遠心ポンプの基礎講座

第1章　ポンプの基礎

• 1-1ポンプの概況1
  国内では毎年400万台のポンプを生産していますが、現在国内で運転されているポンプは何台になるのでしょうか。
• 1-2ポンプの概況2
  専用に使用されるポンプには、雨水ポンプ、汚水ポンプ、汚泥ポンプ、グラインダーポンプ、消火ポンプ、石炭輸送ポンプ、LNGポンプ、熱媒ポンプ、人工心臓血液ポンプなどいろいろとあります。
• 1-3ポンプの概況3
  単段ポンプでは圧力が足りない場合、羽根車数を多くした多段ポンプを使用します。ここでは、輪切り多段ポンプ、水平割り多段ポンプ及び二重胴多段ポンプの3種類に分けて紹介します。
• 1-4ポンプの種類
  ポンプの種類は作動原理からみると、ターボ形、容積形などに分類でき、また構造上からは、横軸、立軸、単段、多段などに分類できます。
• 1-5ポンプの特徴
  「1-4 ポンプの種類」において、API 610という規格にしたがったポンプの記号を説明しました。ここでは、各記号のポンプそれぞれの特徴を掘り下げて説明します。
• 1-6ポンプの用途
  ポンプは、電力、自動車、建設機械、船舶、鉄鋼、石油精製、石油化学、化学、食品、パルプ、医療など、国内外のほとんどの産業分野において、送液、循環、加圧用などとして使用されています。
• 1-7国内のポンプ生産
  ポンプがどのぐらい生産されているのかを見てみましょう。経済産業省はホームページに、国内におけるポンプ形式別の生産台数及び生産金額の統計を公表しています。
• 1-8世界のポンプ生産
  それでは世界のポンプ生産はどうでしょうか。少し古いのですが、「the McIlvaine Company」の統計によると、世界におけるポンプの生産金額は、図1-8-1に示すように、2000年には米ドルで200億ドルとなっています。

第2章　ポンプの豆知識

• 2-1ポンプで使用する記号
  ポンプの特性や仕様を指定するときに、一般に使用されている用語の代りに、よく記号を使っています。
• 2-2ポンプで使用する単位と換算方法
  ポンプで使用する記号は、世界的な規格がないためにさまざまあります。また、ポンプで使用する単位は「SI単位」が世界的な標準なのですが、 実際には「CGS系単位」や「工学系単位」もまだ多く使われています。
• 2-3ポンプの圧力と圧力計の読み方
  ポンプを設置して試運転のとき、ポンプが正規の圧力を出しているかどうか確認する必要があったり、使い始めて数年経過してポンプの圧力がどの程度低下しているかを確認したりすることがあります。
• 2-4ポンプの特性を表す比速度
  遠心ポンプにおいて、特性を表わすための値として、吐出し量、全揚程、効率、回転速度、NPSH3などがあります。
• 2-5ポンプの吸込性能を表す吸込比速度
  ポンプの特性や形状を表す特性数に比速度Nsがあります。似たような特性数として、吸込比速度Sというものがあります。
• 2-6ポンプの吸込揚程と求め方
  「このポンプは何m吸い上げられるか」ということが、話題になることがあります。図2-6-1に示すhaが吸い上げることができる高さ、すなわち吸込揚程になります。

第3章　ポンプの性能

• 3-1ポンプの性能曲線の見方
  ポンプの性能は、吐出し量を基に、それぞれの吐出し量に対する全揚程、効率、軸動力、NPSH3、電流などの能力のことをいいます。
• 3-2ポンプの効率
  遠心ポンプの効率について規定している規格として、国内では次のJIS規格があります。
• 3-3ポンプの回転速度の変化
  吐出し量を少なくしたい、吐出し圧力を下げたいなど何らかの事情によって、ポンプの性能を下げる必要があることがあります。
• 3-4ポンプの吸込口と吐出し口の口径
  ポンプには吸込口と吐出し口があります。そして、ポンプを運転するためには、一部の水中ポンプを除き、吸込配管及び吐出し配管が必須であり、弁、ストレーナなどを含めてポンプに付設されます。

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。
• 4-2ポンプの選定
  ポンプが必要なとき、どのようにポンプを選定するのがよいのでしょうか。用途や使用年数などによって、当然選定するポンプは変わります。

第5章　知っておきたいポンプの技術

• 5-1ポンプの国内の設計規格
  ポンプは、目指す市場に適当と考えられる設計規格に適合または準じて設計されています。
• 5-2ポンプの国際的な設計規格
  ポンプに関する国際的な設計規格として、表5-2-1に示す「API 610」、「ANSI B 73.1」及び「ISO規格」があります。
• 5-3ポンプのシールの漏れ量
  ここで取り上げたいシールは、軸封に使用するメカニカルシール及びグランドパッキン、軸受ハウジング内の潤滑油を外部に漏れないようにシールするデフレクタ及びオイルシールの４つの部品です。
• 5-4ポンプで使うシールの選定
  遠心ポンプの主要な構成部品は、ケーシング、羽根車、主軸、軸受及びシールです。
• 5-5ポンプのNPSHAとNPSH3
  前節「2-6 ポンプの吸込揚程と求め方」において、NPSHAとNPSH3の意味及び両者の関係を説明しています。要約すると、次のようになります。
• 5-6ポンプの吸込ストレーナ
  吸込ストレーナのメッシュは、想定される異物が通過できない大きさにする必要があります。または、ある大きさ以下の異物がポンプに混入しても問題なければ、その大きさにします。
• 5-7ポンプの吸込口、吸込タンク及び吸込配管
  ポンプは吸込口から空気を吸い込むことを避ける必要があります。
• 5-8横軸ポンプ始動前の空気抜き
  ポンプは流体機械の1つと定義されています。流体機械は、液を扱うポンプと気体を扱う送風機及び圧縮機があるので、正確に言うと、真空ポンプを除き、ポンプは液体機械なのです。
• 5-9ポンプの締切運転
  ポンプの締切運転、すなわち吐出し量が零（0）のときでも、図5-9-1に示すように、ポンプには軸動力S (kW)が負荷されています。
• 5-10ポンプの全揚程と吐出し圧力の関係
  ポンプの吐出し圧力は、ポンプの性能曲線に示される全揚程を圧力に換算した値と同じではありません。吸込圧力を考慮する必要があります。
• 5-11ポンプの性能曲線と運転点の関係
  ポンプは独自に自由に運転点を決めることはありません。ポンプには吸込配管及び吐出し配管が必要です。
• 5-12ポンプの保護装置
  ポンプの保護装置には、異常を引き起こさないためにあらかじめ設けるミニマムフローラインがあり、また、機能の異常を検知してポンプを停止するために、振動計、温度計、漏洩検知器などの機器があります。
• 5-13ポンプの管理基準
  管理標準とは、ここではポンプに関することに限定し、トラブルを最小限に抑えて必要経費を縮減するために、点検項目を決めて管理するための基準とします。
• 5-14ポンプの標準化
  「標準化」とは、広辞苑によると、「工業製品などの品質・形状・寸法を標準に従って統一すること。これによって互換性を高める。」とあります。