循環水ポンプの省エネ改修はどのように行うか

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石油、化学、冶金、医薬、電力などの業界では循環水ポンプが大量に使用されており、その消費電力は見過ごせないものです。循環水ポンプシステムの省エネ改修は、企業のコスト削減と効率向上に大きな経済的価値がある。 当社は長年にわたり水ポンプシステムの省エネサービスに取り組んできており、数十台の循環水ポンプの改造を行ってきました。豊富な実務経験と知見を持っており、ここで皆様とそれらを共有したいと思います。 ポンプシステムの省エネルギー原理を一言で表すと、「高性能なポンプを最適な動作点で使用し、配管損失、特に流量制限による損失を低減または排除すること」です。 この文には、高効率ポンプ（ポンプの効率）、高効率点、配管損失という3つのキーワードが含まれており、これらはポンプシステムの省エネにおける3つの重要なポイントでもあります。 （1）高効率ポンプ（ポンプ効率）：省エネのためには、ポンプの効率が高くなければならない。水ポンプの効率の高低は、まず設計レベルに依存し、次に製造精度と品質に依存します； （2）効率の良い点：同じ水ポンプでも、流量が異なると効率は変わってきます。一般的には定格動作状態付近で効率が最も高くなります。定格動作状態から大きく外れると、水ポンプの定格効率が高くても、実際の運転時の効率は高くなりません。 さらに詳しく言えば、効率を高めるためにはモーターの負荷率や効率が高い動作領域も考慮する必要があり、つまりポンプシステム全体の総合的な効率を最適な点に保つことが求められます。 （3）配管損失：配管損失はできるだけ低減し、絞り損失は可能な限り排除する必要がある。 私たちは、水ポンプの効率、最適動作点、配管損失という3つの重要なポイントに的を絞り、水ポンプの実際の運転状態を科学的に分析・診断します。先進的な理論や科学的な手法を活用して水ポンプシステムに存在する問題を特定し、的確で効果的な対策を講じることで、あらゆる潜在能力を最大限に引き出し、水ポンプの定格効率を向上させ、実際の動作パラメータを最適点に保ち、配管損失を可能な限り低減します。これら3つの要素を有機的に組み合わせることで省エネ目標を達成するのが、私たちの省エネの原理です。 私たちの具体的な省エネ対策は以下の通りです：1、現場調査を行い、システムにある問題を正確に診断し、的を絞って設計パラメータを精密に決定します。 2、高度な設計技術と省エネの考え方により、設計時の定格効率を向上させる。 三次元流などの先進的な設計理論を幅広く学び活用し、CFDによる流れ場解析や動的シミュレーションと組み合わせて、特定の作業範囲を目指します。優れた水力モデルを参考にし、高度なCAD設計ソフトウェアを使用します。何よりも重要なのは、数十年にわたる設計経験と知見を活かした経験豊富な上級設計者がいることであり、これにより設計されたポンプやインペラの効率は、特定の運転条件における限界値に近づきます。そして、高性能なポンプやインペラ（三次元流インペラ）を既存のポンプやインペラに取り替えるのです。 3、運転状態のずれによる効率低下の解消。 一般的な水ポンプはシリーズ化された標準製品であり、適切な間隔で設定された限られた仕様パラメータによって多種多様な作業条件に対応しているため、特定の工場の具体的な要求に合わせて設計・製造することは不可能です。 水ポンプの製品ラインナップの限界と、実際の生産条件が多種多様であることから、水ポンプの性能パラメータと実際の製造工程上の要求、そして配管内の抵抗との間に完全な一致が得られない。これが原因で、水ポンプは効率的に動作する領域から外れてしまうのである；さまざまな理由によって水ポンプの負荷が変化すると、水ポンプは高効率域から外れることにもなります；これらはすべて効率の低下を招き、エネルギーの無駄遣いを引き起こします。 具体的な状況に応じて、さまざまな対策を講じて動作状態のずれを解消し、ポンプが再び高効率域で動作するようにします。 4、オーダーメイドで専用に設計・製造し、不要な消費電力を排除する。 設計院は工事設計時に、一般的に各水ポンプの流量要求や配管抵抗を正確に計算することはなく、類推による見積もりを用いることが多い。安全かつ信頼性を重視して比較的保守的なため、不要な消費電力が発生してしまう。 