工具の通販モノタロウ ポンプ・送風機・電熱機器 遠心ポンプの基礎講座 ポンプの吸込性能を表す吸込比速度

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2章 ポンプの豆知識

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。吸込比速度Sは、比速度Nsとは違い、ポンプの吸込性能のよさを表す指標になります。

吸込比速度Sは、表2-5-1に示すように、最高効率点における回転速度N、吐出し量Q及びNPSH3で計算することができます。 ここで重要なことは、吸込比速度Sは、比速度Nsによらずほぼ一定の値になるということです。 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。このことから、表2-5-1に示すように、NPSH3を計算で想定することができるのです。

表2-5-1:吸込比速度

表2-5-1:吸込比速度
  • S:吸込比速度
  • N:回転速度(min-1
  • Q:吐出し量(m³/min) ただし両吸込羽根車の時は1/2にする。
  • NPSH3:必要有効吸込ヘッド(m)
  • 全て最高効率点の数値を使用する。

吸込比速度Sが大きいほどNPSH3が小さくなるので、ポンプの吸込性能は「よい」と評価します。 吸込比速度Sは、比速度Nsによってほぼ一定の値になるのですが、ある特定の用途に限って、更に吸込比速度Sをよくしたい、または更に効率を高くしたいということがあります。 そのときには、羽根車の入口の設計方法を変えます。 具体的には、吸込比速度Sをよくしたい場合、 羽根車の吸込口の断面積を大きくし、効率を高くしたい場合は、逆に羽根車の吸込口の断面積を小さくします。

吸込比速度Sをよくし、同時に効率を高くすることはできません。両者は二律背反の関係にあります。 例えば、蒸気タービンで使用して残った蒸気は再使用しますが、再使用するために使うポンプは復水ポンプです。 復水ポンプに入ってくる液の一部は、空気を含んだボイラ水なので、NPSHAが小さい(大雑把にいえば「吸込圧力が低い」と同じ意味)ので、NPSH3を小さくする必要があります。 そのため、復水ポンプの羽根車は、吸込口の断面積を大きく設計するので、効率は低下するのですが、吸込比速度Sは大きくできるのです。

効率を犠牲にしないで、何か方法はないかと考える方がいるかもしれません。 実は、あります。回転速度を下げる、または立形ポンプに変えるという方法があります。 しかし、回転速度を2極から4極に変えると、ポンプは大きくなり価格も高くなります。 立形ポンプにすると、高価格になることに加え、地中に穴を掘ってポンプを埋設する必要があるので保守点検が大変になります。 このように、ポンプの価格などを考慮すると、効率を犠牲にしたほうがはるかに経済的になるのです。

表2-5-1に示すNPSH3の計算式から、NPSH3について次のことが分かります。

1.回転速度が高くなると増大する

2.吐出し量が増えると増大する

吐出し量Qは、図2-5-1に示すような片吸込形羽根車の場合はそのままの吐出し量ですが、両吸込形羽根車の場合、吐出し量Qは羽根車の入口が2つあるので半分にして計算します。

2極を超えるような高速回転の単段ポンプや吐出し量の多い大口径の単段ポンプでは、NPSH3を小さくするために両吸込形羽根車を使用することがよくあります。このような場合、多段ポンプでは1段目の羽根車だけを両吸込形羽根車にします。

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。 記号は、たとえばポンプの購入者とポンプメーカの設計者との間で、仕様などの連絡をし合うときに便利です。 JIS B 0131では、これらの記号を規格にしていますが、国際的な規格がないために、どれが正しいということはできません。 ポンプの特性には、吐出し量、全揚程、効率、回転速度、NPSH3などがあり、それぞれ次の記号を使用します。

図2-5-1:羽根車の吸込形状

図2-5-1:羽根車の吸込形状

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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