フッ素プラスチック遠心ポンプの効率に影響を与える要因と対策

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フッ素プラスチック遠心ポンプの効率に影響を与える要因とその解決策 フッ素プラスチック遠心ポンプシステムの効率に影響を与える要因を分析し、それらを解決することで、フッ素プラスチック遠心ポンプの運転効率を向上させ、機器のエネルギー消費を削減する。 ポンプのエネルギー損失は主に以下のいくつかの側面で構成される：1.機械的損失　主に液体とインペラの前後のカバープレートの外表面、およびポンプケーシング内での摩擦損失である。 ディスク損失の割合が大きく、有効出力の30％にも達することがある。試験によると、ディスク損失は回転速度の3乗に比例し、インペラー外径の5乗にも比例する。したがって、インペラの外径が大きくなるほど、ディスク損失も大きくなる。ディスク損失は回転速度の3乗に比例するが、与えられた揚程のもとでは、回転速度が上昇するにつれてインペラの外径もそれに応じて小さくなり、ディスク損失は5乗に反比例して減少する。したがって、回転速度が上昇してもディスク損失は増加せず、むしろ減少する。これが高速ポンプが開発される理由の一つである。 2. 容積損失　インペラ内の液体の一部が、インペラのシールリングの隙間から漏れ出し、再びインペラの入口に戻ってくるため、有効に利用されず損失となる。したがって、シールリングの隙間はできるだけ小さい方が良いが、加工や組み立てなどの理由により、隙間が過度に狭くなると偏摩耗や固着が生じる可能性があるため、**各種ポンプについては規格で隙間に関する具体的な規定が設けられている。 3. 水力損失 ポンプで流量となる液体の流れには、速度の大きさや方向が変化することによって生じる損失が必ず存在し、これら二つが水力損失である。この部分の損失を減らすためには、過流部品の表面粗さを向上させることに加えて、できるだけ優れた水力モデルを選択する必要があります。 遠心ポンプセットの効率に影響を与えるいくつかの要因：1. ポンプ自体の効率が最も根本的な影響因子である。同じ作業条件のポンプでも、効率は15％以上異なる場合があります。 2.フッ素樹脂製遠心ポンプの運転条件がポンプの定格条件を下回ると、ポンプ効率が低下し、エネルギー消費量が増加する。 3. 電動機の効率は使用中、基本的に変わらない。したがって、高効率のモーターを選ぶことは極めて重要です。 4.機械効率の影響は主に設計および製造品質に関連している。ポンプが決定されれば、その後の管理の影響は小さい。 5. 水力損失には、水力摩擦と局所抵抗損失が含まれる。ポンプが一定時間稼働すると、避けられずにインペラやガイドベーンなどの部品の表面が摩耗し、水力損失が増大して水力効率が低下します。 6. ポンプの容積損失は漏れ損失とも呼ばれ、インペラのシールリング、ステージ間、軸方向力バランス機構の3種類の漏れ損失が含まれる。容積効率の高低は、設計製造だけでなく、後期管理にも関わっています。ポンプが一定時間連続して運転されると、部品同士の摩擦により隙間が広がり、容積効率が低下する。 7.フィルタータンクの詰まりや配管からの空気混入などにより、遠心ポンプが真空状態となり空転する。 8.ポンプの起動前に、従業員がフッ素樹脂製遠心ポンプの起動前準備を適切に行わず、ウォームアップ、回転試験、注水などの基本的な操作手順が徹底されないため、頻繁に気蚀現象が発生し、ポンプの騒音や振動が大きくなり、効率も低下する。 エネルギー消費を削減し、ポンプシステムの効率を向上させるための対策 1. ポンプ自体の効率を向上させる； （1）. 葉片が吸入口に向かって伸びて薄くなることで、液体がより早く葉片の影響を受ける。これによりインペラの外径を小さくしたり、羽根車内の流線の長さを増やして相対的な拡散を減らすことができる；しかし、延長は適切に行う必要があり、過度に前方に延ばすとEt領域の面積が小さくなり、羽根の入口と羽根カバー板が交わる壁角が狭くなってしまい、結果として水力摩擦損失が増大し、入口流路が圧縮されるため、キャビテーションや効率の両方に悪影響を及ぼします。 （2）拡散損失を低減するため、隣接する羽根間の流路出口と入口の面積比を1.0～1.3の範囲で制御する。この比率が1.3を超えると、流路内の拡散が激しくなり、効率が低下する。 （3）流路の水力半径は大きいほど良く、摩擦損失を減らすために、可能な限り羽根の入口断面を正方形に近づけるべきである。流体力学によれば、通水断面積と湿周の比を水力半径と呼び、すなわち水力半径＝通水断面積／湿周である。湿周が大きいということは、実際には液体と壁面の接触面積が大きいということです。流路の断面をほぼ正方形から細長い矩形に変えると、液体はその細長い断面の隙間を流れることになり、したがって抵抗は必然的に大きくなります。 （4）曲がった拡散管では水力損失が大きくなるため、現在はほとんどの場合、わずかに曲がった直線に近い拡散部が用いられている。反導葉においては、その入口角と円周方向上の位置は、拡散部から流出する流体の状況を考慮して決定されるべきであり、原則として連続した流路を形成し、反導葉の流路入口断面が過度に狭くならないようにする必要がある。そうでなければ、反導葉の入口付近で渦流や衝突損失が生じることになる。 （5）. 対向羽根の出口角によって生じる予旋は、次段のインペラの特性に大きな影響を与えるため、設計上、理論揚程式Ht＝U²V/u²－(1/υ)υの中の「(1/υ)υ」項をゼロにするために、対向羽根の出口角は90°に設定すべきである。これにより、最終段の案内羽根において回転成分がなくなる。しかし、実験により、これは効率や安定した性能曲線の得られ方にとって不利であることがわかっている。特に低比速度ポンプの場合、特性曲線を下降させるためには、逆流板の出口角は90°未満、通常は60°～80°に設定する必要がある。葉の両端は、衝突や渦流損失を防ぐために薄くする必要がある。 （6）インペラ出口の幅を増やし、インペラ出口の絶対速度を低減することで、圧水室内の水力損失を小さくする。 （7）スラントカットインペラの出口を設け、前後の流線の長さ差を小さくするか、異なる流線に対して異なるブレード出口角を選択することで、前後のカバープレートにおける流線間の圧力差を低減し、それによって出口での二次逆流を減少させる。 （8）圧水室の喉部面積を増やすことで、元の設計面積が小さい場合でも流れが遮断されるのを防ぐことができる。 2. 機械的損失と摩擦損失の低減：（1）軸受やパッキンによる機械的な摩擦損失は一般的に非常に小さく、効率に与える影響は大きくない。パッキンシールの機械的摩擦損失はメカニカルシールよりも大きく、可能であればメカニカルシールを使用する方が良い。 （2）.インペラーおよびガイドベーンの流路表面の平滑度を向上させる。可能であれば、ハンドグラインダーなどの工具を使って流路表面を研磨するのが最善です。そうすれば、水力摩擦損失が大幅に減少します。 （3）. インペラーの前後のカバープレート表面と液体との間に生じるディスク摩擦損失は、インペラーの外径の5乗に比例する。より大きな羽根の出口角を選ぶことで、インペラの外径を小さくし、それによってディスクの摩擦損失を低減できる。ディスクの摩擦損失は表面粗さと密接な関係があり、インペラカバーの外壁はできるだけ滑らかであるべきです。インペラカバーとガイドベーンの間隙を適切に小さくすることでも、ディスクの摩擦損失を低減できる。 3. 漏れの低減：各部の隙間を適切に狭めたり、シール隙間を長くしたり、ラビリンスシールなどを用いて漏れ抵抗を高めることで、容積損失を減らす。 ポンプ内の漏れ箇所は、インペラとシールリングの部分、多段ポンプの段間、軸方向力バランス装置などに発生します。 ポンプの使用効率を向上させ、配管システムを改良して抵抗を低減する。配管の長さはできるだけ短くし、直線状に保つことで流速を下げ、沿程水頭損失を軽減する；局部的水頭損失を減らすために、バルブ、底弁、エルボー、孔板などの部品の数を削減する。 フッ素樹脂遠心ポンプの出口圧力を下げる余裕量により、配管システムが求める出水圧力を適切に満たすことができる。フッ素樹脂遠心ポンプの圧力余裕が過大で、ポンプの出口圧力がシステムで必要とする圧力を上回ってしまう場合、圧力を下げるためにバルブを絞るなどの流量制御手段を講じざるを得ず、効率の損失が生じます。この場合、フッ素樹脂製遠心ポンプに改良措置を施す必要があり、システムの要求圧力に応じて第一段および第二段のインペラを取り外すことができる。過剰圧力がそれほど大きくない場合は、インペラを旋盤加工する方法で圧力を下げ、システム内のフッ素樹脂製遠心ポンプが可能な限り最適効率点で動作するようにし、大量流量または少量流量の状態での運転を避ける。