お客様の実際の運用状況に合わせて、適切なパラメータを決定し、その状況に最適化されたポンプを丁寧に設計します。これにより、ポンプの性能と実際の負荷が適切にマッチし、過不足なく最適な状態となり、運用効率が向上し省エネルギーが実現されます。 5、複数ポンプの最適な組み合わせによるシステム全体の最適化：モーター、水ポンプ、伝動装置、速度調整装置、配管システム、作業装置といったシステム全体を最適に設計し、合理的に運用することで経済的な運転を実現し、システム全体の効率を向上させ、省エネルギーを達成する。 具体的な対策としては、ポンプの適切な配置を行い、生産負荷の変動に応じて省エネ運転を調整することで、省エネを実現することが挙げられます；モーターの運転効率向上など；合理的な分流、リターン；水ポンプの合理的な直列・並列運転など。 6、速度制御による省エネ技術の採用（インバーター制御、永久磁石式速度調整器による制御、カップリングによる制御など）。周波数変換式速度制御は、現在、水ポンプシステムで最も広く利用されている省エネ技術の一つであり、すでに多くの人々に認知され受け入れられています。これにより、水ポンプシステムの省エネに大きな貢献をしています。しかし、一部の動作条件では適用できないこと、またインバータ自体が3～5％の電力を消費することを認識しておく必要がある。 7、精密鋳造により丁寧に研磨し、製造工程から製品の品質と精度を向上させ、効率を高める。 8、水ポンプの効率を向上させるための最新の研究成果や、さまざまな小規模な改良の成功事例、そして各種の「偏った方法」や「秘訣」を幅広く収集し、それらを分析・選別した上で、その一部に多額の資金を投じて試験検証を行った。その結果、総括や活用を通じて多くの独自の経験が蓄積され、省エネサービスの技術水準が向上した。 良好な省エネ効果を得るためには、状況に応じて適切な省エネ技術を採用し、複数の有効な省エネ対策を組み合わせて用いる必要があります。 当社の最近の数件の事例を皆さんにご紹介し、水ポンプの省エネ改修の効果についておおよそのイメージを持っていただきたいと思います。 1、ある企業の#qsn300-m9型両吸ポンプに当社製の高効率インペラを取り付けた結果、流量が同じであっても、ポンプのモーター電流は280Aから230Aに低下し、省エネ率は17.8％に達しました。
2、別の企業の#qsn250-m6型両吸ポンプに同様の高効率インペラを取り付けたところ、流量は元よりもわずかに増加したにもかかわらず、ポンプのモーター電流は223Aから153.8Aに低下し、省エネ率は30％に達しました； 3、ある化学会社において、#qsn250-m9型の両吸込ポンプが拡張改修されました。バルブや配管システムは変更されていないにもかかわらず、流量は1時間あたり490立方メートルから560立方メートルに増加し、効率も大幅に向上しました。 4、ある化学会社の循環水ポンプ24SH-9Bは、流量が2800立方メートル/時、揚程が56メートルで、モーターの出力は560KWです。以前は1時間あたり520キロワット時の電力を消費していましたが、当社の高効率インペラに交換した後は、流量を同じにしたままで1時間あたり470キロワット時となり、50キロワット時の節約が実現しました。 5、ある企業のOS350-510B型両吸込ポンプを当社の省エネポンプに交換した結果、省エネ率は15％に達しました。
6、ある企業の10sh-6A型水ポンプを当社の省エネポンプに交換したところ、同じ流量での電流が145Aから105Aに低下し、省エネ率は27％でした。 三次元流れを利用した高効率インペラによる循環水ポンプの省エネ改修の手順と特徴：ユーザーの水ポンプの実際の運転状況に基づき、ユーザーの実際の運転ニーズを完全に満たすことを前提として、ジェット－トレイルの完全な三次元流動理論に従い、PCADやCFDといった設計ソフトウェアを活用し、さらに経験豊富な上級エンジニアの長年にわたる知識も取り入れて総合的に最適化する。そうすることで、交換可能な高効率の三次元流れインペラを新たに設計・製造し、元の水ポンプのケーシング内に取り付けるだけで済む。既存の装置の基礎やモーター、配管などは一切変更する必要がなく、工事も簡単かつ迅速で、プロジェクトの実施も安全かつ便利である。省エネ効果も顕著であり、水ポンプの省エネ改修において最適な方案と言える。 オリジナル資料のため、同業他社による引用はご遠慮ください