パイプライン用立形遠心ポンプ

パイプライン用立形渦巻ポンプというと、すぐに「垂直に立っているポンプ」を思い浮かべる人が多いでしょう。実際、これは装置全体であり、垂直方向の設計は単なる向きではなく、スペースの節約、流れの整理、または特定の条件での作業のための基本的な設計ソリューションであることがよくあります。よくある間違いは、ポンプが遠心式であるため、圧力と流量のパラメーターが一致する限り、どのようなシステムにも接続できると考えることです。実際には、特にパイプラインシステムでは、媒体の移送だけでなく、圧力の安定性、ウォーターハンマーの最小化、粘性液体や浮遊液体の作業が頻繁に行われることが重要であるため、些細なことはありません。私たち浙江長江ポンプ工業有限公司は、このような状況に何度も遭遇しました。クライアントが技術仕様を送信し、モデルを選択したようですが、現場では、たとえば、吸込セクションの特性によるキャビテーションやパイプラインの共振周波数からの振動が考慮されていないことが判明しました。これらのニュアンスはカタログには書かれていないことが多いので、テストや取り付け中に見たものに基づいて推測したいと思います。

構造：「垂直」という言葉の裏には何が隠されているのでしょうか？

パイプライン垂直遠心ポンプを例にとると、多くの場合、ここで重要となるのは延長されたシャフトを備えたモノブロック設計です。流路内ではエンジンが上部にあり、インペラ (または複数) が下部にあります。すべてが単純であるように思われるでしょう。しかし、最初の実際的な問題は、シャフトのアキシアル荷重とラジアル荷重をどうするかということです。横型ポンプは外部フレームを備えたベアリングサポートを使用することが多いですが、ここでは全体の負荷がシャフト構造と上部のベアリングアセンブリにかかります。生産では、研究開発からテストまで 8 つの完全なラインがあり、異なるシリーズごとにこれらのユニットの設計を複数回改訂しました。たとえば、暖房システムで温水を汲み上げるには、シャフトはアライメントを失うことなく、またシールに過剰な応力を加えることなく、熱で伸長できなければなりません。計算が間違っていました。メカニカルシールが正しく選択されていたにもかかわらず、6か月後、シャフトに沿って絶えず漏れが発生しました。

もう一つのポイントは流れ部分の素材です。パイプラインは多くの場合、水だけでなく、塩水、プロセス溶液、海水なども送り出します。 304 ステンレス鋼が標準ですが、活性塩化物には不十分な場合があります。私たちはクライアントに 316L または二相鋼を提供する必要がありますが、これはより高価です。当社の製品ラインにはプラスチック製のケミカルポンプもありますが、直径と圧力が大きい立型遠心ポンプの場合、強度の制限によりプラスチックが常に選択肢になるわけではありません。したがって、多くの場合、顧客からの環境サンプルに基づいて鋼材グレードが個別に選択されます。ちなみに、これは完全な生産サイクルの利点の 1 つです。研究開発段階では、サードパーティの住宅サプライヤーと提携することなく、テスト鋳造を作成し、腐食テストを実施できます。

封印の処刑は別の話だ。スタッフィングボックスシールは安価ですが、メンテナンスが必要で、若干の滴下漏れが発生する可能性があります。飲料水や攻撃的な媒体を使用するパイプラインの場合、これは多くの場合受け入れられません。メカニカルメカニカルシールの取り付けを行っております。しかし、ここには落とし穴があります。垂直設計では、シール摩擦ペアからの潤滑と熱除去を確実にすることが重要です。ポンプが頻繁に停止して動作する場合、または吸引時に蒸気が発生する可能性がある場合、乾燥摩擦によってシールが数時間で破壊される可能性があります。したがって、パスポートでは常に吸引条件に注目し、追加のチャンバーやフラッシングシステムの設置などを推奨しています。

選択と計算: 理論と実践が乖離する箇所

主な選択パラメータは、流量、圧力、NPSH です。これらすべては、当社のウェブサイト yangtzriverpump.ru を含むカタログおよび選択プログラムに記載されています。しかし、人生には調整がつきものです。典型的なケース: 顧客は 20°C で浄水を汲み上げるデータを提供し、現場では液体の温度が 80°C であるか、最大 5% の小さな研磨粒子 (砂、スケール) を含んでいます。遠心ポンプの場合、これによりすべてが変わります。効率が低下し、インペラとシールの摩耗が急激に増加し、別の材料が必要になる場合があります。ポンプがすでに購入され設置されている場合、状況を修正するには費用がかかります。したがって、当社の営業および技術サポート部門は、「水」だけでなく、組成、温度、ガスや懸濁液の存在などの詳細を常に調べようとしています。これは単なる細かいことを言うのではなく、将来的にクライアントのお金と神経を節約するための試みです。

またしても苦痛な瞬間 -縦型遠心ポンプ可変流量のシステム向け。多くの場合、エネルギーを節約するために周波数変換器 (FC) を備えたシステムに設置されます。理論的には、これは優れた解決策です。実際には、ポンプの特性を確認する必要があります。すべてのポンプ、特に多段ポンプが低速動作に十分耐えられるわけではありません。過熱、振動の増加、低流量領域でのキャビテーションが発生する可能性があります。当社では多段垂直 CV ポンプをテストし、各モデルに推奨される最低速度を示しています。これは設計局ではなく、テストベンチで生成される情報です。

