再循環とは？低流量ポンプの不安定性• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、粉砕機、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用されます。 再循環とは？低流量ポンプの不安定性• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、粉砕機、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用されます。

再循環とは？低流量ポンプの不安定性

admin が に投稿

ポンプの再循環を理解する

定義: 再循環とは何ですか?

再循環 遠心ポンプやファンが設計点（最高効率点、BEP）を大幅に下回る流量で運転しているときに発生する流れの不安定性です。低流量では、流体が部分的に方向を逆転し、吐出領域から吸込領域に向かって逆流し、インペラの入口または出口で不安定な循環パターンを形成します。この現象により、低周波の 振動 脈動（通常、走行速度の0.2～0.8倍）、騒音、効率の低下、周期的な負荷による深刻な機械的損傷を引き起こす可能性があります。, キャビテーション, 、暖房。.

再循環はポンプにとって最も破壊的な運転条件の一つです。不安定な油圧力は非常に大きくなり、ベアリングの故障、シールの損傷、シャフトの疲労、さらには深刻な場合にはインペラの構造的破損を引き起こす可能性があります。再循環を理解し、防止することは、ポンプの信頼性にとって非常に重要です。.

再循環の種類

1. 吸引循環

インペラ入口（吸入側）で発生：

  • 機構： 低流量では、インペラアイに入る流体の流れ角度が間違っている
  • 分離： 流れはベーンの吸引面から剥離する
  • 逆流: 分離された流体はインペラアイから逆流する
  • 発症: 通常、BEPフローの60～70%
  • 位置： インペラシュラウド付近に集中

2. 排出再循環

インペラの排出口（出口）で発生します。

  • 機構： 高圧の排出流体がインペラの周囲に逆流する
  • パス： クリアランスギャップ（摩耗リング、サイドギャップ）
  • 混合： 再循環流が主流と混ざり、乱流が発生する
  • 発症: 通常、BEPフローの40～60%
  • より深刻: 一般的に吸引循環よりも有害である

3. 複合再循環

  • 吸入と排出の再循環が同時に存在する
  • 非常に低い流量で発生する（< 40% BEP)
  • 最も深刻な振動と損傷の可能性
  • 最小限のフロー保護によって回避する必要がある

振動シグネチャー

特徴的なパターン

  • 頻度： 準同期、通常は走行速度の0.2～0.8倍
  • 例： 10～20 Hzの脈動を示す1750 RPMポンプ
  • 振幅： 通常の動作振動の2～5倍
  • 不安定: 周波数と振幅は一定ではなく変化する
  • ランダムコンポーネント: 乱気流によるブロードバンドの増加

フロー依存性

  • ハイフロー: 再循環なし、低振動
  • 中等度流量（80-100% BEP）： 最小限の再循環、許容可能な振動
  • 低流量（50-70% BEP）： 吸引循環が始まり、振動が増加する
  • 非常に低い流量（< 50% BEP): 激しい再循環、非常に高い振動
  • シャットオフ: 最大の循環、最大の振動と損傷率

追加指標

  • 高い 軸方向振動 成分
  • 騒音の増加（轟音またはゴロゴロ音）
  • 性能損失（揚程と流量が曲線より下）
  • 水力損失による温度上昇

結果と損害

即時的な影響

  • 激しい振動: 数分で警報限度を超える可能性がある
  • ノイズ： 大きな乱気流の騒音
  • 効率損失: 供給流量に対して消費電力が高い
  • 加熱： 熱に変換される油圧損失

機械的損傷

  • ベアリング故障: 高い周期的負荷はベアリングの摩耗を加速させる
  • シールの損傷: 振動と圧力脈動はシールを損傷する
  • シャフトの疲労: 油圧による交番曲げ応力
  • インペラの損傷: 繰り返し荷重によるベーンの疲労亀裂

水圧による損傷

  • キャビテーション： キャビテーションが発生しやすい再循環領域
  • 侵食： 高速循環流が表面を侵食する
  • 渦キャビテーション： 再循環ゾーンの渦がキャビテーションを発生する

検出と診断

振動解析

  • 同期していない成分を探す（0.2～0.8倍）
  • 複数の流量でテストする
  • 脈動が始まる流量（再循環開始点）を特定する
  • ポンプの性能曲線予測と比較する

パフォーマンステスト

  • 実際のヘッドフロー曲線を測定する
  • 設計曲線と比較する
  • 低流量での偏差は再循環を示す
  • 曲線予測よりも高い消費電力

音響モニタリング

  • 独特の乱れた轟音
  • 広帯域ノイズの増加
  • ポンプケーシングで音が聞こえ、感じられます

予防と緩和

事業戦略

最小流量保護

  • 自動最小流量循環ラインを設置する
  • バルブは安全な最小流量（通常60-70% BEP）以下で開きます
  • 排出物を吸引またはタンクへ再循環させる
  • 再循環ゾーンでの動作を防止

動作点制御

  • 最小連続流量以下での操作は避けてください
  • 可変速ドライブを使用してポンプを需要に合わせて調整します
  • 1つの大きなポンプではなく、複数の小さなポンプ（ターンダウンが優れている）
  • 並列ポンプの段階的な運転

デザインソリューション

  • 誘導因子: 吸入流を安定させる軸方向入口段
  • 低流量インペラー: 低流量運転のための特別設計
  • 適切なサイズ: ポンプを過大サイズにしないでください（慢性的な低流量運転を避けてください）
  • より広い動作範囲: 流量変動を許容する平坦な曲線を持つポンプを選択する

システム設計

  • BEP付近のポンプ運転設計システム
  • 再循環ゾーンのキャビテーションを低減するために十分なNPSHマージンを提供する
  • 吸入絞りを最小限に抑えるための制御バルブの配置
  • 最小流量保証のためのバイパスまたは再循環システム

業界標準とガイドライン

最小連続フロー

  • API 610: 遠心ポンプの最小連続安定流量を指定します
  • 標準値: ラジアルポンプの場合はBEP流量60～70%、混合流の場合は70～80%
  • 熱に関する考慮事項: 低流量時の温度上昇によっても制限される

パフォーマンステスト

  • 工場テストで再循環開始点を確認
  • 確認のためのフィールドパフォーマンステスト
  • 最小流量における振動の許容基準

循環は、遠心ポンプにとって最も過酷な運転条件の一つです。循環特有の亜同期振動特性、激しい脈動振幅、そして急速な機械的損傷の可能性を考慮すると、産業用途におけるポンプの信頼性と寿命を延ばすためには、循環開始条件を理解し、最小流量保護を実施し、低流量運転を継続的に回避することが不可欠です。.

← メインインデックスに戻る

カテゴリー
ワッツアップ