値を含むシステム曲線をプロットします。
3. 最高効率点がその範囲の極端ではなく、通常の流量付近にあるポンプを選択してください。
4. 最大流量で適切なマージンを持った必要な NPSH に対して利用可能な NPSH を確認します。
5. プラントがこれまで経験した中で最も低温、最も密度が高い、または最も粘性の高い条件に対してモーターに十分な余裕があることを確認してください。
6. 最終決定する前に、材料、シールの配置、温度または腐食の要件を確認してください。

一般的な化学および石油化学サービスでは、横型単段プロセス ポンプが引き続き主力製品です。 化学プロセスポンプの範囲 標準的な CZ および IH デューティから、高温高圧ストリーム向けのより重い ZA および ZE 構成までのすべてをカバーします。

一般化学サービス用CZ標準化学プロセスポンプ 水平後部開口ポンプは、耐食性材料、メカニカルシールを備え、接続された配管を取り外すことなくメンテナンスアクセスが可能で、一般的な化学および石油化学業務をカバーします。 製品を見る→

材質、シーリング、ポンプで送り出す媒体

流量は話の半分にすぎません。 90 °C の塩酸を処理する大流量ポンプには、冷却水を移動させるポンプとはまったく異なる構造のニーズがあります。私たちの経験では、ほとんどの重要な決定は 3 つの質問によって決まります。塩化物含有量はどれくらいか、動作温度はどれくらいか、ケーシングやリングを摩耗させる固形分はないか、ということです。

攻撃的な媒体の場合、フッ素ポリマーで裏打ちされたケーシングとフッ素合金インペラ（IHF および FSB シリーズなど）は、酸、アルカリ、混合化学流全体で優れたサービスを提供します。熱油および温水の用途では、適切な熱膨張許容値を備えた鋳鋼または合金構造が通常の方法です。シールにも同様の注意が必要です。適切なフラッシュ計画を備えたメカニカルシールはほとんどのプロセス負荷を処理しますが、磁気ドライブ構成はシールを完全に取り除き、漏れが許容できない場合には多くの場合、より良い解決策となります。

温度は粘度や蒸気圧も変化させ、どちらもポンプの性能を変化させます。液体の沸点近くで作業している場合は、NPSH マージンを形式的ではなく設計上の制約として扱ってください。

流れを守る設置とメンテナンスの習慣

ポンプをベースプレートに設置したら、いくつかの簡単な実践により、適切な場所で高流量性能を維持できます。

• ベンチ上だけでなく、ポンプにグラウトを注入し、配管を接続した後も、シャフトのアライメントを確認してください。
• 吸込配管と吐出配管を独立して支持し、ケーシングに配管重量がかかりません。
• 吸引ラインには、蒸気が溜まる可能性のある高い場所がないようにしてください。
• 試運転時にベースラインの振動とベアリング温度を記録します。傾向は単一の測定値以上のことを教えてくれます。
• 計画停止時にウェアリングとインペラのクリアランスを検査します。内部再循環が流れと効率を静かに奪います。
• プロセス流量が大きく変化する場合は、排出絞りの代わりに可変速制御を検討してください。エネルギーを節約し、シールとベアリングの負荷を軽減します。

高流量遠心ポンプが最高の機能を発揮する場所

典型的な化学現場における最大の流れは、通常、循環業務です。たとえば、蒸発プラントや結晶化プラントでは、高密度のスラリーが何年も熱交換器を通って移動し続けるため、循環ポンプは揚程を失うことなく固体、温度、連続運転に耐える必要があります。

当社の蒸発結晶化循環ポンプは、ピーク圧力よりも安定した容積を優先する油圧設計を備え、その役割を中心に開発されました。結晶化以外にも、冷却水回路、反応器ジャケット供給、スクラバー循環、タンクファーム移送、産業廃水の移動、溶融塩ループなどで大流量遠心ポンプが頻繁に使用されています。

強制循環用蒸発晶析循環ポンプ 軸流循環ポンプは、化学、製薬、食品のプロセスにおいて、高いキャビテーション耐性、調整可能な流量、低速動作、結晶破損の低減により蒸発と結晶化をサポートします。 製品を見る→

自分の義務について話し合う

高流量遠心ポンプを何十年も製造してきた人が一緒にプロセスデータを確認すると、高流量遠心ポンプの選択がより簡単になります。流量、揚程、温度、媒体、固体や腐食に関する懸念事項を共有していただければ、カタログの見出しではなく用途に適した油圧サイズ、材質、シールの配置を提案できます。

Jiangsu Feixiang Pump Manufacturing Co., Ltd. は、研究、設計、生産、サービスを 1 つ屋根の下にまとめており、当社のチームは中国語、英語、ロシア語、スペイン語でお客様をサポ​​ートしています。十分に機能しなかったポンプを交換する場合でも、新しいラインの機器を指定する場合でも、当社は喜んでお客様と協力して数値を検討し、稼働し続ける機械を開発するお手伝いをいたします。