遠心ポンプの基礎講座

電力、自動車、建設機械、鉄鋼、化学、食品など、多くの産業分野において使用されている「ポンプ」。
本連載では遠心ポンプにスポットをあてて、ポンプの種類、またポンプで使われる記号や圧力計の読み方などの豆知識まで、さまざまな事項をご紹介していきます。
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第4章 ポンプの選定

4-1 ポンプの選定ポイント

基本的には、購入者が横軸、立形などポンプの形式を指定します。そして、ポンプメーカは指定された形式で仕様が満足できるかどうかを確認して、最適なポンプを選定します。 しかしながら、次のような順番でポンプを選定すれば、安価で仕様を満足するポンプを選定することができます。

  • No.1 横軸、2極、羽根車は片吸込形
  • No.2 横軸、2極、羽根車は両吸込形
  • No.3 横軸、4極、羽根車は片吸込形
  • No.4 横軸、4極、羽根車は両吸込形
  • No.5 立形、2極、羽根車は片吸込形
  • No.6 立形、2極、羽根車は両吸込形
  • No.7 立形、4極、羽根車は片吸込形
  • No.8 立形、4極、羽根車は両吸込形

2極及び4極は、駆動機をモータとしたときのモータの極数です。羽根車は、吸込口が1つある羽根車が片吸込形で、2つある羽根車が両吸込形です。 横軸ポンプは立形ポンプと比較して、安価で据付け工事や保守点検は容易なのですが、キャビテーションを回避するために、立形ポンプが必要になることがあります。

ポンプの吸込性能を表す諸元の一つにNPSH3があります。NPSH3は、最高効率点における回転速度N、吐出し量Q及び吸込比速度Sで計算できます。 そして、吸込比速度Sは、比速度Nsによってほぼ一定の値になり、比速度Nsが小さいとほぼS=1800、比速度Nsが大きくなるとほぼS=1200になります。

一例として、「400 m3/h x 100 m x 50 Hz」という要項のポンプを、上記No.1からNo.4のポンプを選定し、吸込比速度S=1500と仮定してNPSH3を計算し、その結果を表4-1-1に示します。表4-1-1によると、NPSH3は「No.1 横軸、2極、羽根車は片吸込形」では8.8 m、「No.4 横軸、4極、羽根車は両吸込形」では2.2 mになります。例えば、NPSHAが5 mの場合、同表のNo.3のポンプを選定します。NPSHAが2 mの場合、選定できるポンプがないので、立形ポンプを選定する必要があります。

表4-1-1 NPSH3の計算例

No. 横軸・立形 極数 羽根車 吐出し量 Q 吸込比速度 S 回転速度 N NPSH3
1 横軸 2 片吸込 400 1500 2970 8.8
2 横軸 2 両吸込 400 1500 2970 5.5
3 横軸 4 片吸込 400 1500 1460 3.4
4 横軸 4 両吸込 400 1500 1460 2.2

次に、選定の際に重要な指標となるポンプの価格を見てみましょう。上記No.1からNo.4及びNo.7のポンプの価格を、No.1のポンプの価格を100%として、それぞれの価格比を表4-1-2に示します。 NPSHAが小さくてNo.1のポンプではなく、No.3のポンプを選定せざるを得ない場合、価格はNo.1のポンプの235%に跳ね上がります。 また、NPSHAが小さ過ぎて横軸で選定できない場合、立形ポンプになりますが、No.7のポンプは同じ4極の横軸ポンプNo.3の1.8倍になります。

表4-1-2 ポンプの価格

No. 横軸・立形 極数 羽根車 吸込口径x吐出し口径 価格(%) 適用規格
1 横軸 2 片吸込 200x150 100 API 610
2 横軸 2 両吸込 200x150 225 API 610
3 横軸 4 片吸込 250x150 235 API 610
4 横軸 4 両吸込 250x200 345 API 610
7 立形 4 片吸込 300x200 425 API 610
11 横軸 2 片吸込+インデューサ 200x150 135 API 610
12 横軸 2 片吸込 200x150 50 なし

このように、ポンプの価格に注目した場合、立形より横軸、4極より2極を優先してポンプを選定することになるのです。 表4-1-2に示すNo.11のポンプは、No.1のポンプにインデューサを追加した場合で、No.2やNo.3のポンプより低価格になります。また、No.12のポンプのように、適用規格がない場合には、API 610を適用したポンプの半分の価格になります。

表4-1-2に示す価格比はあるポンプメーカのもので、ポンプメーカが変われば異なると思います。そのため、目安と考えてください。

執筆:外山技術士事務所 所長 外山幸雄

『遠心ポンプの基礎講座』の目次

第1章 ポンプの基礎

第2章 ポンプの豆知識

第3章 ポンプの性能

第4章 ポンプの選定

第5章 知っておきたいポンプの技術

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