NPSH (NPSH) の計算は神聖です。しかし、多くの場合、現場の吸引条件は理想的ではありません。ポンプの前のセクションは真っ直ぐではなく、汚れフィルターがあり、時間の経過とともに詰まり、抵抗が増加します。パスポートには、水に必要なNPSHが記載されています。媒体が異なる場合 (炭化水素など、沸点が低い場合)、リザーブは大きくなるはずです。 LPG（液化石油ガス）のパイプラインのポンプがキャビテーションにより1か月後に故障したという話がありました。分析中に、吸引時の媒体の温度が計算された温度よりも高いことが判明し、蒸気圧が重要であることが判明しました。回路をやり直して、大きなキャビテーションを備えたポンプを取り付ける必要がありました。現在、同様のアプリケーションのコンサルティングを行う際に、この経験を考慮に入れています。

設置と配管: 大きな違いを生む小さなこと

ポンプを基礎に設置し、パイプとケーブルを接続し、作業を開始するのは非常に複雑であるように思われるかもしれません。ただし、垂直ポンプには特有の点があります。基礎は歪みがないようにしっかりと水平でなければなりません。アンカーボルトを締める際にわずかな位置のずれでも、ハウジングとシャフトに追加の応力が発生し、振動や摩耗の増加につながります。特に頑丈なユニットの場合は、調整可能なベースプレートまたは防振ベースを使用することを常にお勧めします。

パイプライン配管。吸込管路では、ポンプ入口フランジの前に少なくとも管径の 5 ～ 10 倍の長さの直線部分が望ましいです。これは、流れを均一化し、インペラにかかる不均一な負荷を軽減するために必要です。多くの場合、現場ではこれが無視され、すぐにエルボやティーを取り付けますが、その後、なぜポンプの騒音が発生し、ベアリングが予定より早く故障するのか疑問に思います。圧力配管にはチェックバルブとゲートバルブが必要です。逆止弁は、特に高圧システムにおいてポンプが突然停止したときのウォーターハンマーを防ぎます。また、バルブはメンテナンス時の調整や遮断に必要です。

電気部品。「湿式」ローターを備えた垂直ポンプ (たとえば、一部の水中モデル) の場合は、別の問題になります。しかし、上部に乾式モーターを備えた従来の立形遠心ポンプの場合、モーターを過負荷や「空運転」から保護することが重要です。電流センサー、流量スイッチ、または圧力スイッチは贅沢品ではなく、必需品です。特に、ポンプが空になる可能性のあるコンテナから汲み上げる場合は特にそうです。たとえ数分間の機械的圧縮であっても、乾燥作業はしばしば致命的です。

メンテナンスと一般的な問題

垂直型遠心ポンプの計画メンテナンスは、通常、水平型遠心ポンプよりも簡単です。多くの場合、コンポーネントにアクセスするために配管を分解する必要はありません。主な注意点は、軸受アセンブリ（振動制御、温度制御、潤滑剤の変更）、メカニカルシール（漏れのチェック）、およびインペラの状態（ホイールと O リングの間のクリアランス）です。当社の指示では、施設からの故障統計に基づいて、明確な検査間隔と方法を提供するよう努めています。たとえば、砂を含む水で動作するポンプの場合は、きれいな水の場合の 2 倍の頻度でクリアランスをチェックすることをお勧めします。

最も一般的な故障は振動の増加です。原因はさまざまです。インペラの不均衡 (摩耗またはキャビテーション損傷による)、ベアリングの摩耗、基礎の緩み、または回転速度の共振などです。診断中に最初に行うことは、さまざまなポイントおよびさまざまな周波数での振動を測定することです。多くの場合、所定の位置でホイールのバランスを調整するだけで効果があります。しかし、その理由は油圧、つまり上で述べた不適切な配管による不均一な流入であることが起こります。

シャフトに沿って漏れます。オイルシールであれば増し締めしたりパッキンを追加したりできます。メカニカルシールの場合は通常交換が必要です。潤滑剤なしでの操作、摩耗による接触、過熱など、失敗した理由を理解することが重要です。そうでなければ、新しいカップルは長生きできません。困難な場合には、メーカーとして、バリア液体を備えたダブルメカニカルシールに切り替えるなど、シールアセンブリのアップグレードを提案できます。

事例と開発の方向性

当社のポンプが関係する最新の興味深いプロジェクトの 1 つは、化学プラントのプロセスパイプラインの再循環システムです。温度が90℃未満で塩分を含む溶液をポンプで送り込む必要がありました。ダブルメカニカルシールと外部フラッシングシステムを備えた二相鋼製の立型多段遠心ポンプを設置しました。重要なのは、熱膨張に対する耐性を確保するために正確な製造公差を維持することでした。テストでは、実際の環境のスタンド上で 2 週間実行し、パラメーターを測定しました。その結果、2年間何の苦情もなく試運転に成功しました。

Zhejiang Yangzijiang Pumping Industry LLC が開発中のもう 1 つの方向は、パイプライン用の大型ポンプユニットへの IoT センサーの統合です。これは単なる保護ではなく、振動の傾向、ベアリングの温度、消費電流の追跡などの予測分析にも当てはまります。これにより、パラメータが限界を超える前にメンテナンスの必要性を予測できます。重要なパイプラインシステムでは、シャットダウンが多大な損失を意味するため、このアプローチは贅沢品ではなく、必要不可欠なものになります。

垂直パイプラインポンプの話題に戻ります。これは普遍的なソリューションではありませんが、コンパクトさ、浸水吸引動作、または特定の設置条件が重要な用途では、多くの場合最適な選択となります。重要なことは、単に圧力と成果を与えるだけの「ブラックボックス」として彼らにアプローチしないことです。その内部メカニズム、弱点、アプリケーションの限界を理解する必要があります。そうすれば、作業は長くなり、最小限の問題が発生します。そして、運用に関する設計と推奨事項に組み込まれた私たちの経験は、これらの境界が明確に定義され、顧客に対して尊重されることを保証することを正確に目的としています。